專利名稱：用于復(fù)合釬焊料覆層的稀土鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的合金及其制備方法，具體是一種用于復(fù)合釬焊料覆層的稀土鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，國內(nèi)外汽車行業(yè)發(fā)展迅速，造成了整車廠對汽車熱交換器的巨大需求。汽車熱交換器多采用復(fù)合釬焊鋁帶或鋁箔材料制成。其中通過鑄造、熱軋、冷軋和退火等工藝制造的3003A1合金被大量用作復(fù)合鋁帶箔的芯材，4343A1和7072A1等合金則被廣泛應(yīng)用于釬焊覆層。由于汽車熱交換器的工作條件惡劣，對材料強(qiáng)度、塑性、抗腐蝕性能的要求日益提高。因此，通過合金化設(shè)計(jì)開發(fā)出新型覆層合金以滿足未來多樣化和高性能設(shè)計(jì)要求成為熱傳輸材料的發(fā)展趨勢。大量文獻(xiàn)表明向鋁合金中添加稀土元素Ce或混合稀土元素可以有效改善鋁合金的鑄造性能、改善力學(xué)性能或加工性能。到目前為止，關(guān)于稀土元素對于Ai-ai系合金尤其是7072A1合金(低硅鋁鋅合金)組織與性能影響的報(bào)道還不多。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，美國專利US7^6701公開了一種鋁合金釬焊帶制備方法，該合金的覆層合金為添加稀土元素或其他貴金屬元素的Al-(4-15%) Si合金。中國發(fā)明專利“熱交換器翅片用鋁合金箔材及其制造方法”(專利公開號(hào)CN 1861823A)也記載了添加混合稀土元素的低硅低錳鋁合金，該合金具有較好的力學(xué)性能尤其是沖制性能。以上發(fā)明專利均未涉及稀土元素對7072A1這種熱交換器覆層合金性能的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于復(fù)合釬焊料覆層的稀土鋁合金及其制備方法，通過向低硅含鋅鋁合金中添加稀土元素來調(diào)控復(fù)合釬焊料覆層合金的顯微組織和力學(xué)性能，采用鑄造、熱軋、冷軋工藝制備了相應(yīng)的板帶材。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明涉及一種用于復(fù)合釬焊料覆層的稀土鋁合金，其組分和重量百分比為Ζη: 0. 7 1. 3%、Fe 0. 2 0. 5%、Si :0. 1 0. 4%、Ce或主要成分為Ce元素的稀土 0. 06 0. 4%、Mn 0 0. 1%、Cu 0 0. 1%、雜質(zhì)元素含量小于0. 05%、其余為Al。上述用于復(fù)合釬焊料覆層的稀土鋁合金的制備方法，包括以下步驟 (1)依次選取々1、211、!^、5丨、(^或主要成分為Ce元素的稀土，或選取含有Al、&i、Fe、Si
和Ce元素的合金，采用惰性氣體保護(hù)，在熔煉爐或火焰反射熔煉爐中將合金原料于710 900°C下熔化均勻后澆注入模具內(nèi)，冷卻獲得厚度為30 400mm的鑄造合金坯；將鑄造合金坯銑面后在450 550°C的加熱爐中預(yù)熱，然后熱軋得到厚度為3 5mm的合金板帶； 其中Zn、!^e、Si、Ce或主要成分為Ce元素的稀土、Mn和Cu分別占總重量的0. 7 1. 3%、 0. 2 0. 5%、0. 1 0. 4%、0· 06 0. 4%、0 0. 1%、0 0. 1%、雜質(zhì)元素含量控制在0. 05%以內(nèi)，其余為Al。
(2)將所述合金板帶進(jìn)行多道次冷軋并經(jīng)中間退火后獲得用于復(fù)合釬焊料覆層的冷軋合金帶材或者箔材。所述的多道次冷軋是指將合金板帶軋制成厚度為0. 08 20mm的合金帶材。所述的中間退火是指在250 320°C的溫度環(huán)境中退火。本發(fā)明通過以下方式進(jìn)行力學(xué)性能評價(jià)將冷軋鋁合金帶材經(jīng)過模擬釬焊熱處理 (在600°C下保溫5分鐘后出爐冷卻至室溫)，其后在電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸性能測
試ο采用本發(fā)明制備的稀土鋁合金焊后屈服強(qiáng)度可達(dá)25MPa以上，延伸率為10%以上，通過控制稀土元素含量可以調(diào)控合金的電化學(xué)腐蝕電位，可適用于復(fù)合釬焊料覆層或其他相關(guān)制造領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1
本實(shí)施例采用熔煉和鑄造方法首先制備含Sil. 15%、SiO. 25%、FeO. 35%、CeO. 25%、余量為Al的合金板坯，采用惰性氣體保護(hù)熔煉爐將合金原料在750°C下熔化，澆注入模具內(nèi)冷卻獲得厚度為40mm的鑄造合金坯。所述合金坯經(jīng)過銑面并在500°C加熱后熱軋成4mm厚度的板材，其后多道次冷軋至0. 15mm厚度，在400°C退火后冷精軋至0. 08mm厚度，將箔材模擬釬焊熱處理后用Zwick電子拉伸試驗(yàn)機(jī)測試了合金的力學(xué)性能，合金的抗拉強(qiáng)度為78MPa、 延伸率為10%。將本實(shí)施例制備的釬焊處理合金箔材在ASTM G69標(biāo)準(zhǔn)所述的H202/NaCl溶液中測量電化學(xué)腐蝕電位，該合金箔材的腐蝕電位約為_795mV。實(shí)施例2
方法同實(shí)施例1，不同的是本實(shí)施例采用熔煉和鑄造方法制備了含Sil. 15%、SiO. 25%、 FeO. 35%、CeO. 15%、余量為Al的合金板坯，銑面后在500°C加熱后熱軋成4mm厚度的板材， 其后冷軋至0. 15mm厚度，在40(TC退火后冷精軋至0. 08mm厚度。將箔材模擬釬焊熱處理后用電子拉伸試驗(yàn)機(jī)測試了合金的力學(xué)性能，合金的屈服強(qiáng)度為25MPa、延伸率為11%。將本實(shí)施例制備的釬焊處理合金箔材在ASTM G69標(biāo)準(zhǔn)所述的H202/NaCl溶液中測量電化學(xué)腐蝕電位，該合金箔材的腐蝕電位約為_785mV。作為對比，本實(shí)施例還采用相同熔煉、鑄造和軋制方法制備了不添加Ce元素、含 Znl. 15%,SiO. 25%,FeO. 35%、余量為Al的合金箔材(0. 08mm厚度)，將該合金箔材模擬釬焊熱處理后在ASTM G69標(biāo)準(zhǔn)所述的H202/NaCl溶液中測量電化學(xué)腐蝕電位，該合金箔材的腐蝕電位約為_803mV。實(shí)施例3
方法同實(shí)施例1，不同的是本實(shí)施例采用熔煉、鑄造和熱軋方法制備了含ail.洲、 SiO. 25%、FeO. 3%、CeO. 16%、MnO. 06%、余量為 Al 的合金板坯，其后冷軋至 0. 15mm，在 400°C 退火后冷精軋至0. 09mm厚度。采用電子拉伸試驗(yàn)機(jī)測試了模擬釬焊熱處理合金箔材的力學(xué)性能，合金的抗拉強(qiáng)度可達(dá)SOMPa以上。
顯然，向低硅鋁鋅合金添加稀土元素進(jìn)行稀土合金化可以獲得具有一定釬焊強(qiáng)度和延伸率的鋁合金，在本發(fā)明所述的低硅鋁鋅合金中添加稀土元素可以獲得與未添加稀土元素合金不同的電化學(xué)腐蝕電位，而且稀土元素含量的不同可導(dǎo)致不同的電化學(xué)腐蝕電位，因此通過控制稀土元素含量可以調(diào)控本發(fā)明合金的電化學(xué)腐蝕電位和相關(guān)腐蝕性能。 考慮到諸多報(bào)道關(guān)于稀土元素在改善鋁合金鑄造性能、提高抗沖制性能等方面所能發(fā)揮的積極作用，這種稀土鋁合金可用于開發(fā)復(fù)合釬焊料覆層，包括用于新型熱交換器覆層。
權(quán)利要求
1.一種用于復(fù)合釬焊料覆層的稀土鋁合金，其特征在于，其組分和重量百分比為Ζη: 0. 7 1. 3%、Fe 0. 2 0. 5%、Si :0. 1 0. 4%、Ce或主要成分為Ce元素的稀土 0. 06 0. 4%、Mn 0 0. 1%、Cu 0 0. 1%、雜質(zhì)元素含量小于0. 05%、其余為Al。
2.權(quán)利要求1所述用于復(fù)合釬焊料覆層的稀土鋁合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)依次選取Al、Zn、Fe,Si, Mn、Cu、Ce或主要成分為Ce元素的稀土，或選取含有Al、 Zn、Fe, Si, Mn、Cu和Ce元素的合金，采用惰性氣體保護(hù)熔煉爐或火焰反射熔煉爐將合金原料在710 900°C熔化均勻后澆注入模具內(nèi)冷卻獲得厚度為30 400mm的鑄造合金坯。
3.將鑄造合金坯銑面后在450 550°C的加熱爐中預(yù)熱，然后熱軋得到厚度為3 5mm的合金板帶；其中 元素、Fe元素、Si元素、Ce元素或主要成分為Ce元素的稀土、Mn元素和Cu 元素分別占總質(zhì)量的0. 7 1. 3%、0· 2 0. 5%、0. 1 0. 4%、0· 06 0. 4%、0 0. 1%、0 0. 1%、雜質(zhì)元素的含量控制在0. 1%以內(nèi)；(2)將步驟(1)中所述合金板帶進(jìn)行多道次冷軋后并經(jīng)中間退火后獲得用于復(fù)合釬焊料覆層的冷軋合金帶材或者箔材。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的多道次冷軋是指將合金板帶軋制成厚度為0. 08 20mm的合金帶材。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的中間退火是指在250 320°C的溫度環(huán)境中退火。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬材料技術(shù)領(lǐng)域的用于復(fù)合釬焊料覆層的稀土鋁合金及其制備方法，該合金的成分配比為Zn0.7～1.3wt%、Fe0.2～0.5wt%、Si0.1～0.4wt%、Ce或主要成分為Ce元素的稀土0.06～0.4wt%、Mn0～0.1%、Cu0～0.1%、雜質(zhì)元素含量小于0.05wt%、其余為Al。本發(fā)明通過向低硅含鋅鋁合金中添加稀土元素來調(diào)控復(fù)合釬焊料覆層合金的顯微組織和電化學(xué)腐蝕性能，采用鑄造、熱軋、冷軋工藝制備了相應(yīng)的板帶材。
文檔編號(hào)C22C21/10GK102345036SQ20111029450
公開日2012年2月8日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者丁冬雁, 尤小華, 張俊超, 陳為高, 陳國楨, 高勇進(jìn) 申請人:上海交通大學(xué), 華峰鋁業(yè)股份有限公司