[發(fā)明專利]高強(qiáng)度鋁合金翅片材料及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010251866.1
• 申請(qǐng)日: 2006-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN101935782A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鈴木秀紀(jì);沖義人;佐佐木智浩;長(zhǎng)澤雅江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本輕金屬株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C22C21/00
• 分類號(hào): C22C21/00;C22F1/04;B21B1/46
• 代理公司: 北京尚誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;彭益群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)異的可銅焊性(brazeability)的熱交換器用鋁合金翅片材料(fin?material)及其制造方法，更具體地，涉及一種用于熱交換器(其中翅片和工作流體通道材料被銅焊在一起)如散熱器、汽車加熱器、汽車空調(diào)等的鋁合金翅片材料及其制造方法，其中熱交換器鋁合金翅片材料的強(qiáng)度在銅焊之前是適當(dāng)?shù)模虼撕苋菀仔纬沙崞矗~焊之前的強(qiáng)度沒(méi)有高到難以形成翅片，銅焊之后的強(qiáng)度很高，且導(dǎo)熱性、耐侵蝕性、抗流掛性、犧牲陽(yáng)極化作用(sacrificialanodization?effect)和自身耐腐蝕性均表現(xiàn)優(yōu)異。

背景技術(shù)

汽車散熱器、空調(diào)機(jī)、中間冷卻器、油冷卻器或其他熱交換器通過(guò)將工作流體通道材料和翅片銅焊在一起而組裝，工作流體通道材料由Al-Cu-基合金、Al-Mn-基合金、Al-Mn-Cu-基合金等組成，翅片由Al-Mn-基合金等組成。翅片材料需要具有犧牲陽(yáng)極化作用，以防止工作流體通道材料的腐蝕，并且需要具備優(yōu)異的抗流掛性和耐侵蝕性，以防止由于銅焊時(shí)的高溫加熱而導(dǎo)致銅焊材料的變形或腐蝕。

JIS?3003、JIS?3203和其他Al-Mn-基鋁合金用作翅片材料，因?yàn)镸n有效地起到防止銅焊時(shí)銅焊材料的變形或腐蝕的作用。Al-Mn-基合金翅片材料可以通過(guò)向該合金中添加Zn、Sn、In等以使其在電化學(xué)上呈陽(yáng)極的方法等而具備犧牲陽(yáng)極化作用(日本專利公開(A)No.62-120455)。為進(jìn)一步提高高溫抗彎性(buckling?resistance)(抗流掛性)，存在向Al-Mn-基合金中引入Cr、Ti、Zr等的方法等(日本專利公開(A)No.50-118919)。

但近來(lái)，越來(lái)越多地要求以更輕的重量和更低的成本來(lái)制造熱交換器。越來(lái)越多地要求將工作流體通道材料、翅片材料、和其他熱交換器材料制得更薄。但是，例如，如果翅片制得越薄，則導(dǎo)熱截面積越小，由此使得熱交換性能下降，且最終產(chǎn)品熱交換器在強(qiáng)度和耐久性方面存在問(wèn)題。因此，需要有高得多的導(dǎo)熱性能、銅焊后強(qiáng)度、抗流掛性、耐侵蝕性和自身耐腐蝕性。

在傳統(tǒng)的Al-Mn-基合金中，Mn在銅焊時(shí)由于熱而溶解在基體中，因此存在導(dǎo)熱性降低的問(wèn)題。作為解決該問(wèn)題的材料，已經(jīng)提出了Mn含量限制在不超過(guò)0.8wt％且含有Zr：0.02-0.2wt％和Si：0.1-0.8wt％的鋁合金(日本專利公開(B2)No.63-23260)。該合金的導(dǎo)熱性得到提高，但Mn的量很少，使銅焊后的強(qiáng)度不足，且在作為熱交換器的使用過(guò)程中翅片容易塌陷或變形。而且，電勢(shì)不足以成為陽(yáng)極，使得犧牲陽(yáng)極化作用很小。

另一方面，當(dāng)鋁合金熔體鑄造成平板(slab)時(shí)，通過(guò)加快冷卻速率，即使Si和Mn的含量等為0.05-1.5質(zhì)量％，平板鑄造時(shí)結(jié)晶的金屬間化合物尺寸可以降低至最大尺寸不超過(guò)5μm。已經(jīng)提出了通過(guò)軋制該平板來(lái)提高翅片材料的疲勞特性(日本專利公開(A)No.2001-226730)。但是，該發(fā)明的目的是提高疲勞壽命。盡管其描述了使鑄造的平板更薄等作為鑄造平板時(shí)加快冷卻速率的手段，但是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)例如在工業(yè)規(guī)模操作中通過(guò)雙帶式鑄造機(jī)進(jìn)行薄平板連續(xù)鑄造的任何具體公開內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種熱交換器用鋁合金翅片材料及其制造方法，該鋁合金翅片材料在銅焊之前具有能夠容易形成翅片的適當(dāng)強(qiáng)度，而在銅焊之后具有高強(qiáng)度，并且在抗流掛性、耐侵蝕性、自身耐腐蝕性和犧牲陽(yáng)極化表現(xiàn)優(yōu)異。

為實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明的熱交換器用高強(qiáng)度鋁合金翅片材料的特征在于：在化學(xué)組成中含有Si：0.8-1.4wt％、Fe：0.15-0.7wt％、Mn：1.5-3.0wt％、和Zn：0.5-2.5wt％，雜質(zhì)Mg限制在0.05wt％或更少，余量為常規(guī)雜質(zhì)和Al，在銅焊之前具有纖維狀晶粒結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)構(gòu)，銅焊之前的抗張強(qiáng)度不超過(guò)240MPa，銅焊之后的抗張強(qiáng)度不低于150MPa，銅焊之后的重結(jié)晶晶粒尺寸為500μm或更大。

本發(fā)明的熱交換器用高強(qiáng)度鋁合金翅片材料的第一制造方法的特征在于，對(duì)具有翅片材料的化學(xué)組成的熔體進(jìn)行鑄造，通過(guò)雙帶式(twin-belt)鑄造機(jī)連續(xù)鑄造并卷繞入輥中形成厚度為5-10mm的薄平板，將該平板冷軋成厚度為1.0-6.0mm的片材，在200-350℃通過(guò)初次中間退火來(lái)處理該片材，將該片材進(jìn)一步冷軋成厚度為0.05-0.4mm的片材，在360-450℃通過(guò)二次中間退火來(lái)處理該片材，通過(guò)10％至低于50％的最終冷軋率將該片材冷軋成厚度為40-200μm的最終片材。