[發(fā)明專利]多層可釬焊薄板

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680054633.4
• 申請日: 2006-11-21
• 公開（公告）號: CN101443188A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 腰越史浩;鶴野招弘;植田利樹;S·F·鮑曼
• 申請（專利權(quán)）人: 美鋁公司;株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: B32B15/01
• 分類號: B32B15/01;B23K35/02;C22C21/00;C22C21/10
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 李 帆

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可使用基于氟化物的焊劑通過受控氣氛釬焊過程進(jìn)行 釬焊的多層釬焊薄板，并提供改善的釬焊后強(qiáng)度同時保持薄板的抗腐 蝕性。

發(fā)明背景

由于能在各種形狀及類型的鋁零件間產(chǎn)生牢固且均勻的連接，所 以對鋁進(jìn)行釬焊連接是公知的方法。目前，商業(yè)化的重要釬焊方法是 下文稱為CAB方法的受控氣氛釬焊法。顧名思義，在具有受控氣氛(低 的氧及濕氣含量)的爐子中進(jìn)行CAB過程以使鋁在提高的溫度下的氧 化最小化。在CAB方法中，對要連接的鋁零件進(jìn)行成形，有時進(jìn)行清 洗，加焊劑，然后在接近600℃的溫度下進(jìn)行釬焊。CAB方法需要熔化 填充金屬，典型為熔化溫度比要連接的鋁零件低的4XXX系列(Al-Si) 鋁合金。能夠在要連接的鋁零件間以箔片形式，以置于連接位置附近 的糊料中的粉末形式添加填充金屬，或者如果工件由通常稱為鋁釬焊 薄板的包層產(chǎn)品制得，那么填充金屬能夠作為要連接的工件的組成部 分而存在。在填充金屬前熔化的焊劑的作用是消除(lift)或溶解鋁 零件上的氧化物層，并進(jìn)一步保護(hù)下方金屬防止其再氧化。適于CAB 釬焊的焊劑族的一個例子是無機(jī)氟化物焊劑，例如氟鋁酸鉀。一種廣 泛使用的這種類型商用焊劑是的焊劑族。Nocolok是加拿大 Alcan?Aluminium?Ltd的注冊商標(biāo)。

目前，在釬焊的鋁零件中產(chǎn)生高強(qiáng)度仍是挑戰(zhàn)，其中高強(qiáng)度通常 指的是190MPa或更高的極限抗拉強(qiáng)度(UTS)值。鋁芯合金的再結(jié)晶 消除了由變形帶來的任何在先強(qiáng)化，鋁芯合金中添加的大多數(shù)溶質(zhì)僅 提供平庸的強(qiáng)度提高。然而公知的是，在某些濃度及熱歷程的條件下， 鋁中的溶質(zhì)組合能導(dǎo)致析出硬化。一對特別有效的溶質(zhì)是鎂和硅，它 們能結(jié)合形成非常細(xì)小的對零件進(jìn)行強(qiáng)化的析出物。這通常稱為時效 硬化。當(dāng)在室溫下析出時，稱為“自然時效”，在提高的溫度下稱為 “人工時效”。

盡管Si是鋁釬焊合金中的常用元素，并常常存在于通常用作鋁釬 焊薄板芯層的AA3XXX合金中，然而通常在用于CAB方法的釬焊合金中 限制Mg。這是由于已知Mg對類型焊劑具有不利影響。Mg與 焊劑相互作用，使得對釬焊性能具有負(fù)面影響。Nocolok焊劑具有低 的使MgO溶劑化的能力，且該焊劑與Mg和MgO反應(yīng)形成鎂氟化物，這 些鎂氟化物提高焊劑熔點(diǎn)并降低其活性。如果在芯層中存在足夠高濃 度(有時即使低達(dá)0.1％也是有害的)的Mg，Mg可能在CAB過程中擴(kuò)散 到釬焊襯里中并與焊劑相互作用。利用Mg、同時在CAB過程中仍然維 持好的釬焊性的一種策略是在離開釬焊襯里的芯材相對側(cè)的襯里中引 入Mg。這種襯里稱為水側(cè)襯里或犧牲層，因?yàn)樗鼘⑴c發(fā)動機(jī)冷卻回路 中的冷卻劑接觸。此外，通過適當(dāng)選擇組成，犧牲層也能對下部芯合 金提供陰極保護(hù)，從而有助于將使用中對管的內(nèi)部侵蝕的嚴(yán)重程度最 小化。這種在犧牲層中引入Mg的策略對于焊接管非常有效，在焊接管 中管坯帶材被縫焊在一起。管坯的厚芯材提供足夠的Mg擴(kuò)散阻擋層， 使得在釬焊操作過程中Mg不能到達(dá)填充金屬或焊劑。

然而，能夠使用不同的管設(shè)計(jì)對管提供附加強(qiáng)度。這些設(shè)計(jì)要求 將管坯折疊成允許管沿管中間深度具有中心網(wǎng)(web)的結(jié)構(gòu)，將管分 隔成兩個平行的流動通道。因?yàn)樗鼈兊慕孛嫱庥^，有時也稱其為B-管 結(jié)構(gòu)。然而對于B管結(jié)構(gòu)，在釬焊填充金屬需要潤濕內(nèi)部犧牲層的位 置處，使用高M(jìn)g犧牲層會妨礙形成好的釬焊連接。

為了解決該問題，Kilmer美國專利6,555,251通過使用四層管坯 構(gòu)造將含Mg芯材與釬焊包層和犧牲層分隔開。在這種構(gòu)造中，含Mg 芯材在兩個表面上被不含Mg的中間層(interliner)限定。該發(fā)明的 關(guān)鍵特征在于一個或兩個所述中間層具有比芯合金高的Si含量。這種 設(shè)計(jì)的另一關(guān)鍵特征是在第一中間層(釬焊層和芯材之間的層)中使用 適量Cu水平(至多約0.3％)，認(rèn)為這會形成有助于管的抗外部腐蝕性 的腐蝕電位梯度。Kilmer報(bào)道在自然時效30天后，釬焊后極限抗拉 強(qiáng)度(UTS)值接近150MPa，在提高的溫度下經(jīng)過顯著時間后(在90℃下 30天)UTS高達(dá)210MPa。

考慮上述內(nèi)容，在本領(lǐng)域中仍然需要具有優(yōu)異釬焊能力的管坯材 料，該管坯材料能以較短的時效時間(優(yōu)選在室溫下)獲得較高水平 的釬焊后強(qiáng)度，還顯示出能用于包括但不限于B管結(jié)構(gòu)的折疊管結(jié)構(gòu) 的良好的外部和內(nèi)部腐蝕特征。

發(fā)明概述