CN113432482A - 热交换器配管用高强度高耐蚀性铝合金以及热交换器配管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热交换器配管用高强度高耐蚀性铝合金以及热交换器配管。具体而言，涉及一种不仅同时满足热交换器配管用合金所需的强度、耐蚀性以及与强度存在冲突关系的可挤压性，还能够最小化或避免合金组织在高温热处理前后变形，并且节约制造成本的铝合金以及该铝合金制造的热交换器配管。
Description
本申请是申请日为2015年12月30日、申请号为201580002255.4、发明名称为“热交换器配管用高强度高耐蚀性铝合金以及热交换器配管”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种热交换器配管用高强度高耐蚀性铝合金以及由该高强度高耐蚀性铝合金制造的热交换器配管。具体而言，涉及一种不仅同时满足热交换器配管用合金所需的强度、耐蚀性以及与强度存在冲突关系的可挤压性，还能够最小化或避免合金组织在高温热处理前后变形，并且节约制造成本的热交换器配管用高强度高耐蚀性铝合金以及由该高强度高耐蚀性铝合金制造的热交换器配管。
背景技术
本发明涉及一种热交换器配管用高强度高耐蚀性铝合金以及由该高强度高耐蚀性铝合金制造的热交换器配管。具体而言，涉及一种不仅同时满足热交换器配管用合金所需的强度、耐蚀性以及与强度存在冲突关系的可挤压性，还能够最小化或避免合金组织在高温热处理前后变形，并且节约制造成本的热交换器配管用高强度高耐蚀性铝合金以及由此制造的热交换器配管。
热交换器用配管是用于汽车、家电产品等的热交换器中的部件，由考虑到轻量性、高强度以及热传导特性的铝合金材料制作而成。这种由铝合金构成的热交换器用配管安装在包括汽车在内的运输机器、家电产品等的热交换器上，以实现高效率的热交换，使其能够降低运输机器的燃料消耗或者家电产品等的电力消耗。
根据用途，热交换器用配管用于将冷却水用作冷媒的汽车的散热器(radiator)、加热器芯(heater core)、油冷器(oil cooler)以及将R134a用作冷媒的冷凝器(condensor)、蒸发器(evaporator)等中。这种热交换器用配管与冷媒直接接触，因此需要不仅是强度或可挤压性优秀，而且耐蚀性也优秀的铝合金。
已知，以往用作热交换器用配管的材料的诸如A13003的3000系列铝合金具有优秀的耐蚀特性。然而，当实际采用所述3000系列铝合金制造热交换器用配管时，特别是在450℃以上的高温下进行硬焊接合等加工之后，与初期状态相比会形成组织变形相当大的状态，导致无法满足热交换器配管所需的最小拉伸强度90MPa以及最小屈服强度30MPa，而且当制造成厚度小于等于0.5mm的薄的热交换器配管时，拉伸强度和屈服强度的下降更为明显。
另一方面，日本公开专利第(平)11-21649号公开了一种铝合金以及热交换器挤压管的制造方法，其用于稳定地制造耐蚀性优秀的热交换器用挤压成型材料。然而，为了提高强度，向所述铝合金添加有所过量的包括铜(Cu)在内的各种合金元素，由此会引发可挤压性以及耐蚀性的下降、铸造时的热裂(hot cracking)、应力腐蚀开裂(stress corrosioncracking)等问题，从而导致热交换器挤压管的品质劣化。
另一方面，韩国公开专利第10-2011-0043221号公开了一种能够最小化或避免合金组织在高温热处理前后变形的铝合金。然而，所述铝合金的可挤压性不足，当用由此制作的坯(billet)或者线材(wire rod)挤压配管时会频繁地出现挤压缺陷，从而大幅降低生产性。
因此，迫切需要一种能够同时满足强度、耐蚀性以及与强度存在冲突关系的可挤压性，特别是在制作成厚度小于等于0.5mm的薄的热交换器管时也具备优秀的强度和耐蚀性，进而最小化或避免合金组织在用于制造热交换器等成品的高温热处理前后变形，从而能够保持其物性的热交换器配管用铝合金。
发明内容
所要解决的技术问题
本发明的目的在于，提供一种能够同时满足强度、耐蚀性以及与强度存在冲突关系的可挤压性的热交换器配管用铝合金。
此外，本发明的目的在于，提供一种即便制作成厚度小于等于0.5mm的薄的热交换器管，也具有大于等于111MPa的拉伸强度，并且在SWAAT(Sea Water Acetic Acid Test：海水乙酸试验)下的耐蚀性大于等于1000小时的热交换器配管用铝合金。
并且，本发明的目的在于，提供一种最小化或避免合金组织在用于制造热交换器等成品的高温热处理前后变形，从而能够保持其物性的热交换器配管用铝合金。
进而，本发明的目的在于，提供一种能够简单地制造所述热交换器配管用铝合金，从而能够节约制造成本的热交换器配管用铝合金的制造方法。
解决技术问题的方案
为了解决所述技术问题，本发明提供一种热交换器配管用铝合金，其包括0.05至0.5重量％的铁(Fe)、0.01至0.2重量％的硅(Si)、0.6至1.2重量％的锰(Mn)以及0.15至0.45重量％的铜(Cu)，还包括0.01至0.1重量％的选自钛(Ti)、锶(Sr)、铬(Cr)、锆(Zr)以及钇(Y)的一种以上的合金元素，余量由铝(Al)以及不可避免的杂质构成，进行热处理后，析出物中面积大于等于2.0μm2的析出物在直径为100μm的圆的单位面积内存在40个以下，析出物间平均间距是10至40μm，所述析出物间平均间距是，以热处理后的任意析出物为基准，其与相邻并且从面积大于等于2.0μm2的其它析出物中按照由近到远的顺序所选的10个析出物之间的距离的平均值。
提供一种热交换器配管用铝合金，其特征在于，其中，所述析出物中面积大于等于2.0μm2的析出物在直径为100μm的圆的单位面积内存在24个以下，所述析出物间平均间距是21至40μm。
提供一种热交换器配管用铝合金，其特征在于，此外，所述析出物包括Al-Fe金属间化合物、Al-Cu金属间化合物或者Al-Fe-Mn金属间化合物，还包括选自Al-Ti金属间化合物、Al-Sr金属间化合物、Al-Cr金属间化合物、Al-Zr金属间化合物以及Al-Y金属间化合物的一种以上的金属间化合物。
提供一种热交换器配管用铝合金，其特征在于，进而，晶粒圆当量平均粒径小于等于50μm。
另一方面，提供一种热交换器配管，其由所述热交换器配管用铝合金制造而成，拉伸强度大于等于111MPa，根据ASTM G85的SWAAT试验下的耐蚀性大于等于1000小时。
提供一种热交换器配管，其特征在于，其中，厚度为0.1至0.5mm。
提供一种热交换器配管，其特征在于，此外，所述铝合金的晶粒圆当量平均粒径小于等于50μm，并且即便是经过硬焊(brazing)热处理，也将所述铝合金的晶粒圆当量平均粒径控制为小于等于70μm。
提供一种热交换器配管，其特征在于，并且，表面被进行热电弧喷涂(Thermal ArcSpray；TAS)锌的处理。
另一方面，提供一种热交换器配管的制造方法，其包括以下步骤：制备铝合金熔体，所述铝合金熔体包括0.05至0.5重量％的铁(Fe)、0.01至0.2重量％的硅(Si)、0.6至1.2重量％的锰(Mn)以及0.15至0.45重量％的铜(Cu)，余量由铝(Al)以及不可避免的杂质构成；在用所述铝合金熔体进行铸造之前，添加Al-Ti-B合金，从而制造进一步包括0.01至0.1重量％的钛(Ti)的铝合金熔体；在用所述铝合金熔体进行铸造之前，添加Al-Ti-B合金，从而制造进一步包括0.01至0.1重量％的钛(Ti)的铝合金熔体；用所述铝合金熔体制造铝线材(wire rod)或者铝坯(billet)；在450至650℃下对所述铝线材进行10至25小时的热处理，或者在520至620℃下对所述铝坯进行20小时至40小时的热处理，然后进行气冷；对热处理后气冷的所述铝线材进行连续挤压，或者在350至550℃下对热处理后气冷的所述铝坯进行预热之后直接挤压，从而制造热交换器配管。
提供一种热交换器配管的制造方法，其特征在于，其中，进一步包括如下步骤：在添加所述Al-Ti-B合金之前，对所述铝合金熔体进行除气以及异物过滤。
提供一种热交换器配管的制造方法，其特征在于，此外，进一步包括如下步骤：在进行所述连续挤压或者直接挤压步骤之后，对所述热交换器配管的表面进行热电弧喷涂(Thermal Arc Spray；TAS)锌的处理。
提供一种热交换器配管的制造方法，其特征在于，并且，进行连续铸造压延或者连续铸造时的所述铝合金熔体的温度为750至900℃。
发明效果
本发明涉及的热交换器配管用铝合金，通过合金元素的最佳组合以及精密控制的混合比来实现极为优秀的效果，即能够同时满足强度、耐蚀性以及与强度存在冲突关系的可挤压性，即便制作成厚度小于等于0.5mm的薄的热交换器管，也能够具有大于等于111MPa的拉伸强度，并且在SWAAT(Sea Water Acetic Acid Test：海水乙酸试验)下的耐蚀性大于等于1000小时。
此外，本发明涉及的热交换器配管用铝合金，通过晶粒微细化以及对金属间化合物等析出物的大小和分布的精密控制来实现优秀效果，即进一步提高耐蚀性，并且最小化或避免合金组织在用于制造热交换器等成品的高温热处理前后变形，从而保持其物性。
并且，本发明涉及的热交换器配管用铝合金的制造方法与现有方法相比，实现优秀效果，即能够简单且单纯地制造所述热交换器配管用铝合金，从而能够降低铝合金制造单价。
附图说明
图1是本发明的一实施例涉及的用铝合金制造热交换器配管的工艺流程图。
图2是概略地示出通过本发明的一实施例涉及的制造工艺制造的热交换器配管的相关实施例的示意图。
图3是本发明涉及的实施例1的铝合金和比较例13的铝合金在热处理之前的SEM照片。
图4是本发明涉及的实施例1的铝合金和比较例13的铝合金在热处理之后的SEM照片。
图5是示出对本发明涉及的实施例1的铝合金进行热处理前后的析出物分布的示意图。
具体实施方式
下面，对本发明的优选实施例进行详细说明。然而，本发明并不局限于在此说明的实施例，可以实现为其它形式。倒不如说，提供在此介绍的实施例是为了使公开的内容彻底并且完整，同时将本发明的思想充分地传达给本领域的技术人员。
本发明涉及热交换器配管用高强度及高耐蚀性铝合金。
所述铝合金包括铁(Fe)、硅(Si)、锰(Mn)、铜(Cu)以及钛(Ti)的合金元素，余量由铝(Al)以及其它不可避免的杂质构成。
所述合金元素中的铁(Fe)以Al-Fe金属间化合物的形式存在于基体(Matrix)内。此外，锰(Mn)、硅(Si)、铜(Cu)等合金元素共存时，则以Al-Mn-Fe、Al-Mn-Fe-Si、Al-Fe-Cu等金属间化合物的形式存在。
所述Al-Fe系金属间化合物的作用在于，在用所述铝合金制造热交换器配管的工序中进行热处理时，大部分被析出而抑制晶粒的生长，即，通过晶粒微细化，不仅提高所述热交换器配管的拉伸强度等机械强度，而且特别是在为了制作热交换器而硬焊(Brazing)接合铝配管时，避免或最小化拉伸强度等机械强度的降低。
优选，所述铁(Fe)的含量可以是0.05至0.5重量％，更加优选，可以是0.15至0.35重量％。其中，所述铁(Fe)的含量小于0.05重量％时，则会使晶粒微细化以及拉伸强度等机械强度的提升效果甚微，相反，超过0.5重量％时，则会使金属间化合物变得粗大，使得所述铝合金的耐蚀性和可挤压性同时大幅降低。
所述合金元素中的硅(Si)的作用在于，与铝(Al)、铁(Fe)、锰(Mn)等形成金属间化合物，从而使在挤压工序中形成的各种再结晶组织微细化，其结果，减小所述铝合金在挤压加工温度下的变形阻力，从而提高所述铝合金的可挤压性。
此外，Al-Fe-Si系金属间化合物的作用在于，在为了制作热交换器而硬焊接合铝配管时，阻碍晶界移动以抑制晶粒粗大化，从而避免或最小化铝配管的拉伸强度等机械强度的降低。
优选，所述硅(Si)的含量可以是0.01至0.2重量％。其中，所述硅(Si)的含量小于0.01重量％时，则会减少锰(Mn)等的固溶量，从而大幅降低用所述铝合金制造的铝锭的经济性，相反，超过0.2重量％时，则会使铝合金的耐蚀性以及可挤压性同时大幅降低。
所述合金元素中的锰(Mn)是有利于提高所述铝合金耐蚀性的合金元素，其以微细的Al6Mn金属间化合物的形式分布于铝基体中，从而发挥提高铝的腐蚀电位的功能，而且对提升一定程度的强度也产生积极影响。
优选，所述锰(Mn)的含量可以是0.6至1.2重量％。其中，所述锰(Mn)的含量小于0.6重量％时，则会使所述铝合金的耐蚀性提升幅度不足，相反，超过1.2重量％时，则不仅会使所述铝合金的耐蚀性提升幅度不大，而且还明显地降低所述铝合金的挤压生产性。
作为所述合金元素的铜(Cu)与锰(Mn)同样地固溶于铝(Al)中以提高所述铝合金的腐蚀电位，其作用在于，在提高所述铝合金的耐蚀性的同时，与铁(Fe)一同以金属间化合物的形式存在，通过晶粒微细化来提高所述铝合金的拉伸强度等机械强度。
优选，所述铜(Cu)的含量可以是0.15至0.45重量％。其中，所述铜(Cu)的含量小于0.15重量％时，则会使所述铝合金的拉伸强度和耐蚀性不足，相反，超过0.45重量％时，则会因金属间化合物的粗大化导致可挤压性和耐蚀性同时大幅降低。
作为所述合金元素的钛(Ti)的熔点为1800℃，高于其它合金元素铁(Fe)的熔点1540℃、铜(Cu)的熔点1084.5℃，因此以二硼化铝钛(AlTiB2)的杆(rod)等形式添加，并作为Al-Al3Ti-Ti B2等Al-Ti金属间化合物形式的微细析出物均匀地存在于铝合金内。
由此，所述Al-Ti金属间化合物发挥如下作用，即进一步缩小决定所述铝合金晶粒大小的析出物间距，其结果，通过晶粒微细化进一步提高所述铝合金的拉伸强度等机械强度。通过如此缩小析出物间距，实现能够将晶粒的平均直径控制在大约10至40μm的优秀效果。
添加有钛(Ti)的铝合金能够实现上述的通过Al-Ti析出物实现的晶粒微细化，因此即便为提高所述铝合金的拉伸率而在更高的温度下或者更长的时间内进行热处理，其拉伸强度的降幅也远低于未添加钛(Ti)的铝合金，因此其拉伸率远高于未添加钛(Ti)且具有相同拉伸强度的铝合金的拉伸率，通过如此提高的拉伸率，容易对所制造的铝配管进行扩管、缩管、弯曲等加工，从而能够抑制加工部的优先腐蚀。
优选，所述钛(Ti)的含量可以是0.01至0.3重量％，更加优选，可以是0.01至0.1重量％。其中，所述钛(Ti)的含量小于0.01重量％时，则会使晶粒微细化效果以及由此实现的所述铝合金的拉伸强度等机械强度的提升幅度不足，相反，超过0.3重量％时，则会因金属间化合物的粗大化导致所述铝合金的可挤压性大幅降低。另一方面，可以用锶(Sr)、铬(Cr)、锆(Zr)、钇(Y)等来替代所述钛(Ti)。
关于本发明涉及的铝合金，在热处理后，包括Al-Fe金属间化合物、Al-Cu金属间化合物、Al-Fe-Mn金属间化合物、Al-Ti金属间化合物、Al-Sr金属间化合物、Al-Cr金属间化合物、Al-Zr金属间化合物、Al-Y金属间化合物等的析出物中，面积大于等于2.0μm2的析出物可以在直径为100μm的圆的单位面积内存在40个以下，优选为24个以下，析出物间平均间距可以是10至40μm，优选为21至40μm，所述析出物间平均间距的定义是，在热处理后以面积大于等于2.0μm2的任意析出物为基准，其与相邻并且从面积大于等于2.0μm2的其它析出物中按照由近到远的顺序所选的10个析出物之间的距离的平均值。
其中，在直径为100μm的圆的单位面积内，存在超过40个的面积大于等于2.0μm2的析出物，并且所述析出物间平均间距小于10μm、即所述面积大于等于2.0μm2的多个析出物相邻分布时，则会使所述各个析出物的腐蚀反应引起的消失部分和相邻的其它析出物的腐蚀反应引起的消失部分相连，导致因腐蚀引起的整个消失部分急剧增加。其结果，会因上述的连接作用导致本来不会因腐蚀而消失的部分也发生消失的现象，从而整个消失面积会大幅扩大。相反，在直径为100μm的圆的单位面积内，面积大于等于2.0μm2的析出物间平均间距超过40μm时，则会使晶粒变得粗大而降低机械特性以及耐蚀性。
通过如上所选的合金元素的最佳组合以及精密控制的这些合金元素之间的混合比实现的晶粒微细化，本发明涉及的铝合金达到能够同时满足拉伸强度、耐蚀性以及与拉伸强度存在冲突关系的可挤压性，即便制作成厚度小于等于0.5mm的薄的热交换器管，也能够具有大于等于111MPa的拉伸强度，并且在SWAAT(Sea Water Acetic Acid Test：海水乙酸试验)下的耐蚀性大于等于1000小时，实现极为优秀的效果。
此外，本发明涉及的热交换器配管用铝合金，通过晶粒微细化以及对金属间化合物等析出物的大小和分布的精密控制来实现优秀效果，即进一步提高耐蚀性，并且最小化或避免合金组织在为制造热交换器成品而进行硬焊(brazing)热处理前后，变形，从而保持其物性。
图1是本发明的一实施例涉及的用铝合金制造热交换器配管的工艺流程图。
如图1所示，本发明的一实施例涉及的铝合金以及铝配管的制造工艺可以包括如下的步骤a)至步骤e)。
a)制备铝合金熔体，其包括规定含量的铁(Fe)、硅(Si)、锰(Mn)以及铜(Cu)，余量由铝(Al)以及其它不可避免的杂质构成；
b)在用所述铝合金熔体进行铸造之前，添加Al-Ti-B合金；
c)通过连续铸造压延法，用所述铝合金熔体制造铝线材(wire rod)；
d)在450至650℃下对所述铝线材进行10至25小时的热处理，然后进行气冷；
e)对热处理后气冷的所述铝线材进行定型挤压，从而制造热交换器配管。
本发明的一实施例涉及的热交换器配管的制造方法可以进一步包括如下步骤：在步骤a)之后对铝合金熔体进行除气以及异物过滤。其中，优选在步骤a)和步骤b)之间进行所述除气以及异物过滤步骤。其原因在于，如果在步骤b)之后进行所述除气以及异物过滤步骤，则会使Al-Ti金属间化合物与气体一同脱漏。
如之前所述，在步骤b)中添加的Al-Ti-B合金产生的Al-Ti析出物在基体(matrix)内均匀分布，从而缩小决定晶粒大小的析出物间距，其结果通过晶粒微细化，能够提高铝合金的拉伸强度等机械强度。因此，本发明涉及的热交换器配管的制造方法并不需要额外的晶粒微细化工序，所以制造工艺简单，并且节约制造成本。
另一方面，在所述步骤c)中，应用于所述连续铸造压延的所述铝合金熔体的温度优选为750至900℃。如此限定应用于所述连续铸造压延的熔体的注入温度的理由是，得到金属间化合物固溶体，即具有致密的微细组织的铸件。
其中，所述铝合金熔体的注入温度超过900℃时，则会发生铸件的微细组织变得粗大的问题，相反，低于750℃时，则会发生因所述熔体的流动性不足而无法致密地填满铸模空间的欠铸(Miss Run)现象。
此外，在所述步骤c)中，通过连续铸造压延法制造的铝线材的直径可以根据由此制造的热交换器配管的规格而不同，例如，可以是8至15mm。
可以用直接挤压法来代替所述连续挤压法，这时，并非通过连续铸造压延工艺来制造铝线材，而是通过连续铸造(continuous casting)工艺等，用所述铝合金熔体来制造成铝坯(billet)的形式。可以在520至620℃下对所述铝坯进行20小时至40小时的均质化热处理后进行气冷，并且可以在350℃至550℃下对热处理后气冷的所述铝坯进行预热之后直接挤压，从而制造热交换器配管。
用于制造所述热交换器配管的直接挤压法是将用铝合金制造的铝坯不连续地投入到挤压机内，从而制造热交换器配管。进行这种直接挤压时，对所述铝坯施加的热能和挤压所带来的剪切能会使一定量的、以固溶于铝基体中的状态存在的诸如锰(Mn)、铜(Cu)的合金元素以及金属间化合物扩散到晶体界面而析出。
这种析出现象的程度会根据挤压速度以及剪切能而不同，因此当采用不连续地投入铝坯的直接挤压法来生产热交换器配管时，会因在正投入的坯的后端区域和随后投入的坯的前端区域相接的部位所发生的所述析出现象的程度不同而使合金组织变化，结果，在所述相接的部位会发生电位差腐蚀。
因此，当通过连续铸造工艺制造铝坯以制造热交换器配管时，所述坯内部的锰(Mn)、铜(Cu)等大部分合金元素以固溶于铝基体中的状态存在，所以优选在进入挤压工序之前进行恰当的均质热处理。
另一方面，在所述步骤d)中，通过对所述铝线材进行热处理，实现形成铝合金的合金元素的均匀化或者除去偏析等不均匀组织，其结果，能够实现铝合金物性的均匀化并且抑制部分腐蚀以及晶间腐蚀。
此外，优选，在所述步骤e)中进行连续挤压时，挤压速度可以是大约100mpm。所述连续挤压是利用剪应力(shear stress)的挤压法，要求一定水准以上的挤压速度，挤压速度低时会引发所制造的配管的表面不良或者物性降低。
如果所述热交换器配管需要最大极限的耐蚀性，则本发明的一实施例涉及的热交换器配管的制造工艺可以进一步包括如下步骤：在进行所述步骤e)之后，对热交换器配管的表面进行热电弧喷涂锌处理。所述热电弧喷涂锌处理赋予牺牲阳极效果，从而能够进一步提高热交换器配管的耐蚀性。
图2是概略地示出通过本发明的一实施例涉及的制造工艺制造的热交换器配管的相关实施例的示意图。
如图2所示，本发明涉及的热交换器配管40可以具有用于移动冷媒的一个以上的流路41合并的结构，并且拉伸强度大于等于111MPa，机械强度优秀。此外，通过形成所述热交换器配管的铝合金的晶粒微细化，所述热交换器配管即便被制造成厚度为0.1至0.5mm的薄配管，也能够避免或最小化拉伸率降低，因此容易进行扩管、缩管、弯曲等后续加工，并且能够抑制后续加工之后加工部位的优先腐蚀。
所述热交换器配管的厚度小于0.1mm时，则会在所述热交换器的工作过程中因冷媒的压力而破损，相反，厚度大于0.5mm时，则会降低热交换效率或增加热交换器的重量，并且会使扩管、缩管、弯曲等后续加工难以进行。
此外，构成所述热交换器配管的铝合金的晶粒圆当量平均粒径大约小于等于50μm，并且即便在为制造热交换器而进行硬焊热处理的情况下，也能够将晶粒圆当量平均粒径控制在小于等于70μm。进而，所述热交换器配管在根据ASTM G85的SWAAT试验下的耐蚀性大于等于1000小时，不仅远比用现有的铝合金制造的热交换器配管优秀，而且还不需要额外进行所述铝合金的晶粒微细化工序，从而具有制造工艺简单且节约制造成本的优秀效果。
实施例
1、制造例
通过连续铸造压延法，用各种铝合金(750～900℃)分别制造铝线材，并以线圈形式卷绕在绕线筒上，所述各种铝合金包括如下面的表1所示的含量的合金元素，余量由铝以及其它不可避免的杂质构成。其中，关于合金元素中钛(Ti)的添加，在实施例1至7以及比较例1至6、8至12中，在进行连续铸造压延之前将Al-Ti-B合金添加到了铝合金熔体中，相反，在比较例13中，同时添加了Ti和其它合金元素。
此外，为了对所述各种铝线材进行均质化处理，按照在450至650℃下保持10至25小时之后进行气冷的顺序进行热处理后，实现了如下面的表1所示的微细组织特性。
然后，采用连续挤压法，以100mpm的挤压速度将经过热处理的铝线材分别制造成外径为7mm、厚度为0.5mm的铝配管。其中，对于各个铝配管均在610℃下进行了20分钟的硬焊模拟处理，以评价其耐蚀性。
【表1】
-特性1：在经过热处理的铝合金中面积大于等于2.0μm2的析出物最密集的部分，直径为100μm的圆的单位面积内存在的面积大于等于2.0μm2的析出物的数量
-特性2：在经过热处理的铝合金中面积大于等于2.0μm2的析出物最密集的部分，面积大于等于2.0μm2的析出物间的平均间距
-特性3：在热处理之前，铝合金的晶粒圆当量平均粒径
-特性4：在热处理之后，铝合金的晶粒圆当量平均粒径
2、物性评价
1)拉伸强度以及可挤压性的评价
根据ASTM E8评价了拉伸强度，至于可挤压性，如果能够以100mpm的挤压线速度进行挤压工序，则评价为良好，如果无法进行挤压工序，则评价为不良。评价结果如下面的表2所示。
2)耐蚀性的评价
通过根据ASTM G85的SWAAT试验评价了耐蚀性。具体而言，向4.2重量％的NaCl溶液添加冰醋酸，将pH维持在2.8至3.0，并在49℃的温度下以0.07MPa的压力以及1至2ml/hr的喷雾量，将其喷雾到配管样品上，由此测定了耐腐蚀的最大时间。评价结果如下面的表2所示。
【表2】
| 拉伸强度(MPa) | SWAAT耐蚀性(小时) | 可挤压性 | |
| 实施例1 | 121 | 1200 | 良好 |
| 实施例2 | 126 | 1020 | 良好 |
| 实施例3 | 124 | 1140 | 良好 |
| 实施例4 | 111 | 1080 | 良好 |
| 实施例5 | 115 | 1020 | 良好 |
| 实施例6 | 124 | 1200 | 良好 |
| 实施例7 | 114 | 1080 | 良好 |
| 实施例8 | 125 | 1080 | 良好 |
| 实施例9 | 124 | 1048 | 良好 |
| 实施例10 | 124 | 1124 | 良好 |
| 实施例11 | 125 | 1064 | 良好 |
| 比较例1 | 105 | 1080 | 良好 |
| 比较例2 | 127 | 740 | 不良 |
| 比较例3 | 108 | 960 | 良好 |
| 比较例4 | 126 | 720 | 良好 |
| 比较例5 | 110 | 640 | 良好 |
| 比较例6 | 129 | 920 | 良好 |
| 比较例7 | 90 | 880 | 良好 |
| 比较例8 | 120 | 620 | 良好 |
| 比较例9 | 125 | 800 | 不良 |
| 比较例10 | 126 | 880 | 良好 |
| 比较例11 | 109 | 1064 | 良好 |
| 比较例12 | 124 | 880 | 不良 |
| 比较例13 | 101 | 880 | 良好 |
如所述表2所示，本发明涉及的实施例1至11的铝配管在进行热处理之后也能够同时实现111MPa的高拉伸强度、SWAAT评价时的大于等于1000小时的优秀的耐蚀性以及优秀的可挤压性。这是因为，如表1和图3、图4所示，即便对铝合金进行热处理之后，晶粒的膨胀也得以最小化，特别是如表1和图5所示，在直径为100μm的圆的单位面积内存在的面积大于等于2.0μm2的析出物的数量为40个以下，这些彼此平均相隔10至40μm，因此耐蚀性进一步提高。
相反，合金元素中铁(Fe)的含量极其微量并且面积大于等于2.0μm2的析出物间的平均间距过大的比较例1中，晶粒微细化效果甚微，使得拉伸强度不足，相反，铁(Fe)的含量过多并且面积大于等于2.0μm2的析出物间的平均间距过近的比较例2中，由于金属间化合物的粗大化，可挤压性以及耐蚀性同时大幅降低。
此外，合金元素中铜(Cu)的含量极其微量的比较例3中，拉伸强度以及耐蚀性不足，相反，铜(Cu)的含量过多的比较例4中，耐蚀性大幅降低。
并且，合金元素中锰(Mn)的含量极其微量并且面积大于等于2.0μm2的析出物间的平均间距过大的比较例5中，耐蚀性极为不足，相反，锰(Mn)的含量过多并且在直径为100μm的圆的单位面积内存在的面积大于等于2.0μm2的析出物的数量过多的比较例9中，耐蚀性和可挤压性大幅降低。
进而，合金元素中硅(Si)的含量过多并且面积大于等于2.0μm2的析出物间的平均间距过近的比较例6中，耐蚀性大幅降低。
另一方面，合金元素中未添加钛(Ti)的比较例7中，面积大于等于2.0μm2的析出物间的平均间距过大，晶粒的微细化效果甚微，使得拉伸强度以及耐蚀性大幅降低，相反，过量添加钛(Ti)的比较例8中，由于形成了粗大的金属间化合物，耐蚀性反而大幅降低。
此外，虽包含适量的合金元素，却因热处理条件导致面积大于等于2.0μm2的析出物间的平均间距过近的比较例10中，耐蚀性大幅降低，相反，面积大于等于2.0μm2的析出物间的平均间距过大的比较例11中，拉伸强度大幅降低，而在直径为100μm的圆的单位面积内存在的面积大于等于2.0μm2的析出物的数量过多的同时面积大于等于2.0μm2的析出物间的平均间距过近的比较例12中，耐蚀性大幅降低。
此外，比较例13中并未在铸造之前添加合金元素Ti，而是与其它合金元素同时添加，使得面积大于等于2.0μm2的析出物间的平均间距过大，并且如图3以及图4所示，热处理之后晶粒过度地膨胀，导致拉伸强度以及耐蚀性大幅降低。
以上参照本发明的优选实施例进行了说明，然而本领域的技术人员可在不脱离权利要求书中所记载的本发明的思想以及领域的范围内对本发明进行各种修改以及变更。因此，如果变形的实施例基本上包括本发明的权利要求中的构成要素，则应当视为属于本发明的技术范畴之内。
Claims (8)
1.一种热交换器配管，其中，
所述热交换器配管由铝合金制造，所述铝合金包含0.05至0.5重量％的铁(Fe)、0.01至0.2重量％的硅(Si)、0.6至1.2重量％的锰(Mn)以及0.15至0.45重量％的铜(Cu)，还包含0.01至0.1重量％的钛(Ti)，余量由铝(Al)和不可避免的杂质构成，
所述铝合金的析出物包含Al-Fe金属间化合物、Al-Cu金属间化合物或Al-Fe-Mn金属间化合物，还包含Al-Ti金属间化合物，
在直径为100μm的圆的单位面积内，所述析出物中的面积为2.0μm2以上的析出物存在有40个以下，
析出物之间的平均间距为10至40μm，所述析出物之间的平均间距是指，以面积为2.0μm2以上的任意析出物为基准，其与相邻且面积为2.0μm2以上的其他析出物中按照由近到远的顺序所选的10个析出物之间的距离的平均值，
所述热交换器配管的厚度为0.1至0.5mm，
在610℃下进行20分钟的硬焊热处理之后，所述热交换器配管的拉伸强度为111MPa以上，根据ASTM G85的SWAAT试验下的耐蚀性为1000小时以上。
2.根据权利要求1所述的热交换器配管，其特征在于，
在直径为100μm的圆的单位面积内，所述铝合金的析出物中的面积为2.0μm2以上的析出物存在有24个以下，所述析出物之间的平均间距为21至40μm。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器配管，其特征在于，
所述铝合金的晶粒平均粒径为50μm以下。
4.根据权利要求1或2所述的热交换器配管，其特征在于，
所述硬焊热处理之后的所述铝合金的晶粒平均粒径为70μm以下。
5.根据权利要求1或2所述的热交换器配管，其特征在于，
所述热交换器配管的表面被实施热电弧喷涂锌处理。
6.一种热交换器配管的制造方法，其中，包括：
制备铝合金熔体的步骤，所述铝合金熔体包含0.05至0.5重量％的铁(Fe)、0.01至0.2重量％的硅(Si)、0.6至1.2重量％的锰(Mn)以及0.15至0.45重量％的铜(Cu)，余量由铝(Al)和不可避免的杂质构成；
在用所述铝合金熔体铸造之前添加AlTiB2合金，以制备还包含0.01至0.1重量％的钛(Ti)的铝合金熔体的步骤；
用所述铝合金熔体制造铝线材或铝坯的步骤；
在450至650℃下对所述铝线材进行10小时至25小时的热处理，或者在520至620℃下对所述铝坯进行20小时至40小时的热处理，之后进行气冷，以在直径为100μm的圆的单位面积内，所述铝线材或所述铝坯内的析出物中的面积为2.0μm2以上的析出物存在有40个以下，并且析出物之间的平均间距调节为10至40μm的步骤，所述析出物之间的平均间距是指，以面积为2.0μm2以上的任意析出物为基准，其与相邻且面积为2.0μm2以上的其他析出物中按照由近到远的顺序所选的10个析出物之间的距离的平均值；以及
对热处理之后气冷了的所述铝线材进行连续挤压，或者在350℃至550℃下对热处理之后气冷了的所述铝坯进行预热之后直接挤压，以制造厚度为0.1至0.5mm的热交换器配管的步骤，
还包括在添加所述AlTiB2合金之前，对所述铝合金熔体进行除气以及异物过滤的步骤。
7.根据权利要求6所述的热交换器配管的制造方法，其特征在于，还包括：
在进行所述连续挤压或直接挤压的步骤之后，对所述热交换器配管的表面实施热电弧喷涂锌处理的步骤。
8.根据权利要求6所述的热交换器配管的制造方法，其特征在于，
所述铝合金熔体的温度为750至900℃。
Applications Claiming Priority (5)
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