超高強度耐蝕易切削加工的鋁合金散熱材料及制法和應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種超高強度耐蝕侶合金散熱材料及其制備方法，該散熱片可W有針 焊層或沒有針焊層包層。
【背景技術】
[0002] 對于由侶針焊薄板制成的產(chǎn)品，特別是用于熱交換器，尤其是汽車應用的針焊薄 板或翅片，存在日益增加的減輕重量和減少成本的要求。侶熱交換器由針焊在形成工作流 體通道的侶合金材料上的侶合金翅片料等組成，為了改善熱交換器性能特性，作為該侶合 金翅片材料基本特性，要求其具有犧牲陽極作用，W及防止形成工作流體通道材料的腐蝕。 在現(xiàn)代CAB爐中已經(jīng)實現(xiàn)了散熱片強度的增加，運就限制使用某些W前用于真空針焊帶的 合金元素。散熱片必須易于生產(chǎn)加工，并且在針焊前輕微變形，運給交貨條件下的成形性提 出了新要求。散熱片的帶需在50-500ym的薄厚度交貨并且需切成窄條的要求使得其在完 全軟化退火時，非常難于加工。因此，散熱片的帶經(jīng)常在成形性受到限制的半硬化條件下交 貨。
[0003] 只有當新材料滿足既要達到較高的的針焊后強度，又不危害在針焊期間抗下垂性 和耐蝕性的要求，才允許用于具有針焊后高強度的更薄的散熱片。
[0004] 為了滿足W上基本特性，翅片料中添加有儘和鐵，可W提高合金強度、耐蝕性W及 導電率。但高儘和高鐵易形成的大顆粒含鐵儘化合物形成再結晶核屯、，導致強度塑性降低， 并且大顆粒化合物硬度大會導致較薄侶錐出現(xiàn)穿孔。 陽005] 專利沈510272C2中公開了一種合金成分為：《0. 7%的Fe、1.4% -2. 0%的Mn、 0. 5% -1. 5%的Si、《0. 5%的Mg、《0. 1%的Cu、《2. 5%的Zn、0. 05% -0. 3%Zr、W及余 量侶和不可避免的雜質元素，熱社之前，在不高于550°C預熱鑄錠少于12小時，接著冷社、 中間退火并最終冷社到H14的交貨狀態(tài)。針焊后該材料屈服強度僅為50MPa，并且，作為交 貨狀態(tài)的帶錐具有僅1. 5%的延伸率，形變性能相當?shù)?，該專利沒有考慮針焊過程中可能穿 孔的問題。
[0006] 專利CN101407874B公開了一種侶儘帶板的生產(chǎn)方法，所述的合金成分為： 0. 3 % -1. 5 % 的Si,《0. 5 % 的Fe,《0. 3 % 的Cu, 1. 0 % -2. 0 % 的Mn,《0. 5 % 的Mg、 《4%的化，《0.3%的IVb、Vb或V扣族元素的各種元素，W及不可避免的雜質元素，余 量為侶。該合金在450-520°C預熱溫度預熱后熱社，90%冷社壓下率，熱處理后屈服強度為 50-90MPa，針焊后有高的強度和抗下垂性，在針焊過程中對針焊穿透性有敏感性。該專利 含有一定量的Mg元素，Mg元素在針焊過程中容易氧揮發(fā)在侶錐表面氧化膜，阻擋針焊液結 合，對針焊性能不利，雖然H18、肥4熱處理條件下，屈服強度大于60MPa，但在H14處理交貨 狀態(tài)下，其屈服強度相對偏低，不超過50MPa。該專利僅改變了不同交貨狀態(tài)下屈服性能，并 沒有真正提高強度，在所有交貨狀態(tài)下，針焊后抗拉強度不超過150MPa。
[0007] 專利US6, 743, 396A公開了生產(chǎn)用于熱交換器的帶或板的方法，所述合金成分 為：《0. 5% 的化，1. 0% -1. 8% 的Mn，0. 3% -1. 2% 的Si,《0. 3% 的Mg，《0. 1% 的Cu, 《0.1%的2〇，《0.1%的1'1，0.05-0.4%的化+2'，《0.1%的811，余量為侶和不可避免的 雜質，Sn與Si的百分含量的比率為> 0. 03。將合金鑄造錠巧后，在低于520°C的預熱至多 12小時，并W不低于250°C的最終熱社溫度社到2-lOmm的厚度。不進行中間退火，接著冷 社到50-500ym的最終厚度，最終退火在至少300°C的溫度下進行，意味著材料完全或基本 再結晶。由于在針焊過程發(fā)生再結晶，使材料強度降低，塑性降低，不能形成有效的抗下垂 性。導致針焊過程中產(chǎn)品變形。
[0008] 專利CN200580034986. 3公開了一種多層復合熱傳輸材料，其忍層要求是：含有 0. 5-1. 7%重量的Mn, 0. 1-1. 2%重量的Si,少于重量2%化，實際應用含量小于0. 9%，少于 2. 5 %重量的Mg,少于1. 2 %重量的化，少于3 %重量的化，0-0. 3 %重量的Ti和少于0. 3% 重量的Zr,還可W添加其他少量元素。該專利為多層復合產(chǎn)品，忍層合金加入過量的儀元 素，對針焊性能有不利的影響。同時，該專利還加入過量銅，嚴重降低材料的耐蝕性。該專 利是利用內襯材料阻擋儀元素揮發(fā)、擴散，同時用內襯克服高銅帶來的不利影響，但運種材 料只能用在多層復合材料，單層翅片料就不能克服儀，銅帶來的不利影響，并且該專利沒有 講述如何克服儀和銅帶來的不利。

【發(fā)明內容】
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[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種超高強度耐蝕易切削加工的侶合金散熱材料及制法和 應用，W克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷。
[0010] 所述的超高強度耐蝕易切削加工的侶合金散熱材料，其組成和重量百分比含量如 下：
[0011]Si:0. 3-1. 3%，F(xiàn)e:0. 3-1. 0%，Mn:1. 0-2. 0%，Cu6%，Zn:1. 0-5. 5%，Bi: 0-0. 3%，Zr:0-0.3%, ￥:0-0. 3%，Sm:0-0.3%,余量為不可避免的雜質和Al,所述的雜質 含量<0. 05wt%;其中Bi、Zr、Y和Sm含量不同時為零；
[0012] 優(yōu)選的，所述超高強度耐蝕易切削加工的侶合金散熱材料，其組成和重量百分比 含量如下：
[0013]Si:0. 3-1. 0%，F(xiàn)e:0. 3-1. 0%，Mn:1. 0-1. 8%，Cu6%，Zn:1. 0-4. 0%，Bi: 0-0. 2%，Zr:0-0.2%, ￥:0-0. 2%，Sm:0-0.2%,余量為不可避免的雜質和Al,所述的雜質 含量<0. 05wt%;其中Bi、Zr、Y和Sm含量不同時為零；
[0014] 所述的超高強度耐蝕易切削加工的侶合金散熱材料，其材料厚度為50~500 y m ;
[0015] 所述的超高強度耐蝕易切削加工的侶合金散熱材料的制備方法，包括W下步驟：
[0016] (1)將合金按照配比，進行烙煉，并采用直接急冷鑄造方法誘注成鑄錠；
[0017] (2)將步驟（1)的產(chǎn)物，熱處理退火后熱社，再退火，然后再冷社；
[0018] (3)退火，得到材料的使用狀態(tài)；
[0019] 其中，步驟（1)中，鑄錠引鑄速度限定在40-55mm/min，鑄錠頭部水流速750~ 850mVh，鑄錠尾部水流速2000~3000mVh，中間鑄錠水流速逐步增加，達到均勻冷卻的目 的。
[0020] 步驟似中，在480-500°C熱處理退火2~4小時。
[0021] 步驟（2)中，熱處理退火后在480~500°C下進入社機熱社，終社溫度310-340°C， 熱社最終厚度為3-5mm。
[0022] 步驟（2)中，冷社前再退火的溫度為360-380°C，退火時間為1-地。
[0023] 步驟（3)中，在200-380°C退火1-3小時。
[0024]冷社成品道次加工率為30-40%，最終社制厚度為50-500ym; 陽0巧]術語"直接急冷鑄造方法"，也稱為DC鑄造方法，為一種公知的方法，是指烙體金 屬連續(xù)地通過結晶器，實現(xiàn)凝固結晶并成型的錠巧生產(chǎn)工藝。
[0026] 術語"成品道次加工率"的定義如下：
[0027] 冷社成品社制過程中，某一道次社制前后厚度變化量的計算值。設道次加工率為 S，比如社制前厚度為A，社制一個道次后厚度變?yōu)锽，那么它的道次加工率即為：S= (A-B)/ A%。
[0028] 本發(fā)明的高強度耐蝕易切削加工的侶合金散熱材料，可用于制備熱交換器，尤其 是汽車應用的針焊薄板或翅片。
[0029] 本發(fā)明利用多元微合金化元素錯、祕和稀±元素錠、衫與快速凝固方法來克服儘 和鐵含量高易形成大顆?；衔锒鴰淼牟焕绊憽Ｓ捎诤辖鹬屑尤氲z、錯、錠、衫，運些元 素彌散在基體內，形成儘、鐵化合物形核核屯、，細化含儘、鐵化合物，細小的鐵儘化合物阻礙 再結晶，提高合金強度和塑形。
[0030] 本發(fā)明通過改變熱處理工藝、社制工藝W及加入錯元素，改變大顆粒和晶粒尺寸， 利用Bi、Zr、和稀±Y、Sm元素改變纖維織構結構，減小大顆