專利名稱：耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器，更詳細(xì)地說，是一種在由板材彎曲而成的鋁(包括鋁合金)管材外表面上，釬焊結(jié)合鋁散熱片材料而裝配起來的汽車用熱交換器中，提高了管材的耐腐蝕性的鋁制熱交換器。
背景技術(shù)：
冷凝器、蒸發(fā)器等汽車用的鋁制熱交換器一般情況下是將內(nèi)部流動(dòng)制冷劑的管和與外部進(jìn)行熱交換的散熱片通過釬焊接合而制造的。為了確保熱交換器的耐腐蝕性，管材外表面的防腐蝕是很重要的，以往，管材外表面的防腐蝕采用的是散熱片材料的犧牲腐蝕的方法或者在管材表面形成Zn擴(kuò)散層的方法。
然而，在散熱片材料犧牲腐蝕方法中，在蒸發(fā)器等低氯液成為腐蝕環(huán)境的情況下，如果從管和散熱片接合部離開，就很難獲得防腐蝕所必須的電位，因而存在不能達(dá)到對(duì)管進(jìn)行充分的防腐蝕的問題。
而在管材表面形成Zn擴(kuò)散層，通過管外表面的犧牲腐蝕作用來防止管材腐蝕的方法中，在管材表面形成Zn擴(kuò)散層的情況下，作為管材，采用了擠壓管的情況下，使用Zn噴鍍，對(duì)于這種管進(jìn)行散熱片釬焊接合，該散熱片由用Al-Si系合金釬料包覆的硬釬焊薄板制成。另外，作為管材，在采用將板材彎曲而制成的管的情況中，通常，將含有Zn的Al-Si系合金釬焊材料包覆在板材的表面，將這樣彎曲而成的管材與沒有包覆釬料的裸散熱片釬焊接合起來(參照特開2001-71172號(hào)公報(bào))。不采用由硬釬焊薄板制成的散熱片，而采用裸散熱片的目的是，在使用裸散熱片的情況更有利于其表面處理性、熱傳導(dǎo)性以及釬焊性。
最近，隨著車輛輕量化的進(jìn)程而要求熱交換器輕量化，從而強(qiáng)烈要求熱交換器用的材料的薄壁化，從這種角度看，在作為管材采用擠壓管的方法中，達(dá)到大幅度的薄壁化是困難的。如果作為管材采用由板材彎曲制成的管，而有可能實(shí)現(xiàn)薄壁化，但是Zn擴(kuò)散層的消耗迅速，很多情況下不一定能確保充分的耐腐蝕性。
對(duì)于管材和散熱片材料被釬焊接合的鋁制熱交換器的腐蝕，若大致地考察其摘要，則如圖1所示，例如，通過將由Al-Mn系合金制成的裸散熱片1與組合在鋁合金芯材4上的管材2釬焊接合，該管材2是由含有Zn的包覆Al-Zn系合金釬料構(gòu)成的板材彎曲而形成的，在管材2的表層部上形成Zn擴(kuò)散相3，同時(shí)，釬料熔融形成角焊縫F，從而被釬焊接合。
從管材2的防腐蝕的角度來看，管材2表層部的電位必須比管材2的芯材4的電位要低。通常為了降低管材表層部的電位，如上面所述的那樣，施行了在Al-Si系合金釬料中添加Zn，釬焊加熱時(shí)在管材2的表層部上形成Zn擴(kuò)散層3的方法。然而，在這種情況下，與Zn同時(shí)擴(kuò)散的Si會(huì)加速消耗一般腐蝕水中的Zn擴(kuò)散層，特別是，已經(jīng)明確了在釬焊部正下方或者其附近容易產(chǎn)生早期的貫通腐蝕。
替代形成Zn擴(kuò)散層的方法，作為管材，使用將在與A3003或A3103相當(dāng)?shù)腁l-Mn系合金制成的芯材外表面上包覆Al-Mn合金的板材彎曲而成的管材，通過在管材外表面上形成的Al-Zn合金層上釬焊接合鋁散熱片材料，形成腐蝕速度小的犧牲腐蝕層，從而提出了欲解決上述問題的方法(參照特開2001-50690號(hào)公報(bào))，然而對(duì)于汽車用鋁熱交換器的使用環(huán)境，經(jīng)歷過不一定能夠顯示出充分的耐腐蝕性的情況。
本發(fā)明的發(fā)明人作為管材，使用了將可實(shí)現(xiàn)薄壁化的板材彎曲而成的鋁管材，對(duì)于通過將該管材和鋁散熱片材料釬焊接合而組裝成的鋁制熱交換器，為了在實(shí)際的使用環(huán)境中具備優(yōu)良的耐腐蝕性，對(duì)于管材的耐腐蝕性的提高策略，進(jìn)行了各種各樣的試驗(yàn)、測(cè)試，其過程中可看出如下問題。
也就是說，在一般的鋁制熱交換器釬焊部或其構(gòu)成部件的耐腐蝕性評(píng)價(jià)中，通過CASS試驗(yàn)等連續(xù)噴霧的方法等、相同濃度的腐蝕液進(jìn)行防腐蝕性能的評(píng)價(jià)，然而，在汽車用鋁熱交換器的實(shí)際使用環(huán)境中，由于干濕重復(fù)，腐蝕液的濃度是不一樣的，例如由于散熱片釬焊部附近容易引起附著液集中，因此預(yù)計(jì)氯等也會(huì)在此集中。由于鋁按照腐蝕液的氯的濃度而顯示出不同的電位，因此如果不考慮實(shí)際使用環(huán)境相應(yīng)的氯濃度的濃縮，則不能達(dá)到足夠的耐腐蝕性能，為了評(píng)價(jià)實(shí)用上的耐腐蝕性，必須進(jìn)行考慮到這一點(diǎn)的耐腐蝕性的評(píng)價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)上述見解而成的，其目的是，在由板材彎曲而成的鋁管材外表面上釬焊接合鋁散熱片材料組裝而成的熱交換器中，提供一種包括耐腐蝕性在實(shí)際使用上得到了改善的管材的、特別適合于汽車用熱交換器中使用的耐腐蝕性優(yōu)異的鋁制熱交換器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明所述的耐腐蝕性優(yōu)異的鋁制熱交換器，是在由板材彎曲而成的鋁管材外表面上釬焊接合鋁散熱片材料組裝而成的熱交換器中，其特征在于，管材由芯材和在該芯材上包覆Al-Zn合金層的2層包層板構(gòu)成，該Al-Zn合金層包覆于管材外表面?zhèn)炔⑴c上述鋁散熱片材料釬焊接合，上述Al-Zn合金層在一般腐蝕液中的電位比上述芯材在一般腐蝕液中的電位低100mV以上，上述Al-Zn合金層在一般腐蝕液中的電位比上述芯材在高濃度腐蝕液中的電位要低。然而，一般腐蝕水是含有NaCl 10g/l、Na2SO40.3g/l的水溶液，高濃度腐蝕液是將該水溶液濃縮，使NaCl的濃度提高30倍的水溶液。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，使上述管材的Al-Zn合金層和鋁散熱片材料的釬焊部在一般腐蝕液中的電位比上述管材的芯材在一般腐蝕液中的電位低100mV以上，使上述管材的Al-Zn合金層和鋁散熱片材料的釬焊部在一般腐蝕液中的電位處于上述管材的芯材在高濃度腐蝕液中的電位之下。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，上述管材的Al-Zn合金層含有2.0-7.5％的Zn。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，上述管材的芯材為Al-Mn系合金。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，上述Al-Mn系合金含有超過1.5％的Mn。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，上述管材的厚度為100-300μm，犧牲陽(yáng)極材料的厚度為管材厚度的10-40％。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，在上述管材內(nèi)表面上將包覆Al-Si系合金釬料的鋁散熱片材料釬焊接合。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，上述管材是由在上述2層包層板的芯材上再包覆Al-Si系合金釬料的3層包層板形成，Al-Si系合金系釬料包覆在管材的內(nèi)表面?zhèn)?，在管材的?nèi)表面上釬焊接合鋁散熱片材料。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，上述管材的厚度為100-300μm，犧牲陽(yáng)極材料的厚度為管材厚度的10-40％，Al-Si系合金釬料的厚度為管材厚度的5-30％。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，在上述管材外表面上包覆Al-Si系合金釬料并釬焊接合鋁散熱片材料。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，在上述管材的外表面上用粉末釬料釬焊接合鋁散熱片材料。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，至少上述Al-Si系合金釬料、鋁散熱片材料的任意一方含有0.3-3.0％的Zn。
如上所述的本發(fā)明的耐腐蝕性能優(yōu)良的鋁制熱交換器的特征在于，上述鋁散熱片材料含有0.3-3.0％的Zn。
根據(jù)本發(fā)明，在由板材彎曲而成的鋁管材外表面上釬焊接合鋁散熱片材料組裝而成的熱交換器中，提供一種改善管材的耐腐蝕性能，具備優(yōu)異的耐腐蝕性的鋁制熱交換器。該鋁制熱交換器特別適合于作為冷凝器、蒸發(fā)器等汽車用的熱交換器而使用。


圖1是表示鋁制熱交換器中管材和散熱片材料的釬焊接合部的部分剖視圖。
圖2是表示將對(duì)本發(fā)明的熱交換器的管材的定電位電解試驗(yàn)結(jié)果與以往的管材進(jìn)行對(duì)比而表示的圖。
圖3是表示A3003合金的自然電位與腐蝕液濃度的關(guān)系的圖。
圖4是表示包覆Al-Zn合金的管材釬焊加熱之后的自然電位與Al-Zn合金的Zn濃度之間的關(guān)系的圖。
圖5是表示包覆釬料的散熱片材料在釬焊之后，釬焊部的α相自然電位與釬料的Zn濃度之間的關(guān)系的圖。
圖6是表示本發(fā)明管材實(shí)施例的剖視圖。
圖7是表示本發(fā)明管材其它實(shí)施例的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
作為管材，是將Al-1.2％的Mn合金作為芯材，在芯材外表面上包覆Al-2.2％Zn合金構(gòu)成板材(厚度0.15mm)(試驗(yàn)材料No.1)，并且將Al-1.2％的Mn合金作為芯材，在芯材外表面上包覆Al-7.5％Si-5.0％Zn合金構(gòu)成板材(厚度0.15mm)(試驗(yàn)材料No.2)，將這些板材與Al-Mn系合金芯材上包覆Al-Si合金釬料形成波紋狀的散熱片材料相組合，進(jìn)行采用氟化物系焊劑的惰性氣體保護(hù)釬焊并釬焊接合、將對(duì)這樣而制造出的釬焊品進(jìn)行定電位電解試驗(yàn)。
負(fù)荷的電位為-570mV vs Ag/AgCl，電解用的腐蝕液為添加NaCl 10g/l、Na2SO40.3g/l的液體。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，包覆Al-Zn合金的試驗(yàn)材料No.1比包覆Al-Si-Zn合金的試驗(yàn)材料No.2的耐腐蝕性良好。在包覆Al-Si-Zn合金的試驗(yàn)材料No.2中，預(yù)測(cè)由于Si的影響產(chǎn)生Zn擴(kuò)散層的早期腐蝕，對(duì)于耐腐蝕性，已確認(rèn)包覆不含Si的Al-Zn合金層的管材更為優(yōu)越。
接著，對(duì)于作為管材芯材的一般的A3003合金(Al-Mn系合金)在一般腐蝕液中的電位、和在將一般腐蝕液濃縮了的濃縮液中的電位的變化進(jìn)行說明。作為腐蝕液，將添加了NaCl 10g/l、Na2SO40.3g/l的液體作為基準(zhǔn)液，在濃縮該基準(zhǔn)液的增加氯濃度的液體中測(cè)定電位。其結(jié)果示于圖3中。在這種情況下，氯的溶解度大約為26％，由于不能溶解此以上，因而最大為30倍。
如圖3所示，A3003合金芯材在基準(zhǔn)液中示出-620mV的電位。在一般腐蝕液中，如果芯材上包覆的犧牲陽(yáng)極材料的電位比芯材的電位低100mV以上，就能夠發(fā)揮出犧牲陽(yáng)極的效果，因此在一般腐蝕液中犧牲陽(yáng)極的電位必須在-720mV以下。
在濃縮一般腐蝕液，將NaCl的濃度為30倍的高濃度腐蝕液中，A3003合金的電位為-780mV，與在一般腐蝕液中的電位相比低160mV。這樣，為了在假定為高濃度腐蝕液的腐蝕環(huán)境中獲得足夠的耐腐蝕性，犧牲陽(yáng)極材料在一般腐蝕液中的電位比A3003合金芯材在高濃度腐蝕液中的電位要低，也就是說必須在-780mV以下。
從以上結(jié)果可以看出，管材由芯材和芯材外表面上外覆的Al-Zn合金層構(gòu)成，這種Al-Zn合金層在一般腐蝕液中的電位比芯材在一般腐蝕液中的電位低100mV以上，而Al-Zn合金層在一般腐蝕液中的電位比芯材在高濃度腐蝕液中的電位要低，通過這樣的構(gòu)成，可以使管材獲得優(yōu)異的耐腐蝕性能。
在A3003合金芯材上包覆改變Zn的含量的Al-Zn合金的管材加熱到釬焊溫度(600℃)，測(cè)定其加熱后在上述一般腐蝕液中的自然電極電位的結(jié)果如圖4所示。如圖4所示，在一般腐蝕液中，Al-Zn合金犧牲陽(yáng)極材料比A3003合金芯材的電位低100mV以上，也就是說為了使其處于-780mV以下，犧牲陽(yáng)極材料的Zn濃度必須在1.0％以上。
另外，如圖3所示，在濃縮一般腐蝕液，將NaCl的濃度為30倍的高濃度腐蝕液中，由于A3003合金的電位為-780mV，為了在假定的高濃度腐蝕液的腐蝕環(huán)境中獲得足夠的耐腐蝕性，犧牲陽(yáng)極材料在一般腐蝕液中的電位在-780mV以下，這樣，為此的犧牲陽(yáng)極材料的Zn濃度在2.0％以上。如果Zn濃度超過7.5％，則釬焊部就有可能產(chǎn)生優(yōu)先腐蝕，因此Al-Zn合金犧牲陽(yáng)極材料的Zn濃度適宜范圍最好在2.0-7.5％的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中，作為管材的芯材，可采用含有Mn 1.0-2.0％或者M(jìn)n 1.0-2.0％、Cu 0.05-0.6％的，并且含有Si 1.0％以下、Fe 0.7％以下、Zn 0.1％以下的不純物質(zhì)的鋁合金，或者在該鋁合金中含有Ti 0.2％以下或Mg 0.5％以下的鋁合金。
作為管材上包覆的犧牲陽(yáng)極材料，可采用含有Zn 2.0-7.5％，并且可含有Si 2.0％以下、Fe 0.4％以下、Fe 0.2％以下、Mn 2.0％以下、Mg 0.3％以下、Ti 0.2％以下的鋁合金。
作為芯材，是含有Mn超過1.5％低于2.0％，最好Mn在1.6-2.0％的Al-Mn系合金，作為犧牲陽(yáng)極材料，是含有Zn 2.0-7.5％，最好是與含有2.5-2.0％的Zn的Al-Mn系合金相組合的物質(zhì)，在這種組合中，Al-Zn合金層在一般腐蝕液中的電位比芯材在一般腐蝕液中的電位低150mV以上，Al-Zn合金層在一般腐蝕液中的電位比芯材在高濃度腐蝕液中的電位低50mV以上，從而大大改善了管材的耐腐蝕性能，可以獲得具備優(yōu)異的耐腐蝕性的鋁制熱交換器。
芯材中添加的Mn有提高芯材電位的功能，Mn的添加量越多，芯材電位的增加越大。Mn即使進(jìn)行釬焊加熱也幾乎不擴(kuò)散，從芯材和犧牲陽(yáng)極材料的界面上幾乎不移動(dòng)。另一方面，在犧牲陽(yáng)極材料中添加的Zn通過釬焊加熱朝芯材一側(cè)擴(kuò)散，形成從表面朝深度方向的擴(kuò)散層，產(chǎn)生從表面朝深度方向的Zn濃度梯度，即電位梯度，從而防止管材表面的腐蝕。Mn如上所述，只從進(jìn)行釬焊加熱之前的界面(以下稱為前界面)到芯材一側(cè)分布，因而電位的梯度在前界面處急劇上升，從表面進(jìn)行的腐蝕在前界面處暫時(shí)停止。為了獲得這種效果，芯材中添加超過1.5％的Mn，最好在1.6％以上。
在本發(fā)明中，管材是通過將在鋁合金芯材上包覆Al-Zn合金層(犧牲陽(yáng)極材料)形成的2層包層板、使Al-Zn合金層(犧牲陽(yáng)極材料)成為外表面一側(cè)地進(jìn)行彎曲而形成的，在管材外表面一側(cè)的Al-Zn合金層(犧牲陽(yáng)極材料)上組合鋁散熱片材料進(jìn)行釬焊接合而成的熱交換器，或者，將在鋁合金芯材的單面上包覆Al-Zn合金層(犧牲陽(yáng)極材料)、在另一側(cè)單面上包覆Al-Si系合金釬料而形成的3層包層板，使Al-Zn合金層(犧牲陽(yáng)極材料)成為外表面一側(cè)、使Al-Si系釬料成為內(nèi)表面一側(cè)地，對(duì)它們進(jìn)行彎曲成型而形成，在管材外表面?zhèn)鹊腁l-Zn合金層(犧牲陽(yáng)極材料)上組裝鋁散熱片材料，同時(shí)，在內(nèi)表面?zhèn)纫步M裝鋁散熱片材料并釬焊接合而成的熱交換器，適用于如上熱交換器中時(shí)有效。
在這種情況下，在采用由2層復(fù)合材料形成的管材的情況下，將上述管材的厚度做成100-300μm，將犧牲陽(yáng)極材料的厚度做成管材厚度的10-40％，由此有效地發(fā)揮出耐腐蝕性能，在采用由3層復(fù)合材料形成的管材的情況下，將上述管材的厚度做成100-300μm，將犧牲陽(yáng)極材料的厚度做成管材厚度的10-40％，將釬料的厚度做成管材厚度的5-30％，由此有效地發(fā)揮出耐腐蝕性能。
作為由2層復(fù)合材料形成的管材的形態(tài)，例如圖6所示，可以列舉管材5是通過將芯材7和在芯材7上包覆Al-Zn合金層8的2層包層板彎曲，兩端部在圖6的A部相互鉚接等機(jī)械性的結(jié)合方式而成型的。
作為由3層復(fù)合材料形成的管材的形態(tài)，如圖7所示，可以列舉管材6是通過將在上述2層包層板的芯材7上再包覆Al-Si系合金釬料9的3層包層板彎曲，安裝鋁散熱片10，其兩端部在圖7的B部相互鉚接等機(jī)械性的結(jié)合方式而成型的。
對(duì)于散熱片材料和管材的釬焊部上的腐蝕進(jìn)行說明。作為散熱片材料，使用了將在Al-Mn合金芯材上包覆A4045合金釬料的硬釬焊薄板成型為波紋狀的，作為管材，使用了在A3003合金芯材上包覆Al-2.0％Zn合金的板材。
將此組裝后用氟化物系焊劑進(jìn)行惰性氣體保護(hù)釬焊，并釬焊接合。由于釬焊部電位的測(cè)定一般情況下很困難，因而采用了對(duì)釬焊部進(jìn)行電解試驗(yàn)腐蝕共晶相，從此處將α相取出而測(cè)定電位的方法。測(cè)定的α相電位大約為-700mV。作為腐蝕液，與上述同樣，使用了添加NaCl 10g/l、Na2SO40.3g/l的液體。一般腐蝕液中朝管散熱片材料的釬料的Zn添加量與α相自然電位的關(guān)系如圖5所示。
作為散熱片材料，采用了在Al-Mn合金芯材上包覆了A4045合金中添加1.0％Zn的釬料的硬釬焊薄板，同樣地測(cè)定出的α相電位為-750mV，如圖5所示，證實(shí)了在散熱片材料的釬料中添加Zn會(huì)降低釬料的α相電位，從而提高散熱片材料的犧牲腐蝕的效果。
為了使管材的芯材具有足夠的防腐蝕性，管材的芯材和犧牲腐蝕材料的情況一樣，由于有必要使散熱片材料的釬料的α相電位比管材的A3003合金芯材在一般腐蝕液中的電位低100mV以上，則如圖5所示，散熱片材料的釬料中就必須添加0.3％以上的Zn。另外，考慮到腐蝕液的濃縮，如圖5所示，最好朝散熱片材料的釬料中添加1.8％以上的Zn。
另一方面，如果散熱片材料的釬料的α相電位明顯比管材的犧牲腐蝕材料的電位要高，則管材的犧牲腐蝕材料的消耗就會(huì)急劇上升，從而降低管材的腐蝕壽命。由于散熱片材料的釬料的Zn濃度的合理范圍根據(jù)管材犧牲腐蝕材料中Zn的量而不同，所以假定各種的腐蝕環(huán)境，將管材犧牲腐蝕材料中Zn的量變換為1.0％、2.0％、5.0％、7.5％，而進(jìn)行與上述同樣的測(cè)定，其結(jié)果可以證實(shí)散熱片材料的釬料中添加0.3-3.0％、最好添加1.0-3.0％Zn的情況下會(huì)獲得良好的耐腐蝕性能。
在朝散熱片材料的釬料中添加4.0％以上Zn的情況下，由釬焊而熔解的散熱片材料的芯材的量就會(huì)變多，即使使釬焊溫度下降，也很難形成正常的釬焊部。另外，散熱片材料的釬料中的Zn由于在釬焊加熱中會(huì)朝散熱片材料的芯材中擴(kuò)散而減少的，為了防止這一點(diǎn)，在散熱片材料的芯材中最好添加與散熱片材料的釬料中相同或者同等以上(0.3-3.0％)的Zn。
在上述的例子中，作為散熱片材料，對(duì)于適用了在Al-Mn合金芯材上包覆Al-Si系的A4045合金釬料的硬釬焊薄板的情況進(jìn)行了說明，但作為散熱片材料也可以采用Al-Mn系合金散熱片材料(裸散熱片)，在釬焊部上采用粉末釬焊并進(jìn)行釬焊接合。
實(shí)施例

下面，將本發(fā)明的實(shí)施例與比較例進(jìn)行對(duì)比說明，以證實(shí)其效果。此外，這些實(shí)施例只是用來表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，并非將本發(fā)明限定于此。
實(shí)施例1作為管材的芯材用鋁合金，使用含有Si 0.5％、Fe 0.6％、Mn 1.2％、Cu 0.1％、Zn 0.05％、Ti 0.02％，以及由剩下的Al和不可避免的不純物質(zhì)構(gòu)成的鋁合金，作為管材的犧牲陽(yáng)極材料用鋁合金，使用含有Zn 2.5％、Si 0.4％、Fe 0.5％、Cu 0.1％、以及由剩下的Al和不可避免的不純物質(zhì)構(gòu)成的鋁合金，將上述兩種合金通過半連續(xù)鑄造造成塊，將獲得的鑄塊均勻化處理后，進(jìn)行熱軋，將這些層疊進(jìn)行熱軋成為復(fù)合材料，之后，再經(jīng)過冷軋、中間退火，再進(jìn)行精冷軋，成為厚度為0.15mm的管材(板材)(試驗(yàn)材料No.1)。
作為管材的芯材用鋁合金，使用了上述芯材用鋁合金的熱軋材料，作為管材的犧牲陽(yáng)極材料用鋁合金，將由Zn 5.0％、Si 7.5％、Fe 0.4％、Cu 0.2％、剩下的Al和不可避免的不純物質(zhì)構(gòu)成的鋁合金進(jìn)行半連續(xù)鑄造而造成塊，將獲得的鑄塊均勻化處理后，進(jìn)行熱軋，將此與芯材用鋁合金熱軋材料層疊進(jìn)行熱軋成為復(fù)合材料，之后，再經(jīng)過冷軋、中間退火，再進(jìn)行精冷軋，成為厚度為0.15mm的管材(板材)(試驗(yàn)材料No.2)。
另一方面，作為散熱片材料的芯材用鋁合金，使用含有Si 0.3％、Fe 0.3％、Mn 1.0％、Cu 0.1％、Zn 1.0％、Ti 0.01％，以及由剩下的Al和不可避免的不純物質(zhì)構(gòu)成的鋁合金，作為散熱片材料的釬料用的鋁合金，將A4045合金(含有Si10％、Fe 0.4％、Cu 0.1％、Mn 0.02％、Zn 1.0％、剩下的Al和不可避免的不純物質(zhì))通過半連續(xù)鑄造造成塊，在對(duì)芯材用鋁合金鑄塊作均勻化處理之后，進(jìn)行熱軋，對(duì)于釬料用鋁合金進(jìn)行熱軋后，將兩者層疊進(jìn)行熱軋成為復(fù)合材料，再經(jīng)過冷軋、中間退火，再進(jìn)行精冷軋，成為厚度為0.10mm的復(fù)合散熱片材料(H14材料)。
將所獲得的復(fù)合散熱片材料成型為波紋狀，把該波紋狀散熱片與試驗(yàn)材料No.1及No.2的管材組合制成小型芯子(熱交換器芯子的小型模型)并進(jìn)行釬焊接合。釬焊的條件與使用氟化物系焊劑的釬焊條件相同，即在涂布氟化物系焊劑(濃度為3％)之后，在氮?dú)庵幸?00℃加熱5分鐘。
對(duì)于釬焊接合的小型芯子，進(jìn)行上述定電位電解試驗(yàn)(負(fù)荷電位-570mVvs Ag/AgCl，腐蝕液添加NaCl 10g/l、Na2SO40.3g/l的水溶液)，其結(jié)果如下，作為管材，采用試驗(yàn)材料NO.1的經(jīng)過4天的試驗(yàn)也沒有發(fā)生貫通腐蝕，而采用試驗(yàn)材料NO.2的則經(jīng)過3天的試驗(yàn)就發(fā)生了貫通腐蝕。
實(shí)施例2作為管材的芯材用鋁合金，使用含有Si 0.75％、Fe 0.18％、Mn 1.65％、Cu 0.3％、Ti 0.14％，以及由剩下的Al和不可避免的不純物質(zhì)構(gòu)成的鋁合金，作為管材的犧牲陽(yáng)極材料用鋁合金，使用含有Zn 2.9％、Si 0.4％、Fe 0.4％、Cu 0.1％、以及由剩下的Al和不可避免的不純物質(zhì)構(gòu)成的鋁合金，將上述兩種合金通過半連續(xù)鑄造造成塊，將獲得的鑄塊均勻化處理后，進(jìn)行熱軋，將它們層疊進(jìn)行熱軋成為復(fù)合材料，之后，再經(jīng)過冷軋、中間退火，再進(jìn)行精冷軋，成為厚度為0.2mm的管材(板材)(試驗(yàn)材料No.3)。此外，犧牲陽(yáng)極材料層厚度為整體厚度的20％。
另一方面，作為散熱片材料的芯材用鋁合金，使用含有Si 0.4％、Fe 0.3％、Mn 1.2％、Cu 0.1％、Zn 1.15％、Cr 0.08％、Ti 0.01％，以及由剩下的Al和不可避免的不純物質(zhì)構(gòu)成的鋁合金，作為散熱片材料的釬焊材料用的鋁合金，將A4045合金(含有Si 10％、Fe 0.4％、Cu 0.1％、Mn 0.02％、Zn 1.0％、剩下的Al和不可避免的不純物質(zhì))通過半連續(xù)鑄造造成塊，在對(duì)芯材用鋁合金鑄塊作均勻化處理之后，進(jìn)行熱軋，在對(duì)釬焊材料用鋁合金進(jìn)行熱軋后，將兩者層疊進(jìn)行熱軋成為復(fù)合材料， 再經(jīng)過冷軋、中間退火，再進(jìn)行精冷軋，成為厚度為0.05mm的復(fù)合散熱片材料(H14材料)。
將所獲得的復(fù)合散熱片材料成型為波紋狀，將該波紋狀散熱片與試驗(yàn)材料No.3的管材組合制成小型芯子(熱交換器芯子的小型模型)，并進(jìn)行釬焊接合。釬焊的條件與使用氟化物系焊劑的釬焊條件相同，即在涂布氟化物系焊劑(濃度為3％)之后，在氮?dú)庵幸?00℃加熱5分鐘。
對(duì)于釬焊接合的小型芯子，進(jìn)行上述定電位電解試驗(yàn)(負(fù)荷電位-570mVvs Ag/AgCl，腐蝕液添加NaCl 10g/l、Na2SO40.3g/l的水溶液)，其結(jié)果如下，作為管材，采用試驗(yàn)材料NO.3的經(jīng)過6天的試驗(yàn)也沒有發(fā)生貫通腐蝕。
權(quán)利要求
1.一種耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于在由板材彎曲而成的鋁(包括鋁合金，以下相同)管材外表面上釬焊接合鋁散熱片材料組裝而成的熱交換器中，管材由芯材和在該芯材上包覆Al-Zn合金層的2層包層板構(gòu)成，該Al-Zn合金層包覆在管材外表面?zhèn)炔⑴c上述鋁散熱片材料釬焊接合，上述Al-Zn合金層在一般腐蝕液中的電位比上述芯材在一般腐蝕液中的電位低100mV以上，上述Al-Zn合金層在一般腐蝕液中的電位比上述芯材在高濃度腐蝕液中的電位低；一般腐蝕液是指含有NaCl 10g/l、Na2SO40.3g/l的水溶液，高濃度腐蝕液是指將該水溶液濃縮，NaCl的濃度提高到30倍的水溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于上述管材的Al-Zn合金層和鋁散熱片材料的針焊部在一般腐蝕液中的電位比上述管材的芯材在一般腐蝕液中的電位低100mV以上；上述管材的Al-Zn合金層和鋁散熱片材料的釬焊部在一般腐蝕液中的電位處于上述管材的芯材在高濃度腐蝕液中的電位之下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于，上述管材的Al-Zn合金層含有Zn 2.0-7.5％(質(zhì)量％，以下相同)。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于，上述管材的芯材是Al-Mn系合金。
5.如權(quán)利要求4所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于，上述Al-Mn系合金含有超過1.5％的Mn。
6.如權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于，上述管材的厚度為100-300μm，犧牲陽(yáng)極材料的厚度為管材厚度的10-40％。
7.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于在上述管材內(nèi)表面上釬焊接合包覆Al-Si系合金釬料的鋁散熱片材料。
8.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于，上述管材是由在上述2層包層板的芯材上再包覆Al-Si系合金釬料的3層包層板形成，Al-Si系合金釬料包覆在管材的內(nèi)表面?zhèn)?，在上述管材?nèi)表面釬焊接合鋁散熱片材料。
9.如權(quán)利要求8所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于，上述管材的厚度為100-300μm，犧牲陽(yáng)極材料的厚度內(nèi)管材厚度的10-40％，Al-Si系合金釬料的厚度為管材厚度的10-30％。
10.如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于，在上述管材外表面上釬焊接合包覆Al-Si系合金釬料的鋁散熱片材料。
11.如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于，采用粉末釬焊在上述管材外表面上釬焊接合鋁散熱片材料。
12.如權(quán)利要求10或11所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于，至少上述Al-Si系合金釬料、鋁散熱片材料的任意一側(cè)含有0.3-3.0％的Zn。
13.如權(quán)利要求12所述的耐腐蝕性優(yōu)良的鋁制熱交換器，其特征在于，上述鋁散熱片材料含有0.3-3.0％的Zn。
全文摘要
本發(fā)明是提供一種在由板材彎曲而成的鋁管材外表面上釬焊接合鋁散熱片材料組裝而成的熱交換器，特別是適用于冷凝器、蒸發(fā)器等汽車用熱交換器的鋁制熱交換器，其特征在于，管材由芯材和在該芯材上包覆Al－Zn合金層的2層包層板構(gòu)成，該Al－Zn合金層包覆在管材外表面?zhèn)惹遗c上述鋁散熱片材料釬焊接合，上述Al－Zn合金層在一般腐蝕液中的電位比上述芯材在一般腐蝕液中的電位低100mV以上，上述Al－Zn合金層在一般腐蝕液中的電位比上述芯材在高濃度腐蝕液中的電位要低。而一般腐蝕液是含有NaCl 10g/l、Na
文檔編號(hào)B23K1/00GK1573275SQ20041004628
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者宮地治彥, 長(zhǎng)谷川義治, 牧原正徑, 伊藤泰永, 山下尚希, 福田敏彥 申請(qǐng)人:住友輕金屬工業(yè)株式會(huì)社