一種具有高導熱性的空調器用鋁合金及其制造方法技術

本發明專利技術公開了一種具有高導熱性的空調器用鋁合金，包含以下組分：Si：0.08～0.5 wt.%，Mg：0.15～1.0 wt.%，Fe：0.05～0.6 wt.%，其中Mg/(Si+Fe)≤2.2，Ti：0.005～0.2 wt.%，其余為Al，所述鋁合金中固溶Mg量≤0.3%。本發明專利技術還公開了具有高導熱性的空調器用鋁合金的制造方法及其應用。本發明專利技術的具有高導熱性的空調器用鋁合金具有優異的機械性能，滿足對強度、延伸率性能同時導熱性能高于現有技術空調用鋁合金箔10%以上。10%以上。

【技術實現步驟摘要】
一種具有高導熱性的空調器用鋁合金及其制造方法


[0001]本專利技術涉及一種鋁合金箔及其制造方法，特別是涉及一種具有高導熱性的空調器用鋁合金及其制造方法。

技術介紹

[0002]隨著我國經濟的發展和人民生活水平的不斷提高，空調的普及率逐年提高。鋁合金由于具有密度小、比強度高、導熱性好、易于加工及性價比高等優點被廣泛大規模用于生產空調換熱片。近幾年，空調逐步向小型化、高效能、長壽命方向發展，因此，對空調換熱片的要求也逐漸提高，空調器用鋁箔向超薄、高導熱及高變形性方向發展。
[0003]空調器用鋁箔產品由于其性能要求的特殊性，對導熱性有較高要求。目前采取的空調器用鋁箔使用較多的為3102、8011等Al
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Mn
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Fe
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Si系鋁合金，由于合金元素Mn、Si、Fe等含量較高，其產生固溶、細晶、加工硬化等強化效果，但這些合金元素對導熱系數有損害。為此，需要考慮合金元素對強度、延伸提升的同時，還需考慮其對導熱系數的損害。同時，隨著空調器用鋁箔逐漸減薄的趨勢，其對抗拉強度、延伸率和表面親水性需要也隨之提高，厚度精度要求在2%以下。因此原有的Al
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Mn
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Fe
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Si系鋁合金越來越難以滿足要求。
[0004]現有空調器用鋁箔普遍采用熱軋或鑄軋工藝制備。鑄軋工藝雖然工藝流程簡單、耗能低，但其生產出來的產品組織和性能不穩定，箔材易出現粗大晶粒，導致變形性能極差，易產生開裂，使得成品率大大降低。
專利技術內容
[0005]針對上述現有技術的不足，本專利技術的目的是提供一種具有高導熱性的空調器用鋁合金，解決現有鋁合金箔難以同時滿足高導熱性和強度、延伸率要求。本專利技術的另一個目的是提供一種具有高導熱性的空調器用鋁合金的制造方法。
[0006]本專利技術的技術方案是這樣的：一種具有高導熱性的空調器用鋁合金，包含以下組分：Si：0.08～0.5 wt.%，Mg：0.15～1.0 wt.%，Fe：0.05～0.6 wt.%，其中Mg/(Si+Fe) ≤2.2，Ti：0.005～0.2 wt.%，其余為Al，所述鋁合金中固溶Mg量≤0.3%。
[0007]進一步地，所述鋁合金為H2x狀態，延伸率≥14%，杯突≥5mm，導熱率≥210W/(m*k)。
[0008]進一步地，所述鋁合金的抗拉強度為100～170MPa。
[0009]進一步地，所述鋁合金還包含以下組分：Cu：≤0.5wt.%和Mn：≤0.4 wt.%中的至少一種。
[0010]進一步地，所述鋁合金還包含以下組分：Zn：≤0.3 wt.%、Cr：≤0.3 wt.%和Zr：≤0.3 wt.%中的至少一種。
[0011]進一步地，所述鋁合金還包含以下組分：RE≤0.2 wt.%。
[0012]進一步地，所述鋁合金的厚度為0.05～0.15mm。
[0013]進一步地，所述鋁合金表面涂覆有親水涂層。親水涂層可顯著提高表面的親水性
能和耐腐蝕性能。優選地，可加入石墨烯和銀離子，進一步提高產品的導熱性能，產生明顯的抗菌防霉功能。
[0014]進一步地，上述的鋁合金應用于制造空調散熱器。
[0015]一種具有高導熱性的空調器用鋁合金的制造方法，包括以下步驟：進行原材料選擇以連鑄連軋得到鑄軋板錠，對鑄軋板進行冷粗軋、中軋和精軋得到鋁箔，對軋制后的所述鋁箔進行成品退火；所述連鑄連軋時，Ti含量以鋁鈦硼絲控制，鑄軋溫度為670～715℃，軋制速率為0.3～1.2m/min，鑄軋板錠厚度控制為4.0～13.0mm，晶粒度控制為1級。
[0016]進一步地，所述成品退火時的溫度為230～290℃，保溫時間為9～15小時。
[0017]本專利技術鋁合金的主要元素為 Mg和Si，其中Mg/（Si+Fe）值小于2.2，固溶Mg量為0.3%以下。
[0018]Mg元素的加入主要是形成Mg2Si析出相，在鋁基體中Fe會Si形成α
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AlFeSi和β
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AlFeSi，Fe的加入會消耗Si元素，減少生成Mg2Si的量。因此，當Mg/（Si+Fe）＞2.2 時，Mg元素大量過剩，鋁基體中固溶Mg含量>0.3%，晶格畸變嚴重。金屬導熱的微觀原理是由自由電子的熱運動引起的，晶格畸變會使導熱電子運動能力下降，造成導熱性能下降，同時會降低Mg2Si析出相的溶解度，使其長大粗化，降低強化效果。因此，采用控制Mg/（Si+Fe）值小于2.2，Mg固溶量<0.3%的設計，此時Mg不會過剩，主要與Si形成合金強化相 Mg2Si。該相的形成過程為：過飽和固溶體( SS) —Mg、Si 團簇—GP 區—亞穩β
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相—亞穩β'相—穩定β( Mg2Si)相。β( Mg2Si)相與基體間沒有共格關系，完全從基體中脫離出來，共格應變消失，降低點陣內的晶格畸變程度，減小基體點陣中的導熱電子散射源數量和密度，使導熱電子的自由程增加，電子運動變得容易，從而保證了高導熱性能。
[0019]Si加入鋁合金可以和合金元素形成各種強化顆粒，對力學性能的提高起到積極作用。當Mg/（Si+Fe）值小于2.2時，Si主要與Mg反應生成強化相Mg2Si，同時Si元素有過剩。但常溫下Si元素在鋁合金中的溶解度很小，過剩的 Si 以初晶的形式存在于 α( Al) 中，形成游離態的 Si 顆粒。過剩Si還可以促使合金中的 Mn、Fe、Cr 等元素脫溶形成化合物并析出，降低對導熱性能的影響。如Si與 Fe 反應生成AlFeSi相，對力學性能有強化作用。
[0020]適量的 Fe 含量在一定范圍內可以促進凝固過程中形成晶核，從而起到晶粒細化作用，改善鑄軋組織。形成的AlFeSi、FeAl3強化相有利于鋁箔機械性能的提高，同時可以降低Mn的偏析程度。但隨Fe含量的提高，會造成基體上初生相增多，從而嚴重影響合金的力學性能。
[0021]Ti以鋁鈦硼絲的形式加入到鋁合金中，主要與Al形成Al2Ti和TiB2相，在結晶時成為非自發形核核心，促進非均勻形核，顯著細化組織，保證鑄軋組織晶粒度1級，從而提高鋁箔的成形性能。
[0022]第一選擇添加元素Mn、Cu。加入少量Mn可生成均勻彌散的Al6Mn相，抑制晶粒長大，顯著細化組織，提高鋁箔性能，但Mn元素容易產生偏析，造成組織不均勻。Cu元素加入可以形成Al2Cu相或者CuAl團簇GP區，顯著改善合金力學性能，但AlCuGP區與基體共格，易引起晶格畸變，導致導熱性能下降，且AlCu相易在晶界析出，會造成晶界腐蝕。因此對Mn、Cu加入量進行了控制。
[0023]第二選擇添加元素Zn、Cr、Zr。Zn的加入與Mg元素可以形成強化相MgZn2，產生明顯強化效果，但Zn含量會顯著降低鋁合金的開路電位，造成鋁合金耐腐蝕性能下降，故要嚴格
控制Zn含量。在常溫下Cr在鋁中基本不溶解，與Al形成的金屬間化合物可以阻礙再結晶形核和長大本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種具有高導熱性的空調器用鋁合金，其特征在于，包含以下組分：Si：0.08～0.5 wt.%，Mg：0.15～1.0 wt.%，Fe：0.05～0.6 wt.%，其中Mg/(Si+Fe) ≤2.2，Ti：0.005～0.2 wt.%，其余為Al，所述鋁合金中固溶Mg量≤0.3%。2.根據權利要求1所述的具有高導熱性的空調器用鋁合金，其特征在于，所述鋁合金為H2x狀態，延伸率≥14%，杯突≥5mm，導熱率≥210W/(m*k)。3.根據權利要求2所述的具有高導熱性的空調器用鋁合金，其特征在于，所述鋁合金的抗拉強度為100～170MPa。4.根據權利要求1至3中任意一項所述的具有高導熱性的空調器用鋁合金，其特征在于，所述鋁合金還包含以下組分：Cu：≤0.5wt.%、Mn：≤0.4 wt.%中的至少一種。5.根據權利要求1至3中任意一項所述的具有高導熱性的空調器用鋁合金，其特征在于，所述鋁合金還包含以下組分：Zn：≤0.3 wt.%、Cr：≤0.3 wt.%和Zr：≤0.3 wt.%中的至少一種。6.根據權利要求4所述的具有高導熱性的空調器用鋁合金，其特征在于，所述鋁合金還包含以下組分：Zn：≤0.3 wt.%、Cr：≤0.3 wt.%和Zr：≤0.3 wt.%中的至少一種。7.根據權利要求1至3中任意一項所述的具有高導熱性的空調器用鋁合金，其特征在于，所述鋁合金還包含以下組分：RE≤0.2 wt.%。8.根據權利要求4所述的具有高導熱性的空調器用鋁合金，其特征在于，所述鋁合金還包含以下組分：RE≤0.2 wt.%。9.根據權利要求5所述的具有高導熱性的空調器用鋁合金，其特征在于，所述鋁合金還包含以下組分：RE≤0.2 wt.%。10.根據權利要求6所述的具有高導熱性的空調器用鋁合金，其特征在于，所述鋁合金還包含以下組分：RE≤0.2 wt.%。11.根據權利要求1至3中任意一項所述的具有高導熱性的空調器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張全成，袁婷，章建華，張敏達，彭曉彤，王杰，
申請(專利權)人：江蘇常鋁鋁業集團股份有限公司，
類型：發明
國別省市：