一种隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带制造方法与流程

1.本发明涉及无钎剂钎焊技术领域，具体为一种隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带制造方法。


背景技术：

2.隧道炉是通过热的传导、对流、辐射等形式对材料加热，完成材料钎焊的隧道式机械设备。在隧道炉钎焊过程中，需要用到带钎焊合金的多层铝合金板带。
3.无钎剂钎焊，是一种在隧道炉中氮气保护环境中，不需要加入助焊剂，只通过钎料熔化、铺展和溶解待钎焊部件表面氧化膜，完成合金钎焊的一种焊接方法。
4.目前，热传输行业发展要求用尽可能低的最终成本来制造高质量的材料和部件。热交换器钎焊生产中最常用的还是受控气氛钎焊，即cab钎焊，其优点是设备造价低，允许较大的接头间隙等。cab钎焊目前普遍采用nocolok钎剂去除氧化膜，nocolok钎剂能够在非氧化性气氛条件下促进钎焊过程的进行，解决了真空钎焊效率低的缺点。但钎焊后的钎剂残留物无法清洗干净，对换热器有害，而且钎剂涂覆较麻烦，涂覆后需要烘干处理；另外，氟化物钎剂还会与mg发生反应，mg的重量含量应控制在0.5％以下，限制了mg合金的使用。为此，我们提出一种隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带制造方法。


技术实现要素：

5.针对现有技术不足，本发明提供了一种隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带制造方法，解决了上述背景技术中提出的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现。
7.本发明公开了一种隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带制造方法，涉及无钎剂钎焊技术领域，所述多层铝合金板带包括芯材、活性层和钎焊层，所述芯材在最内层，所述钎焊层在最外层，所述材芯材、活性层和钎焊层的二者中间为活性层。多层铝合金板带制造方法包括以下步骤：s1、熔铸；s2、均质；s3、铣面；s4、检测；s5、组装；s6、焊接固定；s7、热轧；s8、冷轧；s9、退火。该隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带制造方法，获得质量较佳的铝合金材料，通过锌层、活性层和钎焊层的成分含量设计，使三层之间的成分具有cu、mg、zn浓度差，使活性层中的mg原子在隧道炉钎焊时从内向外跃迁，冲破氧化膜，实现无钎剂钎焊，cu的浓度梯度从内向外依次降低，zn的浓度梯度从内向外依次增加，从而建立电化学电位从内向外依次降低，大大提高铝合金材料的耐腐蚀性，增加热交换器的服役寿命。板带可以根据客户需求值作为o态或者h态。
8.所述多层铝合金板带制造方法包括以下步骤：
9.s1、熔铸
10.将铝合金通过半连续铸造的方法制作成铝合金板锭坯料，切除两头部分，取中间部分作为芯材；
11.s2、均质
12.对芯材进行高温退火，将头尾切除后的铝合金板锭放在均质退火炉中，加热，消除合金的宏观偏析行为，形成具有形核作用的金属间化合物颗粒；对于h态的产品，此步骤可以省略；
13.s3、铣面
14.为保证层与层之间叠加，避免铝合金坯料表面凹凸不平，采用铣床对铝合金板材进行铣面，除去铝合金坯料表面的氧化皮并清理干净；
15.s4、检测
16.对上述铣面后的铝合金板材进行超声波检测，通过超声回波的方式检测铝合金板材的表面裂痕情况，避免出现裂痕的劣质品；
17.s5、组装
18.将钎焊层、活性层、芯材按照顺序多层叠放在一起；其中钎焊层和活性层的比例按照要求设置；
19.s6、焊接固定
20.对组装起来的多层板锭块与块周边边缘进行焊接，防止后续运输过程中板材错动；
21.s7、热轧
22.对五层复合合金送入到预热炉中进行预热，预热温度420-550℃；预热后再通过热轧设备进行热轧，形成热轧卷；热轧卷厚度5-12mm；
23.s8、冷轧
24.将热轧形成的热轧卷作为冷轧的坯料，送入到冷轧设备进行轧制，冷轧过程中，于进入侧附近喷射轧制油，起到冷却、润滑和清洁效果；冷轧板的厚度0.2-3mm；
25.s9、退火
26.将上述经过热轧和冷轧后的多层铝合金板带置入到热处理炉中进行退火，根据客户需求可以实现再结晶退火或者去应力退火，从而形成o态或者h态的最终产品；o态板的退火温度在280-450℃。h24的退火温度在200-320℃。
27.进一步的，所述芯材具体为铝合金材质，且两侧钎焊层和覆盖层均设置有两层，所述钎焊层含有si，且硅含量的重量百分比为7.0-13.5％。
28.进一步的，所述芯材、活性层和钎焊层的成分含量设计，使三层之间的成分具有cu、mg、zn浓度差。
29.进一步的，所述mg的浓度从芯材到钎焊层依次减少，使得钎焊过程中mg原子在隧道炉钎焊时从内向外跃迁，冲破氧化膜，实现无钎剂钎焊。
30.进一步的，所述mcu的浓度梯度从内向外依次降低，从而建立电化学电位从内向外依次降低，大大提高铝合金材料的耐腐蚀性，增加热交换器的服役寿命。
31.进一步的，所述mzn的浓度梯度从内向外依次增加，从而建立电化学电位从内向外依次降低，大大提高铝合金材料的耐腐蚀性，增加热交换器的服役寿命。
32.进一步的，所述钎焊层包括如下重量百分含量的各组分：si7.0-13.5％，fe0.05-0.40％，cu0.05-0.30％，mn0.05-0.2％，mg0.05-0.5％，zn0.05-0.4％，ti≤0.25％。
33.进一步的，所述活性层包括如下重量百分含量的各组分：si0.10-0.50％，fe0.05-0.40％，cu0.05-0.40％，mn0.05-0.2％，mg0.10-0.60％，zn0.05-0.3％，ti≤0.25％
34.进一步的，所述芯材层包括如下重量百分含量的各组分：si0.10-0.90％，fe0.05-0.50％，cu0.15-0.10％，mn0.90-1.75％，mg0.15-0.70％，zn≤0.10％，ti≤0.25％
35.进一步的，所述覆盖层厚度方向上的体积百分比为5-15％；所述钎焊层厚度方向上的体积百分比为5-15％，其余为芯材层，所述覆盖层的厚度为3-50μm，钎焊层的复合比率为5-15％。
36.本发明提供了一种隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带制造方法，具备以下有益效果：该隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带制造方法，设置有钎焊层、活性层、芯材、活性层、钎焊层的五层，设计合理，通过熔铸、铣面，便于获得质量较佳的铝合金芯材，而且通过钎焊层和活性层的成分含量设计，使两层之间的成分具有浓度差，使得钎焊过程中活性元素mg可以持续扩散到表面，有效冲破氧化膜，实现无钎剂钎焊效果，cu的浓度梯度从内向外依次降低，zn的浓度梯度从内向外依次增加，从而建立电化学电位从内向外依次降低，大大提高铝合金材料的耐腐蚀性，增加热交换器的服役寿命，板带可以根据客户需求值作为o态或者h态。
附图说明
37.图1为本发明一种隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带的剖视结构示意图。
38.图中：1、芯材；2、活性层；3、钎焊层。
具体实施方式
39.下面将结合本发明的具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
40.如图1所示，一种隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带制造方法，多层铝合金板带包括芯材1、活性层2和钎焊层3，芯材1在最内层，钎焊层3在最外层，材芯材1、活性层2和钎焊层3的二者中间为活性层2；
41.多层铝合金板带制造方法包括以下步骤：
42.s1、熔铸
43.将铝合金通过半连续铸造的方法制作成铝合金板锭坯料，切除两头部分，取中间部分作为芯材；
44.s2、均质
45.对芯材进行高温退火。将头尾切除后的铝合金板锭放在均质退火炉中，加热，消除合金的宏观偏析行为，形成具有形核作用的金属间化合物颗粒；对于h态的产品，此步骤可以省略；
46.s3、铣面
47.为保证层与层之间叠加，避免铝合金坯料表面凹凸不平，采用铣床对铝合金板材进行铣面，除去铝合金坯料表面的氧化皮并清理干净；
48.s4、检测
49.对上述铣面后的铝合金板材进行超声波检测，通过超声回波的方式检测铝合金板材的表面裂痕情况，避免出现裂痕的劣质品；
50.s5、组装
51.将钎焊层3、活性层2、芯材1按照顺序多层叠放在一起；其中钎焊层和活性层的比例按照要求设置；
52.s6、焊接固定
53.对组装起来的多层板锭块与块周边边缘进行焊接，防止后续运输过程中板材错动；
54.s7、热轧
55.对五层复合合金送入到预热炉中进行预热，预热温度420-550℃；预热后再通过热轧设备进行热轧，形成热轧卷；热轧卷厚度5-12mm；
56.s8、冷轧
57.将热轧形成的热轧卷作为冷轧的坯料，送入到冷轧设备进行轧制，冷轧过程中，于进入侧附近喷射轧制油；冷轧板的厚度0.2-3mm；
58.s9、退火
59.将上述经过热轧和冷轧后的多层铝合金板带置入到热处理炉中进行退火，根据客户需求可以实现再结晶退火或者去应力退火，从而形成o态或者h态的最终产品；o态板的退火温度在280-450℃。h24的退火温度在200-320℃。
60.芯材1具体为铝合金材质，且两侧钎焊层2和覆盖层3均设置有两层，钎焊层含有si，且硅含量的重量百分比为7.0-13.5％。
61.芯材1、活性层2和钎焊层3的成分含量设计，使三层之间的成分具有cu、mg、zn浓度差。
62.mg的浓度从芯材1到钎焊层2依次减少，使得钎焊过程中mg原子在隧道炉钎焊时从内向外跃迁，冲破氧化膜，实现无钎剂钎焊。
63.mcu的浓度梯度从内向外依次降低，从而建立电化学电位从内向外依次降低，大大提高铝合金材料的耐腐蚀性，增加热交换器的服役寿命。
64.mzn的浓度梯度从内向外依次增加，从而建立电化学电位从内向外依次降低，大大提高铝合金材料的耐腐蚀性，增加热交换器的服役寿命。
65.钎焊层3包括如下重量百分含量的各组分：si7.0-13.5％，fe0.05-0.40％，cu0.05-0.30％，mn0.05-0.2％，mg0.05-0.5％，zn0.05-0.4％，ti≤0.25％。
66.活性层2包括如下重量百分含量的各组分：si0.10-0.50％，fe0.05-0.40％，cu0.05-0.40％，mn0.05-0.2％，mg0.10-0.60％，zn0.05-0.3％，ti≤0.25％
67.芯材层1包括如下重量百分含量的各组分：si0.10-0.90％，fe0.05-0.50％，cu0.15-0.10％，mn0.90-1.75％，mg0.15-0.70％，zn≤0.10％，ti≤0.25％
68.覆盖层3厚度方向上的体积百分比为5-15％；钎焊层2厚度方向上的体积百分比为5-15％，其余为芯材层1，覆盖层3的厚度为3-50μm，钎焊层2的复合比率为5-15％。
69.实施例一：
70.钎焊层3包括如下重量百分含量的各组分：
71.si10％，fe0.15％，cu0.1％，mn0.1％，mg0.01％，zn0.30％，ti0.05％。
72.活性层2包括如下重量百分含量的各组分：
73.si0.25％，fe0.25％，cu0.15％，mn1.0％，mg0.25％，zn0.20％，ti0.05％。
74.芯材3包括如下重量百分含量的各组分：
75.si0.45％，fe0.25％，cu0.55％，mn1.45％，mg0.55％，zn0.01％，ti0.15％。
76.其中，单面钎焊层3体积百分比为10％。
77.其中，单面活性层2体积百分比为10％
78.其余为芯材1。
79.其中，芯材均质温度为590℃，保温时间12小时。
80.其中，热轧预热温度500℃，保温时间8小时。
81.其中，热轧板厚度7mm。
82.其中，冷轧厚度道次分配为7mm-3.5mm-1.7mm-1mm。
83.其中，成品退火温度为380摄氏度，状态为o态。
84.实施例二：
85.钎焊层3包括如下重量百分含量的各组分：
86.si10％，fe0.15％，cu0.1％，mn0.1％，mg0.01％，zn0.30％，ti0.05％。
87.活性层2包括如下重量百分含量的各组分：
88.si0.25％，fe0.25％，cu0.15％，mn1.0％，mg0.25％，zn0.20％，ti0.05％。芯材3包括如下重量百分含量的各组分：
89.si0.45％，fe0.25％，cu0.55％，mn1.45％，mg0.55％，zn0.01％，ti0.15％。其中，单面钎焊层3体积百分比为10％。
90.其中，单面活性层2体积百分比为10％
91.其余为芯材1。
92.其中，芯材均质温度为590℃，保温时间12小时。
93.其中，热轧预热温度500℃，保温时间8小时。
94.其中，热轧板厚度7mm。
95.其中，冷轧厚度道次分配为7mm-3.5mm-1.7mm-1mm。
96.其中，成品退火温度为245℃，状态为h24。
97.实施例三：
98.钎焊层3包括如下重量百分含量的各组分：
99.si12.5％，fe0.15％，cu0.05％，mn0.1％，mg0.01％，zn0.50％，ti0.05％。活性层2包括如下重量百分含量的各组分：
100.si0.25％，fe0.25％，cu0.15％，mn1.0％，mg0.25％，zn0.20％，ti0.05％。芯材3包括如下重量百分含量的各组分：
101.si0.45％，fe0.25％，cu0.55％，mn1.45％，mg0.55％，zn0.01％，ti0.15％。其中，单面钎焊层3体积百分比为10％。
102.其中，单面活性层2体积百分比为10％
103.其余为芯材1。
104.其中，芯材均质温度为590℃，保温时间12小时。
105.其中，热轧预热温度500℃，保温时间8小时。
106.其中，热轧板厚度7mm。
107.其中，冷轧厚度道次分配为7mm-3.5mm-1.7mm-1mm。
108.其中，成品退火温度为380摄氏度，状态为o态。
109.实施例四：
110.钎焊层3包括如下重量百分含量的各组分：
111.si12.5％，fe0.15％，cu0.05％，mn0.1％，mg0.01％，zn0.50％，ti0.05％。
112.活性层2包括如下重量百分含量的各组分：
113.si0.25％，fe0.25％，cu0.15％，mn1.0％，mg0.25％，zn0.20％，ti0.05％。
114.芯材3包括如下重量百分含量的各组分：
115.si0.45％，fe0.25％，cu0.55％，mn1.45％，mg0.55％，zn0.01％，ti0.15％。
116.其中，单面钎焊层3体积百分比为10％。
117.其中，单面活性层2体积百分比为10％
118.其余为芯材1。
119.其中，热轧预热温度500℃，保温时间8小时。
120.其中，热轧板厚度7mm。
121.其中，冷轧厚度道次分配为7mm-3.5mm-1.7mm-1mm。
122.其中，成品退火温度为245℃，状态为h24。
123.综上，该隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带制造方法，使用隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带制造方法包括以下具体步骤：
124.s1、熔铸
125.将铝合金通过半连续铸造的方法制作成铝合金板锭坯料，切除两头部分，取中间部分作为芯材；
126.s2、均质
127.对芯材进行高温退火；将头尾切除后的铝合金板锭放在均质退火炉中，加热，消除合金的宏观偏析行为，形成具有形核作用的金属间化合物颗粒；对于h态的产品，此步骤可以省略；
128.s3、铣面
129.为保证层与层之间叠加，避免铝合金坯料表面凹凸不平，采用铣床对铝合金板材进行铣面，除去铝合金坯料表面的氧化皮并清理干净；
130.s4、检测
131.对上述铣面后的铝合金板材进行超声波检测，通过超声回波的方式检测铝合金板材的表面裂痕情况，避免出现裂痕的劣质品；
132.s5、组装
133.将钎焊层3、活性层2、芯材1按照顺序多层叠放在一起；其中钎焊层和活性层的比例按照要求设置；
134.s6、焊接固定
135.对组装起来的多层板锭块与块周边边缘进行焊接，防止后续运输过程中板材错动；
136.s7、热轧
137.对五层复合合金送入到预热炉中进行预热，预热温度420-550℃。预热后再通过热轧设备进行热轧，形成热轧卷；热轧卷是后续冷轧的坯料；钎焊层3包括如下重量百分含量的各组分：si7.0-13.5％，fe0.05-0.40％，cu0.05-0.30％，mn0.05-0.2％，mg0-0.05％，
zn0.05-0.4％，ti≤0.25％；活性层2包括如下重量百分含量的各组分：si0.10-0.50％，fe0.05-0.40％，cu0.05-0.40％，mn0.05-0.2％，mg0.10-0.60％，zn0.05-0.3％，ti≤0.25％；芯材层1包括如下重量百分含量的各组分：si0.10-0.90％，fe0.05-0.50％，cu0.15-0.10％，mn0.90-1.75％，mg0.15-0.70％，zn≤0.10％，ti≤0.25％
138.该隧道炉钎焊用无钎剂钎焊多层铝合金板带通过锌层、活性层和钎焊层的成分含量设计，使三层之间的成分具有cu、mg、zn浓度差，使活性层中的mg原子在隧道炉钎焊时从内向外跃迁，冲破氧化膜，实现无钎剂钎焊。cu的浓度梯度从内向外依次降低，zn的浓度梯度从内向外依次增加，从而建立电化学电位从内向外依次降低，大大提高铝合金材料的耐腐蚀性，增加热交换器的服役寿命，板带可以根据客户需求值作为o态或者h态；
139.s8、冷轧
140.将热轧形成的热轧卷作为冷轧的坯料，送入到冷轧设备进行轧制，冷轧过程中，于进入侧附近喷射轧制油；
141.s9、退火
142.将上述经过热轧和冷轧后的多层铝合金板带置入到热处理炉中进行退火，根据客户需求可以实现再结晶退火或者去应力退火，从而形成o态或者h态的最终产品。o态板的退火温度在280-450℃。h24的退火温度在200-320℃。
143.本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。