本發(fā)明涉及鋁合金釬焊領(lǐng)域，具體地，涉及一種預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有鋁質(zhì)熱交換器通常是鋁合金及其復(fù)合材料通過釬焊方式制成。由于鋁合金及其復(fù)合材料是在大氣環(huán)境下制備，其表面形成了氧化膜。該氧化膜與熔融的釬料不潤濕，從而抑制釬料的流動及焊腳的毛細吸附作用。為了使熔化的釬料與其它材料表面致密連接，必須破壞該氧化膜并使新鮮的金屬相互接觸并潤濕。

在熱交換器工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，有兩種釬焊方法可以解決釬焊鋁合金氧化膜的問題。一種是控制氣氛釬焊方法，通常是在惰性氣體保護下，在組裝好熱交換鋁合金表面涂覆或噴覆釬劑來溶解或破壞表層氧化膜。該方法可以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高，且釬焊不良品可以進行二次釬焊，因此成品率高達99％，但不適于含mg元素鋁合金的釬焊。而且難以確保鋁合金復(fù)合材料每個釬焊位置釬劑含量，特別是一些形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的熱交換器組件。釬劑通常是鹽的混合物，釬焊后殘留的釬劑一方面影響熱交換器外觀，另一方面會進入冷卻液中加速鋁質(zhì)熱交換器的腐蝕。此外，涂覆或噴覆的釬劑層具有一定的厚度，對于鋁合金復(fù)合材料成型組件裝配和定位有一定影響。

另一種是真空釬焊方法，該方法應(yīng)用鋁合金復(fù)合材料中釬焊層的mg元素來溶解或破壞氧化膜。真空釬焊雖然可以獲得高質(zhì)量的鋁合金器件，然而其生產(chǎn)過程必須在近真空狀態(tài)的(3.5×10-3pa)封閉式爐體中升溫釬焊，生產(chǎn)周期長、效率低、生產(chǎn)成本高。

隨著鋁質(zhì)熱交換器向體積小、重量輕、壽命長等方向發(fā)展，對其鋁合金復(fù)合材料要求越來越高，控制氣氛釬焊方法對釬劑涂覆或噴涂的均勻性要求也越高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有釬焊方法存在的缺點，本發(fā)明通過粉末冶金方法將釬劑預(yù)埋在釬焊層中，并將預(yù)埋釬劑的釬焊層與鋁合金層通過軋制復(fù)合方法制備成鋁合金復(fù)合材料。所制備的鋁合金復(fù)合材料，在后續(xù)的熱交換器生產(chǎn)過程中可簡化工序，釬劑不會殘留材料表面，在控制氣氛釬焊中與其它組件可以完全釬焊連接。

本發(fā)明提供的預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料制備方法，包括：

將釬劑粉末和鋁硅合金粉末混合均勻后進行熱等靜壓壓制，獲得熱等靜壓坯錠；

將所述熱等靜壓坯錠進行銑削和軋制，獲得釬焊層；

將所述釬焊層與鋁合金層進行軋制復(fù)合，獲得軋板；

將所述軋板進行熱處理。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述鋁硅合金粉末的硅含量為6.5～12.5％，氧含量低于300ppm，d50為20～60μm；

所述釬劑粉末為氟鋁酸鉀釬劑粉末，所述氟鋁酸鉀釬劑粉末的d50為10～50μm；

所述氟鋁酸鉀釬劑粉末與所述鋁硅合金粉末的重量比為(2～4)：(98～96)。

在本發(fā)明的一些實施例中，熱等靜壓壓制時，溫度為400～500℃，壓力為100～150mpa，保壓時間為3～6h；采用純鋁制作帶氣管的空心包套，其中所述純鋁的厚度為3～5mm。

在本發(fā)明的一些實施例中，將所述熱等靜壓坯錠進行銑削和軋制，獲得釬焊層包括：

通過銑削將所述熱等靜壓坯錠表面的所述純鋁完全去除；

去除所述純鋁后，將所述熱等靜壓坯錠加熱至450～500℃并保溫4～6h，然后熱軋至18～52mm，獲得所述釬焊層。

在本發(fā)明的一些實施例中，將所述釬焊層與鋁合金層進行軋制復(fù)合，獲得軋板包括：

將所述釬焊層與所述鋁合金層疊起來，加熱至450～500℃并保溫4～6h，然后熱軋至5～8mm，獲得熱軋板；其中終軋溫度大于300℃；

將所述熱軋板冷卻后冷軋至0.3～2.0mm，獲得所述軋板。

在本發(fā)明的一些實施例中，將所述軋板進行熱處理包括：

將所述軋板在380～400℃下保溫2～4h。

本發(fā)明提供的預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料，包括釬焊層和鋁合金層；

其中所述釬焊層由釬劑粉末和鋁硅合金粉末混合均勻后制備而成；

所述釬劑粉末與所述鋁硅合金粉末的重量比為(2～4)：(98～96)。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述釬焊層在所述預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料中的厚度占比為5～24％。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料的厚度為0.3～2.0mm。

本發(fā)明還提供了上述預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料在制備熱交換器中的應(yīng)用。

本發(fā)明的預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料可應(yīng)用于各種釬焊式熱交換器的生產(chǎn)，不僅組件釬焊效果好，而且縮短了熱交換器的生產(chǎn)流程，提高了熱交換器的生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例提供的預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料的制備工藝流程圖。

圖2為本發(fā)明實施例1制得的汽車空調(diào)系統(tǒng)蒸發(fā)器管料與翅片的焊腳金相。

圖3為本發(fā)明實施例2制得的汽車油冷器芯片之間的焊腳金相。

圖4為本發(fā)明實施例3制得的新能源汽車電池水冷板平板(下)和流通板(上)的焊腳金相。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

特別需要指出的是，所有類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及應(yīng)用已經(jīng)通過較佳實施例進行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和應(yīng)用進行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。

需要特別說明的是，本發(fā)明中“％”指的是質(zhì)量百分含量。

本發(fā)明提供的預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料包括釬焊層和鋁合金層。

其中，該釬焊層由釬劑粉末和鋁硅合金粉末混合均勻后制備而成。

可選地，本發(fā)明使用的釬劑粉末為氟鋁酸鉀釬劑粉末?？蛇x地，氟鋁酸鉀釬劑粉末的d50為10～50μm?？蛇x地，所用的鋁硅合金粉末的硅含量為6.5～12.5％，氧含量低于300ppm，d50為20～60μm?？蛇x地，氟鋁酸鉀釬劑粉末與鋁硅合金粉末的重量比為(2～4)：(98～96)。

可選地，釬焊層和鋁合金層的結(jié)構(gòu)可以為兩層(即結(jié)構(gòu)為釬焊層-鋁合金層)，或三層(即結(jié)構(gòu)為釬焊層-鋁合金層-釬焊層)。

可選地，單層釬焊層的厚度占比可為5～12％，當(dāng)其結(jié)構(gòu)為釬焊層-鋁合金層-釬焊層時，釬焊層的總占比為5～24％。

本發(fā)明所用的鋁合金層可以為任何鋁合金，當(dāng)用于熱交換器時，該鋁合金優(yōu)選為三系鋁合金，更優(yōu)選為3003鋁合金。

由于該預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料需要與其他材料進行釬焊，故而其厚度優(yōu)選為0.3～2.0mm。

本發(fā)明提供了一種預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料制備方法，如圖1所示，包括s101～s104步驟：

s101：將釬劑粉末和鋁硅合金粉末混合均勻后進行熱等靜壓壓制，獲得熱等靜壓坯錠。

本發(fā)明可采用混粉機將兩種粉末混合均勻。可選地，混粉時在混粉機上進行低速混合，速度為2～6r/min，混粉時間為4～8h。

本發(fā)明采用熱等靜壓的方法制備釬焊層，制備出的釬焊層力學(xué)性能好。

可選地，采用純鋁制作帶氣管的空心包套，純鋁的厚度為3～5mm。在本發(fā)明的一實施例中包套的外部規(guī)格為206×326×646mm。

將混合粉末裝入包套中，抽真空至0.5～2pa，然后開始熱等靜壓工藝。熱等靜壓壓制時，溫度為400～500℃，壓力為100～150mpa，保壓時間為3～6h。

s102：將熱等靜壓坯錠進行銑削和軋制，獲得釬焊層。

熱等靜壓制備出的熱等靜壓坯錠外層為純鋁層。故而需要先將該純鋁層除去?？蛇x地，除去純鋁層后，將熱等靜壓坯錠加熱至450～500℃并保溫4～6h，然后熱軋至18～52mm，獲得釬焊層。

s103：將釬焊層與鋁合金層進行軋制復(fù)合，獲得軋板。

可選地，該步驟包括以下子步驟：

將釬焊層與鋁合金層疊起來，加熱至450～500℃并保溫4～6h，然后熱軋至5～8mm，獲得熱軋板；其中終軋溫度大于300℃。

將熱軋板冷卻后冷軋至0.3～2.0mm，獲得軋板。

如前所述，可將釬焊層與鋁合金層按照釬焊層-鋁合金層的結(jié)構(gòu)或釬焊層-鋁合金層-釬焊層的結(jié)構(gòu)疊起來。

可選地，熱軋板冷卻至室溫后即可進行冷軋。

s104：將軋板進行熱處理，即得。

可選地，熱處理的條件為溫度380～400℃、保溫時間2～4h。

本發(fā)明進一步提供了上述預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料在制備熱交換器中的應(yīng)用。

可選地，該預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料經(jīng)分切、沖壓成形或折疊、表面清洗后，與鋁合金翅片、管材、板材等組裝成蒸發(fā)器、冷凝器、中冷器、油冷器和水冷板，無需噴涂釬劑，直接在控制氣氛中釬焊，冷卻即得鋁質(zhì)熱交換器。金相檢測熱交換器的釬焊接頭，焊腳飽滿無虛焊。

采用預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料進行熱交換器的生產(chǎn)和應(yīng)用有以下優(yōu)點：

1)縮短熱交換器的生產(chǎn)流程：

傳統(tǒng)的熱交換器的生產(chǎn)工藝路線包括：原材料成形——清洗——釬劑與水的漿料制作——涂覆或噴覆釬劑——干燥——裝配——釬焊。該方法的工序較多。

采用本發(fā)明的預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料進行熱交換器的生產(chǎn)，省略了釬劑與水的漿料制作、涂覆或噴覆釬劑、干燥這三道工序，提高了熱交換器的生產(chǎn)效率。

2)該材料適合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的熱交換器的生產(chǎn)：

傳統(tǒng)的釬劑涂覆或噴覆方式，難以保證一些形狀復(fù)雜的熱交換器組件表面釬劑含量均勻，而本發(fā)明的釬劑在釬焊層內(nèi)部分布均勻，可確保每個釬焊連接位置都存在釬劑。

3)對熱交換器的外觀及后續(xù)的腐蝕性能無影響：

本申請的釬劑在釬焊層內(nèi)部分布均勻，故釬焊后不會殘留材料表面，因此對熱交換器外觀無影響，且不會因為表面殘留而進入冷卻液中加速鋁質(zhì)熱交換器的腐蝕。

4)不影響熱交換器組件精確裝配和定位：

本申請的釬劑在鋁合金復(fù)合材料釬焊層內(nèi)部，不會影響成型組件裝配和定位。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行說明。下述實施例中所取工藝條件數(shù)值均為示例性的，其可取數(shù)值范圍如前述發(fā)明內(nèi)容中所示，對于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進行。下述實施例所用的檢測方法均為本行業(yè)常規(guī)的檢測方法。除特別指出，本發(fā)明提供的技術(shù)方案中所用試劑、儀器均可由常規(guī)渠道或市場購得。

制備例1

本制備例提供一種預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料，按以下步驟進行制備：

1)粉末準備：鋁硅合金粉末的si含量為6.5％，o含量約250ppm，粉末d50為40μm。氟鋁酸鉀釬劑粉末d50為30μm。

2)粉末混合：稱取4％氟鋁酸鉀釬劑粉末，剩余為鋁硅合金粉末，在混粉機上進行低速混合，速度6r/min，混粉時間4h。

3)熱等靜壓壓制：采用純鋁制作帶氣管的空心包套，包套外部規(guī)格為206×326×646mm，其中純鋁厚度為3mm。將混合粉末裝入包套中，抽真空至1pa。熱等靜壓溫度為500℃，壓力為100mpa，保壓時間為6h。

4)坯錠銑削和軋制：將熱等靜壓坯錠上下表面各銑削5mm以完全去除包套，將坯錠加熱至450℃保溫6h，熱軋至41mm厚板以作釬焊層。

5)軋制復(fù)合：以41mm厚板作為釬焊層，與經(jīng)銑削表面的330mm厚3003鋁合金鑄錠按照釬焊層-芯材層-釬焊層的結(jié)構(gòu)疊起來，加熱至450℃保溫6h，熱軋至6.0mm，終軋溫度310℃。將冷卻至室溫的熱軋板，冷軋至0.8mm。

6)熱處理：將冷軋板在390℃保溫3h，即得軟態(tài)的預(yù)埋釬劑釬焊鋁合金復(fù)合材料。該復(fù)合材料的單面釬焊層復(fù)合比例約為10％。

制備例2

本制備例提供一種預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料，按以下步驟進行制備：

1)粉末準備：鋁硅合金粉末的si含量為10％，o含量約為200ppm，粉末d50為20μm。氟鋁酸鉀釬劑粉末d50為10μm。

2)粉末混合：稱取3％氟鋁酸鉀釬劑粉末，剩余為鋁硅合金粉末，在混粉機上進行低速混合，速度2r/min，混粉時間8h。

3)熱等靜壓壓制：采用純鋁制作帶氣管的空心包套，包套外部規(guī)格為206×326×646mm，其中純鋁為3mm。將混合粉末裝入包套中，抽真空至2pa。熱等靜壓溫度為470℃，壓力為130mpa，保壓時間為4h。

4)坯錠銑削和軋制：將熱等靜壓坯錠上下表面各銑削5mm以完全去除包套，將坯錠加熱至500℃保溫4h，熱軋至52mm厚板以作釬焊層。

5)軋制復(fù)合：以52mm厚板作為釬焊層，與經(jīng)銑削表面的330mm厚3003鋁合金鑄錠按照釬焊層-芯材層-釬焊層疊起來，加熱至500℃保溫4h，熱軋至5.0mm，終軋溫度300℃。將冷卻至室溫的熱軋板，冷軋至0.3mm。

6)熱處理：將冷軋板在380℃保溫4h，即得軟態(tài)的預(yù)埋釬劑釬焊鋁合金復(fù)合材料。該復(fù)合材料單面釬焊層復(fù)合比例約為12％。

制備例3

本制備例提供一種預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料，按以下步驟進行制備：

1)粉末準備：鋁硅合金粉末的si含量為12.5％，o含量約為280ppm，粉末d50為60μm。氟鋁酸鉀釬劑粉末d50為50μm。

2)粉末混合：稱取2％氟鋁酸鉀釬劑粉末，剩余為鋁硅合金粉末，在混粉機上進行低速混合，速度4r/min，混粉時間6h。

3)熱等靜壓壓制：采用純鋁制作帶氣管的空心包套，包套外部規(guī)格為206×326×646mm，其中純鋁為3mm。將混合粉末裝入包套中，抽真空至0.5pa。熱等靜壓溫度為450℃，壓力為150mpa，保壓時間為3h。

4)坯錠銑削和軋制：將熱等靜壓坯錠上下表面各銑削5mm以完全去除包套，將坯錠加熱至470℃保溫5h，熱軋至18mm厚板以作釬焊層。

5)軋制復(fù)合：以18mm厚板作為釬焊層，與銑削表面的330mm的厚3003鋁合金鑄錠按照釬焊層-芯材層疊起來，加熱至470℃保溫5h，熱軋至8mm，終軋溫度320℃。將冷卻至室溫的熱軋板，冷軋至2.0mm。

6)熱處理：將冷軋板在400℃保溫2h即得軟態(tài)的預(yù)埋釬劑釬焊鋁合金復(fù)合材料。該復(fù)合材料的釬焊層復(fù)合比例約為5％。

實施例1

本實施例提供一種汽車空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器。

將制備例1制得的預(yù)埋釬劑釬焊鋁合金復(fù)合材料經(jīng)分切、沖壓成形、表面清洗后制成管，與鋁合金翅片等組裝成蒸發(fā)器，直接在控制氣氛中釬焊，冷卻即得蒸發(fā)器。

金相檢測以實施例1所制備的蒸發(fā)器管與翅片的釬焊接頭，如圖2所示。可見，管與翅片的焊腳飽滿，無虛焊。

實施例2

本實施例與實施例1的不同之處僅在于所用的預(yù)埋釬劑釬焊鋁合金復(fù)合材料為制備例2制得的預(yù)埋釬劑釬焊鋁合金復(fù)合材料，該材料用于制作汽車油冷器的內(nèi)部芯片。

金相檢測以本實施例2所制備板材為油冷器內(nèi)部芯片的釬焊接頭，如圖3所示?？梢姡屠淦鲀?nèi)部芯片與芯片之間的焊腳飽滿，無虛焊。

實施例3

本實施例與實施例1的不同之處僅在于所用的預(yù)埋釬劑釬焊鋁合金復(fù)合材料為制備例3制得的預(yù)埋釬劑釬焊鋁合金復(fù)合材料，該材料用于制作新能源汽車電池系統(tǒng)散熱的水冷板。

金相檢測以本實施例3所制備的2mm板材作為平板的水冷板的釬焊接頭，如圖4所示?？梢姡浒逯械钠桨?下)和流通板(上)焊腳飽滿，無虛焊。

從以上實施例可知，本發(fā)明的預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料焊接效果好，而且在制備熱交換器時能減少熱交換器的制備工序。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。

技術(shù)特征：

1.一種預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料制備方法，其特征在于，包括：

將釬劑粉末和鋁硅合金粉末混合均勻后進行熱等靜壓壓制，獲得熱等靜壓坯錠；

將所述熱等靜壓坯錠進行銑削和軋制，獲得釬焊層；

將所述釬焊層與鋁合金層進行軋制復(fù)合，獲得軋板；

將所述軋板進行熱處理。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鋁硅合金粉末的硅含量為6.5～12.5％，氧含量低于300ppm，d50為20～60μm；

所述釬劑粉末為氟鋁酸鉀釬劑粉末，所述氟鋁酸鉀釬劑粉末的d50為10～50μm；

所述氟鋁酸鉀釬劑粉末與所述鋁硅合金粉末的重量比為(2～4)：(98～96)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，熱等靜壓壓制時，溫度為400～500℃，壓力為100～150mpa，保壓時間為3～6h；采用純鋁制作帶氣管的空心包套，其中所述純鋁的厚度為3～5mm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，將所述熱等靜壓坯錠進行銑削和軋制，獲得釬焊層包括：

通過銑削將所述熱等靜壓坯錠表面的所述純鋁完全去除；

去除所述純鋁后，將所述熱等靜壓坯錠加熱至450～500℃并保溫4～6h，然后熱軋至18～52mm，獲得所述釬焊層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，將所述釬焊層與鋁合金層進行軋制復(fù)合，獲得軋板包括：

將所述釬焊層與所述鋁合金層疊起來，加熱至450～500℃并保溫4～6h，然后熱軋至5～8mm，獲得熱軋板；其中終軋溫度大于300℃；

將所述熱軋板冷卻后冷軋至0.3～2.0mm，獲得所述軋板。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，將所述軋板進行熱處理包括：

將所述軋板在380～400℃下保溫2～4h。

7.一種預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料，其特征在于，包括釬焊層和鋁合金層；

其中所述釬焊層由釬劑粉末和鋁硅合金粉末混合均勻后制備而成；

所述釬劑粉末與所述鋁硅合金粉末的重量比為(2～4)：(98～96)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料，其特征在于，所述釬焊層在所述預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料中的厚度占比為5～24％。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料，其特征在于，所述預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料的厚度為0.3～2.0mm。

10.權(quán)利要求7～9中任一所述預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料在制備熱交換器中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供一種預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。該方法包括：將釬劑粉末和鋁硅合金粉末混合均勻后進行熱等靜壓壓制，獲得熱等靜壓坯錠；將熱等靜壓坯錠進行銑削和軋制，獲得釬焊層；將釬焊層與鋁合金層進行軋制復(fù)合，獲得軋板；將軋板進行熱處理。本發(fā)明的預(yù)埋釬劑鋁合金復(fù)合材料可應(yīng)用于各種釬焊式熱交換器的生產(chǎn)，不僅組件釬焊效果好，而且縮短了熱交換器的生產(chǎn)流程，提高了熱交換器的生產(chǎn)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：郭耿鋒;夏承東;李衛(wèi)東;任峰巖

受保護的技術(shù)使用者：銀邦金屬復(fù)合材料股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.03.31

技術(shù)公布日：2021.08.06