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一种铝合金板料及一种钎焊方法

文献发布时间:2024-04-18 19:59:31


一种铝合金板料及一种钎焊方法

技术领域

本发明属于铝合金材料技术领域,具体涉及一种铝合金板料及一种钎焊方法。

背景技术

钎焊用铝合金板料被广泛的应用在汽车热交换器领域,如水箱主板、中冷器主板、油冷器底板以及电池水冷板等。目前市场上用的复合板料基本都是以3000系铝合金为芯材,单面或者双面复合4000系作为钎焊层,其制备的复合板料,在钎焊后复合板料的后屈服强度一般在35MPa到60MPa之间。随着汽车轻量化的发展,以及目前新能源电动车电池车身一体化的发展,复合板料所需的强度要求越来越高,目前的3000系铝合金已经无法满足更高的需求。

CN106335247A公开了一种用于载气钎焊的铝蜂窝结构板及制作方法,该专利的铝蜂窝结构板采用可热处理强化的6系合金(如6A02(GB/T 3191-2019)合金)作为热交换器用铝合金复合板材,使其作为主要的强化层,在热加工、热处理和后续钎焊过程中,会形成Mg

CN1832825A公开了一种高强度铝合金钎焊薄板、钎焊组件及其制造方法,该专利的钎焊薄板芯材采用Al-Zn合金(以重量百分比):Zn为3.5-5.5%,Mg为1.37-1.9%,Mn为0.49-0.51%,其余为少量杂质,该专利可以将材料钎焊后自然时效后屈服强度从常规的3000系列合金的约50MPa提高到至少100MPa。但是其材料的设计方案不利于耐腐蚀性能,芯材合金同时含有高Zn、高Mg会使得芯材的腐蚀电位大幅度降低,从而低于夹层和钎焊层的腐蚀电位,这会使得材料在腐蚀环境中优先腐蚀芯材,从而降低材料的结构强度和耐腐蚀性能。

上述现有技术采用高锌、高镁体系制得高钎焊后自然时效后屈服强度的铝合金材料,但是这类材料的腐蚀电位过低,容易导致优先腐蚀,材料的使用寿命降低;而降低锌、镁元素含量又会导致钎焊后自然时效后屈服强度达不到100MPa。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的问题,提供一种铝合金板料及一种钎焊方法,是通过对现有锌、镁合金体系进行改良。

为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:

一种铝合金板料,由芯材以及位于其两侧的阻挡层组成;

芯材中含有0.4-0.6wt%的Si、0.8-2wt%的Mg、不超过1wt%的Zn;芯材中,Mg与Si的重量百分比比值>1.73;

各阻挡层中含有4-6wt%的Zn;

各阻挡层中Zn的重量百分比至少为芯材中Zn的重量百分比的4倍以上。

作为优选的方案:

如上所述的一种铝合金板料,芯材中Mg的质量含量大于Si的质量含量,同时大于Zn的质量含量。

如上所述的一种铝合金板料,芯材中还含有0.18-0.6wt%的Fe,或者还含有0.2-0.5wt%的Cu,或者还含有0.2-0.6wt%的Mn。

如上所述的一种铝合金板料,芯材的固相线温度在600℃以上,否则无法满足钎焊要求,钎焊过程要保证芯材、阻挡层等不能发生融化,仅钎焊层发生融化,所以钎焊层的固相线温度要低于钎焊温度,而芯材、阻挡层这些合金的固相线温度要高于钎焊温度,否则芯材、阻挡层会在钎焊过程中发生过烧。

如上所述的一种铝合金板料,各阻挡层中还含有0.4-0.6wt%的Si。

如上所述的一种铝合金板料,各阻挡层中Cu含量≤1wt%。

如上所述的一种铝合金板料,各阻挡层中Mn含量≤1.82wt%。

如上所述的一种铝合金板料,各阻挡层中Mg含量≤0.05wt%,如此可避免在钎焊过程中,阻挡层中的Mg扩散至钎焊层,对钎焊产生不良影响;铝合金板料的厚度为0.8-1.2mm,若板料的厚度低于0.8mm,阻挡层的绝对厚度越低,在Mg元素过高的情况下,会扩散至钎焊层,从而造成钎焊问题;若板料的厚度高于1.2mm,阻挡层的Zn能够扩散的绝对距离也是有限的,厚度越厚,阻挡层的Zn元素扩散到芯材的距离和浓度受到限制,从而降低材料的性能;各阻挡层的厚度为铝合金板料的厚度的15%-25%,若阻挡层的厚度占比低于15%,在Mg元素过高的情况下,会扩散至钎焊层,从而造成钎焊问题;若阻挡层的厚度占比高于25%,芯材的厚度占比过小,板料的强度较低;本发明通过限制阻挡层的厚度占比以及铝合金板料的绝对厚度,确保芯材的Mg不扩散到钎焊层,从而保证钎焊。

如上所述的一种铝合金板料,铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度不低于105MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度不超过30%,钎焊时,在升温和保温过程中在560℃以上停留的时间不低于10min,同时不高于15min,在冷却过程中从560℃降至200℃的冷却速率不低于35℃/min。

本发明还提供了一种钎焊方法,在如上任一项所述的一种铝合金板料的阻挡层背离芯材的一侧布置钎料后,与流道板组装在一起,进行钎焊;其中,钎焊时,在升温和保温过程中在560℃以上停留的时间不低于10min,如此可保证Zn元素能够充分向芯材扩散,保证Zn在芯材的绝对含量,从而保证材料的时效强度,同时不高于15min,目的是为了防止Zn元素的过度扩散,使得阻挡层和芯材的电位差过小,不能提供良好的耐腐蚀保护作用,在冷却过程中从560℃降至200℃的冷却速率不低于35℃/min,铝合金6xxx、7xxx在200~560℃的淬火敏感性强,所以在钎焊冷却过程中,需要保证从560℃降至200℃的冷却速率不低于35℃/min,冷却速率太慢会导致部分Mg/Si或者Mg/Zn在冷却过程中析出稳定相(过时效),这些析出对铝合金的强度基本不会有提升作用。

发明机理:

本发明企图利用Mg/Zn体系来改良Mg/Si体系的钎焊后自然时效后屈服强度问题,在初期的实验探索过程中,基于对芯材固相线温度的考量,限制Si为0.6wt%以内,至少需要添加0.4wt%的Si以确保Mg

随后,本发明通过添加阻挡层并配合特定的钎焊条件可以在确保耐腐蚀性能满足要求的前提下,使得芯材中的Zn浓度得以提高,进而获得理想的钎焊后自然时效后屈服强度。

在钎焊前,各阻挡层中Zn的重量百分比至少为芯材中Zn的重量百分比的4倍以上,阻挡层能够对芯材起到保护作用,腐蚀优先发生在阻挡层;在特定的钎焊条件下,阻挡层的Zn会向芯材扩散,但是扩散程度毕竟是有限的,且在钎焊前,阻挡层的Zn含量明显高于芯材的Zn含量,因此,在钎焊后,阻挡层的Zn含量依然高于芯材的Zn含量,阻挡层依然能够对芯材起到保护作用,腐蚀依然优先发生在阻挡层;

通过扩散来提高芯材中Zn元素的含量相比于直接在芯材中添加更多的Zn元素具有优越性,扩散的方式会使得Zn元素在厚度方向上呈现非均匀的分布,即Zn元素由芯材表面向中心的分布浓度逐渐递减,有利于抑制在钎焊时内部的Zn元素向表面扩散;如果不满足“在钎焊前,各阻挡层中Zn的重量百分比至少为芯材中Zn的重量百分比的4倍以上”,例如芯材中Zn的重量百分比为各阻挡层中Zn的重量百分比的2.5倍时,在钎焊时,阻挡层中的Zn元素会向钎焊表面扩散,而很难与芯材中的Zn元素构成足够的扩散动力,也不利于抑制钎焊时芯材内部的Zn元素向表面扩散;

上文提及在特定的钎焊条件下,阻挡层的Zn会向芯材扩散,因此芯材中Zn含量会提高,芯材钎焊后自然时效后屈服强度也会随之提高,为了获得理想的钎焊后自然时效后屈服强度,尽可能的提高阻挡层中Zn含量向芯材扩散的扩散程度是必要的。为此,本发明控制:①芯材中Mg与Si的重量百分比比值>1.73,本发明发现焊后芯材钎焊后自然时效后屈服强度与Mg与Si的重量百分比比值有关,Mg与Si的重量百分比比值>1.73,这意味着有充足的Mg与扩散的Zn相结合,会正向的促进阻挡层中的Zn不断地向芯材扩散,并进一步促进形成充分的MgZn

为了进一步提高芯材钎焊后自然时效后屈服强度,本发明还设计芯材为Mg过剩体系,即Mg相对于Si和Zn是过量的,除了Mg

为了更进一步提高芯材钎焊后自然时效后屈服强度,本发明还设计芯材中含有0.2-0.5wt%的Cu和/或0.2-0.6wt%的Mn,Cu的固溶强化可进一步提高芯材的钎焊后自然时效后屈服强度,并且能够提高电位,Mn的固溶强化可进一步提高芯材的钎焊后自然时效后屈服强度。

有益效果:

本发明制备的铝合金板料,在钎焊后能够兼具高钎焊后自然时效后屈服强度和耐腐蚀性,铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度达105MPa以上,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度不超过30%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头不脱落。

附图说明

图1为钎焊时,铝合金板料、钎料与流道板的位置关系示意图;

其中,1-铝合金板料,2-钎料,3-流道板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

以下为实施例中相关性能的测试方法:

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度:将铝合金板料样品依照所述钎焊方法对试样进行模拟钎焊处理(即是指将铝合金板料样品放置在钎焊炉中,在实施例披露的钎焊温度程序下处理),模拟钎焊处理后的样品在室温23℃的环境下保持7天后,采用GB/T228.1-2021《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》测试钎焊后自然时效后的屈服强度。

OY内腐蚀试验40天的测试条件为:循环模式(一天):先88℃、8h(此过程需要搅拌,搅拌速度0.6-0.9m/s),再25℃、16h(此过程为静置,无搅拌),以此循环40天,所用OY水溶液的成分:Cl

腐蚀深度=(铝合金板料钎焊后的原始厚度-经过OY试验后剩余的最小厚度)/铝合金板料钎焊后的原始厚度×100%。

判断钎焊接头的脱落情况时,采用金相显微镜观察铝合金板料与流道板是否分离。

实施例1

一种铝合金板料,由自上而下依次排列的阻挡层I、芯材以及阻挡层II组成;

阻挡层I由4wt%的Zn、0.01wt%的Mg、0.46wt%的Si、0.84wt%的Cu、1.56wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层I的厚度为铝合金板料的厚度的16%;

芯材由0.4wt%的Si、0.23wt%的Fe、1wt%的Mg、1wt%的Zn、0.36wt%的Cu、0.2wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成,Mg与Si的重量百分比比值为2.5;芯材的厚度为铝合金板料的厚度的68%,芯材的固相线温度为610℃;

阻挡层II由4wt%的Zn、0.01wt%的Mg、0.46wt%的Si、0.84wt%的Cu、1.56wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层II的厚度为铝合金板料的厚度的16%。

制备如上所述的铝合金板料的方法,步骤如下:

(1)按照上述铝合金板料各层的配比进行熔铸,得到芯材铸锭和阻挡层铸锭;

(2)将步骤(1)中制得的芯材铸锭和阻挡层铸锭进行切割铣面后,再对铣面后的上下层阻挡层铸锭进行热轧处理,根据目标复合率轧制到相应的厚度;

(3)依次层叠设置步骤(2)所得热轧后的上层阻挡层、洗面后的芯材铸锭、步骤(2)所得热轧后的下层阻挡层,再冷轧至一定厚度,得到冷轧成品;

(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态,得到总厚度为0.8mm的铝合金板料。

一种钎焊方法,如图1所示,将上述制得的铝合金板料1的阻挡层背离芯材的一侧布置75μm厚的钎料2(AA4045合金)后,与流道板3(AA3003合金,O态,材料厚度为1.0mm,长度为200mm,宽度为200mm)组装在一起,采用常规的氮气保护隧道炉进行钎焊;其中,钎焊时在升温和保温过程中在560℃停留10min,在冷却过程中从560℃降至200℃的冷却速率为35℃/min。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为110MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为27%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头不脱落。

对比例1

一种铝合金板料,基本同实施例1,不同之处仅在于:芯材中Si元素的含量为0.3wt%,Mg与Si的重量百分比比值为3.33,芯材的固相线温度为616℃。

制备如上所述的铝合金板料的方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:熔铸时芯材的配比。

一种钎焊方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:铝合金板料为对比例1的铝合金板料。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为94MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为18%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头未脱落。

将对比例1与实施例1对比可以看出,由于对比例1的铝合金板料的芯材中Si元素的含量过低,导致铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度较低,这是因为体系的主要强度贡献来自于Mg

对比例2

一种铝合金板料,基本同实施例1,不同之处仅在于:芯材中Mg元素的含量为0.6wt%,Mg与Si的重量百分比比值为1.5,芯材的固相线温度为618℃。

制备如上所述的铝合金板料的方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:熔铸时芯材的配比。

一种钎焊方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:铝合金板料为对比例2的铝合金板料。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为86MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为21%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头未脱落。

将对比例2与实施例1对比可以看出,由于对比例2的铝合金板料的芯材中Mg元素的含量过低,导致铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度过低,这是因为体系的主要强度贡献来自于Mg

对比例3

一种铝合金板料,基本同实施例1,不同之处仅在于:芯材中Si元素的含量为0.6wt%,Mg与Si的重量百分比比值为1.67,芯材的固相线温度为597℃。

制备如上所述的铝合金板料的方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:熔铸时芯材的配比。

一种钎焊方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:铝合金板料为对比例3的铝合金板料。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为93MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为22%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头未脱落。

将对比例3与实施例1对比可以看出,由于对比例3的铝合金板料的芯材中Mg与Si的重量百分比比值过低,导致铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度较低,这是因为Mg与Si的重量百分比比值过低时Mg基本与Si结合获得Mg

对比例4

一种铝合金板料,基本同实施例1,不同之处仅在于:芯材中Zn元素的含量为1.6wt%,芯材的固相线温度为604℃。

制备如上所述的铝合金板料的方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:熔铸时芯材的配比。

一种钎焊方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:铝合金板料为对比例4的铝合金板料。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为99MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为28%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头未脱落。

将对比例4与实施例1对比可以看出,由于对比例4中芯材的Zn元素含量过高,会导致铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度较低,这是因为当阻挡层中添加的Zn元素为芯材层的2.5倍时,在钎焊时,阻挡层中的Zn元素会向钎焊表面扩散,而很难与芯材中的Zn元素构成足够的扩散动力,也不利于抑制钎焊时芯材内部的Zn元素向表面扩散。

实施例2

一种铝合金板料,由自上而下依次排列的阻挡层I、芯材以及阻挡层II组成;

阻挡层I由6wt%的Zn、0.01wt%的Mg、0.47wt%的Si、0.6wt%的Cu、1.54wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层I的厚度为铝合金板料的厚度的17%;

芯材由0.47wt%的Si、0.18wt%的Fe、1.14wt%的Mg、0.63wt%的Zn、0.45wt%的Cu、0.48wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成,Mg与Si的重量百分比比值为2.43;芯材的厚度为铝合金板料的厚度的66%,芯材的固相线温度为604℃;

阻挡层II由6wt%的Zn、0.01wt%的Mg、0.47wt%的Si、0.6wt%的Cu、1.54wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层II的厚度为铝合金板料的厚度的17%。

制备如上所述的铝合金板料的方法,步骤如下:

(1)按照上述铝合金板料各层的配比进行熔铸,得到芯材铸锭和阻挡层铸锭;

(2)将步骤(1)中制得的芯材铸锭和阻挡层铸锭进行切割铣面后,再对铣面后的上下层阻挡层铸锭进行热轧处理,根据目标复合率轧制到相应的厚度;

(3)依次层叠设置步骤(2)所得热轧后的上层阻挡层、洗面后的芯材铸锭、步骤(2)所得热轧后的下层阻挡层,再冷轧至一定厚度,得到冷轧成品;

(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态,得到总厚度为1.2mm的铝合金板料。

一种钎焊方法,如图1所示,将上述制得的铝合金板料1的阻挡层背离芯材的一侧布置75μm厚的钎料2(AA4045合金)后,与流道板3(AA3003合金,O态,材料厚度为1.0mm,长度为200mm,宽度为200mm)组装在一起,采用常规的氮气保护隧道炉进行钎焊;其中,钎焊时在升温和保温过程中在560℃停留12min,在冷却过程中从560℃降至200℃的冷却速率为40℃/min。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为118MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为16%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头不脱落。

对比例5

一种铝合金板料,基本同实施例2,不同之处仅在于:阻挡层I中Zn元素的含量为3wt%;芯材中Zn元素的含量为1.5wt%,芯材的固相线温度为600℃;阻挡层II中Zn元素的含量为3wt%。

制备如上所述的铝合金板料的方法,基本同实施例2,不同之处仅在于:熔铸时芯材的配比、阻挡层I的配比、阻挡层II的配比。

一种钎焊方法,基本同实施例2,不同之处仅在于:铝合金板料为对比例5的铝合金板料。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为91MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为39%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头未脱落。

将对比例5与实施例2对比可以看出,由于对比例5中阻挡层的Zn元素含量过低,会导致铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度过低,腐蚀深度加深,这是因为铝合金板料的阻挡层的Zn元素与芯材的Zn元素的浓度比过小,在钎焊时阻挡层中的Zn元素扩散不足,使得芯材中MgZn

实施例3

一种铝合金板料,由自上而下依次排列的阻挡层I、芯材以及阻挡层II组成;

阻挡层I由5wt%的Zn、0.05wt%的Mg、0.51wt%的Si、0.43wt%的Cu、1.68wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层I的厚度为铝合金板料的厚度的19%;

芯材由0.52wt%的Si、0.55wt%的Fe、1.2wt%的Mg、0.36wt%的Zn、0.39wt%的Cu、0.6wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成,Mg与Si的重量百分比比值为2.3;芯材的厚度为铝合金板料的厚度的62%,芯材的固相线温度为610℃;

阻挡层II由5wt%的Zn、0.05wt%的Mg、0.51wt%的Si、0.43wt%的Cu、1.68wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层II的厚度为铝合金板料的厚度的19%。

制备如上所述的铝合金板料的方法,步骤如下:

(1)按照上述铝合金板料各层的配比进行熔铸,得到芯材铸锭和阻挡层铸锭;

(2)将步骤(1)中制得的芯材铸锭和阻挡层铸锭进行切割铣面后,再对铣面后的上下层阻挡层铸锭进行热轧处理,根据目标复合率轧制到相应的厚度;

(3)依次层叠设置步骤(2)所得热轧后的上层阻挡层、洗面后的芯材铸锭、步骤(2)所得热轧后的下层阻挡层,再冷轧至一定厚度,得到冷轧成品;

(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态,得到总厚度为1mm的铝合金板料。

一种钎焊方法,如图1所示,将上述制得的铝合金板料1的阻挡层背离芯材的一侧布置75μm厚的钎料2(AA4045合金)后,与流道板3(AA3003合金,O态,材料厚度为1.0mm,长度为200mm,宽度为200mm)组装在一起,采用常规的氮气保护隧道炉进行钎焊;其中,钎焊时在升温和保温过程中在560℃停留15min,在冷却过程中从560℃降至200℃的冷却速率为45℃/min。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为116MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为21%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头不脱落。

对比例6

一种铝合金板料,同实施例3。

制备如上所述的铝合金板料的方法,同实施例3。

一种钎焊方法,基本同实施例3,不同之处仅在于:钎焊时在升温和保温过程中在560℃停留8min。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为95MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为22%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头未脱落。

将对比例6与实施例3对比可以看出,由于对比例6中在钎焊时在升温和保温过程中的停留时间过短,导致阻挡层中的Zn元素向芯材扩散不足,钎焊后Zn在芯材的含量过低,导致铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度不足。

对比例7

一种铝合金板料,同实施例3。

制备如上所述的铝合金板料的方法,同实施例3。

一种钎焊方法,基本同实施例3,不同之处仅在于:钎焊时在升温和保温过程中在560℃停留20min。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为122MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为37%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头未脱落。

将对比例7与实施例3对比可以看出,由于对比例7中在钎焊时停留时间过长,会导致钎焊后铝合金板料的耐腐蚀性下降,这是因为当停留时间过长时Zn元素产生过度扩散,使得阻挡层和芯层的电位差过小,不能提供良好的耐腐蚀保护作用。

实施例4

一种铝合金板料,由自上而下依次排列的阻挡层I、芯材以及阻挡层II组成;

阻挡层I由4.5wt%的Zn、0.01wt%的Mg、0.4wt%的Si、0.52wt%的Cu、1.02wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层I的厚度为铝合金板料的厚度的15%;

芯材由0.46wt%的Si、0.22wt%的Fe、0.8wt%的Mg、0.46wt%的Zn、0.2wt%的Cu、0.29wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成,Mg与Si的重量百分比比值为1.74;芯材的厚度为铝合金板料的厚度的70%,芯材的固相线温度为618℃;

阻挡层II由4.5wt%的Zn、0.01wt%的Mg、0.4wt%的Si、0.52wt%的Cu、1.02wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层II的厚度为铝合金板料的厚度的15%。

制备如上所述的铝合金板料的方法,步骤如下:

(1)按照上述铝合金板料各层的配比进行熔铸,得到芯材铸锭和阻挡层铸锭;

(2)将步骤(1)中制得的芯材铸锭和阻挡层铸锭进行切割铣面后,再对铣面后的上下层阻挡层铸锭进行热轧处理,根据目标复合率轧制到相应的厚度;

(3)依次层叠设置步骤(2)所得热轧后的上层阻挡层、洗面后的芯材铸锭、步骤(2)所得热轧后的下层阻挡层,再冷轧至一定厚度,得到冷轧成品;

(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态,得到总厚度为0.9mm的铝合金板料。

一种钎焊方法,如图1所示,将上述制得的铝合金板料1的阻挡层背离芯材的一侧布置75μm厚的钎料2(AA4045合金)后,与流道板3(AA3003合金,O态,材料厚度为1.0mm,长度为200mm,宽度为200mm)组装在一起,采用常规的氮气保护隧道炉进行钎焊;其中,钎焊时在升温和保温过程中在570℃停留15min,在冷却过程中从560℃降至200℃的冷却速率为40℃/min。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为105MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为22%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头不脱落。

实施例5

一种铝合金板料,由自上而下依次排列的阻挡层I、芯材以及阻挡层II组成;

阻挡层I由5.1wt%的Zn、0.01wt%的Mg、0.6wt%的Si、0.44wt%的Cu、1.82wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层I的厚度为铝合金板料的厚度的25%;

芯材由0.41wt%的Si、0.6wt%的Fe、1.5wt%的Mg、0.94wt%的Zn、0.5wt%的Cu、0.52wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成,Mg与Si的重量百分比比值为3.66;芯材的厚度为铝合金板料的厚度的50%,芯材的固相线温度为601℃;

阻挡层II由5.1wt%的Zn、0.01wt%的Mg、0.6wt%的Si、0.44wt%的Cu、1.82wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层II的厚度为铝合金板料的厚度的25%。

制备如上所述的铝合金板料的方法,步骤如下:

(1)按照上述铝合金板料各层的配比进行熔铸,得到芯材铸锭和阻挡层铸锭;

(2)将步骤(1)中制得的芯材铸锭和阻挡层铸锭进行切割铣面后,再对铣面后的上下层阻挡层铸锭进行热轧处理,根据目标复合率轧制到相应的厚度;

(3)依次层叠设置步骤(2)所得热轧后的上层阻挡层、洗面后的芯材铸锭、步骤(2)所得热轧后的下层阻挡层,再冷轧至一定厚度,得到冷轧成品;

(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态,得到总厚度为1.18mm的铝合金板料。

一种钎焊方法,如图1所示,将上述制得的铝合金板料1的阻挡层背离芯材的一侧布置75μm厚的钎料2(AA4045合金)后,与流道板3(AA3003合金,O态,材料厚度为1.0mm,长度为200mm,宽度为200mm)组装在一起,采用常规的氮气保护隧道炉进行钎焊;其中,钎焊时在升温和保温过程中在575℃停留10min,在冷却过程中从560℃降至200℃的冷却速率为40℃/min。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为132MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为19%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头不脱落。

实施例6

一种铝合金板料,由自上而下依次排列的阻挡层I、芯材以及阻挡层II组成;

阻挡层I由5.3wt%的Zn、0.01wt%的Mg、0.53wt%的Si、1wt%的Cu、1.36wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层I的厚度为铝合金板料的厚度的20%;

芯材由0.51wt%的Si、0.29wt%的Fe、1.39wt%的Mg、0.79wt%的Zn、0.28wt%的Cu、0.38wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成,Mg与Si的重量百分比比值为3.23;芯材的厚度为铝合金板料的厚度的60%,芯材的固相线温度为605℃;

阻挡层II由5.3wt%的Zn、0.01wt%的Mg、0.53wt%的Si、1wt%的Cu、1.36wt%的Mn和余量的铝以及不可避免的杂质组成;阻挡层II的厚度为铝合金板料的厚度的20%。

制备如上所述的铝合金板料的方法,步骤如下:

(1)按照上述铝合金板料各层的配比进行熔铸,得到芯材铸锭和阻挡层铸锭;

(2)将步骤(1)中制得的芯材铸锭和阻挡层铸锭进行切割铣面后,再对铣面后的上下层阻挡层铸锭进行热轧处理,根据目标复合率轧制到相应的厚度;

(3)依次层叠设置步骤(2)所得热轧后的上层阻挡层、洗面后的芯材铸锭、步骤(2)所得热轧后的下层阻挡层,再冷轧至一定厚度,得到冷轧成品;

(4)对步骤(3)所得冷轧成品进行退火处理至O态,得到总厚度为1.1mm的铝合金板料。

一种钎焊方法,如图1所示,将上述制得的铝合金板料1的阻挡层背离芯材的一侧布置75μm厚的钎料2(AA4045合金)后,与流道板3(AA3003合金,O态,材料厚度为1.0mm,长度为200mm,宽度为200mm)组装在一起,采用常规的氮气保护隧道炉进行钎焊;其中,钎焊时在升温和保温过程中在575℃停留12min,在冷却过程中从560℃降至200℃的冷却速率为35℃/min。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为121MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为22%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头不脱落。

实施例7

一种铝合金板料,基本同实施例1,不同之处仅在于:芯材中不含Cu元素,替换为等质量的铝。

制备如上所述的铝合金板料的方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:熔铸时芯材的配比。

一种钎焊方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:铝合金板料为实施例7的铝合金板料。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为110MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为22%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头不脱落。

实施例8

一种铝合金板料,基本同实施例1,不同之处仅在于:芯材中不含Mn元素,替换为等质量的铝,芯材的固相线温度为604℃。

制备如上所述的铝合金板料的方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:熔铸时芯材的配比。

一种钎焊方法,基本同实施例1,不同之处仅在于:铝合金板料为实施例8的铝合金板料。

铝合金板料的钎焊后自然时效后屈服强度为110MPa,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后腐蚀深度为23%,钎焊后的铝合金板料经过OY内腐蚀试验40天后钎焊接头不脱落。

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