專利名稱：具有優(yōu)良的釬焊特性的鋁制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)良的釬焊特性的鋁制品，該鋁制品具有至少一個(gè)涂覆有釬焊焊劑組合物的平表面，所述釬焊焊劑組合物包括釬焊焊劑和以丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物作為主要成分的合成樹脂。
GB-A-2334531中公開了這樣一種鋁制品。
在這種已知的制品中，為了獲得所需的釬焊連接，涂層包括釬焊顆粒，特別是金屬顆?；蚬枇；蛘咂浠旌衔?。
使用這樣的釬焊顆粒具有許多缺點(diǎn)。
首先，釬焊顆粒必須與涂層的粘合劑混合，涂層的粘合劑實(shí)際上是一種物理狀態(tài)混合物，因此易于分離并且降低涂層中的均勻性。
釬焊顆粒的尺寸與涂層的厚度相比通常是較大的，以致于顆粒會(huì)從涂覆的表面中露出，從而形成粗糙表面，這將在操作過程中阻礙管的滑動(dòng)。另外，在操作、運(yùn)輸加工等過程中，在兩個(gè)制品的接觸表面之間可能會(huì)產(chǎn)生機(jī)械磨損，從而改變、甚至破壞涂層的釬焊性能。
釬焊顆粒，特別是硅粒的使用可能產(chǎn)生局部表面反應(yīng)，這將在釬焊過程中導(dǎo)致制品表面出現(xiàn)不規(guī)則變化，或者產(chǎn)生諸如焊穿的釬焊缺陷。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠避免出現(xiàn)上述問題的上述鋁制品。
本發(fā)明目的可以實(shí)現(xiàn)，即釬焊焊劑是反應(yīng)性焊劑(reactive flux)，并且釬焊焊劑的涂層沒有金屬和/或硅酮顆粒。
一種反應(yīng)性焊劑是一種包含這樣化學(xué)成分的焊劑，即，鋁和所述化學(xué)成分在高溫下的反應(yīng)能夠當(dāng)場形成可在該溫度下被釬焊的釬焊合金。
反應(yīng)性焊劑最好是一種鉀的氟硅酸鉀或氟鋅酸鉀，但也可使用銫鹽或銣鹽。
這樣的反應(yīng)性焊劑系已經(jīng)在WO-A-98.10887中被詳細(xì)描述，并且這篇文獻(xiàn)所公開的內(nèi)容在這里引入作為參考。
在焊劑組合物中，釬焊焊劑與合成樹脂之間的重量比在從9∶1至3∶2的范圍內(nèi)。當(dāng)反應(yīng)性焊劑的重量比超過9時(shí)，該組合物與鋁材之間的粘附力會(huì)不足并且涂層易于剝落，而當(dāng)反應(yīng)性焊劑的重量比小于3∶2時(shí)，過大比例的合成樹脂可能損害釬焊合金(brazing atmosphere)，從而改變釬焊特性和提高成本。
本發(fā)明還涉及一種用于制造具有優(yōu)良的釬焊特性的鋁制品的方法，其中所述鋁制品具有至少一個(gè)涂覆有混合焊劑組合物的平表面，所述混合焊劑組合物包括釬焊焊劑和有機(jī)溶劑，一種以丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物作為主要成分的合成樹脂溶解于所述有機(jī)溶劑中。
該方法的特征在于，所述釬焊焊劑是反應(yīng)性焊劑，釬焊焊劑的涂層沒有金屬和/或硅酮顆粒，并且利用一種逆輥涂布技術(shù)涂覆涂層，隨后加熱并干燥涂層，以使混合的焊劑組合物中的有機(jī)溶劑蒸發(fā)。也可采用輥轉(zhuǎn)換印技術(shù)作為一種施加方法，但是逆輥涂布是優(yōu)選的，這是因?yàn)樗芎芎玫乜刂瞥练e層的質(zhì)量。
對于本發(fā)明中所用的合成樹脂，主要包括一種丙烯酸酯的均聚物或者兩種或多種丙烯酸酯的共聚物的合成樹脂是優(yōu)選的。這樣的丙烯酸酯例如為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸2-甲基丙酯、丙烯酸n-丁酯、丙烯酸t(yī)-丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸十二基烷酯、丙烯酸十三烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸苯甲基酯、丙烯酸二乙氨基乙酯、丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯酸t(yī)-丁氨基乙酯、丙烯酸縮水甘油基酯、丙烯酸間四氫糠基酯等。
逆輥涂布或者輥轉(zhuǎn)換印設(shè)備(roll-transfer printingequipment)例如具有在

圖1中所示的結(jié)構(gòu)，其中由重繞單元8提供的鋁擠壓多腔平管A通過供料輥10被送至組合物施料步驟。在該施料步驟中，儲放在組合物容器1中的組合物通過拾料輥2被拾取，被輸送到施料輥3，接著被施加到通過施料輥3和支承輥4的鋁擠壓多腔平管A的表面上。
涂覆有組合物的鋁擠壓多腔平管A通過供料輥11被送至諸如對流加熱烘箱之類的烘箱5中，烘箱5包括干燥區(qū)6和冷卻區(qū)7。當(dāng)鋁擠壓多腔平管A在干燥區(qū)6中被加熱到在大約攝氏200度至攝氏300度之間的溫度后被冷卻，并經(jīng)供料輥12通過卷繞單元9進(jìn)行卷取。盡管對流加熱系統(tǒng)適于用作爐的加熱系統(tǒng)，但是也可使用利用遠(yuǎn)紅外線的輻射加熱，利用遠(yuǎn)紅外線的輻射加熱結(jié)合空氣供給以促進(jìn)有機(jī)溶劑的蒸發(fā)。
鋁擠壓多腔平管A通常在幾秒鐘的時(shí)間內(nèi)通過爐5，在這段時(shí)間內(nèi)，涂覆在鋁擠壓多腔平管上的組合物中所包含的有機(jī)溶劑蒸發(fā)，在鋁擠壓多腔平管的一個(gè)平表面上留下包括焊劑和合成樹脂的涂層。盡管圖1示出了僅在鋁擠壓多腔平管的平表面一側(cè)上施加組合物的設(shè)備結(jié)構(gòu)，但是也可通過增加另一個(gè)組合物容器和輥組對平管的兩側(cè)進(jìn)行涂覆。
現(xiàn)將參照下面的實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
實(shí)例粘合劑系基于Paraloid B 48(Rohm & Haas)。從釬焊方面來說，焊劑和粘合劑的比例為3∶2是令人滿意的并且，涂層被生產(chǎn)。在試驗(yàn)中批量用K2SiF6。這種材料被人工合成并且篩分以確保最大的顆粒尺寸小于管上涂層的干燥涂層厚度(即小于30微米)。Paraloid B 48可在二甲笨溶劑中的40％固溶體中獲得。
調(diào)節(jié)涂層參數(shù)的刮條涂布試驗(yàn)概括如下
涂層評價(jià)利用036刮條涂布機(jī)涂覆MPE管試樣。利用標(biāo)準(zhǔn)烘箱設(shè)備對濕的涂層進(jìn)行干燥/硬化，即，在攝氏240度的溫度下在烘箱設(shè)備中放置1分鐘。當(dāng)利用渦流涂層厚度測量裝置進(jìn)行檢測時(shí)，可以確定干燥薄膜的厚度為25至28微米。利用60、40和20 lb.in.進(jìn)行的反面沖擊測試可以看出，沒有失去壓痕上的附著力，并且當(dāng)利用粘膠帶(透明膠帶)進(jìn)行測試時(shí)可以看出，沒有失去涂層。涂覆的管試樣經(jīng)受平彎并且再次利用粘膠帶測試附著層。僅可觀察到粘合劑帶受到輕微變色。干燥涂層的表面比較光滑并且沒有表現(xiàn)出任何與相鄰?fù)扛脖砻嬲辰Y(jié)的趨勢。以上述方式涂覆的管裝有露出的飛邊(unclad fin)并且在CAB釬焊爐中進(jìn)行成功地釬焊。
涂覆制備足夠的涂覆材料以充填到實(shí)驗(yàn)室輥涂覆設(shè)備的托盤。按照焊劑和Paraloid B 48的比例為3∶2，總共制備大約2升的涂覆材料。B 48所用的溶劑是DBE(二價(jià)酸酯)。涂布機(jī)采用雙輥式結(jié)構(gòu)(即，一個(gè)拾料輥和一個(gè)施料輥)。以逆輥涂布的方式將涂層施加在平管表面上。調(diào)節(jié)施料輥以提供所需的涂層干燥薄膜厚度(25至28微米)并且一批管被涂覆以及使?jié)竦耐繉痈稍?。接著，對管的反面進(jìn)行涂覆并且再次使?jié)竦谋∧け桓稍镆允构艿拿恳粋€(gè)平表面接收相同的涂層厚度。為了達(dá)到涂層干燥的最低要求，一些管僅在實(shí)驗(yàn)室干燥爐中被放置45秒，只有正常停留時(shí)間的一半。通過反面沖擊和彎曲試驗(yàn)對涂層進(jìn)行測試可以看出，涂層絕對不比經(jīng)受長時(shí)間硬化的管的涂層差。
涂覆管的評價(jià)涂覆的管試樣被稱重，接著在攝氏350度的溫度下在實(shí)驗(yàn)室馬弗爐中被放置10分鐘。然后，小心地取出管以不干擾剩余的涂層，并且當(dāng)冷卻時(shí)被再次稱重。接著，利用薄紙進(jìn)行擦拭以物理地取下剩余的涂層，然后對管進(jìn)行再次稱重。根據(jù)重量差可以確定涂層的厚度，從而可確定焊劑量。
輥涂覆管的CAB釬焊利用涂覆的MPE管和露出的飛邊材料(uclad fin)建立5個(gè)試樣芯。利用下列的條件和設(shè)定使這些試樣通過CAB爐
釬焊操作的主要特征概括在下表中
所得到的釬焊接頭展示出極佳的焊縫結(jié)構(gòu)并且在釬焊接頭中沒有游離的硅粒。
權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)良的釬焊特性的鋁制品，該鋁制品具有至少一個(gè)涂覆有一釬焊焊劑組合物的平表面，所述釬焊焊劑組合物包括釬焊焊劑和合成樹脂，該合成樹脂以丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物作為主要成分，其特征在于，所述釬焊焊劑是反應(yīng)性焊劑，并且所述釬焊焊劑組合物的涂層沒有金屬和/或硅酮顆粒。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁制品，其特征在于，該反應(yīng)性焊劑包括氟硅酸鉀和/或氟鋅酸鉀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鋁制品，其特征在于，在該焊劑組合物中，釬焊焊劑與合成樹脂之間的重量比在從9∶1至3∶2的范圍之間。
4.如權(quán)利要求2所述的鋁制品，其特征在于，該釬焊焊劑包括重量百分比為0-100％的K2SiF6、重量百分比為0-100％的KZnF3和/或重量百分比為0-50％的氟鋁酸鉀。
5.如權(quán)利要求4所述的鋁制品，其特征在于，該氟鋁酸鉀是KAlF4和/或K2AlF5。
6.如權(quán)利要求4所述的鋁制品，其特征在于，該釬焊焊劑包括重量百分比為6-100％的K2SiF6。
7.如權(quán)利要求2所述的鋁制品，其特征在于，該釬焊焊劑包括重量百分比為70-90％的K2SiF6和重量百分比為30-10％的KAlF4。
8.如權(quán)利要求2、4、5、6或7所述的鋁制品，其特征在于，至少一部分的鉀鹽被相應(yīng)的銫鹽和/或銣鹽取代。
9.如上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的鋁制品，其特征在于，該反應(yīng)性焊劑的量被選定成，在涂覆的表面上的游離Si、Zn或Si+Zn的量在1至7g/m2的范圍之間。
10.如上述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的鋁制品，其特征在于，該合成樹脂包括重量百分比至少為10％的在市場上以“Paraloid B 48 ofRohm & Haas”名稱出售的樹脂。
11.一種用于制造具有優(yōu)良的釬焊特性的鋁制品的方法，所述鋁制品具有至少一個(gè)涂覆有一混合焊劑組合物的平表面，所述混合焊劑組合物包括釬焊焊劑和有機(jī)溶劑，一以丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物作為主要成分的合成樹脂溶解于所述有機(jī)溶劑中，其特征在于，所述釬焊焊劑是反應(yīng)性焊劑；所述釬焊焊劑的涂層沒有金屬和/或硅酮顆粒；并且利用一種輥轉(zhuǎn)換涂布技術(shù)施加所述涂層，隨后加熱并干燥該涂層，以使混合焊劑組合物中的有機(jī)溶劑蒸發(fā)。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在所述有機(jī)溶劑的分子結(jié)構(gòu)中的碳和氧的原子比是在2和3之間的數(shù)值。
13.如權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，該混合焊劑組合物的粘度在100和10000mPA-s之間。
14.如權(quán)利要求10、11或12所述的方法，其特征在于，包括在該混合焊劑組合物內(nèi)的焊劑粉末與合成樹脂之間的重量比在從9∶1至3∶2的范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求11-14中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該合成樹脂包括重量百分比至少為10％的在市場上以“Paraloid B 48 of Rohm& Haas”名稱出售的樹脂。
全文摘要
一種具有優(yōu)良的釬焊特性的鋁制品，其具有至少一個(gè)涂覆有釬焊焊劑組合物的平表面，釬焊焊劑組合物包括釬焊焊劑和以丙烯酸酯均聚物或丙烯酸酯共聚物作為主要成分的合成樹脂，其中釬焊焊劑是一種反應(yīng)性焊劑，并且釬焊焊劑組合物的涂層沒有金屬和/或硅酮顆粒。
文檔編號B23K35/363GK1398212SQ99817017
公開日2003年2月19日 申請日期1999年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月23日
發(fā)明者E·莫利, J·S·泰勒 申請人:挪威海德羅公開有限公司