一種鋁合金硬釬焊板材及硬釬焊組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種釬焊板材，特別涉及一種鋁合金硬釬焊板材和組件。
【背景技術(shù)】
[0002]硬釬焊板材在熱交換器中及其它類似設(shè)備中有著廣泛的應用。傳統(tǒng)的硬釬焊產(chǎn)品具有由軋制板構(gòu)成的芯部，在芯部的至少一個表面上有的鋁包覆層。鋁包覆層由含有2-18%重量且的硅合金制造。鋁包覆層可以被連接到芯部上，例如通過輥壓接合、包覆物噴涂成形或半連續(xù)澆鑄或連續(xù)澆鑄方法。這些鋁包覆層通常具有540°C到610°C的液相線溫度。
[0003]在工業(yè)規(guī)模的熱交換器制造中使用了多種硬釬焊方法。
[0004]有一種真空硬釬焊(“VB”)，它在相對低的大氣壓下進行。為了獲得接合最佳條件，常用于真空硬釬焊的合金有目的地添加有I %或更少的鎂。當鎂在硬釬焊過程中從硬焊板材中蒸發(fā)出來時，鎂可以破壞填料合金的堅硬氧化膜，并且蒸發(fā)出的鎂可以作為吸氣劑，用于移除留在硬釬焊爐內(nèi)的氧氣和水份。
[0005]另一鐘釬焊方法是不使用釬焊劑的CAB，這種方法目前尤其被用在通過對很難使用焊劑的熱交換器內(nèi)表面進行釬焊以形成接合的場合。硬釬焊板具有鋁芯合金，在其一面或兩面上包覆有鋁硅基填料合金。
[0006]歐洲專利FP1306207B1公開另一種無焊劑釬焊工藝，其處于含有非常低的氧含量且最高500ppm的惰性氣氛中。此外，公開一種硬釬焊板材，其包括鋁芯合金，在鋁芯合金的一面或兩面上包覆含有0.1-5%重量的鎂和0.1-5%重量的鉍的鋁硅合金硬釬焊金屬作為中間層，并且薄包覆材料包覆在鋁硅合金硬釬焊合金上。在硬釬焊作業(yè)中，中間層中的硬釬焊材料隨釬焊時的溫度升高被熔化，但硬釬焊材料表面不會發(fā)生氧化，因為該表面被薄包覆材料包覆，薄包覆材料仍為固態(tài)。當溫度進一步升高，熔點較低的部分例如接近熔化的釬焊材料的薄包覆材料的熔析部分局部熔化，然后，硬釬焊材料由于體積膨脹而從薄包覆材料表面滲出并在其上擴散。硬釬焊材料表面隨后形成沒有氧化膜的新生表面，并且由于存在惰性氣氛，所以不會發(fā)生新的強烈氧化。應當使用按照所要求范圍的足量的鎂和鉍，因為它們能耗用鄰近氣氛中的氧并防止熔化的硬釬焊材料和熔化的薄包覆材料的表面氧化。
[0007]在此基礎(chǔ)上，人們要求進一步改善硬釬焊板和硬釬焊工藝，借此無需為組件內(nèi)表面提供釬焊劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鋁合金硬釬焊板材及硬釬焊組件，以達到可以應用在可控氣氛的無焊劑硬釬焊工藝中的目的。
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種鋁合金硬釬焊板材，包括包覆材料層、芯材層和置于所述包覆材料層和芯材層之間的鋁硅合金硬釬焊材料層，所述包覆材料層和所述芯材層由固相線溫度高于所述硬釬焊材料層的液相線溫度的鋁合金構(gòu)成，所述硬釬焊材料層中含有0.02?0.08%重量的鎂以及0.01?0.5%重量的鉍，所述鋁合金硬釬焊板材中鎂的總量少于0.06%，所述包覆材料層的厚度為所述鋁合金硬釬焊板材總厚度的0.1?10%。
[0011]優(yōu)選的，所述鋁合金硬釬焊板材中鎂的含量少于0.04%。
[0012]優(yōu)選的，所述硬釬焊材料層的厚度為所述所述鋁合金硬釬焊板材總厚度的5?20%o
[0013]優(yōu)選的，所述硬釬焊材料層和所述包覆材料層的厚度比大于4: I。
[0014]優(yōu)選的，所述硬釬焊材料層中包含0.01?0.1 %重量的鉍。
[0015]優(yōu)選的，所述硬釬焊材料層中包含0.1?5%重量的鋅，0.01?0.5%重量的銦以及0.01?0.5%重量的錫中的一種或多種。
[0016]優(yōu)選的，所述芯材層為鋁合金，含有0.5?2.0%重量的錳，I?1.2%重量的銅，O?1.0%重量的硅，O?0.9%重量的鐵，O?0.03%重量的鎂，其它元素和雜質(zhì)的含量均小于0.05%，其余為鋁。
[0017]優(yōu)選的，所述包覆材料層為不含鎂的鋁合金，含有O?0.5%重量的鐵，4.0?10.0 %重量的硅，O?1.0 %重量的銅，O?0.5 %重量的鋅，O?0.25 %重量的鈦，O?0.1 %重量的鍶，其它元素和雜質(zhì)的含量均小于0.05%，其余為鋁。
[0018]優(yōu)選的，所述鋁合金硬釬焊板材中硅的含量為O?1.0%。
[0019]一種由鋁合金硬釬焊板材構(gòu)成的硬釬焊組件，其制造方法包括以下步驟:第一步，成形各零件，其中至少一個零件由所述的鋁合金硬釬焊板材制成；第二步，組裝多個零件成一個組件；第三步，在惰性氣體氛圍中，在不使用焊劑的情況下硬釬焊該組件，使填料能熔化和擴散；第四步，冷卻硬釬焊組件。
[0020]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的鋁合金硬釬焊板材包括包覆材料層、芯材層和置于所述包覆材料層和芯材層之間的鋁硅合金硬釬焊材料層，所述包覆材料層和所述芯材層由固相線溫度高于所述硬釬焊材料層的液相線溫度的鋁合金構(gòu)成，從而當硬釬焊板材在釬焊操作中被熔化時，熔化的硬釬焊材料滲透到薄包覆材料層的表面上，其既可以應用在可控氣氛的無焊劑硬釬焊工藝中，也可以應用在使用釬焊劑的可控氣氛硬釬焊工藝中。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0022]本發(fā)明提供了一種鋁合金硬釬焊板材及硬釬焊組件，其既可以應用在可控氣氛的無焊劑硬釬焊工藝中，也可以應用在使用釬焊劑的可控氣氛硬釬焊工藝中。
[0023]該鋁合金硬釬焊板材，包括包覆材料層、芯材層和置于所述包覆材料層和芯材層之間的鋁硅合金硬釬焊材料層，所述包覆材料層和所述芯材層由固相線溫度高于所述硬釬焊材料層的液相線溫度的鋁合金構(gòu)成，所述硬釬焊材料層中含有0.02?0.08%重量的鎂以及0.01?0.5%重量的鉍，所述鋁合金硬釬焊板材中鎂的總量少于0.06%，所述包覆材料層的厚度為所述鋁合金硬釬焊板材總厚度的0.1?10%。
[0024]對本發(fā)明比較重要的是鋁合金硬釬焊板材中鎂的含量，總含量要控制在少于0.04%，最好要少于0.03%，當前，在制造鋁合金釬焊板時的質(zhì)量和控制機構(gòu)允許鎂的指標和控制具有±0.01%或更高的精度。
[0025]硬釬焊材料層的厚度為所述所述鋁合金硬釬焊板材總厚度的5?20%，該鋁合金釬焊板的厚度通常為0.05?4mm。
[0026]硬釬焊材料層和所述包覆材料層的厚度比大于4: I。
[0027]硬釬焊材料層中包含0.01?0.1 %重量的鉍，其中鐵的含量主要取決于合金的來源，最高可到0.8%，優(yōu)選不超過0.6%。鈦可以存在于硬釬焊材料中，作為晶粒細化元素，其含量最高為0.2%，優(yōu)選最高為0.15%。余量由不可避免的雜質(zhì)和鋁構(gòu)成。
[0028]在實施例一中，錳可以按0.2?0.8%的范圍存在于硬釬焊材料層中，以提高硬釬焊板材的耐蝕性。當錳添加量低于0.2%時，沒有耐蝕性。錳含量優(yōu)選為最少0.3%，以提供更高的耐蝕性。對于合金的性能，錳含量應當不超過1.0%，優(yōu)選最高為0.8%，因為超過這個水平，改善的耐蝕性將減弱。在有目的添加錳的實施例中，錳/鐵的重量比優(yōu)選至少為I，最好至少為2。
[0029]硬釬焊材料層中包含0.1?5%重量的鋅，0.01?0.5%重量的銦以及0.01?0.5%重量的錫中的一種或多種。
[0030]在實施例二中，鋁硅合金硬釬焊材料層進一步包含選自包括B1、Pb、L1、Sb和Th中的一種或多種潤濕元素，該潤濕元素的總量在約0.01 %?0.5 %的范圍。在一個優(yōu)選實施例中，在潤濕元素中選擇元素Bi，其含量范圍在0.0I %到0.5 %的范圍，優(yōu)選為約0.0I %到
0.1%，因為該元素是在釬焊作業(yè)中最有效的潤濕元素。
[0031]在實施例三中，鋁硅合金