CN104249224B - 包层材料、钎焊管的制造方法及钎焊管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供包层材料、钎焊管的制造方法及钎焊管。包层材料由芯材、覆盖芯材一面和另一面的第1及第2表皮材料构成，以第1和第2表皮材料重合状态钎焊而成。芯材由如下A1合金形成：0.6～1.5质量％的Mn、0.05～0.25质量％的Ti、不足0.05质量％的Cu、不足0.05质量％的Zn、0.2质量％以下的Fe、0.45质量％以下的Si，其余为A1及不可避免的杂质。第1表皮材料由如下A1合金形成：6.8～11.0质量％的Si、0.05质量％以下的Zn，其余为A1及不可避免的杂质。第2表皮材料由如下A1合金形成：4.0～6.0质量％的Si、0.5～1.0质量％的Cu，其余为A1及不可避免的杂质。
Description
技术领域
本发明涉及包层材料、使用了该包层材料的钎焊管的制造方法及钎焊管，其中，包层材料由芯材、覆盖芯材的一面的第1表皮材料及覆盖芯材的另一面的第2表皮材料构成，例如用于制造热交换器用部件。
在本说明书中，“自然电位”是指，相对于NaCl为5％、pH3(酸性)的水溶液中的作为标准电极的饱和甘汞电极(S.C.E)的、材料所具有的电极电位。
背景技术
公知有如下热交换器用包层材料：由芯材、覆盖芯材的一面且成为制冷剂流路的内表面的第1表皮材料、和覆盖芯材的另一面且成为与大气接触的外表面的第2表皮材料构成，并用于制造热交换器用部件，作为该包层材料，其芯材由如下A1合金形成，该A1合金包含0.3～1.5质量％的Si、0.5～1.8质量％的Mn、1.5质量％以下的Mg、1.0质量％以下的Cu、0.1～0.35质量％的Ti，其余成分为A1及不可避免的杂质；第1表皮材料由如下A1合金形成，该A1合金包含1.5质量％以下的Si、1.8质量％以下的Mn、1.0质量％以下的Cu，其余成分为A1及不可避免的杂质；第2表皮材料由如下A1合金形成，该A1合金包含1.5质量％以下的Si、1.8质量％以下的Mn、2.5～7.0质量％的Zn，其余成分为A1及不可避免的杂质，第1表皮材料的Cu的含量为上述芯材的Cu的含量以上。(参照日本特开2008-240084号公报)。
在上述公报记载的包层材料中，成为露于腐蚀环境的热交换器外部侧的层(第2表皮材料)的自然电位比芯材低，从而该层相对于芯材成为替化阳极层，相反地，成为与制冷剂接触的热交换器内部侧的层(第1表皮材料)的自然电位比芯材高，即使在芯材板厚中心以下深度之处，也具有替化防蚀效果。
然而，作为适用于车辆用空调装置的冷凝器的热交换器1，例如如图1所示，公知有如下热交换器，其由以下部分构成：一对铝制(包含铝合金制。以下相同)集液箱2、3，其沿上下方向延伸且沿左右方向隔开间隔地配置；多个铝制热交换管4，其在两集液箱2、3之间沿上下方向隔开间隔地配置，且两端部与两集液箱2、3连接；铝制波纹状散热片5，其配置在相邻的热交换管4彼此之间及上下两端的热交换管4的外侧，且被钎焊在热交换管4上；和铝制侧板6，其配置在上下两端的波纹状散热片5的外侧，且被钎焊在波纹状散热片5上，左侧集液箱2在比高度方向中央部靠上方的位置，被分隔部件7分隔成上下两个集液部2a、2b，右侧集液箱3在比高度方向中央部靠下方的位置，被分隔部件7分隔成上下两个集液部3a、3b，在左侧集液箱2的上集液部2a上形成有流体入口(省略图示)，具有与流体入口连通的流体流入通路8a的入口部件8被钎焊在上集液部2a上，在右侧集液箱3的下集液部3b上形成有流体出口(省略图示)，具有与流体出口连通的流体流出通路9a的出口部件9被钎焊在下集液部3b上，左右的集液箱2、3由钎焊管10和铝制封闭部件11构成，其中，上述钎焊管10是将由两面均具有钎焊材料层的铝硬钎焊片构成的坯板成型为筒状、并使两侧缘部局部重合且相互钎焊而成的，上述铝制封闭部件11钎焊在钎焊管10的两端且封闭其两端开口。
钎焊管10通过例如图2及图3所示的方法(参照国际公开第2007/114366号小册子)而制造。
上述国际公开小册子所记载的方法如下。首先，准备由包层材料构成的坯板20(参照图3的(a))，该包层材料包括芯材20a、由铝合金钎焊材料构成且覆盖芯材20a的一面的第1表皮材料20b、和由铝合金钎焊材料构成且覆盖芯材20a的另一面的第2表皮材料20c，在坯板20的右侧缘部的上表面上，形成朝向前端(右端)从上表面侧向下表面侧倾斜的第1倾斜面21，并且，在第1倾斜面21的倾斜下端与下表面之间形成与第1倾斜面21成钝角且与下表面成直角的第1平坦面22。第1倾斜面21被第1表皮材料20b覆盖，但第1平坦面22没有被第1表皮材料20b覆盖(参照图2的(a)及图3的(b))。另外，在坯板20的左侧缘部的下表面上，形成朝向前端(左端)从下表面侧向上表面侧倾斜的第2倾斜面24，并且，在第2倾斜面24的倾斜下端与下表面之间形成与第2倾斜面24成钝角且与下表面成直角的第2平坦面25。第2倾斜面24的第2平坦面25侧的部分及第2平坦面25被第2表皮材料25覆盖。另外，坯板20的上表面的左侧缘部没有被第1表皮材料20b覆盖，第2倾斜面24的左侧部分也没有被第2表皮材料20c覆盖(参照图2的(a)及图3的(c))。坯板20的上表面与第2倾斜面24所成的角度和坯板20的上表面与第1倾斜面21所成的角度为补角关系。
接下来，以使被第1表皮材料20b覆盖的第1面位于外侧、且使被第2表皮材料20c覆盖的第2面位于内侧的方式，将坯板20成型为圆筒状，并以使两侧缘部的两倾斜面21、24彼此面接触、且使两平坦面22、25彼此面接触的方式，进行对接而得到钎焊管用筒状体26(参照图2的(b)及图3的(d))。在钎焊管用筒状体26中，两倾斜面21、24彼此面接触，由此，第1表皮材料20b和第2表皮材料20c成为重合的状态。然后，通过将钎焊管用筒状体26加热到规定的温度，将钎焊管用筒状体26的两倾斜面21、24彼此及两平坦面22、25彼此钎焊起来，从而制造钎焊管10。虽然省略了图示，但在坯板20的宽度方向中央部预先形成有热交换管穿插孔，在坯板20的左右两侧缘部上预先形成有用于形成流体入口及流体出口的缺口及用于形成分隔部件插入用的狭缝的切口。此外，钎焊管10和热交换器的制造同时进行。
然而，在通过上述国际公开小册子记载的方法使用上述日本国公报记载的包层材料来制造图1所示的冷凝器1的集液箱2、3的钎焊管10的情况下，需要预先用钎焊材料层覆盖上述日本国公报记载的包层材料的第1表皮材料20b或第2表皮材料20c的表面。另外，存在如下问题：钎焊后，形成于第1倾斜面21与第2倾斜面24之间的共晶钎焊材料的自然电位比芯材的自然电位更低，共晶钎焊材料被优先腐蚀，从而导致钎焊部的耐蚀性降低。尤其在酸性环境下，共晶钎焊材料的溶解速度加快，钎焊管10的钎焊部的优先腐蚀变得显著。为了防止钎焊管10的钎焊部的优先腐蚀，需要进行铬酸盐光泽处理等化学转化处理或涂装，存在该作业麻烦且成本升高的问题。
发明内容
本发明的目的在于，解决上述问题，提供一种包层材料、钎焊管及钎焊管的制造方法，能够提高在使覆盖芯材一面的第1表皮材料和覆盖另一面的第2表皮材料重合的状态下进行钎焊后的钎焊部的耐蚀性。
为了实现上述目的，本发明由以下方式构成。
1)一种包层材料，由芯材、覆盖芯材的一面的第1表皮材料、和覆盖芯材的另一面的第2表皮材料构成，并在第1表皮材料和第2表皮材料重合的状态下钎焊而成，其中，
芯材由如下A1合金形成，该A1合金包含0.6～1.5质量％的Mn、0.05～0.25质量％的Ti、不足0.05质量％的Cu、不足0.05质量％的Zn、0.2质量％以下的Fe、0.45质量％以下的Si，其余成分为A1及不可避免的杂质；
第1表皮材料由如下A1合金形成，该A1合金包含6.8～11.0质量％的Si、0.05质量％以下的Zn，其余成分为A1及不可避免的杂质，第1表皮材料用作钎焊材料；
第2表皮材料由如下A1合金形成，该A1合金包含4.0～6.0质量％的Si、0.5～1.0质量％的Cu，其余成分为A1及不可避免的杂质。
2)一种钎焊管的制造方法，以使被第1表皮材料覆盖的第1面位于外侧、且使被第2表皮材料覆盖的第2面位于内侧的方式，将由上述1)记载的包层材料构成的坯板成型为筒状，并以使第1表皮材料和第2表皮材料重合的方式对坯板的两侧缘部进行组合，利用坯板的第1表皮材料将坯板的两侧缘部彼此钎焊起来。
3)如上述2)记载的钎焊管的制造方法，包含下述工序：工序A，在坯板的一侧缘部处的被第1表皮材料覆盖的第1面上，形成朝向前端从坯板的第1面侧向第2面侧倾斜的第1倾斜面，并且，在第1倾斜面与第2面之间形成与第1倾斜面成钝角的第1平坦面；工序B，在坯板的另一侧缘部处的被第2表皮材料覆盖的第2面上，形成朝向前端从坯板的第2面侧向第1面侧倾斜的第2倾斜面，并且，在第2倾斜面与第2面之间形成与第2倾斜面成钝角的第2平坦面；工序C，以使被第1表皮材料覆盖的第1面位于外侧的方式，将坯板成型为筒状，使两侧缘部的两倾斜面彼此面接触而使第1表皮材料和第2表皮材料重合，并且将两平坦面彼此抵接，从而得到钎焊管用筒状体；工序D，利用坯板的第1表皮材料，分别将形成钎焊管用筒状体的坯板的两侧缘部的两倾斜面彼此及两平坦面彼此钎焊起来，并按照如下顺序实施：在首先实施工序A及工序B中的任一工序之后，实施工序A及工序B中的另一工序，然后实施工序C及工序D。
4)一种根据上述2)或3)记载的方法制造出的钎焊管，钎焊后，存在于坯板的两侧缘部的钎焊部上的共晶钎焊材料的自然电位比芯材的自然电位更高。
根据上述1)的包层材料，在通过上述国际公开小册子记载的方法来制造图1所示的冷凝器的集液箱的钎焊管的情况下，钎焊后，形成于第1倾斜面与第2倾斜面之间的共晶钎焊材料的自然电位比芯材的自然电位更高，因此，抑制了共晶钎焊材料相对于芯材被优先腐蚀，接合部的耐蚀性提高。而且，由于第1表皮材料用作钎焊材料，所以不需要另行准备钎焊材料。
根据上述2)及3)的钎焊管的制造方法，能够制造钎焊后形成于坯板的两侧缘部彼此的钎焊部上的共晶钎焊材料的自然电位比芯材的自然电位更高的钎焊管。
根据上述4)的钎焊管，形成于坯板的两侧缘部彼此的钎焊部上的共晶钎焊材料的自然电位比芯材的自然电位更高，因此，抑制了共晶钎焊材料相对于芯材被优先腐蚀，接合部的耐蚀性提高。
附图说明
图1是表示作为车辆用空调装置的冷凝器而使用的热交换器的整体结构的立体图。
图2是表示在图1的热交换器的集液箱中使用的钎焊管用筒状体的制造方法的垂直剖视图。
图3是图2的局部放大图。
具体实施方式
以下，说明本发明的包层材料的实施方式。
本发明的包层材料由芯材、覆盖芯材的一面的第1表皮材料、和覆盖芯材的另一面的第2表皮材料构成，如图2及图3所示，以使被第1表皮材料覆盖的第1面位于外表面侧、且使被第2表皮材料覆盖的第2面位于内表面侧的方式，将包层材料成型为筒状，并将两侧缘部组合，在第1表皮材料和第2表皮材料重合的状态下，将两侧缘部钎焊起来。因此，在坯板的状态下，通过包层材料的第1表皮材料将上述的第1倾斜面21覆盖，并通过第2表皮材料将上述的第2倾斜面24及第2平坦面25覆盖。
包层材料的芯材由如下A1合金形成，该A1合金包含0.6～1.5质量％的Mn、0.05～0.25质量％的Ti、不足0.05质量％的Cu、不足0.05质量％的Zn、0.2质量％以下的Fe、0.45质量％以下的Si，其余成分为A1及不可避免的杂质；第1表皮材料由如下A1合金形成，该A1合金包含6.8～11.0质量％的Si、0.05质量％以下的Zn，其余成分为A1及不可避免的杂质，并且第1表皮材料用作钎焊材料；第2表皮材料由如下A1合金形成，该A1合金包含4.0～6.0质量％的Si、0.5～1.0质量％的Cu，其余成分为A1及不可避免的杂质。在此，第1表皮材料及第2表皮材料的包层率(clad rate)分别优选为4～10％。
说明包层材料的芯材、第1表皮材料及第2表皮材料中的各合金成分。
[芯材]
Mn具有增大芯材强度的性质，但若其含量过少，则无法得到充分的强度，若其含量过多，则芯材的强度过大，难以将包层材料的两侧缘部加工成图3所示那样的形状。因此，Mn的含量应为0.6～1.5质量％。
Ti在A1合金中形成Ti-A1类化合物并层状地分散。Ti-A1类化合物的自然电位高，因此腐蚀形态层状化，难以使腐蚀(点蚀)向深度方向发展，具有提高耐蚀性的性质。然而，若其含量过少，则腐蚀形态的层状化效果减小而耐蚀性降低，即使其含量过多，耐腐蚀性提高效果饱和，只会升高成本。因此，Ti的含量应为0.05～0.25质量％。
Cu作为不可避免的杂质而包含在芯材中，若其含量过多，则芯材的自然电位会变得比钎焊后存在于钎焊部的第1倾斜面与第2倾斜面之间的共晶钎焊材料的自然电位更高，共晶钎焊材料会被优先腐蚀。因此，Cu的含量应不足0.05质量％。
Zn作为不可避免的杂质而包含在芯材中，若其含量过多，则芯材自身的耐蚀性降低，因此，其含量应不足0.05质量％。
Fe作为不可避免的杂质而包含在芯材中，若其含量过多，则芯材自身的耐蚀性降低，因此，其含量应为0.2质量％以下。
Si作为不可避免的杂质而包含在芯材中，若其含量过多，则芯材自身的耐蚀性降低，因此，其含量应为0.45质量％以下。
此外，所包含的作为不可避免的杂质的Cu、Zn、Fe及Si的含量也可以为0。
[第1表皮材料]
第1表皮材料为普通的A1合金钎焊材料，并用作钎焊材料，Si的含量为6.8～11.0质量％。
Zn作为不可避免的杂质而包含在第1表皮材料中，若其含量过多，则钎焊后存在于钎焊部的第1倾斜面与第2倾斜面之间的共晶钎焊材料的自然电位变低，共晶钎焊材料会被优先腐蚀。因此，应使Zn含量为0.05质量％以下。此外，所含有的作为不可避免的杂质的Zn的含量也可以为0。
[第2表皮材料]
Si具有如下性质：在第1表皮材料和第2表皮材料重合的状态下对两侧缘部进行钎焊时，使第2表皮材料成为熔融状态之后，容易使Cu从第1表皮材料向熔融材料中扩散，但是，若其含量过少，则第2表皮材料的熔融不充分而导致Cu从第1表皮材料向熔融材料中的扩散不足，其结果为，钎焊后，存在于钎焊部的第1倾斜面与第2倾斜面之间的共晶钎焊材料的自然电位不比芯材的自然电位更高，共晶钎焊材料会被优先腐蚀。另外，若Si的含量过多，则第2表皮材料将过度熔融，例如若用于制造构成上述热交换器1的两集液箱2、3的钎焊管10，则存在热交换管4的管道被堵塞的可能。因此，应使Si的含量为4.0～6.0质量％。
Cu具有如下性质：在第1表皮材料和第2表皮材料重合的状态下对两侧缘部进行钎焊时，通过从第1表皮材料扩散到熔融材料中而使钎焊后存在于钎焊部的第1倾斜面与第2倾斜面之间的共晶钎焊材料的自然电位变得比芯材的自然电位更高。但是，若其含量过少，则无法得到该效果，若其含量过多，则在铸造第2表皮材料时，在第2表皮材料上会产生凝固裂纹。因此，应使Cu的含量为0.5～1.0质量％。
此外，在分别铸造了芯材、第1表皮材料及第2表皮材料之后，通过压接来制造包层材料。
以下，准备了5种包层材料。在各包层材料中，第1表皮材料及第2表皮材料的包层率为8％。
[表1]
使用各包层材料，准备图2及图3所示那样的坯板20，该坯板具有第1倾斜面21、第1平坦面22、第2倾斜面24及第2平坦面25，而且，第1倾斜面被第1表皮材料覆盖，且第2倾斜面24的第2平坦面25侧的部分及第2平坦面25被第2表皮材料覆盖。
接着，将坯板20成型为筒状，使两侧缘部的两倾斜面21、24彼此面接触并使两平坦面22、25彼此抵接，从而得到筒状体34，然后，通过加热到规定的温度，将钎焊管用筒状体34的两倾斜面21、24彼此及两平坦面22、25彼此钎焊起来，从而制造出钎焊管10。
然后，测定所得到的各钎焊管的芯材的自然电位、以及形成于第1倾斜面与第2倾斜面之间的共晶钎焊材料的自然电位。其结果也显示在表1中。
从表1所示的结果可以明确，在芯材及两表皮材料的合金组成处于本申请发明的范围内的情况下，形成于第1倾斜面与第2倾斜面之间的共晶钎焊材料的自然电位比芯材的自然电位更高，能够防止共晶钎焊材料被优先腐蚀。
Claims (4)
1.一种包层材料，由芯材、覆盖芯材的一面的第1表皮材料、和覆盖芯材的另一面的第2表皮材料构成，并在第1表皮材料和第2表皮材料重合的状态下钎焊而成，其特征在于，
芯材由如下A1合金形成，该A1合金包含0.6～1.5质量％的Mn、0.05～0.25质量％的Ti、不足0.05质量％的Cu、不足0.05质量％的Zn、0.2质量％以下的Fe、0.45质量％以下的Si，其余成分为A1及不可避免的杂质；
第1表皮材料由如下A1合金形成，该A1合金包含6.8～11.0质量％的Si、0.05质量％以下的Zn，其余成分为A1及不可避免的杂质，该第1表皮材料用作钎焊材料；
第2表皮材料由如下A1合金形成，该A1合金包含4.0～6.0质量％的Si、0.5～1.0质量％的Cu，其余成分为A1及不可避免的杂质。
2.一种钎焊管的制造方法，其特征在于，
将由权利要求1所述的包层材料构成的坯板以使被第1表皮材料覆盖的第1面位于外侧、且使被第2表皮材料覆盖的第2面位于内侧的方式，成型为筒状，并以使第1表皮材料和第2表皮材料重合的方式对坯板的两侧缘部进行组合，利用坯板的第1表皮材料将坯板的两侧缘部彼此钎焊起来。
3.如权利要求2所述的钎焊管的制造方法，其特征在于，
包含下述工序：
工序A，在坯板的一侧缘部处的被第1表皮材料覆盖的第1面上，形成朝向前端从坯板的第1面侧向第2面侧倾斜的第1倾斜面，并且，在第1倾斜面与第2面之间形成与第1倾斜面成钝角的第1平坦面；
工序B，在坯板的另一侧缘部处的被第2表皮材料覆盖的第2面上，形成朝向前端从坯板的第2面侧向第1面侧倾斜的第2倾斜面，并且，在第2倾斜面与第2面之间形成与第2倾斜面成钝角的第2平坦面；
工序C，以使被第1表皮材料覆盖的第1面位于外侧的方式，将坯板成型为筒状，使两侧缘部的两倾斜面彼此面接触而使第1表皮材料和第2表皮材料重合，并且使两平坦面彼此抵接，从而得到钎焊管用筒状体；
工序D，利用坯板的第1表皮材料，分别将形成钎焊管用筒状体的坯板的两侧缘部的两倾斜面彼此及两平坦面彼此钎焊起来，
并按照如下顺序实施：在首先实施工序A及工序B中的任一工序之后，实施工序A及工序B中的另一工序，然后实施工序C及工序D。
4.一种根据权利要求2或3所述的方法制造出的钎焊管，其特征在于，钎焊后，存在于坯板的两侧缘部的钎焊部上的共晶钎焊材料的自然电位比芯材的自然电位更高。
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