冷卻器用的包覆材料、用于發(fā)熱裝置的冷卻器和制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法
冷卻器用的包覆材料、用于發(fā)熱裝置的冷卻器和制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法
【專(zhuān)利摘要】通過(guò)對(duì)包覆原材料施行3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延并可選地在從150℃至400℃的范圍內(nèi)的溫度施行1至8小時(shí)的熱處理來(lái)提供冷卻器用的包覆材料（20），所述包覆原材料具有由芯材（21）、覆蓋該芯材（21）的一個(gè)側(cè)面（位于冷卻通路（4）側(cè)的表面）的第一硬釬料層（22）、和覆蓋另一個(gè)側(cè)面（位于與冷卻水通路（4）相反的一側(cè)的表面）的第二硬釬料層形成的三層結(jié)構(gòu)。對(duì)硬焊前后的某些特性規(guī)定了特定的范圍。
【專(zhuān)利說(shuō)明】冷卻器用的包覆材料、用于發(fā)熱裝置的冷卻器和制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用在冷卻器中的冷卻器用的包覆材料，所述冷卻器裝設(shè)在電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)中或者任意各種電子設(shè)備線路上，并冷卻諸如半導(dǎo)體裝置等的發(fā)熱裝置。本發(fā)明還涉及一種用于發(fā)熱裝置的冷卻器，在該冷卻器中使用了冷卻器用的包覆材料，并且還涉及一種制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)中或者各種電子設(shè)備線路上裝設(shè)有冷卻諸如半導(dǎo)體裝置等的發(fā)熱裝置的冷卻器。已有一種所謂的水冷式冷卻器，其中由鋁合金板形成的頂板、由鋁合金板形成的底板和保持在這些鋁合金板之間的內(nèi)翅片被硬焊在一起，冷卻對(duì)象安裝在頂板上，底板在底板和頂板之間限定出冷卻水通路，并且冷卻對(duì)象通過(guò)冷卻對(duì)象和在冷卻水通路內(nèi)流動(dòng)的冷卻水之間的熱交換而被冷卻。為了提高該冷卻器中冷卻水和冷卻對(duì)象之間的熱交換效率，要將冷卻對(duì)象安裝在其上的頂板被構(gòu)造成充分地比底板薄。近年來(lái)也已開(kāi)發(fā)了該種類(lèi)型的冷卻器:其中供半導(dǎo)體裝置(冷卻對(duì)象)結(jié)合在其上的絕緣線路用基底(冷卻裝置用基底)安裝在頂板上。該絕緣線路用基底具有結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣陶瓷如AlN或Si3N4的各個(gè)側(cè)面上的金屬板，例如純鋁板，并具有在通過(guò)將由半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱傳遞到頂板來(lái)進(jìn)行冷卻的情況下使半導(dǎo)體裝置與頂板絕緣的作用。
[0003]近年來(lái)提高的環(huán)境意識(shí)已引起減輕汽車(chē)重量的努力，并且由此對(duì)裝設(shè)在汽車(chē)中的冷卻器也在進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)部件的薄化。另一方面，例如半導(dǎo)體裝置的發(fā)熱量越來(lái)越大，這已引起對(duì)冷卻此類(lèi)半導(dǎo)體裝置的冷卻器要求更高的冷卻性能。在這樣的情況下，已有一種如在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào)N0.2010-16295 (JP-2010-16295A)中所述的冷卻器結(jié)構(gòu)，其中半導(dǎo)體裝置經(jīng)由金屬板裝設(shè)在薄板形式的散熱器上并與其靠接，并且該散熱器被分隔壁分隔出多個(gè)冷卻劑通路。
[0004]需要冷卻水流以便提高該類(lèi)型冷卻器的冷卻性能。然而，當(dāng)存在冷卻水流時(shí)，冷卻器的構(gòu)成部件經(jīng)受?chē)?yán)重腐蝕的環(huán)境，并且在薄化頂板的特殊情況下，腐蝕從冷卻水通路側(cè)沿厚度方向貫穿板并且迅速發(fā)生點(diǎn)蝕。由此，特別需要改善頂板的耐腐蝕性以便同時(shí)實(shí)現(xiàn)冷卻器的提高的冷卻性能和薄化。
[0005]然而，在用于常規(guī)冷卻器中的頂板的材料的情況下，要實(shí)現(xiàn)與成形性的平衡會(huì)使得難以改善耐腐蝕性。實(shí)際上，在涉及冷卻水流的結(jié)構(gòu)的情況下，薄頂板的耐腐蝕性存在改善空間。具體地，在如上所述的冷卻器中，例如，通過(guò)用Al-Si硬釬料包覆鋁合金板的至少一個(gè)側(cè)面(變成冷卻水通路側(cè)的表面)而提供的包覆材料被用作頂板的材料，并且該材料被壓制成形為規(guī)定形狀以用于頂板。通過(guò)使鍛造材料退火而提供的由日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)規(guī)定的O (回火標(biāo)識(shí))材被用于包覆材料，因?yàn)镺材具有適于壓制成形的特性，例如大的伸長(zhǎng)率和低的強(qiáng)度。
[0006]這里，在使用包覆材料的冷卻器的制造期間芯材在與硬焊有關(guān)的加熱過(guò)程中發(fā)生再結(jié)晶。當(dāng)包覆材料為O材時(shí)，由于包覆材料的壓制成形而在加工量小的區(qū)域中再結(jié)晶不完全，并且殘留了亞晶粒。結(jié)果，熔融的硬釬料隨后優(yōu)先地侵入到亞晶粒邊界中并且發(fā)生所謂的侵蝕。
[0007]當(dāng)硬釬料侵蝕芯材時(shí)，該硬釬料的一部分被消耗并且為了與底板和內(nèi)翅片相硬焊而供給的硬釬料的量變得不足且無(wú)法獲得充分的接合強(qiáng)度。此外，由于從頂板的冷卻水通路側(cè)的腐蝕優(yōu)先從硬釬料組分進(jìn)行，故存在當(dāng)芯材被硬釬料侵蝕時(shí)腐蝕將沿深度方向快速進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)。此外，即使在通過(guò)向硬釬料添加例如Zn來(lái)提供具有犧牲防腐蝕層的功能的結(jié)構(gòu)時(shí)，也沒(méi)有獲得滿意的防腐蝕效果并且難以獲得優(yōu)良的耐腐蝕性。
[0008]還提出了一種具有通過(guò)在芯材的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路側(cè)的表面)上包覆犧牲防腐蝕材料并用硬釬料包覆另一個(gè)側(cè)面而提供的三層結(jié)構(gòu)的O材形式的頂板材料。然而，即使對(duì)于具有這種結(jié)構(gòu)的包覆材料，包覆在另一個(gè)側(cè)面上的硬釬料也會(huì)侵蝕芯材，且結(jié)果在從冷卻水通路側(cè)沿深度方向進(jìn)行的腐蝕從另一個(gè)側(cè)面到達(dá)硬焊侵蝕區(qū)的位置腐蝕迅速進(jìn)行；于是存在將迅速發(fā)生點(diǎn)蝕的風(fēng)險(xiǎn)。因而，當(dāng)O材被用作頂板材料時(shí)，獲得了優(yōu)良的壓制成形性，但難以提高頂板的耐腐蝕性。
[0009]除O材以外，還使用多種鋁合金包覆材料作為頂板材料,但所有這些材料都由于以下原因而很容易發(fā)生點(diǎn)蝕。具體地，在冷卻器制造期間，在硬焊之前進(jìn)行使各部件的接合區(qū)域暫時(shí)彼此接合的暫時(shí)接合工序。例如，在已通過(guò)激光焊接使絕緣線路用基底與通過(guò)壓制成形提供的頂板暫時(shí)接合之后，組裝頂板、底板和內(nèi)翅片并且通過(guò)激光焊接使它們的接合區(qū)域暫時(shí)接合。
[0010]這里，當(dāng)焊接區(qū)域由于因該激光焊接輸入的過(guò)大的熱而擴(kuò)寬時(shí)，容易發(fā)生腐蝕，這是因?yàn)樵摵附訁^(qū)域電化學(xué)等級(jí)低，從而引起點(diǎn)蝕的發(fā)生。為了避免這種情況，必須使所輸入的熱量盡可能小，但由于在鋁合金的情況下材料的表面反射激光，故材料在焊接初期突然熔化并且熱導(dǎo)入量容易變得過(guò)大。結(jié)果，當(dāng)使用鋁合金包覆材料作為頂板時(shí)，由于從通過(guò)激光焊接而焊接的區(qū)域沿深度方向的腐蝕而存在迅速發(fā)生點(diǎn)蝕的風(fēng)險(xiǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明提供了一種冷卻器用的包覆材料，其中該包覆材料具有優(yōu)良的壓制成形性，由此能精確和準(zhǔn)確地成形為用在冷卻器中的頂板形狀，能提供足量的硬釬料以與構(gòu)成冷卻器的其它部件相硬焊，并在用作頂板時(shí)發(fā)揮優(yōu)良的耐腐蝕性且由此抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生。本發(fā)明還提供了一種用于發(fā)熱裝置的冷卻器，其中該冷卻器使用這種冷卻器用的包覆材料，并且提供了一種制造這種用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法。
[0012]作為旨在改善用作頂板材料的包覆材料的壓制成形性、硬焊能力和耐腐蝕性的調(diào)查研究的結(jié)果，發(fā)明人獲得了如下認(rèn)知:全部這些特性可通過(guò)規(guī)定最終壓延率和硬焊前后的若干特性而同時(shí)提高。本發(fā)明基于該認(rèn)知而得以實(shí)現(xiàn)。
[0013]本發(fā)明的第一方面是一種冷卻器用的包覆材料，所述包覆材料包括包覆原材料，所述包覆原材料具有:芯材；第一硬釬料層，所述第一硬釬料層覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面；和第二硬釬料層，所述第二硬釬料層覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面，其中:所述包覆原材料已施行了 3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工；所述冷卻器用的包覆材料構(gòu)造成被硬焊到構(gòu)成用于發(fā)熱裝置的冷卻器的其它部件上，其中所述第一硬釬料層側(cè)配置在流體通路側(cè)；所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Mn:0.4至1.5質(zhì)量％，Cu:0.05至0.8質(zhì)量％，S1:0.05至1.0質(zhì)量％，F(xiàn)e:0.05至0.5質(zhì)量％，T1:0.05至0.20質(zhì)量％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％ ;所述第一硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si和Zn，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:S1:4.5至11.0質(zhì)量％，和Zn:0.5至5.0質(zhì)量％ ;所述第二硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Si:6.5至12.6質(zhì)量％ ;在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述第一硬釬料層和所述第二硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8 μ m ;并且在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述第一硬釬料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例t/T (%)滿足下式:
[0014]t/T (%)≥ 85%…式
[0015]T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度
[0016]:所述芯材的厚度。
[0017]本發(fā)明的第二方面是一種冷卻器用的包覆材料，所述包覆材料設(shè)置有:芯材；犧牲材料層，所述犧牲材料層覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面；和硬釬料層，所述硬釬料層覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面，其中:所述包覆原材料已施行了 3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工；所述冷卻器用的包覆材料構(gòu)造成被硬焊到構(gòu)成用于發(fā)熱裝置的冷卻器的其它部件上，其中所述犧牲材料層側(cè)配置在流體通路側(cè)；所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者,其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Mn:0.4至1.5質(zhì)量％，Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 ％，Si:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，Ti:0.05 至 0.20 質(zhì)量％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％ ;所述犧牲材料層由Al合金犧牲材料形成，所述Al合金犧牲材料以下面的含量包含Zn并且以下面的含量包含選自S1、Fe、Mn、Ti和Zr的至少一者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Zn:0.5至5.0質(zhì)量％，S1:0.05至1.0質(zhì)量％，F(xiàn)e:
0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，Mn:0.05 至 1.1 質(zhì)量 ％，T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％，和 Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量％ ;所述硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Si:6.5至12.6質(zhì)量％ ;在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m,且所述硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8 μ m ;并且在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述犧牲材料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例t/T (%)滿足下式:
[0018]t/T (%)≥ 85%…式
[0019]T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度
[0020]:所述芯材的厚度。[0021]在本發(fā)明的第一和第二方面中，在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之前或者在所述10%至25%的最終壓延之前，所述包覆原材料可通過(guò)以100至10000°C /分鐘的升溫速度加熱到在從300°C至550°C的范圍內(nèi)的溫度、在該溫度保持I秒至4小時(shí)且此后冷卻而被退火。另外，在本發(fā)明的第一和第二方面中，所述包覆原材料可在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之后或者在所述10%至25%的最終壓延之后施行在從150°C至400°C的范圍內(nèi)的溫度保持I至8小時(shí)的熱處理。
[0022]本發(fā)明的第三方面是一種用于發(fā)熱裝置的冷卻器，所述用于發(fā)熱裝置的冷卻器包括:頂板，所述頂板是通過(guò)對(duì)本發(fā)明的前述第一或第二方面的冷卻器用的包覆材料進(jìn)行壓制成形而獲得的；底板，所述底板配置成在所述底板和所述頂板之間限定出流體通路，并具有比所述頂板的板厚大的板厚；和內(nèi)翅片，所述內(nèi)翅片保持在所述頂板和所述底板之間，其中所述頂板、所述底板和所述內(nèi)翅片在它們各自的接合區(qū)域被彼此硬焊，并且所述用于發(fā)熱裝置的冷卻器構(gòu)造成通過(guò)與在所述流體通路內(nèi)流動(dòng)的冷卻劑進(jìn)行的熱交換來(lái)冷卻在與所述流體通路相反的一側(cè)安裝在所述頂板上的發(fā)熱裝置。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的第三方面的用于發(fā)熱裝置的冷卻器中，在所述頂板的位于與所述流體通路相反的一側(cè)的表面上可硬焊有供所述發(fā)熱裝置安裝在其上的冷卻裝置用基底。[0024]本發(fā)明的第四方面是一種制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，所述方法包括:對(duì)包覆原材料施行3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工，由此獲得冷卻器用的包覆材料，所述包覆原材料具有芯材、覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面的第一硬釬料層和覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面的第二硬釬料層；以及將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的其它部件上，其中所述第一硬釬料層側(cè)配置在流體通路側(cè)，其中:所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Mn:0.4 至 1.5 質(zhì)量 ％，Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 ％，S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，T1:0.05至0.20質(zhì)量％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％ ;所述第一硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si和Zn，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:S1:4.5至11.0質(zhì)量％，和Zn:0.5至5.0質(zhì)量％ ;所述第二硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Si:6.5至12.6質(zhì)量％ ;在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述第一硬釬料層和所述第二硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8 μ m ;并且在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述第一硬釬料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例t/T (%)滿足下式:
[0025]t/T (%)≥ 85%…式
[0026]T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度
[0027]tj:所述芯材的厚度。
[0028]本發(fā)明的第五方面是一種制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，所述方法包括:對(duì)包覆原材料施行3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工，由此獲得冷卻器用的包覆材料，所述包覆原材料具有芯材、覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面的犧牲材料層和覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面的硬釬料層；以及將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的其它部件上，其中所述犧牲材料層側(cè)配置在流體通路側(cè)，其中:所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Mn:0.4至1.5質(zhì)量 ％，Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 ％，S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，T1:0.05 至0.20質(zhì)量％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％ ;所述犧牲材料層由Al合金犧牲材料形成，所述Al合金犧牲材料以下面的含量包含Zn并且以下面的含量包含選自S1、Fe、Mn、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Zn:0.5至5.0質(zhì)量％,51:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，Mn:0.05 至 1.1 質(zhì)量 ％，T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％ ;所述硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Si:6.5至12.6質(zhì)量％ ;在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8μπι;并且在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述犧牲材料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例t/T (%)滿足下式:
[0029]t/T (%)≥ 85%…式
[0030]T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度
[0031]:所述芯材的厚度。
[0032]根據(jù)第四或第五方面的制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法可包括在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之前或者在所述10%至25%的最終壓延之前通過(guò)以100至10000°C /分鐘的升溫速度加熱到在從300°C至550°C的范圍內(nèi)的溫度、在該溫度保持I秒至4小時(shí)且此后冷卻來(lái)使所述包覆原材料退火。根據(jù)第四或第五方面的制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法可包括在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之后或者在所述10%至25%的最終壓延之后通過(guò)在從150°C至400°C的范圍內(nèi)的溫度保持I至8小時(shí)來(lái)對(duì)所述包覆原材料施行熱處理。
[0033]根據(jù)本發(fā)明，冷卻器用的包覆材料具有優(yōu)良的壓制成形性并且能以?xún)?yōu)良的精確性和精度壓制成形為頂板的形狀，這是因?yàn)槔鋮s器用的包覆材料是通過(guò)以10%至25%的最終壓延率壓延具有由芯材、覆蓋該芯材的一個(gè)側(cè)面(位于流體通路側(cè)的表面)的第一硬釬料層或犧牲層、和覆蓋另一個(gè)側(cè)面的硬釬料層形成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料而制備的，以及因?yàn)閷?duì)硬焊前后的某些特性指定了規(guī)定的范圍。
[0034]此外，對(duì)于該冷卻器用的包覆材料，在通過(guò)激光焊接提供暫時(shí)接合的工序期間，由熱輸入導(dǎo)致的焊接區(qū)域能保持得小，同時(shí)在硬焊期間的加熱過(guò)程中，在由壓制成形導(dǎo)致的加工量小的區(qū)域和由壓制成形導(dǎo)致的加工量大的區(qū)域兩者中都能可靠地引起芯材的再結(jié)晶。結(jié)果，該冷卻器用的包覆材料可抑制硬釬料對(duì)芯材的侵蝕并且使硬釬料能夠足量供給以在接合區(qū)域之間進(jìn)行硬焊。此外，該冷卻器用的包覆材料在位于流體通路側(cè)的表面附近具備電勢(shì)梯度，并且這由于犧牲陽(yáng)極效果而發(fā)揮了防腐蝕作用。因此，抑制了由激光焊接區(qū)域和硬釬料侵蝕引起的腐蝕并且對(duì)冷卻器的頂板而言獲得了優(yōu)良的耐腐蝕性。
[0035]根據(jù)本發(fā)明，用于發(fā)熱裝置的冷卻器將該冷卻器用的包覆材料用于其頂板材料，在構(gòu)成冷卻器的各部件的接合區(qū)域之間以及在頂板和冷卻裝置用基底之間可靠地施行了硬焊，同時(shí)抑制了由激光焊接區(qū)域和硬釬料侵蝕引起的頂板處的腐蝕，由此提供了優(yōu)良的耐腐蝕性。結(jié)果，即使在高速冷卻水流的情況下也可抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生并且于是能帶來(lái)冷卻性能的更大的提高。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0036]下文將參照【專(zhuān)利附圖】
/[文檔編號(hào)].gif)
【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:
[0037]圖1是示出使用了根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料的用于發(fā)熱裝置的冷卻器的第一實(shí)施例的示意性剖視圖；以及
[0038]圖2是示出冷卻器用的包覆材料的一個(gè)示例的示意性剖視圖，所述冷卻器用的包覆材料被用作圖1所示的用于發(fā)熱裝置的冷卻器中的頂板的材料。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下文將說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0040]<第一實(shí)施例>
[0041]首先將說(shuō)明使用根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料的用于發(fā)熱裝置的冷卻器的第一實(shí)施例。圖1是示出使用了根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料的用于發(fā)熱裝置的冷卻器的第一實(shí)施例的示意性剖視圖。圖2是示出冷卻器用的包覆材料的一個(gè)示例的示意性剖視圖，所述冷卻器用的包覆材料被用作圖1所示的用于發(fā)熱裝置的冷卻器中的頂板的材料。
[0042]圖1的所示的用于發(fā)熱裝置的冷卻器10 (下文簡(jiǎn)稱(chēng)為“冷卻器”)是通過(guò)以特定次序疊置底板1、內(nèi)翅片3和頂板2并利用底板I和頂板2各自具有的硬釬料層12、22將底板I和頂板2的接合區(qū)域13、23彼此硬焊以及將內(nèi)翅片3硬焊到表面Ia和2a上而構(gòu)成的，底板I具有被加工成具有凹槽形截面的多個(gè)部分沿側(cè)面方向連接的形狀，內(nèi)翅片3收納在底板I的凹槽形部分中。在該實(shí)施例的冷卻器10中，與作為冷卻對(duì)象的發(fā)熱裝置接合的冷卻裝置用基底6也被硬焊到頂板2的外側(cè)面(位于與冷卻水通路4相反的一側(cè)的表面)2b上。
[0043]底板I和頂板2用作限定出供冷卻水(冷卻劑)流過(guò)的冷卻水通路(流體通路)4的結(jié)構(gòu)部件。底板I呈板狀并形成有臺(tái)階部(接合區(qū)域)23，該臺(tái)階部在其外邊緣與頂板2的接合區(qū)域13結(jié)合。底板I比下述的頂板2厚，并且具體而言底板I厚約1.0至4.0mm。頂板2是具有與底板I大致相同的平面形狀并形成有臺(tái)階部(接合區(qū)域)13的板，所述臺(tái)階部在其外邊緣與底板I的接合區(qū)域23結(jié)合。頂板2比底板I薄，并且具體而言頂板2厚約0.2至2.0mm0在該實(shí)施例中，頂板2的材料是根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料20。下文將說(shuō)明該冷卻器用的包覆材料20的結(jié)構(gòu)。底板I和頂板2在臺(tái)階部13、23處被彼此硬焊。在底板I和頂板2之間限定出由臺(tái)階部13和23的側(cè)壁密封的冷卻水通路4。
[0044]內(nèi)翅片3用作有助于冷卻水和發(fā)熱裝置之間的熱交換的傳熱表面。內(nèi)翅片3呈手風(fēng)琴狀并且保持在冷卻水通路4內(nèi)。內(nèi)翅片3的每個(gè)彎曲部(接合區(qū)域)33都被硬焊在底板I或頂板2的表面(位于冷卻水通路側(cè)的表面)la、2a上。
[0045]發(fā)熱裝置7如半導(dǎo)體裝置跨軟焊層6b與冷卻裝置用基底6的表面(位于與頂板相反的一側(cè)的表面)6a接合，并且冷卻裝置用基底6將由發(fā)熱裝置7產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到頂板2，同時(shí)還使發(fā)熱裝置7與頂板2絕緣。該冷卻裝置用基底的示例包括其中鋁層62結(jié)合在導(dǎo)熱陶瓷61 (如AlN或Si3N4)的各個(gè)側(cè)面上的絕緣線路用基底。
[0046]在該實(shí)施例的冷卻器10中，發(fā)熱裝置7由在冷卻水通路4中流動(dòng)的冷卻水經(jīng)由內(nèi)翅片3、頂板2和冷卻裝置用基底6冷卻。
[0047]為了制造該實(shí)施例的冷卻器10，首先通過(guò)將下述的冷卻器用的包覆材料20壓制成形為頂板的形狀來(lái)獲得成形體(壓制成形工序)。然后通過(guò)激光焊接使冷卻裝置用基底6與該成形體暫時(shí)接合，并且此后組裝成形體、底板I和內(nèi)翅片3并通過(guò)激光焊接使接合區(qū)域12、23、33暫時(shí)接合(暫時(shí)接合工序)。例如用基于氟化物的焊劑(例如，非腐蝕性Nocolok焊劑或Zn置換焊劑)涂覆成形體、底板1、內(nèi)翅片3和冷卻裝置用基底6，且然后在具有惰性氣氛如高純度氮?dú)鈿夥盏臓t內(nèi)施行熱處理。熱處理溫度為約590°C至620°C。通過(guò)這樣做，底板I和冷卻器用的包覆材料20所具有的硬釬料層12、22熔化并流動(dòng)，且然后通過(guò)降低爐內(nèi)的溫度來(lái)使硬釬料固化。結(jié)果，各接合區(qū)域12、23和33變得被硬焊并且頂板2的外側(cè)面2b被硬焊到冷卻裝置用基底6上且由此獲得冷卻器10 (硬焊工序)。
[0048]現(xiàn)將說(shuō)明底板1、頂板2和內(nèi)翅片3的結(jié)構(gòu)。
[0049]< 頂板 >
[0050]首先將說(shuō)明頂板2的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的冷卻器10的特征在于頂板2的材料是根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料20。亦即，通過(guò)將冷卻器用的包覆材料20成形為頂板的形狀并且將該成形體硬焊到構(gòu)成冷卻器10的其它部件(亦即，底板1、內(nèi)翅片3和冷卻裝置用基底6)上來(lái)提供頂板2。
[0051]如圖2所示，冷卻器用的包覆材料20是通過(guò)對(duì)具有由芯材21、覆蓋芯材21的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的第一硬釬料層22和覆蓋芯材21的另一個(gè)側(cè)面(形成與冷卻水通路4相反的一側(cè)的表面)的第二硬釬料層24形成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料施行3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延而提供的包覆材料。此外，如下所述地對(duì)某些特性規(guī)定特定的范圍。
[0052]以下將說(shuō)明冷卻器用的包覆材料20的各部分21、22、24的組成。芯材21由鋁合金形成，所述鋁合金包含Mn、Cu和Si并且包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成。各成分含量如下:Mn:0.4至1.5質(zhì)量％，Cu:0.05至0.8質(zhì)量％，Si:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，Ti:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％，和 Zr:0.05 至 0.15
質(zhì)量％。這些各成分的作用如下。
[0053]Mn =Mn作為金屬間化合物析出或結(jié)晶并具有提高頂板2的硬焊后強(qiáng)度的作用。此夕卜，通過(guò)形成Al-Mn-Si化合物，其具有降低基體的Si固溶度和升高基體的熔點(diǎn)的效果。當(dāng)Mn含量小于0.4質(zhì)量％時(shí),無(wú)法滿意地獲得這些效果。當(dāng)Mn含量超過(guò)1.5質(zhì)量％時(shí),包覆原材料的鑄造性和加工性(壓延性)下降。
[0054]Si =Si以固溶狀態(tài)存在于基體中或作為Al-Mn-Si化合物分散并具有提高芯材21的強(qiáng)度的作用。當(dāng)Si含量小于0.05質(zhì)量％時(shí)，無(wú)法滿意地獲得該效果。當(dāng)Si含量超過(guò)
1.0質(zhì)量％時(shí)，芯材21的熔點(diǎn)下降并且于是芯材21可能在硬焊期間熔化。
[0055]Cu =Cu以固溶狀態(tài)存在于基體中并具有提高芯材21的強(qiáng)度的作用。此外，Cu從芯材21沿通路側(cè)硬釬料的方向形成濃度梯度，由此形成對(duì)于停止腐蝕和提高包覆材料的耐點(diǎn)蝕性有效的電勢(shì)梯度。當(dāng)Cu含量小于0.05質(zhì)量％時(shí)，無(wú)法滿意地獲得這些效果。當(dāng)Cu含量超過(guò)0.8質(zhì)量％時(shí)，已擴(kuò)散到硬釬料表面的Cu使得硬釬料的電勢(shì)貴(高)，這降低了電勢(shì)梯度層的犧牲陽(yáng)極效果，從而導(dǎo)致其耐腐蝕活性的損失。此外，當(dāng)Cu含量過(guò)高時(shí)，芯材21的熔點(diǎn)下降并且于是芯材21可能在硬焊期間熔化。
[0056]Fe =Fe作為金屬間化合物析出或結(jié)晶并具有提高頂板2的硬焊后強(qiáng)度的作用。此夕卜，通過(guò)形成Al-Mn-Fe、Al-Fe-Si或Al-Mn-Fe-Si化合物，F(xiàn)e具有降低基體中的Mn和Si固溶度并升高基體的熔點(diǎn)的效果。當(dāng)Fe含量小于0.05質(zhì)量％時(shí)，無(wú)法滿意地獲得這些效果。當(dāng)Fe含量超過(guò)0.5質(zhì)量％時(shí)，芯材21的腐蝕速度加快。還出現(xiàn)巨大的結(jié)晶物，這引起包覆原材料的鑄造性和壓延性的下降。小于0.05質(zhì)量％的Fe被視為不可避免的雜質(zhì)。
[0057]Ti,Zr =Ti和Zr在硬焊之后作為微細(xì)的金屬間化合物分散并具有提高頂板2的強(qiáng)度的作用。當(dāng)它們的含量小于0.05質(zhì)量％時(shí)，無(wú)法滿意地獲得該效果。此外，當(dāng)Ti含量超過(guò)0.20質(zhì)量％時(shí)或者當(dāng)Zr含量超過(guò)0.15質(zhì)量％時(shí)，芯材21的加工性和耐自腐蝕性下降。小于0.05質(zhì)量％的Ti和小于0.05質(zhì)量％的Zr被視為不可避免的雜質(zhì)。
[0058]第一硬釬料層22供給將冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)的接合區(qū)域13硬焊到底板I的接合區(qū)域23上并且將冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)的表面2a硬焊到內(nèi)翅片3的彎曲部33上的硬釬料。該第一硬釬料層22由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料包含Si和Zn，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成。Si和Zn含量為S1:4.5至11.0質(zhì)量％和Zn:0.5至5.0質(zhì)量％，并且這些成分中的各種成分的作用如下。
[0059]Si =Si由于硬焊工序中的熱處理而熔化并流動(dòng)，并且通過(guò)其隨后的固化而將接合區(qū)域13、23彼此硬焊并將頂板2的表面2a硬焊到內(nèi)翅片3的彎曲部33上。Si還具有降低硬釬料的熔點(diǎn)的作用和在硬釬料熔化時(shí)提高其流動(dòng)性的作用。當(dāng)Si含量小于4.5質(zhì)量％時(shí)硬焊能力不足。當(dāng)Si含量超過(guò)11.0質(zhì)量％時(shí)，Si便會(huì)參與芯材21或接合部件1、3的大量侵蝕。
[0060]Zn:Zn由于伴隨硬焊工序的熱處理而擴(kuò)散到芯材21中并從冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)的表面2a沿深度方向形成Zn濃度梯度。由于Zn具有比較低的電勢(shì)(較低的電離能)，故這種濃度梯度的形成從頂板2的表面2a沿深度方向產(chǎn)生電勢(shì)梯度。在已形成了這種電勢(shì)梯度層的頂板2的情況下，其犧牲陽(yáng)極效果使得由冷卻水引起的腐蝕優(yōu)先沿表面方向進(jìn)行并且抑制了腐蝕沿深度方向的發(fā)展。結(jié)果能抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生。當(dāng)Zn含量小于0.5質(zhì)量％時(shí)，不會(huì)形成滿意的電勢(shì)梯度。當(dāng)Zn含量超過(guò)5.0質(zhì)量％時(shí)，電勢(shì)梯度層的自腐蝕速度將過(guò)高并且無(wú)法滿意地抑制沿頂板2的深度方向的腐蝕。
[0061 ] 第二硬釬料層24供給將冷卻裝置用基底6硬焊到頂板2的外側(cè)面2b上的硬釬料。該第二硬釬料層24由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料包含6.5至12.6質(zhì)量％的Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成。當(dāng)Si含量小于6.5質(zhì)量％時(shí)硬焊能力不足。當(dāng)Si含量超過(guò)12.6質(zhì)量％時(shí)，出現(xiàn)粗大的Si粒子并且壓延性降低，同時(shí)還發(fā)生芯材21或冷卻裝置用基底6的大量侵蝕。
[0062] 現(xiàn)將說(shuō)明冷卻器用的包覆材料20的包覆原材料、應(yīng)變產(chǎn)生和壓延加工。通過(guò)對(duì)具有包括前述組成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料施行3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延來(lái)提供該冷卻器用的包覆材料20。這種壓延工序的施行使得，當(dāng)冷卻器用的包覆材料20施行壓制成形和硬焊工序時(shí)，能在由壓制成形引起的加工量小的區(qū)域和由壓制成形引起的加工量大的區(qū)域兩者中可靠地引起芯材的相關(guān)加熱過(guò)程中的再結(jié)晶。結(jié)果，抑制了熔融的硬釬料侵入到芯材中的侵蝕并且能供給足量的硬釬料以在接合區(qū)域13、23之間進(jìn)行硬焊、在表面2a和內(nèi)翅片3的彎曲部33之間進(jìn)行硬焊以及在外側(cè)面2b和冷卻裝置用基底6之間進(jìn)行硬焊。此外，抑制了由芯材21的硬焊侵蝕引起的腐蝕在頂板2中的發(fā)展并且于是能獲得優(yōu)良的耐點(diǎn)蝕性。這里的應(yīng)變產(chǎn)生是在平行于材料的壓延方向的方向上產(chǎn)生拉伸應(yīng)變的工序,并且在工業(yè)上例如用張力平整機(jī)進(jìn)行所述產(chǎn)生。應(yīng)變產(chǎn)生率為材料的伸長(zhǎng)率。
[0063]這里，在最終壓延之前，通過(guò)以100至10000°C /分鐘的升溫速度加熱到在從300°C至500°C的范圍內(nèi)的溫度、在該溫度保持I秒至4小時(shí)并且然后冷卻來(lái)使包覆原材料退火，且此后施行3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生或10%至25%的壓延。這能使芯材的晶粒細(xì)化并由此可獲得優(yōu)良的壓制成形性。此外，通過(guò)在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之后或者在所述10%至25%的壓延之后在從150°C至400°C的范圍內(nèi)的溫度保持I至8小時(shí)而進(jìn)行熱處理，還能在也進(jìn)一步提高壓制成形性的情況下抑制熔融的硬釬料如上所述侵入到芯材中。在低于150°C的溫度無(wú)法獲得成形性的提高。在高于400°C的溫度，熔融的硬釬料對(duì)芯材的侵蝕在壓制成形期間施行了加工的那些區(qū)域中變得嚴(yán)重，從而導(dǎo)致硬焊能力的下降和耐腐蝕性的損失。在熱處理時(shí)間不足I小時(shí)的情況下無(wú)法獲得期望效果，而該效果在8小時(shí)以上趨于穩(wěn)定。
[0064]現(xiàn)將說(shuō)明對(duì)該冷卻器用的包覆材料20所規(guī)定的特性。對(duì)該冷卻器用的包覆材料20規(guī)定的硬焊前的特性為伸長(zhǎng)率、芯材21的平均晶粒直徑、以及硬釬料層22和24中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)，而對(duì)該冷卻器用的包覆材料20規(guī)定的硬焊后的特性為第一硬釬料層22的表面2a和芯材21之間的電勢(shì)差以及芯材21在冷卻器用的包覆材料的總厚度中所占的比例。 這里，冷卻器用的包覆材料20的硬焊后的特性對(duì)應(yīng)于冷卻器10中的頂板2的特性。
[0065](I)硬焊前的特性
[0066]A.硬焊前的伸長(zhǎng)率和硬焊之前芯材的平均晶粒直徑
[0067]對(duì)冷卻器用的包覆材料20規(guī)定至少10%的硬焊前的伸長(zhǎng)率并對(duì)硬焊之前的芯材21規(guī)定10至100 μ m的平均晶粒直徑。如上所述，對(duì)冷卻器用的包覆材料20施行壓延加工。這里，當(dāng)施行壓延加工時(shí)強(qiáng)度可增大并且結(jié)果壓制成形性可能受損；然而，當(dāng)伸長(zhǎng)率和芯材21的平均晶粒直徑處在所述范圍內(nèi)時(shí)，即使施行壓延加工，也能獲得優(yōu)良的成形性并且能以?xún)?yōu)良的精確性和精度形成頂板形狀。在本發(fā)明中平均晶粒直徑測(cè)定如下:對(duì)平行于壓延方向的截面進(jìn)行拋光并利用例如巴克(Barker)溶液進(jìn)行電解蝕刻；觀察晶體結(jié)構(gòu)并對(duì)晶體結(jié)構(gòu)拍照；并且通過(guò)JIS G0551中所述的“直線截?cái)喾ā边M(jìn)行測(cè)量。
[0068]由于伸長(zhǎng)率小，無(wú)法使伸長(zhǎng)率低于10%的包覆材料成形，因?yàn)樵趫?zhí)行壓制成形時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋。盡管對(duì)伸長(zhǎng)率的上限沒(méi)有特別的限制，但伸長(zhǎng)率優(yōu)選不超過(guò)35%。包覆材料的壓制成形性確實(shí)往往隨著伸長(zhǎng)率增大而提高，但該效果在伸長(zhǎng)率超過(guò)35%時(shí)趨于穩(wěn)定。
[0069]當(dāng)芯材21的平均晶粒直徑超過(guò)100 μ m時(shí)，無(wú)法獲得可接受的壓制成形性并且在壓制成形工序期間產(chǎn)生裂紋。盡管包覆材料的壓制成形性確實(shí)隨著芯材21的平均晶粒直徑減小而提高，但該效果在平均晶粒直徑小于?ο μ m時(shí)飽和。
[0070]B.硬釬料層中存在的Si粒子的硬焊前的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)[0071]硬焊之前硬釬料層22和24中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)被設(shè)定為小于1.8 μ m。這減慢了在通過(guò)激光焊接進(jìn)行的暫時(shí)接合工序中激光向硬釬料層22、24的入射并且有利于由此輸入的熱量的控制，并且結(jié)果能保持焊接區(qū)域小。結(jié)果，在所獲得的冷卻器10的頂板2中抑制了從焊接區(qū)域產(chǎn)生腐蝕并且能停止由腐蝕從焊接區(qū)域的發(fā)展引起的點(diǎn)蝕的發(fā)生。此外，由于平均粒徑小于1.8 μ m的Si粒子微細(xì)，故硬釬料層22、24的熔化整體上均勻地進(jìn)行。這提高了硬焊能力并且抑制了諸如孔隙等的硬焊缺陷的發(fā)生，特別是在頂板2被硬焊到冷卻裝置用基底6上時(shí)。在本發(fā)明中Si粒子的平均粒徑測(cè)定如下:對(duì)平行于壓延方向的截面進(jìn)行拋光；使用0.5%HF (氫氟酸)進(jìn)行蝕刻；觀察Si粒子并拍照；并且使用圖像分析儀測(cè)量當(dāng)量圓直徑。放大系數(shù)為100倍并且測(cè)量10個(gè)視野的平均值。
[0072]當(dāng)硬釬料層22、24中存在的Si粒子的平均粒徑大于1.8μπι時(shí)，對(duì)硬釬料層22、24的熱輸入在激光焊接期間快速進(jìn)行并且熔融面積于是增大。這導(dǎo)致以下問(wèn)題的出現(xiàn):腐蝕從所獲得的冷卻器10的頂板2中的焊接區(qū)域發(fā)展并且發(fā)生點(diǎn)蝕；頂板2和冷卻裝置用基底6之間的間隙也增大并且熱交換效率下降；并且硬釬料層22、24處的硬釬料的量不足且無(wú)法獲得滿意的硬焊能力。對(duì)Si粒子的平均粒徑的下限沒(méi)有特別的限制，但優(yōu)選至少0.5 μ m。上述的緩和激光入射并提高硬焊能力的效果確實(shí)往往隨著Si粒子的平均粒徑變細(xì)而提高，但這些效果在Si粒子的平均粒徑下降到0.5 μ m以下時(shí)趨于穩(wěn)定。
[0073](2)硬焊后的特性
[0074]C.第一硬釬料層的表面和芯材之間的硬焊后的電勢(shì)差
[0075]對(duì)第一硬釬料層22的表面2a和芯材21之間在硬焊之后的電勢(shì)差指定至少50mV的值。當(dāng)冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)呈現(xiàn)這種電勢(shì)差(電勢(shì)梯度)時(shí)，在表面2a的附近獲得犧牲陽(yáng)極效果并且抑制了腐蝕沿深度方向的發(fā)展。結(jié)果能抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生。當(dāng)電勢(shì)差小于50mV時(shí)，無(wú)法獲得該犧牲陽(yáng)極效果并且無(wú)法獲得對(duì)沿深度方向的腐蝕的抑制。對(duì)電勢(shì)差的上限沒(méi)有特別的限制，但該電勢(shì)差優(yōu)選不超過(guò)300mV。盡管由電勢(shì)梯度提供的防腐蝕效果確實(shí)往往隨著該電勢(shì)差增大而提高，但對(duì)于在高于300mV的范圍內(nèi)的電勢(shì)差而言無(wú)法獲得額外的效果，而諸如腐蝕速度過(guò)快等的缺陷卻會(huì)出現(xiàn)。為了測(cè)量該電勢(shì)差，通過(guò)利用
2.67%的AlCl3溶液和0.5mV/s的電勢(shì)掃略速度在40°C執(zhí)行陽(yáng)極極化測(cè)量來(lái)測(cè)量點(diǎn)蝕電勢(shì)。關(guān)于芯材，在使用5%的NaOH在50°C進(jìn)行蝕刻之后在板的中央部附近測(cè)量電勢(shì)。
[0076]D.在硬焊之后芯材在總厚度中的比例
[0077]在硬焊之后芯材21的厚度在總厚度中的比例t/T (%)必須滿足下式。
[0078]t/T (%)≥85%…式
[0079]T:頂板的總厚度
[0080]:芯材的厚度
[0081]通過(guò)對(duì)平行于壓延方向的截面進(jìn)行拋光、利用巴克溶液進(jìn)行電解蝕刻、確定芯材和硬釬料之間的界面并測(cè)量來(lái)測(cè)定芯材在總厚度中的比例。對(duì)界面使用視野中的平均位置，并測(cè)量10個(gè)視野的平均值。
[0082]由于頂板2的腐蝕易于在硬釬料中的共晶區(qū)域進(jìn)行，故當(dāng)硬釬料厚度與芯材厚度的比例(芯材包覆率)大時(shí)腐蝕容易沿深度方向進(jìn)行并且快速發(fā)生點(diǎn)蝕。相比而言，當(dāng)芯材21在總厚度中的比例滿足規(guī)定的條件式時(shí)，硬釬料厚度與芯材厚度的比例為小值并且結(jié)果抑制了沿深度方向的腐蝕且能抑制點(diǎn)蝕。[0083]由于通過(guò)對(duì)具有由芯材21、覆蓋芯材21的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的第一硬釬料層22和覆蓋芯材21的另一個(gè)側(cè)面(形成與冷卻水通路4相反的一側(cè)的表面)的第二硬釬料層24形成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料施行了最終壓延率為10%至25%的壓延而提供了如前所述地構(gòu)成的冷卻器用的包覆材料20以及由于對(duì)硬焊前后的某些特性規(guī)定了特定的范圍，因此能獲得優(yōu)良的壓制成形性并且能執(zhí)行準(zhǔn)確和精確地壓制成形為頂板的形狀。
[0084]此外，對(duì)于該冷卻器用的包覆材料20，由于由激光焊接暫時(shí)接合工序中的熱輸入引起的焊接區(qū)域被保持得小以及由于在硬焊工序期間的加熱過(guò)程中能可靠地引起芯材21的再結(jié)晶(在由壓制成形引起的加工量小的區(qū)域和由壓制成形引起的加工量大的區(qū)域兩者中)，故能抑制硬釬料對(duì)芯材21的侵蝕并且能供給足量的硬釬料以在接合區(qū)域13、23之間進(jìn)行硬焊、在表面2a和內(nèi)翅片3的彎曲部33之間進(jìn)行硬焊以及在外側(cè)面2b和冷卻裝置用基底6之間進(jìn)行硬焊。此外，在表面2a附近存在電勢(shì)梯度并且這由于犧牲陽(yáng)極效果而發(fā)揮防腐蝕作用。結(jié)果，抑制了由激光焊接區(qū)域和硬釬料侵蝕引起的腐蝕的發(fā)展并且對(duì)冷卻器10的頂板2而言獲得了優(yōu)良的耐腐蝕性。〈底板>
[0085]能對(duì)底板I使用如通常用于該類(lèi)型的冷卻器10中的包覆材料或裸材。以下提供具體示例。如圖1所示，例如，能使用具有芯材11和覆蓋該芯材11的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的硬釬料層12的包覆材料。
[0086]能使用諸如Al-Mn合金或Al-Mn-Cu合金等的招合金作為芯材的構(gòu)成材料，并且JIS3203合金和JIS3003合金為具體示例。這些鋁合金中的成分含量?jī)?yōu)選為Mn:1.0至1.5質(zhì)量％和Cu:0.1至0.7質(zhì)量％。硬釬料層的硬釬料的示例包括諸如Al-S1-Zn合金硬釬料等的鋁合金硬釬料，并且這里優(yōu)選的成分含量為Si:4至11質(zhì)量％和Zn:0至5質(zhì)量％。
[0087]當(dāng)內(nèi)翅片3具有硬釬料層時(shí)，能使用不具有包覆層的裸材，或者能使用具有芯材和涂覆該芯材的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的犧牲材料層的包覆材料。該裸材或帶有犧牲材料層的包覆材料的芯材的構(gòu)成材料可與上述帶有硬釬料層的包覆材料的芯材的構(gòu)成材料相同。犧牲材料層中的犧牲材料的示例包括諸如Al-Zn合金等的鋁合金，其中Zn含量?jī)?yōu)選為O至5質(zhì)量％。Al-Zn合金能可選地包含Mn、Si或Fe。
[0088]<內(nèi)翅片>
[0089]能對(duì)內(nèi)翅片3使用如通常用于該類(lèi)型的冷卻器10中的裸露翅片材料或包覆翅片材料。以下給出具體示例。裸露翅片材料的示例包括由鋁合金形成的裸露翅片材料和由純鋁形成的裸露翅片材料。
[0090]鋁合金可以是例如Al-Mn合金、Al-Mn-Cu合金、Al-Mn-Zn合金或Al-Mn-Cu-Zn合金，并且具體示例為JIS3003合金和JIS3203合金。這些鋁合金可包含含量為0.5至3.0質(zhì)量％的Zn。此外，可使用Al-Zn合金，且其Zn含量?jī)?yōu)選為0.5至2.0質(zhì)量％。純鋁的示例包括 JIS1050、JIS1100 和 JIS1200。
[0091]能使用具有芯材和覆蓋芯材的至少一個(gè)側(cè)面的硬釬料層的包覆翅片材料。能使用純鋁或與用于裸露翅片材料的鋁合金相同的鋁合金作為芯材的構(gòu)成材料。硬釬料層的構(gòu)成材料可例如為與用于前述底板I的硬釬料層相同的鋁合金硬釬料。
[0092]如上所述地構(gòu)成的冷卻器10使用通過(guò)對(duì)具有由芯材21、覆蓋芯材21的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的第一硬釬料層22和覆蓋芯材21的另一個(gè)側(cè)面(形成與冷卻水通路4相反的一側(cè)的表面)的第二硬釬料層24形成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料施行最終壓延率為10%至25%的壓延而提供并為其對(duì)硬焊前后的某些特性規(guī)定了特定范圍的冷卻器用的包覆材料20作為頂板2，從而施行接合區(qū)域13、23之間、表面2a和內(nèi)翅片3的彎曲部33之間以及外側(cè)面2b和冷卻裝置用基底6之間的可靠和牢固的硬焊并獲得優(yōu)良的耐腐蝕性，因?yàn)橐种屏擞杉す夂附訁^(qū)域和/或硬釬料侵蝕引起的頂板2的腐蝕的發(fā)展。結(jié)果，即使在高速冷卻水流的情況下也能抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生并且于是能帶來(lái)冷卻性能的進(jìn)一步提高。
[0093]<第二實(shí)施例>
[0094]用于發(fā)熱裝置的冷卻器(根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)熱裝置的冷卻器)的第二實(shí)施例使用了根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料的另一個(gè)示例。第二實(shí)施例中與上述第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相似的那些結(jié)構(gòu)將不會(huì)再次詳述。第二實(shí)施例的用于發(fā)熱裝置的冷卻器除了被用作頂板2的材料的冷卻器用的包覆材料20的結(jié)構(gòu)有變化外與第一實(shí)施例相似。
[0095]在該實(shí)施例中，冷卻器用的包覆材料具有代替第一硬釬料層22的犧牲材料層，而其其它要素一即，芯材和硬釬料層(第一實(shí)施例中的第二硬釬料層24)的組成、最終壓延率以及硬焊前和硬焊后的特性——與第一實(shí)施例的冷卻器用的包覆材料20相似。在這種情況下，內(nèi)翅片是具有芯材和涂覆在芯材的一個(gè)側(cè)面(頂板側(cè))或兩個(gè)側(cè)面上的硬釬料層的包覆材料。以下說(shuō)明該犧牲材料層的結(jié)構(gòu)。
[0096]在硬焊工序中，犧牲材料層在冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)的冷卻水通路側(cè)形成電勢(shì)梯度層，并且通過(guò)其犧牲陽(yáng)極效果而賦予頂板2耐腐蝕性。該犧牲材料層配置成覆蓋芯材21的一個(gè)側(cè)面(位于冷卻水通路4側(cè)的表面)并由鋁合金形成，所述鋁合金包含Zn和選自S1、Fe、Mn、Ti和Zr的至少一者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成。各成分的含量如下:Zn:0.5 至 5.0 質(zhì)量 ％，S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，Mn:0.05至1.1質(zhì)量％，T1:0.05至0.20質(zhì)量％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％。各成分的作用如下。
[0097]Zn:由于伴隨硬焊工序的熱處理，Zn從冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)的表面2a沿深度方向形成Zn濃度梯度。由于Zn具有比較低的電勢(shì)(較低的電離能)，故這種濃度梯度的形成從頂板2的表面2a沿深度方向產(chǎn)生電勢(shì)梯度。在已形成了這種電勢(shì)梯度層的頂板2的情況下，由于其犧牲陽(yáng)極效果，由冷卻水引起的腐蝕優(yōu)先沿表面方向進(jìn)行并且抑制了腐蝕沿深度方向發(fā)展。這導(dǎo)致對(duì)點(diǎn)蝕發(fā)生的抑制。當(dāng)Zn含量小于0.5質(zhì)量％時(shí)，不能形成滿意的電勢(shì)梯度。此外，當(dāng)Zn含量超過(guò)5.0質(zhì)量％時(shí)，電勢(shì)梯度層的自腐蝕速度將過(guò)高并且無(wú)法滿意地抑制頂板2沿其深度方向的腐蝕。
[0098]Si,Fe,Mn:這些成分作為金屬間化合物析出或結(jié)晶并具有提高頂板2在硬焊之后的強(qiáng)度、耐侵蝕性和耐腐蝕性的作用。當(dāng)特定成分的含量小于下限時(shí)，不能滿意地獲得這些效果。當(dāng)特定成分的含量超過(guò)上限時(shí)，犧牲材料層的腐蝕速度于是過(guò)高并且無(wú)法充分抑制芯材的腐蝕。對(duì)于這些元素中的各者而言，不可避免的雜質(zhì)范圍小于0.05%。
[0099]T1、Zr:這些成分在硬焊之后作為微細(xì)的金屬間化合物分散并具有提高頂板2的強(qiáng)度的作用。當(dāng)它們的含量小于0.05質(zhì)量％時(shí)，無(wú)法滿意地獲得該效果。此外，當(dāng)Ti含量超過(guò)0.20質(zhì)量％時(shí)或者當(dāng)Zr含量超過(guò)0.15質(zhì)量％時(shí),犧牲材料層的加工性下降。小于0.05質(zhì)量％的Ti和小于0.05質(zhì)量％的Zr被視為不可避免的雜質(zhì)。
[0100]與第一實(shí)施例的情形中一樣，在第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，對(duì)犧牲材料層的表面和芯材21之間的硬焊后的電勢(shì)差規(guī)定至少50mV的值。當(dāng)冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)具有這種電勢(shì)差(電勢(shì)梯度)時(shí)，在其表面2a附近獲得犧牲陽(yáng)極效果并且抑制了腐蝕沿深度方向的發(fā)展。結(jié)果能抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生。
[0101]當(dāng)電勢(shì)差小于50mV時(shí)無(wú)法獲得該犧牲陽(yáng)極效果，并且于是無(wú)法獲得抑制腐蝕沿深度方向發(fā)展的效果。對(duì)電勢(shì)差的上限沒(méi)有特別的限制，但該電勢(shì)差優(yōu)選不超過(guò)300mV。盡管由電勢(shì)梯度提供的防腐蝕效果確實(shí)往往隨著該電勢(shì)差增大而提高，但對(duì)于高于300mV的電勢(shì)差而言無(wú)法獲得額外的效果并且諸如腐蝕速度過(guò)快等的缺陷卻會(huì)出現(xiàn)。
[0102]由于通過(guò)對(duì)具有由芯材21、覆蓋芯材21的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的犧牲材料層和覆蓋芯材21的另一個(gè)側(cè)面(形成與冷卻水通路4相反的一側(cè)的表面)的硬釬料層形成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料施行最終壓延率為10%至25%的壓延而提供如上所述地構(gòu)成的冷卻器用的包覆材料20以及由于對(duì)硬焊前后的某些特性規(guī)定了特定的范圍，因此能獲得優(yōu)良的壓制成形性并且能執(zhí)行準(zhǔn)確和精確壓制成形為頂板的形狀。
[0103]此外，對(duì)于該冷卻器用的包覆材料20，由于由激光焊接暫時(shí)接合工序中的熱輸入引起的焊接區(qū)域被保持得小以及由于在硬焊工序期間的加熱過(guò)程中能可靠地引起芯材21的再結(jié)晶(在由壓制成形引起的加工量小的區(qū)域和由壓制成形引起的加工量大的區(qū)域兩者中)，故能抑制硬釬料對(duì)芯材的侵蝕并且能供給足量的硬釬料以在外側(cè)面2b和冷卻裝置用基底6之間進(jìn)行硬焊。此外，在表面2a附近存在電勢(shì)梯度并且這由于犧牲陽(yáng)極效果而發(fā)揮防腐蝕作用。結(jié)果，能抑制由激光焊接區(qū)域和硬釬料侵蝕引起的腐蝕的發(fā)展并且對(duì)于冷卻器10的頂板2而言獲得優(yōu)良的耐腐蝕性。
[0104]因此，對(duì)其頂板2的材料使用上述冷卻器用的包覆材料20的冷卻器在頂板2和冷卻裝置用基底6之間具備可靠和牢固的硬焊并且由于對(duì)由激光焊接區(qū)域和/或硬釬料侵蝕引起的頂板2的腐蝕的抑制而提供了優(yōu)良的耐腐蝕性。結(jié)果，即使在高速冷卻水流的情況下也能抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生并且于是能帶來(lái)冷卻性能的進(jìn)一步提高。盡管上文已說(shuō)明了本發(fā)明的熱交換器的實(shí)施例，但這些僅僅是構(gòu)成該熱交換器的各種部件的示例，并且這些部件能在不超出本發(fā)明范圍的范圍內(nèi)適當(dāng)進(jìn)行修改。
[0105]以下說(shuō)明本發(fā)明的具體示例，但本發(fā)明不限于這些示例。所使用的底板為具有圖1所示的截面形狀的包覆材料(包覆厚板材)；通過(guò)借助于加壓結(jié)合在具有表I所示的組成的厚3mm的鋁合金芯材上包覆具有表I所示的組成的厚150 μ m的硬釬料層來(lái)制備所述包覆材料。所使用的頂板為具有圖1所示的截面形狀的三層包覆材料(包覆薄板材)；通過(guò)借助于加壓結(jié)合在具有表2所示的組成的厚0.6mm的鋁合金芯材的一個(gè)側(cè)面上包覆具有表2所示的組成的厚60 μ m的硬釬料層(通路側(cè)硬釬料)并借助于加壓結(jié)合在厚0.6mm的鋁合金芯材的另一個(gè)側(cè)面上包覆具有表2所示的組成的厚60 μ m的硬釬料層(位于與通路相反的一側(cè)的硬釬料)來(lái)制備所述三層包覆材料。將頂板壓制成形為具有圖1所示截面的結(jié)構(gòu):IOOmmX 200mm、形狀=拉制矩形杯、約2mm的深度、凸緣部=10mm。將底板壓制成形為具有圖1所示截面的結(jié)構(gòu):IOOmmX 200mm、形狀=拉制矩形杯、約IOmm的深度、凸緣部=10mm。使用具有聞度60mmX寬度170mm的形狀的內(nèi)翅片。使用具有下表3所不的組成的內(nèi)翅片樣品作為內(nèi)翅片。如圖1所示地組裝底板、頂板和內(nèi)翅片并且通過(guò)在高純度氮?dú)鈿夥?O2濃度不超過(guò)20ppm)中以25°C /分鐘的平均升溫速度升溫并以變化的爐內(nèi)設(shè)定溫度和保持時(shí)間控制頂板的溫度而執(zhí)行硬焊來(lái)制造熱交換器。還利用表3所示的具有內(nèi)側(cè)犧牲材料(通路側(cè)犧牲材料)的包覆薄板材來(lái)代替表2所示的包覆薄板材如上所述地制造熱交換器。對(duì)所獲得的熱交換器執(zhí)行腐蝕試驗(yàn)。在腐蝕試驗(yàn)中，使用通過(guò)向離子交換水(Cl-:100ppm，S042_:300ppm, Cu++:200ppm)添加NaCl、Na2S04和CuCl2而制備的腐蝕溶液。這是在使該腐蝕溶液在熱交換器中循環(huán)(80°C X8h)、然后為16hX室溫(循環(huán)停止)的試驗(yàn)中改變流量(L/min)的試驗(yàn)。以下各者的測(cè)量結(jié)果在表4和5中示出:退火條件、應(yīng)變產(chǎn)生率、伸長(zhǎng)率、芯材粒徑、Si粒徑、硬焊之后的芯材率、電勢(shì)差和腐蝕試驗(yàn)。關(guān)于表4中給出的應(yīng)變產(chǎn)生率，其表示由拉伸應(yīng)變產(chǎn)生小于10%的應(yīng)變，而由壓延產(chǎn)生10%以上的應(yīng)變。其原因如下:當(dāng)由壓延產(chǎn)生小于10%的應(yīng)變時(shí)壓延載荷過(guò)低并且壓延本身困難；當(dāng)由拉伸產(chǎn)生10%以上的應(yīng)變時(shí)材料斷裂。考慮到上述情況，所示的應(yīng)變視情況而定由拉伸或壓延導(dǎo)入。拉伸應(yīng)變產(chǎn)生和壓延在一定加工率呈現(xiàn)相同的加工硬化特性。例如，在不超過(guò)15%的加工率(假定不會(huì)發(fā)生由拉伸引起的斷裂的范圍)，在假設(shè)關(guān)系[施加10%的拉伸應(yīng)變之后的強(qiáng)度]=[以10%的壓延率壓延之后的強(qiáng)度]成立的情況下進(jìn)行應(yīng)變的導(dǎo)入。 [0106]表 1.—芯材硬釬料
【權(quán)利要求】
1.一種冷卻器用的包覆材料，其特征在于包括包覆原材料，所述包覆原材料包括: 芯材； 第一硬釬料層，所述第一硬釬料層覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面；和 第二硬釬料層，所述第二硬釬料層覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面，其中: 所述包覆原材料已施行了 3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工； 所述冷卻器用的包覆材料構(gòu)造成被硬焊到構(gòu)成用于發(fā)熱裝置的冷卻器的其它部件上，其中所述第一硬釬料層側(cè)配置在流體通路側(cè)； 所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面給出的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面給出的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Mn:0.4 至 1.5 質(zhì)量 ％
Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 ％
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 ％ ； 所述第一硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si和Zn，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Si:4.5 至 11.0 質(zhì)量 ％
Zn:0.5 至 5.0 質(zhì)量 % ； 所述第二硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Si:6.5 至 12.6 質(zhì)量 ％ ； 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述第一硬釬料層和所述第二硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8 μ m ;并且 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述第一硬釬料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例t1/Τ (%)滿足下式:ti/T (%)≥ 85%…式T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度h:所述芯材的厚度。
2.—種冷卻器用的包覆材料，其特征在于包括包覆原材料，所述包覆原材料包括: 芯材； 犧牲材料層，所述犧牲材料層覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面；和 硬釬料層，所述硬釬料層覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面，其中: 所述包覆原材料已施行了 3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工； 所述冷卻器用的包覆材料被硬焊到構(gòu)成用于發(fā)熱裝置的冷卻器的其它部件上，其中所述犧牲材料層側(cè)配置在流體通路側(cè)； 所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面給出的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面給出的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Mn:0.4 至 1.5 質(zhì)量 ％
Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 ％
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 ％ ； 所述犧牲材料層由Al合金犧牲材料形成，所述Al合金犧牲材料以下面給出的含量包含Zn并且以下面給出的含量包含選自S1、Fe、Mn、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Zn:0.5 至 5.0 質(zhì)量 ％
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％
Mn:0.05 至 1.1 質(zhì)量 ％
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 % ； 所述硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Si:6.5 至 12.6 質(zhì)量 ％ ； 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8μπι ;并且 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述犧牲材料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例/Τ (%)滿足下式:ti/T (%)≤ 85%…式T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度h:所述芯材的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻器用的包覆材料，其中，在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之前或者在所述10%至25%的最終壓延之前，所述包覆原材料通過(guò)以100至10000°C /分鐘的升溫速度加熱到在從300°C至550°C的范圍內(nèi)的溫度、在該溫度保持I秒至4小時(shí)且此后冷卻而被退火。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的冷卻器用的包覆材料，其中 所述包覆原材料在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之后或者在所述10%至25%的最終壓延之后施行在從150°C至400°C的范圍內(nèi)的溫度保持I至8小時(shí)的熱處理。
5.一種用于發(fā)熱裝置的冷卻器，其特征在于包括: 頂板，所述頂板是通過(guò)對(duì)根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的冷卻器用的包覆材料進(jìn)行壓制成形而獲得的； 底板，所述底板配置成在所述底板和所述頂板之間限定出流體通路，并具有比所述頂板的板厚大的板厚；和 內(nèi)翅片，所述內(nèi)翅片保持在所述頂板和所述底板之間， 其中 所述頂板、所述底板和所述內(nèi)翅片在它們各自的接合區(qū)域被彼此硬焊，并且所述用于發(fā)熱 裝置的冷卻器構(gòu)造成通過(guò)與在所述流體通路內(nèi)流動(dòng)的冷卻劑進(jìn)行的熱交換來(lái)冷卻在與所述流體通路相反的一側(cè)安裝在所述頂板上的發(fā)熱裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于發(fā)熱裝置的冷卻器，其中 在所述頂板的位于與所述流體通路相反的一側(cè)的表面上硬焊有供所述發(fā)熱裝置安裝在其上的冷卻裝置用基底。
7.—種制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，其特征在于包括: 對(duì)包覆原材料施行3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工，由此獲得冷卻器用的包覆材料，所述包覆原材料包括芯材、覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面的第一硬釬料層和覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面的第二硬釬料層；以及 將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的其它部件上，其中所述第一硬釬料層側(cè)配置在流體通路側(cè)，其中: 所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面給出的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面給出的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Mn:0.4 至 1.5 質(zhì)量 %
Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 %
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 %
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 %
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 % ； 所述第一硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si和Zn，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
S1:4.5 至 11.0 質(zhì)量 ％
Zn:0.5 至 5.0 質(zhì)量 % ； 所述第二硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Si:6.5 至 12.6 質(zhì)量 ％ ； 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述第一硬釬料層和所述第二硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于.1.8 μ m ;并且 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述第一硬釬料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例A/T (%)滿足下式:ti/T (%)≥ 85%…式T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度h:所述芯材的厚度。
8.—種制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，其特征在于包括: 對(duì)包覆原材料施行3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工，由此獲得冷卻器用的包覆材料，所述包覆原材料具有芯材、覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面的犧牲材料層和覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面的硬釬料層；以及 將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的其它部件上，其中所述犧牲材料層側(cè)配置在流體通路側(cè)，其中: 所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面給出的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面給出的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Mn:0.4 至 1.5 質(zhì)量 %
Cu:0.05 至 0.8 質(zhì) 量 %
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 %
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 %
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 ％; 所述犧牲材料層由Al合金犧牲材料形成，所述Al合金犧牲材料以下面給出的含量包含Zn并且以下面給出的含量包含選自S1、Fe、Mn、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Zn:0.5 至 5.0 質(zhì)量 ％
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％
Mn:0.05 至 1.1 質(zhì)量 ％
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 ％ ； 所述硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Si:6.5 至 12.6 質(zhì)量 ％ ； 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8 μ m ;并且 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述犧牲材料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例ti/T (%)滿足下式: ti/T (%)≥ 85%…式 T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度 h:所述芯材的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，還包括: 在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之前或者在所述10%至25%的最終壓延之前通過(guò)以100至10000°C /分鐘的升溫速度加熱到在從300°C至550°C的范圍內(nèi)的溫度、在該溫度保持I秒至4小時(shí)且此后冷卻來(lái)使所述包覆原材料退火。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，還包括: 在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之后或者在所述10%至25%的最終壓延之后通過(guò)在從150°C至400°C的范圍內(nèi)的溫度保持I至8小時(shí)來(lái)對(duì)所述包覆原材料施行熱處理。
【文檔編號(hào)】C22C21/02GK103732350SQ201280038625
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月9日
【發(fā)明者】黑田周, 吉野路英, 大野一貴, 深見(jiàn)智, 杉野裕司 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社
【專(zhuān)利摘要】通過(guò)對(duì)包覆原材料施行3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延并可選地在從150℃至400℃的范圍內(nèi)的溫度施行1至8小時(shí)的熱處理來(lái)提供冷卻器用的包覆材料（20），所述包覆原材料具有由芯材（21）、覆蓋該芯材（21）的一個(gè)側(cè)面（位于冷卻通路（4）側(cè)的表面）的第一硬釬料層（22）、和覆蓋另一個(gè)側(cè)面（位于與冷卻水通路（4）相反的一側(cè)的表面）的第二硬釬料層形成的三層結(jié)構(gòu)。對(duì)硬焊前后的某些特性規(guī)定了特定的范圍。
【專(zhuān)利說(shuō)明】冷卻器用的包覆材料、用于發(fā)熱裝置的冷卻器和制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用在冷卻器中的冷卻器用的包覆材料，所述冷卻器裝設(shè)在電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)中或者任意各種電子設(shè)備線路上，并冷卻諸如半導(dǎo)體裝置等的發(fā)熱裝置。本發(fā)明還涉及一種用于發(fā)熱裝置的冷卻器，在該冷卻器中使用了冷卻器用的包覆材料，并且還涉及一種制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)中或者各種電子設(shè)備線路上裝設(shè)有冷卻諸如半導(dǎo)體裝置等的發(fā)熱裝置的冷卻器。已有一種所謂的水冷式冷卻器，其中由鋁合金板形成的頂板、由鋁合金板形成的底板和保持在這些鋁合金板之間的內(nèi)翅片被硬焊在一起，冷卻對(duì)象安裝在頂板上，底板在底板和頂板之間限定出冷卻水通路，并且冷卻對(duì)象通過(guò)冷卻對(duì)象和在冷卻水通路內(nèi)流動(dòng)的冷卻水之間的熱交換而被冷卻。為了提高該冷卻器中冷卻水和冷卻對(duì)象之間的熱交換效率，要將冷卻對(duì)象安裝在其上的頂板被構(gòu)造成充分地比底板薄。近年來(lái)也已開(kāi)發(fā)了該種類(lèi)型的冷卻器:其中供半導(dǎo)體裝置(冷卻對(duì)象)結(jié)合在其上的絕緣線路用基底(冷卻裝置用基底)安裝在頂板上。該絕緣線路用基底具有結(jié)合在導(dǎo)熱絕緣陶瓷如AlN或Si3N4的各個(gè)側(cè)面上的金屬板，例如純鋁板，并具有在通過(guò)將由半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱傳遞到頂板來(lái)進(jìn)行冷卻的情況下使半導(dǎo)體裝置與頂板絕緣的作用。
[0003]近年來(lái)提高的環(huán)境意識(shí)已引起減輕汽車(chē)重量的努力，并且由此對(duì)裝設(shè)在汽車(chē)中的冷卻器也在進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)部件的薄化。另一方面，例如半導(dǎo)體裝置的發(fā)熱量越來(lái)越大，這已引起對(duì)冷卻此類(lèi)半導(dǎo)體裝置的冷卻器要求更高的冷卻性能。在這樣的情況下，已有一種如在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公報(bào)N0.2010-16295 (JP-2010-16295A)中所述的冷卻器結(jié)構(gòu)，其中半導(dǎo)體裝置經(jīng)由金屬板裝設(shè)在薄板形式的散熱器上并與其靠接，并且該散熱器被分隔壁分隔出多個(gè)冷卻劑通路。
[0004]需要冷卻水流以便提高該類(lèi)型冷卻器的冷卻性能。然而，當(dāng)存在冷卻水流時(shí)，冷卻器的構(gòu)成部件經(jīng)受?chē)?yán)重腐蝕的環(huán)境，并且在薄化頂板的特殊情況下，腐蝕從冷卻水通路側(cè)沿厚度方向貫穿板并且迅速發(fā)生點(diǎn)蝕。由此，特別需要改善頂板的耐腐蝕性以便同時(shí)實(shí)現(xiàn)冷卻器的提高的冷卻性能和薄化。
[0005]然而，在用于常規(guī)冷卻器中的頂板的材料的情況下，要實(shí)現(xiàn)與成形性的平衡會(huì)使得難以改善耐腐蝕性。實(shí)際上，在涉及冷卻水流的結(jié)構(gòu)的情況下，薄頂板的耐腐蝕性存在改善空間。具體地，在如上所述的冷卻器中，例如，通過(guò)用Al-Si硬釬料包覆鋁合金板的至少一個(gè)側(cè)面(變成冷卻水通路側(cè)的表面)而提供的包覆材料被用作頂板的材料，并且該材料被壓制成形為規(guī)定形狀以用于頂板。通過(guò)使鍛造材料退火而提供的由日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)規(guī)定的O (回火標(biāo)識(shí))材被用于包覆材料，因?yàn)镺材具有適于壓制成形的特性，例如大的伸長(zhǎng)率和低的強(qiáng)度。
[0006]這里，在使用包覆材料的冷卻器的制造期間芯材在與硬焊有關(guān)的加熱過(guò)程中發(fā)生再結(jié)晶。當(dāng)包覆材料為O材時(shí)，由于包覆材料的壓制成形而在加工量小的區(qū)域中再結(jié)晶不完全，并且殘留了亞晶粒。結(jié)果，熔融的硬釬料隨后優(yōu)先地侵入到亞晶粒邊界中并且發(fā)生所謂的侵蝕。
[0007]當(dāng)硬釬料侵蝕芯材時(shí)，該硬釬料的一部分被消耗并且為了與底板和內(nèi)翅片相硬焊而供給的硬釬料的量變得不足且無(wú)法獲得充分的接合強(qiáng)度。此外，由于從頂板的冷卻水通路側(cè)的腐蝕優(yōu)先從硬釬料組分進(jìn)行，故存在當(dāng)芯材被硬釬料侵蝕時(shí)腐蝕將沿深度方向快速進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)。此外，即使在通過(guò)向硬釬料添加例如Zn來(lái)提供具有犧牲防腐蝕層的功能的結(jié)構(gòu)時(shí)，也沒(méi)有獲得滿意的防腐蝕效果并且難以獲得優(yōu)良的耐腐蝕性。
[0008]還提出了一種具有通過(guò)在芯材的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路側(cè)的表面)上包覆犧牲防腐蝕材料并用硬釬料包覆另一個(gè)側(cè)面而提供的三層結(jié)構(gòu)的O材形式的頂板材料。然而，即使對(duì)于具有這種結(jié)構(gòu)的包覆材料，包覆在另一個(gè)側(cè)面上的硬釬料也會(huì)侵蝕芯材，且結(jié)果在從冷卻水通路側(cè)沿深度方向進(jìn)行的腐蝕從另一個(gè)側(cè)面到達(dá)硬焊侵蝕區(qū)的位置腐蝕迅速進(jìn)行；于是存在將迅速發(fā)生點(diǎn)蝕的風(fēng)險(xiǎn)。因而，當(dāng)O材被用作頂板材料時(shí)，獲得了優(yōu)良的壓制成形性，但難以提高頂板的耐腐蝕性。
[0009]除O材以外，還使用多種鋁合金包覆材料作為頂板材料,但所有這些材料都由于以下原因而很容易發(fā)生點(diǎn)蝕。具體地，在冷卻器制造期間，在硬焊之前進(jìn)行使各部件的接合區(qū)域暫時(shí)彼此接合的暫時(shí)接合工序。例如，在已通過(guò)激光焊接使絕緣線路用基底與通過(guò)壓制成形提供的頂板暫時(shí)接合之后，組裝頂板、底板和內(nèi)翅片并且通過(guò)激光焊接使它們的接合區(qū)域暫時(shí)接合。
[0010]這里，當(dāng)焊接區(qū)域由于因該激光焊接輸入的過(guò)大的熱而擴(kuò)寬時(shí)，容易發(fā)生腐蝕，這是因?yàn)樵摵附訁^(qū)域電化學(xué)等級(jí)低，從而引起點(diǎn)蝕的發(fā)生。為了避免這種情況，必須使所輸入的熱量盡可能小，但由于在鋁合金的情況下材料的表面反射激光，故材料在焊接初期突然熔化并且熱導(dǎo)入量容易變得過(guò)大。結(jié)果，當(dāng)使用鋁合金包覆材料作為頂板時(shí)，由于從通過(guò)激光焊接而焊接的區(qū)域沿深度方向的腐蝕而存在迅速發(fā)生點(diǎn)蝕的風(fēng)險(xiǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明提供了一種冷卻器用的包覆材料，其中該包覆材料具有優(yōu)良的壓制成形性，由此能精確和準(zhǔn)確地成形為用在冷卻器中的頂板形狀，能提供足量的硬釬料以與構(gòu)成冷卻器的其它部件相硬焊，并在用作頂板時(shí)發(fā)揮優(yōu)良的耐腐蝕性且由此抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生。本發(fā)明還提供了一種用于發(fā)熱裝置的冷卻器，其中該冷卻器使用這種冷卻器用的包覆材料，并且提供了一種制造這種用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法。
[0012]作為旨在改善用作頂板材料的包覆材料的壓制成形性、硬焊能力和耐腐蝕性的調(diào)查研究的結(jié)果，發(fā)明人獲得了如下認(rèn)知:全部這些特性可通過(guò)規(guī)定最終壓延率和硬焊前后的若干特性而同時(shí)提高。本發(fā)明基于該認(rèn)知而得以實(shí)現(xiàn)。
[0013]本發(fā)明的第一方面是一種冷卻器用的包覆材料，所述包覆材料包括包覆原材料，所述包覆原材料具有:芯材；第一硬釬料層，所述第一硬釬料層覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面；和第二硬釬料層，所述第二硬釬料層覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面，其中:所述包覆原材料已施行了 3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工；所述冷卻器用的包覆材料構(gòu)造成被硬焊到構(gòu)成用于發(fā)熱裝置的冷卻器的其它部件上，其中所述第一硬釬料層側(cè)配置在流體通路側(cè)；所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Mn:0.4至1.5質(zhì)量％，Cu:0.05至0.8質(zhì)量％，S1:0.05至1.0質(zhì)量％，F(xiàn)e:0.05至0.5質(zhì)量％，T1:0.05至0.20質(zhì)量％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％ ;所述第一硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si和Zn，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:S1:4.5至11.0質(zhì)量％，和Zn:0.5至5.0質(zhì)量％ ;所述第二硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Si:6.5至12.6質(zhì)量％ ;在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述第一硬釬料層和所述第二硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8 μ m ;并且在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述第一硬釬料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例t/T (%)滿足下式:
[0014]t/T (%)≥ 85%…式
[0015]T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度
[0016]:所述芯材的厚度。
[0017]本發(fā)明的第二方面是一種冷卻器用的包覆材料，所述包覆材料設(shè)置有:芯材；犧牲材料層，所述犧牲材料層覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面；和硬釬料層，所述硬釬料層覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面，其中:所述包覆原材料已施行了 3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工；所述冷卻器用的包覆材料構(gòu)造成被硬焊到構(gòu)成用于發(fā)熱裝置的冷卻器的其它部件上，其中所述犧牲材料層側(cè)配置在流體通路側(cè)；所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者,其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Mn:0.4至1.5質(zhì)量％，Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 ％，Si:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，Ti:0.05 至 0.20 質(zhì)量％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％ ;所述犧牲材料層由Al合金犧牲材料形成，所述Al合金犧牲材料以下面的含量包含Zn并且以下面的含量包含選自S1、Fe、Mn、Ti和Zr的至少一者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Zn:0.5至5.0質(zhì)量％，S1:0.05至1.0質(zhì)量％，F(xiàn)e:
0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，Mn:0.05 至 1.1 質(zhì)量 ％，T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％，和 Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量％ ;所述硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Si:6.5至12.6質(zhì)量％ ;在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m,且所述硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8 μ m ;并且在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述犧牲材料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例t/T (%)滿足下式:
[0018]t/T (%)≥ 85%…式
[0019]T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度
[0020]:所述芯材的厚度。[0021]在本發(fā)明的第一和第二方面中，在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之前或者在所述10%至25%的最終壓延之前，所述包覆原材料可通過(guò)以100至10000°C /分鐘的升溫速度加熱到在從300°C至550°C的范圍內(nèi)的溫度、在該溫度保持I秒至4小時(shí)且此后冷卻而被退火。另外，在本發(fā)明的第一和第二方面中，所述包覆原材料可在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之后或者在所述10%至25%的最終壓延之后施行在從150°C至400°C的范圍內(nèi)的溫度保持I至8小時(shí)的熱處理。
[0022]本發(fā)明的第三方面是一種用于發(fā)熱裝置的冷卻器，所述用于發(fā)熱裝置的冷卻器包括:頂板，所述頂板是通過(guò)對(duì)本發(fā)明的前述第一或第二方面的冷卻器用的包覆材料進(jìn)行壓制成形而獲得的；底板，所述底板配置成在所述底板和所述頂板之間限定出流體通路，并具有比所述頂板的板厚大的板厚；和內(nèi)翅片，所述內(nèi)翅片保持在所述頂板和所述底板之間，其中所述頂板、所述底板和所述內(nèi)翅片在它們各自的接合區(qū)域被彼此硬焊，并且所述用于發(fā)熱裝置的冷卻器構(gòu)造成通過(guò)與在所述流體通路內(nèi)流動(dòng)的冷卻劑進(jìn)行的熱交換來(lái)冷卻在與所述流體通路相反的一側(cè)安裝在所述頂板上的發(fā)熱裝置。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的第三方面的用于發(fā)熱裝置的冷卻器中，在所述頂板的位于與所述流體通路相反的一側(cè)的表面上可硬焊有供所述發(fā)熱裝置安裝在其上的冷卻裝置用基底。[0024]本發(fā)明的第四方面是一種制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，所述方法包括:對(duì)包覆原材料施行3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工，由此獲得冷卻器用的包覆材料，所述包覆原材料具有芯材、覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面的第一硬釬料層和覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面的第二硬釬料層；以及將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的其它部件上，其中所述第一硬釬料層側(cè)配置在流體通路側(cè)，其中:所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Mn:0.4 至 1.5 質(zhì)量 ％，Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 ％，S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，T1:0.05至0.20質(zhì)量％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％ ;所述第一硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si和Zn，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:S1:4.5至11.0質(zhì)量％，和Zn:0.5至5.0質(zhì)量％ ;所述第二硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Si:6.5至12.6質(zhì)量％ ;在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述第一硬釬料層和所述第二硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8 μ m ;并且在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述第一硬釬料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例t/T (%)滿足下式:
[0025]t/T (%)≥ 85%…式
[0026]T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度
[0027]tj:所述芯材的厚度。
[0028]本發(fā)明的第五方面是一種制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，所述方法包括:對(duì)包覆原材料施行3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工，由此獲得冷卻器用的包覆材料，所述包覆原材料具有芯材、覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面的犧牲材料層和覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面的硬釬料層；以及將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的其它部件上，其中所述犧牲材料層側(cè)配置在流體通路側(cè)，其中:所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Mn:0.4至1.5質(zhì)量 ％，Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 ％，S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，T1:0.05 至0.20質(zhì)量％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％ ;所述犧牲材料層由Al合金犧牲材料形成，所述Al合金犧牲材料以下面的含量包含Zn并且以下面的含量包含選自S1、Fe、Mn、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Zn:0.5至5.0質(zhì)量％,51:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，Mn:0.05 至 1.1 質(zhì)量 ％，T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％ ;所述硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成:Si:6.5至12.6質(zhì)量％ ;在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8μπι;并且在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述犧牲材料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例t/T (%)滿足下式:
[0029]t/T (%)≥ 85%…式
[0030]T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度
[0031]:所述芯材的厚度。
[0032]根據(jù)第四或第五方面的制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法可包括在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之前或者在所述10%至25%的最終壓延之前通過(guò)以100至10000°C /分鐘的升溫速度加熱到在從300°C至550°C的范圍內(nèi)的溫度、在該溫度保持I秒至4小時(shí)且此后冷卻來(lái)使所述包覆原材料退火。根據(jù)第四或第五方面的制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法可包括在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之后或者在所述10%至25%的最終壓延之后通過(guò)在從150°C至400°C的范圍內(nèi)的溫度保持I至8小時(shí)來(lái)對(duì)所述包覆原材料施行熱處理。
[0033]根據(jù)本發(fā)明，冷卻器用的包覆材料具有優(yōu)良的壓制成形性并且能以?xún)?yōu)良的精確性和精度壓制成形為頂板的形狀，這是因?yàn)槔鋮s器用的包覆材料是通過(guò)以10%至25%的最終壓延率壓延具有由芯材、覆蓋該芯材的一個(gè)側(cè)面(位于流體通路側(cè)的表面)的第一硬釬料層或犧牲層、和覆蓋另一個(gè)側(cè)面的硬釬料層形成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料而制備的，以及因?yàn)閷?duì)硬焊前后的某些特性指定了規(guī)定的范圍。
[0034]此外，對(duì)于該冷卻器用的包覆材料，在通過(guò)激光焊接提供暫時(shí)接合的工序期間，由熱輸入導(dǎo)致的焊接區(qū)域能保持得小，同時(shí)在硬焊期間的加熱過(guò)程中，在由壓制成形導(dǎo)致的加工量小的區(qū)域和由壓制成形導(dǎo)致的加工量大的區(qū)域兩者中都能可靠地引起芯材的再結(jié)晶。結(jié)果，該冷卻器用的包覆材料可抑制硬釬料對(duì)芯材的侵蝕并且使硬釬料能夠足量供給以在接合區(qū)域之間進(jìn)行硬焊。此外，該冷卻器用的包覆材料在位于流體通路側(cè)的表面附近具備電勢(shì)梯度，并且這由于犧牲陽(yáng)極效果而發(fā)揮了防腐蝕作用。因此，抑制了由激光焊接區(qū)域和硬釬料侵蝕引起的腐蝕并且對(duì)冷卻器的頂板而言獲得了優(yōu)良的耐腐蝕性。
[0035]根據(jù)本發(fā)明，用于發(fā)熱裝置的冷卻器將該冷卻器用的包覆材料用于其頂板材料，在構(gòu)成冷卻器的各部件的接合區(qū)域之間以及在頂板和冷卻裝置用基底之間可靠地施行了硬焊，同時(shí)抑制了由激光焊接區(qū)域和硬釬料侵蝕引起的頂板處的腐蝕，由此提供了優(yōu)良的耐腐蝕性。結(jié)果，即使在高速冷卻水流的情況下也可抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生并且于是能帶來(lái)冷卻性能的更大的提高。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0036]下文將參照【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的要素，并且其中:
[0037]圖1是示出使用了根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料的用于發(fā)熱裝置的冷卻器的第一實(shí)施例的示意性剖視圖；以及
[0038]圖2是示出冷卻器用的包覆材料的一個(gè)示例的示意性剖視圖，所述冷卻器用的包覆材料被用作圖1所示的用于發(fā)熱裝置的冷卻器中的頂板的材料。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下文將說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
[0040]<第一實(shí)施例>
[0041]首先將說(shuō)明使用根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料的用于發(fā)熱裝置的冷卻器的第一實(shí)施例。圖1是示出使用了根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料的用于發(fā)熱裝置的冷卻器的第一實(shí)施例的示意性剖視圖。圖2是示出冷卻器用的包覆材料的一個(gè)示例的示意性剖視圖，所述冷卻器用的包覆材料被用作圖1所示的用于發(fā)熱裝置的冷卻器中的頂板的材料。
[0042]圖1的所示的用于發(fā)熱裝置的冷卻器10 (下文簡(jiǎn)稱(chēng)為“冷卻器”)是通過(guò)以特定次序疊置底板1、內(nèi)翅片3和頂板2并利用底板I和頂板2各自具有的硬釬料層12、22將底板I和頂板2的接合區(qū)域13、23彼此硬焊以及將內(nèi)翅片3硬焊到表面Ia和2a上而構(gòu)成的，底板I具有被加工成具有凹槽形截面的多個(gè)部分沿側(cè)面方向連接的形狀，內(nèi)翅片3收納在底板I的凹槽形部分中。在該實(shí)施例的冷卻器10中，與作為冷卻對(duì)象的發(fā)熱裝置接合的冷卻裝置用基底6也被硬焊到頂板2的外側(cè)面(位于與冷卻水通路4相反的一側(cè)的表面)2b上。
[0043]底板I和頂板2用作限定出供冷卻水(冷卻劑)流過(guò)的冷卻水通路(流體通路)4的結(jié)構(gòu)部件。底板I呈板狀并形成有臺(tái)階部(接合區(qū)域)23，該臺(tái)階部在其外邊緣與頂板2的接合區(qū)域13結(jié)合。底板I比下述的頂板2厚，并且具體而言底板I厚約1.0至4.0mm。頂板2是具有與底板I大致相同的平面形狀并形成有臺(tái)階部(接合區(qū)域)13的板，所述臺(tái)階部在其外邊緣與底板I的接合區(qū)域23結(jié)合。頂板2比底板I薄，并且具體而言頂板2厚約0.2至2.0mm0在該實(shí)施例中，頂板2的材料是根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料20。下文將說(shuō)明該冷卻器用的包覆材料20的結(jié)構(gòu)。底板I和頂板2在臺(tái)階部13、23處被彼此硬焊。在底板I和頂板2之間限定出由臺(tái)階部13和23的側(cè)壁密封的冷卻水通路4。
[0044]內(nèi)翅片3用作有助于冷卻水和發(fā)熱裝置之間的熱交換的傳熱表面。內(nèi)翅片3呈手風(fēng)琴狀并且保持在冷卻水通路4內(nèi)。內(nèi)翅片3的每個(gè)彎曲部(接合區(qū)域)33都被硬焊在底板I或頂板2的表面(位于冷卻水通路側(cè)的表面)la、2a上。
[0045]發(fā)熱裝置7如半導(dǎo)體裝置跨軟焊層6b與冷卻裝置用基底6的表面(位于與頂板相反的一側(cè)的表面)6a接合，并且冷卻裝置用基底6將由發(fā)熱裝置7產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到頂板2，同時(shí)還使發(fā)熱裝置7與頂板2絕緣。該冷卻裝置用基底的示例包括其中鋁層62結(jié)合在導(dǎo)熱陶瓷61 (如AlN或Si3N4)的各個(gè)側(cè)面上的絕緣線路用基底。
[0046]在該實(shí)施例的冷卻器10中，發(fā)熱裝置7由在冷卻水通路4中流動(dòng)的冷卻水經(jīng)由內(nèi)翅片3、頂板2和冷卻裝置用基底6冷卻。
[0047]為了制造該實(shí)施例的冷卻器10，首先通過(guò)將下述的冷卻器用的包覆材料20壓制成形為頂板的形狀來(lái)獲得成形體(壓制成形工序)。然后通過(guò)激光焊接使冷卻裝置用基底6與該成形體暫時(shí)接合，并且此后組裝成形體、底板I和內(nèi)翅片3并通過(guò)激光焊接使接合區(qū)域12、23、33暫時(shí)接合(暫時(shí)接合工序)。例如用基于氟化物的焊劑(例如，非腐蝕性Nocolok焊劑或Zn置換焊劑)涂覆成形體、底板1、內(nèi)翅片3和冷卻裝置用基底6，且然后在具有惰性氣氛如高純度氮?dú)鈿夥盏臓t內(nèi)施行熱處理。熱處理溫度為約590°C至620°C。通過(guò)這樣做，底板I和冷卻器用的包覆材料20所具有的硬釬料層12、22熔化并流動(dòng)，且然后通過(guò)降低爐內(nèi)的溫度來(lái)使硬釬料固化。結(jié)果，各接合區(qū)域12、23和33變得被硬焊并且頂板2的外側(cè)面2b被硬焊到冷卻裝置用基底6上且由此獲得冷卻器10 (硬焊工序)。
[0048]現(xiàn)將說(shuō)明底板1、頂板2和內(nèi)翅片3的結(jié)構(gòu)。
[0049]< 頂板 >
[0050]首先將說(shuō)明頂板2的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的冷卻器10的特征在于頂板2的材料是根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料20。亦即，通過(guò)將冷卻器用的包覆材料20成形為頂板的形狀并且將該成形體硬焊到構(gòu)成冷卻器10的其它部件(亦即，底板1、內(nèi)翅片3和冷卻裝置用基底6)上來(lái)提供頂板2。
[0051]如圖2所示，冷卻器用的包覆材料20是通過(guò)對(duì)具有由芯材21、覆蓋芯材21的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的第一硬釬料層22和覆蓋芯材21的另一個(gè)側(cè)面(形成與冷卻水通路4相反的一側(cè)的表面)的第二硬釬料層24形成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料施行3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延而提供的包覆材料。此外，如下所述地對(duì)某些特性規(guī)定特定的范圍。
[0052]以下將說(shuō)明冷卻器用的包覆材料20的各部分21、22、24的組成。芯材21由鋁合金形成，所述鋁合金包含Mn、Cu和Si并且包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成。各成分含量如下:Mn:0.4至1.5質(zhì)量％，Cu:0.05至0.8質(zhì)量％，Si:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，Ti:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％，和 Zr:0.05 至 0.15
質(zhì)量％。這些各成分的作用如下。
[0053]Mn =Mn作為金屬間化合物析出或結(jié)晶并具有提高頂板2的硬焊后強(qiáng)度的作用。此夕卜，通過(guò)形成Al-Mn-Si化合物，其具有降低基體的Si固溶度和升高基體的熔點(diǎn)的效果。當(dāng)Mn含量小于0.4質(zhì)量％時(shí),無(wú)法滿意地獲得這些效果。當(dāng)Mn含量超過(guò)1.5質(zhì)量％時(shí),包覆原材料的鑄造性和加工性(壓延性)下降。
[0054]Si =Si以固溶狀態(tài)存在于基體中或作為Al-Mn-Si化合物分散并具有提高芯材21的強(qiáng)度的作用。當(dāng)Si含量小于0.05質(zhì)量％時(shí)，無(wú)法滿意地獲得該效果。當(dāng)Si含量超過(guò)
1.0質(zhì)量％時(shí)，芯材21的熔點(diǎn)下降并且于是芯材21可能在硬焊期間熔化。
[0055]Cu =Cu以固溶狀態(tài)存在于基體中并具有提高芯材21的強(qiáng)度的作用。此外，Cu從芯材21沿通路側(cè)硬釬料的方向形成濃度梯度，由此形成對(duì)于停止腐蝕和提高包覆材料的耐點(diǎn)蝕性有效的電勢(shì)梯度。當(dāng)Cu含量小于0.05質(zhì)量％時(shí)，無(wú)法滿意地獲得這些效果。當(dāng)Cu含量超過(guò)0.8質(zhì)量％時(shí)，已擴(kuò)散到硬釬料表面的Cu使得硬釬料的電勢(shì)貴(高)，這降低了電勢(shì)梯度層的犧牲陽(yáng)極效果，從而導(dǎo)致其耐腐蝕活性的損失。此外，當(dāng)Cu含量過(guò)高時(shí)，芯材21的熔點(diǎn)下降并且于是芯材21可能在硬焊期間熔化。
[0056]Fe =Fe作為金屬間化合物析出或結(jié)晶并具有提高頂板2的硬焊后強(qiáng)度的作用。此夕卜，通過(guò)形成Al-Mn-Fe、Al-Fe-Si或Al-Mn-Fe-Si化合物，F(xiàn)e具有降低基體中的Mn和Si固溶度并升高基體的熔點(diǎn)的效果。當(dāng)Fe含量小于0.05質(zhì)量％時(shí)，無(wú)法滿意地獲得這些效果。當(dāng)Fe含量超過(guò)0.5質(zhì)量％時(shí)，芯材21的腐蝕速度加快。還出現(xiàn)巨大的結(jié)晶物，這引起包覆原材料的鑄造性和壓延性的下降。小于0.05質(zhì)量％的Fe被視為不可避免的雜質(zhì)。
[0057]Ti,Zr =Ti和Zr在硬焊之后作為微細(xì)的金屬間化合物分散并具有提高頂板2的強(qiáng)度的作用。當(dāng)它們的含量小于0.05質(zhì)量％時(shí)，無(wú)法滿意地獲得該效果。此外，當(dāng)Ti含量超過(guò)0.20質(zhì)量％時(shí)或者當(dāng)Zr含量超過(guò)0.15質(zhì)量％時(shí)，芯材21的加工性和耐自腐蝕性下降。小于0.05質(zhì)量％的Ti和小于0.05質(zhì)量％的Zr被視為不可避免的雜質(zhì)。
[0058]第一硬釬料層22供給將冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)的接合區(qū)域13硬焊到底板I的接合區(qū)域23上并且將冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)的表面2a硬焊到內(nèi)翅片3的彎曲部33上的硬釬料。該第一硬釬料層22由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料包含Si和Zn，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成。Si和Zn含量為S1:4.5至11.0質(zhì)量％和Zn:0.5至5.0質(zhì)量％，并且這些成分中的各種成分的作用如下。
[0059]Si =Si由于硬焊工序中的熱處理而熔化并流動(dòng)，并且通過(guò)其隨后的固化而將接合區(qū)域13、23彼此硬焊并將頂板2的表面2a硬焊到內(nèi)翅片3的彎曲部33上。Si還具有降低硬釬料的熔點(diǎn)的作用和在硬釬料熔化時(shí)提高其流動(dòng)性的作用。當(dāng)Si含量小于4.5質(zhì)量％時(shí)硬焊能力不足。當(dāng)Si含量超過(guò)11.0質(zhì)量％時(shí)，Si便會(huì)參與芯材21或接合部件1、3的大量侵蝕。
[0060]Zn:Zn由于伴隨硬焊工序的熱處理而擴(kuò)散到芯材21中并從冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)的表面2a沿深度方向形成Zn濃度梯度。由于Zn具有比較低的電勢(shì)(較低的電離能)，故這種濃度梯度的形成從頂板2的表面2a沿深度方向產(chǎn)生電勢(shì)梯度。在已形成了這種電勢(shì)梯度層的頂板2的情況下，其犧牲陽(yáng)極效果使得由冷卻水引起的腐蝕優(yōu)先沿表面方向進(jìn)行并且抑制了腐蝕沿深度方向的發(fā)展。結(jié)果能抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生。當(dāng)Zn含量小于0.5質(zhì)量％時(shí)，不會(huì)形成滿意的電勢(shì)梯度。當(dāng)Zn含量超過(guò)5.0質(zhì)量％時(shí)，電勢(shì)梯度層的自腐蝕速度將過(guò)高并且無(wú)法滿意地抑制沿頂板2的深度方向的腐蝕。
[0061 ] 第二硬釬料層24供給將冷卻裝置用基底6硬焊到頂板2的外側(cè)面2b上的硬釬料。該第二硬釬料層24由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料包含6.5至12.6質(zhì)量％的Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成。當(dāng)Si含量小于6.5質(zhì)量％時(shí)硬焊能力不足。當(dāng)Si含量超過(guò)12.6質(zhì)量％時(shí)，出現(xiàn)粗大的Si粒子并且壓延性降低，同時(shí)還發(fā)生芯材21或冷卻裝置用基底6的大量侵蝕。
[0062] 現(xiàn)將說(shuō)明冷卻器用的包覆材料20的包覆原材料、應(yīng)變產(chǎn)生和壓延加工。通過(guò)對(duì)具有包括前述組成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料施行3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延來(lái)提供該冷卻器用的包覆材料20。這種壓延工序的施行使得，當(dāng)冷卻器用的包覆材料20施行壓制成形和硬焊工序時(shí)，能在由壓制成形引起的加工量小的區(qū)域和由壓制成形引起的加工量大的區(qū)域兩者中可靠地引起芯材的相關(guān)加熱過(guò)程中的再結(jié)晶。結(jié)果，抑制了熔融的硬釬料侵入到芯材中的侵蝕并且能供給足量的硬釬料以在接合區(qū)域13、23之間進(jìn)行硬焊、在表面2a和內(nèi)翅片3的彎曲部33之間進(jìn)行硬焊以及在外側(cè)面2b和冷卻裝置用基底6之間進(jìn)行硬焊。此外，抑制了由芯材21的硬焊侵蝕引起的腐蝕在頂板2中的發(fā)展并且于是能獲得優(yōu)良的耐點(diǎn)蝕性。這里的應(yīng)變產(chǎn)生是在平行于材料的壓延方向的方向上產(chǎn)生拉伸應(yīng)變的工序,并且在工業(yè)上例如用張力平整機(jī)進(jìn)行所述產(chǎn)生。應(yīng)變產(chǎn)生率為材料的伸長(zhǎng)率。
[0063]這里，在最終壓延之前，通過(guò)以100至10000°C /分鐘的升溫速度加熱到在從300°C至500°C的范圍內(nèi)的溫度、在該溫度保持I秒至4小時(shí)并且然后冷卻來(lái)使包覆原材料退火，且此后施行3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生或10%至25%的壓延。這能使芯材的晶粒細(xì)化并由此可獲得優(yōu)良的壓制成形性。此外，通過(guò)在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之后或者在所述10%至25%的壓延之后在從150°C至400°C的范圍內(nèi)的溫度保持I至8小時(shí)而進(jìn)行熱處理，還能在也進(jìn)一步提高壓制成形性的情況下抑制熔融的硬釬料如上所述侵入到芯材中。在低于150°C的溫度無(wú)法獲得成形性的提高。在高于400°C的溫度，熔融的硬釬料對(duì)芯材的侵蝕在壓制成形期間施行了加工的那些區(qū)域中變得嚴(yán)重，從而導(dǎo)致硬焊能力的下降和耐腐蝕性的損失。在熱處理時(shí)間不足I小時(shí)的情況下無(wú)法獲得期望效果，而該效果在8小時(shí)以上趨于穩(wěn)定。
[0064]現(xiàn)將說(shuō)明對(duì)該冷卻器用的包覆材料20所規(guī)定的特性。對(duì)該冷卻器用的包覆材料20規(guī)定的硬焊前的特性為伸長(zhǎng)率、芯材21的平均晶粒直徑、以及硬釬料層22和24中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)，而對(duì)該冷卻器用的包覆材料20規(guī)定的硬焊后的特性為第一硬釬料層22的表面2a和芯材21之間的電勢(shì)差以及芯材21在冷卻器用的包覆材料的總厚度中所占的比例。 這里，冷卻器用的包覆材料20的硬焊后的特性對(duì)應(yīng)于冷卻器10中的頂板2的特性。
[0065](I)硬焊前的特性
[0066]A.硬焊前的伸長(zhǎng)率和硬焊之前芯材的平均晶粒直徑
[0067]對(duì)冷卻器用的包覆材料20規(guī)定至少10%的硬焊前的伸長(zhǎng)率并對(duì)硬焊之前的芯材21規(guī)定10至100 μ m的平均晶粒直徑。如上所述，對(duì)冷卻器用的包覆材料20施行壓延加工。這里，當(dāng)施行壓延加工時(shí)強(qiáng)度可增大并且結(jié)果壓制成形性可能受損；然而，當(dāng)伸長(zhǎng)率和芯材21的平均晶粒直徑處在所述范圍內(nèi)時(shí)，即使施行壓延加工，也能獲得優(yōu)良的成形性并且能以?xún)?yōu)良的精確性和精度形成頂板形狀。在本發(fā)明中平均晶粒直徑測(cè)定如下:對(duì)平行于壓延方向的截面進(jìn)行拋光并利用例如巴克(Barker)溶液進(jìn)行電解蝕刻；觀察晶體結(jié)構(gòu)并對(duì)晶體結(jié)構(gòu)拍照；并且通過(guò)JIS G0551中所述的“直線截?cái)喾ā边M(jìn)行測(cè)量。
[0068]由于伸長(zhǎng)率小，無(wú)法使伸長(zhǎng)率低于10%的包覆材料成形，因?yàn)樵趫?zhí)行壓制成形時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋。盡管對(duì)伸長(zhǎng)率的上限沒(méi)有特別的限制，但伸長(zhǎng)率優(yōu)選不超過(guò)35%。包覆材料的壓制成形性確實(shí)往往隨著伸長(zhǎng)率增大而提高，但該效果在伸長(zhǎng)率超過(guò)35%時(shí)趨于穩(wěn)定。
[0069]當(dāng)芯材21的平均晶粒直徑超過(guò)100 μ m時(shí)，無(wú)法獲得可接受的壓制成形性并且在壓制成形工序期間產(chǎn)生裂紋。盡管包覆材料的壓制成形性確實(shí)隨著芯材21的平均晶粒直徑減小而提高，但該效果在平均晶粒直徑小于?ο μ m時(shí)飽和。
[0070]B.硬釬料層中存在的Si粒子的硬焊前的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)[0071]硬焊之前硬釬料層22和24中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)被設(shè)定為小于1.8 μ m。這減慢了在通過(guò)激光焊接進(jìn)行的暫時(shí)接合工序中激光向硬釬料層22、24的入射并且有利于由此輸入的熱量的控制，并且結(jié)果能保持焊接區(qū)域小。結(jié)果，在所獲得的冷卻器10的頂板2中抑制了從焊接區(qū)域產(chǎn)生腐蝕并且能停止由腐蝕從焊接區(qū)域的發(fā)展引起的點(diǎn)蝕的發(fā)生。此外，由于平均粒徑小于1.8 μ m的Si粒子微細(xì)，故硬釬料層22、24的熔化整體上均勻地進(jìn)行。這提高了硬焊能力并且抑制了諸如孔隙等的硬焊缺陷的發(fā)生，特別是在頂板2被硬焊到冷卻裝置用基底6上時(shí)。在本發(fā)明中Si粒子的平均粒徑測(cè)定如下:對(duì)平行于壓延方向的截面進(jìn)行拋光；使用0.5%HF (氫氟酸)進(jìn)行蝕刻；觀察Si粒子并拍照；并且使用圖像分析儀測(cè)量當(dāng)量圓直徑。放大系數(shù)為100倍并且測(cè)量10個(gè)視野的平均值。
[0072]當(dāng)硬釬料層22、24中存在的Si粒子的平均粒徑大于1.8μπι時(shí)，對(duì)硬釬料層22、24的熱輸入在激光焊接期間快速進(jìn)行并且熔融面積于是增大。這導(dǎo)致以下問(wèn)題的出現(xiàn):腐蝕從所獲得的冷卻器10的頂板2中的焊接區(qū)域發(fā)展并且發(fā)生點(diǎn)蝕；頂板2和冷卻裝置用基底6之間的間隙也增大并且熱交換效率下降；并且硬釬料層22、24處的硬釬料的量不足且無(wú)法獲得滿意的硬焊能力。對(duì)Si粒子的平均粒徑的下限沒(méi)有特別的限制，但優(yōu)選至少0.5 μ m。上述的緩和激光入射并提高硬焊能力的效果確實(shí)往往隨著Si粒子的平均粒徑變細(xì)而提高，但這些效果在Si粒子的平均粒徑下降到0.5 μ m以下時(shí)趨于穩(wěn)定。
[0073](2)硬焊后的特性
[0074]C.第一硬釬料層的表面和芯材之間的硬焊后的電勢(shì)差
[0075]對(duì)第一硬釬料層22的表面2a和芯材21之間在硬焊之后的電勢(shì)差指定至少50mV的值。當(dāng)冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)呈現(xiàn)這種電勢(shì)差(電勢(shì)梯度)時(shí)，在表面2a的附近獲得犧牲陽(yáng)極效果并且抑制了腐蝕沿深度方向的發(fā)展。結(jié)果能抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生。當(dāng)電勢(shì)差小于50mV時(shí)，無(wú)法獲得該犧牲陽(yáng)極效果并且無(wú)法獲得對(duì)沿深度方向的腐蝕的抑制。對(duì)電勢(shì)差的上限沒(méi)有特別的限制，但該電勢(shì)差優(yōu)選不超過(guò)300mV。盡管由電勢(shì)梯度提供的防腐蝕效果確實(shí)往往隨著該電勢(shì)差增大而提高，但對(duì)于在高于300mV的范圍內(nèi)的電勢(shì)差而言無(wú)法獲得額外的效果，而諸如腐蝕速度過(guò)快等的缺陷卻會(huì)出現(xiàn)。為了測(cè)量該電勢(shì)差，通過(guò)利用
2.67%的AlCl3溶液和0.5mV/s的電勢(shì)掃略速度在40°C執(zhí)行陽(yáng)極極化測(cè)量來(lái)測(cè)量點(diǎn)蝕電勢(shì)。關(guān)于芯材，在使用5%的NaOH在50°C進(jìn)行蝕刻之后在板的中央部附近測(cè)量電勢(shì)。
[0076]D.在硬焊之后芯材在總厚度中的比例
[0077]在硬焊之后芯材21的厚度在總厚度中的比例t/T (%)必須滿足下式。
[0078]t/T (%)≥85%…式
[0079]T:頂板的總厚度
[0080]:芯材的厚度
[0081]通過(guò)對(duì)平行于壓延方向的截面進(jìn)行拋光、利用巴克溶液進(jìn)行電解蝕刻、確定芯材和硬釬料之間的界面并測(cè)量來(lái)測(cè)定芯材在總厚度中的比例。對(duì)界面使用視野中的平均位置，并測(cè)量10個(gè)視野的平均值。
[0082]由于頂板2的腐蝕易于在硬釬料中的共晶區(qū)域進(jìn)行，故當(dāng)硬釬料厚度與芯材厚度的比例(芯材包覆率)大時(shí)腐蝕容易沿深度方向進(jìn)行并且快速發(fā)生點(diǎn)蝕。相比而言，當(dāng)芯材21在總厚度中的比例滿足規(guī)定的條件式時(shí)，硬釬料厚度與芯材厚度的比例為小值并且結(jié)果抑制了沿深度方向的腐蝕且能抑制點(diǎn)蝕。[0083]由于通過(guò)對(duì)具有由芯材21、覆蓋芯材21的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的第一硬釬料層22和覆蓋芯材21的另一個(gè)側(cè)面(形成與冷卻水通路4相反的一側(cè)的表面)的第二硬釬料層24形成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料施行了最終壓延率為10%至25%的壓延而提供了如前所述地構(gòu)成的冷卻器用的包覆材料20以及由于對(duì)硬焊前后的某些特性規(guī)定了特定的范圍，因此能獲得優(yōu)良的壓制成形性并且能執(zhí)行準(zhǔn)確和精確地壓制成形為頂板的形狀。
[0084]此外，對(duì)于該冷卻器用的包覆材料20，由于由激光焊接暫時(shí)接合工序中的熱輸入引起的焊接區(qū)域被保持得小以及由于在硬焊工序期間的加熱過(guò)程中能可靠地引起芯材21的再結(jié)晶(在由壓制成形引起的加工量小的區(qū)域和由壓制成形引起的加工量大的區(qū)域兩者中)，故能抑制硬釬料對(duì)芯材21的侵蝕并且能供給足量的硬釬料以在接合區(qū)域13、23之間進(jìn)行硬焊、在表面2a和內(nèi)翅片3的彎曲部33之間進(jìn)行硬焊以及在外側(cè)面2b和冷卻裝置用基底6之間進(jìn)行硬焊。此外，在表面2a附近存在電勢(shì)梯度并且這由于犧牲陽(yáng)極效果而發(fā)揮防腐蝕作用。結(jié)果，抑制了由激光焊接區(qū)域和硬釬料侵蝕引起的腐蝕的發(fā)展并且對(duì)冷卻器10的頂板2而言獲得了優(yōu)良的耐腐蝕性。〈底板>
[0085]能對(duì)底板I使用如通常用于該類(lèi)型的冷卻器10中的包覆材料或裸材。以下提供具體示例。如圖1所示，例如，能使用具有芯材11和覆蓋該芯材11的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的硬釬料層12的包覆材料。
[0086]能使用諸如Al-Mn合金或Al-Mn-Cu合金等的招合金作為芯材的構(gòu)成材料，并且JIS3203合金和JIS3003合金為具體示例。這些鋁合金中的成分含量?jī)?yōu)選為Mn:1.0至1.5質(zhì)量％和Cu:0.1至0.7質(zhì)量％。硬釬料層的硬釬料的示例包括諸如Al-S1-Zn合金硬釬料等的鋁合金硬釬料，并且這里優(yōu)選的成分含量為Si:4至11質(zhì)量％和Zn:0至5質(zhì)量％。
[0087]當(dāng)內(nèi)翅片3具有硬釬料層時(shí)，能使用不具有包覆層的裸材，或者能使用具有芯材和涂覆該芯材的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的犧牲材料層的包覆材料。該裸材或帶有犧牲材料層的包覆材料的芯材的構(gòu)成材料可與上述帶有硬釬料層的包覆材料的芯材的構(gòu)成材料相同。犧牲材料層中的犧牲材料的示例包括諸如Al-Zn合金等的鋁合金，其中Zn含量?jī)?yōu)選為O至5質(zhì)量％。Al-Zn合金能可選地包含Mn、Si或Fe。
[0088]<內(nèi)翅片>
[0089]能對(duì)內(nèi)翅片3使用如通常用于該類(lèi)型的冷卻器10中的裸露翅片材料或包覆翅片材料。以下給出具體示例。裸露翅片材料的示例包括由鋁合金形成的裸露翅片材料和由純鋁形成的裸露翅片材料。
[0090]鋁合金可以是例如Al-Mn合金、Al-Mn-Cu合金、Al-Mn-Zn合金或Al-Mn-Cu-Zn合金，并且具體示例為JIS3003合金和JIS3203合金。這些鋁合金可包含含量為0.5至3.0質(zhì)量％的Zn。此外，可使用Al-Zn合金，且其Zn含量?jī)?yōu)選為0.5至2.0質(zhì)量％。純鋁的示例包括 JIS1050、JIS1100 和 JIS1200。
[0091]能使用具有芯材和覆蓋芯材的至少一個(gè)側(cè)面的硬釬料層的包覆翅片材料。能使用純鋁或與用于裸露翅片材料的鋁合金相同的鋁合金作為芯材的構(gòu)成材料。硬釬料層的構(gòu)成材料可例如為與用于前述底板I的硬釬料層相同的鋁合金硬釬料。
[0092]如上所述地構(gòu)成的冷卻器10使用通過(guò)對(duì)具有由芯材21、覆蓋芯材21的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的第一硬釬料層22和覆蓋芯材21的另一個(gè)側(cè)面(形成與冷卻水通路4相反的一側(cè)的表面)的第二硬釬料層24形成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料施行最終壓延率為10%至25%的壓延而提供并為其對(duì)硬焊前后的某些特性規(guī)定了特定范圍的冷卻器用的包覆材料20作為頂板2，從而施行接合區(qū)域13、23之間、表面2a和內(nèi)翅片3的彎曲部33之間以及外側(cè)面2b和冷卻裝置用基底6之間的可靠和牢固的硬焊并獲得優(yōu)良的耐腐蝕性，因?yàn)橐种屏擞杉す夂附訁^(qū)域和/或硬釬料侵蝕引起的頂板2的腐蝕的發(fā)展。結(jié)果，即使在高速冷卻水流的情況下也能抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生并且于是能帶來(lái)冷卻性能的進(jìn)一步提高。
[0093]<第二實(shí)施例>
[0094]用于發(fā)熱裝置的冷卻器(根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)熱裝置的冷卻器)的第二實(shí)施例使用了根據(jù)本發(fā)明的冷卻器用的包覆材料的另一個(gè)示例。第二實(shí)施例中與上述第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相似的那些結(jié)構(gòu)將不會(huì)再次詳述。第二實(shí)施例的用于發(fā)熱裝置的冷卻器除了被用作頂板2的材料的冷卻器用的包覆材料20的結(jié)構(gòu)有變化外與第一實(shí)施例相似。
[0095]在該實(shí)施例中，冷卻器用的包覆材料具有代替第一硬釬料層22的犧牲材料層，而其其它要素一即，芯材和硬釬料層(第一實(shí)施例中的第二硬釬料層24)的組成、最終壓延率以及硬焊前和硬焊后的特性——與第一實(shí)施例的冷卻器用的包覆材料20相似。在這種情況下，內(nèi)翅片是具有芯材和涂覆在芯材的一個(gè)側(cè)面(頂板側(cè))或兩個(gè)側(cè)面上的硬釬料層的包覆材料。以下說(shuō)明該犧牲材料層的結(jié)構(gòu)。
[0096]在硬焊工序中，犧牲材料層在冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)的冷卻水通路側(cè)形成電勢(shì)梯度層，并且通過(guò)其犧牲陽(yáng)極效果而賦予頂板2耐腐蝕性。該犧牲材料層配置成覆蓋芯材21的一個(gè)側(cè)面(位于冷卻水通路4側(cè)的表面)并由鋁合金形成，所述鋁合金包含Zn和選自S1、Fe、Mn、Ti和Zr的至少一者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成。各成分的含量如下:Zn:0.5 至 5.0 質(zhì)量 ％，S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％，F(xiàn)e:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％，Mn:0.05至1.1質(zhì)量％，T1:0.05至0.20質(zhì)量％，和Zr:0.05至0.15質(zhì)量％。各成分的作用如下。
[0097]Zn:由于伴隨硬焊工序的熱處理，Zn從冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)的表面2a沿深度方向形成Zn濃度梯度。由于Zn具有比較低的電勢(shì)(較低的電離能)，故這種濃度梯度的形成從頂板2的表面2a沿深度方向產(chǎn)生電勢(shì)梯度。在已形成了這種電勢(shì)梯度層的頂板2的情況下，由于其犧牲陽(yáng)極效果，由冷卻水引起的腐蝕優(yōu)先沿表面方向進(jìn)行并且抑制了腐蝕沿深度方向發(fā)展。這導(dǎo)致對(duì)點(diǎn)蝕發(fā)生的抑制。當(dāng)Zn含量小于0.5質(zhì)量％時(shí)，不能形成滿意的電勢(shì)梯度。此外，當(dāng)Zn含量超過(guò)5.0質(zhì)量％時(shí)，電勢(shì)梯度層的自腐蝕速度將過(guò)高并且無(wú)法滿意地抑制頂板2沿其深度方向的腐蝕。
[0098]Si,Fe,Mn:這些成分作為金屬間化合物析出或結(jié)晶并具有提高頂板2在硬焊之后的強(qiáng)度、耐侵蝕性和耐腐蝕性的作用。當(dāng)特定成分的含量小于下限時(shí)，不能滿意地獲得這些效果。當(dāng)特定成分的含量超過(guò)上限時(shí)，犧牲材料層的腐蝕速度于是過(guò)高并且無(wú)法充分抑制芯材的腐蝕。對(duì)于這些元素中的各者而言，不可避免的雜質(zhì)范圍小于0.05%。
[0099]T1、Zr:這些成分在硬焊之后作為微細(xì)的金屬間化合物分散并具有提高頂板2的強(qiáng)度的作用。當(dāng)它們的含量小于0.05質(zhì)量％時(shí)，無(wú)法滿意地獲得該效果。此外，當(dāng)Ti含量超過(guò)0.20質(zhì)量％時(shí)或者當(dāng)Zr含量超過(guò)0.15質(zhì)量％時(shí),犧牲材料層的加工性下降。小于0.05質(zhì)量％的Ti和小于0.05質(zhì)量％的Zr被視為不可避免的雜質(zhì)。
[0100]與第一實(shí)施例的情形中一樣，在第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，對(duì)犧牲材料層的表面和芯材21之間的硬焊后的電勢(shì)差規(guī)定至少50mV的值。當(dāng)冷卻器用的包覆材料20 (頂板2)具有這種電勢(shì)差(電勢(shì)梯度)時(shí)，在其表面2a附近獲得犧牲陽(yáng)極效果并且抑制了腐蝕沿深度方向的發(fā)展。結(jié)果能抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生。
[0101]當(dāng)電勢(shì)差小于50mV時(shí)無(wú)法獲得該犧牲陽(yáng)極效果，并且于是無(wú)法獲得抑制腐蝕沿深度方向發(fā)展的效果。對(duì)電勢(shì)差的上限沒(méi)有特別的限制，但該電勢(shì)差優(yōu)選不超過(guò)300mV。盡管由電勢(shì)梯度提供的防腐蝕效果確實(shí)往往隨著該電勢(shì)差增大而提高，但對(duì)于高于300mV的電勢(shì)差而言無(wú)法獲得額外的效果并且諸如腐蝕速度過(guò)快等的缺陷卻會(huì)出現(xiàn)。
[0102]由于通過(guò)對(duì)具有由芯材21、覆蓋芯材21的一個(gè)側(cè)面(形成冷卻水通路4側(cè)的表面)的犧牲材料層和覆蓋芯材21的另一個(gè)側(cè)面(形成與冷卻水通路4相反的一側(cè)的表面)的硬釬料層形成的三層結(jié)構(gòu)的包覆原材料施行最終壓延率為10%至25%的壓延而提供如上所述地構(gòu)成的冷卻器用的包覆材料20以及由于對(duì)硬焊前后的某些特性規(guī)定了特定的范圍，因此能獲得優(yōu)良的壓制成形性并且能執(zhí)行準(zhǔn)確和精確壓制成形為頂板的形狀。
[0103]此外，對(duì)于該冷卻器用的包覆材料20，由于由激光焊接暫時(shí)接合工序中的熱輸入引起的焊接區(qū)域被保持得小以及由于在硬焊工序期間的加熱過(guò)程中能可靠地引起芯材21的再結(jié)晶(在由壓制成形引起的加工量小的區(qū)域和由壓制成形引起的加工量大的區(qū)域兩者中)，故能抑制硬釬料對(duì)芯材的侵蝕并且能供給足量的硬釬料以在外側(cè)面2b和冷卻裝置用基底6之間進(jìn)行硬焊。此外，在表面2a附近存在電勢(shì)梯度并且這由于犧牲陽(yáng)極效果而發(fā)揮防腐蝕作用。結(jié)果，能抑制由激光焊接區(qū)域和硬釬料侵蝕引起的腐蝕的發(fā)展并且對(duì)于冷卻器10的頂板2而言獲得優(yōu)良的耐腐蝕性。
[0104]因此，對(duì)其頂板2的材料使用上述冷卻器用的包覆材料20的冷卻器在頂板2和冷卻裝置用基底6之間具備可靠和牢固的硬焊并且由于對(duì)由激光焊接區(qū)域和/或硬釬料侵蝕引起的頂板2的腐蝕的抑制而提供了優(yōu)良的耐腐蝕性。結(jié)果，即使在高速冷卻水流的情況下也能抑制點(diǎn)蝕的發(fā)生并且于是能帶來(lái)冷卻性能的進(jìn)一步提高。盡管上文已說(shuō)明了本發(fā)明的熱交換器的實(shí)施例，但這些僅僅是構(gòu)成該熱交換器的各種部件的示例，并且這些部件能在不超出本發(fā)明范圍的范圍內(nèi)適當(dāng)進(jìn)行修改。
[0105]以下說(shuō)明本發(fā)明的具體示例，但本發(fā)明不限于這些示例。所使用的底板為具有圖1所示的截面形狀的包覆材料(包覆厚板材)；通過(guò)借助于加壓結(jié)合在具有表I所示的組成的厚3mm的鋁合金芯材上包覆具有表I所示的組成的厚150 μ m的硬釬料層來(lái)制備所述包覆材料。所使用的頂板為具有圖1所示的截面形狀的三層包覆材料(包覆薄板材)；通過(guò)借助于加壓結(jié)合在具有表2所示的組成的厚0.6mm的鋁合金芯材的一個(gè)側(cè)面上包覆具有表2所示的組成的厚60 μ m的硬釬料層(通路側(cè)硬釬料)并借助于加壓結(jié)合在厚0.6mm的鋁合金芯材的另一個(gè)側(cè)面上包覆具有表2所示的組成的厚60 μ m的硬釬料層(位于與通路相反的一側(cè)的硬釬料)來(lái)制備所述三層包覆材料。將頂板壓制成形為具有圖1所示截面的結(jié)構(gòu):IOOmmX 200mm、形狀=拉制矩形杯、約2mm的深度、凸緣部=10mm。將底板壓制成形為具有圖1所示截面的結(jié)構(gòu):IOOmmX 200mm、形狀=拉制矩形杯、約IOmm的深度、凸緣部=10mm。使用具有聞度60mmX寬度170mm的形狀的內(nèi)翅片。使用具有下表3所不的組成的內(nèi)翅片樣品作為內(nèi)翅片。如圖1所示地組裝底板、頂板和內(nèi)翅片并且通過(guò)在高純度氮?dú)鈿夥?O2濃度不超過(guò)20ppm)中以25°C /分鐘的平均升溫速度升溫并以變化的爐內(nèi)設(shè)定溫度和保持時(shí)間控制頂板的溫度而執(zhí)行硬焊來(lái)制造熱交換器。還利用表3所示的具有內(nèi)側(cè)犧牲材料(通路側(cè)犧牲材料)的包覆薄板材來(lái)代替表2所示的包覆薄板材如上所述地制造熱交換器。對(duì)所獲得的熱交換器執(zhí)行腐蝕試驗(yàn)。在腐蝕試驗(yàn)中，使用通過(guò)向離子交換水(Cl-:100ppm，S042_:300ppm, Cu++:200ppm)添加NaCl、Na2S04和CuCl2而制備的腐蝕溶液。這是在使該腐蝕溶液在熱交換器中循環(huán)(80°C X8h)、然后為16hX室溫(循環(huán)停止)的試驗(yàn)中改變流量(L/min)的試驗(yàn)。以下各者的測(cè)量結(jié)果在表4和5中示出:退火條件、應(yīng)變產(chǎn)生率、伸長(zhǎng)率、芯材粒徑、Si粒徑、硬焊之后的芯材率、電勢(shì)差和腐蝕試驗(yàn)。關(guān)于表4中給出的應(yīng)變產(chǎn)生率，其表示由拉伸應(yīng)變產(chǎn)生小于10%的應(yīng)變，而由壓延產(chǎn)生10%以上的應(yīng)變。其原因如下:當(dāng)由壓延產(chǎn)生小于10%的應(yīng)變時(shí)壓延載荷過(guò)低并且壓延本身困難；當(dāng)由拉伸產(chǎn)生10%以上的應(yīng)變時(shí)材料斷裂。考慮到上述情況，所示的應(yīng)變視情況而定由拉伸或壓延導(dǎo)入。拉伸應(yīng)變產(chǎn)生和壓延在一定加工率呈現(xiàn)相同的加工硬化特性。例如，在不超過(guò)15%的加工率(假定不會(huì)發(fā)生由拉伸引起的斷裂的范圍)，在假設(shè)關(guān)系[施加10%的拉伸應(yīng)變之后的強(qiáng)度]=[以10%的壓延率壓延之后的強(qiáng)度]成立的情況下進(jìn)行應(yīng)變的導(dǎo)入。 [0106]表 1.—芯材硬釬料
【權(quán)利要求】
1.一種冷卻器用的包覆材料，其特征在于包括包覆原材料，所述包覆原材料包括: 芯材； 第一硬釬料層，所述第一硬釬料層覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面；和 第二硬釬料層，所述第二硬釬料層覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面，其中: 所述包覆原材料已施行了 3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工； 所述冷卻器用的包覆材料構(gòu)造成被硬焊到構(gòu)成用于發(fā)熱裝置的冷卻器的其它部件上，其中所述第一硬釬料層側(cè)配置在流體通路側(cè)； 所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面給出的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面給出的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Mn:0.4 至 1.5 質(zhì)量 ％
Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 ％
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 ％ ； 所述第一硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si和Zn，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Si:4.5 至 11.0 質(zhì)量 ％
Zn:0.5 至 5.0 質(zhì)量 % ； 所述第二硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Si:6.5 至 12.6 質(zhì)量 ％ ； 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述第一硬釬料層和所述第二硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8 μ m ;并且 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述第一硬釬料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例t1/Τ (%)滿足下式:ti/T (%)≥ 85%…式T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度h:所述芯材的厚度。
2.—種冷卻器用的包覆材料，其特征在于包括包覆原材料，所述包覆原材料包括: 芯材； 犧牲材料層，所述犧牲材料層覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面；和 硬釬料層，所述硬釬料層覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面，其中: 所述包覆原材料已施行了 3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工； 所述冷卻器用的包覆材料被硬焊到構(gòu)成用于發(fā)熱裝置的冷卻器的其它部件上，其中所述犧牲材料層側(cè)配置在流體通路側(cè)； 所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面給出的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面給出的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Mn:0.4 至 1.5 質(zhì)量 ％
Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 ％
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 ％ ； 所述犧牲材料層由Al合金犧牲材料形成，所述Al合金犧牲材料以下面給出的含量包含Zn并且以下面給出的含量包含選自S1、Fe、Mn、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Zn:0.5 至 5.0 質(zhì)量 ％
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％
Mn:0.05 至 1.1 質(zhì)量 ％
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 % ； 所述硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Si:6.5 至 12.6 質(zhì)量 ％ ； 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8μπι ;并且 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述犧牲材料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例/Τ (%)滿足下式:ti/T (%)≤ 85%…式T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度h:所述芯材的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷卻器用的包覆材料，其中，在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之前或者在所述10%至25%的最終壓延之前，所述包覆原材料通過(guò)以100至10000°C /分鐘的升溫速度加熱到在從300°C至550°C的范圍內(nèi)的溫度、在該溫度保持I秒至4小時(shí)且此后冷卻而被退火。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的冷卻器用的包覆材料，其中 所述包覆原材料在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之后或者在所述10%至25%的最終壓延之后施行在從150°C至400°C的范圍內(nèi)的溫度保持I至8小時(shí)的熱處理。
5.一種用于發(fā)熱裝置的冷卻器，其特征在于包括: 頂板，所述頂板是通過(guò)對(duì)根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的冷卻器用的包覆材料進(jìn)行壓制成形而獲得的； 底板，所述底板配置成在所述底板和所述頂板之間限定出流體通路，并具有比所述頂板的板厚大的板厚；和 內(nèi)翅片，所述內(nèi)翅片保持在所述頂板和所述底板之間， 其中 所述頂板、所述底板和所述內(nèi)翅片在它們各自的接合區(qū)域被彼此硬焊，并且所述用于發(fā)熱 裝置的冷卻器構(gòu)造成通過(guò)與在所述流體通路內(nèi)流動(dòng)的冷卻劑進(jìn)行的熱交換來(lái)冷卻在與所述流體通路相反的一側(cè)安裝在所述頂板上的發(fā)熱裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于發(fā)熱裝置的冷卻器，其中 在所述頂板的位于與所述流體通路相反的一側(cè)的表面上硬焊有供所述發(fā)熱裝置安裝在其上的冷卻裝置用基底。
7.—種制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，其特征在于包括: 對(duì)包覆原材料施行3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工，由此獲得冷卻器用的包覆材料，所述包覆原材料包括芯材、覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面的第一硬釬料層和覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面的第二硬釬料層；以及 將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的其它部件上，其中所述第一硬釬料層側(cè)配置在流體通路側(cè)，其中: 所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面給出的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面給出的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Mn:0.4 至 1.5 質(zhì)量 %
Cu:0.05 至 0.8 質(zhì)量 %
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 %
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 %
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 % ； 所述第一硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si和Zn，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
S1:4.5 至 11.0 質(zhì)量 ％
Zn:0.5 至 5.0 質(zhì)量 % ； 所述第二硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Si:6.5 至 12.6 質(zhì)量 ％ ； 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述第一硬釬料層和所述第二硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于.1.8 μ m ;并且 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述第一硬釬料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例A/T (%)滿足下式:ti/T (%)≥ 85%…式T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度h:所述芯材的厚度。
8.—種制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，其特征在于包括: 對(duì)包覆原材料施行3%至10%的拉伸應(yīng)變的產(chǎn)生或最終壓延率為10%至25%的壓延加工，由此獲得冷卻器用的包覆材料，所述包覆原材料具有芯材、覆蓋所述芯材的一個(gè)側(cè)面的犧牲材料層和覆蓋所述芯材的另一個(gè)側(cè)面的硬釬料層；以及 將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的其它部件上，其中所述犧牲材料層側(cè)配置在流體通路側(cè)，其中: 所述芯材由鋁合金形成，所述鋁合金以下面給出的含量包含Mn、Cu和Si并且以下面給出的含量包含選自Fe、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Mn:0.4 至 1.5 質(zhì)量 %
Cu:0.05 至 0.8 質(zhì) 量 %
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 %
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 %
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 ％; 所述犧牲材料層由Al合金犧牲材料形成，所述Al合金犧牲材料以下面給出的含量包含Zn并且以下面給出的含量包含選自S1、Fe、Mn、Ti和Zr的至少一者或兩者或更多者，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Zn:0.5 至 5.0 質(zhì)量 ％
S1:0.05 至 1.0 質(zhì)量 ％
Fe:0.05 至 0.5 質(zhì)量 ％
Mn:0.05 至 1.1 質(zhì)量 ％
T1:0.05 至 0.20 質(zhì)量 ％
Zr:0.05 至 0.15 質(zhì)量 ％ ； 所述硬釬料層由鋁合金硬釬料形成，所述鋁合金硬釬料以下面給出的含量包含Si，其余部分由Al和不可避免的雜質(zhì)組成，
Si:6.5 至 12.6 質(zhì)量 ％ ； 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之前，所述冷卻器用的包覆材料具有至少10%的伸長(zhǎng)率，所述芯材的平均晶粒直徑為10至100 μ m，且所述硬釬料層中存在的Si粒子的平均粒徑(當(dāng)量圓直徑)小于1.8 μ m ;并且 在將所述冷卻器用的包覆材料硬焊到構(gòu)成所述冷卻器的所述其它部件上之后，所述犧牲材料層的表面和所述芯材之間的電勢(shì)差為至少50mV且所述芯材的厚度與所述冷卻器用的包覆材料的總厚度的比例ti/T (%)滿足下式: ti/T (%)≥ 85%…式 T:所述冷卻器用的包覆材料的總厚度 h:所述芯材的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，還包括: 在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之前或者在所述10%至25%的最終壓延之前通過(guò)以100至10000°C /分鐘的升溫速度加熱到在從300°C至550°C的范圍內(nèi)的溫度、在該溫度保持I秒至4小時(shí)且此后冷卻來(lái)使所述包覆原材料退火。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的制造用于發(fā)熱裝置的冷卻器的方法，還包括: 在所述3%至10%的應(yīng)變產(chǎn)生之后或者在所述10%至25%的最終壓延之后通過(guò)在從150°C至400°C的范圍內(nèi)的溫度保持I至8小時(shí)來(lái)對(duì)所述包覆原材料施行熱處理。
【文檔編號(hào)】C22C21/02GK103732350SQ201280038625
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月9日
【發(fā)明者】黑田周, 吉野路英, 大野一貴, 深見(jiàn)智, 杉野裕司 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社
相關(guān)技術(shù)
網(wǎng)友詢(xún)問(wèn)留言
已有0條留言
- 還沒(méi)有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊！
1