CN109070278B - 钎焊板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含芯层(5)和钎焊包层的钎焊板，所述芯层(5)是铝或铝合金，所述钎焊包层包含(a)焊剂复合层(2)，所述焊剂复合层包含铝或铝合金的基质，所述基质含有焊剂颗粒；(b)至少一个不含焊剂颗粒的填料合金层(1)；和，(c)不含焊剂颗粒的铝或铝合金层(3)，所述层形成所述钎焊板的至少一个侧面的最外层表面，其中所述焊剂复合层(a)位于所述填料合金层(b)和所述铝或铝合金层(c)之间。本发明进一步涉及其制造方法、包层板、钎焊板的用途和钎焊热交换器。

Description

钎焊板
本发明涉及铝合金钎焊板及其制造方法，所述钎焊板包括含有焊剂的 钎焊包层。本发明进一步涉及包层板，其用作制造钎焊板的中间产品。最 后，本发明涉及钎焊板用于制造钎焊热交换器的用途和钎焊产品、特别是 由钎焊板制成的钎焊热交换器。
铝合金钎焊板可用于制造钎焊热交换器，如通常用于汽车发动机冷却 或空调系统以及工业热交换系统的散热器、冷凝器，蒸发器等。普通类型 的热交换器包括大量并联管(焊接/折叠/多室等)，每个管通常在任一端部连 接至集管，和将任意两个相邻管分开的波纹状翅片。其它种类包括板式热 交换器、板和条式(bar)热交换器。
铝合金钎焊板通常包含芯和由具有比芯更低的熔融温度的铝合金制成 的钎焊包层。钎焊操作通常在真空或惰性气氛(通常为干燥氮气)中进行，后 者也称为受控气氛钎焊(CAB钎焊)。由于真空钎焊设备非常复杂并且钎焊 工艺复杂且需要在非常严格的限制内进行控制，因此CAB钎焊目前是商业 应用中的主导技术。然而，CAB钎焊的实际操作需要添加焊剂以去除待钎 焊的铝合金板表面上的氧化物，最常见的焊剂是基于Al-K-F的焊剂，如
Figure RE-BDA0001826625820000011
焊剂的使用需要大量额外的工艺步骤，既为了其应用，在有些情 况下也为了去除残余焊剂，以及清洁设备。
如在例如US6568584 B2、US6635360 B2、WO 2008/155067 A1、 WO2011/034496 A2和WO2013/180630 A1中所描述的，已经尝试设计可以 在不使用焊剂的情况下进行CAB钎焊的钎焊板。然而，该技术需要小心控 制钎焊工艺，并且仅在非常有限的范围内使用。
如在例如WO2008/110808 A1、EP552567 A1和FR2855085 A1中所公 开的，另一种方法是将焊剂引入铝填料合金(filler alloy)中。包含此类填料合 金的钎焊板显示出非常好的钎焊性能，但是具有引入的焊剂的填料合金的 包层板制造复杂，并且还发现在用于制造钎焊板的轧制操作中引起问题。 此外，在钎焊板的生产中得到的废料含有焊剂，并且回收复杂。
如EP1004390A1和JP2009-090330中所公开的，另一种方法是将焊剂 机械地包埋到片材中。
EP2907615 A1公开了一种铝基钎焊板，其包括芯层、钎焊合金层和钎 焊合金粉末和焊剂粉末的复合层，该复合层形成最外层。
JPH06-315791公开了一种含有焊剂的Al钎焊板，其至少在由铝或其合 金组成的芯材料的至少一个表面上包覆有衬料(liner material)，所述衬料包 含含有焊剂的Al合金钎料(brazing filler metal)，该Al合金钎料含有钎料组 合物和焊剂组合物。在衬料的至少一个外表面上，形成由铝或其合金组成 的涂层。
本发明的一个目的是提供一种自熔性钎焊板，其制造相对简单，并且 具有良好的钎焊性能，还具有相对低的焊剂含量。
本发明的另一个目的是提供一种包层板，其可用作制备钎焊板的中间 产品。
本发明的一个方面涉及如权利要求1所限定的钎焊板。更具体地说， 这种钎焊板包含芯层和钎焊包层，所述芯层是铝或铝合金，所述钎焊包层 包含(a)焊剂复合层，所述焊剂复合层包含铝或铝合金的基质，所述基质含 有焊剂颗粒；(b)不含焊剂颗粒的填料合金层；和，(c)不含焊剂颗粒的铝或 铝合金层，所述层形成所述钎焊板的至少一个侧面的最外层表面，其中所 述焊剂复合层(a)位于所述填料合金层(b)和所述铝或铝合金层(c)之间。所述 铝或铝合金层(c)可以具有铝、与填料合金层(b)中相同或不同种类的填料合 金，或非填料铝合金。类似地，所述复合层的基质可以具有铝、与填料合 金层(b)中相同或不同种类的填料合金，或非填料铝合金。
对于合金组合物或优选的合金组合物的任何描述，除非另有说明，否 则所有提及的百分比均以重量百分比(重量％)表示。
在此使用的术语"板"还包括厚度范围从薄箔到厚板的平面轧制材料。
在此使用的术语"焊剂复合层"不是纯的焊剂，而是含焊剂颗粒的铝或铝 合金基质的层。
在此使用的术语"焊剂"是指钎焊剂，即在钎焊期间直接地或以其反应产 物形式有助于破坏或溶解待钎焊表面上的氧化物膜的物质。
在此使用的术语"填料合金"是指液相线温度低于芯层的固相线温度的 铝合金，并且所述填料合金的目的是熔化并形成与相对表面的接合。
取决于预定用途，本发明的钎焊板可包含在所述芯的一个侧面或两个 侧面上的本文描述的钎焊包层。
在钎焊板包含在此描述的钎焊包层的任意侧面上，不含焊剂颗粒的铝 或铝合金层形成所述钎焊板的至少一个侧面的最外层表面。这种层可以是 填料合金层或非填料铝或铝合金层。令人惊奇地发现，这改善了钎焊，并 且进一步发现其有利于生产过程中使用的轧制操作，例如通过降低外层剥 落等的风险。
所述钎焊包层包含至少一个填料合金层和优选至少两个填料合金层。 至少一个填料合金层位于焊剂复合层的面向钎焊板的芯层的侧面，并且可 直接连接至芯层或其间的中间层。优选所述焊剂复合层位于两个填料合金 层之间，在这种情况下，填料合金层形成所述钎焊板的至少一个侧面的最 外层表面，和不含有焊剂颗粒的形成所述钎焊板的最外层表面的铝或铝合 金层优选构成所述填料合金层之一。上述设置使得焊剂与表面具有较短的 距离而不会减少填料合金的总量。或者，所述焊剂复合层可位于填料合金 层与不含焊剂颗粒的非填料铝或铝合金层之间，在这种情况下，所述另一 铝合金的层优选形成所述钎焊板的至少一个侧面的最外层表面。在两个填 料合金层的情况下，它们优选在焊剂复合层的每一侧上。
所述钎焊包层优选构成钎焊板厚度的1％至25％、最优选2％至20％、 特别是5％至18％。所述焊剂复合层优选构成钎焊包层的厚度的2％至80％、 最优选5％至50％。形成钎焊板的最外层表面的层优选构成钎焊包层的厚度 的2％至20％、最优选4％至15％，而焊剂复合层和一个或多个内部填料合 金层优选构成剩余部件。整个钎焊板的总尺寸取决于其预期用途，并且可 以例如为50μm至3mm或100μm至2mm。各层厚度的精确值取决于总尺寸、焊剂复合层中的焊剂含量以及钎焊板的预期用途。
填料合金层是不含焊剂颗粒的填料合金的层。所述填料合金是优选包 含Si铝合金，Si的含量最优选2重量％至15重量％、特别是4重量％至 15重量％、如5重量％至14重量％或6重量％至13重量％。可任选存在 少量其它元素，例如用于改善润湿性的Bi，用于调节腐蚀电位的Zn和Cu， 以及用作原料的且以一定量下是可接受的在废料中存在的少量各种元素。 有用的填料合金包括AA4XXX合金如AA4343、AA4045和AA4047。典型 的填料合金可例如由4-15重量％的Si、≤0.5重量％的Bi、≤0.25重量％ 的Cu、≤0.1重量％的Mn、≤0.2重量％的Ti、≤0.8重量％的Fe、各自 ≤0.05重量％且总计≤0.2重量％的不可避免的杂质和余量的Al组成。应 设定确切的组成，使填料合金在所需的温度范围内熔化，优选550℃至615℃。 在至少两个填料合金层的情况下，它们可具有相同或不同的组成，因此也 可以具有不同的熔融温度或熔融温度范围。
非填料铝或铝合金层是铝或非填料铝合金的层，合金的液相线温度高 于钎焊板中的一种或多种填料合金的固相线温度。这种非填料铝合金优选 含有<2重量％的Si。最优选的非填料铝合金含有≤1.65重量％或≤1.0重 量％的Si，这意味着存在的任何Si都是固溶体而不是颗粒。用于这种层的 材料可以是基本上纯铝，仅具有不可避免的其它元素的杂质，各自通常低 于0.05重量％且总计低于0.15重量％，或者是铝合金，例如，可以是任何AA1XXX、AA2XXX、AA3XXX、AA4XXX，AA7XXXX或AA8XXX铝 合金。为了确保最佳钎焊，优选限制Mg的量，优选≤0.4重量％，更优选 ≤0.3重量％，最优选≤0.2重量％，特别是≤0.1重量％或≤0.05重量％。 可能的铝合金包括含有至少99重量％Al的那些，例如AA1050(以重量％计， ≤0.25的Si、≤0.4的Fe、≤0.05的Cu、≤0.05的Mn、≤0.05的Mg、≤ 0.05的Zn、≤0.05的Ti，各自≤0.05且总计≤0.15的其它元素，余量为 Al)。其它可能的合金包括例如AA3003(以重量％计，≤0.6的Si、≤0.7的 Fe、0.05-0.2的Cu、1-1.5的Mn、≤0.1的Zn、各自≤0.05且总计≤0.15 的其它元素，余量为Al)。使用基本上纯铝的层或非填料铝合金层使得能够调节钎焊接头的最终组成，例如，获得所需的腐蚀电位曲线。使用这种层 作为最外层还减少了用于制造钎焊板的成形工具的磨损。
所述焊剂复合层的基质可以基本上是纯铝，仅具有不可避免的其它元 素的杂质，各自通常低于0.05重量％且总计低于0.15重量％，或者是铝合 金，例如，可以是任何AA1XXX、AA2XXX、AA3XXX、AA4XXX， AA7XXXX或AA8XXX铝合金。为了确保最佳钎焊，优选限制焊剂复合层 的基质中的Mg的量，优选≤0.3重量％，最优选≤0.2重量％，特别是≤0.1 重量％或≤0.05重量％。如果基质中的Mn含量为≤2重量％、最优选≤1.5 重量％，则也是优选的。可能的铝合金是如上所述的填料合金，其可以与一 个或多个填料合金层(例如AA4XXX合金，如AA4343、AA4045或AA4047) 中的合金相同或不同。其它可能的铝合金包括如上所述的非填料铝合金。 对于焊剂复合层，使用基本上纯铝或非填料铝合金使得能够调节钎焊接头 的最终组成，例如，以获得所需的腐蚀电位曲线。它还提供了调节和促进 焊剂复合层与相邻层的粘合的机会。
焊剂可以是在钎焊期间直接地或以其反应产物形式有助于破坏待钎焊 表面上的氧化物膜的任何物质。所述焊剂复合层中的焊剂含量优选是1重 量％至20重量％、最优选1重量％至15重量％、特别是1重量％至10重 量％。所述钎焊包层中的焊剂量优选是所述外表面的0.02g/m2至5g/m2、 最优选0.1g/m2至2g/m2。所述焊剂的熔点优选低于焊剂复合层的铝或铝合 金基质的熔点。焊剂优选作为颗粒存在于铝或铝合金的基质中，例如具有 1nm至至多10μm或至多5μm的当量直径。优选所述焊剂在铝或铝合金的 基质中是不溶的。适合的焊剂是至少一种无机盐，优选含有F以及Li、Na、 K、Rb、Cs、Fr、Al、Zn或Sn中的至少一种，特别是K、Li、Cs、Na或 Al中的至少一种。这种盐的实例包括以下中的一种或多种：氟铝酸钾，如 四-、五-和六-氟铝酸钾(KAlF4、K2AlF5·H2O、K3AlF6等)，以及还可含有羟 基氟铝或氧氟铝物质的上述盐(AlF2OH·H2O、Al2F4O、AlF(OH)2、AlFO等)。 其它可能的盐包括以下的一种或多种：氟铝酸钠(Na3AlF6)、氟化铯铝(CsAlF4、 Cs2AlF5等)、氟硅酸钾(K2SiF6、K3SiF7等)、碱金属氟化锌(KZnF3等)和氟化 锡钾盐(KSnF3、KSnF5、K2SnF6、K3SnF7等)。其它可能的盐包括AlF3、NaF、 KF、LiF、K1-3AlF4-6、Cs1-3AlF4-6、Li3AlF6和CsxAlyF2。上述盐的任一种可 以单独使用或以混合物形式使用。还可以使用所有上述盐的水合物。
所述钎焊板的芯层可以是任何适合的铝合金，特别是AA3XXX或 AA6XXX铝合金，而且AA2XXX、AA7XXX和AA8XXX合金可以被讨论。 可用的合金的实例包括由(以重量％计)≤2的Si、≤2的Fe、≤3的Cu、≤ 2的Mn、≤1的Mg、各自≤0.5的Ti、Zr、Cr、V和Sn中的一种或多种、 余量为铝以及各自≤0.05且总计≤0.15的不可避免的杂质组成的那些。
本发明的钎焊板包含芯层和至少一个在此描述的钎焊包层，或者仅一 个此类钎焊包层或在所述钎焊板的每个侧面上一个此类钎焊包层。所述至 少一个钎焊包层可以直接连接至芯层或连接至位于所述芯层和至少一个钎 焊包层之间的中间层。本发明的钎焊板还可以在芯层的一侧具有在此描述 的钎焊包层和在另一侧上具有一个或多个包层，如较不贵的铝合金的牺牲 包层。这种牺牲包层保护所述芯免受腐蚀，并且可以例如用来面向由钎焊 板形成的管的内部。
输送条件下合适的回火取决于预期用途，可以例如是下述的任一种：O 回火，F，H1X如H12、H14、H16或H18，或H2X如H24或H26，或在 时效硬化合金情况下为T4或T6回火。
在钎焊时，将钎焊板加热至足以熔化所述填料合金的温度，优选550℃ 至615℃。在焊剂复合层的基质为熔点低于钎焊温度的填料合金的情况下， 其还将熔化并释放焊剂以达到破坏或溶解钎焊板上存在的任何氧化物膜的 目的。在所述焊剂复合层的基质是具有更高熔融温度的铝或铝合金的情况 下，从至少一个填料合金层迁移的Si将充分降低熔融温度以使所述基质熔 化并使焊剂释放，并且在这种情况下也达到其目的。
与现有技术含有焊剂的钎焊板(例如在WO2013/180630 A1中描述的)相 比，已经发现本发明的钎焊板进行充分的钎焊，但使用比预期更低的焊剂 总量。因此，使用本发明的钎焊板降低焊剂的消耗量，并且还减少钎焊后 残留的焊剂残留量，例如在难以清洁的管内部。此外，制造钎焊板所需的 含焊剂颗粒的铝或铝合金的量也较低，这是非常有利的，因为这种材料的 制造复杂。最后，较少量的含焊剂颗粒的铝或铝合金减少了在生产过程中得到的焊剂污染的废料的量，该废料的回收复杂。
本发明还涉及在此描述的钎焊板的制造方法。所述方法包含下述步骤： 将铝合金的芯层、不含焊剂颗粒的填料合金层、含有焊剂颗粒的铝或铝合 金基质的焊剂复合层和形成所述钎焊板的至少一个侧面的最外层表面的不 含焊剂颗粒的铝或铝合金层接合，所述焊剂复合层位于所述填料合金层与 所述铝或铝合金层之间；然后轧制，从而得到期望尺寸的钎焊板。关于所 述层的优选的组成和设置，参考所述钎焊板的上述描述。
用于焊剂复合层的材料可以通过用于获得含焊剂颗粒的铝或铝合金的 基质的任何合适方法来制备。可能的方法包括如WO2008/110808A1中描述 的通过喷射成形得到材料体，或者如EP552567A1或FR2855085A1中所述， 通过使铝或铝合金粉末和焊剂颗粒经受高压，特别是热等静压(HIP)。其它 可能的方法是热喷涂，如火焰喷涂或等离子喷涂，或者增材制造技术如3D 金属打印。取决于所得到的主体的尺寸和几何形状，可以以任何其它合适的方式挤出或加工，以获得厚板(slab)或板(plate)，如果需要，可以将厚板或 板热轧制和/或冷轧制至所需厚度。
用于填料合金层的材料可以以任何常规方式铸造，例如通过DC铸造， 并轧制以获得所需厚度的板。用于芯层的材料也可以以任何常规方式铸造， 例如通过直接冷却(DC)铸造，以获得所需尺寸的厚板。
在本发明的方法中，可将焊剂复合材料(即含焊剂颗粒的铝或铝合金) 的板、不含焊剂颗粒的填料合金的板、不含焊剂颗粒的铝或铝合金层(可以 是或不是填料合金)的板和用于芯的铝合金的厚板接合，然后轧制，从而得 到期望尺寸的钎焊板。
本发明的特别优选的方法包含：将不含焊剂颗粒的填料合金层、焊剂 复合层和不含有焊剂颗粒的铝或铝合金层(可以是或不是填料合金层)接合， 以得到包含在所述填料合金层与所述铝或铝合金层之间的焊剂复合层的包 层板，并将所述包层板接合至用于芯的铝合金的厚板；然后轧制，从而得 到期望尺寸的钎焊板。
钎焊板制造中的轧制优选包含在350℃至550℃的优选温度下进行热轧 制，优选的厚度减少是90％-99.5％，然后进行冷轧制，优选的厚度减少是 25％-99％或50％-99％。
在轧制之前，焊剂复合层可以包括沿轧制方向的边缘设置在焊剂复合 材料(其随后形成所述层的中心部分)的相对侧的侧面部分。所述侧面部分具 有与实际的焊剂复合材料不同的材料，并且优选不含焊剂颗。每个侧面部 分优选构成焊剂复合层的整个宽度(与轧制方向交叉)的1％至20％或2％至 20％，最优选3％至20％或3％至10％。在轧制过程期间和/或之后的一个 或多个阶段中，平行于轧制方向的钎焊板的边缘被切除至如下程度：所述 侧面部分将包括在不可避免的边缘废料中并因此不会是最终产品的一部分。 所述侧面部分可以由铝或具有适合机械性能的任何铝合金制成，因此可以 在没有明显问题的情况下进行轧制。可能的铝合金的实例包括AA4045(以 重量％计，9.0-11.0的Si、≤0.8的Fe、≤0.30的Cu、≤0.05的Mn、≤0.05 的Mg、≤0.10的Zn、≤0.2的Ti、各自≤0.05且总计≤0.15的其它元素， 余量为Al)、AA3003、AA1050，以及与用于钎焊板的芯或用于钎焊包层中 的任何层的合金相同或相似的任何合金。
侧面部分的使用避免了在落下的边缘废料中包括大量的焊剂，因此有 利于所述废料的回收。出于相同的目的，还可以使用与焊剂复合层的头部 和尾部的侧面部分相同或类似材料的部分，和在轧制过程期间和/或之后也 除去的部分。在轧制之前，每个头部和尾部可优选构成焊剂复合层的总长 度(沿轧制方向)的3％至20％，最优选4％至10％。
钎焊板的制造方法还可包括通常用于生产铝基钎焊板的其它常规步骤， 例如热处理、拉伸矫平、切割等。
本发明的另一方面涉及一种包层板，其包含在此描述的焊剂复合层、 至少一个在此描述的不含焊剂颗粒的填料合金层、和在此描述的不含焊剂 颗粒的铝或铝合金层，其中所述焊剂复合层位于所述填料合金层与所述铝 或铝合金层之间。所述包层板可以包含焊剂复合层和两个或更多个不含焊 剂颗粒的层或由焊剂复合层和两个或更多个不含焊剂颗粒的层组成，所述 不含焊剂颗粒的层例如是两个填料合金层(在这种情况下，铝或铝合金层优 选是填料合金层)，或是一个填料合金层和一个非填料合金层。例如，所述 包层板可以包含在焊剂复合层的每个侧面上的一个填料合金层或在焊剂复 合层的每个侧面上的填料合金层和非填料合金层，或者由在焊剂复合层的 每个侧面上的一个填料合金层或在焊剂复合层的每个侧面上的填料合金层 和非填料合金层组成。所述包层板可进一步包含用于在最终钎焊板中形成 中间层的铝合金层，例如用于在钎焊期间抑制Si迁移到芯中的目的。如之 前所述，这种包层板可用作本发明的钎焊板的制造方法中的中间产品。
所述包层板可以包含不同于如上所述的焊剂复合材料的材料的侧面部 分和/或头部和尾部。
所述包层板优选具有5mm至250mm、最优选10mm至150mm的厚 度。所述焊剂复合层优选构成包层板总厚度的2％至80％、最优选5％至50％ 或10％至50％。所述一个或多个填料合金层优选构成剩余部件。用于形成 最终钎焊板的最外层表面的层优选构成所述包层板的厚度的2％至20％、最 优选4％至15％、如5％至15％或10％至15％。
关于各层的适合的和优选的材料和组成，参考所述钎焊板的上述描述。
本发明进一步涉及本发明的钎焊板用于制造钎焊产品如热交换器的用 途。
本发明最后涉及钎焊产品，特别是钎焊热交换器，其是通过如下制成： 将本发明的钎焊板成形为期望形状的部件，组装所述部件和任选需要的其 它部件，然后钎焊以接合所述部件并得到所述热交换器。优选地，除了已 经包括在钎焊板中的焊剂之外，在没有任何焊剂的情况下进行钎焊。
图1示意地示出一个根据本发明的包层板的实施方式，而图2示意地 示出一个根据本发明的钎焊板的实施方式。
参见图1，其示出沿包层板的轧制方向的横截面。所述包层板包含两个 设置在焊剂复合层2的每个侧面上的填料合金层1、3。或者，所述层1、3 中的一个，优选最薄的层3，可以是非填料铝或铝合金层。沿焊剂复合层的 边缘，沿预期轧制方向设置侧面部分4。所述填料合金层1意欲面向钎焊板 的芯，而最薄的填料合金层(或非填料铝或铝合金层)3意欲构成钎焊板的至 少一个侧面的最外层表面。
参见图2，所述钎焊板包含具有钎焊包层的芯5，所述钎焊包层具有设 置在焊剂复合层2的每个侧面上的两个填料合金层1、3。或者，最外层3 可以是非填料铝或铝合金层。所述钎焊板可通过连接如图1所示的包层板， 然后轧制并切除侧面支撑体来制备。
实施例
结合下述实施例进一步描述本发明，然而，这些实施例不意图限制本 发明的范围。
材料
在所有实施例中，从具有以下组成的非均质厚板中取样无镁的AA3003 的芯材料：0.14重量％的Si、0.50重量％的Fe、1.09重量％的Mn、0.12 重量％的Cu、余量为Al和不可避免的杂质。将所述芯材料以80℃/h预加 热至400℃、20℃/h预加热至480℃，并浸渍2h，然后在空气中自由冷却。
用于填料合金层的填料合金是AA4045(从热开坯(hot breakdown)轧制 板取样的具有10重量％Si的Al)或AA4343(从热开坯轧制板取样的具有7.8 重量％Si的Al)。
在实施例1和2中，从根据WO2008/110808通过喷雾成形制备的主体 取样用于焊剂复合层的材料，然后进行挤出和实验室冷轧制。用于焊剂复 合层的基质的铝合金是AA4045且焊剂是AlKF4。
在实施例3和4中，从通过金属粉末和
Figure RE-BDA0001826625820000101
100(基于氟铝酸钾的 焊剂粉)的混合物的热等静压(HIP)制备的主体取样用于焊剂复合层的材料。 改变金属的化学组成以及焊剂的量。通过使用氩气的气体雾化制备金属粉 末，得到约100μm的平均粉末粒径。小心地混合合金和焊剂粉末，以提供 填充到在真空下气密密封的圆柱形铝罐中的均匀混合物。在500℃的温度、 1000巴的压力下，进行热等静压6小时。在热等静压之后，移除所述罐， 并通过与实施例1和2中的喷雾形成材料相同的程序挤出致密材料，并进 行实验室冷轧制。
对由以10％包层比用普通AA4045包覆的无镁AA3003芯材料组成的 0.5mm厚的包层板进行测试作为参考材料，在钎焊中使用angle on coupon 试验。在mini-HEX试验(参见钎焊试验)中，70μm未包层的波纹状铝合金 翅片，其以重量％计含有0.8的Si、0.23的Fe、1.62的Mn、1.5的Zn和 0.12的Zr。
包层包装制造
将芯材料实验室冷轧制成适合于叠板轧制的尺寸，即轧制施加另外的 金属合金层，以提供金属层压板。然后，在250℃温度下热处理所述芯。
填料合金层由AA4343和AA4045的片制成，所述片冷轧制至适合于包 层包装轧制(clad package rolling)的尺寸，然后在380℃的温度下进行热处理。 将用于焊剂复合层的材料冷轧制至适合于包层包装轧制的尺寸，然后在380℃ 的温度下进行热处理。通过将焊剂复合层与一个或多个填料合金层组合， 使用冷包层实验室轧制至适于叠板轧制的厚度，制得包层板，然后在380℃ 的温度下热处理。
然后，使用冷包层轧制，将包层板和芯彼此连接，并轧制至最终的尺 寸。最后，将包层的样品在250℃温度下部分退火至H24回火。
使用辉光放电发射光谱(GDOES)和光学显微镜确定包层的化学组成和 厚度。焊剂的量表示为AlKF4的量并基于K含量的测量。
钎焊试验
取决于整个材料厚度，基于两个不同的试验几何结构，使用两种不同 的钎焊试验。制造微型热交换器模型(mini-HEX)并进行钎焊测试，或在钎焊 中使用所谓的angle-on-coupon(AOC)试验。在任何样品上未施加另外的焊 剂。
在angle on coupon试验中，根据本发明的包层材料用作扁平试样，在 其上附着由无Mg的AA3003制成的未包层的90°弯曲角。这些试验是在 玻璃钎焊炉中进行的。从室温到钎焊温度600℃的加热速率为线性60℃/min， 然后在温度下浸泡1分钟，并通过在空气中冷却而最终完成。氮气流速设 定为11标准升/分钟(SLM)。
出于实际的样品处理原因和为了模拟比在angle on coupon钎焊中表面 之间更好的接触的真实情况，使用来自实施例1中制备的样品7-12中每一 个的钎焊板(即最薄的样品)作为用于制造mini-HEX的管材(tube stock)。 mini-HEX由根据本发明的具有16mm宽度和200mm长度的两个并联的管 材板制成，并且在两个板之间设置有波纹状翅片。使用合适的固定装置将 包装保持在一起。钎焊在间歇式CAB炉中进行，其气氛具有<50ppm的O2和<-40℃的露点。加热循环包含在15分钟内从室温加热至600℃并在该温 度下浸泡3分钟，然后再次冷却至室温。
所有样品制备四个样片。检查所有钎焊接头的缝线和其它缺陷类型， 并将钎焊结果按1-5级排序。最好的标记是1，这表示填料物熔化时立即润 湿并且具有优异的无缺陷接合；2表示润湿和接合形成稍微较慢，但仍然是 无缺陷的接合；3表示润湿时间更长但可接受的接合，具有较少的美学特征 的缺陷；4表示一个或多个片具有缺陷的接合，和5表示未接合。
实施例1(本发明)
使用以下制备具有三个层的包层板：AA4045填料合金作为盖层(填料 合金层构成最终钎焊板的最外表面)和基层(填料合金层面对钎焊板中的芯) 以及位于所述盖层和基层之间以AA4045作为基质的焊剂复合层。如上所 示，将所得到的三层包层板附着至芯。样品基质见表1，并改变产品尺寸、 包层尺寸、焊剂复合层包层比并由此改变焊剂复合层尺寸、焊剂装载量和 填料合金总量。这形成了可用的焊剂量和焊剂装载量以及到氧化物/金属接 触面的扩散距离的变型。
参考样品没有提供钎焊接合，而根据本发明的所有样品，具有与通常 在商业生产中推荐的2-5g/m2相比低至0.05g/m2的焊剂装载量，提供至少 被认为是可接受的并且更通常被认为是很好的接合。
表1
Figure RE-BDA0001826625820000121
实施例2(比较例)
制备两层包层板，其由如实施例1中的焊剂复合层与AA4343的填料 合金层组合以在芯上形成两层包层来构成。用不同比例的由焊剂复合层构 成的钎焊包层制造钎焊板。此外，在具有面向芯表面(表示为"core")的包层 的焊剂复合层的钎焊板与具有构成最外层表面(表示为"air")的焊剂复合层 的钎焊板之间进行比较。
样品名称和构成以及钎焊结果示出在表2中。比较表1和2的结果， 其表明，对于具有类似焊剂装载量的样品，实施例1中的三层钎焊包层比 该实施例2的两层钎焊包层得到更好的钎焊结果。其还表明，当焊剂复合 层不形成钎焊板的外表面时，得到稍微更好的钎焊结果。
表2
Figure RE-BDA0001826625820000131
实施例3(本发明)
除了通过不同量的焊剂粉末和各种铝合金的金属粉末的HIP制备的焊 剂复合层的材料，以与实施例1相同的方式制备包层板并附着至AA3003 芯。各包层板由10％的AA4045盖层、10％的焊剂复合材料和80％的AA4045 基层组成。所得到的钎焊板的总尺寸为0.3mm，在270μm的AA3003芯上 具有30μm的钎焊包层，所述包层由约3μm的盖填料合金、3μm的焊剂复 合材料和24μm的基础填料合金组成。如同实施例1进行AOC钎焊试验。 使用的焊剂复合材料的合金组成(重量％)和钎焊结果见下表3：
表3
Figure RE-BDA0001826625820000141
除表中列出的元素之外，余量是铝和各自≤0.05且总计≤0.15％的不可 避免的杂质。
实施例4(本发明)
除了盖合金是AA1050(0.19重量％的Si、0.22重量％的Fe、余量是 Al和不可避免的杂质)，以与实施例3相同的方式制备包层板并附着至 AA3003芯。如同实施例1，基层是AA4045，用于焊剂复合材料的材料与 表3中编号1相同。焊剂装载量为0.4g/m2，与实施例3相同的钎焊试验的 结果评价为2。

Claims (14)

1.包含芯层和钎焊包层的钎焊板，所述芯层是铝或铝合金，所述钎焊包层包含(a)焊剂复合层，所述焊剂复合层包含铝或铝合金基质，所述基质含有焊剂颗粒；(b)不含焊剂颗粒的填料合金层；以及，(c)不含焊剂颗粒的铝或铝合金层，所述铝或铝合金层形成所述钎焊板的至少一个侧面的最外层表面，其中所述焊剂复合层(a)位于所述填料合金层(b)和所述铝或铝合金层(c)之间。
2.如权利要求1所述的钎焊板，其中所述形成钎焊板的至少一个侧面的最外层表面的铝或铝合金层(c)是填料合金层。
3.如权利要求1所述的钎焊板，其中所述形成钎焊板的至少一个侧面的最外层表面的铝或铝合金层(c)是非填料铝或铝合金层。
4.如权利要求1-3任一项所述的钎焊板，其中至少一个填料合金层是包含2重量％至15重量％的Si的铝合金。
5.如权利要求1-3任一项所述的钎焊板，其中所述焊剂复合层中的基质是铝或AA1XXX铝、AA2XXX铝、AA3XXX铝、AA4XXXX铝、AA7XXXX铝或AA8XXX铝。
6.如权利要求5所述的钎焊板，其中所述焊剂复合层中的基质是填料合金。
7.如权利要求5所述的钎焊板，其中所述焊剂复合层中的基质是铝或非填料铝合金。
8.如权利要求1-3任一项所述的钎焊板，其中所述焊剂复合层的基质中的Mg的量≤0.3重量％。
9.如权利要求1-3任一项所述的钎焊板，其中所述焊剂是至少一种无机盐，所述无机盐包含F以及选自Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Al、Zn或Sn中的至少一种。
10.如权利要求1-3任一项所述的钎焊板，其中所述焊剂复合层中的焊剂含量为1重量％至20重量％。
11.根据权利要求1-10任一项的钎焊板的制造方法，所述方法包括下述步骤：将铝合金的芯层、不含焊剂颗粒的填料合金层、含有焊剂颗粒的铝或铝合金基质的焊剂复合层和形成所述钎焊板的至少一个侧面的最外层表面的不含焊剂颗粒的铝或铝合金层接合，所述焊剂复合层位于所述填料合金层与所述铝或铝合金层之间；然后轧制，从而得到期望尺寸的钎焊板。
12.在根据权利要求1的钎焊板的制造中可用作中间产品的包层板，所述包层板包含如权利要求1或5-10任一项中所限定的焊剂复合层，至少一个如权利要求1或4任一项中所限定的填料合金层，和如权利要求1-4任一项中所限定的不含焊剂颗粒的铝或铝合金层，其中所述焊剂复合层位于所述填料合金层与所述铝或铝合金层之间。
13.如权利要求12所述的包层板，其中所述焊剂复合层包括在预定轧制方向上在所述焊剂复合层的相对侧沿边缘设置的侧面部分，所述侧面部分的材料与形成中心部分的所述焊剂复合层的材料不同。
14.根据权利要求1-10任一项的钎焊板用于制造钎焊产品的用途。
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