[发明专利]一种高强度热交换器用铝锰合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金，尤其涉及一种高强度热交换器用铝锰合金及其制造方法，属于有色金属技术领域。

背景技术

铝及其合金由于具有密度小、耐腐蚀、弹性好、比强度和比刚度高、抗冲击性能好、易表面着色、良好的加工成形性，以及易再回收等一系列优良特性，成为汽车轻量化最理想的材料。汽车热交换系统(水箱散热器、蒸发器、冷凝器、中冷器、暖风器、机冷器)轻量化是汽车轻量化的一个重点领域。自20世纪70年代以来，欧洲中高档轿车热交换系统的重量减少已超过50％，接近5～7kg，整车重量减少超过1％，燃油节省达0.1L/100km，节能效果明显。铝制散热器的重量比传统的铜合金散热器轻37～45％，热交换率高12％，并且强度、耐腐蚀、钎焊等性能均能满足使用要求，而且成本大大降低，已经取代铜合金而成为轿车散热器的主要材料。

随着汽车工业及其他热交换器行业的蓬勃发展与汽车保有量的上升，以及汽车铝化率的不断提高，汽车空调、散热器等热交换器用铝合金(复合)箔的用量也在增加。2005年国内市场需求量达40000t，预计2010年我国全年汽车用铝合金(复合)箔用量将突破70000t，由此可见，铝合金(复合)箔产品的发展前景非常看好。

汽车热交换器使用过程中要经受非常苛刻的道路环境影响、反复的热循环和使用周期中产生的振动，因此要求铝合金具有良好的强度、钎焊性、散热性、耐蚀性，以及良好的抗下垂性能和优异的加工性能。变形Al-Mn系合金属热处理不可强化的铝合金，其突出特点是耐蚀、导电、导热性能好，且具有良好的反射性、非磁性、优良的焊接性能和加工性等，被广泛地应用于包装材料、热交换材料、感光材料、装饰材料、焊接材料等各方面。

目前，国外加工企业(如Corus、Sapa等)主要选择3003、3005、3103、3533等铝锰系合金作为热交换器用铝合金(复合)箔的主要材料，产品多样化、综合性能良好，可满足各种使用条件要求。由于新合金材料研发力量较薄弱以及设备和工艺的限制，国内目前主要还只是选用3003合金作为热交换器用铝合金，产品质量与国外相比有很大差距，在强度、耐蚀性、抗下垂性能等方面，还不能很好的满足使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度热交换器用铝锰合金及其制造方法，旨在有效解决国内现有Al-Mn合金材料强度较低、性能不稳定等综合性能不能满足使用要求等问题，尤其是抗拉强度、抗下垂性偏低的问题。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种高强度热交换器用铝锰合金，其特征在于：其成分的质量百分含量如下——

Fe                ≤0.7wt％，

Si                ≤0.5wt％，

Mn                1.0～1.6wt％，

Cu                0.1～0.3wt％，

Mg                0.3～0.7wt％，

Zn                0.05～0.3wt％，

Cr                0.05～0.15wt％，

该合金其余组分为Al和不可避免的杂质。

进一步地，上述的一种高强度热交换器用铝锰合金，其特征在于：所述铝锰合金还含有Zr、Ti元素中的至少一种，且总含量小于0.02wt％。所述铝锰合金在O状态下的抗拉强度为135MPa以上、屈服强度37MPa以上、延伸率17％以上；在H24状态下的抗拉强度为180MPa以上、屈服强度147MPa以上、延伸率7％以上；在600℃左右的钎焊温度下，下垂值小于5mm。

更进一步地，一种高强度热交换器用铝锰合金的方法，其特征在于：包括以下步骤——

①首先将主原料熔化，在710～770℃温度范围内加入辅原料，熔体净化后采用铜模铸造，在铜模中一次短时冷却，再在空气中二次缓冷，铸态晶粒具有较大尺寸，在制造过程中控制成分含量Si≤0.5wt％，Fe≤0.7wt％，Cu 0.1～0.3wt％，Mn 1.0～1.6wt％，Mg 0.3～0.7wt％，Zn 0.05～0.3wt％，Cr 0.05～0.15wt％，其余组分为Al和不可避免的杂质；

②将得到的铸坯均匀化处理后在470～510℃的加热温度进行热轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率，其总压下量85％以上；

③将热轧带材进行300～430℃的中间退火1～3h后进行冷粗轧，在制造过程中控制道次变形量和总的加工率以及板型平整度，其总压下量70％以上；