利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板以及其制造方法。硬焊用高强度复合板包括：由薄板所铸铝合金制成的心材；以及与心材辊压接合并铸合的硬焊用覆材，所述覆材在退火热处理之后冷轧并与心材铸合。制造硬焊用高强度复合板的方法包括：准备薄板所铸铝合金制成的心材及用含有6.8-13.0重量%硅的铝硅合金制成的硬焊用覆材的步骤；洗涤心材和硬焊用覆材的步骤；用钢丝刷在心材和硬焊用覆材的外面进行刷洗的步骤；使心材和硬焊用覆材叠层以进行第一辊压接合的步骤；将所辊压接合的心材和硬焊用覆材进行第一次轧制的步骤；将第一次轧制的心材和硬焊用覆材进行退火热处理的步骤；对退火的心材和硬焊用覆材进行第二次轧制，使其成为硬焊用高强度复合板的步骤。
【专利说明】利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使用薄板所铸的高强度铝合金作为心材，在心材的外面冷轧结合硬焊用覆材的硬焊用高强度复合板及其制造方法。
【背景技术】
[0002]铝合金硬度高且具有卓越的导热性，被广泛使用在汽车用热交换器上，比如说，散热器、冷凝器、蒸发器、加热器、中冷散热器等。汽车用热交换器主要使用硬焊法制造。
[0003]另外，对于铝板叠层后插管制成的空调机室内/室外用热交换器来说，近来要求其更硬更小型化，于是也开始使用硬焊法来制造。
[0004]一般来说，硬焊是利用铝硅合金的硬焊金属材，在600摄氏度的高温下来进行的。因此，需要硬焊性卓越，硬焊后具有高强度和耐腐蚀性的铝合金硬焊板。
[0005]利用硬焊来制造的铝合金热交换器，主要由负责散热的冷板成型的销和用于使冷却水或冷媒循环的管构成。当管因腐蚀或破坏而被贯通时，内部循环的冷却水或冷媒就会泄漏。从而为了延长产品的寿命，硬焊后强度和耐腐蚀性高的铝合金硬焊板成为不可缺少的了。
[0006]但是，最近随着对汽车轻型化要求越来越高，对此也要求汽车用热交换器向轻型化方向发展。因此，开始研究构成热交换器的各部件的厚度，需要铝合金硬焊板在硬焊后可提高其强度。
[0007]用于空调机室内/室外热交换器的铝合金硬焊板也有如上的需求。
[0008]以往技术中，在汽车用散热器或加热器中冷却水在管内部循环，管一般使用以JIS3003合金为代表的铝硅合金等的心材的内面侧上，复合有铝锰合金等消耗两极材，待机侧上复合有铝硅合金等硬焊金属材的三重管材。
[0009]但是，使用JIS3003合金心材的复合材的硬焊后的强度为llOMPa，这是不够充分的强度。
[0010]为了提高硬焊后的强度，建议在心材上使用添加锰的三重复合管材(参考日本专利公开平8-246117号公告，日本特开2003-55727号公报)。
[0011]但是，若是在心材上添加锰，在Nocolock硬焊法中，所使用的氟化物塑料和锰产生反应，形成氟化锰等化合物，使硬焊性明显降低。
[0012]另外，韩国公开专利第2007-0061413号中，公开了一种铝合金硬焊板的制造方法，铸造心材、中间材及消耗两极材用铝合金，制造中间材及消耗两极材，均一处理后，进行热轧制成。
[0013]但是，合金元素被大量添加时，会增加铸造组织的不均一性，在接合及后续薄板轧制时，可加大不合格产品率。
[0014]此外，因需要经过多次轧制工程才可制造，生产效率低，需要消耗大量的能源。
【发明内容】
[0015]技术问题
[0016]为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种将薄板所铸的高强度铝合金作为心材，在心材的外面，使用冷轧工程使其与硬焊用覆材结合，具有较高强度的硬焊用高强度复合板及其制造方法。
[0017]解决方案
[0018]本发明为实现上述目的，提供一种利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，其特征在于，包括由薄板所铸铝合金制成的心材及与所述心材辊压接合，在退火热处理后，进行冷却，并与所述心材铸合的硬焊用覆材。
[0019]所述心材包括:0.7-1.0重量％的硅；0.45-0.5重量％的铁；0.1-0.15重量％的
铜；1.2-1.6重量％的锰；残余的铝及其它不可避免的杂质。
[0020]所述心材还包括0.5重量％的镍。
[0021]所述硬焊用覆材具有复数个。
[0022]所述硬焊用覆材是含有6.8-13.0重量％硅的铝硅合金。
[0023]所述硬焊用覆材为JIS4343。
[0024]所述心材和所述硬焊用覆材以30%_70%的厚度压下率，被冷轧。
[0025]所述硬焊用高强度复合板具有214MPa以上的拉伸强度。
[0026]本发明的一种利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板的制造方法，其特征在于，包括:准备薄板所铸铝合金制成的心材及用含有6.8-13.0重量％硅的铝硅合金制成的硬焊用覆材的材料准备步骤；洗涤所述心材和硬焊用覆材的材料洗涤步骤；用钢丝刷在所述硬焊用覆材的外面进行刷洗的刷洗步骤；使所述心材和硬焊用覆材叠层并辊压接合的第一辊压接合步骤；将所辊压接合的心材和硬焊用覆材进行第一次轧制的第一轧制步骤；将第一次轧制的心材和硬焊用覆材进行退火热处理的退火步骤；对退火的心材和硬焊用覆材进行第二次轧制，使其成为硬焊用高强度复合板的第二轧制。
[0027]在所述材料准备步骤中，所述心材包括:0.7-1.0重量％的娃；0.45-0.5重量％的铁；0.1-0.15重量％的铜；1.2-1.6重量％的锰；残余的铝及其它不可避免的杂质。
[0028]所述退火步骤在450摄氏度下，进行1-2个小时。
[0029]所述第一轧制步骤是将所述心材和所述硬焊用覆材以32-36%的厚度压下率，进行冷轧的过程。
[0030]所述第二轧制步骤是以30-70%的厚度压下率进行冷轧的过程。
[0031]有益效果
[0032]依据上述本发明的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，可使用薄板所铸的高强度铝合金板作为心材，硬焊用覆材经冷轧与心材结合。
[0033]因此，其厚度较薄，制造偏差小，可最大程度地减小不合格。
[0034]另外，在制造硬焊用高强度复合板时，所需要的能源消耗也有明显的降低，可节减生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明优选实施方式的心材和对比例的心材的成分比较表；
[0036]图2是本发明的利用薄板所铸铝合金的硬焊用复合板的制造方法流程图；[0037]图3是对比例I至3在本发明的工程顺序中，根据制造时的压下率变化而变化的
厚度表；
[0038]图4是图3的对比例I至对比例3的拉伸强度及舒缓强度测定曲线表；
[0039]图5是本发明优选实施方式I至3和对比例I的心材及硬焊用覆材的构成表；
[0040]图6是图5所示实施方式I至3和对比例I的拉伸强度和延伸率的对比曲线表；
[0041]图7是本发明优选实施方式2中，检测是否剥离的W-bending测试结果的实际照片;
[0042]图8是本发明优选实施方式3中，检测是否剥离的W-bending测试结果的实际照片。
【具体实施方式】
[0043]接下来结合图1，对本发明的利用薄板所铸铝合金的硬焊用复合板(以下简称“复合板”)构成中的心材的成分，通过和对比例的比较来进行详细说明。
[0044]图1是本发明优选实施方式的心材和对比例的心材的成分比较表。
[0045]在具体说明前，本说明书及权利要求书中所使用的专业用语或专业词汇不可以按照通常的、词典性的意思来解释，
【发明者】为了用最佳方式来说明自身的发明，可适当的对专业用语和专业词汇的概念另作定义，须在本发明【技术领域】的通常知识范畴内进行解释。
[0046]本说明书中所记载的实施方式和图示结构的说明书附图，仅用于说明本发明的技术内容，本发明的技术特征并不局限于此。在本发明的精神原则和技术思想范围内，可对其进行替换、变更、变形等，其均属于本发明的保护范畴之内。
[0047]本发明的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，包括由薄板所铸铝合金制成的心材及与心材辊压接合，在退火热处理后，进行冷却，并与心材铸合的硬焊用覆材。
[0048]如图1所示，心材包括:0.7-1.0重量%的硅；0.45-0.5重量%的铁；0.1-0.15重量％的铜；1.2-1.6重量％的猛；残余的招及其它不可避免的杂质。
[0049]心材还包括0.5重量％的镍，根据需要可为复数个层的叠层。
[0050]也就是说，心材是在铝锰合金上控制添加铜、镍的合金。铜、镍元素在铝锰合金中，其可提高高温强度的效果是众所周知的，镍可最大程度地减小传导度，是可增加强度的元素。
[0051]硬焊用覆材也具有复数个，也就是说，硬焊用覆材在心材的两面各具有一个。
[0052]硬焊用覆材是含有6.8-13.0重量％硅的铝硅合金。在本发明的实施方式中，硬焊用覆材为JIS4343。
[0053]心材和硬焊用覆材在多个工程中的第二轧制步骤里，以30%_70%的厚度压下率，被冷轧而成，硬焊用高强度复合板具有214MPa以上的拉伸强度。
[0054]接下来结合图2对复合板的制造过程进行详细说明。
[0055]图2是本发明的利用薄板所铸铝合金的硬焊用复合板的制造方法流程图。
[0056]如图所示，复合板的制造方法包括:准备薄板所铸铝合金制成的心材及用含有
6.8-13.0重量％硅的铝硅合金制成的硬焊用覆材的材料准备步骤SlOO ;洗涤心材和硬焊用覆材的材料洗涤步骤S200 ;用钢丝刷在硬焊用覆材的外面进行刷洗的刷洗步骤S300 ;使心材和硬焊用覆材叠层并辊压接合的第一辊压接合步骤S400 ;将所辊压接合的心材和硬焊用覆材进行第一次轧制的第一轧制步骤S500 ;将第一次轧制的心材和硬焊用覆材进行退火热处理的退火步骤S600 ;对退火的心材和硬焊用覆材进行第二次轧制，使其成为硬焊用高强度复合板的第二轧制S700。
[0057]在材料准备步骤SlOO中，心材包括:0.7-1.0重量％的硅；0.45-0.5重量％的铁；
0.1-0.15重量％的铜；1.2-1.6重量％的锰；残余的铝及其它不可避免的杂质。
[0058]如前所述,心材还包括0.5重量％的镍。
[0059]在材料准备步骤SlOO中，心材和硬焊用覆材准备好后，开始洗涤心材和硬焊用覆材的材料洗涤步骤S200。
[0060]在材料洗涤步骤S200中，使用酒精和丙酮等溶剂进行洗涤。
[0061]在材料洗涤步骤S200结束后，进行刷洗步骤S300。刷洗步骤S300是用于在辊压接合步骤S400的实施中，提高粘合性的过程。
[0062]在辊压接合步骤S400后，实行第一轧制步骤S500。第一轧制步骤S500是对心材和硬焊用覆材进行冷轧的过程，在本发明的实施方式中，以32-36%的厚度压下率轧压。
[0063]在第一轧制步骤S500后，实行退火步骤S600。退火步骤S600是用来去除辊压接合步骤S400中生成的组织的过程，优选为在450摄氏度下，持续1-2个小时。
[0064]在退火步骤S600之后，实行第二轧制S700步骤。第二轧制S700是以30-70%的厚度压下率进行冷轧，并完成最终厚度的过程。
[0065]接下来参考图3和图4，对本发明的对比例的强度进行详细说明。
[0066]图3是对比例I至3在本发明的工程顺序中，根据制造时的压下率变化而变化的厚度表；图4是图3的对比例I至对比例3的拉伸强度及舒缓强度测定曲线表。
[0067]对比例的心材使用的是JIS3003合金，硬焊用覆材使用的是JIS4343或JIS4045
么么
I=1-Wl O
[0068]为了判断铝复合板的薄板冷轧可能性，将以轧接法制成的初期厚度约为1.5毫米的铝复合板，冷轧至厚度达0.2毫米，然后在450摄氏度下，进行两个小时的热处理，以6-43%的最终压下率压制成压缩板(对比例I及对比例2)。
[0069]另外，制成不需要经过中间热处理，最终压下率为95%的铝复合板(对比例3)。
[0070]对比例I至对比例3是为了评价硬焊特征，对硬焊模进行热处理(610摄氏度，10分钟)，使其厚度如图3所示。
[0071]其结果如图4所示，当最终压下率增加时，舒缓强度及拉伸强度也会比例性的增力口，在使用JIS4045合金作为覆材时，也呈现出增加的结果。
[0072]但是，在强度上，最终压下率提至45%时，其强度为187MPa以下。
[0073]另外，就断裂延伸率来说，在对比例2中，除了 6%最终压下率的试片以外，大部分板材显示出2-3.4%的延伸率。
[0074]接下来，参照图5及图6，将本发明优选实施方式中的复合板的构成及其拉伸强度与对比例进行比较说明。
[0075]图5是本发明优选实施方式I至3和对比例I的心材及硬焊用覆材的构成表；图6是图5所示实施方式I至3和对比例I的拉伸强度和延伸率的对比曲线表。
[0076]在本发明的实施方式中，将心材和硬焊用覆材的厚度之合设为5毫米，进行辊压接合，使其具有约3毫米的厚度。[0077]然后，以32-36%的压下率，进行第一轧制步骤S500后的结果显示，可轧接。
[0078]另外，退火步骤S600是将厚度为0.3毫米的轧板放在450摄氏度下，进行两个小时的加热，然后实施第二轧制S700步骤，制造出厚度分别为0.2毫米和0.1毫米的复合板。即使轧压到厚度为0.1毫米，也没有发现问题，由此可判断，尚可进行另外的冷轧。
[0079]如图6所示，是测定复合板拉伸强度的结果，开发心材I作为心材时，复合板的拉伸强度高于开发心材2作为心材时的拉伸强度，以33%程度的厚度压下率进行冷轧后，显示出214-251MPa的高强度；在硬焊热处理后，拉伸强度维持在192_198MPa。延伸率在冷轧后为4.3-6.0%，进行硬焊热处理后为11.8-16.9%。
[0080]在对比例I中，使用JIS3003为心材，使用JIS4343为硬焊用覆材时，硬焊热处理前后几乎没有发生强度变化，只是增加了延伸率(3.312%)。
[0081]接下来结合图7及图8，对本发明的复合板的弯曲试验结果进行说明。
[0082]图7是本发明优选实施方式2中，检测是否剥离的W-bending测试结果的实际照片；图8是本发明优选实施方式3中，检测是否剥离的W-bending测试结果的实际照片。
[0083]首先W-bending试验是一种弯曲测试,主要用于判断薄板的弯曲度，与V-bending相比，其弯曲条件更为苛刻。试验标准是JIS H3110，试验方法是利用90度的弯块，使用具有R0.2-2.0毫米范围曲率的尖端进行弯曲测试。
[0084]以此来获得硬焊用覆材是否剥离及弯曲部的粗度和R/t的相互关系，以及标准最小化半径(MBR/t)等。
[0085]为了进行上述的W-bending试验，在实施方式2和实施方式3中，取40x10毫米的试片，进行弯曲测试，可观察到复合板的弯曲度、硬焊板是否剥离等。
[0086]如图7所示，最小曲率(R)为0.2毫米时，硬焊用覆材剥离，复合板的前端等未发生成型难点，复合板表面未出现裂纹，MBR/t为2.0以上。
[0087]由这一结果可知，与现有的厚度为0.5毫米的对比例I的复合板MBR/tl.6-2.0相比I，其有所提闻。
[0088]以上仅为本发明的【具体实施方式】，本发明并不局限于此，凡在本发明技术思想和精神原则范围内，所作的任何替换、更改、变更和变形均属于本发明的保护范畴之内。
[0089]产业上的实用性
[0090]本发明的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，其心材使用薄板铸成的高强度铝合金，硬焊用覆材通过冷轧与心材接合。
[0091]由此以来，厚度较薄铸成偏差也不会太大，可最大程度减小不合格，适用于汽车用热交换器，如散热器、冷凝器、蒸发器、加热器、中冷散热器等要求具有轻量化及高导热性的地方。
【权利要求】
1.一种利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，其特征在于，包括由薄板所铸铝合金制成的心材及与所述心材辊压接合，在退火热处理后，进行冷却，并与所述心材铸合的硬焊用覆材。
2.根据权利要求1所述的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，其特征在于，所述心材包括:0.7-1.0重量％的硅；0.45-0.5重量％的铁；0.1-0.15重量％的铜；1.2-1.6重量％的锰；残余的铝及其它不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，其特征在于，所述心材还包括0.5重量％的镍。
4.根据权利要求3所述的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，其特征在于，所述硬焊用覆材具有复数个。
5.根据权利要求4所述的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，其特征在于，所述硬焊用覆材是含有6.8-13.0重量％硅的铝硅合金。
6.根据权利要求5所述的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，其特征在于，所述硬焊用覆材为JIS4343。
7.根据权利要求6所述的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，其特征在于，所述心材和所述硬焊用覆材以30%-70%的厚度压下率，被冷轧。
8.根据权利要求7所述的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板，其特征在于，所述硬焊用高强度复合板具有214MPa以上的拉伸强度。
9.一种利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板的制造方法，其特征在于，包括:准备薄板所铸铝合金制成的心材及用含有6.8-13.0重量％硅的铝硅合金制成的硬焊用覆材的材料准备步骤；洗涤所述心材和硬焊用覆材的材料洗涤步骤；用钢丝刷在所述硬焊用覆材的外面进行刷洗的刷洗步骤；使所述心材和硬焊用覆材叠层并辊压接合的第一辊压接合步骤；将所辊压接合的心材和硬焊用覆材进行第一次轧制的第一轧制步骤；将第一次轧制的心材和硬焊用覆材进行退火热处理的退火步骤；对退火的心材和硬焊用覆材进行第二次轧制，使其成为硬焊用高强度复合板的第二轧制。
10.根据权利要求9所述的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板的制造方法，其特征在于，在所述材料准备步骤中，所述心材包括:0.7-1.0重量％的硅；0.45-0.5重量％的铁；0.1-0.15重量％的铜；1.2-1.6重量％的锰；残余的铝及其它不可避免的杂质。
11.根据权利要求10所述的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板的制造方法，其特征在于，所述退火步骤在450摄氏度下，进行1-2个小时。
12.根据权利要求10所述的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板的制造方法，其特征在于，所述第一轧制步骤是将所述心材和所述硬焊用覆材以32-36%的厚度压下率，进行冷轧的过程。
13.根据权利要求12所述的利用薄板所铸铝合金的硬焊用高强度复合板的制造方法，其特征在于，所述第二轧制步骤是以30-70%的厚度压下率进行冷轧的过程。
【文档编号】B23K20/233GK103582539SQ201180070781
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2011年12月26日 优先权日:2011年4月8日
【发明者】鱼光俊, 金秀炫, 姜珠姬, 金亨郁 申请人:韩国机械研究院