冷轧钎焊板的组织和性能研究

黎勇 张莉 石玉珍

摘要：铝合金钎焊板是一种高附加值的层状金属复合材料，具有重量轻、耐腐蚀、钎焊性好、热导性好等优点，被广泛应用于汽车、电子电器、化工、柴油机械等领域制造热交换器，如水箱散热器、蒸发器、空调冷凝器、暖风机、电器元件散热器等。热轧复合是目前生产铝合金钎焊板的主要方法，该方法将两种或多种异类金属板坯互相叠轧，通过大轧制变形量产生的剧烈塑性变形作用和高温热效应，使两种或多种异类金属板坯产生冶金结合， 获得铝合金钎焊板。

关键词：钎焊板；性能研究

由于热轧复合所使用的原料较厚，生产出的复合钎焊铝箔的包覆层厚度波动较大，影响了产品的钎焊性能，造成产品的成材率降低。铝基冷轧复合技术在20世纪50年代由英、美、德率先开始研究，主要流程有組元金属表面预处理、轧制复合、等温扩散处理，三步解决了轧制复合简化了生产流程，提高了生产效率，降低了成本，并且组元层间的包覆比极其均匀，尺寸精确，性能稳定，可以称之为是一种多快好省的加工技术。目前，日本、美国等国家已经主要采用冷轧复合法生产汽车铝散热器用复合箔。今后国内采用冷轧复合法取代热轧复合法已是必然。但对于冷轧来说，常遇到的问题是板型控制困难，轧件易边裂，首道次压下量大以及由于变形抗力大导致金属的横向断裂和变形不稳定。

1、试验材料与方法

冷轧复合4343/3003/7072铝合金钎焊板用材料为3003、4343和7072铝合金铸轧卷。

4343/3003/7072铝合金钎焊板的热轧复合生产工艺步骤如下：

（1）对4343皮材、7072皮材铝合金带卷和3003 芯材铝合金带卷分别进行冷轧，得到0.5mm 厚的4343 皮材铝合金冷轧带，0.5mm 厚的7072皮材铝合金冷轧带，5.0mm 厚的3003 芯材铝合金冷轧带，对冷轧后的皮材铝合金和芯材铝合金轧带于400℃退火2h ；

（2）将退火后的4045 皮材铝合金和3003 芯材铝合金轧带的表面清洗去油，用沙带或钢丝刷清理干净，将清洗后的皮材铝合金和芯材铝合金轧带加热到250℃进行轧制复合，控制压下率为40%，得到3.6mm 厚的铝合金复合带；

（3）对铝合金复合带于350℃退火处理4h，控制冷轧总压下率为95.2%，冷轧4道次，得到0.3mm 厚的成品铝合金复合箔。

对4343/3003/7072铝合金钎焊板取金相试样，试样经磨制、抛光和腐蚀后，在金相显微镜上进行显微组织观察，测量铝合金钎焊板包覆层的厚度，并计算包覆率，即单面包覆层厚度占铝合金钎焊板总厚度的百分比（ 包覆率= A/ B ×100%） ，如图1 所示。在铝合金钎焊板上沿轧制方向取样并加工成标准矩形拉伸试样，如图2 所示，在电子拉伸试验机上进行室温拉伸，拉伸速度为2 mm/ min，检测铝合金钎焊板的抗拉强度和伸长率。

2、实验结果与分析

2.1 铝合金钎焊板的包覆率

铝合金钎焊板的基体金属为3003 铝合金，包覆层分别为4343 铝合金和7072 铝合金。从图3 可见，铝合金钎焊板的复合界面平整，包覆层厚度均匀，表明铝合金钎焊板的复合质量良好。铝合金钎焊板的总厚度为0.3mm，其中4343 铝合金和7072 铝合金的包覆厚度分别为0.029mm 和0.028mm，对应的包覆率分别为9.6%和9.3%。

2.2 铝合金钎焊板的显微组织

从图4 可见，铝合金钎焊板中4343/3003、3003/7072的复合界面清晰，界面结合良好，没有裂纹、夹渣、孔洞等缺陷。

冷轧复合前，对基体3003 铝合金和包覆层4343铝合金、7072 铝合金卷带材都进行了均匀化处理和表面预处理。均匀化处理可以缓解铸轧应力，改善铸轧组织，减轻板坯内部成分偏析，并降低变形抗力。表面预处理清洗板坯表面油污，用沙带或钢丝刷清理干净，形成了良好的平直金属界面，有利于冷轧复合时基体金属和包覆层金属形成紧密的物理接触，便于原子扩散，实现冶金复合。

3、结论

（1）4343/3003/7072 铝合金钎焊板的复合界面平整，界面结合良好，包覆层厚度均匀，其中4343 和7072 铝合金的包覆率分别为9. 6%和9.3%；

（2）4343/3003/7072 铝合金钎焊板的抗拉强度为215MPa，伸长率为3.2%。

（3）直接采用冷、温轧复合法，即将皮材铝合金和芯材铝合金在室温或略高于室温的条件下进行在线连续冷、温轧复合，省去了常规生产工艺中的铸锭、热轧开坯、组坯焊接，热轧复合等复杂工艺过程，节能降耗，同时也避免了热轧复合过程给产品质量带来的不良影响；

（4）在对复合带进一步轧薄过程中，通过控制成品前热处理工艺和冷轧成品道次变形率来获得高的厚度精度和高的物理、化学性能的铝合金复合箔。

（作者单位：江苏鼎胜新能源材料股份有限公司）