[發(fā)明專利]具有內(nèi)部焊料層的鋁復合材料及焊接結構

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480038580.1
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN105377492B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設計）人: 哈特莫特·揚森
• 申請（專利權）人: 海德魯鋁業(yè)鋼材有限公司
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K35/28;B23K35/02;B32B15/01;F28F21/08;F28F1/02
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司11112
• 代理人: 張?zhí)焓?張杰

技術領域

本發(fā)明涉及一種由至少兩種不同的鋁合金組成的三層的能夠焊接的鋁復合材料，其中三層的內(nèi)層為由鋁焊料合金組成的鋁焊料層，其他層成型為覆蓋層并且由至少一種其他的鋁合金組成，其中至少一種其他的鋁合金具有高于鋁焊料合金的液相溫度的固相溫度。此外本發(fā)明還涉及一種焊接結構。

另外，本發(fā)明還涉及一種包括三層的鋁復合材料的鋁復合材料，該材料具有由鋁焊料合金組成的內(nèi)部鋁焊料層和兩個由至少一種其他的鋁合金組成的覆蓋層，其中至少一種其他的鋁合金具有高于鋁焊料合金的液相溫度的固相溫度，該材料還具有在覆蓋層上設置的一個或多個防腐層和/或設置在覆蓋層一側或兩側的鋁焊料合金層。

背景技術

現(xiàn)有技術中早已知道能夠焊接的鋁復合材料。用于焊接技術的鋁復合材料通常在表面上具有在焊接過程中熔化的鋁焊料層，這樣具有鋁焊料層的部件通過焊接接頭與連接對象相連。鋁復合材料的其余的層并不熔化。相應的連接過程發(fā)生在通常具有例如用于固定薄片或者液體引導管的多個焊接點的熱交換器的制造過程中。為了焊接熱交換器，迄今使用設有外面的鋁焊料層的板材。然而由于鋁焊料的過量，特別在設置為I形的焊接接頭上出現(xiàn)問題。由于硅的局部過剩，連接對象的液相溫度局部地劇烈下降，這樣會在該區(qū)域內(nèi)發(fā)生“燒穿”或者部件的壁厚的降低。硅過剩的危險例如發(fā)生在主分配器的I形焊接接頭上和對應的液體引導管上。即使在焊接過程中不發(fā)生待焊接的管道的“燒穿”，也會產(chǎn)生具有壁厚減小的區(qū)域或者出現(xiàn)所謂的“液膜遷移”效應。液膜遷移效應中，由于硅在復合材料中擴散導致表面上出現(xiàn)局部的結構缺陷。已焊接的部件的該區(qū)域出現(xiàn)例如焊接的熱交換器的壽命問題。使用的復合材料的通常使用的外部鋁層是在焊接過程中熔化而后再次凝固的鋁焊料層。因此由于鋁焊料層的流動特性，在熱交換器的其他部件上還會產(chǎn)生關于凝固的、不規(guī)則的鋁焊料層表面的切口效應的機械問題。熱交換器隨后的涂覆由于已熔化并且再次凝固的外層也會出現(xiàn)問題。此外缺點還在于，氧化鋁層覆蓋位于外部的鋁焊料層，氧化鋁層在制造焊接接頭時會導致焊接點由鋁焊料浸潤的問題。因此必須使用更多助焊劑以保證焊接接頭的質(zhì)量。公開的美國專利申請US2003/0099856A1中已知例如一種一共由五個層組成的能焊接的鋁復合材料，其中設置一個由兩個外部鋁焊料層包裹的位于內(nèi)部的鋁芯合金層，另外將薄的鋁層涂覆于兩個外部鋁焊料層上。薄的鋁層應該設置用于使鋁焊料不氧化，從而可以不使用助焊劑。然而已知的鋁復合材料的層結構相對復雜，因為必須提供總共至少五個鋁合金層。但是外部的非常薄的覆蓋層在焊接過程中熔化，這樣由于表面熔化而沒有解決上述問題。特別是在鋁焊料層上提供非常薄的覆蓋層對于生產(chǎn)工藝要求很高，因此在制造中成本較高。美國專利US4825941中已知一種具有主分配器的熱交換器的制造，主分配器通過I形焊接接頭與引導液體的扁管焊接。

發(fā)明內(nèi)容

從現(xiàn)有技術出發(fā)，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠焊接的鋁復合材料，該材料構成簡單、具有用于制造I形焊接接頭的良好的焊接性能、明顯降低焊接的部件的“燒穿”的危險以及提供了足夠的機械性能。除此以外，還應當提出一種焊接結構。

根據(jù)本發(fā)明的第一教導，指出的目的通過鋁復合材料這樣實現(xiàn)，即單個覆蓋層具有超過鋁焊料層厚度的至少1.5倍，優(yōu)選至少5倍的厚度。

需要指出，具有位于內(nèi)部的鋁焊料層和兩個覆蓋層的簡單的、三層的鋁復合材料，其中覆蓋層具有鋁焊料層的1.5倍或更大的厚度，這種鋁復合材料不僅允許完美的焊接結果，而且顯著降低了燒穿的危險。此外，這種能夠焊接的鋁復合材料提供一個軋制的鋁表面作為外表面，鋁表面在焊接后不具有表面不平的問題以及由此導致的與其他部件的切口效應的問題。當倍數(shù)為5或者更多時，鋁復合材料的強度受其覆蓋層影響更大。可以考慮將根據(jù)本發(fā)明的鋁復合材料只構成為三層。根據(jù)用途，還可以補充其他外層，以確保對鋁復合材料設置犧牲陽極層或其他焊料層的特定要求。鋁復合材料的覆蓋層為鋁復合材料的機械性能做出主要貢獻，而不受鋁復合材料內(nèi)部的焊料層的熔化影響。當然可以考慮，覆蓋層由不同的鋁合金組成。

代替僅三層的鋁復合材料，本發(fā)明的目的還通過一種鋁復合材料實現(xiàn)，該材料首先具有帶有內(nèi)部焊料層的相應的三層的結構，單個覆蓋層具有超過鋁焊料層厚度的至少1.5倍，優(yōu)選至少5倍的厚度并且設置其他成型為犧牲陽極層、防腐層或外部焊料層的外層。

覆蓋層的厚度優(yōu)選為鋁復合材料總厚度的10％到49％，優(yōu)選15％-47.5％。由此確保了，如已經(jīng)闡述的，覆蓋層對鋁復合材料的機械性能的影響特別大并且還可以保證在焊接過程中高的形狀穩(wěn)定性。