專利名稱：散熱軟鋁管用鋁錳合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱軟鋁管用鋁錳合金，具體涉及一種質(zhì)輕、價廉，散熱性能、耐蝕性能和焊接性能優(yōu)異的鋁錳合金，屬于金屬材料制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從1900年出現(xiàn)散熱管到現(xiàn)在，無論是在材料或是在結(jié)構(gòu)上，散熱設(shè)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(zhì)量重，在某些應(yīng)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(dǎo)。目前該領(lǐng)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(fā)，對鋁質(zhì)散熱器進行結(jié)構(gòu)和材料上的改進。由于鋁錳合金具有優(yōu)良的焊接性能，而強度比工業(yè)純鋁約高30%，且具有與純鋁相近的導(dǎo)熱性能和耐蝕性，使其廣泛應(yīng)用于熱交換器、 空調(diào)連接管等結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)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(chǎn)生變形，撓度大，對管體的犧牲陽極效果不佳，通水管體易發(fā)生穿孔腐蝕，且強度與塑性指標(biāo)難以精確控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種散熱性能優(yōu)異且具有優(yōu)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(xiàn)有鋁錳合金在真空釬焊時的加熱過程中會產(chǎn)生變形，撓度大；對管體的犧牲陽極效果不佳；通水管體易發(fā)生穿孔腐蝕；強度與塑性指標(biāo)難以精確控制等問題。本發(fā)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(fā)明的進一步優(yōu)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(fā)明的一種散熱軟鋁管用鋁錳合金是結(jié)合實際生產(chǎn)試驗與顯微組織分析和力學(xué)性能測試，從合金成分出發(fā)，在3003和3103合金的基礎(chǔ)上，適當(dāng)調(diào)整合金中錳的含量；在一定范圍內(nèi)降低銅、硅和鐵的含量，調(diào)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(dǎo)熱性能的同時，強度和硬度適當(dāng)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(xiàn)象，使合金在室溫下的伸長率和抗拉強度指標(biāo)分別達到35% 45%和ll(Tl20MPa。錳是本發(fā)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(xué)性能。Mn含量在 1. (Tl. 3%范圍內(nèi)時，合金具有較高的強度和良好的塑性及工藝性能。當(dāng)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(zhì)硬而脆，是鋁錳合金中的雜質(zhì)相。Fe與Al也可生成FeA13針狀金屬間化合物。生產(chǎn)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(yōu)含量一般控制在0. 019Γ0. 015%范圍內(nèi)，否則，形成大量(FeMn)Aie相，將導(dǎo)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(zhì)，硅與錳易形成雜質(zhì)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(tài)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(xué)性能。本發(fā)明人的研究表明，鐵、硅兩者質(zhì)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(yīng)低于0. 2%。生產(chǎn)實踐證明，銅含量在0. 0Γ0. 05%時，鋁錳合金的力學(xué)性能已足夠好，可滿足散熱軟管的應(yīng)用要求。為了改善鋁錳合金的性能，可以合理加入其它變質(zhì)元素，使形成的金屬間化合物的分布與形態(tài)對合金的使用性能產(chǎn)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(jié)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?？傊?，合理地選取變質(zhì)元素含量及搭配好它們之間的相互關(guān)系，是獲得良好組織和性能的一種重要措施。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的散熱軟鋁管用鋁錳合金有如下優(yōu)點
1、由于適當(dāng)調(diào)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(diào)控Fe、Si重量百分比，有效降低合金中的雜質(zhì)相， 使鋁錳合金成形性能更優(yōu)異，獲得較優(yōu)的綜合性能；
2、本發(fā)明為散熱鋁錳合金軟管材料，要求具有良好的塑性和適當(dāng)?shù)目估瓘姸?，通過優(yōu)化成分配方，使合金綜合力學(xué)性能匹配良好，在室溫下的伸長率和抗拉強度指標(biāo)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(zhì)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(yīng)用前景。
具體實施例方式以下通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體說明。實施例1
以工業(yè)純鋁、工業(yè)純錳、Al-Cu中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Si中間合金、工業(yè)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(jīng)精煉后水平連鑄成直徑為IOmm的桿料；桿坯經(jīng)表面清洗干燥后，無需加熱，直接送入國產(chǎn)LJ300型鋁材連續(xù)擠壓機內(nèi)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(xù)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(yè)純鋁、工業(yè)純錳、Al-Cu中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Si中間合金、工業(yè)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(jīng)精煉后水平連鑄成直徑為IOmm的桿料；桿坯經(jīng)表面清洗干燥后，無需加熱，直接送入國產(chǎn)LJ300型鋁材連續(xù)擠壓機內(nèi)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(xù)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(yè)純鋁、工業(yè)純錳、Al-Cu中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Si中間合金、工業(yè)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(jīng)精煉后水平連鑄成直徑為IOmm的桿料；桿坯經(jīng)表面清洗干燥后，無需加熱，直接送入國產(chǎn)LJ300型鋁材連續(xù)擠壓機內(nèi)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(xù)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(yè)純鋁、工業(yè)純錳、Al-Cu中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Si中間合金、工業(yè)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(jīng)精煉后水平連鑄成直徑為IOmm的桿料；桿坯經(jīng)表面清洗干燥后，無需加熱，直接送入國產(chǎn)LJ300型鋁材連續(xù)擠壓機內(nèi)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(xù)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(yè)純鋁、工業(yè)純錳、Al-Cu中間合金、Al-Fe中間合金、Al-Si中間合金、工業(yè)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(jīng)精煉后水平連鑄成直徑為IOmm的桿料；桿坯經(jīng)表面清洗干燥后，無需加熱，直接送入國產(chǎn)LJ300型鋁材連續(xù)擠壓機內(nèi)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(xù)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(quán)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(jù)權(quán)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(fā)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(jié)合實際生產(chǎn)試驗與顯微組織分析和力學(xué)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(biāo)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(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)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