汽车铝质热交换器的研究进展赵海军，刘磊，朱建华，沈彬，胡文彬上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室，上海200030宄的基础上，提出了汽车铝质热交换器进步研宄的发展方向。 随着汽车向小型化轻量化环保型方向发展，汽车空调热交换器逐渐放弃传统铜合金材料，使用轻质材料。铝的密度仅为铜的30，能够大大减轻热交换器的质量。虽然铝的热导率和铜相差较大，但是通过改变热交换器的结构可以提高换热性能，*终既能满足换热要求，又能达到汽车轻量化小型化和环保型的要求。招质热交换器的质量比铜质的下降2045，两者的加工费用相当，因此铝质热交换器得到了广泛应用。目前，欧洲热交换器的铝化率己接近100，北美达到60以上。而在我国国产汽车中铜质热交换器使用仍然较多，铝化率较低。 但是，我国汽车铝质热交换器的研，和开发工作己经展开，并且取得了很大成效。 1铝质热交换器的钎焊工艺热交换器较多采用真空钎焊法和，0法工艺连接。无论采用何种钎焊工艺，洁净的面和合理的钎剂气氛都是获得优质接头的重要步骤。铝的远远高于错的熔点。在钎焊过程中，氧化膜阻碍钎料的流动及与母材的润湿，使钎焊难以进行。对于真空钎焊工艺和，0，钎焊工艺有不同的氧化膜去除机制。 真空钎焊工艺在1968年，美国公司开发出铝及铝合金真空钎焊工艺，目前已得到广泛应用。工件在1.33父102 1.33103真空下钎焊，不必使用钎剂，钎焊成本降低，并且奸焊后的工件没有复杂的清洗过王。此项技术关键问是面氧化膜的去除，而且洁净的十分稳定，真空条件下必须借助某些金属活化，常用厘8来达到去除氧化膜的目的。真空钎焊条件下，氧化膜去除机制如下氧化膜的热膨胀系数约为铝的13，加热到400丈左右，热应力开始使氧化膜破裂，露出洁净的复合铝箔包覆层所含的金属活性剂厘3在500丈左右大量挥发，使钎焊件处在镁蒸气气氛中，防止铝的进步氧化；镁蒸气使炉内残余的氧和水蒸气得以净化消除它们对铝的不利影响。另外镁能够还原氧化膜，其反应如下式镁蒸气和铝材作用，形成低熔点的人15肘8合金而熔化，润湿铝材，氧化膜漂浮在熔融钎料公司发展起来。在1983年日本成功地将此钎焊技木应用于热交换器的工业化生产，并向全世界推广。 现在已经发展成为热交换器的主要生产方法之。 该工艺使用少量的氟铝酸钾钎剂，1010，并且钎焊后不必清除钎剂，钎焊接头质量良好0.药，钎剂不溶于水，能清除错面的氧化膜，且对错没有腐蚀。氧化膜去除机制如下无腐蚀钎剂的作用机理总结如下发现在钎焊过程中，当温度达到钎剂的共晶温度558时，钎剂熔化，在人12，3氧化膜面铺展开来。氧化膜成分般为人1203，晶胞012形成骨架，而人13+分布在空隙中，由于生成入把63的趋势很强，尸半径又比较小，使得，有可能挤开0而穿入点阵，从而胀大了，2架，使得氧化膜伸长和展宽，导致了人1203薄膜的解离溶解。随着温度的进步升高，人31合金钎料开始熔化，并通过毛细管运动到要结合的缝隙处，浸润1邓碟傥5撒职柳翻观沾辟押0成也1目赶0密邝5孟座底地除去铝面的氧化膜。 由于在气体保护条件下对工件进行钎焊，可避免工件面在高温下的急剧氧化。 在保护气氛中氧的分压很低，钎焊时工件000101钎焊工艺需要对母材或钎料中的镁含量严格控制，般在0.4以下。否则生成的贼8，将使钎剂熔点升高，降低钎剂作用。 1.3钎焊工艺的新进展种新的钎焊工艺。该工艺将清洗干净的铝箔直接浸入钎料粉状钎剂粉状配制的悬浮液中，在铝箔面沉积出钎料钎剂薄层，然后进行钎焊，获得了优质钎焊接头。 但由于该工艺使用水作为溶剂，许多金属在水中或空气中发生反应，如2等。另外当使用有机溶剂配制悬浮液时，也会因很快退化而失效，因此该工艺的关键问是需要进步开发新型溶剂，扩大适用范围。 工艺。在钎焊冷却过程中恰当地引入干燥空气，使氮气气氛中的02达到5左右，残留在工件面的奸剂和氧发生反应，形成层抗腐蚀性强的保护膜。 2复合铝箔材料目前生产铝质热交换器主要采用复合铝箔钎焊制成。复合铝箔以人1厘合金人人3或人131合金人人6，为芯材母材，人131合金4作为皮材钎料，形成明治结构。皮材般占复合铝箔厚度的515.芯材提供复合箔的强度，保证热交换器的使用寿命。皮材在钎焊过程中熔化，生成所需要的接头。 复合招箱制作工艺复合铝箔生产方法有热轧复合法和冷轧复合法。 热轧法存在生产效率低成材率低等缺点，而冷轧复合法生产效率高产品性能稳定适合于高精度多层金属复合乳制。当前美日等国家正在推广应用冷乳复合生产复合铝箔，有取代热乳复合法的趋势。复合铝箔基本加工工艺流程如下热轧复合法工艺流程坯料净化坯料加热热乳复合中间退火冷乳成品退火成品包装。 冷轧复合法工艺流程坯料净化坯料冷轧复会中间退火冷乳成品前退火成品包装。 2.2芯材母材从理论上讲，多数铝合金都可用作钎焊芯材，例如纯铝人人1河合金人3，或己的条件为宜；2高温工作环境下具有足够的强度；3能够和钎料良好地润湿，形成优质钎焊接头；4芯材各部分之间电位尽可能地接近，减少发生腐蚀的机会。 满足上述条件的有人合金人人3，父，或交换器的芯材。 2.3皮材钎料在铝合金复合板中皮材起到钎料的作用，因此需要满足钎料的要求1钎料液相线温度和芯材固相线温度至少相差2皮材和芯材能够润湿，并且有好的流动性3皮材的熔化区间要小，防止有熔析缺陷4满足钎焊接头的物理化学及力学性能要求。 以13共晶合金为基的钎料，31的添加量般为712.然而人31钎料熔化温度在570丈以上，温度偏高，甚至达到或超过芯材的固相线温度。为此开发了许多其它种类的低熔点钎料，如312！1系了种组成为73人120，2沌5的新型低熔点钎料，熔化范围在515535丈，有良好的抗腐蚀性能。03，等向人钎料中添加不同的合金元素，发展了组成为入17320，23厘8的钎料，熔化温度范围为501522丈。当钎焊人人6061铝合金时，此钎料能够很好地润湿芯材，结合强度达196±19，3. 3钎剂钎剂的合成方法钎剂的作用在于钎焊时清除铝面的氧化膜，改善熔融钎料与母材之间的润湿效果，提高钎焊性能。铝合金钎焊用钎剂主要包括氯化物钎剂和10，钎剂氟铝酸盐钎，两类。氯化物钎剂存在易吸潮腐蚀性强等缺点，逐步被无腐蚀性的，0，尺钎剂取代。这种钎剂是1正3系中间化合物1入14和16的共晶组成物，含入灰3张启运和庄鸿寿w总结NOCOLOK钎剂的合成方法有下述7种1用定量的人正3和1加水磨成糊，然后在低于200，娓杀，或将人正3和1加入50丈水中，充分搅拌完全，产物在100550弋下蒸发至干燥并加热；2用定量的人正3和1加热熔融，将冷却物磨细至将它们按比例混成相中共晶点的组成；4将无水AF3和KF脱水后的千粉按比例混匀研细，300CC下焙烧；5将定量的人10103溶于，然后用定量用无定形的人10103加入到和1.或10凡反2，3的混合液中。温度5060，=510.由此可得到粒度细比面大的悬浮钎剂；7将定量的人10103或金属铝屑溶在定量的尺0溶液中，生成反人102和尺0的混合液，再用过量的转化为氟铝酸钾钎剂。 NOCOLOK钎剂的新进展以反正6尺人1共晶成分组成的钎剂熔点为560弋，配合人13共晶合金钎料熔点5770，钎埠温度需要600丈左右。对于大多数铝合金，这样高的温度已经超过了固相线温度，因此需要开发出中温不溶性无腐蚀氟化物针剂。国外已经对0入正3系进行了应用研究，获得钎剂熔化温度440480，成分中wAlF326j27j，wKCsF7473.为降低成本，开发的AlF3RbF体系钎剂共晶温度为486cC.另夕，还开展了AlF3RbFKF，AlF3BeF2KF系等钎剂的研宄，熔化温度在400丈左右。 4钎缝的晶界渗透熔化的钎料润湿母材，沿着钎缝流动，钎料中和母材成分不同的组元会沿母材晶界渗透。人们对此提出了不同的作用机制。 素和，元素从母材向液态钎料扩散，而5元素由液态钎料向母材扩散。，的富集可降低人15合金的培点，增加入1的溶解度，在母材边界的晶界处发生择优熔化，促进晶界渗透。另外合金中，少于0.4或站超过0.5时，这种现象不明显。这是由于和人1生成稳定的俦16粒子，阻碍钎料渗透。 541等12.13认为，液态钎料在相邻晶界间的面张力作用下不断向前推进，并且与4个方面有关，母材和钎料的成分组成②母材的晶粒尺寸和组织；③钎焊时的加热速率④钎焊时的*高温度及保温时间。 贾卅吐1等14采用种简单有效的方法，即差扫描量热法DifferentialScarmingCaknimetry，03，分析母材的晶界渗透现象。此方法能够测出在钎料作用下母材晶粒尺寸的微小差异和变化。根据对复合铝箔人人3005人入4047的试验研，所得试验结果和前面结论基本致。 国外招质热交换器的研究和生产相对成熟，而我国与之存在较大差距。主要有以下两个方面1汽车热交换器的基础性研宄较少。国内所做的工作主要集中在复合铝箔加工和钎焊工艺上……2生产的复合铝箔芯材和皮材组织性能成分等质量方面不稳定。因此目前许多厂家依靠从国外直接进口成品复合铝箔，然后再生产热交换器。 因此，今后的课是增加对热交换器的基础性研究，改进生产工艺，开发新技术，新产品及新型竞争条件，实现汽车热交换器的全方位研，对民族汽车行业具有重要的现实意义。 尹淑梅，张韵慧。无腐蚀不溶性钎剂的新进展1.焊接技术，2002，张启运，庄鸿寿。钎焊手册。北京机械工业出版社，1999. 5纟吉论作者简介赵海军1975，男，博士研宄生，主要从事汽车热交