有各種釬焊工藝用于熱交換器的工業(yè)規(guī)模制造。

真空釬焊是在相對(duì)較低的大氣壓下進(jìn)行的，大約 1 x10 “4 mbar 或更低，是一種不連續(xù)的過(guò)程，對(duì)材料清潔度提出了很高的要求。為了獲得最佳的連接條件，通常用于真空釬焊的鋁合金含有1%Mg或更多的目的性添加物。Mg在釬焊過(guò)程中從釬焊片中蒸發(fā)時(shí)會(huì)破壞填充合金的硬氧化膜，此外，蒸發(fā)的Mg還充當(dāng)吸氣劑，去除真空釬焊爐中殘留的氧氣和水分。爐子里總是有更多的鎂，然后是必要的。多余的鎂在真空釬焊爐的冷運(yùn)動(dòng)中凝結(jié)，必須經(jīng)常去除。合適設(shè)備的資本投資相對(duì)較高。

助焊劑釬焊已被許多換熱器制造商用作釬焊汽車(chē)換熱器的主要釬焊工藝;然而，其他非腐蝕性釬焊劑也是市售的。主要問(wèn)題是釬焊劑成本，助焊劑處理和助焊劑對(duì)熔爐造成的損壞。此外，在復(fù)雜形狀的組件中，在組件內(nèi)部釬焊之前應(yīng)用釬焊助焊劑通常被認(rèn)為是非常困難和有問(wèn)題的。因此，大多數(shù)換熱器制造商一直在努力減少釬焊劑的消耗。

另一種釬焊工藝是在不使用釬焊劑的情況下進(jìn)行氣調(diào)釬焊

這種不使用助焊劑的CAB工藝，所使用的釬焊片產(chǎn)品至少在構(gòu)成釬焊片的層中含有Mg，而不是填充合金層，通常核心合金含有0.05%至1.0重量范圍內(nèi)的Mg。在芯合金和填充合金之間存在著防擴(kuò)散層，如無(wú)鎂AA3003系列鋁合金。另一種在惰性氣體氣氛下進(jìn)行的無(wú)焊劑釬焊工藝。它還公開(kāi)了一種釬焊板產(chǎn)品，其單面或雙面包覆以0.1 -5%的Mg和0.01 -0.5%的Bi為中間層的Al-Si合金填充合金，以及覆蓋在Al-Si合金釬焊合金外表面的薄覆蓋材料。建議在釬焊操作期間，隨著釬焊過(guò)程中溫度的升高，中間層中的填充材料會(huì)熔化，但是由于表面覆蓋著保持固體的薄覆蓋材料，因此不會(huì)發(fā)生填充材料表面的氧化。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，熔點(diǎn)較低的部分，例如靠近熔融填充材料的薄覆蓋材料的偏析部分，被局部熔化，然后填充材料由于體積膨脹而滲出并擴(kuò)散到薄覆蓋材料的表面上。然后，填充材料的表面變成沒(méi)有氧化膜的新興表面，并且由于惰性氣體氣氛，新的強(qiáng)烈氧化不會(huì)進(jìn)行。

鋁釬焊板產(chǎn)品，其中Al-Si填料層已被蝕刻以促進(jìn)無(wú)助焊劑釬焊。Al-Si填料層的蝕刻包括堿性或酸性蝕刻劑。一種在至少一側(cè)包覆有Al-Si填充層的鋁芯合金，其中該鋁芯包含0.01-0.5%的Bi和/或0.05-0.5%的Bi，以促進(jìn)在受控氣氛下的無(wú)助焊劑釬焊。

一種無(wú)助焊劑釬焊方法，該方法在釬焊之前將片材蝕刻在酸溶液中，并且可以在之前進(jìn)行堿性蝕刻。例如，鈑金材料包括由兩側(cè)包覆的AA3916芯合金制成的釬焊板產(chǎn)品，填充材料層為AA4045合金。

一種用于無(wú)助焊劑釬焊的鋁板預(yù)處理，其中鋁填料層的酸洗表面已用包含至少一種無(wú)機(jī)酸和至少一種絡(luò)合劑或絡(luò)合無(wú)機(jī)酸的酸性水性酸洗溶液進(jìn)行酸洗，并且其中酸洗過(guò)程中的材料去除量在0.05-6g/m 2之間， 并且最優(yōu)選在0.2-0.4克/米 2之間。優(yōu)選的Al-Si填充材料選自AA4343、AA4045和AA4047組。需要一種改進(jìn)的在受控氣氛中進(jìn)行無(wú)通量釬焊的方法。

對(duì)于合金成分或優(yōu)選合金成分的任何描述，除非另有說(shuō)明，否則所有對(duì)百分比的引用均按重量百分比。本文所用的術(shù)語(yǔ)“最多”和“最多大約”明確地包括，但不限于，它所指的特定合金組分的零重量百分比的可能性。例如，高達(dá)0.3%的Ti可以包括沒(méi)有Ti的合金。

并且為了本文的目的，如下文所用，術(shù)語(yǔ)“可控氣氛釬焊”或“CAB”是指在各種合金制品的釬焊中使用惰性氣氛（例如氮?dú)狻鍤饣蚝猓┑拟F焊工藝，并且與真空釬焊不同，特別是因?yàn)槭褂肅AB時(shí)，釬焊操作期間爐中的釬焊氣氛大約處于規(guī)則的大氣壓， 盡管可以使用輕微的欠壓（例如在0.1巴或更高的壓力下工作）或輕微的過(guò)壓來(lái)促進(jìn)惰性氣氛的控制并防止含氧氣體流入釬焊爐?！靶尽笔侵镐X合金，它是用作填料的鋁合金的結(jié)構(gòu)支撐?！疤盍稀笔侵赣糜阝F焊芯材或其他鋁制品的鋁硅合金?！皥A角”是指兩個(gè)表面之間的凹形連接。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使用預(yù)處理的鋁板在受控氣氛中進(jìn)行無(wú)助焊劑釬焊的方法。

本文提供一種制造連接部件的組件的方法，特別是熱交換器，通過(guò)釬焊在受控氣氛釬焊工藝中連接，包括以下步驟，滿(mǎn)足或超過(guò)本發(fā)明的目的和進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)：

（a） 提供擬一起釬焊的部件，其中至少一個(gè)由鋁合金釬焊板產(chǎn)品制成，包括一面或兩面包覆有Al-Si合金釬焊填料的芯合金，該Al-Si合金釬焊填料材料已通過(guò)堿性或酸性蝕刻劑蝕刻進(jìn)行預(yù)處理， 其中，所述Al-Si合金釬焊填料具有以下組成，組成，以重量%計(jì)：

Si 5%至15%，優(yōu)選8至14%，

鎂0.10%-3%，優(yōu)選0.15%-2%，

鐵含量高達(dá) 0.8%

銅含量高達(dá) 0.3%

錳高達(dá) 0.8%

鋅高達(dá) 0.25%

鈦含量高達(dá)0.3%，

平衡鋁和不可避免的雜質(zhì)各<0.05%，總計(jì)<0.2%。

（b） 將部件組裝成一個(gè)組件;

（c） 在不對(duì)組件部件施加釬焊助焊劑的情況下釬焊組件，并在干燥的惰性氣體氣氛中以釬焊溫度（通常在約 540°C 至 615°C 的溫度范圍內(nèi)，例如在約 590°C 或約 600°C 的溫度下）釬焊整個(gè)組件，釬焊時(shí)間足以熔化和鋪展鋁釬焊填充材料， 例如，停留時(shí)間約為1至10分鐘，優(yōu)選為1至6分鐘，通常為約2或4分鐘，以在填充材料和至少一種其它組分之間形成圓角;其中，所述干燥惰性氣體氣氛中的氧含量小于35 ppm，優(yōu)選小于25 ppm;

（d） 冷卻釬焊組件，通常降至約 100°C 以下，例如冷卻至環(huán)境溫度。

釬焊惰性氣體氣氛應(yīng)干燥，這意味著露點(diǎn)小于-40°C，更優(yōu)選為-45°C或更低。

根據(jù)本文已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)堿性或酸性蝕刻劑進(jìn)行預(yù)處理的預(yù)處理填料可用于無(wú)助焊劑CAB工藝。蝕刻減少了釬焊填充材料外表面的氧化物量，否則可能會(huì)阻礙釬焊過(guò)程中良好的圓角形成。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它只能在惰性氣體氣氛干燥時(shí)可靠地投入實(shí)踐并提供良好的圓角形成，此外，前提是惰性氣氛中的氧含量低，并且Al-Si填充材料具有至少0.10%的Mg的強(qiáng)制性存在?；谝幌盗袑?shí)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果Al-Si填充材料中存在小于0.05%Mg或不存在Mg，例如當(dāng)使用基于AA4343，AA4045或AA4047的填充材料時(shí)，則只有在干燥惰性氣體氣氛中的氧含量小于4ppm并且優(yōu)選更低時(shí)，才能獲得良好的圓角形成。在某些情況下，在氧氣含量低至2 ppm時(shí)甚至沒(méi)有形成良好的魚(yú)片。然而，當(dāng)存在Mg的有目的的添加時(shí)，則可以在干燥的惰性氣體氣氛中具有大量氧氣的同時(shí)獲得良好的圓角形成。如果氧含量超過(guò)35ppm則不會(huì)發(fā)生良好的填料形成，并且優(yōu)選氧含量小于25ppm，更優(yōu)選小于20ppm。由于在工業(yè)規(guī)模的控制氣氛釬焊爐中很難達(dá)到并保持低于5ppm的非常低的氧含量，因此本研究結(jié)果允許在惰性氣體環(huán)境中以可實(shí)現(xiàn)的氧氣水平進(jìn)行無(wú)助焊劑CAB釬焊。這提供了顯著的成本效益。

Al-Si釬焊填料中的Mg含量至少為0.10%，并且優(yōu)選至少0.15%。更優(yōu)選的下限是 0.50%。較高的鎂含量可以耐受惰性氣氛中的高氧含量。然而，過(guò)高的鎂含量對(duì)釬焊操作是有害的，因此不應(yīng)超過(guò)3%。更優(yōu)選的Mg含量上限為2%，更優(yōu)選不超過(guò)1.70%。

50法，具有Mg強(qiáng)制性存在的Al-Si釬焊填料已在本領(lǐng)域用于真空釬焊。然而，在釬焊填料材料中使用受控添加鎂以用于無(wú)助焊劑 CAB 具有意想不到的優(yōu)勢(shì)。