铜硬焊散热器技术

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　　五十年代汽车工业的热交换器的制造主要采用铜材料的锡焊技术。在六十年代末、七十年代初，铜材料成本是铝材料的2~3倍。为了减少成本，降低产品重量，开始采用铝制散热器的焊技术，使用生产线半自动化和自动化生产加工作业，但铝散热器的工艺过程复杂、工作环境要求苛刻，并对环境造成破坏。

　　在90年代以后新型铜硬焊散热器比铝散热器的制造成本更低，鉴于铜材料有不可替代的优点，因此在90年代末，国际铜业协会(ICA)开发出最新的汽车热交换器制造新技术―铜硬焊(CuproBraze热交换器生产技术，并由奥托昆普公司(Outokumpu)实施。由此开创了汽车热交换器制造技术更新和飞跃的时代。

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　　铜硬焊散热器的工艺技术原理

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　　铜硬焊技术的核心是无焊剂、无铅焊合金以及抗退火材料。其原理是用OKC600铜填料(金属粉末所加工的焊膏，奥托昆普技术专利US-Patent 5378294)在590～610℃时熔化，依靠金属毛细管作用力，流入焊接间隙，与母体材料(抗退火铜材)发生反应，在交界处形成合金金属连续体，构成高强度的金属一体化结构。

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　　铜硬焊散热器的主要材料

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　　散热器材料

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　　硬焊的一般温度在590～610℃之间，这意味着散热器必须采用能够抵抗较高温度的材料。铜硬焊散热器采用的原材料是奥托昆普铜材，此材料经过特殊设计和研制的抗退火铜合金，是焊用的高强度材料；

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　　散热管材料

　　这是由85%铜和1%合金元素余量为锌组成的CuZn15铜制品；

　　散热带材料

　　该合金是一种弥散强化型合金，可防止材料在焊时软化，在焊接过程中能够达到较高的传导率；

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　　主片

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　　主片采用含铜量64%的铜合金；

　　填料

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　　采用奥托昆普公司开发的铜硬焊金属填料(专利号为US patent 5378294)OKC600。该填料是一种不具有毒性的CuNiSnP合金，主要成份有：铜约75%、磷约5%、锌约15%、镍约5%。熔化温度为600℃，熔化范围为10℃。

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　　铜硬焊散热器工艺要点

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　　制带

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　　与传统锡焊散热器工艺相同。但是，为了确保散热片顶部和管子间隙尺寸要求，生产波浪形散热片的波峰高度的一致十分重要。根据工艺要求，可以采用波峰弥散焊膏方式或管子表面涂敷方式。

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　　制管

　　可以采用高频焊管、咬口管、型管、B型管及激光制管。如果用管子表面涂敷，需要注意几件事情：

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　　-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。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；

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　　-涂层厚度要均匀。推荐值为150~200g/m2，管带之间接触愈好，焊涂层就可以愈薄；

　　-大部分焊焊膏需要烘干。这通常用暖风烘干。要遵守焊膏供货商的使用说明，需要指出的是在烘干过程中，温度过高可能影响(氧化)焊粉末，导致不良的焊结果。

　　主片

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　　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0.1mm。

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　　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。

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　　焊炉

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　　有3种类型，当小批量生产时，采用断续炉；中批量生产采用半连续炉；大批量生产用连续炉(工件长于1,000m不推荐用连续炉)。

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　　铜硬焊散热器的优越性

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　　铜硬焊散热器具有铝制散热器不可替代的优点，如：

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　　成本低

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　　目前铜材料的价格十分稳定，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)，焊温度容易控制(熔点温度允差范围大)，焊速度快，成本率高；可利用铝焊散热器的加工设备(焊炉)和生产线，氮气用量小，能节约能源，节约加工成本。

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　　小型化

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　　铜的导热性好，强度和刚度大，可使材料厚度减薄，为铜硬焊散热器小型化设计奠定基础。

　　无污染

　　铜硬焊工艺不需要使用焊剂，不需要进行前后期清洗，采用无铅低温焊接，改善工作环境，减少污染。

　　回收利用

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　　材料的回收和再生产利用率高。

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