本發(fā)明涉及一種芯材合金及其制備方法，具體涉及一種高抗下垂性高強(qiáng)復(fù)合鋁箔芯材合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
復(fù)合釬焊鋁箔是被廣泛應(yīng)用于汽車熱交換器、電站空冷島熱交換器等領(lǐng)域，并逐步向高強(qiáng)輕量化方向發(fā)展；由芯材層(3系al-mn合金)和雙面/單面厚度為8～12％的低熔點(diǎn)包覆層(近共晶al-si合金)構(gòu)成的復(fù)合釬焊鋁箔，其在釬焊成型過程中，被加熱至580～610℃，包覆層(熔點(diǎn)565℃～575℃)熔化，在表面張力、重力和其它效應(yīng)的作用下通過毛細(xì)管運(yùn)動(dòng)流到結(jié)合的縫隙處，浸潤、擴(kuò)展，隨著溫度的降低，釬料凝固，最終形成釬焊接頭。而在釬焊過程中，熔融包覆層將侵蝕芯材層，降低芯材的支撐強(qiáng)度，造成熱交換器整體塌陷或產(chǎn)生虛焊、脫焊等現(xiàn)象；
研究表明，芯材的再結(jié)晶晶粒尺寸增大可有效抑制熔融焊料的侵蝕，而長條狀再結(jié)晶晶?？梢蕴岣邚?fù)合鋁箔的抗下垂性。然而，在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)過高溫均質(zhì)處理的復(fù)合釬焊鋁箔芯材難以獲得粗大的長條狀再結(jié)晶晶粒。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種抗下垂性能優(yōu)異的復(fù)合釬焊鋁箔芯材合金；本發(fā)明還提供了該高抗下垂性復(fù)合釬焊鋁箔芯材合金的制備方法。
技術(shù)方案：本發(fā)明的高抗下垂性高強(qiáng)復(fù)合鋁箔芯材合金，按重量百分比其組分為：鐵0.15～0.40％，硅0.05～0.25％，錳0.6～1.6％，銅0.4～0.8％，鉻0.1～0.4％，其余為鋁。
本發(fā)明的一種高抗下垂性高強(qiáng)復(fù)合鋁箔芯材合金的制備方法包括以下步驟：
1)選配工業(yè)純鋁錠、鋁鐵合金、鋁錳合金、鋁銅合金、速溶硅進(jìn)行熔煉，確保鋁液中各元素按重量百分比其組分為：鐵0.15～0.40％，硅0.05～0.25％，錳0.6～1.6％，銅0.4～0.8％，鉻0.1～0.4％，其余為鋁，合金熔化后加入速溶硅，待熔化后攪拌、凈化精煉、靜置鋁熔體，并清理鋁熔體表面熔渣；
2)往步驟1)處理后的鋁熔體中添加鉻劑，確保鋁熔體中鉻按重量百分比其組分為：0.1～0.4％，攪拌、靜置鋁熔體，然后將鋁液澆鑄成芯材鋁合金板；
3)將步驟2)處理得到的芯材鋁合金板加熱進(jìn)行均質(zhì)處理，保溫后出爐空冷，再經(jīng)過表面處理得到光潔的高抗下垂性高強(qiáng)復(fù)合鋁箔芯材合金板后進(jìn)行軋制工序。
其中：
步驟1)中，所述熔煉合金的溫度為700～760℃，熔煉速溶硅及添加cr劑時(shí)合金液溫度為760～780℃。
步驟2)中，所述鋁熔體采用鐵模澆鑄成鋁合金板，鐵模預(yù)熱達(dá)到250℃.
步驟3)中所述進(jìn)行均質(zhì)處理，是將所述芯材鋁合金板放入馬弗爐進(jìn)行均質(zhì)處理，均質(zhì)溫度為550～600℃，保溫2～4小時(shí)。
步驟1)中，所述合金熔化攪拌靜置鋁熔體后，向鋁熔體中加入占鋁熔體總重量0.5～0.8％的精煉劑，
所述精煉劑按重量百分比其組分為：15～25％的氯化鈉、30～40％的氯化鉀、5～12％的六氯甲烷、3～7％的氟硼酸鉀、12～16％的氟鋁酸鈉與10～20％的木炭粉混合而成。
在步驟1)或2)中的攪拌，是采用吹入氮?dú)饣蚨栊詺怏w的方法攪拌鋁熔體。
步驟1)中，所述合金中各合金元素含量按重量百分比，鋁鐵合金中含鐵20.0％，鋁錳合金中含錳9.85％，鋁銅合金中含銅50.0％，速溶硅的純度為95％，燒損率以10％計(jì)算。
步驟2)中，鉻劑中含鉻重量百分比75％，其余為助熔劑，添加時(shí)用鋁箔包裹加入，防止表面燒損過多，燒損率以5％計(jì)算。
有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過優(yōu)化復(fù)合鋁箔芯材合金的配比，結(jié)合上述的制造方法中澆鑄、軋制及熱處理工藝，可制得抗下垂性能優(yōu)異的復(fù)合鋁箔。其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1、通過優(yōu)化復(fù)合鋁箔芯材合金的配比，結(jié)合上述制造工藝，獲得的芯材合金具有粗大的長條狀再結(jié)晶晶粒組織，晶粒軋向尺寸150微米、晶粒長寬比2.9，且有細(xì)長條組織出現(xiàn)，可有效抑制熔融焊料的侵蝕，顯著提高復(fù)合釬焊鋁板的抗下垂性；2、同時(shí)將模擬釬焊后的上述鋁板制成拉伸標(biāo)準(zhǔn)件，用cmt4503萬能拉伸試驗(yàn)機(jī)測(cè)試該合金樣的力學(xué)性能，可發(fā)現(xiàn)其抗拉強(qiáng)度達(dá)194mpa，且較一般三系合金高得多；3、本發(fā)明方法簡單易行，容易實(shí)現(xiàn)，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述：
本發(fā)明實(shí)施例所選用的中間合金、速溶硅及cr劑由常熟某鋁業(yè)公司提供。
實(shí)施例1：
首先，采用1290克工業(yè)純鋁錠、16克鋁鐵合金、256克鋁錳合金、23克鋁銅合金、2克速溶硅和5克cr劑進(jìn)行熔煉；熔煉溫度720℃，中間合金熔化后攪拌2分鐘，保溫30min后進(jìn)行精煉凈化處理，接著升溫至780℃后添加速溶硅和鋁箔包裹的鉻劑，待其熔化后降溫至720℃，清理鋁液表面鋁渣；保溫30min后澆入已250℃預(yù)熱的板模中，待其冷卻后，出爐鑄成20mm厚的鋁合金板；取樣，用直讀光譜分析鋁合金板各合金元素重量百分含量分別為：鐵0.21％，硅0.15％，錳1.57％，銅0.69％，鉻0.19％，其余為鋁；最后，將獲得的芯材合金板進(jìn)行均質(zhì)處理，均質(zhì)溫度550℃，保溫4小時(shí)，出爐空冷，然后經(jīng)過處理獲得表面光潔的18mm芯材合金板。
檢測(cè)：1、將本實(shí)施例制得的釬焊后芯材合金經(jīng)機(jī)械研磨、拋光后，進(jìn)行陽極覆膜處理(陽極覆膜液配方h3bo325g+去離子水1l；電壓：25v；電流密度：0.20～0.30a/cm2；時(shí)間：3～4min)，并在偏光金相顯微鏡下進(jìn)行觀察，檢測(cè)表明其再結(jié)晶組織為粗大的長條狀晶粒組織，晶粒軋向尺寸152微米、晶粒長寬比2.9，觀察到大量細(xì)長條組織；釬焊后，其芯材可獲得粗大的長條狀再結(jié)晶晶粒組織，增大的芯材再結(jié)晶晶?？捎行б种迫廴诤噶系那治g，提高復(fù)合鋁箔的抗下垂性2、測(cè)試該合金的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)其抗拉強(qiáng)度達(dá)201mpa，較一般三系合金高得多；
實(shí)施例2：
首先，采用1300克工業(yè)純鋁錠、18克鋁鐵合金、260克鋁錳合金、25克鋁銅合金、3克速溶硅和1.5克cr劑進(jìn)行熔煉；熔煉溫度720℃，中間合金熔化后攪拌2分鐘，保溫30min后進(jìn)行精煉凈化處理，接著升溫至780℃后添加速溶硅和鋁箔包裹的鉻劑，待其熔化后降溫至720℃，清理鋁液表面鋁渣；保溫30min后澆入已250℃預(yù)熱的板模中，待其冷卻后，出爐鑄成20mm厚的鋁合金板；取樣，用直讀光譜分析鋁合金板各合金元素重量百分含量分別為：鐵0.23％，硅0.21％，錳1.59％，銅0.61％，鉻0.07％，其余為鋁；最后，將獲得的芯材合金板進(jìn)行均質(zhì)處理，均質(zhì)溫度550℃，保溫4小時(shí)，出爐空冷，然后經(jīng)過處理獲得表面光潔的18mm芯材合金板。
檢測(cè)：1、將本實(shí)施例制得的釬焊后芯材合金經(jīng)機(jī)械研磨、拋光后，進(jìn)行陽極覆膜處理并在偏光金相顯微鏡下進(jìn)行觀察，檢測(cè)表明其再結(jié)晶組織為粗大的長條狀晶粒組織，晶粒軋向尺寸141微米、晶粒長寬比2.7，觀察到大量細(xì)長條組織；釬焊后，其芯材可獲得粗大的長條狀再結(jié)晶晶粒組織，增大的芯材再結(jié)晶晶?？捎行б种迫廴诤噶系那治g，提高復(fù)合鋁箔的抗下垂性2、測(cè)試該合金的力學(xué)性能，可發(fā)現(xiàn)其抗拉強(qiáng)度達(dá)194mpa，較一般三系合金高得多；
實(shí)施例3：
首先，采用1290克工業(yè)純鋁錠、15克鋁鐵合金、240克鋁錳合金、20克鋁銅合金、3克速溶硅和2.5克cr劑進(jìn)行熔煉；熔煉溫度720℃，中間合金熔化后攪拌2分鐘，保溫30min后進(jìn)行精煉凈化處理，接著升溫至780℃后添加速溶硅和鋁箔包裹的鉻劑，待其熔化后降溫至720℃，清理鋁液表面鋁渣；保溫30min后澆入已250℃預(yù)熱的板模中，待其冷卻后，出爐鑄成20mm厚的鋁合金板；取樣，用直讀光譜分析鋁合金板各合金元素重量百分含量分別為：鐵0.19％，硅0.18％，錳1.42％，銅0.57％，鉻0.11％，其余為鋁；最后，將獲得的芯材合金板進(jìn)行均質(zhì)處理，均質(zhì)溫度550℃，保溫4小時(shí)，出爐空冷，然后經(jīng)過處理獲得表面光潔的18mm芯材合金板。
檢測(cè)：1、將本實(shí)施例制得的釬焊后芯材合金經(jīng)機(jī)械研磨、拋光后，進(jìn)行陽極覆膜處理并在偏光金相顯微鏡下進(jìn)行觀察，檢測(cè)表明其再結(jié)晶組織為粗大的長條狀晶粒組織，晶粒軋向尺寸146微米、晶粒長寬比2.6，觀察到大量細(xì)長條組織；釬焊后，其芯材可獲得粗大的長條狀再結(jié)晶晶粒組織，增大的芯材再結(jié)晶晶粒晶?？捎行б种迫廴诤噶系那治g，提高復(fù)合鋁箔的抗下垂性2、測(cè)試該合金的力學(xué)性能，可發(fā)現(xiàn)其抗拉強(qiáng)度達(dá)198mpa，較一般三系合金高得多；
實(shí)施例4：
首先，采用1290克工業(yè)純鋁錠、26克鋁鐵合金、270克鋁錳合金、23克鋁銅合金、3克速溶硅和10克cr劑進(jìn)行熔煉；熔煉溫度720℃，中間合金熔化后攪拌2分鐘，保溫30min后進(jìn)行精煉凈化處理，接著升溫至780℃后添加速溶硅和鋁箔包裹的鉻劑，待其熔化后降溫至720℃，清理鋁液表面鋁渣；保溫30min后澆入已250℃預(yù)熱的板模中，待其冷卻后，出爐鑄成20mm厚的鋁合金板；取樣，用直讀光譜分析鋁合金板各合金元素重量百分含量分別為：鐵0.31％，硅0.24％，錳1.71％，銅0.69％，鉻0.47％，其余為鋁；最后，將獲得的芯材合金板進(jìn)行均質(zhì)處理，均質(zhì)溫度550℃，保溫4小時(shí)，出爐空冷，然后經(jīng)過處理獲得表面光潔的18mm芯材合金板。
檢測(cè)：1、將本實(shí)施例制得的釬焊后芯材合金經(jīng)機(jī)械研磨、拋光后，進(jìn)行陽極覆膜處理并在偏光金相顯微鏡下進(jìn)行觀察，檢測(cè)表明其再結(jié)晶組織為粗大的長條狀晶粒組織，晶粒軋向尺寸154微米、晶粒長寬比2.7，觀察到大量細(xì)長條組織；釬焊后，其芯材可獲得粗大的長條狀再結(jié)晶晶粒組織，增大的芯材再結(jié)晶晶?？捎行б种迫廴诤噶系那治g，提高復(fù)合鋁箔的抗下垂性2、測(cè)試該合金的力學(xué)性能，可發(fā)現(xiàn)其抗拉強(qiáng)度達(dá)190mpa，較一般三系合金高得多；
實(shí)施例5：
首先，采用1350克工業(yè)純鋁錠、30克鋁鐵合金、220克鋁錳合金、23克鋁銅合金、2克速溶硅和4克cr劑進(jìn)行熔煉；熔煉溫度720℃，中間合金熔化后攪拌2分鐘，保溫30min后進(jìn)行精煉凈化處理，接著升溫至780℃后添加速溶硅和鋁箔包裹的鉻劑，待其熔化后降溫至720℃，清理鋁液表面鋁渣；保溫30min后澆入已250℃預(yù)熱的板模中，待其冷卻后，出爐鑄成20mm厚的鋁合金板；取樣，用直讀光譜分析鋁合金板各合金元素重量百分含量分別為：鐵0.41％，硅0.15％，錳1.62％，銅0.63％，鉻0.16％，其余為鋁；最后，將獲得的芯材合金板進(jìn)行均質(zhì)處理，均質(zhì)溫度550℃，保溫4小時(shí)，出爐空冷，然后經(jīng)過處理獲得表面光潔的18mm芯材合金板。
檢測(cè)：1、將本實(shí)施例制得的釬焊后芯材合金經(jīng)機(jī)械研磨、拋光后，進(jìn)行陽極覆膜處理并在偏光金相顯微鏡下進(jìn)行觀察，檢測(cè)表明其再結(jié)晶組織為粗大的長條狀晶粒組織，晶粒軋向尺寸139微米、晶粒長寬比2.5，觀察到大量細(xì)長條組織；釬焊后，其芯材可獲得粗大的長條狀再結(jié)晶晶粒組織，增大的芯材再結(jié)晶晶粒可有效抑制熔融焊料的侵蝕，提高復(fù)合鋁箔的抗下垂性2、測(cè)試該合金的力學(xué)性能，可發(fā)現(xiàn)其抗拉強(qiáng)度達(dá)203mpa，較一般三系合金高得多；
實(shí)施例6：
首先，采用1380克工業(yè)純鋁錠、25克鋁鐵合金、240克鋁錳合金、21克鋁銅合金、3克速溶硅和3.5克cr劑進(jìn)行熔煉；熔煉溫度720℃，中間合金熔化后攪拌2分鐘，保溫30min后進(jìn)行精煉凈化處理，接著升溫至780℃后添加速溶硅和鋁箔包裹的鉻劑，待其熔化后降溫至720℃，清理鋁液表面鋁渣；保溫30min后澆入已250℃預(yù)熱的板模中，待其冷卻后，出爐鑄成20mm厚的鋁合金板；取樣，用直讀光譜分析鋁合金板各合金元素重量百分含量分別為：鐵0.33％，硅0.23％，錳1.58％，銅0.61％，鉻0.14％，其余為鋁；最后，將獲得的芯材合金板進(jìn)行均質(zhì)處理，均質(zhì)溫度550℃，保溫4小時(shí)，出爐空冷，然后經(jīng)過處理獲得表面光潔的18mm芯材合金板。
檢測(cè)：1、將本實(shí)施例制得的釬焊后芯材合金經(jīng)機(jī)械研磨、拋光后，進(jìn)行陽極覆膜處理并在偏光金相顯微鏡下進(jìn)行觀察，檢測(cè)表明其再結(jié)晶組織為粗大的長條狀晶粒組織，晶粒軋向尺寸140微米、晶粒長寬比2.6，觀察到大量細(xì)長條組織；釬焊后，其芯材可獲得粗大的長條狀再結(jié)晶晶粒組織，增大的芯材再結(jié)晶晶?？捎行б种迫廴诤噶系那治g，提高復(fù)合鋁箔的抗下垂性2、測(cè)試該合金的力學(xué)性能，可發(fā)現(xiàn)其抗拉強(qiáng)度達(dá)191mpa，較一般三系合金高得多。