[发明专利]制造管板翅片式换热器的方法

说明书

本发明涉及制造铝或铝合金的管翅片式(TFP)换热器的方法。

铝合金的轻重量和优异热传递性质使它们成为用于换热器的特别有吸引力的候选物。铝换热器通常用于汽车应用。这些换热器用于空调系统、发动机冷却系统、机油冷却系统以及用于汽车发动机涡轮增压器系统。除汽车应用之外，铝换热器目前越来越多地用于非汽车应用，例如工业和住宅应用，用以执行类似于汽车应用中的功能。

上述管板翅片型换热器最通常被机械组装以便在翅片和管之间获得良好的机械连接，从而在翅片和管之间也获得良好的热传递。

为换热器的其它设计良好建立的替代性连接方法是铝的钎焊。

同样为现有技术的是以所谓的CAB工艺(其代表受控气氛钎焊)钎焊铝换热器。其被称作受控气氛的原因在于，钎焊在惰性气体的保护下进行。该气体通常为氮气。

在引入氟铝酸钾络合物之后，在1980年代早期CAB变得流行。为了使填充金属牢固地结合到要连接的表面，所述表面必须是洁净的。钎焊工业中的主要问题是在此类表面的外部上形成金属氧化物。例如，在氧的存在下，铝氧化从而形成氧化铝，所述氧要么来自空气要么吸附在金属的表面上。氧化铝具有约2038℃的极高熔点。其既不熔化又不易于被使铝金属本身熔化的温度还原成铝。

焊剂是施加于要连接的表面以及钎焊填充金属的物质，以清洁和使它们不含氧化物并且促进它们的接合。焊剂用于在钎焊温度下溶解或以其他方式去除金属氧化物，而不与要连接的金属反应。其还促进填充金属在要连接的表面周围和要连接的表面之间的流动。

利用受控气氛钎焊工艺钎焊换热器在很大程度上依赖于下述：

·焊剂(通常为氟化铝钾)

·填料或包覆材料(通常来自AA4xxx系列)

·保护气氛(通常为氮气)的性质，和

·熔化填料或包覆材料以实现金属键合所需的高温暴露。

根据待钎焊的换热器的类型/尺寸以及所用的填充金属和焊剂化合物的类型来调节工艺参数。

用于在换热器中产生金属键合的常见措施是通过使待连接的两个部件中的一个包覆以AA4xxx系列(例如包覆的翅片和非包覆的管)。(如上文所定义的)焊剂的一般应用是在钎焊之前施加到整个换热器组件。

传统上，以机械方式组装圆型板翅片式换热器，而钎焊的换热器通常是平行流动型的。对于钎焊的换热器，然后将焊接的或挤压的管与波纹翅片材料组装在一起。在非汽车应用内，机械组装的换热器通常已经被特别用于蒸发器或分体单元HX，因为具有波纹翅片设计的钎焊管换热器可能具有结霜问题。然而，也可以利用传统设计来利用钎焊的优势。从EP0131444B1知晓了一种圆型板翅片换热器和制造所述换热器的方法，其中该换热器由翅片和管件形式的金属部件组成，其中所述金属部件由包覆有钎焊材料的钎焊薄板制成并且进一步拥有氟化物焊剂，并且其中通过将换热器加热到所需的钎焊温度而将金属部件与管件连接。

在多材料/合金系统中(例如换热器)，腐蚀将发生在最具牺牲性的部分(惰性最小的部分)上。当制造全铝换热器时，标准实践建议应当匹配铝材料部件使得最关键的部分得到保护。即，在该换热器的整个寿命内管件应得到保护免于渗漏。

为了钎焊铝部件的腐蚀防护，当需要时可以在管件上或者在整个部件上使用保护层。保护层通常可具有以下两种类型：

●钝化

●牺牲

钝化层是化学钝性(惰性)并且覆盖表面的涂层。另一方面，牺牲层是比芯部材料惰性小的层。当暴露于侵蚀性环境时，将导致侧向腐蚀。铝上的典型牺牲层是锌层施加。通过例如锌电弧喷镀将这个锌层施加到铝表面。通常在挤压过程期间在生产线内(in line)将金属锌施加到所谓的多端口挤压(MPE)管或微通道管的表面。全腐蚀保护发生在管材已通过钎焊循环并且在管内形成锌扩散梯度之后。

作为上面提到的向铝部件表面锌电弧喷镀施加锌的替代，目前的主要兴趣在于在铝表面上使用反应性Zn焊剂。包含反应性Zn焊剂的涂覆产品将提供用于钎焊的焊剂以及用于腐蚀防护的向管内的Zn扩散梯度。Zn焊剂是所谓的反应性焊剂，源自氟锌酸钾型，在钎焊循环期间产生钎焊焊剂和金属锌。金属锌在Al管内形成Zn梯度作为牺牲层。当使用Zn焊剂时，需要包覆翅片来钎焊翅片-管接头。

通过本发明,可利用HYBRAZ工艺得到多种涂料变体:

●用于接头形成的钎焊材料

●用于腐蚀防护的Zn

●用于管件上的腐蚀防护的来自钎焊材料的Si

●用于去除氧化层的焊剂

●用于限制焊剂残留物水溶性的Li，并因此限制来自静水的侵蚀。