CN1398212A - 具有优良的钎焊特性的铝制品 - Google Patents

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Abstract

一种具有优良的钎焊特性的铝制品，其具有至少一个涂覆有钎焊焊剂组合物的平表面，钎焊焊剂组合物包括钎焊焊剂和以丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物作为主要成分的合成树脂，其中钎焊焊剂是一种反应性焊剂，并且钎焊焊剂组合物的涂层没有金属和/或硅酮颗粒。

Description

具有优良的钎焊特性的铝制品
本发明涉及一种具有优良的钎焊特性的铝制品，该铝制品具有至少一个涂覆有钎焊焊剂组合物的平表面，所述钎焊焊剂组合物包括钎焊焊剂和以丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物作为主要成分的合成树脂。
GB-A-2334531中公开了这样一种铝制品。
在这种已知的制品中，为了获得所需的钎焊连接，涂层包括钎焊颗粒，特别是金属颗粒或硅粒或者其混合物。
使用这样的钎焊颗粒具有许多缺点。
首先，钎焊颗粒必须与涂层的粘合剂混合，涂层的粘合剂实际上是一种物理状态混合物，因此易于分离并且降低涂层中的均匀性。
钎焊颗粒的尺寸与涂层的厚度相比通常是较大的，以致于颗粒会从涂覆的表面中露出，从而形成粗糙表面，这将在操作过程中阻碍管的滑动。另外，在操作、运输加工等过程中，在两个制品的接触表面之间可能会产生机械磨损，从而改变、甚至破坏涂层的钎焊性能。
钎焊颗粒，特别是硅粒的使用可能产生局部表面反应，这将在钎焊过程中导致制品表面出现不规则变化，或者产生诸如焊穿的钎焊缺陷。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够避免出现上述问题的上述铝制品。
本发明目的可以实现，即钎焊焊剂是反应性焊剂(reactive flux)，并且钎焊焊剂的涂层没有金属和/或硅酮颗粒。
一种反应性焊剂是一种包含这样化学成分的焊剂，即，铝和所述化学成分在高温下的反应能够当场形成可在该温度下被钎焊的钎焊合金。
反应性焊剂最好是一种钾的氟硅酸钾或氟锌酸钾，但也可使用铯盐或铷盐。
这样的反应性焊剂系已经在WO-A-98.10887中被详细描述，并且这篇文献所公开的内容在这里引入作为参考。
在焊剂组合物中，钎焊焊剂与合成树脂之间的重量比在从9∶1至3∶2的范围内。当反应性焊剂的重量比超过9时，该组合物与铝材之间的粘附力会不足并且涂层易于剥落，而当反应性焊剂的重量比小于3∶2时，过大比例的合成树脂可能损害钎焊合金(brazing atmosphere)，从而改变钎焊特性和提高成本。
本发明还涉及一种用于制造具有优良的钎焊特性的铝制品的方法，其中所述铝制品具有至少一个涂覆有混合焊剂组合物的平表面，所述混合焊剂组合物包括钎焊焊剂和有机溶剂，一种以丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物作为主要成分的合成树脂溶解于所述有机溶剂中。
该方法的特征在于，所述钎焊焊剂是反应性焊剂，钎焊焊剂的涂层没有金属和/或硅酮颗粒，并且利用一种逆辊涂布技术涂覆涂层，随后加热并干燥涂层，以使混合的焊剂组合物中的有机溶剂蒸发。也可采用辊转换印技术作为一种施加方法，但是逆辊涂布是优选的，这是因为它能很好地控制沉积层的质量。
对于本发明中所用的合成树脂，主要包括一种丙烯酸酯的均聚物或者两种或多种丙烯酸酯的共聚物的合成树脂是优选的。这样的丙烯酸酯例如为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸2-甲基丙酯、丙烯酸n-丁酯、丙烯酸t-丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十二基烷酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸环己酯、丙烯酸苯甲基酯、丙烯酸二乙氨基乙酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸t-丁氨基乙酯、丙烯酸缩水甘油基酯、丙烯酸间四氢糠基酯等。
逆辊涂布或者辊转换印设备(roll-transfer printingequipment)例如具有在图1中所示的结构，其中由重绕单元8提供的铝挤压多腔平管A通过供料辊10被送至组合物施料步骤。在该施料步骤中，储放在组合物容器1中的组合物通过拾料辊2被拾取，被输送到施料辊3，接着被施加到通过施料辊3和支承辊4的铝挤压多腔平管A的表面上。
涂覆有组合物的铝挤压多腔平管A通过供料辊11被送至诸如对流加热烘箱之类的烘箱5中，烘箱5包括干燥区6和冷却区7。当铝挤压多腔平管A在干燥区6中被加热到在大约摄氏200度至摄氏300度之间的温度后被冷却，并经供料辊12通过卷绕单元9进行卷取。尽管对流加热系统适于用作炉的加热系统，但是也可使用利用远红外线的辐射加热，利用远红外线的辐射加热结合空气供给以促进有机溶剂的蒸发。
铝挤压多腔平管A通常在几秒钟的时间内通过炉5，在这段时间内，涂覆在铝挤压多腔平管上的组合物中所包含的有机溶剂蒸发，在铝挤压多腔平管的一个平表面上留下包括焊剂和合成树脂的涂层。尽管图1示出了仅在铝挤压多腔平管的平表面一侧上施加组合物的设备结构，但是也可通过增加另一个组合物容器和辊组对平管的两侧进行涂覆。
现将参照下面的实例对本发明进行更详细的描述。
实例
粘合剂系基于Paraloid B 48(Rohm & Haas)。从钎焊方面来说，焊剂和粘合剂的比例为3∶2是令人满意的并且，涂层被生产。在试验中批量用K2SiF6。这种材料被人工合成并且筛分以确保最大的颗粒尺寸小于管上涂层的干燥涂层厚度(即小于30微米)。Paraloid B 48可在二甲笨溶剂中的40％固溶体中获得。
调节涂层参数的刮条涂布试验概括如下：
   焊剂(克)  B 48溶液(毫升) 二甲笨(毫升)  刮条涂布机  涂层干燥薄膜厚度  g/m2焊剂
    75     125     -   棕色     ＞50     ＞70
    75     125     20   蓝色     45     ＞50
    75     125     40   灰色(036)     30     40
    75     125     60   灰色(036)     25     ±30
涂层评价
利用036刮条涂布机涂覆MPE管试样。利用标准烘箱设备对湿的涂层进行干燥/硬化，即，在摄氏240度的温度下在烘箱设备中放置1分钟。当利用涡流涂层厚度测量装置进行检测时，可以确定干燥薄膜的厚度为25至28微米。利用60、40和20 lb.in.进行的反面冲击测试可以看出，没有失去压痕上的附着力，并且当利用粘胶带(透明胶带)进行测试时可以看出，没有失去涂层。涂覆的管试样经受平弯并且再次利用粘胶带测试附着层。仅可观察到粘合剂带受到轻微变色。干燥涂层的表面比较光滑并且没有表现出任何与相邻涂覆表面粘结的趋势。以上述方式涂覆的管装有露出的飞边(unclad fin)并且在CAB钎焊炉中进行成功地钎焊。
涂覆
制备足够的涂覆材料以充填到实验室辊涂覆设备的托盘。按照焊剂和Paraloid B 48的比例为3∶2，总共制备大约2升的涂覆材料。B 48所用的溶剂是DBE(二价酸酯)。涂布机采用双辊式结构(即，一个拾料辊和一个施料辊)。以逆辊涂布的方式将涂层施加在平管表面上。调节施料辊以提供所需的涂层干燥薄膜厚度(25至28微米)并且一批管被涂覆以及使湿的涂层干燥。接着，对管的反面进行涂覆并且再次使湿的薄膜被干燥以使管的每一个平表面接收相同的涂层厚度。为了达到涂层干燥的最低要求，一些管仅在实验室干燥炉中被放置45秒，只有正常停留时间的一半。通过反面冲击和弯曲试验对涂层进行测试可以看出，涂层绝对不比经受长时间硬化的管的涂层差。
涂覆管的评价
涂覆的管试样被称重，接着在摄氏350度的温度下在实验室马弗炉中被放置10分钟。然后，小心地取出管以不干扰剩余的涂层，并且当冷却时被再次称重。接着，利用薄纸进行擦拭以物理地取下剩余的涂层，然后对管进行再次称重。根据重量差可以确定涂层的厚度，从而可确定焊剂量。
辊涂覆管的CAB钎焊
利用涂覆的MPE管和露出的飞边材料(uclad fin)建立5个试样芯。利用下列的条件和设定使这些试样通过CAB炉：
    区1     区2     区3     区4     区5     区6     区7    带速(In/min)
    1     400     450     585     605     610     614     614     12
    2     400     450     585     605     610     614     614     15
    3     450     480     500     550     580     600     600     9
    4     450     480     500     580     600     610     580     12
    5     450     480     500     580     600     610     610     15
钎焊操作的主要特征概括在下表中：
   最高温度     时间(分钟)＞577℃    时间(分钟)＞595℃    时间(分钟)＞600℃    变化率(℃/分钟)400-577℃  颜色 钎焊焊缝
1     613     445     345     300     37 管外表面V.暗色 焊缝基本较好
2     608     3     2     2.6     68 比1号淡 接触好的地方焊缝好
3     600     4.5     2.1      -     30 甚至在未涂覆的表面上出现棕色  不好
4     604     3.7     2.15     1.35     68 与2号类似 与2号类似
5     605     2.4     1.6     1.4     61 在芯内比2号暗 钎焊焊缝小
所得到的钎焊接头展示出极佳的焊缝结构并且在钎焊接头中没有游离的硅粒。

Claims (15)

1.一种具有优良的钎焊特性的铝制品，该铝制品具有至少一个涂覆有一钎焊焊剂组合物的平表面，所述钎焊焊剂组合物包括钎焊焊剂和合成树脂，该合成树脂以丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物作为主要成分，其特征在于，所述钎焊焊剂是反应性焊剂，并且所述钎焊焊剂组合物的涂层没有金属和/或硅酮颗粒。
2.如权利要求1所述的铝制品，其特征在于，该反应性焊剂包括氟硅酸钾和/或氟锌酸钾。
3.如权利要求1或2所述的铝制品，其特征在于，在该焊剂组合物中，钎焊焊剂与合成树脂之间的重量比在从9∶1至3∶2的范围之间。
4.如权利要求2所述的铝制品，其特征在于，该钎焊焊剂包括重量百分比为0-100％的K2SiF6、重量百分比为0-100％的KZnF3和/或重量百分比为0-50％的氟铝酸钾。
5.如权利要求4所述的铝制品，其特征在于，该氟铝酸钾是KAlF4和/或K2AlF5。
6.如权利要求4所述的铝制品，其特征在于，该钎焊焊剂包括重量百分比为6-100％的K2SiF6。
7.如权利要求2所述的铝制品，其特征在于，该钎焊焊剂包括重量百分比为70-90％的K2SiF6和重量百分比为30-10％的KAlF4。
8.如权利要求2、4、5、6或7所述的铝制品，其特征在于，至少一部分的钾盐被相应的铯盐和/或铷盐取代。
9.如上述权利要求中的任何一项所述的铝制品，其特征在于，该反应性焊剂的量被选定成，在涂覆的表面上的游离Si、Zn或Si+Zn的量在1至7g/m2的范围之间。
10.如上述权利要求中的任何一项所述的铝制品，其特征在于，该合成树脂包括重量百分比至少为10％的在市场上以“Paraloid B 48 ofRohm & Haas”名称出售的树脂。
11.一种用于制造具有优良的钎焊特性的铝制品的方法，所述铝制品具有至少一个涂覆有一混合焊剂组合物的平表面，所述混合焊剂组合物包括钎焊焊剂和有机溶剂，一以丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物作为主要成分的合成树脂溶解于所述有机溶剂中，其特征在于，所述钎焊焊剂是反应性焊剂；所述钎焊焊剂的涂层没有金属和/或硅酮颗粒；并且利用一种辊转换涂布技术施加所述涂层，随后加热并干燥该涂层，以使混合焊剂组合物中的有机溶剂蒸发。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述有机溶剂的分子结构中的碳和氧的原子比是在2和3之间的数值。
13.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，该混合焊剂组合物的粘度在100和10000mPA-s之间。
14.如权利要求10、11或12所述的方法，其特征在于，包括在该混合焊剂组合物内的焊剂粉末与合成树脂之间的重量比在从9∶1至3∶2的范围内。
15.如权利要求11-14中任何一项所述的方法，其特征在于，该合成树脂包括重量百分比至少为10％的在市场上以“Paraloid B 48 of Rohm& Haas”名称出售的树脂。
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