CN101124451A - 热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料 - Google Patents

热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料 Download PDF

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铃木佑治
正路美房
福田敏彦
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Abstract

本发明提供一种成型性及苛刻的腐蚀环境下的耐腐蚀性优异的汽车热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，其特征在于，在芯材的两表面上包覆Al－Si类合金钎料而成，上述芯材由含有0.8～2.5％的Mn、0.1～1.0％的Si、0.06～0.3％的Fe、0.8～4.0％的Zn、余量为Al及杂质的铝合金构成；上述钎料由含有6～13％的Si、0.06～0.4％的Cu、余量为Al及杂质的铝合金构成；钎料分别以总厚度的3～20％的厚度包覆芯材的两表面。

Description

热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料
技术领域
本发明涉及一种热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，具体地说，涉及一种如散热器、加热器芯、油冷却器、中间冷却器、车辆空调机的冷凝器、蒸发器等的、通过钎焊将散热片与构成工作流体通路的铝管体(包括铝合金管体)接合而形成的铝合金制热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，特别是涉及一种焊脚的耐腐蚀性优异的铝合金硬钎焊散热片材料。
背景技术
铝合金制的热交换器作为散热器、加热器芯、油冷却器、中间冷却器、车辆空调机的蒸发器或冷凝器等的汽车用热交换器已被广泛使用。这些铝合金制的热交换器，通过以下方式进行制造：将在JISA3003、JISA3203等的Al-Mn类合金的芯材上包覆有Al-Si类合金钎料的硬钎焊片材成型为波状的散热片，通过使用氯化物类钎剂的钎剂钎焊法、使用氟化物类钎剂的惰性气体保护钎焊法、或真空钎焊法，装配在由纯铝、Al-Cu类合金、Al-Mn类合金、Al-Mn-Cu类合金等构成的挤出扁平管等的铝管体(工作流体通路材料)的表面上。
在苛刻的环境下使用汽车用铝合金制热交换器时，在铝管体上产生铝材料特有的点腐蚀，存在着点腐蚀发展到管体的内部而损失热交换能量的问题。为了解决该问题，采用下述方法，即，使用在铝管体的表面形成有比铝管体的电化学势低的Zn(含有Zn合金)被覆层、从而使管体表面的电位比铝管体内部的电位低的材料，在其上面钎焊接合散热片。
通常，Zn被覆层，是通过在挤出成型的铝扁平管等的铝管体的表面上喷镀Zn或Zn合金来形成(特开平2-138455号公报)。但是，在喷镀被覆了Zn的铝管体上钎焊接合由硬钎焊形成的散热片材料而制备汽车用热交换器时，铝管体与散热片的焊脚部受到腐蚀，虽然散热片的腐蚀轻微，但有时会产生铝管体与散热片的分离，导致热交换器的传热性能降低的问题。
另一方面，近年来，由汽车的带防滑轮刺的轮胎产生的粉尘存在着危害健康之虑，因此，用无钉防滑轮胎代替带防滑轮刺的轮胎而使用，但是，由于无钉轮胎在结冰路面上的制动性能差，因此，在冬季积雪时及路面结冰时，为了防止汽车的打滑事故，在路面上大量播撒氯化钙或氯化钠等的融雪剂。由于这些融雪剂附着在行驶中的汽车的热交换器上促进热交换器的腐蚀，因此，产生铝管体与散热片过早分离，在苛刻的情形时散热片脱落的问题。
另外，热交换器在钎焊后进行涂装，为了提高涂膜的密封性而增强耐腐蚀性，在构成热交换器的铝部件的表面实施重铬酸盐或磷酸铬酸盐处理，但是，由于环境问题，铬酸盐处理被废止，因此，焊脚腐蚀的进展变快，散热片越发变得易于从铝管体上分离。
发明内容
发明人等为了解决上述课题，进行了种种研究的结果发现：在喷镀被覆了Zn的铝管体上钎焊接合散热片材料时，Zn向铝管体与散热片的焊脚部扩散，使焊脚部的电化学势比铝管体及散热片的电化学势低，因此，焊脚部被优先腐蚀。进一步地，再加上试验研究结果发现：特别是当被覆层的Zn的附着量多时Zn向焊脚部的扩散明显；如果减少喷镀被覆的Zn的量，则能够得到一定程度的耐腐蚀性的改善，但是仅仅靠减少Zn的附着量，不一定能够得到优异的耐腐蚀性；铝管体、散热片材料及铝管体上被覆的Zn层的组成，及它们的组合会对热交换器的耐腐蚀性产生影响。
本发明是根据上述认识而完成的，其目的在于提供一种热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，特别地，其为使用了形成有Zn被覆层的铝管体且没有进行铬酸盐处理的汽车热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，其成型性优异，可抑制苛刻的腐蚀环境下铝管体的点腐蚀的发生，并且钎焊部的耐腐蚀性优异，能够防止散热片从铝管体脱离。
用于实现上述目的本发明的热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，为在芯材的两表面上包覆Al-Si类合金钎料而成，并通过钎焊装配到构成工作流体通路的、Zn被覆的铝管体上，其特征在于，上述芯材，由含有0.8～2.5％的Mn、0.1～1.0％的Si、0.06～0.3％的Fe、0.8～4.0％的Zn、余量为Al及杂质的铝合金构成；上述钎料，由包括6～13％的Si、0.06～0.4％的Cu、余量为Al及杂质的铝合金构成；钎料分别以总厚度的3～20％的厚度包覆芯材的两表面。
另外，本发明的热交换器用铝合金硬钎焊材料，具有如下所述的特征。
(1)上述芯材，在上述成分之外，还进一步含有0.05～0.3％的Zr、0.05～0.3％的Cr、0.05～0.3％的Ti中的一种或两种以上。
(2)上述热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，具有180～250MPa的拉伸强度，拉伸强度与耐力的差为20MPa以下。
(3)当将上述Zn被覆铝管体的Zn附着量作为A(g/m2)、将上述散热片材料的芯材中的Zn量作为B％、将钎料中的Cu量作为C％时，满足-100≤-10×A+23×B-106×C≤20的关系，且上述铝管体的内周部的自然电位与散热片的自然电位的差为80mV以上。
用于实施发明的最佳方式
对本发明的热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料中的(1)合金成分、(2)钎料的包覆率、(3)机械性质、(4)电位差进行说明。
(1)合金成分
下面，对本发明中的合金成分的意义及其限定理由进行说明。
(芯材)
芯材中的Mn，具有提高芯材的强度、改善耐高温压屈性的功能。Mn的优选的含量为0.8～2.5％，若低于0.8％时其效果小，若超过2.5％时，则在铸造时生成粗大的结晶体，从而损害压延加工性，板材的制造变得困难。Mn的进一步优选的含量为1.0～1.7％。
芯材中的Fe与Mn共存，可提高钎焊前及钎焊后的散热片材料的强度。优选Fe的含量为0.06～0.3％，若低于0.06％时其效果小，若超过0.3％时，则晶粒变细，熔融钎料容易向芯材中侵蚀，导致耐高温压屈性降低，自身腐蚀性增大。Fe的进一步优选的含量是0.06～0.25％。芯材中的Si与Mn结合生成微细的Al-Mn-Si类化合物，可提高散热片材料的强度，同时减少Mn的固溶量，从而提高热传导度率(电传导率)。另外，由于抑制钎料中的Si向芯材扩散，因此能够形成充分的焊脚。Si的优选的含量为0.1～1.0％，若低于0.1％时其效果不充分，若超过1.0％时，则大量存在于晶粒边界，而在晶粒边界附近形成Si浓度低的区域，因而容易产生晶粒边界腐蚀。Si的进一步优选的含量为0.3～0.7％。
芯材中的Zn，能使芯材的电位变低、提高牺牲阳极效果。Zn的优选的含量是0.8～4.0％，如果不足0.8％，其效果变小，如果超过4.0％，则芯材自身的耐腐蚀性变差，晶粒边界腐蚀敏感度也增加。Zn的进一步优选的含量是1.5～3.0％。
芯材中的Zr、Cr及Ti，能够提高钎焊前及钎焊后的散热片材料的强度的同时，改善高温压屈性。Zr、Cr及Ti的优选的总含量为0.05～0.3％，若不足0.05％，其效果变小，若超过0.3％，则铸造时生成粗大的结晶体而损害压延加工性，板材的制造变得困难。
在芯材中，也可以分别添加0.3％以下的In、Sn、Ga，这些元素中的任何一种都能够在几乎不降低散热片材料的热传导率的情况下降低电位，给予牺牲阳极效果。另外，即使含有0.1％以下的Pb、Li、Sr、Ca、Na，也不会损害本发明的效果。为了提高强度，也可以分别添加0.3％以下的V、Mo、Ni，而为了防止氧化，也可以添加0.1％以下的Be。
(钎料)
钎料中的Si，具有降低钎料的熔点、提高熔融钎料的流动性的功能。Si的优选的含量为6～13％，若不足6％时，其效果小，若超过13％，则熔点急剧变高，制造时的加工性也降低。Si的进一步优选的含量为7～12％。
钎料中的Cu，具有提高钎焊后的焊脚电位的功能。Cu的优选的含量为0.06～0.4％，若不足0.06％时其效果小，若超过0.4％时，则散热片自身的电位也变高，因此，牺牲阳极效果降低。另外，自身耐腐蚀性降低，从而容易产生晶粒边界腐蚀。Cu的进一步的优选含量为0.1～0.3％。
钎料中，即使分别含有0.3％以下的Cr、Mn，分别含有0.1％以下的Pb、Li、Ca，也不会损害本发明的效果。为了铸造组织的微细化，可添加0.3％以下的Ti、0.01％以下的B；为了钎料中的Si粒子的微细化，可分别添加0.1％以下的Sr、Na；为了降低电位而赋予牺牲阳极效果，可分别添加0.1％以下的In、Sn、Ga；为了抑制表面氧化皮膜的生长，可添加0.1％以下的Be；为了提高钎料的流动性，可添加0.4％以下的Bi。
钎料中，若大量含有Fe则容易产生自身腐蚀，因此，优选将Fe限制在0.8％以下。另外，当采用使用了氟化物类钎剂的惰性气体保护钎焊时，由于钎料中的Mg与氟化物类的钎剂反应而阻碍硬钎焊性能，因此优选将Mg限制在0.5％以下。
(2)钎料的包覆率
散热片材料中的钎料的包覆率，在厚度为100μm(0.10mm)以下的散热片材料中，优选在单表面上平均为3～20％。若单表面的包覆率不足3％，芯材上包覆的钎料的厚度过小，难以得到均匀的包覆率，从而使包覆有钎料的散热片材料的制造变得困难。若超过20％，则钎料的熔融量过多，芯材容易被溶解、侵蚀的同时，板厚变薄，因而强度降低。更优选的包覆率为5～15％。
(3)机械性质
本发明的热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，重要的是其成型前的散热片材料(原材料)的拉伸强度在180～250MPa内、(拉伸强度-耐力)的值为20MPa以下。通过将成型前的散热片材料的拉伸强度及(拉伸强度-耐力)的值控制在上述的范围内，能够使成型性优异、且能够消除在波纹状成型时的散热片的***部高度的偏差。
当原材料的拉身强度不到180MPa时，由于波纹状成型时的加工应力而容易发生异常变形，散热片的***部高度的偏差变大，若原材料的拉伸强度超过250MPa，则波纹状成型时的回弹力变大，从而散热片的***部高度的偏差变大，在上述任何一种情形下进行钎焊时，散热片与铝管体之间都易于发生接合不良。另外，为了将原材料的拉伸强度控制在180～250MPa内、将(拉伸强度-耐力)的值控制在20MPa以下，可采用调整散热片材料制造时的均质化处理温度、退火处理温度、冷轧加工度的方法。
另外，本发明的热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料中，优选原材料的基质(matrix)为纤维组织，通过将纤维组织作为原材料的基质，能够使散热片材料的成型加工性均匀、进一步降低波纹状成型时的散热片***部高度的偏差。当原材料的基质为重结晶组织时，散热片材料的成型加工性有时不均匀，散热片***部高度的偏差容易变大，钎焊时散热片与铝管体之间易于产生接合不良。为了使原材料的基质成为纤维组织，优选采用将散热片材料制造时的退火处理温度调整为比合金的重结晶温度低的温度的方法。
(4)电位差
将表面上具有Zn被覆层的挤出扁平多孔管等的铝管体与硬钎焊散热片加以组合而进行钎焊加热时，Zn熔融向铝管体中扩散，其结果是，铝管体的电位越接近表面越低，且沿着深度方向随着深度变深而慢慢变高。因此，腐蚀首先在管体的表层部上进行，而难以发生贯通腐蚀，由此提高热交换器的寿命。由于Zn的熔点比钎料的熔点低，所以，首先在管体与散热片的接合部上Zn形成焊脚，接下来，钎料熔融混合在Zn中。因此，焊脚中的Zn的浓度比管体表面或散热片中的Zn的浓度高，焊脚的电位比管体表面或散热片的电位极其抵。
热交换器被置于腐蚀环境中时，腐蚀最先在最低电位的部分上进行，因此，与管体表面或散热片相比，焊脚首先发生腐蚀，焊脚与散热片的电位差及焊脚与管体表面的电位差越大，越促进焊脚的腐蚀，从而发生散热片与管体分离的现象。
因此，为了防止散热片从管体脱离，尽可能将焊脚的电位与管体表面或散热片的电位接近，但是，通过低成本的喷镀形成Zn被覆层时，若Zn被覆量少，则难以形成均匀的被覆层，需要一定程度以上的Zn被覆量，因此，焊脚中的Zn量变多，导致焊脚的电位比管体表面或散热片的电位低。另外，使散热片的电位变得更低，则存在着散热片的自身腐蚀量增大而散热片的消耗显著的问题。
对解决上述问题、使焊脚的电位尽可能接近管体表面或散热片的电位的方法进行了研究，结果发现，通过将Cu添加至散热片材料的钎料中，在不会增大散热片材料的自身腐蚀的情况下，在管体表面上形成均匀的Zn被覆层时，也能够提高焊脚的电位。进一步进行了反复试验研究，结果发现，焊脚的电位受铝管体表面的Zn被覆量与散热片材料的组成的影响；当将Zn被覆铝管体的Zn附着量作为A(g/m2)、将散热片材料的芯材中的Zn量作为B％、将钎料中的Cu量作为C％时，满足-100≤-10×A+23×B-106×C≤20的关系，且铝管体的内周部(将管体的表面作为外周部时的管体的内周部，即管体的厚度方向的最下部)的自然电位与散热片的自然电位的差(管体的内周部的自然电位-散热片的自然电位)为80mV以上时，散热片的脱离现象的改善特别明显。
若(-10×A+23×B-106×C)的值比-100小，则焊脚与散热片的电位差变大，焊脚优先被腐蚀，发生过早的散热片的脱离。若(-10×A+23×B-106×C)的值超过20，虽然不发生散热片的脱离现象，但是，散热片优先被腐蚀，导致热交换性极其过早地下降。另外，当铝管体的内周部的自然电位与散热片的自然电位之差不足80mV时，不能充分发挥散热片的牺牲阳极效果，铝管体的腐蚀深度容易加大，从而在短期内发生贯通腐蚀，损失作为热交换器的功能。
本发明的硬钎焊散热片材料，是通过对用以构成硬钎焊散热片材料的、具有规定的组成的芯材用铝合金及钎料用铝合金，例如，用半连续铸造进行铸锭，并按照通常的方法进行均质化处理后，对钎料进一步进行热轧，然后包覆均质化处理后的芯材与热轧后的钎料，再进行热轧、退火、冷轧、或热轧后冷轧，经退火、精加工冷轧而制造，制成厚度为0.10mm(100μm)以下的板材。将该板材切成规定宽度后，进行波纹状加工，与工作流体通路材料(管材)，例如由JIS3003合金等的Al-Mn类合金构成的扁平管进行交替层压，通过钎焊接合，制作出热交换器芯。
实施例
下面，将本发明的实施例与比较例作对比加以说明。这些实施例示出了本发明的一种实施方式，而本发明并不限定于此。
实施例1
通过连续铸造，对具有表1所示的组成的芯材用铝合金及钎料用铝合金(组合号：A～T)进行铸锭，并按照通常的方法进行均质化处理，而对钎料用铝合金铸锭则进行进一步的热轧，并包覆在芯材用铝合金铸锭的两表面后，进行热轧，接下来进行冷轧，实施中间退火后，经过最终冷轧，最后制造出具有表1所示的钎料包覆率的、厚度为0.08mm的包覆散热片材料(H14调质材料)。
对所得到的散热片材料进行波纹状成型加工，组装在由表面上喷镀了10μm厚的Zn的纯铝类多孔扁平管(50段)构成的管材上，与预先设置了嵌合部的贮水箱(header tank)及侧板进行装配，喷镀氟化物类钎剂后，加热至600℃(到达温度)，进行惰性气体保护钎焊。
对芯材与钎料的组合号为A～T的试验材料，通过下述方法评价了H14材料的机械性质，散热片的波纹状加工性，钎焊后的芯的状态，钎焊接合后的散热片、散热片与管的接合焊脚及管表面的自然电位，芯的腐蚀试验后的散热片及管的散热片接合残存率，接合部的熔融压屈的有无，耐晶粒边界腐蚀性，与散热片接合的管材的耐点腐蚀性。将结果示于表2、表3。
H14材料的机械性质：由H14材料制作JIS5号试验片，进行拉伸试验，测定0.2％耐力、拉伸强度及伸长率。
散热片的波纹状加工性：将H14材料的金属卷切成20mm宽的条形，利用散热片成型机进行波纹状成型，能够正常成型的判定为○，有表面粗糙、微小裂纹等异常的判定为△。
钎焊后的芯的状态：对组装后的芯进行钎焊加热，对所形成的芯用肉眼判定散热片是否有压屈，没有产生压屈的判定为○，有压屈的判定为×。
钎焊接合后的散热片、散热片与管的接合焊脚及管表面的自然电位：切断钎焊加热后的芯，制作仅露出各测定部位、其他部位用树脂掩蔽的试样，并在用醋酸将pH值调整为3的5％NaCl水溶液中浸渍24小时，测定相对于饱和甘汞电极(SCE)的电位。
算出电位关系式值：从扁平管表面的Zn附着量A(g/mm2)、散热片芯材中的Zn浓度B％、散热片钎料中的Cu含量C％，计算(-10×A+23×B-106×C)。
接合部的熔融压屈的有无：采取接合部的代表部分，埋入树脂中，观察接合部有无熔融压屈。
耐晶粒边界腐蚀性：对接合散热片与管而形成的芯，进行4周的SWAAT腐蚀试验(ASTM G85-85)后，夹住散热片的上下管进行拉伸试验，测定破断强度，将其平均强度作为散热片材料的耐晶粒边界腐蚀性判断的指标。
管材的耐点腐蚀性：测定上述腐蚀试验中管上生成的最大点腐蚀深度而进行评价。
散热片的接合残存率：上述腐蚀试验后，机械地切除散热片，通过下式算出散热片的接合率。
散热片的接合残存率(％)＝腐蚀试验后的散热片接合率/腐蚀试验前的散热片接合率
表1
 组合     芯材     钎料   单表面包覆率％
 Mn  Fe  Si  Zn  其它  Si  Cu
 ABCDEFGHIJKLMNOPQRST  1.62.50.91.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.2  0.150.150.150.150.150.080.250.150.150.150.150.150.150.150.150.150.150.150.150.15  0.50.50.50.850.150.50.50.50.50.50.50.50.50.50.50.50.50.50.50.5  2.52.52.52.52.52.52.53.51.02.52.52.52.52.52.52.52.52.52.52.5 Zr0.1Cr0.1Ti0.1Zr0.1 Cr0.1  101010101010101010101010107.512.51010101010  0.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.20.080.350.20.20.2     101010101010101010101010101010101051710
注：组成为质量％。
表2
  试验材料   组合   H14机械性质   散热片成型性   管的Zn附着量g/mm2 芯的压屈   电位关系式的值 自然电位(mVSCE)
  拉伸强度MPa   耐力MPa 焊脚 散热片 管表面 管内周部
  1234567891011121314151617181920212223   ABCDEFGHIJKLMNOPQRSHTTQ   220235185210185195195195195195195195195190200195210195205195195195210   210220175200175185185185185185185185185180190185200185195185185185200   ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○   1010101010101010101010101010101010101015734   ○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○   -64-64-64-64-64-64-64-41-98-64-64-64-64-64-64-51-80-64-64-91-346-20 -892-892-892-892-892-892-892-895-877-892-892-892-892-905-885-915-870-892-892-978-880-850-840 -865-850-880-880-860-874-874-895-838-874-874-874-874-880-870-905-845-874-874-895-874-875-845 -792-792-792-792-792-792-792-792-792-792-792-792-792-792-792-792-792-792-792-823-785-775-780 -720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720-720
表3
 试验材料 组合 电位差  散热片接合残存率％  管最大腐蚀深度mm   SWAAT试验后的平均破断强度MPa
 (散热片)-(焊脚)  (管内周部)-(散热片)
 1234567891011121314151617181920212223  ABCDEFGHIJKLMNOPQRSHTTQ  2742121232181803918181818251510251818836-25-5  145130160160140154154175118154154154154160150185125154154175154155125  90859590809090100809090909080957010070907090100100  0.060.070.040.060.040.040.060.040.080.050.050.050.050.060.070.040.090.060.050.070.060.050.05  4954464745464842514746484644455342464541535648
如表2～3可知，根据本发明的试验材料1～23中的任意一种的散热片成型性优异，没有钎焊后的芯的压屈，腐蚀试验后的散热片的接合残存率也70％以上、为良好，管的最大点腐蚀深度不到0.1mm，显示出优异的耐点腐蚀性。另外，SWAAT试验后的平均破断强度也为40MPa以上，显示出了良好的耐晶粒边界腐蚀性。
比较例1
通过连续铸造，对具有表4所示的组成的芯材用铝合金及钎料用铝合金(组合a～q)进行铸锭，并按照通常的方法进行均质化处理，而对钎料用铝合金铸锭进行进一步热轧，并包覆芯材用铝合金铸块的两表面后，进行热轧，接下来进行冷轧，实施中间退火后，经过最终冷轧，最后制造出具有表4所示的钎料包覆率的、厚度为0.08mm的包覆散热片材料(H14调质材料)。
对所得到的散热片材料，与实施例1同样地，进行波纹状成型加工，并安装在由表面上实施了Zn处理的纯铝类多孔扁平管(50段)构成的管上，与预先设置了嵌合部的贮水箱(header tank)及侧板进行装配，喷镀氟化物类钎剂后，加热至600℃(到达温度)，进行惰性气体保护钎焊。
对芯材与钎料的组合a～q的试验材料，通过与实施例1同样的方法评价H14材料的机械性质，散热片的波纹状加工性，钎焊后的芯的状态，钎焊接合后的散热片、散热片与管的接合焊脚及管表面的自然电位，芯的腐蚀试验后的散热片及管的散热片接合残存率，接合部的熔融压屈的有无，耐晶粒边界腐蚀性，与散热片接合的管材的耐点腐蚀性。将结果示于表5、表6。
表4
组合  芯材  钎料  单表面包覆率％
 Mn  Fe  Si  Zn 其它  Si  Cu
 a  0.5  0.15  0.5  2.5  10  0.2  10
 b  2.9  0.15  0.5  2.5  10  0.2  10
 c  1.2  0.15  0.05  2.5  10  0.2  10
 d  1.2  0.15  1.3  2.5  10  0.2  10
 e  1.2  0  0.5  2.5  10  0.2  10
 f  1.2  0.35  0.5  2.5  10  0.2  10
 g  1.2  0.15  0.5  0.6  10  0.2  10
 h  1.2  0.15  0.5  4.4  10  0.2  10
i 1.2 0.15 0.5 2.5 Zr0.4 10 0.2 10
j 1.2 0.15 0.5 2.5 Cr0.4  10  0.2  10
 k  1.2  0.15  0.5  2.5  Ti0.4  10  0.2  10
 l  1.2  0.15  0.5  2.5  4  0.2  10
 m  1.2  0.15  0.5  2.5  15  0.2  10
 n  1.2  0.15  0.5  2.5  10  0.02  10
 o  1.2  0.15  0.5  2.5  10  0.6  10
 p  1.2  0.15  0.5  2.5  10  0.2  2
 q  1.2  0.15  0.5  2.5  10  0.2  30
注：组成为质量％。
表5
 试验材料  组合  H14机械性质  散热片成型性  管上的Zn的附着量g/mm2  芯的压屈 电位关系式的值 自然电位(mVSCE)
 拉伸强度MPa  耐力MPa 焊脚 散热片 管表面 管内周部
 24  a  110  90  △  10  × -64 -892 -900 -792 -720
 25  b  --  --  --   --  -- -- -- -- -- --
 26  c  130  110  △  10  × -64 -- -- -- --
 27  d  190  180  ○  10  × -64 -- -- -- --
 28  e  195  185  ○  10  ○ -64 -892 -874 -792 -720
 29  f  200  190  ○  10  × -64 -- -- -- --
 30  g  195  185  ○  10  ○ -107 -883 -807 -792 -720
 31  h  195  185  ○  5  ○ 30 -900 -930 -792 -720
32 i -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
33 j -- -- -- -- -- -- -- -- -- --
 34  k  --  --  --  --  -- -- -- -- -- --
 35  l  175  165  ○  10  ○ -64 -- -- -- --
 36  m  --  --  --  --  -- -- -- -- -- --
 37  n  195  185  ○  10  ○ -45 -922 -926 -792 -720
 38  o  225  210  ○  10  ○ -106 -830 -770 -792 -720
 39  p  190  180  ○  10  ○ -64 -- -- -- --
 40  q  200  190  ○  10  × -64 -- -- -- --
表6
 试验材料  组合 电位差 散热片接合残存率％ 管最大腐蚀深度mm  SWAAT试验后的平均破断强度MPa
(散热片)-(焊脚) (管内周部)-(散热片)
 24  a -8 180 -- -- 42
 25  b -- -- -- -- --
 26  c -- -- -- -- --
 27  d -- -- -- -- --
 28  e 18 154 90 0.09 48
 29  f -- -- -- -- --
 30  g 76 87 30 0.15 55
 31  h -30 210 100 0.04 15
32 i -- -- -- -- --
33 j -- -- -- -- --
 34  k -- -- -- -- --
 35  l -- -- -- -- --
 36  m -- -- -- -- --
 37  n -4 206 20 0.08 52
 38  o 60 50 100 0.18 10
 39  p -- -- -- -- --
 40  q -- -- -- -- --
如表5～6所示，试验材料24由于芯材中的Mn量少，因此，散热片的拉伸强度低，散热片成型性差。试验材料25由于芯材中的Mn的量多，因此，铸造时生成粗大化合物而损害压延加工性，不能制造出完好的散热片材料。试验材料26由于芯材中的Si量少，因此，散热片材料的拉伸强度低，散热片成型性差。试验材料27由于芯材中的Si的量多，因此，在钎焊接合部产生起因于局部熔融的压屈。试验材料28由于芯材中的Fe量少，因此，散热片的强度低，钎焊时发生压屈。试验材料29由于芯材中的Fe的量多，因此，钎焊后的芯材的晶体粒径变小，熔融钎料渗透到芯材的晶粒边界中，从而在散热片上产生压屈。
试验材料30由于芯材中的Zn量少，因此，牺牲阳极效果不充分，管材料上产生了深的点腐蚀。试验材料31由于芯材中的Zn的量多，电位关系式的值超出合适范围，因此，散热片的自身腐蚀变大。由于试验材料32、33及34的芯材中Zr量、Cr量、Ti量分别多，铸造时生成粗大化合物而损害压延加工性，不能制造完好的散热片材料。
试验材料35由于钎料中的Si量少，因此，流动的钎料量不充分导致接合性变差，不能进行腐蚀试验。试验材料36由于钎料中的Si量多，因此，压延加工时发生材料断裂。试验材料37由于钎料中的Cu量少，因此，焊脚优先腐蚀，导致散热片接合残存率降低。试验材料38由于钎料中的Cu量多，因此，散热片中发生晶粒边界腐蚀，经过腐蚀试验后，散热片变得破烂不堪。试验材料39由于钎料的包覆率低，流动的钎料量不充分，接合性变差，不能进行腐蚀试验。试验材料40由于钎料的包覆率高，因此，钎料的熔融量多，芯材被侵蚀，其结果在接合部发生了压屈。
产业上的利用可能性
本发明的热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，适合用作如散热器、加热器芯、油冷却器、中间冷却器、车辆空调机的冷凝器、蒸发器等的，通过钎焊将散热片与构成工作流体通路的铝管体接合而形成的铝合金制热交换器的散热片材料。使用本发明的热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，通过硬钎焊装配成热交换器时，即使将热交换器置于腐蚀环境下也不会产生散热片脱离的问题，且能够充分发挥散热片的牺牲阳极效果或管表面的防腐蚀效果，因而能够实现热交换器的长寿命化。

Claims (4)

1.一种热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，其是在芯材的两表面上包覆Al-Si类合金钎料而成，且通过钎焊装配到构成工作流体通路的Zn被覆铝管体上，其特征在于，
上述芯材，由含有0.8～2.5质量％的Mn、0.1～1.0质量％的Si、0.06～0.3质量％的Fe、0.8～4.0质量％的Zn、余量为Al及杂质的铝合金构成；
上述钎料，由含有6～13质量％的Si、0.06～0.4质量％的Cu、余量为Al及杂质的铝合金构成；
钎料分别以总厚度的3～20％的厚度包覆芯材的两表面。
2.按照权利要求1所述的热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，其特征在于，
上述芯材还进一步含有0.05～0.3质量％的Zr、0.05～0.3质量％的Cr、0.05～0.3质量％的Ti中的一种或两种以上。
3.按照权利要求1或2所述的热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，其特征在于，
拉伸强度为180～250MPa，拉伸强度与耐力的差为20MPa以下。
4.按照权利要求1～3中任意一项所述的热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料，其特征在于，
当将上述Zn被覆铝管体的Zn附着量以g/m2计作为A、将上述散热片材料的芯材中的Zn量作为B％、将钎料中的Cu量作为C％时，满足-100≤-10×A+23×B-106×C≤20的关系，且上述铝管体的内周部的自然电位与散热片的自然电位的差为80mV以上。
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