[发明专利]热交换器用铝合金翅片材及其制造方法、以及使用所述铝合金翅片材的热交换器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热交换器用铝合金翅片材，详细而言，涉及一种像散热器(radiator)、加热器芯(heater core)、机油冷却器(oil cooler)、中间冷却器(inter cooler)、汽车空气调节器(car air conditioner)的冷凝器(condenser)、蒸发器(evaporator)等那样，将翅片(fin)与工作流体通路的构成材料通过焊接来接合的热交换器用铝合金翅片材，尤其涉及一种焊接时的耐翅片熔融性与焊接后的高温耐久性优异的热交换器用铝合金翅片材及其制造方法、以及安装有所述铝合金翅片材的热交换器及其制造方法。

背景技术

铝合金轻量且具有高导热性，通过适当的处理而可实现高耐腐蚀性，因而用于汽车用等的热交换器，例如散热器、冷凝器、蒸发器、加热器、中间冷却器、机油冷却器等中。作为汽车用热交换器的管材，使用将3003合金等Al-Mn系合金作为芯材，且在所述芯材的其中一个表面包覆Al-Si系合金的焊材或Al-Zn系合金的牺牲阳极材料而获得的两层管材，进而在另一个表面包覆Al-Si系合金的焊材而获得的三层管材等。热交换器通常是将此种管材与波纹成型的铝合金翅片材组合，通过在600℃左右的高温下进行焊接而接合。

此种热交换器中，作为铝合金翅片材，一般使用导热性优异的日本工业标准(Japanese Industrial Standards，JIS)1050合金等纯铝系合金、或强度及抗压曲性优异的JIS3003合金等Al-Mn系合金。

但是，近年来，对热交换器的轻量化、小型化及高性能化的要求逐步提高。与此相伴，对于进行焊接接合的铝合金翅片材，也特别期望壁薄且焊接性良好、而且焊接加热后的强度、导热性及耐腐蚀性等特性优异。然而，随着薄壁化的推进，解决如下所述的问题变得特别困难。

问题之一为：焊接时翅片被自Al-Si系焊材产生的焊料侵蚀，在晶粒界翅片发生熔融。在晶粒界Zn或Si偏析，因而与基质相比Zn或Si的浓度高，处于熔点低的状态。而且，焊接时，Si自熔融的焊料向翅片扩散，但此时晶粒界中的Si的扩散速度与基质中的Si的扩散速度相比大幅加快，因而大量的Si尤其向晶界扩散。Si遍及翅片的整个板厚进行扩散，因而若翅片的板厚厚则其影响不大，但在板厚薄的情况下，翅片材的晶界中的Si固溶量大大增加，晶界的熔点降低，从而会产生翅片的熔融。因此，需要预先降低焊接前的翅片材中的Si固溶量。

抑制翅片材的固溶Si量的技术记载于专利文献1中。所述技术中，通过将焊接加热后的翅片厚度中央部的Si固溶量设为0.7％以下，而可抑制翅片的晶界腐蚀。然而，所述技术并非用于解决晶界中的翅片的熔融这一问题点。因此，完全未认识到焊接前的固溶Si量、甚至是向晶粒界的偏析对耐翅片熔融性产生影响这一问题点，丝毫没有暗示其解决方法。

另一问题为高温下的耐久性差。例如在用作散热器的翅片的情况下，流经管内部的冷却水处于85～120℃左右的高温，而且由于内压而管中产生反复的膨胀，对翅片造成反复的高温疲劳损伤。因此，若翅片的板厚薄，则会因高温疲劳损伤而产生断裂。

作为提高翅片的耐久性的技术，记载于专利文献2中。所述技术中，通过将Al-(Mn、Fe)-Si系化合物控制为适当的数密度，而使焊接加热后的翅片材的强度提高，结果，提高作为热交换器的强度、即耐久性。然而，所述技术中，完全未提及热交换器成为高温这一情况，因此针对由高温疲劳损伤所致的翅片断裂这一问题点，丝毫没有暗示其解决方法。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开2004-084060号公报

专利文献2：日本专利特开2012-126950号公报

发明内容

[发明所要解决的课题]

如上所述，当将薄壁的铝合金翅片材用于热交换器时，凭借现有技术难以提供在焊接时抑制晶界中的翅片的熔融、而且在焊接后高温耐久性优异的铝合金翅片材。

本发明是为了消除所述问题点而完成的发明，目的在于提供一种焊接时的耐翅片熔融性优异、在焊接后具有优异的高温耐久性的热交换器用铝合金翅片材及其制造方法、以及使用所述铝合金翅片材的汽车用等的热交换器及其制造方法。

[解决课题的技术手段]