铝多层钎焊板制品和无钎剂钎焊方法技术

本发明专利技术涉及一种具有铝芯合金层的多层钎焊板制品，所述铝芯合金层的一侧或两侧设有钎焊包覆层材料，并且中间层材料位于所述铝芯合金层与至少一侧的所述钎焊包覆层材料之间，其中所述钎焊层材料由具有5％‑15％的Si和至多3％的Mg的4xxx系列铝合金制成，并且其中所述中间层材料由有目的地添加有0.10％‑2.0％的Mg的1xxx系列铝合金制成。本发明专利技术还涉及钎焊板制品在无钎剂受控气氛钎焊工艺中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铝多层钎焊板制品和无钎剂钎焊方法
本专利技术涉及一种由铝芯合金层制成的多层钎焊板制品，所述铝芯合金层的一侧或两侧设有钎焊包覆层材料，并且中间层位于所述铝芯合金层与至少一侧的所述钎焊包覆层材料之间。本专利技术还涉及一种使用这种多层钎焊板制品的受控气氛钎焊工艺中的无钎剂钎焊方法。另外，本专利技术涉及钎焊板制品在无钎剂受控气氛钎焊工艺中的用途。本专利技术还涉及一种包括各种部件的钎焊式热交换器，其中至少一个部件由根据本专利技术的多层钎焊板制品制成。
技术介绍
使用板材或挤压型材形式的铝或铝合金基板来制造成形或成型的制品。在这些工艺的其中一些工艺中，包括基板的(成形的)铝的部分是相互连接的。基板的一端可以与另一端连接，或者一个基板可以与一个或多个其他基板组装在一起。这通常通过钎焊(这是本领域技术人员公知的技术)来完成。在钎焊工艺中，将钎焊填充金属或钎焊合金施加到待钎焊的基板的至少一部分上。在组装或组合基板部件之后，接着将它们加热直到钎焊金属或钎焊合金熔化以将各个部件彼此接合。钎焊材料的熔点低于铝基板或铝芯板的熔点。钎焊板制品在热交换器和其他类似的设备中有广泛的应用。常规的钎焊板制品具有轧制板芯，通常为(但不仅仅是)3xxx系列的铝合金，在芯板的至少一个表面上具有铝包覆层(也称为铝包覆层材料或钎焊包覆层材料)。铝钎焊包覆材料由4xxx系列合金制成，该合金包含含量在2％-20％重量(优选约5％-15％重量)范围内的硅。铝钎焊包覆层可以以本领域已知的各种方式连接或接合到芯合金，例如，通过辊压接合、包覆喷射成型或者半连续或连续铸造工艺，例如，如专利文献WO-2004/112992(Alcan)中所公开的。这些铝钎焊包覆层的液相线温度通常在约540℃-615℃的范围内。存在热交换器的工业规模制造中使用的各种钎焊工艺。存在真空钎焊，其在大约为1×10-4mbar以下的数量级的相对较低的大气压力下进行，是一种不连续的工艺，并且对材料的清洁度提出了很高的要求。为了获得用于进行接合的最佳条件，通常用于真空钎焊的Al-Si钎焊合金含有有目的地添加的1％以上的Mg。当在钎焊过程中Mg从钎焊板上蒸发时，Mg会破坏填充合金的硬质氧化膜，并且进一步地，蒸发的Mg还起到去除真空钎焊炉中残留的氧气和水分的吸气剂的作用。那么必然的，熔炉内总会有更多的镁存在。过量的镁会凝结在真空钎焊炉的冷点上而必须被频繁地去除。合适设备的资金投入相对较高。NOCOLOK(注册商标)钎剂钎焊已被许多热交换器制造商用作对汽车热交换器进行钎焊的主要钎焊工艺。NOCOLOK工艺产生的主要问题是钎焊钎剂的成本、钎剂处理和钎焊钎剂对熔炉造成的损坏。此外，在复杂成形的组件中，在钎焊之前向组件内部施加钎焊钎剂通常被认为是非常困难和有问题的。因此，大多数热交换器制造商一直在努力减少钎焊钎剂的消耗量。另一种钎焊工艺是不使用钎焊钎剂的受控气氛钎焊(“controlledatmospherebrazing:CAB”)。专利文献EP-1430988-A(Furukawa)公开了这样一种不使用钎焊钎剂的CAB工艺，其中钎焊板设有包含0.05％-1.0％的Mg的芯合金。介于芯合金和填充合金之间的是防扩散层，如不含Mg的AA3003系列铝合金。专利文献EP-1306207-B1(SkyAluminum)公开了另一种在惰性气体气氛中的无钎剂钎焊工艺。其还公开了一种包括铝芯合金的钎焊板制品，在该铝芯合金的一侧或两侧包覆有作为中间层的具有0.1-5％的Mg和0.01-0.5％的Bi的Al-Si合金填充合金，并且薄覆盖材料包覆在Al-Si合金钎焊合金上。其建议在钎焊操作期间，中间层中的填充材料在钎焊过程中随着温度升高而熔化，但是由于表面覆盖有保持为固体的薄覆盖材料，所以不会发生填充材料表面的氧化。当温度进一步升高时，靠近熔融填充材料的薄覆盖材料的熔点较低的部分(如偏析部分)局部熔化，然后填充材料由于体积膨胀而渗透并铺展到薄覆盖材料的表面上。于是，填充材料的表面变成没有氧化膜的暴露面，并且由于惰性气体气氛而没有进行新的强烈氧化。专利文献EP-2660043-A1(HydroAluminium)公开了一种铝钎焊板制品，其中对Al-Si填充物层进行蚀刻以促进无钎剂钎焊。Al-Si填充物层的蚀刻包括碱性或酸性蚀刻剂。专利文献US-2007/0099023-A1(Alcan)公开了一种铝芯合金，其在至少一侧包覆有Al-Si填充物层，并且其中芯包含0.01-0.5％的Bi和/或0.05-0.5％的Y，以促进受控气氛下的无钎剂钎焊。专利文献US-2007/0204935-A1(Alcan)公开了一种无钎剂钎焊方法，其中在钎焊之前在酸性溶液中对板材进行蚀刻，并且可以在此之前进行碱性蚀刻。板材例如包括由在两侧包覆有填充材料层AA4045合金的AA3916芯合金制成的钎焊板制品。专利文献EP-2883650-A1(HydroAluminium)公开了一种用于无钎剂钎焊的铝钎焊板的预处理，其中铝填充物层的表面已经用酸性含水酸洗溶液酸洗，该酸性含水酸洗溶液包含至少一种无机酸和至少一种络合剂或络合无机酸，并且其中酸洗过程中的材料去除量为0.05-6g/m2，最优选0.2-0.4g/m2。优选的Al-Si填充材料选自AA4343、AA4045和AA4047。需要一种适用于受控气氛下的无钎剂钎焊的改进的钎焊板制品。
技术实现思路
应当理解的是，除非另有说明，否则铝合金牌号和状态代号(temperdesignations)是指由美国铝业协会(AluminiumAssociation)于2015年出版的“AluminiumStandardsandDataandtheRegistrationRecords”中的铝业协会代号(AluminiumAssociationdesignations)，并为本领域技术人员所熟知的。对于合金组成或优选的合金组成的任何描述，除非另有说明，否则所提到的所有百分数均为重量百分数。如本文所用的，术语“至多”和“至多约”明确包括(但不限于)其所指的特定合金组分的零重量百分比的可能性。例如，至多0.3％的Ti可以包括不含Ti的合金。此外，为了本专利技术的目的，并且如下文所使用的，术语“受控气氛钎焊”或“CAB”是指在各种合金制件的钎焊中利用惰性气氛(例如，氮气或氩气)的钎焊工艺，并且与真空钎焊的不同之处特别在于，利用CAB，在钎焊操作期间熔炉中的钎焊气氛大约在大气压力下，但是轻微的负压(例如，在0.1bar以上的压力下工作)或轻微的过压可以用于促进惰性气氛的控制并防止含氧气体流入钎焊炉中。“芯”是指铝合金，其是用作填充物的铝合金的结构支撑体。“填充物(filler)”是指铝-硅合金，其用于对芯或其他铝制件进行钎焊。“角焊缝(fillet)”是指两个表面之间的凹形接合。本专利技术的目的是提供可以在受控气氛下的无钎剂钎焊方法中使用的钎焊板制品。本专利技术通过提供一种具有铝芯合金层的多层钎焊板制品而满足或超出了这个和其他目的以及进一步的优点，所述铝芯合金层在一侧或两侧或者一个面或两个面上包括钎焊包覆层材料，并且中间层材料或层位于所述铝芯合金层与至少一侧的所述钎焊包覆层材料之间，其中所述钎焊包覆层材料由具有5％-15％的Si和至多3％的Mg、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有铝芯合金层的多层钎焊板制品，所述铝芯合金层的一侧或两侧设有钎焊包覆层材料，并且中间层材料位于所述铝芯合金层与至少一侧的所述钎焊包覆层材料之间，其中所述钎焊层材料由具有5％‑15％的Si和至多3％的Mg、优选至多0.9％的Mg的4xxx系列铝合金制成，并且其中所述中间层材料由有目的地添加有0.10％‑2.0％的Mg的1xxx系列铝合金制成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.09 EP 16154886.21.一种具有铝芯合金层的多层钎焊板制品，所述铝芯合金层的一侧或两侧设有钎焊包覆层材料，并且中间层材料位于所述铝芯合金层与至少一侧的所述钎焊包覆层材料之间，其中所述钎焊层材料由具有5％-15％的Si和至多3％的Mg、优选至多0.9％的Mg的4xxx系列铝合金制成，并且其中所述中间层材料由有目的地添加有0.10％-2.0％的Mg的1xxx系列铝合金制成。2.根据权利要求1所述的多层钎焊板制品，其中所述钎焊包覆层材料具有以下组成：Si：5％-15％，Mg：至多0.9％，优选至多0.5％，Fe：至多0.8％，Cu：至多0.3％，Mn：至多0.8％，Zn：至多0.25％，Ti：至多0.3％，余量的铝和不可避免的杂质，各种不可避免的杂质的含量<0.05％，总含量<0.2％。3.根据权利要求2所述的多层钎焊板制品，其中所述钎焊包覆层材料具有以下组成：Si：5％-15％，Mg：至多0.9％，优选至多0.5％，Fe：至多0.8％，Cu：至多0.3％，Mn：至多0.8％，Zn：至多0.25％，Ti：至多0.3％，以及任选地选自以下的一种或多种润湿元素：0.03％-0.5％的Bi、0.03％-0.5％的Pb、0.03％-0.5％的Sb、0.03％-0.5％的Li、0.03％-0.5％的Se、0.03％-0.5％的Y、0.03％-0.5％的Th，并且这些元素的总和为0.5％以下，余量的铝和不可避免的杂质，各种不可避免的杂质的含量<0.05％，总含量<0.2％。4.根据权利要求1-3中任一项所述的多层钎焊板制品，其中所述中间层由有目的地添加有0.10％-1.5％、优选0.10％-1.0％、更优选0.10％-0.7％的Mg的1xxx系列铝合金制成。5.根据权利要求1-4中任一项所述的多层钎焊板制品，其中所述铝芯合金层的两侧设有钎焊包覆层材料，并且中间层位于所述铝芯合金层与各侧的所述钎焊包覆层材料之间。6.根据权利要求1-4中任一项所述的多层钎焊板制品，其中所述铝芯合金层的一侧设有钎焊包覆层材料，并且中间层位于所述铝芯合金层与所述钎焊包覆层材料之间，而在所述铝芯合金层的另一侧设有防腐蚀层。7.根据权利要求6所述的多层钎焊板制品，其中所述铝芯合金层的一侧设有钎焊包覆层材料，并且中间层位于所述铝芯合金层与所述钎焊包覆层材料之间，而在所述铝芯合金层的另一侧设有由3xxx系列铝合金制成的防腐蚀层。8.根据权利要求6或7所述的多层钎焊板制品，其中所述铝芯合金层的一侧设有钎焊包覆层材料，并且中间层位于所述铝芯合金层与所述钎焊包覆层材料之间，而在所述铝芯合金层的另一侧设有由3xxx系列铝合金制成的防腐蚀层，所述3xxx系列铝合金由以下成分构成：Mn：0.5％-1.8％，优选0.6％-1.3％，Zn：1％-3.5％，Mg：<0.3％，Si：<1.2％，Fe：<0.8％，Cu：<0.8％，优选&...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·雅各比，史蒂文·柯卡姆，阿尔内·施莱格尔，
申请(专利权)人：爱励轧制产品德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE