Al合金管的接合体和使用其的热交换器的制造方法_3

文档序号:8448358阅读:来源:国知局
在该第二形态中,关于Al-Zn牺牲层3的设置范围,优选如下所述那样设定。即, 从填角焊缝端部511起填角焊缝5与设置于直管部2的外表面的Al-Zn牺牲层3沿着管轴 方向连续接触的长度,相对于填角焊缝5的沿着管轴方向的整体长度6,小于60%。如果小 于60%,那么,在与填角焊缝5接触的Al-Zn牺牲层3引起的优先腐蚀停止后,能够维持接 合部7的强度。在60%以上时,在Al-Zn牺牲层3引起的优先腐蚀停止后,不能维持接合部 7的强度,有可能因流过内管的制冷剂的压力而破裂。另外,由于设为小于60%,因此也包 含O%,此时,遍及与填角焊缝接触的直管部的外表面整体,未设置Al-Zn牺牲层。
[0063] C-3.填角焊缝端部存在于未设置Al-Zn牺牲层3的部分的形态(第三形态)
[0064] 如图6所不,在该第三形态中,也设置与直管部2的外表面和扩口部1的内表面接 触的填角焊缝5。在该形态中,在直管部2的一部分,有未设置Al-Zn牺牲层3的部分(乖 离部分),填角焊缝端部511在该乖离部分与内管4接触。在该第三形态中,也与上述第一、 第二形态同样,在与填角焊缝接触的直管部的外表面,使未设置Al-Zn牺牲层的部分存在, 但这样的部分是与填角焊缝接触的直管部的外表面的至少一部分,也可以遍及整体。
[0065] 另外,在该第三形态中,关于怎样设置Al-Zn牺牲层3是没有特别限制的,能够使 用与如上所述那样的第一形态同样的方法。
[0066] 在该第三形态中,关于Al-Zn牺牲层3的乖离部分的设置范围,优选如下所述那 样设定。即,将位于乖离部分的两端的Al-Zn牺牲层的端部中的、未形成填角焊缝一侧的 Al-Zn牺牲层端部与填角焊缝端部的沿着管轴方向的距离,设为小于填角焊缝的沿着管轴 方向的整体长度的60%。即,在图6的左上的四边形线所包围的部分图中,将在未被嵌入到 扩口部1内的直管部2的外表面设置的Al-Zn牺牲层3的填角焊缝端面51侧的端部33与 填角焊缝端部511的沿着管轴方向的距离,相对于填角焊缝5的沿着管轴方向的整体长度 6,小于60 %。如果小于60 %,还能够防止Al-Zn牺牲层3的优先腐蚀,而且,也能够防止除 接合部7以外的直管部2的孔蚀引起的腐蚀。另一方面,在60%以上时,不能发挥除接合部 7以外的直管部2部表面的牺牲防蚀效果,直管部2的孔蚀引起的腐蚀发展(恶化),有可 能导致早期贯通。另外,由于设为小于60%,因此也包含0%,此时,遍及与填角焊缝接触的 直管部的外表面整体地,未设置Al-Zn牺牲层。
[0067] 另外,通过除去牺牲层的乖离部分露出的结构,在手工钎焊那样的钎料浸透量容 易产生偏差的钎焊方法中,也能够一边目测确认乖离部分一边进行钎焊,所以能够将钎料 可靠地形成在乖离部分。
[0068] D.填角焊缝与Al合金管的接合界面
[0069] 在本发明的Al合金管的接合体中,优选填角焊缝5与Al合金管的直管部2的未 设置Al-Zn牺牲层的外表面的接合界面处的Zn浓度小于0. 2质量%。该Zn浓度也可以是 〇质量%。接合界面的表面Zn浓度为0. 2质量%以上时,优先从接合界面的Zn层起进行腐 蚀,有可能导致早期贯通。
[0070] E.内管
[0071] 接着,叙述Al合金管的内管的合金组成。优选该合金组成为含有0.8~1.6质 量%的此、0. 1~0. 8质量%的Cu、小于0. 7质量%的Si、小于0. 7质量%的Fe,剩余部分 由Al和不可避免的杂质组成的合金。以下,说明上述各合金元素的作用。
[0072] Mn :
[0073] Mn是对强度提高贡献很大的元素。小于0. 8质量%时,其效果不充分,如果大于 1. 6质量%,加工性就降低,在加工时容易产生裂纹和断裂。
[0074] Cu :
[0075] Cu是固溶在铝合金中有助于强度提高的元素。另外,在接合部中填角焊缝与没有 Al-Zn牺牲层的内管接触时,在吹管硬焊时,内管的Cu在填角焊缝方向上扩散。由此,填角 焊缝部的自然电位贵化(升高)、耐蚀性提高。在低于〇. 1质量%时,其效果不充分,如果大 于0. 8质量%,耐蚀性就降低。
[0076] Si,Fe :
[0077] Si、Fe多作为杂质混入,但如果是上述的浓度范围,即使含有也没有关系。但是, 当Si含量为0. 7质量%以上时,合金的加工性降低,在加工时,容易产生裂纹和断裂,另外, 耐蚀性降低。关于Fe,如果含量为0. 7质量%以上,耐蚀性也降低。
[0078] F. Al-Zn 牺牲层
[0079] 设置在内管的外表面的Al-Zn牺牲层,优选含有0. 5~5. 0质量%的Zn,剩余部分 由Al和不可避免的杂质组成。以下,说明Zn元素的作用。另外,如上所述那样除了并不一 定设置的部位之外,在要接合的Al合金管的整个表面,优选设置Al-Zn牺牲层。
[0080] Zn :
[0081] Zn是有助于提高耐蚀性的元素。小于0. 5质量%时,其效果不充分,如果大于5. 0 质量%,腐蚀速度就会变得过大,无助于耐蚀性的提高。
[0082] 除了 Zn之外,作为杂质,有时混入Si和Fe。关于Si,如果小于0.7质量%,即使 含有也没有关系。但是,在0. 7质量%以上时,合金的加工性降低,在加工时,容易产生裂纹 和断裂,另外,耐蚀性降低。关于Fe,如果小于0.7质量%,即使含有也没有关系。但是,在 〇. 7质量%以上时,耐蚀性降低。
[0083] 当Al-Zn牺牲层为包覆(clad)层时,包覆层的厚度优选为50 ym~300 μπι。包 覆层厚度如果小于50 μ m,则在R弯曲部和U弯曲部中,包覆层的牺牲防蚀效果不能充分发 挥,有时贯通寿命变短。
[0084] 另外,在内管材料和包覆材料的热处理工序中,Zn向内管方向扩散。在本发明中, 关于该Zn扩散距离,没有特别限定。但是,扩散距离如果小于50 μ m,Al-Zn牺牲层的牺牲 防腐蚀效果就不能充分发挥而有可能导致早期贯通。
[0085] 当Al-Zn牺牲层为Zn热喷涂层、Zn镀层、Zn置换处理层时,热喷涂量、镀量、Zn置 换量优选为11~18g/m 2。这是因为,当小于llg/m2时,得不到充分的牺牲阳极效果,即使 大于18g/m 2,其效果也饱和。
[0086] G.吹管硬焊钎料
[0087] 在本发明中,在钎焊中使用的钎料的合金组成没有特别限定,但优选使用JIS4045 或4047等的Al-Si类合金。
[0088] H. Al合金管的制作
[0089] Al合金管如下所述那样制作。在这里,说明Al-Zn牺牲层为包覆层的情况。首 先,在圆筒状的内管的外表面覆盖作为包覆层的皮材套筒(皮材只卩一7''),制作组合坯 (billet)。以成为期望的包覆层厚度的方式选定皮材套筒的厚度。接着,在加热炉中将组合 还均勾加热到350°C~600°C。接着,将组合还夹持在模具(dies)和压头前端(ram nose) 之间,插入到容器(container)内,在固定模具和压头前端的状态下,压入具有比芯材内径 更大外径的心轴(mandre 1),将内管的内径扩管,驱出内管和皮材间的空气。进而,将心轴固 定在规定位置,使空心系统(hollow system)前进,通过模具,将组合还挤压,形成无接缝的 中空管材。最后,经过拉拔工艺,制作具有规定的外径和内径的Al合金包覆管。
[0090] 代之,可以通过挤压成形制作内管,在其外表面,通过热喷涂形成Zn热喷涂层,也 可以通过镀敷形成Zn镀层,还可以通过Zn置换处理层形成Zn置换处理层。
[0091] I.吹管硬焊
[0092] 在对一端进行了扩管的一 Al合金管的扩口部中,插入在接合部涂敷有助焊剂 (flux)的另一 Al合金管。接着,在接合部配置吹管硬焊钎料,通过使用丙烷空气焊炬 (propane air torch)等焊炬的吹管硬焊将两管钎焊接合。助焊剂能够使用氟化物类助焊 剂、铯类助焊剂。像这样,吹管硬焊方法能够使用一般的方法。
[0093] 吹管硬焊的条件是,在到达600°C
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