最初,汽车散热器是用铜或黄铜材料制造。70年代初开始出现用铝材制造的散热器。90年代,几乎百分之百的轿车散热器都被铝制产品所代替。
80年代后期,铜制造行业为阻止铝制散热器入侵,由ICA(国际铜业协会)牵头指挥,各资助企业曾着手开发新的铜制散热器。可是,为时已晚,铝制散热器的发展速度迅猛,几年便占领了市场。为此,国际铜业协会暂时打消了由铝制向铜制转化的念头,提出了通过使用铝制散热器生产线现有的可使用的制造工艺,在减少设备变更带来的投资成本的同时,开发成本低、重量轻、性能好的铜制散热器的概念。
可以说由铜制散热器转换成铝制散热器的最大契机是铜制散热的铅焊、重量和成本问题。ICA在保持铜所具有的优点的同时,着手对它的这些弱点进行了改进。首先ICA解决了它的重量问题。目前,汽车生产领域非常重大的课题是解决重量问题,为此,ICA在不破坏材料的强度、弹性极限、热传导性能、耐腐蚀性能、可再生性能等前提下开发出了厚度薄的材料。在成本方面,60~70年代生铜成本很高,大约是铝的3倍;80年代是铝的2倍,90年代进一步缩小,到了1999年几乎达到了和铝持平的程度。再加之厚度减薄,材料减轻,热传导性能长处的充分利用,给铜制散热器的小型化设计奠定了基础。
发展铜制散热器的关键技术是解决焊接问题。尤其是焊接铜材要使用铅,这对环境是有影响的,需要开发新的焊料。
90年代初期,ICA研发出了不使用铅的焊料,并正式确立铜钎焊(CuproBraze)技术。1999年ICA的大型资助企业芬兰的斯特林伯公司接受委托,在本公司建成了用于制造样品,进行评价试验的钎焊中心和风洞试验设备。由此,备齐了有关汽车专用的铜、黄铜制散热器的从材料和焊料的供应、生产、评价试验等体制,使铜制散热器的生产进入到了实践阶段。铜有许多优点。开发铜制散热器正是为了充分利用它的这些优点,使汽车散热器实现低成本、小型化和高性能。具体地讲就是,铜的热传导率比铝高,所以热交换比率高,在制造同等性能的散热器时,有可能缩小10%的体积。铜自身的强度高,可最大限度地减薄其厚度,从而减少材料用量,减轻散热器重量。此外,通过使用新的焊料,可实现无铅焊接,既改善了工作环境,又减少了对环境的污染。因为铜的比热是铝的1/2,所以不仅钎焊炉的装料速度可以加快,而且还可以缩短加热时间,从而提高生产效率,降低制造成本。铜的熔点温度允差是300℃,比铝(铝只有30℃)的范围要大许多,所以焊接温度容易控制,焊接速度快。
总结起来,使用铜硬钎焊散热器具有如下好处:
1.相同性能时,盛开本降低10%~15%;
2.相同性能时,性能(冷却能力、强度、耐久性等)提高10%;
3.相同性能时,重量与铝相等或低;
4.相同生产效率时,钎焊炉大小只是铝的1/3,容易布置;
5.不需要前、后处理,制造工艺简单,可节省设备占地面积;
6.修理容易,成品率高;
7.次品散热器也可修理,因产品中不含其它杂物,所以可100%的回收;
8.由于是非铅焊接,工作温度低,所以工作环境清洁;
9.可利用现有的铝制散热器生产线,用最小的成本变更设备。
由于铜制散热器有着铝制散热器不可替代的优点,所以,目前不少散热器生产企业纷纷考虑引进这项技术。去年6月,韩国的大型散热器生产企业已决定引进此项技术并计划2003年正式投入铜制散热器的生产;日本的热交换器生产企业中村自工在去年9月也决定正式采用铜材。