CN111936645A - 热交换器用铝合金翅片材、其制造方法以及热交换器 - Google Patents

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Abstract

一种热交换器用铝合金翅片材，其特征在于，所述热交换器用铝合金翅片材由铝合金形成，所述铝合金含有1.00～1.60质量％的Mn、0.70～1.20质量％的Si、0.05～0.50质量％的Fe、0.05～0.35质量％的Cu以及1.00～1.80质量％的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，该铝合金的基体为纤维状组织，所述热交换器用铝合金翅片材的拉伸强度为170～230MPa。根据本发明，能提供一种热交换器用铝合金翅片材，其钎焊前的成型加工性优异，并且钎焊性优异，钎焊后的强度特性、耐蚀性优异。

Description

热交换器用铝合金翅片材、其制造方法以及热交换器
技术领域
本发明涉及一种用于制造铝合金制的热交换器的铝合金翅片材、其制造方法以及使用该铝合金翅片材制造的热交换器。
背景技术
铝合金制的热交换器被广泛用作散热器、加热器、油冷却器、中间冷却器以及空气调节器的蒸发器或冷凝器等汽车用热交换器或者液压设备或工业机械的油冷却器等热交换器。对于该铝合金制热交换器的翅片材，要求用于防止内表面成为工作流体(制冷剂)的通路的管材腐蚀的牺牲阳极效果(sacrificial anode effect)，并且要求对制造芯(core)的钎焊加热时的高温时的压曲变形、钎料的侵蚀进行抑制等钎焊接合性。
为了满足这样的要求，以往，作为铝合金翅片材，使用了JIS－A3003、JIS－A3203等Al－Mn系、Al－Mn－Si计、Al－Mn－Si－Cu计等含有Mn的铝合金翅片材。进而为了对该铝合金制翅片材赋予牺牲阳极效果，使用了添加Zn、Sn、In等来使该铝合金制翅片材在电化学上低的方法。
近年来，伴随着汽车的轻型化的要求，在汽车热交换器中从节省能量、节省资源的观点考虑也要求构成材料的薄壁化，对翅片材也期待薄壁化。由于翅片材的薄壁化会影响热交换器的刚性，因此需要钎焊后的强度优异的翅片材，提出了在JIS－A3003合金中添加有Fe、Cu、Zn的铝合金。
在专利文献1中，公开了一种热交换器用铝合金翅片材，其为含有1.0～2.0质量％的Mn、0.5～1.3质量％的Si、0.1～0.8质量％的Fe、超过0.20质量％且0.4质量％以下的Cu、1.1质量％以上且小于2.0质量％的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成的铝合金翅片材，铝合金翅片材的基体为再结晶组织。
此外，在专利文献2中，公开了一种热交换器用铝合金翅片材，其含有Mn：1.0％(质量％，以下相同)～2.0％、Si：0.5％～1.3％、Fe：0.1％～0.8％、Cu：0.21％～0.5％、Zn：1.1％～5％，将Mn与Si的含有比(Mn％/Si％)设为1.0～3.5，将Zn与Cu的含有比(Zn％/Cu％)设为5～15，还含有Zr：0.05％～0.3％和Cr：0.05％～0.3％中的一种或两种，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，拉伸强度为160～270MPa。
此外，在专利文献3中，公开了一种抗下垂性(sagging resistant)带材，其通过以下步骤来制造：a)对熔融物进行铸造而得到铸锭，该熔融物含有0.3％～1.5％的Si、≤0.5％的Fe、≤0.3％的Cu、1.0％～2.0％的Mn、≤0.5％(更优选为≤0.3％)的Mg、≤4.0％的Zn、≤0.5％的Ni、分别≤0.3％的源自IVb、Vb或VIb族的分散体形成元素、以及分别为0.05％以下(按总量计为0.15％以下)的不可避免的杂质元素，剩余部分为铝；b)在低于550℃、优选为400～520℃、更优选为450～520℃、特别为470以上、最高为520℃的温度下对铸锭进行预备加热，形成分散质粒子；c)进行热轧而得到带材；d)以总压下率为90％以上、优选为＞95％对在工序(c)中得到的带材进行冷轧，从而得到具有第一屈服强度值的带材；以及e)接着，热处理至送出调质，其是为了在得到第二屈服强度值比在工序(d)的刚冷轧后得到的第一屈服强度值低10％～50％、优选低15％～40％，0.2％屈服强度范围为100～200MPa、更优选为120～180MPa、最优选为140～180MPa的带材这样的方法中，通过进行回火来使材料变软而带材合金不会再结晶，其中，在送出调质中，直径在50～400nm的范围的粒子的分散质粒子密度为1～20×106粒子/mm2，优选为1.3～0.5×106粒子/mm2，最优选为1.4～7×106粒子/mm2。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－40367号公报
专利文献2：日本特开2002－161324号公报
专利文献3：日本特开2008－190027号公报
发明内容
发明所要解决的问题
通常，热交换器用的翅片材在被进行波纹成型后，与管材组合地被进行钎焊接合。被进行钎焊接合后的翅片材对整个芯提供刚性，并且在外表面腐蚀环境中对管材发挥牺牲防蚀效果，因此接合不良对芯强度、耐蚀性影响大。接合不良的主要原因存在多种，作为主要原因，可列举出波纹成型时的翅片高度不均、由钎焊中的熔蚀(erosion)引起的翅片顶部的变形等。
在专利文献1中，虽然作为高强度翅片材提出了在JIS－A3003合金中添加有Fe、Cu、Zn的铝合金，但是存在以下问题点：由于是再结晶材，因此坯料的伸长率变小，波纹加工时的翅片高度容易产生不均，在与管组合地进行了钎焊加热的情况下容易发生接合不良。
此外，在专利文献2中，由于是在中间退火后进行冷轧加工的H1n材，以在材料表面保持有包含轧制磨耗粉的轧制油的状态直接被切成条，因此轧制磨耗粉容易堆积于切条机(slitter)，需要清洗而成为使作业性降低的主要原因。
在专利文献3中，存在以下问题：在用作翅片材而与管材进行了钎焊的情况下，耐蚀性不充分。
因此，本发明的目的在于提供一种热交换器用铝合金翅片材，其钎焊前的成型加工性优异，并且钎焊性优异，钎焊后的强度特性、耐蚀性优异。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明人等对钎焊性、强度特性、牺牲阳极效果与合金成分、合金成分的组合、材料的强度特性、内部组织等的关联进行了研究，结果发现了如下事实，从而完成了本发明：通过使Si、Cu、Mn、Zn添加量以及翅片材的基体组织适当，能使钎焊前强度降低并且使钎焊后强度提高，并且确保良好的钎焊性和耐蚀性。
即，本发明(1)提供一种热交换器用铝合金翅片材，其特征在于，所述热交换器用铝合金翅片材由铝合金形成，所述铝合金含有1.00～1.60质量％的Mn、0.70～1.20质量％的Si、0.05～0.50质量％的Fe、0.05～0.35质量％的Cu以及1.00～1.80质量％的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，该铝合金的基体为纤维状组织，所述热交换器用铝合金翅片材的拉伸强度(tensile strength)为170～230MPa。
此外，本发明(2)提供一种(1)的热交换器用铝合金翅片材，其特征在于，所述铝合金还含有0.20质量％以下的Zr。
此外，本发明(3)提供一种(1)或(2)中任一项的热交换器用铝合金翅片材，其特征在于，所述铝合金为H2n材，其中，n为选自2、4以及6中的整数。
此外，本发明(4)提供一种(1)～(3)中任一项的热交换器用铝合金翅片材，其特征在于，在钎焊后的铝合金中，具有0.1～1.0μm的当量圆直径(equivalent circlediameter)的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度为0.50×106个/mm2以上，并且，钎焊后的晶粒尺寸为40～200μm。
此外，本发明(5)提供一种热交换器用铝合金翅片材的制造方法，其特征在于，对由铝合金形成的铸块不进行均匀化处理，而是加热至400～500℃来开始热轧并进行热轧，在350℃以下结束热轧，接着，以一个或多个道次进行冷轧，或者，进行一个或多个道次的冷轧和在冷轧的道次之间进行的一次以上的中间退火，接着，进行最终退火，所述铝合金含有1.00～1.60质量％的Mn、0.70～1.20质量％的Si、0.05～0.50质量％的Fe、0.05～0.35质量％的Cu以及1.00～1.80质量％的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。
此外，本发明(6)提供一种热交换器，其特征在于，所述热交换器是对(1)～(5)中任一项的热交换器用铝合金翅片材进行钎焊而得到的热交换器，构成该热交换器的翅片的铝合金的晶粒尺寸为40～200μm，该铝合金中具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度为0.50×106个/mm2以上。
发明效果
根据本发明，能提供一种热交换器用铝合金翅片材，其钎焊前的成型加工性优异，并且钎焊性优异，钎焊后的强度特性、耐蚀性优异。
具体实施方式
本发明的热交换器用铝合金翅片材的特征在于，所述热交换器用铝合金翅片材由铝合金形成，所述铝合金含有1.00～1.60质量％的Mn、0.70～1.20质量％的Si、0.05～0.50质量％的Fe、0.05～0.35质量％的Cu以及1.00～1.80质量％的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，该铝合金的基体为纤维状组织，所述热交换器用铝合金翅片材的拉伸强度为170～230MPa。
本发明的热交换器用铝合金翅片材由铝合金形成。就是说，本发明的热交换器用铝合金翅片材由铝合金构成。
本发明的热交换器用铝合金翅片材的铝合金含有Mn。Mn通过与Si共存来生成Al－Si－Mn系金属间化合物，从而使钎焊前和钎焊后的翅片材的强度提高，并且使耐高温压曲性和成型加工性变得良好。铝合金中的Mn含量为1.00～1.60质量％。通过铝合金中的Mn的含量处于上述范围，使钎焊前和钎焊后的翅片材的强度提高，并且耐高温压曲性和成型加工性变得良好。另一方面，若铝合金中的Mn的含量低于上述范围，则Mn的效果变得过小，此外，若铝合金中的Mn的含量超过上述范围，则钎焊前强度变得过高，因此，成型加工性变低，并且在铸造时生成粗大的结晶物，会损害轧制加工性，其结果是难以得到完备的板材。
本发明的热交换器用铝合金翅片材的铝合金含有Si。Si通过与Mn共存来生成Al－Si－Mn系金属间化合物，从而可期待使钎焊前和钎焊后的翅片材的强度提高的效果。铝合金中的Si含量为0.70～1.20质量％。通过铝合金中的Si含量处于上述范围，钎焊前和钎焊后的翅片材的强度变高。另一方面，若铝合金中的Si含量低于上述范围，则Si的效果变得过小，此外，若铝合金中的Si含量超过上述范围，则熔点降低，在钎焊时容易发生局部熔融。
本发明的热交换器用铝合金翅片材的铝合金含有Fe。Fe使钎焊前和钎焊后的翅片材的强度提高，并且使成型加工性变得良好。铝合金中的Fe含量为0.05～0.50质量％。通过铝合金中的Fe的含量处于上述范围，钎焊前和钎焊后的翅片材的强度变高，并且成型加工性变得良好。另一方面，若铝合金中的Fe的含量低于上述范围，则Fe的效果变得过小，此外，若铝合金中的Fe的含量超过上述范围，则相对于铝母材成为阴极，耐蚀性变低。
本发明的热交换器用铝合金翅片材的铝合金含有Cu。Cu使钎焊前和钎焊后的翅片材的强度提高并且使成型加工性变得良好。铝合金中的Cu含量为0.05～0.35质量％。通过铝合金中的Cu的含量处于上述范围，钎焊前和钎焊后的翅片材的强度变高，并且成型加工性变得良好。另一方面，若铝合金中的Cu含量低于上述范围，则Cu的效果变得过小，此外，若铝合金中的Cu含量超过上述范围，则使翅片材的电位变高，牺牲阳极效果变低，并且熔点变低，在钎焊时容易发生局部熔融。
本发明的热交换器用铝合金翅片材的铝合金含有Zn。Zn使翅片材的电位变低，赋予相对于管材的牺牲阳极效果。铝合金中的Zn含量为1.00～1.80质量％。通过铝合金中的Zn含量处于上述范围，相对于管材的牺牲阳极效果变高。另一方面，若铝合金中的Zn的含量低于上述范围，则Zn的效果变得过小，此外，若铝合金中的Zn的含量超过上述范围，则晶界腐蚀敏感性变高，此外，熔点变低，在钎焊时容易发生局部熔融。
本发明的热交换器用铝合金翅片材的铝合金可以根据需要还含有0.20质量％以下的Zr。Zr使钎焊前和钎焊后的翅片材的强度提高，并且使钎焊后的晶粒尺寸粗大化，使耐高温压曲性和钎焊性提高。通过铝合金中的Zr处于上述范围，钎焊前和钎焊后的翅片材的强度变高，并且耐高温压曲性和钎焊性变高。若铝合金中的Zr的含量超过上述范围，则在铸造时生成粗大的结晶物，完备的板材的制造变得困难。
本发明的热交换器用铝合金翅片材的铝合金的基体为纤维状组织。通过铝合金的基体为纤维状组织，钎焊前的伸长率变得良好，成型加工性变高。在铝合金的基体为再结晶组织的情况下，钎焊前的伸长率变小，成型加工性变低。
本发明的热交换器用铝合金翅片材的拉伸强度(钎焊前的拉伸强度)为170～230MPa。若钎焊前的铝合金翅片材的拉伸强度低于上述范围，则难以维持成型后的形状，此外，若钎焊前的铝合金翅片材的拉伸强度超过上述范围，则成型时的回弹(spring back)变大，难以制成目标的形状。
本发明的热交换器用铝合金翅片材的铝合金的特征在于，所述铝合金为H2n材，其中，n为选自2、4以及6中的整数。
就本发明的热交换器用铝合金翅片材而言，将铝合金的基体设为纤维状组织和将铝合金中的化学成分的组成设为上述范围，由此能将钎焊后的晶粒尺寸控制为40～200μm。并且，通过钎焊后的铝合金的晶粒尺寸为40～200μm，优选为40～100μm，抑制熔蚀的发生，并且钎焊性变高，并且强度变高。需要说明的是，钎焊时的钎焊加热条件是在580～610℃下进行1～10分钟的通常的钎焊加热条件。
此外，就本发明的热交换器用铝合金翅片材而言，将铝合金中的Si和Mn的含量设为上述范围，施加以下所述的适当的热处理，由此能将钎焊加热后的铝合金中的具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度控制为0.50×106个/mm2以上，优选为0.60×106个/mm2以上。就本发明的热交换器用铝合金翅片材而言，含有被规定为适当量的Si和Mn，施加以下所述的适当的热处理，由此在基体中析出具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物，通过加工应变的钉扎效果(pinning effect)，有助于翅片材的高强度化。在钎焊后的铝合金中，具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度为0.50×106个/mm2以上，优选为0.60×106个/mm2以上。若析出的金属间化合物的当量圆直径小于上述范围，则钉扎效果变小，此外，即使析出的金属间化合物的当量圆直径超过上述范围，钉扎效果也变小。此外，若析出的金属间化合物的数密度小于上述范围，则强度变低。
此外，就本发明的热交换器用铝合金翅片材而言，将铝合金的基体设为纤维状组织和将铝合金中的化学成分的组成设为上述范围，施加以下所述的适当的热处理，由此将钎焊后的晶粒尺寸控制为40～200μm，除此以外，将铝合金中的Si和Mn的含量设为上述范围，施加以下所述的适当的热处理，由此使钎焊后的铝合金中的具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度为0.50×106个/mm2以上，优选为0.60×106个/mm2以上，由此能使钎焊后的强度提高。
就本发明的热交换器用铝合金翅片材而言，钎焊后的铝合金的拉伸强度为150～180MPa。
此外，就本发明的热交换器用铝合金翅片材而言，将铝合金中的Zn含量设为1.00～1.80质量％，由此翅片的自身耐蚀性变高。
本发明的热交换器用铝合金翅片材的制造方法的特征在于，对由铝合金形成的铸块不进行均匀化处理，而是加热至400～500℃来开始热轧并进行热轧，在350℃以下结束热轧，接着，以一个或多个道次进行冷轧，或者，进行一个或多个道次的冷轧和在冷轧的道次之间进行的一次以上的中间退火，接着，进行最终退火，所述铝合金含有1.00～1.60质量％的Mn、0.70～1.20质量％的Si、0.05～0.50质量％的Fe、0.05～0.35质量％的Cu以及1.00～1.80质量％的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。
就本发明的热交换器用铝合金翅片材的制造方法而言，按照常规方法来铸造规定的化学组成的铝合金的铸块，对铸块不实施均匀化处理，而是进行热轧、一个或多个道次的冷轧、或者一个或多个道次的冷轧和在冷轧的道次之间进行的一次以上的中间退火、以及最终退火，得到规定的厚度的热交换器用铝合金翅片材。在热轧中，在400～500℃下开始热轧并进行热轧，在350℃以下结束热轧。在进行热轧后，进行一个或多个道次的冷轧，或者，进行一个或多个道次的冷轧和在冷轧的道次之间进行的一次以上的中间退火，接着，进行最终退火，得到热交换器用铝合金翅片材。此时，通过适当选择冷加工中的加工度、退火温度以及退火时间和退火后的冷却速度等，能将构成翅片材的铝合金的基体设为纤维状组织。但是，为了将铝合金的基体设为纤维状组织，需要使最终退火温度比接着热轧的冷轧后的铝合金的再结晶开始温度低。铝合金的再结晶开始温度根据铝合金的成分、热轧开始温度以及热轧结束温度、热轧后的冷轧的加工度发生变化，因此设为与之相应的最终退火温度。
作为铝合金的组织的判别，可以进行能观察晶体晶界这样的抛光和蚀刻处理，用光学显微镜进行观察，由此来判别是再结晶组织还是纤维状组织。在能清晰地观察到晶体晶界而未观察到组织呈纤维状延伸的轧制组织的情况下，判别为再结晶组织，另一方面，在未清晰地观察到晶体晶界而观察到轧制组织的情况下，判别为纤维状组织。有时再结晶组织与纤维状组织混在一起，但在再结晶组织与纤维状组织混在一起的情况下，钎焊后晶粒尺寸局部地变大，机械性质的不均变大，因此不优选。
本发明的热交换器的特征在于，所述热交换器是对本发明的热交换器用铝合金翅片材进行钎焊而得到的热交换器，构成该热交换器的翅片的铝合金的晶粒尺寸为40～200μm，该铝合金中具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度为0.50×106个/mm2以上。
本发明的热交换器通过如下方式制造而成：将本发明的热交换器用铝合金翅片材成型为构成热交换器的翅片的形状，与管材、板材等其他构成热交换器的构件组合，进行钎焊接合。就是说，本发明的热交换器具有：通过本发明的热交换器用铝合金翅片材被进行钎焊加热而得到的翅片；以及管材、板材等其他构成热交换器的构件。
本发明的热交换器的翅片材是本发明的热交换器用铝合金翅片材被进行钎焊加热而得到的，因此，由铝合金形成，该铝合金含有1.00～1.60质量％的Mn、0.70～1.20质量％的Si、0.05～0.50质量％的Fe、0.05～0.35质量％的Cu以及1.00～1.80质量％的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。
本发明的热交换器的翅片是本发明的热交换器用铝合金翅片材被进行钎焊加热而得到的，因此强度高。本发明的热交换器的翅片的拉伸强度为150～180MPa。
作为管材，可使用以下管材：将由外表面侧的钎料材和芯材构成的2层材或者在其内表面侧配置有钎料材或牺牲材(sacrificial material)的3～4层材成型为管的形状的管材；在这些由2～4层材构成的管内配置由波纹成型后的裸翅片(bare fin)或包覆翅片(clad fin)构成的内翅片(inner fin)并成型出硬钎焊(brazing)条，对侧端面进行高频焊接而制成圆管，通过辊成型而制成扁平的管形状的管材。此外，作为管材，也可使用以下管材：通过将板的端侧的一部分重叠，或者将板的一部分以成为管的内柱的方式折弯，不进行焊接，而是通过钎焊加热来制成扁平管形状的管材。
此外，也可以在挤出扁平多孔管的外表面涂装Si粉末等钎料材粉末，与翅片材进行钎焊接合。可以在钎料材粉末中混合具有助焊剂(flux)成分的粉末、具有牺牲阳极效果的粉末、粘合剂。作为板材，可使用在芯材根据需要包覆有钎料材、牺牲阳极材的板，成型加工成所期望的形状来使用。
用作管材的硬钎焊片的芯材只要是用作热交换器用的芯材，就并不特别限定，可列举出纯Al、Al－Cu系合金、Al－Mn系合金、Al－Mn－Cu系合金、Al－Cu－Mn－Mg系合金等。
此外，钎料材成分只要具有比管材、板材低的熔点，就可以使用任何合金，例如，可列举出Al－Si系合金、Al－Si－Zn系合金、Al－Si－Cu系合金等含Si的铝合金粉末等；K2SiF6等含有Si并在钎焊时生成钎料材的助焊剂等。
钎焊时的钎焊加热条件只要是在通常的钎焊加热中使用的条件，就没有特别限制，例如是在580～610℃下进行1～10分钟的通常的钎焊加热条件。此外，作为钎焊后的冷却速度，优选将550℃至450℃的冷却速度设为50～80℃/分钟。若冷却速度过慢，则Cu系析出物容易沿着晶界析出，容易发生晶界腐蚀。
就本发明的热交换器而言，构成翅片的铝合金的晶粒尺寸为40～200μm，优选为40～100μm。通过构成翅片的铝合金的晶粒尺寸处于上述范围，翅片的强度变高。
就本发明的热交换器而言，构成翅片的铝合金中的具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度为0.50×106个/mm2以上，优选为0.60×106个/mm2以上。通过构成翅片的铝合金中的具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度处于上述范围，翅片的强度变高。构成翅片的铝合金中的具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度的上限值优选为8.00×106个/mm2以下，更优选为5.00×106个/mm2以下，特别优选为3.00×106个/mm2以下。
本发明的热交换器中的翅片是本发明的热交换器用铝合金翅片材被进行钎焊加热而得到的，因此，本发明的热交换器的特征在于，翅片由铝合金形成，该铝合金含有1.00～1.60质量％的Mn、0.70～1.20质量％的Si、0.05～0.50质量％的Fe、0.05～0.35质量％的Cu以及1.00～1.80质量％的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，构成翅片的铝合金的晶粒尺寸为40～200μm，构成翅片的铝合金中的具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度为0.50×106个/mm2以上。
以下，示出实施例，对本发明进行具体说明，但本发明并不限定于以下所示的实施例。
实施例
通过连续铸造来铸造出表1和表2所示的组成的铸块。对这些合金不实施均匀化处理，而是经过热轧、冷轧、最终退火来制作出厚度0.05mm的板(H2n材)。此时，通过调整最终退火温度来调整铝合金翅片材的组织。此外，对通过相同的方法热轧后的板材进行冷轧，在再结晶完成温度以上进行中间退火后，经过精冷轧来制作出也为厚度0.05mm的比较材(H14材)。
对于通过上述方法得到的铝合金翅片材，按照以下的方法，评价了(1)组织、(2)拉伸强度和断裂伸长率。此外，对于通过上述方法得到的铝合金翅片材，作为与钎焊相应的加热，将翅片材在氮气中加热至600℃，之后以60℃/分钟的冷却速度从550℃冷却至450℃，对于所得到的试验片，评价了(3)与钎焊相应的加热后的拉伸强度、(4)晶粒尺寸、(5)金属间化合物的析出密度、(6)耐蚀性。此外，对于通过上述方法得到的铝合金翅片材，评价了(7)钎焊性。
(1)组织状况
在将H2n坯料的表面抛光后进行蚀刻，用显微镜观察显微组织，由此观察了组织状况。在能判别出晶粒的情况下，判定为再结晶组织，在未清晰地观察到晶粒而观察到轧制组织的情况下，判定为纤维状组织。
(2)拉伸强度和断裂伸长率
在成型出JIS5号试验片后，在常温下进行拉伸试验，测定出拉伸强度。此外，将断裂后的试验片对接，测定出断裂伸长率。
(3)与钎焊相应的加热后的拉伸强度
对于上述与钎焊相应的加热后的板材进行拉伸试验，测定出拉伸强度。
(4)晶粒尺寸
在将上述与钎焊相应的加热后的表面抛光后进行蚀刻，用显微镜观察显微组织，由此观察了组织状况，通过比较法测定出晶粒尺寸。
(5)金属间化合物的析出密度
将上述与钎焊相应的加热后的板材以能看到L－ST截面的方式切出，通过抛光和离子铣削(ion milling)制作出平滑面，利用FE－SEM以加速电压1kV进行截面观察。对所得到的照片数据进行图像分析，测定出各粒子的当量圆直径和个数。
(6)耐蚀性
对于上述与钎焊相应的加热后的板材，进行24小时的依据ASTM G85－A3的SWAAT的腐蚀试验。评价了试验后的翅片材的重量减少量和腐蚀形态。将翅片的自身腐蚀少且未发生晶界腐蚀或者晶界腐蚀轻微的设为○，将翅片的自身腐蚀大或者晶界腐蚀显著的设为×。
(7)钎焊性
对翅片材进行波纹成型，将采用JIS－A3003合金为心材、采用JIS－A4045合金为钎料材的厚度0.23mm的板材(以下，称为管材)以钎料材面与翅片顶部相接的方式组装，在管材的钎料材侧表面涂布浓度3％的氟化物系助焊剂后，在氮气气氛中、600℃下进行3分钟的钎焊加热，制作出热交换器的微型芯(mini-core)。对于该微型芯，通过目视来观察翅片材与管材的接合部，根据翅片的压曲和熔融的有无评价了钎焊性。将压曲和熔融均不存在的情况设为○，将存在压曲或熔融的情况设为×。
[表1]
Figure BDA0002688975880000121
[表2]
Figure BDA0002688975880000122
[表3]
Figure BDA0002688975880000131
*F：纤维状组织、R：再结晶组织
[表4]
Figure BDA0002688975880000132
*F：纤维状组织、R：再结晶组织
如表3所示，满足本发明的规定的No.1至No.3均为H2n材，拉伸强度为170～230MPa，伸长率为3％以上。即使在600℃下加热时，晶粒尺寸也为40μm以上，未观察到翅片熔融、压曲，钎焊性良好。此外，钎焊后的具有当量圆直径0.1～1.0μm的金属间化合物的数密度均为0.50×106个/mm2以上，拉伸强度显示出150MPa以上的优异的强度。就耐蚀性而言，也显示出在SWAAT试验中晶界腐蚀、自身腐蚀均轻微。
相对于此，就No.4和No.5而言，Zn含量过高，因此，熔点降低，从而在钎焊时发生熔蚀，不能说是良好的钎焊性，此外自身耐蚀性不充分。就No.6～No.8而言，坯料为再结晶组织，因此伸长率小、不充分。此外，就No.8而言，钎焊后的晶粒尺寸大，钎焊后拉伸强度不充分。

Claims (6)

1.一种热交换器用铝合金翅片材，其特征在于，
所述热交换器用铝合金翅片材由铝合金形成，所述铝合金含有1.00～1.60质量％的Mn、0.70～1.20质量％的Si、0.05～0.50质量％的Fe、0.05～0.35质量％的Cu以及1.00～1.80质量％的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，
该铝合金的基体为纤维状组织，
所述热交换器用铝合金翅片材的拉伸强度为170～230MPa。
2.根据权利要求1所述的热交换器用铝合金翅片材，其特征在于，
所述铝合金还含有0.20质量％以下的Zr。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的热交换器用铝合金翅片材，其特征在于，
所述铝合金为H2n材，其中，n为选自2、4以及6中的整数。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的热交换器用铝合金翅片材，其特征在于，
在钎焊后的铝合金中，具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度为0.50×106个/mm2以上，并且，钎焊后的晶粒尺寸为40～200μm。
5.一种热交换器用铝合金翅片材的制造方法，其特征在于，
对由铝合金形成的铸块不进行均匀化处理，而是加热至400～500℃来开始热轧并进行热轧，在350℃以下结束热轧，接着，以一个或多个道次进行冷轧，或者，进行一个或多个道次的冷轧和在冷轧的道次之间进行的一次以上的中间退火，接着，进行最终退火，所述铝合金含有1.00～1.60质量％的Mn、0.70～1.20质量％的Si、0.05～0.50质量％的Fe、0.05～0.35质量％的Cu以及1.00～1.80质量％的Zn，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。
6.一种热交换器，其特征在于，
所述热交换器是对权利要求1～5中任一项所述的热交换器用铝合金翅片材进行钎焊而得到的热交换器，
构成该热交换器的翅片的铝合金的晶粒尺寸为40～200μm，该铝合金中具有0.1～1.0μm的当量圆直径的Al－Mn系金属间化合物和Al－Si－Mn系金属间化合物的合计的数密度为0.50×106个/mm2以上。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115572866A (zh) * 2022-10-18 2023-01-06 华峰铝业有限公司 一种高耐腐蚀热交换器翅片及其制备方法
CN115595473A (zh) * 2022-10-18 2023-01-13 上海华峰铝业股份有限公司（Cn） 一种铸轧翅片及其制备方法与应用

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7222047B1 (ja) * 2021-09-28 2023-02-14 株式会社Uacj 配管コネクタ用アルミニウム合金押出材、その製造方法及び配管コネクタ

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002161323A (ja) * 2000-11-17 2002-06-04 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 成形性及びろう付け性に優れた熱交換器用アルミニウム合金フィン材
US20040028940A1 (en) * 2002-06-24 2004-02-12 Taketoshi Toyama Aluminum alloy fin material for heat exchangers and heat exchanger including the fin material
CN101124451A (zh) * 2005-02-17 2008-02-13 住友轻金属工业株式会社 热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料
CN101233251A (zh) * 2005-07-27 2008-07-30 日本轻金属株式会社 高强度铝合金翅片材料及其制造方法
CN101407874A (zh) * 2006-10-13 2009-04-15 萨帕铝热传输有限公司 高强度和抗垂弛的散热片材料

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6635652B2 (ja) 2014-12-24 2020-01-29 三菱アルミニウム株式会社 熱交換器用フィン材および熱交換器用組み付け体
JP6829627B2 (ja) * 2017-03-01 2021-02-10 株式会社Uacj 熱交換器用アルミニウム合金製フィン材

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002161323A (ja) * 2000-11-17 2002-06-04 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 成形性及びろう付け性に優れた熱交換器用アルミニウム合金フィン材
US20040028940A1 (en) * 2002-06-24 2004-02-12 Taketoshi Toyama Aluminum alloy fin material for heat exchangers and heat exchanger including the fin material
CN101124451A (zh) * 2005-02-17 2008-02-13 住友轻金属工业株式会社 热交换器用铝合金硬钎焊散热片材料
CN101233251A (zh) * 2005-07-27 2008-07-30 日本轻金属株式会社 高强度铝合金翅片材料及其制造方法
CN101407874A (zh) * 2006-10-13 2009-04-15 萨帕铝热传输有限公司 高强度和抗垂弛的散热片材料

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115572866A (zh) * 2022-10-18 2023-01-06 华峰铝业有限公司 一种高耐腐蚀热交换器翅片及其制备方法
CN115595473A (zh) * 2022-10-18 2023-01-13 上海华峰铝业股份有限公司（Cn） 一种铸轧翅片及其制备方法与应用
CN115595473B (zh) * 2022-10-18 2024-04-09 上海华峰铝业股份有限公司 一种铸轧翅片及其制备方法与应用

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