基体合金应采用熔点高、高温强度适宜、钎焊过程中与焊料结合性好、弯曲变形小且焊料对其扩散影响不大,同时在使用中具有适中的强度和耐蚀性的铝合金。国外大多数采用3xxx系合金和6xxx系合金做基体。鉴于我国引进设备的钎焊工艺为气体保护焊、Nocolok钎焊和真空钎焊三种,考虑到3xxx系合金具有力学性能优良、钎焊性和耐蚀性好等优点,以及多数使用单位采用3003合金和加Zn的X313合金基体复合板,因此,选定3003和X313作为基体合金。
　　包覆层合金作为包覆基体合金的钎焊料,应该是熔点低、流动性好、浸润性好。国外常用的包覆层合金是4xxx系合金,如适于气体保护焊和Nocolok钎焊工艺的X414、4343、4045、4047和4N43合金;适于真空钎焊工艺的4004、4104和4N04合金。为满足国内各生产线的要求,选择4043、4045、4N43、X414、4004和4N04六种合金作为包覆层合金。在复合板的钎焊过程中,包覆层合金的流动性、润湿性、间隙填充能力、熔蚀性和接头强度等代表着钎焊质量的优劣。因此,要严格控制包覆层合金的各主要元素的含量,其主要元素的作用如下:
　　Zn元素的作用:一是可使合金的腐蚀电位降低,添加量越大,电位降低越多,冲制后的散热片作为阳极优先腐蚀,从而保护介质通道;二是降低合金表面氧化膜强度,使其表面容易剥落而全面腐蚀,达到抑制点蚀的目的。但是,若Zn含量过高,散热片腐蚀速度过快,会使散热片失去散热效果并降低其使用寿命。
　　Si元素的作用:Al-Si合金在共晶点附近其熔点最低可达到577℃,这是其作为钎焊材料的优势。复合后,Si元素会因浓度梯度而向基体合金扩散,使基体的Mn元素固溶度随Si含量的增加而降低,并形成富含α[Al(MnFe)Si]弥散体的阳极带,从而改变了基体中Al和第二相之间的电位差,使腐蚀优先发生在基体的亚表面层,同时Si可以改变钎焊料的流动性,组织均匀细密,提高钎焊质量。
　　Mg元素的作用:包覆层合金中的Mg是保证真空钎焊质量必不可少的金属活化剂、吸气剂,同时对复合板的耐蚀性产生一定的影响。腐蚀试验表明,Mg元素的加入使包覆层合金腐蚀电位降低,腐蚀速度加快,有一定的抗点蚀作用。
　　汽车热传输铝合金复合带(箔)生产工艺技术
　　复合铝板带箔的轧制及精整与普通板带箔的轧制的主要区别是:需分别准备芯材锭坯与轧制包覆皮材板;需对它们进行清洗,采用常规酸碱浸蚀法,以便彻底清除氧化膜,但也可以用清洗剂清洗,虽不能除去氧化膜,但对环保更好一些。
　　芯、皮材配对是将Al-Si合金板置于芯材锭坯上,可将它们焊于一起也可以不焊,但还是焊接为好,以提高成品率。可采用氩弧焊,将前端与左右侧面基本通焊起来,但不必焊得严密,尾端不焊。热压焊的压下率宜小,以能焊牢最佳。
　　影响三层复合钎焊箔选材的因素很多,其中钎焊方式是影响选材的关键。不同牌号的芯、皮材的复合箔各有不同的具体用途,且合金的元素含量根据不同钎焊工艺而异,材料要满足多性能要求,性能之间有时又相互制约,需根据热交换器的实际使用要求综合权衡取舍。
　　汽车热交换器总成的钎焊工序对作为波浪散热带使用的三层复合铝合金箔,除要求具有良好的力学性能、耐蚀性能和钎焊性能外,还应具有良好的抗下垂性能,否则,在600℃左右高温下钎焊时很容易发生高温软化变形,影响散热器的性能。
　　国内外尚无统一的复合铝钎焊箔的抗下垂性试验标准。试验证明,在芯材和皮材成分一定条件下,退火后冷加工率是影响复合箔抗下垂能力的主要因素,在芯材合金中加锆等有助于提高抗下垂能力。
　　汽车热传输铝复合带(箔)前景可观
　　随着汽车工业的飞速发展,特别是现代汽车轻量化的进程,我国的车用热传输铝合金复合带(箔)也获得了飞速发展。在1980年代末期,国内有东轻、西南铝等几家企业开始研制热传输铝材,但基本上以进口为主。1990年代中期和末期,国内一些高校和企业开始研发并取得一定成果。1996年瑞典萨帕的热传输公司在上海建立热传输材料专业生产基地,使我国走上了规模化生产的道路。此后,萨帕二期、无锡银邦、美铝(昆山)、潍坊三源、萨新铝业、众兴铝业、关铝铝业、运城铝业、东北轻合金、西南铝等公司纷纷建厂或扩大产能。到目前为止,全国已有生产厂家近30家,产能达50万t/a左右。2010年国内铝复合带(箔)逾30万t/a,基本上能满足国内汽车工业的发展需求,并有部分出口。
　　热传输铝合金复合带(箔)主要用于汽车工业,并随着汽车工业现代化、轻量化的发展而发展。目前,世界汽车产量为8000万辆/a,保有量为8亿辆。中国2010年汽车产量1800万辆,汽车保有量为8000万辆,并以8%的速度增长。如果以每辆汽车平均消费铝合金复合带(箔)7kg左右,那么世界每年需要100万t/a以上。而中国则可能超过50万t/a。加上其它行业的需求,铝合金复合带(箔)的市场前景是十分可观的。(全文完)

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汽车热传输铝合金复合材料前景广阔（一）