[发明专利]包层金属板以及由其制得的热交换器管道等

说明书

背景技术

(1)发明领域

本发明涉及用于生产例如在诸如汽车散热器等热交换器中用于输水的管道和集管(header)的包层金属板(clad metal sheet)。更具体地讲，本发明涉及此类包层金属板结构和由此得到的管道或集管(header)。

(2)相关现有技术说明

热交换器的输水金属管道经常遭受来自内部冷却水的侵蚀，尤其是当该水含有各种化学成分，如用来提高冷却剂沸点或降低冰点的那些时。用于此类管道的金属经常是铝合金，以及AA3000系列的合金(含锰)因为其成型性、导热性、低成本而经常被选择。传统上，这些合金板的一个表面要施加一层所谓的焊接金属，即具有低熔点的铝合金。这通常是含有大量硅元素的AA4000系列合金。通过这种方法涂布的金属板表面是用来充当金属板制管道的外表面的表面。它会使管道一经形成，可以通过焊接方式与金属叶片相连接，从而提高与空气之间的热交换。这样的覆层也为此被称为“空气侧覆层(air-side cladding)”。

要作为管道内表面的表面有时会被涂布或覆盖金属，以减少或延缓腐蚀。热交换器(如散热器)中的内部流体通常且在理想状态下包含50％的去离子或去矿物质水，并添有约50％的弱性冷却剂。但是即便冷却剂如此温和，仍然会发生腐蚀现象，特别是添加方式不对时，情况尤为如此。该类芯层的内部覆层经常被称为“水侧覆层”。此时，AA7072和AA3003等合金(添加1.5重量％的锌)通常被用来提供此类保护。不过，合金AA7072偏软，会在工作过程中锈蚀损坏。鉴于AA7072的强度较低，它还会削弱管道在焊接条件前后的总体强度。

于2008年6月17日授予Ueda等人的美国专利US7387844公开了具有与上述相同的结构的焊接板。水侧覆层包括2-9重量％的锌和各种其他合金元素。

于2007年4月19日公布的授予Vieregge等人的PCT专利公开WO2007/042206公开了具有长期抗腐蚀性能的多层焊接板。水侧覆层包括AA4000系列合金的焊接覆层，在芯层和内部焊接覆层之间，有AA3000系列合金或AA1000系列合金的内衬垫层。举例来讲，内衬垫层可以是包含小于0.25重量％的铜，0.5-1.5重量％的锰，小于0.3重量％的镁以及0.1-5.0重量％的锌的AA3000合金。虽然该合金层被描述为位于内部铜焊合金之下的“内衬垫层”，但应注意到，在焊接步骤中，内部铜焊合金会消失，以此形成填充金属以构成内部管件部分。因此在使用时，内衬垫层本身形成的覆盖层会直接暴露于冷却水中。

于2008年7月2日公布的授予Minami等人的欧洲专利公开EP1939312A1公开了包含芯层的镀覆件，表层在芯层的一个面上，内表层通过中间层提供在芯层的另一面上。内表层为铝—硅焊接材料，并在焊接步骤后消失。夹层之后变成与暴露于冷却水的层用于提供防腐蚀保护。因此，Minami等人的主题与Vieregge等人的主题相似。

虽然此类复合结构在降低用于换热器的管的内部腐蚀方面有所作用，但仍会发生侵蚀或腐蚀，因此最好能提供一种具有更强抗侵蚀和腐蚀功能的金属结构。

发明概述

根据本发明的示例性实施方案，提供了一种多层金属板，其包括具有第一面和第二面的铝合金芯层，其中所述的第一面具有由含锌铝合金制成的夹层，其位于含锌外层(有时称为衬垫层)和芯层之间，外层合金层比夹层合金具有更强的负电性。

优选地，芯层由包含约0.5-2.0重量％的锰、约0.1-1.0重量％的铜、最高0.4重量％的铁、最高0.25重量％的硅、最高0.8重量％的镁以及剩余的铝和不可避免的杂质(若存在)的铝合金制得。夹层优选由包含约0.9-2.0重量％的锰、约0.002-0.7重量％的铜、最高0.4重量％的铁、0.5-2.0重量％的硅、最高7.0重量％的锌以及剩余的铝和不可避免的杂质(若存在)的合金制得。优选地，水侧外层或覆层由包含约0.9-2.0重量％的锰、约0.002-0.7重量％的铜、最高0.4重量％的铁、0.5-2.0重量％的硅、最高7.0重量％的锌以及余量的铝和不可避免的杂质(若存在)的合金制得。优选地，外层合金主要是最少含3重量％锌的铝—锌合金。

板可以制作成适宜制作成热交换器管道或热交换器管件等的任意厚度。管道的优选最小厚度为约150μm，厚度范围优选为150-1000μm。管件可以最高3mm厚。外部覆层通常占据板件总厚度的2-20％。

另一示例性实施方案涉及由上述种类的多层板制得的管子，其中芯层的第一面的外层形成管子的内表面。