换热器用钎焊片和空气调节装置用换热器转让专利

申请号 : CN202080015137.8

文献号 : CN113453839B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 中岛孝仁广田正宣山本宪昭

申请人 : 松下知识产权经营株式会社

摘要 :

本发明提供一种用于空气调节装置的换热器的钎焊片(10),其具有铝(Al)合金制的芯材(11)、覆盖于该芯材一个表面且含有Si的Al合金的焊料层(12)、和覆盖于芯材的另一表面且含有Zn和Si的Al合金的牺牲阳极材料层(13)。牺牲阳极材料层(13)的厚度在15~25μm的范围内,在钎焊片(10)的接合时的温度T在580~660℃的范围内时,牺牲阳极材料中的Si的含量XSi在由式(1):T=660-8×exp(0.3XSi)导出的值以下,并且在由式(2):T=580+55×exp(-0.5(XSi-1.7))导出的值以上。

权利要求 :

1.一种钎焊片,其用于空气调节装置的换热器,该钎焊片的特征在于,具有:铝合金制的芯材;

覆盖于该芯材的一个表面且由含有硅(Si)的铝合金的焊料构成的焊料层;和覆盖于该芯材的另一表面且由含有锌(Zn)和硅(Si)的铝合金的牺牲阳极材料构成的牺牲阳极材料层,所述牺牲阳极材料层的厚度在15~25μm的范围内,在所述钎焊片的接合时的温度T在580~660℃的范围内时,所述牺牲阳极材料中的所述硅的含量XSi在由下式(1)导出的值以下、并且在由下式(2)导出的值以上,T=660-8×exp(0.3XSi) ··· (1),T=580+55×exp(-0.5(XSi-1.7)) ··· (2),其中,所述硅的含量XSi以质量%表示。

2.一种钎焊片,其用于空气调节装置的换热器,该钎焊片的特征在于,具有:铝合金制的芯材;和

覆盖于该芯材的两个表面且由含有锌(Zn)和硅(Si)的铝合金的牺牲阳极材料构成的牺牲阳极材料层,所述牺牲阳极材料层的厚度在15~25μm的范围内,在所述钎焊片的接合时的温度T在580~660℃的范围内时,所述牺牲阳极材料中的所述硅的含量XSi在由下式(1)导出的值以下、并且在由下式(2)导出的值以上,T=660-8×exp(0.3XSi) ··· (1),T=580+55×exp(-0.5(XSi-1.7)) ··· (2),其中,所述硅的含量XSi以质量%表示。

3.如权利要求1或2所述的钎焊片,其特征在于,所述钎焊片具有接合部位和与所述接合部位邻接的倾斜部位,所述接合部位通过2块钎焊片彼此接合而构成接合部,所述倾斜部位相对于所述接合部位的倾斜角在40°以下。

4.如权利要求1或2所述的钎焊片,其特征在于,所述芯材为3000系、5000系或6000系的任一种的铝合金,所述牺牲阳极材料为4000系的铝合金,并且含有2.0~6.0质量%的范围内的锌。

5.如权利要求1所述的钎焊片,其特征在于:所述焊料为4000系的铝合金。

6.一种空气调节装置用换热器,其特征在于:包括权利要求1~5中任一项所述的钎焊片。

7.如权利要求6所述的空气调节装置用换热器,其特征在于:所述空气调节装置用换热器为板翅叠层型换热器。

说明书 :

换热器用钎焊片和空气调节装置用换热器

技术领域

[0001] 本发明涉及构成换热器的部件所使用的钎焊片、以及使用该钎焊片构成的空气调节装置用换热器。

背景技术

[0002] 一般的换热器通常具有管和翅片,具有在管的外周安装有多个翅片的构成。作为管的材料,一直以来使用着铜(Cu)或其合金(为了便于说明称为“铜材”),但近年来也使用铝(Al)或其合金(铝材)。作为翅片的材料,通常使用铝材。
[0003] 在制造换热器时,为了在管上安装翅片,通常采用利用焊料的接合。管和翅片都为铝材制时,例如使用在铝合金制的芯材的至少一个表面包层(覆盖)焊料层而成的钎焊片。如果考虑管和翅片的防腐蚀性,使用在芯材的一个表面包层焊料并在另一表面包层牺牲阳极材料层而成的钎焊片。
[0004] 作为焊料,通常使用铝合金的钎焊所使用的铝-硅(Si)系合金,作为牺牲阳极材料,为了使其电位低,通常使用在铝合金中添加有锌(Zn)的材料。作为代表性的牺牲阳极材料,可以列举通常的在铝-硅系合金的焊料中添加有锌的材料。由此,牺牲阳极材料也发挥作为焊料的功能。
[0005] 但是,汽车用的换热器有可能会接触废气,因此与建筑物用的空气调节装置等所使用的换热器相比,需要更高的耐腐蚀性。例如,在专利文献1中公开了能够作为汽车用换热器的流体通路构成材料使用的铝合金钎焊片。在该钎焊片中,牺牲阳极材料为含有Si:2.5~7.0mass%、Zn:1.0~5.5mass%、Fe:0.05~1.0mass%且剩余部分由Al和不可避免的杂质构成的铝合金,该牺牲阳极材料的包层厚度为25~80μm。
[0006] 另一方面,在专利文献2中公开了例如空气调节装置(室内空调、空调外机)或冰箱用的换热器所使用的换热器用铝合金制钎焊翅片材料。在该钎焊翅片材料中,牺牲阳极材料由含有Zn:7~15质量%且剩余部分由Al和不可避免的杂质构成的铝合金构成,作为该牺牲阳极材料的包层厚度,优选列举7μm以上、更优选列举7~40μm。另外,从抑制晶粒的过度粗大化以及提高耐腐蚀性的观点考虑,牺牲阳极材料为可以含有8.0质量%以下的Si的组成。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:国际公开第2011/034102号公报
[0010] 专利文献2:日本特开2017-155308号公报

发明内容

[0011] 本发明的发明人进行潜心研究,结果表明,与汽车用的钎焊片相比,在空气调节装置用换热器的钎焊片中需要提高接合强度。这是由于在空气调节装置用换热器中所允许的制冷剂的压力(允许内压)上限通常比汽车用换热器相对较高的缘故。在牺牲阳极材料兼作焊料时,牺牲阳极材料当然也要求高的接合强度。
[0012] 专利文献1所公开的钎焊片用于汽车,并且必须含有铁(Fe)。另一方面,专利文献2所公开的钎焊翅片材料没有设想牺牲阳极材料兼作焊料,含有Si的目的在于对牺牲阳极作用做出贡献。
[0013] 另外,在专利文献2中,牺牲阳极材料的Zn的含量不在7.0质量%以上就无法发挥牺牲阳极作用,但根据本发明的发明人的研究,Zn的含量可以少于7.0质量%。另一方面,也明确了在牺牲阳极材料兼作焊料时,通过使Si的含量增多,能够提高接合强度,但Si的含量过多时,其流动性变得过高,钎焊片的耐腐蚀性显著下降。
[0014] 本发明提供一种具有牺牲阳极材料层的钎焊片,其用于空气调节装置用换热器,能够良好地兼备耐腐蚀性和耐压性。
[0015] 本发明所涉及的钎焊片是用于空气调节装置的换热器的钎焊片,为如下的构成:具有铝合金制的芯材、覆盖于该芯材的一个表面且由含有硅(Si)的铝合金的焊料构成的焊料层、和覆盖于该芯材的另一表面且由含有锌(Zn)和硅(Si)的铝合金的牺牲阳极材料构成的牺牲阳极材料层,钎焊片的牺牲阳极材料层的厚度在15~25μm的范围内,在钎焊片的接合时的温度T在580~660℃的范围内时,牺牲阳极材料中的硅的含量XSi在由下式(1)导出的值以下、并且在由下式(2)导出的值以上。
[0016] T=660-8×exp(0.3XSi)···(1)
[0017] T=580+55×exp(-0.5(XSi-1.7))···(2)
[0018] 或者,本发明所涉及的钎焊片是用于空气调节装置的换热器的钎焊片,也可以为如下的构成:具有铝合金制的芯材、和覆盖于该芯材的两个表面且由含有锌(Zn)和硅(Si)的铝合金的牺牲阳极材料构成的牺牲阳极材料层,牺牲阳极材料层的厚度在15~25μm的范围内,在钎焊片的接合时的温度T在580~660℃的范围内时,牺牲阳极材料中的上述硅的含量XSi在由下式(1)导出的值以下、并且在由下式(2)导出的值以上。
[0019] T=660-8×exp(0.3XSi)···(1)
[0020] T=580+55×exp(-0.5(XSi-1.7))···(2)
[0021] 利用上述构成,在用于空气调节装置用换热器的钎焊片中,牺牲阳极材料层含有上述的范围的硅。由此,在兼作焊料的牺牲阳极材料中,能够优化硅的含量。因此,即使牺牲阳极材料层的厚度在上述的范围内,也能够兼备钎焊片的接合结构的耐腐蚀性和耐压性。
[0022] 本发明也包括使用上述构成的钎焊片而构成的空气调节装置用换热器。

附图说明

[0023] 图1A是表示本发明的代表性的实施方式所涉及的钎焊片的示意构成的截面示意图。
[0024] 图1B是表示本发明的代表性的实施方式所涉及的钎焊片的接合结构的示意构成的截面示意图。
[0025] 图2是表示使用图1A所示的钎焊片而构成的板翅叠层型换热器的集管的一个例子的截面示意图。
[0026] 图3是表示使用两面具有牺牲阳极材料层的钎焊片而构成的板翅叠层型换热器的集管的一个例子的截面示意图。
[0027] 图4A是表示比较例1所涉及的钎焊片的接合结构的耐腐蚀性试验结果的图。
[0028] 图4B是表示实施例1所涉及的钎焊片的接合结构的耐腐蚀性试验结果的图。
[0029] 图4C是表示实施例2所涉及的钎焊片的接合结构的耐腐蚀性试验结果的图。
[0030] 图4D是表示比较例2所涉及的钎焊片的接合结构的耐腐蚀性试验结果的图。
[0031] 图5是表示实施例3所涉及的钎焊片的接合结构的耐腐蚀性试验结果的图。

具体实施方式

[0032] 本发明所涉及的钎焊片是用于空气调节装置的换热器的钎焊片,为如下的构成:具有铝合金制的芯材、覆盖于该芯材的一个表面且由含有硅(Si)的铝合金的焊料构成的焊料层、和覆盖于该芯材的另一表面且由含有锌(Zn)和硅(Si)的铝合金的牺牲阳极材料构成的牺牲阳极材料层,钎焊片的牺牲阳极材料层的厚度在15~25μm的范围内,在钎焊片的接合时的温度T在580~660℃的范围内时,牺牲阳极材料中的上述硅的含量XSi在由下式(1)导出的值以下、并且在由下式(2)导出的值以上。
[0033] T=660-8×exp(0.3XSi)···(1)
[0034] T=580+55×exp(-0.5(XSi-1.7))···(2)
[0035] 或者,本发明所涉及的钎焊片是用于空气调节装置的换热器的钎焊片,也可以为如下的构成:具有铝合金制的芯材、和覆盖于该芯材的两个表面且由含有锌(Zn)和硅(Si)的铝合金的牺牲阳极材料构成的牺牲阳极材料层,牺牲阳极材料层的厚度在15~25μm的范围内,在钎焊片的接合时的温度T在580~660℃的范围内时,牺牲阳极材料中的上述硅的含量XSi在由下式(1)导出的值以下、并且在由下式(2)导出的值以上。
[0036] T=660-8×exp(0.3XSi)···(1)
[0037] T=580+55×exp(-0.5(XSi-1.7))···(2)
[0038] 利用上述构成,在用于空气调节装置用换热器的钎焊片中,牺牲阳极材料层在上述的范围内含有硅。由此,能够优化兼作焊料的牺牲阳极材料中的硅的含量。因此,即使牺牲阳极材料层的厚度在上述的范围内,也能够兼备钎焊片的接合结构的耐腐蚀性和耐压性。
[0039] 钎焊片可以为如下的构成:该钎焊片具有彼此接合而构成接合部的接合部位和与该接合部位邻接的倾斜部位,倾斜部位相对于接合部位的倾斜角在40°以下。
[0040] 钎焊片可以为如下的构成:芯材为3000系、5000系或6000系的任意的铝合金,牺牲阳极材料为4000系的铝合金,并且含有2.0~6.0质量%的范围内的锌。
[0041] 钎焊片可以为如下的构成:焊料为4000系的铝合金。
[0042] 本发明所涉及的空气调节装置用换热器使用上述构成的钎焊片构成。
[0043] 空气调节装置用换热器可以为板翅叠层型的构成。
[0044] 以下,参照附图对本发明的代表性的实施方式进行说明。其中,下面在全部的图中对相同或相当的要素标注相同的参照符号,省略其重复的说明。
[0045] 本发明所涉及的钎焊片为用于换热器的铝合金制钎焊片。具体而言,例如图1A所示,本发明所涉及的钎焊片10具有芯材11、焊料层12和牺牲阳极材料层13。焊料层12覆盖(包层)于芯材11的一个表面,牺牲阳极材料层13覆盖于芯材11的另一表面、即与覆盖焊料层12的表面相反一侧的表面。芯材11、构成焊料层12的焊料和构成牺牲阳极材料层13的牺牲阳极材料都是铝合金。
[0046] 或者,虽然未图示,但本发明所涉及的钎焊片10也可以为具有芯材11和牺牲阳极材料层13而不具有焊料层12的构成。在这样的钎焊片10中,在芯材11的两个表面形成有牺牲阳极材料层13。
[0047] 本发明所涉及的钎焊片10至少在牺牲阳极材料层13侧具有接合部位,通过将该接合部位的接合面彼此相互接合而形成接合部。将钎焊片10彼此在接合部位接合的结构是本发明所涉及的钎焊片10的接合结构。本发明所涉及的钎焊片10的具体形状没有特别限定,代表性地可以列举具有与接合部位邻接并且相对于该接合部位倾斜的倾斜部位的构成。
[0048] 具体而言,例如图1B所示,将钎焊片10的接合部位10a彼此接合,构成本发明所涉及的钎焊片10的接合结构20。倾斜部位10b与接合部位10a邻接,倾斜部位10b相对于接合部位10a的倾斜角θ1没有特别限定,只要钎焊片的接合结构20中的由倾斜部位10b彼此形成的角度θ2为锐角、即小于90°即可(θ2<90°),因此只要倾斜角θ1小于其1/2的45°即可。另外,如图1B所示,在倾斜部位10b彼此之间形成焊脚22。在本实施方式中,该焊脚22定义为在接合时从接合部位10a流出的焊料或牺牲阳极材料固化而成的部分。
[0049] 另外,为了便于说明,将由构成钎焊片的接合结构20的各倾斜部位10b形成的角度θ2称为“倾斜部位形成角”。另外,在图1B中,倾斜角θ1和倾斜部位形成角θ2用虚线图示,如图中虚线所示,这些角度的基准为钎焊片10的厚度的中间线(位于一个表面与另一表面两者中间的厚度(深度)的线)。但是,这些角度θ1和θ2的基准并不限定于厚度的中间线,也可以是其他的公知的基准(例如以接合侧的表面为基准的角度等)。
[0050] 如上所述,倾斜角θ1小于45°即可,其上限优选小于40°,更优选小于35°。虽然也因空气调节装置用换热器的结构而有所不同,但在倾斜角θ1超过40°时,在压制加工时钎焊片10可能发生部分厚度减薄、或者芯材11可能发生部分侵蚀。
[0051] 倾斜部位10b相对于接合部位10a的倾斜角θ1相对较大意味着在压制加工时对钎焊片10施加了大的加工。由此,钎焊片10发生部分厚度减薄。一旦钎焊片10部分厚度减薄,就会在厚度减薄的部分发生应力集中或耐压不足等,因而可能从该部分破损。
[0052] 另外,通过对钎焊片10施加大的加工,在施加了该加工的部位,硅从焊料层12向芯材11的扩散系数增大,因此而发生侵蚀(芯材11的熔融)的危险性提升。一旦发生侵蚀,就会混入存在于熔融的芯材11周围的牺牲阳极材料层13所含的锌,导致芯材11的一部分“牺牲阳极材料”化。作为其结果,可能导致钎焊片10提前从发生了侵蚀的部位贯穿。
[0053] 与之相对,如果倾斜角θ1在40°以下,对钎焊片10施加大的加工的危险性就会降低。因此,能够有效地抑制钎焊片10发生部分厚度减薄、或者芯材11发生部分侵蚀的风险。当然,根据空气调节装置用换热器的结构,有时即使倾斜角θ1超过40°,压制加工时的钎焊片10的部分厚度减薄、或芯材11的部分侵蚀的发生也会得到抑制,因此倾斜角θ1的上限并不一定限于40°。
[0054] 另一方面,倾斜角θ1的下限也没有特别限定,根据空气调节装置用换热器的结构设定合适的下限值即可。例如为后述的板翅叠层型换热器时,在结构上,从确保邻接的空气(第二流体)的流路的观点考虑,可以不使倾斜角θ1很小。作为板翅叠层型换热器的倾斜角θ1的下限值,优选列举15°以上,更优选列举20°以上。
[0055] 本发明所涉及的钎焊片10所具有的芯材11可以为能够对应于换热器的种类或结构等各条件实现所需求的物性的公知的铝合金。作为用作芯材11的铝合金,例如在换热器的领域中,代表性地可以列举3000系(铝-锰(Al-Mn)系合金)、5000系(铝-镁(Al-Mg)系合金)或6000系(铝-镁-硅(Al-Mg-Si)系合金)等,但并不限定于这些。
[0056] 或者,在芯材11中,可以以超过不可避免的杂质的含量(浓度)在上述的铝合金中添加公知的元素。另外,作为不可避免的杂质所允许的浓度的上限,因各条件而异,例如可以列举小于铝合金整体的0.1质量%。或者,不可避免的杂质的浓度的上限也可以基于JIS等公知的标准所规定的合金组成。
[0057] 在本发明中,用作焊料的铝合金只要是含有硅(Silicon、Si)的合金、即铝-硅(Al-Si)系合金即可。焊料中的Si的含量没有特别限定,只要在适合用作焊料的程度的范围内即可。具体而言,例如,作为焊料中的Si的含量(浓度),可以列举2.5~13质量%的范围内,也可以在3.5~12质量%的范围内。Si的含量过少时,Al-Si系合金可能无法充分地作为焊料发挥功能。另一方面,Si的含量过多时,可能导致Si向芯材11或对方材料中扩散,钎焊片10本身发生熔融。另外,在作为焊料的Al-Si系合金中,可以在不影响作为焊料的功能的范围内以超过不可避免的杂质的含量含有Si以外的元素。
[0058] 为了发挥牺牲阳极作用,用作牺牲阳极材料的铝合金在2.0~6.0质量%的范围内含有锌(Zn)。另外,在本发明中,如上所述,由于牺牲阳极材料兼作焊料,因此与焊料同样含有Si。牺牲阳极材料中的Si的含量(Si浓度)可以列举3.0~6.0质量%的范围内。因此,用作牺牲阳极材料的铝合金可以是铝-硅-锌(Al-Si-Zn)系合金。
[0059] 在作为牺牲阳极材料的Al-Si-Zn系合金中,Zn的含量(浓度)小于2.0质量%时,无法发挥良好的牺牲阳极作用。另一方面,Zn的含量超过6.0质量%时,牺牲阳极作用过早发生,牺牲阳极材料层13过早从钎焊片10消失,钎焊片10的耐腐蚀性可能下降。
[0060] 另外,在作为牺牲阳极材料的Al-Si-Zn系合金中,Si的含量小于3.0质量%时,Si过少,该牺牲阳极材料无法充分流动,可能无法作为焊料而发挥良好的粘接强度。另一方面,Si的含量超过6.0质量%时,虽然作为牺牲阳极材料的流动性提高,但流动性变得过高,可能导致耐腐蚀性下降。
[0061] 特别是在本发明中,钎焊片10用于空气调节装置用换热器。在此,在钎焊片10用于构成制冷剂流路的接合结构20时(后述的板翅叠层型换热器等),要求能够耐受制冷剂的允许压力上限的程度的粘接强度。其中,该允许压力因空气调节装置的种类、用途、性能等各条件而有所不同,因此牺牲阳极材料所要求的粘接强度可以根据各条件适当设定。
[0062] 其中,在本发明中,如果考虑钎焊片10彼此接合时的温度(钎焊温度),则Si的含量在钎焊片10的接合结构20中,能够实现充分的耐压性的粘接强度与充分的耐腐蚀性的平衡是至关重要的。关于这一点,本发明的发明人进行了潜心研究,结果明确了在钎焊片10的接合时的温度T在580~660℃的范围内时,牺牲阳极材料中的Si的特别优选的含量可以由下述式(1)和式(2)定义。
[0063] 具体而言,在牺牲阳极材料中,Zn的含量(浓度)在2.0~6.0质量%的范围内时,将Si的含量(浓度)设为XSi时,该Si浓度可以在由下式(1)导出的值以下、并且在由下式(2)导出的值以上。
[0064] T=660-8×exp(0.3XSi)···(1)
[0065] T=580+55×exp(-0.5(XSi-1.7))···(2)
[0066] 另外,在作为牺牲阳极材料的Al-Si-Zn系合金中,也可以在不影响牺牲阳极作用和作为焊料的功能的范围内以超过不可避免的杂质的含量含有除Si和Zn以外的元素。
[0067] 作为焊料和牺牲阳极材料,具体使用的铝合金的种类没有特别限定,代表性地可以均使用4000系(铝-硅(Al-Si)系合金)。在牺牲阳极材料中,选择Si的含量处于上述范围内的4000系的铝合金、或者利用公知的方法添加Si,由此调整至上述范围内,并且对于Zn,也可以利用公知的方法添加Zn使其含量在上述范围内。
[0068] 在本发明所涉及的钎焊片10中,焊料和牺牲阳极材料的包层率没有特别限定,可以列举一般的范围内。作为一般的包层率,例如可以列举2~30质量%的范围内,也可以为3~20质量%的范围内。
[0069] 另外,关于本发明所涉及的钎焊片10的厚度、以及芯材11、焊料层12和牺牲阳极材料层13各自的厚度,没有特别限定,可以根据该钎焊片10的构成或所要制造的换热器的种类或部件等适当设定。其中,在本发明中,牺牲阳极材料层13的厚度在15~25μm的范围内。
[0070] 本发明所涉及的钎焊片10用于空气调节装置用换热器,因此与用于汽车相比,能够使牺牲阳极材料层13的厚度更薄。如果能够使牺牲阳极材料层13的厚度变薄,就能够减少牺牲阳极材料的使用量,因此能够抑制钎焊片10的制造成本的增加。
[0071] 特别是在本发明中,如后所述,作为换热器,可以列举板翅叠层型作为优选的一例。关于板翅叠层型换热器,将多个板翅重叠而形成叠层体,利用夹具按压该叠层体将其接合(钎焊)。因此,牺牲阳极材料层13的厚度过大时,叠层体的尺寸变化增大,可能对钎焊片的接合结构20造成影响。如果能够使牺牲阳极材料层13为25μm以下,则能够有效地抑制这样的对接合结构20的影响。
[0072] 另一方面,牺牲阳极材料层13小于15μm时,相对于钎焊片10,牺牲阳极材料的绝对量变得过少。因此,牺牲阳极材料层13过早地从钎焊片10消失,可能导致钎焊片10的耐腐蚀性下降。
[0073] 在本发明中,使多块钎焊片10在接合部位10a彼此重叠,以高温(580℃以上)的温度使焊料和牺牲阳极材料熔融而进行钎焊,钎焊片10被彼此接合。在如此制造的钎焊片10的接合结构20中,如图1B所示,在倾斜部位10b之间与接合部位10a(接合部21)邻接的部位,从接合部位10a的牺牲阳极材料层13流出的牺牲阳极材料固化而形成焊脚22。
[0074] 在本发明中,从评价钎焊片10的耐腐蚀性的观点考虑,利用公知的方法评价(测定)接合部21(包括焊脚22)、牺牲阳极材料层13等的电位即可。作为代表性的电位的评价方法,可以列举如下的方法:将电位测定用的样品(例如钎焊片10、或者芯材11、焊料、牺牲阳极材料、焊脚22或接合部21、或者模拟它们的组成的合金等)、对电极和参比电极(例如银/氯化银(Ag/AgCl)电极)与恒电位仪/恒电流仪连接后,浸渍在电解液(例如5重量%的氯化钠(NaCl)溶液)中,测定样品与参比电极的电位差。
[0075] 这样的本发明所涉及的钎焊片10的制造方法没有特别限定,可以适当采用公知的制造方法。具体而言,例如利用公知的方法将所希望的组成的铝合金成型为板状作为芯材11,利用公知的方法对于该芯材11的一个表面包层含有Si的铝合金的焊料,利用公知的方法对于芯材11的另一表面包层含有2.0~6.0质量%范围内的Zn和3.0~6.0质量%范围内的Si的铝合金的牺牲阳极材料。在本发明中,制造钎焊片10的各条件可以根据该钎焊片10的构成或所要制造的空气调节装置用换热器的种类或部件等适当设定。
[0076] 如上所述,本发明所涉及的钎焊片10特别适合用于制造空气调节装置用换热器。将本发明所涉及的钎焊片10应用于换热器时形成的钎焊片的接合结构20如上所述为图1B所例示的结构。进一步具体而言,可以列举具有图2所示的结构的板翅叠层型换热器、或者具有图4A和图4B所示的结构的空气‑水(Air To Water)热泵用叠层型换热器等。
[0077] 板翅叠层型换热器虽然未图示但在具有第一流体制冷剂所流动的流路的板翅叠层体中,第二流体空气在各板翅叠层间流动,在这些第一流体与第二流体之间进行热交换。该换热器所具有的板翅包括:具有第一流体并行流动的多个第一流体流路的流路区域、和具有与该流路区域中的各第一流体流路连通的集管流路的集管区域。
[0078] 在板翅叠层型换热器中,在板翅叠层体的叠层方向的两侧设置有俯视时与该板翅基本为相同形状的端板,这一对端板与介于它们之间的多个板翅以叠层的状态通过钎焊进行接合而一体化。图2将该板翅叠层体30的集管部分的示意结构表示为部分截面,多个板翅32叠层于位于图中最上部的端板31。
[0079] 端板31和板翅32分别设置有开口部,这些板叠层而形成板翅叠层体30,由此形成集管开口33。在图2所示的构成中,作为第一流体的制冷剂从集管开口33的外侧沿图中空心箭头所示的方向流入,然后制冷剂流入板翅32之间。如上所述,由于各板翅32设置有第一流体流路,因此流入板翅32之间的制冷剂在第一流体流路中流动。另外,作为第二流体的空气在形成于板翅32之间的空间内沿与制冷剂流动的方向(第一流体流路的方向)交叉的方式流动。由此,空气被制冷剂冷却。
[0080] 作为这样的板翅叠层型换热器的具体的构成例,例如日本特开2017-180856号公报、日本特开2018-066531号公报、日本特开2018-066532号公报、日本特开2018-066533号公报、日本特开2018-066534号公报、日本特开2018-066535号公报、日本特开2018-066536号公报等有所记载,这些公开公报的记载内容通过在本说明书中进行参照而成为本说明书的记载的一部分。
[0081] 构成Air To Water热泵用叠层型换热器的板翅叠层体34如图3所示,其基本构成与图2所示的一般的板翅叠层型换热器的板翅叠层体30相同。但是,构成板翅叠层体34的板翅35(本发明所涉及的钎焊片10)形成为其两个表面具有牺牲阳极材料层13的构成。因此,如图3所示,焊脚22不仅形成于位于集管开口33侧(内侧)的接合部21,也形成于位于与集管开口33侧相反一侧(外侧)的接合部21。其中,关于图3所示的构成,除板翅35和焊脚22的形成位置以外与图2所示的构成相同,因此省略其说明。
[0082] 这样,本发明所涉及的钎焊片用于空气调节装置的换热器,具有铝合金制的芯材、覆盖于该芯材的一个表面且含有硅(Si)的铝合金的焊料层、和覆盖于该芯材的另一表面且含有锌(Zn)和硅(Si)的铝合金的牺牲阳极材料层,或者在芯材的两个表面覆盖有牺牲阳极材料层。
[0083] 并且,在本发明所涉及的钎焊片中,牺牲阳极材料层的厚度在15~25μm的范围内,钎焊片的接合时的温度T在580~660℃的范围内时,牺牲阳极材料中的硅的含量XSi在由上述式(1)导出的值以下、并且在由上述的式(2)导出的值以上。由此,在兼作焊料的牺牲阳极材料中,不仅能够将锌的含量优化,还能够将硅的含量优化。因此,即使牺牲阳极材料层的厚度在上述的范围内,也能够兼备钎焊片的接合结构的耐腐蚀性和耐压性。
[0084] 实施例
[0085] 基于实施例和比较例对本发明进行更具体的说明,但本发明并不限定于此。本领域技术人员能够在不脱离本发明范围的前提下进行各种变更、修正和改变。其中,以下的实施例和比较例中的耐腐蚀性试验如下所述进行。
[0086] [耐腐蚀性试验]
[0087] 基于ASTM G85-A3所规定的SWAAT试验(海水酸化测试)评价钎焊片的接合结构的耐腐蚀性。
[0088] (比较例1)
[0089] 作为比较例1所涉及的钎焊片,使用芯材为3003的铝合金、焊料层为4343的铝合金、并且牺牲阳极材料层为硅(Si)2.5质量%、锌(Zn)4.0质量%、剩余部分铝(Al)的铝合金(Al-2.5%Si-4.0%Zn)的板材。另外,钎焊片所具有的倾斜部位的倾斜角θ1约为30°。
[0090] 对该钎焊片在彼此的接合部位进行钎焊,形成接合部。接合部位的接合面为牺牲阳极材料层。其中,由于钎焊温度为610℃,根据上述的式(1)和式(2),此时的牺牲阳极材料中的Si的含量(浓度)约在2.9~6.1质量%的范围内。目测观察接合部时,确认接合不充分。
[0091] 另外,利用上述的腐蚀试验对钎焊片彼此的接合部评价耐腐蚀性。其结果如图4A的截面照片所示,能够确认牺牲阳极材料层的牺牲阳极作用,但不能确认芯材的腐蚀。
[0092] (实施例1)
[0093] 作为实施例1所涉及的钎焊片,使用牺牲阳极材料层为硅(Si)2.8质量%、锌(Zn)4.0质量%、剩余部分铝(Al)的铝合金(Al-2.8%Si-4.0%Zn)的板材,除此以外,与比较例1同样操作,对钎焊片彼此进行钎焊,形成接合部。其中,由于钎焊温度为620℃,根据上述的式(1)和式(2),此时的牺牲阳极材料中的Si的含量(浓度)约在2.3~5.3质量%的范围内。目测确认接合部时,确认了良好的接合。
[0094] 另外,利用上述的腐蚀试验对钎焊片彼此的接合部评价耐腐蚀性。其结果如图4B的截面照片所示,能够确认牺牲阳极材料层的牺牲阳极作用,但不能确认芯材的腐蚀。
[0095] (实施例2)
[0096] 作为实施例2所涉及的钎焊片,使用牺牲阳极材料层为硅(Si)4.4质量%、锌(Zn)4.0质量%、剩余部分铝(Al)的铝合金(Al-4.4%Si-4.0%Zn)的板材,除此以外,与比较例1同样操作,对钎焊片彼此进行钎焊,形成接合部。其中,由于钎焊温度为620℃,根据上述的式(1)和式(2),此时的牺牲阳极材料中的Si的含量(浓度)约在2.3~5.3质量%的范围内。目测确认接合部时,确认了良好的接合。
[0097] 另外,利用上述的腐蚀试验对钎焊片彼此的接合部评价耐腐蚀性。其结果如图4C的截面照片所示,能够确认牺牲阳极材料层的牺牲阳极作用,但不能确认芯材的腐蚀。
[0098] (比较例2)
[0099] 作为比较例2所涉及的钎焊片,使用牺牲阳极材料层为硅(Si)7.0质量%、锌(Zn)4.0质量%、剩余部分铝(Al)的铝合金(Al-4.4%Si-4.0%Zn)的板材,除此以外,与比较例1同样操作,对钎焊片彼此进行钎焊,形成接合部。其中,由于钎焊温度为610℃,根据上述的式(1)和式(2),此时的牺牲阳极材料中的Si的含量(浓度)约在2.9~6.1质量%的范围内。目测确认接合部时,确认了良好的接合。
[0100] 另外,利用上述的腐蚀试验对钎焊片彼此的接合部评价耐腐蚀性。其结果如图4D的截面照片所示,不仅能够确认牺牲阳极材料层的牺牲阳极作用,还确认到芯材发生了晶界腐蚀。
[0101] (实施例3)
[0102] 作为实施例3所涉及的钎焊片,使用在芯材的两个表面具备具有与实施例1相同的组成的牺牲阳极材料层而不具有焊料层的片材,除此以外,与比较例1同样操作,对钎焊片彼此进行钎焊,形成接合部。目测确认接合部时,确认了良好的接合。
[0103] 另外,利用上述的腐蚀试验对钎焊片彼此的接合部评价耐腐蚀性。其结果如图5的截面照片所示,能够确认牺牲阳极材料层的牺牲阳极作用,但不能确认芯材的腐蚀。
[0104] 另外,本发明并不限定于上述的实施方式的记载,在请求保护的范围所示的范围内能够进行各种变更,将不同的实施方式和多个变形例中分别公开的技术手段适当组合而得到的实施方式,也包括在本发明的技术范围内。
[0105] 产业上的可利用性
[0106] 本发明提供一种能够良好地兼备耐腐蚀性和耐压性的、具有牺牲阳极材料层的钎焊片。因此,不仅适合于具有牺牲阳极材料层的空气调节装置用换热器所使用的钎焊片的领域,还广泛适合于使用该钎焊片的空气调节装置用换热器的领域。
[0107] 符号说明
[0108] 10:钎焊片;10a:接合部位;10b:倾斜部位;11:芯材;12:焊料层;13:牺牲阳极材料层;20:钎焊片的接合结构;21:接合部;22:焊脚;30:板翅叠层体;31:端板;32:板翅;33:集管开口;34:板翅叠层体;35:板翅。