本發(fā)明涉及鋁合金領(lǐng)域，尤其涉及一種用于汽車(chē)散熱器翅片的高強(qiáng)度耐蝕鋁合金箔材及其制造方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)汽車(chē)行業(yè)高速發(fā)展，由于鋁合金在價(jià)格、重量、釬焊強(qiáng)度、防腐性等方面優(yōu)于銅，因此汽車(chē)行業(yè)產(chǎn)生了鋁制散熱器替代銅制散熱器的變革。汽車(chē)散熱器由導(dǎo)管和鋁合金散熱片釬焊而成。導(dǎo)管為扁圓柱狀，其一側(cè)由有包覆層的釬焊板經(jīng)軋制后縫焊而成。鋁合金散熱片采用機(jī)器折疊后再鉆散熱孔制作而成。由于汽車(chē)散熱器用鋁箔工作環(huán)境較為惡劣，要求其具有良好的強(qiáng)度以及耐蝕性。與此同時(shí)，為了達(dá)到節(jié)約原材料以及輕型化的目的，散熱器鋁箔材料又在向厚度更薄的方向發(fā)展。為了達(dá)到上述要求，相應(yīng)的散熱器鋁箔材料需要有更高的強(qiáng)度、釬焊性能，以及在高溫釬焊時(shí)的耐高溫性和抗下垂性能。

因此，新型翅片用鋁合金箔材化學(xué)成份的選用至關(guān)重要。目前在用的散熱器鋁箔材料成份范圍寬廣，其中3003鋁合金箔材是一種最常用的翅片用材，傳統(tǒng)的3003鋁合金釬焊后抗拉強(qiáng)度在130mpa左右，屈服強(qiáng)度在50mpa左右。

同時(shí)，也有部分研究對(duì)鋁合金箔材做出改善。專(zhuān)利cn104583433發(fā)明了一種高強(qiáng)度鋁合金翅片材料及其制造方法，采用熔煉鑄造方法制備了含si：0.9～1.2wt％、fe：0.8～1.1wt％、mn：1.1～1.4wt％、zn:0.9～1.1wt％、mg<0.05wt％、cu<0.03wt％的熱交換器翅片用鋁合金，在模擬釬焊熱處理后測(cè)試其力學(xué)性能，合金的抗拉強(qiáng)度為為140mpa以上，釬焊后的自然電勢(shì)為-730mv～-760mv。專(zhuān)利cn104583433a發(fā)明了一種熱交換器翅片用鋁合金及其制備方法，該專(zhuān)利的特征在于向高硅錳合金中添加鋯元素，合金成分配比為：mn:1.0～1.3wt％、si:1.0～1.3wt％、fe:0.3～0.6wt％、cu:0.05～0.2wt％、zr:0.05～0.2wt％，余量為鋁。該發(fā)明的鋁合金箔釬焊后抗拉強(qiáng)度為136mpa、屈服強(qiáng)度為53mpa、延伸率為14％。

目前市場(chǎng)上用作散熱器翅片的鋁合金在釬焊后屈服強(qiáng)度通常小于60mpa，抗拉強(qiáng)度在130-140mpa左右。就現(xiàn)有的散熱器翅片用鋁合金來(lái)看，這些材料均不能完全滿足未來(lái)汽車(chē)尤其是汽車(chē)散熱器翅片用箔材的高強(qiáng)減薄要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是提供一種汽車(chē)散熱器翅片用高強(qiáng)耐蝕鋁合金，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷。

本發(fā)明的第二目的是提供上述的汽車(chē)散熱器翅片用高強(qiáng)耐蝕鋁合金的制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的汽車(chē)散熱器翅片用高強(qiáng)耐蝕鋁合金箔材，其特征在于該材料的組份和重量配比是：錳：1.0～1.3wt％、硅：1.0～1.3wt％、鐵：0.3～0.6wt％、銅：0.2～0.4wt％、釤：0.3～0.8wt％，其余為鋁。

進(jìn)一步優(yōu)選，該材料中釤的優(yōu)選重量配比：0.3～0.5wt％。本發(fā)明所述的汽車(chē)散熱器翅片用高強(qiáng)耐蝕鋁合金箔材的制造方法，其中一優(yōu)選制備方法包含以下步驟：

(1)熔煉時(shí)釤元素的引入使用al-sm中間合金：al-(10～20)wt％sm。

(2)鋁合金鑄錠的熱軋溫度為490～510℃，冷軋至0.15mm，在380℃～400℃退火2小時(shí)后以30～60％的壓下量冷軋至0.05～0.1mm。

(3)獲得釬焊后屈服強(qiáng)度可達(dá)80mpa以上的合金散熱器翅片用高強(qiáng)耐蝕鋁合金箔材。模擬釬焊加熱條件：模擬實(shí)際的汽車(chē)散熱器翅片釬焊條件，從室溫開(kāi)始升溫至600℃，在600℃保溫5分鐘，隨爐冷卻至550℃，從爐中取出冷卻至室溫。

本發(fā)明的汽車(chē)散熱器翅片用高強(qiáng)耐蝕鋁合金與對(duì)比例鋁合金的成分對(duì)比見(jiàn)表1。

表1本發(fā)明鋁合金與對(duì)比例鋁合金成分

本發(fā)明采用熱交換器常用的傳統(tǒng)3003鋁合金和兩個(gè)散熱器翅片用鋁合金專(zhuān)利作為對(duì)比例。對(duì)比例1為傳統(tǒng)的3003鋁合金。對(duì)比例2為專(zhuān)利cn104583433a，給出了一種高強(qiáng)度鋁合金翅片材料及其制造方法。對(duì)比例3為專(zhuān)利cn104583433a，給出了一種熱交換器翅片用鋁合金及其制備方法，該專(zhuān)利的特征在于向高硅錳合金中添加了鋯元素。

從表1中可以看出本發(fā)明鋁合金與3003鋁合金的成分相比，本發(fā)明明顯擴(kuò)大了硅元素的含量范圍，增加硅元素能較好地改善合金的鑄造性能和耐蝕性，使合金在汽車(chē)散熱器及其相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用更加匹配。與對(duì)比例鋁合金相比，本發(fā)明鋁合金特別添加了釤元素，釤元素的添加對(duì)鋁合金的第二相析出有促進(jìn)作用。該合金的高錳高硅成分設(shè)計(jì)有利于形成大量細(xì)小彌散的第二相almnfesi，這些析出相有益于提升合金強(qiáng)度并保持良好的耐蝕性。另外，本發(fā)明的鋁合金中加入釤元素和適量的銅元素，經(jīng)過(guò)x射線衍射分析發(fā)現(xiàn)形成了數(shù)量較多的顆粒增強(qiáng)相，即含釤的al2sm相和al10cu7sm2相，從而可以進(jìn)一步提升合金強(qiáng)度。

采用本發(fā)明制備的鋁合金焊后屈服強(qiáng)度可達(dá)80mpa以上，抗拉強(qiáng)度可達(dá)140mpa以上，延伸率大于8.8％。通過(guò)控制釤元素含量可以改善該合金的腐蝕電位，該合金可適用于汽車(chē)散熱器或其他相關(guān)制造領(lǐng)域。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施例采用熔煉和鑄造方法首先制備al-1.1mn-1.1si-0.4fe-0.3cu-0.3sm合金板材(厚度為30mm)，銑面至厚度為25mm后在500℃加熱1小時(shí)后熱軋成4mm板，其后冷軋至0.15mm，在380℃退火2小時(shí)后冷軋至0.10mm厚度的箔材，采用模擬釬焊熱處理后用電子拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試合金箔的力學(xué)性能，合金箔的抗拉強(qiáng)度為150mpa、屈服強(qiáng)度為87mpa、延伸率為9.2％。該合金箔的強(qiáng)度特性明顯優(yōu)于3003鋁合金的焊后抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。

實(shí)施例2

采用熔煉和鑄造方法首先制備al-1.1mn-1.1si-0.4fe-0.3cu-0.5sm合金板材(厚度為30mm)，銑面至厚度為26mm后在500℃加熱，熱軋至2.6mm，其后冷軋至0.15mm，在380℃退火后冷軋至0.10mm厚度的箔材，模擬釬焊熱處理后測(cè)試合金箔的抗拉強(qiáng)度為160mpa、屈服強(qiáng)度為90mpa、延伸率為9.8％。

實(shí)施例3

采用熔煉和鑄造方法首先制備al-1.1mn-1.1si-0.4fe-0.3cu-0.8sm合金板材(厚度為30mm)，銑面至厚度為28mm后在500℃加熱1小時(shí)后熱軋成2.6mm，其后冷軋至0.15mm，在390℃退火后冷軋至0.10mm厚度的箔材，模擬釬焊熱處理后測(cè)試合金箔的抗拉強(qiáng)度為143mpa，屈服強(qiáng)度為84mpa，延伸率大于8.8％。

上述實(shí)施例中不同成分的鋁合金樣品所進(jìn)行的性能測(cè)試如下：

(1)室溫拉伸實(shí)驗(yàn)：按照國(guó)標(biāo)gb/t228-2002制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，在拉伸速度為1mm/min，zwickz20萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)上拉伸，測(cè)量長(zhǎng)度為50mm，測(cè)得抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及延伸率；

(2)腐蝕性能測(cè)試：腐蝕性能(自腐蝕電位、極化電流)通過(guò)測(cè)試tafel極化曲線表征，試樣經(jīng)過(guò)超聲清洗之后，選取15mmx15mm大小的樣片，采用chi660c電化學(xué)工作站測(cè)試鋁合金試樣的tafel極化曲線。掃描速率為1mv/s，掃描范圍為-1v–0v，電解液選擇3.5wt％nacl溶液。

各實(shí)施例以及對(duì)比合金的的性能見(jiàn)表2。

表2實(shí)施例和對(duì)比例的性能

與對(duì)比例鋁合金相比，本實(shí)施例制備的合金具有高強(qiáng)度、耐腐蝕的特點(diǎn)，可獲得焊后屈服強(qiáng)度80mpa以上、抗拉強(qiáng)度能達(dá)140-160mpa的散熱器翅片用鋁合金箔材。而傳統(tǒng)的3003鋁合金釬焊后抗拉強(qiáng)度在130mpa左右，屈服強(qiáng)度在50mpa左右。

上述性能的獲得主要是由于采用合理的成分設(shè)計(jì)。鋁合金中錳含量適中可以減少粗大含錳化合物的產(chǎn)生，硅含量較高則可以提高焊后強(qiáng)度。本發(fā)明鋁合金與3003鋁合金的成分相比，本發(fā)明明顯擴(kuò)大了硅元素的含量范圍，增加硅元素能較好地改善合金的鑄造性能和耐蝕性，使其在汽車(chē)散熱器及其相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用更加匹配。

本發(fā)明鋁合金與對(duì)比例鋁合金相比，特別添加了釤元素，釤的加入能形成al2sm相和al10cu7sm2相，而且能球化almnfesi相，促進(jìn)almnfesi相的析出，減少鐵元素的不利影響，改善封孔質(zhì)量，提高氧化膜的耐蝕性。almnfesi相的形態(tài)細(xì)小彌散也能推遲再結(jié)晶的發(fā)生，改善合金的力學(xué)性能。而且釤元素的加入及其與其他元素的合金化作用能提高鋁合金的耐蝕性，增強(qiáng)合金的鈍化。此外，釤的加入還能改善合金熔鑄工藝和性能；具有良好的細(xì)化、變質(zhì)作用；改善鋁合金加工性能，而且釤原子在鋁合金中具有比其他re元素更大的固溶度，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)析出相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化，使鋁合金具有更高的強(qiáng)度。

綜上所述，本發(fā)明通過(guò)合理的合金成份設(shè)計(jì)尤其是添加釤和適量的銅促進(jìn)了大量含釤第二相增強(qiáng)相的形成，從而明顯改善合金力學(xué)性能，獲得了汽車(chē)散熱器翅片用高強(qiáng)耐蝕鋁合金箔材。

在本發(fā)明及上述實(shí)施例的教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易預(yù)見(jiàn)到，本發(fā)明所列舉或例舉的各原料或其等同替換物、各加工方法或其等同替換物都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以及各原料和加工方法的參數(shù)上下限取值、區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。