CN1726114A

CN1726114A - 铝合金钎焊材料、钎焊件、使用所述材料的钎焊制品及其钎焊方法,钎焊热交换管、使用所述钎焊热交换管的热交换器及其制造方法

Info

Publication number: CN1726114A
Application number: CN 200380105977
Authority: CN
Inventors: 南和彦; 山井智明; 川畑博之
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2006-01-25

Abstract

本发明公开了一种热交换器(10)，它包括钎焊热交换管(S)和翅片(4)。该热交换管(S)和翅片(4)通过该热交换管(S)的钎焊层(11)钎焊在一起。钎焊层(11)通过喷射一钎焊材料而形成，该钎焊材料含有6－15质量％的Si、1－20质量％的Zn、0.3－0.6质量％的Cu和0.3－1.5质量％的Mn中的至少一种，其余为铝和不可避免的杂质。

Description

铝合金钎焊材料、钎焊件、使用所述材料的钎焊制品及其钎焊方法，钎焊热交换管、使用所述钎焊热交换管的热交换器及其制造方法

本申请要求2002年12月12日提交的日本专利申请No.2002-361130以及2003年3月4日提交的美国临时专利申请No.60/451,262的优先权，所述公开内容在此被全部结合作为参考。

相关申请的交叉引用

本申请依照35U.S.C.§111(a)提出，并按照35U.S.C.§119(e)(1)要求2003年3月4日按照35U.S.C.§111(b)提交的美国临时专利申请No.60/451,262的优先权。

技术领域

本发明涉及一种铝合金(硬)钎焊材料、一种钎焊件、一种使用该钎焊件的钎焊制品及其制造方法。本发明还涉及一种热交换管、一种使用该热交换管的热交换器以及该热交换器的制造方法，该热交换管需要具有抗腐蚀能力以便在例如用作汽车、家用或商用空调设备中的散热器、冷凝器和蒸发器的铝或铝合金热交换器中使用。

背景技术

众所周知，具有热交换核心部的热交换器可用在汽车散热器、冷却器用的冷凝器或蒸发器中，在该热交换核心部中铝制扁平热交换管和波纹状翅片交替设置并相互钎焊成一体。

在制造这种热交换器时，众所周知的技术是通过角焊缝的优先腐蚀来防止热交换管的腐蚀，或在热交换管的表面层部分形成一锌(Zn)扩散层，从而通过表面层部分的牺牲腐蚀来改善热交换器的腐蚀。根据一种已知方法，例如，将熔化的Al-Si-Zn系列合金钎焊材料喷射到热交换管的表面上以形成一钎焊层，然后利用该钎焊层将翅片钎焊到该热交换管上，从而连接翅片并形成锌扩散层(见例如特开平No.S59-10467中表4以及第3页左下栏的9到12行，日本专利No.2515561的权利要求1等，以及特开平No.H7-174482的权利要求1等)。

对于油冷却器管，有时可将Al-Si-Cu-Zn系列合金用作低熔点钎焊材料(例如，特开平No.H10-265881的权利要求3等)。

在喷射有上述包含大量Zn的Al-Si-Zn系列合金钎焊材料的热交换管或喷射有Zn的热交换管的情况中，尽管由于角焊缝的优先腐蚀而出现翅片分离，但只要能推迟翅片分离的时间就认为能提高整个热交换器的抗腐蚀能力。此外，由于Zn扩散层现有的热交换器腐蚀深度较大。因此，在近来可用的厚度较小的热交换管的情况下，难以保证一足够的有效厚度。

此外，在使用上述由特开平No.H10-265881公开的Al-Si-Cu-Zn系列合金钎焊材料时，由于为降低合金熔点并提高钎焊材料的流动性而包含的大量的Cu(0.7到0.8质量％)导致了晶间腐蚀的发生，所以在抗腐蚀能力方面存在问题。

即使不发生晶间腐蚀，向钎焊材料中添加超过0.7质量％的Cu也会损害自身抗腐蚀能力并伴有点蚀。因此这种钎焊材料不适用于上述薄管。

在钎焊热交换器的钎焊制品之外的其它钎焊制品时，也会出现上述问题。

发明内容

考虑到上述技术背景，本发明旨在提供一种因为能够抑制钎焊件分离并减小腐蚀深度的因牺牲腐蚀而作为防腐蚀钎焊材料的铝合金钎焊材料，一种使用这种铝合金钎焊材料的钎焊件，一种使用该钎焊件的钎焊制品，一种制造该钎焊制品的方法，一种钎焊热交换管，一种使用该热交换管的热交换器以及一种制造该热交换器的方法。

根据本发明的铝合金钎焊材料由下列项(1)到(5)限定：

(1)一种铝合金钎焊材料，主要包括：

Si：6-15质量％；

Zn：1-20质量％；

0.3-0.6质量％的Cu和0.3-1.5质量％的Mn中的至少一种；并且

其余为Al和杂质。

(2)如上述项(1)所述的铝合金钎焊材料，其中Si的含量为6-12.5质量％。

(3)如上述项(1)或(2)所述的铝合金钎焊材料，其中Zn的含量为2-7质量％。

(4)如上述项(1)到(3)中任一项所述的铝合金钎焊材料，其中Cu的含量为0.4-0.55质量％。

(5)如上述项(1)到(4)中任一项所述的铝合金钎焊材料，其中Mn的含量为0.4-1质量％。

根据本发明的钎焊件、钎焊制品以及制造该钎焊制品的方法由下列项(6)到(9)限定：

(6)一种钎焊件，包括铝或铝合金基材以及一形成在该基材表面的钎焊层，其中该钎焊层是由前述项(1)到(5)中任一项所限定的铝合金钎焊材料的喷射层。

(7)一种钎焊制品，包括：

由前述项(6)所限定的钎焊件；以及

一接合件，

其中，该钎焊件和该接合件通过该钎焊件的钎焊层钎焊在一起。

(8)一种钎焊制品制造方法，包括以下步骤：

通过将由前述项(1)到(5)中任一项所限定的铝合金钎焊材料喷射到铝或铝合金基材的表面上以形成钎焊层来制备钎焊件；并且

以组合方式对钎焊件和另一个接合件进行加热以通过所述钎焊层将该钎焊件和该接合件钎焊在一起。

(9)如前述项(8)所述的钎焊制品制造方法，其中钎焊步骤在常压下进行。

根据本发明的钎焊热交换管由下列项(10)到(15)限定：

(10)一种钎焊热交换管，包括：

一铝或铝合金热交换管基材；以及

一形成在该热交换管基材表面的钎焊层，

其中，该钎焊层是由前述项(1)到(5)中任一项所限定的铝合金钎焊材料的喷射层。

(11)如前述项(10)所述的钎焊热交换管，其中所述热交换管基材由JIS A1000系列合金制成。

(12)如前述项(10)所述的钎焊热交换管，其中所述热交换管基材由JIS A3003系列合金制成。

(13)如前述项(10)所述的钎焊热交换管，其中所述热交换管基材由含有超过0.2质量％但不超过0.6质量％的Cu和0.15-2质量％的Mn的Al-Cu-Mn系列合金制成。

(14)如前述项(13)所述的钎焊热交换管，在所述Al-Cu-Mn系列合金中，Cu的含量为0.25-0.5质量％，Mn的含量为0.15-0.4质量％。

(15)如前述项(13)所述的钎焊热交换管，在所述Al-Cu-Mn系列合金中，Cu的含量为0.25-0.5质量％，Mn的含量为0.6-1.5质量％。

根据本发明的热交换器由下列项(16)到(22)限定：

(16)一种热交换器，包括：

由前述项(10)限定的钎焊热交换管；以及

翅片，

其中，该热交换管和该翅片通过该热交换管的钎焊层钎焊在一起。

(17)如前述项(16)所述的热交换器，其中所述钎焊热交换管的热交换管基材是JIS A1000系列合金。

(18)如前述项(16)所述的热交换器，其中所述钎焊热交换管的热交换管基材是JIS A3003系列合金。

(19)如前述项(16)所述的热交换器，其中所述钎焊热交换管的热交换管基材由含有超过0.2质量％但不超过0.6质量％的Cu以及0.15-2质量％的Mn的Al-Cu-Mn系列合金制成。

(20)如前述项(19)所述的热交换器，在所述Al-Cu-Mn系列合金中，Cu的含量为0.25-0.5质量％，Mn的含量为0.15-0.4质量％。

(21)如前述项(19)所述的热交换器，在所述Al-Cu-Mn系列合金中，Cu的含量为0.25-0.5质量％，Mn的含量为0.6-1.5质量％。

(22)如前述项(16)到(21)中任一项所述的热交换器，其中所述翅片由JIS A3000系列合金制成。

根据本发明的热交换器制造方法由下列项(23)到(25)限定：

(23)一种热交换器制造方法，包括以下步骤：

通过将由前述项(1)到(5)中任一项所限定的铝合金钎焊材料喷射到铝或铝合金热交换管基材的表面上以形成钎焊层来制备钎焊热交换管；并且

以组合方式对钎焊热交换管和翅片进行加热以利用钎焊热交换管的钎焊层将该钎焊热交换管和该翅片钎焊在一起。

(24)如前述项(23)所述的热交换器制造方法，其中所述制备钎焊热交换管的步骤这样进行：即通过挤出形成热交换管基材，随后将铝合金钎焊材料喷射到该热交换管基材上。

(25)如前述项(23)或(24)所述的热交换器制造方法，其中所述钎焊步骤在常压下进行。

根据前述项(1)所述的本发明，Cu和Mn使角焊缝的电位升高以减小角焊缝和接合件之间的电位差，从而防止角焊缝过度腐蚀，并利用形成在该接合件中的Zn牺牲腐蚀层来减小腐蚀深度。这样可减小不发生点蚀所必需的接合件的预定厚度，从而可在减轻钎焊制品的重量的同时提高铝合金钎焊材料的抗腐蚀能力。

根据前述项(2)所述的本发明，可获得一种钎焊性能特别好的铝合金钎焊材料。

根据前述项(3)所述的本发明，可获得一种能够形成合适的Zn扩散层的抗腐蚀能力特别好的铝合金钎焊材料

根据前述项(4)所述的本发明，可获得一种能够抑制过度腐蚀的抗腐蚀能力特别好的铝合金钎焊材料。

根据前述项(5)所述的本发明，可获得一种能够抑制过度腐蚀的抗腐蚀能力特别好的铝合金钎焊材料。

根据前述项(6)所述的本发明，Cu和Mn使角焊缝的电位升高以减小角焊缝和接合件之间的电位差，从而防止角焊缝过度腐蚀，并利用形成在该接合件中的Zn牺牲腐蚀层来减小腐蚀深度，由此获得一种抗腐蚀能力非常好的铝合金钎焊件。

根据前述项(7)所述的本发明，所述钎焊件和另一个接合件可适当地接合在一起，从而得到一种抗腐蚀能力非常好的钎焊制品。

根据前述项(8)所述的本发明，所述钎焊件和另一个接合件可适当地接合在一起，从而得到一种抗腐蚀能力非常好的钎焊制品。

根据前述项(9)所述的本发明，可在所述基材的表面部分适当地形成Zn牺牲腐蚀层。

根据前述项(10)所述的本发明，Cu和Mn使角焊缝的电位升高以减小角焊缝和接合件之间的电位差，从而防止角焊缝过度腐蚀，并利用形成在该接合件中的Zn牺牲腐蚀层来减小腐蚀深度。这可减小热交换管的厚度，从而得到一种重量轻且抗腐蚀能力非常好的钎焊热交换管。

根据前述项(11)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力特别好的钎焊热交换管。

根据前述项(12)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力特别好的钎焊热交换管。

根据前述项(13)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力特别好的钎焊热交换管。

根据前述项(14)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力和可挤出加工性特别好的钎焊热交换管。

根据前述项(15)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力和高温强度特别好的钎焊热交换管。

根据前述项(16)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力非常好的热交换器，在该热交换器中钎焊热交换管和翅片优选地接合在一起。

根据前述项(17)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力特别好的热交换器。

根据前述项(18)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力特别好的热交换器。

根据前述项(19)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力特别好的热交换器。

根据前述项(20)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力特别好的热交换器。此外，可提高而交换管的制造效率及其形状精度，从而得到非常好的制造效率和形状精度。

根据前述项(21)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力和高温强度非常好的热交换器。

根据前述项(22)所述的本发明，可制造一种抗腐蚀能力非常好的热交换器，在该热交换器中钎焊热交换管和翅片优选地接合在一起。

根据前述项(23)所述的本发明，可获得一种抗腐蚀能力非常好的热交换器，在该热交换器中钎焊热交换管和翅片优选地接合在一起。

根据前述项(24)所述的本发明，在所述制备钎焊热交换管的步骤中，可有效地制造位于热交换管基材和钎焊层之间的粘附性能非常好的钎焊热交换管，继而可以制造抗腐蚀能力非常好的热交换器。

根据前述项(25)所述的本发明，可以优选方式在所述热交换管的表面部分中形成Zn牺牲腐蚀层。

附图说明

图1是示出根据本发明一实施例的热交换器的正视图；

图2是示出热交换器的核心部的局部主要部分的透视图；

图3是示出热交换器的管和翅片的连接状态的示意性剖视图；

图4是示出热交换器中腐蚀电位的曲线图；

图5是示出根据本发明的钎焊件制造方法的示意图。

具体实施方式

根据本发明的铝合金钎焊材料用于制造各种钎焊件或钎焊制品，以最终提高钎焊制品的抗腐蚀能力。因此，下文将说明根据本发明的铝合金钎焊材料以及钎焊制品。

将与翅片钎焊在一起以便用于铝或铝合金热交换器例如汽车、家用或商用空调装置中的冷凝器或蒸发器，或者用于散热器的热交换管可作为上述钎焊件的示例。在下面的说明中，“钎焊件或钎焊的热交换管”、“基材或热交换管基材”以及“钎焊制品或热交换器”将分别简写为“钎焊件等”、“基材等”、“钎焊制品等”。下面的说明主要针对这样的情况：即钎焊件是钎焊的热交换管，而钎焊制品是热交换器。然而应当理解，在本发明中钎焊件和钎焊制品不局限于此。

在根据本发明的钎焊件等中，将根据本发明的铝合金钎焊材料喷射到基材等的表面上，从而使该基材等具有一接合所需的钎焊材料层。利用该钎焊件等可以制造钎焊制品等。

将参照附图以作为图1和图2所示热交换器的构成部分的热交换管3为例说明上述钎焊件等。

在该热交换器中，翅片4钎焊到热交换管3的相对的外部平面上。将一根据本发明的钎焊热交换管S用作热交换管3，在该钎焊热交换管S中在热交换管基材30的外表面上形成有一喷射的钎焊层11。图3是示出其中钎焊热交换管S和翅片4钎焊在一起以形成一角焊缝12的接合状态的示意性剖视图。参考标号13指示Zn扩散层。

钎焊层11由根据本发明的铝合金钎焊材料制成，该钎焊材料的成分包括6-15质量％的Si，1-20质量％的Zn，0.3-0.6质量％的Cu和0.3-1.5质量％的Mn中的至少一种以及其余的Al和杂质。

在上述铝合金钎焊材料中，Si使该合金的熔点降低以用作接合金属。如果Si含量小于6质量％或大于15质量％，则会损害钎焊性能。因此，Si含量应在6-15质量％的范围内。优选Si的含量为6-12.5质量％。

Zn通过钎焊热扩散到热交换管3的热交换管基材30的表面层部分中，以形成Zn扩散层13，这可在钎焊之后提高热交换管3的抗腐蚀能力。如果Zn的含量小于1质量％，则Zn的绝对量不够，从而导致抗腐蚀作用不足。而如果Zn的含量超过20质量％，则会损害通过钎焊热形成的角焊缝12的抗腐蚀能力，从而导致与要结合到另一个接合件例如热交换管3的翅片4分离。因此，Zn的含量应在1-20质量％的范围内。优选Zn的含量为2-7质量％。

Cu和Mn是使钎焊材料的腐蚀电位变高的元素。如图4中所示，在使用不含这些元素的钎焊材料的常规热交换器中，因为角焊缝的腐蚀电位E2低于翅片的腐蚀电位，所以角焊缝容易被腐蚀，从而易于使翅片分离。相反，在本发明中，通过添加Cu和Mn使角焊缝12的腐蚀电位E1向较高的腐蚀电位转变，以使角焊缝12的腐蚀电位接近翅片4的腐蚀电位，从而抑制角焊缝12的过度腐蚀，继而防止翅片4分离。这还具有通过牺牲腐蚀来减小腐蚀深度的作用。要实现上述作用，只添加Cu或Mn就足够了，但可同时添加Cu和Mn。如果Cu的含量小于0.3质量％，则上述作用不充分。相反，如果Cu的含量超过0.6质量％，则会发生晶间腐蚀，这将损害抗腐蚀能力。因此，Cu的含量应在0.3-0.6质量％的范围内。优选Cu的含量为0.4-0.55质量％。此外，如果Mn的含量小于0.3质量％，则上述作用不充分。相反，如果Mn的含量超过1.5质量％，则会生成巨大的金属间化合物，这将损害抗腐蚀能力。因此，Mn的含量应在0.3-1.5质量％的范围内。优选Mn的含量为0.4-1质量％。

Al包含在钎焊材料中以作为基体。钎焊材料可包含任何其含量不会损害钎焊性能的杂质。例如，这种杂质包括Fe、In、Sn、Ni、Ti和Cr。

根据本发明的铝合金钎焊材料可采取任何构型，例如可制造成铸块、挤出件、拉拔件、轧制板材、箔状件或粉末。

构成热交换管基材30的铝或铝合金材料不局限于特定的一种，而是可为任何铝或铝合金。优选地，可使用JIS(日本工业标准)A1000系列合金、JIS A3003合金(Cu含量为0.05-0.2质量％，Mn含量为1-1.5质量％)作为这种铝或铝合金。优选地，还可使用比JIS A3003合金包含更多的Cu和Mn的Al-Cu-Mn系列合金。推荐使用由上述合金的一种制成的管。

在上述三种合金之中的JIS A1000系列合金中，特别推荐使用JISA1100合金，该合金已被广泛用作管材料。

下面是推荐JIS A3003或Al-Cu-Mn系列合金的原因。使用包含Cu和Mn的热交换管基材30，则Cu和Mn将扩散到角焊缝12内以使腐蚀电位变高，从而提高角焊缝12的抗腐蚀能力。即使Cu的含量和Mn的含量超过JIS A3003合金中含量，也能实现或改善这种作用。因此，在根据本发明的钎焊热交换管S中，推荐将JIS A3003和包含更多Cu和Mn的Al-Cu-Mn系列合金用作热交换管基材30的材料。

上述Al-Cu-Mn系列合金包含超过0.2质量％但不超过0.6质量％的Cu以及0.15-2质量％的Mn。如果Cu的含量超过0.6质量％，则易于在管3中发生晶间腐蚀。因此，Cu含量的上限应为0.6质量％。此外，如果Mn的含量超过2质量％，则会生成大的金属间化合物，从而损害可成形性。因此，Mn含量的上限应为2质量％。

在上述Al-Cu-Mn系列合金的成分中，优选Cu含量为0.25-0.5质量％，而Mn的含量为0.15-0.4质量％。如果Cu含量和Mn含量落在上述相应范围内，则可使角焊缝的电位变高，并且可提高可挤出加工性。因此，当通过挤出来制造管时，可提高制造效率并且可获得成型精度非常好的管。

在上述Al-Cu-Mn系列合金的成分中，还优选Cu的含量为0.25-0.5质量％，而Mn的含量为0.6-1.5质量％。如果Cu含量和Mn含量落在上述相应范围内，则可使角焊缝的电位变高，并且可获得非常好的高温强度。这可提高热交换管的耐久性，继而提高热交换器的耐久性。

Al-Cu-Mn系列合金的剩余成分是Al和杂质。但是，只要不抑制上述作用，该剩余成分还可包括其它元素。

构成翅片4的铝或铝合金不局限于特定的一种合金，而可为各种铝或铝合金。优选翅片4由JIS A3000系列合金(Al-Mn系列合金)制成。这种合金的示例为：Al-Mn含量1.2质量％、Zn含量1质量％的合金。

在钎焊热交换管S中，钎焊层11通过热喷射方法形成。钎焊层11不必形成在热交换管基材30的整个外表面上，而仅需形成在待钎焊的部分。即使没有在整个外表面上形成钎焊层，熔化的钎焊材料也会围绕整个外表面流动从而形成均匀的Zn扩散层。

可使用一种众所周知的装置来执行热喷射方法。图5示出这种方法的一示例：即在用于挤出具有预定横截面的热交换管基材30的挤出机20的出口侧设置热喷射枪21，以便连续地进行热交换管基材30的成形并在热交换管基材30上形成钎焊层11。通过该方法可有效地制造钎焊热交换管S。此外，因为在挤出热交换管基材30之后一即在热交换管基材30冷却之前立即对其进行热喷射，所以钎焊层11的粘附性非常好。待喷射的铝合金钎焊材料可从包含适用于热喷射装置的杆状材料和粉末状材料的各种材料中任意选择。

接下来，将对图1和2中所示的平行流式热交换器的制造方法进行说明，该热交换器是钎焊制品的一示例。

在图1中，参考标号“1”和“2”指示集管，“3”指示铝或铝合金热交换管，“4”指示波纹翅片，“5”指示热交换介质的入口，“6”指示热交换介质的出口，“8”和“9”指示侧板，而“10”指示热交换器核心部。

如图2所示，制备多个钎焊热交换管S，在该热交换管中在热交换管基材30的外表面上形成有钎焊层11。然后，将热交换管S的相对端***相应的沿集管1和2的纵向方向以一定间隔形成在集管1和2中的管子***孔中。然后，将波纹翅片4安装到相邻热交换管S和S之间的空间内，以形成具有热交换核心部10的热交换器组件。

此后，如果必要，在将焊剂应用于该热交换器组件之后加热该热交换器组件。此加热使钎焊层11熔化，从而在热交换管基材30和波纹翅片4之间形成角焊缝12，继而使部件30和4非常好地钎焊在一起。在所制造的热交换器核心部10中，由于角焊缝12的腐蚀电位接近翅片4的腐蚀电位，所以可抑制因角焊缝12的优先腐蚀而引起的翅片4的分离。此外，在钎焊时Zn均匀地扩散到热交换管基材30的表面层部分中，从而形成一Zn扩散层13，这提高了热交换管3的抗腐蚀能力，继而提高了整个热交换器的抗腐蚀能力。

钎焊可在正常状态下进行。推荐在常压下进行钎焊。但是，真空钎焊会使包含在钎焊层11中的Zn蒸发。因此，真空钎焊会使Zn扩散层不足，从而导致抗腐蚀能力较差。

示例

制造其中在三种热交换管基材上形成钎焊材料层的钎焊热交换管。将这些钎焊热交换管和翅片组装成一热交换核心，然后相互钎焊到一起以获得一用于评估的钎焊制品。在下面的制造示例1中使用JIS A1100合金作为热交换管基材的材料，在下面的制造示例2中使用JIS A3003合金作为热交换管基材的材料，而在下面的制造示例3中使用多种Al-Cu-Mn系列合金作为热交换管基材的材料。

〔制造示例1〕

制造表1中所示的编号为1到28的钎焊热交换管。

使用表1中所示的各种铝合金钎焊材料以及Zn作为条形喷射材料，以用于形成钎焊材料层。含在铝合金钎焊材料中的Zn的含量将因喷射钎焊材料而减小。因此，在表1中的钎焊材料层成分的列中，没有示出各条形喷射材料的成分而是示出通过喷射而形成的各钎焊材料的成分，即各待用于钎焊的铝合金钎焊层的成分。各铝合金钎焊材料的剩余成分是铝和杂质。

使用挤出机20以及设置在挤出机20的出口侧的电弧喷射设备的热喷射枪21和21来制造各钎焊热交换管。首先，在挤出机20中挤出高3mm、宽16mm并且壁厚为0.5mm的扁平形多孔管30(见图2)。然后，在挤出之后立即从热喷射枪21和21将条形喷射材料喷射到多孔管30的扁平外表面上，以在多孔管30的整个外表面上形成钎焊材料层11，然后将该多孔管用水冷却并卷绕成卷22。这样，通过上述步骤可制造出长且连续的钎焊热交换管S。编号为1到27的各钎焊热交换管的喷射量为50g/m²。编号为28的Zn喷射管的喷射量为10g/m²。

然后，将该长且连续的钎焊热交换管S切割成长度各为250mm的段，以制造许多图2中所示的钎焊热交换管S，然后进行以下钎焊测试。

(钎焊测试)

将钎焊热交换管S和由Al-Mn含量1.2质量％、Zn含量1质量％的合金制成的翅片4制造多流式热交换器核心。然后，将该热交换器核心浸入其中氟化物系列焊剂悬浮在水中的焊剂液体中，然后干燥。此后，在常压下在N₂气体保护气中以600℃加热10分钟。

利用下列参考符号对所获得的钎焊制品的钎焊性能进行评估。

(钎焊性能)

◎：无腐蚀，翅片-热交换管接合率不小于95％

○：轻度腐蚀，翅片-热交换管接合率不小于95％

△：轻度腐蚀，翅片-热交换管接合率不小于80％但小于95％

×：重度腐蚀，翅片-热交换管接合率小于80％

这些结果也在表1中示出。

此外，在以下条件下对每个钎焊制品进行CCT腐蚀试验(组合循环腐蚀试验)和SWATT腐蚀试验。然后，根据利用下列符号的翅片分离状态和热交换管的腐蚀深度(μm)来评估抗腐蚀能力。编号为26和27的试件的钎焊情况较差，因此不对它们进行腐蚀试验。

(CCT腐蚀试验)

使用5％的NaCl水溶液作为腐蚀试验液体。

将喷射腐蚀试验液体1个小时→干燥2个小时→弄湿21个小时这一循环重复进行180次。

(SWATT腐蚀试验)

使用根据ASTM(美国试验和材料协会)标准的人造海水和乙酸的混合液(pH值为2.8到3)作为腐蚀液。

将喷射腐蚀试验液体0.5个小时→干燥1.5个小时这一循环重复进行960个小时。

(翅片分离状态)

◎：在SWATT试验后，翅片保持率为90％或更大

○：在SWATT试验后，翅片保持率为60％或更大但小于90％

△：在SWATT试验后，翅片保持率为30％或更大但小于60％

×：在SWATT试验后，翅片保持率小于30％

(腐蚀深度)

在CCT腐蚀试验和SWATT腐蚀试验之后，测量热交换管的相对平面的腐蚀深度(μm)。在每个腐蚀试验中，使用9段250mm长的热交换管，并将最大的腐蚀深度当作每次试验的腐蚀深度。

这些结果也在表1中示出。

表1

编号		钎焊层成分(质量％)其余：Al和杂质				钎焊性能	CCT腐蚀试验		SWAAT腐蚀试验
		钎焊层成分(质量％)其余：Al和杂质					CCT腐蚀试验		SWAAT腐蚀试验		Si	Zn	Cu	Mn	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)
		示例	1	6	4		0.5	-	◎	◎	Si	Zn	Cu	Mn	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)	104	◎	88
2	6		1	6	4	6	0.5	-	◎	◎	0.5	-	◎	◎	108	◎	97		104	◎	88
2	6		3	7.5	3	6	0.5	-	◎	◎	0.5	-	◎	◎	108	◎	97	100	◎	80
4	7.5		3	7.5	3	15	0.5	-	◎	◎	0.5	-	◎	◎	109	○	98	100	◎	80
4	7.5		5	10	3	15	0.5	-	◎	◎	0.5	-	◎	◎	109	○	98	101	◎	82
6	10		5	10	3	6	0.5	-	◎	◎	0.6	-	◎	◎	107	◎	94	101	◎	82
6	10		7	12	3	6	0.5	-	◎	◎	0.6	-	◎	◎	107	◎	94	102	◎	85
8	12		7	12	3	6	0.5	-	◎	◎	0.4	-	◎	◎	108	◎	96	102	◎	85
8	12		9	6	4	6	-	0.5	◎	◎	0.4	-	◎	◎	108	◎	96	105	◎	90
10	6		9	6	4	6	-	0.5	◎	◎	-	0.5	◎	◎	107	◎	94	105	◎	90
10	6		11	7.5	3	6	-	0.5	◎	◎	-	0.5	◎	◎	107	◎	94	100	◎	81
12	7.5		11	7.5	3	15	-	0.5	◎	◎	-	0.8	◎	◎	109	○	98	100	◎	81
12	7.5		13	10	3	15	-	0.4	◎	◎	-	0.8	◎	◎	109	○	98	102	◎	84
14	10		13	10	3	6	-	0.4	◎	◎	-	1.2	◎	◎	106	◎	92	102	◎	84
14	10		15	12	3	6	-	0.5	◎	◎	-	1.2	◎	◎	106	◎	92	101	◎	82
16	12		15	12	3	6	-	0.5	◎	◎	-	0.9	◎	◎	104	◎	88	101	◎	82
16	12		17	7.5	3	6	0.5	0.5	◎	◎	-	0.9	◎	◎	104	◎	88	100	◎	80
18	10		17	7.5	3	6	0.5	0.5	◎	◎	0.4	0.9	◎	◎	105	◎	90	100	◎	80
18	10		比较示例	19	7.5	6	3	-	-	◎	0.4	0.9	◎	◎	105	◎	90	◎	135	○	123
20	7.5	3		19	7.5	0.8	3	-	-	◎	-	◎	◎	170	○	160		◎	135	○	123
20	7.5	3		21	7.5	0.8	3	-	1.7	◎	-	◎	◎	170	○	160	◎	136	○	124
22	7.5	3		21	7.5	0.1	3	-	1.7	◎	-	◎	◎	132	○	120	◎	136	○	124
22	7.5	3		23	7.5	0.1	3	-	0.1	◎	-	◎	◎	132	○	120	◎	134	○	121
24	7.5	60		23	7.5	-	3	-	0.1	◎	-	◎	○	140	×	138	◎	134	○	121
24	7.5	60		25	7.5	-	0.5	-	-	◎	-	◎	○	140	×	138	○	160	○	150
26	20	4		25	7.5	-	0.5	-	-	◎	-	×	-	-	-	-	○	160	○	150
26	20	4		27	4	-	4	-	-	×	-	×	-	-	-	-	-	-	-	-
28	Zn喷射管(10g/m²)				4	◎	4	-	-	×	○	148	△	102			-	-	-	-

表1中示出的结果显示：使用预定铝合金的每个示例的钎焊制品的抗腐蚀能力都非常好。

〔制造示例2〕

使用具有表2中所示的成分的JIS A3003合金作为热交换管基材的材料。使用与制造示例1相同的方法形成扁平多孔挤出管30，然后在挤出之后立即将条形喷射材料喷射到该多孔管的相对的平面上，以形成钎焊材料层11。此后，将该多孔管用水冷却然后卷绕成卷22。这样，通过上述步骤可制造出长且连续的钎焊热交换管S。通过该喷射方法形成的钎焊材料层11的每种成分分别用编号31到38示出。每个钎焊热交换管中的喷射量为50g/m²。

表2

A3003成分(质量％)，其余：Al和杂质
A3003成分(质量％)，其余：Al和杂质								Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Zn	Ti
0.1	0.37	0.1	1	-	-	-	0.01	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Zn	Ti

接下来，以与制造示例1相同的方式，在同样的条件下将250mm长的钎焊热交换管S和翅片4制造成热交换器核心并钎焊在一起。

利用相同的参考符号来评估所获得的每个钎焊制品的钎焊性能。

此外，以与制造示例1相同的方式对每个钎焊制品进行CCT腐蚀试验(组合循环腐蚀试验)和SWAAT腐蚀试验。然后，对翅片分离状态和管腐蚀深度(μm)进行评估。

这些结果在表3中示出。

表3

编号		钎焊层成分(质量％)其余：Al和杂质				钎焊性能	CCT腐蚀试验		SWAAT腐蚀试验
		钎焊层成分(质量％)其余：Al和杂质					CCT腐蚀试验		SWAAT腐蚀试验		Si	Zn	Cu	Mn	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)
		示例	31	7.5	10		-	1	◎	◎	Si	Zn	Cu	Mn	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)	102	◎	90
32	10		31	7.5	10	6	-	1	◎	◎	0.35	-	◎	◎	97	◎	87		102	◎	90
32			33	10	0.35	6	-	◎	◎	101	0.35	-	◎	◎	97	◎	87	◎	88
34			33		0.35	5	-	◎	◎	101	-	◎	◎	100	◎	87		◎	88
34			35		15	5	0.35	-	◎	◎	-	◎	◎	100	◎	87	102	◎	89
36			35	0.5		-	0.35	-	◎	◎	◎	◎	100	◎	87		102	◎	89
36			37	0.5		-	12	10	0.4	-	◎	◎	100	◎	87	◎	◎	99	◎	86
38	15		37	0.4	-	◎		10	0.4	-	◎	101	◎	90		◎	◎	99	◎	86

表3中示出的结果显示：每个示例的钎焊制品的抗腐蚀能力都非常好。

〔制造示例3〕

使用具有表4中所示成分的编号为41到49的Al-Cu-Mn合金作为热交换管的材料。通过与制造示例1相同的方法形成扁平多孔挤出管30，然后在挤出之后立即将条形喷射材料喷射到该多孔管的相对的平面上，以形成钎焊材料层11。此后，将该多孔管用水冷却并卷绕成卷22。这样，通过上述步骤制造出长且连续的钎焊热交换管S。在每个示例中，使用相同的条形喷射材料，通过喷射方法形成的钎焊材料层11的成分为：10质量％的Si、5质量％的Zn、0.4质量％的Cu、其余为Al和杂质。每个钎焊热交换管中的喷射量为50g/m²。

这些结果在表4中示出。

表4

编号		管的成分(质量％)其余：Al和杂质		钎焊性能	CCT腐蚀试验		SWAAT腐蚀试验
		管的成分(质量％)其余：Al和杂质			CCT腐蚀试验		SWAAT腐蚀试验		Cu	Mn	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)
		示例	41		0.21	0.15	◎	◎	Cu	Mn	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)	翅片分离状态	腐蚀深度(μm)	105	◎	87
42	2		41	◎		0.15	◎	◎	◎	104	◎	85			105	◎	87
42	2		43	◎		0.25	0.2	◎	◎	104	◎	85	◎	105	◎	85
44	1		43	◎	◎		0.2	◎	104	◎	84		◎	105	◎	85
44	1		45	◎	◎		0.3	1.5	104	◎	84	◎	◎	103	◎	83
46	0.4		45	0.2	◎	◎	0.3	1.5	103	◎	82	◎	◎	103	◎	83
46			47	0.2	◎	◎	1	◎	103	◎	82	◎	102	◎	80
48			47	0.6	0.15	◎	1	◎	◎	100	◎	◎	102	◎	80	80
48	49		2		0.15	◎	◎	◎	◎	100	◎	98	◎	79		80

钎焊材料层：10质量％的Si、5质量％的Zn、0.4质量％的Cu，其余为Al和杂质

表4中示出的结果显示：每个示例的钎焊制品的抗腐蚀能力都非常好。

本文所用的术语和措辞用于进行说明而不是限制，并且在使用这些术语和措辞时不排除任何与所说明和示出的特征或部分等价的方案，在本发明的权利要求的范围内可进行各种修改。

工业实用性

根据本发明的铝合金钎焊材料在用作钎焊的抗腐蚀材料时能够通过牺牲腐蚀来限制腐蚀深度，因此，当制造需要具有抗腐蚀能力的铝钎焊制品例如热交换器时可使用根据本发明的铝合金钎焊材料。

Claims

1.一种铝合金钎焊材料，主要包括：

Si：6-15质量％；

Zn：1-20质量％；

0.3-0.6质量％的Cu和0.3-1.5质量％的Mn中的至少一种；并且

其余为Al和杂质。

2.根据权利要求1所述的铝合金钎焊材料，其特征在于，Si的含量为6-12.5质量％。

3.根据权利要求1或2所述的铝合金钎焊材料，其特征在于，Zn的含量为2-7质量％。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的铝合金钎焊材料，其特征在于，Cu的含量为0.4-0.55质量％。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的铝合金钎焊材料，其特征在于，Mn的含量为0.4-1质量％。

6.一种钎焊件，包括一铝或铝合金基材以及一形成在该基材表面的钎焊层，其中，该钎焊层是由权利要求1到5中的任一项所限定的铝合金钎焊材料的喷射层。

7.一种钎焊制品，包括：

由权利要求6限定的钎焊件；以及

一接合件，

8.一种钎焊制品制造方法，包括以下步骤：

通过将由权利要求1到5中任一项所限定的铝合金钎焊材料喷射到铝或铝合金基材的表面上以形成钎焊层来制备钎焊件；并且

9.根据权利要求8所述的钎焊制品制造方法，其特征在于，所述钎焊步骤在常压下进行。

10.一种钎焊热交换管，包括：

一铝或铝合金热交换管基材；以及

一形成在该热交换管基材的表面的钎焊层，

其中，该钎焊层是由权利要求1到5中任一项所限定的铝合金钎焊材料的喷射层。

11.根据权利要求10所述的钎焊热交换管，其特征在于，所述热交换管基材由JIS A1000系列合金制成。

12.根据权利要求10所述的钎焊热交换管，其特征在于，所述热交换管基材由JIS A3003系列合金制成。

13.根据权利要求10所述的钎焊热交换管，其特征在于，所述热交换管基材由含有超过0.2质量％但不超过0.6质量％的Cu和0.15-2质量％的Mn的Al-Cu-Mn系列合金制成。

14.根据权利要求13所述的钎焊热交换管，其特征在于，在所述Al-Cu-Mn系列合金中，Cu的含量为0.25-0.5质量％，Mn的含量为0.15-0.4质量％。

15.根据权利要求13所述的钎焊热交换管，其特征在于，在所述Al-Cu-Mn系列合金中，Cu的含量为0.25-0.5质量％，Mn的含量为0.6-1.5质量％。

16.一种热交换器，包括：

由权利要求10限定的钎焊热交换管；以及

翅片，

17.根据权利要求16所述的热交换器，其特征在于，所述钎焊热交换管的热交换管基材是JIS A1000系列合金。

18.根据权利要求16所述的热交换器，其特征在于，所述钎焊热交换管的热交换管基材是JIS A3003系列合金。

19.根据权利要求16所述的热交换器，其特征在于，所述钎焊热交换管的热交换管基材由含有超过0.2质量％但不超过0.6质量％的Cu以及0.15-2质量％的Mn的Al-Cu-Mn系列合金制成。

20.根据权利要求19所述的热交换器，其特征在于，在所述Al-Cu-Mn系列合金中，Cu的含量为0.25-0.5质量％，Mn的含量0.15-0.4质量％。

21.根据权利要求19所述的热交换器，其特征在于，在所述Al-Cu-Mn系列合金中，Cu的含量为0.25-0.5质量％，Mn的含量为0.6-1.5质量％。

22.根据权利要求16到21中任一项所述的热交换器，其特征在于，所述翅片由JIS A3000系列合金制成。

23.一种热交换器制造方法，包括以下步骤：

通过将由权利要求1到5中任一项所限定的铝合金钎焊材料喷射到铝或铝合金热交换管基材的表面上以形成钎焊层来制备钎焊热交换管；并且

以组合方式对钎焊热交换管和翅片进行加热以通过钎焊热交换管的钎焊层将该钎焊热交换管和该翅片钎焊在一起。

24.根据权利要求23所述的热交换器制造方法，其特征在于，所述制备钎焊热交换管的步骤这样进行：即通过挤出形成热交换管基材，随后将铝合金钎焊材料喷射到该热交换管基材上。

25.根据权利要求23或24所述的热交换器制造方法，其特征在于，所述钎焊步骤在常压下进行。