CN1129258A - 铝合金纤焊片和制法及使用该片的换热器和制法 - Google Patents

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Abstract

一种用于换热器管的钎焊片，该管具有厚度不超过0.25mm的三层结构，以铝合金作芯材。铝合金包含0.2wt％-2.5wt％的Si、0.05wt％-2.0wt％的Fe、0.7wt％-2.5wt％的Cu、0.05wt％-2.0wt％的Mn，其余为铝及杂质；一面覆盖有铝合金作牺牲材料，铝合金包含3.0wt％-6.0wt％的Zn、0.05wt％-2.5wt％的Mg，其余为铝及杂质，厚度在46μm-70μm间；另一面上覆盖有包含铝合金的钎焊材料。铝合金钎焊片可减轻换热器重量，钎焊后有很高的强度及优良的耐腐蚀性。

Description

铝合金钎焊片和制法及使用该片的换热器和制法
本发明涉及一种铝合金钎焊片，这种钎焊片可用于汽车等的换热器，该种钎焊片可减轻换热器的重量，同时具有很高的钎焊后强度及优良的耐腐蚀性；本发明还涉及所述铝合金钎焊片的制备方法及使用该种钎焊片的换热器和生产换热器的方法
包含散热器等元件的换热器的结构如图1所示，其中，波纹状薄层散热片2于多个扁平管1之间统一形成，将扁平管1的两端分别开向集管3和槽4构成的空间，高温致冷物由一个槽端的空间经扁平管1供另一个槽端的空间，因而通过换热冷却扁平管1和散热片2的区域，冷却后的致冷物再循环使用。
该种换热器的管材为具有三层结构的钎焊片，其中，例如在由JIS-3003合金制成的芯材的一面覆盖作为牺牲材料的JIS-7072合金，而另一面覆盖作为钎焊材料的JIS-4045合金，所说的管材可在线焊后使用从而使牺牲材料位于易腐蚀的内部。这种管材与其它组件如散热片一起统一组装，所说的散热片是通过钎焊技术在约600℃下加热进行波纹加工处理的。所说的钎焊技术包括焊剂钎焊法、使用无腐蚀焊剂的Nocolock钎焊法等。
近年来，换热器的发展方向是减轻重量及减少尺寸，为此，人们希望能使材料更薄一些。但使材料变薄首先碰至的问题就是因材料的管壁厚度降低带来的强度降低问题增加了，别外还有可靠的耐腐蚀问题。
为实现上述目的，目前最为流行的做法是使牺牲材料包含Mg以增强强度的方法。例如最近在日本来审专利公开号平6-23535和平6-145859所公开的技术。
然而，对于向片材厚度为0.25mm或更小的管材上覆盖上述合金而言，该合金的强度还是不充分的，人们希望能进一步增强管材的强度。
另一方面，增强芯材强度的方法是可行的。然后，该方法又是不易实现的。例如，如果通过增加Cu的含量来增强芯材的强度就可能带来腐蚀问题。也就是说，如日本未审专利公开号平6-23535所述，“尽管增加铜含量超过0.6wt％可实现增强强度的目的，但是，由于耐腐蚀性显著降低，增强表皮材料(牺牲材料)的牺牲阳极作用可能使得不具有充分的耐腐蚀性”，耐腐蚀性显著降低。这被看作是难于解决的问题，其原因源于如下事实：日本未审专利公开号平6-23535实施例1的12号试验中表明，贯穿孔洞腐蚀从表皮材料(牺牲材料)一面产生(使用向芯材中加入0.7wt％Cu的合金)。日本未审专利公开号平6-145859也公开了类似的原因。
本发明的目的是提供一种铝合金钎焊片，这种钎焊片可用于汽车等的换热器，该种钎焊片可减轻换热器的重量，同时钎焊后具有很高的强度及优良的耐腐蚀性；本发明还提供铝合金钎焊片的制备方法及使用该种钎焊片的换热器和生产换热器的方法。
本发明的权利要求1提供了一种用于换热器管的钎焊片，该换热器管具有厚度不超过0.25mm的三层结构，该钎焊片使用如下的铝合金作为芯材，所说的铝合金包含大于0.2wt％但不超过2.5wt％的Si、大于0.05但不超过2.0wt％的Fe、大于0.7wt％但不超过2.5wt％的Cu、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Mn，其余为铝及不可避免的的杂质；在其一面上覆盖有如下的铝合金作为牺牲材料，所说的铝合金包含大于3.0wt％但不超过6.0wt％的Zn、大于0.05但不超过2.5wt％的Mg，其余为铝及不可避免的的杂质，其厚度大于46μm但不超过70μm；在其另一面上覆盖有包含铝合金的钎焊材料。
本发明的权利要求2提供了一种用于换热器管的钎焊片，该换热器管具有厚度不超过0.25mm的三层结构，该钎焊片使用如下的铝合金作为芯材，所说的铝合金包含大于0.2wt％但不超过2.5wt％的Si、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Fe、大于0.7wt％但不超过2.5wt％的Cu、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Mn，一种或不少于两种的选自如下的成分：不超过0.5wt％的Mg、不超过0.3wt％的Cr、不超过0.3wt％的Zr和不超过0.3wt％的Ti，其余为铝及不可避免的的杂质；在其一面上覆盖有如下的铝合金作为牺牲材料，所说的铝合金包含大于3.0wt％但不超过6.0wt％的Zn、大于0.05wt％但不超过2.5wt％的Mg，其余为铝及不可避免的的杂质，其厚度大于46μm但不超过70μm；在其另一面上覆盖有包含铝合金的钎焊材料。
本发明的权利要求3提供了一种用于换热器管的钎焊片，该换热器管具有厚度不超过0.25mm的三层结构，该钎焊片使用如下的铝合金作为芯材，所说的铝合金包含大于0.2wt％但不超过2.5wt％的Si、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Fe、大于0.7wt％但不超过2.5wt％的Cu、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Mn，其余为铝及不可避免的的杂质；在其一面上覆盖有如下的铝合金作为牺牲材料，所说的铝合金包含大于3.0wt％但不超过6.0wt％的Zn、大于0.05wt％但不超过2.5wt％的Mg，一种或不少于两种的选自如下的成分：不超过0.3wt％的In、不超过0.3wt％的Sn和不超过1.6wt％的Mn，其余为铝及不可避免的的杂质，其厚度大于46μm但不超过70μm；在其另一面上覆盖有包含铝合金的钎焊材料。
本发明的权利要求4提供了一种用于换热器管的钎焊片，该换热器管具有厚度不超过0.25mm的三层结构，该钎焊片使用如下的铝合金作为芯材，所说的铝合金包含大于0.2wt％但不超过2.5wt％的Si、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Fe、大于0.7wt％但不超过2.5wt％的Cu、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Mn，一种或不少于两种的选自如下的成分：不超过0.5wt％的Mg、不超过0.3wt％的Cr、不超过0.3wt％的Zr和不超过0.3wt％的Ti，其余为铝及不可避免的的杂质；在其一面上覆盖有如下的铝合金作为牺牲材料，所说的铝合金包含大于3.0wt％但不超过6.0wt％的Zn、大于0.05wt％但不超过2.5wt％的Mg，一种或不少于两种的选自如下的成分：不超过0.3wt％的In、不超过0.3wt％的Sn和不超过1.6wt％的Mn，其余为铝及不可避免的的杂质，其厚度大于46μm但不超过70μm；在其另一面上覆盖有包含铝合金的钎焊材料。
此外，对于上述权利要求1-4任一项的本发明中使用的包含铝合金的钎焊材料而言，当然可以使用比芯材熔点低的钎焊材料。
本发明的权利要求5提供了一种权利要求1-4任一项的用于换热器管的铝合金钎焊片，其特征在于，对于钎焊材料而言，使用如下的钎焊材料：该钎焊材料包含大于7.0wt％但不超过12.0wt％的Si、大于0.3wt％但不超过8.0wt％的Cu，一种或不少于两种的选自如下的成分：大于0.5wt％但不超过7.0wt％的Zn、大于0.001wt％但不超过0.3wt％的In、大于0.001wt％但不超过0.3wt％的Sn，其余为铝及不可避免的的杂质。
图1为表示散热器的部分部件的斜视图。
图2为表示钎焊片结构的纵截面的示意图。
图3为用钎焊片生产的散热管的横截面示意图。
上述权利要求1-4任一项的本发明的钎焊片的芯材用高强度合金构成，该种芯材的特征是含有高含量的Cu。也就是说，芯材是由如下的合金制成的，该合金包含：大于0.2wt％但不超过2.5wt％的Si、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Fe、大于0.7wt％但不超过2.5wt％的Cu、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Mn，其余为铝及不可避免的的杂质；或者向所说的合金中另加有一种或不少于两种的选自如下的成分：不超过0.5wt％的Mg、不超过0.3wt％的Cr、不超过0.3wt％的Zr和不超过0.3wt％的Ti。
以下，将就芯材而言，对所加的元素及限定元素含量的原因给予解释。
Si的作用是增强强度。当Si的含量不超过0.2wt％时，对强度的增强作用是不充分的，如果超过2.5wt％，则熔点降低，导致一经钎焊即熔化，即使可以使用权利要求5的本发明的钎焊材料。因而，具体说来，由于熔点降低，添加的Si含量超过1.2wt％的合金一般不能用于钎焊。因此，Si的含量应大于0.2wt％但不超过2.5wt％，但从强度、线焊能力、耐腐蚀性及钎焊能力综合考虑，Si含量在约0.3wt％-1.5wt％内显示出优良的性能，其中尤其是在0.4wt％-0.9wt％显示其稳定特性。
Fe的作用则是在合金中散布粗的金属互化物以使晶粒微细并防止在线焊时开裂。如果Fe含量不超过0.05wt％，那么将不可能充分实现这种作用，如果含量超过2.0wt％，则模压性能降低，从而导致在线焊时钎焊片开裂。
Cu在钎焊后是以固溶体状态存在于合金中以增强强度。日本未审专利公开号平6-23535和平6-145859提出，Cu在合金中的含量应不超过0.7wt％，但是这样将不能得到充分的强度。本发明的芯材合金的特征是其Cu的含量超过了0.7wt％。具体说来由于熔点降低，以及本发明的用量特征，Cu的含量超过1.2wt％将使所形成的合金不能使用。使用该种合金的管材目前还没有常规使用的原因之一就是耐腐蚀问题。当使用芯材中加入更大量Cu的合金时，本发明解决耐腐蚀性降低的问题的手段将在下文中给以描述。在本发明中将Cu含量限制在大于0.7wt％但不超过2.5wt％的原因在于如果Cu的含量不超过0.7wt％，则不能充分实现其强度增强作用；如果Cu的含量大于2.5wt％，芯材的熔点降低，导致钎焊时芯材熔化。因此，Cu的含量应大于0.7wt％但不超过2.5wt％，而含量在0.8wt％-1.5wt％时更能得到优良的线焊能力和钎焊能力。
Mn作为一种基本元素向合金中散布微细的金属互化物并在不降低耐腐蚀性的情况下增强合金的强度。如果Mn的含量不超过0.05wt％，则其作用不能完全实现，如果含量大于2.0wt％，则模压性能降低，从而导致在线焊时钎焊片开裂。
Mg为一种任意加入的元素，它是以固溶体状态存在的，在合金中为微细的Mg2Si沉积相以增强强度，在合金中可以不加Mg。如果Mg的含量大于0.5wt％，则在使用无腐蚀性的焊剂进行钎焊时，焊剂与Mg反应使钎焊成为不可能的事情。因此，当加入Mg时，最大的加入量为0.5wt％。考虑到钎焊，理想的Mg含量应不超过0.1wt％。
Cr、Zr和Ti均为任意加入的元素，其作用是形成微细的金属互化物以增强强度，合金中也可以不加这几种元素。当含量大于0.3wt％时，模压性能降低，导致在加工如组装时开裂。
本发明的芯材的合金组成如上所述。如果，合金中还可以包含除了上述元素外的含量不超过0.05wt％的其它元素，如加入B以使锭组织细小，加入V以增强强度。
本发明权利要求1-4任一项的牺牲材料的特征是通过最近提出的向该材料中加入Mg和加入更多的Zn以增强强度。也就是说，在本发明的钎焊片中牺牲材料是由如下的铝合金形成的，所说的铝合金包含大于3.0wt％但不超过6.0wt％的Zn、大于0.05但不超过2.5wt％的Mg，其余为铝及不可避免的的杂质，或者在该种铝合金中不加入一种或不少于两种的选自如下的成分：不超过0.3wt％的In、不超过0.3wt％的Sn和不超过1.6wt％的Mn。
以下，将就牺牲材料而言，对所加的元素的作用及限定元素含量的原因给予解释。
Mg可提供牺牲作用并加强牺牲材料以增加整个材料的强度如果Mg不超过0.05wt％，则这种作用将不充分，如果大于2.5wt％，热扎的加工性能将降低且很难进行压焊，从而就不可能生产三层结构材料的管材。因此，Mg的含量为大于0.05但不超过2.5wt％，其中尤其是在0.5-2.2wt％显示其稳定特性。
Zn能增强管材的耐腐蚀性并增强整个材料的强度。通过形成Al-Zn-Mg-Cu合金即由在芯材中的Cu向牺牲材料扩散和在牺牲材料中的Zn和Mg向芯材扩散形成的超后硬铝(supertransduralumin)而增强强度。
也就是说，通过结合所说的牺牲材料与本发明增加了Cu含量的芯材，实现了增强强度的作用。此外，如果Zn含量不超过3.0wt％，Zn向芯材的扩散量将是有限的，因而使强度的增强作用不充分。即使可以使用本发明的钎焊材料如果Zn含量超过了6.0wt％，则使熔点降低，导致熔化。因此，Zn的含用应为大于3.0wt％但不超过6.0wt％。Zn含量在3.5-5.0wt％时Zn将显示出优良的耐腐蚀性。当在芯材中增加Cu的含量时，向牺牲材料中增加Zn的含量将对解决耐腐蚀性的降低问题起重要作用。其原因后面将给予描述。
In、sn和Mn为任意加入的元素，其中的任意一种或多种仅为必要加入的。从而，In和Sn促进牺牲作用。如果它们的含量超过0.3wt％，则用于钎焊片的牺牲材料的轧制加工性能降低，使得其不适于用作用于钎焊材料的牺牲材料。Mn可加强牺牲使之增强整个钎焊片(管)的强度。如果Mn的含量大于1.6wt％，合金的轧制加工性能降低，使得其不适于用作用于钎焊材料的牺牲材料。
作为本发明的牺牲材料中不可避免的杂质，可充许其中包含不超过0.5wt％的Si及不超过0.8wt％的Fe，但考虑到耐腐蚀性，这两个含量值最旭是不超过0.1wt％。为了增强强度，除了上述的元素如铬、Zr和Ti外的其中元素也可包含在不纯的杂质中，只要它们的含量都不超过0.05wt％。
特别是当使用具有高浓度组成的本发明的芯材(芯材包含不超过1.2wt％的Si或不超过1.2wt％的Cu)作芯材时，权利要求5的本发明的钎焊材料会发挥其作用。其原因是，由于芯材熔点低而在钎焊时引起的外部耐腐蚀性降低引起的问题及芯材熔化的问题可以解决。
换句话说，通过对换热器的外部耐腐蚀性的广泛研究，本发明人发现，当在本发明中所用的钎焊材料与加有大量的Cu的高强度的芯材结合使用时，在芯材中的Cu在钎焊时会扩散进入钎焊材料中，从而在钎焊材料与芯材的交界处附近产生一个低-Cu区域，且该区域会优先腐蚀，因此引起与伴随起泡的强烈腐蚀。所以，在本发明中，通过向钎焊材料中加入Cu以防止Cu从芯材向钎焊材料扩散，从而在钎焊材料与芯材的交界处附近不会产生一个低-Cu区域，增强了耐腐蚀性。此外，考虑到这些情况，如果这使得有可能在常规采用接近600℃的温度进行钎焊的场合在不超过585℃的温度下进行钎焊，将会消除芯材的熔化问题，比常规钎焊材料的钎焊温度低的钎焊材料可以使用。
当芯材具有包含低于1.2wt％的Si或低于1.2wt％的Cu的低浓度的组成时，当然可以使用本发明的钎焊材料，但也可以安全地使用Al-Si型的钎焊材料如常规的JIS-4343合金和JIS-4045合金。
以下，对本发明的钎焊材料中所加元素的作用及限定它们的含量的原因给予解释。
Si降低钎焊材料的熔点。如果Si的含量不超过7.0wt％或大于12.0wt％，则不可能充分地降低熔点，导致在钎焊时芯材熔化。
Cu可降低钎焊材料的熔点并我钎焊材料的流动性。此外，如上所述，当使用含更大量的Cu的合金用于构成致冷物通道的部件(芯材)时，它会拟制由于换热器的外部腐蚀而产生的起泡。如果Cu的含量不超过0.3wt％，则该作用不能充分实现，如果大于8.0wt％，则使钎焊材料的电势变得太高从而导致芯材的优先腐蚀。进而，轧制加工性能降低，使得不可能加工具有三层结构的钎焊片。因此，在钎焊材料中的Cu含量应大于0.3wt％但不超过8.0wt％。其中尤其是在1.0wt％-3.0wt％显示其稳定特性。
当向钎焊材料中加入Cu时，由于外部腐蚀产生的起泡将会得到拟制，但会引起如下问题：钎焊材料的电势会高于芯材的电势，外部腐蚀迅速发展出点蚀。Zn的作用是使由于Cu的加入而引起的钎焊材料的电势接近芯材的电势，从而增强耐腐蚀性进而，Zn不降低钎焊材料的熔点。
如果Zn的含量不超过0.5wt％，则不能充分实现该作用，如果大于7.0wt％时，不仅自腐蚀性降低，而且轧制加工性能也降低，导致难于加工具有三层结构的钎焊片。
In和Sn也使钎焊材料的电势变低，并增强构成致冷物通道的部件的耐腐蚀性。如果它们的含量不超过0.002wt％，则不能充分实现该作用，如果大于0.3wt％时，则合金的轧制加工性能降低。从牺牲作用的角度考虑，可以加入Zn、In和Sn中的任一种，但Zn是更有益的，这是因为Zn能降低钎焊材料的熔点。更为优选的是加入的Zn含量为不小于2.0wt％-小于6.0wt％。
以上是对本发明的钎焊材料的合金元素的解释。如果含量不超过1.0wt％，则不可避免的杂质Fe是允许的，但Fe在钎焊材料固化处形成金属互化物，使得它们成为腐蚀的起始点。Fe最好不超过0.5wt％，进而，如果可能的话不超过0.3wt％。除了Fe之外的其它的杂质元素也是安全的，只要它们的含量不超过0.05wt％。
以上是对构成本发明的钎焊片的芯材、牺牲材料和钎焊材料的合金组成和不可避免的杂质的解释。
以下将对有关本发明权利要求1-5中任一项的钎焊片的结构及尺寸给予解释。
本发明的钎焊片具有三层结构，如图2所示。也就是说，采用高强度的铝合金作芯材5，在芯材的一个面上覆盖钎焊材料6，在其另一面上覆盖牺牲材料7。该钎焊片通过以管形线焊制成扁平管1，或者通过弯曲以使钎焊材料6在外部而牺牲材料7在致冷物通道一边，分别如图3(a)或(b)所示。
本发明的钎焊片的厚度不超过0.25mm。这是因为本发明的开发目的就是减轻换热器的重量，片厚度大于0.25mm的常规材料因其强度及耐腐蚀问题较少是可以使用的。如果片厚度太薄，那么在牺牲材料中的Mg将会扩散进入钎焊材料中导致难于进行钎焊。为此，片厚度最好不小于0.18mm。
钎焊材料的厚度通常大于10μm但不超过40μm。该厚度是以钎焊性能来决定的，该厚度应在常规管材的钎焊材料的厚度范围内。
本发明的一个特征为牺牲材料的厚度大于46μm但不超过70μm。也就是说，如果该值不超过46μm，可以保证耐腐蚀性，原因将在下面描述。当该值大于70μm时，将很难通过轧制法和压焊法来生产具有三层结构的钎焊片。此外，此前还没有实例描述该种情形，在具有本发明的合金组成的牺牲材料的钎焊片中，其厚度薄至0.25mm或更薄一些，所说的厚的牺牲材料与其结合。例如，对于总片厚为0.22mm的钎焊片，大于46μm但不超过70μm的牺牲材料计为覆盖率为21-32％。日本未审专利公开号平6-23535和平6-145859中显示了具有三层结构的钎焊片的典型实例，所述的三层结构包括具有本发明的合金组成的牺牲材料，但是，考察这些实例，钎焊片的厚度为0.3mm，牺牲材料的厚度为30μm，覆盖率为10％。也就是说，尽管片厚度超过本发明的片的厚度，但牺牲材料则更薄一些。
目前还没有以这种方式用具有本发明的厚度的本发明的牺牲材料覆盖的钎焊片的实例，其原因是难于生产及耐腐蚀问题。对于腐蚀问题，下文将给予说明。按钎焊片的常规生产方法不能生产具有如下牺牲材料的钎焊片，所说的牺牲材料具有本发明的合金组成，厚度大于46μm但不超过70μm，所说的常规生产方法为分别在芯材锭的上下两面上层压预先轧制的牺牲材料和钎焊材料的方法，和在热轧制期间压焊该层压的物件。例如，对于厚为1mm的像片材的材料，可得到与本发明等厚的牺牲材料，但是，不可能工业化生产如下的钎焊片，该钎焊片包含具有本发明的合金组成的芯材及牺牲材料，且该钎焊片为具有本发明的厚度(0.25mm或更薄)并包括厚的牺牲材料(高覆盖率)。如上所述，在日本未审专利公开号平6-23535和平6-145859中，尽管片厚度超过本发明的片的厚度，但牺牲材料则更薄一些。进而，在日本未审专利公开号平4-371368中，在牺牲材料中的Zn含量大于本发明中的Zn含量，但覆盖率最大为15％，该情形示于试验号26中(比较例)。进而，在日本未审专利公开号平5-69184中，在该发明的权利要求6中，覆盖率为8-25％，这得出一个我印象似乎高覆盖率是有可能的。但是，在日本未审专利公开号平5-69184的牺牲材料合金中，除了Zn含量比本发明的牺牲材料少(3.0wt％或更少)之外，在钎焊后于牺牲材料中的Zn残余量也减至1.5wt％或更少。由于牺牲材料越厚，Zn的残余量将越多，为了得到具有本发明的牺牲材料的示于日本未审专利公开号平5-69184中的Zn的残余量，高达2wt％的Zn量变成最大的加入量。也就是说，可以生产在日本未审专利公开号平5-69184中的牺牲材料，这是因为采用了与用在本发明中的牺牲材料相比Zn量远少的合金。
以下，将解释常用的钎焊片的生产方法。
将具有给定组成的牺牲材料合金和钎焊材料合金浇铸，再将得到的铸锭进行均质处理，随后进行刨平处理，将其进行热轧制以加工成具有给定厚度的片材。类似地，浇铸具有给定组成的芯材合金，再将得到的铸锭进行均质处理，随后进行刨平处理。在该芯材合金的上下两面上，使牺牲材料和钎焊材料层迭上去，然后将该层迭的物件加热至一给定的温度并进行热轧处理以压焊三种材料。
本发明人对按照常规的热轧技术进行该种压焊不能生产具有本发明构成的钎焊片的原因进行了研究，给出了如下解释。在进行了一系列的研究之后，完成了本发明。
当采用热轧制来压焊铝合金材料时，需要破坏表面上的氧化膜以进行压焊。因而，对于欲压焊的合金而言，希望合金尽可能地难于被氧化。因而，由于用于本发明中的牺牲材料包含大于3wt％的Mg和Zn，在加热以进行层轧制时牺牲材料的表面上产生厚的氧化膜。这被认为是难于进行压力焊的原因。
然而，本发明人从以下事实既如果覆盖率为10％左右，即使采用本发明的牺牲材料，在某种程度上生产成为可能的事情这样一个事实认为将存在一些更多的因素，导致进一步的研究。结果，当需要进行层轧制以在欲压焊的表面上产生剪切力以破坏压焊用氧化膜，可以清楚看出，在厚度方向上距端面7％处在热轧制上的剪切力较高，常规的覆盖率3-15％与此相适应，相反，由于本发明中的覆盖率大于15％，无充分的剪切力作用。在更详细的解释后，可以更清楚地看出，在通常的层轧制中，剪切力通过相对于芯材的高强度的牺牲材料起作用，但本发明的牺牲材料合金在热的状态下具有高的耐变形性能，而且相对于芯材显示出低强度的牺牲材料，使得剪切力难于起作用。
基于此，以前是难于通过层轧制方法来生产钎焊片的，在本发明中限制压焊用热轧制的条件解决了该问题。
本发明的权利要求6提供了一种生产权利要求1-5的任一项的钎焊片的方法，其特征是，在生产钎焊片的方法中，依次通过轧制和压焊层迭的具有钎焊材料、芯材和牺牲材料层的三层结构材料，起始轧制温度为不低于450℃，在所说的轧制过程中在三层结构材料的厚度不小于100mm时的轧制温度不小于400℃。
以下，将解释有关本发明的该内容。
一般而言，层轧制是在对芯材进行刨平、简单清洗牺牲材料等及随后进行均质处理后进行的。可以认为，层轧制温度越低，氧化膜的生长越少，因而越容易进行压焊。因此，本发明中的开始轧制温度为400℃左右。本发明的开始轧制温度为450℃或更高，采用如此高的温度的原因是由于通过施加足以破坏氧化膜的剪切力而使压焊被认为是可能的，即使氧化膜可能生长。随着轧制温度升高，芯材和牺牲材料的耐变形性降低，但降低的速度牺牲材料更高一些，因而降低了芯材与牺牲材料间耐变形性的差异。因此，即使当更厚地覆盖本发明的牺牲材料合金时，剪切力可有效地作用，使得有可能进行压焊。进而，如果从开始轧制至第五个焊道减小的程度不超过20mm/焊道，那么压焊的结果将更为确实。这是因为剪切力可以达到较深的层上。
此外，在片厚不超过100mm时轧制温度不得小于400℃的原因是，如果轧制温度低于400℃，牺牲材料不会变形，但唯有芯材会变形，导致在芯材与牺牲材料间的界面剥离。这种剥离在片厚在100mm以下时很难出现，因此，须规定小于100mm下的轧制温度。当在如上所述不超过20mm/焊道的减少程度下轧制时，温度的降低是显著的，且在片厚度不小于100mm的情形下，温度常常降低至400℃以下。当温度降低至400℃以下时，轧制不能连续进行，再将其加热至不小于400℃的温度下后，可以开始轧制。
热轧制时最后的温度和最后的片厚并无特别的规定，按照常规方法确定。热轧制后，按照常规方法进行冷轧制和退火处理，以制成给定的精制的棒材，其确定理由如模压性能和在钎焊时钎焊材料的扩散限制。
以上已解释了本发明的钎焊片的组成、结构和尺寸。特征为如下几点：(1)Cu向芯材中的加入量多达大于0.7wt％，(2)Mg加入至牺牲材料，(3)牺牲材料跌的Zn含量大于3.0wt％，(4)钎焊片的厚度不超过0.25mm，(5)牺牲材料的厚度大于46μm。通过满足如上的5点，可以得到在钎焊后具有高强度及优良耐腐蚀性的本发明的管材。
如上所述，本发明的管材具有高强度的原因是，向芯材中加入的Cu大于0.7wt％，向牺牲材料中加入的Mg和Zn大于3.0wt％，这些元素通过在钎焊时加热而扩散形成一种相当于超后硬铝的合金并增加芯材和牺牲材料的强度，因而使得有可能加厚牺牲材料并增强耐腐蚀性。
本发明的钎焊片的目标在于防止由于加入多于0.7wt％的Cu而引起的耐腐蚀性的降低并使壁厚减薄。通过向牺牲材料中加入超过3.0wt％的Zn及增加牺牲材料的厚度至大于46μm而防止耐腐蚀性的降低。通过这些的手段，本发明的钎焊片具有了高强度和高的耐腐蚀性。
本发明的权利要求7提供了一种通过钎焊方法组装的铝合金换热器，该换热器使用如上所述的钎焊片。
也就是说，这是一种通过钎焊技术生产的铝合金换热器，其特征在于使用厚度不超过0.25mm的铝合金管材，管材的牺牲材料的厚度大于46μm但不超过70μm，管材的芯材的中心部分中的Cu含量大于0.40wt％但不超过2.0wt％，在牺牲材料表面上的Zn含量大于1.6wt％但不超过4.0wt％。
上面业已给出了管材的厚度限制在不超过0.25mm以及该厚度的下限最好为0.18mm的原因。
牺牲材料的厚度应大于46μm但不超过70μm。虽然在日本未审专利申请号平5-339666中存在这样的实施例，其中是在实验室试验中，通过焊接芯材和牺牲材料的轧制顶部再轧制并压焊而生产具有该种厚层牺牲材料的覆盖材料，但本发明是第一次进行了工业规模的生产。对牺牲材料的厚度的上限限制为70μm的原因也如上所述。如果牺牲材料的厚度不超过46μm，那么在钎焊时，向芯材中加入的Cu就会以更大的量扩散进入牺牲材料中从而降低了管材的耐腐蚀性。此外，同样为了使牺牲材料的表面上的Zn含量大于1.6wt％，需要牺牲材料的厚度大于46μm。
管材的芯材的中心部分指的是在厚度方向上中心的区域附近，通过对截面进行剖光并用EPMA分析，可以测定各种元素的含量。当在如上所述的芯材的中心部分处的Cu含量不超过0.40wt％时，强度是不足的。如果Cu含量大于2.0wt％，那么在短时间内通过结晶边界腐蚀引起点贯穿。
在牺牲材料表面上的Zn含量指的是距离牺牲材料表面10μm左右内用表面上消除的氧化物的Zn的含量，其相应于在日本未审专利公开号平4-371368和平5-69184中显示的最大的Zn含量。如果Zn的含量在1.6wt％以下，那么在芯材的中心部分中的Cu含量超过0.40wt％时就不能保证耐腐蚀性。也就是说，对向芯材中加入Cu的管材耐腐蚀性降低的原因进行考察后清楚地看出，(1)由于芯材中的Cu向牺牲材料中扩散，在牺牲材料中的腐蚀过程从平面型变化为点型，因而使腐蚀到达芯材的时间非常短；(2)由于向芯材中加入的Cu量易于引起结晶边界腐蚀，当腐蚀到达芯材的表面时，即使量很小，在芯材中也会发展结晶边界腐蚀，超过了牺牲材料，导致基于该考察结果的本发明的完成。
如果牺牲材料表面上的Zn含量保持在不小于1.6wt％，那么腐蚀过程以平面型进行，即使在芯材中的Cu可能扩散进入牺牲材料中。进而，在本发明中，腐蚀到达芯材的时间也由于厚的牺牲材料而较长。如果在腐蚀到达芯材后牺牲材料表面上的Zn含量不小于1.6wt％，那么在芯材中不会引起结晶边界腐蚀，而为腐蚀牺牲材料。这是因为牺牲材料的电势差远大于在结晶边界附近处的电势差，这种在结晶边界附近处的电势差会引起结晶边界腐蚀，另一个原因是在牺牲材料中的腐蚀倾向于发生平面型腐蚀。此外，如果Zn的加入量使在钎焊后牺牲材料表面上的Zn含量超过4.0wt％，则牺牲材料在通过本发明中前述的钎焊技术最终熔化，使得不可能生产换热器。
对于Zn可能加入牺牲材料中的量，有可能采用以前如显示为0.3-5wt％的宽范围的Zn含量，例如在日本未审专利公开号昭54-99022。然而，如由JIS-7072合金代表的Zn的加入量为1wt％的合金是典型的牺牲材料合金，Zn的加入量通常不超过3wt％。除了如前所述的有关生产的问题，其原因是“为使在牺牲材料中的Zn的是残余量不超过1.5wt％，考虑消耗牺牲材料的速度，在牺牲材料中的Zn含量不应超过3.0wt％”，见日本未审专利公开号平4-371368和平5-69184。类似的情形也在日本未审专利公开号平6-23535中有述。即，在权利要求7中所陈述的那样，在芯材和牺牲材料间点腐蚀的电势差为30-130mV，并描述为“如果点腐蚀的电势差为120mV或更高，那么表皮材料(牺牲材料)的消耗速度就高，使得牺牲阳极作用不可能保持较长的一段时间。
然而，在本发明中，Cu从芯材扩散，因此详细地考察了含Cu的牺牲材料的消耗速度与Zn含量的关系。结果表明，该速度迅速增至Zn残余量约0.5wt％，在0.5-1.2wt％内逐渐增长，当超过1.2wt％后，牺牲材料的消耗速度几乎没有变化，即使Zn的加入量增加。因此，即使采用本发明的Zn含量，牺牲材料的消耗速度也不会带来问题。此外，在本发明中，在管材的芯材的中心部分中的Cu含量大于0.40wt％，且芯材和牺牲材料间点腐蚀的电势差不低于150mV，且允许芯材与牺牲材料组合，而这在日本未审专利公开号平6-23535中是难以想向的。
参考如上事实，确立了Cu在芯材中的加入量和Zn在牺牲材料的加入量。除Cu和Zn外，管材可以包含在权利要求1-5中所述的并在本发明中作出解释的其它元素(Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zr、Ti、Zn、In、Sn、B、V等)。在权利要求1-5中描述了并在本发明中解释了这些元素的最大含量。
在本发明中，换热器是指主要用于汽车等的散热器、加热器、蒸发器、冷凝器油冷却器等。所说的换热器通过钎焊技术生产。所说的钎焊技术为常规采用的技术如真空钎焊和焊剂(flux)钎焊。因而，推荐使用无腐蚀焊剂的钎焊方法。用于本发明的换热器的翅片材料可以为常用的合金中的一种如Al-Mn型合金或纯铝型合金。；由于本发明的换热器的管材的强度较高，更为有效的是使用考虑导热性比强度更为重要的翅片材料。
本发明的权利要求8提供了一种生产铝合金换热器的方法，其特征是，在生产铝合金换热器的方法中，通过钎焊方法使用权利要求5的钎焊片生产管材，所说的钎焊方法是在到达(reaching)温度为570-585℃下实现的。
在本发明的权利要求8中钎焊方法中到达温度为大于570℃但不超过585℃的原因是，如果钎焊温度不超过570℃，则在本发明的钎焊材料中存在某些组分不能熔化，使得不可能进行钎焊。同样，如果温度大于585℃，本发明的芯材中的某些组分会熔化。
由于本发明的钎焊材料具有低的熔点，钎焊可以在较低的温度下进行，因而带来的效能是增强高温下的翘曲阻力及翅片的热导。进而，还有一种作用是延长钎焊炉的使用寿命。
此外，作为一种在低于常规钎焊温度的温度下进行的钎焊方法，在温度接近500℃下进行的钎焊方法称之为低温钎焊方法，该种方法是公知的。由于该种方法使用含20wt％或更多的Zn或Zn合金的Al-Zn型合金作钎焊材料，就有可能引起一个问题，即钎焊材料易于在钎焊后腐蚀，因此，该产并未实际用于换热器。此外，由于如Zn的加入量超过8％，用Al-Zn型合金使轧制性质变化很少，这种方法不适宜用于通过层轧制法生产钎焊片。如上所述，在工业上还没有一种方法能稳定地以低温钎焊法来生产钎焊片。所说的钎材料另无选择地以片材等来使用，因而限制了组分的可生产的种类。然而，本发明人发展了钎焊片，发现甚至在大于570℃但不超过585℃的钎焊温度下，换热器在特征方面的改进是可能的，远高于所说的低温钎焊的温度，本发明人还发现了具有重量轻、强度高且耐腐蚀性强的铝合金换热器的生产方法。
以下，以实施例为基础详细描述本发明。
实施例1
用作芯材的铝合金示于表1，用作牺牲材料的铝合金示于表2，用作钎焊材料的铝合金示于表3，它们综合示于表4和5以生产用作铝合金管材的具有三层结构的钎焊片。采用H-14进行精制。生产是在下述条件下进行的。在浇铸芯材合金后，采用450-600℃的温度进行均质处理，将两个表面刨平。然后，将预先制提的钎焊材料的合金片及牺牲材料的合金片分别层压至芯材的两个表面上以形成三层结构的物件，将其在本发明的条件下进行热轧制。热轧制后，按照常规方法对其进行冷轧及退火处理。进而，牺牲材料分别包含0.01-0.2wt％的Fe和Si作为不纯杂质。将得到的三层钎焊片切割出样品，在如表6和7所示的加热条件下在氮气氛下进行加热，将其进行张力试验和内耐腐蚀性试验。对内耐腐蚀性试验而言，将标记的具有钎焊材料面积的样品浸入包含10ppm的Cu2+离子的热水中以最大8个月，循环腐蚀试验在88℃×8小时及室温×16小时的条件下进行，以通过使用光学显微镜的焦点深度方法测定在牺牲材料的表面上产生的点腐蚀的深度。结果示于表6和7。此外，在表6和7中，给出了使用EPMA考察芯材的中心部分处Cu的含量及牺牲材料的表面上Zn的含量得到的结果，使用饱和甘汞电极作为参考电极考察在天然电势下的电势差得到的结果。
                                        表1
合金号     合金组分(芯材)wt％
  Si   Fe   Cu   Mn    Mg    Cr    Zr   Ti  Al
    本发明实施例 C1  0.52  0.29  0.73  1.1    -    -    -  0.16 其余
C2  1.15  0.31  0.75  1.1    -    -    -  0.14 其余
C3  0.30  0.31  0.81  1.1    -    -    -   - 其余
C4  0.49  0.30  0.83  1.1    -    -    -  0.18 其余
C5  0.50  0.30  0.85  1.1    -    -   0.15  0.01 其余
C6  0.83  0.83  0.95  0.6    -    -    -  0.01 其余
C7  1.24  0.31  0.89  1.1 - - -  0.17 其余
C8  1.98  0.30  0.84  0.1    -    -    -  0.18 其余
C9  0.27  1.48  1.25  1.1 - - -  0.18 其余
C10  0.60  0.80  1.31  0.6    -    -    -  0.18 其余
C11  0.79  0.27  1.16  1.1    -    -    -  0.01 其余
C12  0.21  0.81  1.47  0.6  0.21    -    -  0.16 其余
C13  2.03  0.15  1.23  1.1    -    -    -  0.15 其余
C14  0.92  1.52  2.03  1.1    -   0.14    -   - 其余
比较例 C15  0.48  0.3  0.15  1.1    -    -    -  0.01 其余
C16  0.34  0.2  0.3  1.1    -    -    -  0.01 其余
C17  0.79  0.8  0.5  1.1    -    -    -  0.18 其余
                                表2
合金号     合金组分(牺牲材料)wt％
 Zn  Mg   Mn   In    Sn  Al
本发明实施例 S1  4.2  1.2  0.3    -  0.002 其余
S2  4.2  2.0   -    -    - 其余
S3  4.1  2.1   -  0.002    - 其余
S4  4.2  1.9  1.0     -    - 其余
S5  5.1  0.8  0.4  0.002    - 其余
S6  4.9  1.8   -  0.001    - 其余
S7  6.0  2.0   -     -    - 其余
比较例 S8  1.0   -   -     -    - 其余
S9  2.0  2.1   -     -    - 其余
S10  2.8  2.0   -     -    - 其余
S11  3.9   -   -     -    - 其余
                                   表3
合金号     合金组分(钎焊材料)wt％
    Si     Fe     Cu     Zn    In    Sn  Al
    本发明实施例 F1     9.4     0.1     3.8      -  0.003    - 其余
F2     10.5     0.2     2.2     0.5  0.002    - 其余
F3     11.0     0.3     1.2     2.3    -    - 其余
F4     9.2     0.2     4.1     2.0  0.001  0.001 其余
F5     9.8     0.2     1.7     4.2    -    - 其余
F6     10.9     0.1     1.1     4.1    -    - 其余
F7     11.0     0.3     2.0     4.0  0.002    - 其余
F8     11.0     0.2     1.0     3.9  0.002    - 其余
F9     9.2     0.2     2.4     5.0    -    - 其余
F10     9.0     0.2     2.5     6.0    -    - 其余
    比较例 F11     10.0     0.7      -      -    -    - 其余
F12     12     0.3     9.0     8.0    -    - 其余
F13     6     0.5     0.5     0.3    -    - 其余
*F11、F12和F13为对于本发明权利要求5的比较例
                                      表4
材料号 钎焊材料合金号  生产％钎焊材料厚度μm  芯材合金号 牺牲材料合金号 生产后牺牲层厚度μm 产品的片厚度mm
本发明实施例     1     F5     30     C1     S2     50     0.24
    2     F3     30     C1     S5     48     0.22
    3     F4     30     C2     S3     50     0.24
    4     F7     30     C3     S2     50     0.24
    5     F11     30     C3     S2     50     0.24
6 F6 30 C4 S2 50 0.24
7 F11 30 C4 S2 50 0.24
    8     F10     30     C4     S7     52     0.24
    9     F5     30     C5     S2     50     0.24
    10     F6     30     C6     S2     60     0.24
11 F3 30 C6 S1 65 0.24
    12     F9     30     C7     S2     50     0.24
    13     F5     30     C7     S3     50     0.24
    14     F5     30     C7     S6     50     0.24
    15     F4     30     C8     S7     50     0.24
    16     F8     30     C9     S4     50     0.24
    17     F6     30     C10     S6     50     0.24
    18     F5     30     C11     S2     50     0.24
    19     F1     30     C11     S4     50     0.24
    20     F9     30     C12     S2     50     0.24
    21     F4     30     C13     S5     50     0.24
    22     F2     30     C14     S7     50     0.24
                                表5
材料号 钎焊材料合金号 生产后钎焊材料厚度μm    芯材合金号  芯材合金号 生产后牺牲层厚度μm 产品的片厚度mm
比较例*     23     F11     30     C4     S2     30     0.24
    24     F8     30     C9     S4     24     0.24
    25     F11     30     C4     S8     50     0.30
    26     F11     30     C4     S9     30     0.30
27 F11 30 C4 S9 30 0.30
    28     F5     30     C11     S10     50     0.30
29 F5 30 C11 S11 50 0.30
    30     F11     30     C13     S5     50     0.24
    31     F13     30     C13     S5     50     0.24
    32     F12     30     C4     S2     50     0.24
    33     F11     30     C15     S8     35     0.35
    34     F11     30     C15     S2     24     0.24
    35     F11     30     C16     S9     30     0.30
    36     F11     30     C17     S8     30     0.30
    37     F11     30     C17     S9     30     0.30
*30、31和32为对于本发明权利要求5的比较例
                                           表6
材料号 舒焊温度℃X3.5min 由浸溃试验测得的最大点腐蚀深度μm浸渍时间(月) 张力强度MPa 在芯材中心部分的铜合量wt％ 在牺牲层表面上的锌含量wt％ 在芯材的中心部分和在牺牲层表面上天然的电势差mV
    3     6     8
本发明实施例     l     600     40     50     70     220     0.6     2.4     200
    2     600     40     50     60     190     0.6     3.0     240
    3     590     40     40     50     245     0.6     2.7     220
4 580 40 40 50 215 0.6 3.1 250
    5     600     50     60     70     215     0.6     2.3     200
    6     580     40     50     50     220     0.6     3.1     240
    7     600     40     60     60     220     0.6     2.3     200
    8     600     50     60     70     240     0.6     3.3     240
    9     580     40     60     60     225     0.7     3.1     250
    10     590     40     50     60     240     0.7     2.7     230
    11     590     40     50     60     220     0.7     2.7     230
    12     580     50     50     70     250     0.7     3.1     250
    13     580     40     60     70     250     0.7     3.1     250
    14     580     50     50     60     255     0.7     3.4     250
    15     580     40     60     60     270     0.7     3.8     280
    16     580     40     40     60     220     1.0     3.1     260
    17     585     50     50     70     240     1.1     3.4     260
    18     580     40     60     70     245     0.9     3.1     250
    19     580     S0     50     70     245     0.9     3.1     260
    30     580     50     60     70     255     1.2     3.1     270
    21     580     50     50     70     250     1.0     3.5     270
    22     580     50     60     80     270     1.6     3.8     290
                                       表7
材料号 钎焊温度℃X3.5min 由浸渍试验测得的最大点腐蚀深度μm浸渍时间(月) 张力强度MPa 在芯材中心部分的铜含量wt％ 在牺牲层表面上的锌含量wt％ 在芯材的中心部分和在牺牲层表面上天然的电势差mV
    3     6     8
比较例     23     600     40 贯穿 贯穿 215     0.7     1.0     60
    24     580     40 贯穿 贯穿 215     1.0     1.0     60
    25     600     50 贯穿 贯穿 150     0.7     0.6     120
    26     600     60 贯穿 贯穿 200     0.7     0.5     30
    27     600     60 贯穿 贯穿 215     0.7     0.5     80
    28     600     40 240 贯穿 230     0.9     0.8     140
    29     580     40  50  60 170     0.9     3.1     260
    30     600     加热钎焊时熔化
    31     600     加热钎焊时熔化
    32     在轧制过程中钎焊材料开裂，不可能生产
    33     600     40  150 贯穿 120     0.1     0.3     40
    34     600     30  40 贯穿 165     0.1     1.0     80
    35     600     30  120 贯穿 180     0.2     0.5     60
    36     600     40  贯穿 贯穿 150     0.3     0.3     60
    37     600     40  250 贯穿 200     0.3     0.5     80
表1-7的证据表明，本发明实施例的制品具有在钎焊后的高强度，也具有优良的耐腐蚀性。
比较例23和24与本发明的实施例7和16的制品的唯一的差别是牺牲材料的厚度不同，它们具有相同的组成。但常规使用且牺牲材料较薄的比较例23和24的耐腐蚀性较差。
比较例25中的制品为其中常规采用的Al-1wt％Zn合金用作牺牲材料的实施例。其牺牲材料的厚度与本发明的相当，只有表明其强度和耐腐蚀性较差。比较例26和27为其中常规采用的Al-Zn合金并如近来提出的在其中加入Mg用作牺牲材料的实施例。由于Zn的加入量较低，即使牺牲材料的厚度是在本发明的范围内，它们仍然具有较差的耐腐蚀性。
比较例28为其中常规采用的Al-Zn合金并的在其中加入Mg用作牺牲材料的实施例。由于Zn的加入量较低，即使牺牲材料的厚度是在本发明的范围内，它们仍然具有较差的耐腐蚀性。进而，对于比较例29的制品而言，由于在牺牲材料中未加入Mg保证了耐腐蚀性，但强度较低。
比较例30和31的制品为其中采用组成不在本发明的钎焊材料的合金组成之内的钎焊材料但芯材为低熔点合金的实施例。由于钎焊温度不能降低，在钎焊时会熔化。比较例32的制品为超出本发明钎焊材料的Cu和Zn含量的组成范围的实施例，它不能加工成钎片。
比较例33的制品具有低的强度，该比较例为所谓的常规实施例(钎焊片使用3003合金作为芯材，7072合金作为牺牲材料)对于比较例34-37的制品，由于采用了不同的牺牲层，芯材中少量Cu的强度的降低程度超过本发明相应的降低程度，同样，它们中的一些显示出了差的耐腐蚀性。
实施例2
表8中示出的各种用于芯材、牺牲材料和钎焊材料的铝合金综合在表9中以生产用于铝合金管材的具有三层结构的钎焊片。采用H-14进行精制。
具体生产方法如下：在直接将芯材合金浇铸成厚度400mm后，使其在450℃-600℃下进行均质处理，将两个表面刨平成10mm。然后，将钎焊材料的合金片(片厚度应使每次得到的产品具有预定的钎焊材料的厚度)和预先制备的牺牲材料的合金片在该芯材的两个面上结合在一起，将其在表10所述的条件下进行热轧制成3.5mm厚的片材。在热轧后，进行冷轧并插入退火处理，完成轧制的材料像线圈那样盘卷。冷轧与退火按照常规方式进行。牺牲材料分别包含作为不纯杂质的0.01-0.2wt％的Fe和Si。像线圈盘卷的钎焊片被切割成35.0mm宽的条状材料，调节线焊管的尺寸。使用一种用于生产线焊管的设备将该条状材料加工成用于流体运输管的16.0mm宽，2.2mm厚的线焊管。
                                表8
合金号     合金组分wt％
Si  Fe  Cu  Mn  Mg  Zn  Ti  Al
芯材 C18  0.5  0.3  0.8 1.1   -   -  0.15 其余
C19  0.5  0.3  0.1 1.1   -   -  0.01 其余
牺牲材料 S12   -   -   -  -  2.0  4.0   - 其余
S13   -   -   - -   -  1.0   - 其余
S14   -   -   - -  2.0  2.0   - 其余
钎焊材料 F14  10.0  0.1  2.5 -   -  4.5   - 其余
F15  10.5  0.6  - -   -   -   - 其余
                                    表9
材料号 钎焊材料合金号 生产后钎焊材料厚度μm   芯材合金号  牺牲层合金号 生产后牺牲层厚度μm 产品的片厚度mm
 38     F14     30     C18  S12     50     0.24
 39     F15     30     C18  S12     50     0.24
 40     F14     30     C18  S12     50     0.24
 41     F14     30     C18  S12     30     0.24
 42     F14     30     C18  S13     50     0.24
 43     F15     30     C18  S14     50     0.24
 44     F15     30     C19  S13     30     0.30
 45     F15     30     C19  S14     30     0.30
                               表10
材料号 芯材锭的厚度mm 层轧制前牺牲层厚度mm 轧制温度℃ 轧制方法 在厚度100mm时的温度℃ 压焊状况
本发明实施例 38 380 120 460 5-20mm/焊道下轧制至100mm过程中 440 成功
39 380 120 520  5-10mm/焊道下轧制至300mm。以后，10-20mm/焊道下轧制至100mm。 410 成功
比较例 40 380 120 440  5-10mm/焊道下轧制至300mm。以后，10-20mm/焊道下轧制至100mm。 370 剥落
41 380 63 440  5-10mm/焊道下轧制至300mm。以后，10-20mm/焊道下轧制至100mm。 370 成功
42  380     120  440  10-50mm/焊道下轧制至100mm 390 成功
43  380     120  430  5-10mm/焊道下轧制至300mm。以后，10-20mm/焊道下轧制至100mm。 360 剥落
44  380     48  430  10-50mm/焊道下轧制至100mm 380 成功
45 380 48 520  5-10mm/焊道下轧制至300mm。以后，10-20mm/焊道下轧制至100mm。 410 成功
表8-10的证据表明，所有的本发明的实施例(38和39)的制品显示出优良的压焊状况。而比较例40和43的制品，由于轧制温度超出了本发明的条件，尽管相对于芯材牺牲材料要厚一些，但芯材在层轧制时会从牺牲材料上剥落。进而，实施例42及以后的实施例的管材的组成不同于本发明。因而，实施例44具有常规组成，但可以清楚看出，在层轧制时牺牲材料的厚度大大薄于本发明的牺牲材料的厚度。
采用由实施例2得到的管材组装图1所示的散热器。使用经H-14精制的将1wt％的Zn加入JIS-3003合金中的材料(厚度为0.07mm)作为翅片材料。使用1.0mm厚的H-14精制的包含80％的芯材(C19)、10％的牺牲材料(S13)和10％的钎焊材料(F14)的材料作为总管材料。将10％的氟化钾基的焊剂溶液涂覆至组装的散热器上，它在表11所示的钎焊条件下于氮气氛中进行钎焊。
由得到的散热器，切下一段管子，使用EPMA考察在管了的芯材的中心部分中Cu的含量和牺牲材料的表面上Zn的含量。进而，考察在天然电势中的电势差。此外，将标记的具有钎焊材料面积的管子浸入包含10ppm的Cu2+离子的热水中以最大8个月，循环腐蚀试验在88℃×8小时及室温×16小时的条件下进行，以通过使用光学显微镜的焦点深度方法测定在牺牲材料的表面上产生的点腐蚀的深度。此外，使用饱和甘汞电极作为参考电极考察在芯材的中心部分处及牺牲材料的表面上在天然电势下的电势差。进而，在钎焊前从管材上切割下段样品，将该样品在与进行散热器的钎焊的条件相同的条件下进行加热，将其进行张力试验。结果示于表11。
                              表11
材料号 钎焊温度℃X3.5min     由浸的最大浸渍3    渍试验点腐蚀时间6     测得深度μm(月)8 张力强度MPa 在芯材中心部分的铜含量wt％   在牺牲层表面上的锌含量wt％ 在芯材的中心部分和在牺牲层表面上天然的电势差mV
本实发施明例  38     580     40     50     50  220     0.6     3.1     250
 39     600     40     60     70  220     0.6     2.3     200
比较例  41     600     40     贯穿     贯穿  215     0.6     1.2     60
 42     600     60     贯穿     贯穿  200     0.6     0.5     80
 44     600     50     150     贯穿  120     0.1     0.3     40
 45     600     40     40     220  160     0.1     0.7     60
表11的证据表明，本发明的换热器在耐腐蚀性及张力强度方面均是优良的。在芯材的中心部分处的Cu含量及牺牲材料表面上的Zn含量均是较高的，因此，在两者间的天然电势差也是高的，激发优良的耐腐蚀性。
而比较例41因其较薄的牺牲材料显示的是较差的耐腐蚀性。采用常规的Al-1wt％Zn合金作为牺牲材料的比较例42具有稍低的强度及差的耐腐蚀性。比较例44和45使用常规合金JIS-3003合金作为芯材，牺牲材料的厚度也是常规的。因此，强度低，且耐腐蚀性低，尽管与本发明的实施例比较采用较厚的片材。
如上所述，本发明的铝合金钎焊片在钎焊后具有高强度和优良的耐腐蚀性。因而，当生产换热器中，有可能降低并减轻重量，实现显著的工业效益。

Claims (8)

1.一种用于换热器管的钎焊片，该换热器管具有厚度不超过0.25mm的三层结构，该钎焊片使用如下的铝合金作为芯材，所说的铝合金包含大于0.2wt％但不超过2.5wt％的Si、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Fe、大于0.7wt％但不超过2.5wt％的Cu、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Mn，其余为铝及不可避免的的杂质；在其一面上覆盖有如下的铝合金作为牺牲材料，所说的铝合金包含大于3.0wt％但不超过6.0wt％的Zn、大于0.05wt％但不超过2.5wt％的Mg，其余为铝及不可避免的的杂质，其厚度大于46μm但不超过70μm；在其另一面上覆盖有包含铝合金的钎焊材料。
2.一种用于换热器管的钎焊片，该换热器管具有厚度不超过0.25mm的三层结构，该钎焊片使用如下的铝合金作为芯材所说的铝合金包含大于0.2wt％但不超过2.5wt％的Si、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Fe、大于0.7wt％但不超过2.5wt％的Cu、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Mn，一种或不少于两种的选自如下的成分：不超过0.5wt％的Mg、不超过0.3wt％的Cr、不超过0.3wt％的Zr和不超过0.3wt％的Ti，其余为铝及不可避免的的杂质；在其一面上覆盖有如下的铝合金作为牺牲材料，所说的铝合金包含大于3.0wt％但不超过6.0wt％的Zn、大于0.05wt％但不超过2.5wt％的Mg，其余为铝及不可避免的的杂质，其厚度大于46μm但不超过70μm；在其另一面上覆盖有包含铝合金的钎焊材料。
3.一种用于换热器管的钎焊片，该换热器管具有厚度不超过0.25mm的三层结构，该钎焊片使用如下的铝合金作为芯材所说的铝合金包含大于0.2wt％但不超过2.5wt％的Si、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Fe、大于0.7wt％但不超过2.5wt％的Cu、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Mn，其余为铝及不可避免的的杂质；在其一面上覆盖有如下的铝合金作为牺牲材料，所说的铝合金包含大于3.0wt％但不超过6.0wt％的Zn、大于0.05wt％但不超过2.5wt％的Mg，一种或不少于两种的选自如下的成分：不超过0.3wt％的In、不超过0.3wt％的Sn和不超过1.6wt％的Mn，其余为铝及不可避免的的杂质，其厚度大于46μm但不超过70μm；在其另一面上覆盖有包含铝合金的钎焊材料。
4.一种用于换热器管的钎焊片，该换热器管具有厚度不超过0.25mm的三层结构，该钎焊片使用如下的铝合金作为芯材所说的铝合金包含大于0.2wt％但不超过2.5wt％的Si、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Fe、大于0.7wt％但不超过2.5wt％的Cu、大于0.05wt％但不超过2.0wt％的Mn，一种或不少于两种的选自如下的成分：不超过0.5wt％的Mg、不超过0.3wt％的Cr、不超过0.3wt％的Zr和不超过0.3wt％的Ti，其余为铝及不可避免的的杂质；在其一面上覆盖有如下的铝合金作为牺牲材料，所说的铝合金包含大于3.0wt％但不超过6.0wt％的Zn、大于0.05wt％但不超过2.5wt％的Mg，一种或不少于两种的选自如下的成分：不超过0.3wt％的In、不超过0.3wt％的Sn和不超过1.6wt％的Mn，其余为铝及不可避免的的杂质，其厚度大于46μm但不超过70μm；在其另一面上覆盖有包含铝合金的钎焊材料。
5.一种权利要求1-4任一项的用于换热器管的铝合金钎焊片，其特征在于，对于钎焊材料而言，使用如下的钎焊材料：该钎焊材料包含大于7.0wt％但不超过12.0wt％的Si、大于0.3wt％但不超过8.0wt％的Cu，一种或不少于两种的选自如下的成分：大于0.5wt％但不超过7.0wt％的Zn、大于0.001wt％但不超过0.3wt％的In、大于0.001wt％但不超过0.3wt％的Sn，其余为铝及不可避免的的杂质。
6.一种生产权利要求1-5的任一项的钎焊片的方法，其特征是，在生产钎焊片的方法中，依次通过轧制和压焊层迭的具有钎焊材料、芯材和牺牲材料层的三层结构材料，起始轧制温度为不低于450℃，在所说的轧制过程中在三层结构材料的厚度不小于100mm时的轧制温度不小于400℃。
7.一种铝合金换热器，该换热器通过钎焊方法组装，该钎焊方法使用权利要求1-5任一项的钎焊片形成的管材作为主要元件，包括使所说的管材的厚度不超过0.25mm，使牺牲材料的厚度大于46μm但不超过70μm，使管材的芯材的中心部分中的Cu含量大于0.40wt％但不超过2.0wt％，使在牺牲材料表面上的Zn含量大于1.6wt％但不超过4.0wt％。
8.一种生产铝合金换热器的方法，其特征是，在生产铝合金换热器的方法中，通过钎焊方法使用权利要求5的钎焊片生产管材，该方法包括在到达(reaching)温度为570-585℃的条件下实现的所说的钎焊方法。
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