硬钎焊薄板产品及其制造方法技术

硬钎焊薄板产品，包含：金属板芯（１），所述金属板芯（１）至少一侧上的由含硅量为４至１４ｗｔ％的铝硬钎焊合金制成的包覆层（２），和所述包覆层（２）至少一个外表面上的包含铁或铁合金的层（４），以及所述含铁或铁合金的层（４）外表面上的另外的包含金属Ｘ的层（３），其中Ｘ选自锡，锌，铋，铟，锑，锶，钛，锰，铜，或其中的两种或多种的组合。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及硬钎焊薄板产品，该产品包含金属板芯，该板芯至少一侧上具有由含硅量为4至14wt％的铝合金制成的铝包覆层，以及另外的金属层，其中将铝包覆层和其外部的所有层一起形成硬钎焊操作填充金属。本专利技术还制造这种硬钎焊产品的方法，和包含至少一个由这种硬钎焊产品制成的元件的硬钎焊组件。相关技术描述通过许多种硬钎焊和软钎焊工艺可以将例如铝和铝合金的金属连接。根据定义，硬钎焊使用具有大于450℃且低于该基体金属固相线温度的液相线温度的填充金属或合金。通过填充金属的熔点来区分硬钎焊与软钎焊钎料在低于450℃下熔化。软钎焊工艺不在本专利技术的领域之内。硬钎焊薄板产品在换热器和其它类似设备中得到了广泛的应用。传统的铝硬钎焊薄板产品具有典型为铝业协会(“AA”)3xxx系列铝合金的板芯或基板，在该板芯的至少一个表面上具有铝包覆层的包覆，该铝包覆层是由含硅量为4至14wt％，且优选为7至14wt％的AA4xxx系列的铝合金制成。可以通过本领域内的许多已知方法将该铝包覆层结合至芯层或基底合金，例如通过轧制结合，包覆，爆炸包覆，热喷涂成形或半连续或连续铸造工艺。保护气氛硬钎焊(“CAB”)和真空硬钎焊(“VB”)是用于工业规模铝硬钎焊的两种主要工艺。工业真空硬钎焊自1950年代已经使用，而CAB是在引入NOCOLOK(商标)硬钎焊剂之后在1980年代早期得到普及。真空硬钎焊是主要的非连续工艺而且对材料的洁净度有很高要求。所存在的氧化铝层的破坏主要是由于来自包覆合金的镁的蒸发而引起的。用于合适设备的资金投入相对较高。与VB相比，CAB在硬钎焊之前需要附加的工艺步骤，因为必须在硬钎焊之前涂覆硬钎焊剂。用于硬钎焊铝合金的硬钎焊剂通常由碱土金属氯化物和氟化物的混合物组成，有时候包含氟化铝或冰晶石。CAB基本上是连续工艺，其中如果使用合适的硬钎焊剂，可以制造大量硬钎焊组件。该硬钎焊剂在硬钎焊温度下可溶解氧化物层从而允许包覆合金适当流动。当使用NOCOLOK焊剂材料时，在涂覆焊剂之前需要对该表面进行彻底的清洁。为得到良好的硬钎焊结果，必须将该硬钎焊剂涂覆在硬钎焊组件的整个表面上。对于某些类型的组件由于其设计会引起困难。例如，由于蒸发器型换热器具有大的内表面，由于不易进入内部所以会出现问题。为得到良好的硬钎焊结果，焊剂必须在硬钎焊之前附着在铝的表面。然而，该硬钎焊剂在干燥之后容易由于小的机械振动而脱落。在硬钎焊周期期间，会产生腐蚀性烟雾例如HF。这对炉子所用材料的抗腐蚀性提出了高的要求。理想地，应当存在可用于CAB但不具有已知硬钎焊剂应用的要求和缺点的材料。可以将这种材料提供给硬钎焊组件制造厂而且该材料在形成该组装部件之后易于直接使用。无需进行另外的硬钎焊剂处理。目前，工业规模上使用的只有一种无焊剂硬钎焊工艺。用于这个工艺的材料可以是例如由AA3xxx系列板芯合金制成并用AA4xxx系列合金的包覆层包覆其一侧或两侧的标准硬钎焊薄板。在可以使用该硬钎焊薄板之前，必须对表面进行改性，以使自然产生的氧化铝层不会在硬钎焊周期期间产生干扰。获得良好硬钎焊的方法是在该包覆合金的表面上沉积特定量的镍。如果使用恰当，镍会与下面的铝发生据推测为放热的反应。从US-A-3,970,237，US-A-4,028,200，US-A-4,164,454每一个中可以了解到铝硬钎焊薄板在碱性溶液中镀镍的工艺，这里将所有这些专利全部引用作为参考文献。根据这些文献，结合铅沉积镍或钴或它们的组合。铅的加入是用来提高硬钎焊周期期间铝包覆合金的润湿性。这些镀覆工艺的重要特征是镍优选沉积在铝包覆合金的硅颗粒上。为了得到用于硬钎焊的足够的镍，该铝包覆合金的表面应包含相对大数量的硅颗粒来充当镍沉积的核心。据认为为了获得足够的成核点，应当在酸洗之前通过化学和/或机械预处理将一部分其中嵌有硅颗粒的铝除去。据认为这是获得足够的硅覆盖以充当硬钎焊或包覆合金的镀覆作用的核的必要条件。在显微尺度上，硬钎焊薄板的含硅包覆层的表面被镍-铅球粒覆盖。然而，使用铅在硬钎焊薄板上制造适当的镍和/或钴层具有几个缺点。使用铅来制造产品例如汽车产品是不受欢迎的，而且据展望不久的将来甚至可能禁止含铅产品或通过一个或多个包含铅或铅基元件的中间处理步骤生产的产品。J.N.Mooij等人在国际申请WO-00/71784中公开了一种硬钎焊薄板产品，该薄板产品中提供了优选通过电镀施用的非常薄的结合层，该结合层包含锌或锡，位于在AlSi合金包覆层和镍层之间以便提高施用的镍层的结合。通过加入铋来代替镍层中加入的铅同时仍可维持该硬钎焊薄板产品优异的硬钎焊特性。具有含镍层的已知硬钎焊薄板产品的缺点是在依照ASTM G-85的SWAAT-测试中硬钎焊产品具有有限的腐蚀寿命。当含有AA3003系列的板芯合金时，无穿孔腐蚀寿命典型在4至6天的范围内，从而限制了该硬钎焊产品可能引起关注的应用。然而对于硬钎焊产品中已知的镀镍硬钎焊薄板的几种应用，这种相对短的腐蚀寿命没有害处。对于在其它物件，换热器如散热器和冷凝器中使用的硬钎焊产品，则认为良好的抗腐蚀性是重要的性能。根据A.J.Wittebrood等人的国际申请WO-02/060639，这里全部引用该专利作为参考文献，通过添加选定的合金化元素，特别是添加指定量的锡可显著提高镀Ni硬钎焊薄板产品的腐蚀性能。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供适用于硬钎焊操作，理想为无焊剂CAB硬钎焊操作的硬钎焊薄板产品，且其中与镀Ni硬钎焊薄板产品相比，当依照ASTM G-85的SWAAT试验进行测试时，该硬钎焊薄板产品具有改良的硬钎焊后抗腐蚀性。本专利技术的另一个目的是提供制造该硬钎焊薄板产品的方法。本专利技术涉及一种硬钎焊薄板产品，其包括金属板芯，在该金属板芯至少一侧上的由含硅量为4至14wt％的铝硬钎焊合金制成的包覆层，和该包覆层至少一个外表面上的包含铁或铁合金的层，以及该含铁或铁合金层外表面上的另外的包含金属X或其合金的层，其中X选自锡，锌，铋，铟，锑，锶，钛，锰，铜，或其中的两种或多种金属的组合。因此，与X-合金层相比，含铁或铁合金的层可以具有不同的组成，因为在铁或铁合金层中并非必须存在金属X。本专利技术还涉及制造这种硬钎焊产品的方法，和包含至少一个由这种硬钎焊产品制成的元件的硬钎焊组件。附图简述附图说明图1显示了依照本专利技术的硬钎焊薄板产品的结构的纵断面示意图，在这个特定的情形中是依照本专利技术的扩散退火处理的实施方案。优选实施方案详述根据本专利技术，一方面提供了一种硬钎焊薄板产品，其包括金属板芯，该金属板芯至少一侧上的由含硅量为4至14wt％的铝硬钎焊合金制成的包覆层，和该包覆层至少一个外表面上的另外的包含铁或铁合金的层，以及该含铁或铁合金层外表面上的另外的包含金属X或其合金的层，其中X选自锡，锌，铋，铟，锑，锶，钛，锰，铜，或其中的两种或多种金属的组合。该含铁或铁合金的层优选包含至少80wt％的铁，更优选包含至少85wt％的铁，还要优选至少包含90wt％的铁，且最优选包含至少96wt％的铁或至少98wt％的铁。据发现铁或铁合金会在没有硬钎焊焊剂材料例如已知的NOCOLOK焊剂的情况下在硬钎焊期间引发放热反应。使用金属X或其合金的覆层来防止下面的铁或铁合金层的氧化。对金属X进行选择以便在硬钎焊操作期间它本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·维特布鲁德，J·H·O·J·维基恩比尔格，
申请(专利权)人：克里斯铝轧制品有限公司，
类型：发明
国别省市：