[发明专利]铝合金、铝钢复合材料以及冷却管束

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种制备铝钢复合材料的铝合金、铝钢复合材料以及冷却管束。

背景技术

铝钢复合材料是一种金属层状结构复合材料，广泛地用于电力、汽车、厨具、装饰等领域。铝钢复合材料兼具铝合金优良的耐腐蚀性能和导热性能以及钢良好的力学性能等诸多优点，是电站空冷系统核心部件中冷却管束的基管的主要原材料。为了增加该基管的冷却强度，在其外表面装备有翅片，两者通常采用钎焊方式进行连接。采用铝钢复合材料制造的电站空冷系统取代水冷系统，可节约用水75％以上。

目前，工业上使用的钎焊用铝钢复合材料为铝：4A60铝合金，钢：08Al超低碳钢。其中，铝钢复合材料的成品厚度在1.4～1.6mm之间，作为包覆层的铝层厚度在0.05～0.09mm之间。由于铝层采用Si含量为0.8％的4A60铝合金，故而在进行冷却管束的基管和翅片的钎焊时，还需要复合翅片的覆层提供钎料使得该翅片与该铝层焊合。因此，现有技术通常使用4XXX/3XXX/4XXX复合翅片与基管的铝层进行钎焊，单一3XXX合金的翅片在任何条件下均无法与该铝层成功焊接。

此外，由于铝对氧的亲和力大，铝层表面往往存在一层致密的氧化膜，导致钎料不能够很好地在铝层表面铺展开来，阻碍了钎料原子和铝层原子的相互扩散，最终影响钎焊接头质量；而在焊接过程中，复合翅片有可能发生溶蚀现象，发生溶蚀后，复合翅片强度降低，抗塌性能降低，进而影响复合翅片的散热效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明首先提供了一种制备铝钢复合材料的铝合金，其组分按重量百分比为：9.0％-10.5％的Si，1.0％-2.0％的Mg，0.8％以下的Fe，0.1％以下的Mn，0.25％以下的Cu，0.2％以下的Zn，其余为Al和不可避免的杂质。

本发明还提供了一种铝钢复合材料，其由覆层和基层复合构成，所述覆层的材料为上述铝合金，所述基层的材料为钢。

优选地，所述基层的材料为普碳钢。

更优选地，所述基层的材料中C的重量百分比为小于0.15％且不为零。

再优选地，所述基层的材料为08Al钢。

还优选地，所述基层的材料的组分按重量百分比为：C为0.1％以下且不为零，Si为0.15％以下，Mn为0.3％以下，P为0.02％以下，S为0.02％以下，其余为Fe和不可避免的杂质。优选地，所述基层的材料的组分按重量百分比为：0.007％-0.08％的C，0.012％-0.14％的Si，0.19％-0.27％的Mn，0.015％-0.02％的P，0.004％-0.02％的S，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地，所述覆层和所述基层通过轧制复合构成所述铝钢复合材料。

更优选地，所述覆层厚度为80-100μm。

本发明还提供了一种冷却管束，所述冷却管束包括基管和翅片，所述基管至少一部分是由上述的铝钢复合材料制成，所述翅片与所述铝钢复合材料的覆层连接。

优选地，所述翅片的材料为单一铝合金。单一铝合金为3XXX系铝合金。

本发明提供的铝钢复合材料由于覆铝层为含Mg的Al-Si合金，可以实现真空条件下与单一铝合金的翅片料进行焊接，并且焊接强度符合要求，高达50MPa(翅片料断裂)。由于单一合金翅片成材率较复合合金翅片高，且简化了翅片制备工序，因此使用该铝钢复合材料将大大降低翅片成本费用，而且抗塌性能更优，更不会存在溶蚀等问题。

附图说明

图1为实施例4制得产品的焊角金相组织图；

图2为实施例5制得产品的焊角金相组织图；

图3为实施例6制得产品的焊角金相组织图；

图4为实施例4制得产品的拉伸结果图；以及

图5为实施例4制得产品的钎焊接头(铝)和基层(钢)界面扫描图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

本发明公开了一种制备铝钢复合材料的铝合金，其组分如表1所示。

表1覆层铝化学成分(单位：重量％)

本发明公开了一种铝钢复合材料，其由覆层和基层复合构成，所述覆层的材料为上述铝合金，所述基层的材料为钢。