汽车铝质钎焊散热器技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

散热器是汽车冷却系统的关键部件。汽车散热器根据材料和制造工艺主要经历了三代散热器，即铜、黄铜散热器、铝装配式散热器和铝钎焊散热器。到目前为止，铝钎焊散热器已经成为主流，并广泛地运用于轿车、商务用车和卡车上。钎焊是铝质散热器制造中的新兴接合技术。

铝钎焊散热器主要是由散热器芯子、左右水室和橡胶密封垫组成，另外有一些支架类的附件，其设计和制造的核心是散热器芯子。铝质散热器芯子制造采用钎焊法是在铝材工业出现了复合材料后才被采用的。复合材料是将两种不同的铝材通过热轧复合后，再经过冷轧成形的。用于制造散热器芯子的铝材是由材料母体(高熔点金属)和钎焊材料(低熔点金属)组成。为了保证产品的使用寿命，还必须有防腐层。防腐层的材料熔点要高于钎焊材料，一般使用含锌的AA7072。

第二节 产品工艺特点或流程

铝质散热器芯子制造采用钎焊法是在铝材工业出现了复合材料后才被采用的。复合材料是将两种不同的铝材通过热轧复合后，再经过冷轧成形的。用于制造散热器芯子的铝材是由材料母体（高熔点金属）和钎焊材料（低熔点金属）组成。为了保证产品的使用寿命，还必须有防腐层。防腐层的材料熔点要高于钎焊材料，一般使用含锌的AA7072。Nocolok.钎焊原理是当散热器芯子表面的环境温度达到钎剂的共晶温度562℃以上时，附着在表面的Nocolok.钎剂开始熔化，铺展在A120，表面，将A120，薄膜解离、溶解。随后，涂复在母材表面的Al一Si合金钎料层开始熔化，并通过毛细管运动流到要结合的缝隙处，浸润、扩展，

随着表面温度的下降，钎料凝固，最终形成钎焊接头，这样一个完整的散热器芯子钎焊就完成了。散热器的钎焊虽然原理相同，但从钎焊工艺可分为：真空钎焊、空气钎焊和Nocolok.钎焊。

现在汽车行业铝钎焊散热器制造的核心工艺是Alcan铝业有限公司的Nocolok技术钎焊。Nocolok是指以无腐蚀性的氟铝酸钾混合盐作为钎剂的钎焊方法。使用这种方法得到的产品焊接质量好，具有生产效率高、能耗低、对环境污染小、钎焊后无需后处理、产品耐腐蚀性能强等优点，是一种理想的钎焊方法。产品在钎焊前需进行预处理。预处理包括清洗、钎剂喷涂和烘干。

清洗既有零件的单独清洗，也有散热器芯子分总成的清洗。在芯子装配前对主片、散热管和侧板等进行单独清洗。对清洗剂浓度和温度的控制是清洗的关键，大量工艺试验表明，2%的清洗剂浓度和40℃-55℃的清洗温度为散热器芯子清洗的最佳工艺参数。

钎剂喷涂是钎焊的一个重要工序，它直接影响产品的钎焊质量。钎剂是一种精细的白色粉末，主要成分为氟铝酸钾盐的混合物，其中可能存在一个结晶水。钎剂的主要作用是去除铝材表面的氧化膜，并防止暴露出来的新鲜铝材不被氧化，同时使铝材表面润湿，提高钎料的流动性，便于形成钎焊接头。在钎焊完成后，钎剂会在部件表面形成一层附着力很强的薄膜，它对产品的性能几乎没有影响，却可以提高产品抗外部腐蚀能力。通过试验表明，在钎焊过程中一般只需要5g/m2的钎剂。

散热器芯子经过钎剂喷涂后需要烘干，去除水分。一般第二次烘干和第一次烘干后的重量差应小于3g，第三次烘干和第二次烘干后的重量差应没有变化。在供干时，温度不应该超过250℃，以免形成高温氧化物，影响钎焊质量。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

我国汽车铝质钎焊散热器行业正处于发展阶段，通过借鉴国外先进技术和设备，我国已经形成了自己的产业，技术水平也得到了较大的提高。未来，我国将逐步提高汽车铝质钎焊散热器产品的技术创新能力，开发出性能更加优良、环保的汽车铝质钎焊散热器。

汽车铝质钎焊散热器在限定的空间内应具有足够的散热性能和较高的使用寿命，所以整个散热器总成必须降低原材料消耗，改善生产工艺和结构，降低生产成本，实现薄壁、轻型、高效。在焊接部位，未来将采取扩大焊接面积的方法来降低应力，如主片和水室采用双面焊接的窄沟槽形式，尽可能减小壁厚，不容许采用增加壁厚的方法来提高总成强度。如散热器的主片和水室的壁厚应控制在0.6～0.8mm范围内，冷却管的料厚应在0.11～0.13mm范围内，散热带的厚度为0.043～0.06mm。

同时，采用低锡焊料、有机焊剂和高效率的氮气保护硬钎焊工艺生产铝质钎焊散热器将是我国未来的发展趋势。以铝代铜可以进一步减小散热器质量，特别是硬钎焊生产的铝散热器可以实现整个总成等强度，极大地提高散热器的可靠性。