高温钎焊用薄钎焊板翅片部件以及使用其的热交换器的制造方法技术

本发明专利技术提供一种高温钎焊用薄钎焊板翅片部件以及使用其的热交换器的制造方法。根据本发明专利技术，使用板厚为８５μｍ以下的薄钎焊板翅片部件，实施波纹加工并组装热交换器芯体，即使在超过６１０℃的高温下进行钎焊，也不会产生翅片端部的倾倒变形。钎焊板翅片部件由在Ａｌ－Ｍｎ系合金形成的芯材的两面接合Ａｌ－Ｓｉ系合金形成的焊料而形成，其中限定芯材的Ｓｉ含量（Ｓｉｃ）在０．０５～０．２８的范围内、焊料的Ｓｉ含量（Ｓｉｆ）在６．０～８．８ｍａｓｓ％的范围内，焊料的单面平均包覆率（ＣＲ）在６．５～１２．０％的范围内，并且将这些参数限定在满足下式的范围内：Ｘ＝ＣＲ×（Ｓｉｆ－Ｓｉｃ＋０．６）＋５０×Ｓｉｃ≤９５。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于铝合金热交换器的钎焊板翅片部件以及使用其的热交换器的 制造方法。更具体地说，作为被实施了波纹加工的翅片部件，涉及适于在超过610°c且为 625°C以下的高温达到温度下进行钎焊而使用的翅片部件，并涉及使用其的热交换器的制 造方法。
技术介绍
铝合金热交换器，由于其原料铝合金较轻且具有良好的热传导性，此外，通过使用 预先包覆有焊料(3々材)的铝钎焊板的炉内钎焊而进行接合的方式还适于批量生产，因 此一直被广为利用，特别是广泛应用于汽车用散热器、空调蒸发器、电容器等。近年来，汽车用热交换器有进一步轻量化的趋势，为此，迫切需要钎焊板翅片部件 等各结构材料减薄。钎焊板翅片部件主要用于与多孔挤压管部件等表面不具有焊料的部件 相接合的情况，一般使用芯材由Al-Mn系合金形成、在芯材的两面接合有Al-Si系合金形成 的焊料的3层包覆材料。以往，这样的焊板翅片部件主要为板厚100 μ m以上的材料，但最近也开始使用更 薄的翅片部件。在此，将板厚为85 μ m以下的翅片部件称为薄翅片部件，然而实际上，这样 的薄翅片部件在钎焊时焊料对芯材的腐蚀以及抗高温变形等各种特性方面，与现有的厚翅 片部件(例如板厚100 μ m以上的翅片)相比处于不利状态。此外，在材料减薄的同时，提高热交换器的生产效率也同样是重要的课题，如果能 够以短时间的加热结束钎焊工序，可以直接提高批量生产的效率。此外，如果能够在进行翅 片部件与管部件等的钎焊的同时也对现有技术中在钎焊之后利用其他工序安装的附属部 件进行接合，则可以进一步提高生产效率。作为这样的提高生产效率的具体方法之一，可以考虑通过使钎焊炉内的温度高于 材料温度，即通过附加(设定)所谓的温差(温度 7 K )，从而使钎焊加热的时间缩短。 利用这样的方法，对于热交换器的结构部件中热容量大的集水箱(header tank)等部件，也 可以在短时间内升温，对于热容量大的安装部件等附属部件，也可以同时进行钎焊接合。在上述附加了温差的钎焊加热的情况下，由于在被钎焊的热交换器的结构部件 中，热容量最大的部件的升温速度最慢，因此需要升温至足以使这样的大热容量部件的接 合部被充分钎焊的温度(例如600°C)。然而翅片部件是热交换器结构部件中最薄且热容 量最小的部件，将会达到高于其他部件的温度(例如超过610°C的温度)。因此，在使用这 样附加温差的钎焊加热方法的情况下，需要在比通常温度高的温度下可以被正常钎焊的翅 片部件，然而现实是，至今还没有利用薄钎焊板实现这种翅片部件的技术。 作为有关薄钎焊钣翅片部件的技术，已提出了如专利文献1、专利文献2所示的技 术，然而认为，这些提出的技术所提供的钎焊板翅片部件均不能承受超过610°C的高温钎焊 条件。S卩，专利文献1所示的技术涉及板厚40 μ m以上、不足100 μ m的钎焊板翅片部件， 其要点为针对由特定成分的Al-Mn系合金芯材与Al-Si系焊料构成的翅片部件，进一步以 特定的不等式限定了焊料以及芯材的Si含量和焊料的包覆率。满足该不等式，则意味着由 焊料以及芯材的Si含量和焊料包覆率算出的总Si量超过由板厚确定的某一值，通过形成 钎焊时产生的熔融焊料的量多于某一量的状态，可以防止发生焊料不接合，并可以得到良 好的耐高温屈曲性(耐下垂性(耐寸”性))。然而，在该专利文献1的权利要求中，限定了 在600°C的温度下加热3分钟时的接合情况，正文的记载也仅仅提及了热交换器的钎焊通 常在600°C的温度下进行，因此该文献全然未认识到在高于此温度的温度下实施钎焊时所 存在的问题，当然针对在超过610°C的高温下进行钎焊时的问题的解决方法不能给出任何 启示。专利文献2所示的技术涉及板厚60 μ m以下的钎焊板翅片部件，主要通过将焊料 中的Si颗粒的平均圆直径(平均円相当径)调整为3μπ 以下，可以获良好的耐晶界腐蚀 性、耐高温屈曲性等。在该专利文献2中，针对钎焊条件也记载了通常升温至约600°C，实施 例也为同样条件，因此很明显，专利文献2的技术也未考虑薄翅片部件在超过610°C的高温 下被实施钎焊的情况。(专利文献1)日本特许第3170202号公报(专利文献2)日本特开2008-6480号公报为了实现上述利用附加了温差的加热进行的钎焊，需要一种即使材料钎焊时的最 高达到温度超过610°C，也能保持正常的波纹加工形状而进行接合的钎焊板翅片部件，且强 烈希望以85 μ m以下的薄翅片部件实现该目的。然而，为了实现这一目的，需要克服现有技 术中一般在大约600°C的钎焊温度下进行钎焊时、或利用较厚的翅片部件时所不会产生的 技术问题。即本专利技术者等发现，在超过610°C的高温下，在85 μ m以下的薄翅片部件被实施了 波纹加工的状态下进行的钎焊过程中，与通常的翅片的高温屈曲不同，会出现波纹翅片的 端部产生倾倒变形这一独特问题。参照图1、图2具体说明这一问题。图1、图2表示为了制作热交换器芯体而组合 预先被实施了波纹加工的钎焊板翅片部件1、多孔挤压管部件等管部件2以及集水箱3，加 热至超过610°C的高温钎焊温度，从而将这些热交换器芯体部件高温钎焊接合的状况，在这 种情况下，被实施了波纹加工的钎焊板翅片部件1的端部IA (例如集水箱3侧的端部)大 多作为上挺(或下垂)的自由端而存在。在这种情况下，若钎焊板翅片部件1的厚度较薄， 为85 μ m以下，则在用于进行钎焊的、超过610°C的高温下加热时，会产生如下现象，S卩如上 所述的钎焊板翅片部件1的自由端，即端部IA会如图1、图2的箭头P所示的那样变形，从 而向管侧倾倒。如果象这样在翅片端部IA产生倾倒变形，不仅会由于与设计形状不同而导 致产品外观欠佳，最坏的情况，还存在该变形了的翅片端部IA与集水箱(通常由钎焊 片形 成)接触导致集水箱侧的熔融焊料使翅片熔融的危险性。本专利技术者等通过实验确认，即使在实施了波纹加工的翅片的波峰部的形状未被破 坏或未产生翅片的屈曲的情况下，在超过610°C的高温钎焊中，在厚度大约为85 μ m以下的 薄翅片部件中，也会产生这样的端部异常变形。而且即使是在以往的通常大约600°C的温度 下的钎焊加热中高温抗屈曲性应该很好的钎焊板翅片部件，也会产生该端部异常变形。在此，虽然也考虑上述翅片端部IA的异常的倾倒变形是由于作为自由端的端部 IA所受的重力的影响，然而本专利技术者等进一步不断探讨发现，即使在将芯体的各部件设置 为重力不作用在翅片端部IA的前端侧倾倒的方向上的情况下，也会产生端部异常变形，即 其并不仅仅是重力造成的。因此认为仅通过芯体的组装而改变钎焊时的配置方向不能解决 问题。本专利技术正是以上述情况为背景而作出的，目的在于提供一种钎焊板翅片部件，通 过对85 μ m以下的薄钎焊板翅片部件实施波纹加工，并组装热交换器芯体，从而在例如超 过610°C的高温下进行钎焊加热时，可以可靠且有效地防止发生上述翅片端部的倾倒变形。为了解决上述问题，对利用实施了波纹加工的薄钎焊板翅片部件组装热交换器芯 体，在超过610°C的高温下进行钎焊时所产生的端部的倾倒变形反复进行了各种调查、探 讨，发现，钎焊加热时翅片表面过剩的熔融焊料产生的表面张力影响该倾倒变形。即，即使 在设计上是将被实施了波纹加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温钎焊用薄钎焊板翅片部件，由在芯材的两面接合有焊料的板厚为４０～８５μｍ的包覆部件形成，为被实施波纹加工且在高温下实施钎焊的薄钎焊板翅片部件，其特征在于，　　芯材由Ａｌ－Ｍｎ系合金形成，其中所述Ａｌ－Ｍｎ系合金含有０．７～１．５ｍａｓｓ％的Ｍｎ、０．０５～０．２８ｍａｓｓ％的Ｓｉ、０．０５～０．７５ｍａｓｓ％的Ｆｅ、其余部分由Ａｌ与不可避免的杂质元素形成；焊料由含有６．０～８．８ｍａｓｓ％的Ｓｉ的Ａｌ－Ｓｉ系合金形成，且焊料的单面平均包覆率为６．５～１２．０％，且根据芯材中的Ｓｉ含量Ｓｉｃ、焊料中的Ｓｉ含量Ｓｉｆ以及焊料的单面平均包覆率ＣＲ由下式（１）所确定的Ｘ值为９５以下，　　Ｘ＝ＣＲ×（Ｓｉｆ－Ｓｉｃ＋０．６）＋５０×Ｓｉｃ　……（１）　　其中，芯材中的Ｓｉ含量Ｓｉｃ、焊料中的Ｓｉ含量Ｓｉｆ的单位为ｍａｓｓ％，焊料的单面平均包覆率ＣＲ的单位为％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：铃木义和，鹿野浩，大原伸昭，
申请(专利权)人：古河SKY株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]