1、2011，Vol39，51汽车热交换铝材概览刘12禹，王祝堂（1洛阳有色金属加工设计研究院，河南洛阳471039；2中国有色金属加工工业协会，北京100814）摘要：综述了汽车热交换系统用的铝材种类、规格、性能等。重点介绍汽车用复合散热板、带、箔材的结构，市场需以及热交换复合铝材的生产工艺等。汽车热交换系统包括空调器、水箱散热器、油冷却器、中间冷却器和加热器求，所用材料为铝管、板、带、箔材，都由复合材料制成。复合材料由芯层与皮层组成，芯层为3003型合金，皮层为钎等，Si系或Al-Zn系合金。热交换系统的铝化对汽车的轻量化、焊料Al-性能的提高与节能减排起着重要作用。关键词：汽车热交换系统；复
2、合铝材，多孔扁管；水箱散热器；真空钎焊中图分类号：TG14621文献标识码：A文章编号：10077235（2011）05000116HeatradiatingaluminumproductsforautomobileusageLIUYu1，WANGZhu-tang2（1LuoyangEngineeringResearchInstituteforNonferrousMetalsProcessing，Luoyang，Henan471039，China；2ChinaNonferrousMetalFabricationAssociation，Beijing100814，China）Abstract：T
3、healuminumtypes，specificationsandpropertiesusedforautomobileradiatingsystemhavebeensummarizedTheconstructionofcompositeradiatingstripandfoil，marketdemoandsandproductiontechnologieshavebeenintroducedasthekeypointTheautomo-bileradiatingsystemincludesair-conditioner，watertankradiator，oilcooler，intermed
4、iatecoolerandheateretcThematerialstobeusedforthesamearecompositealuminumtube，sheet，stripandfoilThecoreofthecompositematerialis3003aluminumalloyandtheout-sidelayerisAl-SiorAl-Znalloywhicharewellsolder-ableThealuminizingofradiatingsystemcanlightentheautomobile，increasethepropertyoftheautomobileanddecr
5、easeitscarbon-emissionKeywords：radiatingsystemofautomobile；compositematerial；flatbarwithholes；watertankradiator；vacuum-solder汽车热交换系统包括空调器、水箱散热器、油冷却器、中间冷却器和加热器等。它们位于前端，经受路面挥发的盐分、汽车排出的废气、砂粒、灰尘雨水、和泥浆等的污染，还承受着反复冷热循环和周期性的振动。这些对于热交换器选材、防腐蚀和接合技术等提出了严峻挑战。传统的热交换系统采用铜材制造，然而随着汽车轻量化进程的加速，节能减排、降低油耗、提高燃油效率与减轻环境污染
6、压力的加重，同时由于制造技术与装配技术的进步，使铝材逐步取代铜材用于制造汽车热交换系统零部件。铝板、带、箔用作汽车热交换材料的历史可追溯到20世纪30年代，而其大规模地应用则始于20世纪70年代，当时世界范围内的石油危机迫使汽车公司在设计时要千方百计减轻车的质量以节省石油，而铜作为热交换材料本身在减轻汽车质量方面没有多大余地，铝作为新的热交换材料则应运而生，它具收稿日期：20100805第一作者简介：刘禹（1971），女，辽宁沈阳人，高级工程师。2011，Vol39，5有诸多优点：价格比铜的低；其密度比铜的低得多，仅相当于黄铜的1/3，可以节省燃料；铝的可钎焊性能比铜的好，因而焊缝的强度高于软
7、焊铜的；铝合金有强的抗腐蚀性能，热交换器的使用期限长，可从6年延长到8年；铝回收率高，铝热交换器报废后的回收率可达94%。法国瓦莱奥公司（Valeo）于20世纪70年代率先向市场推出机械装配式铝热交换器。20世纪80年代由于真空钎焊技术的成熟，铝合金开始大量用于制造热交换器，发展迅速。20世纪90年代主要发达国家复合铝箔的使用覆盖率达到90%以上，日本1与美国的汽车空调器已几乎完全铝化，其中散热器的铝化率欧洲的为95%，美国的达到80%，日本的为55%。2000年以前中国大多数国产车仍以铜散热器为但进入21世纪后，铝散热器的应用主（92%以上），发展很快，铝制内冷却器、油冷却器、散热器芯子等也
8、得到迅速发展。1996年萨帕铝热传输上海有限公司投产开始生产复合钎焊铝材，从此热交换系统用的铝材走上了国产化道路。图1汽车隔热板铝合金通风和空调），每辆小轿车和轻型卡车的热交换系统散热器（raditor）、冷凝器的铝含量约15kg。实际上，（condenser）、蒸发器（evaporator）与散热器芯子（heatercore）已全用铝合金制造。图2示出了散热器、蒸发器和散热器芯子的铝材用量比例，其中3005铝合金钎焊薄板与3003铝合金散热铝箔翅片占50%。1热交换系统用铝合金及铝材3×××系、热交换系统用的铝合金有1×××系、4&
9、#215;××系、5×××系、6×××系变形铝合金，也有铸造铝合金。用的铝材有板、带、箔（含复合材料）、挤压管材与型材、压铸件、锻件与棒材、冲挤件。11热屏蔽板在北美汽车的动力传动系（powertrain）中大都有隔热板（heatshield），有些汽车（60%以上）装上一2图2铝材在汽车热交换系统中的挤压型材与棒材）应用（其他指锻件、块或五六块隔热板。汽车的服务环境对低碳钢会引发相当严重的腐蚀，因此，原车设备生产车（OEM）必须选择铝板、镀（涂）铝的低碳钢板或不锈钢板制造隔热板，通常用05mm厚的铝合金板，用得最
10、多的“其他”3003和是5182铝合金（图1，其中的指1050、5052铝合金），用铝合金板制造隔热板具有相当强的竞争力。近期开发出一种轧制的中间有隔热间隙获得日益广泛的应用。的双层隔热板，12热交换铝材即使今天，加工铝材在汽车中的用量仍占次要图3东北轻合金有限责任公司生产的汽车热交换多孔铝管地位，仅占25%或更低一些，除个别轿车（例如奥迪A8全铝车）与郑州宇通汽车生产的宇通大客车及西沃汽车公司的西沃全铝合金大客车外，轿车中用铝材最多的是热交换系统，即厢内气候控制系统（HVAC=heater，ventilationandairconditioning取暖、冷凝器须承受高的内压，必须用整体的挤压
11、管，不能用薄板焊接管，现在所有冷凝器都已全部采用挤压的多孔的微型管。图3为中铝东北轻合金有限2011，Vol39，5责任公司生产的精密小型管，它们是用康福姆连续挤压机（Conform）生产的。压缩机外壳是压铸的，约有的采用冲挤（imp-占热交换系统总用铝量的23%，catextrusion）制造的压缩机蜗壳（compressorscroll），虽然仅占系统用铝量的1%左右，但其性能比压铸件的高，也更省材料，生产效率也更高，是一种很有潜力的工艺。总之，汽车热交换系统在向着更小、更轻与性能更好的方向发展。多余的热量。由于铜的热导率显著高于铝的，且有良好的可软钎焊性能，所以在20多年前是传统的散热材
12、料。在铜材软钎焊过程中必须采用氯化锌作为去除铜材表面上的氧化膜，氯化锌是一种腐蚀溶剂，性强的物质，因而铜散热器的制造工艺相当复杂，在“溶剂处理”。芯子制造中须作汽车散热器工作环境恶劣，为了避免铜散热器与氮、硫化氢、氮化物及酸接触，延长其使用期限，往涂漆，不但会降低其散热性往需要在其表面镀锡、而且制造成本也有所上升。能，铝散热器虽有很多优点，但使用过程中的抗蚀性较低却是不可忽视的缺点。最常见的是铝散热器发生电化学腐蚀，会使水管发生穿孔腐蚀。使水管泄漏造成冷却液流失。因此，非高真空钎焊铝散热可向散热翅片材料中添加少量锌，以降低翅片器时，的自然电极电位，抑制流体管发生腐蚀穿孔；如果高真空钎焊铝散热器
13、，翅片中的锌几乎会蒸发殆尽，此时可向材料中添加少量锡、铟等。根据腐蚀理论中牺牲阳极作用，将翅片作为牺牲阳极，可显著改善铝散热器的抗蚀性。铜、铝等散热材料的性能比较见表1。由表1数据可见，铜的热导率比铝的高82%，在正常情况下，散热器的尺寸相同时，铜的散热性能比铝的高，但实际上却正好相反，首先是由于加工工艺不同造成的，铜散热器的芯子是用铅-锡合金焊接的，它的热导率只有铝的23%，导致热量传递不易；另外铜散热器在焊接过程中，散热翅片和水管之间的填料与母体发生反应，形成厚度较大的一层铜-锡合金，对散热性能也有影响。可是铝散热器的焊料为铝-硅合金，与在钎焊炉中熔化后会有少母体的热导率差别很小，量扩散到
14、母材中，焊角厚度很小，对散热性能几乎没有影响，所以硬钎焊铝散热器的散热性能比铜的还高一些。在已有车型上更换铝散热器，在保证连接芯子尺寸可做得薄而小，而散热尺寸不变的情况下，性能又有所提高。表1材料CuAlCu-Zn合金Pb-Sn合金热导率W/（m·）37220499472水箱（散热）铝材自从1901年世界上第一只汽车水箱诞生以来，铜及黄铜在很长时间内一直被优先用作水箱结构材料，但自20世纪70年代以后，由于石油危机及环境发达国家对汽车的节能减排污染日趋严重的压力，限制越来越严，汽车轻量化进程显著加速，铝在汽车中的应用成为铜强有力的竞争对手，铝水箱应运而生。1952年美国福特汽车公司和
15、美国铝业公司联手发现铝水箱存在较大的局部腐蚀；在开发铝水箱，1960年1968年期间，他们对铝水箱设计、生产工成本及可靠性等诸方面作了深入的研究，解决了艺、一系列问题，为铝水箱的生产创造了有利的条件；尔后美国通用汽车公司小批量生产钎焊铝水箱，福特汽车公司采用铝翅片与挤压铝管制造装配式水箱；1969年1970年日本昭和铝业公司首次推出铝水箱，同时福特汽车公司开始设计制造而后又放弃了铜管/铝散热片式水箱，而采用无熔剂真空钎焊铝蒸发器；1972年1976年欧洲德国研制成功钎焊和机械装配式铝水箱；1978年1980年福特汽车公司小1982年开始大批批量生产无焊剂真空钎焊铝水箱，并于1983年引入真空钎
16、焊式量生产机械装配式的，铝水箱，随即解决了铝水箱抗蚀性低和规模化生产等难题，水箱从此跨入了批量生产铝质时代；20世纪90年代以后，随着材料和生产工艺的改进，铝水箱的应用占统治地位。水箱散热器是汽车发动机冷却系统中不可或缺的重要部件，其功能是将发动机水套内冷却介质携在外界强制气流作带的多余热量经过二次热交换，冷却系统散用下向大气散发的热交换装置。因此，热器的性能高低直接关系到汽车发动机的性能。目轻量、高强、高效、经济方向前散热器在向着薄壁、发展。2.1铜、铝散热器的比较散热器的基本功能就是能在一定的时间内散发铜、铝的某些性能比较抗拉强度N/mm2233295133645（810）×10
17、2密度kg/m389002700870010500w（Zn）=30%w（Sn）=40%注2011，Vol39，5表4青岛东洋公司铜散热器（芯子尺寸648mm×710mm×70mm）散热量kJ/h水流量L/min120170风阻Pa/Pa质量风速/kg·（m2·s）68101铜、铝散热器结构参数比较芯子厚度相等的铜散热器水管的排数多于铝散热器的，其管壁与翅片接触线长度较短，不利于热量从管壁向翅片传递，因而若两种散热器的散热面积相等，铝散热器的散热效能比铜的高10%以上。用于同一车型上的铜、铝散热器的结构参数列于表2。表2项目芯子尺寸（长×高
18、15;厚）/mm散热面积/m2芯子迎风面积/m2水管数量水管排数水管规格/mm翅片（finstock）/mm水阻Pw11kPa130260410540表3及表4的数据为青岛东洋汽车散热器有限结构强度及质量的比较2铜散热器为软钎焊的，焊缝强度8N/mm10N/mm2，铝散热器却是硬钎焊的，焊缝抗拉强度95铜、铝散热器的结构参数铝散热器6347×705×4825185044751282铜散热器648×710×70300461964N/mm213N/mm2，后者可以承受更大的外力。铜焊缝为软钎缝，铝管几乎全散热管多是机械咬合的，是挤压的，也可以用高频焊管，其焊
19、缝强度甚至比母材的还高一些。因此，铝散热器可承受更大的系统压力，在进行水爆压力试验时，高频焊管的爆破点通常出现在热影响区，而不是在焊缝内。另外，铝散热能够经受住以QZZ11035斯达-器与铜散热器一样，斯太尔载货汽车水冷散热器总成技术条件中规定的振动方式的台架振动试验630万次而不损坏，完全能够满足装车状况下的使用要求。33铝散热器的使用期限比铜散热器的长20%30%。铜散热器采用铅-锡合金焊接，铅是一种对人体与环境有害的元素，在散热器制造与使用过程中不可避免地会有一些进入环境，因此，欧洲、日本和美国等从2006年开始禁止使用含铅焊料，迫使企业生产成本有所上升，使使用无铅焊料焊接铜散热器，其处
20、于不利的竞争地位。由以上分析可知，铝散热器的各项性能不亚于铜散热器的，还具备轻量化与价格较低的优势，业内人士认为，铝散热器完全可以满足中国一些重型汽HOWO、车如STEYR王、黄河王子等的需要。中国23×2172×0325×14×01530×75×00936×10×005注：表中数据由青岛东洋汽车散热器有限公司提供。由表2所列数据可见，就散热器的尺寸来说，铝散热器的均比铜散热的略胜一筹。在两种散热器芯子正面尺寸大致相等的情况下，铝芯子厚度只有铜的2/3强，水管排数可以减少50%，水管总数也可以减少约1/3。由表3、
21、表4中的数据也可以看出，这但铝的还是略好两种散热器的散热性能大体相当，一些，而且铝散热器的风阻与水阻都比铜的小，这就是说，铝散热器的风扇消耗功率可以减少。表3、表4的数据是按JB/T2293进行试验获得的结果。表3青岛东洋公司铝散热器（芯子尺寸6347mm×705mm×48mm）散热量kJ/h水流量L/min120170风阻Pa/Pa质量风速/kg·（m2·s）68101水阻Pw11kPa47901302103203852011，Vol39，5轿车与轻型卡车的热交换器正在向着全铝化的方向迈进，而铝散热器在重型车上的应用才起步，随着铝散热器加工制造技术的提
22、高，节能减排技术要求的日益迫切，它将会在重型车上得到广泛的应用。2.2全铝水箱的构成铝水箱是由流体导管与散热翅片构成的，导管是用铝合金复合带经高频焊管机焊制的，导管内通导管和翅片由钎焊焊成一整体，构成水箱冷却介质，主体，见图4。水箱在600左右的高温专用炉内自动钎焊后，导管与散热翅片的焊接应牢固，导管在高温下不能变形，否则会产生虚焊或脱焊（图5），对散热效果不利。因此，制造导管用的复合铝合金带的品质对水箱品质有着直接影响。通常把铝合金复合带在钎焊过程中抵抗重力自然下垂的能力称为材料的抗下垂性能，自然下垂距它是衡量复合材料性能主要离（mm）被称为下垂度，指标之一。火温度一定时冷加工率控制在20%
23、40%为宜（图7）。另外，向芯材合金添加微量元素锆有助于提高抗下垂性能。图7为东北轻合金有限公司03mmH14复合带材在不同软化温度（350、厚的464-400）时冷加工率与下垂值的关系。464-H14复合带材是芯材为3003铝合金、皮材为4343铝合金的三层复合材料3。孙海安等的研究显示：复合带材的抗下垂性能与成品冷轧前的软化退火温度的关系是，温度高，下垂值就大；复合带材在钎焊温度下下垂是由于硅原子向芯材扩散、侵蚀，从而使芯材实际厚度变薄所致；冷加工率为20%40%的复合带材的组织能阻止硅原子向芯材扩散，从而材料具有强的抗下垂性因此控制和减少复合带材中硅原子向芯材中扩能，散是提高材料抗下垂性
24、能的关键措施之一。图6图4全铝水箱构成示意图测量复合带材下垂性能的装置图5流体导管钎焊后变形导致脱焊示意图图7464复合带材下垂值（L）与退火温度和冷加工率（）的关系测量复合热交换复合材料下垂量的装置见图6，这是日本低温焊接委员会推荐的一种试验方法，将复合箔带一端固定于装置上，另一端悬在支承棒外，支承棒为不锈钢的，它到试样悬臂端点的距离为50mm，置于600的马带炉内保温一定的时间（5min）后测量试样的下垂量。合金的抗下垂性能既与材料的冷加工率有关，又与其退火软化温度有关，冷加工率一定时，软化退火温度越高，下垂越严重，而在退3空调热交换铝材水箱散热器用的铝材为复合铝材焊管与翅片铝箔，汽车空调
25、器散热器包括蒸发器和冷凝器，前者的原材料为8mm×1mm的纯铝管（或3003铝合金2011，Vol39，5壁厚06mm08mm，也可以更薄些，高多孔数的，度为5mm6mm。口琴管不仅壁薄、孔多、挤压难度更大，而且要求通道间相对封闭、焊缝组织无缺2陷、冷变形时不破裂、能承受不小于8N/mm的压力。中国尚未颁布有关口琴管的标准，日本古河铝业公司（Furukawa）多孔扁管的标准见表5。多孔管规格、尺寸及偏差示于表6。表5H112铝合金日本古河铝业公司1050-冷凝器多孔扁管的保证性能管）和散热翅片铝箔，后者的为挤压的多孔扁管和散热翅片铝箔。每辆轿车空调散热器用的铝管在2kg以上。国产的空
26、调铝管的各项性能均已达到或超过国际水平。3.1蒸发器铝管1060、1070、1070A、蒸发器铝圆管可用1050、1100工业纯铝，也可用3003铝合金经挤压，拉拔等生产工艺成熟，管的尺寸多为8mm×工序制成，10mm，可用普通的挤压机挤压，也可用连续挤压机生产，材料可为O状态或H112状态，尺寸偏差有普通级与高精级的。有关尺寸及各项性能见国标GB/T4436-1995铝及铝合金管材外形尺寸及允许偏、GB/T6893-2000铝及铝合金拉（轧）制无缝差、GB/20250-2006铝及铝合金连续挤压管。管3.2冷凝器扁管冷凝器多孔扁管的断面类似口琴，常被称为口琴管，在换热器中用作流体导
27、管，使用中管内有冷却管的孔数一般为5孔25孔，当然也有更介质流过，表6注：相当于1°/300mm；相当于不大于034mm。壁厚（0608）mm±005mm的多孔扁管规格、尺寸及偏差4复合散热板、带、箔3表面复合一层钎焊料合金，它的熔点应比基体铝合金的低50左右，因此组装好的热交换器置于约600的炉中保温一定时间后，翅片基体合金不会熔化，而作为钎焊料的铝-硅合金包覆层熔化，冷却后就会将它们牢固地钎焊成一体（图8）。汽车热交换器包括水箱散热器、中冷器（中间冷却器）、油冷却器、冷凝器和蒸发器，复合铝板、带、箔是生产它们的核心材料。复合散热铝板、带、箔是随着真空钎焊技术的进步而发展
28、起来的，也可以在氮气保护气氛炉中钎焊，其工艺特点是要求散热翅片图8钎焊接点的形成2011，Vol39，5钎焊复合材料的组成是由基体铝合金的一面或两面覆有低熔点的铝-硅合金或铝-硅-锌的钎焊合金组成，包覆层厚度通常为复合材料总厚度的10%左右，基体合金（芯层）的熔点630660，包覆层（皮层）熔点577610。4.1复合材料结构铝板、复合热交换材料带、箔可是双层（基三层的（芯层+双层皮层）的、四体+单面皮层）的、层（芯层+两层皮层+一层触水层）的、五层（芯层+上下各两层皮层）的，见示意图9。三层复合材料的显微组织见图10。4.2复合材料合金作为热交换用的管材与板、带、箔材对其品质除有上述的一些要
29、求外，对剪切、卷取和板形都有严格要求，有些要求甚至相当苛刻，带材边部任何细小的毛刺都可以引起焊接品质的不稳定，从而引起汽车品质问题甚至可引发安全事故。为了保护环境，欧洲已明确提出以CO2代替当前普遍使用的R134a，从而使管材所承受的温度及压力大幅度上升。另一方面，为了降低热交换器的质量又在不断地减薄管材的壁厚，在这种条件下必须研发新的合金与新的制造工艺，才能满足汽车制造业对品质不断提升的要求。复合铝板、带、箔市场2009年全球汽车热交换复合铝板、带、箔生产国有中国、德国、日本、美国、法国、瑞典等国，可生产的主要公司是：萨帕铝热传输有限公司、萨帕铝热传热（上海）有限公司、海德鲁铝业有限公司、爱
30、励铝业公司、美国铝业公司、日本神户钢铁公司、中国银邦铝业有限公司等。中国是世界最大的复合铝板、带、箔国，生产能力大，产量也大。2009年全球的生产能力图9复合材料结构示意图汽车热交换材料包括水箱散热用的与空调散热用的，管带式散热器平均用铝复合带箔28kg/台，图10三层复合钎焊铝材的显微组织空调器用三层复合铝合金带、箔4kg/台，分别见表7、表8。表72011，Vol39，5厂，恒立制冷设备有限公司，豪华空调器有限公司。结构类型中：管带式的占98%以上，管片式的还不到2%。铝散热器质量决定于排量大小：汽车排量/mL铝散热器质量/kg2500以上1800250010001600107845610
31、00以下33汽车水箱散热器三层复合铝合金带、箔用量材料规格（厚×宽）/mm三层复合箔带01×34三层复合带035×65双层复合带152×78双层复合带2×40300带152用量/（kg·台1）0914022023002部件波浪带冷却管坯带主片侧片拉条4.3科布伦茨轧制厂的热交换复合铝材德国科布伦茨（Koblenz）轧制厂是海德鲁铝业表8部件汽车空调器三层复合铝合金带、箔用量用途材料规格/mm用量/（kg·台25151）公司与爱励铝业公司的合资企业，由海德鲁铝业公司经营管理，主导产品为铝合金厚板与汽车复合铝板、带、箔。复合热交
32、换铝合金除采用常规的散热铝合金外，还有其研发中心开发的独创合金。该厂生产的汽车热交换铝合金的性能及匹配见表9表16。复合材料（试样04mm厚，单面包覆层厚10%，按ASTMG95B5法试验）钎焊试样的海水中酸长效（长寿命合金Hogal3190、化乙醇试验表明，3532、3572）合金的抗腐蚀性能比3003及3005铝合金的强得多。22，32，44×L波浪带冷凝器三层复合带01020×19，98×L波浪带蒸发器三层复合带0102×84，散热器产量中国自1992年引进第一条铝交换器生产线以来，先后建成了约70家生产汽车铝热交换器的企业，总生产能力1600万套
33、，其中主要的有：上海汽车空调有限公司，弘大汽车空调散热器有限公司，一汽联合铝制散热器有限公司，一汽杰克赛尔汽车空调有限公司，东风散热器有限公司，武汉汽车暖风机表9皮层芯层AA3103AA3003/3203Hogal3533Hogal3533/7013AA3005/3105Hogal3190Hogal3532Hogal3542Hogal3534Hogal3572Hogal3570（1）Hogal6520AA6060AA606370207025CABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCAB
34、科布伦茨轧制厂芯层合金与皮层合金的匹配4403VACVAC4411VACVACHogal4470Hogal4450VACVACAA4343Hogal4433AA4045Hogal4453Hogal44370090RXAA4004AA4104CABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABCABVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACCABCABVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVAC
35、VACVACVACVACVACVACVACVACVACVACVACCABCABVACVACVACVACVAC注：（1）CAB：采用Nocolok焊剂在控制气氛下钎焊；（2）VAC：真空钎焊。2011，Vol39，59102011，Vol39，52011，Vol39，5表12AA3103、AA3003、AA3203AA3005、AA3105Hogal3570Hogal3190、3532、3542和3534Hogal3532、3542和3534Hogal3534Hogal3572科布伦茨轧制厂3×××系芯层合金普通铝基体合金。钎接后具有良好的力学强度和抗腐蚀能力不可热
36、处理强化合金。强度高于AA3103和AA3003的。由于含有较高的Mg，只能采用真空钎接可热处理强化合金，通过时效强化具有高的力学强度。作为CAB时，此合金需要的熔剂浓度宜高一些。24状态：在钎接之后具有高力学强度和极佳耐蚀性能的长寿命合金在作管坯时，在钎接之前为H-在作部件时，在钎接之前为O状态，这种材料要求有较高的可变形性，例如长寿命合金的耐蚀性强于标如AA3003和AA3103的准合金的，作为CAB的具有极佳可钎接性能的无镁的基体合金。可热处理强化的长寿命合金，通过时效硬化可获得高的力学性能。耐蚀性能优于标准合金如AA3003和AA3103的Hogal3533、Hogal3535（701
37、3）、特殊含Zn的芯层合金用作冷却片坯料的裸板和复合板，它们作为自耗阳极以提高其他热交换器部件7020、7025的耐蚀性能表13AA6060、AA6063Hogal65206×××系芯层合金可热处理强化合金，由于Mg含量高，通常采用真空钎接。在钎接及时效处理后具有高的强度可热处理强化合金，通常采用真空钎接，作为CAB时此合金需要较高的熔剂浓度表14AA4343、Hogal4433和AA4045AA4004、AA41044403、4411Hogal4450、Hogal4470Hogal4437、Hogal4453、0090RX科布伦茨轧制厂4××
38、×系皮层合金Si皮层合金，普通Al-常作为CABSi皮层合金。对于Mg的真空发生器，用于真空钎接的Al-在钎接时w（Mg）=10%20%（1）Si皮层合金。对于Mg的真空发生器，用于真空钎接的Al-在钎接时w（Mg）=045%080%（1）这两种合金均用作Mg的真空发生器的，在真空钎接时w（Mg）=007%025%（1）用于CAB的特殊含Zn皮层合金。它们的腐蚀电压较低（自耗阳极），可以提高系统耐蚀性能注：（1）镁俘获了炉内气氛中的氧和水蒸汽，破坏铝氧化膜的形成。表15AA1145AA7072用于保护芯层的AA1145和AA7072合金1×××系列覆层合
39、金防止芯层材料受到焊剂的侵蚀用于自耗腐蚀保护的含Zn覆层合金。通常用于散热器部件冷却剂一侧表16柯鲁斯（Hogal）30003530不可热处理强化合金353335353560357065206630可热处理强化合金66003570652066306630科布伦茨轧制厂各种芯层合金的性能AAEM573-331033003状态Rp02N/mm2353535353005506560AA6063EN6060T4T4AA6063T4T6656570114751602011，Vol39，5续表16柯鲁斯（Hogal）31903532/3542AAEM573-3mod3005mod3003mod3003T4
40、T4状态Rp02N/mm255504880955575RmN/mm2130180120170130140195215160200长效合金35343572（1）3572（2）注：（1）钎焊前为H24状态；（2）钎焊前为退火状态；所有数值都是典型值，采用标准钎焊。4.4萨帕铝热传输公司的热交换复合铝材萨帕铝热传输公司是世界上主要的汽车热交换器复合铝材生产企业之一，其主要生产企业为瑞典芬斯蓬铝业有限公司与在中国的萨帕铝热传输（上海）有限公司。上海公司2010年的生产能力超过80表17结构形式美国1100、3003、3005、6063、5005、69513003管带气体保护钎焊3003+Zn3203+
41、Zm70721050、1100、1145、管片式结构（装配）3003、7072、8006、8007波纹焊接式板翅焊接式1100、30031100、3003中国kt/a，2台单机架不可有2台单机架双卷取热轧机、1条双机架冷轧生产线，逆式1400mm级冷轧机、它是中国当前最大的汽车复合铝板、带、箔生产企3业。萨帕铝热传输公司生产的部分热交换铝板、带、箔见表17表21。各种铝热交换器和中冷器结构形式及用的主要材料冷却水管美国双面复合带经高频缝焊制成扁管30031100、3A21、3003、3003+Zn3A21+Zn7A014045/3003/70724045/3005/7072双面复合带经高频缝焊
42、制成扁管4043+Zn/3003/70724045+Zn/3003/7072中国双面复合带经高频缝焊制成扁管4A17/3003/7A014A17/3005/7a01双面复合带经高频缝焊制成扁管4A13+Zn/3003/7A014A17+Zn/3003/7A01挤制圆管1100、1050A、300310503A21、挤制扁管或多孔扁管1050、3003、3A213A21冲压板翅3003、散热片管带式真空钎焊1050、1100、3A21、挤制或高频缝焊圆管3003、7A011050、1100、3003挤制扁管或多孔扁管1050、3003冲压板翅30031100、3003、3A211100、3003
43、、3A21表18萨帕编号合金FA8286-H145R（VB式）FA8286-H24（VB式）FA8816-H14（NB式）FA8826-H14（NB式）FA8996-H14SR（NB式）芯材AAA3003AA3003管带式冷凝器及蒸发器翅片复合铝材皮材2×AA4004（10%）2×AA4104（10%）2×AA4343（10%）2×AA4045（10%）2×4343+10%Zn（10%）厚度/mm0150.152014，016014，016016AA3003+15%ZnAA3003+15%ZnAA3003+10%Zm2011，Vol39，5表1
44、9萨帕编号合金FA6514-H18（VB式）FA8DS4-H24（VB式）FA8584-O（VB式）FA8584-O（VB式）FA6815-H14SR（NB式）FA6811-H14（NB式）FA82A4-H14（NB式）FA8ET4-H14（NB式）FA8ET-H14（NB式）FA8223-H14（NB式）FA82D4（NB式）FA8EA4（NB式）FA8213-O（NB式）FA8213-O（NB式）芯材AA60633005LLAA6063AA6063FA6815AA3003+15%Zn3005LLAA3003AA3003AA3003AA3003AA3003modAA3003AA3003AAA
45、343（10%）AA4343（8%）AA4045（9%）AA4045（75%）AA4343（8%）AA4343（10%）AA4343（10%）AA4343（75%）AA5005（10%）AA7072（10%）AAA3005（10%）AA7072（8%）AA7072（10%）AA4004（10%）*汽车水箱（radiator）散热复合铝材皮材水侧层产品翅片AA3005（10%）管主板侧板翅片翅片管管管管主板主板侧板侧板AA105（5%）+AA4104（25%）AAA4104（5）厚度/mm0100，0105032，03512，1412，14008010，0105010，0115035032030
46、，03503612，1513，1512152注：*括孤中的百分数为皮材厚度占的比例，下同。表20萨帕编号合金FA7806-H14（VB式）FA8R88-O（VB式）FA8RL8-O（VB式）FA7795-H26（NB式）FA7783-H26（NB式）FA8826-O（NB式）FA8221-O（NB式）芯材FA7806FA7825FA7825层叠式蒸发器（laminatedevaporator）复合材料皮材铝材翅片2×AA4104（15%）2×AA4747+15%Mg（15%）管板管板翅片翅片2×AA4045（10%）1×AA4045（5%）管板侧板厚度/
47、mm010040，047，050048010010040，047，05010AA3003+15%ZnAA3003+10%ZnAA3003AA3003表21萨帕编号合金FA8C16-H14SRFA89B6-H4SR平流式冷凝器（parallelflowcondenser）翅片复合铝材（VB式）芯材AA3003+15%ZnAA3003+10%Zn皮材2×AA4343（10%）2×AA4045+10%Zn厚度/mm012701154.5日本的汽车热交换铝材热交换铝合金的相应性能。影响复合钎焊箔选材的因素很多，其中钎焊方皮材有不同式是影响选材的关键。不同牌号的芯、的用途，且其合金元
48、素含量多少也与钎焊工艺有关，材料要满足多项性能要求，性能间有时又相互制约，需根据热交换器的实际使用要求综合权衡取舍。日本的一些铝业公司研发了一批独特的生产热它们具有比常规铝合金更优秀的性交换的铝合金，能，适合于制造热交换器的某些零部件。日本的一些芯材及皮材合金的主成分及固、液相线温度分别列于表22及表23。为了比较起见，还列出一些典型表22合金牌号30033N03*3N23*6951w（Mn）/%1015101510150100408日本及常用芯材铝合金的主要成分及固、液相线温度w（Mg）/%w（Zn）/%01005250525020固相线温度/643641641616液相线温度/654653
49、653654，“N”注：*日本合金是Nipon（日本）的缩写。表23牌号434340454047400441044N43*4N45*4N04*注：*日本合金。w（Si）/%68829011011013090110901056882901101101300051020005010102010202011，Vol39，5日本及常用4×××系钎焊皮层铝合金的主要成分及固、液相线温度w（Mg）/%w（Bi）/%w（Zn）/%02001002002000202002005250525020固相线温度/577577577559559576576559液相线温度/5热交换复合铝
50、材的生产工艺板、带、箔材，其他工艺用得很少或仍处于开发中。5.1铸锭热轧复合法铝合金复合钎焊带的热轧复合工艺是指将芯材铸锭和单面或双面包覆的皮材板块以一定的包覆比率（8%15%）叠合一起，并在一定的温度和压力条件下实现二者接合的一种加工方法，其流程如图11所示。目前，生产热交换板、带、箔的工艺：芯材铸锭与复合铸锭热轧法，冷轧复化皮材板块复合热轧法，法、反向凝固法等。94%以上的热交换复合平轧产品都用第一种工艺生产的，仅诺威力铝业公司（Nov-elis）从1998年起才开始用第二种工艺生产少量的图11铝合金复合钎焊带箔热轧工艺流程图复合铝板、带、箔的轧制与普通平轧产品的轧制的主要区别是：需分别准
51、备芯材锭坯与轧制包覆皮需对它们进行表面处理，通常采用碱、酸浸蚀材板，法，以为只有经过这种处理才彻底清除氧化膜，芯层虽然这是一种可靠的清洗法，但与皮层接合才牢固，对人体、环境与装备都有害，不宜再用，可改用溶剂清洗或用不锈钢丝刷刷净等。芯材锭与皮材板配对后可将它们焊在一起也可以不焊，但还是焊接为好，以提高成品率。可采用氩弧焊，将前端与左右侧面基本通焊，但不必焊得严尾端不焊。热压焊的压下率宜小，以能焊牢最密，佳。如果不焊，可用机械法将芯皮锭块固定。5.2复合铸锭热轧法4Mn合金与Al-Si合金复合锭，此法是先铸出Al-TM其专利铸造工艺名为“NovelisFusion”铸造法，是诺威力铝业公司奥斯威
52、戈轧制厂与瓦格斯塔夫（Wagstaff）公司研发的。采用NovelisFusionTM铸造法可铸出性能良好的热交换复合铝合金锭，直接轧成板、带、箔，品质好、成本低、劳动强度小、对环境友好，由于此法属高新专利技术，诺威力公司不会对外转让。TM图12为NovelisFusion工艺铸造复合锭示意图，先使一种合金（芯层或皮层）凝固作为第二种合金凝固的支持面（基底面），同时必须保证作为支持面的合金温度处于固相线温度与液相线温度之间，即半固体状态，其中有适当量的固态枝晶网（solidnetworkofdendrites）。NovelisFusionTM工艺是生产汽车热交换系统钎焊散热复合板、带、箔复合材
53、料的最佳工艺。这类复Mn系3003型合金，合材料的芯层为Al-而作为焊料w（Mg）=皮层合金为4147型合金（w（Si）=21%、019%，其余为铝及常规杂质）。前者的固-液相线2011，Vol39，5图12NovelisFusionTM工艺铸造复合锭示意图（左铸造开始；右DC铸造）温度比后者的高，因此，先铸造铝-锰系合金作为皮硅系合金的支持面，然后铸造铝-硅系合金，它层铝-们属于坚固的冶金结合，显微组织检测证明，结合界面非常清晰，结合紧密坚固。此法在铸造复合汽车板材铸锭方面有着广阔的应用前景，例如芯层为高强度的6061铝合金，而皮层为有良好弯曲成形咬合性能的1××
54、5;系或3×××系铝合金。东北大学在实验室成功地铸出了复合铝合金锭，为此技术在中国的推广作出了贡献。5.3冷轧复合法第一种热轧复合法不但生产效率较低而且成材可是冷轧复合法却具有生产效率高和产率也较低，品性能稳定等优点，适合于高精度多层金属复合轧5制。该工艺凭借大压下量将芯材和皮材以一定的使它们产生原子结合或榫扣嵌合，包覆比率冷叠轧，并通过随后的扩散退火使之强化，其工艺流程如图13所示。图14反向凝固工艺示意图5.5复合管式法此法是通过表面处理技术在挤压铝合金管材上形成一层抗蚀性与钎焊性能俱佳的钎焊涂层技术，6再与散热片钎焊而成铝散热器的工艺。这是20世纪90年代以
55、来美国、日本、德国等汽车工业发达热浸镀锌法此法是海德鲁（Hydro）铝业公司设在美国的企业研发的，图15是在铝合金管上热浸镀锌工艺示意图。铝带首先经导轮进入浸涂系统，在预热室内加热到一定温度后进入锌熔体槽。涂锌槽前端装有超声波氧化膜脱除器，以除去带材表面上的薄层氧化膜，以便锌与铝管表面能形成牢固的冶金结合。铝管以一定的速度经过镀锌槽，通过扩散与吸附作用在铝管表面形成一层锌涂层，锌层厚度由自动厚控便成镀锌仪控制。涂锌后的带材经冷却室冷却后，铝管。在钎焊过程中，当温度超过383时锌层开始熔并随着温度的上升锌层下的铝也开始熔化形成化，图13冷轧复合工艺流程示意图5.4反向凝固复合法Mn合金作为芯材、
56、Al-Si此法是采用3003型Al-5合金4343或4045铝合金作为包覆皮材的一种薄带连铸工艺，见图14。该法是让一定厚度的基体薄1热浸涂装置；2预热室；3热浸涂槽；4厚度控制室；5冷却室；6挤压铝合金管；7前送料卷；8后收料卷；9预热加热装置；10超声波发生装置；11锌熔槽控温加热体；12控厚刷片；13喷嘴；14外导轮；15外导轮；16内导轮；17锌熔体槽；18测厚装置带材（芯材）从反向凝固器内的铝-硅合金熔体中通过，使与芯材表层铝合金附近的铝-硅合金熔体迅速降温，在芯层表面凝固一层薄薄的铝-硅合金，在此铝-硅合金层还处于半固态时进行热轧，即可获得表面平整和厚度均匀的热轧带材，经冷轧后即成为钎焊用的复合带材。图15热浸涂锌生产工艺示意图2011，Vol39，5热喷涂法这种生产工艺如图16所示，用
