专利名称：铝合金制热交换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及铝合金制热交换器，特别涉及可以抑制翅片与管分离的铝合金制热交换器。本申请主张2010年3月2日在日本申请的日本特愿2010 — 45734号的优先权，在此引用其内容。
背景技术：
对于以管、翅片和总管为主要构成要素、将它们通过钎焊制造的铝合金制热交换器，到目前为止，广泛使用表面喷镀有Zn的挤出管与由两面包覆有Al - Si合金钎料(3层层叠)的钎焊板形成的翅片的组合。但是，近年通过将在表面形成有含有Si粉末、含有Zn的焊剂 和粘结剂的钎焊用涂膜的挤出管、与由未包覆钎料的裸(单层)片形成的翅片进行组合，可以全球化制造廉价且闻品质、闻性能的广品。对于由后者组合所形成的热交换器，通过使用翅片中含有Zn的牺牲阳极翅片，由于翅片的牺牲防腐蚀效果，抑制了管腐蚀的产生和发展。此外，由于钎焊用涂膜的焊剂中含有的Zn在钎焊时扩散，在管表面形成牺牲阳极层，因而抑制管所产生的腐蚀的发展，防止由于管的腐蚀而导致的制冷剂泄漏。此外，钎焊时通过钎焊用涂膜与管的反应形成的液态钎料向翅片与管的接合部流动，形成角焊缝(fillet)从而接合两者，因而可以获得高的热交换性能。以上技术背景中，本发明人提出，在专利文献I中，在管的外表面形成有包含Si粉末和含有Zn的焊剂的钎焊用涂膜的热交换器用管，其中，Si粉末的涂布量设定为I 5 g /m2，含有Zn的焊剂的涂布量设定为5 20 g /m2。根据该提案，由于Si粉末与含有Zn的焊剂在涂膜中混合，因而钎焊时Si粉末熔融变成钎料液，焊剂中的Zn在该钎料液在中均匀扩散，在管表面均匀地扩展。Zn在钎料液这样的液相内的扩散速度比固相内的扩散速度显著大，因而管表面的Zn浓度变得几乎均匀。由此，在管表面上形成均匀的牺牲阳极层，可以提高热交换器用管的耐腐蚀性。现有技术文献 专利文献
专利文献I日本特开2004 - 330233号公报。
发明内容
发明要解决的问题
但是，前述结构的热交换器中，钎焊用涂膜的焊剂中含有的Zn的一部分与钎焊时形成的液态钎料一同流向与翅片的接合部。因此，在管与翅片的接合部形成的角焊缝中含有扩散的Zn。结果，在腐蚀环境非常严苛的地域等使用热交换器时，有时翅片接合部的角焊缝优先腐蚀，有翅片与管分离的可能。对于该种热交换器的性能，重要的是长期地维持高的热交换性能。因此，需要防止腐蚀导致的制冷剂泄漏、长时间维持翅片与管的接合。热交换器中，如果翅片分离，则热交换性能降低，翅片的牺牲防腐蚀效果降低而导致热交换器(管)的耐腐蚀寿命降低，因而有热交换器的性能上出问题的可能。另一方面，如果为了使翅片的电势比角焊缝低而增加添加到翅片中的Zn量，则翅片的腐蚀速度显著增加，翅片由于腐蚀而消耗，有部分消失的可能。因此，有降低热交换性能的可能。本申请发明基于这些背景，提供一种翅片与管的接合率高，即使管产生腐蚀，也可以使其深度较浅，同时可以防止翅片分离的铝合金制热交换器。解决问题的技术手段
本发明的铝合金制热交换器，其为将在表面形成有包含Si粉末1 5g/m2、含有Z n的焊剂3 20g/m2、粘结剂0. 2 8. 3g/m2的钎焊用涂膜的铝合金制的管与铝合金翅片组合进行钎焊而得到的铝合金制热交换器，
所述铝合金翅片中，Mn :0. 8 2. O质量％、Si =Mn量的1/2. 5 1/3. 5, Fe :不足O. 30质量％，Zn的含量与所述钎焊涂膜中的含有Zn的焊剂量的关系在图5所示的点A、B、C、D、E、F所包围的范围内，
所述钎焊后，在所述管与所述铝合金翅片之间生成包含所述钎焊用涂膜的熔融凝固物的角焊缝，在该角焊缝中，生成接合所述翅片与管的初晶部，该初晶部以外的部分中生成共晶部，同时所述初晶部的电势与所述铝合金翅片的电势同等或者比所述铝合金翅片的电势闻。上述铝合金制热交换器中，前述铝合金制的管可以含有Cu :不足O. I质量％、Si O. I O. 6质量％、Fe :0. I O. 6质量％、Mn :0. I O. 6质量％、剩余部分Al和不可避免的杂质。上述铝合金制热交换器中，前述铝合金制的管还可以含有I种以上的Ti :0. 005 O. 2 质量％、Cr 0. 05 O. 2 质量％。上述铝合金制热交换器中，前述铝合金翅片可以含有Zr :0. 05 O. 2质量％、V O. 01 O. 2质量％、Ti 0. 05 O. 2质量％和Cr :0. 01 O. 2质量％中的I种或2种以上。发明效果
根据本发明的铝合金制热交换器，通过将形成于管的钎焊用涂膜中所含有的Zn量与铝合金翅片中含有的Zn量都控制在适当的量，可以使Zn在钎焊后生成的角焊缝中适当扩散。结果，即使在腐蚀环境下长时间使用的情况下，也可以提供角焊缝中腐蚀的发展少、难以产生翅片分离的铝合金制热交换器。此外，根据本发明的铝合金制热交换器，由于翅片难以分离，因而可以更长时间获得通过翅片实现的管的牺牲防腐蚀。结果，可以与以往相比延长管的腐蚀寿命。本发明的铝合金制热交换器中，在钎焊后生成的角焊缝中，生成接合翅片与管的初晶部，其他部分中生成共晶部。这里若钎焊用涂膜具有前述组成，铝合金翅片具有前述组成，则角焊缝的初晶部的电势与接近角焊缝的部位的铝合金翅片的电势同等或者比其高。因此，角焊缝的初晶部变得难以腐蚀，通过该效果，可以防止翅片分离。
图I为表示本发明的热交换器的构成的一例的正面图。图2为表示本发明的热交换器中，组装总管、管和翅片进行钎焊的状态的部分扩大截面图。图3为表示本发明热交换器中，在钎焊前组装总管、管和翅片后的状态的部分扩大截面图。图4是用于说明本发明的热交换器中翅片与管通过角焊缝接合的部分中生成的初晶部和共晶部的部分扩大截面图。图5为表示本发明的热交换器，铝合金翅片中含有的Zn量与钎焊用涂膜中含有的含有Zn的焊剂量的相关关系的图。图6为将本发明的热交换器的试验例中管与翅片接合的部分进行模型化表示的侧面图。图7为将本发明的热交换器的试验例中腐蚀后产生翅片分离的试验例的结构进行模型化表示的侧面图。图8为表示本发明的实施例中使用的管的横截面形状的示意图。
具体实施例方式本发明的铝合金制热交换器，其为将在表面形成有包含Si粉末1 5g/m2、含有Zn的焊剂3 20g/m2、粘结剂0. 2 8. 3g/m2的钎焊用涂膜的铝合金制的管与铝合金翅片组合进行钎焊而得到的铝合金制热交换器，所述铝合金翅片中，Mn :0. 8 2. O质量％、Si Mn量的1/2. 5 1/3. 5,Fe :不足O. 30质量％，Zn的含量与所述钎焊涂膜中的含有Zn的焊剂量的关系在图5所示的点A、B、C、D、E、F所包围的范围内，
所述钎焊后，在所述管与所述铝合金翅片之间生成包含所述钎焊用涂膜的熔融凝固物的角焊缝，在该角焊缝中，生成接合所述翅片与管的初晶部，该初晶部以外的部分中生成共晶部，同时所述初晶部的电势与所述铝合金翅片的电势同等或者比所述铝合金翅片的电势闻。需要说明的是，初晶部的电势与铝合金翅片的电势同等的情况，基本上同等即可，初晶部的电势比铝合金翅片的电势低的情况、电势差为5mV以下是容许的。发明人对以管、翅片和总管为主要构成要素、将它们通过钎焊制造的铝合金制热交换器中的构成要素的接合部的腐蚀机理进行了研究。结果发现，翅片接合部的角焊缝优先腐蚀，为了防止翅片从管分离，研究了钎焊用涂膜中的含有Zn的焊剂量与翅片的Zn量的关系，只要将两者规定为适当的关系，就可以解决上述问题。角焊缝优先腐蚀的原因在于，角焊缝的电势比牺牲阳极翅片的电势低(卑)。这里，对角焊缝的腐蚀机理进行了详细研究。该研究结果表明，在该种钎焊接合的热交换器中，在翅片与管3的接合部形成的角焊缝9由初晶部9a、9b与共晶部9c形成。角焊缝9中，钎焊过程的冷却时液态钎料首先开始凝固的部位为初晶部9a、9b，初晶部9a、9b生成时熔融着的部位随着冷却的进行变为共晶部9c。根据本发明人的研究可知，像这样在角焊缝9中形成的初晶部9a、9b与共晶部9c相比，Zn浓度低，成为电势高(贵)的状态。S卩，角焊缝9中，共晶部9c比初晶部9a、9b的Zn浓度高，容易被腐蚀，初晶部9a、9b比共晶部9c的Zn浓度低，难以被腐蚀。根据本发明人的研究可知，即使在含有Zn的角焊缝9优先被腐蚀的情况下，仅使角焊缝9的共晶部9c优先被腐蚀，不使Zn少、电势高的初晶部9a、9c被腐蚀，则可以长时间维持热交换器中的翅片4与管3的接合。此外发现，为了使角焊缝9的初晶部9a、9b难以被腐蚀，使初晶部9a、9b的电势与翅片4与管3的接合部附近的成为牺牲阳极的翅片4的电势相比，实质上同等或者较高即可，为此，可以通过将钎焊用涂膜中的含有Zn的焊剂量、和设定为可以有效发挥牺牲阳极效果的组成的翅片4的Zn量分别调整至适当的范围内，从而可以实现。以下，根据附图所示的实施方式对本发明进行详细说明。图I为表示本发明的热交换器的一例的图。该热交换器100以左右隔开平行配置的总管1、2、在这些总管1、2之间相互保持间隔平行地且相对于总管1、2直角地接合的多个 扁平状的管3、附设于各管3的波形的翅片4为主体进行构成。总管1、2、管3和翅片4由后述的铝合金构成。更详细而言，在总管1、2的相对的侧面上在各管的长度方向上以一定间隔形成多个缝(slit)6，将管3的端部插入这些总管1、2的相对的缝6，将管3架设在总管1、2之间。此外，在以规定间隔架设于总管1、2之间的多个管3、3之间配置翅片4，这些翅片4钎焊于管3的表面侧或者背面侧。即，如图2所示，在管3的端部插通总管1、2的缝6的部分，通过钎料形成角焊缝8，管3钎焊于总管1、2。此外，与波形的翅片4中波的顶点的部分邻接的管3的表面或者背面相对，通过在这些之间的部分生成的钎料形成角焊缝9，波形的翅片4钎焊于管3的表面和背面。该方式的热交换器100如后述的制造方法中所详述的，将总管1、2、架设于它们之间的多个管3和多个翅片4组装形成如图3所示的热交换器组装体101，并将其进行钎焊从而制造。钎焊前的管3中，在与翅片4接合的表面和背面上，形成含有Si粉末1 5 g /m2、含有Zn的焊剂(KZnF3):3 20 g /m2、粘结剂(例如丙烯酸系树脂):0. 2 8. 3 g /m2的钎焊用涂膜7。本实施方式的管3作为在其内部形成多个通路3c，同时具备平坦的表面(上面)3A和背面(下面)3B、以及与这些表面3A和背面3B邻接的侧面的扁平多孔管而构成。然后，作为一例，在钎焊前的管3的表面3A和背面3B上形成有钎焊用涂膜7。以下，对构成钎焊用涂膜的组合物进行说明。< Si 粉末>
Si粉末与构成管3的Al反应，形成接合翅片4与管3的钎料，钎焊时Si粉末熔融变成钎料液。焊剂中的Zn在该钎料液中扩散，在管3的表面均匀扩展。液态的钎料液内的Zn的扩散速度比固相内的扩散速度显著大，因而管3表面的Zn浓度几乎是均匀的，由此形成均匀的Zn扩散层，可以提高管3的耐腐蚀性。Si粉末涂布量I 5g/m2
Si粉末的涂布量不足lg/m2时，钎焊性降低。另一方面，Si粉末的涂布量超过5g/m2时，由于过量的钎料形成，Zn容易浓缩于角焊缝，产生未反应Si残渣，同时管的腐蚀深度变大，无法获得要防止翅片分离的目的效果。因此，使涂膜中的Si粉末的含量为I 5g/m2。优选涂膜中的Si粉末的含量为I. 5 4. 5g/m2，更优选为2. O 4. Og/m2。对于这里使用的Si粉末的粒径，作为一例，D (99)为15 μ m以下。D (99)是从小径粒侧起的体积基准的累积粒度分布为99 %的直径。〈含有Zn的焊剂〉
含有Zn的焊剂在钎焊时，在管3的表面形成Zn扩散层，具有提 高耐孔腐蚀性的效果。此外，具有钎焊时除去管3的表面的氧化物，促进钎料的扩展、润湿提高钎焊性的作用。该含有Zn的焊剂与不含有Zn的焊剂相比，活性度高，因而即使使用比较微细的Si粉末也可以获得良好的钎焊性。含有Zn的焊剂涂布量3 20g/m2
含有Zn的焊剂的涂布量不足3g/m2时，Zn扩散层的形成变得不充分，管3的耐腐蚀性降低。此外，由于被钎焊材(管3)的表面氧化皮膜的破坏除去不充分，导致钎焊不良。另一方面，涂布量超过20g/m2时，角焊缝的初晶部9a、9b中Zn浓缩也变得显著，角焊缝的耐腐蚀性降低，翅片分离加速。因此，使含有Zn的焊剂的涂布量为3 20g/m2。优选使含有Zn的焊剂的涂布量为4 18g/m2,更优选为5 15g/m2。需要说明的是，对于钎焊涂膜7中的含有Zn的焊剂量，如后所述与翅片4中的Zn含量之间具有密切的相关关系，关于其关系后面详述。含有Zn的焊剂优选使用KZnF3作为主体，也可以使用在KZnF3中根据需要混合K1-3A1F4 — 6、Cs0.02K1 — 2A1F4 — 5、A1F3、KF、K2SiF6等不含Zn的焊剂而成的混合型的焊剂。涂布量使含有Zn的焊剂在3 20g/m2的范围即可。含有Zn的焊剂中的Zn含量优选在35 45质量％的范围内。<粘结剂>
涂布物中除了 Si粉末、含有Zn的焊剂之外，还含有粘结剂。作为粘结剂的例子，优选列举丙烯酸系树脂。粘结剂涂布量:0· 2 8. 3 g /m2
粘结剂的涂布量不足O. 2g/m2时，加工性(耐涂膜剥离性)降低。另一方面，粘结剂的涂布量超过8. 3g/m2时，钎焊性降低。因此，使粘结剂的涂布量为0.2 8. 3g/m2。需要说明的是，粘结剂通常由于钎焊时的加热而蒸散。优选使粘结剂的涂布量为O. 4 6. Og/m2，更优选为O. 5 5. Og/m2。含有Si粉末、焊剂和粘结剂的钎焊组合物的涂布方法在本发明中没有特别限定，可以通过喷雾法、淋涂法、流涂法、辊涂法、刷毛涂布法、浸溃法、静电涂布法等适当的方法进行。另外，钎焊组合物的涂布范围可以是管3的整个表面，此外，也可以是管3的一部分表面，总而言之，至少在钎焊翅片4所需要的管3的表面范围涂布即可。管3包含招合金,所述招合金以质量％计含有Cu:不足O. I %、剩余部分为招和不可避免的杂质，而且根据需要也可以以质量％计含有Si :0. I 0.6%、Fe :0. I 0.6%、Mn :0. I O. 6%。管3通过将这些铝合金进行挤出加工而制作。以下对构成管3的铝合金的各构成元素的限定理由进行说明。<01:不足0.1%>
Cu是对管3的耐腐蚀性有影响的元素，不足O. 1%时，没有问题，超过O. 1%含有时，有耐腐蚀性降低的倾向。另一方面，如果添加Cu，管3的强度提高，可以以不足O. 1%的量进行添加。< Mn :0. I O. 6%>
Mn是提高管3的耐腐蚀性、同时提高机械强度的元素。此外，Mn还具有提高挤出成形时的挤出性的效果。而且Mn具有抑制钎料的流动性、使角焊缝与管表面的Zn浓度差变小的效果。Mn的含量不足O. I %时，耐腐蚀性和强度提高的效果不充分，抑制钎料的流动性的效果也降低。另一方面，以超过O. 6%含有Mn时，由于挤出压力增加，挤出性降低。因此优选使本发明中的Mn含量为O. I 0.6%。更优选Mn含量为O. 15 O. 5%，进一步优选含量为O. 2 O. 4%。< Si :0· I O. 6%> Si是与Mn同样地具有提高强度和耐腐蚀性效果的元素。Si的含量不足O. 1%时，耐腐蚀性和强度提高的效果不充分。另一方面，含有超过O. 6%的Si时，挤出性降低。因此本发明中的管3的Si含量优选为O. I 0.6%。更优选Si含量为O. 15 O. 5%，进一步优选为O. 2 O. 45%。< Fe :0· I O. 6%>
Fe是与Mn同样地具有提高强度和耐腐蚀性效果的元素。Fe含量不足O. I %时，耐腐蚀性和强度提高的效果不充分，另一方面，含有超过O. 6%的Fe时，挤出性降低。因此优选使本发明中的管3的Fe含量在O. I O. 6%的范围。更优选Fe含量为O. 15 0.5%，进一步优选为O. 2 O. 4%。< Ti 0. 005 O. 2%, Cr 0. 05 O. 2%>
Ti和Cr是根据需要也可以含有的元素，使管3的耐腐蚀性提高。但是，这些的的含量超过上述范围时，有合金的挤出性降低的倾向。接着，对翅片4进行说明。与管3接合的翅片4由铝合金构成，所述铝合金以质量％计含有Mn :0. 8 2. O %、Si =Mn量的1/2. 5 1/3. 5、Zn :图5中所示的点A、B、C、D、E、F所包围的范围、Fe :不足O. 3%，进一步可以根据需要含有 Zr 0. 05 O. 2%、V 0. 01 O. 2%、Ti 0. 05 O. 2%、和Cr :0. 01 O. 2%的I种或者2种以上，剩余部分Al和不可避免的杂质。这里关于图5中所示的点A、B、C、D、E、F所包围的范围后面进行详述。对于翅片4，通过常法将具有上述组成的铝合金熔制，经过热轧工序、冷轧工序等，加工成波形形状。需要说明的是，翅片4的制造方法在本发明中没有特别限定，可以适当采用已知的制法。以下对构成翅片4的铝合金的各构成元素的限定理由进行说明。< Mn :0· 8 2. 0%>
Mn提高翅片4的高温强度和室温强度。Mn的含量不足O. 8%时，高温和室温强度提高效果不充分，另一方面，Mn的含量超过2.0%时，制作翅片4时加工性不足。因此，使构成翅片的合金中的Mn的含量为O. 8 2.0%。优选的Mn含量为O. 9 1.9%、更优选为I. O 1.8%。< Si Mn 量的 1/2. 5 1/3. 5 >
通过含有Si，形成与Mn的化合物，可以发挥前述的Zn的效果和强度提高效果。Si含量在上述范围之外时，容易发生翅片的分尚。优选的Si含量为Mn量的1/2. 6 1/3. 4、更优选为1/2. 8 1/3. 2。< Fe:不足 0.30% >
Fe的含量超过O. 30%时，制作翅片4时加工性、翅片4本身的耐腐蚀性降低。另一方面，由于Fe可以提高翅片4的高温强度和室温强度，因而可以在翅片4中以超过0%且不足O. 30%的范围含有。<Zn 含量>
通过使翅片4中含有Zn，从而降低翅片4的电势，可以赋予翅片4牺牲防腐蚀效果。关于翅片4中的Zn含量，以质量％计，需要使其为O. 5%以上、6%以下。翅片4中的Zn含量不足O. 5%时，容易发生翅片4的分离，Zn含量超过6%时，有自身耐腐蚀性降低的倾向。并且，Zn含量与前述的钎焊涂膜7中的含有Zn的焊剂量的相关关系由于以下原因需要使其满足图5中所示的点A、B、C、D、E、F所包围的特别的范围。图4是表示钎焊后管3与翅片4的接合部分形成角焊缝9的状态的部分扩大截面图。角焊缝9中，在管3侧的部分形成初晶部9a，翅片4侧的部分形成初晶部％，同时初晶部9a、9b之间的区域中形成共晶部9c。这是由于钎焊时的加热，钎焊用涂膜7熔融，形成液体的钎料，向翅片4与管3的接合部流动形成角焊缝9。因此，钎焊时角焊缝9为液体，翅片4与管3为固体。之后的冷却过程中，液体的角焊缝9逐渐凝固，但首先从与固体的翅片4、管3接触的部位开始形成初晶凝固，生成初晶部9a、9b，最终远离翅片4、管3的部位变成共晶部9c凝固。因此，在管3与翅片4最接近的中心部4a部分中几乎全部由初晶部9a、9b形成，呈现共晶部9c部分的体积向着管3和翅片4分隔的角焊缝9的周边部分侧增加的金属组织。此外，由于钎焊时的加热生成的钎料液的成分的一部分也扩散至管3的表面侧和翅片4的表面侧，因而初晶部9a以少许侵蚀角焊缝9的下缘侧到管3的表面侧的状态生成，初晶部9b以少许侵蚀角焊缝9的上缘侧到翅片4的表面侧的状态生成。本发明中，鉴于上述的角焊缝9中，初晶部9a、9b和共晶部9c以区分开的形式形成，获得如下见解为了有效防止翅片4的分离，使适当量的Zn扩散至初晶部9a、9b是有效的。本实施方式中，基于上述见解，将钎焊涂膜7中的含有Zn的焊剂量与翅片4的Zn含量控制为特定的关系这一点很重要。具体而言，如图5所示，横轴表示含有Zn的焊剂量(单位g/m2)，纵轴表示翅片4的Zn含量(单位；质量％)时，需要将含有Zn的焊剂量 和翅片4的Zn含量规定在表示含有Zn的焊剂量3g/m2、翅片4的Zn含量O. 5质量％的点A、表示含有Zn的焊剂量10g/m2、翅片
4的Zn含量2质量％的点B、表示含有Zn的焊剂量20g/m2、翅片4的Zn含量3质量％的点C、表示含有Zn的焊剂量20g/m2、翅片4的Zn含量6质量％的点D、表示含有Zn的焊剂量10 g /m2、翅片4的Zn含量5质量％的点E、和表示含有Zn的焊剂量3g/m2、翅片4的Zn含量3质量％的点F所包围的范围内。通过将含有Zn的焊剂量和翅片4的Zn含量规定为该图5中所示的点A、B、C、D、E、F所包围的范围，可以使适当量的Zn扩散至角焊缝9的初晶部9a、9b中，可以使初晶部9a、9b难以被腐蚀。
此外，即使在图5所示的点A、B、C、D、E、F所包围的范围内，表示含有Zn的焊剂量3g/m2、翅片4的Zn含量2. 6质量％的点G、表示含有Zn的焊剂量15g/m2、翅片4的Zn含量2.6质量％的点I、和表示含有Zn的焊剂量15g/m2、翅片4的Zn含量5质量％的点H所包围的3角形区域是最优选的范围。此外，表示含有Zn的焊剂量3 g /m2、翅片4的Zn含量2. 6质量％的点G、表示含有Zn的焊剂量3g/m2、翅片4的Zn含量I. 6质量％的点J、和表示含有Zn的焊剂量7. 5g/m2、翅片4的Zn含量2. 6质量％的点K所包围的3角形的范围是次于前述点GHI所包围的范围的优选范围。< Zr :0· 05 O. 2%>
Zr是可以根据需要在翅片4中含有的元素，与Fe同样地提高翅片4的高温强度和室温强度。Zr的含量不足O. 05%时，无法获得高温强度和室温强度的提高效果，另一方面，Zr的含量超过O. 2%时，制作翅片4时，加工性不足。因此可以使本实施方式中的Zr的含 量在O. 05以上、O. 2%以下的范围。< V :0. 01 O. 2%>
V是可以根据需要在翅片4中含有的元素，与Fe同样地提高翅片4的高温强度和室温强度。V的含量不足O. 01%时，无法获得高温强度和室温强度的提高效果，另一方面，V的含量超过O. 2%时，制作翅片4时，加工性不足。因此可以使本实施方式中的V的含量在O. 01以上、O. 2%以下的范围。优选V的含量为O. 05 O. 18%，更优选为O. 10 O. 15%。< Cr :0. 01 O. 2%>
Cr是可以根据需要在翅片4中含有的元素，与Fe同样地提高翅片4的高温强度和室温强度。Cr的含量不足O. 01 %时，无法获得高温强度和室温强度的提高效果，另一方面，Cr的含量超过O. 2%时，制作翅片4时，加工性不足。因此可以使本实施方式中的Cr的含量在O. 01以上、O. 2%以下的范围。优选的Cr的含量为O. 05 O. 18%，更优选为O. 10
O.15%。本实施方式中，可以根据需要含有Zr、V、Ti和Cr的I种或者2种以上。接着，对总管I进行说明。总管I如图2、图3所示，优选形成包含芯材层11、设置于芯材的外周侧的牺牲材层12、和设置于芯材的内周侧的钎料层13的3层结构。通过在芯材层11的外周侧设置牺牲材层12，不仅获得翅片4带来的防腐蚀效果，还获得总管I带来的防腐蚀效果，因而可以进一步提高总管I附近的管3的牺牲防腐蚀效
果O芯材层11优选由以Al — Mn系为基质(base)的合金构成。例如，优选含有Mn :0. 05 I. 50%，作为其他元素，可以含有Cu :0. 05 O. 8%、Zr :0. 05 O. 15%。设置于芯材层11的外周侧的牺牲材层12优选由含有Zn :0. 6 I. 2%、剩余部分Al和不可避免的杂质的铝合金构成。牺牲材层12通过包覆压延与芯材层11 一体化。需要说明的是，本实施方式中例示的总管I的结构和组成是一个例子，可以适当选择适用于通常的热交换器的总管I的结构和组成而用于本实施方式的结构中。接着，对以以上说明的总管1、2、管3和翅片4为主要构成要素的热交换器100的制造方法进行说明。图3为使用在与翅片4的接合面上涂布有钎焊用涂膜7的管3，组装总管1、2、管3和翅片4的状态的热交换器组装体101的部分扩大图，表示加热钎焊前的状态。图3所示的热交换器组装体101中，对于管3，其一端插入设置于总管I的缝6中而安装。若将包含如图3所示组装后的总管1、2、管3和翅片4的热交换器组装体101加热至钎料的融点以上的温度，加热后进行冷却，则如图2所示，钎料层13、钎焊用涂膜7熔化，总管1与管3、管3与翅片4各自接合，获得图I和图2所示的结构的热交换器100。此时，总管1的内周面的钎料层13熔融，流动至缝6附近，形成角焊缝8、接合总管I与管3。此夕卜，管3的表面的钎焊用涂膜7熔融，由于毛细管力而流动至翅片4附近，形成角焊缝9而接合管3与翅片4。钎焊时，在非活性气氛等适当的气氛下加热至适温，使钎焊用涂膜7、钎料层13熔解。如此，焊剂的活性度升高，焊剂中的Zn在被钎焊材(管3)表面析出，向其壁厚方向扩散，此外破坏钎料和被钎焊材双方表面的氧化皮膜，促进钎料与被钎焊材之间的润湿。钎焊的条件没有特别限定。作为一例，可以使炉内为氮气气氛，将热交换器组装体101以5°C /分以上的升温速度加热至钎焊温度(实体到达温度)580 620°C，在钎焊温度保持30秒以上，使得从钎焊温度至400°C的冷却速度为10°C /分以上进行冷却。钎焊时，构成管3和翅片4的铝合金的基体的一部分与管3上涂布的钎焊用涂膜7的组合物反应，变成钎料，将管3与翅片4钎焊。在管3的表面，焊剂中的Zn由于钎焊扩散，比管3内侧卑。此外，角焊缝9的初晶部9a、9b中的Zn浓度比共晶部9c低，角焊缝9中的初晶部9a、9b比共晶部9c的电势高，因而初晶部9a、9b更难被腐蚀。而且，如前所述，钎焊涂膜7中的含有Zn的焊剂量与翅片4中的Zn量的关系限定在图5中所示的点A、B、C、D、E、F所包围的范围内，因而初晶部9a、9b的电势比翅片4更高，因而初晶部9a、9b成为难以腐蚀的结构。进而，钎焊时，可以将扩散至前述初晶部9a、9b中的Zn的量控制在不过量，因而前述初晶部9a、9b的电势比前述铝合金翅片4的电势高。根据本实施方式，钎焊时，没有Si粉末的残渣，良好地进行钎焊、管3与翅片4之间确实地形成角焊缝9，初晶部9a、9b也变得难以腐蚀。对于获得的热交换器100，适度的Zn层在管3的表面形成，孔腐蚀被防止，此外，角焊缝9的初晶部9a、9b的腐蚀被抑制，管3与翅片4确实地长期接合，维持良好的热交换性倉泛。实施例
将表I所示组成的管用Al合金、表2所示组成的翅片用Al合金试样熔制。将管用Al合金进行均质加热处理后，通过热挤出制作图8所示的横截面形状(壁厚t :0. 30mmX宽度W :18. OmmX总体厚T : I. 5mm、角落部的曲率半径R :0. 75mm)的扁平状的管30。将翅片用Al合金进行均质加热处理后，通过热车U冷轧获得厚度0.08mm的板材。通过将该板材进行波状加工(]扎￥-卜加工O,制作图6所示的翅片40。
然后，将钎料组合物在管30的表面进行辊涂，使其干燥。钎料组合物是含有Si粉末(D(50)粒度2. 8 μ m)、焊剂(KZnF3 :D(50)粒度3. O μ m :D(50)是从小粒径侧起的体积基准的累积粒度分布为50%的直径。)、粘结剂(丙烯酸树脂)、和溶剂(包含异丙醇等醇)的涂料。该钎焊组合物以涂布干燥后的钎焊涂膜的各要素的涂布量达到表3、表4、表5所不的值的方式确定混合量。然后，将管30和翅片40如图6所示作为热交换器组装体的一部分进行组装，加热至60(TC，保持2分钟，之后在冷却条件下进行钎焊。需要说明的是，所有的钎焊都在氮气气氛的炉中进行。将钎焊后的管和翅片供于SWAAT30天的腐蚀试验。测定试验后管30产生的最大 腐蚀深度。此外，试验后除去生成的腐蚀生成物，如图7所示，求出翅片40分离或者消失的部位45的面积率(％)。翅片分离率(％)是通过(腐蚀试验后的翅片分离率合计面积图7的符号45所示的部位的合计面积)/ (腐蚀前翅片合计面积图6的L1 + L2 + L3的区域面积)X 100求出的值。对于钎焊后的试样No. I 57，角焊缝初晶部的电势、翅片的电势、管腐蚀深度、和翅片分离率不于表6、表7、表8。[表 I] —
权利要求
1.一种铝合金制热交换器，其为将在表面形成有包含Si粉末1 5g/m2、含有Zn的焊剂3 20g/m2、粘结剂0. 2 8. 3g/m2的钎焊用涂膜的铝合金制的管与铝合金翅片组合进行钎焊而得到的铝合金制热交换器， 所述铝合金翅片中，Mn :0. 8 2. O质量％、Si =Mn量的1/2. 5 1/3. 5, Fe :不足O. 30质量％，Zn的含量与所述钎焊涂膜中的含有Zn的焊剂量的关系在图5所示的点A、B、C、D、E、F所包围的范围内， 所述钎焊后，在所述管与所述铝合金翅片之间生成包含所述钎焊用涂膜的熔融凝固物的角焊缝，在该角焊缝中，生成接合所述翅片与管的初晶部，该初晶部以外的部分生成共晶部，同时所述初晶部的电势与所述铝合金翅片的电势同等或者比所述铝合金翅片的电势闻。
2.根据权利要求I所述的铝合金制热交换器，其中，所述铝合金制的管含有Cu:不足O.I质量％、Si 0. I 0.6质量％、？6 0. I 0.6质量％、]^ 0. I 0.6质量％、剩余部分Al和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的铝合金制热交换器，其中，所述铝合金制的管还含有TiO.005 O. 2质量％、Cr :0. 05 O. 2质量％的I种以上。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的铝合金制热交换器，其中，所述铝合金翅片含有 Zr 0. 05 O. 2 质量％、V :0. 01 O. 2 质量％、Ti :0. 05 O. 2 质量％和 Cr 0. 01 O. 2质量％中的I种或2种以上。
全文摘要
一种铝合金制热交换器，其特征在于，其为将在表面形成有包含Si粉末1～5g/m2、含有Zn的焊剂3～20g/m2、粘结剂0.2～8.3g/m2的钎焊用涂膜的铝合金制的管与铝合金翅片组合进行钎焊而得到的铝合金制热交换器，所述铝合金翅片中，Mn0.8～2.0质量％、SiMn量的1/2.5～1/3.5、Fe不足0.30质量％，Zn的含量与前述钎焊涂膜中的含有Zn的焊剂量的关系在图5所示的点A、B、C、D、E、F所包围的范围内，前述钎焊后，在前述管与前述铝合金翅片之间生成包含前述钎焊用涂膜的熔融凝固物的角焊缝，在该角焊缝中，生成接合前述翅片与管的初晶部，该初晶部以外的部分中生成共晶部，同时前述初晶部的电势与前述铝合金翅片的电势同等或者比前述铝合金翅片的电势高。
文档编号B23K103/10GK102884393SQ20118001163
公开日2013年1月16日 申请日期2011年2月25日 优先权日2010年3月2日
发明者兵库靖宪, 吉野路英 申请人:三菱铝株式会社