口口口口｛ ｛ 铜硬钎焊散热器工艺技术的应用 北京奥托昆普公司 周 明 在２０世纪５０年代，汽车散热器的制造主要采用铜 ：： ：：：：：：：：＝＝＝＝＝ ：：： ． ： ＝＝＝＝：：：：：：：：：： 材料的锡焊工艺技术；６０年代末、７０年代初，因铜材料 蓦蓦誊 蠢垂要 爹摹羞手黼 成本是铝材料的２～３倍，为了降低成本，减小产品质 铜硬钎焊工艺技术的核心是无焊剂、无铅钎焊合金 量，开始采用铝制散热器的钎焊工艺技术，使用半自动 以及抗退火材料。其工艺技术的原理是：用ＯＫＣ６００铜 化和自动化生产流水线加工作业。但铝制散热器的工艺 钎填料（金属粉末所加工的焊膏）（奥托昆普技术专利 过程复杂、工作环境要求苛刻，并对环境造成污染；９０ ＵＳ－－Ｐａｔｅｎｔ ５３７８２９４）在５９０～６１０ Ｃ时熔化，依靠金属 年代以后，由于新型铜硬钎焊散热器比铝制散热器制造 毛细管作用力，流入焊接间隙，与母体材料（抗退火铜 成本更低，因此国际铜业协会（ＩＣＡ）开发出了最新的汽 材）发生反应，在交界处形成合金金属连续体。 车散热器制造新工艺——铜硬钎焊（ＣｕｐｒｏＢｒａｚｅ固）散 １．１ 铜硬钎焊散热器的主要材料 热器生产工艺技术，并在奥托昆普公司（Ｏｕｔｏｋｕｍｐｕ） 奥托昆普所用铜材的主要性能见表ｌ。 得到了应用，由此开创了汽车散热器制造工艺技术更新 散热管材料是由８５ 铜和ｌ 合金元素（余量为 和飞跃的时代。 锌）组成的ＣｕＺｎｌ５铜制品。 表１ 奥托昆普铜材的主要性能 性 能 波浪带铜ＳＭ５０２ 管料黄铜ＳＭ２３８５、Ｃ６６４２Ｏ 主片料ＳＭ２４６４、Ｃ７４４０Ｏ （钎焊后） （钎焊后） （钎焊后） 电传导率 ９２ ． ３０ 屈服强度 Ｎ／ｒａｍ ２６０（３８） ２７Ｏ（３９） １Ｏ５（１５） 抗拉强度 Ｎ／ｒａｍ ３３Ｏ（４８） ４００（５８） ３４０（４９） 硬 度 ＨＶ １ＯＯ １１５ ６７ 延伸率Ａ５Ｏ １Ｏ ３０ 熔 点 Ｃ １ ０８３ １ ０００～１ ０２５ ９１Ｏ～９３０ 密 度 ｋｇ／ｍ。 ８ ９００ ８ ７５Ｏ ８ ５００ 散热带材料是一种弥散强化型合金，可防止材料在 １．２．１ 制带 钎焊时软化，在焊接过程中能够达到较高的传导率。 与传统锡焊散热器工艺相同。但是，为了确保散热 主片采用含铜量６４ ９／６的铜合金。 片顶部和管子间隙尺寸要求，生产波浪形散热带时波峰 填料采用奥托昆普公司开发的铜硬钎焊金属填料 高度的一致十分重要。根据工艺要求，可以采用波峰涂 ＯＫＣ６００。该填料是一种无毒性的ＣｕＮｉＳｎＰ合金，主要 敷方式或管子表面涂敷方式。 成份为７５ Ｃｕ、５ Ｎｉ、ｌ５ Ｓｎ、５ Ｐ。熔化温度为 １．２．２ 制管 ６００±１０ Ｃ。 可以采用高频焊管、咬口管、叠型管、Ｂ型管及激光 １．２铜硬钎焊散热器工艺要点 制管。如果用管子表面涂敷，需要注意以下几点： ·５６· 汽车研究与开发 ｉ；｛ 图１ 铜硬钎焊散热器工艺过程 ①为了防止管带在组装成芯子和压装出现变形， 焊膏的涂敷涂层应尽可能薄，这很重要。推荐使用高金 属含量的焊膏，经烘干后也能拥有光滑的表面。 铝钎焊散热器的加工设备（钎焊炉）和生产线，氮气用量 小，能节约能源，降低加工成本； ②小型化。铜的导热性好，强度和刚度大，可使材 料厚度减薄，为铜硬钎焊散热器小型化设计奠定基础； ②涂层厚度要均匀。推荐值为１５０～２００ ｇ／ｍ ，管 带之间的接触越好，钎焊涂层就可以越薄。 ③无污染。铜硬钎焊工艺不需要使用焊剂，不需要 进行前后期清洗，采用无铅低温锡焊，改善了工作环境， 污染小； ③大部分钎焊膏需要烘干，通常采用暖风烘干方 式。要遵守焊膏供货商的使用说明，在烘干过程中温度 不宜过高，否则会导致钎焊粉末过度氧化，影响钎焊效果。 １．２．３ 主片 ④材料的回收和再生产利用率高。 主片上孔采用冲孔突缘和加强筋工艺，便于焊膏流 入主片和插入管子的缝隙，缝隙应小于０．１ ｍｍ。 钎焊卡具要求低密度，即卡具材料的热膨胀系数尽 可能接近黄铜和铜，以避免由于卡具尺寸变化导致管带 的永久变形。 １．２．４ 钎焊炉 ：棼：： ：：： ：：：：：：：： ：： ：：！：：：： ： ：：：：： 嚎 教 撩 蒸拣 ｌ 鬻ｉ ：： ：：：：： ：：：：：：：：：：；蕞：ｉ：：：：：：：：： ：：：： 燕：：；：：※：：：：： ：尊 铜硬钎焊工艺技术的成功，不仅仅是奥托昆普公司 的技术突破，更重要的是世界热交换器产品生产制造工 艺上的一个飞跃。经世界许多企业的实验证明，铜硬钎 焊工艺技术能在客车、载货车和工程机械的散热器、暖 风机、机油冷却器、冷凝器、蒸发器、中冷器等产品生产 中发挥巨大优势。 目前Ａｓｔｒｏ Ａｉｒ公司生产的铜硬钎焊热交换器系 有３种类型。当小批量生产时，采用断续式炉；中批 量生产采用半连续式炉；大批量生产采用连续式炉（工 件长于１ ０００ ｍｍ不推荐用连续式炉）。 统已经在城市客车、载货车和其它工程设备中得到应 用；日本ＮＡＪＩＣＯ公司于２０００年１０月开始全面生产 管带式铜硬钎焊散热器；俄罗斯的大型散热器生产企业 也引进了大批量汽车散热器和中冷器生产线。在国内， ＝＝：： ： 攀： 薯 ：：赣 ： ： 鬟 ：＝＝菱 ：；：； 囊荸誊 ：暮；：豢囊：薹萋 ： ：磐： ；：囊： ：．：薹：：： 铜硬钎焊散热器具有铝制散热器不可替代的优点，如： 第一汽车集团公司首先将在新型载货汽车上尝试采用 世界先进的铜散热器硬钎焊生产工艺技术，使我国汽车 ①成本低。目前铜材料价格十分稳定，而铝价格波 动较大；虽然铜的比重较铝大，但铜容易加工成薄型材 料；工艺简单（不需焊前焊后处理），钎焊温度容易控制 （熔点温度允差范围大），钎焊速度快，成品率高；可利用 散热器的制造跃上了一个新的台阶。我们相信，这种先 进的工艺技术将在２１世纪的汽车工业中得到推广与应用。 ２００３年第６期 ·５７·