擠壓1xxx-系列鋁合金管產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于換熱器組裝件的鋁合金擠壓管產(chǎn)品，所述產(chǎn)品由1xxx系列鋁合金制成，并且進一步包含有目的地添加的一種或多種潤濕元素，所述潤濕元素選自于由Bi0.03％-0.5％、Pb0.03％-0.5％、Sb0.03％-0.5％、Li0.03％-0.5％、Se0.03％-0.5％、Y0.03％-0.05％、Th0.03％-0.05％所組成的組，并且這些元素的總和為0.5％以下。
【專利說明】擠壓Ixxx-系列鋁合金管產(chǎn)品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及擠壓鋁合金管產(chǎn)品。具體而言，本發(fā)明公開了用于制造換熱器的鋁管產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及包含有擠壓鋁合金管產(chǎn)品的換熱器組裝件(assembly)的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在下文中將會明了的是，除非另有說明，鋁合金牌號和狀態(tài)代號(temperdesignations)是指在 2010 年由美國招業(yè)協(xié)會(Aluminum Association)出版的 AluminumStandards and Data and the Registration Records 中 的 Aluminum Associationdesignations,其對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的。
[0003]對于合金組成或優(yōu)選合金組成的任何描述而言，除非另有說明，所有提及百分比之處都是指重量百分比。本文所使用的術(shù)語“至多” (up to)和“至多約” (up to about)明確包括但不限于所涉及的特定合金組分的重量百分比為零的可能性。例如，至多約0.1%的Zn可包括不含Zn的合金。
[0004]用于汽車冷卻器、空調(diào)系統(tǒng)和工業(yè)冷卻系統(tǒng)等的換熱器及其它類似設(shè)備(如冷凝器、蒸發(fā)器等)通常包含若干在兩個封頭(headers)之間平行排列的換熱管，每根管任一端均連接至其中一個封頭。波紋翅片(corrugated fins)設(shè)置于相鄰換熱管之間的氣流間隙中，并釬焊至各管上。
[0005]例如通過將外部被釬焊材料層所包覆的釬焊板進行折疊(folding)來制造管或制冷劑管。
[0006]或者，通過擠壓的方式生產(chǎn)管?；诘湫蛿D壓的換熱器基本上為兩種設(shè)計。第一種設(shè)計使用圓形管件(round tubing)和機械連接于圓管的翅片，首先將管置于翅片上已經(jīng)打好的孔中，然后使管擴張，以確保管的外表面與翅片緊密地機械接觸。
[0007]第二種典型的設(shè)計使用在管件中具有多個通道的扁平管件(flat tubing)或扁平管，通常被稱作多空隙管件(mult1-void tubing)或微多空隙管件或多端口擠壓管(multi port extruded tubes)或多腔管件(mult1-cavity tubing)或多孔 口管件(mult1-porthole tubing)。使用釬焊方法將這種類型的換熱器管件連接于翅片。流動通道的橫截面可以變化，例如圓形、橢圓形、方形、矩形或其它規(guī)則或不規(guī)則的形狀。通常情況下，微多空隙管件和多空隙管件的寬度為約10-80_，高度為約1-5_。
[0008]對于擠壓多空隙管件而言，可使用各種各樣的鋁合金。在需要耐腐蝕性的情況下，經(jīng)常選擇AA1000系列鋁合金。在需要更高強度的情況下，經(jīng)常使用AA3000和AA6000系列。用于微多空隙管件和多空隙管件的鋁合金已有各種公開，并對合金組成進行了優(yōu)化，以滿足對耐腐蝕性或強度水平的特定改進。
[0009]對于經(jīng)釬焊的換熱器和制造該經(jīng)釬焊的換熱器的方法，特別是對于不需要施用釬焊釬劑材料的釬焊方法，鋁擠壓合金管坯料領(lǐng)域仍有改進的余地。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明的目的是提供用于經(jīng)釬焊換熱器的鋁合金擠壓管坯材(stock material)，該坯材特別是用于不需要施用釬焊釬劑材料的釬焊方法。
[0011]這一目的和其它目的以及進一步的優(yōu)點通過本發(fā)明得以實現(xiàn)或超越，本發(fā)明提供用于換熱器組裝件的鋁合金擠壓管產(chǎn)品，所述產(chǎn)品由AAlxxx系列鋁合金制成，并且進一步包含有目的地添加的一種或多種潤濕元素，所述潤濕元素選自于由Bi0.03% -0.5%,Pb0.03% -0.5%,Sb0.03% -0.5%,Li0.03% -0.5%,Se0.03% -0.5%,Y0.03% -0.05%,Th0.03% -0.05%所組成的組，并且這些元素的總和為0.5%以下。
[0012]潤濕元素選自于由B1、Pb、L1、Sb、Se、Y和Th所組成的組，其中，潤濕元素的總量為約0.01 % -0.5%。潤濕元素的總量優(yōu)選不超過0.4%。
[0013]根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明可以制造包含有鋁工件(包括鋁合金擠壓管)的經(jīng)釬焊組裝件，從而在受控氣氛釬焊法中無須提供釬焊釬劑材料、如氟化物釬劑。在釬焊周期中，潤濕劑主要位于或鄰近擠壓產(chǎn)品表面區(qū)域，并且從擠壓產(chǎn)品擴散到表面區(qū)域，進入用于將擠壓管坯料釬焊至其它組件(例如翅片和封頭)的熔融鋁-硅填充合金中；因而，潤濕劑促進了熔融填充合金具有良好的流動性，即使不使用釬劑材料，也可在受控氣氛釬焊方法中獲得良好的角焊縫形成。
[0014]在本領(lǐng)域中已知的是，在組合使用釬焊釬劑材料(例如基于氟化物的釬劑)的受控氣氛釬焊中，鋁合金中的Mg含量應(yīng)保持在低水平、通常小于0.2%、更優(yōu)選小于0.05%，以避免Mg和釬劑之間任何不利的相互作用。根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于擠壓鋁合金管材料理想地適用于在受控氣氛釬焊操作中進行無釬劑釬焊，從而可以相應(yīng)地容許鋁合金中的Mg。因此，可容許顯著更高水平的Mg，或者可以有目的地添加Mg。如下文所記載，Mg的另一個有目的的作用是，它可與所施用的潤濕劑(特別是使用Bi時)有利地相互作用。
[0015]在優(yōu)選的實施方式中，作為受控氣氛釬焊操作期間在該鋁合金體系中用于該目的的最有效的潤濕元素，由這一潤濕元素的組中選擇Bi元素，其量為約0.03% -0.5%、優(yōu)選約0.03%-0.35%、并且更優(yōu)選上限為0.30%。Bi添加量的優(yōu)選下限為0.06%。通常Bi水平為約0.1%和約0.15%。
[0016]在向鋁合金擠壓管中添加B1、優(yōu)選僅添加Bi的實施方式中，相對于Bi2Mg3的化學(xué)計量組成，更優(yōu)選過量Mg的含量為0.1 %以下，優(yōu)選0.07 %。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，Bi在鋁中具有低溶解度，即使以例如0.1%或0.15%的低水平進行添加，Bi也趨于在晶界(grainboundaries)處析出。這可能會導(dǎo)致作為坯料保存相當(dāng)長的時間時，擠壓管的外觀出現(xiàn)白灰。為了克服這一作用，少量Mg會形成阻止Bi在晶界處析出的Bi2Mg3。然而，這一 Bi2Mg3相會在釬焊周期期間加熱時溶于鋁合金，釋放出Bi，從而降低熔融Al-Si填充物的表面張力。
[0017]所述擠壓鋁合金優(yōu)選不含Na、L1、K和Ca元素的任一種，以避免在受控氣氛釬焊操作期間對Bi以及任何任選的Mg的任何干擾?！安缓?free)”意味著不會有目的地將Na、L1、K和Ca添加到化學(xué)組成中，但是由于雜質(zhì)和/或來自于與制造設(shè)備接觸的滲漏，痕量的Na、L1、K和Ca仍可能進入所述填充合金產(chǎn)品中。例如，痕量的實例為小于0.006%。
[0018]在本發(fā)明的實施方式中，擠壓管鋁合金可進一步包含至少約0.3%的Mg。
[0019]優(yōu)選的合金為其組成處于如下范圍內(nèi)的合金:1050、1060、1100、1110、1300、1350、1350A、1370 和 1235。優(yōu)選條件為 F、O、Hlll 和 H112 回火度(temper)。[0020]另一方面，本發(fā)明提供了制造通過釬焊連接的制品(換熱器)或制造經(jīng)釬焊的組件的組裝件的方法，所述方法包含以下步驟:
[0021](a)提供待釬焊在一起的組件或使待釬焊在一起的組件成型，組件中的至少一個由本發(fā)明所述的擠壓鋁合金管產(chǎn)品、特別是多孔口管制成；
[0022](b)將組件、多孔口管以及其它組件(例如翅片)組裝成組裝件；
[0023](C)在不向所述組件的組裝件施用釬焊釬劑的情況下對所述組裝件進行釬焊，并且在受控非活性氣氛中將整個組裝件在釬焊溫度下(通常在約540°C _615°C、例如在約600°C或約590°C的溫度下)釬焊足夠長的時間(例如停留時間為2-5分鐘、通常為約2分鐘或3分鐘)，使釬焊材料(優(yōu)選Al-Si合金釬焊材料)熔融并鋪展，將包括擠壓管產(chǎn)品和翅片在內(nèi)的各組件加以連接；通常，釬焊氣氛中的氧含量應(yīng)盡可能合理地低，優(yōu)選低于約200ppm,更優(yōu)選低于約IOOppm,例如15ppm以下；
[0024](d)冷卻經(jīng)釬焊的組裝件，通常冷卻至低于約100°C，例如冷卻至環(huán)境溫度。
[0025]為了本發(fā)明的目的，本文中所使用的術(shù)語“受控氣氛釬焊”或“ CAB ”是指在鋁合金制品的釬焊中使用非活性氣氛(例如氮氣、氬氣或氦氣)的釬焊方法，CAB尤其在如下方面不同于真空釬焊:對于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以上的壓力下作業(yè))或具有輕微的超壓可用于促進對非活性氣氛的控制并防止含氧氣體流入釬焊爐中。
[0026]雖然已經(jīng)詳細描述了本文所述技術(shù)的各種實施方式，但很明顯本領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到對這些實施方式進行改進和調(diào)整。然而，應(yīng)當(dāng)清楚理解的是，這些改進和調(diào)整處于本發(fā)明所公開技術(shù)的精神和范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于換熱器組裝件的鋁合金擠壓管產(chǎn)品，所述鋁合金擠壓管產(chǎn)品由AAlxxx系列鋁合金制成，并且進一步包含有目的地添加的一種或多種潤濕元素，所述潤濕元素選自于由 Bi0.03 % -0.5 Pb0.03 % -0.5 Sb0.03 % -0.5 Li0.03 % -0.5Se0.03% -0.5%,Y0.03% -0.05%,Th0.03% -0.05%所組成的組，并且這些元素的總和為0.5%以下。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁合金擠壓管產(chǎn)品，其中，所述AAlxxx系列的管進一步包含至多 0.3%的 Mg。
3.如權(quán)利要求2所述的鋁合金擠壓管產(chǎn)品，其中，所述AAlxxx合金包含Bi和Mg;并且其中，相對于Bi2Mg3的化學(xué)計量組成，過量Mg的含量為0.1 %以下。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的鋁合金擠壓管產(chǎn)品，其中，所述管僅包含0.03% -0.5%、優(yōu)選0.03% -0.35%的有目的地添加的Bi。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的鋁合金擠壓管產(chǎn)品，其中，所述AAlxxx系列鋁合金為選自于下組的合金:1050、1060、1100、1110、1300、1350、1350A、1370 和 1235。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的鋁合金擠壓管產(chǎn)品，其中，所述擠壓管所處條件選自于由F、O、Hlll和H112回火度所組成的組。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的鋁合金擠壓管產(chǎn)品，其中，所述管為換熱器組裝件的多孔口管。
8.制造通過釬焊連接的制品或制造經(jīng)釬焊組件的組裝件的方法，所述方法包含以下步驟: (a)使所述組件成型，所述組件中的至少一個由權(quán)利要求1-7中任一項所述的擠壓鋁合金管產(chǎn)品制成； (b)將所述組件組裝成組裝件； (C)在不向所述組件的組裝件施用釬焊釬劑的情況下對所述組裝件進行釬焊，并在非活性受控氣體氣氛中，將整個組裝件在釬焊溫度下釬焊，形成經(jīng)釬焊的組裝件；以及 (d)將所述經(jīng)釬焊的組裝件冷卻。
【文檔編號】C22C21/08GK103501958SQ201280019257
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月21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 申請人:愛勵軋制產(chǎn)品德國有限責(zé)任公司