汽车空调冷凝器钎焊_翅片腐蚀_现象的分析与研究

2010年1月汽车空调冷凝器钎焊的铸造·锻造·焊接技术分析研究付艳红1凌泽民1李庆勇1张浩2材料科学与工程学院，科技大学，重庆400044； 2.天津浦城科技，天津300130）摘要: 介绍了铝制空调冷凝器钎焊后的“翅片腐蚀”现象. 对于具有这种缺陷的钎焊接头，将对其微观结构进行详细分析，并从原材料和工艺参数两个方面分析“翅片腐蚀”现象的根本原因. 结果表明，原料复合层中的钎料过多，扁管表面细微的划痕以及钎焊工艺参数的不合理选择都是翅片烧坏的重要原因，这为获得良好的冷凝器钎焊接头提供了理论依据依据. 关键字: NOCOLOK钎焊；汽车空调平行流冷凝器钎焊后“翅片腐蚀”现象-汽车空调冷凝器燃烧现象付艳红1，凌则敏1，李庆勇1，张浩2（1. 重庆大学材料技术与工程学院，重庆400044； 2. 蒲城科技股份. ，Ltd.，天津，天津300130）摘要: 介绍了铝制空调冷凝器钎焊后的“翅片燃烧”现象，详细分析了钎焊接头的形貌及产生这种现象的原因. 从两个方面分析了原因: 钎焊的原材料和工艺参数. 实验和分析结果表明，较厚的焊料层，扁管表面的细微划痕和不合理的钎焊工艺参数都可能导致鳍片消失. 它为获得良好的冷凝器钎焊接头提供了理论依据. 关键字: NOCOLOK钎焊；近年来，在汽车空调的生产中，对冷凝器的外观和性能提出了更严格的要求.

冷凝器的性能直接影响汽车空调的热交换性能，并影响汽车的舒适性. 铝制平行流冷凝器是一种新型的汽车空调热交换器. 在其工业生产中，常用于氮钎焊连续隧道式NOCOLOK钎焊炉（氮炉）进行钎焊. 由于在中国这种钎焊工艺的某些技术还不是很成熟，因此仍然存在一些影响空调可靠性和生产中热交换器外观质量的问题[1]. 问题之一. 显然，研究此问题并提出解决方案是提高冷凝器质量的重要手段之一. 1冷凝器的结构和“翅片腐蚀”属铸造和锻造焊接技术表分数，％）Tab.1冷凝器的结构及其化学成分（wt％）Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Al集电器芯材料0.6管复合材料6.8〜层8.20.70.05〜1.0〜0.20 1.50.050.100.05余量0.8 0.25 0.1-0.9〜1.10.2残留扁平管芯材料0.950.950.05〜0.200.05-0.10-残留芯材料0.6翅片复合材料6.8〜层8.20.70.05〜1.0〜0.20 1.50.8 0.25 0.1-0.100 7〜1.3-利润率很容易出现，这是影响产品合格率的关键问题之一.

确定材料和工艺参数后，冷凝器总管附近的部分鳍片消失，这就是所谓的“鳍片腐蚀”现象. 图1（b）中用方框A表示的区域属于更严重的“翅片腐蚀”. 合格产品应为从翅片边缘到集管的距离基本不变，且翅片的间距保持均匀且变形很小. 2“翅片腐蚀”现象的原因“翅片腐蚀”的根本原因是钎焊温度达到翅片的熔点并使翅片熔化，从而降低了空调的整体性能. 2.1原材料本身的原因2.1.1原材料钎焊材料层的问题从上面可以看出，集管和散热片都是复合材料，芯层是基础材料，复合层是钎焊材料层. 钎焊要求基体材料不熔化，但熔化的焊料被润湿并散布在基体表面上，间隙通过重力和毛细作用填充，并且基体彼此相互作用以实现原子键合. 为了确保充分的填缝，焊料具有一定的润湿性和流动性. 产品中使用的钎料4343属于Al-Si钎料. Si可以降低钎料的熔点，同时提高钎料的机械性能和耐腐蚀性. 钎焊过程中，熔融的液态焊料在重力和毛细管作用下流入预留的间隙并交换物质. 例如，焊料中的Si和Cu等元素扩散到基体中，而基质中的Al等元素将扩散和迁移. 由于集管比扁平管和散热片大得多，因此它包含更多的热量. 因此，钎料层在其他部分之前熔化，并且流到集管和扁平管接触的间隙. 冷却后，形成钎焊接头.

为了进一步了解钎焊缝的结构，本文对焊缝进行了金相分析. 切掉图1（b）中方框B所示的区域. 切割位置是集电器和扁管之间的钎焊接头，该钎焊接头垂直于钎焊缝，以便于研究以清楚地观察钎焊缝的结构. 样品打磨并抛光几次后，样品用0.5％HF酸溶液腐蚀，得到SEM微观形貌，如图2所示. 图2（a）和（b）中，样品中的浅色部分顶部和底部是贱金属结构，中间是钎焊结构. 浅色基体是铝合金的恢复和再结晶结构，暗网状图案结构是Al-Si共晶结构，延伸到钎焊接头的块状结构是α-Al固溶体. α-Al相和Al-Si共晶相一起填充了间隙，并且基材溶解在液体焊料中. 液体焊料中基材的溶解量由式（1）表示: [2]: G =ρCV-at / V（1-e）（1）在式S中: G是焊料中的溶解量. 单位面积的基材； ρ是液态焊料的密度； C是基材在液态焊料中的溶解度； V是液态焊料的体积； S是液固相的接触面积; α是液态焊料中贱金属原子的溶解度系数; T是液态的接触时间. 可以看出，焊料量直接影响腐蚀程度. 减少腐蚀的一种方法是减小焊料层的厚度，但是焊料太少会导致虚焊，因此焊料层的厚度必须准确. 从图2可以清楚地看到存在``硅腐蚀''现象，甚至部分铝基体被颈缩或剥落并进入焊料结构.

可以认为，较厚的焊料层是Si腐蚀的原因之一，这为“鳍腐蚀”提供了条件. 100μm50μm图2不同放大倍数（SEM）分析下的钎焊接头形貌如下: 一方面，当集管的复合层中的焊料过多时，液态焊料材料将沿着翅片的扁平管冷凝器翅片的作用，导致翅片处的钎焊材料增加. 焊料和鳍片中的Si，Cu，Zn等元素相互溶解和扩散，从而导致鳍片的熔点较低[3]. 从炉子的热辐射传递到鳍片的热量要高得多，直到达到鳍片的熔点并且鳍片开始部分燃烧. 2.1.2扁管表面缺陷的影响从图3中肉眼可见，焊接后扁管上有明显的凹槽. 凹槽也是鳍片消失的原因之一. 图4是具有透明U形凹槽的扁平管的横截面的放大图. 对抑郁症进行了相同的测试. 凹槽的金相结构如图5所示. 可以看出，溶解在焊料中的大量α-Al相积累在凹槽中. 检查未焊接的冷凝器时，发现一些扁平管的表面有细小的划痕. 测试表明，在“热加工技术” 2010年第39卷第1117期中引用了这些细微的划痕. 铸造和锻造焊接技术铸造·锻造·焊接2010年1月图3扁平管中的凹槽100μm图4交叉扁平管槽（SEM）的横截面50μm图5扁平管槽（SEM）的形态图5扁平管槽（SEM）的形态收集管处多余的钎焊材料流向散热片.

同时，表面上的细小划痕也起毛细作用，加快了液态焊料的流速，并加剧了散热片的燃烧. 从图3还可以看出，在相同的扁平管上，较密集的凹槽比没有凹槽的相应鳍片燃烧得更严重. 在钎焊期间，填充金属积聚在划痕中，这加剧了凹槽的深度和宽度. 如果堆积过多，扁管将被燃烧，强度会降低. 割台将直接烧穿，导致报废工件. 因此，钎料层的厚度应保持尽可能均匀，并在加工过程中注意扁管的质量，以避免表面上的加工缺陷. 2.2钎焊技术的影响2.2.1网带速度隧道炉中钎焊过程中网带的速度决定了钎焊保温时间的长短. 当钎焊温度不变时，网带速度太慢，这等同于延长钎焊期间的保持时间，并且钎焊材料的流动时间也增加，从而增加了钎焊材料流到翅片的可能性. “侵蚀”的可能性和燃烧损失的程度也增加了. 每种元素的扩散量也随着保持时间的增加而增加，这加剧了燃烧损失. 2.2.2钎焊温度如公式（1）所示，当网带速度恒定时，钎焊温度越高，液态焊料的流动时间越长，并且基材在液态焊料中的溶解度越大. ，腐蚀程度越严重，“翅片腐蚀”就越明显. 对于工艺问题，我们可以降低钎焊温度或提高网带速度，或两者兼而有之.

此外，还有其他一些影响因素，例如冷凝器进入熔炉的时间间隔，即工件的放置密度. 如果间隔太不​​均匀，则会影响炉子的环境温度，从而导致实际钎焊温度波动和焊接质量不稳定. 而且，由于设备本身的原因，网带的抖动也会影响焊料的流动状况，这提供了“翅片腐蚀”的可能性. 3结论根据以上分析和测试结果，我们认为铝冷凝器的“翅片腐蚀”的焊接[M]. 北京: 机械工业出版社冷凝器翅片的作用，2006. 118热加工技术，2010，第一卷. 39，第一名

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