换热器，铝合金和铝带的应用以及铝带的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种尤其用于汽车的换热器(10)，具有至少一根铝合金换热管(12)和至少一个与换热管流体相连的组件(14，16)，换热管(12)和组件(14，16)通过共同的焊接连接彼此相连并且与换热管(12)相连的组件(14，16)具有以下组成的铝合金制成的核心层(24)：硅：最多0.7重量％，铁：最多0.70重量％，铜：最多0.10重量％，锰：0.9‑1.5重量％，镁：最多0.30重量％，铬：最多0.25重量％，锌：最多0.5重量％，钛：最多0.25重量％，锆：最多0.25重量％，不可避免的杂质每种最多0.05重量％，总量最多0.15重量％，其余为铝。本发明专利技术还涉及铝合金或具有该铝合金制成的核心层的铝带用于制造焊接换热器的收集管(14，16)或管板的使用，还涉及一种铝带的生产方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】换热器，铝合金和铝带的应用以及铝带的生产方法
本专利技术涉及一种尤其适用于汽车的换热器，上述换热器具有至少一根铝合金换热管以及至少一个与换热管流体相连的组件，其中上述换热管和组件以整体焊接的形式彼此相连。本专利技术此外还涉及一种铝合金或者具有用该铝合金制成的核心层的铝带用于制造焊接的换热器的收集管或者管板的用途，还涉及一种特别是适用于前述用途的滚压包层铝带的生产方法。
技术介绍
换热器的作用在于将热能从一种媒介流转移到另一种媒介流中去。为了达到这个目的，换热器具有至少一根换热管，添加上述换热管的目的是在使用中第一种媒介流流通，上述媒介流通过换热管与第二种媒介流发生热接触。此外，在使用中换热管尤其可以第二种媒介流包围绕流。为了达到更好地传热效果，换热器通常建造为能够为换热提供大的有效换热面积。为了达到此目的，可以使用换热盘管，多通道换热管和/或具有多个换热管的换热管束。额外地或者作为备选还可以将一些冷却体，比如翅片焊接到换热管上，以进一步增大热接触面积。除了至少一根换热管之外，换热器还具有其他的组件，在工作时一种媒介流会从上述组件流出，流入到换热管中，或者一种媒介从换热管中流入到上述组件中。这些连接到换热管一端以便将媒介流引入到换热管中或者接收从换热管中流出的媒介流的组件也叫做收集管或者管板。收集管特别理解为一个四周封闭的物体，通常是管状，上述物体具有用以与换热器换热管相连的孔。管板尤其是指四周并不完全封闭的物体，比如具有半个管横截面，并通过其他部件，比如塑料板补全成为一个四周封闭的物体。管板也有用于与换热器换热管相连的孔。铝制的焊接换热器受环境影响发生的腐蚀会产生很大问题，尤其对于汽车领域中的应用。因为针对换热器单个的组件，如翅片、换热管、收集管等，通常出于各自目的而使用进行优化的具有不同化学组成和相应不同腐蚀电势的铝合金，所以会在换热器中出现耦合的电镀腐蚀系统。通常这种情况在选材时就会有所体现，原因是在一些特别重要的组件上，如薄壁，流有媒介的管道采用有着相对较好腐蚀电势的铝合金，而在那些对换热器来说没那么重要的组件，如翅片，则用有着不好腐蚀电势的铝合金来制作。这样在使用中那些不太重要的换热器组件最先受到腐蚀，由此可以提高换热器的使用寿命，也即直到泄漏出现的时间。对于空调的压缩机上冷却剂网络中的冷媒管道尽可能采用多腔挤压扁管，即所谓的MPE。为了在MPE的制造过程中限制挤压力的大小，比起其它换热器组件所采用的通常以铝锰合金(EN-AW3xxx型合金)为基础的轧制合金，MPE所用的典型铝合金典型地含有更少的合金元素(如锰，硅或者铜)。这尤其适用于如收集管或者管板的组件，上述组件与MPE在换热器中通过焊接连接。因此很多情况下MPE的腐蚀电势比收集管或者管板的要小，这样一来MPE优选在与收集管的焊接处和第一层空气翅片之间的区域中腐蚀。为了避免这种MPE的局部腐蚀已知许多种应对措施，上述措施有时也会联合使用：已知的是在MPE上添加含锌涂层，比如通过热喷涂或者通过涂覆含锌的助熔剂层。在MPE表面涂覆锌可以局部降低铝材料的腐蚀电势，由此腐蚀会优先在侧面平行于管道表面形成。局部腐蚀，即所谓的点蚀，可以通过这种方式得以限制，以显著提高换热器的使用寿命。另外还已知，在收集管或管板上使用含锌的焊料。通过这种方式可以极大降低收集管或管板表面的腐蚀电势，由此理想情况下在焊接之后上述腐蚀电势比MPE的腐蚀电势要低，MPE也就可以通过收集管或者管板得到阳极保护。然而上述几种措施也有缺点，即在焊接换热器中锌的分布很难控制。在铝中锌有着尤其高的扩散速度。在典型温度范围600摄氏度温度范围内的焊接过程中，锌会走过相对较远的扩散路径，无论焊接过程的长短。在最不利的情况下会在MPE和收集管之间或者也会在MPE和冷却翅片之间的焊接接口内部造成锌的大量聚集。由此这些焊接接口会成为换热器中阳极性最强的区域，这意味着有着最小腐蚀电势的区域，并因此率先腐蚀，这可能导致换热器大幅的功率损耗(当MPE和冷却翅片之间的焊接接口发生腐蚀时)或者甚至导致换热器故障(当MPE和收集管之间的焊接处发生腐蚀时)。为了能够避免出现这种换热器的功率损耗或者甚至提前故障的情况，为每一种应用，不论各自的焊接情况，对每个部件的锌含量进行准确调整就显得十分必要。然而这非常繁杂而且使得标准材料不能够使用。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术的目的在于，为焊接的换热器提供一个能够减轻前述腐蚀问题并尽可能能够广泛使用的材料配方。根据该专利技术，这个目的在一种具有至少一根铝合金换热管和至少一个与换热管流体相连的组件，且上述换热管和组件以整体焊接的形式彼此相连的尤其适用于汽车的换热器上至少可以得到部分解决，解决的方法是以下列组成的铝合金制作与换热管相连组件的核心层：硅：最大0.7重量％，优选0.10-0.7重量％，尤其0.50-0.7重量％，铁：最大0.7重量％，优选0.1-0.5重量％，尤其0.15-0.40重量％，铜：最大0.10重量％，优选最大0.05重量％，尤其最大0.03重量％，锰：0.9-1.5重量％，优选1.2-1.5重量％，镁：最大0.30重量％，优选0.01-0.15重量％，尤其0.01-0.10重量％，铬：最大0.25重量％，优选0.10-0.20重量％锌：最大0.50重量％，优选最大0.25重量％，尤其最大0.10重量％，钛：最大0.25重量％，优选最大0.05重量％，锆：最大0.25重量％，优选最大0.05重量％，不可避免的杂质每种最大0.05重量％，总最大0.15重量％，其余为铝。换热管是指用于在使用中第一种媒介流流通，且上述第一种媒介流通过换热管与第二种媒介流发生热接触的管道或小管道。换热器具有至少一根，优选多根，如至少五根换热管。至少有一个组件与换热管上流体相连。这里的意思是这种组件这样与换热管的至少一端相连，使得在使用过程中在换热管中流通的媒体流至少部分地也会流过该组件。该组件可以是比如收集管或者管板，且有一个或者多个换热管与上述收集管或者管板相连。换热管与上述组件通过整体焊接的方式彼此相连。上述焊接连接特别指硬焊料钎焊，即在450摄氏度以上的焊接温度下产生的焊接连接。通过这种焊接连接换热管与该组件直接相连，这样换热管与该组件便形成了耦合电腐蚀系统。在本专利技术的范围内可以知悉，在焊接的换热器中出现的腐蚀问题可以通过使用具有前述铝合金核心层的组件来作为与换热管相连的组件来减缓。上述组件尤其指具有前述合金核心层和在核心层上所镀镀层的镀层组件。但是也能够使用未镀层的组件。前述概念“核心层”既可用于镀层组件也可以用于无镀层组件，在后者这种情况下核心层也可以表示该组件所拥有的唯一一层。通过使用这种合金作为核心层，可以使得上述核心层在焊接状态下有着较低的腐蚀电势，并因此比大多数用于换热管，尤其是MPE的典型合金更低级。通过将用于组件，尤其是收集管和管板核心层的这种合金与换热管，尤其是MPE的合金的结合，核心层的合金为换热管提供电保护。这样也可以放弃在换热管上使用含锌涂层或者在如收集管或者管板等组件上使用含锌焊剂镀层或者大量降低锌的使用量。相应地，焊接状态下核心层的腐蚀电势优选比换热器换热管的腐蚀电势要小。在腐蚀测试中(海水酸化实验-SWAAT-根据ASTMG85，Anne本文档来自技高网...

【技术保护点】
换热器(10)，尤其用于汽车，‑其具有至少一个由铝合金制成的换热管(12)和至少一个与所述换热管(12)流体相接的组件(14，16)，‑这里所述换热管(12)以及组件(14，16)通过一个共同的焊接连接与彼此相连，其特征在于，所述与换热管(12)相连的组件(14，16)具有由以下组成的铝合金制成的核心层(24)：硅：最大0.7重量％，优选0.50‑0.7重量％，铁：最大0.7重量％，优选0.15‑0.40重量％，铜：最大0.10重量％，优选最大0.05重量％，锰：0.90‑1.50重量％，优选1.20到1.50重量％，镁：最大0.30重量％，优选0.01‑0.10重量％，铬：最大0.25重量％，优选0.10到0.20重量％，锌：最大0.50重量％，优选最大0.10重量％，钛：最大0.25重量％，优选最大0.05重量％，锆：最大0.25重量％，优选0.05重量％，不可避免的杂质每种最大0.05重量％，总最大0.15重量％，其余为铝。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.27 DE 102014117384.8;2015.03.10 EP 15158511.换热器(10)，尤其用于汽车，-其具有至少一个由铝合金制成的换热管(12)和至少一个与所述换热管(12)流体相接的组件(14，16)，-这里所述换热管(12)以及组件(14，16)通过一个共同的焊接连接与彼此相连，其特征在于，所述与换热管(12)相连的组件(14，16)具有由以下组成的铝合金制成的核心层(24)：硅：最大0.7重量％，优选0.50-0.7重量％，铁：最大0.7重量％，优选0.15-0.40重量％，铜：最大0.10重量％，优选最大0.05重量％，锰：0.90-1.50重量％，优选1.20到1.50重量％，镁：最大0.30重量％，优选0.01-0.10重量％，铬：最大0.25重量％，优选0.10到0.20重量％，锌：最大0.50重量％，优选最大0.10重量％，钛：最大0.25重量％，优选最大0.05重量％，锆：最大0.25重量％，优选0.05重量％，不可避免的杂质每种最大0.05重量％，总最大0.15重量％，其余为铝。2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，所述核心层(24)的铝合金具有以下组成：硅：0.50-0.7重量％，铁：0.15-0.40重量％，铜：最大0.03重量％，锰：1.20到1.50重量％，镁：0.01-0.10重量％，铬：0.10到0.20重量％，锌：最大0.10重量％，钛：最大0.25重量％，锆：最大0.25重量％，不可避免的杂质每种最大0.05重量％，总最大0.15重量％，其余为铝。3.根据权利1或者2所述的换热器，其特点在于，所述核心层(24)的铝合金的锰含量与硅含量的比值在1.7到3，优选2到3，特别是2到2.5范围。4.根据权利要求1到3任意一项所述换热器，其特征在于，所述与换热管(12)相连的组件是收集管(14，16)或者管板。5.根据权利要求1到4任意一项所述换热器，其特征在于，所述与换热管(12)相连的组件(14)具有根据ASTMG69标准的-740mV或者更加不耐腐蚀的腐蚀电势。6.根据权利要求1到5任意一项所述换热器，其特征在于，所述换热管(12)是经挤压的多腔管。7.根据权利要求1到6任意一项所述换热器，其特征在于，所述换热管(12)由3xxx型铝合金组成。8.根据权利要求1到7任意一项所述的换热器，其特征在于，所述换热管(12)与与其相连的组件(14，16)的共同焊接连接在使用一种焊料的情况下产生，该焊料具有最大0.50重量％，优选最大0.20重量％的锌含量。9.根据权利要求1到8任意一项所述的换热器，其特征在于，所述与换热管(12)相连的组件(14，16)具有涂覆其上的由一种焊料合金制成的焊料层(26)，这里该焊料合金是一种具有7到12重量％的硅含量以及最大0.50重量％，优选最大0.20重量％的锌含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：格哈德·贝尔米希，哈特莫特·扬森，福尔克尔·萨斯，史蒂芬·施吕特，
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