鋁合金制熱交換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種釬焊接合部分的耐蝕性優(yōu)異且適于空調(diào)等用途的鋁合金制熱交換器。集管包含鋁合金被覆材料，該鋁合金被覆材料具備鋁合金的芯材、及被覆在芯材的一個面上的犧牲陽極材料。芯材含有0.3質(zhì)量％～2.0質(zhì)量％(以下簡稱為％)的Mn、1.5％以下的Si、0.1％～1.0％的Fe及0.05％～1.0％的Cu，且剩余部分包含Al及不可避免的雜質(zhì)，犧牲陽極材料含有0.05％～1.0％的Fe及0.5％～5.0％的Zn，且剩余部分包含Al及不可避免的雜質(zhì)。集管與管道的接合部的電位較集管表面的電位及管道表面的電位低30mV以下，接合部的電位較集管的自表面起總厚四分之一的位置的電位及管道的自表面起總厚四分之一的位置的電位低30mV～100mV。
【專利說明】
鋁合金制熱交換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金制熱交換器，其是使用經(jīng)成型的鋁合金被覆材料通過釬焊 而制造，釬焊接合部分的耐蝕性優(yōu)異，適于空調(diào)等用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋁(A1)合金由于輕量且具備高導熱性，可通過適當?shù)奶幚矶鴮崿F(xiàn)高耐蝕性，因此 被用于空調(diào)用或汽車用的熱交換器等。近年來，作為汽車的高性能化或環(huán)境對策，要求提高 熱交換器的性能以使之更為輕量且具有高耐久性，從而需求可應(yīng)對所述要求的A1合金材料 技術(shù)。作為這種鋁合金制熱交換器的一個形態(tài)，現(xiàn)正使用如下熱交換器:將擠壓偏平管道 (tube)或?qū)嵤┝藦澢庸さ拟F焊板(brazing sheet)的管道、與將翅片(fin)材料進行波紋 成形所得的外部翅片組合，進而將管道的兩端插入到將被覆材料成形加工為筒狀而成的集 管中，通過釬焊將這些構(gòu)件接合而成的熱交換器。
[0003] 另外，對于空調(diào)來說，因置于由冷氣設(shè)備用的低溫冷風與室內(nèi)的高溫熱氣所致的 溫度差劇烈的非常嚴酷的腐蝕環(huán)境下，所以需求進一步提高耐蝕性的技術(shù)。因此，對于被用 作熱交換器的鋁合金，除了輕量化或耐久性以外也需求耐蝕性，正進行如下操作:對于管道 或集管，將添加有Zn的Al-Zn系合金、或具有釬焊功能的Al-Si-Zn系合金配置在與腐蝕環(huán)境 接觸的一面，對釬焊材料(犧牲陽極材料）、或釬焊材料(犧牲陽極材料)與芯材賦予電位差， 由此實現(xiàn)犧牲防蝕。
[0004]像上文所述那樣，管道或集管的耐蝕性得到提高，但最近由管道或集管接合部的 優(yōu)先腐蝕所致的泄露成問題。對于接合部來說，在通過釬焊加熱將管道或集管接合的過程 中，管道或集管的犧牲陽極材料所含的電位低的Zn向接合部中擴散，接合部的電位變得低 于管道或集管的犧牲陽極材料，而引起接合部的優(yōu)先腐蝕。因此，必須通過使電位高的元素 也擴散到接合部中來調(diào)整電位構(gòu)成。
[0005] 關(guān)于該接合部的腐蝕等課題，已公開了使管道與集管之間的接合部的耐蝕性提高 的方法。
[0006] 專利文獻1中公開了一種熱交換器的制造方法，其使管道表面的電位較接合部相 對地低20mV以上。然而，在該熱交換器中，雖通過具有電位低于接合部的部位而可抑制優(yōu)先 腐蝕，但并未考慮到集管所含的Zn向接合部側(cè)的擴散、或集管的電位，若接合部的電位低于 集管，則有可能接合部優(yōu)先腐蝕。
[0007] 另一方面，專利文獻2中記載:使集管表面和接合部的電位較管道芯材低30mV以 上，且將管道芯材與集管芯材的電位差設(shè)定為30mV以內(nèi)，由此提高管道的犧牲防蝕的效果。 然而，專利文獻2中未提及接合部的優(yōu)先腐蝕，有可能接合部較管道先發(fā)生腐蝕泄露。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009] 專利文獻
[0010] 專利文獻1:日本專利特開2009-139052號公報 [0011] 專利文獻2:日本專利特開2011-42853號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012][發(fā)明所要解決的問題]
[0013] 本發(fā)明是鑒于所述情況而成，其目的在于提供一種鋁合金制熱交換器，其為通過 釬焊將管道、翅片、集管接合的熱交換器，并且特別是釬焊接合部分的耐蝕性優(yōu)異，適于空 調(diào)等用途。
[0014] [解決問題的技術(shù)手段]
[0015] 為了解決所述問題，本
【發(fā)明人】等人對管道、集管的構(gòu)成的組合給耐蝕性所造成的 影響進行了詳細研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在管道與集管的接合部中，通過使集管及管道的犧牲陽極 材料所含的Zn、或芯材所含的Cu擴散到接合部中，而使接合部的孔蝕電位高于管道或集管 的表層，由此可抑制接合部的優(yōu)先腐蝕，提高釬焊接合部分的耐蝕性。進而，本
【發(fā)明人】等人 發(fā)現(xiàn)，通過兼具管道或集管的犧牲防蝕效果，可明顯提高作為熱交換器的壽命。本發(fā)明是基 于這些發(fā)現(xiàn)而成。
[0016] 即，本發(fā)明的鋁合金制熱交換器是將在內(nèi)部具有流體通道的多個管道分別并排配 置，并在相鄰接的所述管道間夾持配置經(jīng)波紋成型的翅片，在所述管道的兩端配置集管，并 通過釬焊接合將所述管道、所述翅片及所述集管一體化而成的熱交換器，且所述鋁合金制 熱交換器的特征在于:所述集管包含鋁合金被覆材料，該鋁合金被覆材料具備鋁合金的芯 材、及被覆在該芯材的至少一個面上的犧牲陽極材料，所述芯材含有〇 . 3質(zhì)量％~2.0質(zhì) 量％ (以下簡稱為％ )的錳(Mn)、1.5%以下的硅(Si )、0.1 %~1.0%的
[0017] 鐵(Fe)及0.05%~1.0%的銅(Cu)，且剩余部分包含A1及不可避免的雜質(zhì)，所述犧 牲陽極材料含有0.05 %~1.0%的Fe及0.5%~5.0 %的鋅(Zn)，且剩余部分包含A1及不可 避免的雜質(zhì)，所述集管與所述管道的接合部的電位較所述集管表面的電位及所述管道表面 的電位低30mV以下，且所述接合部的電位較所述集管的自表面起總厚四分之一的位置的電 位及所述管道的自表面起總厚四分之一的位置的電位低30mV~1 OOmV。
[0018] [發(fā)明的效果]
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，可提供一種釬焊接合部分的耐蝕性優(yōu)異、適于空調(diào)等用途的鋁合金 制熱交換器。
【附圖說明】
[0020] 圖1為表示本發(fā)明的一實施形態(tài)的鋁合金制熱交換器的結(jié)構(gòu)的概略圖。
[0021] 圖2為圖1的A部分的放大截面圖。
[0022] 圖3為本發(fā)明的另一實施形態(tài)的鋁合金制熱交換器的A部分的放大截面圖。
【具體實施方式】
[0023] 以下，對本發(fā)明的實施形態(tài)的鋁合金制熱交換器加以詳細說明。
[0024] [1.熱交換器的結(jié)構(gòu)]
[0025] 在圖1中示出本發(fā)明的一實施形態(tài)的鋁合金制熱交換器的結(jié)構(gòu)。
[0026] 鋁合金制熱交換器1是將在內(nèi)部具有流體通道的多個管道2分別并排配置，并在相 鄰接的管道2間夾持配置經(jīng)波紋成型的翅片3而接合，通過釬焊接合在管道2的兩端將集管4 一體化而成。
[0027]在圖2中不出圖1的A部分的放大截面圖。
[0028]集管4包含集管芯材4a及被覆在其表面上的集管犧牲陽極材料4b，管道2包含管道 芯材2a及被覆在其表面上的賦予管道釬焊功能的犧牲陽極材料2b。另外，在集管犧牲陽極 材料4b與賦予管道釬焊功能的犧牲陽極材料2b交叉的表面部分，形成有接合部5。將集管4 的自表面起總厚四分之一的位置的面設(shè)為α，將管道2的自表面起總厚四分之一的位置的面 設(shè)為β。此外，在該圖中，將被覆在集管芯材4a的表面上的層設(shè)定為集管犧牲陽極材料4b，也 可使用賦予集管釬焊功能的犧牲陽極材料4M來代替該集管犧牲陽極材料4b。
[0029] 在圖3中示出本發(fā)明的另一實施形態(tài)的鋁合金制熱交換器的A部分的放大截面圖。 也可像該例那樣，在與被覆著集管犧牲陽極材料4b的一面為相反側(cè)的集管芯材4a的表面 上，被覆集管釬焊材料4c。以下，對圖2及圖3所示的熱交換器的各構(gòu)成部分加以詳細說明。
[0030] [2·集管芯材4a的組成]
[0031]對于本發(fā)明的鋁合金制熱交換器1的集管4的集管芯材4a，可使用含有0.3質(zhì)量％ ~2.0質(zhì)量％ (以下記作％)的]^、1.5%以下的Si、0.1%~1.0%的Fe及0.05%~1.0%的Cu 且剩余部分包含A1及不可避免的雜質(zhì)的鋁合金。
[0032] (Si:1.5% 以下）
[0033] Si與Μη-起形成Al-Mn-Si系的金屬間化合物，通過分散強化或在錯母相中固溶而 通過固溶強化提高強度。Si含量為1.5%以下。若含量超過1.5%則芯材的熔點降低，引起熔 融的可能性變尚。另外，S i的添加量越少，越有抑制結(jié)晶粒的粗大化而提尚成型加工性的效 果，在含有復雜的成形加工的情況下也可不添加 Si，但Si是不可避免地含有，因此含有 0.05%以上。Si含量優(yōu)選0.1 %~1.0%。
[0034] (Fe:0.1% ~1.0%)
[0035] Fe以金屬間化合物的形式結(jié)晶或析出，提高芯材強度。另外，可形成Al-Mn-Fe系、 八1-?6-3;[系、41-]/[11-3;[-?6系化合物相而使基體(1]^1：1^1)中的111、3;[固溶度降低，提高基體 的熔點。Fe含量為0.1 %~1.0 %。若Fe的含量小于0.1 %則所述效果小。另一方面，若超過 1.0%則因出現(xiàn)巨大結(jié)晶物而使鑄造性或乳壓性降低。Fe的含量優(yōu)選0.1 %~0.3%。
[0036] (Μη:0·3% ~2.0%)
[0037] Μη與Si-起形成Al-Mn-Si系的金屬間化合物，通過分散強化或在錯母相中固溶而 通過固溶強化提高強度。Μη含量為0.3%~2.0%。若小于0.3%則所述效果變得不充分，若 超過2.0 %則在鑄造時容易形成巨大金屬間化合物，使塑性加工性降低。Μη含量優(yōu)選0.8% ~1.8%〇
[0038] (Cu:0.05% ~1.0%)
[0039] Cu通過固溶強化而提高強度。另外，Cu使芯材的電位提高，通過增大與釬焊材料的 電位差而在與釬焊材料之間提高犧牲防蝕效果。進而，熱交換器中，集管或管道所含的Cu在 釬焊加熱的過程中擴散到接合部中而使接合部的電位提高，由此有以下效果:抑制接合部 的由電位降低所致的優(yōu)先腐蝕，提高熱交換器整體的腐蝕壽命。Cu含量為0.05%~1.0%。 若小于0.05%則所述效果變得不充分，若超過1.0%則鑄造時鋁合金產(chǎn)生破損的可能性變 高。Cu含量優(yōu)選0.1 %~0.6%。
[0040] (選擇性添加元素）
[0041 ]另外，本發(fā)明中所用的集管芯材4a也可進一步含有選自0.1 %~1.0%的鎂(Mg)、 0.05%~0.3%的鈦(1^)、0.05%~0.3%的鋯（2〇、0.05%~0.3%的鉻（0)及0.05%~ 0.3 %的釩(V)中的一種以上作為選擇性添加元素。
[0042] Mg具有提高芯材的強度的效果。Mg的含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.1 %~1.0%。若Mg的 含量小于0.1%則所述效果小。另一方面，若超過1.0%則芯材的電位降低，無法獲得與釬焊 材料的電位梯度，釬焊材料的犧牲防蝕效果受損而芯材的耐蝕性降低。Mg的含量優(yōu)選0.1% ~0.5%〇
[0043] Ti通過固溶強化而提高強度。Ti含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于 0.05%則有時所述效果變得不充分，若超過0.3 %則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑 性加工性降低。Ti含量更優(yōu)選0.1 %~0.2%。
[0044] Zr通過固溶強化而提高強度，并且使Al-Zr系的金屬間化合物析出而作用于釬焊 后的晶粒粗大化。Zr含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所 述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低。Zr含量更優(yōu) 選 0.1% ~0.2%〇
[0045] Cr通過固溶強化而提高強度，并且使Al-Cr系的金屬間化合物析出而作用于釬焊 后的晶粒粗大化。Cr含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所 述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低。Cr含量更優(yōu) 選 0.1% ~0.2%〇
[0046] V通過固溶強化而提高強度，并且也可提高耐蝕性。V含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05% ~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所述效果。若超過0.3 %則容易形成巨大金屬間化 合物，有時使塑性加工性降低。V含量更優(yōu)選0.1 %~0.2%。
[0047] [3.集管犧牲陽極材料4b、賦予集管釬焊功能的犧牲陽極材料4bH
[0048] 通過集管犧牲陽極材料4b作為皮材而被覆在集管4的芯材上，具有以下效果:在腐 蝕環(huán)境下集管犧牲陽極材料4b優(yōu)先被腐蝕，抑制芯材的腐蝕而提高集管4的腐蝕壽命。另 外，賦予集管釬焊功能的犧牲陽極材料4b'除了所述犧牲陽極材料的效果以外，也具有作為 在釬焊時被用于接合的釬料的功能，在釬焊后焊接殘留的皮材作為犧牲陽極材料而發(fā)揮作 用。
[0049] 集管4的賦予集管釬焊功能的犧牲陽極材料4b'的釬料主要是在與管道2接合時使 用。根據(jù)因熱交換器的尺寸或管道2的條數(shù)等而需要更多釬料的情況、或提高接合性等用 途，可將在集管芯材4a上被覆著集管犧牲陽極材料4b或賦予集管釬焊功能的犧牲陽極材料 4b'的被覆材料用作集管4。
[0050] 對于集管犧牲陽極材料4b，可使用含有0.05 %~1.0 %的Fe及0.5 %~5.0 %的Zn 且剩余部分包含A1及不可避免的雜質(zhì)的鋁合金。
[0051] 關(guān)于被覆在集管芯材4a上的犧牲陽極材料4b或賦予釬焊功能的犧牲陽極材料4M 的被覆率，為了充分獲得犧牲釬焊性或防蝕效果，需要充分的被覆率。若被覆率過低，則可 能釬焊時的釬料不足而接合性降低，或犧牲防蝕效果降低。另外，若被覆率過高，則熔融釬 料變多而容易將芯材熔解。因此，所述犧牲陽極材料、賦予釬焊功能的犧牲陽極材料及釬焊 材料的被覆率理想的是8%~20%。
[0052] (Ζη:0·5% ~5.0%)
[0053] Zn可降低電位，可通過形成與芯材的電位差而利用犧牲陽極效果來提高耐蝕性。 進而也帶來以下效果:在熱交換器中，集管或管道所含的Zn在釬焊加熱的過程中擴散到接 合部中而降低接合部的電位，由此抑制集管或管道的芯材的腐蝕。Zn的含量為0.5%~ 5.0%。若小于0.5%，則由犧牲陽極效果所帶來的耐蝕性提高的效果不充分。另一方面，若 超過5.0%，則腐蝕速度變快而犧牲陽極材料提早消失，耐蝕性降低。進而，釬焊加熱時擴散 到接合部中的Zn量增大，接合部的電位明顯降低，促進接合部的優(yōu)先腐蝕，引起接合部的腐 蝕泄露。Zn含量優(yōu)選1.0 %~4.0 %。
[0054] (Fe:0.05% ~1.0%)
[0055] Fe與Si、Mn-起形成Al-Fe-Mn-Si系的化合物，通過分散強化而提高強度。Fe的添 加量為〇.05%~1.0%。若含量小于0.05%，則必須使用高純度鋁坯而成本變高。另一方面， 若超過1.0%則在鑄造時容易形成巨大金屬間化合物，使塑性加工性降低。進而，對于賦予 集管釬焊功能的犧牲陽極材料4b'來說，若Fe超過1.0%，貝_形成Al-Fe系或Al-Fe-Si系的 化合物而使釬焊時的釬料的流動性降低，妨礙釬焊性。Fe含量優(yōu)選0.05%~0.5%。
[0056] 對于賦予集管釬焊功能的犧牲陽極材料4b \可使用含有2.5 %~15.0 %的Si、 0.05 %~1.0 %的Fe及0.5 %~5.0 %的Zn且剩余部分包含剩余部分A1及不可避免的雜質(zhì)的 鋁合金。
[0057] (Si:2.5% ~15.0%)
[0058]關(guān)于Si，通過添加該Si而犧牲陽極材料的熔點降低，產(chǎn)生液相，由此可進行釬焊。 Si含量為2.5%~15.0 %。若小于2.5%，則僅少許產(chǎn)生液相，因此外部釬焊難以發(fā)揮功能。 另一方面，若超過15.0%，則釬焊加熱時產(chǎn)生的液相量過多，以殘存固相的形式存在的犧牲 陽極材料部分變少，耐蝕性降低。Si含量優(yōu)選4.0%~12.0%。
[0059] (Ζη:0·5% ~5.0%)
[0060] Zn可降低電位，可通過形成與芯材的電位差而利用犧牲陽極效果來提高耐蝕性。 進而也帶來以下效果:在熱交換器中，集管或管道所含的Zn在釬焊加熱的過程中擴散到接 合部中而降低接合部的電位，由此抑制集管或管道的芯材的腐蝕。Zn的含量為0.5%~ 5.0%。若小于0.5%，則由犧牲陽極效果所帶來的耐蝕性提高的效果不充分。另一方面，若 超過5.0%，則腐蝕速度變快而犧牲陽極材料提早消失，耐蝕性降低。進而，釬焊加熱時擴散 到接合部中的Zn量增大，接合部的電位明顯降低，促進接合部的優(yōu)先腐蝕，引起接合部的腐 蝕泄露。Zn含量優(yōu)選1.0 %~4.0 %。
[0061] (Fe:0.05% ~1.0%)
[0062] Fe與Si、Mn-起形成Al-Fe-Mn-Si系的化合物，通過分散強化而提高強度。Fe的添 加量為〇.05%~1.0%。若含量小于0.05%，則必須使用高純度鋁坯而成本變高。另一方面， 若超過1.0%則在鑄造時容易形成巨大金屬間化合物，使塑性加工性降低。進而，對于賦予 集管釬焊功能的犧牲陽極材料4b'來說，若Fe超過1.0%，貝_形成Al-Fe系或Al-Fe-Si系的 化合物而使釬焊時的釬料的流動性降低，妨礙釬焊性。Fe含量優(yōu)選0.05%~0.5%。
[0063](選擇性添加元素）
[0064]另外，本發(fā)明中所用的集管犧牲陽極材料4b或賦予集管釬焊功能的犧牲陽極材料 41^也可進一步含有選自0.05%~1.0%的]\111、0.05%~0.3%的1^、0.05%~0.3%的2『、 0.05% ~0.3% 的Cr、0.05% ~0.3% 的V、0.001 % ~0.05% 的鈉(Na)及 0.001 % ~0.05% 的 鍶(Sr)中的一種以上作為選擇性添加元素。
[0065] Μη提高強度及耐蝕性，因此優(yōu)選的是含有該MruMn的含量優(yōu)選0.05%~1.0%。若 超過1.0 %則在鑄造時容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低，另外有時由于 使犧牲陽極材料的電位提高，因此妨礙犧牲陽極效果而使耐蝕性降低。另一方面，若小于 0.05%，則有時所述效果不充分。Μη的更優(yōu)選的含量為0.1 %~0.5%。
[0066] Ti通過固溶強化而提高強度，并且也提高耐蝕性。Ti含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05% ~0.3%。若小于0.05%，則有時無法獲得所述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化 合物，有時使塑性加工性降低。Ti含量更優(yōu)選0.1 %~0.2%。
[0067] Zr通過固溶強化而提高強度，并且使Al-Zr系的金屬間化合物析出而作用于釬焊 后的晶粒粗大化。Zr含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所 述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低。Zr含量更優(yōu) 選 0.1% ~0.2%〇
[0068] Cr通過固溶強化而提高強度，并且使Al-Cr系的金屬間化合物析出而作用于釬焊 后的晶粒粗大化。Cr含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所 述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低。Cr含量更優(yōu) 選 0.1% ~0.2%〇
[0069] V通過固溶強化而提高強度，并且也提高耐蝕性。V含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~ 0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合 物，有時使塑性加工性降低。V含量更優(yōu)選0.1 %~0.2%。
[0070] Na及Sr通過添加到Al-Si系釬料的皮材中，而使Al-Si系釬焊材料中的Si粒子的尺 寸微細且均勻地分散，控制粗大的Si粒子的產(chǎn)生，抑制Al-Si系釬焊材料的與芯材或翅片在 接合部的局部恪融或恪蝕(erosion)。若Na或Sr小于0.001 %，則無法充分獲得所述效果。另 一方面，若超過0.05%，則在釬焊加熱時進行釬料的氧化，使釬料的流動性或釬焊性降低。 因此，Na或Sr的含量理想的是0.001 %~0.05%，理想的是進而優(yōu)選為0.005%~0.015%。 [0071] [4.集管釬焊材料4c]
[0072]對于鋁合金被覆材料的集管4,為了提高管道2等的接合性，可在與于集管芯材4a 上被覆著集管犧牲陽極材料4b或賦予集管釬焊功能的犧牲陽極材料4M的一面相反的另一 面的集管芯材4a上，被覆集管釬焊材料4c而使用。
[0073]關(guān)于被覆在集管芯材4a上的釬焊材料4c的被覆率，為了充分獲得犧牲釬焊性或防 蝕效果，需要充分的被覆率。若被覆率過低，則可能釬焊時的釬料不足而接合性降低，或犧 牲防蝕效果降低。另外，若被覆率過高，則熔融釬料變多而容易將芯材熔解。因此，所述犧牲 陽極材料、賦予釬焊功能的犧牲陽極材料及釬焊材料的被覆率理想的是8%~20%。
[0074] 對于集管釬焊材料4c，可使用含有2.5 %~15 %的Si及0.05 %~1.0 %的Fe且剩余 部分包含A1及不可避免的雜質(zhì)的鋁合金。
[0075] (Si:2.5% ~15%)
[0076] Si使熔點降低而產(chǎn)生液相，從而可進行釬焊。Si的含量為2.5%~15%。若小于 2.5%，則所產(chǎn)生的液相少而釬焊難以發(fā)揮功能。另一方面，若超過15%，則例如向管道等對 象材料中擴散的Si量變得過剩，產(chǎn)生對象材料的熔融。Si的優(yōu)選含量為4.0 %~12 %。
[0077] (Fe:0.05% ~1.0%)
[0078] Fe容易形成Al-Fe系或Al-Fe-Si系的化合物。因形成Al-Fe-Si系化合物而使釬焊 材料的有效Si量減少，另外，因形成Al-Fe系或Al-Fe-Si系的化合物而使釬焊時的釬料的流 動性降低，妨礙釬焊性。Fe的含量為0.05%~1.0%。若Fe含量超過1.0%，則像上文所述那 樣妨礙釬焊性而釬焊變得不充分。另一方面，若Fe含量小于0.05%，則必須使用高純度鋁坯 而導致成本變高。Fe的優(yōu)選含量為0.1 %~0.5%。
[0079](選擇性添加元素）
[0080]另外，本發(fā)明中所用的釬焊材料也可進一步含有選自0.05 %~1.0 %的Μη、0.05 % ~0.3% 的Ti、0.05% ~0.3% 的Zr、0.05% ~0.3% 的Cr、0.05% ~0.3% 的V、0.001% ~ 0.05 %的Na及0.001 %~0.05 %的Sr中的一種以上作為選擇性添加元素。
[00811 Μη提高強度及耐蝕性，因此優(yōu)選的是含有該MruMn的含量優(yōu)選0.05%~1.0%。若 超過1.0 %則在鑄造時容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低，另外有時由于 使犧牲陽極材料的電位提高，因此妨礙犧牲陽極效果而使耐蝕性降低。另一方面，若小于 0.05%，則有時所述效果不充分。Μη的更優(yōu)選的含量為0.1 %~0.5%。
[0082] Ti通過固溶強化而提高強度，并且也提高耐蝕性。Ti含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05% ~0.3%。若小于0.05%，則有時無法獲得所述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化 合物，有時使塑性加工性降低。Ti含量更優(yōu)選0.1 %~0.2%。
[0083] Zr通過固溶強化而提高強度，并且使Al-Zr系的金屬間化合物析出而作用于釬焊 后的晶粒粗大化。Zr含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所 述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低。Zr含量更優(yōu) 選 0.1% ~0.2%〇
[0084] Cr通過固溶強化而提高強度，并且使Al-Cr系的金屬間化合物析出而作用于釬焊 后的晶粒粗大化。Cr含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所 述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低。Cr含量更優(yōu) 選 0.1% ~0.2%〇
[0085] V通過固溶強化而提高強度，并且也提高耐蝕性。V含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~ 0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合 物，有時使塑性加工性降低。V含量更優(yōu)選0.1 %~0.2%。
[0086] Na及Sr通過添加到Al-Si系釬料的皮材中，而使Al-Si系釬焊材料中的Si粒子的尺 寸微細且均勻地分散，控制粗大的Si粒子的產(chǎn)生，抑制Al-Si系釬焊材料的與芯材或翅片在 接合部的局部熔融或熔蝕。若Na或Sr小于0.001 %，則無法充分獲得所述效果。另一方面，若 超過0.05%則在釬焊加熱時進行釬料的氧化，使釬料的流動性或釬焊性降低。因此，Na或Sr 的含量理想的是〇. 001 %~〇. 05%，理想的是進而優(yōu)選為0.005%~0.015%。
[0087] [5·管道芯材2a]
[0088] 關(guān)于本發(fā)明的鋁合金制熱交換器1的管道2,通過彎曲加工將擠壓材料、或在板狀 的管道芯材2a上被覆釬焊材料或犧牲陽極材料或者賦予管道釬焊功能的犧牲陽極材料2b 作為皮材而成的被覆材料彎折，由此成形加工為管道的形狀而使用。
[0089] 對于管道芯材2a，可使用含有0.5%~2.0%的Μη、1.5%以下的Si、0.1 %~1.0% 的Fe及0.1 %~1.0%的Cu且剩余部分包含A1及不可避免的雜質(zhì)的鋁合金。
[0090] (Si:1.5% 以下）
[0091 ] Si與Μη-起形成Al-Mn-Si系的金屬間化合物，通過分散強化或在錯母相中固溶而 通過固溶強化提高強度。Si含量為1.5%以下。若含量超過1.5%則芯材的熔點降低，引起熔 融的可能性變尚。Si含量優(yōu)選0.1%~1.0%。另外，Si的添加量越少，越有抑制結(jié)晶粒的粗 大化而提高成型加工性的效果，在含有復雜的成形加工的情況下也可不添加 Si。
[0092] (Fe:0.1% ~1.0%)
[0093] Fe以金屬間化合物的形式結(jié)晶或析出，提高芯材強度。另外，可形成Al-Mn-Fe系、 Al-Fe-Si系、Al-Mn-Si-Fe系化合物相而使基體中的Mn、Si固溶度降低，提高基體的熔點。Fe 含量為〇. 1 %~1. 〇%。若Fe的含量小于0.1 %則所述效果小。另一方面，若超過1.0%，則因 出現(xiàn)巨大結(jié)晶物而使鑄造性或乳壓性降低。Fe的含量優(yōu)選0.1 %~0.3%。
[0094] (Μη:0·5% ~2.0%)
[0095] Μη與Si-起形成Al-Mn-Si系的金屬間化合物，通過分散強化或在錯母相中固溶而 通過固溶強化提高強度。Μη含量為0.5%~2.0%。若小于0.5%則所述效果變得不充分，若 超過2.0 %則在鑄造時容易形成巨大金屬間化合物，使塑性加工性降低。Μη含量優(yōu)選0.8% ~1.8%。另外，在通過擠壓來制造管道的情況下，若含有Μη，則Al-Mn-Fe系、Al-Fe-Si系、 Al-Mn-Si-Fe系化合物妨礙成形為像管道那樣的致密形狀，擠壓性明顯降低，因此在通過擠 壓來制造管道的情況下，優(yōu)選的是設(shè)定為不添加 Μη。
[0096] (Cu:0.1% ~1.0%)
[0097] Cu通過固溶強化而提高強度。另外，Cu使芯材的電位提高，通過增大與釬焊材料的 電位差而在與釬焊材料之間提高犧牲防蝕效果。進而有以下效果:在熱交換器中，集管或管 道所含的Cu在釬焊加熱的過程擴散到接合部中而使接合部的電位提高，由此抑制接合部的 由電位降低所致的優(yōu)先腐蝕，提高熱交換器整體的腐蝕壽命。Cu含量為0.1%~1.0%。若小 于0.1%則所述效果變得不充分，若超過1.0%則鑄造時鋁合金產(chǎn)生破損的可能性變高。Cu 含量優(yōu)選0.1 %~0.6%。
[0098](選擇性添加元素）
[0099] 本發(fā)明中所用的管道芯材2a也可含有選自0 · 1 %~1 · 0 %的Mg、0 · 05%~0 · 3%的 11、0.05%~0.3%的2廣0.05%~0.3%的0及0.05%~0.3%的￥中的一種以上作為選擇 性添加元素。
[0100] Mg具有提高芯材的強度的效果。Mg的含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.1 %~1.0%。若Mg的 含量小于0.1%則所述效果小。另一方面，若超過1.0%則芯材的電位降低，無法獲得與釬焊 材料的電位梯度，釬焊材料的犧牲防蝕效果受損而芯材的耐蝕性降低。Mg的含量優(yōu)選0.1% ~0.5%〇
[0101] Ti通過固溶強化而提高強度。Ti含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于 0.05%則有時所述效果變得不充分，若超過0.3 %則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑 性加工性降低。Ti含量更優(yōu)選0.1 %~0.2%。
[0102] Zr通過固溶強化而提高強度，并且使Al-Zr系的金屬間化合物析出而作用于釬焊 后的晶粒粗大化。Zr含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所 述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低。Zr含量更優(yōu) 選 0.1% ~0.2%〇
[0103] Cr通過固溶強化而提高強度，并且使Al-Cr系的金屬間化合物析出而作用于釬焊 后的晶粒粗大化。Cr含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所 述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低。Cr含量更優(yōu) 選 0.1% ~0.2%〇
[0104] V通過固溶強化而提高強度，并且也提高耐蝕性。V含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~ 0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合 物，有時使塑性加工性降低。V含量更優(yōu)選0.1 %~0.2%。
[0105] [ 6.賦予管道釬焊功能的犧牲陽極材料2b ]
[0106] 對于被覆在管道芯材2a上的賦予管道釬焊功能的犧牲陽極材料2b，可使用含有 2.5%~15.0%的Si、0.05%~1.0%的Fe及0.5%~5.0%的Zn且剩余部分包含A1及不可避 免的雜質(zhì)的鋁合金。
[0107] 關(guān)于被覆在管道芯材2a上的賦予釬焊功能的犧牲陽極材料2b的被覆率，為了充分 獲得犧牲釬焊性或防蝕效果，需要充分的被覆率。若被覆率過低，則可能釬焊時的釬料不足 而接合性降低，或犧牲防蝕效果降低。另外，若被覆率過高則熔融釬料變多而容易將芯材熔 解。因此，所述犧牲陽極材料、賦予釬焊功能的犧牲陽極材料及釬焊材料的被覆率理想的是 8% ~20%〇
[0108] (Si:2.5% ~15.0%)
[0109] 關(guān)于Si，通過添加該Si而犧牲陽極材料的熔點降低，產(chǎn)生液相，由此可進行釬焊。 Si含量為2.5%~15.0 %。若小于2.5%，則僅少許產(chǎn)生液相，因此外部釬焊難以發(fā)揮功能。 另一方面，若超過15.0%，則釬焊加熱時所產(chǎn)生的液相量變得過多，以殘存固相的形式存在 的犧牲陽極材料部分變少，耐蝕性降低。Si含量優(yōu)選4.0%~12.0%。
[0110] (Ζη:0·5% ~5.0%)
[0111] Ζη可降低電位，可通過形成與芯材的電位差而利用犧牲陽極效果來提高耐蝕性。 進而也帶來以下效果:在熱交換器中，集管或管道所含的Ζη在釬焊加熱的過程中擴散到接 合部中而使接合部的電位降低，由此抑制集管或管道的芯材的腐蝕。Ζη的含量為0.5%~ 5.0%。若小于0.5%，則由犧牲陽極效果所帶來的耐蝕性提高的效果不充分。另一方面，若 超過5.0%，則腐蝕速度變快而犧牲陽極材料提早消失，耐蝕性降低。進而，釬焊加熱時擴散 到接合部中的Ζη量增大，接合部的電位明顯降低，促進接合部的優(yōu)先腐蝕，引起接合部的腐 蝕泄露。Ζη含量優(yōu)選1.0 %~4.0 %。
[0112] (Fe:0.05% ~1.0%)
[0113] Fe與Si、Mn-起形成Al-Fe-Mn-Si系的化合物，通過分散強化而提高強度。Fe的添 加量為〇.05%~1.0%。若含量小于0.05%，則必須使用高純度鋁坯而成本變高。另一方面， 若超過1.0%則在鑄造時容易形成巨大金屬間化合物，使塑性加工性降低。進而，對于賦予 釬焊功能的犧牲材料來說，若Fe超過1.0 %，則因形成A1 -Fe系或A1 -Fe-Si系的化合物而使 釬焊時的釬料的流動性降低，妨礙釬焊性。Fe含量優(yōu)選0.05%~0.5%。
[0114](選擇性添加元素）
[0115] 本發(fā)明中所用的賦予管道釬焊功能的犧牲陽極材料2b也可含有0.05 %~1.0 %的 皿11、0.05%~0.3%的11、0.05%~0.3%的21、0.05%~0.3%的0、0.05%~0.3%的￥、 0.001 %~0.05%的Na及0.001 %~0.05%的Sr中的一種以上作為選擇性添加元素。
[0116] Μη提高強度及耐蝕性，因此優(yōu)選的是含有該Mn Jn的含量優(yōu)選0.05 %~1.0 %。若 超過1. ο %則在鑄造時容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低，另外有時由于 使犧牲陽極材料的電位提高，因此妨礙犧牲陽極效果而使耐蝕性降低。另一方面，若小于 0.05%，則有時所述效果不充分。Μη的更優(yōu)選的含量為0.1 %~0.5%。
[0117] Ti通過固溶強化而提高強度，并且也提高耐蝕性。Ti含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05% ~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所述效果。若超過0.3 %則容易形成巨大金屬間化 合物，有時使塑性加工性降低。Ti含量更優(yōu)選0.1 %~0.2%。
[0118] Zr通過固溶強化而提高強度，并且使Al-Zr系的金屬間化合物析出而作用于釬焊 后的晶粒粗大化。Zr含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所 述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低。Zr含量更優(yōu) 選 0.1% ~0.2%〇
[0119] Cr通過固溶強化而提高強度，并且使Al-Cr系的金屬間化合物析出而作用于釬焊 后的晶粒粗大化。Cr含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所 述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合物，有時使塑性加工性降低。Cr含量更優(yōu) 選 0.1% ~0.2%〇
[0120] V通過固溶強化而提高強度，并且也提高耐蝕性。V含量優(yōu)選的是設(shè)定為0.05%~ 0.3%。若小于0.05%則有時無法獲得所述效果。若超過0.3%則容易形成巨大金屬間化合 物，有時使塑性加工性降低。V含量更優(yōu)選0.1 %~0.2%。
[0121] Na及Sr通過添加到Al-Si系釬料的皮材中，而使Al-Si系釬焊材料中的Si粒子的尺 寸微細且均勻地分散，控制粗大的Si粒子的產(chǎn)生，抑制Al-Si系釬焊材料的與芯材或翅片在 接合部的局部熔融或熔蝕。若小于Na或Sr的0.001 %，則無法充分獲得所述效果。另一方面， 若超過0.05 %則釬焊加熱時進行釬料的氧化，使釬料的流動性或釬焊性降低。因此，Na或Sr 的含量理想的是〇. 001 %~〇. 05%，理想的是進而優(yōu)選為0.005%~0.015%。
[0122] 此外，所述管道被覆材料是以乳壓板的形式制作，并通過彎曲加工等成形加工為 管道的形狀而成，可根據(jù)熱交換器的用途而使用管道被覆材料。
[0123] [7.管道2表面的Zn熱噴涂]
[0124] 對于本發(fā)明中所用的鋁合金制管道2,可在其外表面上賦予ZruZn賦予方法可舉出 Zn熱噴涂、Zn涂布、鍍敷等。Zn熱噴涂的情況下，Zn熱噴涂層通過實施釬焊處理而成為Zn的 擴散層。所述Zn擴散層的孔蝕電位低于A1合金的Zn未擴散的部分，因此可通過犧牲防蝕效 果而進行A1合金的防蝕，提高A1合金的耐久壽命。若Zn熱噴涂量小于3g/m2,則無法充分表 現(xiàn)出犧牲防蝕效果，若Zn熱噴涂量超過15g/m2則腐蝕速度增大，提早腐蝕直至管道2的芯材 2a，管道2的腐蝕壽命縮短。因此，Zn熱噴涂量理想的是3g/m2~15g/m2。
[0125] 賦予有所述Zn熱噴涂的管道2是通過擠壓而制作成管道的形狀，根據(jù)彎曲加工熱 交換器的用途而使用擠壓管道。
[0126] [8.熱交換器的電位]
[0127] 接著，對本發(fā)明的鋁合金制熱交換器1的電位加以說明。
[0128] 集管4及管道2在釬焊加熱的過程中，皮材所含的Zn等向芯材側(cè)擴散，由此形成電 位梯度。在通過犧牲防蝕作用而皮材消失后，已向芯材中擴散的Zn等電位低的元素也在芯 材中形成所述電位梯度，電位低的芯材表面具有犧牲防蝕效果，抑制向深度方向的腐蝕，提 高耐蝕壽命。此時，若集管4及管道2的各表面總厚的中央間的電位梯度小，則在具有犧牲防 蝕效果的皮材因腐蝕而消失后，電位梯度小的芯材提早出現(xiàn)腐蝕泄露，熱交換器1的腐蝕壽 命變短。因此，在集管4及管道2的各表面總厚的中央間需要電位梯度，進而若在其中間的總 厚四分之一的位置為本發(fā)明中規(guī)定的熱交換器的電位構(gòu)成，則即便在皮材消失后，在芯材 中犧牲防蝕效果也發(fā)揮作用，可提高耐蝕壽命。
[0129]本發(fā)明的被覆率為8%~20%，所謂總厚四分之一的位置的電位，表示犧牲防蝕作 用的腐蝕到達芯材的位置的電位。
[0130]像圖2所示那樣，本實施形態(tài)的特征在于:集管4與管道2的接合部5的電位V0較集 管4的表面的電位VI及管道2的表面的電位V2低30mV以下，且接合部5的電位V0較集管4的自 表面起總厚四分之一的位置α的電位V3及管道2的自表面起總厚四分之一的位置邱勺電位V4 低30mV~100mV。
[0131] 在腐蝕環(huán)境下電位不同的異物接觸的情況下，從電位低的部位開始優(yōu)先進行腐 蝕。利用該現(xiàn)象而在被覆材料中在表層被覆電位低的不同種金屬作為皮材，使該所述皮材 優(yōu)先腐蝕，由此使對芯材的腐蝕延遲而提高腐蝕壽命。將這一情況稱為犧牲防蝕效果。
[0132] 在鋁合金制熱交換器1中，管道2或翅片3、集管4等各構(gòu)件是通過利用定法在600°C 左右的溫度下進行釬焊加熱而接合。在所述接合部5中填充因釬焊加熱而熔融的Al-Si系合 金的釬料，Al-Si系合金的釬料凝固，由此將熱交換器的各構(gòu)件接合。在耐蝕性方面，由于在 管道2或集管4的內(nèi)部流通冷卻水或冷卻介質(zhì)，若產(chǎn)生腐蝕泄露則喪失作為熱交換器的功 能，所以大多情況下在管道2或集管4上涂布電位低的Zn粉末，或被覆所述具有犧牲防蝕效 果的皮材(犧牲陽極材料或賦予釬焊功能的犧牲陽極材料)而使用。但是，在釬焊加熱的過 程中，可能犧牲陽極材料或賦予釬焊功能的犧牲陽極材料所含的Zn擴散到管道2與集管4的 接合部5中，其電位低于管道2表面及集管4表面，產(chǎn)生接合部5的優(yōu)先腐蝕而從接合部5開始 發(fā)生腐蝕泄露。
[0133] 本發(fā)明中，在釬焊加熱的過程中，除了電位低的Zn以外，也使Cu等電位高的元素擴 散，由此抑制接合部5的電位降低。此時，若集管4與管道2的接合部5的電位V0較集管4表面 的電位VI及管道2表面的電位V2低30mV以下，則可抑制接合部5的優(yōu)先腐蝕，提高熱交換器 整體的腐蝕壽命。此時，若所述電位差低超過30mV，則進行接合部5的優(yōu)先腐蝕，管道2或集 管4的犧牲防蝕效果未充分發(fā)揮作用而從接合部5開始提早產(chǎn)生腐蝕泄露。另外，在所述接 合部5的電位V0高于集管4表面的電位VI、管道2表面的電位V2的情況下，也由于集管4表面、 管道2表面的犧牲防蝕發(fā)揮作用，而不可能引起接合部5的優(yōu)先腐蝕。
[0134] 另外，犧牲陽極材料及賦予釬焊功能的犧牲陽極材料、Zn熱噴涂所含的Zn在釬焊 加熱的過程中，朝芯材的厚度方向擴散，從表面開始在厚度方向上形成Zn的濃度梯度及電 位梯度。利用這一情況，即便在皮材因犧牲防蝕而消失后，也由皮材與芯材的界面附近的擴 散有Zn的芯材使犧牲防蝕效果發(fā)揮作用。通過該作用，而提高接合部5的腐蝕壽命，并且抑 制因集管4或管道2與接合部5的電位差擴大所致的接合部5的優(yōu)先腐蝕，提高熱交換器整體 的耐蝕壽命。集管4或管道2的表面因腐蝕而在深度方向上消失，電位隨之變高，但此時若集 管4或管道2與接合部5的電位差大，則引起接合部5的提早腐蝕泄露、或集管4及管道2的提 早腐蝕泄露。此時，若在集管4的自表面起總厚四分之一的位置α及管道2的自表面起總厚四 分之一的位置β，接合部5的電位V0較位置α的電位V3及位置β的電位V4低30mV~1 OOmV，則可 抑制由接合部5、或集管4和管道2的優(yōu)先腐蝕所致的提早腐蝕泄露。
[0135] 若接合部5的電位V0較電位V3及電位V4低小于30mV，則集管4和管道2的皮材與芯 材的界面附近的擴散有Zn的芯材的犧牲防蝕效果未發(fā)揮作用，引起集管4和管道2的提早腐 蝕泄露。另外，若接合部5的電位V0低超過100mV，則引起接合部5的優(yōu)先腐蝕，提早引起腐蝕 泄露。
[0136] 根據(jù)以上情況，集管4與管道2的接合部5的電位V0較集管4的表面的電位VI及管道 2的表面的電位V2低30mV以下，且接合部5的電位V0較集管4的自表面起總厚四分之一的位 置α的電位V3及管道2的自表面起總厚四分之一的位置β的電位V4低30mV~1 OOmV。
[0137] [9.制造方法]
[0138] [9-1.集管4的制造方法]
[0139] 本發(fā)明的一實施形態(tài)的鋁合金制熱交換器1中所用的鋁合金被覆材料的集管4可 使用對經(jīng)被覆的乳壓材進行電縫加工的方法、或進行擠壓加工的方法而制造。作為對被覆 材料進行電縫加工的方法，例如通過鑄造而制作平板(s lab)后，經(jīng)過該平板的均質(zhì)化處理， 削面后，被覆皮材(集管犧牲陽極材料4b或賦予集管釬焊功能的犧牲陽極材料4b')及集管 芯材4a，經(jīng)過熱乳、冷乳而制作成乳壓板。此時，所述均質(zhì)化處理優(yōu)選的是在520°C以上進 行。通過在520°C以上進行均質(zhì)化處理，可使芯材中的金屬間化合物再次固溶，并使其在其 后續(xù)工序中再次微細地析出。另外，視用途不同，也可不進行芯材的均質(zhì)化處理，該情況下， 可在鑄造時所得的金屬間化合物維持微細狀態(tài)的狀況下進入其后續(xù)工序。
[0140] 然后，優(yōu)選的是在被覆所述芯材和皮材并實施熱乳之前，在400 °C~550 °C下保持1 小時~10小時。若溫度低于400°C則乳壓時的材料的溫度過低，因此可能在乳壓中產(chǎn)生破 損，若超過550°C則賦予釬焊功能的犧牲材料4M可能熔融，若時間小于1小時則材料溫度未 變均勻，若為10小時以上則明顯損及生產(chǎn)性。其后實施冷乳并對所述乳壓板實施彎曲加工 使其呈中空管的形狀，通過電縫加工的電弧焊接將接縫接合，制作集管4的形狀的電縫管。
[0141] 或者，作為進行擠壓加工的方法，例如有以下方法:通過鑄造而制作坯錠(bi 1 let) 后，經(jīng)過所述坯錠的均質(zhì)化處理，在芯材坯錠的中心開孔，在芯材的外側(cè)及根據(jù)用途在開孔 的內(nèi)側(cè)被覆皮材，通過心軸(mandrel)法經(jīng)過熱擠壓、拉絲模(bul 1 block)等的抽拉，制作 經(jīng)成形加工為集管4的形狀的擠壓管。此時，所述均質(zhì)化處理優(yōu)選的是在520°C以上進行。通 過在520 °C以上進行均質(zhì)化處理，可使芯材中的金屬間化合物再次固溶，并使其在其后續(xù)工 序中再次微細地析出。另外，視用途不同，也可不進行芯材的均質(zhì)化處理，該情況下，可在鑄 造時所得的金屬間化合物維持微細狀態(tài)的狀況下進入其后續(xù)工序。
[0142] 然后，優(yōu)選的是在被覆所述坯錠芯材和皮材并實施熱擠壓之前，在以400°C~550 °C加熱的狀態(tài)下進行熱擠壓。若溫度低于400°C，則擠壓加工時的材料的溫度過低，因此可 能在擠壓加工過程中于模具產(chǎn)生金屬堵塞，若超過550°C則賦予集管釬焊功能的犧牲陽極 材料4b'可能熔融。
[0143] 本發(fā)明中，可使用所述電縫管與擠壓管的任一種。
[0144] [ 9-2 ·管道2 (乳壓板)的制造方法]
[0145] 本發(fā)明的一實施形態(tài)的鋁合金制熱交換器1中所用的鋁合金被覆材料的管道2可 通過以下方式制造:通過鑄造而制作平板后，經(jīng)過該平板的均質(zhì)化處理，削面后，被覆皮材 (犧牲陽極材料或賦予管道釬焊功能的犧牲陽極材料2b)和管道芯材2a，經(jīng)過熱乳、冷乳而 制作成乳壓板，通過彎曲加工等成形加工為管道的形狀。此時，所述均質(zhì)化處理優(yōu)選的是在 520°C以上進行。通過在520°C以上進行均質(zhì)化處理，可使管道芯材2a中的金屬間化合物再 次固溶，并使其在其后續(xù)工序中再次微細地析出。另外，視用途不同，也可不進行管道芯材 2a的均質(zhì)化處理，該情況下，可在鑄造時所得的金屬間化合物維持微細狀態(tài)的狀況下進入 其后續(xù)工序。
[0146] 然后，優(yōu)選的是在被覆所述管道芯材2a和皮材并實施熱乳之前，在400°C~550°C 下保持1小時~10小時。若保持溫度低于400°c，則乳壓時的材料的溫度過低，因此乳壓中可 能產(chǎn)生破損，若超過550°C則賦予管道釬焊功能的犧牲陽極材料2b可能熔融，若保持時間小 于1小時則材料溫度未變均勻，若超過10小時則可能明顯損及生產(chǎn)性。
[0147] 另外，根據(jù)熱交換器的用途，在管道2的內(nèi)部設(shè)置內(nèi)翅片。
[0148] [ 9-3 ·管道2 (在擠壓材料上熱噴涂Zn)的制造方法]
[0149] 本發(fā)明的一實施形態(tài)的鋁合金制熱交換器1中所用的管道2(在擠壓材料上熱噴涂 Zn)可通過以下方式制造:通過鑄造而制作坯錠后，經(jīng)過所述坯錠的均質(zhì)化處理，經(jīng)過熱擠 壓而成形加工為管道的形狀，通過Zn熱噴涂而在管道表面上涂布Zn而制成擠壓管道。此時， 所述均質(zhì)化處理優(yōu)選的是在520°C以上進行。通過在520°C以上進行均質(zhì)化處理，可使坯錠 芯材中的金屬間化合物再次固溶，并使其在其后續(xù)工序中再次微細地析出。另外，視用途不 同，也可不進行坯錠芯材的均質(zhì)化處理，該情況下，可在鑄造時所得的金屬間化合物維持微 細狀態(tài)的狀況下進入其后續(xù)工序。
[0150] 然后，優(yōu)選的是在實施所述熱擠壓之前，在以400°C~550°C加熱的狀態(tài)下進行熱 擠壓。若溫度低于400°C，則擠壓加工時的材料的溫度過低，因此可能在擠壓加工過程中于 模具產(chǎn)生金屬堵塞，若超過55(TC，則可能所擠壓的管道軟化而變形。
[0151] [9-4.翅片3的制造方法]
[0152] 本發(fā)明的一實施形態(tài)的鋁合金制熱交換器1中所用的翅片3的制造方法并無特別 限定，可使用以下方法:將3000系合金裸材或3000系合金作為芯材，在所述芯材的兩面上被 覆Al-Si系合金作為釬焊材料，將所得的釬焊板波紋成形為翅片的形狀。
[0153] [9-5.熱交換器的制造方法]
[0154] 關(guān)于本發(fā)明的一實施形態(tài)的鋁合金制熱交換器1，例如可在將兩端部分安裝在集 管4上而成的管道2的外表面配置翅片3材料而進行組裝，通過一次釬焊加熱同時進行接合 而制造。
[0155] 本發(fā)明中所用的釬焊方法優(yōu)選的是使用以下方法:在氮氣環(huán)境中使用氟化物系助 焊劑的氮氣保護釬焊(Nitrogen Brazing，NB)法(燒克勞克(Nocolok)釬焊法等）、或在真空 中或氮氣環(huán)境中利用材料所含有的Mg將鋁材表面的氧化膜還原并加以破壞的方法(真空釬 焊、無助焊劑釬焊）。另外，釬焊通常是通過在590°C~610°C的溫度下加熱2分鐘~10分鐘、 優(yōu)選的是在590°C~610°C的溫度下加熱2分鐘~6分鐘而進行。在加熱時間低于590°C或加 熱時間小于2分鐘的情況下，可能引起釬焊不良。另一方面，在加熱時間超過610°C或加熱時 間超過10分鐘的情況下，可能構(gòu)件熔融。
[0156] 像這樣而獲得的鋁合金制熱交換器1具有良好的耐蝕性，因此可在嚴格的腐蝕環(huán) 境下抑制局部的優(yōu)先腐蝕，提高熱交換器的腐蝕壽命。
[0157] 實施例
[0158] 以下，一并記載本發(fā)明的實施例與比較例。此外，以下的實施例是用來說明本發(fā)明 的效果，實施例記載的工藝、條件及性能值并不限制本發(fā)明的技術(shù)范圍。
[0159] 分別通過直接激冷(Direct Chill，DC)鑄造來鑄造具有表1所示的合金組成的集 管芯材合金、具有表2所示的合金組成的集管犧牲陽極材料合金、具有表3所示的合金組成 的賦予集管釬焊功能的犧牲陽極材料合金、具有表4所示的合金組成的集管釬焊材料合金、 具有表5所示的合金組成的管道芯材合金、及具有表6所示的合金組成的賦予管道釬焊功能 的犧牲陽極材料合金，關(guān)于集管芯材合金，制作Φ 145mmX長度250mm尺寸的坯錠，關(guān)于管道 芯材合金的被覆材料，芯材制作258mmX 790mmX 1600mm尺寸的平板，關(guān)于管道芯材合金的 擠壓材料，制作Φ 145mm X長度250mm尺寸的坯錠，對各芯材合金進行600°C、3h的均質(zhì)化處 理工序，分別將兩面削面而精飾。此外，在表1~表6中，表示不添加。
[0160] [表 1]
[0161]表1集管芯材的合金成分
[0162]
[0163] [表 2]
[0164] 表2集管犧牲陽極材料
[0165]
[0166] [表 3]
[0167] 表3賦予集管釬焊功能的犧牲材料
[0168]
[0169] [表 4]
[0170] 表4集管釬焊材料
[0173] [表 5]
[0174] 表5管道芯材的合金成分
[0175]
[0176] [表 6]
[0177] 表6賦予管道釬焊功能的犧牲陽極材料
[0180]使用這些合金，在集管芯材合金、管道芯材合金的一個或兩個面上，以集管的被覆 率成為15%、管道材料的被覆率成為15%的方式，被覆賦予釬焊功能的犧牲陽極材料、釬焊 材料、犧牲陽極材料的任一種。將集管的被覆材料的組合示于表7-1、表7-2中，將管道的被 覆材料的組合示于表8中。將該被覆材料在480Γ下進行3小時加熱后，集管進行心軸擠壓的 熱擠壓加工，管道材料進行熱乳。進而，對于熱擠壓后的集管，經(jīng)過抽拉加工、退火而制作外 徑Φ 20mmX壁厚1 .Omm的管(pipe)，對于熱乳后的管道被覆材料，經(jīng)過冷乳、退火而制作板 厚0.3mm的釬焊板。對于管道擠壓材料，在480°C下進行3小時加熱后，進行熱擠壓加工，制作 寬度20mmX高度3mm、壁厚0.3mm的擠壓管道，在管道表面上熱噴涂3g/m2的Zn粉末。
[0181] 以上的制造工序中，在未產(chǎn)生問題，可抽拉到外徑Φ 20mmX壁厚1.0mm的尺寸的 管、可乳壓成板厚〇.3mm的釬焊板的情況下，將制造性評價為"〇"，將產(chǎn)生鑄造時的破損或 者擠壓或抽拉、及乳壓中的破損而無法正常制造最終產(chǎn)品的情況下，將制造性評價為"X"， 一并不于表7-1、表7-2和表8中。
[0182] [表 7-1]
[0183] 表7-1集管的組合
[0184]

[0186] [表 7-2]
[0187] 表7-2集管的組合
[0188]
[0189] [表 8]
[0190] 表8管道的組合
[0192] 然后，對所述管實施模擬集管的開孔加工，對所述被覆材料實施模擬管道的彎曲 加工而制作寬度20mmX長度200mm的中空狀的管道。以圖1所示那樣的熱交換器1的形狀將 管道2插入到集管4的開孔部中，進而將對3003合金進行波紋成形所得的翅片3夾持在管道2 之間，將熱交換器1浸漬在5%的氟化物助焊劑水溶液中，利用NB法的加熱爐在600°C下進行 3分鐘釬焊加熱。
[0193] 將表7-1、表7-2中記載的集管與表8中記載的管道的組合示于表9-1、表9-2中，并 匯總下述評價結(jié)果。這里，關(guān)于"釬焊性"，將在所述釬焊加熱中未引起各構(gòu)件的熔融，且集 管或管道、翅片的接合部未剝離而良好的接合狀態(tài)評價為"〇"，將可見各構(gòu)件的熔融，集管 或管道、翅片的接合部剝離的情況評價為"X"。此外，關(guān)于表7-1、表7-2和表8中制造性"X" 的材料，因無法制造試樣，所以無法進行下述評價。
[0194] (1)電位測定
[0195] 關(guān)于經(jīng)所述釬焊加熱的熱交換器的集管表面、管道表面、集管與管道的接合部、自 集管表面或管道表面起總厚四分之一的位置的電位測定，對評價面以外實施掩蔽 (masking)，浸漬在液溫25 °C的5 %NaCl-15ml/CH3C00H的溶液中，利用電位測定裝置實施電 位測定。這里，自集管表面及管道表面起總厚四分之一的位置的電位是通過以下方式測定： 利用液溫5 % NaOH水溶液從表面實施蝕刻，利用常溫的30 % HN03水溶液進行清洗而使所述 位置露出。另外，在表9-1、表9-2中，將所述接合部與集管表面的電位差記作電位A，將所述 接合部與管道表面的電位差記作電位B，將所述接合部與自集管表面起總厚四分之一的位 置的電位差記作電位C，將所述接合部與自管道表面起總厚四分之一的位置的電位差記作 電位D。
[0196] (2)熱交換器的耐蝕性試驗
[0197]使用所述經(jīng)釬焊加熱的熱交換器，根據(jù)美國材料與試驗學會(American Society for Testing Material，ASTM)_G85進行循環(huán)酸性海水試驗（Sea Water Acetic Acid Test，SWAAT)，將在1000小時內(nèi)未產(chǎn)生腐蝕貫穿的情況評價為耐蝕性良好(〇），將從集管或 管道、集管與管道接合部的任一處產(chǎn)生腐蝕貫穿的情況評價為不合格（X )。
[0198] [表 9-1]
[0199] 表9-1實施例的評價結(jié)果

[0202] [表 9-2]
[0203] 表9-2實施例的評價結(jié)果
[0204]
[0205]根據(jù)表9-1的結(jié)果，對于集管及管道均滿足本發(fā)明中規(guī)定的組成范圍的Nol~N〇46 (發(fā)明例）來說，均是電位A及電位B為30mV以下，且電位C及電位D在30mV~1 OOmV的范圍內(nèi)， 釬焊性及耐蝕性良好。
[0206]相對于此，根據(jù)表9-2的結(jié)果，對于集管在本發(fā)明中規(guī)定的組成范圍外的No47~ 如54(比較例）來說，如48、如49、如51~如53中，電位六~電位0的至少一個在本發(fā)明中規(guī)定 的范圍外，耐蝕性試驗結(jié)果全部不合格。另外，No47、N〇50、No54中，由于無法制造熱交換器， 因此無法進行電位測定及耐蝕性的評價。
[0207]另外，對于管道在本發(fā)明中規(guī)定的組成范圍外的No55~No61(比較例)來說，No56、 No58、No59、No61中，電位A~電位D的至少一個在本發(fā)明中規(guī)定的范圍外，耐蝕性試驗結(jié)果 全部不合格。另外，N 〇55、N〇57、N〇60中，由于無法制造熱交換器，因此無法進行電位測定及 耐蝕性的評價。
[0208]以上對本發(fā)明的實施形態(tài)進行了說明，但該實施形態(tài)是作為示例而提示，并非意 在限定發(fā)明的范圍。該實施形態(tài)能以其他各種形態(tài)來實施，可在不偏離發(fā)明的主旨的范圍 內(nèi)進行各種省略、替換、變更。與包括在發(fā)明的范圍或主旨內(nèi)同樣地，該實施形態(tài)或其變形 包括在權(quán)利要求所記載的發(fā)明及其均等范圍內(nèi)。
[0209] [工業(yè)上的可利用性]
[0210] 本發(fā)明的熱交換器的集管或管道、釬焊接合部分的耐蝕性優(yōu)異，特別適合作為在 腐蝕環(huán)境下使用的面向空調(diào)的熱交換器。
[0211][符號的說明]
[0212] 1:熱交換器
[0213] 2:管道
[0214] 2a:管道芯材
[0215] 2b:賦予管道釬焊功能的犧牲陽極材料
[0216] 3:翅片
[0217] 4:集管
[0218] 4a:集管芯材
[0219] 4b:集管犧牲陽極材料
[0220] 4b\賦予集管釬焊功能的犧牲陽極材料
[0221] 4c:集管釬焊材料
[0222] 5:集管與管道的接合部
[0223] α:距集管表面的總厚四分之一的位置
[0224] β:距管道表面的總厚四分之一的位置
【主權(quán)項】
1. 一種鋁合金制熱交換器，其是將在內(nèi)部具有流體通道的多個管道分別并排配置，并 在相鄰接的所述管道間夾持配置經(jīng)波紋成型的翅片，在所述管道的兩端配置集管，且通過 釬焊接合將所述管道、所述翅片及所述集管一體化而成的熱交換器，并且所述鋁合金制熱 交換器的特征在于： 所述集管包含鋁合金被覆材料，所述鋁合金被覆材料具備鋁合金的芯材、及被覆在所 述芯材的至少一個面上的犧牲陽極材料， 所述芯材含有0.3質(zhì)量％~2.0質(zhì)量％ (以下簡稱為％ )的Mn、1.5 %以下的Si、0.1 %~ 1.0%的Fe及0.05%~1.0%的Cu，且剩余部分包含A1及不可避免的雜質(zhì)， 所述犧牲陽極材料含有0.05%~1.0 %的Fe及0.5%~5.0 %的Zn，且剩余部分包含A1 及不可避免的雜質(zhì)， 所述集管與所述管道的接合部的電位較所述集管表面的電位及所述管道表面的電位 低30mV以下，且 所述接合部的電位較所述集管的自表面起總厚四分之一的位置的電位及所述管道的 自表面起總厚四分之一的位置的電位低30mV~100mV。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金制熱交換器，其特征在于:使用賦予釬焊功能的犧牲陽 極材料代替所述犧牲陽極材料，所述賦予釬焊功能的犧牲陽極材料含有2.5%~15.0%的 Si、0.05%~1.0%的Fe及0.5%~5.0%的Zn，且剩余部分包含A1及不可避免的雜質(zhì)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金制熱交換器，其特征在于:所述集管的所述芯材的 合金成分進一步含有選自0.1%~1.0%的Mg、0.05%~0.3%的Ti、0.05%~0.3%的Zr、 0.05%~0.3%的Cr及0.05%~0.3%的V中的一種以上。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的鋁合金制熱交換器，其特征在于:所述犧牲陽極材 料或所述賦予釬焊功能的犧牲陽極材料的合金成分進一步含有選自0.05 %~1.0%的Μη、 0.05%~0.3%的1^、0.05%~0.3%的2『、0.05%~0.3%的0、0.05%~0.3%的￥、 0.001 %~0.05%的Na及0.001 %~0.05%的Sr中的一種以上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的鋁合金制熱交換器，其特征在于:在所述集管的 與在所述芯材上被覆著所述犧牲陽極材料或所述賦予釬焊功能的犧牲陽極材料的一面相 反的另一面的所述芯材上，被覆著釬焊材料， 所述釬焊材料含有2.5%~15%的Si及0.05%~1.0%的Fe，進一步含有選自0.05 %~ 1.0%的血、0.05%~0.3%的11、0.05%~0.3%的2『、0.05%~0.3%的0、0.05%~0.3% 的V、0.001 %~0.05%的Na、0.001 %~0.05%的Sr中的一種以上，且剩余部分包含A1及不 可避免的雜質(zhì)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的鋁合金制熱交換器，其特征在于:所述集管為通 過電縫加工進行加工而成的電縫管。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的鋁合金制熱交換器，其特征在于:所述集管為通 過鋁擠壓進行加工而成的擠壓管。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的鋁合金制熱交換器，其特征在于:所述管道包含 鋁合金被覆材料，所述鋁合金被覆材料具備鋁合金的芯材、及被覆在所述芯材的至少一個 面上的賦予釬焊功能的犧牲陽極材料， 所述芯材含有0.5%~2.0%的Μη、1.5%以下的Si、0.1 %~1.0%的Fe及0.1 %~1.0% 的Cu，進一步含有選自0· 1%~1 ·0%的Mg、0.05%~0.3%的Ti、0.05%~0.3%的Zr、 0.05%~0.3%的Cr及0.05%~0.3%的V中的一種以上，且剩余部分包含A1及不可避免的 雜質(zhì)， 所述賦予釬焊功能的犧牲陽極材料含有2.5%~15.0%的Si、0.05%~1.0%的Fe及 0.5%~5.0%的211，進一步含有0.05%~1.0%的]\111、0.05%~0.3%的11、0.05%~0.3% 的2『、0.05%~0.3%的0、0.05%~0.3%的￥、0.001%~0.05%的恥及0.001%~0.05% 的Sr中的一種以上，且剩余部分包含A1及不可避免的雜質(zhì)。9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的鋁合金制熱交換器，其特征在于:所述管道包含 錯合金的芯材、及形成在所述芯材的表面上的Ζ η熱噴涂材料， 所述芯材含有1.5%以下的31、0.1%~1.0%的？6及0.1%~1.0%的(：11，進一步含有選 自0· 1%~1.0%的Mg、0.05% ~0.3%的Ti、0.05% ~0.3%的Zr、0.05% ~0.3%的Cr及 0.05%~0.3%的V中的一種以上，且剩余部分包含A1及不可避免的雜質(zhì)。
【文檔編號】F28F19/06GK105940129SQ201480056412
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年10月14日
【發(fā)明人】菅野能昌, 市之瀬晃, 大谷良行
【申請人】株式會社Uacj