作者简介：黄美艳（1986-），女，江西兴国人，硕士，主要从事金属材料成型及热处理工作。收稿日期：2022-07-13
黄美艳，王立新，郭飞跃，杨
杰
（乳源东阳光优艾希杰精箔有限公司，乳源512600）
摘要：通过汽车空调与家用空调工作环境、工况条件和寿命要求等的对比，利用钎焊料添加一定量的Cu 元素，研发出更加适合家用空调冷凝器用的三层复合材料，同时也延长了家用空调冷凝器的使用寿命。利用金相显微镜、SWAAT 盐雾腐蚀试验等测试手段对比研究了4343钎焊料合金不同Cu 元素含量时复合翅片的组织及其耐腐蚀性能等。结果表明：钎焊料中添加0.4%左右的Cu ，复合翅片及管的耐腐蚀性能均得到提高。关键词：钎焊料；三层复合翅片；Cu 含量；耐腐蚀性能中图分类号：TG335.5+8
文献标识码：B
文章编号：1005-4898（2023）02-0047-04
doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2023.02.09
0前言
微通道换热器应用从最初的电子元件冷却到汽
车空调，然后进入家用、商用制冷空调等领域。所谓微通道换热器，其较为通行、直观的定义为水力直径小于1mm 的换热器
[1-3]
。如图1所示，微通道
换热器主要由3部分组成，即内部具有多个平行孔的扁管、集流管（又称头管）以及翅片[4]
。
图1微通道换热器结构示意图
微通道换热器以其体积小、重量轻、结构紧凑、耐高压、热阻低、热交换效率高等特点受到越来越多的关注，成为相关领域的一个研究热点，其生产技术在汽车空调业已相当成熟，家用空调行业可以借
鉴。然而因全铝平行流热交换器的应用环境和工况有别于传统的热交换器，其技术仍然需要持续改进和验证，而铝合金在替代革新过程中的抗腐蚀性能已经引起越来越多人的关注。材料的抗腐蚀
性很大程度上决定了产品后期在使用过程中的寿命[5]。汽车空调冷凝器大多布置在汽车头部或侧面、车底，经常被地面灰尘、泥浆或砂石等溅上和侵入，导致冷凝器外表积满灰尘或泥垢，冷凝器管子容易受酸性物质腐蚀而烂穿。同时，汽车在使用过程中的震动也对汽车冷凝器中管、翅片等的设计提出较高要求。而家用空调主要是受到灰尘、雨水的侵蚀，又由于其工作环境相对稳定，不同于汽车能够利用流动空气气流解决其冷凝水珠的搭桥和凝露，所以在相对静止环境中尽量延长空调的使用寿命，设计合理的翅片材料得到翅片与微通道管材最佳的电位匹配以便更好地保护管料并延长其使用寿命是非常必要的。
本文研究在冷凝器翅片钎料合金4343中加入一定量Cu 元素，制成三层复合铝箔材，利用拉伸试验机、抗下垂性能检测装置、金相显微镜、SWAAT 盐雾腐蚀试验等测试手段对比分析了4343钎焊料合金中加入一定量Cu 元素对复合翅片力学
性能、组织及其耐腐蚀性能的影响。
1试验方法
1.1材料
将纯铝、Al-Si 中间合金、锰剂、纯Zn 等原材
扁管
翅片
集流管
微通道
料熔铸成4343、4343+0.4%Cu、3003MOD铸锭后，经过4343/4343+0.4%Cu皮材切板、焊合、热轧、冷轧、中间退火、箔轧等工艺流程制成0.08mm厚的铝箔。合金的化学成分见表1。
表1试验用铝合金成分（质量分数/%）
合金
芯材3003MOD
皮材4343
皮材4343+ 0.4%Cu
Si
0.6~1.0
6.8~8.2
6.8~8.2
Fe
≤0.7
≤0.8
≤0.8
Cu
0.05~0.2
≤0.05
0.3~0.5
Mn
1.3~1.8
≤0.1
≤0.1
Zn
0.7~1.3
≤0.1
≤0.1
Al
余量
余量
余量
1.2实验条件和过程
为了模拟冷凝器的制造过程，分别将4343+ 3003MOD复合铝箔及（4343+0.4%Cu）+3003MOD 复合铝箔放在箱式电阻炉进行模拟钎焊热处理（600℃，10min）。将复合铝箔分条后与挤压管等组装成小型微通道冷凝器工件经钎焊后进行SWAAT盐雾腐蚀试验（100h、300h）。
1.3组织性能检测
取200mm×25mm×0.08mm规格样片经过镶嵌并机械磨制、阳极覆膜并使用酸性腐蚀液进行腐蚀后用GX51金相显微镜观察试样的显微组织。拉伸试验在CMT6104万能拉伸试验机上进行，拉伸起始速度4mm/min，当位移达到0.5mm时，切换速度为10mm/min；当位移达到2.5mm时，切换速度为30mm/min至试验结束。每种合金重复做2组拉伸测试，最终结果取平均值。下垂高度使用以下装置检测（见图2），伸出长度为50mm，每种合金取3片检测，最终结果取平均值。
图2抗下垂高度检测装置
2结果与讨论
2.1微观结构
4343铝合金铸态的微观组织金相如图3和图4所示，为典型的枝晶组织，由大量树枝状α-Al
晶胞和枝晶间针片状的Al-Si共晶相组成。晶界及晶粒内部分布着白或灰针片状的第二相，为β-Al5FeSi相[6]。在凝固过程中，部分Mn元
素溶入β-Al5FeSi相中，形成点状或汉字状的α-Al15（Mn，Fe）3Si2相[7-8]。在4343合金中添加0%~ 1.0%的Cu后，铸态组织变化不明显。在Al-Si-Cu 合金中，含量低于5.7%的Cu主要以块状Al2Cu相或共晶（Al+Al2Cu）相的形式存在，或弥散分布在α-Al基体中[9]，或以针状Al-Si共晶、β-Al5FeSi相等为形核点附着在第二相上[10]。
a）
（a）放大50倍（b）放大200倍
图34343铸态组织
（a）放大50倍（b）放大200倍
图4（4343+0.4%Cu）铸态组织
2.2力学性能
4343+3003MOD及（4343+0.4%Cu）+3003MOD 复合铝箔钎焊前后的力学性能见表2。因4343铝合金在610℃×10min模拟钎焊过程中被熔化，且只有单面10%的含量，故对基体的力学性影响不大，（4343+0.4%Cu）+3003MOD复合铝箔的性能稍高。
表2复合铝箔的拉伸性能
合金
4343+
3003MOD
（4343+
0.4%Cu）
+3003MOD
钎焊前
TS/MPa
191
195
YS/MPa
182
189
EL/%
1.9
1.7
钎焊后
TS/MPa
146
149
YS/MPa
59
60
EL/%
9.8
9.2 2.3抗下垂性能
抗下垂性能是一个综合反映复合钎焊铝箔质量
加热前加热后
50μm 200μm
50μm 200μm
的指标，高温钎焊时，熔融的皮材对芯材的熔蚀作用是导致复合箔出现变形和塌陷的重要原因，而钎焊时芯部金属获得何种组织则决定了复合箔抗下垂性能的好坏[11]。两种合金仅皮材不同，芯材相同，故抗下垂性能无明显差异（见表3）。
表3复合箔的抗下垂性能/mm
合金4343+3003MOD （4343+0.4%Cu）+ 3003MOD 第一片
28.3
27.9
第二片
29.0
28.4
第三片
28.5
28.5
平均
28.6
28.3
2.4SWAAT盐雾腐蚀结果
钎焊后外观正常，芯体无收缩变形；翅片焊点明显且无倒翅变形的情况，见图5
。
（a）4343+3003（b）（4343+0.4%Cu）+3003
图5钎焊后芯体情况
冷凝器SWAAT盐雾腐蚀100h后芯体无明显变形，外观无脱翅现象，表面有积盐，取样做金相观察了解腐蚀情况，结果如图6
所示。
（a）4343+3003（b）（4343+0.4%Cu）+3003图6钎焊后芯体SWAAT盐雾腐蚀100h金相组织
从图6金相图中可以看出，翅片焊点被明显腐蚀，且50%以上翅片焊点脱离，其中4343+ 3003MOD复合翅片焊点脱离更严重，翅片根部有明显晶间腐蚀，翅片根部以外无明显晶间腐蚀现象。
统计焊点脱落率见表4，4343+3003MOD合金脱翅率稍高于（4343+0.4%Cu）+3003MOD。
表4焊点脱落率
合金
4343+3003MOD
（4343+0.4%Cu）+3003MOD
焊点统计
汽车冷凝器数/个
100
100
焊点未完全
脱离数/个
42
47
脱翅率
/%
58
53冷凝器SWAAT盐雾腐蚀300h后芯体轻微变形，表明有明显积盐，芯体翅片无破损、粉化、脱落情况。取样做金相分析，观察腐蚀情况，见图7
。
（a）4343+3003（b）（4343+0.4%Cu）+3003图7钎焊后芯体SWAAT盐雾腐蚀300h金相组织
从图7金相图中可见，经SWAAT盐雾腐蚀试验300h后，翅片焊点全部有腐蚀脱离，翅片根部有明显晶间腐蚀。其中4343+3003MOD合金的非翅片根部可见明显晶间腐蚀，（4343+0.4%Cu）+ 3003MOD非翅片根部的晶间腐蚀较轻微。从上述SWAAT盐雾腐蚀试验结果可见，皮材4343中加入0.4%Cu后，耐腐蚀性较好。
这是因为：4343合金在钎焊过程中发生熔化并在表面张力、重力和其它效应的作用下产生流动，形成接头即焊接区（见图8）。铝合金的钎焊区主要由α（Al）固溶体和α（Al）+Si双相共晶相组成[12-13]。
焊接区
图8焊接区
当在4343合金中添加0.4%的Cu时，一部分Cu元素固溶在基体中，起到一定的固溶强化效果，另一部分Cu元素以Al2Cu相形式存在，提高了焊接区的强度。同时Cu能够提高钎焊区的电位，降低钎焊区与翅片间的电位差，防止焊接区过早被腐蚀；另外，Cu元素能够使点腐蚀变成全面的均匀腐蚀，从而提高整个工件的耐腐蚀性。
3结论
（1）在复合铝箔的4343铝合金中添加0.4%的Cu，其微观结构、力学性能及下垂性能基本无差异。
（2）在复合铝箔的4343铝合金中添加0.4%的Cu时，SWAAT盐雾腐蚀结果较4343+3003MOD 好，耐腐蚀性能更优，该钎焊料适合于家用空调冷凝器用复合翅片。
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Technical Improvement for the Clad Fin of Home
Air Conditioning Condenser
Huang Meiyan,Wang Lixin,Guo Feiyue,Yang Jie
(Ruyuan East Sunshine Youehijie Fine Foil Co.,Ltd.,Ruyuan512600,China)
Abstract:By comparing the working environment,working conditions and life requirements of automobile air conditioner and house⁃hold air conditioner,a three-layer composite material is developed which is more suitable for household air conditioner condenser, and a certain amount of C
u element is added with brazing material to prolong the service life of household air conditioner condenser. The microstructure and corrosion resistance of4343brazing alloy with different Cu content were studied by means of metallographic microscope and SWAAT salt spray corrosion test.The results show that the corrosion resistance of composite fin and tube can be im⁃proved by adding about0.4%Cu content in brazing material.
Key words:brazing solder;clad fin;Cu content;corrosion resistance
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