一种燃料电池散热器用铝合金复合材料及其制备方法

技术领域

本申请涉及铝合金制造技术领域，具体涉及一种燃料电池散热器用铝合金复合材料及其制备方法。

背景技术

氢能兼具清洁二次能源与高效储能载体的双重角色，氢气作为一种可以跨季节大容量储能的介质，在中国能源转型过程中将扮演重要角色。燃料电池是氢能利用的最佳手段，因此，燃料电池被看做是一种可持续发展的低碳/零碳技术。

燃料电池在正常运行条件下，电效率为40％～60％，剩下的能量以热能形式传递出去，从余热利用的角度讲，为了提高燃料电池的综合热电效率，良好的热管理技术是非常必要的。燃料电池的热源主要来自氢气和氧气的氧化还原反应的熵热、不可逆的电化学反应热、电流传输的Ohm热、水的相变潜热，如果不能及时对电堆进行很好的散热，那么系统温度将会持续上升，导致质子膜出现严重干膜现象并且会加剧催化剂衰减，甚至出现局部热点的情况，对膜产生不可逆的损害导致其生成穿孔，氢氧直接接触带来严重的安全隐患。

燃料电池要靠冷却系统带走热量，燃料电池发动机冷却系统包括散热器、水泵、外部管路及阀门、电堆内部冷却通道等。在散热过程中，冷却液需流经高电位的双极板，如果冷却液电导率较高，高压电就会通过冷却液传导到外部，产生触电危险。因此，在绝缘方面对冷却液的要求较高。造成冷却液电导率升高的主要原因是散热器在生产过程中所喷涂的助焊剂在使用过程中析出导电离子。冷却液在散热器中循环时，冷却液中的杂质会不断增加，导致冷却液的电导率上升，电阻值下降，绝缘性能随之下降，频繁更换冷却液不仅降低了车辆的使用便捷性，也提高了用车成本，同时增加了车辆的安全风险。因此，为使冷却液始终保持较低的电导率，需要在冷却系统加装去离子器，以使得冷却液的电导率始终处于较低的水平。

现有的燃料电池散热器采用传统工艺的3003/4xxx铝合金钎焊材料，在零件进行钎焊时，需要喷淋钎剂，导致过多的难于清理的钎剂残留。焊后残留于焊缝内外的钎剂与液冷系统中的冷却液溶解后会产生K

此外，去离子器内的主要材料为吸附树脂，去离子器的使用寿命也主要取决于燃料电池系统内的离子析出量，当去离子器无法交换更多的阴阳离子时，去离子器就失效了，因此，减少离子的析出量，对于提高去离子器的使用寿命，降低成本，提高安全系数具有重要意义。

发明内容

为了解决本领域存在的上述不足，本申请旨在提供一种燃料电池散热器用铝合金复合材料及其制备方法。通过材料结构设计优化，在满足钎焊性能的同时，减少钎剂使用，实现钎焊后钎剂较少残留，以满足燃料电池冷却液严苛的电导率要求，提高燃料电池系统的安全性。

根据本申请的一方面，提供一种燃料电池散热器用铝合金复合材料，包括：外侧钎焊层、阻挡层、芯层和内侧钎焊层；

其中，所述芯层的组成成分及重量百分比为：Si≤0.4％，Fe 0.2-0.4％，Cu 0.25-0.9％，Mn 1.2-1.9％，Mg 0.15-0.3％，Ti 0.08-0.25％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质；

所述阻挡层的组成成分不含Mg；

所述内侧钎焊层为4045或4343合金；所述外侧钎焊层为4045或4343合金并预埋钎剂；

所述外侧钎焊层复合比为8-12％，所述内侧钎焊层复合比为3.5-6.5％，所述阻挡层复合比为15-25％

根据本申请的一些实施例，所述预埋钎剂的浓度为1.0-2.5g/m

根据本申请的一些实施例，所述阻挡层为3003合金。

根据本申请的一些实施例，所述芯层为含Mg的3003MOD合金。

根据本申请的一些实施例，所述燃料电池散热器用铝合金复合材料厚度为0.24-0.35mm。

根据本申请的另一方面，还提供一种燃料电池散热器用铝合金复合材料的制备方法，包括：

分别制造芯层铸锭、阻挡层铸锭、外侧钎焊层铸锭和内侧钎焊层铸锭；

将所述芯层铸锭、所述阻挡层铸锭、所述外侧钎焊层铸锭和所述内侧钎焊层铸锭分别进行头尾锯切和铣面；

将铣面的所述阻挡层铸锭、所述外侧钎焊层铸锭和所述内侧钎焊层铸锭按照复合比分别进行热轧；

制备所述外侧钎焊层的预埋钎剂坯板；

将外侧钎焊层，预埋钎剂坯板，阻挡层，芯层和内侧钎焊层分别进行表面机械处理；

按照外侧钎焊层，预埋钎剂坯板，阻挡层，芯层和内侧钎焊层的顺序叠放，进行复合热轧，得到厚度为5-8mm的热轧卷；

热轧卷冷却至室温后进行冷轧，得冷轧卷；

将冷轧卷进行退火，即得。

根据本申请的一些实施例，制备所述外侧钎焊层的预埋钎剂坯板包括：

将钎剂粉末与外侧钎焊层粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭；

所述热等静压坯锭进行铣削和热轧，即得。

根据本申请的一些实施例，所述热轧温度为500±10℃，保温时间为12～24h。

根据本申请的一些实施例，所述复合热轧的温度为：500±10℃，保温时间为12-24h。

根据本申请的一些实施例，所述退火温度为230-270℃，保温时间为2-3h。

与现有技术相比，本申请至少包括如下有益效果：

本申请提供一种燃料电池散热器用铝合金复合材料，通过材料结构设计优化，在满足钎焊性能的同时，减少钎剂使用，实现钎焊后钎剂较少残留，以满足燃料电池冷却液严苛的电导率要求，提高燃料电池系统的安全性。同时，该材料制造成本适中，强度高于传统的3003/4xxx材料，可工业化生产，具有较好的经济效应和推广价值。

本申请的复合材料设计为4层，外侧钎焊层进行预埋钎剂，芯材合金含有适量的Mg元素，同时引入3003阻挡层，阻断芯材Mg元素对钎剂的影响，材料钎焊过程中无须额外的喷涂钎剂，减少了钎剂的使用和残留；管料内侧钎焊不用喷涂钎剂，通过Mg元素破除氧化膜实现钎焊，提高了管路的清洁度，避免了钎剂溶解在冷却液中产生K

本申请提供一种燃料电池散热器用铝合金复合材料的制备方法，采用预埋钎剂设计，取消了钎剂预喷涂工序，包括钎剂和水的浆料制作、钎剂涂覆或喷涂和干燥过程，缩短了生产流程，提高了散热水箱的生产效率，从而可降低产品的总成本。

本申请通过熔铸、热轧、冷轧、退火等传统的铝合金热交换器用复合材料的制备方法，制备外侧钎焊层预埋钎剂的燃料电池散热器用铝合金复合材料，对制造设备能力和制造工艺无特殊要求，产品质量易于控制，性能稳定，成品率较高，具有成本适宜和可市场化推广的优势。

附图说明

图1为本申请的燃料电池散热器用铝合金复合材料结构示意图。

图2为本申请的复合材料制备的管料截面示意图。

图3为本申请示例实施例经过钎焊后管料接头焊缝截面的金相图片。

图4为本申请示例实施例经过钎焊后管料与翅片连接焊缝的金相图片。

图5为本申请示例对比例1经过钎焊后管料与翅片连接焊缝的金相图片。

图6为本申请示例对比例3经过钎焊后管料与翅片连接焊缝的金相图片。

图7为本申请示例对比例5管料钎焊后外表面Mg扩散扫描电镜分析。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

特别需要指出的是，针对本申请所做出的类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本申请。相关人员明显能在不脱离本申请内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本申请技术。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

本申请如未注明具体条件者，均按照常规条件或制造商建议的条件进行，所用原料药或辅料，以及所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

下面对本申请进行详细说明。

本申请的燃料电池散热器用铝合金复合材料厚度为0.24-0.35mm，具有四层结构(图1)，分别为外侧钎焊层、阻挡层、芯层和内侧钎焊层。

芯层采用含Mg的3003MOD合金，主要成分为Si≤0.4％(质量分数，下同)，Fe 0.2-0.4％，Cu 0.25-0.9％，Mn 1.2-1.9％，Mg 0.15-0.3％，Ti0.08-0.25％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。其中，芯层的Mn和Cu元素钎焊后可以固溶到铝基体中，提高钎焊后的力学性能，Ti可以细化晶粒，提高合金的抗腐蚀性能，芯层含Si和Mg元素，钎焊后可通过自然时效析出Mg

外侧钎焊层采用4045或4343合金，主要起钎焊作用。

散热器产品钎焊通常采用可控气氛钎焊(CAB)，需要喷涂钎剂进行氧化膜的破膜，使用该材料主要作为散热水箱管料(截面形貌见图2)时，管料内侧钎焊不用喷涂钎剂，通过Mg消除环境中氧和水气的有害作用，同时渗入膜下母材表层，与扩散进入的Si一起，使此表层形成低熔点的Al-Si-Mg合金而融化，从而破坏表面氧化膜与母材的结合，使熔化的钎料得以润湿母材，在膜下沿母材铺展，并将表面膜浮起而去除从而实现钎焊。冷却液在管料内侧流动，取消喷涂钎剂可以避免钎剂的渗出对冷却液电导率的影响，保持电导率稳定。需要指出的是，通常的无钎剂材料是设计两层的4XXX钎料层，外侧钎料层不含Mg，里面的钎料层含约0.15％的Mg，利用Mg破除氧化膜，实现无钎剂钎焊。由于两层钎料层都含有较高的Si元素，材料塑性较差，复合、制造难度较大。本申请将Mg元素添加于芯材中，合理设计Mg元素含量，只需要一层钎料层即可实现无钎剂钎焊，简化了材料结构，降低了工艺难度和制造成本。

管料外侧因为要与翅片进行钎焊，钎焊质量要求高，区别于管料内侧的钎焊层，管料外侧钎焊层进行预埋钎剂处理，预埋钎剂浓度1.0-2.5g/m

由于芯材中含有Mg元素，在钎焊时会扩散到铝合金表面，Mg元素会与钎剂反应，而导致钎剂失效；因此需要设置阻挡层，来阻挡Mg元素扩散到外侧钎焊层。阻挡层可采用3003合金，在阻挡Mg扩散到管料外侧表面的同时，具有一定的强度。

由于钎焊层和阻挡层合金的机械性能不如芯材合金，在相同的芯材合金下，钎焊层和阻挡层的复合比越大，复合材料的力学性能越差，因此期望在确保钎焊质量和有效避免Mg元素扩散至材料表面的情况下，需要合理设计钎焊层和阻挡层的复合比。

本申请的铝合金复合材料外侧钎焊层复合比为8-12％，内侧钎焊层复合比为3.5-6.5％，钎焊层复合比非对称性设计，减小内侧钎焊层复合比，可以降低焊料堆积造成管道堵塞的风险。

阻挡层复合比设计为15-25％，低于15％时，阻挡层厚度小于钎焊后Mg元素的扩散深度，仍有部分Mg可扩散到外侧钎焊层，不能完全阻挡钎焊时Mg对钎剂的破坏；阻挡层复合比高于25％时，虽然可以有效的阻挡Mg对外侧钎焊层中钎剂的破坏，但阻挡层复合比增加，起主要强化作用的芯层复合比例则相应降低，从而会较多的降低材料的整体强度。

本申请的燃料电池散热器用铝合金复合材料制备方法包括：

(1)按照芯层，阻挡层、外侧钎焊层和内侧钎焊层的元素组成分别进行配料，经投料、熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续铸造得到芯层铸锭、阻挡层铸锭、外侧钎焊层铸锭和内侧钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将芯层铸锭、阻挡层铸锭、外侧钎焊层铸锭和内侧钎焊层铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度为100～300mm；铣面量为10～15mm；

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理的阻挡层铸锭、外侧钎焊层铸锭和内侧钎焊层铸锭，按照燃料电池散热器用铝合金复合材料的复合比例(即各层厚度占总厚度的百分比)分别进行热轧处理，轧制到目标厚度得到阻挡层热轧板材、外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材；选择热轧温度为500±10℃，加热时间为12～24h；

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将钎剂粉末(如氟铝酸钾钎剂粉末)和铝硅合金(4045或4343)粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，所述热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得所需厚度的预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将外侧钎焊层热轧板材，预埋钎剂钎焊层坯板，阻挡层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将外侧钎焊层热轧板材，预埋钎剂钎焊层坯板，阻挡层热轧板材，铣面后芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按此上述顺序叠放，复合热轧至厚度为5-8mm，并卷曲得到热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.24-0.35mm，

(8)退火：将冷轧卷在230-270℃下保温2-3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料，材料发生不完全再结晶，保留冷轧的纤维状变形组织，同时消除一部分加工应力，材料具备一定的强度和塑性，可以保证后续的管料加工制管和装配强度。

实施例1

制备本申请的燃料电池散热器用铝合金复合材料，其中，芯层化学成分为Si0.08％，Fe 0.3％，Cu 0.7％，Mn 1.5％，Mg 0.23％，Ti 0.15％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。阻挡层为3003铝合金，内侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层预埋钎剂浓度为1.5g/m

(1)按照芯层合金、阻挡层合金、外侧钎焊层合金和内侧钎焊层合金的元素组成分别进行配料，经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到规格均为450mm×1290mm×7000mm芯层铸锭、阻挡层铸锭和内、外钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将各铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度均为200mm；芯层和阻挡层铸锭铣面量为10mm；内、外钎焊层铸锭铣面量为12mm。

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理阻挡层和内、外钎焊层铸锭进行500±10℃加热，加热时间为13h，轧制至根据复合比例计算所得的配比厚度，阻挡层轧制至132mm，外侧钎焊层轧制至56mm，内侧钎焊层轧制至33mm。

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将氟铝酸钾(KAlF4)钎剂粉末和4343粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，将热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得厚度10mm的4343预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将阻挡层、4343预埋钎剂钎焊层坯板、外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将上述外侧钎焊层热轧板材、预埋钎剂钎焊层坯板、阻挡层热轧板材、铣面后的芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按上述顺序叠放，复合热轧并卷曲得到厚度8mm的热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.30mm，

(8)退火：将冷轧卷在250℃下保温3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料。

铝合金复合材料的厚度为0.3mm，预埋钎剂的外侧钎焊层复合比为10％、阻挡层复合比为20％、内侧钎焊层的复合比为5％；复合板材的屈服强度R

实施例2

制备本申请的燃料电池散热器用铝合金复合材料，其中，芯层化学成分为Si0.05％，Fe 0.25％，Cu 0.5％，Mn 1.7％，Mg 0.18％，Ti 0.10％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。阻挡层为3003铝合金，内侧钎焊层为4045铝合金，外侧钎焊层为4045铝合金，外侧钎焊层预埋钎剂浓度为1.0g/m

(1)按照芯层合金、阻挡层合金、外侧钎焊层合金和内侧钎焊层合金的元素组成分别进行配料，经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到规格均为450mm×1290mm×7000mm芯层铸锭、阻挡层铸锭和内、外钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将芯层铸锭、阻挡层铸锭和内、外钎焊层铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度均为200mm；芯层和阻挡层铸锭铣面量为15mm；内、外钎焊层铸锭铣面量为15mm。

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理的阻挡层和内、外钎焊层铸锭进行500±10℃加热，加热时间为15h，轧制至根据复合比例计算所得的配比厚度，阻挡层轧制至167mm，外侧钎焊层轧制至43mm，内侧钎焊层轧制至27mm。

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将氟铝酸钾(KAlF4)钎剂粉末和4045粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，将热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得厚度10mm的4045预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将阻挡层板材，4045预埋钎剂钎焊层坯板，外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将上述外侧钎焊层热轧板材，预埋钎剂钎焊层坯板，阻挡层热轧板材，铣面后的芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按上述顺序叠放，复合热轧并卷曲得到厚度8mm的热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.24mm，

(8)退火：将冷轧卷在240℃下保温3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料。

铝合金复合材料的厚度为0.24mm，预埋钎剂的外侧钎焊层复合比为8％、阻挡层复合比为25％、内侧钎焊层的复合比为4％；复合板材的屈服强度R

实施例3

制备本申请的燃料电池散热器用铝合金复合材料，其中，芯层化学成分为Si0.1％，Fe 0.25％，Cu 0.9％，Mn 1.3％，Mg 0.25％，Ti 0.2％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。阻挡层为3003铝合金，内侧钎焊层为4045铝合金，外侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层预埋钎剂浓度为2.5g/m

(1)按照芯层合金、阻挡层合金、外侧钎焊层合金和内侧钎焊层合金的元素组成分别进行配料，经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到规格均为450mm×1290mm×7000mm芯层铸锭、阻挡层铸锭、外钎焊层铸锭和内钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将芯层铸锭、阻挡层铸锭、外侧钎焊层铸锭和内侧钎焊层铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度均为300mm；芯层和阻挡层铸锭铣面量为15mm；内侧钎焊层铸锭和外侧钎焊层铸锭铣面量为15mm。

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理的阻挡层、外、内侧钎焊层铸锭进行500±10℃加热，加热时间为15h，轧制至根据复合比例计算所得的配比厚度，阻挡层轧制至94mm，外侧钎焊层轧制至60mm，内侧钎焊层制至38mm。

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将氟铝酸钾(KAlF4)钎剂粉末和4343粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，将热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得厚度15mm的4343预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将阻挡层热轧板材，4343预埋钎剂钎焊层坯板，外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将上述外侧钎焊层热轧板材，预埋钎剂钎焊层坯板，阻挡层热轧板材，铣面后的芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按上述顺序叠放，复合热轧并卷曲得到厚度6mm的热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.32mm，

(8)退火：将冷轧卷在240℃下保温3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料。

铝合金复合材料的厚度为0.32mm，预埋钎剂的外侧钎焊层复合比为12％、阻挡层复合比为15％、内侧钎焊层的复合比为6％；复合板材的屈服强度R

对比例1

制备步骤及各层成分与实施例1相同，区别在于：不设置阻挡层。

制备燃料电池散热器用铝合金复合材料，其中，芯层化学成分为Si0.08％，Fe0.3％，Cu 0.7％，Mn 1.5％，Mg 0.23％，Ti 0.15％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。内侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层预埋钎剂浓度为1.5g/m

(1)按照芯层合金、外侧钎焊层合金和内侧钎焊层合金的元素组成分别进行配料，经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到规格均为450mm×1290mm×7000mm芯层铸锭和内、外钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将各铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度均为200mm；芯层铸锭铣面量为10mm；内、外钎焊层铸锭铣面量为12mm。

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理的内、外钎焊层铸锭进行500±10℃加热，加热时间为13h，轧制至根据复合比例计算所得的配比厚度，外侧钎焊层轧制至40mm，内侧钎焊层轧制至25mm。

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将氟铝酸钾(KAlF4)钎剂粉末和4343粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，将热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得厚度10mm的4343预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将4343预埋钎剂钎焊层坯板、外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将上述外侧钎焊层热轧板材、预埋钎剂钎焊层坯板、铣面后的芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按上述顺序叠放，复合热轧并卷曲得到厚度8mm的热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.30mm，

(8)退火：将冷轧卷在250℃下保温3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料。

铝合金复合材料的厚度为0.3mm，预埋钎剂的外侧钎焊层复合比为10％，内侧钎焊层的复合比为5％；复合板材的屈服强度R

对比例2

制备步骤及各层成分与实施例2相同，区别在于：不设置阻挡层且芯层不含Mg元素。

制备燃料电池散热器用铝合金复合材料，其中，芯层化学成分为Si0.05％，Fe0.25％，Cu 0.5％，Mn 1.7％，Ti 0.10％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。内侧钎焊层为4045铝合金，外侧钎焊层为4045铝合金，外侧钎焊层预埋钎剂浓度为1.0g/m

(1)按照芯层合金、外侧钎焊层合金和内侧钎焊层合金的元素组成分别进行配料，经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到规格均为450mm×1290mm×7000mm芯层铸锭和内、外钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将芯层铸锭和内、外钎焊层铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度均为200mm；芯层铸锭铣面量为15mm；内、外钎焊层铸锭铣面量为15mm。

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理的内、外钎焊层铸锭进行500±10℃加热，加热时间为15h，轧制至根据复合比例计算所得的配比厚度，外侧钎焊层轧制至29mm，内侧钎焊层轧制至20mm。

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将氟铝酸钾(KAlF4)钎剂粉末和4045粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，将热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得厚度10mm的4045预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将4045预埋钎剂钎焊层坯板，外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将上述外侧钎焊层热轧板材，预埋钎剂钎焊层坯板，铣面后的芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按上述顺序叠放，复合热轧并卷曲得到厚度8mm的热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.24mm，

(8)退火：将冷轧卷在240℃下保温3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料。

铝合金复合材料的厚度为0.24mm，预埋钎剂的外侧钎焊层复合比为8％，内侧钎焊层的复合比为4％；复合板材的屈服强度R

对比例3

制备步骤及各层成分与实施例3相同，区别在于：预埋钎剂浓度小于1％。

制备燃料电池散热器用铝合金复合材料，其中，芯层化学成分为Si0.1％，Fe0.25％，Cu 0.9％，Mn 1.3％，Mg 0.25％，Ti 0.2％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。阻挡层为3003铝合金，内侧钎焊层为4045铝合金，外侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层预埋钎剂浓度为0.8g/m

(1)按照芯层合金、阻挡层合金、外侧钎焊层合金和内侧钎焊层合金的元素组成分别进行配料，经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到规格均为450mm×1290mm×7000mm芯层铸锭、阻挡层铸锭、外钎焊层铸锭和内钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将芯层铸锭、阻挡层铸锭、外侧钎焊层铸锭和内侧钎焊层铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度均为300mm；芯层和阻挡层铸锭铣面量为15mm；内侧钎焊层铸锭和外侧钎焊层铸锭铣面量为15mm。

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理的阻挡层、外、内侧钎焊层铸锭进行500±10℃加热，加热时间为15h，轧制至根据复合比例计算所得的配比厚度，阻挡层轧制至94mm，外侧钎焊层轧制至67mm，内侧钎焊层制至38mm。

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将氟铝酸钾(KAlF4)钎剂粉末和4343粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，将热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得厚度8mm的4343预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将阻挡层热轧板材，4343预埋钎剂钎焊层坯板，外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将上述外侧钎焊层热轧板材，预埋钎剂钎焊层坯板，阻挡层热轧板材，铣面后的芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按上述顺序叠放，复合热轧并卷曲得到厚度6mm的热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.32mm，

(8)退火：将冷轧卷在240℃下保温3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料。

铝合金复合材料的厚度为0.32mm，预埋钎剂的外侧钎焊层复合比为12％、阻挡层复合比为15％、内侧钎焊层的复合比为6％；复合板材的屈服强度R

对比例4

制备步骤及各层成分与实施例3相同，区别在于：预埋钎剂浓度大于2.5％。

制备燃料电池散热器用铝合金复合材料，其中，芯层化学成分为Si0.1％，Fe0.25％，Cu 0.9％，Mn 1.3％，Mg 0.25％，Ti 0.2％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。阻挡层为3003铝合金，内侧钎焊层为4045铝合金，外侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层预埋钎剂浓度为3.0g/m

(1)按照芯层合金、阻挡层合金、外侧钎焊层合金和内侧钎焊层合金的元素组成分别进行配料，经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到规格均为450mm×1290mm×7000mm芯层铸锭、阻挡层铸锭、外钎焊层铸锭和内钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将芯层铸锭、阻挡层铸锭、外侧钎焊层铸锭和内侧钎焊层铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度均为300mm；芯层和阻挡层铸锭铣面量为15mm；内侧钎焊层铸锭和外侧钎焊层铸锭铣面量为15mm。

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理的阻挡层、外、内侧钎焊层铸锭进行500±10℃加热，加热时间为15h，轧制至根据复合比例计算所得的配比厚度，阻挡层轧制至94mm，外侧钎焊层轧制至57mm，内侧钎焊层制至38mm。

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将氟铝酸钾(KAlF4)钎剂粉末和4343粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，将热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得厚度18mm的4343预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将阻挡层热轧板材，4343预埋钎剂钎焊层坯板，外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将上述外侧钎焊层热轧板材，预埋钎剂钎焊层坯板，阻挡层热轧板材，铣面后的芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按上述顺序叠放，复合热轧并卷曲得到厚度6mm的热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.32mm，

(8)退火：将冷轧卷在240℃下保温3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料。

铝合金复合材料的厚度为0.32mm，预埋钎剂的外侧钎焊层复合比为12％、阻挡层复合比为15％、内侧钎焊层的复合比为6％；复合板材的屈服强度R

对比例5

制备步骤及各层成分与实施例1相同，区别在于：阻挡层复合比小于15％。

制备燃料电池散热器用铝合金复合材料，其中，芯层化学成分为Si0.08％，Fe0.3％，Cu 0.7％，Mn 1.5％，Mg 0.23％，Ti 0.15％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。阻挡层为3003铝合金，内侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层预埋钎剂浓度为1.5g/m

(1)按照芯层合金、阻挡层合金、外侧钎焊层合金和内侧钎焊层合金的元素组成分别进行配料，经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到规格均为450mm×1290mm×7000mm芯层铸锭、阻挡层铸锭和内、外钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将各铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度均为200mm；芯层和阻挡层铸锭铣面量为10mm；内、外钎焊层铸锭铣面量为12mm。

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理阻挡层和内、外钎焊层铸锭进行500±10℃加热，加热时间为13h，轧制至根据复合比例计算所得的配比厚度，阻挡层轧制至57mm，外侧钎焊层轧制至47mm，内侧钎焊层轧制至29mm。

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将氟铝酸钾(KAlF4)钎剂粉末和4343粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，将热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得厚度10mm的4343预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将阻挡层、4343预埋钎剂钎焊层坯板、外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将上述外侧钎焊层热轧板材、预埋钎剂钎焊层坯板、阻挡层热轧板材、铣面后的芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按上述顺序叠放，复合热轧并卷曲得到厚度8mm的热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.30mm，

(8)退火：将冷轧卷在250℃下保温3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料。

铝合金复合材料的厚度为0.3mm，预埋钎剂的外侧钎焊层复合比为10％、阻挡层复合比为10％、内侧钎焊层的复合比为5％；复合板材的屈服强度R

对比例6

制备步骤及各层成分与实施例1相同，区别在于：阻挡层复合比大于25％。

制备燃料电池散热器用铝合金复合材料，其中，芯层化学成分为Si0.08％，Fe0.3％，Cu 0.7％，Mn 1.5％，Mg 0.23％，Ti 0.15％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。阻挡层为3003铝合金，内侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层预埋钎剂浓度为1.5g/m

(1)按照芯层合金、阻挡层合金、外侧钎焊层合金和内侧钎焊层合金的元素组成分别进行配料，经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到规格均为450mm×1290mm×7000mm芯层铸锭、阻挡层铸锭和内、外钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将各铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度均为200mm；芯层和阻挡层铸锭铣面量为15mm；内、外钎焊层铸锭铣面量为12mm。

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理阻挡层和内、外钎焊层铸锭进行500±10℃加热，加热时间为13h，轧制至根据复合比例计算所得的配比厚度，阻挡层轧制至228mm，外侧钎焊层轧制至66mm，内侧钎焊层轧制至38mm。

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将氟铝酸钾(KAlF4)钎剂粉末和4343粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，将热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得厚度10mm的4343预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将阻挡层、4343预埋钎剂钎焊层坯板、外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将上述外侧钎焊层热轧板材、预埋钎剂钎焊层坯板、阻挡层热轧板材、铣面后的芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按上述顺序叠放，复合热轧并卷曲得到厚度8mm的热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.30mm，

(8)退火：将冷轧卷在250℃下保温3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料。

铝合金复合材料的厚度为0.3mm，预埋钎剂的外侧钎焊层复合比为10％、阻挡层复合比为30％、内侧钎焊层的复合比为5％；复合板材的屈服强度R

对比例7

制备本申请的燃料电池散热器用铝合金复合材料，其中，芯层化学成分为Si0.08％，Fe 0.3％，Cu 0.7％，Mn 1.5％，Mg 0.45％，Ti 0.15％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。内侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层预埋钎剂浓度为1.5g/m

(1)按照芯层合金、外侧钎焊层合金和内侧钎焊层合金的元素组成分别进行配料，经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到规格均为450mm×1290mm×7000mm芯层铸锭和内、外钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将各铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度均为200mm；芯层铸锭铣面量为10mm；内、外钎焊层铸锭铣面量为12mm。

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理的内、外钎焊层铸锭进行500±10℃加热，加热时间为13h，轧制至根据复合比例计算所得的配比厚度，外侧钎焊层轧制至40mm，内侧钎焊层轧制至25mm。

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将氟铝酸钾(KAlF4)钎剂粉末和4343粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，将热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得厚度10mm的4343预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将4343预埋钎剂钎焊层坯板、外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将上述外侧钎焊层热轧板材、预埋钎剂钎焊层坯板、铣面后的芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按上述顺序叠放，复合热轧并卷曲得到厚度8mm的热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.30mm，

(8)退火：将冷轧卷在250℃下保温3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料。

铝合金复合材料的厚度为0.3mm，预埋钎剂的外侧钎焊层复合比为10％，内侧钎焊层的复合比为5％；复合板材的屈服强度R

对比例8

制备本申请的燃料电池散热器用铝合金复合材料，其中，芯层化学成分为Si0.08％，Fe 0.3％，Cu 1.1％，Mn 2.2％，Mg 0.23％，Ti 0.15％，其余为Al和总量小于0.15％的不可避免杂质。内侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层为4343铝合金，外侧钎焊层预埋钎剂浓度为1.5g/m

(1)按照芯层合金、外侧钎焊层合金和内侧钎焊层合金的元素组成分别进行配料，经熔化、电磁搅拌、扒渣、精炼、除气、半连续浇铸后得到规格均为450mm×1290mm×7000mm芯层铸锭和内、外钎焊层铸锭；

(2)锯切和铣面：按照规格要求将各铸锭进行头尾锯切和铣面：锯切长度均为200mm；芯层铸锭铣面量为10mm；内、外钎焊层铸锭铣面量为12mm。

(3)加热和热轧：对经过锯切和铣面处理的内、外钎焊层铸锭进行500±10℃加热，加热时间为13h，轧制至根据复合比例计算所得的配比厚度，外侧钎焊层轧制至40mm，内侧钎焊层轧制至25mm。

(4)预埋钎剂钎焊层坯板制备：将氟铝酸钾(KAlF4)钎剂粉末和4343粉末混合均匀后进行热等静压压制，获得热等静压坯锭，将热等静压坯锭进行铣削和热轧，获得厚度10mm的4343预埋钎剂钎焊层坯板；

(5)表面机械处理：将4343预埋钎剂钎焊层坯板、外侧钎焊层热轧板材和内侧钎焊层热轧板材表面进行打磨至暴露新鲜金属色，去除表面氧化层；

(6)复合热轧：将上述外侧钎焊层热轧板材、预埋钎剂钎焊层坯板、铣面后的芯层铸锭和内侧钎焊层热轧板材按上述顺序叠放，复合热轧并卷曲得到厚度8mm的热轧卷；

(7)冷轧：热轧卷冷却至室温后经多道次冷轧，轧制至成品厚度0.30mm，

(8)退火：将冷轧卷在250℃下保温3h，获得不完全退火态的成品，得到燃料电池散热器用铝合金复合材料。

铝合金复合材料的厚度为0.3mm，预埋钎剂的外侧钎焊层复合比为10％，内侧钎焊层的复合比为5％；复合板材的屈服强度R

实验例

检测以上实施例及对比例的复合材料性能。其中，图3为本申请示例实施例经过钎焊后管料接头焊缝截面的金相图片。图4为本申请示例实施例经过钎焊后管料与翅片连接焊缝的金相图片。图5为本申请示例对比例1经过钎焊后管料与翅片连接焊缝的金相图片。图6为本申请示例对比例3经过钎焊后管料与翅片连接焊缝的金相图片。

根据图3与图5，图4与图6的对比，可见，本申请的阻挡层设计必要且阻挡层厚度比例设计合理，预埋的钎剂浓度选择适中，在确保可钎焊性和良好钎焊质量的同时，兼顾了工艺难度和制造成本。芯材的合金成份设计合理，具有强度高，成形性好的特点，且通过芯材添加合理含量的Mg元素，实现管料内侧的无钎剂钎焊，消除了钎剂对管道中冷却液电导率的影响。

图7为本申请示例对比例5管料钎焊后外表面Mg扩散扫描电镜分析。可见对比例5中，由于阻挡层复合比小于15％，钎焊时Mg元素不能完全被阻挡，Mg元素扩散到钎焊层与钎剂反应，破坏钎剂的活性，导致虚焊率高，钎焊质量差。

对比例的制管和钎焊结果见表1：

表1各对比例及实施例的复合材料的制管和钎焊情况

以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。