硬钎焊用金属材料、硬钎焊方法及热交换器
专利汇可以提供硬钎焊用金属材料、硬钎焊方法及热交换器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供 硬钎焊 用金属材料、硬钎焊方法及 热交换器 。硬钎焊用金属材料(1)包含由 铜 或含预定量铬(11)的铜 合金 制成的基底材料部分(10)，以及由熔点低于硬钎焊中的加热 温度 的材料所制成的金属膜部分(20)，且该金属膜部分被安置在基底材料部分(10)的表面。硬钎焊方法包括如下步骤：将硬钎焊用金属材料(1)与另一金属材料(2)根据预定 位置 关系组装形成组合件；将组合件在 氧 化还原气氛中加热和硬钎焊，该步骤中金属膜部分(20)被熔融以使铬(11)扩散到硬钎焊用金属材料(1)表面；以及，在硬钎焊步骤后，通过利用扩散到硬钎焊用金属材料(1)表面的铬(11)在大气中形成氧化铬膜(30)。，下面是硬钎焊用金属材料、硬钎焊方法及热交换器专利的具体信息内容。
1. 一种用于在氧化还原气氛中进行硬钎焊的硬钎焊用金属材料，所述金属材料包含：基底材料部分(10)，所述基底材料部分(10)由铜或含预定量铬(11)的铜合金制成；以及金属膜部分(20)，所述金属膜部分(20)由熔点低于硬钎焊中的加热温度的材料制成，并且被安置在所述基底材料部分(10)的表面上。
2. 根据权利要求1所述的硬钎焊用金属材料，其中所述金属膜部分 (20)由锡、锡合金、锌及锌合金中的任一种制成。
3. 根据权利要求1所述的硬钎焊用金属材料，其中所述金属膜部分 (20)由电镀、化学镀、置换镀、热浸镀、包覆及热喷涂中的任一种提供。
4. 根据权利要求1所述的硬钎焊用金属材料，其中所述基底材料部 分（10)中所包含的铬的预定量为0.1重量％或更多。
5. 根据权利要求1所述的硬钎焊用金属材料，其中所述金属膜部分 (20)的厚度为2um或更厚。
6. —种用于将根据权利要求1至5中任一权利要求所述的硬钎焊用 金属材料（1)硬钎焊到另一金属材料（2)的硬钎焊方法，所述硬钎焊方 法包括如下步骤：将所述硬钎焊用金属材料（1)与所述另一金属材料（2)根据预定位 置关系组装，以形成组合件；将所述组合件在氧化还原气氛中进行加热和硬钎焊，其中所述金属膜 部分（20)被熔融，以在加热和硬钎焊步骤中将所述铬（11)扩散入所述 硬钎焊用金属材料（1)的表面中；在所述硬钎焊步骤之后，通过利用扩散入所述硬钎焊用金属材料（1) 表面中的铬（11)在大气中形成氧化铬膜（30)。
7. 根据权利要求6所述的硬钎焊方法，其中所述硬钎焊用金属材料 (1)与所述另一金属材料（2)是分别用于形成第一构件和第二构件的材料，其中所述第一构件和所述第二构件用于形成热交换器。
8. 根据权利要求7所述的硬钎焊方法，其中所述第一构件为用于外部流体热传递的散热片，并且所述第二构 件为用于内部流体循环的管，并且其中所述散热片和所述管用于形成所述热交换器的热交换部分。
9. 一种热交换器，所述的热交换器包含：第一构件，所述第一构件由根据权利要求1至5中任一权利要求所述 的硬钎焊用金属材料（1)形成；第二构件，所述第二构件由另一金属材料（2)形成，所述第一构件 与第二构件在硬钎焊中被相互硬钎焊；以及氧化铬膜（30)，所述氧化铬膜（30)通过所述硬钎焊过程中铬（11) 到表面中的扩散而被形成在所述第一构件的表面上。
硬钎焊用金属材料、硬钎悍方法及热交换器
技术领域
正如在例如JP-A-2001-348692中所公开的，通常地，为了改善金属材 料的抗腐蚀性，对铜或铜合金水进料装置的外表面实施镀敷，然后，仅对 该水进料装置的内表面，通过化学镀敷法或置换镀敷法实施不同种的镀 敷。
具有优异抗腐蚀性的镀铬被用作应用于该水进料装置外表面的最上 层镀层。此外，为了在镀层表面形成坚固氧化物膜，在镀敷的最后一步进 行高温（900°C)下的热处理。
然而，正如在JP-A-2001-348692中所公开的，此技术改善水迸料装置 表面的抗腐蚀性，而没有公开关于将水进料装置硬钎焊到另一金属构件的 内容。即当将另一金属构件硬钎焊到经镀敷的金属材料表面时，在镀层表 面由于硬钎焊中的热而形成氧化物膜，因此难以将两个构件硬钎焊良好。 相反地，在两个构件互相硬钎焊后再进行镀敷，可能难以对硬钎焊后具有 复杂形状的两个构件进行镀敷。
发明内容
根据本发明的一个方面，硬钎焊用金属材料包含由铜或含预定量铬的 铜合金制成的基底材料部分，以及由熔点低于硬钎焊时的加热温度的材料 所制成的金属膜部分，该金属膜部分被安置在基底材料部分的表面上。
当硬钎焊用金属材料被用在氧化还原气氛中硬钎焊到另一金属材料 上时，金属膜部分变成熔融态。金属材料硬钎焊到另一金属材料上，同时基底材料部分中的铬通过熔融金属膜部分扩散到金属材料表面。硬钎焊 后，扩散到金属材料表面的铬在该气氛下形成氧化铬膜。
因此，在硬钎焊过程中，可以在不被氧化铬膜抑制的情况下精确有效 地进行硬钎焊。硬钎焊后的氧化铬膜可改善硬钎焊用金属材料的抗腐蚀 性。因此，硬钎焊用金属材料可提供作为具有优异硬钎焊性能和抗腐蚀性 的材料。
金属膜部分可由锡、锡合金、锌和锌合金中的任意一种构成。由此， 可容易地设置具有低熔点的金属膜部分。
金属膜部分可通过电镀、化学镀、置换镀、热浸镀、包覆及热喷涂中 的任何一种方法提供。在这种情况下，可容易地形成金属膜部分。
所含铬的预定量可为0.1重量％或更多。在这种情况下，在硬钎焊后 可容易地形成厚氧化铬膜，由此保证充分的抗腐蚀性。
金属膜部分的厚度可为2um或更厚。在这种情况下，可以确保金属 膜部分在硬钎焊时形成熔融态，由此导致更多铬扩散到金属膜部分的表面 上。因而在硬钎焊后可形成相对厚的氧化铬膜。
根据本发明的另一方面，将硬钎焊用金属材料硬钎焊到另一金属材料
上的硬钎焊方法包括：组装步骤，该步骤将硬钎焊用金属材料与另一金属
材料根据预定位置关系组装形成组合件；硬钎焊步骤，将组合件在氧化还 原气氛中加热和硬钎焊，其中金属膜部分被熔融，以在硬钎焊步骤中使铬 扩散到硬钎焊用金属材料的表面；及成膜步骤，该步骤在硬钎焊步骤后， 通过使用扩散到硬钎焊用金属材料表面的铬在大气中形成氧化铬膜。
在硬钎焊步骤中，铬处于被扩散至表面的扩散状态，并不形成氧化铬 膜。因此，硬钎焊性能可在不被氧化铬膜抑制的情况下表现。在硬钎焊步 骤后的成膜步骤中形成的氧化铬膜可改善硬钎焊用金属材料的抗腐蚀性。 因此，可有效改善硬钎焊性能和抗腐蚀性。
硬钎焊用金属材料与另一金属材料可以是分别用于构成热交换器的 第一构件和第二构件的材料。由此可提供用于具有优异硬钎焊性能的热交 换器的硬钎焊方法。此外，可提供具有优异抗腐蚀性的完整的热交换器。
根据本发明的另一方面，热交换器包含由硬钎焊用金属材料形成的第 一构件，及由另一金属材料形成的第二构件。此外，第一构件和第二构件相互硬钎焊，通过利用硬钎焊中扩散到第一构件表面的铬，在第一构件表 面形成氧化铬膜。因此，能够提供具有优异抗腐蚀性的热交换器。
附图说明
从下列与附图一起被理解的优选实施方案的具体描述中，本发明的其 它目的和优点将更加容易明显。其中：
图1为显示根据本发明第一实施方案的硬钎焊用金属材料初始状态的 横截面视图；
图2为显示硬钎焊用金属材料硬钎焊到另一金属材料的中间状态的横 截面视图；
图3为显示硬钎焊用金属材料硬钎焊到另一金属材料后的状态的横截 面视图；及
图4为根据第一实施方案的，显示硬钎焊后的抗腐蚀性相对于硬钎焊 用材料中初始铬量与镀敷厚度的试验结果的曲线图。
具体实施方式
如图1所示，金属材料1包含由铜或铜合金制成的基底材料部分10， 及在基底材料部分10的一侧形成的金属膜部分20。基底材料10含有预定 量的铬（Cr) 11。铬ll的含量为0.1重量％或更多。
.金属膜部分20是由熔点在低于后述硬钎焊中的加热温度（例如600 到700。C)温度范围内的金属所形成的薄膜层。例如金属膜部分20由锡、 锡合金、锌及锌合金中的任意一种制成。锡的熔点为232。C，锌的熔点为 419.5°C。金属膜部分20是通过电镀、化学镀、置换镀、热浸镀、包覆及 热喷涂中的任何一种形成膜的形状。金属膜部分20的膜厚度为2 u m或更 厚。
6现在，结合图2和3，描述将金属材料1硬钎焊到另一金属材料2 (此 后称作"金属材料2")上的方法。
(1) 组装步骤
首先，制备各自具有预定形状（例如板形）的金属材料l和金属材料 2。金属材料l的金属膜部分20通过锡的电镀而形成。金属材料2 (例如 铜材料）预先含有未出现在其表面上的硬钎焊材料。随后，如图2所示， 将金属材料1和金属材料2根据预定位置关系组装形成组合件。
(2) 硬钎焊步骤
随后，将上述组合件放入到炉内进行硬钎焊。在硬钎焊中，使用可在 硬钎焊过程中减少氧化的硬钎焊炉。使用的硬钎焊炉包括例如真空硬钎焊 炉、还原气氛硬钎焊炉、惰性气氛硬钎焊炉等。
当在硬钎焊炉内加热组合件以使其温度升高时，金属材料l的金属膜 部分20 (锡）熔化，分别在金属材料1的最外表面形成熔融的锡部分21， 及通过在基底材料部分10侧铜与锡之间的相互扩散形成合金部分22 (铜-锡合金）。即在熔融层部分21与没有熔化的基底材料部分层10之间形成 合金层部分22。
基底材料部分10中的铬11通过熔融部分21 (熔融锡）从具有高铬浓 度的基底材料部分10的一侧扩散到具有低铬浓度的熔融部分21的表面， 如图2向上箭头所示。此外，当铬11如上所述扩散时，金属材料2的硬 钎焊材料熔融，使得金属材料1硬钎焊到金属材料2。
(3) 成膜步骤
接下来将组合件从硬钎焊炉中移出，随后在大气中冷却。如图3所示， 硬钎焊后如前面通过图2描述的熔融部分21及合金部分22形成一种新的 合金部分22，此外，扩散到熔融部分表面侧的铬ll沉积在瑢融部分表面， 形成钝化膜。即扩散的铬11与大气中的氧结合形成氧化铬膜30。
图4表示按照如上所述硬钎焊方法，由金属材料1和2所形成的硬钎 焊体中金属材料1表面侧的抗腐蚀性试验结果。
腐蚀测试在样品上进行，使用基底材料部分10中铬11的含量（重量 %)及金属膜部分20的初始镀层厚度（urn)作为基准。腐蚀测试条件如 下。将硬钎焊体浸入到强酸溶液（pH2.0)中。测量400小时后每个样品
7由于腐蚀减少的重量的量，以测定抗腐蚀性水平。
在图4中，当样品由腐蚀造成的重量减少量大于1><10、/咖2时，腐蚀 性能被视为差（x)。
相反，当样品由腐蚀造成的重量减少量为1x10—^/cn^或更少时，腐蚀 性能被视为良好（O)。
铬含量的量越大及金属膜部分20的镀敷越厚，硬钎焊后形成的氧化 铬膜30越厚。如图4所示，当铬含量的量等于0.1%或更高时并且当金属 膜部分的镀敷厚度为2um或更厚时，可以确认得到良好的抗腐蚀性（O)。
如上所述，根据本实施方案的使用金属材料1的硬钎焊方法，在硬钎 焊步骤中，铬11处于被扩散至表面的扩散状态，并不形成氧化铬膜30。 因此，金属材料1和2可不被氧化铬膜30所抑制而良好硬钎焊。氧化铬 膜30在硬钎焊步骤后的成膜步骤中形成，因此改善了金属材料1的抗腐 蚀性。因此，本硬钎焊方法可以被提供作为产生优异硬钎焊性能和抗腐蚀 性的方法。
由于金属膜部分20可由锡、锡合金、锌及锌合金中的任选一种制成， 因此可以容易地设置具有与硬钎焊加热温度相比的低熔点的金属膜部分 20。
此外，由于金属膜部分20通过电镀、化学镀、置换镀、热浸镀、包 覆及热喷涂中的任意一种形成，因此可以容易地形成金属膜部分20。
将对本发明的第二实施方案进行描述。在第二实施方案中，第一实施 方案中描述的金属材料1以及金属材料1和2的硬钎焊方法被典型地用于 热交换器。
例如，在热交换器如由铜制成的散热器中，热交换部分包括的散热片 (第一构件）由金属材料l制成。管（第二构件）由金属材料2制成。通 常所知，多个管和散热片叠在一起形成热交换器中的热交换部分。形成散 热片的金属材料1含有形成在基底材料10正反表面上的金属膜部分20。 即在第二实施方案中，在硬钎焊前的金属材料1含有两层金属膜部分20， 并且这两层金属膜部分20在基底材料10正反表面上。
通过对薄带状板的金属材料1使用辊加工操作，由此形成波浪型的金 属材料l，从而形成散热片。同样地，通过将薄带状板的金属材料2弯曲，使金属材料2具有扁平椭圆切面而形成管。g卩，使用金属材料2形成扁平 管。在扁平管的前表面上安置硬钎焊材料。
将散热片和管交替叠放形成热交换部分，由铜制成的上水箱与管的在 管纵向的两端连接，由此构成热交换器组合件例如散热器组合件。这些元 件在硬钎焊炉中氧化还原气氛下进行整体的硬钎焊。
如前述第一实施方案中所描述的，在硬钎焊中，散热片的金属膜部分
20 (锡）熔化，在散热片前后表面形成锡的熔融部分21。基底材料部分 10中的铬11通过熔融部分21扩散到前后表面中的每一个上。此外，当铬 ll如上所述扩散的时候，管的硬钎焊材料熔融，将散热片硬钎焊到管上， 并将管硬钎焊到上水箱。
当散热器组合件从硬钎焊炉移出并在大气中冷却时，分别扩散到散热 片前后表面的铬11沉积到表面上形成钝化膜，即氧化铬膜30。
在第二实施方案中，金属材料1和2被用于热交换器的散热片和管。 即便如此，本发明的硬钎焊方法具有在散热片和管之间优异的硬钎焊性 能。由于散热片由薄带状板组成，因此可能对于外部腐蚀是不利的。但是 在硬钎焊处理后，在散热片前后表面形成氧化铬膜30，其可改善抗腐蚀性。 因此，可以提供具有优异抗腐蚀性的热交换器。
在前述的第二实施方案中，金属材料1和2均用作热交换器的组件， 如散热片和管。然而，热交换器的组件不限于散热片和管。此外，在第二 实施方案中，管可由金属材料l形成，并且散热片可由金属材料形成。金 属材料1和2不限于散热片和管的组合，也可用于其它构件的组合，如管 和上水箱的组合。
热交换器不限于散热器，也可用于其它设备，包括加热器的加热器芯、 用于冷却发动机进气的中间冷器(inter cooler)等。
尽管本发明结合参照附图，对优选实施方案进行了详尽的描述，但是 应当指出多种变化和修改对本领域技术人员将是明显的。
根据本发明的一方面，硬钎焊用金属材料包含由铜或含预定量铬11 的铜合金制成的基底材料部分10，及由具有低于硬钎焊中加热温度的熔点 的材料制成的金属膜部分20，该金属膜20被安置在基底材料部分10的表 面上。当在氧化还原气氛中硬钎焊用金属材料1被用于硬钎焊到另一金属材
料2时，金属膜部分20变为熔融状态。金属材料1硬钎焊到另一金属材 料2上，同时基底材料部分10中的铬11通过熔融金属膜部分20扩散到 金属材料表面上。硬钎焊后，扩散到金属材料表面的铬11在大气中形成 氧化铬膜30。
因此，硬钎焊可精确有效地进行，在硬钎焊过程中不受氧化铬膜30 抑制。硬钎焊后氧化铬膜30可改善硬钎焊用金属材料1的抗腐蚀性。因 此，硬钎焊用的金属材料1可以被提供作为具有优异硬钎焊性能和抗腐蚀 性的材料。
金属膜部分20可由锡、锡合金、锌及锌合金中的任意一种制成。因 此能够容易地设置具有低熔点的金属膜部分20。
金属膜部分20可通过电镀、化学镀、置换镀、热浸镀、包覆及热喷 涂中的任意一种方法形成。由此能够容易地形成金属膜部分20。
所含预定量的铬可以为0.1重量％或更多。在这种情况下，能够容易 地在硬钎焊后形成厚氧化铬膜30，从而确保足够的抗腐蚀性。
金属膜部分20的厚度可为2um或更厚。在这种情况下，可确保金属 膜部分20在硬钎焊中形成熔融状态，因而导致铬11更多地向其表面扩散。 因此，可在硬钎焊后形成相对厚的氧化络膜30。
根据本发明的另一方面，将硬钎焊用金属材料1硬钎焊到另一金属材 料2上的硬钎焊方法包括：组装步骤，该步骤将硬钎焊用金属材料1与另 一金属材料2根据预定位置关系组装形成组合件；硬钎焊步骤，将组合件 在氧化还原气氛中加热和硬钎焊，该步骤中金属膜部分20被熔融，以在 硬钎焊步骤中，使铬ll扩散到硬钎焊用金属材料l的表面；及成膜步骤， 即在硬钎焊步骤之后，通过利用被扩散到硬钎焊用金属材料1表面的铬11 在大气中形成氧化铬膜30。
在硬钎焊步骤中，铬11处于被扩散到表面上的扩散状态，并不形成 氧化铬膜30。因此，可以进行硬钎焊性能，而不受氧化铬膜30的抑制。 氧化铬膜30在硬钎焊步骤后的成膜步骤中形成，该氧化铬膜30可以改善 硬钎焊用金属材料1的抗腐蚀性。因此，硬钎焊性能和抗腐蚀性可被有效 改善。硬钎焊用金属材料1与另一金属材料2可以是形成分别用于构成热交 换器的第一构件和第二构件的材料。由此可提供用于具有优异硬钎焊性能 的热交换器的硬钎焊方法。此外，可形成具有优异抗腐蚀性的完整的热交 换器。
例如第一构件可为用于热交换器的外部流体热传递的散热片，第二构 件可为用于热交换器的内部流体循环的管。这样，即使每一散热片都是由 薄材料形成的，也可改善热交换器中的每一散热片的抗腐蚀性。
根据本发明的另一方面，热交换器包含由硬钎焊用金属材料1形成的
第一构件，及由另一金属材料2形成的第二构件。此外，第一构件和第二
构件相互硬钎焊，并且通过利用在硬钎焊中扩散到表面的铬11在第一构
件表面上形成氧化铬膜30。由此可提供具有优异抗腐蚀性的热交换器。
相应变化和修改应被理解为在由后附权利要求所定义的本发明的范 围内。
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