[0001] 本发明涉及铝合金领域，尤其涉及一种用于汽车散热器翅片的高强度耐蚀铝合金箔材及其制造方法。

[0002] 近年来汽车行业高速发展，由于铝合金在价格、重量、钎焊强度、防腐性等方面优于铜，因此汽车行业产生了铝制散热器替代铜制散热器的变革。汽车散热器由导管和铝合金散热片钎焊而成。导管为扁圆柱状，其一侧由有包覆层的钎焊板经轧制后缝焊而成。铝合金散热片采用机器折叠后再钻散热孔制作而成。由于汽车散热器用铝箔工作环境较为恶劣，要求其具有良好的强度以及耐蚀性。与此同时，为了达到节约原材料以及轻型化的目的，散热器铝箔材料又在向厚度更薄的方向发展。为了达到上述要求，相应的散热器铝箔材料需要有更高的强度、钎焊性能，以及在高温钎焊时的耐高温性和抗下垂性能。

[0003] 因此，新型翅片用铝合金箔材化学成份的选用至关重要。目前在用的散热器铝箔材料成份范围宽广，其中3003铝合金箔材是一种最常用的翅片用材，传统的3003铝合金钎焊后抗拉强度在130MPa左右，屈服强度在50MPa左右。

[0004] 同时，也有部分研究对铝合金箔材做出改善。专利CN 104583433发明了一种高强度铝合金翅片材料及其制造方法，采用熔炼铸造方法制备了含Si：0.9～1.2wt％、Fe：0.8～1.1wt％、Mn：1.1～1.4wt％、Zn:0.9～1.1wt％、Mg<0.05wt％、Cu<0.03wt％的热交换器翅片用铝合金，在模拟钎焊热处理后测试其力学性能，合金的抗拉强度为为140MPa以上，钎焊后的自然电势为-730mV～-760mV。专利CN 104583433A发明了一种热交换器翅片用铝合金及其制备方法，该专利的特征在于向高硅锰合金中添加锆元素，合金成分配比为：Mn:1.0～
1.3wt％、Si:1.0～1.3wt％、Fe:0.3～0.6wt％、Cu:0.05～0.2wt％、Zr:0.05～0.2wt％，余量为铝。该发明的铝合金箔钎焊后抗拉强度为136MPa、屈服强度为53MPa、延伸率为14％。

[0005] 目前市场上用作散热器翅片的铝合金在钎焊后屈服强度通常小于60MPa，抗拉强度在130-140MPa左右。就现有的散热器翅片用铝合金来看，这些材料均不能完全满足未来汽车尤其是汽车散热器翅片用箔材的高强减薄要求。

[0006] 本发明的第一目的是提供一种汽车散热器翅片用高强耐蚀铝合金，以解决现有技术中的上述缺陷。

[0007] 本发明的第二目的是提供上述的汽车散热器翅片用高强耐蚀铝合金的制造方法，以解决现有技术中的上述缺陷。

[0008] 本发明的技术方案如下：

[0009] 为实现上述目的，本发明所述的汽车散热器翅片用高强耐蚀铝合金箔材，其特征在于该材料的组份和重量配比是：锰：1.0～1.3wt％、硅：1.0～1.3wt％、铁：0.3～0.6wt％、铜：0.2～0.4wt％、钐：0.3～0.8wt％，其余为铝。

[0010] 进一步优选，该材料中钐的优选重量配比：0.3～0.5wt％。本发明所述的汽车散热器翅片用高强耐蚀铝合金箔材的制造方法，其中一优选制备方法包含以下步骤：

[0011] (1)熔炼时钐元素的引入使用Al-Sm中间合金：Al-(10～20)wt％Sm。

[0012] (2)铝合金铸锭的热轧温度为490～510℃，冷轧至0.15mm，在380℃～400℃退火2小时后以30～60％的压下量冷轧至0.05～0.1mm。

[0013] (3)获得钎焊后屈服强度可达80MPa以上的合金散热器翅片用高强耐蚀铝合金箔材。模拟钎焊加热条件：模拟实际的汽车散热器翅片钎焊条件，从室温开始升温至600℃，在600℃保温5分钟，随炉冷却至550℃，从炉中取出冷却至室温。

[0014] 本发明的汽车散热器翅片用高强耐蚀铝合金与对比例铝合金的成分对比见表1。

[0015] 表1本发明铝合金与对比例铝合金成分

[0016]

[0017]

[0018] 本发明采用热交换器常用的传统3003铝合金和两个散热器翅片用铝合金专利作为对比例。对比例1为传统的3003铝合金。对比例2为专利CN 104583433A，给出了一种高强度铝合金翅片材料及其制造方法。对比例3为专利CN 104583433A，给出了一种热交换器翅片用铝合金及其制备方法，该专利的特征在于向高硅锰合金中添加了锆元素。

[0019] 从表1中可以看出本发明铝合金与3003铝合金的成分相比，本发明明显扩大了硅元素的含量范围，增加硅元素能较好地改善合金的铸造性能和耐蚀性，使合金在汽车散热器及其相关领域中的应用更加匹配。与对比例铝合金相比，本发明铝合金特别添加了钐元素，钐元素的添加对铝合金的第二相析出有促进作用。该合金的高锰高硅成分设计有利于形成大量细小弥散的第二相AlMnFeSi，这些析出相有益于提升合金强度并保持良好的耐蚀性。另外，本发明的铝合金中加入钐元素和适量的铜元素，经过X射线衍射分析发现形成了数量较多的颗粒增强相，即含钐的Al2Sm相和Al10Cu7Sm2相，从而可以进一步提升合金强度。

[0020] 采用本发明制备的铝合金焊后屈服强度可达80MPa以上，抗拉强度可达140MPa以上，延伸率大于8.8％。通过控制钐元素含量可以改善该合金的腐蚀电位，该合金可适用于汽车散热器或其他相关制造领域。

[0021] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进。这些都属于本发明的保护范围。

[0022] 实施例1

[0023] 本实施例采用熔炼和铸造方法首先制备Al-1.1Mn-1.1Si-0.4Fe-0.3Cu-0.3Sm合金板材(厚度为30mm)，铣面至厚度为25mm后在500℃加热1小时后热轧成4mm板，其后冷轧至0.15mm，在380℃退火2小时后冷轧至0.10mm厚度的箔材，采用模拟钎焊热处理后用电子拉伸试验机测试合金箔的力学性能，合金箔的抗拉强度为150MPa、屈服强度为87MPa、延伸率为9.2％。该合金箔的强度特性明显优于3003铝合金的焊后抗拉强度和屈服强度。

[0024] 实施例2

[0025] 采用熔炼和铸造方法首先制备Al-1.1Mn-1.1Si-0.4Fe-0.3Cu-0.5Sm合金板材(厚度为30mm)，铣面至厚度为26mm后在500℃加热，热轧至2.6mm，其后冷轧至0.15mm，在380℃退火后冷轧至0.10mm厚度的箔材，模拟钎焊热处理后测试合金箔的抗拉强度为160MPa、屈服强度为90MPa、延伸率为9.8％。

[0026] 实施例3

[0027] 采用熔炼和铸造方法首先制备Al-1.1Mn-1.1Si-0.4Fe-0.3Cu-0.8Sm合金板材(厚度为30mm)，铣面至厚度为28mm后在500℃加热1小时后热轧成2.6mm，其后冷轧至0.15mm，在390℃退火后冷轧至0.10mm厚度的箔材，模拟钎焊热处理后测试合金箔的抗拉强度为
143MPa，屈服强度为84MPa，延伸率大于8.8％。

[0028] 上述实施例中不同成分的铝合金样品所进行的性能测试如下：

[0029] (1)室温拉伸实验：按照国标GB/T228-2002制成标准拉伸试样，在拉伸速度为1mm/min，Zwick Z20万能拉力试验机上拉伸，测量长度为50mm，测得抗拉强度、屈服强度及延伸率；

[0030] (2)腐蚀性能测试：腐蚀性能(自腐蚀电位、极化电流)通过测试Tafel极化曲线表征，试样经过超声清洗之后，选取15mm x 15mm大小的样片，采用CHI660C电化学工作站测试铝合金试样的Tafel极化曲线。扫描速率为1mV/s，扫描范围为-1V–0V，电解液选择3.5wt％NaCl溶液。

[0031] 各实施例以及对比合金的的性能见表2。

[0032] 表2实施例和对比例的性能

[0033]

[0034]

[0035] 与对比例铝合金相比，本实施例制备的合金具有高强度、耐腐蚀的特点，可获得焊后屈服强度80MPa以上、抗拉强度能达140-160MPa的散热器翅片用铝合金箔材。而传统的3003铝合金钎焊后抗拉强度在130MPa左右，屈服强度在50MPa左右。

[0036] 上述性能的获得主要是由于采用合理的成分设计。铝合金中锰含量适中可以减少粗大含锰化合物的产生，硅含量较高则可以提高焊后强度。本发明铝合金与3003铝合金的成分相比，本发明明显扩大了硅元素的含量范围，增加硅元素能较好地改善合金的铸造性能和耐蚀性，使其在汽车散热器及其相关领域中的应用更加匹配。

[0037] 本发明铝合金与对比例铝合金相比，特别添加了钐元素，钐的加入能形成Al2Sm相和Al10Cu7Sm2相，而且能球化AlMnFeSi相，促进AlMnFeSi相的析出，减少铁元素的不利影响，改善封孔质量，提高氧化膜的耐蚀性。AlMnFeSi相的形态细小弥散也能推迟再结晶的发生，改善合金的力学性能。而且钐元素的加入及其与其他元素的合金化作用能提高铝合金的耐蚀性，增强合金的钝化。此外，钐的加入还能改善合金熔铸工艺和性能；具有良好的细化、变质作用；改善铝合金加工性能，而且钐原子在铝合金中具有比其他RE元素更大的固溶度，能够同时实现析出相强化和固溶强化，使铝合金具有更高的强度。

[0038] 综上所述，本发明通过合理的合金成份设计尤其是添加钐和适量的铜促进了大量含钐第二相增强相的形成，从而明显改善合金力学性能，获得了汽车散热器翅片用高强耐蚀铝合金箔材。

[0039] 在本发明及上述实施例的教导下，本领域技术人员很容易预见到，本发明所列举或例举的各原料或其等同替换物、各加工方法或其等同替换物都能实现本发明，以及各原料和加工方法的参数上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。