CN106881511A - 热交换器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供容易小型化、轻量化且热膨胀导致的变形小的热交换器(1)及其制造方法。准备具有心材层(A)和钎料层(B)的复合板(200)，心材层(A)由含有Mg的铝合金构成；钎料层(B)由必须含有Si、含有Li、Be及Bi中的1种以上且限制了Mg的含量的铝合金构成。准备由铝或铝合金构成的内翅片(3)。组装具有中空结构体(20)、内翅片(3)、以及助焊剂的被处理物(10)，中空结构体(20)由复合板(200)构成，在内侧配置有钎料层(B)，并且具有钎料层(B)彼此抵接的抵接部(201)；内翅片(3)收容于中空结构体(20)的内部；助焊剂含有Cs，并涂布于抵接部(201)及其附近。在不活泼气体气氛下加热被处理物(10)进行钎焊，制作热交换器(1)。

Description

热交换器及其制造方法
技术领域
本发明涉及热交换器及其制造方法。
背景技术
例如，在搭载于混合动力汽车或电动汽车的驱动用电动机的控制等各种用途中，使用通过IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)等半导体元件进行开关的逆变单元。逆变单元具有用于冷却半导体元件、与半导体元件一起构成电力转换电路的电子部件等发热体的热交换器。
热交换器具有：外表面具备搭载有发热体的发热体搭载面的中空结构体；和收容于中空结构体的内部的内翅片。中空结构体及内翅片大多由热传导率高且比重小的、铝板或铝合金板构成。另外，内翅片通过钎焊于中空结构体的内表面而与中空结构体以金属方式接合。
热交换器的钎焊使用复合板进行，复合板具有由铝或铝合金构成的心材、和包覆于心材的单面或双面的钎料。另外，热交换器的钎焊通常通过在被接合部涂布K－Al－F(钾－铝－氟)系的助焊剂进行、所谓的氟化物钎剂(Nocolok)钎焊法进行。
近年来，要求热交换器的小型轻量化，特别是，在汽车用热交换器中强烈要求小型轻量化。另外，伴随电力变换装置的高输出化，半导体元件的发热量增大，因此，难以抑制热膨胀导致的中空结构体或内翅片的变形。因此，为了将热交换器小型化、轻量化的同时抑制热膨胀导致的变形，正在研究对中空构造体或内翅片使用强度更高且板厚薄的板材。为了提高板材的强度且减小板厚，在构成板材的铝合金中添加Mg(镁)是有效的。
但是，在要通过氟化物钎剂钎焊法进行含有Mg的铝合金的钎焊时，在钎焊加热过程中，助焊剂与Mg发生反应而消耗。因此，不能通过助焊剂充分破坏存在于被接合部的表面上的氧化膜。另外，通过K－Al－F系的助焊剂和Mg的反应而生成的化合物导致钎料的流动性下降。这样，氟化物钎剂钎焊法存在由于助焊剂的消耗或钎料的流动性的下降而难以进行含有Mg的铝合金的钎焊的问题。
针对这样的问题，为了进行含有Mg的铝合金的钎焊，提出了各种不使用助焊剂而进行钎焊的技术。例如，专利文献1中记载有如下技术：由在钎料层以外的钎料片构成层中添加Mg得到的铝合金制钎料片形成中空结构体，在中空结构体的内侧不涂布助焊剂而在不活泼气体气氛中进行钎焊。专利文献2中公开了使用钎料片在不活泼气体气氛中不使用助焊剂而进行钎焊的技术，其中，钎料片具有由添加Li(锂)得到的Al－Si(铝－硅)合金构成的钎料、和由添加Mg得到的铝合金构成的心材。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－25297号公报
专利文献2：日本特开2013－233552号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，专利文献1的技术中，由于在中空结构体的外侧涂布K－Al－F系的助焊剂，所以，因钎焊时的加热而熔融的助焊剂可能会侵入中空结构体的内部。该情况下，由于侵入中空结构体的内部的助焊剂，采用Mg的无助焊剂的钎焊有可能受阻碍。另一方面，由于侵入中空结构体的内部的助焊剂的量较少，所以助焊剂难以破坏氧化膜。因此，专利文献1的技术中，例如中空结构体与内翅片的被接合部等、存在于中空结构体的内部的被接合部的钎焊性可能变差。
另外，专利文献2的技术中，存在当气氛中的氧浓度变高时钎焊性变差的问题。因此，在要适用于量产设备时，根据被处理物的形状或构造、及形成钎焊接合的位置，钎焊性可能变差。
即，中空结构体的内部由于难以流入中空结构体的外部的气氛，所以能够较容易地维持氧浓度低的状态。因此，例如，在中空结构体与内翅片的被接合部等、存在于中空结构体的内部的被接合部，能够不使用助焊剂而形成良好的钎焊接合。但是，钎焊炉内的氧浓度因各种原因而发生变动，因此，中空结构体的外部难以维持氧浓度低的状态。因此，例如，中空结构体的外壁彼此的被接合部等、露出于中空结构体的外部的被接合部的钎焊性容易变差。进而，中空结构体的外壁彼此的被接合部由于具有在中空结构体的内部和外部之间钎料可流通的结构，所以钎料容易集中在钎焊性优异的中空部内。因此，在钎焊性较差的中空结构体的外部侧钎料不足，可能发生角焊缝断裂(フィレット切れ)等钎焊不良。
如上，为了使用含有Mg的铝合金制作热交换器，需要改善中空结构体与内翅片的被接合部的钎焊性以及中空结构体的外壁彼此的被接合部的钎焊性这两者。
本发明是鉴于该背景而做出的，其提供一种小型化、轻量化容易、热膨胀导致的变形小的热交换器及该热交换器的制造方法。
用于解决课题的方案
本发明的一个方面是一种热交换器的制造方法，
准备具有心材层和钎料层的复合板，所述心材层具有含有Mg(镁)：0.40～1.0质量％且剩余部分由Al(铝)及不可避免的杂质构成的化学成分；所述钎料层包覆于所述心材层的至少一面并具有下述化学成分，所述化学成分必须含有Si(硅)：4.0～13.0质量％，还含有Li(锂)：0.0040～0.10质量％、Be(铍)：0.0040～0.10质量％及Bi(铋)：0.010～0.30质量％中的1种或2种以上，Mg的含量限制在低于0.10质量％，剩余部分由不可避免的杂质构成，
准备内翅片，所述内翅片具有含有Si：0.30～0.70质量％及Mg：0.35～0.80质量％且剩余部分由Al(铝)及不可避免的杂质构成的化学成分，
组装具有中空结构体、所述内翅片以及助焊剂的被处理物，所述中空结构体由所述复合板构成，在内侧配置有所述钎料层，并且具有所述钎料层彼此抵接的抵接部；所述内翅片收容于该中空结构体的内部；所述助焊剂含有Cs(铯)，并涂布于所述抵接部及其附近，
通过在不活泼气体气氛下加热所述被处理物而使所述助焊剂及所述钎料层熔融，一并钎焊所述中空结构体及所述内翅片。
本发明的另一方面是一种热交换器，具有：
封套，其由具有含有Mg：0.40～1.0质量％且剩余部分由Al及不可避免的杂质构成的化学成分的板材构成，所述封套的外表面具有搭载发热体的发热体搭载面，并且所述封套的内部具备制冷剂流通的制冷剂流路；
内翅片，其由铝合金构成，并配置于所述制冷剂流路；
封套接合部，其包含Al－Si合金，并将所述封套的所述板材彼此接合；
翅片接合部，其包含Al－Si合金，并将所述封套和所述内翅片接合，
仅在所述封套的内表面的、从所述封套接合部至所述内翅片之间存在Cs。
发明效果
所述热交换器具有所述封套和配置于该封套的所述制冷剂流路中的所述内翅片。所述封套由含有Mg的铝合金构成，所以与以往的热交换器的封套相比，能够提高强度。因此，能够容易地进行所述封套的小型化、薄壁化。另外，通过提高所述封套的强度，也能够抑制热膨胀导致的所述封套的变形。
所述热交换器可以通过将具有所述特定的构成的所述被处理物在不活泼气体气氛下加热来制作。在所述被处理物的所述中空结构体的所述抵接部及其附近涂布有含有Cs的所述助焊剂。所述助焊剂通过钎焊时的加热而熔融，可以破坏存在于所述抵接部的氧化膜。因此，通过使用所述助焊剂，可以进行所述抵接部的钎焊。
另外，构成所述中空结构体的所述复合板具有：由含有Mg的铝合金构成的所述心材层；和由含有Li、Be及Bi中的1种以上的铝合金构成的所述钎料层。所述心材层中的Mg的一部分由于钎焊时的加热而扩散，向所述复合板的表面移动。而且，由于移动到所述复合板的表面中的Mg和所述钎料层中的Li等在钎料中共存，从而能够有效地破坏存在于复合板及所述内翅片的表面上的氧化膜。因此，通过在不活泼气体气氛下加热所述被处理物，可以破坏存在于所述中空结构体的内部中的氧化膜。其结果，可以不使用所述助焊剂而进行所述中空结构体与所述内翅片的钎焊。
有时因钎焊时的加热而熔融的所述助焊剂侵入所述中空结构体的内部。但是，由于在所述中空结构体的内部配置有所述内翅片，所以可以通过所述内翅片阻挡侵入所述中空结构体的内部的大部分的所述助焊剂。另外，所述助焊剂与以往使用的K－Al－F系的助焊剂相比，难以发生由于与Mg的反应导致的钎焊性的变差。因此，所述中空结构体与所述内翅片的钎焊不会被所述助焊剂阻碍。
如上，通过在不活泼气体气氛下加热所述被处理物，能够在氧浓度较低的所述中空结构体的内部不使用助焊剂进行钎焊，能够在氧浓度较高的所述中空结构体的外部使用助焊剂进行钎焊。其结果，能够容易地制作所述热交换器。
附图说明
图1是表示实施例的、热交换器的主要部分的剖视图。
图2是表示实施例的、被处理物的主要部分的剖视图。
图3是图2中的抵接部及其附近的放大图。
具体实施方式
在上述热交换器的制造方法中，上述被处理物具有复合板、内翅片及助焊剂。以下，对它们进行详细说明。
[复合板]
复合板具有心材层、和包覆于心材层的至少一面上的钎料层。此外，心材层为在进行了钎焊后构成上述封套的板材。
＜心材层＞
心材层具有含有Mg：0.40～1.0质量％且剩余部分由Al及不可避免的杂质构成的化学成分。
·Mg：0.40～1.0质量％
心材层中的Mg具有提高复合板的强度的作用。通过将心材层中的Mg量设为上述特定的范围，容易进行复合板的薄壁化、进而容易进行上述热交换器的封套的薄壁化。另外，心材层中的Mg的一部分因钎焊时的加热而向钎料中扩散并向复合板的表面移动。然后，通过到达了复合板的表面的Mg，破坏存在于上述复合板或上述内翅片的表面上的氧化膜等存在于中空结构体的内侧的氧化膜。
通过将心材层中的Mg量设为上述特定的范围，能够提高中空结构体与内翅片的钎焊性。在心材层中的Mg的含量低于0.40质量％的情况下，封套难以薄壁化。另外，该情况下，可能导致中空结构体与内翅片的钎焊性的变差。因此，从避免这些问题的观点出发，Mg的含量设为0.40质量％以上。
心材层中的Mg在钎料层因钎焊时的加热而熔融后，在液体的钎料中迅速扩散并到达复合板的表面。此时，如果到达表面的Mg的量过多，则涂布于中空结构体的抵接部(以下，将中空结构体的抵接部简称为“抵接部”)的助焊剂和Mg的反应生成物大量产生。该反应生成物使钎料的流动性降低，由此可能导致抵接部的钎焊性的变差。从避免该问题的观点出发，Mg的含量设为1.0质量％以下。从同样的观点出发，优选将Mg的含量设为0.80质量％以下。
·Mn：0.050～1.3质量％、Si：1.0质量％以下、Fe：1.0质量％以下、Cu：0.90质量％以下、Zn：6.5质量％以下、Ti：0.20质量％以下及Zr：0.50质量％以下
心材层还可以含有Mn：0.050～1.3质量％、Si：1.0质量％以下、Fe：1.0质量％以下、Cu：0.90质量％以下、Zn：6.5质量％以下、Ti：0.20质量％以下、Zr：0.50质量％以下的1种或2种以上。通过将这些元素添加于心材层，能够提高复合板的强度及耐蚀性。此外，在这些元素的含量过多的情况下，在制作复合板时的轧制工序中可能容易产生破裂。
＜钎料层＞
钎料层具有下述化学成分：必须含有Si(硅)：4.0～13.0质量％，还含有Li(锂)：0.0040～0.10质量％、Be(铍)：0.0040～0.10质量％及Bi(铋)：0.010～0.30质量％中的1种或2种以上，将Mg(镁)的含量限制在低于0.10质量％，剩余部分由Al及不可避免的杂质构成。
·Si：4.0～13.0质量％
通过将Si的含量设为上述特定的范围，能够在钎焊时的加热过程中向抵接部以及内翅片与中空结构体的被接合部供给充分的钎料。其结果，能够提高抵接部的钎焊性以及内翅片与中空结构体的钎焊性。
在Si的含量低于4.0质量％的情况下，产生钎料的供给量不足、钎料的流动性降低等问题，可能导致钎焊性的变差。从避免钎焊性的变差的观点出发，Si的含量设为4.0质量％以上。从同样的观点出发，优选将Si的含量设为7.5质量％以上。另一方面，在Si的含量超过13.0质量％的情况下，有可能钎料的供给量过剩，导致心材层的熔解量过多。从避免该问题的观点出发，Si的含量设为13.0质量％以下。从同样的观点出发，优选将Si的含量设为10.0质量％以下。
·Li：0.0040～0.10质量％、Be：0.0040～0.10质量％
Li及Be具有破坏存在于中空结构体及内翅片的表面上的氧化膜的作用。Li及Be破坏氧化膜的机制目前尚不明确，但推测为是因以下的机制将氧化膜破坏。Li及Be均为比Al容易氧化的元素，因此可认为能够从存在于被处理物的表面上的氧化膜夺取氧。而且，氧被夺取的氧化膜与氧被夺取之前相比变脆弱，因此容易在氧化膜上产生龟裂。其结果，可认为氧化膜被破坏。
另外，Li及Be由于与助焊剂完全不发生反应，所以几乎不阻碍由助焊剂进行的抵接部的钎焊。
通过将Li的含量设为上述特定的范围，能够提高中空结构体与内翅片的钎焊性。在Li的含量低于0.0040质量％的情况下，破坏氧化膜的效果降低，中空结构体与内翅片的钎焊性可能变差。从提高中空结构体与内翅片的钎焊性的观点出发，Li的含量设为0.0040质量％以上。从同样的观点出发，优选将Li的含量设为0.010质量％以上。另外，在Li的含量超过0.10质量％的情况下，在复合板上的钎料层的表面Li的氧化物生长，可能导致钎焊性的变差。从避免该问题的观点出发，Li的含量设为0.10质量％以下。从同样的观点出发，优选将Li的含量设为0.050质量％以下。
Be也与Li相同，通过将Be的含量设为上述特定的范围，能够提高中空结构体与内翅片的钎焊性。在Be的含量低于0.0040质量％的情况下，破坏氧化膜的效果降低，中空结构体与内翅片的钎焊性可能变差。从提高中空结构体与内翅片的钎焊性的观点出发，Be的含量设为0.0040质量％以上。从同样的观点出发，优选将Be的含量设为0.010质量％以上。另外，在Be的含量超过0.10质量％的情况下，在钎料层的表面Be的氧化物生长，可能导致钎焊性的变差。从避免该问题的观点出发，Be的含量设为0.10质量％以下。从同样的观点出发，优选将Be的含量设为0.050质量％以下。
·Bi：0.010～0.30质量％
Bi具有使存在于铝材的表面上的氧化膜脆弱化的作用。通过使Bi与Li或Be、Mg共存，能够促进通过这些元素进行的氧化膜的破坏，进而能够提高钎焊性。另外，由于Bi具有使钎料的表面张力降低的作用，所以钎料容易流入被处理物的细的间隙。其结果，能够提高钎焊接合的可靠性。
通过将Bi的含量设为上述特定的范围，能够提高抵接部的钎焊性、中空结构体与内翅片的钎焊性、及形成于这些部位的钎焊接合的可靠性。在Bi的含量低于0.010质量％的情况下，可能不能充分实现钎焊性的提高或钎焊接合的可靠性提高的效果。从提高钎焊性或钎焊接合的可靠性的观点出发，Bi的含量设为0.010质量％以上。另一方面，在Bi的含量超过0.30质量％的情况下，难以得到与Bi的量相符的钎焊性提高的效果。另外，在Bi的含量过多的情况下，钎料层的表面可能发生变色，根据情况，可能导致钎焊性的变差。从避免该问题的观点出发，Bi的含量设为0.30质量％以下。从同样的观点出发，优选将Bi的含量设为0.10质量％以下。
·Mg：低于0.10质量％
钎料层中的Mg与助焊剂反应而消耗助焊剂，使破坏氧化膜的效果降低。另外，Mg和助焊剂的反应生成物使钎料的流动性降低。因此，在钎料层中的Mg的含量过多的情况下，可能导致钎焊性的变差。从抑制钎焊性的变差的观点出发，钎料层中的Mg的含量设为低于0.10质量％。从同样的观点出发，Mg的含量越少越好，更优选Mg的含量限制在0.05质量％以下。
钎料层中也可以还含有选自Sr(锶)：0.0020～0.050质量％、Sb(锑)：0.0030～0.070质量％、Fe(铁)：0.050～0.80质量％、Mn(锰)：0.050～0.20质量％、Ti(钛)：0.010～0.15质量％、Cu(铜)：0.50～5.0质量％及Zn(锌)：0.90～6.0质量％构成的组中的1种或2种以上。
·Sr：0.0020～0.050质量％、Sb：0.0030～0.070质量％、Fe：0.050～0.80质量％、Mn：0.050～0.20质量％及Ti：0.010～0.15质量％
通过将这些元素在钎料层中的含量设为上述特定的范围内，能够调整钎料的流动性，进一步提高钎焊性。
·Cu：0.50～5.0质量％及Zn：0.90～6.0质量％
通过将这些元素在钎料层中的含量设为上述特定的范围内，能够调整钎料层的电位，进一步提高复合板的耐蚀性。
[内翅片]
作为内翅片，例如可采用板状翅片、针状翅片、波状翅片等各种方式的翅片。内翅片优选在收容于中空结构体的内部的状态下与中空结构体的内表面进行面接触而构成。该情况下，能够进一步提高阻挡侵入中空结构体的内部的助焊剂的效果。其结果，能够进一步提高内翅片与中空结构体的钎焊性。
在内翅片与中空结构体以线接触的方式构成的情况下，与上述的面接触的情况相比，内翅片与中空结构体的接触面积变小。因此，内翅片难以阻挡助焊剂，导致助焊剂可能容易侵入内翅片的更内侧。而且，这样侵入的助焊剂阻碍Mg等的作用，可能导致内翅片与中空结构体的钎焊性的降低。
内翅片由如下的铝合金构成，该铝合金具有含有Si：0.30～0.70质量％及Mg：0.35～0.80质量％且剩余部分由Al及不可避免的杂质构成的化学成分。
·Si：0.30～0.70质量％
通过将Si的含量设为上述特定的范围，能够抑制钎焊时的加热过程中的、Si从钎料层向内翅片的扩散。其结果，能够抑制钎料层中的Si量的降低，提高中空结构体与内翅片的钎焊性。进而，通过将Si的含量设为上述特定的范围，能够提高内翅片的强度。
在Si的含量低于0.30质量％的情况下，由于Si从钎料层向内翅片的扩散，钎料层中的Si量降低，可能导致钎焊性的变差。
另一方面，在Si的含量超过0.70质量％的情况下，可能导致构成内翅片的铝合金的熔点的降低。因此，根据情况，在钎焊时的加热过程中内翅片熔融，可能导致钎焊性的降低。
·Mg：0.35～0.80质量％
内翅片中的Mg在助焊剂侵入中空结构体的内侧的情况下，能够与助焊剂发生反应而产生反应生成物。该反应生成物具有降低助焊剂的流动性的作用。因此，通过将内翅片中的Mg的含量设为上述特定的范围，能够提高阻挡侵入中空结构体的内部的助焊剂的效果，能够提高内翅片与中空结构体的钎焊性。另外，通过将内翅片中的Mg的含量设为上述特定的范围，能够提高内翅片的强度。
在Mg的含量低于0.35质量％的情况下，可能不能充分实现上述的内翅片的强度提高效果及阻挡助焊剂的效果。
在Mg的含量超过0.80质量％的情况下，在钎焊时的加热过程中，Mg的氧化物可能较厚地堆积于内翅片的表面。该情况下，可能不能充分地进行由从复合板的钎料层中所含的Li、Be、Bi及心材层扩散的Mg进行的氧化膜的破坏。其结果，可能导致中空结构体和内翅片的钎焊性的变差。
·Mn：0.050～1.30质量％、Fe：1.0质量％以下、Cu：0.90质量％以下、Zn：6.5质量％以下、Ti：0.20质量％以下及Zr：0.50质量％以下
内翅片也可以还含有选自Mn：0.050～1.30质量％、Fe：1.0质量％以下、Cu：0.90质量％以下、Zn：6.5质量％以下、Ti：0.20质量％以下、Zr：0.50质量％以下构成的组中的1种或2种以上。通过添加这些元素，能够提高内翅片的强度及耐蚀性。此外，在这些元素的含量过多的情况下，可能在制作材料时的轧制工序中容易产生破裂。
[助焊剂]
涂布于中空结构体的抵接部的助焊剂含有Cs。助焊剂通常在比钎料层熔融的温度低的温度下熔融，并开始破坏存在于抵接部的表面上的氧化膜。此时，心材层中的Mg的大部分未到达复合板的表面。因此，助焊剂能够几乎不受心材层中与Mg的反应的影响，而破坏存在于抵接部的表面上的氧化膜。
另外，在熔融了的助焊剂侵入中空结构体的内部的情况下，有时助焊剂在复合板的表面流动的同时向内翅片侧移动。此时，助焊剂由于与从心材层扩散的Mg渐渐发生反应，所以流动性逐渐降低。因此，能够抑制助焊剂到达内翅片。
进而，即使助焊剂到达了内翅片的情况下，如上所述，大部分的助焊剂也被内翅片阻挡。这些结果是，在助焊剂侵入了中空结构体的内部的情况下，也能够进行中空结构体与内翅片的钎焊。
作为助焊剂，例如可以使用氟铝酸铯等Cs－Al－F系化合物。另外，助焊剂中也可以含有例如K－Al－F系化合物等、不含Cs的化合物，只要在不使钎焊性变差的范围内即可。通常，助焊剂被分散在水或乙醇等液体中。另外，该液体中也可以含有粘合剂等添加物。
含有Cs的助焊剂与以往使用的K－Al－F系的助焊剂相比，在与Mg接触时难以形成反应生成物。另外，含有Cs的助焊剂与Mg的反应生成物与K－Al－F系的助焊剂与Mg的反应生成物相比，难以使钎料的流动性降低。因此，通过使用含有Cs的助焊剂进行钎焊，能够进一步提高抵接部的钎焊性。
优选地，助焊剂在设总固体成分为100质量％时，含有13～58质量％的Cs。该情况下，能够进一步提高中空结构体的抵接部的钎焊性。在助焊剂中的Cs的含量少于13质量％的情况下，由于助焊剂与Mg的反应生成物，钎料的流动性降低，可能导致抵接部的钎焊性的变差。因此，从进一步提高钎焊性的观点出发，优选将Cs的含量设为13质量％以上，更优选设为30质量％以上。
从提高抵接部的钎焊性的观点出发，优选增大助焊剂中的Cs的含量。但是，在Cs的含量超过58质量％的情况下，即使进一步增大Cs的含量，也难以得到与含量相符的钎焊性改善的效果。
[钎焊方法]
在上述制造方法中，首先，准备具有上述构成的复合板及内翅片，制作被处理物。被处理物具有由上述复合板构成的中空结构体、内翅片以及助焊剂。组装被处理物的作业具有下述三个工序：(1)由复合板制作中空结构体的作业、(2)将内翅片收容在中空结构体的内部的作业、(3)在抵接部涂布助焊剂的作业。这些工序的顺序可以根据被处理物的构造适宜变更。
即，上述(1)～(3)的作业可以按照上述的顺序实施。另外，例如，也可以将在相当于抵接部的位置预先涂布有助焊剂的复合板成形为中空结构体的形状，之后将内翅片收容于中空结构体的内部。进而，也可以通过将复合板成形为中空结构体的形状的同时将内翅片收容于中空结构体的内部等方法，同时进行中空结构体的制作和内翅片的收容。
通常，在复合板及内翅片的表面存在自然氧化膜。为了减小该自然氧化膜的厚度，优选在制作被处理物之前预先对复合板及内翅片实施蚀刻处理。通过预先对复合板及内翅片实施蚀刻处理，能够减小存在于它们的表面上的氧化膜的厚度。其结果，通过助焊剂或Mg等能够更容易破坏氧化膜，能够进一步提高钎焊性。为了充分得到该效果，优选通过蚀刻处理将存在于表面上的氧化膜的厚度减小至5nm以下。
作为蚀刻处理，例如可举出将复合板及内翅片浸渍于酸或碱中的方法等。具体而言，作为酸，可以使用氟酸稀释溶液、氟酸和硝酸的混合稀释溶液、磷酸和硫酸的混合稀释溶液等。另外，作为碱，可使用苛性钠的溶液等。
另外，更优选在上述的蚀刻处理之后，在复合板及内翅片的表面涂布在不活泼气体中的热分解温度为380℃以下的油剂。该情况下，由于可利用油剂来抑制复合板及内翅片的表面的自然氧化，所以能够长期容易地维持基于蚀刻处理的良好的钎焊性。
另外，上述油剂由于在钎焊时的加热过程中容易分解，所以在钎焊温度下难以残留于被处理物的表面。因此，即使在被处理物的表面附着有上述油剂的状态下开始钎焊，损害钎焊性的可能性也小。因此，通过使用上述油剂，能够得到维持良好的钎焊性的效果，同时能够省略脱脂处理而使钎焊的作业工序更简化。
在油剂的热分解温度超过380℃的情况下，由于钎焊中的加热，油剂烧附于复合板及内翅片的表面，钎焊性反而可能变差。
组装被处理物的作业中的助焊剂的涂布量优选对于抵接部每1m为0.05～1.0g。通过将助焊剂的涂布量设为上述特定的范围，能够提高中空结构体的抵接部的钎焊性，并且能够避免助焊剂残渣导致的外观品质的降低及表面处理性的降低。此外，助焊剂的涂布量通常由每单位面积涂布的助焊剂的质量表示。但是，在上述中空结构体中，涂布助焊剂的宽度窄，因此，难以准确地测定涂布面积。因此，助焊剂的涂布量使用抵接部每1m的助焊剂的质量来规定。
在抵接部每1m的助焊剂的涂布量低于0.05g的情况下，不能充分破坏存在于抵接部的表面上的氧化膜，可能导致钎焊性的变差。因此，从提高钎焊性的观点出发，优选将抵接部每1m的助焊剂的涂布量设为0.05g以上，更优选设为0.15g以上，进一步优选设为0.25g以上。
从提高钎焊性的观点出发，优选助焊剂的涂布量越多越好。但是，如果助焊剂的涂布量过剩，则可能难以得到与涂布量相符的钎焊性提高的效果。另外，在涂布量过多的情况下，附着于钎焊后的热交换器上的助焊剂残渣的量增多，反而导致外观品质的降低及表面处理性的降低。从避免这些过剩的助焊剂引起的问题的观点出发，优选将抵接部每1m的助焊剂的涂布量设为1.0g以下。
另外，组装被处理物的作业中的助焊剂的涂布宽度优选设为5mm以下。
在组装了被处理物后，在不活泼气体气氛下加热被处理物，使助焊剂及钎料层熔融。由此，能够一并钎焊中空结构体及内翅片。
作为不活泼气体，可使用以往公知的不活泼气体。从应用于量产设备的观点出发，作为不活泼气体，优选使用氮、氩或氮和氩的混合气体。为了提高钎焊性，优选不活泼气体中的氧浓度低，更优选氧浓度为100ppm以下，进一步优选为50ppm以下。该氧浓度通过以往以来使用的助焊剂钎焊用的气氛炉，能够容易地实现。
钎焊时的加热温度优选设为585～620℃，更优选设为590～610℃。在加热温度低于585℃的情况下，钎料的流动性降低，因此，钎焊性可能变差。在加热温度超过620℃的情况下，发生复合板的心材层或内翅片的一部分熔融的侵蚀，可能出现钎焊不良。另外，为了抑制升温中的不需要的氧化，优选到达规定的加热温度为止的升温速度快。
实施例
(实施例)
使用附图对上述热交换器及其制造方法进行说明。如图1所示，本例的热交换器1具有：封套2，其外表面具有搭载发热体的发热体搭载面21，其内部具备制冷剂流通的制冷剂流路22；以及内翅片3，其配置于制冷剂流路22。封套2由具有含有Mg：0.40～1.0质量％且剩余部分由Al及不可避免的杂质构成的化学成分的板材构成。内翅片3由具有含有Si：0.30～0.70质量％及Mg：0.35～0.80质量％且剩余部分由Al及不可避免的杂质构成的化学成分的铝合金制的挤压型材构成。
构成封套2的板材彼此经由包含Al－Si合金的封套接合部23接合。另外，封套2和内翅片3经由包含Al－Si合金的翅片接合部24接合。在本例的热交换器1中，仅在封套2的内表面的、从封套接合部23至内翅片3的端部、即最外侧的翅片板313(后述)之间存在Cs。
如图1所示，本例的封套2由封套上部25和封套下部26这2个部件构成，在封套上部25和封套下部26之间形成有筒状的制冷剂流路22。封套上部25具有呈大致长方形状的顶壁部251、将顶壁部251的宽度方向上的两端向封套下部26侧弯曲而成的侧壁部252、以及将侧壁部252的前端折回而成的凸缘部253。封套下部26和凸缘部253经由封套接合部23接合。另外，在封套下部26的外表面设有发热体搭载面21。
本例的内翅片3为由含有Si：0.30～0.70质量％及Mg：0.35～0.80质量％的铝合金构成的挤压型材。内翅片3具有呈长方形状且相互隔开间隔地在板厚方向上排列的多个翅片板31、和连结相邻的翅片板31的连结部32。内翅片3配置于制冷剂流路22的中央，经由翅片接合部24与顶壁部251的内表面及封套下部26的内表面这两者接合。
热交换器1例如可以通过以下的制造方法制作。首先，准备具有心材层A和钎料层B的复合板200，所述心材层A具有含有Mg：0.40～1.0质量％且剩余部分由Al及不可避免的杂质构成的化学成分，所述钎料层B包覆于心材层A的至少一面，具有下述化学成分，该化学成分必须含有Si：4.0～13.0质量％，还含有Li：0.0040～0.10质量％、Be：0.0040～0.10质量％及Bi：0.010～0.30质量％中的1种或2种以上，Mg的含量限制在低于0.10质量％，剩余部分由Al及不可避免的杂质构成。另外，准备有别于复合板200的内翅片3。在本例中，准备钎料层B包覆于心材层A的一面的单面复合板。
其次，如图2所示，装配具有中空结构体20、内翅片3以及助焊剂(图示省略)的被处理物10，所述中空结构体20由复合板200构成，在内侧配置有钎料层B，并且具有钎料层B彼此抵接的抵接部201；内翅片3被收容于中空结构体20的内部；助焊剂含有Cs，被涂布于抵接部201及其附近。
本例的中空结构体20由相当于封套上部25的第一复合板200a、和与封套下部26相对应的第二复合板200b这两个复合板200构成。第一复合板200a以在中空结构体20的内表面侧配置钎料层B的方式形成。
有别于第一复合板200a及第二复合板200b的制作，准备含有Cs的助焊剂。本例的助焊剂中含有Cs－Al－F系化合物。助焊剂呈粉末状，分散在水中。
在制作了第一复合板200a及第二复合板200b后，在这些复合板200的钎料层B的、相当于抵接部201及其附近的部分上涂布助焊剂。使助焊剂干燥后，在第二复合板200b的中央部载置内翅片3，并使钎料层B和翅片板31的板宽方向上的一端面311进行面接触。之后，以覆盖内翅片3的方式将第一复合板200a重叠于第二复合板200b，使钎料层B彼此抵接，并且使第一复合板200a的钎料层B和翅片板31的板宽方向上的另一端面312进行面接触。然后，在该状态下将第一复合板200a和第二复合板200b用夹具(图示省略)固定，完成图2所示的被处理物10的装配。
在组装了被处理物10后，在不活泼气体气氛下加热被处理物10而使助焊剂及钎料层B熔融，由此一并钎焊中空结构体20及内翅片3。如上，制作了图1所示的热交换器1。
当在钎焊时加热被处理物10时，助焊剂先于钎料层B熔融，破坏存在于抵接部201的表面上的氧化膜。此时，如图3所示，有时熔融了的助焊剂F侵入中空结构体20的内部。侵入到中空结构体20的内部的助焊剂F沿着钎料层B流动，同时与从心材层A扩散的Mg发生反应。由此，助焊剂F的流动性渐渐降低。其结果，能够在到达内翅片3中的最外侧的翅片板313之前使助焊剂F的流动停止。
另外，本例的内翅片3由含有Mg的铝合金构成。因此，即使助焊剂F到达了翅片板313的情况下，也能够通过助焊剂F与Mg的反应，利用翅片板313阻挡助焊剂F。
在助焊剂F熔融后，继续加热以使被处理物10升温时，钎料层B熔融。此时，存在于抵接部201的表面上的氧化膜已被助焊剂F破坏。因此，在抵接部201，能够进行基于助焊剂F的钎焊。另一方面，存在于复合板200的内表面及翅片板31的表面上的氧化膜被从心材层A扩散的Mg及钎料层B中所含的Li或Be、Bi破坏。此时，如图3所示，侵入到中空结构体20的内部的助焊剂F存在于抵接部201至翅片板313之间。因此，能够不受助焊剂F阻碍而进行比翅片板313靠内侧的翅片板314与中空结构体20的钎焊。
如上所述，通过将被处理物10在不活泼气体气氛下加热，能够在氧浓度较低的中空结构体20的内部不使用助焊剂而进行钎焊，并且能够在氧浓度较高的中空结构体20的外部使用助焊剂进行钎焊。其结果，可以容易地制作图1所示的热交换器1。
另外，本例的热交换器1具有封套2、和配置于封套2的制冷剂流路22的内翅片3。封套2由含有Mg的铝合金制成的板材构成，所以与以往的热交换器的封套2相比，强度高。因此，能够容易地进行封套2的小型化、薄壁化。另外，通过提高封套2的强度，也能够抑制热膨胀导致的封套2的变形。
(实验例)
本例是将构成心材层A、钎料层B及内翅片3的铝合金的化学成分进行了各种改变的热交换器1的例子。此外，本例中制作的热交换器1具有与实施例相同的形状。另外，本例中使用的附图标记中与图1～图3中使用的附图标记相同的附图标记只要没有特别说明，则表示与实施例相同的构成要素等。
本例中，首先，如下制作了复合板200及内翅片3。
[复合板200]
铸造具有表1所示的化学成分的铝合金(A1～A7)，将得到的铸块在560℃下加热，进行均质化处理。其次，对铸块的两板面进行面切削，制作了厚度45mm的板材A。与上述不同，铸造具有表2所示的化学成分的铝合金(合金B1～B22)，将得到的铸块在500℃下加热，进行均质化处理。其次，对铸块实施热轧，制作了厚度5mm的板材B。此外，表1及表2中的“Bal”是表示为剩余部分的记号。
将如上得到的板材A及板材B以表4所示的组合重叠，且加热到500℃。之后，进行覆层轧制，将板材A及板材B接合，制作了厚度3mm的板材。对该板材实施冷轧，将厚度轧制至1.0mm后，实施退火。如上制作了表4所示的复合板200。此外，钎料层B的覆层率、即钎料层B的板厚相对于复合板200的板厚的比率为10％。
[内翅片3]
对具有表3所示的化学成分的铝合金(C1～C10)进行铸造，对得到的坯料实施挤压加工，制作了内翅片3。此外，表3中的“Bal”是表示为剩余部分的记号。另外，翅片板31及连结部32的壁厚设为0.8mm。
由如上得到的复合板200及内翅片3，通过与实施例相同的方法组装被处理物10。复合板200和内翅片3的组合、及抵接部每1m的助焊剂的涂布量(g/m)如表4所示。此外，被处理物10的长度为100mm，宽度为100mm。另外，助焊剂的涂布宽度为4mm。
作为助焊剂，使用Cs－Al－F系化合物和K－Al－F系化合物的混合物。含有助焊剂的涂布液如下制备。首先，将Cs－Al－F系化合物和K－Al－F系化合物混合，准备Cs的含量为表4所示的值的助焊剂。将该助焊剂和水以1：1的重量比混合，使助焊剂悬浮于水中。以上制备了助焊剂的涂布液。
本例中，抵接部每1m的助焊剂的涂布量如下计算。首先，在将含有助焊剂的涂布液涂布于复合板200之前，预先测定第一复合板200a、第二复合板200b及内翅片3的质量。接着，将涂布液使用毛刷涂布于各复合板200的规定的位置，组装被处理物10。之后，测定使涂布液干燥后的被处理物10的总质量。
然后，从使涂布液干燥后的状态的被处理物10的总质量减去第一复合板200a、第二复合板200b及内翅片3的质量，计算出助焊剂的固体成分的总质量。通过如上得到的固体成分的总质量除以基于附图计算出的抵接部201的长度，计算出抵接部每1m的助焊剂的涂布量。
在组装了被处理物10后，在流通氮气而将气氛中的氧浓度调整为50ppm以下的加热炉内加热被处理物10，进行钎焊。在进行加热的期间，测量被处理物10的温度，以直至温度成为600℃为止的到达时间为15分钟左右的方式使被处理物10升温。然后，在被处理物10的温度到达600℃后，将该温度保持3分钟。之后，在加热炉内将被处理物10冷却至200℃后，取出到炉外。如上制作了表4所示的热交换器1(试验体1～41)。
将得到的试验体的长度方向(制冷剂流路22的延伸方向)的中央部切断，对该剖面的封套接合部23及翅片接合部24分别观察角焊缝的形状。表4表示其结果。此外，表4中的“角焊缝形状”栏所记载的记号表示角焊缝的形状为下述的状态。
A+：形成了连续且均匀的尺寸的角焊缝
A：虽然角焊缝的尺寸有变动，但形成了连续的角焊缝
B：角焊缝部分地断裂，没有形成连续的角焊缝
C：几乎未形成角焊缝，或者完全未形成角焊缝
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
如表1～表4所示，试验体1～27使用具有上述特定范围的化学成分的复合板200、和内翅片3制作。因此，关于试验体1～27，封套接合部23及翅片接合部24的任一个，均能够形成实际使用上是没有问题的程度的角焊缝。
进而，关于试验体1、7～10、13、15～21、23～24及26～27，心材层A中的Mg量、钎料层B中的Si量、Li量、Be量、Bi量及Mg量、助焊剂的涂布量及助焊剂中的Cs的含量为更优选的范围。因此，关于封套接合部23及翅片接合部24的任一个，均能够形成连续且均匀的尺寸的角焊缝。
试验体28由于钎料层B中的Li的含量少，所以不能充分破坏存在于中空结构体20的内部中的氧化膜。因此，翅片接合部24的角焊缝的形成不稳定。
试验体29由于钎料层B中的Li的含量多，所以在中空结构体20的内部大量形成Li的氧化物。因此，在翅片接合部24未形成角焊缝。
试验体30由于钎料层B中的Be的含量少，所以未充分破坏存在于中空结构体20的内部的氧化膜。因此，翅片接合部24的角焊缝的形成不稳定。
试验体31由于钎料层B中的Be的含量多，所以在中空结构体20的内部大量形成Li的氧化物。因此，在翅片接合部24未形成角焊缝。
试验体32由于钎料层B中的Bi的含量少，所以未充分破坏存在于中空结构体20的内部的氧化膜。因此，翅片接合部24的角焊缝的形成不稳定。
试验体33由于钎料层B中的Bi的含量多，所以中空结构体20的内部发生变色。另外，关于试验体33，未形成翅片接合部24的角焊缝。
试验体34由于钎料层B中的Si的含量少，所以钎料的供给量不足。因此，封套接合部23的角焊缝的形成不稳定，并且在翅片接合部24未形成角焊缝。
试验体35由于钎料层B中的Si的含量多，所以钎料的供给量过剩，心材的熔解量增加。其结果，封套接合部23及翅片接合部24的任一者均未形成角焊缝。
试验体36由于钎料层B中的Mg的含量多，所以，因Mg与助焊剂的反应，抵接部201的钎料的流动性降低。其结果，封套接合部23的角焊缝的形成不稳定。
试验体37由于内翅片3中的Si的含量少，所以在钎焊时的加热过程中，从钎料层B向内翅片3扩散的Si的量增多。因此，钎料层B中的Si量降低。另外，试验体37由于内翅片3中的Mg的含量少，所以利用最外侧的翅片板313不能阻挡助焊剂。因此，助焊剂侵入到比翅片板313更靠内侧的翅片板314。这些结果是，关于试验体37，翅片接合部24的角焊缝的形成不稳定。
试验体38由于内翅片3中的Mg的含量多，所以在内翅片3的表面大量形成有Mg的氧化物。其结果，翅片接合部24的角焊缝的形成不稳定。
试验体39由于内翅片3中的Si的含量多，所以内翅片3熔点降低，在钎焊时的加热过程中，内翅片3的一部分熔解。其结果，翅片接合部24的角焊缝的形成不稳定。
试验体40由于心材层A中的Mg的含量少，所以不能充分破坏存在于中空结构体20的内部的氧化膜。因此，翅片接合部24的角焊缝的形成不稳定。
试验体41由于心材层A中的Mg的含量多，所以，由于Mg和助焊剂的反应，抵接部201的钎料的流动性降低。其结果，封套接合部23的角焊缝的形成不稳定。
此外，本发明不限于上述的实施例及实验例，在不脱离其宗旨的范围内可以适宜变更构成。例如，在实施例及实验例中，对由两个复合板200组装中空结构体20的例子进行了说明，但中空结构体20也可以通过将一个复合板200成形为筒状来制作。

Claims (9)

1.一种热交换器的制造方法，
准备具有心材层和钎料层的复合板，所述心材层具有含有Mg：0.40～1.0质量％且剩余部分由Al及不可避免的杂质构成的化学成分；所述钎料层包覆于所述心材层的至少一面并具有下述化学成分，所述化学成分必须含有Si：4.0～13.0质量％，还含有Li：0.0040～0.10质量％、Be：0.0040～0.10质量％及Bi：0.01～0.30质量％中的1种或2种以上，Mg的含量限制在低于0.10质量％，剩余部分由不可避免的杂质构成，
准备内翅片，所述内翅片具有含有Si：0.30～0.70质量％及Mg：0.35～0.80质量％且剩余部分由Al及不可避免的杂质构成的化学成分，
组装具有中空结构体、所述内翅片以及助焊剂的被处理物，所述中空结构体由所述复合板构成，在内侧配置有所述钎料层，并且具有所述钎料层彼此抵接的抵接部；所述内翅片收容于该中空结构体的内部；所述助焊剂含有Cs，并涂布于所述抵接部及其附近，
通过在不活泼气体气氛下加热所述被处理物而使所述助焊剂及所述钎料层熔融，一并钎焊所述中空结构体及所述内翅片。
2.根据权利要求1所述的热交换器的制造方法，其中，
所述心材层还含有由Mn：0.050～1.3质量％、Si：1.0质量％以下、Fe：1.0质量％以下、Cu：0.90质量％以下、Zn：6.5质量％以下、Ti：0.20质量％以下及Zr：0.50质量％以下构成的组中的1种或2种以上。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器的制造方法，其中，
所述内翅片还含有由Mn：0.050～1.3质量％、Fe：1.0质量％以下、Cu：0.90质量％以下、Zn：6.5质量％以下、Ti：0.20质量％以下及Zr：0.50质量％以下构成的组中的1种或2种以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的热交换器的制造方法，其中，所述助焊剂的涂布量是针对所述抵接部每1m为0.05～1.0g。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的热交换器的制造方法，其中，
所述助焊剂含有13～58质量％的Cs。
6.一种热交换器，具有：
封套，其由具有含有Mg：0.40～1.0质量％且剩余部分由Al及不可避免的杂质构成的化学成分的板材构成，所述封套的外表面具有搭载发热体的发热体搭载面，并且所述封套的内部具备制冷剂流通的制冷剂流路；
内翅片，其由铝合金构成，并配置于所述制冷剂流路；
封套接合部，其包含Al－Si合金，并将所述封套的所述板材彼此接合；
翅片接合部，其包含Al－Si合金，并将所述封套和所述内翅片接合，
仅在所述封套的内表面的、从所述封套接合部至所述内翅片之间存在Cs。
7.根据权利要求6所述的热交换器，其中，
所述板材还含有由Mn：0.050～1.3质量％、Si：1.0质量％以下、Fe：1.0质量％以下、Cu：0.90质量％以下、Zn：6.5质量％以下、Ti：0.20质量％以下、Zr：0.50质量％以下构成的组中的1种或2种以上。
8.根据权利要求6或7所述的热交换器，其中，
所述内翅片由铝合金构成，所述铝合金具有含有Si：0.30～0.70质量％及Mg：0.35～0.80质量％且剩余部分由Al及不可避免的杂质构成的化学成分。
9.根据权利要求8所述的热交换器，其中，
所述内翅片还含有由Mn：0.050～1.3质量％、Fe：1.0质量％以下、Cu：0.90质量％以下、Zn：6.5质量％以下、Ti：0.20质量％以下及Zr：0.50质量％以下构成的组中的1种或2种以上。
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