热交换器钎焊技术课件

2013年质量专家小组情况介绍小组名称：铝钎焊小组日期：2013年8月13日专家小组成立目标通过研究铝钎焊工艺，掌握钎焊关键控制因素；通过铝钎焊关键控制因素的推广，提升薄弱供应商水平；通过对铝钎焊材料选型的研究积累,形成Know

How；定期开展专题交流会,就铝钎焊质量问题形成进行小组成员共享；小组介绍小组机构姓名科室岗位技术能级主要责任组长侯黎明产品质量促进科后期SQE经理3负责组织小组目标与计划制定及实施副组长李明明产品质量促进科后期SQE2负责钎焊工艺整体关键控制项目及参数的研究组员陈新波前期SQE前期SQE1负责钎焊零件结构与钎焊工艺关系的研究薛俊质量分析科质量分析工程师3负责售后钎焊零件失效分析汇总李茗青产品质量促进科后期SQE1负责钎焊工艺的推广与提升齐朝轶实验室材料分析工程师2负责钎焊材料选型的研究通过SQE、质量分析和实验室三方的联动合作，形成钎焊材料选型参考BOM及钎焊工艺控制计划；建立钎焊质量问题快速分析机制，共享钎焊knowhow。小组成员信息工作计划及推进情况计划进度实施进度小组工作计划推进表铝钎焊工艺介绍及关键控制因素内容简介铝钎焊历史介绍铝钎焊应用领域铝钎焊的原理铝钎焊工艺介绍耐腐蚀要求一、氯化物钎焊

1960年-1985年将零件浸入600°C的熔融氯化盐槽罐中进行焊接。NaCl、KCl、LiCl等缺点：1、焊接后零件表面形成一层腐蚀性的氯化钠残留物；2、增加氯化物清洗工序；3、该工艺不适宜批量生产；钎焊历史介绍二、真空钎焊

1975年-现在在高温真空钎焊炉中，利用镁的扩散现象且易从铝镁合金中挥发刺穿其表面的氧化膜的原理，以铝硅镁合金作为钎料。优点：1、消除了氯化物钎焊后残余物清除的必要性；2、不需要焊剂；3、适用于高强度镁铝合金；缺点：1、钎焊部件的表面洁净度要求极高；2、真空钎焊炉内气氛要求极高；钎焊真空度（10-3Pa）3、该工艺不适宜大尺寸零件大批量生产；钎焊历史介绍三、NOCOLOK钎焊

1980年-现在

在氮气隧道炉中，利用无腐蚀的氟铝酸钾钎剂去除零件表面氧化膜，以铝硅合金作为钎料。该铅剂被ALCAN公司注册为NOCOLOK，现绝大部份采用该工艺。优点：1、消除了氯化物钎焊后残余物清除的必要性；2、相对于真空钎焊，其炉内气氛、洁净度要求有所降低；3、适用于大规模批量生产；缺点：1、工艺工序较多且复杂；钎焊历史介绍1、家用空调及冰箱热交换器；2、汽车各类热交换器；3、汽车空调管路；钎焊应用领域1、钎焊原理钎焊原理视频点击钎焊过程：钎剂熔化作用→钎料熔化→相互作用→冷却凝固钎焊是母材不熔化，而只是钎焊熔化钎剂的熔点＜钎料的熔点＜母材熔点铅料靠毛细管作用力流入焊缝间隙从而形成母材之间的联结。2、钎焊成功四要素钎焊原理（1）合理的装配间隙；（2）焊接面的清洁度；（3）去除铝表面氧化膜；（4）合理的焊接温度；钎焊零件工艺过程要素一要素一要素二要素二要素三要素四钎焊工艺过程装配（要素一）①合理的装配间隙是钎焊的前提条件；建议间隙为0.1-0.15mm；复合材料焊接部位应紧密配合，复合层可视为间隙距离；非复合材料应避免出现紧密配合；零件装配案例：装配间隙过大②确保扁管精确地装配至主板孔内；扁管、翅片及主板孔位尺寸；压装工装的固定；压装设备压装方向一致性；零件装配主片散热带扁管案例：扁管接头损坏泄漏除油清洗除油清洗（要素二）①铝表面主要为残存的加工润滑油，对钎焊影响较大，装配前必须先清除掉。不充分清洗的后果：铅剂涂抹不均、不足；影响钎焊质量钎焊后表面外观质量较差；除油清洗案例：杂质问题案例:除油问题热除油：通过气体燃烧加热；一般分为1-2个温区；除油清洗如何评价：通过前后称重对比；表面张力测试笔；表面光亮；表面无油腻感；表面无灰尘或者杂质；除油清洗铅剂喷淋铅剂喷淋（要素三）NOCOLOK铅剂作用NOCOLOK铅剂作用①溶解铝材表面的氧化膜；②阻止钎焊时下层未被氧化的铝合金进一步被氧化；③提高母材金属的润湿性,加强钎料金属流动；NOCOLOK铅剂特性NOCOLOK铅剂特性铅剂喷淋目标：钎剂附着量：3-5g/m2；铅剂太少：铅料流动性差铅剂太多：钎焊后铅剂残留主要影响因素：铅剂浓度；链速；喷淋流量；风刀的使用；铅剂喷淋案例：中冷器未喷淋导致爆破铅剂浓度控制：用量杯取出1000毫升的悬浮液样品并称重。通过浓度与重量的相对关系图，则可测出浓度。铅剂喷淋铅剂喷淋铅剂喷淋不均铅剂喷淋均匀铅剂喷淋铅剂喷淋干燥干燥干燥钎焊钎焊（要素四）钎焊钎焊炉内气氛的控制：（1）定期对炉温的准确性进行测试监控；（2）对炉内炉温、链速、氧含量、水分进行实时监控；钎焊钎焊腐蚀的概念：腐蚀性能是衡量热交换器性能好坏的主要标准之一,是铝质热交换器降低成本、提高寿命、走向实用化的关键。热交换器由内部有换热介质流动的管道与翅片材接合而成,它的腐蚀分为内部腐蚀(流体管内)和外部腐蚀两部分，表1为汽车热交换器的内、外环境。内部腐蚀：汽车热交换器的内部腐蚀主要受水质(有害离子)、水温、压力和水中的含氧量,以及管路中使用其他金属的情况影响。冷凝器和蒸发器的管子内部冷却剂是氟利昂,如果维护适当(避免潮湿),氟利昂不腐蚀铝。因此,油冷却剂或空气冷却器的内表面一般不存在腐蚀问题。但其他热交换器（如散热器）则很难避免潮湿,并且往往是干湿交替状态,其内部的腐蚀及泄露就不得不考虑了。外部腐蚀：汽车热交换器的外部腐蚀包括管材外部、翅片材的腐蚀以及二者之间的相互电化学作用。图2：蒸发器复合板腐蚀示意图图1：腐蚀作用模式图耐用性及腐蚀性要求腐蚀试验介绍：为了在更短的时间内得出相对比较结果，长久以来人们一直在寻找一种加速腐蚀试验的方法，实现在比实用状态更苛刻的条件下进行腐蚀试验，以评价热换热器产品在实际使用环境下的耐久性。其中，盐雾试验和循环腐蚀试验是最常用的试验方法，常用的有如下试验：合成海水酸化循环试验——实验条件：SWAAT测试包括0.5小时酸洗合成海水(PH2.8-3.0)，喷淋和保持90分钟浸泡在相对湿度高于98%的环境下——实验周期：实验直到失效——结果评估：失效日期失效模式分析备注：该测试通常用于蒸发器和冷凝器二氧化硫盐雾循环试验——实验条件：二氧化硫盐雾循环试验包括持续盐雾喷淋并每6个小时接入SO2气体1小时(每6小时一次循环，每天4次)——实验周期：实验直到失效——结果评估：失效日期失效模式分析备注：该测试通常用于蒸发器循环腐蚀试验——实验条件：循环中性盐雾试验，包括干燥、湿润、盐雾喷淋三个周期（8小时一个循环），用于测试有涂层或无涂层的铝、钢基底。——实验周期：233天——结果评估：腐蚀等级铜加速醋酸盐雾试验——实验条件：铜盐加速醋酸盐雾试验与中性盐雾试验相比，试验温度从35℃提高到50℃。再加上铜盐对腐蚀的加速作用，使其腐蚀速度提高了7~8倍，它比醋酸盐雾验也快2~3倍。——实验周期：500小时——结果评估：腐蚀等级耐用性及腐蚀性要求提高抗腐蚀性能：零件使用耐久性的一个关键点就是抗腐蚀性能，而提高抗腐蚀主要应从优化合金选材搭配、芯材表面涂覆层、钎焊工艺三个方面来共同实现：合金选材搭配芯材表面涂覆层钎焊工艺优化良好的抗腐蚀性能耐用性及腐蚀性要求一.合金选材搭配：1.材料化学成分（%wt）及性能：集流管翅片扁管焊后腐蚀电位(Ecorr)耐用性及腐蚀性要求2.系统选配方案：不同型号的选材搭配组装后，经钎焊模拟之后测试各组选材的腐蚀电位，并在金相下观察电位与腐蚀的相对关系，得出如下结论：钎剂预涂覆的SAPA长寿命合金(AA3110型扁管)，搭配翅片(FA6815型)，可以得到良好的抗腐蚀性能(合成海水酸化循环试验后的零件状态见右图，翅片无明显脱落，具备热传到效能)腐蚀电位差别&腐蚀效果AA3110型扁管+FA6815型翅片（钎剂ALSI12），40天SWAAT后耐用性及腐蚀性要求二.芯材表面涂覆层：典型传统的微通道扁管热交换器(冷凝器和蒸发器)可以通过以下表面处理方式提高抗腐蚀性能：扁管表面可做电弧喷锌处理，且需要使用长寿命材料。翅片需具有牺牲腐蚀作用(保护扁管)，且翅片表面最好带复合层材料。波形复合翅片电弧喷锌扁管氧化膜翅片——牺牲保护耐用性及腐蚀性要求三.钎焊工艺优化：针对微通道扁管式热交换器，使用如下工艺可以增加耐腐蚀性：使用非腐蚀性钎剂。【如nocolok钎剂，它包含KAlF4(7