[发明专利]钎焊件、制备钎焊件的方法和钎焊的方法以及由所述钎焊件制成的组件

说明书

本发明涉及一种钎焊件、制备钎焊件的方法和钎焊的方法以及由所述钎焊件制成的组件。 

钎焊是热诱导的金属粘结过程，它在低于待连接金属的熔点的温度下发生，在待连接金属之间的连接处引入更低熔点的填充合金(filler alloy)。该过程包括发生于表面和材料内部的若干冶金学和化学过程。例如，熔化的填充金属在表面上的良好的湿润和展开是必需的，并且决定是否发生毛细管作用。毛细流动是主要的物理原则，确保在适当间隔的接头中形成良好的钎焊，前提是熔化的填充金属同时湿润待连接的两个表面。毛细流动受到氧化物膜的存在、表面粗糙度和钎焊气体的条件和性质的影响。 

铝及其合金的钎焊特别困难，因为当曝露于空气中时，表面上形成氧化物膜。铝上的氧化物膜的屏障作用妨碍湿润并且抑制毛细流动。为了使熔化的填充金属与基底金属密切接触，需要破坏氧化物，例如通过使用作为熔剂(flux)的无机盐。不含氧气和水蒸气的惰性钎焊气氛是必需的，以便防止熔化的填充金属的再氧化和熔剂本身的氧化。通过在氮气下钎焊或通过使用真空可以做到这一点。 

一个采用铝零件的钎焊的领域是在热交换器的制造中，该热交换器例如用作汽车散热器、冷凝器、蒸发器、油冷却器、增压空气冷却器和燃料冷却器、和固定式热交换器。 

GB1438955公开一种钎焊铝的方法，其被专利权所有人作为Nocolok(商标)方法出售。待钎焊的铝片具有覆盖在一个或两个表面上的表面填充金属。核心是非合金铝，表面覆盖层是铝硅共晶合金。铝12重量％硅是熔点为577℃的共晶合金。非合金铝的熔点显著高于此温度，为660℃。因此，该表面层形成硬焊料或填充金属，通过这种方式，由此类钎焊片制成的组件可以连接在一起。在该钎焊操作中，两个此类组件相互接触并且经受一定温度，在该温度下，表面层熔化而核心不被熔化。需要熔剂， GB1438955公开采用比75微米更细的氟化钾(KF)和氟化铝(AlF₃)粉末的混合物。为了准备钎焊，使该材料与水形成浆料并施涂于待钎焊的表面。然后，在钎焊炉中于约600℃的温度下实施钎焊。填充金属和熔剂熔化，可以形成良好的钎焊接头。 

在工业应用中，在惰性氮气气氛下通过隧道炉实施使用这种技术的钎焊。 

该方法的缺点是耗时并且需要较长的工艺线路。施加熔剂浆料并使其干燥耗费时间，而且光这两个阶段就占据了工艺线路的大部分。而且，因为施加熔剂的方式，各批产品之间每单位面积熔剂的量可能不同，并且也难以确保熔剂渗透至难以接近的地方。熔剂量不足会导致不完善的钎焊，而熔剂量太多不仅会增加加工成本，而且还会导致诸如在钎焊接头处残留熔剂的问题，这有损接头的外观并且可能干扰任意随后的表面加工。然而，总得来说，需要使用过量的熔剂以便确保所有区域都成功地钎焊。从待钎焊的零件上滴下的过量熔剂引起的钎焊炉的污染也是一个问题。而且，不是所有热交换器的组件都需要被覆一层钎焊合金。例如，散热器通常是由包壳管(clad tube)和裸露的散热片(unclad fin)组成。在熔炉中钎焊之前使用熔剂浆料处理散热器，所有的表面都被熔剂覆盖，不仅仅是钎焊覆盖层表面。这造成不必要地大量熔剂消耗。 

Sandvik Osprey使用的方法通过使用颗粒技术消除了对具有表面覆盖层的铝钎焊片的需要。因此，在他们的国际专利申请第WO94/17941号中公开了一种生产用熔剂包被的粉末材料的方法。在他们的更早的国际专利申请第WO92/15721号中公开了使用两次或三次喷雾的喷镀成形，其中每次喷雾使用相同的熔化金属合金进料。在WO94/17941中，一种喷雾是铝硅合金，另一种喷雾是氟化钾和氟化铝颗粒的一对一混合物。颗粒接触雾化的合金液滴并且熔化以便在合金液滴上形成涂层或部分涂层，合金液滴作为涂层粉末固化，因此提供合金与熔剂的较密切的混合物，然而部分熔剂颗粒和固化的合金液滴由于在飞行过程中没有接触而仍然保持单独的颗粒，并且在飞行和收集过程中此类单独的熔剂颗粒没有熔化。 

为了用该材料进行钎焊，可以使用裸露的铝零件，该铝零件在含有粘 合剂的载体介质中被施涂了上述粉末以便在所需的位置粘合粉末。在钎焊温度下，铝硅共晶粉末熔化，该涂层充当熔剂以破坏裸露的铝零件上的氧化层，实现与熔融共晶的密切接触以便可以形成钎焊接头。 

该技术最大的缺点是需要在熔剂和填充金属开始熔化之前除去粘合剂。不能做到这一点将导致形成拙劣的钎焊接头。在热交换器的情况下，由于它们的性质，热交换器具有无法通过颗粒和粘合剂体系容易地钎焊的内表面，因为粘合剂分解产物无法排除和除去。