車用空調(diào)冷凝器售后扁管泄漏問題探究

摘要：在我國，汽車工業(yè)是一項極為重要的支柱型產(chǎn)業(yè)，經(jīng)歷了幾十年的蓬勃發(fā)展，如今汽車已經(jīng)成為生活中極為普遍的交通工具，幾乎進(jìn)入了每一個中國家庭，隨著汽車的普及，人們越來越關(guān)注汽車售后質(zhì)量表現(xiàn)，而隨著當(dāng)前各種新聞媒體的發(fā)展，質(zhì)量不好，口碑不佳的產(chǎn)品是經(jīng)不起媒體報導(dǎo)和傳播的，這就給汽車廠家以及下游供應(yīng)商提出了更高的挑戰(zhàn)，而車用空調(diào)冷凝器泄漏問題就是一個業(yè)內(nèi)一直存在的頑疾。本篇文章以汽車空調(diào)冷凝器為切入點，研究和分析平行流式冷凝器售后扁管泄漏問題，從而為更加深入的研究和后續(xù)的實際使用提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：冷凝器;腐蝕;釬焊;多孔扁管

1引言

空調(diào)冷凝器安裝在冷卻模塊最前端，長期遭受日光暴曬或是雨水沖刷，在汽車行進(jìn)過程中，空氣、路面中的塵埃、污染物很容易附著在冷凝器上，因此，冷凝器常常會發(fā)生較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，尤其對于沿海地區(qū)或是環(huán)境污染較大的城市，冷凝器被腐蝕泄漏的風(fēng)險更加嚴(yán)重。如果環(huán)境溫度極低，例如北歐的一些國家和俄羅斯等，遭遇暴雪襲擊的時候他們往往會在地面撒上用于快速將積雪融化的材料，這樣也很容易使冷凝器產(chǎn)生較為明顯的腐蝕。因此，冷凝器產(chǎn)品工程師們一方面要確保冷凝器具有良好的散熱能力和較小的體積，另一方面又要選擇合適的材料進(jìn)而確保冷凝器能夠在未來較長的一段時間內(nèi)正常發(fā)揮其功能作用，按現(xiàn)在最新的設(shè)計壽命要達(dá)到15年。所以如何防止冷凝器腐蝕泄漏，這是一個存在一定難度的問題。

2冷凝器售后扁管泄漏失效模式分析

冷凝器主要由以下五個部分組成：一是多孔扁管，也叫微通道管，二是左右集液管，三是翅片，也叫散熱帶，四是儲液干燥器，五是進(jìn)、出口法蘭、支架等。

冷凝器售后扁管泄漏常見的失效模式有兩個：一是沙石擊穿，是汽車高速行進(jìn)過程中偶然撞擊到堅硬的小沙石導(dǎo)致，表現(xiàn)為扁管側(cè)面機械損傷，比較容易判定。二是腐蝕泄漏，表現(xiàn)為扁管大平面上單點泄漏或是整個冷凝器上多根扁管多點泄漏，呈“滿天星”狀態(tài)，可能的成因很多，本文即對此失效模式進(jìn)行分析探究。

扁管腐蝕主要分為熔蝕性腐蝕和電化學(xué)腐蝕。熔蝕性腐蝕的主要原因包括：扁管合金成分異常、釬焊爐溫過高、釬焊保溫時間過長、異物或爐渣黏附等;電化學(xué)腐蝕的主要原因包括：扁管合金成分異常、扁管壁厚較薄、噴鋅量不足、噴鋅覆蓋率不足、釬焊爐溫不足、釬焊保溫時間不足等。由于鋁的電位很低，所以幾乎所有冷凝器用金屬，只要和鋁合金間存在濕潤導(dǎo)電接觸，都會導(dǎo)致鋁的電化學(xué)腐蝕。在具體表現(xiàn)形式上是呈點蝕狀態(tài)，即在金屬上形成點狀、針孔狀的一種局部腐蝕形態(tài)，迅速穿透材料。

3冷凝器防腐蝕機理介紹

冷凝器一旦發(fā)生點蝕，會迅速穿孔失效，即使材料一定程度加厚也難以抵擋，因此，防腐蝕最重要的手段就是避免點蝕，采取的方法是陽極保護(hù)----通過調(diào)整材料的腐蝕電位，犧牲外圍的部件，保護(hù)核心部件最后腐蝕。噴鋅扁管在焊接后表面會形成約100um的Zn擴散層，擴散層的腐蝕電位比鋁扁管的腐蝕電位低，當(dāng)腐蝕發(fā)生時，擴散層會均勻腐蝕，避免向縱深方向發(fā)展，從而延長扁管穿孔的時間。以純Al、Cu、Zn為例，其電化學(xué)腐蝕關(guān)系如下：Cu：-200mv;Al：-750mv;Zn：-1000mv，因此，Al對于Cu形成低電位，鋁被腐蝕;而對于Zn，形成高電位，鋁受保護(hù)。擴散層的厚度與釬焊工藝和噴鋅量有關(guān)。

4車用空調(diào)冷凝器售后扁管泄漏實例分析

4.1故障描述

今年5月份，陸續(xù)接到煙臺整車廠客戶反饋某車型冷凝器短里程泄漏，有幾臺車甚至還處于在庫待售狀態(tài)。接收到客戶返回的冷凝器，外觀上泄漏位置覆蓋很明顯的黃色砂粒，冷凝器出廠時氦檢合格標(biāo)簽齊全，出廠日期為去年9月份，查看追溯碼，可證實出廠時無泄漏問題。

通過體視鏡觀察泄漏孔成點蝕形態(tài)，用電鏡掃描檢測發(fā)現(xiàn)泄漏孔形貌及元素如圖所示。泄漏孔呈不規(guī)則凹坑狀，方向從外向內(nèi)，孔內(nèi)未發(fā)現(xiàn)氟鋁酸鉀釬劑成分，而在孔周邊存在釬劑成分，且在泄漏孔內(nèi)部有Na，Cl、S、P等元素，可確認(rèn)扁管為外部化學(xué)腐蝕。

經(jīng)分析，F(xiàn)、K主要為釬劑氟鋁酸鉀結(jié)晶的成分;Na、K、Ca、Cl、Mg為可溶性鹽類，在空氣潮濕的情況下，長時間附著在扁管上極易形成局部點蝕;S是較強的腐蝕性物質(zhì)，售后返回件普遍可以檢測到S的存在;P疑似為清潔劑成分，可能在車輛清潔時產(chǎn)生;Si常見于散熱帶、硅三扁管等產(chǎn)品，Si可以降低母材熔點，易導(dǎo)致熔蝕;Al、Zn為噴鋅管成分。

4.2原因排查

1）、扁管成分分析

對比2018-2020年三個批次扁管的化學(xué)成分，均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，未發(fā)現(xiàn)異常。

2）、扁管尺寸分析

經(jīng)測量，扁管外形尺寸符合圖紙要求，投影測量扁管壁厚也符合圖紙要求，未發(fā)現(xiàn)異常。

3）、扁管噴鋅量、覆蓋率測量

標(biāo)準(zhǔn)要求噴鋅量為8±2 g/m?，覆蓋率>60%，測量發(fā)現(xiàn)A面噴鋅量均值為7.77 g/m?，覆蓋率為76.64%;B面噴鋅量均值為7.90 g/m?，覆蓋率為75.47%。均值和覆蓋率均滿足圖紙要求，但偏下限。對比其他供應(yīng)商扁管的測量數(shù)值，發(fā)現(xiàn)A面噴鋅量均值為10.40 g/m?，覆蓋率為91.58%;B面噴鋅量均值為9.40 g/m?，覆蓋率為84.83%，該供應(yīng)商供貨的扁管未發(fā)現(xiàn)有短里程泄漏問題。

4）、釬焊工藝排查

標(biāo)準(zhǔn)要求釬焊溫度為595-610℃，且在577℃以上保溫6.5-10min，調(diào)取當(dāng)月的爐溫監(jiān)控記錄，爐溫及保溫時間符合工藝要求，但由于產(chǎn)品種類多、釬焊爐產(chǎn)能緊張，因此，存在混焊的情況，產(chǎn)品擺放密度隨意性較強，產(chǎn)品實際吸熱量無法控制。

5）、生產(chǎn)過程異物排查

在供應(yīng)商端排查發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)時主要用輥輪組來實現(xiàn)拉料，輥輪周圍有潤滑油漬，而且在高速轉(zhuǎn)動時輥輪不可避免會黏上鋁屑，由于壓實而很難取下，于是工人用砂紙擦拭輥輪，存在將砂粒壓在扁管上的風(fēng)險。在馬勒工廠排查發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)結(jié)束后，若未對剩余扁管進(jìn)行防護(hù)，長時間暴露在外，由于車間粉塵較大，有異物黏附的風(fēng)險。

6）、客戶端原因排查

經(jīng)了解該型號冷凝器在其他工廠未發(fā)現(xiàn)有類似泄漏問題，冷凝器出廠日期為去年9月份，相較于問題反饋日期已經(jīng)約8個月時間，期間車輛一直停在露天停車場內(nèi)，該停車場靠近海邊，區(qū)域內(nèi)鹽霧量相對較高，氯化物容易沉積在冷凝器表面。由于車輛長時間不使用，鹽分始終黏附在扁管表面，加上環(huán)境持續(xù)高濕，容易導(dǎo)致冷凝器上氯鹽發(fā)生化學(xué)腐蝕，使扁管泄漏。

4.3改進(jìn)措施

1）、提高噴鋅量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，將噴鋅重量由8±2 g/m?提高到10±2 g/m?，將覆蓋率>60%提高到大于85%;

2）、協(xié)調(diào)生產(chǎn)，相似產(chǎn)品集中釬焊，并量化產(chǎn)品擺放密度要求，一般以輥道間距的倍數(shù)來規(guī)定產(chǎn)品間隔距離，以便于工人操作;

3）、供應(yīng)商端推進(jìn)異物管控措施，規(guī)范操作，采用百潔布等專用物品清理輥輪。馬勒工廠芯子裝配生產(chǎn)結(jié)束后，要求立即在剩余扁管上覆蓋塑料保護(hù)膜，降低異物進(jìn)入的風(fēng)險。

4）、建議客戶對長期庫存車輛定期清洗，以防止鹽霧結(jié)晶長時間附著在冷凝器表面，造成腐蝕風(fēng)險。

5結(jié)語

冷凝器腐蝕泄漏的原因通常比較復(fù)雜，往往不是單一因素導(dǎo)致的，如本案例中所述的售后泄漏問題就是扁管噴鋅量在下限，釬焊過程中產(chǎn)品混焊，吸熱量無法控制，過程中可能粘上異物，以及在高濕環(huán)境下長期存放，幾個原因疊加在一起而產(chǎn)生的。抗腐蝕性是衡量冷凝器性能好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐坤豪，萬曉峰，朱松.汽車空調(diào)發(fā)展趨勢對換熱器鋁材的影響[J].制冷與空調(diào)，2014（1）：42-45.

作者簡介：孫強（1983-），男，本科，職稱：工程師，研究方向：供應(yīng)商管理及質(zhì)量改進(jìn)。