具有可钎焊的外表面层的铝制热交换器制造技术

铝制热交换器包括具有内表面和外表面的第一板和第二板，第一板和第二板通过钎焊结合并且限定至少一个流体流动通路。第一板和第二板均包括铝或铝合金的芯层，该芯层的熔化温度高于铝钎焊温度。第一板还包括限定第一板的外表面的第一外包覆层。第一外包覆层可钎焊至要冷却的物体的金属层并且包括镍或铜。第二外包覆层定位在第一外包覆层和芯层之间，并且第一外包覆层被辊压复合到至少第二外包覆层。一种制造方法，包括钎焊第一板和第二板，其中第一板的各层被辊压复合，并且第一板在钎焊之前可选地成形。

【技术实现步骤摘要】
具有可钎焊的外表面层的铝制热交换器
本公开涉及热交换器的构造，特别涉及这样一种热交换器，其外表面供物体例如通过钎焊或烧结而直接结合，并且涉及其构造方法。
技术介绍
电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)采用产生大量热能的电力电子装置。这种热能必须消散，以避免这些装置过热，否则可能导致损坏或者性能下降。汽车电力电子装置通常包括一个或多个发热电子部件，诸如晶体管、电阻器、电容器、场效应晶体管(FET)、隔离栅双极晶体管(IGBT)、电力逆变器、DC到DC转换器和DC到AC转换器。这些部件可以安装在热交换器的外表面上，例如其中热界面材料(TIM)薄层设置在电力电子装置与热交换器的外表面之间，以增加热接触。TIM可以包括导热油脂、蜡或金属材料。然而，电子装置与热交换器之间的热导率会受到许多因素的影响，因素包括接触压力、TIM层的厚度和/或空隙的存在。因此，仍然需要改善热交换器与电力电子装置之间的热接触。
技术实现思路
根据本公开的的一方面，提供了一种钎焊的热交换器，包括：(a)具有内表面和外表面的第一板；(b)具有内表面和外表面的第二板；(c)外周边缘，第一板和第二板的内表面沿着外周边缘在铝钎焊温度下通过钎焊结合在一起；(d)至少一个流体流动通路，至少一个流体流动通路限定在第一板和第二板的内表面之间；根据一个实施例，第一板和第二板均包括芯层，其中，芯层包括铝或铝合金，并且具有高于铝钎焊温度的熔化温度；根据一个实施例，第一板还包括：限定第一板的外表面的第一外包覆层，其中，第一外包覆层能钎焊至要冷却的物体的金属层并且包括镍、镍合金、铜或铜合金；以及第二外包覆层，第二外包覆层定位在第一外包覆层和芯层之间，其中，第一包覆层被辊压复合至第二外包覆层。根据一个实施例，第一外包覆层的厚度为约25μm至250μm，例如约50μm至150μm。根据一个实施例，第一外包覆层包括铜或铜合金；其中，第二外包覆层被辊压复合至芯层以及第一外包覆层；并且其中，第二外包覆层包括镍、镍合金、不锈钢、高镍钢或低碳钢。根据一个实施例，第二外包覆层的厚度从大于10μm至约150μm。根据一个实施例，第二外包覆层包括铝或铝合金，并且其熔化温度高于铝钎焊温度；以及第一板还包括第三外包覆层；其中，第三外包覆层被辊压复合至第二外包覆层；以及其中，第三外包覆层包括镍或镍合金。根据一个实施例，第三外包覆层也被辊压复合至芯层。根据一个实施例，第一外包覆层的厚度与第三外包覆层的厚度相同，或者第一外包覆层和第三外包覆层的厚度在彼此的约±25％以内。根据一个实施例，第二外包覆层比芯层薄。根据一个实施例，第一板还包括第一内包覆层，第一内包覆层限定第一板的内表面并且包括铝合金，铝合金在铝钎焊温度下熔化并且形成填料金属。根据一个实施例，第一板还包括第二内包覆层，第二内包覆层直接被辊压复合至芯层的与第一外包覆层的相反的一侧，并且第二内包覆层包括镍或镍合金。根据一个实施例，第一板还包括第三外包覆层和第四外包覆层，第三外包覆层被辊压复合至第二外包覆层，第四外包覆层被辊压复合至第三外包覆层；以及第三外包覆层包括铝或铝合金，并且其熔化温度高于铝钎焊温度；以及第四外包覆层包括镍、镍合金、不锈钢、高镍钢或低碳钢。根据一个实施例，第二外包覆层和第四外包覆层两者都包括镍或镍合金，并且第四外包覆层被辊压复合至芯层。根据一个实施例，该热交换器还包括要冷却的物体，要冷却的物体具有金属层，该金属层已经通过冶金地结合而结合至第一外包覆层，冶金地结合选自焊料结合、超声波焊接结合或烧结结合。根据一个实施例，要冷却的物体通过钎焊接头而结合至第一外包覆层，并且其中，热交换器在第一外包覆层与要冷却的物体的金属层之间还包括焊料层。根据本公开的另一方面，提供了钎焊的热交换器，包括：(a)具有内表面和外表面的第一板；(b)具有内表面和外表面的第二板；(c)外周边缘，第一板和第二板的内表面沿着外周边缘在铝钎焊温度下通过钎焊结合在一起；(d)至少一个流体流动通路，至少一个流体流动通路限定在第一板和第二板的内表面之间；第一板和第二板均包括芯层，其中，芯层包括铝或铝合金，并且具有高于铝钎焊温度的熔化温度；以及第一板还包括：限定第一板的外表面的第一外包覆层，其中，第一外包覆层能钎焊至要冷却的物体的金属层并且包括镍、镍合金、铜或铜合金；以及第二内包覆层，第二内包覆层直接被辊压复合至芯层的与第一外包覆层的相反的一侧，并且第二内包覆层包括镍或镍合金。根据本公开的另一方面，提供了一种用于制造如本文的热交换器的方法。该方法包括：(a)提供第一板和第二板，其中，第一板由包括第一外包覆层、第二外包覆层和芯层的多个层构成，第一板的各层已经通过辊压复合而结合在一起；(b)通过选自冲压和拉伸的成形操作来形成第一板和第二板中的至少一个；(c)在铝钎焊温度下将第一板钎焊至第二板；以及(d)通过选自钎焊、超声焊接或者烧结的冶金地结合操作，将要冷却的物体的金属层结合至第一板的外表面以及第一外包覆层。根据一个方面，第一板还包括第一内包覆层，第一内包覆层包括铝合金，铝合金在铝钎焊温度下熔化并且形成填料金属，第一内包覆层在步骤(a)之前被辊压复合至芯层。附图说明现在将参考附图通过示例的方式描述本公开的示例性实施例，附图中：图1是根据一个实施例的热交换器的截面侧视图；图2是根据一个实施例的热交换器的截面侧视图；图3是根据一个实施例的热交换器的截面侧视图；图4是根据一个实施例的热交换器的一部分的放大截面侧视图，其上安装有要冷却的物体；图5是根据另一个实施例的热交换器的一部分的放大截面侧视图，其上安装有要冷却的物体；图6是根据另一个实施例的热交换器的一部分的放大截面侧视图，其上安装有要冷却的物体；以及图7是根据另一个实施例的热交换器的一部分的放大截面侧视图，其上安装有要冷却的物体。具体实施方式现在参考附图在下面描述根据实施例的热交换器10。热交换器10包括第一板12和第二板14，第一板12和第二板14在它们的外周边缘处密封在一起，并且第一板12和第二板14的位于外周边缘内侧的区域被间隔开，以在板12、14之间限定用于传热流体的至少一个流体流动通路16。至少第一板12是具有第一表面18(在本文中也称为“内表面”)的传热板，该第一表面18与传热流体热接触，并且面向流体流动通路16和第二板14。第一板12还具有相对的第二表面20(在本文中也称为“外表面”)，以与要加热或冷却的至少一个物体21接触。热交换器10的第二板14例如通过冲压而成形，并且具有平坦且平面的基部22，该基部在所有侧边都被具有外周密封表面26的凸起的外周凸缘24围绕，沿着该外周密封表面26，第二板14例如通过钎焊(铜焊)或焊接而密封至第一板12的内表面18上的外周密封表面28。第二板14具有第一表面38(在本文中也称为“内表面”)以及相对的第二表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钎焊的热交换器，包括：/n(a)具有内表面和外表面的第一板；/n(b)具有内表面和外表面的第二板；/n(c)外周边缘，所述第一板和所述第二板的内表面沿着所述外周边缘在铝钎焊温度下通过钎焊结合在一起；以及/n(d)至少一个流体流动通路，所述至少一个流体流动通路限定在所述第一板和所述第二板的内表面之间；/n其中，所述第一板和所述第二板均包括芯层，其中，所述芯层包括铝或铝合金，并且其熔化温度高于铝钎焊温度；/n其中，所述第一板还包括：/n限定所述第一板的外表面的第一外包覆层，/n其中，所述第一外包覆层能钎焊至要冷却的物体的金属层并且包括镍、镍合金、铜或铜合金；以及/n第二外包覆层，所述第二外包覆层定位在所述第一外包覆层和所述芯层之间，其中，所述第一外包覆层被辊压复合至所述第二外包覆层。/n

【技术特征摘要】
20200121 US 16/748,4361.钎焊的热交换器，包括：
(a)具有内表面和外表面的第一板；
(b)具有内表面和外表面的第二板；
(c)外周边缘，所述第一板和所述第二板的内表面沿着所述外周边缘在铝钎焊温度下通过钎焊结合在一起；以及
(d)至少一个流体流动通路，所述至少一个流体流动通路限定在所述第一板和所述第二板的内表面之间；
其中，所述第一板和所述第二板均包括芯层，其中，所述芯层包括铝或铝合金，并且其熔化温度高于铝钎焊温度；
其中，所述第一板还包括：
限定所述第一板的外表面的第一外包覆层，
其中，所述第一外包覆层能钎焊至要冷却的物体的金属层并且包括镍、镍合金、铜或铜合金；以及
第二外包覆层，所述第二外包覆层定位在所述第一外包覆层和所述芯层之间，其中，所述第一外包覆层被辊压复合至所述第二外包覆层。


2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一外包覆层的厚度为约25μm至250μm。


3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一外包覆层包括铜或铜合金；其中，所述第二外包覆层被辊压复合至所述芯层以及所述第一外包覆层；并且其中，所述第二外包覆层包括镍、镍合金、不锈钢、高镍钢或低碳钢。


4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述第二外包覆层包括镍或镍合金。


5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，所述第二外包覆层的厚度从大于10μm至约150μm。


6.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述第一外包覆层的厚度为约50μm至150μm。


7.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一外包覆层包括镍或镍合金，并且厚度为约25μm至250μm。


8.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于，所述第二外包覆层包括铝或铝合金，并且其熔化温度高于所述铝钎焊温度；以及
其中，所述第一板还包括第三外包覆层；其中，所述第三外包覆层被辊压复合至所述第二外包覆层；以及其中，所述第三外包覆层包括镍或镍合金。


9.根据权利要求8所述的热交换器，其特征在于，所述第三外包覆层也被辊压复合至所述芯层。


10.根据权利要求9所述的热交换器，其特征在于，所述第一外包覆层的厚度与所述第三外包覆层的厚度相同，或者所述第一外包覆层和所述第三外包覆层的厚度在彼此的约±25％以内。


11.根据权利要求10所述的热交换器，其特征在于，所述第二外包覆层比所述芯层薄。


12.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一板还包括第一内包覆层，所述第一内包覆层限定所述第一板的内表面并且包括铝合金，所述铝合金在所述铝钎焊温度下熔化并且形成填料金属。


13.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，所述第一板还包括第二内包覆层，所述第二内包覆层直接被辊压复合至所述芯层的与所述第一外包覆层的相反的一侧，并且所述第二内包覆层包括镍或镍合金。


14.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，所述第一板还包括第三外包覆层...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·范迪维斯，M·K·A·马彻勒，
申请(专利权)人：达纳加拿大公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA