[发明专利]铝合金硬钎焊板材

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金硬钎焊板材，包括薄的包覆材料层和芯材层，还包 括作为中间材料置于薄的包覆材料和芯材之间的铝硅合金硬钎焊材料层。 薄的包覆材料及芯材由其固相线温度比硬钎焊材料的液相线温度高的铝 合金构成，因而在随后处于液相线温度和固相线温度之间的温度的情况下 的硬钎焊作业中熔化的硬钎焊材料使铝硅合金硬钎焊材料层熔化，同时使 薄的包覆材料层保持固态，以防止正熔化的硬钎焊材料氧化，然后引起铝 硅合金硬钎焊材料因体积膨胀而经过薄包覆材料层的熔析部分渗出到薄 包覆材料层的表面上，并在薄包覆材料层的表面上扩散而形成带来硬钎焊 接头的新生表面。

本发明进一步涉及在硬钎焊作业中制造的硬钎焊组件，硬钎焊组件包 括各种不同零件，至少一个零件由根据本发明的铝合金硬钎焊板材制成。

背景技术

将从本文以下说明中理解的是，除非另作说明，否则合金名称及硬度 标识是指本领域技术人员所公知的、2007年由铝业协会出版的“铝的标准 和数据以及登记注册”中的铝业协会标识。

除非另作说明，否则关于合金成分或优选合金成分的任何描述用重量 百分比来表示。

呈板或挤压件形状的铝基材或铝合金基材被用于制造成型产品或成 形产品。在某些加工作业中，包括基材的(成型)铝材件被相互连接。基材 的一端可以与另一端相互连接，或者一片基材可以与至少另外一片基材组 装。这通常通过硬钎焊来完成。在硬钎焊过程中，硬焊焊条或硬焊合金或 在加热时产生硬焊合金的成分被用到待硬焊基材的至少一部分上。在基材 零件组装后，它们被加热，直到硬钎焊金属或硬钎焊合金熔化。硬钎焊金 属的熔点比包括一种或多种基材的铝材低。

按照定义，硬钎焊采用具有高于450℃且低于母材金属固相线的液相 线的焊条(填料金属)，也被称为硬焊合金。硬钎焊与软钎焊的不同在于焊 条熔点：软钎焊料在450℃以下熔化。

硬钎焊板材在热交换器中及其它类似设备中有着广泛的应用。传统的 硬钎焊产品具有由轧制板构成的芯部，典型但不是唯一地为AA3000系列 铝合金，在芯部的至少一个表面上有的铝包覆层(也称作铝覆层)。铝包覆 层由含有2-18重量％且优选为7-14重量％的硅的AA4000系列合金制造。 铝包覆层可以通过本领域公知的各种方式被连接到芯部上，例如通过辊压 接合、包覆物喷涂成形或半连续浇铸或连续浇铸方法。这些铝包覆层通常 具有540℃到610℃的液相线温度。

在工业规模的热交换器制造中使用了多种硬钎焊方法。

有一种真空硬钎焊(“VB”)，它在相对低的大气压下(约1×10^-5毫巴 或更小的大气压下)进行。为了获得接合最佳条件，常用于真空硬钎焊的合 金有目的地添加有1％或更少的镁。当镁在硬钎焊过程中从硬焊板材中蒸 发出来时，镁可以破坏填料合金的坚硬氧化膜，并且蒸发出的镁可以作为 吸气剂，用于移除留在硬钎焊炉内的氧气和水份。

另一种硬钎焊方法是可控气氛硬钎焊(“CAB”)，其在不含氧气的干 燥气氛中完成，优选使用氮气的惰性环境，也可使用如氩气。为了便于硬 钎焊，在硬焊待接合部分之前施加非腐蚀性硬钎焊剂。这种硬钎焊剂在硬 钎焊操作中除掉总是存在的氧化层或至少破碎氧化层，从而允许熔化的填 料接触到裸金属以形成接合。用于CAB的铝合金应当是不含镁的，因为 镁抑制钎焊料除去氧化层的作用。

另一钟钎焊方法是不使用钎焊剂的CAB，这种方法目前尤其被用在通 过对很难使用焊剂的热交换器内表面进行钎焊以形成接合的场合。在欧洲 专利申请EP1430988中公开了，针对这种不使用钎焊剂的CAB工艺，所 用的硬钎焊板材至少在构成硬钎焊板的一层中(而除了在填料合金层中)含 有镁，通常是芯部合金含有约0.05重量％-1.0重量％的镁。在芯部合金和 填料合金之间存在防扩散层，如不含镁的AA3003系列铝合金。具体说， 硬钎焊板具有铝芯合金，在其一面或两面上包覆有铝硅基填料合金，并且 硬钎焊板具有施加到空心结构内表面上的填料金属的覆层厚度“a”(μm)、芯 材的镁含量X(重量％)、和填料合金的镁含量Y(重量％)，从而按照优选的 更精确范围来满足(X+Y)≤a/60+0.5和X＞Y的关系。