[发明专利]一种热交换器用翅片箔及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及热交换器用铝合金制品，更具体地说，本发明涉及一种热交换器用翅片箔及其制备方法。

背景技术

随着热交换器向着轻量化和小型化的方向发展，对热交换器的用材在厚度更薄、散热效率更高方面也提出了更新的要求。其中热交换器用翅片箔的厚度及散热效率对热交换器的性能影响最大，为增加散热效率，除了增加翅片箔波数增大换热面积等方法外，翅片箔材料自身的导热性能也起着非常关键的作用。

然而，材料自身的导热性能一般很难直接通过仪器检测出来，作为替代，材料的导热性能可以用电导率指标进行评价即：电导率越高，材料的导热性能也越好。

材料的电导率主要与材料的组份配比及元素在基体中的分布有很大关系，材料纯度越高、固溶在铝基体中的合金元素越少，材料的导电性能就越好。因此，为了提高材料的导热性能，设计和制造材料时，应该尽可能让合金元素在高温使用状态下析出。而且，由于铝制热交换器的钎焊工作温度通常在600℃左右，为了获得钎焊后更好的电导率即散热性能，通常希望在600℃高温条件下合金元素在铝基体中的固溶度越小越好。

另一方面，又希望热交换器用翅片箔必须具有足够强的钎焊性能和钎焊后强度，否则经历高温钎焊条件，易出现箔片塌陷及熔垂等不良缺陷。然而，纯铝的电导率虽然最高，强度却也最低，因此翅片箔的组份配比中必须添加一定量的合金元素以增加高温抗塌陷性能和高温后的强度；但合金元素在铝基体中的固溶度增大，高温方面的强度会有所提高、电阻却又相应地有所增大，对应的电导率也会越低。

综上所述，如何保证翅片材料的高温抗塌陷性能和高温后强度的前提下，还能通过优化合金元素含量配比获得良好的导热性能，是极具挑战性的技术问题。

发明内容

针对现有技术提出的上述问题，本发明目的是要提供一种热交换器用翅片箔及其制造方法，其具有如下优点：该翅片箔既具有良好的高温抗下垂性能和较高钎焊后强度，同时，还具有钎焊高温后优良的导热性能。

为此，本发明的技术解决方案之一是一种热交换器用翅片箔，包括以下重量百分比的组份，其中：合金组份：硅0.58-0.68％，铁1.45-1.65％，锰0.72-0.95％，锌0.6-1.0％，铜、镁、钛均≤0.05％；其他杂质元素合计≤0.15％，其余为铝。

本发明组份配方及合金控杂技术基于如下技术理念：

为了兼得材料的钎焊后强度和导热性能，在组份配比设计时，考虑到有些合金元素能显著提高材料强度，但在600℃高温情况下固溶度却很小，如Fe，不会有效降低材料的导热性能，那么在组份配比设计时，可相对提高Fe含量。有些合金元素虽然能提高材料强度，但在600℃高温情况下固溶度很大，如Si、Mn、Zn，将会显著降低材料的导热性能，那么在组份配比设计时，则要考虑降低Si、Mn、Zn含量。

本发明铝合金翅片材料创造性地控制Si、Mn、Zn等在铝基体中高温固溶度大的元素含量，Si含量0.58-0.68％，Mn含量0.72-0.95％，Zn含量0.6-1.0％；同时为了提高材料钎焊后强度，弥补因Si、Mn等元素含量不高带来的强度不足，将在铝基体中高温固溶度小的、能显著提高材料强度的元素Fe含量提高至1.45-1.65％。

合金中控制Si含量0.58-0.68％；Si主要起提高材料强度的作用，高温钎焊后易形成大晶粒，具有良好的高温抗塌陷能力。若Si含量降到0.58％以下，则材料强度不够，同时高温钎焊后不易形成大晶粒，材料的高温抗塌陷能力差。若Si含量超出0.68％，Si在铝基体中固溶度过大(577℃时硅在铝中的最大溶解度为1.65％)，则基体电阻会增大，翅片箔电导率会下降，对应的导热性能也会下降。

合金中控制Mn含量为0.72-0.95％；Mn能提高材料强度，Mn与Al形成MnAl₆化合物弥散质点阻止铝合金的再结晶过程，提高材料高温抗塌陷性能。MnAl₆的另一作用是能溶解Fe，形成(Fe,Mn)Al₆减小Fe的有害影响；若Mn含量降到0.7％以下，则形成的(Fe,Mn)Al₆、MnAl₆化合物弥散质点较少，高温钎焊时不能对再结晶过程起到充分的阻碍作用，材料的高温抗塌陷性能会明显下降；若Mn含量超出0.9％，Mn在铝基体中固溶度过大(658℃时锰在铝中的最大溶解度为1.82％)，则基体电阻会增大，翅片箔电导率会下降，对应的导热性能也会下降。