CN109720036B

CN109720036B - 高耐蚀铝合金钎焊板材及其热处理工艺

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Publication number: CN109720036B
Application number: CN201910005165.0A
Authority: CN
Inventors: 袁婷; 张全成; 徐一; 张平; 刘万辉; 张敏达
Original assignee: Changshu Institute of Technology
Current assignee: Changshu Institute of Technology
Priority date: 2019-01-03
Filing date: 2019-01-03
Publication date: 2021-03-26
Anticipated expiration: 2039-01-03
Also published as: CN109720036A

Abstract

本发明公开了一种高耐蚀铝合金钎焊板材及其热处理工艺，属于有色金属技术领域。其步骤为：冶炼所得铝合金皮材铸锭经预热轧再与冶炼所得铝合金芯材铸锭焊合，随后将焊合好的铝合金铸锭进行热轧预热，再经热轧、冷粗轧得到三层铝合金箔材，而后对所述铝合金箔材进行中间退火处理，最后取出后进行精轧、成品退火、拉矫、剪切制得成品。本发明的优点在于通过优化热处理工艺，使复合铝材在钎焊过程中可以在皮材与芯材的过渡区域形成明显的布朗带，有效抑制腐蚀向深度发展，显著提高铝合金复合箔耐腐蚀性能；此外，本发明方法用热轧前的预热过程代替均匀化退火，简单易行，有效改善复合钎焊铝箔组织性能，并且显著提高生产效率。

Description

高耐蚀铝合金钎焊板材及其热处理工艺

技术领域

本发明涉及一种金属材料的加工技术，尤其是一种高耐蚀铝合金钎焊板材及其热处理工艺。

背景技术

汽车热交换器位于汽车前端，经受雨水、路面挥发的盐分、汽车排出的废气、砂砾、灰尘和泥浆等的污染，还承受着反复冷热循环和周期性振动。因此汽车热交换器用复合铝箔要求较高的耐腐蚀性能，从而保证汽车热交换器的使用寿命。现场使用以及实验室腐蚀实验结果都表明，真空钎焊铝箔在真空钎焊后变得易腐蚀。钎焊后会残余下包括氯化物、溴化物、氧化物的可溶性残留物，它们很容易沿交界面发生电化学腐蚀，即Al基体（阳极性）和粗大的Si粒子（阴极性）之间的腐蚀。一旦皮材被渗透，腐蚀将继续深入芯材，沿厚度扩展，最终导致复合板材穿孔失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种高耐蚀铝合金钎焊板材及其热处理工艺。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种高耐蚀铝合金钎焊板材及其热处理工艺，包括如下步骤：冶炼所得铝合金皮材铸锭经预热轧再与冶炼所得铝合金芯材铸锭焊合，随后将焊合好的铝合金铸锭进行热轧预热，再经热轧、冷粗轧得到三层铝合金箔材，而后对所述铝合金箔材进行中间退火处理，最后取出后进行精轧、成品退火、拉矫、剪切制得成品。

优选的，冶炼所得铝合金皮材选用3系列铝合金，优选3003或3003+Cu铝合金。

优选的，冶炼所得铝合金芯材选用4系列铝合金，优选4045或4343铝合金。

优选的，冶炼所得铝合金皮材铸锭通过将铝合金原料在740~760℃的温度下进行熔化、精炼、除渣后，在690~710℃下浇注得到。

优选的，冶炼所得铝合金芯材铸锭通过将铝合金原料在740~760℃的温度下进行熔化、精炼、除渣后，在690~710℃下浇注得到。

优选的，皮材预热轧的开轧温度为450~520℃，加工率为20~25%。

优选的，冶炼所得铝合金皮材铸锭预热轧后，按照皮材、芯材、皮材的顺序与冶炼所得铝合金芯材铸锭焊合进行焊合，得到三层铝合金铸锭。

优选的，所述的热轧预热是将焊合好的铝合金铸锭于400~550℃下保温8~16h。

优选的，所述的热轧是将预热后的铝合金铸锭直接于450~470℃下轧成厚度为5.8~7.0mm的热轧坯料。

优选的，所述的冷粗轧是将热轧后的热轧坯料在冷轧机上进行粗轧至1.4~2.2mm，得到三层铝合金箔材。

优选的，所述的中间退火处理是于300~450℃下保温9~12h。

优选的，所述的精轧是将所述铝合金箔材轧制成厚度为0.20~0.48mm的箔材。

优选的，所述的成品退火是于380~420℃保温9~15h。

所述的工艺制备的高耐蚀铝合金钎焊板材在汽车热交换器中的应用，用于汽车热交换器的管料及侧板。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

该工艺可显著提高生产效率，改善组织性能，所制备的铝合金复合材在保持良好的力学性能、钎焊性能的基础上具有优异的耐腐蚀性能，钎焊后可以在皮材和芯材的过渡区域形成明显的布朗带，有效阻止腐蚀向深度发展。

附图说明

图1为本发明所述复合铝材热处理工艺的流程示意图。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不视为对本发明的具体限制。

本发明通过优化的复合铝材热处理工艺，获得的复合铝材在钎焊过程中形成明显的布朗带，可有效抑制腐蚀沿深度方向扩展，提高了复合钎焊铝板/箔材的耐腐蚀性能，适用于汽车热交换器的制造和使用。

本发明用温度较低的热轧预热工艺代替均匀化退火可以使合金在加工过程中保持有较高的Mn固溶度，在600-605℃的高温钎焊过程中芯材与皮材相互作用，较高的Mn固溶元素可与皮材扩散来的Si元素在过渡区域形成明显的析出集中区域（即布朗带）。布朗带可以有效阻止皮材的晶间腐蚀向内扩展，因此可以显著提高复合铝材的耐腐蚀性能，SWAAT盐雾试验穿孔时间≥28天。

本发明在冷轧中采用中间退火工艺可以使复合钎焊铝材的芯材减少析出尺寸大于1μm可作为形核核心的第二相，而析出细小弥散的第二相颗粒。细小弥散的第二相颗粒可钉扎位错、晶界的移动，推迟再结晶，最终形成粗大的再结晶组织，减少腐蚀进一步扩展的途径。

本发明通过优化复合铝材的热处理工艺，并以热轧预热过程替代长时间的均匀化退火工艺，方法简单易行，容易实现，显著提高工业化生产效率。

结合图1，本发明所述的高耐蚀铝合金钎焊板材的热处理工艺，包括如下步骤：

1）将根据3系列铝合金牌号(3系铝合金)，如3003或3003+Cu牌号配制的作为芯材原料，根据4系列铝合金牌号(4系铝合金)，如4045或4343牌号配制的作为皮材原料，分别将所述芯材原料和皮材原料加入到熔炼炉中，在740-760℃的温度下进行熔化、精炼、除渣后，在690-710℃下浇注分别得到皮材合金铸锭和芯材合金铸锭；

2）将皮材合金铸锭进行预热轧以后，按照皮材、芯材、皮材的顺序进行焊合，得到三层铝合金铸锭；

3）将焊合好的铝合金铸锭于400-550℃的条件下，进行保温8-16h的热轧预热；

4）将预热好的铝合金铸锭在450-470℃的条件下开始热轧，轧成厚度为5.8-7.0mm的热轧坯料；

5）将所述热轧坯料在冷轧机上进行冷粗轧至1.4-2.2mm，得到三层铝合金箔材；

6）而后对所述铝合金箔材进行300~450℃温度范围内，时间为9-12h的中间退火处理，取出后冷却至常温；

7）在冷轧机上将上述箔材进行精轧至成品厚度为0.20-0.48mm的铝合金复合箔材；

8）由于本发明针对的是O态产品，需要再结晶退火，因此，对所述铝合复合箔材进行380-420℃保温9-15h的成品退火，出炉后经拉矫、剪切制得本发明的铝合金复合钎焊板材。

实施例1：

1、冶炼制备芯材和皮材，将各元素原材料分别置于熔炼炉中进行冶炼，分别获得芯材和皮材。芯材3003铝合金其由铁、硅、铜、锰、钛组成，其中各成分的质量比为：铁 0.55~0.65%，硅≤0.2%，铜 0.06~0.12%，锰 1.1~1.3%，钛 0.03~0.05%，其余为铝。熔炼温度750℃，铸造温度705℃，得到所需芯材。皮材4343铝合金其由铁、硅、铜、锰、钛组成，其中各成分的质量比为：铁≤0.25%，硅 7.8~8.2%，铜≤0.05%，锰≤0.05%，钛≤0.1%，其余为铝。熔炼温度745℃，铸造温度705℃，得到所需皮材。2、将皮材进行热轧以后，按照皮材、芯材、皮材的顺序进行焊合，得到三层铝合金铸锭。 3、将三层铝合金铸锭置于加热炉中，在480℃下进行热轧预热，保温10h。4、将预热好的铝合金铸锭热轧至厚度7.0mm，开轧温度为470℃，得到热轧坯料。5、将热轧坯料置于冷轧机上进行粗轧，得到1.85mm厚度的铝箔卷。6、将冷轧铝箔卷置于加热炉中，于400℃下进行中间退火，保温9h，而后取出冷却到室温。7、将退火后的铝箔卷放在冷精轧机上轧制，得到成品厚度为0.27mm的铝合金复合箔。8、在该厚度下进行成品退火，退火温度为380℃，保温9小时，出炉后经过拉矫剪切制得成品。

所得复合箔成品钎焊前的力学性能为：抗拉强度142MPa，屈服强度60MPa，延伸率25％。钎焊后的力学性能为：抗拉强度155MPa，屈服强度60MPa，延伸率21％。经SWAAT腐蚀实验方法进行测定，由上述步骤制备得到的铝合金复合箔的穿孔失效时间为29天。

实施例2：

1、冶炼制备芯材和皮材，将各元素原材料分别置于熔炼炉中进行冶炼，分别获得芯材和皮材。芯材3003+Cu铝合金其由铁、硅、铜、锰、钛组成，其中各成分的质量比为：铁0.2~0.3%，硅≤0.2%，铜 0.4~0.5%，锰 1.4~1.6%，钛 0.1~0.2%，其余为铝。熔炼温度755℃，铸造温度700℃，得到所需芯材。皮材4343铝合金其由铁、硅、铜、锰、钛组成，其中各成分的质量比为：铁≤0.25%，硅 7.8~8.2%，铜≤0.05%，锰≤0.05%，钛≤0.1%，其余为铝。熔炼温度745℃，铸造温度700℃，得到所需皮材。2、将皮材进行热轧以后，按照皮材、芯材、皮材的顺序进行焊合，得到三层铝合金铸锭。 3、将三层铝合金铸锭置于加热炉中，在500℃下进行热轧预热，保温12h。4、将预热好的铝合金铸锭热轧至厚度7.0mm，开轧温度为470℃，得到热轧坯料。5、将热轧坯料置于冷轧机上进行粗轧，得到2.15mm厚度的铝箔卷。6、将冷轧铝箔卷置于加热炉中，于420℃下进行中间退火，保温9h，而后取出冷却到室温。7、将退火后的铝箔卷放在冷精轧机上轧制，得到成品厚度为0.27mm的铝合金复合箔。8、在该厚度下进行成品退火，退火温度为380℃，保温12小时，出炉后经过拉矫剪切制得成品。

所得复合箔成品钎焊前的力学性能为：抗拉强度145MPa，屈服强度55MPa，延伸率24％。钎焊后的力学性能为：抗拉强度154MPa，屈服强度51MPa，延伸率20％。经SWAAT腐蚀实验方法进行测定，由上述步骤制备得到的铝合金复合箔的穿孔失效时间为30天。

实施例3：

1、冶炼制备芯材和皮材，将各元素原材料分别置于熔炼炉中进行冶炼，分别获得芯材和皮材。芯材3003+Cu铝合金其由铁、硅、铜、锰、钛组成，其中各成分的质量比为：铁0.2~0.3%，硅≤0.2%，铜 0.4~0.5%，锰 1.4~1.6%，钛 0.1~0.2%，其余为铝。熔炼温度745℃，铸造温度705℃，得到所需芯材。皮材4343铝合金其由铁、硅、铜、锰、钛组成，其中各成分的质量比为：铁≤0.25%，硅 7.8~8.2%，铜≤0.05%，锰≤0.05%，钛≤0.1%，其余为铝。熔炼温度745℃，铸造温度695℃，得到所需皮材。2、将皮材进行热轧以后，按照皮材、芯材、皮材的顺序进行焊合，得到三层铝合金铸锭。 3、将三层铝合金铸锭置于加热炉中，在500℃下进行热轧预热，保温8h。4、将预热好的铝合金铸锭热轧至厚度7.0mm，开轧温度为465℃，得到热轧坯料。5、将热轧坯料置于冷轧机上进行粗轧，得到2.15mm厚度的铝箔卷。6、将冷轧铝箔卷置于加热炉中，于420℃下进行中间退火，保温9h，而后取出冷却到室温。7、将退火后的铝箔卷放在冷精轧机上轧制，得到成品厚度为0.27mm的铝合金复合箔。8、在该厚度下进行成品退火，退火温度为380℃，保温10小时，出炉后经过拉矫剪切制得成品。

所得复合箔成品钎焊前的力学性能为：抗拉强度140MPa，屈服强度56MPa，延伸率23％。钎焊后的力学性能为：抗拉强度152MPa，屈服强度53MPa，延伸率20％。经SWAAT腐蚀实验方法进行测定，由上述步骤制备得到的铝合金复合箔的穿孔失效时间为31天。

实施例4：

1、冶炼制备芯材和皮材，将各元素原材料分别置于熔炼炉中进行冶炼，分别获得芯材和皮材。芯材3003+Cu铝合金其由铁、硅、铜、锰、钛组成，其中各成分的质量比为：铁 ≤0.3%，硅≤0.3%，铜 0.3~0.6%，锰 1.2~1.7%，钛 0.1~0.2%，其余为铝。熔炼温度755℃，铸造温度705℃，得到所需芯材。皮材4343铝合金其由铁、硅、铜、锰、钛组成，其中各成分的质量比为：铁≤0.25%，硅 7.8~8.2%，铜≤0.05%，锰≤0.05%，钛≤0.1%，其余为铝。熔炼温度745℃，铸造温度705℃，得到所需皮材。2、将皮材进行热轧以后，按照皮材、芯材、皮材的顺序进行焊合，得到三层铝合金铸锭。 3、将三层铝合金铸锭置于加热炉中，在500℃下进行热轧预热，保温10h。4、将预热好的铝合金铸锭热轧至厚度7.0mm，开轧温度为465℃，得到热轧坯料。5、将热轧坯料置于冷轧机上进行粗轧，得到1.95mm厚度的铝箔卷。6、将冷轧铝箔卷置于加热炉中，于420℃下进行中间退火，保温9h，而后取出冷却到室温。7、将退火后的铝箔卷放在冷精轧机上轧制，得到成品厚度为0.27mm的铝合金复合箔。8、在该厚度下进行成品退火，退火温度为400℃，保温9小时，出炉后经过拉矫剪切制得成品。

所得复合箔成品钎焊前的力学性能为：抗拉强度139MPa，屈服强度55MPa，延伸率24％。钎焊后的力学性能为：抗拉强度150MPa，屈服强度53MPa，延伸率20％。经SWAAT腐蚀实验方法进行测定，由上述步骤制备得到的铝合金复合箔的穿孔失效时间为30天。

Claims

1.一种高耐蚀铝合金钎焊板材的热处理工艺，其特征在于，冶炼所得铝合金皮材铸锭经预热轧，再与冶炼所得铝合金芯材铸锭焊合，随后将焊合好的铝合金铸锭进行热轧预热，再经热轧、冷粗轧得到三层铝合金箔材，而后对所述铝合金箔材进行中间退火处理，最后取出后进行精轧、成品退火、拉矫、剪切制得成品；

其中，所述的热轧预热是将焊合好的铝合金铸锭于480~500℃下保温8~12h；

所述的中间退火处理是于400~420℃下保温9h；

冶炼所得铝合金皮材铸锭选用4045或4343铝合金；冶炼所得铝合金芯材铸锭选用3003+Cu铝合金，该合金成分如下：铁≤ 0.3%，硅≤0.3%，铜 0.3 ~ 0.6%，锰 1.2 ~ 1.7%，钛0.1 ~ 0.2%，其余为铝；

所述的热轧是将预热后的铝合金铸锭直接于465~470℃下轧成厚度为7.0mm的热轧坯料；

所述的冷粗轧是将热轧后的热轧坯料在冷轧机上进行粗轧至1.85~2.15mm，得到三层铝合金箔材；

所述的精轧是将所述铝合金箔材轧制成厚度为0.27mm的箔材。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，冶炼所得铝合金皮材铸锭通过将铝合金原料在740~760℃的温度下进行熔化、精炼、除渣后，在690~710℃下浇注得到；冶炼所得铝合金芯材铸锭通过将铝合金原料在740~760℃的温度下进行熔化、精炼、除渣后，在690~710℃下浇注得到。

3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，冶炼所得铝合金皮材铸锭预热轧的开轧温度为450~520℃，加工率为20~25%。

4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，冶炼所得铝合金皮材铸锭预热轧后，按照皮材、芯材、皮材的顺序与冶炼所得铝合金芯材铸锭焊合进行焊合，得到三层铝合金铸锭。