CN117002104A - 一种用于换热器的换热管及换热器 - Google Patents

一种用于换热器的换热管及换热器 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种用于换热器的换热管及换热器，其中该换热管的材料中，通过在芯层外设置第一层和第二层，且通过设计调整外层到内层的腐蚀电位梯度可获得腐蚀性能优异的铝合金管材料。通过外层的低腐蚀电位层优先腐蚀而保护芯层材料减缓腐蚀，换热管的管材形成层级保护，进而提升换热管的耐腐蚀性能，延长了换热器的使用寿命。本发明还提出了一种换热器，通过采用本发明的换热管，有利于提升换热器的使用寿命，提升换热器的换热性能。

Description

一种用于换热器的换热管及换热器
技术领域
本发明涉及换热技术领域，尤其涉及一种用于换热器的换热管及换热器。
背景技术
目前，微通道换热器广泛应用在各空调领域。相关技术中，微通道换热器包括多个换热管，换热管的材料为铝合金金属，由于换热器在与空气进行热交换的应用中，换热管在空气中的耐腐蚀性会影响换热器的换热性能和使用寿命，因此会在换热管的芯材外侧涂覆锌层，但涂覆的锌层会存在厚度不均匀的问题，影响了换热管在使用过程中的耐腐蚀性，使得换热管容易发生局部腐蚀导致制冷剂泄露，影响了换热器的换热性能和使用寿命。
发明内容
为此，本发明一方面提出了一种用于换热器的换热管，该换热管有利于提升换热管的耐腐性，将该换热管应用在换热器中，有利于提升换热器的换热性能，有利于延长换热器的使用寿命。
本发明另一方面还提出了一种换热器。
根据本发明第一方面的实施例的用于换热器的换热管，换热管的材料包括芯层、第一层和第二层，所述芯层的材料为工业纯铝或铝合金，所述第一层的材料和所述第二层的材料为铝合金，所述芯层在其厚度方向上包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面外设置第一层和第二层，所述第一层的厚度方向、所述第二层的厚度方向和所述芯层的厚度方向大体平行，位于所述芯层同一侧的所述第一层和所述第二层，该所述第二层较所述第一层更靠近芯层，所述第一层的腐蚀电位小于所述第二层的腐蚀电位，所述第二层的腐蚀电位小于所述芯层的腐蚀电位。
在一些实施例中，所述换热管的材料还包括第三层，所述芯层的第二侧面外设置所述第一层、所述第二层和所述第三层中的一层或两层或多层，当所述第二侧面外设置有两层及多层时，远离所述芯层厚度方向的一层较靠近所述芯层厚度方向的一层的腐蚀电位较低。
在一些实施例中，按质量百分比计，所述芯层包括：Si：0～0.3％，Fe：0～0.3％，Cu：0.15～1.0％，Mn：0.5～2.0％，Mg：0～0.5％，以及0～0.3％的Zr与0～0.25％的Ti中的其中一种，其余为Al和不可避免的杂质元素。
在一些实施例中，按质量百分比计，所述第二层包括：Si：0～0.3％，Fe：0～0.3％，Cu：0～0.1％，Mn：0.5～2.0％，Zn：0～1.0％，Ti：0～0.25％，Zr：0～0.3％，其余为Al和不可避免的杂质元素。
在一些实施例中，按质量百分比计，所述第二层中Si的质量百分比小于0.1％。
在一些实施例中，按质量百分比计，所述第一层包括：Si：0～0.8％，Fe：0～0.6％，Cu：0～0.1％，Mn：0～2.0％，Zn：0.5～3.0％，Ti：0～0.25％，Zr：0～0.3％，其余为Al和不可避免的杂质元素。
在一些实施例中，按质量百分比计，所述第三层包括：Si：2～14％，Fe：0～0.3％，Cu：小于0.1％，Mn：小于0.3％，Zn：0～3.0％，Ti：0～0.2％，其余为Al和不可避免的杂质元素。
在一些实施例中，所述换热管的材料具有如下特征A、B、C中至少一项：
A，所述第三层的厚度占所述换热管材料厚度的5％-20％，
B，所述第一层的厚度占所述换热管材料厚度的5％-30％，
C，所述第二层的厚度占所述换热管材料厚度的5％-50％。
在一些实施例中，所述换热管为微通道扁管，所述微通道扁管包括多个换热通道和多个第一件，多个所述换热通道在所述微通道扁管的宽度方向上间隔设置，且在所述微通道扁管的长度方向延伸，每个所述第一件位于所述微通道扁管宽度方向上的两个相邻所述换热通道之间，所述换热管的宽度W，所述换热管的通道个数为N，满足下列条件：0.1<((N-2)/20)2((W-16)/16)3<0.25。
根据本发明的第二方面的实施例的一种换热器，包括第一管、第二管、换热管和翅片，所述换热管为多个，所述换热管为上述任一实施例所述的用于换热器的换热管，所述换热管的一端与所述第一管直接或间接连接，所述换热管的另一端与所述第二管直接或间接连接，所述翅片在所述第一管的长度方向上，位于相邻两个所述换热管之间，所述翅片与相邻两个所述换热管相连。
本发明实施例的换热器具有如下有益效果：通过采用上述换热管，有利于提升了换热器的使用寿命，提升换热器的换热性能。
本发明实施例所具有的优点和有益效果：
(1)本发明实施例的用于换热器的换热管，通过在芯层外设置第一层和第二层，且通过设计调整外层到内层的腐蚀电位梯度可获得腐蚀性能优异的铝合金管材料。通过外层的低腐蚀电位层优先腐蚀而保护芯层材料减缓腐蚀，换热管的管材形成层级保护，进而提升换热管的耐腐蚀性能，延长了换热器的使用寿命。
(2)本发明实施例的换热器，通过采用本发明实施例的换热管，有利于提升换热器的使用寿命，提升换热器的换热性能。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，
其中：
图1是根据本发明一个实施例的换热管材料的结构示意图；
图2是根据本发明另一个实施例的换热管材料的结构示意图；
图3是根据本发明又一个实施例的换热管材料的结构示意图；
图4是根据本发明再一个实施例的换热管材料的结构示意图；
图5是根据本发明一个实施例的用于换热器的换热管的结构示意图；
图6是图5的用于换热器的换热管的立体结构示意图；
图7是根据本发明另一个实施例的用于换热器的换热管的结构示意图；
图8是图7的用于换热器的换热管的立体结构示意图；
图9是根据本发明又一个实施例的用于换热器的换热管的结构示意图；
图10是图9的用于换热器的换热管的立体结构示意图；
图11是本申请实施例的换热器的结构示意图；
附图标记：
1-第一层；2-第二层；3-第三层；4-芯层；5-换热通道；6-第一件；7-第一管；8-第二管；9-换热管；10-翅片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元夹具必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，耐腐蚀性能是指在腐蚀环境中，铝合金的耐全面腐蚀性和耐点蚀性，耐全面腐蚀性是指对铝合金的全面腐蚀的耐久性，耐点蚀性是指对铝合金的点蚀的耐久性。腐蚀环境包括大气环境和/或水环境，例如可以是酸性环境、碱性环境、氯化物环境或者其组合。
如图1～4所示，本申请实施例提出一种用于换热器的换热管，换热管的材料为多层结构复合铝合金材料，包括芯层4、第一层1和第二层2，芯层4的材料为工业纯铝或铝合金，第一层1的材料和第二层2的材料为铝合金，芯层4在其厚度方向上包括第一侧面和第二侧面，芯层4的厚度方向在上下方向上，芯层4包括在上下方向上相对布置的上侧面和下侧面。
第一侧面外设置第一层1和第二层2，换言之，可以仅芯层4的第一侧面外设置第一层1和第二层2，也可以在芯层4的第一侧面和第二侧面外均设置第一层1和第二层2，同时也包括如下几种情形：第一侧面外设置第一层1和第二层2，且第二侧面外仅设置第一层1或第二层2或不设置任何层。
第一层1的厚度方向、第二层2的厚度方向和芯层4的厚度方向大体平行，位于芯层4同一侧的第一层1和第二层2，该第二层2较第一层1更靠近芯层4，换言之，芯层4、第二层2和第一层1顺次布置，且芯层4和第二层2相接触，第二层2和第一层1相接触。
如图1所示，芯层4的厚度方向、第一层1的厚度方向和第二层2的厚度方向均在上下方向上，第二层2包括在上下方向上相对的上侧面和下侧面，第二层2配置在芯层4的上侧面，即第二层2的下侧面与芯层4的上侧面相接，第二层2的上侧面配置有第一层1。
第一层1为防护层，是用于形成材料表面低电位保护层，阻止Cu、Mg元素局部富集而恶化材料耐腐蚀性能。
第二层2为阻挡层，为Si、Fe、Cu等元素特别限制的耐晶间腐蚀性能良好的Al-Mn系合金层，用于阻挡芯层4中材料强度强化元素Cu、Mg直接扩散迁移到外层以及阻挡外层的Si元素向芯层4扩散。
第一层1的腐蚀电位小于第二层2的腐蚀电位，第二层2的腐蚀电位小于芯层4的腐蚀电位。芯材为含Cu的Al-Mn系合金，具有多层材料中最高腐蚀电位。换言之，芯材、第二层2、第一层1的腐蚀电位由高到低排列。
换热管的材料还包括第三层3，芯层4的第二侧面外设置第一层1、第二层2和第三层3中的一层或两层或多层，当第二侧面外设置有两层及多层时，远离芯层4厚度方向的一层较靠近芯层4厚度方向的一层的腐蚀电位较低。换言之，芯层4的下侧面可以只设置第一层1，或只设置第二层2，或只设置第三层3，或设置第一层1和第二层2，或设置第一层1和第三层3，或设置第二层2和第三层3，或设置第一层1、第二层2和第三层3。当设置两层时，第三层3位于第一层1或第二层2的外侧，或第二层2位于第一层1的外侧。当设置三层时，以芯层4为基准向外依次设置第二层2、第一层1和第三层3，第三层3位于最外层。第三层3的腐蚀电位小于第一层1的腐蚀电位，芯材、第二层2、第一层1、第三层3的腐蚀电位由高到低排列。并且还包括了第一侧面外设置第三层3的情况。当第一侧面设置第三层3时，第二层2、第一层1、第三层3由内到外排列，第三层3位于最外层。
进一步，第三层3可以设置于芯层4上下两侧的其中一侧，也可设置于芯层4的上下两侧。当第三层3设于芯层4的上下两侧时，第三层3均位于最外层。
第三层3为焊料层，本发明实施例的用于换热器的换热管通过第三层3与换热器其他部件钎焊连接。
可以理解的是，芯层4、第一层1、第二层2、第三层3的组合方式包括但不限于上述所提到的几种。
以下对芯层4、第一层1、第二层2、第三层3的组合方式进行举例：
(1)如图1所示，第二层2设有两层，第一层1设有一层，第三层3设有两层，芯层4的上侧自内而外依次设置第二层2、第一层1和第三层3，芯层4的下侧自内而外设置第二层2和第三层3。
(2)如图2所示，第一层1和第二层2均设有一层，第三层3设有两层，芯层4的上侧自内而外依次设置第二层2、第一层1和第三层3，芯层4的下侧设置第三层3。
(3)如图3所示，第二层2、第一层1和第三层3均设有一层，且在芯层4上侧自内而外依次设置第二层2、第一层1和第三层3。该换热管的材料制成的换热管朝向环境的外表面侧含有第三层3，管内层不含第三层3，该换热管用于通水，由于管内侧不会与空气接触，因此不会发生腐蚀。
(4)如图4所示，第二层2、第一层1和第三层3均设有一层，且在芯层4的上侧自内而外依次设置第二层2和第一层1，在芯层4的下侧设置第三层3。该换热管的材料制成的换热管朝向环境的外表面侧不含有第三层3，管内层含有一层第三层3，用于具有搭接结构的管，换热器采用带焊料层的复合翅片搭配使用。
芯层4、第一层1、第二层2和第三层3的材料的成分含量不一致，具体成分含量如表1所示，√表示必含有，/表示不含有。
表1
按质量百分比计，芯层4包括两种：一种为Si：0～0.3％，Fe：0～0.3％，Cu：0.15～1.0％，Mn：0.5～2.0％，Mg：0～0.5％，Ti：0～0.25％，其余为Al和不可避免的杂质元素，其中不可避免的杂质元素中的单个元素含量小于等于0.05％，总元素含量小于等于0.15％，即表1中的C1-1层。另一种为Si：0～0.3％，Fe：0～0.3％，Cu：0.15～1.0％，Mn：0.5～2.0％，Mg：0～0.5％，Zr：0～0.3％，其余为Al和不可避免的杂质元素，其中不可避免的杂质元素中的单个元素含量小于等于0.05％，总元素含量小于等于0.15％，即表1中的C1-2层。关键的Cu元素是铝合金中腐蚀电位正向移动的合金元素，引入Cu元素将使芯层4形成相对其他层具有最高的电位差，成为被保护的阴极层，同时，Cu元素在铝合金中具有相对低的平衡固溶度，铝合金中过高的Cu含量容易在晶界偏聚形成Al2Cu，材料容易发生晶间腐蚀，因此限定Cu含量不宜超过1％重量。
按质量百分比计，第二层2包括：Si：0～0.3％，Fe：0～0.3％，Cu：0～0.1％，Mn：0.5～2.0％，Zn：0～1.0％，Ti：0～0.25％，Zr：0～0.3％，其余为Al和不可避免的杂质元素，其中不可避免的杂质元素中的单个元素含量小于等于0.05％，总元素含量小于等于0.15％。为提高合金机械性能，成分包含不超过2％重量的Mn元素，其厚度占换热管材料厚度的5％-50％，其应具有足够厚度，能起到在焊接过程中阻挡外层Si元素向芯层4材料扩散而恶化芯层合金耐腐蚀性能的作用，以及阻挡芯层合金Cu、Mg等元素向外层扩散而影响焊接性能和外层耐腐蚀性能的作用，使得焊接后外层Cu含量限制<0.2％质量百分比，Mg元素含量限制<0.1％质量百分比，芯层Si元素限制<0.4％质量百分比，以保证多层复合材料的耐腐蚀性能。
在一些具体的实施例中，考虑到Si元素扩散加速腐蚀的影响，第二层2中Si的质量百分比优选的＜0.1％。
按质量百分比计，第一层1包括Si：0～0.8％，Fe：0～0.6％，Cu：0～0.1％，Mn：0～2.0％，Zn：0.5～3.0％，Ti：0～0.25％，Zr：0～0.3％，其余为Al和不可避免的杂质元素。其中不可避免的杂质元素中的单个元素含量小于等于0.05％，总元素含量小于等于0.15％。为提高合金机械性能，成分包含不超过2％重量的Mn元素，关键的Zn元素为可使铝合金材料的腐蚀电位产生负移的合金元素，引入Zn将形成相对芯材的低腐蚀电位带即形成牺牲阳极层，在发生腐蚀时起到牺牲阳极保护芯材的效果，但为避免作为管材料的第一层发生过快的腐蚀，其中Zn含量不宜超过3％重量，且其厚度占换热管材料厚度的5％-30％，应满足材料焊接处理完成后形成外层材料低腐蚀电位的腐蚀保护层，并形成向内层逐渐升高的腐蚀电位梯度所需的厚度。
按质量百分比计，第三层3包括：Si：2～14％，Fe：0～0.3％，Cu：小于0.1％，Mn：小于0.3％，Zn：0～3.0％，Ti：0～0.2％，其余为Al和不可避免的杂质元素。其中不可避免的杂质元素中的单个元素含量小于等于0.05％，总元素含量小于等于0.15％。第三层3为具有钎焊作用的低熔点的Al-Si系铝合金，第三层3在高温下会融化，冷却后凝固起到焊接作用，其厚度占换热管材料厚度的5％-20％，其应满足管及翅片焊接填充所需的焊料，避免比例过多而导致焊料造成管熔蚀和降低材料强度的问题。该层合金的焊接温度应在580℃-610℃之间。
多层合金板材横向剖面结构如图1～4所示，其具体组合层数可根据换热管具体应用所调整。由于换热管在朝向露在空气环境的一侧容易发生腐蚀，换热管表面朝向外环境侧设有第一层和第二层。通常换热器钎焊过程中换热管采用多层结构复合铝合金材料，其表面为含高含量Si的第三层，在充当焊料形成焊缝的同时Si元素向芯层内部扩散，而内部芯材的强化元素Cu、Mg等向换热管材料表面扩散，形成梯度元素扩散沉淀带。本发明合理设计利用元素扩散形成的电位梯度，进而获得优异的耐腐蚀铝合金复合材料。
铝合金材料的制作方法采用现有典型的熔铸、热轧、冷轧生产方法，即通过半连续铸造(DC)或连续铸造(CC)获得合金铸锭或板料，芯材铸锭均质化，铣面去除铸锭表面氧化皮层，根据合金组合比例及合金顺序叠放复合粘合铝合金板及芯材，经过加热、热轧形成热轧卷坯料，经过冷轧及最终的去应力退火过程。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1～20及对比例1～2
经熔炼铸造所得的芯层及各层合金的化学组成成分如表2所示，其中C1-C3为芯材合金，L11-L13为第一层合金，L21-L22为第二层合金，第三层合金可选择常规Al-XSi系合金，X指合金中除Al元素外的含量最多的主要合金元素的质量百分比，如Al-7Si，指Si元素含量为7％质量左右。本案实施例和对比例中选用的第三层合金为Al-7Si合金，或添加1.5％质量百分比含量Zn的Al-7Si合金，或Al-5Si，或添加3％质量百分比含量Zn的Al-5Si合金。
表2
腐蚀电位测试按照ASTM G69采用SCE饱和甘汞参比电极测试，钎焊处理后的铝板测量前采用无水乙醇超声清洗并烘干，测量铝合金板不同深度处理方法采用1-2mol/L的NaOH溶液侵蚀到接近目标厚度范围，及采用P800氧化铝或二氧化硅砂纸打磨到目标厚度。
换热管的材料根据搭配不同的合金层，以及各合金层采用不同的化学组成，形成了实施例1～20。将未采用第一层和第二层的换热管材料作为对比例1～2，对各实施例之间，以及实施例和对比例之间进行腐蚀性能评价的比较。在实施例和对比例中，仅需对芯层的其中一侧进行各合金层的布置。实施例和对比例中所采用的芯层4、第一层1、第二层2和第三层3的化学组成对应到表2中材料编号所对应的化学成分。
耐腐蚀性能评价方法：测试前铝板靠近芯材的面及铝板边缘采用电镀胶密封并使用3M电工胶进一步密封，按照垂直方向15度角度倾斜交替放置，每组3-5片平行样，分别测试21天、42天、50天,平行样组有一片铝板发生腐蚀穿透即判为不合格用X表示，无穿透判定合格用O表示，测试评价结果如表3所示，表格中“-”表示缺损，不含有。腐蚀电位测量结果如表3所示。本发明多层结构方案铝板满足电位梯度设置。
表3
以实施例1为例进行解释说明。实施例1中所采用的芯层4、第一层1、第二层2和第三层3的化学组成对应到表2中材料编号所对应的化学成分。第一层1的厚度占比为换热管材料的厚度的15％，第二层2的厚度占比为换热管材料的厚度的15％，第三层3的厚度占比为换热管材料的厚度的10％。外层电位表示第三层3和第一层1的电位，为-768mV；中间层电位表示第二层2的电位，为-726mV。芯层4的电位为-675mV。“SWAAT 21d”表示测试21天后的测试结果，为合格。“SWAAT 42d”表示测试42天后的测试结果，为合格。“SWAAT 50d”表示测试50天后的测试结果，为合格。
以实施例6为例进行解释说明。实施例6与实施例1的区别在于未设置第一层1。外层电位为-720mV，中间层电位为-706mV，芯层4电位为-675mV。测试21天后的结果为合格，测试42天和50天的结果为不合格。原因在于未设置第一层1。
对比例1或2中均为常规的换热管材料，未设置有第一层1和第二层2，芯层4采用现有技术中的AA3003铝合金，测试21天、42天和50天的结果均为不合格。主要原因在于未设置第一层1和第二层2。
通过表3可以看出，本发明实施例的换热管的材料的耐腐蚀性能整体优于现有常用管材合金。本发明实施例的换热管的材料在焊接过程发生元素扩散，多层材料的单层腐蚀电位也是梯度变化的，通过设计调整外层到内层的腐蚀电位梯度可获得腐蚀性能优异的铝合金换热管材料。通过外层的低腐蚀电位层优先腐蚀而保护芯层4材料不被快速腐蚀，进而保护换热管不发生腐蚀穿透。
本发明利用上述换热管的材料制成换热管，该换热管为微通道扁管，采用上述换热管的材料制成的Al-Si系铝合金板材折叠形成。折叠后成型的微通道扁管形成有多个换热通道5和多个第一件6，多个换热通道5在微通道扁管的宽度方向上间隔设置，且在微通道扁管的长度方向延伸，每个第一件6位于微通道扁管宽度方向上的两个相邻换热通道5之间。
在一些具体的实施例中，换热管的宽度W，换热管的通道个数为N，满足下列条件：0.1<((N-2)/20)2((W-16)/16)3<0.25。符合该条件的结构的换热管，有利于提高换热管的耐压强度。
下面将对本发明实施例中的利用上述换热管的材料制成换热管进行清楚、完整地描述。
实施例21
该换热管包括通过单一材料带弯曲形成的管壁和在管壁内部从管壁一体延伸出的具有波浪形结构的翅片。如图5、6所示，波浪形翅片的相邻的波峰和波谷之间为第一件6，第一件6位于微通道扁管宽度方向上的两个相邻换热通道5之间。
实施例22
与实施例21的区别在于：微通道扁管在宽度方向上呈对称结构，如图7、8所示，波浪形翅片的相邻的波峰和波谷之间为第一件6，每个第一件6位于微通道扁管宽度方向上的两个相邻换热通道5之间。
实施例23
与实施例21的区别在于：该换热管包括通过两块形状相同的材料带弯曲形成的上下两个管壁，以及通过一块材料带折叠成波浪形结构而形成的内部插入件。形成管壁的两块材料带面对面设置，每个材料带的其中一个纵向边缘形成较大的弧形，另一个纵向边缘设有较小的弧形，由于这种相向布置，其中一个材料带的较大弧形接合在另一个材料带的较小弧形周围，以形成扁管的窄边。内部插入件插入管壁形成的内部空间内，形成微通道扁管，内部插入件的左右两个纵向边缘与扁管的左右两个窄边相靠并对窄边提供附加的强化。如图9、10所示，内部插入件形成的波浪形结构中，相邻的波峰和波谷之间为第一件6，每个第一件6位于微通道扁管宽度方向上的两个相邻换热通道5之间。
利用上述换热管的材料制备成的换热管不局限于实施例的形状。
本发明实施例另一方面还提供一种换热器，如图11所示，包括第一管7、第二管8、换热管9和翅片10，换热管9为多个，换热管9为本发明实施例中的用于换热器的换热管，换热管9与第一管7直接或间接连接，换热管9与第二管8直接或间接连接，至少部分翅片在第一管7的长度方向上位于相邻两个换热管之间，翅片10与相邻两个换热管9相连。
在一些具体的实施例中，换热管9通过钎焊与翅片10连接。
在一些具体的实施例中，换热管9为扁管。
在一些具体的实施例中，换热管9的管体与多个第一件通过一片板材为一体折叠形成。
本发明实施例的换热器，由于采用了上述换热管，使得换热器耐腐蚀，使用寿命长。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于换热器的换热管，其特征在于，换热管的材料包括芯层、第一层和第二层，所述芯层的材料为工业纯铝或铝合金，所述第一层的材料和所述第二层的材料为铝合金，所述芯层在其厚度方向上包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面外设置第一层和第二层，所述第一层的厚度方向、所述第二层的厚度方向和所述芯层的厚度方向大体平行，位于所述芯层同一侧的所述第一层和所述第二层，该所述第二层较所述第一层更靠近芯层，所述第一层的腐蚀电位小于所述第二层的腐蚀电位，所述第二层的腐蚀电位小于所述芯层的腐蚀电位。
2.根据权利要求1所述的用于换热器的换热管，其特征在于，所述换热管的材料还包括第三层，所述芯层的第二侧面外设置所述第一层、所述第二层和所述第三层中的一层或两层或多层，当所述第二侧面外设置有两层及多层时，远离所述芯层厚度方向的一层较靠近所述芯层厚度方向的一层的腐蚀电位较低。
3.根据权利要求1所述的用于换热器的换热管，其特征在于，按质量百分比计，所述芯层包括：Si：0～0.3％，Fe：0～0.3％，Cu：0.15～1.0％，Mn：0.5～2.0％，Mg：0～0.5％，以及0～0.3％的Zr与0～0.25％的Ti中的其中一种，其余为Al和不可避免的杂质元素。
4.根据权利要求1所述的用于换热器的换热管，其特征在于，按质量百分比计，所述第二层包括：Si：0～0.3％，Fe：0～0.3％，Cu：0～0.1％，Mn：0.5～2.0％，Zn：0～1.0％，Ti：0～0.25％，Zr：0～0.3％，其余为Al和不可避免的杂质元素。
5.根据权利要求4所述的用于换热器的换热管，其特征在于，按质量百分比计，所述第二层中Si的质量百分比小于0.1％。
6.根据权利要求1所述的用于换热器的换热管，其特征在于，按质量百分比计，所述第一层包括：Si：0～0.8％，Fe：0～0.6％，Cu：0～0.1％，Mn：0～2.0％，Zn：0.5～3.0％，Ti：0～0.25％，Zr：0～0.3％，其余为Al和不可避免的杂质元素。
7.根据权利要求2所述的用于换热器的换热管，其特征在于，按质量百分比计，所述第三层包括：Si：2～14％，Fe：0～0.3％，Cu：小于0.1％，Mn：小于0.3％，Zn：0～3.0％，Ti：0～0.2％，其余为Al和不可避免的杂质元素。
8.根据权利要求2所述的用于换热器的换热管，其特征在于，所述换热管的材料具有如下特征A、B、C中至少一项：
A，所述第三层的厚度占所述换热管材料厚度的5％-20％，
B，所述第一层的厚度占所述换热管材料厚度的5％-30％，
C，所述第二层的厚度占所述换热管材料厚度的5％-50％。
9.根据权利要求1～8任一项所述的用于换热器的换热管，其特征在于，所述换热管为微通道扁管，所述微通道扁管包括多个换热通道和多个第一件，多个所述换热通道在所述微通道扁管的宽度方向上间隔设置，且在所述微通道扁管的长度方向延伸，所述第一件位于所述微通道扁管宽度方向上的两个相邻所述换热通道之间，所述换热管的宽度W，所述换热管的通道个数为N，满足下列条件：0.1<((N-2)/20)2((W-16)/16)3<0.25。
10.一种换热器，其特征在于，包括第一管、第二管、换热管和翅片，所述换热管为多个，所述换热管为权利要求1-9任一项所述的换热管，所述换热管与所述第一管直接或间接连接，所述换热管与所述第二管直接或间接连接，至少部分所述翅片在所述第一管的长度方向上位于相邻两个所述换热管之间，所述翅片与该相邻两个所述换热管相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09310139A (ja) * 1996-05-17 1997-12-02 Sky Alum Co Ltd 熱交換器用アルミニウム合金製ブレージングシート
JP3753794B2 (ja) * 1996-07-08 2006-03-08 昭和電工株式会社 真空ろう付用アルミニウム材料及び該材料を用いた耐食性に優れたドロンカップ型熱交換器
JP2005016937A (ja) * 2003-06-06 2005-01-20 Denso Corp 耐食性に優れたアルミニウム製熱交換器
JP6838079B2 (ja) * 2016-04-19 2021-03-03 ハイドロ アルミニウム ロールド プロダクツ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＨｙｄｒｏ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｒｏｌｌｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＧｍｂＨ 腐食保護層を有するアルミニウム複合材料
CN109797323B (zh) * 2018-12-29 2021-02-02 上海华峰铝业股份有限公司 一种高耐腐蚀多层复合铝合金管材及其生产方法
CN111391430A (zh) * 2020-03-30 2020-07-10 银邦金属复合材料股份有限公司 铝合金复合材料、热交换器管及汽车
CN111906471B (zh) * 2020-07-13 2022-06-14 奥科宁克（昆山）铝业有限公司 兼具优异内外腐蚀性能的多层材料钎焊铝材及其制备方法

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