CN102667394A - 钎焊的铝制热交换器 - Google Patents

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马蒂亚斯·科尔代利耶
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Abstract

本发明涉及一种钎焊的铝制热交换器，具有通过内钎焊与至少一个本体部件连接的芯材制成的、被冷却剂穿流的管；具有在所述芯材的内侧、采用四层技术的含铝的保护镀层；具有在所述保护镀层上的内焊料镀层；以及具有在背离所述管的冷却剂侧的外侧上的外焊料镀层。

Description

钎焊的铝制热交换器
技术领域
本发明涉及一种钎焊的铝制热交换器。
背景技术
管是被用于制造钎焊的铝制热交换器的部件。管可以被熔焊、折叠并随后钎焊或者被挤出。
DE 102005059717A1公开了一种用于在含酸气体与热交换介质之间交换热量的装置，该装置具有至少一个用于含酸气体的流动通道，该通道基本上由铝和/或铝合金制成。
DE 1677069B涉及一种采用两块铝板进行制造的方法和用于实现该方法的装置。
DE 60200818T2涉及一种用于制造热交换器的方法，该热交换器包括由合金制成的管，所述各个管分别具有构造在相应表面上的用Zn热喷覆的层和在使用粉末状焊料的情况下构造在热喷覆Zn层上的铝合金制钎焊层，该铝合金的成分为5-60wt%的Si，其余为Al和不可避免的杂质，并且所述铝合金制钎焊层与Al制或Al合金制的本体部件钎焊，该本体部件具有使用粉末状焊料构造的钎焊层，该粉末状焊料由Al合金（成分为5-60wt%的Si，其余为Al和不可避免的杂质）组成。
DE 909789(C)涉及一种焊剂，特别是用于铝或铝合金的焊剂，及其应用。
DE 4120748A1涉及一种用于制造热交换器的方法，该热交换器具有由扁平蛇管构成的管系统，该扁平蛇管优选由轻质金属构成，热交换器的扁平蛇管侧上由焊料覆层，其中管的平面侧在扁平蛇管的直管区域中、在应与薄板连接的位置由焊膏覆层，所述薄板以波纹状或锯齿状弯曲。
由片材形成并随后熔焊或钎焊的铝管的抗腐蚀性可以通过内侧上的保护镀层来提高。为此通常使用含锌的铝合金。
然而，在用内侧带有含锌保护镀层的铝管制造现有的铝制热交换器时的缺陷在于，不再可能进行内钎焊。但为了提高机械稳定性，这种内钎焊是期望的。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种钎焊的铝制热交换器，其提高了冷却剂侧的抗腐蚀能力的同时还在避免了现有技术已知缺陷的情况下具有很长的使用寿命且制造简单。
此目的通过具有权利要求1特征的钎焊的铝制热交换器和具有权利要求5特征的钎焊的铝制热交换器实现。
根据本发明的钎焊的铝制热交换器的特征在于，具有由通过内钎焊与至少一个本体部件连接的芯材制成的、被冷却剂穿流的管；具有在芯材的内侧、采用四层技术的含铝的保护镀层；具有在保护镀层上的内焊料镀层；以及具有在背离冷却剂侧的管的外侧上的外焊料镀层。基本构思在于，提供一种钎焊的铝制热交换器，其在冷却剂侧设有保护镀层，在该保护镀层上设置有其它焊料镀层。在轻质金属组件上的保护镀层具有不同的功能和优点。
例如镀层可以比电镀覆层构造得厚得多并且还具有均匀的封闭的表面。还可以实现大幅增强对高温气体的抗腐蚀能力。
在保护镀层中的铝可以为纯净形式或合金形式。
保护镀层可以优选包括含锌的铝合金。此处的保护镀层可以包括任何理想的加入锌的铝合金。在本发明的范围内，已经证明具有非贵重元素（例如锌）的保护镀层是特别有利的。
例如，保护镀层可以包括铝锰基合金，其中添加0.2-10wt%，特别是1-8wt%之间或2-6wt%之间的锌，从而实现与在芯合金中相似的机械强度。这些数值在本发明的范围内已经证明是特别有利的。
根据本发明的一种实施方式，可以提供一种用于生产保护合金的锌合金，在铝制热交换器的冷却剂侧的表面、特别是穿流的管的内表面上，分别得到，锌扩散深度为20-200μm，特别是40-150μm或者特别是50-120μm，并且最大锌含量为0.1-8wt%，特别是0.5-6wt%，更优选为1-4wt%。这些数值在本发明的范围内已经证明是特别有利的。
根据本发明的钎焊的铝制热交换器的另一种实施方式，可以实现具有通过内焊接与至少一个本体部件、特别是底或盖连接的芯材制成的，被冷却剂穿流的管；具有在冷却剂侧的内侧、特别是10%厚度的4045或4343上的，采用四层技术的焊料镀层；具有在背离冷却剂侧的芯材的外侧上的焊料镀层；以及具有在焊料镀层之下的含Zn的保护镀层，特别是包括X%Zn（X=0.2-20%）的3XXX或具有Y%Zn（Y=0.2-20%）的7XXX，以及包括由例如Mn、Cu、Si及Fe的合金组成元素构成的针对目的的变型。这些数值在本发明的范围内已经证明是特别有利的。
也可考虑的是使用具有至少99%铝的1XXX铝合金（纯铝）。
合金元素镁、硅、铜、锌或锰的已经极小的添加量使得纯铝的属性强烈变化。特别是强度和硬度的提高，这使得电导性下降，但仅允许极小的可变形性。
例如可以设置成，在内侧设有额外的保护镀层。
另一实施方式提出，一种钎焊的铝制热交换器，具有通过内钎焊与至少一个本体部件、特别是底或盖连接的芯材制成的，被冷却剂穿流的管；具有在内侧、特别是10%厚度的4045或4343的焊料镀层；具有在待组装的热交换器的部件的外侧上的含Zn的保护镀层。
钎焊的铝制热交换器优选可以具有在冷凝器或蒸发器中的应用。
作为芯合金，可以使用对于热交换器管常见的各种芯合金。根据使用的内钎焊方法，芯合金例如可以包括镁。如果使用含Mg的芯合金，则可以无熔焊剂地实现内钎焊。如果使用无Mg的芯合金，则可以进行带有熔焊剂的内钎焊。
熔焊剂的设置在此处可以选择性地在制造管之前在带材料（Coil-Flux）上执行，在线地在制造管期间或者在制造管之后，通过例如将管或者整个热交换器浸在熔焊剂中实现。
关于带材料（Coil-Flux）例如可以完全或仅部分地设置熔焊剂层。
通过更轻质的热交换器可以减小机动车辆的燃料消耗。相对于激光焊接，以钎焊方法制造的热交换器更经济并且实现了更高的生产量。
本发明的其它优点、特征及细节在随后的参照附图对本发明的实施例进行描述的说明中给出。在此处，在权利要求及在说明中提及的特征可以分别自身地或者以任意组合的形式用于实现本发明。
附图说明
图1示出了用于构成钎焊的铝制热交换器的管的示意性四层结构；
图2示意性示出了第一管的几何形状；
图3示意性示出了第二管的几何形状；
图4示意性示出了第三管的几何形状。
具体实施方式
图1示意性地示出了用于构成钎焊的铝制热交换器的管1的四层结构。
管1由芯材2以及在芯材2内侧的包含铝的保护镀层3构成。此外，在保护镀层3上设有内焊料镀层4，以及在背离管1的冷却剂侧的外侧6上设有外焊料镀层5。
图2以横截面示出了示意性图示的第一管的几何形状。管7在此处构造为已熔焊的凹入管（Sickenrohr）。凹入部8可以手动或机械地形成并且构成管7中槽状的凹陷9，其实质上用于提高刚性。
图3以横截面示出了示意性图示的第二管的几何形状。管10在此处构造为已钎焊的凹入管。凹入部11可以手动或机械地形成并且构成管10中槽状的凹陷12，其实质上用于提高刚性。
图4以横截面示出了示意性图示的第三管的几何形状。管13在此处构造为已熔焊、已钎焊或已挤出的翅片管（Stegrohr）。

Claims (10)

1.一种钎焊的铝制热交换器，其特征在于，所述钎焊的铝制热交换器：
a）具有由通过内钎焊与至少一个本体部件连接的芯材（2）制成的、被冷却剂穿流的管（1、7、10、13）；
b）具有在所述芯材（2）的内侧、采用四层技术的含铝的保护镀层（3）；以及
c）具有在所述保护镀层（3）上的内焊料镀层（4）；以及
d）具有在背离冷却剂侧的所述管的外侧上的外焊料镀层（5）。
2.按照权利要求1所述的钎焊的铝制热交换器，其特征在于，e）具有包括含锌铝合金的保护镀层（3）。
3.按照权利要求1所述的钎焊的铝制热交换器，其特征在于，f）具有包含铝锰基合金的保护镀层（3），其中添加0.2-10wt%，特别是1-8wt%之间或2-6wt%之间的锌。
4.按照权利要求1-3中至少一项所述的钎焊的铝制热交换器，其特征在于，
g）在铝制热交换器的冷却剂侧的表面、特别是被流体穿流的管的内表面上，分别具有用于保护合金的锌合金，其中锌的扩散深度为20-200μm，特别是40-150μm或者特别是50-120μm，并且最大锌含量为0.1-8wt%，特别是0.5-6wt%，更优选为1-4wt%。
5.一种钎焊的铝制热交换器，其特征在于，所述钎焊的铝制热交换器：
-具有由通过内钎焊与至少一个本体部件、特别是底或盖连接的芯材制成的，被冷却剂穿流的管；
-具有在冷却剂侧的内侧上、特别是10%厚度的4045或4343的、采用四层技术的焊料镀层；以及
-具有在背离冷却剂侧的所述芯材的外侧上的焊料镀层；以及
-具有在该焊料镀层之下的含Zn的保护镀层，特别是包括X%Zn（X=0.2-20%）的3XXX或具有Y%Zn（Y=0.2-20%）的7XXX，以及包括由例如Mn、Cu、Si及Fe的合金组成元素构成的针对目的的变型。
6.按照权利要求5所述的钎焊的铝制热交换器，其特征在于，具有在内侧的额外的保护镀层。
7.按照权利要求5所述的钎焊的铝制热交换器，其特征在于，
-具有由通过内钎焊与至少一个本体部件、特别是底或盖连接的芯材制成的，被冷却剂穿流的管；
-具有在内侧、特别是10%厚度的4045或4343的焊料镀层；以及
-具有在待组装的所述热交换器的部件的外侧上的含Zn的保护镀层。
8.按照前述权利要求中至少一项所述的钎焊的铝制热交换器，其特征在于，具有在冷凝器或蒸发器中的应用。
9.按照前述权利要求中至少一项所述的钎焊的铝制热交换器，其特征在于，具有用于所述芯材（2）的含Mg合金和没有熔焊剂的内钎焊。
10.按照前述权利要求中至少一项所述的钎焊的铝制热交换器，其特征在于，具有用于所述芯材（2）的不含Mg的合金和带有熔焊剂的内钎焊。
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