冷軋釬焊板的組織和性能研究

黎勇 張莉 石玉珍

摘要：鋁合金釬焊板是一種高附加值的層狀金屬?gòu)?fù)合材料，具有重量輕、耐腐蝕、釬焊性好、熱導(dǎo)性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子電器、化工、柴油機(jī)械等領(lǐng)域制造熱交換器，如水箱散熱器、蒸發(fā)器、空調(diào)冷凝器、暖風(fēng)機(jī)、電器元件散熱器等。熱軋復(fù)合是目前生產(chǎn)鋁合金釬焊板的主要方法，該方法將兩種或多種異類(lèi)金屬板坯互相疊軋，通過(guò)大軋制變形量產(chǎn)生的劇烈塑性變形作用和高溫?zé)嵝?yīng)，使兩種或多種異類(lèi)金屬板坯產(chǎn)生冶金結(jié)合， 獲得鋁合金釬焊板。

關(guān)鍵詞：釬焊板；性能研究

由于熱軋復(fù)合所使用的原料較厚，生產(chǎn)出的復(fù)合釬焊鋁箔的包覆層厚度波動(dòng)較大，影響了產(chǎn)品的釬焊性能，造成產(chǎn)品的成材率降低。鋁基冷軋復(fù)合技術(shù)在20世紀(jì)50年代由英、美、德率先開(kāi)始研究，主要流程有組元金屬表面預(yù)處理、軋制復(fù)合、等溫?cái)U(kuò)散處理，三步解決了軋制復(fù)合簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，并且組元層間的包覆比極其均勻，尺寸精確，性能穩(wěn)定，可以稱(chēng)之為是一種多快好省的加工技術(shù)。目前，日本、美國(guó)等國(guó)家已經(jīng)主要采用冷軋復(fù)合法生產(chǎn)汽車(chē)鋁散熱器用復(fù)合箔。今后國(guó)內(nèi)采用冷軋復(fù)合法取代熱軋復(fù)合法已是必然。但對(duì)于冷軋來(lái)說(shuō)，常遇到的問(wèn)題是板型控制困難，軋件易邊裂，首道次壓下量大以及由于變形抗力大導(dǎo)致金屬的橫向斷裂和變形不穩(wěn)定。

1、試驗(yàn)材料與方法

冷軋復(fù)合4343/3003/7072鋁合金釬焊板用材料為3003、4343和7072鋁合金鑄軋卷。

4343/3003/7072鋁合金釬焊板的熱軋復(fù)合生產(chǎn)工藝步驟如下：

（1）對(duì)4343皮材、7072皮材鋁合金帶卷和3003 芯材鋁合金帶卷分別進(jìn)行冷軋，得到0.5mm 厚的4343 皮材鋁合金冷軋帶，0.5mm 厚的7072皮材鋁合金冷軋帶，5.0mm 厚的3003 芯材鋁合金冷軋帶，對(duì)冷軋后的皮材鋁合金和芯材鋁合金軋帶于400℃退火2h ；

（2）將退火后的4045 皮材鋁合金和3003 芯材鋁合金軋帶的表面清洗去油，用沙帶或鋼絲刷清理干凈，將清洗后的皮材鋁合金和芯材鋁合金軋帶加熱到250℃進(jìn)行軋制復(fù)合，控制壓下率為40%，得到3.6mm 厚的鋁合金復(fù)合帶；

（3）對(duì)鋁合金復(fù)合帶于350℃退火處理4h，控制冷軋總壓下率為95.2%，冷軋4道次，得到0.3mm 厚的成品鋁合金復(fù)合箔。

對(duì)4343/3003/7072鋁合金釬焊板取金相試樣，試樣經(jīng)磨制、拋光和腐蝕后，在金相顯微鏡上進(jìn)行顯微組織觀察，測(cè)量鋁合金釬焊板包覆層的厚度，并計(jì)算包覆率，即單面包覆層厚度占鋁合金釬焊板總厚度的百分比（ 包覆率= A/ B ×100%） ，如圖1 所示。在鋁合金釬焊板上沿軋制方向取樣并加工成標(biāo)準(zhǔn)矩形拉伸試樣，如圖2 所示，在電子拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行室溫拉伸，拉伸速度為2 mm/ min，檢測(cè)鋁合金釬焊板的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率。

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 鋁合金釬焊板的包覆率

鋁合金釬焊板的基體金屬為3003 鋁合金，包覆層分別為4343 鋁合金和7072 鋁合金。從圖3 可見(jiàn)，鋁合金釬焊板的復(fù)合界面平整，包覆層厚度均勻，表明鋁合金釬焊板的復(fù)合質(zhì)量良好。鋁合金釬焊板的總厚度為0.3mm，其中4343 鋁合金和7072 鋁合金的包覆厚度分別為0.029mm 和0.028mm，對(duì)應(yīng)的包覆率分別為9.6%和9.3%。

2.2 鋁合金釬焊板的顯微組織

從圖4 可見(jiàn)，鋁合金釬焊板中4343/3003、3003/7072的復(fù)合界面清晰，界面結(jié)合良好，沒(méi)有裂紋、夾渣、孔洞等缺陷。

冷軋復(fù)合前，對(duì)基體3003 鋁合金和包覆層4343鋁合金、7072 鋁合金卷帶材都進(jìn)行了均勻化處理和表面預(yù)處理。均勻化處理可以緩解鑄軋應(yīng)力，改善鑄軋組織，減輕板坯內(nèi)部成分偏析，并降低變形抗力。表面預(yù)處理清洗板坯表面油污，用沙帶或鋼絲刷清理干凈，形成了良好的平直金屬界面，有利于冷軋復(fù)合時(shí)基體金屬和包覆層金屬形成緊密的物理接觸，便于原子擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)冶金復(fù)合。

3、結(jié)論

（1）4343/3003/7072 鋁合金釬焊板的復(fù)合界面平整，界面結(jié)合良好，包覆層厚度均勻，其中4343 和7072 鋁合金的包覆率分別為9. 6%和9.3%；

（2）4343/3003/7072 鋁合金釬焊板的抗拉強(qiáng)度為215MPa，伸長(zhǎng)率為3.2%。

（3）直接采用冷、溫軋復(fù)合法，即將皮材鋁合金和芯材鋁合金在室溫或略高于室溫的條件下進(jìn)行在線連續(xù)冷、溫軋復(fù)合，省去了常規(guī)生產(chǎn)工藝中的鑄錠、熱軋開(kāi)坯、組坯焊接，熱軋復(fù)合等復(fù)雜工藝過(guò)程，節(jié)能降耗，同時(shí)也避免了熱軋復(fù)合過(guò)程給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)的不良影響；

（4）在對(duì)復(fù)合帶進(jìn)一步軋薄過(guò)程中，通過(guò)控制成品前熱處理工藝和冷軋成品道次變形率來(lái)獲得高的厚度精度和高的物理、化學(xué)性能的鋁合金復(fù)合箔。

（作者單位：江蘇鼎勝新能源材料股份有限公司）