具有内部焊料层的铝复合材料及焊接结构制造技术

本发明专利技术涉及一种能够焊接的三层铝复合材料，该材料包括至少三个由至少两种不同的铝合金组成的层，其中至少三个层的内层为由铝焊料合金组成的铝焊料层，其他层成型为覆盖层并且由至少一种其他的铝合金组成，其中至少一种其他的铝合金具有比铝焊料合金的液相温度更高的固相温度。本发明专利技术目的在于提供一种构成简单、具有用于制造I形焊接接头的良好的焊接性能、明显降低焊接的部件“烧穿”的危险以及提供足够的机械性能的能够焊接的铝复合材料，该目的这样实现，即单个覆盖层(2，4)的厚度超过铝焊料层(3)厚度的至少1.5倍，优选至少5倍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有内部焊料层的铝复合材料及焊接结构
本专利技术涉及一种由至少两种不同的铝合金组成的三层的能够焊接的铝复合材料，其中三层的内层为由铝焊料合金组成的铝焊料层，其他层成型为覆盖层并且由至少一种其他的铝合金组成，其中至少一种其他的铝合金具有高于铝焊料合金的液相温度的固相温度。此外本专利技术还涉及一种焊接结构。另外，本专利技术还涉及一种包括三层的铝复合材料的铝复合材料，该材料具有由铝焊料合金组成的内部铝焊料层和两个由至少一种其他的铝合金组成的覆盖层，其中至少一种其他的铝合金具有高于铝焊料合金的液相温度的固相温度，该材料还具有在覆盖层上设置的一个或多个防腐层和/或设置在覆盖层一侧或两侧的铝焊料合金层。
技术介绍
现有技术中早已知道能够焊接的铝复合材料。用于焊接技术的铝复合材料通常在表面上具有在焊接过程中熔化的铝焊料层，这样具有铝焊料层的部件通过焊接接头与连接对象相连。铝复合材料的其余的层并不熔化。相应的连接过程发生在通常具有例如用于固定薄片或者液体引导管的多个焊接点的热交换器的制造过程中。为了焊接热交换器，迄今使用设有外面的铝焊料层的板材。然而由于铝焊料的过量，特别在设置为I形的焊接接头上出现问题。由于硅的局部过剩，连接对象的液相温度局部地剧烈下降，这样会在该区域内发生“烧穿”或者部件的壁厚的降低。硅过剩的危险例如发生在主分配器的I形焊接接头上和对应的液体引导管上。即使在焊接过程中不发生待焊接的管道的“烧穿”，也会产生具有壁厚减小的区域或者出现所谓的“液膜迁移”效应。液膜迁移效应中，由于硅在复合材料中扩散导致表面上出现局部的结构缺陷。已焊接的部件的该区域出现例如焊接的热交换器的寿命问题。使用的复合材料的通常使用的外部铝层是在焊接过程中熔化而后再次凝固的铝焊料层。因此由于铝焊料层的流动特性，在热交换器的其他部件上还会产生关于凝固的、不规则的铝焊料层表面的切口效应的机械问题。热交换器随后的涂覆由于已熔化并且再次凝固的外层也会出现问题。此外缺点还在于，氧化铝层覆盖位于外部的铝焊料层，氧化铝层在制造焊接接头时会导致焊接点由铝焊料浸润的问题。因此必须使用更多助焊剂以保证焊接接头的质量。公开的美国专利申请US2003/0099856A1中已知例如一种一共由五个层组成的能焊接的铝复合材料，其中设置一个由两个外部铝焊料层包裹的位于内部的铝芯合金层，另外将薄的铝层涂覆于两个外部铝焊料层上。薄的铝层应该设置用于使铝焊料不氧化，从而可以不使用助焊剂。然而已知的铝复合材料的层结构相对复杂，因为必须提供总共至少五个铝合金层。但是外部的非常薄的覆盖层在焊接过程中熔化，这样由于表面熔化而没有解决上述问题。特别是在铝焊料层上提供非常薄的覆盖层对于生产工艺要求很高，因此在制造中成本较高。美国专利US4825941中已知一种具有主分配器的热交换器的制造，主分配器通过I形焊接接头与引导液体的扁管焊接。
技术实现思路
从现有技术出发，本专利技术的目的在于提供一种能够焊接的铝复合材料，该材料构成简单、具有用于制造I形焊接接头的良好的焊接性能、明显降低焊接的部件的“烧穿”的危险以及提供了足够的机械性能。除此以外，还应当提出一种焊接结构。根据本专利技术的第一教导，指出的目的通过铝复合材料这样实现，即单个覆盖层具有超过铝焊料层厚度的至少1.5倍，优选至少5倍的厚度。需要指出，具有位于内部的铝焊料层和两个覆盖层的简单的、三层的铝复合材料，其中覆盖层具有铝焊料层的1.5倍或更大的厚度，这种铝复合材料不仅允许完美的焊接结果，而且显著降低了烧穿的危险。此外，这种能够焊接的铝复合材料提供一个轧制的铝表面作为外表面，铝表面在焊接后不具有表面不平的问题以及由此导致的与其他部件的切口效应的问题。当倍数为5或者更多时，铝复合材料的强度受其覆盖层影响更大。可以考虑将根据本专利技术的铝复合材料只构成为三层。根据用途，还可以补充其他外层，以确保对铝复合材料设置牺牲阳极层或其他焊料层的特定要求。铝复合材料的覆盖层为铝复合材料的机械性能做出主要贡献，而不受铝复合材料内部的焊料层的熔化影响。当然可以考虑，覆盖层由不同的铝合金组成。代替仅三层的铝复合材料，本专利技术的目的还通过一种铝复合材料实现，该材料首先具有带有内部焊料层的相应的三层的结构，单个覆盖层具有超过铝焊料层厚度的至少1.5倍，优选至少5倍的厚度并且设置其他成型为牺牲阳极层、防腐层或外部焊料层的外层。覆盖层的厚度优选为铝复合材料总厚度的10％到49％，优选15％-47.5％。由此确保了，如已经阐述的，覆盖层对铝复合材料的机械性能的影响特别大并且还可以保证在焊接过程中高的形状稳定性。铝焊料层的厚度优选为至少25μm，优选至少50μm，由此改善了用于提供完美的例如I形的焊接接头的工艺可靠性。根据各种用途，单个覆盖层可以由AA1xxx、AA3xxx、AA5xxx、AA6xxx或AA7xxx型的铝合金组成，其中覆盖层要么由同一种铝合金要么由不同的铝合金构成。覆盖层的厚度不必相同，而是可以取决于使用情况进行特定的选择。可以考虑例如，覆盖层由AA3003或AA3005型的铝合金组成。通常为铝焊料层选择AA4xxx型的铝合金，其中铝焊料层由Si含量为6重量％到13重量％的AlSi铝合金组成。这种铝焊料合金用于提供铝焊料包覆，因为其具有明显低于用于覆盖层的铝合金的固相温度的液相温度。根据另一设计的铝复合材料的总厚度优选为0.2mm到1.5mm或大于1.5mm到5mm。0.2mm到1.5mm的铝复合材料尽管具有良好的可焊性但是并不显著影响焊接结构的总强度。反之，总厚度大于1.5mm到5mm的铝复合材料可以形成例如接受负载的结构。铝复合材料的优选的厚度范围为0.3mm到1.0mm。该范围构成了具有小的壁厚的热交换器的部分的优选厚度范围。根据铝复合材料的另一设计方案，通过轧制复合或同时铸造制造铝复合材料。在轧制复合过程中，包覆材料和覆盖层堆叠成轧制钢坯并且接着热轧，其中产生单个铝合金层之间平面的、材料配合的连接。另一种制造铝复合材料的方法是同时铸造单个铝复合材料层。与轧制复合不同，此处将不同的铝合金的熔融的熔体同时浇铸成一个带材。轧制复合制造的铝复合材料与通过同时铸造制造的铝复合材料不同在于，多个覆盖层例如和铝焊料层之间存在离散的层过渡。而在同时铸造中由于高温不可避免地在单个参与层之间产生明显的浓度梯度。根据本专利技术的铝复合材料的另一设计方案，覆盖层由具有Mg含量少于0.25重量％优选少于0.1重量％的铝合金组成。铝合金的覆盖层中降低Mg含量的作用在于，在使用助焊剂的焊接过程中，焊接过程不受覆盖层的合金组分影响。特别是改善了对于成本更低的CAB焊接方法的适应性。根据本专利技术的另一教导，上面指出的目的通过包括至少一个至少部分地由根据本专利技术的铝复合材料组成的第一部件的焊接结构来实现，其中第一部件与至少一个第二部件通过焊接接头连接。如之前已经阐述的，因为通过覆盖层使得铝焊料层在焊接过程中不会再氧化，铝复合材料非常适合用于提供焊接。除此以外，覆盖层有助于第一部件的机械强度并且同时防止了焊接时由于铝焊料的过度供应发生第二部件的“烧穿”。该结构优选具有至少一个成型为I形的焊接接头，因为这里根据本专利技术的铝复合材料在成型为I形的焊接接头的焊接时由于位于内部的铝焊料层得到特别良好的焊接结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三层的能够焊接的铝复合材料(1)，所述铝复合材料由至少两种不同的铝合金组成，其中三个层的内层为由铝焊料合金组成的铝焊料层(3)，其他层(2，4)成型为覆盖层并且由至少一种其他铝合金组成，其中至少一种其他的铝合金具有高于铝焊料合金的液相温度的固相温度，其特征在于，单个所述覆盖层(2，4)的厚度超过所述铝焊料层(3)厚度的至少1.5倍，优选至少5倍。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.05 EP 13175413.71.一种三层的能够焊接的铝复合材料(1)，所述铝复合材料用于I形焊接接头且由至少两种不同的铝合金组成，其中三个层的内层为由铝焊料合金组成的铝焊料层(3)，其他层(2，4)成型为覆盖层并且由至少一种其他铝合金组成，其中至少一种其他的铝合金具有高于铝焊料合金的液相温度的固相温度，其特征在于，单个所述覆盖层(2，4)的厚度超过所述铝焊料层(3)厚度的至少1.5倍。2.一种包括三层铝复合材料的铝复合材料，所述铝复合材料具有一个由铝焊料合金组成的内部的铝焊料层(3)和两个由至少一种其他铝合金组成的覆盖层(2，4)，其中至少一种其他的铝合金具有高于铝焊料合金的液相温度的固相温度，其特征在于，单个所述覆盖层(2，4)的厚度超过所述铝焊料层(3)厚度的至少1.5倍并且设置另一成型为阳极牺牲层、防腐层或者外部焊料层的外层。3.根据权利要求1或2所述的铝复合材料，其特征在于，单个所述覆盖层(2，4)的厚度超过所述铝焊料层(3)厚度的至少5倍。4.根据权利要求2所述的铝复合材料，其特征在于，所述覆盖层(2，4)的厚度为铝复合材料总厚度的10％到49％。5.根据权利要求1或2所述的铝复合材料，其特征在于，所述铝焊料层(3)厚度至少为25μm。6.根据权利要求1或2所述的铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈特莫特·扬森，
申请(专利权)人：海德鲁铝业钢材有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE