CN1511072A - 制造成形品的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造由铝或铝合金构成的成形品的方法，包括如下步骤：用挤压或轧制的方法生产出中间体，所述中间体至少有一个平坦表面，用含钎剂的涂层涂布所述的至少一个坦表面，所述涂层包含助焊剂颗粒和黏合剂，黏合剂含有重量含量至少为10％的合成树脂，合成树脂作为其主要成分以甲基丙烯酸酯均聚物或甲基丙烯酸酯共聚物为基础，使中间体再成形为成形品，将成形品加热到足够高的温度，从而在成形品的限定部分之间产生至少一个钎焊接点。

Description

制造成形品的方法
本发明涉及一种制造由铝或铝合金构成的成形品的方法，它包括如下步骤：用挤压或轧制的方法生产出中间体，然后使中间体再成形为成形品。
此方法是众所周知的，用于生产不同类型的管子，例如缠绕管(wrapped tube)、折叠管或所谓的焊接管。
对许多此类成形品来说，为了得到密封结构(例如制管所需的结构)，或者为了得到所需的强度(例如折叠管所需的强度)，需要将成形品的不同部位相互连接起来。通常这都由钎焊来完成。如果需要这种连接，有必要至少提供待用助焊剂涂层进行钎焊的一个部位的表面。
然而，所有已知的助焊剂涂层都有缺点——它们都不得不在中间体再成形为成形品之后再施加。这些已知的助焊剂涂层一般很脆，且/或在中间体再成形时在铝表面承受变形力的粘附力不足。因此再成形时常见的助焊剂涂层会从铝表面部分剥落，尤其是在那些发生变形的区域。
因此，本发明的目的在于提供一种可以在中间体变形/弯曲之前施加助焊剂涂层的方法。借助于如权利要求1所述的方法可以实现这一目的。
这样就可以借助于简单的涂布方法来施加助焊剂涂层，与已知的施加技术相比，这种涂布方法在技术上非常简单，而且由于这种涂层仅施加到需要钎焊的部位，因此这种方法在某种程度上可以很容易地适应。
在该方法中，这种类型的钎剂不是限制因素，由于如权利要求3-12所述的任何类型的助焊剂涂层都可以使用。
本发明也不限于一类产品，如权利要求8-11所述，可以制造不同类型的产品。
参照附图，下面的说明会明确本发明的其它特点和优点，其中：
图1是根据本发明制造的管子的示意性的横断面视图，
图2是根据本发明制造的管子的改进实施方式的示意性横断面视图，
图3是根据本发明制造的管子的第三实施方式的示意性横断面视图，
图4是根据本发明制造的所谓多端口折叠管的示意性横断面视图，
图5是折叠管的改进实施方式的示意性横断面视图，
图6是折叠管的第三实施方式的示意性横断面视图，
图7是根据本发明制造的所谓焊接管的示意性横断面视图。
图1给出了一个所谓的缠绕管10。这根带有重叠侧部11的基本上呈圆筒形的缠绕管10是通过如轧制而生产出平面形状的物体，然后弯曲该平面物体而得到的。根据本发明，当所述物体呈平面形状时，至少一部分所述重叠侧部11涂有含有钎剂的涂层，因此可以借助于常规的涂布系统(例如用PCT/EP99/09162中所述的例子)用非常简单的方法进行涂布。如果所述缠绕管打算用作换热器中的集管或歧管，可以为所述平面形状物体的所述侧部提供缺口或切口，在形成缠绕管之后，所述缺口或切口便形成换热管12端部的孔。为了这一目的，所述区域11的外壁部分在弯曲之前也可以涂上一层含有钎剂的涂层。然后，所得到的管10和插入的换热管12(如果存在的话)被放在钎焊炉或此类设备内，不需要其它的助焊剂组分，由于存在含钎剂的涂层，因此可以直接得到重叠侧部11之间以及管10和12之间的钎焊结合。
图2也给出了一根缠绕管20，它与图1所示的缠绕管10基本上一致，也有重叠侧部21，重叠侧部21也可以带有含钎剂的涂层，从而使钎焊成为可能。在图2所示的实施例中，形成中间体的平板的中间部分带有多个孔或穿孔，在形成最终产品(在该例子中为集管20或歧管)之后，这些孔可以容纳换热管21的端部。在变形之前，至少所述平板的中间部分还带有含钎剂的涂层，因此在形成歧管20和插入管22之后，无须任何别的工艺步骤，用加热的办法即可直接进行歧管20和所述管之间的钎焊联接。
图3给出了通过本发明所述的方法可以得到的缠绕管的第三个实施方式。这类管在高压应用方面(例如制动系统的管路或液压应用方面)特别有用。所述中间体是至少一侧带有含钎剂的涂层的平板。随后所述平板被缠绕成圆筒形管，并形成多个层，因此所述管的壁要比所述平板厚。最好形成两层或多于两层，这取决于最终产品的用途。在最后一步中，所述缠绕管被加热到高于所需的钎焊温度的温度，钎焊温度取决于所用的助焊剂，由于缠绕管的各层之间存在含有助焊剂的涂层，因此相连的各层之间可以得到坚固的连接。
图4、5和6给出了所谓折叠多部件扁平管的不同的实施方式。每根这类管40、50或60的中间体是矩形平板。所述板的至少一侧涂上含钎剂的涂层之后，为了得到所需的钎焊连接，所述板被折叠成所需的形状，随后进行加热。
在图4中，至少管40的外侧必须有涂层，从而确保通过钎焊工艺连接和密封端部41和42。图5中的实施方式需要管的两侧都有含钎剂的涂层，但可以限于需要实际钎焊的部分。在这个例子中，需要实际钎焊的部分是指加固折叠部分51和两个端部52和53。这样就可以得到加固折叠部分51和端部52、53之间的密封连接，从而得到两个独立的管道54和55。而且，将两半个加固折叠部分51钎焊在一起可以提高所述管的强度。
图6给出了如何得到多端口的扁平管——用同样的方法从涂有本发明的含钎剂的涂层的扁平板开始在相应位置结合使用加固折叠和钎焊。这样，可以得到有5条管道的管60，并且显然可以得到任何其它构型的管。
图7给出了所谓的焊接管70，即通过例如用挤压成型两个“半管”(其端部可相互连接在一起)而得到的管。再成型之后，将两半部分沿缝71焊接在一起即可得到扁平管。中间体可以是所述半管或最终的焊接管，半管的扁平的外侧壁上可以带有含钎剂的涂层，焊接管的两个扁平侧上都带有含钎剂的涂层。最终的结果是相同的，所述涂层使得在管70和例如散热片坯料(finstock)之间形成钎焊连接成为可能。本发明的工艺甚至使得在钎焊之前但在涂布之后使所述管形成螺旋形，且使散热片坯料随后钎焊到所述管上成为可能。
作为涂层，既可利用下文所谓的预钎焊涂层——即含有助焊剂或生成助焊剂的化合物和钎焊合金或加热生成钎焊合金组分的涂层，也可利用下文所谓的预助焊剂涂层——即仅含助焊剂或生成助焊剂的化合物的涂层，在后一种情况下，钎焊合金或者是用覆层铝材——即带钎焊合金顶层，所述涂层位于所述覆层材料的顶层来得到，或者是带有涂层的铝产品与覆层铝材一起使用来得到。
预钎焊涂层的例子包括所谓的反应性助焊剂，例如WO0138040A所公开的例子，此类助焊剂以K2SiF6为基础。所述涂层可以包含重量含量为0-100％的K2SiF6、或重量含量为0-100％的KZnF3和/或重量含量为0-50％的氟铝酸钾。这种类型的涂层可以施加到未覆层的铝材上，在其上源于K2SiF6的Si提供填料，K、F和Al形成作为助焊剂的氟铝酸钾。这种类型的涂层尤其适于管子接头上的翅片(fin)，但可以用在本发明的应用中。
另一种类型的预钎焊涂层以助焊剂(例如已知的Nocolok Si1)为基础，例如已知Nocolok Si1是含有硅颗粒的助焊剂。硅颗粒会提供填料，而Nocolok助焊剂会以常规的方式起作用。这种类型的涂层也可以和未覆层的铝材一起使用。
第三种类型的预钎焊涂层可由以氟铝酸钾为基础的助焊剂组成，例如与铝硅合金粉末，象AA4047、AA4045等结合在一起的Nocolok。铝硅颗粒会提供填料，而所述助焊剂会以常规的方式起作用。这种类型的涂层也可以和未覆层的铝材一起使用。
作为预助焊剂涂层的例子，可以列举出下面的组合物。
Nocolok与普通助焊剂例如氟铝酸钾的混合物。这种类型的涂层必须应用于覆层铝材料或者和带有钎焊覆层的另一种铝产品一起使用。
其它类型的助焊剂(例如根据本发明可以用作所谓的预助焊剂涂层)如下：
氟铝酸钾(例如四氟铝酸钾KAlF4、五氟铝酸钾K2AlF5、K2AlF5·H2O和六氟铝酸钾K3AlF6)。此类助焊剂的例子在GB1438955A、US4428920A、US3951928A、US5318764A和US4579605A中已有说明。
氟氧化铝，例如Al2F4O、AlFO。
羟基氟化铝，例如AlF2(OH)、AlF2(OH)·H2O、AlF(OH)2。
氟硼酸盐，例如四氟硼酸钾(KBF4)和四氟硼酸钠(NaBF4)。此类助焊剂的例子在GB899171A、GB1007039A和US4235649A中已有说明。
氟锌酸盐，例如三氟锌酸钾(KZnF3)、四氟锌酸钾(K2ZnF4)、三氟锌酸铯(CsZnF3)四氟锌酸铯(Cs2ZnF4)。此类助焊剂的例子在DE19913111A和WO9948641A中已有说明。
碱金属氟硅酸盐，例如六氟硅酸铯(Cs2SiF6)、六氟硅酸钾(K2SiF6)、六氟硅酸锂(Li2SiF6)、六氟硅酸铷(Rb2SiF6)、六氟硅酸钠(Na2SiF6)和六氟硅酸铵((NH4)2SiF6)。此类助焊剂的例子在US5785770A、DE19636897A、US5985233A、US6019856A、US5980650A和WO9810887A中已有说明。
双碱金属氟硅酸盐，例如六氟硅酸铯钾(KCsSiF6)、六氟硅酸铯锂(LiCsSiF6)、六氟硅酸铯铷(RbCsSiF6)、六氟硅酸钾铷(RbKSiF6)六氟硅酸铯铵(NH4CsSiF6)。
碱金属酸式氟硅酸盐(或称碱金属氟硅酸氢盐)，例如氟硅酸氢铯(CsHSiF6)、氟硅酸氢钾(KHSiF6)、氟硅酸氢锂(LiHSiF6)和氟硅酸氢铵(NH4HSiF6)。
氟铝酸铯络合物，例如氟化铯(CsF)、六氟铝酸铯(Cs3AlF6)、四氟铝酸铯(CsAlF4、CsAlF4·H2O)和五氟铝酸铯(Cs2AlF5、Cs2AlF5·H2O)。此类助焊剂的例子在US4670067A、US5171377A(氟铝酸铯和氟化铯)、US5806752A(氟化铯)、US5771962A(氟化铯)和US4655385A(氟铝酸铯和氟化铯)中已有说明。
另外，所谓的超流体助焊剂也可以使用。
至于本发明将要用到的合成树脂，优选使用主要包括甲基丙烯酸酯均聚物或两个或多个甲基丙烯酸酯共聚物的合成树脂。作为特定的例子，此类甲基丙烯酸酯有甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸-2-甲基丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯-甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十三酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸-2-羟基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸叔丁基氨基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸间四氢糠酯等等。
施加所述涂层可以用不同的技术，例如借助于辊式涂布(roll coating)技术，随后对施加的涂层进行加热和干燥以蒸发混合助焊剂组分中的有机溶剂。辊转印(roll-transfer printing)技术也可以用作涂布方法，但辊式涂布是优选的方法，因为它能较好地控制沉积层的质量。
合成树脂优选有一种在200-400℃范围内(优选低于350℃)能够挥发的组分。
这样就得到了一个涂层，该涂层中的黏合剂在钎焊工艺通常所用的温度下会蒸发，因此该黏合剂对得到的钎焊接点的性质不会有负面影响。
在一个最优选实施方式中，合成树脂包括Rohm & Haas公司生产的商品名为Ploaroid B 48的树脂，其重量含量至少为10％。
已经发现，这种树脂能满足令人满意的助焊剂涂层的所有要求，尤其是在施加涂层时易于使用。而且在钎焊过程中不会产生有害的或危险性的烟，也未发现对环境有负面影响。
当助焊剂粉末对包含在助焊剂组合物中的合成树脂的重量比率落在9∶1到1∶2的范围内(优选是9∶1到3∶2)，且助焊剂涂层的施加量为2-20g/m2(优选是5-20g/m2)时，已经得到了令人满意的结果。
当反应性助焊剂的重量比超过9时，所述组分在铝材上的粘附力不足，涂层会发生剥落；反之，当这一比值小于3∶2时，过量的合成树脂会损害钎焊条件，从而改变钎焊性质并增加成本。
显然本发明并不局限于上述实施例，而且许多改进可以应用，且不脱离所属权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种制造由铝或铝合金构成的成形品的方法，包括如下步骤：
用挤压或轧制的方法生产出中间体，所述中间体至少有一个平坦表面，
用含助焊剂的涂层涂布所述的至少一个平坦表面，所述涂层包含助焊剂颗粒和黏合剂，黏合剂含有至少为10重量％的合成树脂，且合成树脂以作为其主要成分的甲基丙烯酸酯均聚物或甲基丙烯酸酯共聚物为基础，
使中间体再成形为成形品，和
将成形品加热到足够高的温度，从而在成形品的限定部分之间产生至少一个钎焊接点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于再成形至少涉及对所述中间产品的平坦表面的至少一部分进行弯曲操作。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述助焊剂为钎剂。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述涂层包括预助焊剂组分，且与预覆层材料一起使用。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于助焊剂与助焊剂组分中的合成树脂的重量比率在9∶1到3∶2之间。
6.如权利要求3-5中任意一项所述的方法，其特征在于反应性助焊剂的量是这样选择的：即使得涂布过的表面上游离硅、锌或锌加硅的量在1-7g/m2之间。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述助焊剂以氟铝酸盐化合物为基础。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于所述产品是折叠管。
9.如权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于所述产品是焊接管。
10.如权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于所述产品为缠绕管。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述产品为歧管。
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