CN111630196A - 强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料及热交换器 - Google Patents

强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料及热交换器 Download PDF

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CN111630196A CN201880088121.2A CN201880088121A CN111630196A CN 111630196 A CN111630196 A CN 111630196A CN 201880088121 A CN201880088121 A CN 201880088121A CN 111630196 A CN111630196 A CN 111630196A
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岩尾祥平
佐治笃
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Abstract

本发明提供一种没有伴随钎焊时的翅片变形的钎焊不良，且强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料及热交换器。热交换器用铝合金翅片材料由具有如下组成的铝合金构成：以质量%计含有Mn：1.2～2.0%、Si：0.5～1.3%、Cu：0.001～小于0.05%、Fe：0.1～0.5%、Zn：0.5～2.5%，余量由Al及不可避免的杂质构成，在钎焊加热之后，在常温下，拉伸强度为140MPa以上，0.2%耐力为50MPa以上，导电率为42%IACS以上，电位为‑800mV以上且‑710mV以下，中性盐雾试验中16周之后的腐蚀失重为120mg/dm2以下。

Description

强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅 片材料及热交换器
技术领域
本发明涉及一种强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料及热交换器。
背景技术
在汽车用热交换器用铝合金翅片材料中，除了要求能够承受车载时的反复的振动的强度以外，还要求高导热性或耐腐蚀性。另外，要求在钎焊接合时不会因翅片材料的屈曲而产生接合不良的钎焊性。因此，对强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用翅片材料进行了研究。
例如，在专利文献1中提出了一种翅片材料，其特征在于，在Fe含量为0.5%以上的组成中，也以低成本且以实现优异的钎焊性及耐熔垂性为目的，以质量%计包含Si：0.6～1.6%、Fe：0.5～1.2%、Mn：1.2～2.6%、Zn：0.4～3.0%、Cu：小于0.2%，余量由不可避免的杂质及Al构成，将作为杂质的Mg限定于小于0.05%，钎焊加热之前的抗拉强度为160～260MPa，钎焊加热之前的抗拉强度与0.2%耐力(proof stress，弹性极限应力)之差为10～50MPa。
在专利文献2中提出了一种波纹成型性及钎焊加热之后的强度优异的热交换器用铝合金翅片材料，其含有Si：0.5～1.5质量%、Fe：大于1.0质量%且2.0质量%以下、Mn：0.4～1.0质量%、Zn：0.4～1.0质量%，余量由Al及不可避免的杂质构成，作为钎焊加热之前的金属组织，规定了第2层粒子的大小及分布密度，并且规定了钎焊加热之前的拉伸强度与钎焊加热之后的拉伸强度、翅片材料的板厚。
在专利文献3中提出了一种高强度、传热特性、耐蚀性、耐熔垂性、牺牲阳极效果及自耐腐蚀性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其具有如下组成：包含Si：0.7～1.4wt%、Fe：0.5～1.4wt%、Mn：0.7～1.4wt%、Zn：0.5～2.5wt%，进一步将作为杂质的Mg限定于0.05wt%以下，余量由不可避免的杂质及Al构成，规定了钎焊之后的抗拉强度及耐力、钎焊之后的重结晶粒径且钎焊之后的导电率。
在专利文献4中记载了一种翅片材料，其中，作为强度、导电性、钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料，由具有如下组成的铝合金构成：以质量%计含有Mn：1.2～2.0%、Cu：0.05～0.20%、Si：0.5～1.30%、Fe：0.05～0.5%、Zn：1.0～3.0%，余量由Al及不可避免的杂质的构成，在钎焊加热之后，拉伸强度为140MPa以上，耐力为50MPa以上，导电率为42%IACS以上，平均晶体粒径为150μm以上且小于700μm，电位为-800mV以上且-720mV以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-218343号公报；
专利文献2：日本特开2015-14034号公报；
专利文献3：日本特开2012-211393号公报；
专利文献4：日本特开2016-121393号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
但是，若为了提高生产率进而缩短钎焊时间，则由于Al-Si钎焊难以在整个热交换器进行或翅片受到伴随来自其他部件的热膨胀的变形而无法维持形状等理由，而在翅片与各部件之间接合不良的比例增加。并且，为了即使在进行热交换器的轻型化的情况下也得到所需的刚性，需要钎焊之后的翅片材料的强度，并且为了充分发挥散热性能，还需要自耐腐蚀性以防止因翅片的腐蚀而引起的穿孔或脱落。
本发明是以上述课题为背景而完成的，其目的在于提供一种强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料及热交换器。
用于解决课题的手段
在本申请发明中，通过关注合金组成、钎焊中途的软化过程中的温度及强度，能够得到接合不良比以往少且具有高钎焊性的翅片。
即，在本发明的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料中，第1方式的特征在于，其由具有如下组成的铝合金构成：以质量%计含有Mn：1.2～2.0%、Si：0.5～1.3%、Cu：0.001～小于0.05%、Fe：0.1～0.5%、Zn：0.5～2.5%，余量由Al及不可避免的杂质构成，
在钎焊加热之后，在常温下，拉伸强度为140MPa以上，0.2%耐力为50MPa以上，导电率为42%IACS以上，电位为-800mV以上且-710mV以下，中性盐雾试验中16周之后的腐蚀失重为120mg/dm2以下。
另一方式的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料的发明的特征在于，在所述方式中，所述铝合金以质量%计进一步含有Ti：0.01～0.20%、Cr：0.01～0.20%、Mg：0.01～0.20%、Zr：0.01～0.20%中的1种或2种以上。
另一方式的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料的发明的特征在于，在所述方式中，所述铝合金具有满足关系式(i)…2.1≤[Mn含量(质量%)]+[Si含量(质量%)]+7.5×[Cu含量(质量%)]≤3.4、并且关系式(ii)…[Zn含量(质量%)]-18.8×[Cu含量(质量%)]≥0.2的组成。
另一方式的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料的发明的特征在于，在所述方式中，钎焊加热之后的平均晶体粒径为100μm以上且2000μm以下。
另一方式的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料的发明的特征在于，在所述方式中，在400～550℃的范围内的各温度下，0.2%耐力在15～40MPa的范围内。
另一方式的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料的发明的特征在于，在所述方式中，在钎焊加热之前，以当量圆直径计为0.01～0.10μm的Al-Mn系、Al-Mn-Si系、Al-Fe-Si系的第二相粒子的数密度(个数密度)为1.0×105个/mm2以上，金属组织为纤维状晶粒组织。
另一方式的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料的发明的特征在于，在所述方式中，在钎焊加热之后，以如下状态存在：以当量圆直径计为1.0μm以上的Al-Fe系的结晶产物的数密度为1.0×104个/mm2以下，当量圆直径为0.01～0.10μm的Al-Mn系、Al-Mn-Si系及Al-Fe-Si系的第二相粒子为1.0×104个/mm2以上，以当量圆直径计为0.05μm以上的Al-Cu系的第二相粒子为1.0×103个/mm2以下。
另一方式的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料的发明的特征在于，所述方式中，板厚为100μm以下。
另一方式的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料的发明的特征在于，在所述方式中，腐蚀电流密度为0.05mA/cm2以下。
另一方式的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料的发明的特征在于，在所述方式中，在钎焊加热之前，常温的拉伸强度为250MPa以下，常温的0.2%耐力为230MPa以下。
另一方式的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料的发明的特征在于，在所述方式中，在钎焊之前，重结晶结束温度为450℃以下。
在本发明的热交换器中，第1方式的特征在于，其具备本发明的热交换器用铝合金翅片材料。
以下，对本发明中的化学组成或机械特性等限定理由进行说明。需要说明的是，化学组成均为质量%。
·Mn：1.2～2.0%
为了析出Al-Mn-Si系金属间化合物并且得到基于分散强化的钎焊之后的强度而添加Mn。Mn小于1.2%时，基于Al-Mn-Si系化合物的分散强化的效果小且无法得到所期望的钎焊之后的强度。并且，若添加大于2.0%的Mn，则在铸造铸锭时Al-Mn系的巨大金属间化合物晶化，而担心在轧制时发生断裂。并且，基体中的固溶度变大而固相线温度(熔点)降低，在钎焊时存在导致翅片熔融的情况而不优选。因此，将Mn的含量设为上述范围。
另外，根据同样的理由，优选将Mn含量的下限设为1.4%，将上限设为1.8%。
·Si：0.5～1.3%
为了析出Al-Mn-Si系金属间化合物并且通过分散强化得到钎焊之后的强度而添加Si。添加小于0.5%的Si时，基于Al-Mn-Si系化合物的分散强化的效果小且无法得到所期望的钎焊之后的强度。并且，若添加大于1.03%的Si，则基体中的固溶度变大而固相线温度(熔点)降低，在钎焊时存在导致翅片熔融的情况而不优选。因此，将Si的含量设为上述范围。
另外，根据同样的理由，期望将Si含量的下限设为0.7%，将上限设为1.2%。
·Cu：0.001～小于0.05%
Cu固溶于Al基体或生成Al-Cu系化合物而存在。若Cu小于0.001%，则固溶强化对于钎焊之后的强度的贡献小。另一方面，Cu为0.05%以上时，比基体的电位高的θ-CuA12稳定相或θ'-CuAl2亚稳相以化合物形式存在，成为腐蚀的起点而耐腐蚀性降低，因此不优选。因此，将Cu的含量设为上述范围。
另外，根据同样的理由，期望将Cu含量的下限设为0.003%，将上限设为0.045%。
·Fe：0.1～0.5%
为了晶化且析出Al-Fe系及Al-Fe-Si系金属间化合物并且得到基于分散强化的钎焊之后的强度而添加Fe。Fe小于0.1%时，其效果小且无法得到所期望的钎焊之后的强度。并且，由于限定于使用高纯度金属而成本增加，因此不优选。另一方面，Fe大于0.5%时，Al-Fe系、Al-Fe-Si系化合物作为腐蚀的起点而发挥作用，耐腐蚀性降低，因此不优选。因此，将Fe的含量设为上述范围。
另外，根据同样的理由，期望将Fe含量的下限设为0.15%，将上限设为0.4%。
·Zn：0.5～2.5%
Zn具有固溶于Al基体中而使电位降低的作用，且为了得到翅片的牺牲阳极效果而添加。但是，小于0.5%时，使电位降低的作用小且无法得到所期望的牺牲阳极效果，组合的软管的侵蚀深度变大。另一方面，若大于2.5%，则电位变得过低，翅片的自耐腐蚀性降低，因此不优选。因此，将Zn的含量设为上述范围。
另外，根据同样的理由，期望将Zn含量的下限设为0.7%，将上限设为2.2%。
·Ti：0.01～0.20%、Cr：0.01～0.20%、Mg：0.01～0.20%、Zr：0.01～0.20%中的1种或2种以上
Ti、Cr、Mg、Zr与铝形成金属间化合物，通过分散强化及固溶强化提高强度，因此根据所期望含有1种以上。但是，若各自的含量小于下限，则对分散强化及固溶强化的影响小且提高强度的效果小。若Ti、Cr、Zr大于各自的上限，则在铸造铸锭时巨大金属间化合物晶化而担心在轧制时发生断裂。并且，若Mg大于上限，则钎焊性降低。因此，期望各元素的含量在上述范围内。
另外，根据同样的理由，进一步期望Ti、Cr、Mg、Zr的下限设为0.03%，上限设为0.15%。
·钎焊加热之后的常温拉伸强度：140MPa以上
按照热交换器的轻型化的需求，对于翅片材料也要求薄且高强度材料。若翅片的钎焊之后的强度低，则无法抑制在车载时施加到热交换器的反复的振动或冷却水的膨胀、压缩，软管膨胀成鼓状，导致早期断裂、即导致内部冷却水的泄漏。因此，在将翅片的厚度设为100μm以下的情况下，期望具有140MPa以上的拉伸强度。
·钎焊加热之后的常温0.2%耐力：50MPa以上
0.2%耐力表示翅片的弹性限度，在钎焊之后的耐力低的情况下，由于车搭载时的反复振动，即使没有达到翅片断裂也会产生塑性变形而无法保持原形，导致热交换器芯体变形。即使翅片的板厚为100μm以下，只要钎焊之后的耐力为50MPa以上，则能够防止上述变形，因此期望钎焊加热之后的0.2%耐力为50MPa以上。
·钎焊加热之后的导电率：42%IACS以上
为了确保用作热交换器的情况的导热性，期望钎焊之后的导电率设为42%IACS以上。
·钎焊加热之后的电位：-800mV以上且-710mV以下(vs Ag/A9C1)
在翅片的电位小于-800mV的情况下，相对于接合的其他部件，电位过低(小)，因此因电化学腐蚀而导致翅片的腐蚀加速。在翅片的电位大于-710mV的情况下，将接合的其他部件作为对象，无法充分得到电位差而得不到牺牲阳极效果。在这种情况下，例如导致软管的腐蚀会加速。更优选设为-720mV以下。
因此，期望翅片材料的电位在上述范围内。
·钎焊加热之后的中性盐雾试验中的16周之后的腐蚀失重：120mg/dm2以下
为了确保翅片材料的自耐腐蚀性，期望通过按照JIS Z2371(2015年)的方法的中性盐雾试验测定的翅片材料的16周之后的腐蚀失重为120mg/dm2以下。只要16周之后的腐蚀失重为120mg/dm2以下，则即使在实际使用环境下也能够抑制基于翅片本身的腐蚀的性能劣化或局部脱落，因此能够维持作为热交换器的特性。
·关系式(i)
2.1≤[Mn含量(质量%)]+[Si含量(质量%)]+7.5×[Cu含量(质量%)]≤3.4
·关系式(ii)
[Zn含量(质量%)]-18.8×[Cu含量(质量%)]≥0.2
通过满足上述关系式(i)、(ii)，能够得到强度、导电性、耐腐蚀性优异的热交换器用铝合金翅片材料。
关系式(i)为Mn、Si量相对于Cu量的关系且表示翅片材料的材料强度。在关系式(i)的结果小于2.1的情况下，钎焊中途的高温下的0.2%耐力、常温下的拉伸强度及0.2%耐力低，且翅片接合率趋于下降。在关系式(i)的结果大于3.4的情况下，钎焊之前的拉伸强度、0.2%耐力高，翅片的成型变难的情况或固相线温度低，腐蚀失重大的翅片较多。
关系式(ii)为Zn量相对于Cu量的关系且表示电位的式。Cu为提高铝的电位的元素，Zn为降低电位的元素，分别对电位的贡献度较大。通过控制其比例，能够将电位调整为目标范围，但是可知其关系并非线性而需要满足上述关系式。
关系式(ii)的结果为0.2以上时，相对于软管具有必要充分的电位差而能够得到所期望的牺牲阳极效果。
·钎焊加热之后的平均晶体粒径：100μm以上且小于2000μm
若钎焊之后的平均晶体粒径小于100μm而较细，则容易引起将晶界作为路径的钎焊侵蚀(Erosion)而容易产生翅片的屈曲。另一方面，在钎焊之后的晶粒粗大且2000μm以上的情况下，如由Hall-Petch法则(晶体粒径影响耐力值的关系式)表示，翅片的强度下降。尤其是在薄的翅片的情况下，有必要将其控制在考虑了钎焊性和高强度化的晶体粒径的范围内。
因此，期望钎焊加热之后的晶体粒径在上述范围内。
·400～550℃下的0.2%耐力：15～40MPa
若钎焊加热期间的高温400～550℃下的0.2%耐力值为15MPa以上，则相对于钎焊期间伴随其他部件的热膨胀而产生的应力，翅片也能够维持成型之后的形状，因此能够防止钎焊期间的翅片材料的变形。另一方面，验证结果证实，在400～550℃的范围内具有大于40MPa的0.2%耐力的情况下，在钎焊期间进行恢复/重结晶而成为Ｏ材料调质的过程中强度大大降低，因此相对于外压的变形量较大，在软管与翅片之间产生间隙而容易导致接合不良。因此，期望400～550℃下的0.2%耐力在上述范围内。
·在钎焊加热之前，
·以当量圆直径计为0.01～0.10μm的Al-Mn系、Al-Mn-Si系、Al-Fe-Si系的第二相粒子的数密度：1.0×105个/mm2以上
·金属组织：纤维状晶粒组织
钎焊之前的金属间化合物的分散状态与金属组织主要对钎焊期间的重结晶行为带来较大的影响。0.01～0.10μm的细微的第二相粒子不仅阻碍了在钎焊的初期形成伴随恢复的位错单元，而且在阻碍亚晶界的移动的作用下，重结晶温度成为相对高温，因此具有有助于晶体粒径的粗大化的效果。并且，若钎焊之前的轧制率高且塑性应变积累、金属组织为纤维状晶体组织(在本发明中，将观察视野内晶粒的平均纵横比为7.0以上的晶粒定义为具有纤维状晶体组织)，则在钎焊期间的低温度下进行重结晶。在本发明中，使纤维状晶粒组织中降低重结晶温度的效果与0.01～0.10μm的第二相粒子的分布状态平衡，由此控制钎焊加热期间的重结晶温度及材料强度。
·钎焊加热之后，当量圆直径为0.01～0.10μm的Al-Mn系、Al-Mn-Si系及Al-Fe-Si系的第二相粒子为1.0×104个/mm2以上
钎焊加热之后的金属间化合物的状态会影响作为分散强化起作用的翅片的材料强度。在Al-Mn系、Al-Mn-Si系及AlFe-Si系的第二相粒子存在1.0×104个/mm2以上的组织中，能够在钎焊之后得到高的材料强度。
·在钎焊之后，以当量圆直径计为1.0μm以上的Al-Fe系的结晶产物的数密度为1.0×104个/mm2以下，且0.05μm以上的Al-Cu系的第二相粒子为1.0×103个/mm2以下
Al-Fe系的结晶产物、Al-Cu系的第二相粒子的电位高于基体的电位，并且作为腐蚀的起点而发挥作用，因此成为降低翅片的自耐腐蚀性的原因。因此，期望将1.0μm以上的Al-Fe系结晶产物控制在1.0×104个/mm2以下，将0.05μm以上的Al-Cu系的第二相粒子的含量控制在1.0×103个/mm2以下。
·板厚：100μm以下
为了实现热交换器芯体的轻型化，期望翅片的板厚为100μm以下，强度提高的效果变得明显。需要说明的是，期望下限设为30μm。
·腐蚀电流密度:0.05mA/cm2以下
若腐蚀电流密度大于0.05mA/cm2，则腐蚀速度快，若腐蚀电流密度为0.05mA/cm2以下，则翅片的腐蚀速度慢而自耐腐蚀性优异。因此，期望腐蚀电流密度为0.05mA/cm2以下。
·在钎焊加热之前，常温的拉伸强度：250MPa以下、常温的0.2%耐力：230MPa以下
翅片成型为线圈状、或者将其切成多条之后进行模具成型、例如成型为波纹状。将成型翅片材料与热交换器用其他部件组合而进行钎焊。此时，在钎焊加热之前，若常温的拉伸强度为250MPa以上、0.2%耐力为230MPa以上，则不容易弯曲变形，并且难以得到正确形状的翅片。
·翅片材料的固相线温度越高，越容易钎焊。在通常的钎焊方法的情况下，只要在615℃以上，则可以在不熔融翅片的情况下进行钎焊。
·在钎焊加热中途的450℃以下结束重结晶
规定钎焊之前的金属间化合物的分布，并且将金属组织设为纤维状晶体组织，由此能够在450℃以下软化钎焊加热期间的翅片。在翅片于450℃以下进行重结晶的条件下，于400～550℃的各温度下0.2%耐力能够在15～40MPa的范围内，因此能够降低钎焊时的接合不良。
发明效果
根据本发明，能够提供一种接合不良比以往少且具有高钎焊性的热交换器用铝合金翅片材料及热交换器。
附图说明
[图1]是表示本发明的一个实施方式中的热交换器的一部分的立体图。
[图2]是表示实施例No.22、33及比较例No.19、21中的显微镜照片的附图代用照片。
[图3]是表示实施例及比较例中的与关系式(i)相关联的成分分布的图表。
[图4]是表示实施例及比较例中的与关系式(ii)相关联的成分分布的图表。
具体实施方式
以下，对本发明的一个实施方式进行说明。
首先，对铝合金翅片材料的制法进行说明。
关于铝合金翅片材料，例如可以对熔液进行半连续铸造(DC法)并且对铸锭进行均质化处理、热轧、冷轧来制造，或者也能够使用双辊铸造机等连续铸轧(CC法)进行铸造并且对铸造板进行均质化处理、冷轧来制造。
制作以质量%计含有Mn：1.2～2.0%、Si：0.5～1.3%、Cu：0.001～小于0.05%、Fe：0.1～0.5%、Zn：0.5～2.5%且根据所期望以质量%计进一步含有Ti：0.01～0.20%、Cr：0.01～0.20%、Mg：0.01～0.20%、Zr：0.01～0.20%中的1种或2种以上的铝合金的熔液，通过DC(Direct chill Casting，直接冷铸)法、CC(Continuous Casting，连铸)法等常规方法得到铝合金的铸锭或者铸造板。
需要说明的是，在成分组成中，关于Cu、Mn、Si、Zn的含量，期望满足关系式(i)…2.1≤[Mn含量(质量%)]+[Si含量(质量%)]+7.5×[Cu含量(质量%)]≤3.4、并且关系式(ii)…[Zn含量(质量%)]-18.8×[Cu含量(质量%)]≥0.2。
需要在适当的条件下对所得到的铝合金的铸锭或者铸造板进行均质化处理。关于均质化处理，例如根据将升温速度设为25～75℃/小时、将保持温度设为350～480℃、将保持时间设为1～10小时、将冷却速度设为20～50℃/小时的热处理条件进行。通过设为示于关系式(i)的Mn、Si、Cu的组成范围且在该范围内实施均质化处理，能够平衡良好地兼顾分散强化与固溶强化，从而在钎焊之前、钎焊期间及钎焊之后得到所期望的翅片的强度。
之后，通过DC法对所得到的铝合金进行热轧及冷轧，通过CC法对所得到的铝合金进行冷轧。在通过DC法进行热轧的情况下，需要在均质化处理的温度以下实施，并且维持分散强化与固溶强化的平衡。在冷轧的中途，轧制率成为60%以上之后进行中间退火。将温度设为200～300℃、将保持时间设为6小时进行中间退火，中间退火之后以轧制率10～25%进行冷轧，由此在钎焊加热之前具有纤维状晶体组织，得到所期望的厚度的铝合金翅片材料。需要说明的是，期望板厚设为30～100μm。
能够通过上述工序得到热交换器用翅片材料。
所得到的翅片材料的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异，适合作为热交换器用翅片材料。
尤其是，翅片材料在钎焊期间的软化过程中，在400～550℃的各温度中，0.2%耐力成为15～40MPa的范围内，因此相对于在钎焊期间伴随其他部件的热膨胀而产生的应力，翅片材料也能够维持成型之后的形状，因此能够防止钎焊期间的变形。
另外，在供于钎焊加热的情况下，钎焊加热之后的翅片材料在常温下拉伸强度为140MPa以上，0.2%耐力为50MPa以上，导电率为42%IACS以上，电位为-800mV以上且-710mV以下，中性盐雾试验中16周之后的腐蚀失重为120mg/dm2以下、腐蚀电流密度为0.05mA/cm2以下、钎焊加热之后的平均晶体粒径为100μm以上且小于2000μm，强度、导电性及耐腐蚀性优异。
并且，通过对所得到的翅片材料进行波纹加工作为翅片，并与集管、软管、侧板等热交换器用部件组合而进行钎焊接合，能够制造热交换器。作为本发明，钎焊的热处理条件或方法(钎焊温度、环境气体、助焊剂的有无、钎焊材料的种类等)并无特别限定，能够通过所期望的方法进行钎焊。
所得到的热交换器具备本实施方式的翅片材料，因此钎焊接合良好且强度、导电性及耐腐蚀性优异。
图1示出在本实施方式的翅片4上组装软管3、集管2、侧板5并且通过钎焊制造的热交换器1。
根据本实施方式，能够得到强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性优异的热交换器用铝合金翅片材料及热交换器。
实施例
以下对本发明的实施例进行说明。
由以成为表1所示的成分(余量为Al及不可避免的杂质)的方式调整的熔液制作了铝合金铸锭或者铸造板。如表2所示，对所得到的铸锭或者铸造板进行将升温速度设为25～75℃/小时、将保持温度设为350～480℃、将保持时间设为1～10小时、将冷却速度设为20～50℃/小时的均质化处理之后，通过DC法依次进行了热轧、冷轧，通过CC法进行了冷轧。
在冷轧的中途，在轧制率成为60%以上之后进行了中间退火。关于中间退火及之后的冷轧，在实施例1～45、比较例1～17、20、22、24～37中，为了得到纤维状晶体组织，在200～300℃下进行维持6小时的中间退火之后，以表2所示的轧制率(10～25%)进行了冷轧。在比较例18、19、21、23中，为了得到重结晶组织，在350℃下进行维持6小时的中间退火之后，以表2所示的轧制率(25～40%)进行了冷轧。由此，制作了表3所示的板厚的H14调质的翅片材料。
对所得到的翅片材料进行了以下的测定。将结果示于表3、4中。并且，在一部分的供试材料中，将显微镜照片示于图2中。
1．钎焊加热之前
对所得到的翅片材料的供试材料测定了固相线温度、常温下的拉伸强度、常温下的0.2%耐力、当量圆直径为0.01～0.10μm的第二相粒子的数密度、晶体组织。测定方法如以下所述。另外，测定结果示于表3中。
(固相线温度)
使用示差热分析装置(DTA)，测定了翅片材料的固相线温度。
(钎焊之前的常温强度)
与轧制方向平行地切出样品，从而制作JIS 13B形状的试验片，在拉伸速度5mm/分钟的条件下在常温下实施拉伸试验，测定了试验片的拉伸强度及0.2%耐力。
(金属间化合物的分布状态)
针对翅片材料的供试材料，通过透射型电子显微镜(TEM)测定了第二相粒子(当量圆直径为0.01～0.10μm)的数密度(个/mm2)。关于测定方法，钎焊之前对原材料进行400℃×15秒钟的盐浴退火而去除变形应变使化合物易于观察之后，通过通常的方法进行机械研磨(抛光)及电解研磨(抛光)来制作薄膜，使用透射型电子显微镜以50000倍拍摄了照片。对各5个视野进行照片摄影，通过照片的图像分析测量了第二相粒子的尺寸及数密度。
2．钎焊加热期间
假设钎焊加热期间的翅片材料的强度，测定了400～550℃下的0.2%耐力。并且，还进行了翅片材料的重结晶温度的测定。测定方法如以下所述。需要说明的是，测定结果示于表3中。
(钎焊加热期间的0.2%耐力)
从钎焊之前的翅片材料与轧制方向平行地切出样品，机械加工成JIS 5号形状来制作试验片，将试验片放入进行了预热的恒温槽内之后，在试验片达到400℃、450℃及550℃的各温度之后立即实施了高温拉伸试验。高温拉伸试验的拉伸速度设为lmm/分钟，测定了高温下的0.2%耐力。
(重结晶温度)
假设钎焊加热，以恒定速度(100℃/分钟)从常温升温到600℃，达到规定的各温度之后，冷却到常温。在冷却之后观察样品表面，将表面积300mm2的翅片材料表面的80%以上进行重结晶的温度设为重结晶温度。
3．钎焊之后
对翅片材料进行相当于钎焊的热处理，针对加热之后的翅片材料，在常温下计算了拉伸强度、0.2%耐力、导电率、平均晶体粒径、电位、腐蚀失重、腐蚀电流密度、当量圆直径为1.0μm以上的Al-Fe系结晶产物的数密度、当量圆直径为0.01～0.10μm的第二相粒子的数密度、当量圆直径为0.05μm以上的Al-Cu系第二相粒子的数密度。
另外，为了进行钎焊性的评价，对翅片材料进行波纹成型并且与其他部件组合而进行钎焊热处理，观察接合部位计算了翅片接合率。钎焊热处理条件及各项目的测定方法/评价方法如以下所述。需要说明的是，测定结果示于表4中。
(钎焊热处理条件)
以平均升温速度50℃/分钟从室温升温到600℃，在600℃下保持3分钟之后，在以100℃/分钟的降温速度进行降温冷却的热处理的条件下进行了相当于钎焊的热处理。
(钎焊之后的拉伸强度、0.2%耐力)
从进行了相当于钎焊的热处理的试样与轧制方向平行地切出样品，制作了JIS 13B形状的试验片。对试验片在常温下实施拉伸试验，测定了拉伸强度及0.2%耐力。拉伸速度设为5mm/分钟。
(导电率)
通过JIS H0505中所记载的导电率测定方法，用双桥导电率仪进行了导电率的测定。
(平均晶体粒径)
对于实施了相当于钎焊的热处理的供试材料，用盐酸、氢氟酸、硝酸的混合液对样品表面进行蚀刻而露出晶粒，拍摄表面的照片，使用所拍摄的表面晶粒组织照片，通过直线切割法测定了平均晶体粒径。
(电位)
从实施了相当于上述钎焊的热处理的翅片材料切出电位测定用样品，将样品浸渍于加热到50℃的5%NaOH溶液30秒钟之后，浸渍于30%HN03溶液中60秒钟，进一步用自来水、离子交换水进行清洗，测定了未进行干燥而直接浸渍于25℃的5%NaCl溶液(用乙酸调节成pH3)60分钟之后的电位。参比电极中使用了银-氯化银电极(Ag/AgC1)。
(腐蚀失重)
用按照JIS Z2371的方法实施了中性盐雾试验(NNS：neutral salt spray test)。从翅片材料切出120mm×40mm的样品，对于1个条件将3根样品放入腐蚀环境中，由试验前后的重量差求出了腐蚀失重。试验液设为5%NaCl、试验液的pH设为6.5-7.2的范围，试验槽温度为35+2℃下进行。
(腐蚀电流密度)
针对实施了相当于钎焊的热处理的供试材料，制作了15mm×60mm的试验片。对于所制作的试验片，暴露测定面积的1cm2，除此以外用掩膜保护，进行了与电位测定相同的前处理(浸渍于加热到50℃的5%NaOH溶液30秒钟之后，浸渍于30%HN03溶液中60秒钟，进一步用自来水、离子交换水进行清洗)之后，实施了分极测定。分极测定中，将试验片浸渍于25℃的5%NaCI溶液(用乙酸调节成pH3)中5分钟而使自发电位稳定之后，以扫描速度0.5mV/s使电位上升而实施阳极分极测定，从而得到了阳极分极曲线。
并且，以相同扫描速度，使电位从自发电位降低而实施阴极分极测定，从而得到了阴极分极曲线。将阳极分极曲线与阴极分极曲线的交点中的电流密度设为腐蚀电流密度。
(金属间化合物的分布状态)
针对实施了相当于钎焊的热处理的供试材料，通过透射型电子显微镜(TEM)测定了Al-Fe系结晶产物(当量圆直径为1.0μm以上)、Al-Cu系的第二相粒子(当量圆直径为0.05μm以上)、Al-Mn系、Al-Mn-Si系及Al-Fe-Si系的第二相粒子(当量圆直径为0.01～0.10μm)的数密度(个/mm2)。测定方法中，通过通常方法进行机械研磨及电解研磨来制作薄膜，使用透射型电子显微镜以3000倍拍摄了Al-Fe系结晶产物的照片，以50000倍拍摄了Al-Cu系、Al-Mn系、Al-Mn-Si系及Al-Fe-Si系的第二相粒子的照片。对各5个视野进行照片摄影，通过照片的图像分析测量了金属间化合物的尺寸及数密度。
(翅片接合率)
对所制作的翅片材料进行波纹成型，与其他部件(集管板、软管、侧板)组合而组装之后，涂布助焊剂进行钎焊，从而制作了纵50cm×横50cm的热交换器。之后，观察热交换器的翅片与软管的接合部位，求出不良接合部位的数量，作为良好的翅片的接合率，计算了(1-(不良接合部位/总接合部位))×100(%)。将接合率95%以上评价为○(良好的接合状态)，将90～95%评价为△(必要充分的接合状态)，将90%以下评价为×(接合不良)。
[表1]
Figure 349194DEST_PATH_IMAGE001
[表2]
Figure 564537DEST_PATH_IMAGE002
[表3]
Figure 344274DEST_PATH_IMAGE003
[表4]
Figure 270642DEST_PATH_IMAGE004
如表1～表4所示，具有在本发明中规定的成分组成及特性的实施例1～45的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊性(翅片接合率)均优异，相对于此，在不满足本发明的规定的任意一个以上的比较例1～37中，强度、导电性、耐腐蚀性、钎焊性等任意一个以上未得到良好的结果。
关于上述实施例及比较例，将与关系式(i)的各成分相对应的分布示于图3中，将与关系式(ii)的各成分相对应的分布示于图4中。
关于关系式(i)，实施例6、17、24、27、29、30、35、36与比较例的一部分中，计算值小于2.1，如表3、4所示，钎焊中途的高温下的0.2%耐力、常温下的拉伸强度与0.2%耐力低，翅片接合率趋于降低。并且，实施例3、15、18、21、31与比较例的一部分中，同样地关系式(i)的计算值大于3.4、为钎焊之前的拉伸强度、0.2%耐力高、难以进行翅片的成型的情况，或为固相线温度低、腐蚀失重多的翅片材料。
关于关系式(ii)，实施例3、4、17、18、20、33、42、45与比较例的一部分中，计算值小于0.2，如表3、4所示，翅片材料的电位不在更优选的范围内。
符号说明
1 热交换器，2 集管，3 软管，4 翅片，5 侧板。

Claims (12)

1.一种强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊特性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，
所述热交换器用铝合金翅片材料由具有如下组成的铝合金构成：以质量%计含有Mn：1.2～2.0%、Si：0.5～1.3%、Cu：0.001～小于0.05%、Fe：0.1～0.5%、Zn：0.5～2.5%，余量由Al及不可避免的杂质构成，
在钎焊加热之后，在常温下，拉伸强度为140MPa以上，0.2%耐力为50MPa以上，导电率为42%IACS以上，电位为-800mV以上且-710mV以下，中性盐雾试验中16周之后的腐蚀失重为120mg/dm2以下。
2.根据权利要求1所述的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊特性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，
所述铝合金以质量%计进一步含有Ti：0.01～0.20%、Cr：0.01～0.20%、Mg：0.01～0.20%、Zr：0.01～0.20%中的1种或2种以上。
3.根据权利要求1或2所述的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊特性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，
所述铝合金具有满足关系式（i）…2.1≤[Mn含量（质量%）]+[Si含量（质量%）]+7.5×[Cu含量（质量%）]≤3.4、并且关系式（ii）…[Zn含量（质量%）]-18.8×[Cu含量（质量%）]≥0.2的组成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊特性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，
钎焊加热之后的平均晶体粒径为100μm以上且小于2000μm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊特性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，
在400～550℃的范围内的各温度下，0.2%耐力在15～40MPa的范围内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊特性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，
在钎焊加热之前，以当量圆直径计为0.01～0.10μm的Al-Mn系、Al-Mn-Si系、Al-Fe-Si系的第二相粒子的数密度为1.0×105个/mm2以上，金属组织为纤维状晶粒组织。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊特性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，
在钎焊加热之后，以如下状态存在：当量圆直径为0.01～0.10μm的Al-Mn系、Al-Mn-Si系及Al-Fe-Si系的第二相粒子为1.0×104个/mm2以上，当量圆直径为1.0μm以上的Al-Fe系结晶产物及以当量圆直径计为0.05μm以上的Al-Cu系的第二相粒子为1.0×103个/mm2以下。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊特性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，
板厚为100μm以下。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊特性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，
腐蚀电流密度为0.05mA/cm2以下。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊特性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，
在钎焊加热之前，常温的拉伸强度为250MPa以下，常温的0.2%耐力为230MPa以下。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的强度、导电性、耐腐蚀性及钎焊特性优异的热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，
在钎焊加热之前，重结晶结束温度为450℃以下。
12.一种热交换器，其特征在于，
具备权利要求1至11中任一项所述的热交换器用铝合金翅片材料。
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