用于無釬焊劑釬焊的鋁合金板制品或擠壓制品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于無釬焊劑釬焊的鋁合金板制品或擠壓制品，所述鋁合金板制品或擠壓制品包括：鋁合金芯，其至少一面上具有包含4％到15％的Si的鋁填料包覆層，所述填料包覆層具有內(nèi)表面以及外表面，其中，所述內(nèi)表面面向所述鋁合金芯，所述外表面面向2-45mg/m2的Bi或Bi基合金的涂層。此外，本發(fā)明涉及釬焊合并有至少一個(gè)由釬焊板材料制成的構(gòu)件的釬焊的組件的方法。
【專利說明】用于無釬焊劑釬焊的鋁合金板制品或擠壓制品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及適合于無釬焊劑釬焊的鋁合金板制品或擠壓制品，該鋁合金板制品或擠壓制品包括在至少一個(gè)面上具有Al-Si填料包覆層的鋁合金芯。此外，本發(fā)明涉及包含至少一個(gè)由釬焊板材料和/或擠壓材料制成的構(gòu)件的釬焊組件的釬焊方法。
【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)當(dāng)理解，在下文中除非另有說明，鋁合金命名與回火命名是指鋁業(yè)協(xié)會(huì)2011年發(fā)布的 Aluminium Standards and Data and the Registration Records 中的招業(yè)協(xié)會(huì)命名，其對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是公知的。
[0003]對(duì)于合金組分或優(yōu)選的合金組分的任何描述，除非另有說明，提到的百分?jǐn)?shù)均以重量百分比計(jì)。此處采用的術(shù)語“至多(up to)”以及“至多約(up to about)”明確地包括但不限于其所指的特定合金成分的零重量百分比的可能性。例如，至多約0.15%的Ti可以包括不具有Ti的合金。
[0004]存在多種用于以工業(yè)規(guī)模制造熱交換器的釬焊工藝。
[0005]存在有在lxl0_5mbar級(jí)別或以下的相對(duì)低的氣壓下執(zhí)行的真空釬焊，此真空釬焊是實(shí)質(zhì)上不連續(xù)的工藝，并且對(duì)材料清潔度提出了高的要求。為了獲得用于將要進(jìn)行的接合的最佳條件，通常用于真空釬焊的鋁合金包含目的性地添加的I %以上的Mg。在釬焊期間，當(dāng)Mg從釬焊板蒸發(fā)時(shí),其破壞填充物合金的硬氧化膜，并且進(jìn)一步地，蒸發(fā)的Mg起到吸氣劑的作用，以移除殘留在釬焊爐中的氧氣和水分。在爐中總是存在著比所需要的鎂的更多的鎂。過量的鎂凝結(jié)在真空爐中的冷點(diǎn)上，并需要頻繁地被除去。用于合適的設(shè)備的基本建設(shè)投資相對(duì)高。
[0006]N0C0L0K?(注冊(cè)商標(biāo))釬焊劑釬焊正被許多熱交換器制造商用作主要的釬焊工藝以釬焊汽車熱交換器。N0C0L0K工藝產(chǎn)生的主要問題是釬焊劑成本、釬焊劑處理以及釬焊劑對(duì)爐造成的破壞。而且，在復(fù)雜成形的組件中，在組件內(nèi)部進(jìn)行釬焊之前應(yīng)用釬焊劑通常被認(rèn)為是非常困難并且是有問題的。因此，大多數(shù)熱交換器制造商正試圖減少釬焊劑的消耗。
[0007]另一種釬焊工藝是不使用釬焊劑的受控氣氛釬焊(controlled atmospherebrazing, CAB)。
[0008]歐洲專利文獻(xiàn)EP-1430988-A公開了如下內(nèi)容:對(duì)于這種不使用釬焊劑的CAB工藝，所使用的釬焊板制品除了填充物合金層之外至少在構(gòu)成釬焊板的層中還包含有鎂，通常，芯合金包含范圍在0.05%-1.0% (重量百分比)的Mg。防擴(kuò)散層設(shè)置于內(nèi)心合金與填充物合金之間，該防擴(kuò)散層例如是不含鎂的AA3003系列鋁合金。
[0009]歐洲專利文獻(xiàn)EP-1306207-B1公開了另一種在包含非常低的氧含量的惰性氣體氣氛中的無釬焊劑釬焊工藝。此外，還公開了一種釬焊板制品，其包括:鋁合金芯，其在一側(cè)或兩側(cè)包覆有包含0.1% -5%的Mg以及0.01% -0.5%的Bi的Al-Si合金釬焊合金作為中間層，并且包覆在Al-Si合金釬焊合金上的薄的覆蓋材料。所公開的是，在釬焊操作期間，雖然中間層中的釬焊材料隨著釬焊期間溫度的提高而被熔化，但是，因?yàn)楸砻娓采w有薄的依然是固體的覆蓋材料，所以并沒有出現(xiàn)釬焊材料表面的氧化。當(dāng)溫度進(jìn)一步提高，具有較低熔點(diǎn)的部分，例如接近熔化的釬焊材料的薄覆蓋材料的隔離部被局部地熔化，于是，由于體積膨脹，釬焊材料滲出并在薄覆蓋材料的整個(gè)表面上擴(kuò)散。于是，釬焊材料的表面變成沒有氧化膜的新出現(xiàn)表面，并且由于惰性氣體氣氛，沒有發(fā)生新的密集氧化。
[0010]國際申請(qǐng)TO-2008/155067、TO-2010/000666 以及 TO-2010/052231 中的每者以及在向Al-Si填充物合金組合添加Mg和細(xì)潤元素(優(yōu)選為Bi)的優(yōu)選實(shí)施例中均公開了專利文獻(xiàn)EP-1306207的替代方法。
[0011]有必要進(jìn)一步改進(jìn)上面所使用的釬焊工藝及釬焊板材料或擠壓材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]處于本發(fā)明的目的在于提供可被應(yīng)用于不采用釬焊劑的受控氣氛釬焊工藝中的鋁合金釬焊板材料和/或擠壓材料。
[0013]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)或超過上述目的和其他目的以及其它優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提供的用于無釬焊劑釬焊的鋁合金板制品和/或擠壓制品包括:鋁合金芯，其在至少一面上具有包含4%至15%的Si的鋁填料包覆層，所述填料包覆層具有內(nèi)表面以及外表面，其中，所述內(nèi)表面面向所述招合金芯并且所述外表面面向包含2至45mg/sq.m(mg/m2)的Bi或Bi基合金的涂層。
【具體實(shí)施方式】
[0014]出于本發(fā)明的目的以及在下文中所使用的Bi基合金是指如下合金，該合金具有作為其主要成分的Bi的量至少占70%，并且優(yōu)選至少含有90%。
[0015]此外，就本發(fā)明的目的而言，在下文中所使用的術(shù)語“受控氣氛釬焊”或“CAB”指的是在釬焊合金制件時(shí)使用例如氮?dú)狻鍤饣蚝獾榷栊詺夥盏拟F焊工藝，CAB尤其在如下方面不同于真空釬焊:對(duì)于“CAB”而言，在釬焊操作期間爐中的釬焊氣氛約為常規(guī)大氣壓，盡管輕微的減壓(例如，在0.1bar以上的壓力下操作)或輕微的超壓可用于促進(jìn)對(duì)非活性氣氛的控制并防止含氧氣體流入釬焊爐中。“芯”是指鋁合金的例如板或者擠壓成型物，其是用于被用作填料的鋁合金的結(jié)構(gòu)性支撐?！疤盍稀笔侵镐X-硅合金，其用于釬焊芯或其他鋁制件?！鞍矊?cladding)”用于描述在其覆蓋在芯的一個(gè)或兩個(gè)表面上時(shí)，未涂覆Bi或Bi基合金層的情況下填料的使用，可選地，在芯與包覆層之間涂覆中間層來充當(dāng)擴(kuò)散隔膜或改善釬焊后的制品的抗腐蝕性。其后，經(jīng)包覆的芯被稱為合成板或釬焊板?！敖呛缚p(Fillet) ”是指兩個(gè)表面之間的凹形接合。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，釬焊板和/或擠壓材料可以應(yīng)用在不采用釬焊劑的CAB工藝中。在CAB釬焊期間，其提供了優(yōu)異的、順暢的填料形成。此外，不需要對(duì)包覆層本身添加Bi，這克服了在Al-Si合金中存在大量Bi的情況下當(dāng)生產(chǎn)襯板時(shí)在熱軋期間邊裂(edge-cracking)的問題。
[0017]在實(shí)施例中，涂覆的Bi或Bi基合金的涂層最多為30mg/m2的Bi或Bi基合金。
[0018]在實(shí)施例中，涂覆的Bi或Bi基合金的涂層最多為4mg/m2的Bi或Bi基合金。
[0019]在實(shí)施例中，填料包覆層的組分包括(以重量百分比計(jì)):
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種用于無釬焊劑釬焊的鋁合金板制品或擠壓制品，其包括: 鋁合金芯，其在至少一個(gè)面上具有包含4%至15%的Si的鋁填料包覆層，所述填料包覆層具有內(nèi)表面以及外表面，其中，所述內(nèi)表面面向所述鋁合金芯，并且所述外表面面向2至45mg/m2的Bi或Bi基合金的涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金板制品或擠壓制品，其中，所述涂層最多為30mg/m2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金板制品或擠壓制品，其中，所述涂層最多為4mg/m2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的鋁合金板制品或擠壓制品，其中，所述Bi或Bi基合金的所述涂層為鍍敷層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的鋁合金板制品或擠壓制品，其中，所述Bi或Bi基合金的所述涂層不含有任何其他的如下層，該層包括從包含鎳、鈷、鈀以及鐵的群組中選擇的一種以上的金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的鋁板制品或擠壓制品，其中，所述填料包覆層以重量百分比計(jì)具有如下組分:
7.—種制造通過釬焊接合的制件或釬焊部件的組件的方法，其包括如下步驟: (a)提供部件，所述部件中的至少一者通過根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項(xiàng)所述的釬焊板材料和/或擠壓材料制成， (b)將所述部件組裝成組件， (c)在不在所述部件的所述組件上涂覆釬焊劑的情況下釬焊所述組件，并且在惰性的受控氣體氣氛中在釬焊溫度下釬焊整個(gè)所述組件以形成釬焊的組件，以及 (d)冷卻所述釬焊的組件。
【文檔編號(hào)】B23K103/10GK103917328SQ201280054461
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月11日
【發(fā)明者】阿德里安魯斯·雅各布斯·維滕布魯?shù)? 史蒂文·柯卡姆, 阿希姆·畢爾格, 克勞斯·維耶埃格 申請(qǐng)人:愛勵(lì)軋制產(chǎn)品德國有限責(zé)任公司