一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料及加工工艺的制作方法

1.本发明涉及铝合金箔材的加工技术领域，特别涉及一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料及加工工艺。


背景技术：

2.铝箔以其特有的性能在广阔的领域里满足着现代生产的各类需求。随着经济技术的发展，对铝箔品质的要求日益提高，希望铝箔的厚度更薄、针孔更少、力学性能和表面质量更高。但若要生产特殊要求的专用铝合金箔材对材料及加工工艺要求就更高。空调散热片合金铝箔因其具有重量轻、耐腐蚀、钎焊性好和性能可靠等优点已经广泛地应用于空调热交换器中，如空调水箱散热器、汽车空调冷凝器、蒸发器等。
3.目前，现有专利公开号为：cn103056163b的中国专利中公开了一种制备汽车散热片合金铝箔的冷箔轧轧制工艺方法，通过对轧制道次、入口厚度、出口厚度、卷材宽度、轧制力、轧制速度、入口张力、出口张力、轧辊辊型、工艺润滑油、退火工艺等工艺参数的控制，保证了箔冷轧轧制工艺对铝箔成品的控制，使其平整度、厚度偏差、表面色泽均匀性、力学性能等指标达到要求。并且，该工艺充分发挥了合金塑性，采用大的总加工率，缩短工艺流程，提高生产效率和降低成本，保证产品质量，有效的防止总加工率过大产生裂边和断带及恶化表面质量，充分发挥设备能力，保证设备安全运转，防止了损坏设备部件或烧坏电气元件等事故的发生。
4.现有专利公开号为：cn107299259b的中国专利中公开了一种xr348铝合金的汽车散热翅片铝箔，所述xr348铝合金的组分为：锰1.1～1.4wt％，硅1.0～1.2wt％，铁0.9～1.1wt％，锌0.8～1.0wt％，锆0.21～0.30wt％，钛0～0.05wt％，铜0～0.03wt％，镁0～0.01wt％，单个不可去除杂质的含量为0～0.03wt％，所有不可去除杂质的总含量为0～0.10wt％，其余成分为铝；所述汽车散热翅片铝箔的制备方法是由xr348铝合金通过连续铸轧制得。该制备方法流程短质量高，铝箔经高温钎焊后具有极高焊后强度且耐蚀性优良；能阻止钎焊层硅原子扩散，从而提高材料的抗下垂性能，因而具有极佳的优异性能。
5.但在上述技术方案实施的过程中，发现至少存在如下技术问题：
6.无法确定散热片的最适厚度：由于翅片通道的换热主要是对流换热，换热效果主要取决于速度场和温度场的分布，场协同理论提出速度场和温度场之间的协同关系对于翅片换热有着很大的影响，而目前，针对该方向的研究较少，导致生产的散热片厚度恒定，而无法根据使用状态进行调整，因而无法充分的利用铝箔的散热效果，影响资源的合理利用。
7.导热性无法提高：现有的散热片在使用时，主要利用铝材自身的散热性能，而铝材自身的散热性能有限，且受到很多因素影响，所以与其研究如何提升铝材自身的散热性能，不如改变其材料特性，提高散热片的散热效果，目前针对铝材的复合方案较少，而且，符合效果不佳，为此，我们提出一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料及加工工艺。


技术实现要素：

8.(一)解决的技术问题
9.针对现有技术的不足，本发明提供了一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料及加工工艺，解决现有的空调器散热片的铝箔复合材料在使用时，无法确定散热片的最适厚度以及导热性无法提高的技术问题。
10.(二)技术方案
11.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
12.一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料，该铝箔复合材料包括如下重量百分含量的组分：
13.s i：3.5～3.8％、fe：2.3～2.4％、cu：2～3％、mn：2.25～2.30％、cr：≤0.55％、n i：≤1.65％、zn：1.4～1.6％、ti：≤0.45％、zr：≤0.45％；c：1.50～1.65％、其余成分为铝。
14.优选的，所述c、s i、cu的重量比例为1：(1.3～1.5)：(0.9～1.2)。
15.优选的，所述空调器散热片铝箔的厚度为0.096mm～0.102mm。
16.优选的，一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料的加工工艺，该加工工艺包括以下步骤：
17.熔炼：将铝合金原料进行熔炼；
18.连续铸轧：将熔炼后的铝合金连续铸轧为铸轧板；
19.连续冷轧：将铸轧板通过多次冷轧；
20.中间退火：采用氮气保护退火炉对冷轧后的冷轧板进行退火处理；
21.连续箔轧：将冷轧板进行若干次箔轧与切边后得到箔轧板；
22.成品退火：采用氮气保护退火炉对箔轧板进行退火处理，裁剪后得到汽车散热翅片铝箔成品；
23.覆膜：先将石墨烯薄膜与铝箔成品结合，再通过热压合的方式将铝箔成品与反射层结合。
24.优选的，所述覆膜步骤中，所述石墨烯的制备步骤如下：
25.原料混合：将石墨烯原料与硝酸钠混合，接着加入浓硫酸，将上述混合物在冰水浴中冷却，然后缓慢的加入高锰酸钾，待混合物自然冷却到室温；
26.油浴：向冷却后的混合物中加入去离子水，将混合物转移到油浴锅，搅拌结束后使用h2o2处理上述混合物；
27.稀释：加入热水稀释混合物，使用水洗混合物直到其滤液为中性。
28.优选的，所述石墨烯薄膜与铝箔成品复合时，将制备的石墨烯水分散液抽滤制膜至铝箔，将所得铝箔石墨烯薄膜烘干后，在高温温度下对其进行还原处理，保温时间均为1-2h。
29.优选的，所述覆膜步骤中，反射层的准备包括以下步骤：
30.配胶：先将双组份溶剂型聚氨酯胶水的主剂倒入配胶桶，再倒入乙酸乙酯溶剂进行稀释，搅拌均匀后，再加入固化剂，边加边搅拌，均匀后将剩余溶剂全部加入；胶水搅拌均匀后，再向其中加入五氧化二锑阻燃剂，搅拌均匀，五氧化二锑与胶水的比例为0.01～0.05:1；
31.基材放卷：将待复合基材分别放在放卷部上，根据基材的性能、品种和厚度等确定
各个放卷部的张力，使基材稳定平整地放出；
32.涂胶：调节复合机摆臂气压、刮刀气压及涂胶辊气压为0.1～0.4mpa，使涂胶装置中的网纹辊将胶水均匀连续涂覆在第一基材表面；
33.烘干：控制辊轮线速度为60～80m/mi n，使涂覆胶水的第一基材缓慢经过烘道；
34.复合：将复合气压调节为0.4～0.7mpa，复合辊温度调节为60～80℃，使两基材在加热加压条件下进行热贴合，从而得复合膜；
35.冷却收卷：复合膜室温下经冷却辊冷却后，调整收卷张力，使收卷张力略大于放卷张力，进行收卷；
36.熟化：复合好的膜卷在熟化室内进行熟化。
37.优选的，所述主剂：固化剂：溶剂浓度配比为1：0.2：1.5。
38.优选的，所述烘干步骤中，烘道三段的温度分别控制在50～60℃，65～75℃，75～85℃三个梯度之间。
39.优选的，所述熟化步骤中，熟化温度为45～55℃，熟化时间为24～48h。
40.(三)有益效果
41.1、由于采用了厚度为0.096mm～0.102mm的铝箔制作散热片，所以，有效解决了现有的空调器散热片的铝箔复合材料在使用时，无法确定散热片的最适厚度的技术问题，进而实现了散热片厚度的调节，使其能够最大限度起到散热效果，由此提高资源的利用率，避免出现浪费。
42.2、由于采用了石墨烯薄膜与铝箔成品复合，所以，有效解决了现有的空调器散热片的铝箔复合材料在使用时，导热性无法提高的技术问题，进而实现了提高铝箔的散热性，能够在不改变铝箔原本材质的情况下，提升铝箔的散热效果，使其能够更好的适应不同散热需求。
43.3、由于采用了铝箔成品与反射层复合，进而实现了铝箔导热率的可调性，即通过调整反射层的数量调整铝箔成品的导热率，铝箔在反射层结构中的位置对材料热导率有影响，使铝箔反射率下降，从而导致材料热导率上升。
附图说明
44.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
45.图1为本发明实施例的整体结构图。
具体实施方式
46.本技术实施例通过提供一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料及加工工艺，有效解决了现有的空调器散热片的铝箔复合材料在使用时，无法确定散热片的最适厚度以及导热性无法提高的技术问题，在现有的空调器散热片的铝箔复合材料使用时，由于采用了厚度为0.096mm～0.102mm的铝箔制作散热片，进而实现了散热片厚度的调节，使其能够最大限度起到散热效果，由此提高资源的利用率，避免出现浪费；由于采用了石墨烯薄膜与铝箔成品复合，进而实现了提高铝箔的散热性，能够在不改变铝箔原本材质的情况下，提升铝箔的散热效果，使其能够更好的适应不同散热需求；由于采用了铝箔成品与反射层复合，进
而实现了铝箔导热率的可调性，即通过调整反射层的数量调整铝箔成品的导热率，铝箔在反射层结构中的位置对材料热导率有影响，使铝箔反射率下降，从而导致材料热导率上升。
47.实施例1
48.本技术实施例中的技术方案为有效解决了现有的空调器散热片的铝箔复合材料在使用时，无法确定散热片的最适厚度的技术问题，总体思路如下：
49.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料及加工工艺，该铝箔复合材料包括如下重量百分含量的组分：
50.s i：3.5～3.8％、fe：2.3～2.4％、cu：2～3％、mn：2.25～2.30％、cr：≤0.55％、n i：≤1.65％、zn：1.4～1.6％、t i：≤0.45％、zr：≤0.45％；c：1.50～1.65％、其余成分为铝。
51.在一些示例中，c、s i、cu的重量比例为1：(1.3～1.5)：(0.9～1.2)。
52.在一些示例中，空调器散热片铝箔的厚度为0.096mm～0.102mm。
53.在具体实施过程中，管列距为19.05mm
×
12.7mm的直径为7mm换热器在两种不同铝箔厚度时，换热器在相同工况下，铝箔厚度为0.095mm的换热器换热能力比厚度为0.105mm的略高些。其中冷凝工况，厚度为0.095mm的换热器提高1～1.5％；蒸发工况下，当除湿量较小时，两种厚度的换热器换热能力基本相持；而当除湿量大时，厚度为0.095mm的换热器换热能力明显高于0.105mm的换热器，提高量为1.5～3％。整体而言，铝箔厚度为0.095mm的换热器更有优势，这与前面计算的翅片效率以及考虑风阻的影响，所得结论是一致的。
54.实施例2
55.以实施例1为基础，本技术实施例为有效解决了现有的空调器散热片的铝箔复合材料在使用时，导热性无法提高的技术问题，总体思路如下：
56.一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料的加工工艺，该加工工艺包括以下步骤：
57.熔炼：将铝合金原料进行熔炼；
58.连续铸轧：将熔炼后的铝合金连续铸轧为铸轧板；
59.连续冷轧：将铸轧板通过多次冷轧；
60.中间退火：采用氮气保护退火炉对冷轧后的冷轧板进行退火处理；
61.连续箔轧：将冷轧板进行若干次箔轧与切边后得到箔轧板；
62.成品退火：采用氮气保护退火炉对箔轧板进行退火处理，裁剪后得到汽车散热翅片铝箔成品；
63.覆膜：先将石墨烯薄膜与铝箔成品结合，再通过热压合的方式将铝箔成品与反射层结合。
64.覆膜步骤中，石墨烯的制备步骤如下：
65.原料混合：将石墨烯原料与硝酸钠混合，接着加入浓硫酸，将上述混合物在冰水浴中冷却，然后缓慢的加入高锰酸钾，待混合物自然冷却到室温；
66.油浴：向冷却后的混合物中加入去离子水，将混合物转移到油浴锅，搅拌结束后使用h2o2处理上述混合物；
67.稀释：加入热水稀释混合物，使用水洗混合物直到其滤液为中性。
68.石墨烯薄膜与铝箔成品复合时，将制备的石墨烯水分散液抽滤制膜至铝箔，将所
得铝箔石墨烯薄膜烘干后，在高温温度下对其进行还原处理，保温时间均为1-2h。
69.在具体实施过程中，石墨烯与铝复合形成的异质膜可显著提高铝的导热性，热性能较铝箔提升30％。其原因主要有两点：
①
石墨烯增加了高导热通道；
②
石墨烯生长优化了铝的晶格结构，增大了晶粒尺寸。后者对提升导热性能起主要作用。因为小尺寸晶粒的晶界散射会限制热载体的平均自由程，从而限制热传输。石墨烯涂层使铝的晶粒直径增大10～100倍，缺陷密度和表面粗糙度降低20％。因石墨烯铝箔复合材料具有优良的导热性能，故将板翅式热交换器的铝箔芯替换成石墨烯铝箔复合材料，来分析其显热热交换效率，导热系数越大，板翅式热交换器的显热换热效率越高，故采用石墨烯铝箔复合材料替代铝箔芯，其使板翅式热交换器的显热换热效率提高10％～14％。
70.石墨烯具有很好的热学性，对铝材表面修饰能提高传热系数。石墨烯填充到其他基体中可以制备高导热性能的复合材料，导热性能远远优于其他填料。石墨烯铝箔复合材料替代铝箔作为板翅式热交换器芯体，能使用板翅式热交换器的显热换热效率提高10％～14％。
71.实施例3
72.以实施例2为基础，本技术实施例为提高铝箔的导热率，总体思路如下：
73.覆膜步骤中，反射层的准备包括以下步骤：
74.配胶：先将双组份溶剂型聚氨酯胶水的主剂倒入配胶桶，再倒入乙酸乙酯溶剂进行稀释，搅拌均匀后，再加入固化剂，边加边搅拌，均匀后将剩余溶剂全部加入；胶水搅拌均匀后，再向其中加入五氧化二锑阻燃剂，搅拌均匀，五氧化二锑与胶水的比例为0.01～0.05:1；
75.基材放卷：将待复合基材分别放在放卷部上，根据基材的性能、品种和厚度等确定各个放卷部的张力，使基材稳定平整地放出；
76.涂胶：调节复合机摆臂气压、刮刀气压及涂胶辊气压为0.1～0.4mpa，使涂胶装置中的网纹辊将胶水均匀连续涂覆在第一基材表面；
77.烘干：控制辊轮线速度为60～80m/mi n，使涂覆胶水的第一基材缓慢经过烘道；
78.复合：将复合气压调节为0.4～0.7mpa，复合辊温度调节为60～80℃，使两基材在加热加压条件下进行热贴合，从而得复合膜；
79.冷却收卷：复合膜室温下经冷却辊冷却后，调整收卷张力，使收卷张力略大于放卷张力，进行收卷；
80.熟化：复合好的膜卷在熟化室内进行熟化。
81.主剂：固化剂：溶剂浓度配比为1：0.2：1.5。
82.烘干步骤中，烘道三段的温度分别控制在50～60℃，65～75℃，75～85℃三个梯度之间。
83.熟化步骤中，熟化温度为45～55℃，熟化时间为24～48h
84.在具体实施过程中，实验过程中，控制铝箔反射层复合材料，单层铝箔反射层复合材料的热导率为0.0396w/(m
·
k)，随着反射层数的增加，铝箔反射层复合材料的热导率也随之增加，至反射层数达4层，其热导率已达0.0547w/(m
·
k)。可以从两方面尝试解释这一现象：
85.(1)反射层数增加，反射层的传热发生了变化。反射层的传热包含3部分：一部分通
过气体传热；一部分通过骨架，即反射层壁进行固体传热；还有一部分通过气体对流传热。反射层(中的气泡)数增加，气体导热热阻增大，材料热导率降低。但同时气体的对流传热及反射层壁的固体传热也得到加强，材料热导率上升，且这两者对反射层传热的加强作用要大于气体导热对传热的阻碍作用。最终呈现材料的隔热性能下降，热导率的上升。
86.(2)材料热导率λ与厚度h、热阻r之间存在有如下关系：λ＝h/r，随着反射层数的增加，材料厚度的增幅要大于热阻的增幅，从而导致热导率增大。这主要是因为铝箔反射层复合材料不是由单一组分构成的，厚度与热阻之间呈现了非线性变化。
87.最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

技术特征：
1.一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料，其特征在于，该铝箔复合材料包括如下重量百分含量的组分：si：3.5～3.8％、fe：2.3～2.4％、cu：2～3％、mn：2.25～2.30％、cr：≤0.55％、ni：≤1.65％、zn：1.4～1.6％、ti：≤0.45％、zr：≤0.45％；c：1.50～1.65％、其余成分为铝。2.如权利要求1所述的一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料，其特征在于，所述c、si、cu的重量比例为1：(1.3～1.5)：(1.0～1.2)。3.如权利要求1所述的一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料，其特征在于，所述空调器散热片铝箔的厚度为0.096mm～0.102mm。4.一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料的加工工艺，其特征在于，该加工工艺包括以下步骤：熔炼：将铝合金原料进行熔炼；连续铸轧：将熔炼后的铝合金连续铸轧为铸轧板；连续冷轧：将铸轧板通过多次冷轧；中间退火：采用氮气保护退火炉对冷轧后的冷轧板进行退火处理；连续箔轧：将冷轧板进行若干次箔轧与切边后得到箔轧板；成品退火：采用氮气保护退火炉对箔轧板进行退火处理，裁剪后得到汽车散热翅片铝箔成品；覆膜：先将石墨烯薄膜与铝箔成品结合，再通过热压合的方式将铝箔成品与反射层结合。5.如权利要求4所述的一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料的加工工艺，其特征在于：所述覆膜步骤中，所述石墨烯的制备步骤如下：原料混合：将石墨烯原料与硝酸钠混合，接着加入浓硫酸；冰水浴：将混合物在冰水浴中冷却，然后缓慢的加入高锰酸钾，待混合物自然冷却到室温；油浴：向冷却后的混合物中加入去离子水，将混合物转移到油浴锅，搅拌结束后使用h2o2处理上述混合物；稀释：加入热水稀释混合物，使用水洗混合物直到其滤液为中性。6.如权利要求5所述的一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料的加工工艺，其特征在于：所述石墨烯薄膜与铝箔成品复合时，将制备的石墨烯水分散液抽滤制膜至铝箔，将所得铝箔石墨烯薄膜烘干后，在高温温度下对其进行还原处理，保温时间均为1-2h。7.如权利要求4所述的一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料的加工工艺，其特征在于：所述覆膜步骤中，反射层的准备包括以下步骤：配胶：先将双组份溶剂型聚氨酯胶水的主剂倒入配胶桶，再倒入乙酸乙酯溶剂进行稀释，搅拌均匀后，再加入固化剂，边加边搅拌，均匀后将剩余溶剂全部加入；胶水搅拌均匀后，再向其中加入五氧化二锑阻燃剂，搅拌均匀，五氧化二锑与胶水的比例为0.01～0.05:1；基材放卷：将待复合基材分别放在放卷部上，根据基材的性能、品种和厚度等确定各个放卷部的张力，使基材稳定平整地放出；涂胶：调节复合机摆臂气压、刮刀气压及涂胶辊气压为0.1～0.4mpa，使涂胶装置中的
网纹辊将胶水均匀连续涂覆在第一基材表面；烘干：控制辊轮线速度为60～80m/min，使涂覆胶水的第一基材缓慢经过烘道；复合：将复合气压调节为0.4～0.7mpa，复合辊温度调节为60～80℃，使两基材在加热加压条件下进行热贴合，从而得复合膜；冷却收卷：复合膜室温下经冷却辊冷却后，调整收卷张力，使收卷张力略大于放卷张力，进行收卷；熟化：复合好的膜卷在熟化室内进行熟化。8.如权利要求7所述的一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料的加工工艺，其特征在于：所述主剂：固化剂：溶剂浓度配比为1：0.2：1.5。9.如权利要求7所述的一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料的加工工艺，其特征在于：所述烘干步骤中，烘道三段的温度分别控制在50～60℃，65～75℃，75～85℃三个梯度之间。10.如权利要求7所述的一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料的加工工艺，其特征在于：所述熟化步骤中，熟化温度为45～55℃，熟化时间为24～48h。

技术总结
本发明公开了一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料及加工工艺，涉及铝合金箔材的加工技术领域，该铝箔复合材料包括如下重量百分含量的组分：Si：3.5～3.8％、Fe：2.3～2.4％、Cu：2～3％、Mn：2.25～2.30％、Cr：≤0.55％、Ni：≤1.65％、Zn：1.4～1.6％、Ti：≤0.45％、Zr：≤0.45％；C：1.50～1.65％、其余成分为铝，空调器散热片铝箔的厚度为0.096mm～0.102mm。本发明的一种运用于空调器散热片的铝箔复合材料及加工工艺，由于采用了厚度为0.096mm～0.102mm的铝箔制作散热片，所以，有效解决了现有的空调器散热片的铝箔复合材料在使用时，无法确定散热片的最适厚度的技术问题，进而实现了散热片厚度的调节，使其能够最大限度起到散热效果，由此提高资源的利用率，避免出现浪费。避免出现浪费。避免出现浪费。


技术研发人员：张全成 朱振东 吴永新 潘梦洁
受保护的技术使用者：江苏常铝铝业集团股份有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/23