熱交換器及其制造方法技術

本發明專利技術提供容易小型化、輕量化且熱膨脹導致的變形小的熱交換器(1)及其制造方法。準備具有心材層(A)和釬料層(B)的復合板(200)，心材層(A)由含有Mg的鋁合金構成；釬料層(B)由必須含有Si、含有Li、Be及Bi中的1種以上且限制了Mg的含量的鋁合金構成。準備由鋁或鋁合金構成的內翅片(3)。組裝具有中空結構體(20)、內翅片(3)、以及助焊劑的被處理物(10)，中空結構體(20)由復合板(200)構成，在內側配置有釬料層(B)，并且具有釬料層(B)彼此抵接的抵接部(201)；內翅片(3)收容于中空結構體(20)的內部；助焊劑含有Cs，并涂布于抵接部(201)及其附近。在不活潑氣體氣氛下加熱被處理物(10)進行釬焊，制作熱交換器(1)。

Heat exchanger and manufacturing method thereof

The present invention provides a heat exchanger (1) which is easy to be miniaturized, lightweight, and caused by thermal expansion, and a manufacturing method thereof. Prepared with heartwood (A) layer and solder layer (B) composite plate (200), heartwood layer (A) composed of Aluminum Alloy containing Mg; solder layer (B) formed by Aluminum Alloy must contain Si, Li, Be and Bi containing more than 1 and restrict the Mg content. An inner fin (3) made of aluminum or aluminum alloy. The assembly has a hollow structure body (20), (3), and the inner fin flux processed object (10), hollow structure (20) by composite plate (200) which is placed inside a solder layer (B), and a solder layer (B) against each other abutting part connected to the (201); (3) the inner fin contained in the hollow structure (20) of the internal flux; containing Cs, and coated on the abutting part (201) and its vicinity. A heat exchanger (1) is brazed by heating the treated material (10) in an inert gas atmosphere.

【技術實現步驟摘要】
熱交換器及其制造方法
本專利技術涉及熱交換器及其制造方法。
技術介紹
例如，在搭載于混合動力汽車或電動汽車的驅動用電動機的控制等各種用途中，使用通過IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：絕緣柵雙極晶體管)等半導體元件進行開關的逆變單元。逆變單元具有用于冷卻半導體元件、與半導體元件一起構成電力轉換電路的電子部件等發熱體的熱交換器。熱交換器具有：外表面具備搭載有發熱體的發熱體搭載面的中空結構體；和收容于中空結構體的內部的內翅片。中空結構體及內翅片大多由熱傳導率高且比重小的、鋁板或鋁合金板構成。另外，內翅片通過釬焊于中空結構體的內表面而與中空結構體以金屬方式接合。熱交換器的釬焊使用復合板進行，復合板具有由鋁或鋁合金構成的心材、和包覆于心材的單面或雙面的釬料。另外，熱交換器的釬焊通常通過在被接合部涂布K－Al－F(鉀－鋁－氟)系的助焊劑進行、所謂的氟化物釬劑(Nocolok)釬焊法進行。近年來，要求熱交換器的小型輕量化，特別是，在汽車用熱交換器中強烈要求小型輕量化。另外，伴隨電力變換裝置的高輸出化，半導體元件的發熱量增大，因此，難以抑制熱膨脹導致的中空結構體或內翅片的變形。因此，為了將熱交換器小型化、輕量化的同時抑制熱膨脹導致的變形，正在研究對中空構造體或內翅片使用強度更高且板厚薄的板材。為了提高板材的強度且減小板厚，在構成板材的鋁合金中添加Mg(鎂)是有效的。但是，在要通過氟化物釬劑釬焊法進行含有Mg的鋁合金的釬焊時，在釬焊加熱過程中，助焊劑與Mg發生反應而消耗。因此，不能通過助焊劑充分破壞存在于被接合部的表面上的氧化膜。另外，通過K－Al－F系的助焊劑和Mg的反應而生成的化合物導致釬料的流動性下降。這樣，氟化物釬劑釬焊法存在由于助焊劑的消耗或釬料的流動性的下降而難以進行含有Mg的鋁合金的釬焊的問題。針對這樣的問題，為了進行含有Mg的鋁合金的釬焊，提出了各種不使用助焊劑而進行釬焊的技術。例如，專利文獻1中記載有如下技術：由在釬料層以外的釬料片構成層中添加Mg得到的鋁合金制釬料片形成中空結構體，在中空結構體的內側不涂布助焊劑而在不活潑氣體氣氛中進行釬焊。專利文獻2中公開了使用釬料片在不活潑氣體氣氛中不使用助焊劑而進行釬焊的技術，其中，釬料片具有由添加Li(鋰)得到的Al－Si(鋁－硅)合金構成的釬料、和由添加Mg得到的鋁合金構成的心材。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2004－25297號公報專利文獻2：日本特開2013－233552號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題但是，專利文獻1的技術中，由于在中空結構體的外側涂布K－Al－F系的助焊劑，所以，因釬焊時的加熱而熔融的助焊劑可能會侵入中空結構體的內部。該情況下，由于侵入中空結構體的內部的助焊劑，采用Mg的無助焊劑的釬焊有可能受阻礙。另一方面，由于侵入中空結構體的內部的助焊劑的量較少，所以助焊劑難以破壞氧化膜。因此，專利文獻1的技術中，例如中空結構體與內翅片的被接合部等、存在于中空結構體的內部的被接合部的釬焊性可能變差。另外，專利文獻2的技術中，存在當氣氛中的氧濃度變高時釬焊性變差的問題。因此，在要適用于量產設備時，根據被處理物的形狀或構造、及形成釬焊接合的位置，釬焊性可能變差。即，中空結構體的內部由于難以流入中空結構體的外部的氣氛，所以能夠較容易地維持氧濃度低的狀態。因此，例如，在中空結構體與內翅片的被接合部等、存在于中空結構體的內部的被接合部，能夠不使用助焊劑而形成良好的釬焊接合。但是，釬焊爐內的氧濃度因各種原因而發生變動，因此，中空結構體的外部難以維持氧濃度低的狀態。因此，例如，中空結構體的外壁彼此的被接合部等、露出于中空結構體的外部的被接合部的釬焊性容易變差。進而，中空結構體的外壁彼此的被接合部由于具有在中空結構體的內部和外部之間釬料可流通的結構，所以釬料容易集中在釬焊性優異的中空部內。因此，在釬焊性較差的中空結構體的外部側釬料不足，可能發生角焊縫斷裂(フィレット切れ)等釬焊不良。如上，為了使用含有Mg的鋁合金制作熱交換器，需要改善中空結構體與內翅片的被接合部的釬焊性以及中空結構體的外壁彼此的被接合部的釬焊性這兩者。本專利技術是鑒于該背景而做出的，其提供一種小型化、輕量化容易、熱膨脹導致的變形小的熱交換器及該熱交換器的制造方法。用于解決課題的方案本專利技術的一個方面是一種熱交換器的制造方法，準備具有心材層和釬料層的復合板，所述心材層具有含有Mg(鎂)：0.40～1.0質量％且剩余部分由Al(鋁)及不可避免的雜質構成的化學成分；所述釬料層包覆于所述心材層的至少一面并具有下述化學成分，所述化學成分必須含有Si(硅)：4.0～13.0質量％，還含有Li(鋰)：0.0040～0.10質量％、Be(鈹)：0.0040～0.10質量％及Bi(鉍)：0.010～0.30質量％中的1種或2種以上，Mg的含量限制在低于0.10質量％，剩余部分由不可避免的雜質構成，準備內翅片，所述內翅片具有含有Si：0.30～0.70質量％及Mg：0.35～0.80質量％且剩余部分由Al(鋁)及不可避免的雜質構成的化學成分，組裝具有中空結構體、所述內翅片以及助焊劑的被處理物，所述中空結構體由所述復合板構成，在內側配置有所述釬料層，并且具有所述釬料層彼此抵接的抵接部；所述內翅片收容于該中空結構體的內部；所述助焊劑含有Cs(銫)，并涂布于所述抵接部及其附近，通過在不活潑氣體氣氛下加熱所述被處理物而使所述助焊劑及所述釬料層熔融，一并釬焊所述中空結構體及所述內翅片。本專利技術的另一方面是一種熱交換器，具有：封套，其由具有含有Mg：0.40～1.0質量％且剩余部分由Al及不可避免的雜質構成的化學成分的板材構成，所述封套的外表面具有搭載發熱體的發熱體搭載面，并且所述封套的內部具備制冷劑流通的制冷劑流路；內翅片，其由鋁合金構成，并配置于所述制冷劑流路；封套接合部，其包含Al－Si合金，并將所述封套的所述板材彼此接合；翅片接合部，其包含Al－Si合金，并將所述封套和所述內翅片接合，僅在所述封套的內表面的、從所述封套接合部至所述內翅片之間存在Cs。專利技術效果所述熱交換器具有所述封套和配置于該封套的所述制冷劑流路中的所述內翅片。所述封套由含有Mg的鋁合金構成，所以與以往的熱交換器的封套相比，能夠提高強度。因此，能夠容易地進行所述封套的小型化、薄壁化。另外，通過提高所述封套的強度，也能夠抑制熱膨脹導致的所述封套的變形。所述熱交換器可以通過將具有所述特定的構成的所述被處理物在不活潑氣體氣氛下加熱來制作。在所述被處理物的所述中空結構體的所述抵接部及其附近涂布有含有Cs的所述助焊劑。所述助焊劑通過釬焊時的加熱而熔融，可以破壞存在于所述抵接部的氧化膜。因此，通過使用所述助焊劑，可以進行所述抵接部的釬焊。另外，構成所述中空結構體的所述復合板具有：由含有Mg的鋁合金構成的所述心材層；和由含有Li、Be及Bi中的1種以上的鋁合金構成的所述釬料層。所述心材層中的Mg的一部分由于釬焊時的加熱而擴散，向所述復合板的表面移動。而且，由于移動到所述復合板的表面中的Mg和所述釬料層中的Li等在釬料中共存，從而能夠有效地破壞存在于復合板及所述內翅片的表面上的氧化膜。因此，通過在不活潑氣體氣氛下加熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種熱交換器的制造方法，準備具有心材層和釬料層的復合板，所述心材層具有含有Mg：0.40～1.0質量％且剩余部分由Al及不可避免的雜質構成的化學成分；所述釬料層包覆于所述心材層的至少一面并具有下述化學成分，所述化學成分必須含有Si：4.0～13.0質量％，還含有Li：0.0040～0.10質量％、Be：0.0040～0.10質量％及Bi：0.01～0.30質量％中的1種或2種以上，Mg的含量限制在低于0.10質量％，剩余部分由不可避免的雜質構成，準備內翅片，所述內翅片具有含有Si：0.30～0.70質量％及Mg：0.35～0.80質量％且剩余部分由Al及不可避免的雜質構成的化學成分，組裝具有中空結構體、所述內翅片以及助焊劑的被處理物，所述中空結構體由所述復合板構成，在內側配置有所述釬料層，并且具有所述釬料層彼此抵接的抵接部；所述內翅片收容于該中空結構體的內部；所述助焊劑含有Cs，并涂布于所述抵接部及其附近，通過在不活潑氣體氣氛下加熱所述被處理物而使所述助焊劑及所述釬料層熔融，一并釬焊所述中空結構體及所述內翅片。

【技術特征摘要】
2016.01.14 JP 2016-0055541.一種熱交換器的制造方法，準備具有心材層和釬料層的復合板，所述心材層具有含有Mg：0.40～1.0質量％且剩余部分由Al及不可避免的雜質構成的化學成分；所述釬料層包覆于所述心材層的至少一面并具有下述化學成分，所述化學成分必須含有Si：4.0～13.0質量％，還含有Li：0.0040～0.10質量％、Be：0.0040～0.10質量％及Bi：0.01～0.30質量％中的1種或2種以上，Mg的含量限制在低于0.10質量％，剩余部分由不可避免的雜質構成，準備內翅片，所述內翅片具有含有Si：0.30～0.70質量％及Mg：0.35～0.80質量％且剩余部分由Al及不可避免的雜質構成的化學成分，組裝具有中空結構體、所述內翅片以及助焊劑的被處理物，所述中空結構體由所述復合板構成，在內側配置有所述釬料層，并且具有所述釬料層彼此抵接的抵接部；所述內翅片收容于該中空結構體的內部；所述助焊劑含有Cs，并涂布于所述抵接部及其附近，通過在不活潑氣體氣氛下加熱所述被處理物而使所述助焊劑及所述釬料層熔融，一并釬焊所述中空結構體及所述內翅片。2.根據權利要求1所述的熱交換器的制造方法，其中，所述心材層還含有由Mn：0.050～1.3質量％、Si：1.0質量％以下、Fe：1.0質量％以下、Cu：0.90質量％以下、Zn：6.5質量％以下、Ti：0.20質量％以下及Zr：0.50質量％以下構成的組中的1種或2種以上。3.根據權利要求1或2所述的熱交換器的制造方法，其中，所述內翅片還含有由Mn：0.050～1.3質量％、Fe：1.0質量％以下、Cu：0.90質量％以下、Zn：6.5質量...

【專利技術屬性】
技術研發人員：柳川裕，磯村紀壽，戶谷友貴，八木田泰裕，秦哲郎，
申請(專利權)人：株式會社UACJ，
類型：發明
國別省市：日本,JP