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CN1199163A - 铝合金热交换器 - Google Patents

铝合金热交换器 Download PDF

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CN1199163A
CN1199163A CN98105795A CN98105795A CN1199163A CN 1199163 A CN1199163 A CN 1199163A CN 98105795 A CN98105795 A CN 98105795A CN 98105795 A CN98105795 A CN 98105795A CN 1199163 A CN1199163 A CN 1199163A
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CN
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sheet
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CN98105795A
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林昌照
伊藤明广
酒井茂男
松尾识
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

在一铝合金热交换器中,构成管件的钎焊薄板的心材是A1合金,其组成主要是1～1.5%重量的Mn、0.1～0.5%重量的Cu、0.05～0.2%重量的Zr和其余是A1和杂质;钎焊薄板为通过对心材的两面或一面涂覆钎焊填充金属制作而成,钎焊填充金属由包含最少量的Si的A1合金构成;以及,构成通风散热片的散热片材料采用主要由0.05～0.2%重量的Zr和其余为A1和杂质组成的A1合金。

Description

铝合金热交换器
本发明涉及适于轿车空调器、卡车空调器等使用的铝合金热交换器(例如叠片式热交换器)。更具体而言，本发明涉及的铝合金热交换器为一由钎焊管件和通风散热片制成的组合结构，管件由包覆有钎焊填料金属的铝合金钎焊薄板制作，而散热片由铝合金散热片材料制成；并且也可用于与叠片式热交换器采用同样方式制作的热交换器，包括用于汽车的热交换器(例如蒸发器、散热器、热芯、油冷却器及中间冷却器)和用于各种制冷器的热交换器。
图1示出一通常使用的叠片式蒸发器的示例。此叠片式蒸发器1的构成包括分开平行设置的大量管件2，在一对邻接管件2、2之间插有通风散热片(或波纹散热片)3，管件2和散热片3交替设置(见图1和3)并在此叠片状态对这些部件进行钎焊。
上述管件2每一个都由一对钎焊薄板(或板)6a和6b经加压接合而组成。这些钎焊薄板6a和6b由钎焊填料金属组成的涂覆材料包覆，并且具有箱部4和制冷剂通道5，如图2所示。如此制作的管件2可以有也可以没有如图2所示的装设于其中的内散热片7。
通常使用Al-Mn合金或添加Cu或其他元素的Al-Mn合金作为钎焊薄板6a和6b的心材，并使用由Al-Si合金或添加Zn的Al-Si合金作为其涂覆材料。这样一来，在现有技术中，就是使用由上述钎焊填料金属包覆的上述心材制作的钎焊薄板6a和6b作为管件2的部件。
另一方面，也经常利用Al-Mn合金或添加Zn、Si、In或其他元素的Al-Mn合金作为通风散热片3的材料。
确定选用和组合这些材料主要是为了提高抗蚀性，并且是企图防止制冷剂由于腐蚀造成通过钎焊薄板6a和6b泄漏。即使由于点蚀只形成一个穿透钎焊薄板6a和6b的蚀孔，也会造成制冷剂的泄漏。特别是随着近来为满足减轻重量的需要而开发具有轻量薄壁的钎焊薄板6a和6b的趋势，防止钎焊薄板6a和6b在厚度方向上发生点蚀变得日益重要。
因此，通常利用各种方法采取措施防止制冷剂泄漏。此种措施中的典型例子包括采用阴极保护法来抑制钎焊薄板的腐蚀，采用这种方法是在散热片材料中添加基底盒属(比如Zn)以降低点蚀电位，从而在散热片和钎焊薄板(或板)之间产生电位差，使散热片作为防蚀消耗阳极而承受牺牲腐蚀；这可使钎焊薄板的腐蚀模式从点蚀变为均匀腐蚀而提高钎焊薄板本身的抗蚀性。
虽然通常采取这些措施，但其目的是为了对付在遭受盐类损害的地方产生的腐蚀(特别是点蚀)，而且其目的基本上可以达到。然而，近年出现了在废气环境和废气加上盐空气环境中的腐蚀问题。采用传统的技术对付这种环境下的腐蚀，其效果不能令人满意。特别是在受废气等污染的环境中所生成的低氯水薄膜的导电率低，使防蚀电流不容易流动。结果上述的阴极保护法无法应用。
废气环境和通常的盐空气环境的基本差异在于废气环境中的有害成分主要是SOx和NOx，这与盐空气环境下以Cl为主要有害成分极为不同。为了适应世界市场环境，Al合金热交换器必须应付上述两种有害环境(即废气环境和盐空气环境)。为此目的，就要求对各种传统技术进行根本改进或提出新办法。
同时，早已了解到，当热交换器是采用在用作钎焊薄板涂覆材料的钎焊填充金属和散热片材料中添加Zn并按照真空钎焊工艺将这些材料组合的方法制作时，Zn在真空钎焊炉中加热时会蒸发。这不仅不会达到所希望的效果，还会产生一个缺点，即Zn会淀积在炉子的内壁上而使炉子的热效率降低。此外，还需要对淀积在炉子内壁时上的Zn采取去除措施，结果会增加运行成本。
本发明就是考虑到上述现有技术的现况而完成的。本发明的一个目的是提供一种在盐空气环境、废气环境和盐空气/废气环境中任何一种环境下具有优秀抗蚀性的Al合金热交换器。此外，本发明的另一目的是提供一种技术来防止在采用真空钎焊制造Al合金热交换器时真空钎焊炉受到有害作用。
为了达到上述目的，本发明提供具有如下构造的Al合金热交换器。
(1)Al合金热交换器为一由钎焊管件和通风散热片制成的组合结构，管件由包覆钎焊填料金属的Al合金钎焊薄板制作，而散热片由Al合金散热片材料形成，其中，
构成管件的钎焊薄板的心材是Al合金，其组成主要是1～1.5％重量的Mn、0.1～0.5％重量的Cu、0.05～0.2％重量的Zr和其余是Al和杂质；
钎焊薄板为通过对心材的两面或一面涂覆钎焊填充金属制作而成，钎焊填充金属由包含最少量的Si的Al合金属成；以及
构成通风散热片的散热片材料采用主要由0.05～0.2％重量的Zr和其余为Al和杂质组成的Al合金。
(2)铝合金热交换器为一由钎焊管件和通风散热片制成的组合结构，管件由包覆钎焊填料金属的Al合金钎焊薄板制作，而散热片由Al合金散热片材料形成，其中，
组成管件的钎焊薄壁的心材采用主要由1～1.5％重量的Mn、0.1～0.5％重量的Cu、0.05～0.2重量的Zr、0.1～0.3重量的Ti和其余是Al和杂质；
钎焊薄板通过对心材的两面或一面涂覆钎焊填充金属制作而成，钎焊填充金属由包含最少量的Si的Al合金构成；以及
构成通风散热片的散热片材料采用主要由0.05～0.2％重量的Zr和其余为Al和杂质组成的Al合金。
(3)最好上述钎焊薄板心材中的Fe和Si的含量都不超过0.30％重量或更低。
(4)最好对上述钎焊填充金属添加0.5～10％重量的Zn。
(5)最好在钎焊之后上述钎焊薄板的心材的微观结构中晶粒的排列形成一多层构造，在心材的厚度方向上达到5层或更多层。
(6)最好在钎焊之后上述钎焊薄板的心材和上述通风散热片的散热片材料的点蚀电位可以达到防蚀，并且上述通风散热片的散热片材料、上述管件表面上的钎焊填充金属和上述钎焊薄板的心材的点蚀电位可以得到控制使之增加而达到该范围。
(7)最好上述通风散热片的散热片材料和上述管件表面上的钎焊填充金属之间的点蚀电位差、上述管件表面上的钎焊填充金属和上述钎焊薄板的心材之间的点蚀电位差两者都可以得到控制使之不低于20mV。
(8)最好心材和散热片材料之间的点蚀电位差可以得到控制使之不低于40mV。
下面将对上述结构的特点就每一个部件进行介绍。<a>组成管件的钎焊薄板的心材由下面的Al合金的任意一种构成。
①以Al-Mn合金作为基材添加Cu和Zr制备而得的Al合金(权利要求1)。
②以Al-Mn合金作为基材添加Cu、Zr和Ti制备而得的Al合金(权利要求2)。
③如在上面①或②中所描述的Al合金，其中，除了其中所包含的杂质，Fe和Si的含量限制在不高于规定的水平(权利要求3)。
④如在上面①、②或③中所描述的Al合金，其中其微观结构的晶粒的排列应形成一多层构造，由5层或更多层组成(权利要求5)。<b>涂覆钎焊薄板的钎焊填充金属由下面任意一种Al合金构成。
①以Al-Si合金作为基材添加规定量的Zn制备而得的Al合金(权利要求4)。
②一种其点蚀电位在钎焊之后被控制在钎焊薄板心材的点蚀电位和通风散热片散热片材料的点蚀电位之间的中间数值的Al合金(权利要求6)。<c>通风散热片的散热片材料由下面的Al合金构成。
①以纯Al作为基材添加Zr制备而得的Al合金(权利要求1和2)。
这样，在本发明的一个优选实施例中，Al合金热交换器的是通过把利用在上面<a>中确定的钎焊薄板制作的管件和在上面<c>中确定的通风散热片的散热片组合并将其与上面<b>中确定的钎焊填料金属钎焊而制得。此外，在钎焊薄板的心材和通风散热片的散热片材料之间生成不低于40mV的点蚀电位差。另外，通风散热片的散热片材料、涂覆钎焊薄板表面的钎焊填料金属和钎焊薄板心材的点蚀电位可以得到控制使之增加而达到该范围，并且散热片材料和钎焊填料金属之间的点蚀电位差及钎焊填料金属和心材之间的点蚀电位差两者都可控制为不低于20mV。为了消除Zn对用于制造Al合金热交换器真空钎焊炉的有害作用，尽可能避免添加Zn。
图1是作为Al合金热交换器一种的叠片式蒸发器的透视图。
图2是用在图1中的叠片式蒸发器中的管件的分解透视图。
图3是示出由管件和通风散热片构成的叠片结构的分解透视图。
图4是示出添加0.1％重量的Zr的钎焊薄板心材的微观结构的显微照相(放大100倍)。
图5是示出添加0.1％重量的Zr和0.12％重量的Ti的钎焊薄板心材的微观结构的显微照相(放大100倍)。
下面专门叙述本发明的几个实施例。
在根据本发明的第一实施例的Al合金热交换器中，钎焊薄板的心材是Al合金，其组成主要是1～1.5％重量的Mn、0.1～0.5％重量的Cu、0.05～0.2％重量的Zr和其余是Al和杂质，并且上述的钎焊薄板是通过对心材的两面或一面涂覆钎焊填充金属制作而成，钎焊填充金属由包含最少量的Si的Al合金构成；此外，用于构成上述通风散热片的散热片材料采用主要由0.05～0.2％重量的Zr和其余为Al和杂质组成的Al合金。
在根据本发明的第二实施例的Al合金热交换器中，钎焊薄板的心材是Al合金，其组成主要是1～1.5％重量的Mn、0.1～0.5％重量的Cu、0.05～0.2％重量的Zr、0.1～0.3重量的Ti和其余是Al和杂质，并且上述的钎焊薄板是通过对心材的两面或一面涂覆钎焊填充金属制作而成，钎焊填充金属由包含最少量的Si的Al合金构成；此外，用于构成上述通风散热片的散热片材料采用主要由0.05～0.2％重量的Zr和其余为Al和杂质组成的Al合金。
下面，叙述添加到钎焊薄板心材、钎焊填料金属和散热片材料中的各种组分的作用及确定其含量的理由。
[I]添加到钎焊薄板心材中的各种组分的作用及确定其含量的理由
  <1>Mn添加剂的作用
    如果Mn添加到Al合金钎焊薄板心材，它将以Al-Mn化合物的形式分散进入心材。于是，Mn可以提高强度而不降低抗蚀性。
  <2>确定Mn含量的理由
    如果Mn含量大于1.5％重量，将会降低加工性能。此外，由于出现粒间腐蚀，抗蚀性会降低。另一方面，如果小于1％重量，则上述作用将不能充分发挥。
  <3>Cu添加剂的作用
    如果添加Cu，它将溶于基体(或母材)并从而提高强度。此外，Cu使心材的电化学性质具有更高的电位(即提高材料的电位并略为增加自抗蚀性)，加大与钎焊填料金属的电位差，并且从而产生可有效防止腐蚀的电位分布。
  <4>确定Cu含量的理由
    如果Cu含量大于0.5％重量，Cu会从基体(或母材)中沉淀而产生相反的作用，造成自抗蚀性急剧降低。此外，Cu可能从心材扩散到钎焊填料金属中并因而集中在钎焊填料金属的表面和其与散热片材料等的结合部，结果加大腐蚀速率。另一方面，如果小于0.1％重量，则上述作用将不能充分发挥。
  <5>Zr添加剂的作用
    钎焊后Zr分成细小的金属间化合物分散存在而使强度提高。此外，Zr可减小晶粒的大小并将腐蚀模式改变为均匀腐蚀，结果可以提高点蚀抗蚀性。
  <6>确定Zr含量的理由
    如果Zr含量大于0.2％重量，将会降低加工性能。另一方面，如果小于0.05％重量，则上述作用将不能充分发挥。
  <7>Ti添加剂的作用
    钎焊后Ti分成细小的金属间化合物分散存在而提高强度。此外，Ti分布在薄板厚度方向上的各层中。于是，腐蚀模式变为均匀腐蚀，结果可以提高点蚀抗蚀性。
  <8>确定Ti含量的理由
    如果Ti含量大于0.3％重量，将会降低加工性能。另一方面，如果小于0.1％重量，则上述作用将不能充分发挥。
[II]添加到散热片中的Zr的作用及确定其含量的理由
  <1>Zr添加剂的作用
    钎焊后Zr分成细小的金属间化合物分散存在而使强度提高。此外，Zr可以产生平坦的微观结构并从而提高强度、抗下垂性和抗侵蚀能力。
  <2>确定Zr含量的理由
    如果Zr含量大于0.2％重量，将会降低加工性能。另一方面，如果小于0.05％重量，则上述作用将不能充分发挥。
[III]添加到钎焊填料金属中的Zn的作用及确定其含量的理由
  <1>Zn添加剂的作用
    钎焊后Zn扩散到心材中并起防蚀消耗阳极的作用。此外，还形成一Zn扩散层。
  <2>确定Zn含量的理由
    为何将Zn的含量限制在0.5-10％的范围的理由如下：如果Zn的含量大于10％重量，则扩散进入心材的Zn的数量将增加，并且反而会降低心材的抗蚀性。另一方面，如果小于0.5％，则不能保证有足够的电位使Zn起到防蚀消耗电极的作用。
  <3>加入最少量的Si的理由
    钎焊填料金属必须在不会引起同类的Al母体金属熔化的温度下熔化。因此，添加Si以降低钎焊填料金属的熔点并增加其流动性。
下面列举一些示例，其中根据本发明的Al合金热交换器是利用真空钎焊工艺制造的。在这些示例中，具有下面表l示例1-4下面所示出的成分的Al合金用于钎焊薄板的心材和涂覆钎焊薄板表面的钎焊填料金属。表1还示出对比示例1-5，其中所使用的对比材料具有传统的成分或超出本发明范围的成分。
                                         表1
                   钎焊薄板材料的成分(用于真空钎焊工艺)
组分 Si Fe Mn Cu Mg Zn Zr Ti
示例1 钎焊填充金属 9.0  0.3 痕量 痕量 1.0 痕量 痕量 痕量
心材 0.2  0.15 1.0 0.3 痕量 痕量 0.12 痕量
示例2 钎焊填充金属 9.0  0.3 痕量 痕量 1.0 痕量 痕量 痕量
心材 0.18  0.15 1.2 0.4 痕量 痕量 0.09 痕量
示例3 钎焊填充金属 9.0  0.3 痕量 痕量 1.0 痕量 痕量 痕量
心材 0.14  0.17 1.1 0.2 痕量 痕量 0.07  0.17
示例4 钎焊填充金属 9.0  0.3 痕量 痕量 1.0 痕量 痕量 痕量
心材 0.21  0.20 1.3 0.45 痕量 痕量 0.11  0.11
对比示例1 钎焊填充金属 9.0  0.3 痕量 痕量 1.0 痕量 痕量 痕量
心材 0.25  0.28 1.1 0.05 痕量 痕量 0.10 痕量
对比示例2 钎焊填充金属 9.0  0.3 痕量 痕量 1.0 痕量 痕量 痕量
心材 0.27  0.31 1.2 0.6 痕量 痕量 0.1 痕量
对比示例3 钎焊填充金属 9.0  0.3 痕量 痕量 1.0 痕量 痕量 痕量
心材 0.21  0.27 1.4 0.3 痕量 痕量 痕量 痕量
对比示例4 钎焊填充金属 9.0  0.3 痕量 痕量 1.0 痕量 痕量 痕量
心材 0.25  0.26 1.2 0.3 痕量 痕量 痕量 0.12
对比示例5 钎焊填充金属 9.0  0.3 痕量 痕量 1.0 痕量 痕量 痕量
心材 0.25  0.28 1.1 0.6 痕量 痕量 0.08  0.13
·两面上的10％钎焊填充材料(或涂覆材料)·薄板厚度：0.5mm另一方面，具有下面表2中的示例A和B下所示的成分的Al合金被用于通风散热片的散热片材料。表2还示出对比例A-E。
                                           表2
                            散热片材料成分(用于真空钎焊工艺)
    Mn     Mg     Zn     Zr     注
  示例A   痕量   痕量   痕量     0.08
  示例B   痕量   痕量   痕量     0.16
对比示例A   痕量   痕量   痕量     0.35 热轧时断裂
对比示例B   痕量    0.5   痕量     0.08
对比示例C    1.1   痕量   痕量     0.10
对比示例D    1.3   痕量    1.5     0.10
对比示例E   痕量   痕量   痕量     0.02
用于制造Al合金热交换器示例的钎焊薄板(或管件)材料和散热片材料的组合示于下面的表3中。对这些材料的钎焊是在10-5乇的真空中在600℃的温度下进行5分钟。
             表3在热交换器试样中使用的材料的组合(用于真空钎焊工艺)
 钎焊薄板金属   散热片材料
    示例1     试样A
    示例1     试样B
    示例2     试样A
    示例2     试样B
    示例3     试样A
    示例3     试样B
    示例4     试样A
    示例4     试样B
    示例1     对比示例D
    示例2     对比示例D
    示例3     对比示例D
    示例4     对比示例A
    示例4     对比示例C
    示例4     对比示例D
    示例4     对比示例E
    对比示例1     对比示例D
    对比示例2     对比示例D
    对比示例3     对比示例D
    对比示例4     对比示例D
    对比示例5     对比示例D
[钎焊条件]·真空钎焊工艺·10-5乇·600℃×5分钟
其次，在下面给出了几个示例，其中根据本发明的Al合金热交换器是利用气氛(即真空充气-译者)钎焊工艺采用无腐蚀焊剂制造的。在示例5-7中在心材中所使用的合金元素的类型和含量，以及在对比示例6-9中在心材中所使用的合金元素的类型和含量示于下面的表4。其中在散热片材料中所使用的合金元素的类型和含量与表2中描述过的相同。其中所使用的材料组合将在后面的表6中列出。这些材料是按照气氛钎焊工艺在N2气氛中在605℃温度下进行5分钟。
                                 表4
                钎焊薄板材料的组合(用于气氛钎板工艺)
组分 si Fe Mn Cu Mg Zn Zr Ti 注
示例5 钎焊填充金属 9.0  0.2 痕量 痕量 痕量 1.5 痕量 痕量
心材 0.2  0.15 1.0 0.3 痕量 痕量 0.12 痕量
示例6 钎焊填充金属 9.0  0.2 痕量 痕量 痕量 1.5 痕量 痕量
心材 0.14  0.17 1.1  0.2 痕量 痕量 0.07 0.17
示例7 钎焊填充金属 9.0  0.25 痕量 痕量 痕量 7.5 痕量 痕量
心材 0.21  0.20 1.3  0.45 痕量 痕量 0.11 0.11
对比示例6 钎焊填充金属 9.0  0.2 痕量 痕量 痕量 1.5 痕量 痕量
心材 0.25  0.28 1.1  0.05 痕量 痕量 0.10 痕量
对比示例7 钎焊填充金属 9.0  0.2 痕量 痕量 痕量 1.5 痕量 痕量
心材 0.21  0.27 1.4  0.3 痕量 痕量 痕量 痕量
对比示例8 钎焊填充金属 9.0  0.3 痕量 痕量 痕量 0.2 痕量 痕量
心材 0.14  0.17 1.1  0.2 痕量 痕量 0.07  0.17
对比示例9 钎焊填充金属 9.0  0.2 痕量 痕量 痕量 13.0 痕量 痕量 在热轧时断裂
心材 0.14  0.17 1.1  0.2 痕量 痕量 0.07  0.17
·在两面上的10％的钎焊填充金属(或涂覆材料)·薄板厚度：0.5mm
根据本发明的Al合金热交换器示例和用于比较目的的Al合金热交换器示例是采用真空钎焊工艺制造的，对它们的评价结果示于下面表5中。在此试验例中，示例的评价是就钎焊性能和抗蚀性进行的，其抗蚀性是根据两种试验方法，即喷盐试验法(SST)和循环试验法(CCT)，进行评价的。上述SST提供的判断根据主要是用于评价对盐害的抵抗能力，而上述的CCT提供的判断根据主要是用于评价对废气环境的抵抗能力。
                         表5钎焊薄板材料和散热片材料组合(用于真空钎焊工艺)及其评价结果
   板材  散热片材料     钎焊性 喷盐试验中的最大蚀点深度 循环试验中的最大蚀点深度
   示例1     试样A     O      95μm     30μm
   示例1     试样B     O      85μm     35μm
   示例2     试样A     O     100μm     30μm
   示例2     试样B     O     105μm     40μm
   示例3     试样A     O      85μm     40μm
   示例3     试样B     O      90μm     30μm
   示例4     试样A     O      80μm     25μm
   示例4     试样B     O      95μm     35μm
   示例1   对比试样D     O     245μm     95μm
   示例2   对比试样D     O     230μm     85μm
   示例3   对比试样D     O     220μm     90μm
   示例4   对比试样B   (散热片变形)     140μm     50μm
   示例4   对比试样C     O     215μm    105μm
   示例4   对比试样D     O     205μm     65μm
   示例4   对比试样E (散热片严重变形)       -       -
对比示例1   对比试样D     O    400穿蚀    350μm
对比示例2   对比试样D     O    400穿蚀    200μm
对比示例3   对比试样D     O    150穿蚀    190μm
对比示例4   对比试样D     O    200穿蚀    120μm
对比示例5   对比试样D     O    400穿蚀    170μm
·喷盐试验：日本工业标准Z2371(在35℃连续喷射5％的盐水3,000小时)·循环试验：Cl-，200ppm；SO2- 4，500ppmpH：4喷射：35℃×4H干燥：60℃×2H                          720小时加湿：50℃/95RH％×2H
正如从上面的表5示出的评价结果可以清楚地看到那样，可以确信，就上述示例和对比示例中的所有材料而言，钎焊性能总地来说是令人满意的，并因而适于实际应用。另一方面，在抗蚀性方面，根据如表5所示的材料组合，可以看到明显的差别。特别是其中肯定了所有采用示例1-4的钎焊薄板材料的示例具有明显出色的抗蚀性。此外，利用对比材料组合的传统设计的示例具有很差的抗蚀性，尽管其结果因材料的组合和材料的成分的不同而略有差别。
当使用根据本发明的钎焊薄板的心材时，可以看到在抗蚀性上有明显的提高。尤其是当将根据本发明的钎焊薄板的心材与根据本发明的散热片材料组合使用时，可以看出抗蚀性得到明显的提高。结果肯定了表5所示的根据本发明的Al合金热交换器对于盐空气环境、废气环境及盐空气/废气环境、以及对其他的因素，如外来物质的粘附，都具有出色的抗蚀性。
此外，当使用真空钎焊炉，Zn的蒸汽淀积对真空钎焊炉的炉壁表面产生的有害作用可以避免，因为Zn的含量很少(痕量)，如上面的表1和2所示。
另一方面，根据本发明的Al合金热交换器和用于比较目的的Al合金热交换器是利用无腐蚀焊剂采用气氛钎焊工艺制造的，对它们的评价结果示于下面表6中。在此试验例中，与上述的采用真空钎焊工艺的试验例相似，也肯定了根据本发明的材料组合使抗蚀性与对比材料的组合相比得到了明显的提高。应当了解，在采用无腐蚀焊剂的气氛钎焊工艺的试验例中甚至在高Zn含量时也不会产生有害作用。
                        表6钎焊薄板材料和散热片材料的组合(用于气氛钎焊工艺)及其评价结果
   板材 散热片材料   钎焊性  喷盐试验中的最大蚀点深度  循环试验中的最大蚀点深度
   示例5     试样A     O     100μm      95μm
   示例5     试样B     O      95μm      85μm
   示例6     试样A     O     110μm      65μm
   示例6     试样B     O     100μm      80μm
   示例7     试样A     O      85μm      75μm
   示例7     试样B     O      95μm      60μm
对比示例6   对比试样D     O     350μm     180μm
对比示例7   对比试样D     O     215μm     220μm
对比示例8   对比试样D     O     245μm     175μm
另外，还进一步进行了实验来检查添加Zr(或Zr和Ti)对钎焊薄板的微观结构的作用。结果肯定了当添加Zr(或Zr和Ti)时，微观结构变得更精细，在钎焊后钎焊薄板(或管件)的心材的微观结构中的晶粒的排列形成多层结构(至少由5层组成)，并且腐蚀模式变成均匀腐蚀，结果提高点蚀抗蚀性和强度。图4是示出添加0.1％重量的Zr的钎焊薄板心材的微观结构的显微照相(放大100倍)，而图5是示出添加0.1％重量的Zr和0.12％重量的Ti的钎焊薄板心材的微观结构的显微照相(放大100倍)。用于这些实验的钎焊薄板的材料如下：
①对Zr添加剂(图4)
  钎焊金属：Al合金，包含10.8％重量的Si和0.79％重量的Mg。
  钎焊薄板的心材：Al合金，包含0.09％重量的Si、0.24％重量的Fe、0.31％重量的Cu和
                   1.04％重量的Mn(其中添加0.1％重量的Zr)。
②对Zr和Ti添加剂(图5)
  钎焊金属：Al合金，包含10.8％重量的Si和0.79％重量的Mg。
  钎焊薄板的心材：Al合金，包含0.11％重量的Si、0.28％重量的Fe、0.34％重量的Cu和
                    1.21％重量的Mn(其中添加0.1％重量的Zr和0.21％重量的Ti)。
在这些实验中，真空钎焊是在压力为10-5乇、温度为600℃的条件下进行5分钟。
在图4和5中，在钎焊薄板外边示出的白带表示熔化的钎焊填充金属。
如上所述，根据本发明，构成管件的钎焊薄板的心材的组成是Al合金，其制备方法是在Al-Mn合金基材中添加Cu和Zr(或Cu、Zr和Ti)，而构成通风散热片的散热片材料的组成是Al合金，其制备方法是在Al基材中添加Zr，从而得到出色的抗蚀性(即点蚀抗蚀性和片状抗蚀性)。于是，本发明可提供不仅能令人满意地对付盐空气环境，也能令人满意地对付废气环境的Al合金热交换器。
此外，在使用真空钎焊炉之处，Zn的蒸汽淀积对真空钎焊炉内壁产生的有害作用可以通过将散热片材料和钎焊填充金属中的Zn的含量减少到最小而消除。在使用气氛(N2气体)钎焊工艺利用无腐蚀焊剂制造Al合金热交换器之处，不会产生上述的有害作用。因此，通过在钎焊填充金属添加0.5～10％重量的Zn可以借助Zn的扩散而达到高度的点蚀抗蚀性。
根据本发明的另一特点，通过限制钎焊薄板心材中的Fe和Si的含量为0.30％重量或更低可以使抗蚀性得到进一步的提高。限制其含量的理由如下：如果Fe从基体(或母材)中沉淀，它会造成电位升高并形成一个产生腐蚀的起始点。因此，Fe的含量限制为0.30％重量或更低。与此类似。Si也有力图沉淀而形成产生腐蚀起始点的倾向。因此，Si的含量限制为0.30％重量或更低。为了提高抗蚀性，最好将Fe和Si的含量限制为0.25％重量或更低。
根据本发明的再一个目的，在钎焊薄板的心材和通风散热片的散热片材料之间生成不低于40mV的点蚀电位差。另外，通风散热片的散热片材料、涂覆钎焊薄板表面的钎焊填料金属和钎焊薄板心材的点蚀电位可以得到控制使之增加而达到该范围，开且散热片材料和钎焊填料金属之间的点蚀电位差及钎焊填料金属和心材之间的点蚀电位差两者都可控制为不低于20mV。于是，可以进一步使抗蚀性得到提高。
虽然上面对本发明的描述是参考一些具体的实施例，应该可以理解本发明不局限于这些实施例，而是在本发明的技术概念的基础之上可以进行各种变化和改变。比如，本发明也可应用于；并且也可用于与上述叠片式蒸发器采用同样方式制作的热交换器，包括用于汽车的热交换器(例如散热器、热芯、油冷却器及中间冷却器)和用于各种制冷器的热交换器。
如上所述，本发明可提供实际上很有用的Al合金热交换器，它们具有出色的抗蚀性(特别是点蚀抗蚀性)和可以令人满意地对付盐空气环境和废气环境两种环境。此外，在使用真空钎焊炉制造Al合金热交换器之处，Zn的蒸汽淀积对炉子内壁产生的有害作用可以通过将Zn的含量减少到最小而得到防止。

Claims (8)

1.一种铝合金热交换器，包括一由钎焊管件和通风散热片制成的组合结构，管件由包覆钎焊填料金属的Al合金钎焊薄板制作，而散热片由Al合金散热片材料形成，其特征在于：
构成上述管件的上述钎焊薄板的心材是Al合金，其组成主要是1～1.5％重量的Mn、0.1～0.5％重量的Cu、0.05～0.2％重量的Zr和其余是Al和杂质；
上述钎焊薄板为通过对上述心材的两面或一面涂覆钎焊填充金属制作而成，钎焊填充金属由至少包含Si的Al合金构成；以及
构成上述通风散热片的散热片材料采用主要由0.05～0.2％重量的Zr和其余为Al和杂质组成的Al合金。
2.一种铝合金热交换器，包括一由钎焊管件和通风散热片制成的组合结构，管件由包覆钎焊填料金属的Al合金钎焊薄板制作，而散热片由Al合金散热片材料形成，其特征在于：
构成上述管件的上述钎焊薄板的心材是Al合金，其组成主要是1～1.5％重量的Mn、0.1～0.5％重量的Cu、0.05～0.2％重量的Zr、0.1～0.3重量的Ti和其余是Al和杂质；
上述钎焊薄板为通过对上述心材的两面或一面涂覆钎焊填充金属制作而成，钎焊填充金属由包含最少量的Si的Al合金构成；以及
构成上述通风散热片的散热片材料采用主要由0.05～0.2％重量的Zr和其余为Al和杂质组成的Al合金。
3.根据权利要求1或2中的铝合金热交换器，其特征在于，上述钎焊薄板心材中的Fe和Si的含量都限制为0.30％重量或更低。
4.根据权利要求1至3中任何一项中的铝合金热交换器，其特征在于，对上述钎焊填充金属添加0.5～10％重量的Zn。
5.根据权利要求1至4中任何一项中的铝合金热交换器，其特征在于，在钎焊之后上述钎焊薄板的心材的微观结构中晶粒的排列形成一多层构造，在心材的厚度方向上达到5层或更多层。
6.根据权利要求1至3中任何一项中的铝合金热交换器，其特征在于，在钎焊之后上述钎焊薄板的心材和上述通风散热片的散热片材料的点蚀电位可以达到防蚀，并且上述通风散热片的散热片材料、上述管件表面上的钎焊填充金属和上述钎焊薄板的心材的点蚀电位可以得到控制使之增加而达到该范围。
7.根据权利要求6中的铝合金热交换器，其特征在于，上述通风散热片的散热片材料和上述管件表面上的钎焊填充金属之间的点蚀电位差、以及上述管件表面上的钎焊填充金属和上述钎焊薄板的心材之间的点蚀电位差两者都可以得到控制使之不低于20mV。
8.根据权利要求7中的铝合金热交换器，其特征在于，上述心材和上述散热片材料之间的点蚀电位差可以得到控制使之不低于40mV。
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