DE102019215083A1

DE102019215083A1 - Aluminiumlegierungslamellenmaterial und Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102019215083A1
Application number: DE102019215083.7A
Authority: DE
Inventors: Michihide Yoshino; Shohei IWAO; Tetsuya Yamamoto; Takahiro SHINODA; Koichi Nakashita
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Denso Corp; MA Aluminum Corp
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2020-04-16
Also published as: JP2020063469A; US20200115779A1; JP7207936B2; CN111057910A

Abstract

Ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial und ein Wärmetauscher, die eine exzellente Formbarkeit, Festigkeit, Löterosionsbeständigkeit und Langlebigkeit aufweisen, werden bereitgestellt. Das Aluminiumlegierungslamellenmaterial weist eine Zusammensetzung auf, umfassend Mn: 1.8 bis 2.5%, Si: 0.7 bis 1.3%, Fe: 0.05 bis 0.3%, Cu: 0.14 bis 0.30%, Zn: 1.3 bis 3.0%, wobei der Rest Al und unvermeidliche Verunreinigungen sind, wobei ein Verhältnis von Mn/Si im Sinne des Gehalts in einem Bereich von 1.5 bis 2.9 liegt und das Aluminiumlegierungslamellenmaterial eine Solidustemperatur von 610°C oder mehr, vor einem Löten eine Zugfestigkeit von 220 bis 270 MPa aufweist, vor dem Löten eine Kristallkornstruktur eines nicht-rekristallisiertes Korngefüges aufweist, und nach dem Löten eine Zugfestigkeit von 160 MPa oder mehr, nach dem Löten eine elektrische Leitfähigkeit von 40% IACS oder mehr und eine Solidustemperatur von 605°C und nach dem Löten eine mittlere Kristallkorngröße in einer gewalzten Oberfläche von 300 µm bis 2,000 µm aufweist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial und einen Wärmetauscher.
Beschreibung des Stands der Technik
Das Gewicht eines Wärmetauschers tendiert dazu, verringert zu werden, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern und Platz zu sparen. Aus diesem Grund müssen eingesetzte Elemente eine reduzierte Wanddicke und hohe Festigkeit aufweisen. Insbesondere für Lamellenmaterialien, die ein Bestandteil eines Wärmetauschers sind, wird eine Dickenreduzierung und hohe Festigkeit dringend benötigt, da sie in großen Mengen eingesetzt werden. Genauer gesagt, wurde in letzter Zeit eine Verdünnung auf bis zu 50 µm oder weniger gefordert, während konventionelle Lamellenmaterialien überwiegend eine Dicke von 60 µm bis 100 µm aufgewiesen haben.
Obwohl eine hohe Festigkeit durch einfache Erhöhung der Menge der hinzugefügten Elemente erreicht werden kann, tritt jedoch durch Löterosion während des Lötens aufgrund einer Reduzierung des Schmelzpunkts (Solidustemperatur) ein Verbiegen der Lamellen auf. Da die Festigkeit eines Materials vor dem Löten im Verhältnis zur Erhöhung der Festigkeit des Materials nach dem Löten erhöht wird, wird zudem die Formbarkeit verringert, und es wird schwierig, eine Lamelle in eine gewünschte Form zu formen.
Verschiedene Erfindungen wurden für die vorstehenden Probleme vorgeschlagen.
Beispielsweise offenbart die Internationale Publikation Nr. WO2015/141698 , dass, wenn ein Kristallkorngefüge vor dem Löten ein grobes rekristallisiertes Gefüge ist und das finale Walzverhältnis erhöht wird, eine exzellente Formbarkeit und Erosionsbeständigkeit beim Löten erreicht werden; und schlägt darüber hinaus ein Lamellenmaterial vor, das eine exzellente Formbarkeit und Festigkeit nach dem Löten durch Anpassung der Dichte der Partikel einer zweiten Phase, die einen kreisäquivalenten Durchmesser von 0.1 µm oder mehr aufweisen, auf 5 × 10⁴ Partikel/mm² oder mehr in der metallographischen Struktur vor dem Löten.
Zudem offenbart die Japanische Patentoffenlegung Nr. 2008-308761 ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumlegierungsmaterials, das eine finale Blechdicke von 0.1 mm oder weniger aufweist, bei dem Aluminiumlegierungsschmelzmetall durch einen kontinuierlichen Gießwalzprozess in ein Blechmaterial mit einer Blechdicke von 2 bis 12 mm gegossen wird, das Material unmittelbar in eine Rollenform gewickelt wird, und das in eine Rollenform gewickelte Aluminiumlegierungsmaterial bei einer mittleren Abkühlrate von 15°C/Stunde oder mehr gekühlt wird, dann das Material abgewickelt und zumindest zwei Mal kaltgewalzt und zumindest zwei Mal wärmebehandelt wird. Dies kann das Wachstum von Ausscheidungen im Gefüge des Aluminiumlegierungsmaterials verhindern und kann die Entwicklung von Ausscheidungen unterdrücken, und somit können die Festigkeitscharakteristiken und die Erosionsbeständigkeit verbessert werden.
Das zu lösende technische Problem
Die Techniken der Internationalen Publikation Nr. WO2015/141698 und der Japanischen Patentoffenlegung Nr. 2008-308761 weisen jedoch das durch die folgenden Faktoren verursachten Problem auf.
Das Problem mit der Internationalen Publikation Nr. WO2015/141698 ist, dass, wenn ein Lamellenmaterial, das eine geringe Wanddicke von weniger als 60 µm aufweist, ein grobes rekristallisiertes Gefüge aufweist, die Anisotropie des Materials erhöht wird, und somit die Formbarkeit verringert wird, beispielsweise die Variation der Rippenhöhen der Lamellen wahrscheinlich schwankt. Obwohl Partikel einer zweiten Phase von 0.1 µm oder mehr nicht einfach zu der Zeit der Löterwärmung im Mischkristall löslich sind, wie in der Internationalen Publikation Nr. WO2015/141698 beschrieben, wird zudem ihre Partikelgröße aufgrund des Wachstums der Körner beim Löten weiter vergrößert. Dann besteht das Problem, dass Partikel mit 0.1 µm oder mehr weniger wahrscheinlich zur Dispersionsverfestigung beitragen und es somit schwierig ist, eine hohe Festigkeit zu erreichen.
Obwohl die Menge an Mn und Si in der Internationalen Publikation Nr. WO2015/141698 definiert ist, jedoch Mn und Si zudem Elemente sind, die eine Verbindung bilden und miteinander interagieren, ist es zur Verbesserung der Eigenschaften nicht ausreichend, lediglich die individuellen zuzufügenden Menge zu spezifizieren. Insbesondere bei einem Material, dem Cu zugefügt wird, wird einen Al-Mn-Verbindung oder eine Al-Mn-Fe-Verbindung an Korngrenzen nach der Lötwärmebehandlung ausgeschieden; darüber hinaus, beginnend von diesen Ausscheidungen, scheidet sich eine Cu-enthaltende Ausscheidung grob an den Korngrenzen aus. Da Cu in der Form eines Mischkristalls zur Festigkeit beiträgt, wird die Festigkeit verringert, wenn dieses Phänomen auftritt. Ein anderes Problem ist, dass Cu, dass sich an den Korngrenzen ausgeschieden hat, eine interkristalline Korrosion fördert und somit die Korrosionsbeständigkeit gemindert wird.
In Anbetracht dessen, dass in der Japanischen Patentoffenlegung Nr. 2008-308761 das Kristallkorngefüge vor dem Löten nicht spezifiziert ist und zwischenzeitliches Wärmebehandeln bei hoher Temperatur durchgeführt wird, weist das Material zudem ein grobes rekristallisiertes Gefüge vor dem Löten auf und hat somit eine geringe Formbarkeit. Da die erste Wärmebehandlung nach dem Gießen ohne Dehnungslast bei hoher Temperatur oder für kurze Zeit ausgeführt wird, ist eine inhomogene Verteilung der Partikel wahrscheinlich, und eine präzise Steuerung der dispergierten Partikel vor dem Löten ist schwierig. Darüber hinaus verursacht eine grobe Verteilung der dispergierten Partikel eine Reduzierung der Festigkeit nach dem Löten. Wahrscheinlich um das zu kompensieren, wurde sehr teures Sc dazu hinzugefügt, und somit sind die Kosten erhöht.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der vorstehenden Probleme gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial bereitzustellen, das eine exzellente Formbarkeit, Festigkeit, Löterosionsbeständigkeit, Langlebigkeit und dergleichen aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial nach Patentanspruch 1 und einen Wärmetauscher nach Patentanspruch 4. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
ZUSAMMENFASUNG DER ERFINDUNG
In der vorliegenden Erfindung werden Bestandteile eines Lamellenmaterials entsprechend angepasst, und als eine Maßnahme zur Verbesserung der Löterosionsbeständigkeit beim Löten wird ein vorbestimmter oder höherer Schmelzpunkt (Solidustemperatur) eingestellt, und die Kristallkorngröße wird beim Löten vergröbert, um die Löterosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Zudem wird durch Anpassen der Festigkeit vor dem Löten auf einen geeigneten Bereich und Ausbilden des Kristallkorngefüges vor dem Löten zu einem nicht-rekristallisierten Gefüge eine exzellente Lamelle, die eine hohe Festigkeit nach dem Löten und eine exzellente Formbarkeit aufweist, erzielt.
Des Weiteren wird ein Lamellenmaterial mit einer exzellenten Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit durch Ausnutzung der Vorteile der Effekte der entsprechenden additiven Elemente durch Spezifizierung der Menge der entsprechenden zugefügten Elemente und Spezifizierung des Verhältnisses der zugefügten Menge an Mn und Si (Mn/Si-Verhältnis) erzielt.
Demnach weist ein erster Aspekt der Aluminiumlegierungslamellenmaterialien der vorliegenden Erfindung eine Zusammensetzung auf, umfassend, in Massen-%, Mn: 1.8 bis 2.5%, Si: 0.7 bis 1.3%, Fe: 0.05 bis 0.3%, Cu: 0.14 bis 0.30%, Zn: 1.3 bis 3.0%, wobei der Rest Al und unvermeidliche Verunreinigungen sind, wobei ein Verhältnis von Mn/Si im Sinne des Gehalts in einem Bereich von 1.5 bis 2.9 liegt und das Aluminiumlegierungslamellenmaterial vor einem Löten eine Zugfestigkeit von 220 bis 270 MPa, nach dem Löten eine Zugfestigkeit von 160 MPa oder mehr, nach dem Löten eine elektrische Leitfähigkeit von 40% IACS oder mehr und eine Solidustemperatur von 610°C oder mehr aufweist und vor dem Löten eine Kristallkornstruktur eines nicht-rekristallierten Korngefüges aufweist und nach dem Löten eine mittlere Kristallkorngröße in einer gewalzten Oberfläche von 300 µm bis 2,000 µm aufweist.
Ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial gemäß eines zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial gemäß dem vorstehenden Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei Partikel, die einen kreisäquivalenten Durchmesser von 400 nm oder weniger unter in einer Matrix verteilten Partikeln einer zweiten Phase vor dem Löten aufweisen, einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von 40 bis 90 nm aufweisen und eine Dichteanzahl davon in einem Bereich von 6 bis 13 Partikeln/ µm² liegt.
Ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial gemäß eines dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial gemäß dem vorstehenden Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei Partikel, die einen kreisäquivalenten Durchmesser von 400 nm oder weniger unter in einer Matrix verteilten Partikeln einer zweiten Phase nach dem Löten aufweisen, einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von 50 bis 100 nm aufweisen und eine Dichteanzahl bei 5 Partikeln/µm² oder mehr liegt.
Der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung wird durch Löten des Aluminiumlegierungslamellenmaterials gemäß einem der vorstehenden Aspekte und eines Aluminiummaterials erhalten.
Nachstehend werden der Grund zur Limitierung der Zusammensetzung und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die folgenden Bestandteile sind in Gewichts-%.
Zusammensetzung
• Mn: 1.8 bis 2.5%
Mn generiert eine Al-Mn-Si-basierte oder Al-(Mn, Fe)-Si-basierte intermetallische Verbindung (dispergierte Partikel) mit Si oder Fe und dergleichen und weist somit den Effekt der Verbesserung der Festigkeit einer Lamelle nach dem Löten auf. Wenn der Gehalt von Mn weniger als 1.8% ist, werden Effekte davon nicht ausreichend gezeigt. Wenn der Gehalt von Mn bei mehr als 2.5% liegt, wird eine große intermetallische Verbindung beim Gießen generiert und die Produktivität einer Aluminiumlegierungslamelle wird signifikant verringert. Somit wird der Gehalt von Mn auf den vorstehenden Bereich eingestellt.
Aus demselben Grund wird die untere Grenze des Gehalts von Mn bevorzugt auf 1.9% eingestellt und die obere Grenze des Gehalts von Mn wird bevorzugt auf 2.4% eingestellt.
• Si: 0.7 bis 1.3%
Si ist beinhaltet, um eine Al-Mn-Si-basierten oder AI-(Mn, Fe)-Si-basierten intermetallischen Verbindung (dispergierte Partikel) auszuscheiden, um nach dem Löten eine Festigkeit basierend auf Dispersionsverfestigung zu erzielen. Wenn der Gehalt von Si weniger als 0.7% ist, ist jedoch der Effekt der durch die Al-Mn-Si-basierte oder Al-(Mn, Fe)-Si-basierte Verbindung bedingte Dispersionsverfestigung gering und die gewünschte Festigkeit nach dem Löten kann nicht erzielt werden. Wenn der Gehalt von Si bei mehr als 1.3% liegt, wird die Solidustemperatur (Schmelzpunkt) herabgesetzt und eine signifikante Löterosion ist beim Löten wahrscheinlich. Somit wird der Gehalt von Si auf den vorstehenden Bereich eingestellt.
Aus demselben Grund wird die untere Grenze des Gehalts von Si bevorzugt auf 0.85% eingestellt und die obere Grenze des Gehalts von Si wird bevorzugt auf 1.2% eingestellt.
• Fe: 0.05 bis 0.3%
Wenn Fe beinhaltet ist, wird eine Dispersionsverfestigung durch eine Al-(Mn, Fe)-Si-basierte Verbindung erzielt und die Festigkeit nach dem Löten wird verbessert. Wenn der Gehalt von Fe bei weniger al 0.05% liegt, kann kein ausreichender Effekt der Verbesserung der Festigkeit erzielt werden. Da ein hochreines Basismetall verwendet werden muss, werden zudem die Kosten für die Herstellung von Materialien erhöht.
Wenn der Gehalt von Fe währenddessen bei mehr als 0.3% liegt, wird eine große intermetallische Verbindung beim Gießen generiert und die Produktivität einer Aluminiumlegierungslamelle wird signifikant verringert. Somit wird der Gehalt von Fe auf den vorstehenden Bereich eingestellt.
Aus demselben Grund wird die untere Grenze des Gehalts von Fe bevorzugt auf 0.15% eingestellt und die obere Grenze des Gehalts von Fe wird bevorzugt auf 0.3% eingestellt.
• Cu: 0.14 bis 0.30%
Cu ist beinhaltet, um die Festigkeit nach dem Löten durch Mischkristallverfestigung zu verbessern. Wenn der Gehalt von Cu bei weniger als 0.14% liegt, können keine ausreichenden Effekte erzielt werden. Wenn der Gehalt von Cu bei mehr als 0.30% liegt, wird das Potential zu dem eines Edelmetalls oder wird angehoben und der Effekt einer Opferanode gegen ein Lamellenmaterial für ein Rohrmaterial ist verringert. Zudem verschlechtert sich die Selbstkorrosionsbeständigkeit. Somit wird der Gehalt von Cu auf den vorstehenden Bereich eingestellt.
Aus demselben Grund wird die untere Grenze des Gehalts von Cu bevorzugt auf 0.18% eingestellt und die obere Grenze des Gehalts von Cu wird bevorzugt auf 0.28% eingestellt.
• Zn: 1.3 bis 3.0%
Zn ist beinhaltet, um ein Potential zu dem eines Edelmetalls zu machen oder anzuheben, wodurch der Effekt einer Opferanode erzielt wird. Wenn der Gehalt von Zn bei weniger al 1.3 liegt, können keine ausreichenden Effekte einer Opferanode erzielt werden. Wenn der Gehalt von Zn bei mehr als 3.0% liegt, wird das Potential zu dem eines höchst edlen Edelmetalls und die Selbstkorrosionsbeständigkeit des Lamellenmaterials selbst wird wahrscheinlich gesenkt. Somit wird der Gehalt von Zn auf den vorstehenden Bereich eingestellt.
Aus demselben Grund wird die untere Grenze des Gehalts von Zn bevorzugt auf 1.5% eingestellt und die obere Grenze des Gehalts von Zn wird bevorzugt auf 2.8% eingestellt.
• Andere unvermeidliche Verunreinigungen
Beispiele anderer Elemente können in dem Legierungslamellenmaterial der vorliegenden Erfindung enthalten sein, umfassend Mg, Cr und Ni, jedes davon in einer Menge von 0.05% oder weniger, und Zr in einer Menge von weniger als 0.05%. Es ist wünschenswert, dass die zulässige obere Grenze ihrer Gesamtmenge auf 0.15% oder weniger eingestellt wird.
Insbesondere weist Zr eine niedrige Leitfähigkeit auf, und somit ist die obere Grenze wünschenswert. Es ist wünschenswerter, dass die Menge an Zr 0.04% oder weniger ist.
• Verhältnis von Mn / Si (Gehalt): 1.5 bis 2.9
In einem Material, dem 0.14% oder mehr an Cu zugefügt wird, wird eine Al-Mn-Verbindung oder eine Al-Mn-Fe-Verbindung nach der Lötwärmebehandlung an Korngrenzen ausgeschieden, und zudem, beginnend von diesen Ausscheidungen, eine Cu-enthaltende Ausscheidung grob an Korngrenzen ausgeschieden. Dasselbe Phänomen ist in Partikeln wahrscheinlich, wenn ein Wärmetauscher einer hohen Temperatur von 150°C oder mehr während der Nutzung ausgesetzt wird. Da Cu im Zustand eines Mischkristalls zur Festigkeit beiträgt, wird die Menge an Cu in dem Zustand eines Mischkristalls verringert, wenn dieses Phänomen auftritt, und somit wird die Festigkeit vermindert. Darüber hinaus fördert Cu, das an Korngrenzen ausgeschieden wurde, interkristalline Korrosion, und somit wird die Korrosionsbeständigkeit verringert. Im Gegensatz dazu ist es unwahrscheinlich, dass Al-Mn-Si-Verbindungen oder Al-Mn-Si-Fe-Verbindungen ein Sartpunkt von Ausscheidungen von Cu-enthaltenden Ausscheidungen werden, und somit kann das vorstehende Problem vermieden werden. Welche Form eine Mn-basierte Ausscheidung annimmt, hängt von dem Mn/Si-Verhältnis ihres Gehalts und/oder den Bedingungen der Wärmebehandlung beim Prozess der Herstellung der Materialien ab. Wenn das Mn/Si-Verhältnis größer als 2.9 ist, weisen die Ausscheidungen die Form einer Al-Mn-Verbindung oder einer Al-Mn-Fe-Verbindung auf. Somit wird das Mn/Si-Verhältnis in der vorliegenden Erfindung auf 2.9 oder weniger eingestellt. Im Gegensatz dazu, wenn das Mn/Si-Verhältnis weniger als 1.5 ist, wird der Schmelzpunkt eines Lamellenmaterials durch eine übermäßige Menge an Si verringert, und somit wird die untere Grenze von Mn/Si auf 1.5 eingestellt.
Aus demselben Grund ist es wünschenswert, dass das Verhältnis von Mn / Si (Gehalt) 1.7 oder mehr ist, und ist es wünschenswert, dass das Verhältnis von Mn / Si (Gehalt) 2.6 oder weniger ist.
Zugfestigkeit
• Zugfestigkeit vor dem Löten: 220 bis 270 MPa
Bei einem Wellenformen eines Lamellenmaterials ist die Form der zu formenden Lamelle labil, wenn die Festigkeit vor dem Löten übermäßig hoch ist. Beispielsweise werden Lamellensteigungen uneben. Im Gegensatz dazu, wenn die Festigkeit gering ist, ist das Material nicht steif, und somit können Formdefekte auftreten. Daher wird die Zugfestigkeit vor dem Löten auf den vorstehenden Bereich eingestellt. Aus demselben Grund ist es wünschenswert, dass die Zugfestigkeit vor dem Löten auf 220 MPa oder mehr eingestellt wird, und ist es wünschenswert, dass die Zugfestigkeit vor dem Löten auf 260 MPa oder weniger eingestellt wird.
• Zugfestigkeit nach dem Löten: 160 MPa oder meh
Die Zugfestigkeit nach dem Löten sollte 160 MPa oder mehr sein, um die Festigkeit zu gewährleisten, wenn das Material als ein Wärmetauscher genutzt wird. Die Zugfestigkeit nach dem Löten ist daher auf den vorstehenden Bereich eingestellt. Aus demselben Grund ist es wünschenswert, dass die Zugfestigkeit nach dem Löten auf 165 MPa oder mehr eingestellt wird.
Elektrische Leitfähigkeit
• Elektrische Leitfähigkeit nach dem Löten: 40% IACS oder mehr
Die elektrische Leitfähigkeit ist eine alternative Eigenschaft zur Wärmeleitfähigkeit. Die elektrische Leitfähigkeit nach dem Löten sollte 40% IACS oder mehr sein, um Eigenschaften zu gewährleisten, wenn das Material als ein Wärmetauscher genutzt wird. Aus demselben Grund ist es wünschenswerter, dass die elektrische Leitfähigkeit nach dem Löten auf 41% oder mehr eingestellt wird.
Solidustemperatur
• Solidustemperatur: 610°C oder mehr
Beim Löten wird üblicherweise eine Produkttemperatur auf etwa 600°C erhitzt, so dass, wenn ein Legierungsmaterial, das eine geringe Solidustemperatur ausweist, verwendet wird, Lamellen schmelzen, so dass es schwierig ist, die Form beizubehalten. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass eine Solidustemperatur einer Solidustemperatur auf 610°C oder mehr eingestellt wird. Es ist wünschenswerter, dass eine Solidustemperatur einer Solidustemperatur 613° oder mehr ist.
Kristallstruktur
• Kristallkornstruktur vor dem Löten: nicht-rekristallisiertes Korngefüge
In dem Fall eines dünnwandigen Lamellenmaterials wird, wenn die Kristallkornstruktur vor dem Löten ein grobes rekristallisiertes Gefüge ist, die Anisotropie des Materials erhöht und die Formbarkeit wird verringert, beispielsweise ist die Variation der Rippenhöhen wahrscheinlich. Somit ist die Kristallkornstruktur vor dem Löten als ein nicht-rekristallisiertes Korngefüge vorgesehen.
Ein rekristallisiertes Gefüge ist ein Gefüge, in dem sich durch das finale Walzen eingebrachte Versetzungen in rekristallisierten Körnern, die sich durch Wärmebehandeln vor dem finalen Walzen ausbilden, verwickeln. Unterdessen bezieht sich ein nicht-rekristallisiertes Gefüge auf eine Struktur mit Versetzungszellen, die durch Wärmebehandlung vor dem finalen Walzen ausgebildet werden, oder mit beim finalen Walzen in die Subkörner eingebrachten Versetzungen.
Darüber hinaus ist es auch wünschenswert, den Verteilungszustand (mittlere Partikelgröße und Dichteanzahl) der dispergierten Partikel zusätzlich zur Dichteanzahl präzise zu steuern, um die Eigenschaften des Lamellenmaterials zu verbessern.
• Mittlere Kristallkorngröße in der gewalzten Oberfläche nach dem Löten: 300 µm bis 2,000 µm
Wenn das Material eine mittlere Kristallkorngröße von weniger als 300 µm in der gewalzten Oberfläche nach dem Löten aufweist, ist das Material empfänglich für Löterosion, wenn das Löten eines Wärmetauschers durchgeführt wird. Wenn das Material eine mittlere Kristallkorngröße von mehr als 2,000 µm in der gewalzten Oberfläche nach dem Löten aufweist, ist eine Vergröberung der Kristallkörner übermäßig, wodurch die Festigkeit nach dem Löten reduziert wird. Somit wird die mittlere Kristallkorngröße in der gewalzten Oberfläche nach dem Löten wünschenswerterweise auf den vorstehenden Bereich eingestellt. Aus demselben Grund ist es wünschenswerter, dass die vorstehende Korngröße 350 µm oder mehr ist, und ist es wünschenswerter, dass die vorstehende Korngröße 1,800 µm oder weniger ist.
Zustand der Verteilung von Partikeln zweiter Phase
• Der mittlere Durchmesser von Partikeln, die einen kreisäquivalenten Durchmesser von 400 nm oder weniger aufweisen, unter in der Matrix vor dem Löten verteilten Partikeln einer zweiten Phase ist 40 bis 90 nm, und die Dichteanzahl davon ist 6 bis 13 Partikel/ µm²
Wenn Partikel einer zweiten Phase vor dem Löten einen mittleren Partikeldurchmesser von weniger als 40 nm aufweisen, wird die Festigkeit vor dem Löten übermäßig erhöht. Wenn sie einen mittleren Partikeldurchmesser von mehr als 90 nm aufweisen, kann der Effekt der Verbesserung der Festigkeit im Gegensatz dazu nicht erzielt werden, was in einer unzureichenden Festigkeit vor dem Löten resultiert. Wenn die Dichteanzahl der Partikel zweiter Phase weniger als 6 Partikel/ µm² ist, wird zudem die Festigkeit nach dem Löten verringert. Wenn die Dichteanzahl größer als 13 13 Partikel/ µm² ist, wird im Gegensatz dazu die Festigkeit des Materials übermäßig erhöht. Somit ist es wünschenswert, dass der mittlere Durchmesser und die Dichteanzahl der Partikel einer zweiten Phase auf den vorstehenden Bereich eingestellt werden.
Für den Zustand der Verteilung werden Partikel, die einen kreisäquivalenten Durchmesser von 15 nm oder mehr aufweisen, gezählt.
• Der mittlere Durchmesser von Partikeln von in der Matrix verteilten Partikeln einer zweiten Phase, die einen kreisäquivalenten Durchmesser von 400nm oder weniger aufweisen, ist nach dem Löten 50 bis 100 nm, die Dichteanzahl davon ist 5 Partikel/ µm² oder mehr
Wenn die Partikel einer zweiten Phase nach dem Löten einen mittleren Partikeldurchmesser von weniger als 50 nm oder einen mittleren Partikeldurchmesser von mehr als 100 nm aufweisen und die Dichteanzahl davon weniger als 5 Partikel/µm² ist, ist die Festigkeit nach dem Löten vermindert. Somit ist es wünschenswert, dass der mittlere Durchmesser und die Dichteanzahl der Partikel einer zweiten Phase auf den vorstehenden Bereich eingestellt werden. Aus demselben Grund ist es wünschenswerter, dass die Partikel einer zweiten Phase nach dem Löten einen mittleren Durchmesser von 60 nm bis 90 nm aufweisen und die Dichteanzahl davon 6 Partikel/µm² oder mehr ist.
Vorteilhafter Effekt der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung können ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial und ein Wärmetauscher mit einer exzellenten Löterosionsbeständigkeit, Formbarkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erzielt werden.
Figurenliste
Die Vorteile und Merkmale einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung werden durch die nachstehende detaillierte Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen, die nur zur Veranschaulichung dienen, besser verstanden und sind daher nicht als Definition der Grenzen der vorliegenden Erfindung gedacht:

1 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen Wärmetauscher aus Aluminium für ein Automobil gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
2 zeigt eine Ansicht, die ein Modell zur Evaluierung des Lötens in Beispielen der vorliegenden Erfindung darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Der Geltungsbereich der Erfindung ist jedoch nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.
Vorgesehen ist eine Aluminiumlegierung mit einer Zusammensetzung, umfassend, in Massen-%, Zr: 0.04 oder weniger, Mn: 1.8 bis 2.5%, Si: 0.7 bis 1.3%, Fe: 0.05 bis 0.3%, Cu: 0.14 bis 0.30%, Zn: 1.3 bis 3.0%, wobei der Rest unvermeidliche Verunreinigungen sind, wobei ein Verhältnis von Mn/Si in einem Bereich von 1.5 bis 2.9 liegt.
Ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial kann durch Gießen der vorstehenden Legierung durch kontinuierliches Gießwalzen (CC-Prozess) unter beispielsweise Verwendung einer Zwillingswalzrolle, wobei das gegossene Blech einer Homogenisierungsbehandlung und einem Kaltwalzen unterzogen wird, hergestellt werden. Es ist wünschenswert, dass die Abkühlrate beim Gießen auf den Bereich von 50 bis 400°C/Sekunde eingestellt wird.
Wenn die Abkühlrate bei Gießen weniger als 50°C/Sekunde ist, wird die Menge übersättigter Mischkristalle der Elemente, wie Mn, Si und Fe zur Matrix reduziert, was es schwierig macht, den Verteilungszustand der Partikel einer zweiten Phase von 400nm oder weniger auf den gewünschten Zustand in der folgenden Wärmebehandlung zu steuern. Wenn die Abkühlrate beim Gießen größer als 400°C/Sekunde ist, wird im Gegensatz dazu die Menge der übersättigten Mischkristalle übermäßig erhöht, was es ebenfalls schwierig macht, den Verteilungszustand zu steuern.
Das gewonnene gegossene Blech wird bevorzugt einem Kaltwalzen um 5 bis 30% unterzogen und anschließend der ersten Wärmebehandlung unterzogen. Die Einbringung von Spannung in das Material durch das Kaltwalzen begünstigt Ausscheidungen während der Wärmebehandlung, was es leicht macht, den Verteilungszustand z steuern. Anschließend wird die erste Wärmebehandlung ausgeführt. In der ersten Wärmebehandlung wird die Haltetemperatur auf en Bereich von 350 bis 550C eingestellt, und die Haltezeit wird auf 3 bis 40 Stunden eingestellt, und die Partikel einer zweiten Phase werden fein und homogen bei hoher Dichte ausgeschieden.
Wenn die Haltetemperatur weniger als 350°C ist, wird die Größe der auszuscheidenden dispergierten Partikel übermäßig fein. Wenn die Haltetemperatur größer als 550°C ist, wird im Gegensatz dazu die Größe der auszuscheidenden dispergierten Partikel übermäßig grob.
Wenn die Haltezeit weniger als 3 Stunden beträgt, ist zudem die Menge der Ausscheidungen unzureichend. Wenn die Haltezeit länger als 40 Stunden ist, wachsen dispergierte Partikel und bewirken eine inhomogene Verteilung.
Danach wird ein Kaltwalzen um 70% oder mehr durchgeführt, und anschließend wird die zweite Wärmebehandlung vorgenommen. Da Partikel einer zweiten Phase in der ersten Wärmebehandlung homogen und fein verteilt wurden und die Größe der Partikel einer zweiten Phase erhöht ist, während die Homogenität der Partikel einer zweiten Phase, die in der ersten Wärmebehandlung ausgeschieden wurden, beibehalten wird, stellt dies durch die beim Kaltwalzen eingebrachte Spannung den gewünschten Verteilungszustand, der zur Verbesserung der Eigenschaften nützlich ist, bereit. Wenn die zweite Wärmebehandlung entfällt, ist eine homogene und feine Verteilung der Partikel einer zweiten Phase unwahrscheinlich, und das Kaltwalzverhältnis bis zur Wärmebehandlung wird erhöht, wodurch die Zugfestigkeit vor dem Löten erhöht wird, was einer Verminderung der Formbarkeit bewirkt.
Es ist wünschenswert, dass bei der zweiten Wärmebehandlung die Haltetemperatur 370 bis 530°C beträgt und die Haltezeit 1 bis 20 Stunden ist.
Wenn die Haltetemperatur weniger als 370°C ist, können dispergierte Partikel nicht wachsen, und somit ist ihre Größe übermäßig fein. Wenn die Haltetemperatur größer als 530°C ist, wird die Größe der auszuscheidenden dispergierten Partikel übermäßig grob, und es wachsen außerdem wahrscheinlich nur bestimmte Partikel, was eine inhomogene Verteilung bewirkt.
Wenn die Haltezeit weniger als 1 Stunde ist, wachsen dispergierte Partikel nicht vollständig, und somit kann der gewünschte Zustand nicht erzielt werden. Wenn die Haltezeit 20 Stunden übersteigt, wachsen dispergierte Partikel zu sehr, was eine inhomogene Verteilung bewirkt.
Nach der zweiten Wärmebehandlung durchläuft das Blech den Prozess des Kaltwalzens, Wärmebehandelns und finalen Kaltwalzens, um als H1n-Material hergestellt zu werden. Für die Temperatur der Wärmebehandlung wird die Wärmebehandlung bevorzugt bei einer Temperatur, die gleich oder niedriger als die Temperatur der zweiten Wärmebehandlung ist, durchgeführt, um den Verteilungszustand, der bis zur zweiten Wärmebehandlung eingestellt wurde, nicht zu zerstören. Diese Bedingung ist nicht speziell beschränkt, und üblicherweise liegt die Haltetemperatur im Bereich von 200 bis 500°C, und die Haltezeit liegt im Bereich von 2 bis 8 Stunden.
Die Festigkeit vor dem Löten kann durch Ergänzen einer Wärmebehandlung bei geringer Temperatur nach dem finalen Walzen weiter reduziert werden. Wenn die Temperatur jedoch übermäßig hoch ist, wird die Dehnung mit abnehmender Festigkeit erhöht, und es ist wahrscheinlich, dass sich beim Formen einer Lamelle ein Grat bildet. Des Weiteren kann der gewünschte Effekt nicht erzielt werden, wenn die Temperatur übermäßig niedrig ist. Somit ist der zweckmäßige Temperaturbereich 100 bis 250°C, und die zweckmäßige Zeit ist 1 bis 10 h.
Es ist wünschenswert, dass das Kaltwalzen bei einem Walzverhältnis von 40 bis 80% nach der zweiten Wärmebehandlung durchgeführt wird. Wenn das Walzverhältnis übermäßig gering ist, verringert sich die Menge der in dem Material gespeicherten Spannung, und eine Lamelle aus wärmebehandeltem H1n wird beim Löten nicht vollständig rekristallisiert und somit signifikant erodiert. Wenn das Walzverhältnis übermäßig hoch ist, erhöht sich im Gegensatz dazu die Festigkeit vor dem Löten übermäßig.
Es ist wünschenswert, dass bei der Wärmebehandlung die Haltetemperatur 180 bis 250°C ist und die Haltezeit 2 bis 10 Stunden ist. Wenn die Haltetemperatur hoch ist, kann kein nicht-rekristalliertes Gefüge erzielt werden. Wenn die Haltetemperatur gering ist, wird die Festigkeit vor dem Löten übermäßig erhöht.
Es ist wünschenswert, dass das Walzverhältnis beim finalen Kaltwalzen auf 5 bis 20% eingestellt wird. Wenn das Walzverhältnis beim finalen Kaltwalzen weniger als 5% beträgt, ist das Walzen schwierig, und wenn das finale Kaltwalzen mehr als 20% ist, wird die Festigkeit vor dem Walzen übermäßig erhöht.
Die Blechdicke wird bevorzugt auf 0.04 bis 0.06 mm durch Durchführung des finalen Kaltwalzens geformt. Die finale Blechdicke ist in der vorliegenden Erfindung jedoch nicht speziell beschränkt.
Ein Lamellenmaterial für einen Wärmetauscher kann durch den vorstehenden Prozess gewonnen werden.
Das resultierende Lamellenmaterial weist eine exzellente Festigkeit, Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und exzellente Löteigenschaften auf.
Insbesondere weist das Lamellenmaterial vor dem Löten ein nicht-rekristallisiertes Korngefüge und eine Solidustemperatur von 610°C oder mehr auf. Das Lamellenmaterial weist eine Zugfestigkeit vor dem Löten von 220 bis 270 MPa auf und besitzt eine exzellente Festigkeit, Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.
Zudem ist es wünschenswert, dass vor dem Löten Partikel, die einen kreisäquivalenten Durchmesser von 400 nm oder weniger aufweisen, unter den in der Matrix verteilten Partikeln einer zweiten Phase einen mittleren Durchmesser im Bereich von 40 bis 90 nm aufweisen, und die Dichteanzahl davon im Bereich von 6 bis 13 Partikeln/ µm² ist.
Das resultierende Lamellenmaterial ist beispielsweise wellenförmig, um eine Lamelle auszubilden, und die Lamelle wird mit einem Aluminiumelement für einen Wärmetauscher, wie einem Sammler, einem Rohr und einer Seitenplatte, kombiniert und durch Löten verbunden, wodurch ein Wärmetauscher hergestellt werden kann. Die Zusammensetzung des mit dem Lamellenmaterial zu lötenden Aluminiumlegierungsmaterials ist nicht speziell limitiert, und ein Aluminiummaterial mit einer zweckmäßigen Zusammensetzung kann genutzt werden. Das Aluminiummaterial umfasst Reinaluminium neben Aluminiumlegierungsmaterialien. Die Bedingungen und Verfahren der Wärmebehandlung beim Löten (beispielsweise Löttemperatur, Atmosphäre, Vorhandensein eines Flussmittels, Art der Lötmaterialien) sind in der vorliegenden Erfindung nicht speziell beschränkt. Das Löten kann durch das gewünschte Verfahren durchgeführt werden.
Das Lamellenmaterial weist nach dem Löten eine Zugfestigkeit von 160 MPa oder mehr, eine elektrische Leitfähigkeit von 40% IACS oder mehr und eine mittlere Kristallkorngröße in der gewalzten Oberfläche von 300 µm bis 2,000 µm auf. Die Wärmebehandlungsbedingungen beim Löten werden gemäß den Eigenschaften angenommen, die bestehen, um die Temperatur von Raumtemperatur auf 600°C innerhalb von etwa 6 Minuten zu erhöhen und dann ohne Halten der Temperatur das Material bei 100°C/Minute auf Raumtemperatur abzukühlen.
Die Lötbedingungen sind nicht speziell beschränkt und können in der vorliegenden Erfindung geeignet bestimmt werden.
Es ist wünschenswert, dass die Partikel mit einem kreisäquivalenten Durchmesser von 400 nm oder weniger unter den in der Matrix verteilten Partikeln einer zweiten Phase nach dem Löten einen mittleren Durchmesser im Bereich von 50 bis 100 nm aufweisen und die Dichteanzahl 5 Partikel/ µm² oder mehr ist.
Der erzielte Wärmetauscher ist mit dem Lamellenmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestattet und weist somit exzellente Lötverbindungseigenschaften und eine exzellente Festigkeit, Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf.
1 zeigt einen durch Zusammenbau eines Rohrs 3, eines Sammlers 2 und einer Seitenplatte 5 an der Lamelle 4 der vorliegenden Ausführungsform und anschließendes Löten hergestellten Wärmetauscher 1.
Die vorliegende Ausführungsform kann ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial für einen Wärmetauscher und einen Wärmetauscher mit exzellenter Festigkeit, Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und exzellenten Löteigenschaften bereitstellen.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde Mn in einer Menge größer als die in üblichen Materialien zugefügt, andere Elemente wurden entsprechend eingestellt, und der Verteilungszustand vor und nach dem Löten der Partikel einer zweiten Phase, die eine vorbestimmte oder kleinere Größe aufweisen, wurde bei hoher Genauigkeit gesteuert. Insbesondere wurde für die Größe der Partikel einer zweiten Phase die Auswirkung der Größe der Partikel einer zweiten Phase auf die Festigkeit vor und nach dem Löten untersucht. Es wurde herausgefunden, dass je größer die Größe der Partikel einer zweiten Phase ist, die Festigkeit vor dem Löten verringert wird; im Gegensatz dazu wird in Bezug auf die Festigkeit nach dem Löten die Festigkeit nach dem Löten erhöht, je kleiner die Größe der Partikel einer zweiten Phase sind, aber die Festigkeit nach dem Löten ist im Wesentlichen gesättigt, wenn die Größe eine vorbestimmte Größe oder weniger erreicht. Somit werden sowohl eine Verringerung der Festigkeit vor dem Löten als auch eine Verbesserung der Festigkeit nach dem Löten, die einander entgegengesetzt sind, durch geeignete Dispergierung der Partikel einer zweiten Phase mit einer vorbestimmten Größe erreicht.
[Beispiel 1]
Eine Aluminiumlegierung mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung (der Rest sind Al und unvermeidliche Verunreinigungen) wurde durch ein Zwillingswalzgießverfahren hergestellt. Die Abkühlrate betrug 200°C/ Sekunde.
Das gewonnene Aluminiumlegierungsgussblech wurde anschließend einem Kaltwalzen, der ersten Wärmebehandlung, einem Kaltwalzen, der zweiten Wärmebehandlung und dem finalen Kaltwalzen unterzogen, wie in Tabelle 2 gezeigt.
Nach der zweiten Wärmebehandlung, wurde ein Kaltwalzen, eine Wärmebehandlung und das finale Kaltwalzen durchgeführt, um ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial mit einer gewünschten Blechdicke zu erhalten. Das finale Walzverhältnis beim finalen Kaltwalzen ist in der Tabelle gezeigt.
Das Kaltwalzen nach der ersten Wärmebehandlung wurde bei 98% durchgeführt, das Kaltwalzen nach der zweiten Wärmebehandlung wurde bei 50% durchgeführt, und die Wärmebehandlung wurde bei 250°C × 5 Stunden durchgeführt, und anschließend wurde das Ergebnis bei dem finalen Walzverhältnis gewalzt. Einige Materialien wurden nach dem finalen Walzen einer Wärmebehandlung bei niedriger Temperatur unterzogen.
In Bezug auf das gewonnene Aluminiumlegierungslamellenmaterial wurden danach die Zugfestigkeit, das Kristallkorngefüge der Schmelzpunkt und der Verteilungszustand der Partikel einer zweiten Phase des resultierenden Aluminiumlegierungslamellenmaterial durch das nachfolgend beschriebene Verfahren gemessen.
Das Aluminiumlegierungslamellenmaterial wurde außerdem in dem nachstehend beschriebenen Zustand löterhitzt, und die Festigkeit, die elektrische Leitfähigkeit, die Kristallkorngröße in der gewalzten Oberfläche und der Verteilungszustand der Partikel einer zweiten Phase wurden nach dem Löterhitzen gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 2 gezeigt.
Darüber hinaus wurden die Löterosionsbeständigkeit, die Wellenformbarkeit und der Korrosionswiderstand durch das nachstehend beschriebene Verfahren evaluiert. Anschließend wurden die Messergebnisse und Evaluierungsergebnisse umfassend bewertet.
Die Evaluierungsergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
<Zugfestigkeit vor dem Löten>
Vor dem Löten wurde ein Probekörper parallel zu Walzrichtung getrennt, um eine JIS Nr. 13 B geformte Probe zu präparieren. Eine Zugprüfung wurde durchgeführt, um die Zugfestigkeit zu messen. Die Zuggeschwindigkeit wurde auf 3 mm/Minute eingestellt.
<Kristallkorngefüge vor dem Löten>
Vor dem Löten wird ein Querschnitt parallel zur Walzrichtung durch einen Querschnittspolierer bearbeitet und anschließend wird eine OIM-Messung durch SEM-EBSD bei einer 5,000-fachen Vergrößerung durchgeführt, um das Vorhandensein von Subkörnern basierend auf der Grenzabbildung zu bestimmen. Die Fläche des Sichtfelds ist 10 × 20 µm, und die Schrittgröße ist 0.05 µm, und 10 Sichtfelder werden gemessen. Gefüge, bei denen eine Subkornstruktur mehr als 50% des gemessenen Sichtfelds ausmacht, werden als ein nicht-rekristallisiertes Gefüge bestimmt. Ein durch Korngrenzen umgebener Bereich mit einer Fehlorientierung von 2° oder mehr in der EBSD-Messung wird als ein Subkorn definiert.
<Schmelzpunkt (Solidustemperatur)>
Die Solidustemperatur des präparierten Lamellenmaterials wurde durch eine DTA mit einem üblichen Verfahren gemessen. Die Rate des Temperaturanstiegs zur Zeit der Messung wurde auf 20°C/Minute von der Raumtemperatur auf 500°C und auf 2°C/Minute im Bereich von 500 bis 600°C eingestellt. Als eine Referenz wurde Aluminiumoxid genutzt. Die Ergebnisse sind in der Spalte des Schmelzpunkts gezeigt.
<Verteilungszustand (mittlerer Partikeldurchmesser, Dichteanzahl) der Partikel einer zweiten Phase vor dem Löten>
Vor dem Löten wurde ein Querschnitt parallel zur Walzrichtung durch einen Querschnittspolierer bearbeitet und anschließend wurden 10 Sichtfelder mit FE-SEM bei einer 30,000-fachen Vergrößerung betrachtet. Danach wurde der Verteilungszustand unter Verwendung einer Bildanalysesoftware quantifiziert, um den mittleren Partikeldurchmesser (µm) und die Dichteanzahl (Partikel/ µm²) der Partikel mit einem Durchmesser von 400nm oder weniger zu berechnen.
<Zum Löten äquivalente Wärmebehandlung>
Bei der zum Löten äquivalenten Wärmebehandlung wurde die Temperatur von der Raumtemperatur in 6 Minute auf 600°C erhöht und anschließend das Material auf Raumtemperatur bei 100°C/Minute ohne Halten der Temperatur abgekühlt.
<Zugfestigkeit nach dem Löten>
Nach dem Löten wurde ein Probekörper parallel zur Walzrichtung getrennt, um eine JIS Nr. 13 B geformte Probe zu präparieren. Eine Zugprüfung wurde duirch geführt, um die Zugfestigkeit zu messen. Die Zugprüfungsgeschwindigkeit war 3 mm/Minute.
<Verteilungszustand (mittlerer Partikeldurchmesser, Dichteanzahl) der Partikel einer zweiten Phase nach dem Löten>
Nach dem Löten wurde ein Querschnitt parallel zur Walzrichtung durch einen Querschnittspolierer bearbeitet und anschließend wurden 10 Sichtfelder mit FE-SEM bei einer 30,000-fachen Vergrößerung betrachtet. Danach wurde der Verteilungszustand unter Verwendung einer Bildanalysesoftware quantifiziert, um den mittleren Partikeldurchmesser (µm) und die Dichteanzahl (Partikel/ µm²) der Partikel mit einem Durchmesser von 400nm oder weniger zu berechnen.
<Kristallkorngröße in der gewalzten Oberfläche nach dem Löten>
Nach dem Löten wurde die Kristallkorngröße in der gewalzten Oberfläche mit einem Stereomikroskop gemessen
Für das Messverfahren wurde das präparierte Lamellenmaterial einer zum Löten äquivalenten Wärmebehandlung unterzogen, anschließend für eine vorbestimmte Zeit in eine DAS-Lösung getaucht und wurde geätzt, bis die Kristallkornstruktur in der gewalzten Oberfläche klar erkannt werden kann. Danach wurde die Kristallkornstruktur in der gewalzten Oberfläche mit einem Stereomikroskop betrachtet. Die Standardvergrößerung der Betrachtung war 30-fach und die Vergrößerung der Betrachtung wurde in Abhängigkeit von der Größe der Kristallkörner, wenn Kristallkörner signifikant grob oder fein waren, entsprechend geändert. Die Kristallkornstruktur von 5 Sichtfeldern wurde aufgenommen, und das Material wurde parallel zur Walzrichtung getrennt, und die Größe des Kristallkorns (µm) wurde über ein Schnittverfahren gemessen.
<Elektrische Leitfähigkeit>
Nach dem Löten wurde die elektrische Leitfähigkeit (% IACS)durch das in JIS H-0505 beschriebene Messverfahren für die Leitfähigkeit bei Raumtemperatur mit einem Typ eines Doppelbrückenleitfähigkeitsmessers gemessen.
<Löterosionsbeständigkeit>
Wie in 2 gezeigt, wurde die Lamelle 11 zusammengefügt, um eine verbundene Form der Lamelle 11/Rohr 12 mit einem JIS A4045/A3003 einseitigen Lötmaterial mit einer Blechdicke von 0.20 mm (Beschichtungsverhältnis des Lötmaterials von 10%) zu bilden, und wurde anschließend einem Löten unterzogen. Ein Querschnitt des durch Löten präparierten Kleinkerns 10 wurde betrachtet, um das Vorhandensein von Knicken und Erosion zu bestimmen.
Solche, bei denen durch die Blechdicke dringende Erosion und Knicken in 15% oder weniger der verbundenen Abschnitte aufgetreten ist, wurden als O eingestuft, und solche, bei denen durch die Blechdicke dringende Erosion und Knicken in mehr als 15% der Abschnitte aufgetreten ist, wurden als x eingestuft.
<Formbarkeit>
Eine Wellenformmaschine wurde so eingestellt, dass Lamellen eine Breite von 20 mm, eine Lamellenhöhe von 5 mm und einen Lamellenabstand (zwischen Rippen) von 3 mm hatten. Anschließend wurden 50 Rippen für jede der Lamellenrippen geformt, und die Höhe der entsprechenden Rippen wurde gemessen, um die Schwankung in der Rippenhöhe zu evaluieren. Solche mit 10 oder mehr Rippen mit einer Rippenhöhe von 5 mm ± 10% oder mehr wurden als x eingestuft, solche mit Rippen im Bereich von 5 bis 9 wurden als Δ eingestuft, und solche mit weniger als 5 Rippen wurden als O eingestuft.
<Korrosionsbeständigkeit>
Wie in 2 gezeigt, wurden wellige Lamellen 11 zusammengesetzt, um eine verbundene Form der Lamelle 11/Rohr 12 mit einem JIS A4045/A3003 einseitigen Lötmaterial mit einer Blechdicke von 0.20 mm (Beschichtungsverhältnis des Lötmaterials von 10%) zu bilden, und wurde anschließend einem Löten unterzogen, um einen Kleinkern 10 herzustellen. Dieser Kleinkern wurde für 30 Tage einem SWAAT ausgesetzt. Solche, bei denen Korrosion mit einer Tiefe von 0.10 mm oder mehr im Rohr auftrat, wurden als x eingestuft, und solche, bei denen Korrosion mit einer Tiefe von weniger als 0.10 mm im Rohr auftrat, wurden als O eingestuft.
<Umfassende Bewertung>
Solche mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 41% IACS oder mehr, einem Schmelzpunkt von 610°C oder mehr, deren Formbarkeit alleine als Δ eingestuft wurde, und mit einer Festigkeit nach dem Löten von 160 MPa oder mehr wurden als O bestimmt.
Solche mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 41% IACS oder mehr, einem Schmelzpunkt von 610°C oder mehr, deren Gesamteigenschaften als O eingestuft wurden, und mit einer Festigkeit nach dem Löten von 160 MPa oder mehr wurden als OO bestimmt.
Solche mit einer elektrischen Leitfähigkeit von 41% IACS oder mehr, einem Schmelzpunkt von 610°C oder mehr, deren Gesamteigenschaften als O eingestuft wurden, und mit einer Festigkeit nach dem Löten von 170 MPa oder mehr wurden als OOO bestimmt.
Darüber hinaus wurden solche, bei denen eine ihrer Eigenschaften als x eingestuft wird und die eine Festigkeit nach dem Löten von weniger als 160 MPa aufweisen, als x bestimmt.

[Tabelle 1]

Prüfmaterial Nr.		Chemische Elemente des Prüfmaterials (in Massen-%)
Prüfmaterial Nr.		Mn	Si	Fe	Cu	Zn	Zr	Mn/Si
Vergleichsbeispiel	1	1,6	0,8	0,15	0,15	1,6	0,01	2,00
Vorliegendes Beispiel	2	1,8	0,8	0,15	0,15	1,6	0,01	2,25
Vorliegendes Beispiel	3	2,3	0,8	0,15	0,15	1,6	0,01	2,88
Vergleichs beispiel	4	2,7	0,8	0,15	0,15	1,6	0,01	3,38
Vergleichs beispiel	5	2,0	0,5	0,15	0,15	1,6	0,01	4,00
Vorliegendes Beispiel	6	2,0	0,7	0,15	0,15	1,6	0,01	2,86
Vorliegendes Beispiel	7	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vergleichs beispiel	8	2,0	1,5	0,15	0,15	1,6	0,01	1,33
Vergleichs beispiel	9	2,0	0,8	0,01	0,15	1,6	0,01	2,50
Vorliegendes Beispiel	10	2,0	0,8	0,05	0,15	1,6	0,01	2,50
Vorliegendes Beispiel	11	2,0	0,8	0,30	0,15	1,6	0,01	2,50
Vergleichs beispiel	12	2,0	0,8	0,60	0,15	1,6	0,01	2,50
Vergleichs beispiel	13	2,0	0,8	0,15	0,10	1,6	0,01	2,50
Vorliegendes Beispiel	14	2,0	0,8	0,15	0,14	1,6	0,01	2,50
Vorliegendes Beispiel	15	2,0	0,8	0,15	0,30	1,8	0,01	2,50
Vergleichsbeispiel	16	2,0	0,8	0,15	0,50	1,8	0,01	2,50
Vergleichsbeispiel	17	2,0	0,8	0,15	0,15	1,2	0,01	2,50
Vorliegendes Beispiel	18	2,0	0,8	0,15	0,15	1,4	0,01	2,50
Vorliegendes Beispiel	19	2,0	0,8	0,15	0,15	2,9	0,01	2,50
Vergleichs beispiel	20	2,0	0,8	0,15	0,15	3,5	0,01	2,50
Vergleichs beispiel	21	2,0	0,8	0,15	0,15	1,6	0,10	2,50
Vergleichs beispiel	22	1,0	0,5	0,15	0,15	1,6	0,01	2,00
Vorliegendes Beispiel	23	1,8	0,8	0,15	0,15	1,6	0,01	2,25
Vorliegendes Beispiel	24	2,2	1,3	0,15	0,25	1,6	0,01	1,69
Vergleichs beispiel	25	2,2	1,3	0,15	0,25	1,6	0,01	1,69
Vorliegendes Beispiel	26	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vorliegendes Beispiel	27	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vorliegendes Beispiel	28	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vorliegendes Beispiel	29	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vorliegendes Beispiel	30	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vergleichsbeispiel	31	2,2	1,3	0,15	0,25	1,6	0,01	1,69
Vorliegendes Beispiel	32	2,2	1,3	0,15	0,25	1,6	0,01	1,69
Vorliegendes Beispiel	33	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vergleichsbeispiel	34	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vorliegendes Beispiel	35	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vorliegendes Beispiel	36	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vorliegendes Beispiel	37	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vergleichsbeispiel	38	1,8	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,38
Vergleichsbeispiel	39	2,5	0,7	0,15	0,20	1,8	0,01	3,57
Vorliegendes Beispiel	40	2,2	1,3	0,15	0,25	1,6	0,01	1,69
Vorliegendes Beispiel	41	2,0	1,3	0,15	0,15	1,6	0,01	1,54
Vorliegendes Beispiel	42	2,2	1,3	0,15	0,25	1,6	0,01	1,69

[Tabelle 3]

Prüfmaterial Nr.		Löterosionsbeständigkeit	Wellenformbarkeit		Korrosionsbeständigkeit	Umfassende Bewertung
Vergleichsbeispiel	1	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	×
Vorliegendes Beispiel	2	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○
Vorliegendes Beispiel	3	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○○
Vergleichsbeispiel	4	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	×
Vergleichsbeispiel	5	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	×
Vorliegendes Beispiel	6	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○
Vorliegendes Beispiel	7	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○○
Vergleichsbeispiel	8	×	Δ		○	×
Vergleichsbeispiel	9	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	×
Vorliegendes Beispiel	10	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○
Vorliegendes Beispiel	11	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○
Vergleichsbeispiel	12	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	×
Vergleichsbeispiel	13	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	×
Vorliegendes Beispiel	14	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○
Vorliegendes Beispiel	15	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○
Vergleichsbeispiel	16	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	×	×
Vergleichsbeispiel	17	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	×	×
Vorliegendes Beispiel	18	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○
Vorliegendes Beispiel	19	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○
Vergleichsbeispiel	20	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	×	×
Vergleichsbeispiel	21	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	×
Vergleichsbeispiel	22	○	×		○	×
Vorliegendes Beispiel	23	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○○
Vorliegendes Beispiel	24	○	○	(4 Lamellengrate für NG)	○	○○○
Vergleichsbeispiel	26	×	×		○	×
Vorliegendes Beispiel	26	○	Δ		○	○
Vorliegendes Beispiel	27	○	○	(4 Lamellengrate für NG)	○	○○○
Vorliegendes Beispiel	28	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○○
Vorliegendes Beispiel	29	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○
Vorliegendes Beispiel	30	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○○
Vergleichsbeispiel	31	○	×		○	×
Vorliegendes Beispiel	32	○	○	(4 Lamellengrate für NG)	○	○○○
Vorliegendes Beispiel	33	○	○	(2 oder weniger Lamellengrate für NG)	○	○○○
Vergleichsbeispiel	34	○	×		○	×
Vorliegendes Beispiel	35	○	○	(2 or less fin ridges for NG)	○	○○
Vorliegendes Beispiel	36	○	○	(2 or less fin ridges for NG)	○	○○
Vorliegendes Beispiel	37	○	○	(2 er less fin ridges for NG)	○	○○
Vergleichsbeispiel	38	×	○	(2 or less fin ridges for NG)	○	×
Vergleichsbeispiel	39	○	○	(2 or less fin ridges for NG)	○	×
Vorliegendes Beispiel	40	○	○	(4 fin ridges for NG)	○	○○○
Vorliegendes Beispiel	41	○	○	(4 fin ridges for NG)	○	○○○
Vorliegendes Beispiel	42	○	○	(4 fin ridges for NG)	○	○○○

Wie in Tabelle 3 gezeigt, sind alle der vorliegenden Beispiele, die die Definitionen der vorliegenden Erfindung erfüllen mit einer umfassenden Bewertung von O oder mehr mit exzellenten Ergebnissen der Festigkeit, Löterosionsbeständigkeit, Formbarkeit und Korrosionsbeständigkeit gekennzeichnet. Im Gegensatz dazu wurde keine guten Ergebnisse bei den Vergleichsbeispielen erzielt, die nicht eine oder mehrere Definitionen der vorliegenden Erfindung erfüllen.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben und veranschaulicht wurden, dienen die offenbarten Ausführungsformen nur der Veranschaulichung und dem Beispiel und nicht der Einschränkung. Der Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Begriffe der beigefügten Ansprüche auszulegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/141698 [0004, 0006, 0007, 0008]

Claims

Ein Aluminiumlegierungslamellenmaterial, das eine Zusammensetzung, umfassend, in Massen-%, Mn: 1.8 bis 2.5%, Si: 0.7 bis 1.3%, Fe: 0.05 bis 0.3%, Cu: 0.14 bis 0.30%, Zn: 1.3 bis 3.0%, wobei der Rest Al und unvermeidliche Verunreinigungen sind, aufweist, wobei ein Verhältnis von Mn/Si im Sinne des Gehalts in einem Bereich von 1.5 bis 2.9 liegt und das Aluminiumlegierungslamellenmaterial eine Solidustemperatur von 610°C oder mehr, vor einem Löten eine Zugfestigkeit von 220 bis 270 MPa aufweist und vor dem Löten eine Kristallkornstruktur eines nicht-rekristallierten Korngefüges, nach dem Löten eine Zugfestigkeit von 160 MPa oder mehr, nach dem Löten eine elektrische Leitfähigkeit von 40% IACS oder mehr und nach dem Löten eine mittlere Kristallkorngröße in einer gewalzten Oberfläche von 300 µm bis 2,000 µm aufweist.
Das Aluminiumlegierungslamellenmaterial nach Anspruch 1, wobei Partikel, die einen kreisäquivalenten Durchmesser von 400 nm oder weniger unter in einer Matrix verteilten Partikeln einer zweiten Phase vor dem Löten aufweisen, einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von 40 bis 90 nm aufweisen und eine Dichteanzahl davon in einem Bereich von 6 bis 13 Partikeln/µm² liegt.
Das Aluminiumlegierungslamellenmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei Partikel, die einen kreisäquivalenten Durchmesser von 400 nm oder weniger unter in einer Matrix verteilten Partikeln einer zweiten Phase nach dem Löten aufweisen, einen mittleren Durchmesser in einem Bereich von 50 bis 100 nm aufweisen und eine Dichteanzahl bei 5 Partikeln/µm² oder mehr liegt.
Ein Wärmetauscher, der durch Löten des Aluminiumlegierungslamellenmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und eines Aluminiummaterials hergestellt wird.