專利名稱：散熱軟鋁管用鋁錳合金的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種散熱軟鋁管用鋁錳合金，具體涉及一種質輕、價廉，散熱性能、耐蝕性能和焊接性能優異的鋁錳合金，屬于金屬材料制造技術領域。
背景技術：
從1900年出現散熱管到現在，無論是在材料或是在結構上，散熱設備都取得了巨大的進步。目前，市場上常用的散熱管材料一般為銅合金和鋁合金，但由于銅合金價格較貴，資源日漸匱乏，且密度大，質量重，在某些應用方面暴露出很多不足，因此，用鋁合金制散熱管逐漸成為市場的主導。目前該領域的研究主要是從散熱器的輕量化、小型化、高散熱性及防腐蝕等方面出發，對鋁質散熱器進行結構和材料上的改進。由于鋁錳合金具有優良的焊接性能，而強度比工業純鋁約高30%，且具有與純鋁相近的導熱性能和耐蝕性，使其廣泛應用于熱交換器、 空調連接管等結構。傳統的熱交換器和散熱片用鋁合金是3003等鋁錳系防銹鋁合金，它們的缺點是在真空釬焊時的加熱過程中會產生變形，撓度大，對管體的犧牲陽極效果不佳，通水管體易發生穿孔腐蝕，且強度與塑性指標難以精確控制。
發明內容
本發明的目的是提供一種散熱性能優異且具有優良的耐腐蝕性能、焊接性能和成形性能的散熱軟管用鋁錳合金，用于解決現有鋁錳合金在真空釬焊時的加熱過程中會產生變形，撓度大；對管體的犧牲陽極效果不佳；通水管體易發生穿孔腐蝕；強度與塑性指標難以精確控制等問題。本發明的提供的散熱軟鋁管用鋁錳合金，由下述組分按重量百分比組成 錳 0. 8 1. 5% ；
鐵 0. 08 0. 2% ； 硅 0. 04 0. 1% ； 銅 0. ΟΓΟ. 1% ； 鈦 0. ΟΓΟ. 05% ； 鈰 0. 05 0. 1% ； 其余為鋁。作為本發明的進一步優選，由下述組分按重量百分比組成 錳 1. 0 1· 3% ；
鐵 0. Γο. 15% ； 硅(Si) 0. 05 0. 08% ； 銅 0. ΟΓΟ. 05% ； 鈦 0. ΟΓΟ. 03% ； 鈰 0. 05 0. 1% ；其余為鋁。本發明的一種散熱軟鋁管用鋁錳合金是結合實際生產試驗與顯微組織分析和力學性能測試，從合金成分出發，在3003和3103合金的基礎上，適當調整合金中錳的含量；在一定范圍內降低銅、硅和鐵的含量，調整鐵、硅比例；并添加少量稀土元素鈰，以細化晶粒， 減少合金中的脆性相，在提高耐腐蝕性能和導熱性能的同時，強度和硬度適當降低，塑性得到提高，提高合金擠壓成形性能，減少合金擠壓過程中的開裂現象，使合金在室溫下的伸長率和抗拉強度指標分別達到35% 45%和ll(Tl20MPa。錳是本發明合金的主要控制成分。隨著Mn含量的增加，合金的強度隨之提高; Mn含量過高會影響到合金的鑄造性能，過低則會明顯降低制品的力學性能。Mn含量在 1. (Tl. 3%范圍內時，合金具有較高的強度和良好的塑性及工藝性能。當含量高于1. 3%時， 合金的強度雖有增加，但由于形成大量脆性化合物MnA16，合金在變形時容易開裂，塑性降低，從而失去實用價值。鐵能降低錳在鋁中的溶解度，且可溶于MnA16中形成(FeMn) A16化合物。(FeMn) A16是難溶相，質硬而脆，是鋁錳合金中的雜質相。Fe與Al也可生成FeA13針狀金屬間化合物。生產實踐證明，合金中加入一定含量的鐵能使合金在退火時得到較細的晶粒。鐵的最優含量一般控制在0. 019Γ0. 015%范圍內，否則，形成大量(FeMn)Aie相，將導致枝晶偏析和變形不均勻，顯著地降低合金的塑性、韌性和工藝性能。硅是有害雜質，硅與錳易形成雜質三元相Ti(A112Mn3Si2)，該相也能溶解鐵， 形成四元相。若合金中鐵和硅同時存在，則先形成骨骼狀α (A112zFe3Si2)相或針狀 β (A19Fe2Si2)相，破壞了鐵的有利影響。與β (A19Fe2Si2)相相比，α (A112zFe3Si2)相硬度小，對基體的割裂輕，有利于壓力加工，故希望硅以α (A112zFe3Si2)相形態存在；Si 也能降低Mn在Al中的溶解度，而且比Fe影響大；Fe和Si可以加速Mn在熱變形時從過飽和固溶體的分解過程，也可以提高一些力學性能。本發明人的研究表明，鐵、硅兩者質量百分比為2:1時，該合金可獲得較佳的綜合性能。合金中含有少量的銅，可顯著提高合金的抗拉強度，但是合金的耐蝕性降低，故合金中的銅應低于0. 2%。生產實踐證明，銅含量在0. 0Γ0. 05%時，鋁錳合金的力學性能已足夠好，可滿足散熱軟管的應用要求。為了改善鋁錳合金的性能，可以合理加入其它變質元素，使形成的金屬間化合物的分布與形態對合金的使用性能產生明顯影響。比如，在鋁錳合金中加入適量稀土元素Ce， 可以促使析出相呈細小點狀均勻分布，提高合金的抗再結晶能力；為了改善合金的微觀組織，細化晶粒，可加入適量Ti等。總之，合理地選取變質元素含量及搭配好它們之間的相互關系，是獲得良好組織和性能的一種重要措施。與現有技術相比，本發明提供的散熱軟鋁管用鋁錳合金有如下優點
1、由于適當調整了Mn元素的含量，減少了合金中脆性化合物MnAl6;同時降低了 Cu、 Fe、Si的重量百分比，并按2:1的比例調控Fe、Si重量百分比，有效降低合金中的雜質相， 使鋁錳合金成形性能更優異，獲得較優的綜合性能；
2、本發明為散熱鋁錳合金軟管材料，要求具有良好的塑性和適當的抗拉強度，通過優化成分配方，使合金綜合力學性能匹配良好，在室溫下的伸長率和抗拉強度指標分別達到 35% 45%和ll(Tl20MPa，完全滿足該合金材料的制造與使用要求；3、原材料價廉易得，質輕，耐蝕，可作為純銅和純鋁散熱管的理想替代材料，具有良好的應用前景。
具體實施例方式以下通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體說明。實施例1
以工業純鋁、工業純錳、Al-Cu中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Si中間合金、工業純鎂、 Al-Ti 中間合金、含 Ce45% 的混合稀土為原料，按 Mn 1. 1% ；Fe 0. 10% ；Si 0. 05% ；Cu 0. 02% ； Ti 0. 015% ；Ce 0. 05% ；其余為Al的配比配料，在采用電阻爐和粘土坩堝熔煉，經精煉后水平連鑄成直徑為IOmm的桿料；桿坯經表面清洗干燥后，無需加熱，直接送入國產LJ300型鋁材連續擠壓機內進行擠壓成形，利用擠壓輪面和輪槽封塊之間的摩擦生熱，使鋁錳合金以連續大剪切變形方式直接通過分流擠壓模具擠制出厚度為2mm，寬度為16mm，壁厚為0. 4mm 的六孔扁管。制品室溫下的伸長率和抗拉強度分別為44. 2%和112. 3MPa。實施例2
以工業純鋁、工業純錳、Al-Cu中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Si中間合金、工業純鎂、 Al-Ti 中間合金、含 Ce45% 的混合稀土為原料，按 Mn 1. 2% ；Fe 0. 12% ；Si 0. 06% ；Cu 0. 03% ； Ti 0. 02% ；Ce 0.06%;其余為Al的配比配料，在采用電阻爐和粘土坩堝熔煉，經精煉后水平連鑄成直徑為IOmm的桿料；桿坯經表面清洗干燥后，無需加熱，直接送入國產LJ300型鋁材連續擠壓機內進行擠壓成形，利用擠壓輪面和輪槽封塊之間的摩擦生熱，使鋁錳合金以連續大剪切變形方式直接通過分流擠壓模具擠制出厚度為2mm，寬度為20mm，壁厚為0. 4mm的九孔扁管。制品室溫下的伸長率和抗拉強度分別為41. 8%和116. 5MPa。實施例3
以工業純鋁、工業純錳、Al-Cu中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Si中間合金、工業純鎂、 Al-Ti 中間合金、含 Ce45% 的混合稀土為原料，按 Mn 1. 3% ；Fe 0. 14% ；Si 0. 07% ；Cu 0. 05% ； Ti 0. 025% ；Ce 0. 07% ；其余為Al的配比配料，在采用電阻爐和粘土坩堝熔煉，經精煉后水平連鑄成直徑為IOmm的桿料；桿坯經表面清洗干燥后，無需加熱，直接送入國產LJ300型鋁材連續擠壓機內進行擠壓成形，利用擠壓輪面和輪槽封塊之間的摩擦生熱，使鋁錳合金以連續大剪切變形方式直接通過分流擠壓模具擠制出外徑為12. 5mm，壁厚為Imm的圓管。制品室溫下的伸長率和抗拉強度分別為38. 1%和118. 9MPa。實施例4
以工業純鋁、工業純錳、Al-Cu中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Si中間合金、工業純鎂、 Al-Ti 中間合金、含 Ce45% 的混合稀土為原料，按 Mn 0. 8% ；Fe 0. 08% ；Si 0. 04% ；Cu 0. 01% ； Ti 0.01%;Ce 0.05%;其余為Al的配比配料，在采用電阻爐和粘土坩堝熔煉，經精煉后水平連鑄成直徑為IOmm的桿料；桿坯經表面清洗干燥后，無需加熱，直接送入國產LJ300型鋁材連續擠壓機內進行擠壓成形，利用擠壓輪面和輪槽封塊之間的摩擦生熱，使鋁錳合金以連續大剪切變形方式直接通過分流擠壓模具擠制出外徑為8mm，壁厚為0. 75mm的圓管。制品室溫下的伸長率和抗拉強度分別為51. 6%和106. 7MPa。實施例5
以工業純鋁、工業純錳、Al-Cu中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Si中間合金、工業純鎂、Al-Ti 中間合金、含 Ce45% 的混合稀土為原料，按 Mn 1. 5% ；Fe 0. 2% ；Si 0. 1% ；Cu 0. 1% ；Ti 0. 05% ；Ce 0. 1% ；其余為Al的配比配料，在采用電阻爐和粘土坩堝熔煉，經精煉后水平連鑄成直徑為IOmm的桿料；桿坯經表面清洗干燥后，無需加熱，直接送入國產LJ300型鋁材連續擠壓機內進行擠壓成形，利用擠壓輪面和輪槽封塊之間的摩擦生熱，使鋁錳合金以連續大剪切變形方式直接通過分流擠壓模具擠制出厚度為2mm，寬度為16mm，壁厚為0. 4mm的六孔扁管。制品室溫下的伸長率和抗拉強度分別為35. 6%和124. 5MPa。
權利要求
1.一種散熱軟鋁管用鋁錳合金，其特征在于由下述組分按重量百分比組成 錳 0. 8 1. 5% ；鐵 0. 08 0. 2% ； 硅 0. 04 0. 1% ； 銅 0. ΟΓΟ. 1% ； 鈦 0. ΟΓΟ. 05% ； 鈰 0. 05 0. 1% ； 其余為鋁。
2.根據權利要求1所述的散熱軟鋁管用鋁錳合金，其特征在于由下述組分按重量百分比組成錳 1. 0 1· 3% ； 鐵 0. Γο. 15% ； 硅 0. 05 0. 08% ； 銅 0. ΟΓΟ. 05% ； 鈦 0. ΟΓΟ. 03% ； 鈰 0. 05 0. 1% ； 其余為鋁。
全文摘要
本發明公開了一種散熱軟鋁管用鋁錳合金，所述散熱軟鋁管用鋁錳合金由以下成份組成錳0.8~1.5%；鐵0.08~0.2%；硅0.04~0.1%；銅0.01~0.1%；鈦0.01~0.05%；鈰0.05~0.1%；其余為鋁。結合實際生產試驗與顯微組織分析和力學性能測試，通過控制合金元素的含量，提高了鋁錳合金的綜合性能，使合金在室溫下的伸長率和抗拉強度指標分別達到35%~45%和110~120MPa。
文檔編號F28F21/08GK102358927SQ20111035569
公開日2012年2月22日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者何柳, 李建國, 滕世政, 郭道宏, 郭道強 申請人:郴州市強旺新金屬材料有限公司