[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?zhí)枺?/td>: 201010251866.1
• 申請日: 2006-07-18
• 公開（公告）號: CN101935782A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鈴木秀紀(jì);沖義人;佐佐木智浩;長澤雅江
• 申請（專利權(quán)）人: 日本輕金屬株式會社
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22F1/04;B21B1/46
• 代理公司: 北京尚誠知識產(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，因為Mn有效地起到防止銅焊時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向該合金中添加Zn、Sn、In等以使其在電化學(xué)上呈陽極的方法等而具備犧牲陽極化作用(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，越來越多地要求以更輕的重量和更低的成本來制造熱交換器。越來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在銅焊時由于熱而溶解在基體中，因此存在導(dǎo)熱性降低的問題。作為解決該問題的材料，已經(jīng)提出了Mn含量限制在不超過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程中翅片容易塌陷或變形。而且，電勢不足以成為陽極，使得犧牲陽極化作用很小。

另一方面，當(dāng)鋁合金熔體鑄造成平板(slab)時，通過加快冷卻速率，即使Si和Mn的含量等為0.05-1.5質(zhì)量％，平板鑄造時結(jié)晶的金屬間化合物尺寸可以降低至最大尺寸不超過5μm。已經(jīng)提出了通過軋制該平板來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加快冷卻速率的手段，但是沒有發(fā)現(xiàn)例如在工業(yè)規(guī)模操作中通過雙帶式鑄造機(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極化表現(xiàn)優(yōu)異。

為實現(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，對具有翅片材料的化學(xué)組成的熔體進(jìn)行鑄造，通過雙帶式(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℃通過初次中間退火來處理該片材，將該片材進(jìn)一步冷軋成厚度為0.05-0.4mm的片材，在360-450℃通過二次中間退火來處理該片材，通過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。