汽車(chē)熱傳輸鋁合金復(fù)合材料前景廣闊(二)
2012年12月20日 9:34 5627次瀏覽 來(lái)源: 中國(guó)有色金屬報(bào) 分類: 鋁資訊 作者: 劉靜安 盛春磊 劉煜
基體合金應(yīng)采用熔點(diǎn)高、高溫強(qiáng)度適宜、釬焊過(guò)程中與焊料結(jié)合性好、彎曲變形小且焊料對(duì)其擴(kuò)散影響不大,同時(shí)在使用中具有適中的強(qiáng)度和耐蝕性的鋁合金。國(guó)外大多數(shù)采用3xxx系合金和6xxx系合金做基體。鑒于我國(guó)引進(jìn)設(shè)備的釬焊工藝為氣體保護(hù)焊、Nocolok釬焊和真空釬焊三種,考慮到3xxx系合金具有力學(xué)性能優(yōu)良、釬焊性和耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn),以及多數(shù)使用單位采用3003合金和加Zn的X313合金基體復(fù)合板,因此,選定3003和X313作為基體合金。
包覆層合金作為包覆基體合金的釬焊料,應(yīng)該是熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好、浸潤(rùn)性好。國(guó)外常用的包覆層合金是4xxx系合金,如適于氣體保護(hù)焊和Nocolok釬焊工藝的X414、4343、4045、4047和4N43合金;適于真空釬焊工藝的4004、4104和4N04合金。為滿足國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)線的要求,選擇4043、4045、4N43、X414、4004和4N04六種合金作為包覆層合金。在復(fù)合板的釬焊過(guò)程中,包覆層合金的流動(dòng)性、潤(rùn)濕性、間隙填充能力、熔蝕性和接頭強(qiáng)度等代表著釬焊質(zhì)量的優(yōu)劣。因此,要嚴(yán)格控制包覆層合金的各主要元素的含量,其主要元素的作用如下:
Zn元素的作用:一是可使合金的腐蝕電位降低,添加量越大,電位降低越多,沖制后的散熱片作為陽(yáng)極優(yōu)先腐蝕,從而保護(hù)介質(zhì)通道;二是降低合金表面氧化膜強(qiáng)度,使其表面容易剝落而全面腐蝕,達(dá)到抑制點(diǎn)蝕的目的。但是,若Zn含量過(guò)高,散熱片腐蝕速度過(guò)快,會(huì)使散熱片失去散熱效果并降低其使用壽命。
Si元素的作用:Al-Si合金在共晶點(diǎn)附近其熔點(diǎn)最低可達(dá)到577℃,這是其作為釬焊材料的優(yōu)勢(shì)。復(fù)合后,Si元素會(huì)因濃度梯度而向基體合金擴(kuò)散,使基體的Mn元素固溶度隨Si含量的增加而降低,并形成富含α[Al(MnFe)Si]彌散體的陽(yáng)極帶,從而改變了基體中Al和第二相之間的電位差,使腐蝕優(yōu)先發(fā)生在基體的亞表面層,同時(shí)Si可以改變釬焊料的流動(dòng)性,組織均勻細(xì)密,提高釬焊質(zhì)量。
Mg元素的作用:包覆層合金中的Mg是保證真空釬焊質(zhì)量必不可少的金屬活化劑、吸氣劑,同時(shí)對(duì)復(fù)合板的耐蝕性產(chǎn)生一定的影響。腐蝕試驗(yàn)表明,Mg元素的加入使包覆層合金腐蝕電位降低,腐蝕速度加快,有一定的抗點(diǎn)蝕作用。
汽車(chē)熱傳輸鋁合金復(fù)合帶(箔)生產(chǎn)工藝技術(shù)
復(fù)合鋁板帶箔的軋制及精整與普通板帶箔的軋制的主要區(qū)別是:需分別準(zhǔn)備芯材錠坯與軋制包覆皮材板;需對(duì)它們進(jìn)行清洗,采用常規(guī)酸堿浸蝕法,以便徹底清除氧化膜,但也可以用清洗劑清洗,雖不能除去氧化膜,但對(duì)環(huán)保更好一些。
芯、皮材配對(duì)是將Al-Si合金板置于芯材錠坯上,可將它們焊于一起也可以不焊,但還是焊接為好,以提高成品率??刹捎脷寤『?將前端與左右側(cè)面基本通焊起來(lái),但不必焊得嚴(yán)密,尾端不焊。熱壓焊的壓下率宜小,以能焊牢最佳。
影響三層復(fù)合釬焊箔選材的因素很多,其中釬焊方式是影響選材的關(guān)鍵。不同牌號(hào)的芯、皮材的復(fù)合箔各有不同的具體用途,且合金的元素含量根據(jù)不同釬焊工藝而異,材料要滿足多性能要求,性能之間有時(shí)又相互制約,需根據(jù)熱交換器的實(shí)際使用要求綜合權(quán)衡取舍。
汽車(chē)熱交換器總成的釬焊工序?qū)ψ鳛椴ɡ松釒褂玫娜龑訌?fù)合鋁合金箔,除要求具有良好的力學(xué)性能、耐蝕性能和釬焊性能外,還應(yīng)具有良好的抗下垂性能,否則,在600℃左右高溫下釬焊時(shí)很容易發(fā)生高溫軟化變形,影響散熱器的性能。
國(guó)內(nèi)外尚無(wú)統(tǒng)一的復(fù)合鋁釬焊箔的抗下垂性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)證明,在芯材和皮材成分一定條件下,退火后冷加工率是影響復(fù)合箔抗下垂能力的主要因素,在芯材合金中加鋯等有助于提高抗下垂能力。
汽車(chē)熱傳輸鋁復(fù)合帶(箔)前景可觀
隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展,特別是現(xiàn)代汽車(chē)輕量化的進(jìn)程,我國(guó)的車(chē)用熱傳輸鋁合金復(fù)合帶(箔)也獲得了飛速發(fā)展。在1980年代末期,國(guó)內(nèi)有東輕、西南鋁等幾家企業(yè)開(kāi)始研制熱傳輸鋁材,但基本上以進(jìn)口為主。1990年代中期和末期,國(guó)內(nèi)一些高校和企業(yè)開(kāi)始研發(fā)并取得一定成果。1996年瑞典薩帕的熱傳輸公司在上海建立熱傳輸材料專業(yè)生產(chǎn)基地,使我國(guó)走上了規(guī)?;a(chǎn)的道路。此后,薩帕二期、無(wú)錫銀邦、美鋁(昆山)、濰坊三源、薩新鋁業(yè)、眾興鋁業(yè)、關(guān)鋁鋁業(yè)、運(yùn)城鋁業(yè)、東北輕合金、西南鋁等公司紛紛建廠或擴(kuò)大產(chǎn)能。到目前為止,全國(guó)已有生產(chǎn)廠家近30家,產(chǎn)能達(dá)50萬(wàn)t/a左右。2010年國(guó)內(nèi)鋁復(fù)合帶(箔)逾30萬(wàn)t/a,基本上能滿足國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展需求,并有部分出口。
熱傳輸鋁合金復(fù)合帶(箔)主要用于汽車(chē)工業(yè),并隨著汽車(chē)工業(yè)現(xiàn)代化、輕量化的發(fā)展而發(fā)展。目前,世界汽車(chē)產(chǎn)量為8000萬(wàn)輛/a,保有量為8億輛。中國(guó)2010年汽車(chē)產(chǎn)量1800萬(wàn)輛,汽車(chē)保有量為8000萬(wàn)輛,并以8%的速度增長(zhǎng)。如果以每輛汽車(chē)平均消費(fèi)鋁合金復(fù)合帶(箔)7kg左右,那么世界每年需要100萬(wàn)t/a以上。而中國(guó)則可能超過(guò)50萬(wàn)t/a。加上其它行業(yè)的需求,鋁合金復(fù)合帶(箔)的市場(chǎng)前景是十分可觀的。(全文完)
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