[發(fā)明專利]一種熱交換器用鋁合金復(fù)合管板料及其皮材

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110603791.7
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN113337759B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖永啟;謝永林;顧躍千;高勇進(jìn);唐勁松;聶存珠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華峰鋁業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C21/02
• 分類號(hào): C22C21/02;B32B15/20;B32B15/01;B32B1/08;F28F21/08
• 代理公司: 上海統(tǒng)攝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31303
• 代理人: 杜亞

本發(fā)明涉及一種熱交換器用鋁合金復(fù)合管板料及其皮材，皮材即皮層的材質(zhì)包括4.0?8.0wt％的Si元素、1.0?2.0wt％的Zn元素、0.01?0.03wt％的P元素和余量的Al元素及不可避免的雜質(zhì)；所述皮材中不含有Sr和Ca元素；所述皮材中單種雜質(zhì)的含量≤0.05wt％，雜質(zhì)的總含量≤0.15wt％；所述皮材的釬焊流動(dòng)性系數(shù)不大于0.6，所述皮材的液相線溫度≤634℃；一種熱交換器用鋁合金復(fù)合管板料，包括芯層和皮層，所述芯層和所述皮層為冶金結(jié)合，所述皮層的材質(zhì)為如前所述的皮材。本發(fā)明的熱交換器用鋁合金復(fù)合管板料使用ASTM G85?19標(biāo)準(zhǔn)的AnnexA3SWAAT實(shí)驗(yàn)測試其耐腐蝕性發(fā)現(xiàn)在55天的腐蝕下不泄露，且與其焊接的翅片接頭80％未脫落。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種熱交換器用鋁合金復(fù)合管板料及其皮材。

背景技術(shù)

鋁合金由于具有重量輕、導(dǎo)電性和成型性好等優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛的應(yīng)用于熱交換器中，如散熱器、中冷器和油冷器等產(chǎn)品。

目前汽車熱交換器管板材料通常由三層結(jié)構(gòu)組成，其芯材大多為AA3003或其改良合金，雙面包覆常規(guī)4xxx系鋁合金皮材組合而成，其耐腐蝕性能較差，在使用過程中容易出現(xiàn)腐蝕泄漏等不良情況。

解決上述腐蝕問題往往是容易的，一般可以在皮材中添加Zn元素，Zn元素能夠降低材料的腐蝕電位，使得材料在厚度方向上存在一定的電位梯度，讓腐蝕由外向內(nèi)逐層發(fā)生，隨著添加的Zn元素含量的提高，耐腐蝕性能也相應(yīng)提高。然而，當(dāng)使用含有Zn元素的Al-Si合金填充金屬的板材時(shí)，由于熔融填充金屬中的Zn元素在釬焊期間流動(dòng)，Zn元素會(huì)由于焊料的流動(dòng)朝著焊接接頭富集，含有鋅的熔融填充金屬易于流向接頭并導(dǎo)致腐蝕優(yōu)先發(fā)生在接頭處時(shí)，造成焊接接頭提前脫落，降低產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及犧牲保護(hù)等特點(diǎn)。因此，雖然可以通過提高Zn含量來獲得理想的耐腐蝕性，然而Zn元素的不當(dāng)添加以及在Al-Si合金釬焊時(shí)表現(xiàn)出的接頭富集致使翅片容易在后期的使用過程中脫落，使得翅片不能作為腐蝕犧牲層來保護(hù)熱交換器管，因此，在解決耐腐蝕性的問題上，解決Zn元素在接頭富集帶來的翅片脫落的問題是至關(guān)重要的。

有已知技術(shù)通過降低體系的Si含量，使得在釬焊時(shí)產(chǎn)生一定的液相與裸露的翅片材料在接合處形成圓角，大部分材料在釬焊期間并不流動(dòng)，以此阻止Zn元素在釬焊期間的流動(dòng)。然而，這種方法存在顯著的缺陷，就是對(duì)釬焊的溫度條件十分苛刻，一方面我們既期望獲得較低的流動(dòng)性防止Zn元素在釬焊接頭的富集，又不期望流動(dòng)性太差，因?yàn)閷?duì)于傳統(tǒng)的鋁合金體系這代表這合金在該釬焊溫度下并沒有熔化。因此，不同的合金體系需要精準(zhǔn)衡量Si的添加量并控制相應(yīng)的釬焊條件，在該釬焊條件下，合金既能夠有足夠的流動(dòng)性以獲得足夠的液相的合金來滿足順利的釬焊。

從根本上說，通過降低Al-Si-Zn合金中的Si元素，并匹配合適的釬焊溫度，使得合金既能產(chǎn)生一定的液相潤濕焊接表面，又不至于帶動(dòng)Zn元素一起流動(dòng)至接頭處，以實(shí)現(xiàn)釬焊和耐腐蝕性的需求，然而這種方式本質(zhì)上是對(duì)釬焊性能和耐腐蝕性的相互妥協(xié)，即流動(dòng)性的提高可以獲得良好的釬焊而Zn元素富集增加；流動(dòng)性降低可以降低Zn元素的富集但釬焊性下降，而流動(dòng)性的控制往往通過設(shè)定一定的釬焊條件才能獲得相對(duì)理想的流動(dòng)性，對(duì)釬焊的條件更為苛刻，釬焊的質(zhì)量也會(huì)有所影響，這嚴(yán)重的影響了材料的應(yīng)用范圍，而材料經(jīng)腐蝕后翅片與熱交換器管的接合性仍然受體系Si含量的影響。

另一方面，在制備耐腐蝕鋁合金復(fù)合材料時(shí)，為了獲得較大的電位差，充分的降低皮材的電位，往往添加較多Zn元素，通常要添加到2wt％以上，一般為4wt％的添加水平。然而在汽車熱交換器管板材料的制備過程中往往忽視了Zn元素的富集導(dǎo)致的翅片脫落的問題，即便體現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性，然而隨著接頭腐蝕的增加，翅片脫落后將無法保護(hù)和支撐熱交換器管，反而導(dǎo)致其更易腐蝕。

因此，期望獲得一種含Zn元素的Al-Si釬焊合金，在不改變其液相線溫度的前提下，能夠顯著的降低鋁合金的流動(dòng)性，這樣在釬焊時(shí)既能夠使得鋁合金充分液化，獲得優(yōu)異的釬焊接頭，而且這種液化的鋁合金的流動(dòng)性較差，不至于Zn元素隨著鋁合金的液化而容易擴(kuò)散到釬焊接頭處。

發(fā)明內(nèi)容