[发明专利]改进导电性和高强度的铝合金复合材料、其制备方法和应用

说明书

发明领域

本发明涉及改进导电性、抗腐蚀和高强度的铝合金复合材料、其制备方法和应用，特别是涉及一种复合了高强度芯材和一层或多层比芯材具有更高导电性的包层的复合材料，来提高换热器应用中的性能。

背景技术

现有技术中，铝合金是选择用于换热器应用的合金。这些合金是由于理想地结合了强度、轻质、好的导热和导电性、钎焊性、抗腐蚀和可成形性而被选中的。

典型的应用包括汽车加热器芯、散热器、蒸发器、冷凝器、增压空气冷却器、传动/发动机油冷却器。要求性能良好结合的一个典型应用是用作散热器的散热片件(fin stock)。在这样的应用中，散热片件被安置在装载散热器冷却介质的堆叠管中。该管被放置在加热器之间，该加热器使管层之间的冷却介质改向并且还可以带有散热器出入口。通常，该管用钎焊材料包层，整个组件用焊剂在可控气氛钎焊(CAB)法中焊接在一起。

换热器业的趋势是继续降低部件大小。这种降低大小对换热器材料的性能和操作能力提出了新的要求。这种要求记载在UA-A-5,217,547(Ishikawa等人)中。该专利指明，希望使散热片件更薄来满足更高性能和增加换热器紧凑性的要求。尽管更薄使换热器更轻，但是它也造成强度更低，特别是由于钎焊方法(该方法中，可以看到换热器的温度达到600℃)。这种高温可能引起钎焊过程中下垂，散热片整体性丧失和不能接受的钎焊产品。

Ishikawa等人想通过通常用于散热片件的铝合金即AA3003的外来合金化(exotic alloying)来克服这些问题。为了提供高温抗变形和下垂，ishikawa等提出了利用特定用量的铁、硅、锆、锌、锡和铟的散热片件用铝合金。这些方法的缺点在于，多数时候，这些外来合金难以制造，由此大大地增加了散热片件材料的费用。

另一种解决降低散热片件厚度的明确方法是利用更高强度的铝合金材料。尽管使用更高强度的材料可以在增加高温抗下垂和变形方面具有优异效果，但是这些高强材料在换热器制造的钎焊存在问题。

一种经常用于换热器制造的钎焊法是利用Noclok(商品名)焊剂的CAB方法。该焊剂是由钾和氟铝酸盐混合物制成的非腐蚀性焊剂。该焊剂在钎焊温度下通过熔融、分散和溶解在氧化物膜中而起作用。在高强铝合金中经常发现的某些合金元素例如镁对钎焊法有害，包括与钎焊过程中使用的焊剂发生负面相互作用。因此，尽管使用高强铝合金能够解决钎焊过程中的下垂问题，但是由于合金本身与钎焊法本身的不相容性可能出现其它问题。

现有技术的另一个问题是换热器材料例如散热片需要具有一定量的钎焊后拉伸强度和导电性以满足顾客的要求。在合理的费用范围内，利用现有的可用材料，满足既具有高强度又具有导电性的要求是困难的。高强度铝合金将具有更低的导电性，不能满足这种要求。相同，具有高导电性的铝合金，其强度不足以满足这种要求。尽管外来合金可以解决该困境中的有限问题，但是制备合金的费用将使得这种解决方案对于多数制造商来说是不利的。

因此，需要开发一种改善了的换热器材料，来克服上述现有技术中的缺点。本发明通过提供一种由高导电性包层和低导电性芯材制成的铝合金复合材料解决了这种需求。该复合材料具有高的钎焊后强度、提高了钎焊后导电导热性、优异的抗腐蚀性和在钎焊法例如CAB中的可钎焊性。该材料作为钎焊到用作换热器的钎焊包层管上的裸露散热片件是理想的。

业已发现，由铝制成的复合材料适于用作屏蔽电缆。US-A-4,010,315(Mildner)公开了一种电缆屏蔽胶带，它具有粘合到第二层铝合金上的基本上纯铝的第一层。尽管Mildner能够提出一种复合材料，但是该专利没有涉及现有技术中遇到的钎焊问题，也没有提出对这些问题的任何解决方案。其它复合材料公开在US-A-4,146,164(Anderson)和US-A-5,011,547(Fujimoto等人)中。然而，这些专利初步涉及了钎焊包层材料，而没有涉及本发明中所涉及的裸露散热片原材料等。

发明的简要描述

本发明的目的之一是提供一种铝合金复合材料，它理想地用于换热器应用中。

本发明的另一个目的是提供一种用于换热器应用中的铝合金复合材料的制备方法。

本发明的又一个目的是提供改进了的钎焊方法，该方法使用利用了铝合金材料的复合材料。