CZ201654A3

CZ201654A3 - Plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CZ201654A3
Application number: CZ2016-54A
Authority: CZ
Inventors: Atsushi Fukumoto; Akio Nikura
Original assignee: Uacj Corporation
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2014-06-12
Publication date: 2016-02-24
Also published as: DE112014003155T5; JP6106748B2; BR112015030253A2; CN105339514A; US10436528B2; US20160169600A1; WO2015001725A1; CN105339514B; JPWO2015001725A1

Abstract

Plech (10) ze slitiny hliníku k tvrdému pájení vykazuje základní materiál (11), který obsahuje hliníkovou slitinu, tvrdou pájku (12) na bázi Al-Si, naplátovanou na jeden povrch základního materiálu, a materiál (13) obětované anody, naplátovaný na druhý povrch základního materiálu, přičemž základní materiál obsahuje určité množství prvků Si, Fe, Cu a Mn a určité množství jednoho, dvou nebo více prvků vybraných z Ti, Zr, Cr a V. Materiál obětované anody obsahuje určité množství prvků Si, Fe, Mg a Zn, s tím, že rozhraní mezi základním materiálem a materiálem obětované anody, v příčném řezu paralelním s podélným směrem a ve směru tloušťky, obsahuje 300 částic/mm intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu nebo méně, a že základní materiál a materiál obětované anody mají nerekrystalizovanou strukturu. Plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení je tenký a současně vykazuje vynikající svařitelnost a mez pevnosti po tvrdém pájení.

Description

Plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení a způsob jeho výroby Oblast techniky [0001] Předložený vynález se týká jednak plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení, který se používá pro zhotovování výměníku tepla pro automobily a podobně, a jednak způsobu jeho výroby. Konkrétně řečeno, předložený vynález se týká plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení, který se s výhodou používá jako materiál (trubkový materiál) pro vytvoření cesty chladicí kapaliny nebo chladivá ve výměníku tepla, a který se zejména používá ve spojení s vysokofrekvenčním odporovým svařováním za účelem, prostřednictvím tohoto vysokofrekvenčního odporového svařování, vytvoření ploché trubky a způsobu výroby této ploché trubky.

Dosavadní stav techniky [0002]

Vzhledem k tomu, že slitiny hliníku jsou lehké a vykazují vysokou tepelnou vodivost, používají se tyto slitiny pro vytváření výměníků tepla pro automobily, například takových jako chladiče, kondenzátory, výparníky, tělesa topení nebo mezistupňové chladiče. Výměník tepla pro automobily se zhotovuje převážně metodou tvrdého pájení, přičemž se tvrdé pájení obvykle provádí s použitím tvrdé pájky na bázi Al-Si při vysoké teplotě kolem 600 °C.

[0003]

Jako metoda tvrdého pájení se používají různé postupy. Většinou se, například, používá metoda tvrdého pájení 2 : *. . 2 : *. . • · « té* · · • · · • · · M ···« které je tavidlem využívající fluoridové tavidlo, nekorozívním, ve spojení s plynem N2.

[0004] Třívrstvý trubkový materiál, který obsahuje slitinu na bázi Al-Mn, jejímž typickým představitelem je slitina JIS3003 nebo podobně, jako základní materiál, se obecně používá jako trubkový materiál pro výměník tepla, ve kterém, uvnitř z tohoto materiálu vytvořené trubky, cirkuluje chladicí kapalina, například takový jako chladič nebo těleso topení automobilu. Uvedený třívrstvý trubkový materiál se získá například naplátováním materiálu obětované anody, například takového jako slitina Al-Zn, na vnitřní povrch základního materiálu ze slitiny JIS3003, a naplátováním tvrdé pájky, například takové jako slitina na bázi Al-Si, na jeho vnější povrch.

[0005] Během výrobního postupu trubky používané pro zhotovování chladiče nebo tělesa topení se čelní plochy třívrstvého trubkového materiálu spojují na tupo a kontinuálně svařují, přičemž se současně tento materiál zpracovává do tvaru trubky, a po odřezání a odstranění svarových lemů ze svarových spojů se výsledná trubka zpracovává do ploché formy za získání ploché trubky.

[0006]

Vzhledem k tomu, že v současné době se zvyšuje požadavek na snižování hmotnosti automobilů, byly zkoumány cesty, jak snížit hmotnost výměníků tepla pro automobily a, v souvislosti s tím, jak redukovat tloušťku jednotlivých součástí tvořících tento tepelný výměník. Pro zajištění redukce tloušťky těchto součástí je nutný materiál, který vykazuje, ve srovnání

4 · · Μ ···· s běžně používanými materiály, vyšší mez pevnosti po tvrdém pájení a vyšší odolnost vůči korozi.

[0007]

Prostředky pro zvýšení meze pevnosti zahrnují jednak způsob zvýšení meze pevnosti spočívající v přidání Si a Cu do základního materiálu ve vysokých množstvích, a jednak způsob zvýšení meze pevnosti spočívající v přidání Mg do materiálu obětované anody. Nicméně, problémy spojené s kvalitou takových materiálů, jako například praskání svarů, se budou během svařování, v důsledku redukce tloušťky a zvýšení meze pevnosti, vyskytovat mnohem pravděpodobněji, a je tudíž žádoucí trubkový materiál s vynikající svařitelností.

[0008]

Například v dokumentu PTL 1 se navrhuje plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení, ve kterém je, za účelem omezení lokálního tavení během svařování, stanovená distribuce Mg2Si sloučenin vytvořených kolem rozhraní základní materiál/materiál obětované anody. Vedle toho se, například, v dokumentu PLT 2 navrhuje plátovaný materiál ze slitiny hliníku, u kterého jsou definované struktura základního materiálu a mez pevnosti v tahu plátovaného materiálu.

[0009]

Svařitelnost materiálu je možné zlepšit prostřednictvím určitého rozsahu prvků. Nicméně, v případech, kdy jsou koncentrace prvků, takových jako Mg a Cu, které se do základního materiálu a materiálu obětované anody přidávají za účelem vytvoření materiálu s malou tloušťkou a současně docílení materiálu s vysokou mezí pevnosti, na hranicích zrn vysoké, se vyskytují problémy, protože teplota tavení na hranicích zrn se snižuje a na hranicích zrn tak během svařování dochází k dřívějšímu tavení. Stejně tak v případech, ve kterých se svařování provádí ve spojení s řadou intermetalických sloučenin na bázi Al-Mg-Cu vyskytující se na rozhraní mezi základním materiálem a materiálem obětované anody, se vyskytují problémy, protože intermetalická sloučenina se taví dříve a dochází k odlupování materiálu obětované anody. Z uvedených důvodů není možné uvažovat, že svařitelnost je možné dostatečně zajistit za použití běžných technologií, a že je tudíž žádoucí další zlepšení svařitelnosti materiálu malé tloušťky s vysokou mezí pevnosti.

[0010]

Jak již bylo uvedeno shora, na základě použití standardních technologií je obtížné zajistit materiál, který by byl, co do tloušťky, tenký, a který by současně vykazoval vynikající svařitelnost a zvýšenou mez pevnosti po tvrdém pá j ení.

Seznam patentové literatury [0011] PTL 1: JP-A-7-179971 PTL 2: JP-A-2001-170793

Podstata vynálezu Řešený technický problém [0012] Řešení podle předloženého vynálezu bylo vytvořené se zřetelem na shora uvedené problémy, a jeho cílem je poskytnout plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení pro elektrické odporové svařování, který vykazuje vynikající svařitelnost a vynikající mez pevnosti po tvrdém pájení, a který je s výhodou možné použit zejména jako materiál pro vytvořeni tekutinové cesty výměníku tepla pro automobily.

Podstata nárokovaného řešeni [0013]

Za účelem dosažení uvedeného záměru se, podle patentového nároku 1 předloženého vynálezu, navrhuje plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení sestávající ze základního materiálu obsahujícího slitinu hliníku, tvrdé pájky na bázi Al-Si, naplátované na jeden povrch základního materiálu, a materiálu obětované anody, naplátované na druhý povrch základního

materiálu, ve kterém základní materiál obsahuje slitinu hliníku obsahující Si: 0,2 až 1,0 % hmotn., Fe: 0,05 až 0,40 % hmotn., Cu: 0, 4 až 1,2 % hmotn., Mn: 0,3 až 1,8 % hmotn., jeden, dva nebo více prvků vybraných z Ti: 0 ,02 až 0,30 % hmotn., Zr: 0,02 až 0,30 % hmotn., Cr: 0,02 až 0,30 % hmotn. a V: 0, 02 až 0,30 % hmotn., a zbytek AI a nevyhnutelné nečistoty; a ve kterém materiál obětované anody obsahuje slitinu hliníku obsahující Si: 0,05 až 0,50 % hmotn., Fe: 0,01 až 0,30 % hmotn., Mg: 1,0 až 3,0 % hmotn., Zn: 2,0 až 6,0 % hmotn., a zbytek AI a nevyhnutelné nečistoty s tím, že rozhraní mezi základním materiálem a materiálem obětované anody, v příčném řezu paralelním vzhledem k podélnému směru a ve směru tloušťky, obsahuje 300 částic/mm intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu nebo méně, a že základní materiál a materiál obětované anody mají nerekrystalizovanou strukturu.

[0014]

Podle patentového nároku 2 předloženého vynálezu, závislého na patentovém nároku 1, základní materiál dále obsahuje Mg: 0,05 až 0,60 % hmotn.

[0015]

Podle patentového nároku 3 předloženého vynálezu, závislého na patentovém nároku 1 nebo 2, materiál obětované anody dále obsahuje alespoň jeden prvek z Ti: 0,02 až 0,30 % hmotn. a V: 0,02 až 0,30 % hmotn.

[0016]

Podle patentového nároku 4 předloženého vynálezu, závislého na kterémkoli z patentových nároků 1 až 3, je smluvní mez kluzu 0,2% 140 až 200 N/mm2, a poměrné prodloužení v procentech 5 % nebo větší.

[0017]

Podle patentového nároku 5 předloženého vynálezu, způsob výroby plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle kteréhokoli z patentových nároků 1 až 4, zahrnuje: krok odlévání slitin hliníku pro základní materiál, materiál obětované anody a tvrdou pájku, v uvedeném pořadí, krok plátování spočívající v plátování materiálu obětované anody na jeden povrch základního materiálu a plátování tvrdé pájky na druhý povrch, krok ohřevu plátovaného materiálu, krok válcování za tepla, krok válcování za studená a krok žíhání s tím, že krok žíhání zahrnuje jednak mezioperační žíhání během kroku válcování za studená, a jednak konečné žíhání po kroku válcování za studená, nebo pouze konečné žíhání; že konečná teplota kroku válcování za tepla je 200 až 320 °C; a že žíhací teploty mezioperačního žíhání a konečného žíhání jsou 230 až 320 °C v případě diskontinuálního žíhání, a 250 až 400 °C v případě kontinuálního žíhání.

[0018]

Podle patentového nároku 6 předloženého vynálezu, závislého na patentovém nároku 5, je žíháním mezioperačního žíhání a konečného žíhání diskontinuální žíhání.

[0019]

Podle patentového nároku 7 předloženého vynálezu, závislého na patentovém nároku 5 nebo 6, je doba žíhání v případě diskontinuálního žíhání 1 až 10 hodin.

[0020]

Podle patentového nároku 8 předloženého vynálezu, závislého na patentovém nároku 5, je doba žíhání v případě kontinuálního žíhání 0 až 50 sekund.

[0021]

Podle patentového nároku 9 předloženého vynálezu, závislého na kterémkoli z patentových nároků 5 až 8, způsob dále zahrnuje krok homogenizačního zpracování, při kterém se ingot základního materiálu homogenizuje na teplotu 550 °C nebo nižší.

[0022]

Podle patentového nároku 10 předloženého vynálezu, závislého na kterémkoli z patentových nároků 5 až 9, se plátovaný materiál podrobuje ohřevu na teplotu 400 až 550 °C po dobu 1 až 10 hodin před krokem válcování za tepla.

[0023]

Podle patentového nároku 11 předloženého vynálezu, závislého na kterémkoli z patentových nároků 5 až 10, je počáteční teplota kroku válcování za tepla 400 až 530 °C. Výhodné účinky vynálezu [0024]

Podle předloženého vynálezu je možné získat plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení, který je, co do tloušťky, tenký, ale současně vykazuje vynikající svařitelnost a mez pevnosti po tvrdém pájení. Uvedený plech k tvrdému pájení je tenký, a současně je, co do hmotnosti, lehký a vykazuje, pro použití jako výměník tepla pro automobily a podobně, vynikající tepelnou vodivost. Kromě toho tento plech vykazuje i vynikající mez pevnosti po tvrdém pájení. Na základě uvedených skutečností může být tudíž provozní životnost výměníku tepla dále prodloužena.

Stručný přehled obrázků na výkresech [0025] [Obr. 1]

Pohled na plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle předloženého vynálezu, znázorněný v příčném řezu. Příklady provedení vynálezu [0026] Původci předloženého vynálezu provedli intenzivní průzkum uvedených problémů, a na základě výsledků tohoto průzkumu zjistili, že plátovaný materiál se specifickým složením slitiny a strukturou dosahuje stanovené cíle a na základě těchto zjištění předložený vynález završuje. Provedení předloženého vynálezu budou konkrétně objasněná dále.

[0027]

Nejprve bude příkladně objasněné provedení struktury plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení. Uvedená struktura bude dále objasněná na příkladu, ve kterém se trubkový materiál používá ve spojení s chladičem, tělesem topení nebo podobně, ve kterých cirkuluje, například, chladicí kapalina nebo chladivo.

[0028]

Jak může být seznatelné z obr. 1, plech 1_0 ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle předloženého vynálezu je třívrstvý plátovaný materiál, vykazující základní materiál 11 obsahující slitinu hliníku, tvrdou pájku 12 na bázi Al-Si naplátovanou na jeden povrch základního materiálu 11, a materiál 13 obětované anody naplátovaný na druhý jeho povrch. Naplátované podíly tvrdé pájky 12 a materiálu jL3 obětované anody 13 pro shora uvedená použití jsou s výhodou 7 až 25 % obecně, a s ještě větší výhodou 8 až 20 %. V příkladu na obr. 1 je naplátovaný podíl tvrdé pájky 12 například 10 %, a naplátovaný podíl materiálu 13 obětované anody například 20 %. Tloušťka plechu _10 k tvrdému pájení, vytvořeného postupem uvedeným shora, je s výhodou 0,15 až 0,30 mm, a s ještě větší výhodou 0,18 až 0,25 mm. V příkladu podle obr. 1 je tloušťka například 0,3 mm.

[0029] Dále budou objasněny důvody přidávání základních prvků do základního materiálu 11 a do materiálu 1_3 obětované anody, které tvoří plech 10 k tvrdému pájení podle provedení, množství přidávaných prvků a upřednostňované materiály pro tvrdé pájky 12.

[0030] [1. Základní materiál]

Si: 0,2 až 1,0 % hmotn.

Si tvoří s Fe a Mn intermetalickou sloučeninu na bázi Αΐ-Mn-Si-, Al-Fe-Si- nebo Al-Fe-Mn-Si-, a tato intermetalická sloučenina působí tak, že dochází k disperznímu zpevňování nebo ke zpevňování tuhého roztoku vytvářením tuhého roztoku s matricí, čímž se, v důsledku toho, zvyšuje mez pevnosti materiálu. Kromě toho Si reaguje s Mg a dosahuje, prostřednictvím precipitace sloučeniny Mg2Si stárnutím, účinek zvýšení meze pevnosti. Obsah Si je 0,2 až 1,0 % hmotn. (z důvodu zjednodušení budou obsahy/množství dále označované pouze jako ,,%")· V případě, kdy je obsah menší než 0,2 %, jsou jeho účinky nedostatečné, zatímco v případě, kdy obsah přesáhne 1,0 %, se teplota solidu (teplota tavení) základního materiálu snižuje, a, v důsledku lokálního tavení během svařování a tavení základního materiálu během tvrdého pájení, bude mnohem pravděpodobněji docházet ke zhoršení svařitelnosti. Upřednostňovaným obsahem Si je obsah 0,2 až 0,5 %.

[0031]

Fe: 0,05 až 0,40 %

Fe má sklon tvořit intermetalickou sloučeninu v rozsahu, kterým může být rekrystalizační zárodek. Obsah Fe je 0,05 až 0,40 %. V tomto rozmezí mohou krystalické sloučeniny po tvrdém pájení zhrubnout, a může tak být účinně omezená difúze tvrdé pájky. V případě, kdy je obsah menší než 0,05 %, je nezbytné použití hliníkového kovu vysoké jakosti, což má za následek vysoké náklady. V případě, kdy obsah překročí 0,40 %, mají krystalické sloučeniny po tvrdém pájení jemnou strukturu, a tvrdá pájka může difundovat. Upřednostňovaným obsahem Fe je obsah 0,10 až 0,25 %.

[0032]

Cu: 0,4 až 1,2 %

Cu má vliv na zvýšení meze pevnosti, v důsledku zpevňování tuhého roztoku. Cu také zvyšuje rozdíly potenciálů materiálu obětované anody a žebra posunem potenciálu v ušlechtilejším směru a dosahuje, prostřednictvím účinku obětované anody, zlepšení antikorozního účinku. Navíc se, v důsledku precipitace intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu stárnutím, zvyšuje mez pevnosti. Obsah Cu je 0,4 až 1,2 %. V případě, kdy je obsah menší než 0,4 %, jsou jeho účinky nedostatečné, naproti tomu co v případě, kdy obsah překročí ·· • t 11 l i

• · • ·· ·· 1,2 %, bude mnohem pravděpodobněji docházet ke korozi na hranicích zrn, a základní materiál se bude, v důsledku snížení teploty tavení, mnohem pravděpodobněji tavit. Navíc se, v případě, kdy jeho obsah přesáhne 1,2 %, svařitelnost zhoršuje v důsledku lokálního tavení během svařování. Upřednostňovaným obsahem Cu je obsah 0,5 až 1,0 %.

[0033]

Mn: 0,3 až 1,8 %

Mn má vliv na zvýšení meze pevnosti, schopnosti tvrdého pájení a odolnosti vůči korozi. Mn má také vliv na posun potenciálu v ušlechtilejším směru. Obsah Mn je 0,3 až 1,8 %. V případě, kdy je obsah menší než 0,3 %, jsou účinky nedostatečné, zatímco v případě, kdy obsah překročí 1,8 %, existuje tendence k vytváření, během odlévání, intermetalické sloučeniny s velkými zrny, a plasticita materiálu se zhoršuje. Obsah Mn je s výhodou 0,5 až 1,5 %.

[0034] Základní materiál dále obsahuje jeden, dva nebo více prvků z Ti, Zr, Cr a V.

Ti: 0,02 až 0,30 %

Ti má vliv na zvýšení meze pevnosti, v důsledku zpevňování tuhého roztoku, a zvýšení odolnosti vůči korozi. Obsah Ti je 0,02 až 0,30 %. V případě, kdy je jeho obsah menší než 0,02 %, jsou účinky nedostatečné, zatímco v případě, kdy jeho obsah překročí 0,30 %, existuje tendence k vytváření intermetalické sloučeniny s velkými zrny, a plasticita materiálu se zhoršuje. Upřednostňovaným obsahem Ti je obsah 0,10 až 0,20 %.

[0035]

Zr: 0,02 až 0,30 %

Zr má vliv, v důsledku zpevňování tuhého roztoku, na zvýšení meze pevnosti. Kromě toho, jemnozrnná sloučenina na

bázi Al-Zr precipituje, a Zr způsobuje vytváření hrubozrnných krystalických sloučenin po tvrdém pájeni. Obsah Zr je 0,02 až 0,30 %. V případě, kdy je obsah menší než 0,02 %, není uvedený vliv dostatečný, zatímco v případě, kdy obsah překročí 0,30 %, existuje tendence k vytváření intermetalické sloučeniny s velkými zrny, a plasticita materiálu se zhoršuje. Upřednostňovaným obsahem Zr je obsah 0,10 až 0,20 %.

[0036]

Cr: 0,02 až 0,30 %

Cr má vliv, v důsledku zpevňování tuhého roztoku, na zvýšení meze pevnosti, a na zvýšení odolnosti vůči korozi. Obsah Cr je 0,02 až 0,30 %. V případě, kdy je jeho obsah menší než 0,02 %, účinky jsou nedostatečné, zatímco v případě, kdy jeho obsah překročí 0,30 %, existuje tendence k vytváření intermetalické sloučeniny s velkými zrny, a plasticita materiálu se zhoršuje. Upřednostňovaným obsahem Cr je obsah 0,10 až 0,20 %.

[0037] V: 0,02 až 0,30 % V má vliv, v důsledku zpevňování tuhého roztoku, na zvýšení meze pevnosti, a na zvýšení odolnosti vůči korozi. Obsah V je 0,02 až 0,30 %. V případě, kdy je obsah menší než 0,02 %, jeho účinky jsou nedostatečné, zatímco v případě, kdy jeho obsah přesáhne 0,30 %, existuje tendence k vytváření intermetalické sloučeniny s velkými zrny, a plasticita materiálu se zhoršuje. Upřednostňovaným obsahem V je obsah 0,10 až 0,20 %.

[0038]

Kromě toho může základní materiál dále obsahovat Mg.

Mg: 0,05 až 0,60 %

Mg má vliv, v důsledku precipitace stárnutím na základě vytváření intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu a sloučenin Mg2Si a MgZn2, na zvýšení meze pevnosti. Upřednostňovaným obsahem Mg je obsah 0,05 až 0,60 %. V případě, kdy je obsah Mg menší než 0,05 %, nemusí být jeho účinek dostačující. Naproti tomu v případě, kdy obsah překročí 0,60 %, schopnosti tvrdého pájení se zhoršují. Navíc v případě, kdy obsah Mg překročí 0,60 %, existuje tendence k výskytu segregace, a teplota tavení základního materiálu se lokálně snižuje. Čili, přivádění tepla během svařování může být příčinou lokálního tavení materiálu a může zhoršovat i svařitelnost. Ještě upřednostňovanějším obsahem Mg je tedy obsah 0,05 až 0,40 %.

[0039]

Složení slitiny základního materiálu již bylo popsáno shora, nicméně základní materiál může obsahovat Zn, B, Ni a podobné prvky jako nevyhnutelné nečistoty, každý v množství 0,05 % nebo menším a v celkovém množství 0,15 % nebo menším.

[0040] [2. Materiál obětované anody]

Si: 0.05 až 0.50 %

Si reaguje s Mg, který se přidává do materiálu obětované anody nebo do základního materiálu za vytvoření sloučeniny Mg2Si, a zvyšuje tak, v důsledku precipitace stárnutím, mez pevnosti. Obsah Si je 0,05 až 0,50 %. V případě, kdy je obsah menší než 0,05 %, je jeho účinek nedostatečný. Naproti tomu v případě, kdy obsah překročí 0,50 %, se teplota solidu (teplota tavení) materiálu obětované anody snižuje, a, v důsledku lokálního tavení během svařování a tavení materiálu obětované anody během tvrdého pájení, bude mnohem pravděpodobněji docházet ke zhoršení svařovatelnosti. Kromě toho, protože Si má, v důsledku vytváření tuhého roztoku, vliv 14: .· * • ·.. ···· ·· ”, • : * ·: · · · *..* .:·· • l • · · • · »·· · · na posun potenciálu v ušlechtilejším směru, Si posouvá potenciál materiálu obětované anody v ušlechtilejším směru a zhoršuje účinek materiálu obětované anody. Upřednostňovaným obsahem Si je obsah 0,10 až 0,40 %.

[0041]

Fe: 0,01 až 0,30 %

Fe tvoří sloučeninu s AI a dalšími prvky ve slitině hliníku a zhoršuje odolnost vůči korozi tím, že působí jako katoda. To znamená, že obsah Fe je s výhodou nízký, avšak, nicméně, hliníkový kov vysoké čistoty s nízkým obsahem Fe zvyšuje náklady. Vzhledem k uvedenému je proto účinný obsah Fe 0,01 až 0,30 %. Upřednostňovaným obsahem Fe je obsah 0,05 až 0,25 %.

[0042]

Mg: 1,0 až 3,0 %

Mg má vliv, prostřednictvím precipitace stárnutím v důsledku vytváření intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu a vytváření Mg2Si a MgZn2, na zvýšení meze pevnosti. Upřednostňovaným obsahem Mg je obsah 1,0 až 3,0 %. V případě, kdy je obsah menší než 1,0 %, je jeho účinek nedostatečný. Naproti tomu v případě, kdy obsah překročí 3,0 %, bude, v důsledku snížení teploty solidu (teplota tavení), mnohem pravděpodobněji docházet ke zhoršení mezioperačních schopností a k tavení materiálu obětované anody, a vyskytovat se tendence k segregaci. V důsledku uvedených skutečností se lokálně snižuje teplota tavení základního materiálu, a dochází k lokálnímu tavení, které je způsobené přiváděním tepla ze svařování, což má za následek zhoršení svařitelnosti. Ještě upřednostňovanějším obsahem Mg je tedy obsah 1,2 až 2,5 %.

[0043] o. o

Zn: 2,0 až 6,0

Zn může posouvat potenciál materiálu obětované anody v méně ušlechtilém směru, a může tudíž zvyšovat rozdíl potenciálu od základního materiálu. V důsledku toho má Zn, díky účinku obětované anody, vliv na zvýšení odolnosti vůči korozi. Zn má kromě toho, v důsledku precipitace stárnutím MgZn2, účinek na zvýšení meze pevnosti. Tento obsah Zn je 2,0 až 6,0 %. V případě, kdy je obsah menší než 2,0 %, jsou jeho účinky nedostatečné, zatímco v případě, kdy obsah překročí 6,0 %, rychlost koroze se zvyšuje, a materiál obětované anody se spotřebuje již v počáteční fázi, což má za následek zhoršení odolnosti vůči korozí. Upřednostňovaným obsahem Zn je obsah 3,0 až 5,0 %.

[0044]

Materiál obětované anody může dále obsahovat alespoň jeden prvek z Ti a V.

Ti: 0,02 až 0,30 %

Ti má vliv, v důsledku zpevňování tuhého roztoku, na zvýšení meze pevnosti, a zvýšení odolnosti vůči korozi.

Upřednostňovaným obsahem Ti je obsah 0,02 až 0,30 %. V případě, kdy je obsah menší než 0,02 %, nemusí být účinky zvýšení meze pevnosti a odolnosti vůči korozi dostatečné.

Naproti tomu v případě, kdy obsah překročí 0,30 %, existuje tendence k vytváření intermetalické sloučeniny s velkými zrny, a plasticita materiálu se může zhoršit. Ještě upřednostňovanějším obsahem Ti je tedy obsah 0,10 až 0,20 %.

[0045] V: 0,02 až 0,30 % V má vliv, v důsledku zpevňování tuhého roztoku, na zvýšení meze pevnosti, a zvýšení odolnosti vůči korozi.

Upřednostňovaným obsahem V je obsah 0,02 až 0,30 %. V případě, kdy je obsah menší než 0,02 %, nemusí být jeho účinky dostatečné. Naproti tomu v případě, kdy jeho obsah překročí ·· • · 16 • · ♦ · · • · ·♦·· 0,30 %, existuje tendence k vytváření intermetalické sloučeniny s velkými zrny, a plasticita materiálu se může zhoršit. Ještě upřednostňovanějším obsahem V je tedy obsah 0,10 až 0,20 %.

[0046]

Složení slitiny materiálu obětované anody již bylo popsáno shora, nicméně, materiál obětované anody může obsahovat Cu, Mn, Zr, Cr, B, Ni a podobné prvky jako nevyhnutelné nečistoty, každý v množství 0,05 % nebo menším a v celkovém množství 0,15 % nebo menším.

[0047] [3. Tvrdá pájka]

Obecně může být jako tvrdá pájka použitá tvrdá pájka na bázi Al-Si, nicméně, výběr tvrdé pájky není nijak zvlášť omezen. Jako tvrdou pájku je, například, výhodné použít slitinu JIS4343, 4045 nebo 4047 (AI - 7 až 13 % Si).

[0048]

Do tvrdé pájky s jemnozrnnou strukturou může být za účelem vytvoření sloučenin Si přidaný alespoň buď Na nebo Sr. Příslušné obsahy jsou s výhodou 0,003 až 0,020 %. A s ještě větší výhodu jsou příslušné obsahy 0,005 až 0,015 %.

[0049] [4. Intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu na rozhraní mezi základním materiálem a materiálem obětované anody] V plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle předloženého vynálezu je množství intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu na rozhraní mezi základním materiálem a materiálem obětované anody, v příčném řezu paralelním s podélným směrem (směr válcování) a ve směru tloušťky, řízené 17 ♦ · ·· tak, aby odpovídalo 300 částicím/mm nebo méně. Důvody budou objasněné dále.

[0050]

Plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle předloženého vynálezu obsahuje Cu v základním materiálu a Mg v materiálu obětované anody. Během kroků přivádění tepla po plátování základního materiálu s materiálem obětované anody válcováním za tepla a metalurgickým vázáním materiálů, konkrétně řečeno, v době po navinutí do svitku po válcování za tepla až do jeho ochlazení a během následného žíhání svitku, Cu v základním materiálu difunduje do materiálu obětované anody, a Mg v materiálu obětované anody difunduje do základního materiálu. Původci předloženého vynálezu zjistili, že se během vzájemné difúze v krocích přivádění tepla na rozhraní mezi základním materiálem a materiálem obětované anody vytváří intermetalická sloučenina na bázi Al-Mg-Cu. Teplota tavení intermetalické sloučeniny je podstatně nižší než teplota tavení slitiny hliníku, a to kolem 500 °C. Bylo zjištěno, že v případě, kdy se elektrické odporové svařování provádí ve spojení s množstvím intermetalických sloučenin nacházejících se na rozhraní mezi základním materiálem a materiálem obětované anody, se intermetalická sloučenina na základě přivádění tepla ze svařování taví, a materiál obětované anody se na vzájemném rozhraní odlupuje ze základního materiálu.

[0051]

Kromě toho bylo, na základě průzkumu původců vynálezu, zjištěno, že za účelem omezení jevu takového jako je odlupování je nezbytné omezit hustotu intermetalické zabránit pravidelné a sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu na rozhraní mezi základním materiálem a materiálem obětované anody na určitou úroveň nebo nižší, a zabránit pravidelné distribuci intermetalické sloučeniny. Konkrétně řečeno, v případě, kdy je plech k tvrdému pájení, například, ve formě svitku, je hustota intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu na rozhraní mezi základním materiálem a materiálem obětované anody, v příčném řezu paralelním s podélným směrem a ve směru tloušťky, omezená na 300 částic nebo méně na jednotku délky (mm) rozhraní. V případě, kdy hustota překročí 300 částic/mm, dochází k výskytu pravidelné distribuce intermetalické sloučeniny, v důsledku čehož během svařování vyvstává jev odlupování na rozhraní základní materiál/materiál obětované anody. Hustota je s výhodou 200 částic/mm nebo menší. Dolní mez hustoty není nikterak specificky omezená, protože je automaticky stanovená složením slitin a způsobem výroby. Dolní mez je, podle předloženého vynálezu, 50 částic/mm.

[0052]

Existují dvě hlavní metody snižování hustoty intermetalické sloučeniny: metoda spočívající v ohřevu sloučeniny na teplotu, při které sloučenina difunduje do slitiny hliníku ve formě tuhého roztoku (zpracování roztoku); a metoda spočívající v omezování přivádění tepla při krocích přivádění tepla, během kterých dochází k vytváření intermetalické sloučeniny.

[0053] Při metodě spočívající v ohřevu intermetalické sloučeniny na teplotu, při které intermetalické sloučenina difunduje do slitiny hliníku ve formě tuhého roztoku, je nezbytné plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podrobit ohřevu na vysokou teplotu přibližně 400 až 550 °C, přičemž u slitin hliníku při ohřevu na tuto teplotu docházím k rekrystalizaci. Tato metoda, protože rekrystalizace, jak bude popsáno dále, způsobuje praskání svarů, není vhodná. To znamená, že použití metody, která spočívá v omezení přivádění tepla v krocích přivádění tepla, ve kterých dochází k vytvoření intermetalické sloučeniny, je účinné pro omezení jak odlupování během svařování, tak i praskání svarů. Specifická metoda spočívající v omezení přivádění tepla se provádí řízením konečné teploty kroku válcování za tepla popsaným dále, a řízením žíhací teploty během kroku žíhání.

[0054] [5. Struktury základního materiálu a materiálu obětované anody] V plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle předloženého vynálezu mají základní materiál a materiál obětované anody nerekrystalizovanou strukturu. Důvody budou objasněny dále.

[0055] V případě, kdy v základním materiálu a v materiálu obětované anody dochází při kroku žíhání a podobně k rekrystalizaci, se ve slitinách hliníku hranice krystalových zrn v důsledku shromažďování prvků tuhého roztoku (Cu, Mg, Zn a podobně) na hranicích krystalových zrn posouvají, a jednotlivé prvky segregují na hranicích krystalických zrn ve vysokých koncentracích. Vzhledem k tomu, že prvky tuhého roztoku snižují teplotu tavení slitiny hliníku, teplota tavení hranice krystalových zrn se segregovanými prvky se snižuje. To znamená, že v případě, kdy jsou materiál obsahující rekrystalizovaný základní materiál a materiál obětované anody vystavené elektrickému odporovému svařování, se, v důsledku přivádění tepla během svařování, hranice krystalových zrn taví jako první, a dochází, v důsledku napětí aplikovaného při spojování na tupo čelních ploch plechu k tvrdému pájení zpracovaného, co do formy, do trubky, například k výskytu praskání svaru. Pro zabránění praskání svarů je nezbytné, aby základní materiál a materiál obětované anody měly nerekrystalizovanou strukturu.

[0056] [6. Mechanické vlastnosti materiálu]

Pro účely svařování je nutno zformovat materiál do trubky a přesně spojit čelní plochy na tupo. V případě, kdy se mechanické vlastnosti materiálu nacházejí mimo vyhovující rozmezí, není možné materiál při jeho zpracováváni do trubky zpracovat do patřičného tvaru, a jeho svařitelnost se zhoršuje. Smluvní mez kluzu je 0,2% a poměrné prodloužení v procentech jsou důležité pro zpracovatelnost.

[0057]

Smluvní mez kluzu 0,2% se s výhodou pohybuje v rozmezí 140 až 200 N/mm2. V případě, kdy je smluvní mez kluzu 0,2% nižší než 140 N/mm2, vzniká, například, při spojování čelních ploch na tupo problém, protože se konce materiálu deformují a čelní plochy v důsledku toho navzájem přesně nedosedají. Naproti tomu tehdy, kdy smluvní mez kluzu 0,2% překročí 200 N/mm2, dochází při tvarování materiálu do trubky k jeho dopružování ve větší míře, což představuje stejný problém, tedy problém spočívající v tom, že čelní plochy navzájem přesně nedosedají. Smluvní mez kluzu 0,2% je tedy, s ještě větší výhodou, 150 až 190 N/mm2.

[0058]

Poměrné prodloužení je s výhodou 5 % nebo větší. V případě, kdy je poměrné prodloužení menší než 5 %, existuje během zpracovávání do trubky tendence k výskytu místní deformace. Poměrné prodloužení je tedy, s ještě větší výhodou, 10 % nebo větší. Horní mez poměrného prodloužení není nikterak omezená, je, nicméně, automaticky určená složeními slitin a způsobem výroby. Podle vynálezu je horní mez 20 %. 21 • ·♦ [0059] [7. Způsob výroby plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení] Dále bude příkladně objasněný způsob výroby plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle předloženého vynálezu.

[0060]

Plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle předloženého vynálezu se zhotovuje plátováním tvrdé pájky na bázi Al-Si na jeden povrch slitiny základního materiálu se shora uvedeným složením a plátováním materiálu obětované anody připraveného ze slitiny se shora uvedeným složením na druhý povrch základního materiálu.

[0061]

Nejprve se, za účelem přípravy slitin hliníku pro základní materiál a materiálu obětované anody, každá ze slitin hliníku s požadovaným složením roztaví, odlije a poté se, pokud je to nezbytné, homogenizuje. Za účelem přípravy tvrdé pájky se slitina hliníku s požadovaným složením roztaví a odlije, ale již se nepodrobuje homogenizaci.

[0062]

Jako způsob odlévání se obecně použijí způsob odlévání DC a způsob odlévání CC. Za účelem přípravy základního materiálu se ingot nehomogenizuje nebo se homogenizuje při teplotě 550 °C či nižší. V případě, kdy teplota překročí 550 °C, se intermetalická sloučenina na bázi Mn v základním materiálu stává hrubozrnnou sloučeninou. V případě, kdy hrubozrnná intermetalická sloučenina na bázi Mn působí jako rekrystalizační zárodek během tvrdého pájení, dochází u krystalických sloučenin základního materiálu po tvrdém pájení k vytvoření jemnozrnné struktury, a, v důsledku toho, vyvstává tam, kde tvrdá pájka difunduje a způsobuje erozi hranic krystalických zrn základního materiálu, tendence k nedostatečnosti difúze tvrdé pájky. V případě, kdy se homogenizace provádí, je upřednostňovanou homogenizační teplotou základního materiálu teplota nižší než 530 °C. Spodní hranice homogenizační teploty je 450 °C. Doba homogenizace je 2 až 10 hodin, a s výhodou 3 až 8 hodin. V případě, kdy je doba homogenizace kratší než dvě hodiny, je vliv na vytváření krystalických sloučenin základního materiálu po tvrdém pájení jako hrubozrnných sloučenin nedostatečný, naproti tomu co v případě, kdy je doba homogenizace delší než 10 hodin, se počet rekrystalizačních zárodků během tvrdého pájení zvyšuje, a struktura krystalických sloučenin základního materiálu po tvrdém pájení se zjemňuje.

[0063]

Ingot materiálu obětované anody se s výhodou nehomogenizuje. Důvody jsou následující. V případě, kdy se materiál obětované anody homogenizuje, dochází v materiálu obětované anody k vyvíjení intermetalických sloučenin na bázi Al-Fe a Al-Fe-Si. Vytvořené intermetalické sloučeniny velmi pravděpodobně ve slitině hliníku zůstanou i během tvrdého pájení, aniž by došlo k jejich tavení, a stabilní fáze Mg2Si a MgZn2 mají, během mezioperačního ochlazování po tvrdém pájení, tendenci precipitovat na povrchu intermetalických sloučenin. V důsledku toho se množství Mg a Zn, která nepřispívají ke zvýšení precipitace stárnutím, zvyšují, a mez pevnosti se zhoršuje.

[0064]

Poté se, po zpracování povrchů ingotů základního materiálu, materiálu obětované anody a tvrdé pájky, materiál obětované anody a tvrdá pájka každý válcuje na požadované tloušťky za použití válcování za tepla. Teploty válcování za tepla ingotu materiálu obětované anody a ingotu tvrdé pájky jsou 380 až 500 °C. Za tepla válcovaný materiál obětované anody a tvrdá pájka se spojí s ingotem základního materiálu plátováním, a plátovaný materiálu se připraví ohřevem spojených materiálů před válcováním za tepla při teplotě 400 až 550 °C a poté válcováním za tepla spojených materiálů. V případě, kdy je teplota ohřevu před válcováním za tepla nižší než 400 °C, se tlakové spojování materiálu (materiál obětované anody) a základního materiálu plátováním stává obtížným. Naproti tomu v případě, kdy je teplota ohřevu před válcováním za tepla vyšší než 550 °C, se intermetalická sloučenina na bázi Mn v základním materiálu stává hrubozrnnou sloučeninou, a struktura krystalických sloučenin základního materiálu se po pájení natvrdo zjemňuje. Kromě toho se na povrchu materiálu obětované anody vytváří silná oxidová vrstva MgO, v důsledku čehož se tlakové spojování základního materiálu a materiálu obětované anody během válcování za tepla zhoršuje. Ještě výhodnější teplotou ohřevu před válcováním za tepla je teplota 420 až 530 °C. Doba ohřevu před válcováním za tepla je 1 až 10 hodin, s výhodou 2 až 8 hodin. V případě, kdy je tato doba kratší než jedna hodina, může být teplota navzájem spojených materiálů nestejnoměrná, a tlakové spojení během válcování za tepla se zhoršuje, naproti tomu co v případě, kdy tato doba překročí 10 hodin, se počet rekrystalizačních zárodků během tvrdého pájení zvyšuje, a krystalické sloučeniny základního materiálu po tvrdém pájení se zjemňují.

[0065]

Mimoto je počáteční teplota válcování za tepla 400 až 530 °C, a konečná teplota válcování za tepla je 200 až 320 °C. Jak již bylo uvedeno shora, řízením konečné teploty tímto způsobem může být přivádění tepla, v důsledku kterého dochází k vytvoření intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu, omezeno, a hustota intermetalické sloučeniny může být snížena. 24 ·· c • · « ··· • · • · ·· ····

To znamená, že při mezikrocích, ve kterých se provádí navíjení materiálu do svitku za jeho udržování na vysoké teplotě, je tvorba sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu na rozhraní základní materiál/materiál obětované anody omezena. V případě, kdy je konečná teplota válcování za tepla nižší než 200 °C, se vyskytují problémy jako například hoření válcovacího oleje použitého při válcování za tepla. V případě, kdy konečná teplota válcování za tepla překročí 320 °C, dojde po navinutí plátovaného materiálu do svitku, na rozhraní základní materiál/materiál obětované anody, k vytvoření intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu, a podíl pravidelné distribuce intermetalické sloučeniny se zvyšuje. Upřednostňovanou konečnou teplotou válcování za tepla je tedy teplota 230 až 300 °C.

[0066] Následně se za tepla válcovaný plátovaný materiál válcuje za studená a poté podrobuje žíhání. V případě diskontinuálního žíhání je žíhací teplota 230 až 320 °C, s výhodou 250 až 300 °C. Řízením žíhací teploty uvedeným způsobem je možné omezit přivádění tepla, v důsledku kterého dochází k vytvoření intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu, a, v důsledku toho je možné snížit i hustotu této intermetalické sloučeniny. To znamená, že v případě, kdy je teplota vyšší než 320 °C, dochází na rozhraní základní materiál/materiál obětované anody k vytváření sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu, a podíl pravidelné distribuce intermetalické sloučeniny se zvyšuje. Naproti tomu v případě, kdy je žíhací teplota nižší než 230 °C, se mez pevnosti zvyšuje, a tvářitelnost během svařování se zhoršuje. Doba žíhání je jedna až osm hodin, s výhodou dva až pět hodin. V případě, kdy je doba žíhání kratší než jedna hodina, dochází k tomu, že teplota ve svitku je nestejnoměrná, a mechanické vlastnosti materiálů se podstatně odlišují. Naproti tomu v případě, kdy doba žíhání překračuje osm hodin, Zn 25 • · · • * • · · · · · v materiálu obětované anody difunduje do základního materiálu, a odolnost vůči korozi po tvrdém pájení se může zhoršit. V případě kontinuálního žíhání za použití metody CAL je žíhací teplota 250 až 400 °C, s výhodou 280 až 380 °C. Doba žíhání je 0 až 50 sekund, s výhodou 10 až 30 sekund. Důvody pro omezení horní a dolní meze žíhací teploty a doby žíhání jsou stejné jako v případě diskontinuálního žíhání. V souvislosti s uvedenými skutečnostmi doba žíhání 0 sekund při kontinuálním žíhání znamená, že k ochlazování materiálu dochází bezprostředně poté, co teplota dosáhne žíhací teploty.

[0067] Žíháním v uvedeném smyslu pak může být pouze konečné žíhání, které se provádí po kroku válcování za studená na konečnou tloušťku. Naproti tomu, model zahrnující mezioperační žíhání během válcování za studená, následné konečné válcování za studená s redukcí o 5 až 40 %, a konečné žíhání je rovněž tak přípustný. U obou modelů je typem zušlechtění materiálu H2n.

[0068] V případě, kdy se konečné žíhání neprovádí, se smluvní mez kluzu 0,2% materiálu zvyšuje, a poměrné prodloužení materiálu se zmenšuje, což má za následek zhoršení tvářitelnosti při svařování. Za účelem řízení smluvní meze kluzu 0,2% materiálu a poměrného prodloužení ve vyhovujících rozsazích se vedle konečného žíhání navíc s výhodou provádí mezioperační žíhání.

[0069]

Jako způsob žíhání se používají diskontinuální žíhání prováděné v žíhací peci s diskontinuálním provozem a kontinuální žíhání s použitím CAL, nicméně, pro účely předloženého vynálezu se upřednostňuje žíhání diskontinuální. Důvody jsou následující. Jak již bylo uvedeno shora, je, za účelem dosažení odpovídající struktury základního materiálu a materiálu obětované anody a dosažení, na jejich rozhraní, vyhovující distribuce intermetalické sloučeniny, nutné udržovat žíhací teplotu na nízké hodnotě. Při kontinuálním žíhání je, nicméně, doba průchodu plechu při žíhání (doba žíhání) krátká, a je tak, během žíhání při nízké teplotě, obtížné řídit teplotu celého plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení ve svitku v podélném směru a ve směru šířky tak, aby byla rovnoměrná.

[0070]

Tloušťka plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle předloženého vynálezu a naplátované podíly příslušných vrstev nejsou nikterak konkrétně omezeny. Například, v případě trubkového materiálu použitého pro vytvoření chladiče, tělesa topení a podobně, popsanými shora, může být plech k tvrdému pájení tenký s tloušťkou asi 0,3 mm nebo menší, s výhodou kolem 0,15 až 0,3 mm. V tomto případě jsou naplátované podíly vrstvy materiálu obětované anody a vrstvy tvrdé pájky 5 až 20 %. Také v případě, kdy se plech k tvrdému pájení použije jako trubkový materiál pro mezistupňový chladič a podobně, je možné vytvořit plech k tvrdému pájení, který vykazuje tloušťku asi 0,2 až 0,8 mm. V tomto případě se naplátované podíly vrstvy materiálu obětované anody a vrstvy tvrdé pájky pohybují kolem 3 až 15 %.

[0071]

Plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle předloženého vynálezu objasněný shora je sice, co do tloušťky, tenký, je však způsobilý vykazovat vynikající svařitelnost a mez pevnosti po tvrdém pájení. Proto je, v souladu s příslušným provedením, možné získat plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení, který je s výhodou použitelný zejména jako materiál pro vytváření cesty pro tekutinu výměníku tepla pro automobily. Příklady [0072] Dále budou, na základě porovnání se srovnávacími příklady, které představují příklady mimo nárokovaný rozsah, popsána a konkrétně objasněna příkladná provedení plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle předloženého vynálezu; nicméně, předložený vynález není omezený pouze na tato příkladná provedení.

[0073]

Nejprve byla každá ze slitin základního materiálu o chemických složeních uvedených v Tabulce 1 a každá ze slitin materiálu obětované anody o chemických složeních uvedených v Tabulce 2, odlité za použití odlévání do kovové formy a dokončené zpracováním obou jejich povrchů. U složení slitin uvedených v Tabulce 1 a Tabulce 2, označení znamená, že příslušný prvek nebyl detekcí vůbec zjištěn nebo byla jeho hodnota menší než mez detekce, a označení "zbytek" zahrnuje, kromě AI, i nevyhnutelné nečistoty.

[0074] 28 • · ·

• · · •· ·♦*' • · [Tabulka 1]

Označení slitiny Složení slitiny % hmotn.) Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Cr V AI AI 0,2 0,20 0,8 1,1 - - 0,10 - - - zbytek A2 1,0 0,20 0,4 U - - - 0,10 - - zbytek A3 0,5 0,05 1,2 0,3 - - - - 0,10 - zbytek A4 0,5 0,40 0,8 1,8 - - - - - 0,10 zbytek A5 0,5 0,20 0,8 1,1 - - 0,1 00,01 0,01 0,01 zbytek A6 0,5 0,20 0,8 1,1 - - 0,02 - - - zbytek A7 0,5 0,20 0,8 1,1 - - 0,30 0,02 - - zbytek A8 0,5 0,20 0,8 1,1 - - - 0,30 0,02 - zbytek A9 0,5 0,20 0,8 1,1 - - - - 0,30 0,02 zbytek A10 0,5 0,20 0,8 1,1 - - - - - 0,30 zbytek All 0,5 0,20 0,8 1,1 0,05 - - - - - zbytek A12 0,5 0,20 0,8 1,1 0,60 - - - - - zbytek A13 0,1 0,20 0,8 0,2 - - 0,40 - - - zbytek A14 1,2 0,50 0,8 1,1 - - - 0,40 - - zbytek A15 0,5 0,20 0,3 1,1 - - - - 0,40 - zbytek A16 0,5 0,20 1,4 2,0 - - 0,15 - - 0,40 zbytek A17 0,5 0,20 0,8 1,1 0,70 - - - - - zbytek [0075] [Tabulka 2]

Označení slitiny Složen slitiny % hmotn.) Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr V Cr AI B1 0,05 0,15 - - 1,8 4,0 - - - - zbytek B2 0,50 0,01 - - 1,8 4,0 - - - - zbytek B3 0,05 0,30 - - 1,0 4,0 - - - - zbytek B4 0,30 0,15 - - 3,0 2,0 - - - - zbytek B5 0,30 0,15 - - 1,8 6,0 - - - - zbytek B6 0,30 0,15 - - 1,8 4,0 0,02 - - - zbytek B7 0,30 0,15 - - 1,8 4,0 0,30 - 0,02 - zbytek B8 0,30 0,15 - - 1,8 4,0 - - 0,30 - zbytek B9 0,02 0,15 - - 0,8 4,0 - - - - zbytek BIO 0,60 0,40 - - 1,8 4,0 0,40 - - - zbytek Bil 0,30 0,15 - - 1,8 1,0 - - 0,40 - zbytek B12 0,30 0,15 - - 3,5 7,0 - - - - zbytek [0076]

Jako tvrdá pájka byla použita slitina JIS4045.

Každý z ingotů tvrdé pájky a materiálu obětované anody byl podrobený válcováni za tepla při teplotě 500 °C na požadované tloušťky, a takto připraveny příslušné plošné materiály plechy. Materiály obětované anody nebyly podrobeny homogenizaci.

[0077]

Ingoty základního materiálu nebyly podrobeny homogenizaci. Za tepla válcovaná tvrdá pájka a každý za tepla válcovaný materiál obětované anody byly naplátovány na základní materiál v kombinaci tvrdá pájka - základní materiál - materiál obětované anody. Naplátovaný podíl tvrdé pájky byl 10 %, a naplátovaný podíl materiálu obětované anody byl 15 %. Tyto plátované materiály byly podrobeny ohřevu na teplotu 500 °C po dobu dvou hodin a poté válcovány za tepla za podmínek, kdy počáteční teplotou byla teplota 480 °C a konečnou teplotou teplota uvedená v Tabulce 3. Ihned po válcování za studená předtím za tepla válcovaných materiálů byly za studená válcované materiály podrobeny mezioperačnímu žíhání v žíhací peci s diskontinuálním provozem za podmínek uvedených v Tabulce 3 (ve výrobním kroku 8 nebylo mezioperační žíhání provedeno), a konečnému válcování za studená na konečnou tloušťku 0,25 mm. A nakonec bylo v žíhací peci s diskontinuálním provozem za podmínek uvedených v Tabulce 3 provedeno konečné žíhání (u výrobních kroků č. 13 a 14 nebylo konečné žíhání provedeno), a připraveny zkušební materiálové vzorky plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení (typ zušlechtění: H2n). Po provedení mezioperačního žíhání byla redukce tloušťky při mezioperačním žíhání na konečnou tloušťku 30 %. Protože výrobní kroky č. 13 a 14 nezahrnují konečné žíhání, byl typ zušlechtění plechů Hln. ·· * 30 • · · [0078] [Tabulka 3] Výrobní postup č.: Konečná teplota válcování za tepla Mezioperační žíhání Konečné žíhání 1 200 °C 270 °C 270 °C 2 320 °C 270 °C 270 °C 3 280 °C 230 °C 270 °C 4 280 °C 320 °C 270 X 5 280 °C 270 °C 230 °C 6 280 °C 270 °C 320 °C 7 280 °C 200 °C 270 °C 8 280 °C - 270 °C 9 180 °C 340 °C 270 °C 10 280 °C 370 °C 270 °C 11 340 X 270 °C 340 °C 12 280 °C 270 °C 370 °C 13 280 °C 270 °C - 14 280 °C 370 eC - [0079]

Co se týče příslušných materiálových vzorků plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení (zkušební materiály č. 1 až 38) připravených způsobem popsaným shora, byly distribuce intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu, struktury základního materiálu a materiálu obětované anody, mechanické vlastnosti (smluvní mez kluzu 0,2% a poměrné prodloužení), schopnosti elektrického odporového svařování, mez pevnosti po tvrdém pájení, schopnosti tvrdého pájení (spojovací poměr žeber, odolnost vůči erozi a odolnost vůči tavení) a odolnost vůči korozi na straně chladicí kapaliny hodnoceny za použití dále uvedených metod. Zjištěné výsledky jsou uvedené v Tabulkách 4 až 6.

CO

[0080]

oj M H3 M • « • * • · • · · · * • » * • · · · · · >d c o o o O o O o o o o o o o o o o o NI O '<y S .— C >M to >qj X so" ov 00 LO rH ro 00 oo CM CM 00 rsl 00 o LO rH CD 00 σ O c E — £ Ό rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH 4-* to CL 2 CL > '0) v u c >d ro _C 03 C O o o O O o O O o o o o O o O o o u N oj o s N OJ ^ E psi E 00 cn CO <N CT3 o OM rH rH 00 rH 00 00 00 CM C u £ LO LO 00 hs CD Γν Γ*Ν ΓΝ o LD 00 o o ^ 3 D NI z" rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH CM rH rH rH CM CM E ^ (/3 'OJ '> '>* '>. '> '>* '>· '>· '> > '>* '> '> '> '> c C C C C C C C C C C H LL C C C c oj 03 03 03 03 03 OJ 03 03 OJ 03 03 03 03 03 OJ OJ > > > > > > > > > > > > > > > > > o O O O O O o O O o O O O O O o o >QJ >* NI M NI NI NI NI NI NI NI NJ NJ NJ NJ NJ NJ NJ NJ λ ·σ 03 03 03 03 03 03 03 03 03 03 03 03 (Ό 03 OJ rd 03 O o 4-· 4-· 4-· 4-· c to to to to to to to to to to 'JO 03 > k. > k. > k. > k. > k. > k. > k_ 2“ 2“ ř >· L·. > 2r ř k. V JaL JxL V V V V v OJ OJ 03 QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ OJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ k_ l_ k_ l_ L·- k_ L_ l_ t_ k. k. k. k. (0 03 OJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ Έ c C C C C C C C C C C C C C C C C 4—' 3 '>· '> '>· >» '>· '>· '> '> '>· '>· '> '>· '> '>· '> > > CO '03 c c c c c c c c c c c c c c c Cl c O) oj 03 03 03 03 03 03 03 OJ (Ό OJ 03 03 03 03 03 > > > > > > > > > > > > > > > > > 4-* o o O O O O O O O o o o O O O O O CO NI N NI NI NI NJ NJ NJ NJ N NJ NJ M N N N N E 03 03 03 03 03 03 03 03 03 03 03 (Ό 03 OJ OJ 03 03 4-» +-» 4-» 4—1 4-> 4-· 4-» 4—* 4-> 4—1 4-* to to to to LO to to to to to to to to to > >- > >> t > > > > > > > >> >- >* > > k. k. k_ k_ k_ k. k. u- k. k. k. 03 ..V ..v: v: Jbi QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ OJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ aj QJ '03 M k. k. k_ l_ k. w w k_ L_ k. k. k. k. OJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ QJ c: C C C C C C C C C C C C C C C C 03 3 (IJ c u E u > QD E .£ Έ 'aT u 4-> rH LO rH CT3 rH rH CT3 CTi 03 CD o σι CT3 LO 00 o C i CD CM rH CD CD CD N 03 LO rv CD OM CD LO 4—1 ty >o ^C rH rH CM rH rH rH rH rH rH rH rH CM rH rH rH OM CM to a o .£ '03 ><J to _Q Έ .Q O . 00 ><J ^ -Q o ,ro rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH b > -* > 'QJ > '03 Jjj — 03 <u ^ > T3 rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH O 03 ϋ C CO CO CO CO CO CO CO CO CO CO CD CD CD CO CD CD CD ~ΪΛ Έ xi 03 C O >u 03 C '03 ni O “O 'Z 03 a; 2 s AI A2 A3 A4 A5 A6 A7 00 < A9 A10 All A12 A13 A14 A15 A16 A17 r3 E rH íN ro LO CD 00 CO 10 11 12 13 14 15 16 17 ÍS <u % 5 =5 '2 oa >

υ (Ό > '03 "D C 031 ě i/l CL • ·• · · [Tabulka 4 (pokračováni)] ni— ϋ U u d d d d d d d E 'TO c Ni o a. C O) >k_ 'TO > -t-* > > C ω 'TO > > > C ω >l_ 'TO > M > > c OJ >c- 'TO > > > C 0> >c_ 'TO > M > > Odolnost materiálu vůči korozi na straně chladivá o o 0 0 0 0 o o 0 0 o 0 0 o 0 0 X 'c Ni QJ P > Jr TO 0) +-» >0 >o •3 O > > D _=3 :to :to α; OJ -i-> 4-J TO TO S E Označ. o 0 0 0 0 0 o 0 0 o o 0 0 X 0 X X Výskyt tavení mat. žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný výskyt žádný výskyt výskyt CO co O O c c o o T3 TI O o ro Výskyt eroze žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný výskyt žádný žádný žádný Ι Ο) Označ. _Q O) >N L_ >0) 0 o 0 0 o o o o 0 o o o o o o o X E o Q. U TO > O 5 O E 'o o 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 96 100 100 100 100 68 'o Q. is) Q. CL LO Mez pevnosti materiálu po ohřevu k tvrdému pájení Označ. o o o o o o o o o o o o X o X o o Mez pevnosti v tahu ΓΜ E .E z 171 183 190 181 177 179 185 184 185 183 185 223 162 00 O ΓΜ 161 206 232 Schopnost elektrického odporového svařování 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 X 0 X o rH ΓΜ no *3· LO kO 00 cn 10 11 12 13 14 15 16 17 Ό TO (V vynalezu u TO > 'TO C T3 TO r5^ Q. Ό O Ω. > O LO a • · · • · · co co [0081] m id

M

H

P 8

EH

Mechanické vlastnosti Označ. o O o o o O o o o o O Poměrné prodloužení Np* os 13 13 14 m tH 13 m rH 12 i 12 13 13 14 Označ. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 o 0 Smluvní mez kluzu 0,2 % (N E JE 171 164 180 170 170 172 171 160 173 171 184 Struktura Materiál obětované anody nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný Základní materiál nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný 1 nerekrystalizovaný nerekrystalizovanýn nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný nerekrystalizovaný Distribuce sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu (částice/mm) 161 143 250 161 179 161 179 | 107 179 179 286 Výrobní krok č. vTab. 3 rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH Označení slitiny Materiál obětované anody B2 B3 B4 B5 B6 B7 00 CO B9 BIO Bil B12 Základní materiál A6 A6 A6 A6 A6 A6 A6 A6 A6 A6 A6 18 19 O <N 21 22 23 24 i 25 26 27 28 Příklad podle vynálezu Srovnávací příklad [Tabulka 5 (pokračováni)]

Poznámky vytváření G.C. vytváření G.C. Odolnost materiálu vůči korozi na straně chladivá o o o 0 o o o o X X X Odolnost materiálu vůči erozi a odolnost materiálu vůči tavení Označ. o o o o 0 o o 0 0 o X Výskyt tavení materiálu žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný výskyt Výskyt eroze žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný | žádný žádný žádný žádný Spojovací poměr žeber Označ. 0 o o 0 o o o o o o o Spojovací poměr 100 o o rH 100 100 100 100 100 o o 1 100 100 100 Mez pevnosti materiálu po ohřevu k tvrdému pájení Označ. 0 0 0 0 0 o 0 X 0 0 o Mez pevnosti vtahu ΓΜ E JE zi 183 170 201 184 182 LO 00 rH 184 164 187 185 210 Schopnost elektrického odporového svařování o 0 0 o o o o 0 X o X 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Příklad podle vynálezu Srovnávací příklad m cn [Tabulka 6] * * i * .· • · · · * : . >u 03 c o o o o 0 o 0 o o o o X X Ni o S £ >NJ +-» co O- —\ >03 O sp oS (N ΓΜ LO rH o co co rH rsl O C c .2 η T3 rH rH rH rH rH rH rH rH rH t—1 4-* O π 00 CL Z 03 Q. > '03 .y u c >(J 03 03 C o o 0 o 0 o 0 0 0 X X X X u N QJ o Έ Ni . Λ οι >ξ E ΓΝ rvi E rH o LA CD <N <N N o rH 00 68 LO o c ^ E ID rv 'Ct rv cn CD LO ro ro rsl 3 NJ 2? rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH CN rsl ΟΊ '>* '>* '> > > > £ £ C C C C C '>· '>« '>» c '>. 03 ro 03 m 03 ro 03 C C C c ro c > > > > > > > 03 ro 03 03 > ro - £ O o O o O o O > > > > o > řvi rvi NI ni ISI N M O O O O ni O rvi μ řv| NI NI 03 c 03 03 CO 03 ro ro ro •— • —* ·— ~~ ro ·—’ co 5 4-> CO > +-» co > 4-» CO >* 4-» co >· 4-* CO £- _y 4-* CO čr 4-* CO > 03 4—1 03 4-» ro 4-» 03 4—* 4-» CO >- ro 4-J Σ o i— k- .y c- .y _y > >* £· > U. > k- >0» 03 OJ 03 03 OJ QJ 03 _y _y 03 jy 03 L·. w k_ i_ QJ CD 03 03 03 u. 03 0) OJ 03 03 OJ QJ 03 3 C c c £ £ c £ C 4-* D '>* '> '>* '>- '>· >* '>* > +-* '03 £ c c c c c C C '>* c '>. c 00 03 03 ro 03 ro ro ro ro c ro C 03 c > > > > > > > > 03 > 03 > ro 4-> O O o O o o o O > o > O > (U _N _N _N _N _N _N _N _N O _N o _N O E "ro "ro 75 "ro "ro "ro "ro "ro "ro "ro — 4-> 4—1 4-* 4-» 4-> 4-» 4-» 4-» 4-> CO co co CO co CO CO CO >* > >* čr > > > > > > 03 V y y _y _y .y jy QJ QJ 03 03 03 03 03 03 03 QJ ,.y '03 N i— u. v_ l_ 03 03 QJ oj QJ OJ aj 03 03 QJ i— £ C C c £ c c c C C 03 3 <υ £ U E o D > M £ 00 cn 00 rH L£) co σ> rH cn <J) N ro rH £ 1 03 CO N ID CO 00 σ> N CN ro ro LO rsl b 03 *-· >u *4-» fM rH (N rH (N rH rH ro ro ro ro rH ro O o >£ '03 >U co _Q C X3 O . ro >u .y -O O ro rvj m 'd· LO CD l^v 00 CT) 10 11 fsl t—1 ro tH 14 b b- > * > '03 >. > aj ^ "O rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH _c •M o c co co CO CO CO CO CO CO CD CO CO CO CO 4^ "čó li >03 Σ -Q o Π3 03 >o 03 C '03 M T3 C rH rH rH rH rH ro ro rH rH rH rH rH rH O -X m < < < < < < < < < < < < < '03 γ-Ν £ CD o CN ro LD CD r- 00 cn o rH (N ro ro ro ro ro ro ro ro ro ro _ M ^ QJ 03 OJ _y T3 c )L O > Q_ Q. > U 03 >oj -a c 03o c* >1-υο Q.

[Tabulka 6 (pokračováni)]

Poznámky Odolnost materiálu vůči korozi na straně chladivá o o o o o o o o o o o o o rsi (U 2 > ΟΙ Ί-Ι Označ. o o o 0 o o o o o o o 0 o Ó O > > _E JE 'fO <U cu Μ -M ro ru E E Výskyt tavení materiálu žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný 1/1 to O o c c o o “O "D O o (U Výskyt eroze žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný žádný L. <u >U ω >ní >0) c NI O o o o 0 o o 0 0 o o o o o E o O. G 03 > O ’o Q. UO Spojovací poměr 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 O % O- E >ϋ _D .Φ ~ Q. 2 i c NÍ O o 0 o o o 0 o 0 o o o 0 o C ^(1) Š 1 o - C -iC δ g Q. a) v Έ Σ ° Mez pevnosti v tahu ΓΜ E .E z 170 173 1_ 170 172 172 187 190 171 174 172 174 173 170 Schopnost elektrického odporového svařování 0 o 0 o o 0 0 X X X X X X 29 30 31 32 33 34 35 36 37 00 co 39 40 41 Příklad podle vynálezu Srovnávací příklad

[0083] [a] Distribuce hustoty intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu (částice/mm): Příčné řezy připravených materiálových vzorků, které byly paralelní s podélným směrem (směr válcování) svitku a se směrem tloušťky, byly vyleštěny, načež bylo rozhraní základní materiál/materiál obětované anody podrobeno měření za použití rastrovacího elektronového mikroskopu. Čili, byla měřena distribuce hustot intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu. Distribuce hustot byla měřena na třech místech u každého materiálového vzorku, a za distribuci hustoty se pak považuje aritmetický průměr těchto měření.

[0084] [b] Struktury základního materiálu a materiálu obětované anody:

Po zrcadlovém vyleštění příčných řezů připravených materiálových vzorků, které byly paralelní s podélným směrem (směr válcování) svitku a se směrem tloušťky, bylo provedeno vyleptání dle Bariera, načež byly struktury základního materiálu a materiálu obětované anody podrobeny měření za použití optického mikroskopu. V případě, kdy došlo k vytvoření rekrystalizovaných sloučenin, bylo stanoveno, že vrstva má rekrystalizovanou strukturu. V případě, kdy rekrystalizované sloučeniny vytvořeny nebyly a byla pozorována vláknitá struktura, bylo stanoveno, že vrstva má nerekrystalizovanou strukturu.

[0085] [c] Mechanické vlastnosti (smluvní mez kluzu 0,2% (N/mm2) a poměrné prodloužení (%) ) :

Zkouška tahem byla provedena za podmínek: rychlost testování 10 mm/min a kontrolní délka 50 mm, podle normy 38 »· • · • φ · · · · JIS Ζ2241, při normální teplotě, přičemž byly měřeny smluvní mez kluzu 0,2% (N/mm2) a poměrné prodloužení (%).

[0086] [d] Schopnost elektrického odporového svařování:

Pro účely elektrického odporového svařování byl. ze svitku materiálu rozřezáním, ortogonálně vzhledem k podélnému směru (směr válcování), oddělený svitek každého připraveného materiálového vzorku takovým způsobem, že jeho šířka v podélném směru byla 35 mm. Okraje připraveného svitku materiálu ve směru délky byly spojeny elektrickým odporovým svařováním, a byla tak připravena plochá trubka o šířce 16 mm. Příčný řez získané trubky byl podrobený pozorování za použití optického mikroskopu (zvětšení 200x), přičemž bylo zjišťováno, zda došlo k výskytu praskání svaru a odlupování materiálu obětované anody. Kromě toho byla u každé ploché trubky provedena tlaková zkouška, přičemž se měřil protitlak (tj. mez pevnosti, při které dojde k porušení trubky). V případě, kdy nebylo pozorováno ani praskání svaru a ani odlupování materiálu obětované anody, a kdy protitlak byl 5,0 MPa nebo větší, bylo vzorku materiálu přiřazeno hodnotící označení "o", vyjadřující vynikající schopnost elektrického odporového svařování. Naproti tomu v případě, kdy alespoň jeden z uvedených dvou případů, a to případ, ve kterém došlo k výskytu buď praskání svaru nebo k odlupování materiálu obětované anody, nebo případ, ve kterém byl protitlak, aplikovaný na vzorek, nižší než 5,0 MPa, bylo vzorku materiálu přiřazeno hodnotící označení "x", které vyjadřuje nedostatečnou schopnost elektrického odporového svařování.

[0087] [e] Mez pevnosti v tahu (N/mm2) po tvrdém pájení: Připravené materiálové vzorky byly podrobeny ohřevu na teplotu 600 °C ekvivalentní pro tvrdé pájení po dobu tří minut, následně ochlazeny rychlostí ochlazování 50 °C/min a poté ponechány při teplotě místnosti po dobu jednoho týdne. Poté byly vzorky podrobeny zkoušce tahem za podmínek: rychlost testování tahem 10 mm/min a kontrolní délka 50 mm, podle JIS Z2241, při normální teplotě, a byla měřena mez pevnosti v tahu. Na základě těchto měření bylo vzorku v případě, kdy mez pevnosti v tahu byla 170 N/mm2 nebo větší, přiřazeno hodnotící označení "o", a v případě, kdy mez pevnosti v tahu byla menší než 170 N/mm2, hodnotící označení "x".

[0088] [f] Spojovací poměr žeber (schopnost tvrdého pájení):

Slitinový materiál pro žebra, připravený přidáním 2,5 % Zn do slitiny JIS3003, byl podrobený zvlnění a umístěný na stranu materiálových vzorků plechu k tvrdému pájení, na které je opatřená tvrdá pájka. Poté byly materiály ponořeny do 10% suspenze fluoritového tavidla, vysušeny při teplotě 200 °C, a následně podrobeny ohřevu k tvrdému pájení na teplotu 600 °C po dobu tří minut, čímž byly připraveny zkušební vzorky aktivní části výměníku tepla. Poměr spojených okrajů žeber ve zkušebním vzorku aktivní části výměníku tepla ku všem okrajům žeber se pak považuje za spojovací poměr žeber. Na základě zjištěných skutečností pak bylo materiálovému vzorku v případě, kdy spojovací poměr žeber byl 95 % nebo větší, přiřazeno hodnotící označení "o", vyjadřující vynikající schopnost tvrdého pájení, a v případě, kdy spojovací poměr žeber byl nižší než 95 %, hodnotící označení "x", které vyjadřuje nedostatečnou schopnost tvrdého pájení.

[0089] [g] Odolnost vůči erozi a odolnost vůči tavení (schopnosti tvrdého pájení):

Pozorování průřezů zkušebních vzorků aktivní části výměníku tepla připravených v [f] bylo prováděno za použití optického mikroskopu, přičemž bylo pozorováno, zda došlo k výskytu eroze (difúze tvrdé pájky) základního materiálu a materiálu obětované anody, a zda došlo k tavení materiálu. Na základě zjištěných skutečností bylo vzorku v případě, kdy nedošlo ani k výskytu eroze a ani k tavení materiálu, přiřazeno hodnotící označení "o", a v případě, kdy došlo buď k výskytu eroze nebo k tavení materiálu, nebo u vzorku došlo jak k výskytu eroze, tak i k tavení materiálu, hodnotící označení "x".

[0090] [h] Hodnocení odolnosti vůči korozi na straně chladicí kapaliny (strana chladicí kapaliny/chladiva výměníku tepla):

Odolnost vůči korozi na straně chladicí kapaliny (chladivá) výměníku tepla byla, za použití materiálových vzorků plechu k tvrdému pájení podobných vzorkům pro zkoušku tahem popsaným v [f] , hodnocena následujícím způsobem. Po ohřevu pro tvrdé pájení na teplotu 600 °C po dobu tří minut byla strana tvrdé pájky utěsněna, a materiálové vzorky byly podrobeny zkoušce cyklického ponořování do vody obsahující 500 ppm Cl", 100 ppm S042" a 10 ppm Cu2+, s cyklem osm hodin ponoření do vody o vysoké teplotě 88 °C a 16 hodin ponechání při teplotě místnosti, po dobu tří měsíců. Poté byly měřeny maximální hloubky bodové koroze vzorku materiálu. Na základě těchto měření bylo vzorku materiálu v případě, kdy maximální hloubka důlkové koroze byla 0,1 mm nebo menší, přiřazeno hodnotící označení "o", a v případě, kdy maximální hloubka důlkové koroze překročila 0,1 mm, hodnotící označení "x".

[0091] Příklady 1 až 12, 18 až 24 a 29 až 35 podle předloženého vynálezu měly patřičnou distribuci intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu, a i struktury základního materiálu a materiálu obětované anody byly odpovídající. Mechanické 41 « · vlastnosti (smluvní mez kluzu 0,2% a poměrné prodloužení) těchto materiálů se nacházely ve vyhovujících rozmezích. Svařitelnost a schopnosti elektrického odporového svařování byly vynikající, a rovněž tak i meze pevnosti v tahu po tvrdém pájení byly vysoké, a to 170 N/mm2 nebo větší. SpojoArací poměry žeber byly vysoké, a rovněž vynikající byly i odolnost vůči erozi a odolnost vůči tavení. Kromě toho byla vynikající i odolnost povrchu materiálu obětované anody vůči korozi (strana chladicí kapaliny).

[0092] Výsledky srovnávacích příkladů byly, naproti tomu, následuj ící.

Co se týče těchto materiálů, protože teplota rekrystalizace materiálu obětované anody je nižší než teplota rekrystalizace základního materiálu, nebylo možné, s ohledem na základní materiál a slitiny materiálu obětované anody podle předloženého vynálezu, připravit za stejných podmínek žíhání vzorek kombinace materiálu obětované anody s nerekrystalizovanou strukturou a základního materiálu s rekrystalizovanou strukturou. V případě srovnávacího příkladu 13, vzhledem k tomu, že obsah Si v základním materiálu byl příliš nízký, a obsah Mn byl také příliš nízký, byla mez pevnosti po tvrdém pájení nízká. Kromě toho, protože obsah Ti byl příliš vysoký, došlo k vytvoření intermetalické sloučeniny s velkými zrny (G. C.).

[0093] V případě srovnávacího příkladu 14 došlo, vzhledem k tomu, že obsah Si v základním materiálu byl příliš vysoký, během svařování k lokálnímu tavení, a schopnost elektrického odporového svařování nebyla na přijatelné úrovni. Navíc se teplota tavení základního materiálu snižuje, a během tvrdého pájeni dochází k jeho tavení. Kromě toho, protože obsah Fe v základním materiálu byl příliš vysoký a krystalické sloučeniny základního materiálu měly po tvrdém pájení jemnou strukturu, došlo k výskytu eroze. A navíc, protože obsah Zr byl příliš vysoký, došlo k vytvoření intermetalické sloučeniny s velkými zrny.

[0094] V případě srovnávacího příkladu 15 byla, vzhledem k tomu, že obsah Cu v základním materiálu byl příliš nízký, mez pevnosti po tvrdém pájení špatná. Navíc došlo, vzhledem k tomu, že obsah Cr byl příliš vysoký, k vytvoření intermetalické sloučeniny s velkými zrny.

[0095] V případě srovnávacího příkladu 16 došlo během svařování, vzhledem k tomu, že obsah Cu v základním materiálu byl příliš vysoký, k lokálnímu tavení, a schopnost elektrického odporového svařování nebyla na přijatelné úrovni. Navíc se snížila teplota tavení základního materiálu, a během tvrdého pájení docházelo k jeho tavení. Kromě toho došlo, vzhledem k tomu, že obsah V byl příliš vysoký, k vytvoření intermetalické sloučeniny s velkými zrny.

[0096] V případě srovnávacího příkladu 17 byl, vzhledem k tomu, že obsah Mg v základním materiálu byl příliš vysoký, spojovací poměr žeber nízký. Kromě toho, protože obsah Zn v materiálu obětované anody byl příliš nízký, byla odolnost vůči korozi na straně chladicí kapaliny nedostatečná. Navíc došlo, vzhledem k tomu, že obsah V v materiálu obětované anody byl příliš vysoký, k vytvoření intermetalické sloučeniny s velkými zrny. A ještě dále, protože obsah Mg v základním materiálu byl příliš vysoký, se snížila teplota tavení základního materiálu, a během tvrdého pájení docházelo k jeho tavení.

[0097] V případě srovnávacího příkladu 25 byla, vzhledem k tomu, že obsahy Si a Mg v materiálu obětované anody byly příliš nízké, byla mez pevnosti po tvrdém pájení špatná.

[0098] V případě srovnávacího příkladu 26 došlo, vzhledem k tomu, že obsah Fe v materiálu obětované anody byl příliš vysoký a i obsah Ti byl příliš vysoký, k vytvoření intermetalické sloučeniny s velkými zrny, a odolnost vůči korozi na straně chladicí kapaliny byla horší. Kromě toho došlo během svařování, vzhledem k tomu, že obsah Si v materiálu, obětované anody byl příliš vysoký, k lokálnímu tavení. V důsledku uvedené skutečnosti byla schopnost elektrického odporového svařování horší.

[0099] V případě srovnávacího příkladu 27 došlo, vzhledem k tomu, že obsah Zn v materiálu obětované anody byl příliš nízký a i obsah V byl příliš vysoký, k vytvoření intermetalické sloučeniny s velkými zrny. V důsledku uvedené skutečnosti byla odolnost vůči korozi na straně chladicí kapaliny horší.

[0100] V případě srovnávacího příkladu 28 došlo během svařování, vzhledem k tomu, že obsah Mg v materiálu obětované anody byl příliš vysoký, k lokálnímu tavení, a schopnost elektrického odporového svařování nebyla na přijatelné úrovni. Kromě toho se snížila teplota tavení materiálu obětované anody, a během tvrdého pájení docházelo k jeho tavení. Odolnost \růči korozi na straně chladicí kapaliny byla tudíž horší.

[0101] V případě srovnávacího příkladu 36 došlo, vzhledem k tomu, že konečná teplota válcování za tepla byla příliš nízká, ke shoření válcovacího oleje. Kromě toho, protože teplota mezíoperačního žíhání byla příliš vysoká, byla vysoká i hustota intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu vytvořené na rozhraní základní materiál/materiál obětované anody, a materiál obětované anody se během svařování odlupoval. Schopnost elektrického odporového svařování nebyla tudíž na přijatelné úrovni. Kromě toho měl materiál obětované anody rekrystalizovanou strukturu, a během svařování docházelo k výskytu praskání na hranicích zrn. Tato skutečnost byla také důvodem, proč ani schopnost elektrického odporového svařování nebyla na přijatelné úrovni.

[0102] V případě srovnávacího příkladu 37 byla teplota mezíoperačního žíhání příliš vysoká. Výsledkem uvedeného je skutečnost, že hustota intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu vytvořené na rozhraní základní materiál/materiál obětované anody byla vysoká, a materiál obětované anody se během svařování odlupoval. Schopnost elektrického odporového svařování nebyla tudíž na přijatelné úrovni. Kromě toho měl základní materiál a materiál obětované anody rekrystalizovanou strukturu, a během svařování docházelo k výskytu praskání na hranicích zrn. Tato skutečnost byla také důvodem, proč ani schopnost elektrického odporového svařování nebyla na přijatelné úrovni.

[0103] V případě srovnávacího příkladu 38 byla konečná teplota válcování za tepla příliš vysoká a rovněž příliš vysoká byla i teplota konečného žíhání. Výsledkem uvedené skutečnosti je, že hustota intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu vytvořené na rozhraní základní materiál/materiál obětované anody byla vysoká, a materiál obětované anody se během svařování odlupoval. Kromě toho měl materiál obětované anody rekrystalizovanou strukturu, a během svařování docházelo k výskytu praskání na hranicích zrn. Schopnost elektrického odporového svařování nebyla tudíž na přijatelné úrovni. Navíc se, vzhledem k tomu, že smluvní mez kluzu 0,2% byla nízká, během svařování přesnost spojení čelních ploch materiálu na tupo zhoršila. Tato skutečnost byla také důvodem, proč ani schopnost elektrického odporového svařování nebyla na přijatelné úrovni.

[0104] V případě srovnávacího příkladu 39 byla teplota konečného žíhání příliš vysoká. Výsledkem uvedené skutečnosti je, že hustota intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu vytvořené na rozhraní základní materiál/materiál obětované anody byla vysoká, a materiál obětované anody se během svařování odlupoval. Schopnost elektrického odporového svařování nebyla tudíž na přijatelné úrovni. Navíc měl základní materiál a materiál obětované anody rekrystalizovanou strukturu, a během svařování docházelo k výskytu praskání na hranicích zrn. Tato skutečnost byla také důvodem, proč ani schopnost elektrického odporového svařování nebyla na přijatelné úrovni. Kromě toho se, vzhledem k tomu, že smluvní mez kluzu 0,2% byla nízká, během svařování přesnost v spojení čelních ploch materiálu zhoršila. Stejně tak i tato skutečnost byla příčinou, že schopnost elektrického odporového svařování nevyla na přijatelné úrovni.

[0105] V případě srovnávacího příkladu 40 nebylo konečné žíhání provedeno. Výsledkem uvedené skutečnosti je, že smluvní mez kluzu 0,2% byla vysoká, a že poměrné prodloužení bylo malé.

Schopnost elektrického odporového svařování nebyla tudíž na přijatelné úrovni.

[0106] V případě srovnávacího příkladu 41 byla teplota mezioperačního žíhání příliš vysoká, a konečné žíhání nebylo provedeno. Výsledkem uvedených skutečností je, že hustota intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu vytvořené na rozhraní základní materiál/materiál obětované anody byla vysoká, a materiál obětované anody se během svařování odlupoval. Schopnost elektrického odporového svařování nebyla tudíž na přijatelné úrovni. Navíc měly základní materiál a materiál obětované anody rekrystalizovanou strukturu, a během svařování docházelo k výskytu praskání na hranicích zrn. Tato skutečnost byla také důvodem, proč ani schopnost elektrického odporového svařování nebyl na přijatelné úrovni. Kromě toho, smluvní mez kluzu 0,2% byla vysoká, a poměrné prodloužení bylo malé. Tudíž i proto nebyla schopnost elektrického odporového svařování na přijatelné úrovni.

Průmyslová využitelnost [0107]

Podle předloženého vynálezu se získá plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení, který má malou tloušťku a současně vykazuje vynikající svařitelnost a vynikající mez pevnosti po tvrdém pájení. Výměník tepla pro automobily a podobná zařízení, ve kterých se plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení využije, je lehký a vykazuje vynikající tepelnou vodivost, a vynikající mez pevnosti po tvrdém pájení. Proto může být prodloužena i provozní životnost takového výměníku tepla.

Seznam vztahových značek [0108] 10 plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení 11 základní materiál 12 tvrdá pájka 13 materiál obětované anody

Claims

48 fy ιοίé - μ Patentové nároky 1. Plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení, vykazující základní materiál zahrnující slitinu hliníku, tvrdou pájku na bázi Al-Si, naplátovanou na jeden povrch základního materiálu, a materiál obětované anody, naplátovaný na druhý povrch základního materiálu, ve kterém základní materiál zahrnuje slitinu hliníku obsahující Si: 0,2 až 1,0 % hmotn., Fe: 0,05 až 0,40 % hmotn., Cu: 0,4 až 1,2 % hmotn., Mn: 0,3 až 1,8 % hmotn ., jeden, dva nebo více prvků vybraných z Ti: 0, 02 až 0,30 % hmotn. , Zr: 0,02 až 0,30 % hmotn., Cr: 0,02 až 0,30 % hmotn. a V: 0,02 až 0,30 % hmotn, a zbytek AI a nevyhnutelné nečistoty, a materiál obětované anody zahrnuje slitinu hliníku obsahující Si: 0,05 až 0,50 % hmotn., Fe: 0,01 až 0. 30 % hmotn., Mg: 1,0 až 3,0 % hmotn., Zn: 2,0 až 6,0 % hmotn., a zbytek AI a nevyhnutelné nečistoty, přičemž rozhraní mezi základním materiálem a materiálem obětované anody, v příčném řezu paralelním s podélným směrem a ve směru tloušťky, obsahuje 300 částic/mm intermetalické sloučeniny na bázi Al-Mg-Cu nebo méně, a základní materiál a materiál obětované anody mají nerekrystalizovanou strukturu.
2. Plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle nároku 1, ve kterém základní materiál dále obsahuje Mg: 0,05 až 0,60 % hmotn.
3. Plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle nároku 1 nebo 2, ve kterém materiál obětované dále obsahuje alespoň jeden prvek z Ti: 0,02 až 0,30 % hmotn., a V: 0,02 až 0,30 % hmotn. 49 • «
4. Plech ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle kteréhokoli jednoho z nároků 1 až 3, ve kterém smluvní mez kluzu 0,2% je 140 až 200 N/mm2, a poměrné prodloužení v procentech je 5 % nebo větší.
5. Způsob výroby plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle kteréhokoli jednoho z nároků 1 až 4, zahrnující krok odlévání slitin hliníku pro základní materiál, materiál obětované anody a tvrdou pájku, v uvedeném pořadí, krok plátování materiálu obětované anody na jeden povrch základního materiálu a krok plátování tvrdé pájky na druhý povrch, krok ohřevu plátovaného materiálu, krok válcování za tepla, krok válcování za studená a krok žíhání, přičemž krok žíhání zahrnuje jak mezioperační žíhání během kroku válcování za studená, tak konečné žíhání po kroku válcování za studená, nebo pouze konečné žíhání, konečná teplota kroku válcování za tepla je 200 až 320 °C, a že žíhací teploty mezioperačního žíhání a konečného žíhání jsou 230 až 320 °C v případě diskontinuálního žíhání, a 250 až 400 °C v případě kontinuálního žíhání.
6. Způsob výroby plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle nároku 5, ve kterém žíháním mezioperačního žíhání a konečného žíhání je diskontinuální žíhání.
7. Způsob výroby plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle nároku 5 nebo 6, ve kterém doba žíhání v případě diskontinuálního žíhání je 1 až 10 hodin.
8. Způsob výroby plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle nároku 5, ve kterém doba žíhání . v případě kontinuálního žíhání je 0 až 50 vteřin. • · • · · 50 i * ·. ....... ., .··· ··
9. Způsob výroby plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle kteréhokoli jednoho z nároků 5 až 8, dále zahrnující krok homogenizačního zpracování, při kterém se ingot základního materiálu homogenizuje na teplotu 550 °C nebo nižší.
10. Způsob výroby plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle kteréhokoli jednoho z nároků 5 až 9, ve kterém se plátovaný materiál podrobuje ohřevu na teplotu 400 až 550 °C po dobu 1 až 10 hodin před krokem válcování za tepla.
11. Způsob výroby plechu ze slitiny hliníku k tvrdému pájení podle kteréhokoli jednoho z nároků 5 až 10, ve kterém je počáteční teplota kroku válcování za tepla 400 až 530 °C.