DE10196888B4 - Composite metal plate - Google Patents
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Abstract
Starre Verbundmetallplatte, die wenigstens zwei parallele Metallbleche und/oder -grobbleche aufweist, die an den Spitzen und Mulden eines Aluminiumaussteifungswellblechs befestigt sind, das zwischen den parallelen Grobblechen und/oder Blechen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumaussteifungswellblech aus einem Aluminiumhartlötblechprodukt hergestellt ist, das ein Kernblech (1) aus einer Aluminiumlegierung aufweist, das an wenigstens einer Seite und bevorzugt an beiden Seiten des Kernblechs mit einer Aluminiumlegierungsplattierschicht (2) plattiert ist, wobei die Aluminiumlegierungsplattierschicht aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, die Silizium in einer Menge im Bereich von 2 bis 18 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 14 % aufweist, und einer Nickel aufweisenden Schicht (3) an der Außenfläche der Aluminiumlegierungsplattierschicht.rigidity Composite metal plate containing at least two parallel metal sheets and / or -grobbleche, which at the tips and hollows of a Aluminum stiffening corrugated sheet are mounted between the parallel Heavy plates and / or sheets is arranged, characterized that the aluminum stiffening corrugated sheet is made of an aluminum brazing sheet product that has a core sheet (1) made of an aluminum alloy, that on at least one side and preferably on both sides of the Core sheet with an aluminum alloy clad layer (2) plated wherein the aluminum alloy cladding layer is made of an aluminum alloy is prepared, the silicon in an amount in the range of 2 to 18 wt .-%, preferably 5 to 14%, and having a nickel Layer (3) on the outer surface of Aluminum alloy clad.
Description
Die Erfindung betrifft eine starre Verbundmetallplatte mit wenigstens zwei parallelen Metallgrobblechen und/oder -blechen, die an einem Aluminiumaussteifungswellblech befestigt sind, das zwischen den parallelen Metallgrobblechen und/oder -blechen angeordnet ist, und ferner eine Verbundplatte mit wenigstens zwei parallelen Metallgrobblechen und/oder -blechen, die an einem Aluminiumaussteifungswellblech mit einer Wabenstruktur befestigt sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zu ihrer Herstellung.The The invention relates to a rigid composite metal plate with at least two parallel Metallgrobblechen and / or sheets, which at one Aluminum stiffening corrugated sheet fastened between the arranged parallel metal heavy plates and / or sheets, and a composite panel having at least two parallel metal heavy plates and / or sheets attached to an aluminum stiffening corrugated sheet a honeycomb structure are attached. The invention further relates a process for their preparation.
Verbundmetallplatten
mit einer inneren Wabenstruktur werden gewöhnlich mittels Verklebung hergestellt,
wie dies beispielsweise in der US-6,054,200 A offenbart ist. Verbundmetallplatten
mit einem Wellblech im Inneren, bei welchem die Spitzen und Mulden
mit den parallelen Metallplatten verbunden sind, werden gewöhnlich mittels
Verklebung oder durch Schweißtechniken
wie die Laserschweißtechniken
hergestellt, die beispielsweise in der internationalen Anmeldung
WO-00/26020 A1 und der
Verbundmetallplatten werden bei tragenden Strukturen wie für den Boden oder die Frachtdecks eines Schiffs, das Instrumen tenbrett, die Boden- oder Wandplatten eines Flugzeugs oder eines Landtransportfahrzeugs, z.B. eines Lastwagens oder eines Autos, für Architekturplatten, zu Zwecken der Energieabsorption oder zur Konstruktion von Innen- oder Außenwänden eines Gebäudes verwendet. Es besteht Bedarf an einer Vollmetallverbundplattenkonstruktion, bevorzugt einer Leichmetallplatte, die auch leicht herzustellen ist.Composite metal plates be used on load-bearing structures such as the ground or cargo decks a ship, the instrument board, the floor or wall panels an aircraft or land transport vehicle, e.g. a lorry or a car, for Architectural plates, for energy absorption or construction purposes from interior or exterior walls of a building used. There is a need for a solid metal composite panel construction, preferably a Leichmetallplatte, which also easy to manufacture is.
Die
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Verbundmetallplatte vorzusehen, die leicht und zuverlässig herzustellen ist.A Object of the present invention is a composite metal plate provide that is easy and reliable to manufacture.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Verbundmetallplatte vorzusehen, die mittels Hartlöten hergestellt werden kann.A Another object of the present invention is to provide a composite metal plate to be provided by means of brazing can be produced.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Verbundmetallplatte vorzusehen, bei welcher die parallelen Metallgrobbleche und/oder -bleche voneinander und/oder von dem Aluminiumaussteifungsblech unterschiedlich sein können.A Another object of the present invention is to provide a composite metal plate to provide, in which the parallel metal heavy plates and / or sheets from each other and / or from the aluminum stiffening sheet can be different.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Verbundmetallplatte mit einem Aluminiumaussteifungsblech vorzusehen, das sowohl als Wellblech als auch als wabenartige Struktur verwendet werden kann.A Another object of the present invention is to provide a composite metal plate to provide with an aluminum stiffening plate, both as Corrugated metal can also be used as a honeycomb-like structure.
Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Verbundmetallplatte vorgesehen, die in Anspruch 1 dargelegt ist.To In one aspect of the invention, a composite metal plate is provided, which is set forth in claim 1.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Verbundmetallplatte vorgesehen, die in Anspruch 2 dargelegt ist.To Another aspect of the invention is a composite metal plate provided as set forth in claim 2.
Durch die Erfindung kann eine leichte Vollmetallverbundplatte vorgesehen werden, die sehr starr ist und für verschiedene tragende Konstruktionen verwendet werden kann. Durch die Erfindung kann eine Verbundmetallplatte vorgesehen werden, die auf einfache und zuverlässige Art mittels einer Hartlötoperation miteinander verbunden oder gesichert werden kann, insbesondere unter Bedingungen eines Hartlötens unter kontrollierter Atmosphäre ("CAB") in Abwesenheit eines Hartlötflußmittelmaterials wie dem allgemein bekannten Nocolok-Hartlötflußmittelmaterial (Handelsname. Man hat herausgefunden, daß das verwendete Aluminiumhartlötblechprodukt z.B. durch Walzformen zu einem Wellblech mit unterschiedlichen Formen und auch in eine wabenartige Gestalt geformt werden kann. Geeignete Wellbleche haben beispielsweise die Form flacher Spitzen und Mulden, eine schwalbenschwanzartige Form oder gekrümmte Spitzen und Mulden. Eine geeignete wabenartige Struktur kann beispielsweise aus zwei oder mehr Aussteifungswellblechen jeweils mit flachen Spitzen und Mulden gebildet sein, und wobei die Spitze eines Blechs an die Mulde des anderen Wellblechs hartgelötet ist. Die starre wabenartige Struktur wird in der gleichen Hartlötoperation geformt, bei welcher die wabenartige Struktur mittels Hartlöten mit den parallelen Metallgrobblechen oder -blechen verbunden wird. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung des vorliegenden Hartlötblechprodukts zur Herstellung von Verbundmetallplatten einen Wabenkern mit unterschiedlichen Anzahlen von Wabenabschnitten unterschiedlicher Dichte; dies wegen der Variationen bei den Dichten oder anderen Zellengrößen.By the invention, a lightweight full metal composite plate can be provided, which is very rigid and can be used for various load-bearing structures. The invention may provide a composite metal plate which can be bonded or secured in a simple and reliable manner by means of a brazing operation, especially under controlled atmosphere brazing ("CAB") conditions in the absence of a brazing flux material such as the well-known Nocolok brazing flux material (US Pat. For example, it has been found that the aluminum brazing sheet product used can be formed into a corrugated sheet of various shapes and also into a honeycomb shape by suitable rolling means Suitable corrugated sheets have, for example, the shape of flat peaks and troughs, a dovetailed shape or curved peaks and troughs For example, a suitable honeycomb structure may be formed of two or more stiffening corrugated sheets each having flat peaks and troughs, and the tip of one sheet being attached to the trough of the other corrugated sheet brazed. The rigid honeycomb structure is formed in the same brazing operation in which the honeycomb structure is brazed to the parallel metal heavy plates or sheets. Moreover, the use of the present brazing sheet product for producing composite metal plates allows a honeycomb core having different numbers of honeycomb sections of different density; this because of variations in densities or other cell sizes.
Bei einer Ausführungsform der Verbundmetallplatte nach der Erfindung liegt das Aluminiumaussteifungswellblech in Form eines Turbulenzerzeugerblechs vor, wodurch spezielle starre Metallverbundplatten entworfen und hergestellt werden können. Turbulenzerzeugerblech ist ein dem Fachmann für die Herstellung von Wärmetauschern bekannter Ausdruck.at an embodiment the composite metal plate according to the invention is the aluminum stiffening corrugated sheet in the form of a turbulence generator plate, creating special rigid Metal composite panels can be designed and manufactured. Turbulence generator plate is a specialist for the production of heat exchangers known expression.
Bei einer Ausführungsform der Verbundmetallplatte nach der Erfindung ist das Aluminiumaussteifungswellblech ein geformtes Blech mit mehreren becherartigen Hohlräumen, die im wesentlichen in parallelen Reihen ausgerichtet sind, und wobei in abwechselnden parallelen Reihen die Öffnungen der becherartigen Hohlräume entgegengesetzten Richtungen zugewandt sind. Die Spitzenflächen der becherartigen Hohlräume bilden die Spitzen oder, alternativ, die Mulden des Aussteifungswellblechs, und die Spitzenflächen sind durch Hartlöten mit den parallelen Metallgrobblechen oder -blechen verbunden. Die Spitzenflächen können abgeflacht sein, um die Kontaktfläche mit den parallelen Metallgrobblechen oder -blechen zu erhöhen und dadurch die Festigkeit der Verbindung nach dem Hartlöten zu steigern. Die becherartigen Hohlräume können verschiedene Formen haben, also kreisförmig, zylindrisch, kugelförmig oder konisch geformt sein. Ein Aussteifungswellblech dieses Typs ermöglicht die Konstruktion und Herstellung von Verbundmetallplatten mit verbesserter Steifigkeit in mehreren Richtungen. Aussteifungswellbleche mit einer solchen Struktur sind im Stand der Technik an sich bekannt und werden insbesondere als Hitzeschilde in Autos und Lastwagen verwendet; bei diesen bekannten Anwendungen ist das Blechmaterial nur aus einer Aluminiumlegierung und nicht aus Hartlötblech hergestellt, und insbesondere nicht aus einem Hartlötblech, das ein Kernblech mit mehreren Metallschichten unterschiedlicher Zusammensetzung aufweist.at an embodiment The composite metal plate according to the invention is the aluminum stiffening corrugated metal sheet a shaped sheet with several cup-like cavities, the are aligned substantially in parallel rows, and wherein in alternating parallel rows the openings of the cup-like cavities opposite Facing directions. The tip surfaces of the cup-like cavities form the tips or, alternatively, the wells of the stiffening corrugated sheet, and the top surfaces are by brazing connected to the parallel metal heavy plates or sheets. The top surfaces can be flattened to the contact surface with the parallel Metallgrobblechen or sheets to increase and thereby increase the strength of the joint after brazing. The cup-like cavities can have different shapes, that is circular, cylindrical, spherical or be conically shaped. A stiffening corrugated sheet of this type allows the Design and manufacture of composite metal plates with improved rigidity in several directions. Stiffening corrugated sheets with such Structure are known per se in the art and in particular used as heat shields in cars and trucks; in these known Applications is the sheet material only from an aluminum alloy and not made of brazing sheet, and in particular not from a brazing sheet containing a core sheet comprising a plurality of metal layers of different composition.
Bei einer Ausführungsform der Aluminiumhartlötblechprodukts weist die Nickel aufweisende Schicht ferner Wismut in einem Bereich bis zu 5 Gew.-% auf.at an embodiment the aluminum brazing sheet product Further, the nickel-containing layer has bismuth in a range up to 5% by weight.
Erfindungsgemäß wurde überraschend herausgefunden, daß die Nickel-Schicht kein Blei als obligatorischen Legierungszusatz aufweisen muß, um eine gute Hartlötbarkeit zu erreichen. Überraschenderweise wurde herausgefunden, daß sich gleiche oder sogar bessere Ergebnisse erreichen lassen, wenn der Nickel-Schicht Wismut zugegeben wird, so daß die Nickel-Schicht im wesentlichen bleifrei gehalten werden, und dies gleichzeitig auch in dem Galvanisierungsbad, das für die Abscheidung dieser Ni-Bi-Schicht verwendet wird. Dies ist von besonderer Bedeutung, da die Verwendung von Blei zum Herstellen von hartgelöteten Bauteilen und in verschiedenen Marktbereichen unerwünscht ist und in der nahen Zukunft ins Auge gefaßt wird, daß Produkte verboten werden, die Blei enthalten oder die über einen oder mehrere Zwischenverarbeitungsschritte mit Komponenten aus Blei oder auf der Basis von Blei hergestellt werden.According to the invention was surprising found out that the Nickel layer do not contain lead as a mandatory alloying addition must, um a good brazeability to reach. Surprisingly found out that achieve equal or even better results when the Nickel layer bismuth is added, so that the Nickel layer can be kept substantially lead-free, and this at the same time in the plating bath, for the deposition This Ni-Bi layer is used. This is of particular importance since the use of lead for making brazed components and in different market areas is undesirable and in the near Future envisaged will that products banned or containing one or more intermediate processing steps made with lead or lead based components become.
Bei diesem Aluminiumhartlötblechprodukt hat die Nickel oder Nickel-Wismut enthaltende Schicht bevorzugt eine Dicke bis zu 2,0 μm, bevorzugt bis zu 1,0 μm und bevorzugter bis zu 0,5 μm. Eine Beschichtungsdicke von mehr als 2,0 μm erfordert eine längere Behandlungszeit für das Galvanisieren und kann zu einer Runzelbildung des geschmolzenen Füllmaterials während des nachfolgenden Hartlötens führen. Eine bevorzugte minimale Dicke für dies Ni-Bi enthaltende Schicht ist etwa 0,25 μm.at this aluminum brazing sheet product has the layer containing nickel or nickel bismuth preferred a thickness up to 2.0 μm, preferably up to 1.0 μm and more preferably up to 0.5 μm. A coating thickness of more than 2.0 μm requires a longer treatment time for the Galvanizing and can cause a wrinkling of the molten filler while the subsequent brazing to lead. A preferred minimum thickness for this Ni-Bi containing layer is about 0.25 μm.
Auch andere Techniken wie thermisches Spritzen, chemische Dampfabscheidung ("CVD") oder physikalische Dampfabscheidung ("PVD") oder andere bekannte Techniken zum Abscheiden von Metallen oder Metallegierungen aus einer Gas- oder Dampfphase können verwendet werden.Also other techniques such as thermal spraying, chemical vapor deposition ("CVD") or physical Vapor deposition ("PVD") or other known Techniques for depositing metals or metal alloys a gas or vapor phase can be used.
Bei einer Ausführungsform des Aluminiumhartlötblechprodukts ist die Aluminiumplattierschicht eine Aluminiumlegierung der Serie AA4000, die Si in einem Bereich von 2 bis 18 Gew.-% und bevorzugt 5 bis 14 % und ferner wenigstens Mg in einem Bereich von bis zu 8 Gew.-% und bevorzugt bis zu 5 % und bevorzugter in einem Bereich von 0,05 bis 2,5 Gew.-% aufweist.at an embodiment of aluminum brazing sheet product For example, the aluminum clad layer is an aluminum alloy of the series AA4000, the Si in a range of 2 to 18 wt .-% and preferred 5 to 14%, and further at least Mg in a range of up to 8% by weight and preferably up to 5% and more preferably in one range from 0.05 to 2.5 wt .-%.
Bei einer Ausführungsform ist das Aluminiumhartlötblechprodukt nach der Erfindung ferner durch eine Schicht gekennzeichnet, die Zink oder Zinn als Bindungsschicht zwischen der Außenfläche der Aluminiumplattierschicht und der Nickel enthaltenden Schicht aufweist. Durch die Zink oder Zinn aufweisende Bindungsschicht ist eine sehr wirksame Bindung zwischen der Aluminiumlegierungsplattierschicht und der Nickel aufweisenden Schicht gebildet, wobei die Bindung während der nachfolgenden Verformung des Aluminiumhartlötblechs wirksam bleibt, beispielsweise beim Walzformen zum Erhalt eines Aussteifungswellblechs. Die Überdeckung der Nickel-Schicht hängt nicht mehr von den Oberflächeneigenschaften der blanken Plattierschicht ab. Das Aluminiumhartlötblechprodukt ist zum flußmittellosen Hartlöten unter Bedingungen kontrollierter Atmosphäre geeignet. Dieser Teil der Erfindung basiert teilweise auf der Einsicht, daß zum Erhalt einer gut gebundenen Nickel-Schicht auf der Si enthaltenden Aluminiumplattierschicht des Hartlötblechprodukts eine Vorbehandlung der Aluminiumplattierschicht äußerst wichtig ist, wenn komplizierte Wellblech strukturen hergestellt werden, so daß die Bindung unter starker Verformung wirksam bleibt. Die Verfahren aus dem Stand der Technik zielten offensichtlich darauf ab, Nickel in verteilter Form hauptsächlich an der Oberfläche der Aluminiumplattierschicht aufzubringen, und nicht zu versuchen, eine gleichmäßige Nickel-Blei-Schicht zu erreichen. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche der Si enthaltenden Aluminiumplattierschicht derart verändert, daß die Nickelüberdeckung unabhängig von den Siliciumteilchen an ihrer Oberfläche ist. Die Nickelgalvanisierung findet nicht an den Siliciumteilchen statt, sondern an der aufgebrachten dünnen Verbindungsschicht, die Zink oder Zinn enthält. Weil demnach das Nickel auf die gesamte Oberfläche der Aluminiumlegierungsplattierschicht aufgebracht wird, kann die erforderliche Reaktion vor dem Hartlöten im Vergleich zu dem Verfahren aus dem Stand der Technik leichter stattfinden. Das aufgebrachte Zink oder Zinn stört während des Hartlötprozesses überhaupt nicht und kann eine Komponente zur Unterstützung des Hartlötens enthalten. Weil das Nickel glatt und gleichmäßig auf der Oberfläche abgeschieden ist, kann die Verwendung von Blei zum Fördern des Benetzens während des Hartlötens reduziert oder vermieden werden, oder andere Elemente wie Wismut können zu diesem Zweck verwendet werden. Ein weiterer wichtiger Vorteil aufgrund der Tatsache, daß das Nickel glatt und gleichmäßig auf der Oberfläche abgeschieden ist, liegt darin, daß die Gesamtmenge an Nickel reduziert werden kann, das zum Erreichen einer guten flußmittelfreien Hartlötung aufzubringen ist.In one embodiment, the aluminum brazing sheet product of the invention is further characterized by a layer comprising zinc or tin as a bonding layer between the outer surface of the aluminum clad layer and the nickel-containing layer. By the zinc or tin-containing bonding layer, a very effective bond is formed between the aluminum alloy clad layer and the nickel-containing layer, which bonding during the subsequent deformation of the aluminum hard Brazing plate remains effective, for example, during roll forming to obtain a stiffening corrugated sheet. The coverage of the nickel layer no longer depends on the surface properties of the bare plating layer. The aluminum brazing sheet product is suitable for fluxless brazing under controlled atmosphere conditions. This part of the invention is based in part on the insight that to obtain a well bonded nickel layer on the Si-containing aluminum clad layer of the brazing sheet product, pretreatment of the aluminum clad layer is extremely important when fabricating complicated corrugated metal structures, so that the bond remains effective under severe deformation , Obviously, the prior art processes aimed to deposit nickel in distributed form mainly on the surface of the aluminum cladding layer, rather than attempting to achieve a uniform nickel-lead layer. In the present invention, the surface of the Si-containing aluminum plating layer is changed so that the nickel coverage is independent of the silicon particles on its surface. The nickel plating does not take place on the silicon particles but on the applied thin compound layer containing zinc or tin. Accordingly, since the nickel is applied to the entire surface of the aluminum alloy clad layer, the required reaction before brazing can be made easier as compared with the prior art method. The applied zinc or tin does not interfere at all during the brazing process and may contain a brazing assistance component. Because the nickel is deposited smoothly and uniformly on the surface, the use of lead to promote wetting during brazing may be reduced or avoided, or other elements such as bismuth may be used for this purpose. Another important advantage, due to the fact that the nickel is deposited smoothly and evenly on the surface, is that it can reduce the total amount of nickel that must be applied to achieve good fluxless brazing.
Die aufgebrachte dünne Bindungsschicht, die Zink oder Zinn aufweist, hat bevorzugt eine Dicke von bis zu 0,5 μm, bevorzugter bis zu 0,3 μm (300 nm) und am bevorzugtesten im Bereich von 0,01 bis 0,15 μm (10 – 150 nm). Bei den besten erhaltenen Ergebnissen wurde eine Dicke von etwa 30 mm verwendet. Eine Beschichtungsdicke von mehr als 0,5 μm erfordert eine längere Behandlungszeit, z.B. für Verdrängungsgalvanisierung, und es ist davon auszugehen, das dies keinen weiteren Vorteil zur Verbesserung der Haftung bietet.The applied thin Bonding layer comprising zinc or tin preferably has one Thickness of up to 0.5 μm, more preferably up to 0.3 μm (300 nm) and most preferably in the range of 0.01 to 0.15 μm (10-150 nm). In the best results obtained, a thickness of about 30 mm used. A coating thickness of more than 0.5 μm is required a longer one Treatment time, e.g. For displacement plating, and it can be assumed that this is no further advantage Improvement of liability offers.
Bei einer Ausführungsform ist das Aluminiumhartlötblech dadurch gekennzeichnet, daß die Zink oder Zinn aufweisende Bindungsschicht durch eine direkte Zinkgalvanisierungsbehandlung oder durch eine Zinkatbehandlung oder eine Stannatbehandlung aufgebracht ist. Sehr gute Ergebnisse lassen sich mit einer Tauchzinkatbehandlung oder einer Tauchstannatbehandlung erhalten, was häufig als Verdrängungsgalvanisierung bezeichnet wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich diese Behandlung zur Anwendung bei einer kontinuierlichen Verfahrensoperation eignet.at an embodiment is the aluminum brazing sheet characterized in that the Zinc or tin-containing bond coat by a direct zinc plating treatment or applied by a zincate treatment or a stannate treatment is. Very good results can be achieved with a dip zincate treatment or a Tauchstannatbehandlung, often as Called displacement coating becomes. Another advantage is that this treatment for Application in a continuous process operation is suitable.
Zinkatbehandlungen sind aus dem Stand der Technik an sich zum Aufbringen von Schichten auf Aluminium bekannt. Stannatbehandlungen sind im Stand der Technik bekannt, um eine Schicht auf Aluminium abzuscheiden, um das Löten zu erleichtern, die elektrische Leitfähigkeit zu verbessern und auch um Aluminiumlegierungskolben für Verbrennungsmotoren während der Einlaufzeit eine geschmierte Oberfläche zu verleihen.Zinkatbehandlungen are from the prior art per se for applying layers known on aluminum. Stannate treatments are in the art known to deposit a layer on aluminum to facilitate soldering, the electrical conductivity and aluminum alloy pistons for internal combustion engines while to give the lubricating surface a lubricated surface.
Die aufgebrachte Zink- oder Zinnschicht kann eine reine Zink- oder Zinnschicht oder hauptsächlich Zink oder Zinn sein (z.B. wenigstens 50 Gew.-%). Kleinere Mengen von Verunreinigungselementen oder bewußt zugegebene Elemente können anwesend sein, was unten im einzelnen erörtert wird. Verunreinigungselemente liegen typischerweise mit weniger als 10 % vor, üblicherweise mit weniger als 5 Gew.-% in der Zink- oder Zinnschicht. Die Zink- oder Zinnschicht kann weniger als 1 anderer Elemente enthalten.The Applied zinc or tin layer can be a pure zinc or tin layer or mainly zinc or tin (e.g., at least 50% by weight). Smaller amounts of Contaminants or deliberately added elements may be present which will be discussed in detail below becomes. Contaminants are typically less than 10% before, usually less than 5% by weight in the zinc or tin layer. The zinc or tin layer may contain less than 1 other elements.
Bei einer Ausführungsform des Aluminiumhartlötblechprodukts hat die Aluminiumlegierungsplattierschicht eine Dicke im Bereich von 2 bis 20 % der Gesamtdicke der Gesamthartlötblechproduktdicke. Die typische Aluminiumplattierschichtdicke liegt im Bereich von 40 bis 80 Mikrometer. Das Kernblech hat typischerweise eine Dicke in einem Bereich von bis zu 5 mm, bevorzugter im Bereich von 0,1 bis 2,5 mm.at an embodiment of aluminum brazing sheet product For example, the aluminum alloy cladding layer has a thickness in the range from 2 to 20% of the total thickness of the total brazing sheet product thickness. The typical Aluminum cladding layer thickness is in the range of 40 to 80 microns. The core sheet typically has a thickness in a range of up to 5 mm, more preferably in the range of 0.1 to 2.5 mm.
Das Kernblech des Aluminiumhartlötblechprodukts ist bevorzugt aus einer Aluminiumlegierung wie einer aus den Aluminiumlegierungen der Serie AA3000, AA5000 und AA6000 hergestellt.The Core sheet of aluminum brazing sheet product is preferably made of an aluminum alloy such as one of the aluminum alloys series AA3000, AA5000 and AA6000.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Verbundmetallplatte nach der Erfindung ist das Aluminiumhartlötblechprodukt, das ein Kernblech aus einer Aluminiumlegierung aufweist, das an wenigstens einer Fläche des Kernblechs und bevorzugt an beiden Seiten mit einer Aluminiumplattierschicht plattiert ist, die aus einer Aluminiumlegierung (typischerweise einer Legierung der Serie AA4000) hergestellt ist, die Silicium in einer Menge im Bereich von 2 bis 18 Gew.-% Silicium und bevorzugt 5 bis 14 % aufweist, eine Nickel aufweisende Schicht an der Außenfläche der Aluminiumlegierungsplattierschicht und eine getrennt abgeschiedene Metallschicht an einer Seite der Nickel aufweisenden Schicht, wobei die getrennte Metallschicht ein solches Metall aufweist, daß die Aluminiumplattierschicht und alle Schichten des Aluminiumhartlötblechprodukts außerhalb zusammengenommen einen Metallfüllstoff bilden, der eine Liquidustemperatur im Bereich von 490 bis 570°C und bevorzugt im Bereich von 510 bis 550°C hat.In another embodiment of the composite metal plate of the invention, the aluminum brazing sheet product comprises an aluminum alloy core sheet clad on at least one surface of the core sheet and preferably on both sides with an aluminum cladding layer made of an aluminum alloy (typically an AA4000 series alloy ) having silicon in an amount in the range of 2 to 18% by weight of silicon and preferably 5 to 14%, having a nickel A layer on the outer surface of the aluminum alloy clad layer and a separately deposited metal layer on one side of the nickel-containing layer, wherein the separated metal layer comprises such a metal that the aluminum clad layer and all layers of the aluminum brazing sheet product outside together form a metal filler having a liquidus temperature in the range of 490 to 570 ° C and preferably in the range of 510 to 550 ° C has.
Mit diesem Aluminiumhartlötblechprodukt nach der Erfindung ist ein Hartlötblechprodukt vorgesehen, das im Vergleich zu herkömmlichen Hartlöttemperaturen, typischerweise im Bereich von 575 bis 600°C, mit deutlich niedrigeren Temperaturen hartgelötet werden kann, während immer noch eine sehr starke und zuverlässige Bindung erreicht ist. Dieses Hartlötblech kann beim Vakuumhartlöten und flußmittellosen Hartlöten unter Bedingungen kontrollierter Atmosphäre angewandt werden, aber bevorzugt werden die flußmittellosen CAB-Bedingungen angewandt. Ein solches Hartlötblechprodukt kann in industriellem Maßstab ohne die umständliche Verwendung von Metallfolien oder -blechen hergestellt werden, die selbst schwierig herzustellen sind. Mit diesem Aluminiumhartlötblechprodukt ist es auch möglich, unüblichere Metalle in eine Verbundmetallplatte hartzulöten, beispielsweise können Aluminiumbleche aus Legierungen der Serie AA5000 mit Mg in einem Bereich von bis zu 6,0 Gew.-% verwendet werden wie, nicht einschränkend, AA5052, AA5056, AA5083 und AA5059.With this aluminum brazing sheet product according to the invention is a brazing sheet product provided, compared to conventional brazing temperatures, typically in the range of 575 to 600 ° C, with significantly lower Temperatures brazed can be while still a very strong and reliable bond is achieved. This brazing sheet can be used in vacuum brazing and fluxless brazing under controlled atmosphere conditions, but preferred become the fluxless CAB conditions applied. Such a brazing sheet product can on an industrial scale without the awkward Use of metal foils or sheets are produced, the themselves are difficult to produce. With this aluminum brazing sheet product it is also possible more unusual Brazing metals into a composite metal plate, for example aluminum sheets from alloys of the series AA5000 with Mg in a range of up to to be used at 6.0% by weight like, but not limited to, AA5052, AA5056, AA5083 and AA5059.
Bei einer Ausführungsform weist an wenigstens einer Seite des Kernblechs die Schicht, die ein Metall aufweist, so daß zusammengenommen die Aluminiumplattierschicht und alle Schichten außerhalb einen Metallfüllstoff mit einer reduzierten Liquidustemperatur bilden, Kupfer oder eine Legierung auf Kupferbasis auf, und die Schicht weist bevorzugter wenigstens 60 Gew.-% Kupfer auf. Geeignete Legierungen auf Kupferbasis können beispielsweise Messing oder Bronze sein.at an embodiment has on at least one side of the core sheet, the layer that has a metal, so that taken together the aluminum cladding layer and all layers outside a metal filler form with a reduced liquidus temperature, copper or a Copper-based alloy, and the layer is more preferable at least 60 wt .-% copper on. For example, suitable copper based alloys can be used Be brass or bronze.
Die aufgebrachte Schicht, die Kupfer oder eine Legierung auf Kupferbasis aufweist, hat bevorzgut eine Dicke von bis zu 10 Mikrometer, bevorzugter von bis zu 7 Mikrometer. Bei den besten Ergebnissen wurde eine Dicke von etwa 4 Mikrometer verwendet.The applied layer, the copper or a copper-based alloy preferably has a thickness of up to 10 microns, more preferably of up to 7 microns. The best results became a thickness used by about 4 microns.
Man hat herausgefunden, daß insbesondere Kupfer die Liquidustemperatur des resultierenden Metallfüllstoffs deutlich reduziert. Allerdings können zusätzlich weitere Metallschichten aufgebracht sein.you has found that in particular Copper the liquidus temperature of the resulting metal filler significantly reduced. However, you can additionally be applied more metal layers.
Bei einer Ausführungsform ist das Aluminiumhartlötblech dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht, die Kupfer oder eine Legierung auf Kupferbasis aufweist, durch Galvanisierung abgeschieden ist. Allerdings können auch andere Techniken wie thermisches Spritzen, Plasmaspritzen, CVD, PVD oder andere bekannte Techniken zum Abscheiden von Metallen oder Metallegierungen aus einer Gas- oder Dampfphase verwendet werden.at an embodiment is the aluminum brazing sheet characterized in that the Layer comprising copper or a copper-based alloy, deposited by electroplating. However, too other techniques such as thermal spraying, plasma spraying, CVD, PVD or other known techniques for depositing metals or Metal alloys are used from a gas or vapor phase.
Bei einer Ausführungsform wird die Kupfer oder eine Legierung auf Kupferbasis aufweisende Schicht durch Galvanisierung von Kupfer oder einer Legierung auf Kupferbasis unter Verwendung eines wäßrigen Galvanisierungsbades auf Kupfercyanidbasis abgeschieden.at an embodiment is the copper or a copper-based alloy having Layer by electroplating of copper or an alloy Copper base using an aqueous plating bath Deposited on a copper cyanide basis.
Bei einer Ausführungsform wird die Kupfer oder eine Legierung auf Kupferbasis aufweisende Schicht durch Galvanisierung von Kupfer oder einer Legierung auf Kupferbasis unter Verwendung eines wäßrigen Galvanisierungsbades auf Kupferphosphatbasis abgeschieden. Dieses wäßrige Galvanisierungsbad hat sich als in einem weiten pH-Bereich funktionsfähig herausgestellt, und es kann an Galvanisierungsstrecken im industriellen Maßstab verwendet werden, die eine hohe Stromdichte verwenden, wodurch wiederum ziemliche hohe Streckengeschwindigkeiten möglich werden. Es kann unter Verwendung von Standardchemikalien und leicht verfügbarer Chemikalien zusammengesetzt werden, und Kupfer kann in dem Galvanisierungsbad leicht nachgefüllt werden.at an embodiment is the copper or a copper-based alloy having Layer by electroplating of copper or an alloy Copper base using an aqueous plating bath deposited on a copper phosphate basis. This aqueous plating bath has proved to be functional over a wide pH range, and it can be used on galvanizing lines on an industrial scale which use a high current density, which in turn quite a bit high line speeds possible become. It can be done using standard chemicals and readily available chemicals can be put together, and copper can in the plating bath slightly refilled become.
Eine
Ausführungsform
des Aluminiumhartlötblechprodukts
ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Aluminiumplattierschicht und alle Schichten außerhalb zusammengenommen eine
Zusammensetzung haben, die wenigstens folgendes in Gew.-% aufweist:
Si
im Bereich von 5 bis 10 %, bevorzugt 7 bis 10 %;
Cu im Bereich
von 12 bis 25 %, bevorzugt 12 bis 18 %;
Bi im Bereich bis zu
0,25 %, bevorzugt 0,02 bis 0,25 %;
Ni im Bereich von 0,05 bis
4 %, bevorzugt 0,05 bis 3,0 %;
Zn im Bereich bis zu 20 %, bevorzugt
bis zu 10 %, bevorzugter bis zu 0,25 %;
Sn im Bereich bis zu
5 %;
Mg im Bereich bis zu 5 %;
Rest Aluminium und Verunreinigungen.An embodiment of the aluminum brazing sheet product is characterized in that the aluminum cladding layer and all layers outside taken together have a composition having at least the following in wt%:
Si in the range of 5 to 10%, preferably 7 to 10%;
Cu in the range of 12 to 25%, preferably 12 to 18%;
Bi in the range up to 0.25%, preferably 0.02 to 0.25%;
Ni in the range of 0.05 to 4%, preferably 0.05 to 3.0%;
Zn in the range up to 20%, preferably up to 10%, more preferably up to 0.25%;
Sn in the range up to 5%;
Mg in the range up to 5%;
Rest aluminum and impurities.
Ein typisches Verunreinigungselemente kann Eisen sein, das insbesondere aus der Aluminiumplattierschicht stammt und bis zu 0,8 % toleriert werden kann. Andere Legierungselemente können anwesend sein und stammen typischerweise, aber nicht ausschließlich aus der Aluminiumplattierschicht. Bei dieser Ausführungsform ist eine Metallfüllstoff erhalten, der eine Liquidustemperatur im Bereich von 510 bis 550°C hat und die Herstellung von Verbundmetallplatten bei deutlich niedrigeren Temperaturen im Vergleich zu herkömmlichen Hartlöttemperaturen in industriellen Maßstab für Vorrichtungen wie Wärmetauscher ermöglicht, wobei eine unkonventionellere Wahl von Aluminiumlegierungen für die parallelen Grobbleche oder Bleche für die Verbundmetallplatte möglich ist, nämlich solche mit Bestandteilen mit niedrigem Schmelzpunkt.One Typical impurity elements may be iron, in particular derived from the aluminum clad layer and tolerated up to 0.8% can be. Other alloying elements can be present and originate typically, but not exclusively, of the aluminum cladding layer. In this embodiment is a metal filler obtained having a liquidus temperature in the range of 510 to 550 ° C and the Production of composite metal plates at significantly lower temperatures compared to conventional brazing on an industrial scale for devices like heat exchangers allows being a more unconventional choice of aluminum alloys for the parallel Heavy plates or sheets for the composite metal plate possible is, namely those with low melting point ingredients.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Aluminiumhartlötblech dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel aufweisende Schicht durch Galvanisierung von Nickel sowie Wismut unter Verwendung eines wäßrigen, bleifreien Bades abgeschieden wird, das eine Nickelionenkonzentration in einem Bereich von 10 bis 100 g/l und eine Wismutionenkonzentration im Bereich von 0,01 bis 10 g/l aufweist, und bevorzugter durch Galvanisierung von Nickel sowie Wismut unter Verwendung eines wäßrigen, bleifreien Bades, das eine Nickelionenkonzentration in einem Bereich von 20 bis 70 g/l und eine Wismutionenkonzentration im Bereich von 0,02 bis 5 g/l aufweist.at an advantageous embodiment is the aluminum brazing sheet characterized in that the Nickel-containing layer by galvanization of nickel as well Bismuth using an aqueous, lead-free bath is deposited, which is a nickel ion concentration in a range of 10 to 100 g / l and a bismuthine concentration in the range of 0.01 to 10 g / l, and more preferably by electroplating of nickel and bismuth using an aqueous, lead-free bath a nickel ion concentration in a range of 20 to 70 g / l and a bismuth concentration in the range of 0.02 to 5 g / l having.
Bei diesem Gesichtspunkt der Erfindung wurde überraschend herausgefunden, daß die Nickel-Schicht keinerlei Blei als obligatorischen Legierungszusatz aufweisen muß, um eine gute Hartlötbarkeit zu erreichen. Überraschenderweise wurde herausgefunden, daß sich gleiche oder sogar bessere Ergebnisse erhalten lassen, wenn der Nickel-Schicht Wismut zugegeben wird, so daß die Nickel-Schicht im wesentlichen bleifrei gehalten werden kann, und gleichzeitig auch das Galvanisierungsbad, das für die Abscheidung dieser Ni-Bi-Schicht verwendet wird. Durch Verwendung dieses wäßrigen, bleifreien Galvanisierungsbades ist die Notwendigkeit eines Bleizusatzes überwunden, was aus Umweltgesichtspunkten eine wesentliche Errungenschaft ist.at this aspect of the invention has surprisingly been found that the Nickel layer no lead as a mandatory alloying addition must have for a good brazeability to reach. Surprisingly it was found out that get the same or even better results if the Nickel layer bismuth is added so that the nickel layer substantially can be kept free of lead, and at the same time the plating bath, that for the deposition of this Ni-Bi layer is used. By using this watery, lead-free electroplating bath has overcome the need for lead additive, which is an essential achievement from an environmental point of view.
Die Nickelionenkonzentration in dem wäßrigen Bad kann über die Zugabe von Nickelchlorid, Nickelfluoroborat, Nickelsulfamat, Nickelacetat oder Nickelsulfat zugegeben werden. Allerdings wird bevorzugt die Zugabe von Nickelsulfat (NiSO4) verwendet. Bei einem zu hohen Niveau von Nickelsalz in dem wäßrigen Bad besteht die Gefahr der Kristallisation des Salzes in der Lösung, wodurch ein kontinuierlicher Prozeß geschädigt werden könnte. Bei zu niedrigen Niveaus wird das resultierende Bad wegen zu langer Galvanisierungszeiten und niedriger Stromdichte unökonomisch.The nickel ion concentration in the aqueous bath may be added via the addition of nickel chloride, nickel fluoroborate, nickel sulfamate, nickel acetate or nickel sulfate. However, it is preferable to use the addition of nickel sulfate (NiSO 4 ). If the level of nickel salt in the aqueous bath is too high, there is a risk of crystallization of the salt in the solution, which could damage a continuous process. At too low levels, the resulting bath becomes uneconomical because of too long plating times and low current density.
Bi-Ionen
in der oben dargelegten Konzentration können dem wäßrigen Bad auf verschiedene
Weise zugegeben werden. Theoretisch könnten dafür viele Wismut-Verbindungen
verwendet werden. Allerdings wurden viele Wismut-Verbindungen probiert,
und lediglich ein paar scheinen zuverlässige und reproduzierbare Ergebnisse
zu liefern. Beispielsweise wurde die Zugabe von Wismutacetat versucht,
aber man hat herausgefunden, daß diese
Verbindung in dem verwendeten Galvanisierungsbad nicht in Lösung ging,
während
die Zugabe von Bleiacetat zu keinen Problemen bezüglich der
Lösung
dieser Verbindung führte.
Beispielsweise führte auch
die Kombination eines Bades aus Nickel-Ionen und Wismut-Ionen und
eines Tartrats mit einem pH-Wert im
Bereich von mehr als 8 zur Bildung eines unerwünschten Ni enthaltenden Schlamms.
Dieser Ni enthaltende Schlamm löste
sich nicht beim Erwärmen,
was unter anderem darauf hindeutet, daß Ni in Gegenwart eines Tartrats
in dem erwähnten
pH-Bereich instabil ist. Erfindungsgemäß wurden sehr gute Ergebnisse
erzielt, wenn Bi-Ionen über
die Zugabe von einem mehreren aus der Gruppe zugegeben wurde, die
aus folgendem besteht: Wismutcarbonat (Bi2(CO3)
Galvanisierungsbäder erwiesen sich als besonders wirksam, die die folgenden Salze in Gramm pro Liter verwendeten:
- – Nickelsulfat in einem Bereich von 45 bis 450 g/l und bevorzugt 90 bis 315 g/l,
- – Chlorid-Ionenkonzentration in einem Bereich von 1 bis 50 g/l und bevorzugt 1 bis 30 g/l,
- – Natriumcitrat in einem Bereich von 55 bis 180 g/l und bevorzugt 110 bis 150 g/l,
- – Natriumgluconat in einem Bereich von 2 bis 90 g/l und bevorzugt 5 bis 55 g/l,
- – Ammoniumsulfat in einem Bereich bis zu 270 g/l,
- – Wismutoxid in einem Bereich von 0,02 bis 22 g/l und bevorzugt 0,05 bis 11 g/l oder Wismutcarbonat in einem Bereich von 0,03 bis 29 g/l und bevorzugt 0,06 bis 14 g/l.
- Nickel sulfate in a range of 45 to 450 g / l and preferably 90 to 315 g / l,
- Chloride ion concentration in a range of 1 to 50 g / l and preferably 1 to 30 g / l,
- Sodium citrate in a range of 55 to 180 g / l and preferably 110 to 150 g / l,
- Sodium gluconate in a range from 2 to 90 g / l and preferably from 5 to 55 g / l,
- Ammonium sulfate in a range up to 270 g / l,
- Bismuth oxide in a range from 0.02 to 22 g / l and preferably from 0.05 to 11 g / l or bismuth carbonate in a range from 0.03 to 29 g / l and preferably from 0.06 to 14 g / l.
Die Zugabe eines Ions aus der Gruppe, die aus Chlorid und Fluorid besteht, ist zur Induzierung der Anodenkorrosion erforderlich.The Addition of an ion from the group consisting of chloride and fluoride, is required to induce anode corrosion.
Das erfindungsgemäß verwendete Galvanisierungsbad kann in einem weiten pH-Bereich von 2,5 bis 10 und bevorzugt im Bereich von 4 bis 8 operieren, ohne die Eigenschaften des Bades zu beeinträchtigen und ohne die Aluminiumplattierschicht zu lösen.The used according to the invention Galvanizing bath can be used in a wide pH range from 2.5 to 10 and preferably in the range of 4 to 8, without the properties of the bath and without loosening the aluminum cladding layer.
Bei einer Ausführungsform ist die Verbundmetallplatte dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der parallelen Metallgrobbleche oder -bleche aus einem Metall hergestellt sind, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus folgendem besteht: Aluminium, Aluminiumlegierung, Titan, plattiertes oder beschichtetes Titan, Bronze, Messing, rostfreier Stahl, plattierter oder beschichteter rostfreier Stahl, kohlenstoffarmer Stahl, plattierter oder beschichteter kohlenstoffarmer Stahl, hochfester Stahl und plattierter oder beschichteter hochfester Stahl, Nickel oder Nickellegierung. Ein Beispiel eines geeigneten rostfreien Stahlblechs oder eines -grobblechs ist ein kupferplattiertes Material. Geeignete rostfreie Stahlklassen sind solche mit 0,01 bis 0,35 Gew.-% Kohlenstoff und 11 bis 27 Gew.-% Cr nach der Definition der Stahlnummern wie ferritische Klassen, z.B. ASTM 409, 410S, 430; martensitische Klassen, z.B. ASTM 420; Duplexklassen, z.B. ASTM 329, S1803; austenitische Klassen, z.B. ASTM 301, 304L, 321, 316L; wärme- und kriechfeste Klassen, z.B. ASTM 309S, 304H.at an embodiment the composite metal plate is characterized in that one or a plurality of the parallel metal heavy plates or sheets of a metal are selected from the group consisting of the following consists of: aluminum, aluminum alloy, titanium, clad or coated titanium, bronze, brass, stainless steel, plated or coated stainless steel, low carbon steel, plated or coated low carbon steel, high strength steel and clad or coated high strength steel, nickel or nickel alloy. An example of a suitable stainless steel sheet or plate is a copper plated material. Suitable stainless steel grades are those with 0.01 to 0.35 wt .-% carbon and 11 to 27 wt .-% Cr according to the definition of steel numbers such as ferritic classes, e.g. ASTM 409, 410S, 430; martensitic classes, e.g. ASTM 420; Duplex classes e.g. ASTM 329, S1803; austenitic classes, e.g. ASTM 301, 304L, 321, 316L; warmth- and creep-resistant classes, e.g. ASTM 309S, 304H.
Erfindungsgemäß wurde herausgefunden, daß das oben dargelegte Aluminiumhartlötblechprodukt mittels Hartlöten mit den parallelen Grobblechen oder Blechen verschiedener Metalle verbunden werden kann, insbesondere bei einem Hartlötverfahren in einer inerten Atmosphäre (CAB) in Abwesenheit eines Hartlötflußmittelmaterials. Die parallelen Grobbleche oder Bleche können aus Aluminiumlegierungen hergestellt sein wie, nicht einschränkend, aus den Legierungen der Serie AA3000, aber durch Hartlöten von ungewöhnlicheren Aluminiumlegierungen aus der Serie AA5000 mit Magnesium als wesentlichem Legierungselement in einem Bereich bis zu 6 Gew.-%, und auch Aluminumlegierungen aus der Serie AA6000. Die Verbundmetallplatte kann auch in nur einem Hartlötzyklus aus unterschiedlichen Metallkombinationen gebildet werden, beispielsweise ist ein paralleles Metallblech oder -grobblech aus kupferplat tiertem rostfreien Stahl, und das andere parallele Metallblech oder -grobblech aus kohlenstoffarmem Stahl durch Verwendung des oben dargelegten Aluminiumhartlötblechprodukts hergestellt.According to the invention was found out that the above aluminum brazing sheet product by means of brazing with the parallel heavy plates or plates of different metals can be connected, in particular in a brazing process in an inert atmosphere (CAB) in the absence of a brazing flux material. The parallel heavy plates or plates can be made of aluminum alloys be made as nonlimiting, from the alloys AA3000 series, but by brazing more unusual ones Aluminum alloys of the series AA5000 with magnesium as essential Alloy element in a range up to 6 wt .-%, and also aluminum alloys from the series AA6000. The composite metal plate can also be used in just one brazing are formed from different metal combinations, for example a parallel sheet metal plate or copper plate made of copper-plated stainless steel, and the other parallel metal sheet or plate low carbon steel by using the above Aluminiumhartlötblechprodukts produced.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von starren Verbundmetallplatten vorgesehen, wie sie oben dargelegt wurden. Das Verfahren ist durch die Merkmale von Anspruch 20 gekennzeichnet, wobei die flußmittelfreie CAB-Operation bevorzugt ist.To Another aspect of the invention is a method for Production of rigid composite metal plates provided as they set forth above. The procedure is characterized by the features of Claim 20 wherein the fluxless CAB operation is preferred.
Die Erfindung wird nun durch ein nicht einschränkendes Beispiel unter Bezug auf die Zeichnungen veranschaulicht; darin zeigen:The Invention will now be by way of non-limiting example with reference illustrated on the drawings; show in it:
Beispielexample
Im Labormaßstab wurden Tests an Aluminiumhartlötblech durchgeführt, das aus einer Kernlegierung AA3003 hergestellt ist und an beiden Seiten mit einer Plattierlegierung der Serie AA4045 plattiert ist und eine Gesamtdicke von 0,5 mm hat, wobei die Dicke jeder Plattierung 10,9 % der Gesamtdicke beträgt. Die Zusammensetzung dieser Legierungen ist in Tabelle I angegeben.On a laboratory scale, tests were carried out on aluminum brazing sheet made of a core alloy AA3003 is plated on both sides with a AA4045 plating alloy and has a total thickness of 0.5 mm, the thickness of each plating being 10.9% of the total thickness. The composition of these alloys is given in Table I.
Das Hartlötblech wurde durch folgende sequentielle Verfahrensschritte behandelt:
- – Reinigen durch Eintauchen für 180 s in ChemTec 30014 (Handelsname; ein handelsüblicher alkalischer (Ätz)entfetter) und Spülen;
- – alkalisches Ätzen für 20 s in ChemTec 30203 (Handelsname; ein handelsüblicher alkalischer Ätzreiniger) und Reinigen;
- – Entrußen für 4 s in einer acidischen Oxidationslösung, typischerweise 25 – 50 Vol.-% Salpetersäure, mit ChemTec 11093 (Handelsname; ein handelsüblicher Beizaktivator) bei Umgebungstemperatur, gefolgt von Spülen;
- – Zinkattauchen unter Verwendung von ChemTec 024202 für 12 s bei Zimmertemperatur, woraus sich eine Zinkschicht von etwa 30 Nanometer ergab, gefolgt von Spülen;
- – Nickelgalvanisieren und Spülen. Die Nickel aufweisende Schicht wurde unter Verwendung eines Nickelgalvanisierungsbades mit der in Tabelle 2 dargelegten Zusammensetzung und einem pH-Wert von 5,5 aufgebracht. Die Bi-Ionenkonzentration wurde dem Galvanisierungsbad durch Verwendung eines Bi-Ionenkonzentrats aus 160 g/l Natriumhydroxid, 300 g/l Natriumgluconat und 111 g/l Wismutoxid zugegeben. Das Wismutoxid hätte auch durch Wismutcarbonat ersetzt werden können. Die Galvanisierung einer Ni-Bi-Schicht wurde bei 57°C unter Ver wendung einer Stromdichte von 6 A/dm2 und einer Galvanisierungszeit von 25 s durchgeführt. Etwa 10 g/m2 Nickel und etwa 0,5 g/m2 Wismut wurden abgeschieden, also die Summe der aufgebrachten Schichten an beiden Seiten des Hartlötblechprodukts. Der Wismutgehalt der abgeschiedenen Legierungsschicht kann leicht variiert werden, z.B. durch Senkung der Wismut-Konzentration in dem Galvanisierungsbad, so daß sich ein niedrigerer Bi-Gehalt ergibt.
- - Clean by dipping for 180 s in ChemTec 30014 (trade name, a commercial alkaline (caustic) degreaser) and rinse;
- Alkaline etching for 20 sec in ChemTec 30203 (trade name, a commercial alkaline caustic cleaner) and cleaning;
- Gassing for 4 seconds in an acidic oxidation solution, typically 25-50% by volume nitric acid, with ChemTec 11093 (trade name, a commercial pickle activator) at ambient temperature, followed by rinsing;
- Zinc dipping using ChemTec 024202 for 12 seconds at room temperature resulting in a zinc layer of about 30 nanometers, followed by rinsing;
- - Nickel electroplating and rinsing. The nickel-containing layer was deposited using a nickel plating bath having the composition set forth in Table 2 and a pH of 5.5. The bi-ion concentration was added to the plating bath by using a bi-ion concentrate of 160 g / L sodium hydroxide, 300 g / L sodium gluconate and 111 g / L bismuth oxide. The bismuth oxide could also have been replaced by bismuth carbonate. The galvanization of a Ni-Bi layer was carried out at 57 ° C using a current density of 6 A / dm 2 and a galvanization time of 25 s. About 10 g / m 2 nickel and about 0.5 g / m 2 bismuth were deposited, ie the sum of the applied layers on both sides of the brazing sheet product. The bismuth content of the deposited alloy layer can be easily varied, for example, by lowering the bismuth concentration in the plating bath to give a lower Bi content.
Das Aluminiumhartlötblechprodukt wurde unter Verwendung des Erichsen-Kuppeltiefungsversuchs (5 mm) und des T-Biegetests getestet. Dann wird die Haftung mit den Werten mangelhaft, mäßig oder gut bewertet. Die Haftung des resultierenden Hartlötblechprodukts wurde als gut bewertet, womit das Aluminiumhartlötblechprodukt beträchtlichen Verformungsoperationen wie typischen Walzformoperationen unterworfen werden konnte, um das geforderte Aussteifungswellblech zu erhalten.The Aluminiumhartlötblechprodukt was made using the Erichsen dome scoring test (5 mm) and the T-bend test. Then the liability with the values deficient, moderate or well rated. The adhesion of the resulting brazing sheet product was rated as good, making the aluminum brazing sheet product considerable Subjected to deformation operations such as typical roll forming operations could be to get the required stiffening corrugated sheet.
Nach dem Haftungstest wurde das Aluminiumhartlötblechprodukt zu einem Wellblech mit V-förmigen Spitzen und Mulden gewellt, und der Raum zwischen zwei Spitzen betrug etwa 20 mm, und die Höhe des Wellblechs war etwa 8,5 mm. Das Wellblech wurde zwischen zwei parallele Bleche aus einem Material der Serie AA3003 und auch zwischen zwei parallele Bleche aus kupferplattiertem rostfreien Stahl der Klasse 304L gelegt. Alle parallelen Bleche hatten Abmessungen von etwa 20 × 20 cm und eine Dicke von etwa 1 mm. Während des Hartlötens wurde auf die ungelötete Baugruppe etwas Druck aufgebracht, indem eine Last von etwa 1 kg auf das obere parallele Metallblech aufgebracht wurde. Die Baugruppen wurden in einen Hartlötofen gesetzt und unter strömendem Stickstoff erwärmt, mit Erwärmen von Zimmer temperatur auf 580°C, einer Verweilzeit bei 580°C für 1 Minute, Abkühlung von 580°c auf Zimmertemperatur.To In the adhesion test, the aluminum brazing sheet product became a corrugated iron with V-shaped tips and troughs curled, and the space between two peaks was about 20 mm, and the height the corrugated sheet was about 8.5 mm. The corrugated iron was between two parallel sheets of a material of the series AA3003 and also between two parallel sheets of copper - plated stainless steel Class 304L placed. All parallel sheets had dimensions of about 20 × 20 cm and a thickness of about 1 mm. During brazing was on the unsoldered Apply some pressure to assembly by placing a load of about 1 kg was applied to the upper parallel metal sheet. The assemblies were in a brazing oven set and under streaming Heated nitrogen, with heating from room temperature to 580 ° C, a residence time at 580 ° C for 1 minute, Cooling from 580 ° c at room temperature.
Beide resultierenden Verbundmetallplatten hatten eine hervorragend hartgelötete Bindung zwischen den parallelen Blechen und dem Aluminiumhartlötwellblechprodukt. Beide Metallplatten waren sehr starr, was weiter durch die Wahl der Gestalt des Aluminiumaussteifungswellblechs optimiert werden kann. Dieses Experiment demonstriert, daß mittels einer einzigen Hartlötoperation unter Verwendung des Aluminiumhartlötblechprodukts eine starre Verbundmetallplatte geformt werden kann. Darüber hinaus besteht keine Notwendigkeit, vor der Hartlötoperation ein zusätzliches Additiv wie ein üblicherweise verwendetes Hartlötflußmittelmaterial aufzubringen; damit sind zahlreiche umständliche Verarbeitungsschritte und auch die erforderliche Entfernung von überschüssigem Hartlöflußmittelmaterial nach der Hartlötoperation vermieden, was bei kompliziert geformten Aluminiumaussteifungsblechen oder Verbundmetallplatten mit großen Ausdehnungen schwierig sein kann. Um eine hervorragende Hartlötbarkeit zu erhalten, muß der Nickel-Schicht nicht obligatorisch Blei zugegeben werden. Ähnliche oder sogar bessere Ergebnisse lassen sich durch Verwendung einer Zugabe von Bi zu der Nickel enthaltenden Schicht erhalten. Gegebenenfalls kann der Aluminiumplattierschicht auch Wismut zugegeben werden.Both resulting composite metal plates had an excellent brazed bond between the parallel sheets and the aluminum brazing sheet product. Both metal plates were very rigid, further by choice the shape of the aluminum reinforcement corrugated sheet to be optimized can. This experiment demonstrates that by means of a single brazing operation using the aluminum brazing sheet product a rigid one Composite metal plate can be molded. In addition, there is no need to the brazing operation an additional Additive as a usual apply brazing flux material used; so are many awkward Processing steps and also the required removal of excess Hartlöflußmittelmaterial after the brazing operation avoided, what with complicated shaped Aluminiumaussteifungsblechen or composite metal plates with large dimensions difficult can be. To obtain excellent brazeability, the nickel layer must not obligatory lead to be added. Similar or even better Results can be obtained by using an addition of Bi to the Nickel containing layer obtained. Optionally, the aluminum plating layer also be added bismuth.
Tabelle 1 Gew.-% Table 1% by weight
Tabelle 2 Table 2
Nach der vollständigen Beschreibung ist dem Fachmann klar, daß viele Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne von dem Geist oder Umfang der hier beschriebenen Erfindung abzuweichen.To the complete It will be understood by those skilled in the art that many changes and modifications can be made without departing from the spirit or scope of the invention described herein departing.
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