CN100540197C - 热交换器管、热交换器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造铝热交换器管的方法，包括：通过热喷射Al-Si合金热喷射颗粒而在扁平铝管的表面上形成热喷射层(21)，使热喷射的熔融状态的热喷射颗粒骤冷以使它们附着在管芯部(2a)上。利用例如压延辊来整平热喷射层的表面(21)以形成钎焊层(20)。通过该方法，可防止由翅片分离、钎焊材料对管的腐蚀等引起的钎焊缺陷，从而获得良好的钎焊性能。

Description

热交换器管、热交换器及其制造方法

本申请依照35U.S.C.§119要求在2004年4月8日提交的日本专利申请No.2004-113784以及在2004年4月14日提交的美国临时申请No.60/561,903的优先权，所述申请整体结合在此以作参考。

相关申请的交叉参考

本申请依照35U.S.C.§111(a)提出，并按照35U.S.C.§119(e)(1)要求在2004年4月14日按照35U.S.C.§111(b)提交的美国临时申请No.60/561,903的利益。

技术领域

本发明涉及例如用于汽车空调装置所用制冷循环的铝制热交换器、用于这种热交换器的管及其制造方法。

在包括权利要求书的公开内容中，术语“铝”包括铝及其合金。

背景技术

下面说明发明人对于相关技术和其中问题的知识，该说明不应认为是对现有技术的启示。

作为用于汽车空调装置所用制冷循环的铝制热交换器，众所周知如图5所示的所谓多流型或平行流型热交换器51。在该热交换器中，沿厚度方向设有多个扁平管52，同时所述管之间插置有波纹形翅片，所述管52的端部流体连通有空心集管54。

在制造这种热交换器51时，通常将热交换器部件制成临时组件，然后在炉中一体钎焊该组件。作为例如如专利文献1(日本未审公开专利申请No.S59-10467)所公开的形成钎焊层的方法，众所周知将钎焊合金热喷射到铝制热交换管的表面上。

然而，在将钎焊合金热喷射到热交换管52的表面上以形成钎焊材料层的情况下，钎焊材料层的不均匀度很大，因此钎焊层在钎焊后皱缩。结果，如图5中放大示出的，热交换管52与翅片53之间某些原定接合的部分可能不会在该管52的纵向方向上连续接合，这将使钎焊部分变差，例如翅片分离。

为解决该问题，常规上已经提出各种技术。例如，专利文献2(JP，H11-33709，A)公开了一种将钎焊合金热喷射到热交换管(管芯部)的带条纹的表面上以形成钎焊层的技术。专利文献3(JP，H06-200344，A)公开了一种技术，其中在热喷射钎焊合金粉末时，在未熔化结构部分保持而未完全熔化合金粉末的状态下将钎焊粉末热喷射导热交换器管的表面上。

然而，在其中管芯部的表面上形成有不规则条纹的技术中，将沿带有不规则的部分产生毛细作用力，从而使得管表面上熔化的钎焊材料易于在钎焊期间流动。这又会通过钎焊材料产生对管的腐蚀，从而使钎焊变差。

在其中在部分地保持有未熔化结构的情况下热喷射钎焊合金粉末的技术中，当例如热喷射粒度很大时，将会在热喷射到管表面上的颗粒之间形成空穴。这使得包括空穴的整个热喷射层(表面热喷射层)中的基本钎焊材料(纯热喷射层)的体积速率(填充率)变差。因此，钎焊材料的实际量将减少。从而，存在改善的空间。

此处对各种特征、实施例、方法以及其它文献公开的装置的优点和缺点的说明不是对本发明的限制。确实，本发明的特定特征可克服特定缺陷，但仍存在一些或所有特征、实施例、方法以及此处公开的装置。

通过下面的优选实施例将清楚本发明的其它目的和优点。

发明内容

已经针对现有技术中的上述以及/或者其它问题开发了本发明的优选实施例。本发明的优选实施例能显著改善已有方法和/或装置。

本发明基于上述常规技术做出，并且提供了一种热交换器管、一种热交换器以及它们的制造方法，该热交换器管能防止由于因钎焊材料引起的翅片分离或管的腐蚀而出现钎焊变差并可实现良好的钎焊。

为实现上述目的，本发明的结构概括如下：

[1]一种制造铝热交换器管的方法，该方法包括下列步骤：

通过热喷射Al-Si合金热喷射颗粒而在扁平铝管的表面上形成热喷射层，使热喷射的熔融状态的热喷射颗粒骤冷以使它们附着在管芯部上；

整平热喷射层的表面(使热喷射层的表面光滑)以形成钎焊层。

通过本发明的制造方法得到的铝热交换器管将与例如铝翅片结合并钎焊在其上。此时，可确保良好的钎焊性能。

即，在通过本发明的制造方法得到的热交换器管中，使通过热喷射合金而形成的热喷射层的表面光滑以得到钎焊层。因此，可将翅片平稳地接合在钎焊层的整个表面上，这确保防止较差的接合例如翅片分离。

此外，在本发明中，由于整平热喷射层以形成钎焊层，该整平增强钎焊层的钎焊材料填充(速)率，从而使足够量的钎焊材料形成钎焊层，这确保防止因钎焊材料的缺乏而引起的钎焊变差。

此外，在本发明中，由于使熔融的热喷射颗粒骤冷，与在热喷射颗粒部分未熔融的状态下进行颗粒热喷射以及不使热喷射颗粒骤冷而是使其逐渐冷却相比，这使得热喷射层的脆性适中。由于这一原因，当通过整平热喷射层而使热喷射层形成钎焊层时，可确保仅有热喷射层形成期望的状态。因此，例如可有效防止管芯部变形，从而得到高的质量。

在本发明中，可通过将热喷射温度调整到3000℃或更高，优选调整到3500℃或更高，更优选为4000℃或更高，再优选为4500℃或更高，来进行热喷射颗粒的“熔融”。在采用电弧喷射的情况下，可进一步确保进行热喷射颗粒的“熔融”。在本发明中，尤其是在热喷射温度设定为高温的情况下，可有效地整平热喷射层。即，在高温热喷射的情况下，热喷射颗粒尺寸变小，冷却速率增加，快速冷却的小尺寸的热喷射颗粒积聚在管表面上以形成作为热喷射层的期望的脆性结构，这使得能有效地整平热喷射层。

而且，在本发明中，可通过将熔融状态的热喷射颗粒与到达管芯部的冷却状态的热喷射颗粒之间的温差调整为2500℃或更大，优选3000℃或更大，更优选3500℃或更大，以及/或者通过利用电弧热喷射法在30-50mm的热喷射距离处执行热喷射，来进行热喷射颗粒的“骤冷”。

[2]如上述项目1所述的制造铝热交换器管的方法，其中，将管芯部的表面粗糙度(Ry)调整为小于10μm。

在本发明中，由于将管芯部的表面形成为平滑表面，所以钎焊层可稳定地固定在管芯部的宽的表面区域上。这样，在钎焊期间可有效地防止管芯部的表面上出现不希望的熔融钎焊材料流，这确保防止出现诸如钎焊材料腐蚀管芯部的缺陷。

[3]如上述项目1或2所述的制造铝热交换器管的方法，其中，将钎焊层的表面粗糙度(Ry)调整为小于50μm。

在本发明中，由于整平钎焊层的表面，所以可确保将翅片钎焊在钎焊层上，这进一步确保防止出现诸如翅片分离的缺陷。

[4]如上述项目1至3中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，将热喷射颗粒的热喷射温度调整为3000℃或更高。

在本发明中，可在热喷射工艺中实现热喷射颗粒的熔融。

[5]如上述项目1至4中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，在热喷射颗粒到达管芯部后使所述热喷射颗粒冷却到800℃或以下。

在本发明中，可在热喷射时平稳地执行热喷射颗粒的骤冷。

[6]如上述项目1至5中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，在热喷射热喷射颗粒时，将熔融状态的热喷射颗粒和到达管芯部的冷却状态的热喷射颗粒之间的温差调整为2500℃或更多。

在本发明中，可在热喷射时确保执行热喷射颗粒的骤冷。

[7]如上述项目1至6中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，在热喷射热喷射颗粒时，使到达管芯部的热喷射颗粒通过向该管芯部放热而冷却。

在本发明中，可在热喷射时更平稳地执行热喷射颗粒的骤冷。

[8]如上述项目1至7中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，将热喷射层中Si结晶体颗粒的平均等效直径调整为1μm或更小。

在本发明中，可在热喷射时确保进行热喷射颗粒的熔融和骤冷。

[9]如上述项目1至8中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，将钎焊层中钎焊材料的表观体积率(填充率)调整为40％或更多。

在本发明中，可使足够量的钎焊材料固定在钎焊层中，这又确保防止出现诸如缺乏钎焊材料的钎焊缺陷。

[10]如上述项目1至9中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，在热喷射热喷射颗粒时，将热喷射颗粒的喷射位置与在管芯部的附着位置之间的热喷射距离调整为30-150mm。

在本发明中，可进一步确保热喷射颗粒的骤冷等的进行。

[11]如上述项目1至9中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，通过电弧喷射法进行热喷射颗粒的热喷射。

在本发明中，可进一步确保热喷射颗粒的熔融等的进行。

[12]如上述项目1至11中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，将热喷射层中的Si含量调整为6-15质量％。

在本发明中，可形成钎焊性能进一步提高的钎焊层。

[13]如上述项目1至12中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，将钎焊层的平均厚度调整为3-50μm。

在本发明中，可形成稳定的钎焊层。

[14]如上述项目1至13中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，利用压延辊(轧缩辊)挤压热喷射层的表面以整平该表面。

在本发明中，可连续地整平热喷射层，从而提高加工效率。

[15]如上述项目1至14中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，向热喷射层中添加Zn。

在本发明中，可在管表面上形成牺牲保护层。

[16]如上述项目1至15中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，向热喷射层中添加Zn和Cu。

在本发明中，可在管表面上形成牺牲保护层，并且还可调整管表面的电位。

[17]如上述项目1至16中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，通过挤出形成管芯部，在挤出后立即向管芯部热喷射热喷射颗粒。

在本发明中，可有效地确保形成希望的热喷射层，这又可有效地确保形成期望的钎焊层。

[18]如上述项目1至17中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，每个热喷射颗粒都以扁平的状态附着在管芯部的表面上。

在本发明中，可有效地使热喷射颗粒骤冷。

[19]如上述项目1至18中任一项所述的制造铝热交换器管的方法，其中，在非氧化气氛中进行热喷射颗粒的热喷射。

在本发明中，可防止热喷射颗粒上形成氧化膜，这样可形成稳定的热喷射层。

[20]一种制造铝热交换器管的方法，该方法包括以下步骤：

通过热喷射Al-Si合金热喷射颗粒而在扁平铝管的表面上形成热喷射层，利用电弧喷射法向管芯部热喷射热喷射颗粒，使热喷射的热喷射颗粒骤冷到800℃或以下；以及

整平热喷射层的表面以形成钎焊层。

在通过本发明的制造方法得到的热交换器管中，以与上述相同的方式，整平通过热喷射钎焊合金而形成的热喷射层的表面以便得到钎焊层。可确保向钎焊层上钎焊翅片，并确保防止出现较差的接合例如翅片分离。

此外，在本发明中，由于整平热喷射层以形成钎焊层，该整平可提高钎焊层的钎焊材料填充率，可确保钎焊层中有足够量的钎焊材料-这确保防止由于缺乏钎焊材料而引起钎焊变差。

此外，在本发明中，通过电弧喷射法在管芯部上热喷射熔融的热喷射颗粒，并且将所喷射的热喷射颗粒骤冷到预定的温度或更低。因此，与在热喷射颗粒部分未熔融的状态下进行颗粒热喷射以及不使热喷射颗粒骤冷而是使其逐渐冷却相比，这使得热喷射层的脆性适中。由于这一原因，当通过整平热喷射层而使该热喷射层形成钎焊层时，可确保仅有热喷射层形成期望的状态。因此，例如可有效防止管芯部变形，从而得到高的质量。

[21]一种制造铝热交换器管的方法，该方法包括以下步骤：

通过热喷射Al-Si合金热喷射颗粒而在扁平铝管的表面上形成热喷射层，利用电弧喷射法进行热喷射，其中将热喷射颗粒的喷射位置与其在管芯部的附着位置之间的热喷射距离调整为30-150mm；以及

使热喷射层的表面光滑以形成钎焊层。

在通过本发明的制造方法得到的热交换器管中，能以与上述相同的方式确保良好的钎焊性能。

此外，在本发明中，通过电弧喷射法在管芯部上热喷射熔融的热喷射颗粒，利用高的动能向管芯部喷射热喷射颗粒以变形成扁平形状并骤冷。因此，能以与上述相同的方式确保获得高质量的热交换器管。

[22]一种制造铝热交换器管的方法，该方法包括以下步骤：

通过热喷射Al-Si合金热喷射颗粒而在扁平铝管的表面上形成热喷射层，以3000℃或更高的热喷射温度来热喷射热喷射颗粒，并且将所述热喷射颗粒冷却到800℃或更低以使它们附着在管芯部上；以及

整平热喷射层的表面以形成钎焊层。

在通过本发明的制造方法得到的热交换器管中，能以与上述相同的方式确保良好的钎焊性能。

此外，在本发明中，在高温下将熔融的热喷射颗粒喷射到管芯部上，并以低于预定温度的温度骤冷所喷射的热喷射颗粒。因此，能以与上述相同的方式确保获得高质量的热交换器管。

[23]一种制造铝热交换器管的方法，该方法包括以下步骤：

通过热喷射Al-Si合金热喷射颗粒而在扁平铝管的表面上形成热喷射层，热喷射处于熔融状态的热喷射颗粒，并使之冷却以使它们附着在管芯部上，将熔融状态的热喷射颗粒与冷却后的热喷射颗粒之间的温度差调整为2500℃或更大；以及

整平热喷射层的表面以形成钎焊层。

在通过本发明的制造方法得到的热交换器管中，能以与上述相同的方式确保良好的钎焊性能。

此外，在本发明中，由于将熔融的热喷射颗粒喷射到管芯部上并且使所喷射的热喷射颗粒骤冷，因此能以与上述相同的方式确保获得高质量的热交换器管。

[24]一种通过如上述项目1至23中任一项所述的方法制造的铝热交换器管。

本发明的热交换器管是通过上述的本发明的制造方法获得的，因此，能以与上述相同的方式确保良好的钎焊性能和高的质量。

[25]一种铝热交换器管，包括：

铝制的扁平管芯部；以及

通过热喷射由熔融的Al-Si合金构成的热喷射颗粒而形成在该管芯部的表面上的热喷射层，

其中，整平热喷射层的表面以形成钎焊层，以及

热喷射层中Si结晶颗粒的平均等效直径调整为1μm或更小。

在本发明的热交换器管中，由于通过整平热喷射层来形成钎焊层，所以能以与上述相同的方式确保良好的钎焊性能。

此外，由于热喷射层中的Si结晶体很小，所以可在热喷射时确认热喷射颗粒的熔融和骤冷，因此可获得高质量的热交换器管。

[26]如上述项目25所述的铝热交换器管，其中，钎焊层中钎焊材料的表观体积速率(填充率)调整为40％或更多。

在本发明的热交换器管中，由于钎焊层中钎焊材料的填充率很高，因此可确保足够量的钎焊材料，并可确保进一步提高钎焊性能。

[27]一种铝热交换器，包括处于组装状态的铝热交换器管和钎焊在所述管上的铝翅片，其中热交换器管由如上述项目1至23中任一项所述的方法制成。

由于这确定了一种热交换器，该热交换器装有通过本发明的上述方法获得的作为主要部件的热交换器管，因此能以与上述相同的方式确保相同的功能和效果。

[28]一种铝热交换器，包括一对铝集管和沿集管的纵向方向设置并且其间插置有翅片的多个热交换器管，所述热交换器管的端部与所述集管连通，

其中所述热交换器管由如上述项目1至23中任一项所述的方法制造。

本发明确定了所谓的平行流型或多流型热交换器，该热交换器装有通过本发明的上述制造方法所获得的热交换器管以作为主要部件。因此，能以与上述相同的方式确保相同的功能和效果。

[29]一种制造铝热交换器的方法，该方法包括以下步骤：

通过如上述项目1至23中任一项所述的方法制备铝热交换器管；

制备铝翅片；以及

将所述热交换器管和翅片钎焊成组装状态。

在本发明中，由于利用通过本发明的上述方法获得的热交换器管来制造热交换器，所以能以与上述相同的方式确保相同的功能和效果。

[30]一种制造铝热交换器的方法，该方法包括以下步骤：

通过如上述项目1至23中任一项所述的方法制备多个铝热交换器管；

制备多个铝翅片；

制备一对集管；

制造临时组件，其中将沿集管的纵向方向布置并且其间插置有翅片的所述多个热交换器管与所述集管组装在一起，同时每个热交换管的端部均与所述集管连通；

通过同时钎焊临时组件来一体钎焊相邻热交换器管和翅片。

在本发明中，所谓的平行流型或多流型热交换器是通过利用本发明的上述制造方法所获得的热交换器管制造的。因此，能以与上述相同的方式确保相同的功能和效果。

[31]一种制冷循环，其中利用冷凝器冷凝由压缩机压缩的制冷剂，通过流过一减压机来使已冷凝的制冷剂减压，利用蒸发器蒸发已减压的制冷剂，并使制冷剂返回压缩机，

其中该冷凝器由如上述项目28所述的铝热交换器构成。

在本发明的制冷循环中，可实现相同的效果。

如上所述，根据本发明，可以防止由翅片分离、钎焊材料对管的腐蚀等所引起的缺陷，因此可确保良好的钎焊性能。

通过下面结合附图进行的说明，可更清楚上述和/或其它方面、各种优选实施例的特征和/或优点。各种实施例可包括和/或排除可应用的不同的方面、特征和/或优点。此外，各种实施例可与可应用的其它实施例一种或更多方面或特征相结合。对具体实施例的方面、特征和/或优点的说明不应认为是对权利要求或其它实施例的限制。

附图说明

附图中示出作为非限制性示例的优选实施例，其中：

图1为根据本发明实施例的铝热交换器的正视图；

图2为上述实施例的热交换器中的管和翅片接合部的放大的头视图；

图3A为根据实施例的在制造热交换器管期间刚刚热喷射的管芯部的放大的截面图，图3B为热喷射的钎焊材料刚刚光滑后的管芯部的放大的截面图；

图4A为在制造热交换器管期间刚刚热喷射的管芯部的放大的截面图-其为本发明范围的外部的示例，图4B为管芯部在刚刚光滑后的放大的截面图；以及

图5为常规热交换器的正视图，其中翅片因钎焊而分离。

具体实施方式

下面将以示例性而非限定性的方式说明本发明的一些优选实施例。应该理解，本领域技术人员可通过本公开内容对这些实施例进行各种变型。

图1是作为本发明一种实施例的铝热交换器1的正视图。如该图所示，该热交换器1用作汽车空调装置的制冷循环中所用的冷凝器，并构成多流型热交换器。

在该热交换器1中，在一对垂直的空心集管4之间设置有多个热交换管2，所述空心集管4平行设置并且在端部连通。在相邻热交换管2之间以及最外面的管的外侧设置有波纹状翅片3，并且在最外部的波纹状翅片3的外侧设有侧板10。

在该热交换器1中，将由铝(包括铝合金，以下简称为“铝”)制成的管用作所述管2，并且在每个部件的预定部分上覆盖有钎焊材料。所述管2、翅片3、集管4以及侧板10临时组装成临时热交换器组件，在炉中一体钎焊该组件，由此将整个组件钎焊成一体。

如图2所示，所述管2包括管芯部2a和由Al-Si合金构成的钎焊层20，该管芯部2a为铝挤出件，所述Al-Si合金为形成在该管芯部的至少一个表面上的钎焊合金。

可优选将具有高耐压性(高强度)和高耐热性的Al-Mn合金-例如JIS3003合金用于管2的管芯部2a。

在本实施例中，通过挤出该合金而形成管芯部2a。

优选将管芯部2a的表面粗糙度Ry调整为小于10μm。也就是说，如果表面粗糙度Ry超过10μm，则在管芯部2a的表面上出现毛细吸引力，从而容易使钎焊材料流动，而这会通过钎焊材料造成对管的腐蚀。这样，可能会出现钎焊缺陷。

在本实施例中，如图3A所示利用热喷射法使Al-Si合金附着在管芯部上以便通过形成热喷射层21而在管芯部2a上形成钎焊层20，然后如图3B所示通过压缩该表面来整平该热喷射层21。

在本实施例中，将作为钎焊合金的Al-Si合金热喷射到管芯部2a的表面上的方法不限于特定的方法，但在执行热喷射时，应将热喷射颗粒喷射到管芯部2a上并且骤冷。换句话说，本发明的热喷射方法没有具体限制，只要能执行上述骤冷即可。

在本实施例中，为了熔化热喷射颗粒，可将热喷射温度设定为3000℃或更高，或者可采取任何公知措施，包括使用电弧喷射的措施。

作为使热喷射颗粒骤冷的措施，例如，优选采用这样的方法：其中在热喷射的同时将钎焊合金的热喷射温度调得很高，将热的热喷射颗粒喷射到管芯部2a上，并且使热喷射颗粒的热量在所述热喷射颗粒到达芯部构件2a之后立即散发到该管芯部2a上，由此将热喷射颗粒快速冷却到管芯部构件2a的温度。例如，可采用通过使热喷射颗粒附着在管芯部2a上而将热喷射温度为3000℃或更高的热喷射颗粒冷却到800℃或更低的装置。

具体地，在本实施例中，优选采用可通过电弧喷射法使热喷射的热喷射温度很高(4500-5500℃)的颗粒在喷出后立即骤冷到管芯部温度(400-500℃)的装置。在火焰喷射或高速火焰喷射的情况下，由于与电弧喷射相比热喷射温度较低(2000-3000℃)，所以存在这样的可能性，即，不能完全熔化热喷射颗粒，或者难以增加冷却速率，由此不能完全进行骤冷。此外，由于使用了钎焊合金粉末，所以存在填充率降低的可能性，因此这不总是适当的。

然而，在本发明中，如果能够与热喷射温度和/或管芯部温度无关地进行骤冷，则可采用任何类型的热喷射方法。例如，可通过控制热喷射距离来进行热喷射颗粒的骤冷，这将在下面说明。

在本实施例中，在进行热喷射时，优选将热喷射枪的喷射部(喷射位置)与管芯部的表面(附着位置)之间的热喷射距离调整为30-150mm。也就是说，当热喷射距离处于上述范围之内时，热喷射颗粒的速度很高，因此热喷射颗粒的动能很高。因此，由于热喷射颗粒在被喷射到管芯部表面上时变成扁平形状并且附着在管芯部表面上，从而填充率变高，并且提高了热喷射颗粒向管芯部2a放热的性能-这会使骤冷充分。此外，热喷射距离较短-为30-150mm，从而热喷射颗粒到达管芯部2a的时间较短，或者从热喷射颗粒的喷射到冷却开始的时间较短，而这更确保了骤冷的进行。换句话说，当热喷射距离小于30mm或超过150mm时，热喷射颗粒的速度变慢，因此不能保证足够的动能，从而当热喷射颗粒附着在管芯部上时，所述热喷射颗粒的变形量较小，由此填充率较低。此外，热喷射颗粒向管芯部放热的性能变差，从而使骤冷失败。尤其当热喷射距离超过150mm时，在热喷射颗粒飞行期间，不同飞行速度的热喷射颗粒可能聚集。例如，大的颗粒和小的颗粒将聚集以变成待沉积的大颗粒。因此，热喷射的层21变硬并且不能确保适度的脆性。这样，如下面将详细说明的，存在不能有效地整平热喷射的层21的可能性，因此这不是优选的。

在通过电弧喷射法喷射钎焊合金的情况下，例如，可采用相对于管芯部2a利用电弧喷射机的热喷射枪进行扫描的方法，或者采用在重绕滚轧(滚卷)成卷的芯部构件2a的同时进行热喷射的方法。此外，在管芯部2a为挤出件的情况下，可采用在挤出模具的紧后方安放热喷射枪从而连续执行挤出和热喷射的方法。特别地，在连续执行挤出和热喷射的情况下，可提高生产效率。

此外，如果在进行热喷射时热喷射颗粒的表面上形成氧化膜，则热喷射颗粒的表面变硬，从而因与管芯部2a碰撞而引起的热喷射颗粒的变形减小，这可能降低填充率。因此，为了防止在热喷射颗粒的表面上形成氧化膜，优选在诸如氮气气氛或氩气气氛的非氧化气氛中进行热喷射。出于经济的考虑，优选在氮气气氛中进行热喷射。

热喷射层21可仅形成在管芯部2a的一个表面上，也可形成在其全部两个表面上。毫无疑问，在热喷射层21形成在管芯部的全部两个表面上的情况下，优选将热喷射枪布置在管芯部2a的上侧和下侧。

在本实施例中，尽管热喷射层21中的Si含量没有具体限定，但为了保证良好的钎焊性能，优选将Si含量调整为6-15质量％。

优选所述热喷射层21含有Zn，以便在管的表面上形成牺牲保护层。优选将热喷射层21中Zn的含量调整为1-30质量％。

此外，优选该热喷射层21含有0.1-1质量％的Cu，以用于电位调节等。

此外，在本实施例中，热喷射层21可含有其它元素，例如Fe、Zn、In、Sn、Ni、Ti和Cr，只要其既不影响钎焊性能也不影响抗腐蚀性即可。

在本实施例中，当如图3A所示在管芯部2a上形成热喷射层21后，如图3B所示整平该热喷射层21的表面以形成钎焊层20。这样，就得到了热交换器管2。

尽管整平热喷射层21的表面的方法没有具体限定，但作为示例，可包括利用压延辊的挤压方法以及切削方法，例如刮剥(修整)。优选采用利用压延辊的整平方法，因为该方法可通过连续运行而提高生产率。

优选在管的校正步骤中执行该整平方法。也就是说，如上所述，在连续执行挤出管芯部2a的挤出步骤和向所挤出的管构件(管芯部)热喷射钎焊材料的热喷射步骤的情况下，通常在热喷射钎焊材料之后将挤出的管构件滚轧成卷形，此后，当在随后的校正步骤中将已热喷射的管展开时，将该管切割成预定的尺寸，由此制成热交换器管2。在管校正步骤中，在利用压延辊进行整平的情况下，可同时进行管的校正和整平。

在本实施例中，已整平的钎焊层20的表面粗糙度Ry优选调整为50μm或更小，更优选调整为40μm或更小。也就是说，当表面粗糙度处于所指定的范围内时，可以平稳地将翅片3钎焊到钎焊层20，这可防止出现诸如翅片分离的钎焊缺陷。

在本实施例中，由于热喷射颗粒是在熔融状态下喷射并且在上述热喷射工艺中骤冷的，因此可使热喷射层21具有适度的脆性。因此，如图3B所示，可利用辊等在整个区域上均匀地压扁热喷射层21的易碎顶点部分。这样，可确保将热喷射层21的表面(钎焊层的表面)形成为期望的平整表面。此外，由于可适当地仅使热喷射层21压缩变形，因此可提高含有空隙的整个钎焊层(表观钎焊层)中的钎焊材料体积速率(填充率)，从而可对所需管上的足够量的钎焊材料进行钎焊。

在本实施例中，优选将钎焊层20中钎焊材料的填充率调整为40％或更高，更优选为60％或更高。保证填充率位于上述范围内可确保足够量的钎焊材料，这有效地防止出现诸如翅片分离的钎焊缺陷。

在热喷射颗粒的骤冷不充分或者进行热喷射时热喷射颗粒(热喷射粉末)的一部分处于未熔融状态的情况下，如图4A所示的热喷射层121的硬度变得过于高。因此，如图4B所示，即使利用压延辊滚压具有硬度很高的热喷射层121的管芯部2a，也将使该管芯部2a变形而不使热喷射层121变形-这会使质量降低。此外，由于未压缩热喷射层121，因此不能提高该热喷射层121中的钎焊材料的填充率，这将难以保证必需的钎焊所需的钎焊材料的量。

在本实施例中，优选将钎焊层20中Si结晶体的平均等效直径调整为20μm至1μm或更小。也就是说，在钎焊层20中Si的可分散性良好并且钎焊性能良好的情况下，Si结晶体变小。此外，当钎焊合金在热喷射步骤中完全熔化并且完全骤冷，并因此使热喷射颗粒具有适度的脆性时，Si结晶体变小。相应地，在本实施例中，优选使Si结晶体的颗粒直径较小。具体地，优选将Si结晶体的平均等效直径调整为1μm或更小。

尽管未具体限定钎焊层20的厚度(平均厚度)，但优选将该厚度调整为3-50μm。更优选地，将下限调整为5μm或更高，而将上限调整为30μm或更低。也就是说，在将钎焊层20的厚度调整在上述范围内的情况下，可确保使管2与翅片3接合，并且可有效地防止翅片分离等。

本实施例的热交换器管2与诸如空心集管4、波纹状翅片3和侧板10的其它热交换器部件一起使用，并且组装成临时热交换器组件。此后，在该组件上涂敷焊剂并干燥。接着，在氮气气氛的炉中加热该组件，由此一体钎焊部件。这样，就制成了热交换器1。

所得到的热交换器1没有诸如翅片分离的钎焊缺陷并且接合强度优良。

也就是说，在本实施例的热交换器管2中，由于通过将经热喷射钎焊合金形成的热喷射层21的表面整平以获得钎焊层20，因此可平稳地使翅片3接合到钎焊层20的整个表面，这确保防止诸如翅片分离的钎焊缺陷。

尤其在本实施例中，如果将管芯部2a的表面粗糙度Ry调整为小于10μm，则可以稳定地将钎焊层20固定到管芯部2a的整个表面上。因此，可在钎焊期间有效地防止不希望的熔融钎焊材料的流动，这可确保防止出现诸如钎焊材料腐蚀管的缺陷。

此外，在本实施例中，由于通过压缩热喷射层21来形成钎焊层20，所以可提高钎焊层20的钎焊材料填充率。因此，可确保足够量的用于钎焊层20的钎焊材料，这可保证防止出现由钎焊材料的短缺引起的钎焊缺陷。

此外，在本实施例中，由于使熔融的热喷射颗粒完全骤冷，所以可使热喷射层21具有适度的脆性。因此，在利用压延辊等整平热喷射层21时，可仅将热喷射层21压缩到希望的压缩形状。这样，可有效地防止管芯部2a被压扁变形，从而获得高的质量。

另外，在本实施例中，在将钎焊层20的表面粗糙度Ry调整在指定值之下的情况下，可平稳地将翅片3钎焊到钎焊层20，这确保防止出现诸如翅片分离的缺陷。

示例

下面，将对涉及本发明的示例以及用于证明本发明的效果的比较示例进行说明。

<示例1>

如表1所示，通过挤出机利用Al合金挤出材料(Cu：0.4质量％，Mn：0.21质量％；剩余为Al)挤出宽为16mm、高为3mm且壁厚为0.5mm的扁平多孔挤出管(管芯部)。所获得的管芯部的表面粗糙度为10μm。

通过布置在挤出机出口的上侧和下侧的电弧热喷射机的热喷射枪将Al-Si合金热喷射到所挤出的管的上部和下部表面。在该热喷射方法中，在大气气氛中将热喷射距离调整为120mm。

待喷射到管芯部上的熔融热喷射颗粒通过从热喷射温度冷却到管芯部的温度而附着在该管芯部上，所述冷却是通过当热喷射颗粒到达管芯部时被该管芯部吸收热量而实现的。

在表1中，就热喷射颗粒的冷却程度而言，当热喷射颗粒的热喷射温度与管芯部的温度之间的差值为2500℃或更高时，该冷却称为“骤冷”；而当该温度差低于2500℃时，该冷却称为“非骤冷”。在示例1中，热喷射颗粒的热喷射温度为5000℃，管芯部的温度为400℃，这些温度的差值为4600℃。因此，示例1中的冷却为骤冷。

在执行热喷射之后，将上述的具有热喷射层的挤出管浸没到冷却池中以进行冷却，然后连续滚压成卷形。

此后，在重卷的同时，利用压延辊挤压该卷形管，从而压缩热喷射层以整平其表面，由此形成钎焊材料的净填充率(钎焊材料到钎焊层的表观填充率)为50％、厚度为20μm、表面粗糙度(Ry)为40μm的钎焊层，然后将其切割成预定长度以获得热交换器管。在这些管中，Si结晶体的平均等效直径为0.7μm。

然后，利用上述热交换器管临时组装所谓的多流型铝热交换器(见图1)。向该热交换器临时组件喷射其中悬浮有非腐蚀性焊剂的浆液，然后干燥。接着，在氮气气氛炉中以600℃对该组件进行10分钟的加热以一体钎焊所述部件，从而获得示例1的热交换器管。

<示例2>

如表1所示，利用电弧喷射法在氮气气氛中以5500℃的热喷射温度和60mm的热喷射距离对表面粗糙度Ry为10μm的挤出管进行热喷射。利用压延辊挤压具有热喷射层的管构件，以形成钎焊材料填充率为50％、厚度为15μm、表面粗糙度Ry为37μm的钎焊层。这样，以与上述相同的方式制成热交换器管。在该管中，Si结晶体的平均等效直径为0.1μm。

然后，以与上述示例相同的方式利用该热交换器管制造热交换器。

<示例3>

如表1所示，利用电弧喷射法在氮气气氛中以4800℃的热喷射温度和60mm的热喷射距离对表面粗糙度Ry为7μm的挤出管进行热喷射。利用压延辊挤压具有热喷射层的管构件，以形成钎焊材料填充率为60％、厚度为20μm、表面粗糙度Ry为35μm的钎焊层。这样，以与上述相同的方式制成热交换器管。在该管中，Si结晶体的平均等效直径为0.5μm。

然后，以与上述示例相同的方式利用该热交换器管制造热交换器。

<示例4>

如表1所示，利用电弧喷射法在大气气氛中以5000℃的热喷射温度和80mm的热喷射距离对表面粗糙度Ry为8μm的挤出管进行热喷射。利用压延辊挤压具有热喷射层的管构件，以形成钎焊材料填充率为50％、厚度为30μm、表面粗糙度Ry为40μm的钎焊层。这样，以与上述相同的方式制成热交换器管。在该管中，Si结晶体的平均等效直径为0.4μm。

然后，以与上述示例相同的方式利用该热交换器管制造热交换器。

<示例5>

如表1所示，利用电弧喷射法在氮气气氛中以4800℃的热喷射温度和120mm的热喷射距离对表面粗糙度Ry为8μm的挤出管进行热喷射。利用压延辊挤压具有热喷射层的管构件，以形成钎焊材料填充率为40％、厚度为20μm、表面粗糙度Ry为40μm的钎焊层。这样，以与上述相同的方式制成热交换器管。在该管中，Si结晶体的平均等效直径为0.8μm。

然后，以与上述示例相同的方式利用该热交换器管制造热交换器。

<示例6>

如表1所示，利用电弧喷射法在氮气气氛中以5000℃的热喷射温度和100mm的热喷射距离对表面粗糙度Ry为8μm的挤出管进行热喷射。利用压延辊挤压具有热喷射层的管构件，以形成钎焊材料填充率为50％、厚度为25μm、表面粗糙度Ry为42μm的钎焊层。这样，以与上述相同的方式制成热交换器管。在该管中，Si结晶体的平均等效直径为0.6μm。

然后，以与上述示例相同的方式利用该热交换器管制造热交换器。

<比较示例1>

如表1所示，利用电弧喷射法在大气气氛中以5000℃的热喷射温度和150mm的热喷射距离对表面粗糙度Ry为8μm的挤出管进行热喷射。在不整平热喷射层的情况下形成钎焊材料填充率为30％、厚度为60μm、表面粗糙度Ry为60μm的钎焊层。这样，以与上述相同的方式制成热交换器管。在该管中，Si结晶体的平均等效直径为0.9μm。

然后，以与上述示例相同的方式利用该热交换器管制造热交换器。

<比较示例2>

如表1所示，利用火焰喷射法在大气气氛中以2800℃的热喷射温度和150mm的热喷射距离对表面粗糙度Ry为15μm的挤出管进行热喷射。利用压延辊挤压具有热喷射层的管构件，以形成钎焊材料填充率为30％、厚度为40μm、表面粗糙度Ry为40μm的钎焊层。这样，以与上述相同的方式制成热交换器管。在该管中，Si结晶体的平均等效直径为1.5μm。

然后，以与上述示例相同的方式利用该热交换器管制造热交换器。

<比较示例3>

如表1所示，利用火焰喷射法在大气气氛中以2500℃的热喷射温度和200mm的热喷射距离对表面粗糙度Ry为10μm的挤出管进行热喷射。在不整平热喷射层的情况下形成钎焊材料填充率为20％、厚度为40μm、表面粗糙度Ry为60μm的钎焊层。这样，以与上述相同的方式制成热交换器管。在该管中，Si结晶体的平均等效直径为2μm。

然后，以与上述示例相同的方式利用该热交换器管制造热交换器。

<比较示例4>

如表1所示，利用电弧喷射法在大气气氛中以5000℃的热喷射温度和120mm的热喷射距离对表面粗糙度Ry为40μm的挤出管进行热喷射。在不整平热喷射层的情况下形成钎焊材料填充率为20％、厚度为40μm、表面粗糙度Ry为60μm的钎焊层。这样，以与上述相同的方式制成热交换器管。在该管中，Si结晶体的平均等效直径为0.7μm。

然后，以与上述示例相同的方式利用该热交换器管制造热交换器。

<比较示例5>

如表1所示，利用火焰喷射法在大气气氛中以3000℃的热喷射温度和250mm的热喷射距离对表面粗糙度Ry为30μm的挤出管进行热喷射。在不整平热喷射层的情况下形成钎焊材料填充率为40％、厚度为60μm、表面粗糙度Ry为60μm的钎焊层。这样，以与上述相同的方式制成热交换器管。在该管中，Si结晶体的平均等效直径为1.8μm。

然后，以与上述示例相同的方式利用该热交换器管制造热交换器。

<比较示例6>

如表1所示，利用HVOF(高速火焰)喷射法在大气气氛中以2600℃的热喷射温度和100mm的热喷射距离对表面粗糙度Ry为8μm的挤出管进行热喷射。在不整平热喷射层的情况下形成钎焊材料填充率为50％、厚度为80μm、表面粗糙度Ry为65μm的钎焊层。这样，以与上述相同的方式制成热交换器管。在该管中，Si结晶体的平均等效直径为2μm。

然后，以与上述示例相同的方式利用该热交换器管制造热交换器。

<评价>

对于上述示例和比较示例中的每个热交换器，测量翅片和管之间的接合率。在本评价中，“◎”表示翅片和管之间的接合率为95％或更高；“○”表示翅片和管之间的接合率大于等于90％但小于95％；“△”表示翅片和管之间的接合率大于等于60％但小于90％；“×”表示翅片和管之间的接合率小于60％或者出现翅片分离。评价结果全部示出在下面的表2中。

表2

如表2中清楚地示出的，示例1-6满足本发明的必备条件，防止了诸如翅片分离的钎焊缺陷的出现，并保证了良好的钎焊性能。此外，在示例1-6中，确保防止了由整平引起的管变形，从而质量很高。

相反，比较示例背离本发明的必备条件，不能保证良好的性能。例如，在其中不执行热喷射层的整平并且钎焊材料填充率低的比较示例1、3或4中，出现了翅片分离并且不能确保良好的钎焊性能。此外，在热喷射时热喷射颗粒熔化不充分-如比较示例2、5和6所示的情况下，或者在骤冷不充分的情况下，当整平热喷射层时该管自身被压扁，从而使质量变差。

工业适用性

本发明可应用于汽车空调装置制冷循环所用的铝制热交换器、这种热交换器所用的热交换器管及其制造方法。

本发明可以由许多不同的形式实现，此处所说明多个示例性实施方式应当理解为是对本发明的原理的示例，而并非用于将本发明限制在此处所说明和/或示出的优选实施例中。

尽管此处已经说明了本发明的示例性实施例，但本发明并不限于此处说明的多个优选实施例，而是包括本领域技术人员根据本公开内容能想到的任何以及所有具有等效元素的实施例、变型、省略、组合(例如各实施例的交叉)、改变和/或替换。权利要求的限制应根据权利要求中所采用的语言作宽泛的解释，并且不局限于本说明书中或在具体应用中说明的示例，所述示例是非排他性的。例如，在本公开内容中，术语“优选地”是非排他性的，并且表示“优选，但不限于此”。在本公开内容以及具体应用中，“装置+功能”或者“步骤+功能”的限制仅在以下情况中使用，即，对于具体权利要求，具备下列所有条件：a)明确叙述“用于......的装置”或“用于......的步骤”；b)明确叙述相应功能；以及c)未叙述结构、材料或支持该结构的行为。在本公开内容及其具体应用中，术语“本发明”或“发明”可用于指本公开的一个或多个方面。本发明的语言不应当解释为具有确定的临界状态，不应当解释为包括了所有的方面或实施方式(即，应当理解，本发明具有许多方面和实施例)，不应当解释为是对权利要求或应用范围的限制。在本公开内容以及具体应用中，术语“实施例”可用于说明任何方面、特征、方法或步骤、其任何组合以及/或者其任何部分等。在某些示例中，各实施例可包括相重叠的特征。在本公开内容以及具体应用中，采用了下列缩写“e.g.”表示“例如”，“NB”表示“应当注意”。

Claims (25)

1.一种制造铝热交换器管的方法，该方法包括下列步骤：

通过热喷射Al-Si合金热喷射颗粒而在扁平铝管的表面上形成热喷射层，使热喷射的熔融状态的热喷射颗粒骤冷以使它们附着在管芯部上；以及

整平热喷射层的表面以形成钎焊层，

其中，管芯部的表面粗糙度(Ry)调整为小于10μm，

其中，热喷射颗粒的热喷射温度调整为3000℃或更高，

其中，在热喷射颗粒到达管芯部后使所述热喷射颗粒冷却到800℃或更低。

2.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，将钎焊层的表面粗糙度(Ry)调整为小于50μm。

3.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，在热喷射热喷射颗粒时，将熔融状态的热喷射颗粒和到达管芯部的冷却状态的热喷射颗粒之间的温差调整为2500℃或更多。

4.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，在热喷射热喷射颗粒时，使到达管芯部的热喷射颗粒通过向该管芯部放热而冷却。

5.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，将热喷射层中Si结晶体颗粒的平均等效直径调整为1μm或更小。

6.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，将钎焊层中钎焊材料的表观体积率调整为40％或更多。

7.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，在热喷射热喷射颗粒时，将热喷射颗粒的喷射位置与管芯部的附着位置之间的热喷射距离调整为30-150mm。

8.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，利用电弧喷射法执行热喷射颗粒的热喷射。

9.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，将热喷射层中的Si含量调整为6-15质量％。

10.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，将钎焊层的平均厚度调整为3-50μm。

11.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，利用压延辊挤压热喷射层的表面以整平该表面。

12.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，使热喷射层中含有Zn。

13.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，使热喷射层中含有Zn和Cu。

14.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，通过挤出形成管芯部，在挤出后立即向管芯部热喷射热喷射颗粒。

15.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，每个热喷射颗粒都以扁平的状态附着在管芯部的表面上。

16.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，在非氧化气氛中进行热喷射颗粒的热喷射。

17.如权利要求1的制造铝热交换器管的方法，其特征在于，

通过热喷射Al-Si合金热喷射颗粒而在扁平铝管的表面上形成热喷射层，利用电弧喷射法进行热喷射，其中将热喷射颗粒的喷射位置与管芯部的附着位置之间的距离调整为30-150mm。

18.一种通过如权利要求1至17中任一项的制造铝热交换器管的方法制成的铝热交换器管。

19.一种铝热交换器管，包括：

铝制的扁平管芯部；以及

通过热喷射由熔融的Al-Si合金构成的热喷射颗粒而形成在该管芯部的表面上的热喷射层，

其中，整平热喷射层的表面以形成钎焊层，以及

热喷射层中Si结晶体颗粒的平均等效直径调整为1μm或更小。

20.如权利要求19的铝热交换器管，其特征在于，钎焊层中钎焊材料的表观体积率调整为40％或更多。

21.一种铝热交换器，包括处于组装状态的铝热交换器管和钎焊在所述管上的铝翅片，其中，热交换器管由如权利要求1至17中任一项的方法制成。

22.一种铝热交换器，包括一对铝集管和沿集管的纵向方向设置并且其间插置有翅片的多个热交换器管，所述热交换器管的端部与所述集管连通，

其中，热交换器管由如权利要求1至17中任一项的方法制成。

23.一种制造铝热交换器的方法，该方法包括下列步骤：

通过如权利要求1至17中任一项的方法制备铝热交换器管；

制备铝翅片；以及

将热交换器管和翅片钎焊成组装状态。

24.一种制造铝热交换器的方法，该方法包括下列步骤：

通过如权利要求1至17中任一项的方法制备多个铝热交换器管；

制备多个铝翅片；

制备一对集管；以及

制造临时组件，其中将沿集管的纵向方向布置并且其间插置有翅片的所述多个热交换器管与所述集管组装在一起，同时每个热交换管的端部均与所述集管连通；

通过同时钎焊该组件来一体钎焊相邻热交换器管和翅片。

25.一种制冷循环，其中利用冷凝器冷凝由压缩机压缩的制冷剂，通过流过一减压机来使已冷凝的制冷剂减压，利用蒸发器蒸发已减压的制冷剂，并使制冷剂返回压缩机，

其中，该冷凝器由铝热交换器构成，该铝热交换器包括一对铝集管和沿集管的纵向方向设置并且其间插置有翅片的多个热交换器管，所述热交换器管的端部与所述集管连通，

其中热交换器管由如权利要求1至17中任一项的方法制成。

Images