DE112017001484T5

DE112017001484T5 - Aluminiumlegierungswerkstoff für wärmetauscher und verfahren zu dessen herstellung sowie plattierter aluminiumlegierungswerkstoff für wärmetauscher und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE112017001484T5
Application number: DE112017001484.0T
Authority: DE
Inventors: Wataru NARITA; Atsushi Fukumoto
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2018-12-13
Also published as: JP2017171996A; CN108884521A; US20190099841A1; WO2017164274A1

Abstract

Zur Verfügung gestellt werden: ein Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher, welcher eine Aluminiumlegierung umfasst, die 0,02 bis 0,40 Masse% Si, 1,0 bis 2,5 Masse% Cu, 0,5 bis 2,0 Masse% Mn sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst, wobei die Anzahldichte einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 0,1 bis 1,0 µm 1,0 × 10/mmoder mehr beträgt, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Aluminiumlegierungswerkstoffs.

Description

Technischer Hintergrund
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen hochfesten Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher, der vorzugsweise als tragender Werkstoff für einen von Kühlmittel und heißer Druckluft durchströmten Kanal in einem Wärmetauscher, beispielsweise einem Radiator, verwendet wird, auf ein Verfahren zur Herstellung des Aluminiumlegierungswerkstoffs, einen plattierten Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher und ein Verfahren zur Herstellung des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs.
Stand der Technik
Wie beispielhaft in 1 dargestellt, weist ein Wärmetauscher, beispielsweise ein Radiator, eine Struktur auf, bei der eine dünnwandige Lamelle 2, in Wellenform gebracht, zwischen mehreren Rohren 1 mit flacher Form angeordnet ist. Die Rohre 1 und die Lamelle 2 sind durch Hartlötung miteinander verbunden. Die beiden Enden der Rohre 1 öffnen sich in Räume, die durch die Kopfteile 3 und die Behälter 4 gebildet werden. In dem Wärmetauscher wird ein Kühlmittel mit hoher Temperatur von einem Behälter über die Rohre 1 in einen anderen Behälter gefördert, wobei es zu einem Wärmeaustausch durch die Rohre 1 und die Lamelle 2 kommt und das Kühlmittel mit niedriger Temperatur rückläuft.
Ein Hartlotblech, umfassend einen Kernwerkstoff, eine Innenpaste, die als Opferanode dient, und einen Hartlot-Zusatzwerkstoff, wird typischerweise in einem Rohr in einem solchen Wärmetauscher verwendet. Als Kernwerkstoff wird beispielsweise eine Legierung nach JIS 3003 (Al mit 0,15 Masse% Cu und 1,1 Masse% Mn) verwendet. Als Innenpaste wird eine Legierung nach JIS 7072 (Al mit 1 Masse% Zn) an der Innenseite des Kernwerkstoffs verwendet, d. h. an der Seite, die immer in Kontakt mit einem Kühlmittel kommt. Als Hartlot-Zusatzwerkstoff wird eine Aluminiumlegierung nach JIS 4045 (Al mit 10 Masse% Si) oder ähnlich typischerweise an der Außenseite des Kernwerkstoffs verwendet. Das Rohr ist mit den anderen Teilen, beispielsweise einer wellenförmigen Lamelle, integral durch Hartlöten verbunden. Beispiele für Hartlötverfahren sind das Hartlötverfahren mit Hartlötflussmittel und das Nocolok-Hartlötverfahren mit nicht korrodierendem Flussmittel. Zur Hartlötung wird jedes Teil auf eine Temperatur von etwa 600°C erwärmt.
In den vergangenen Jahren wurden Aluminiumwerkstoffe für Rohre mit geringerer Dicke und höherer Festigkeit nachgefragt, um das Gewicht der Wärmetauscher zu verringern. Es gibt konventionelle Werkstoffkonzepte für höhere Festigkeit, wobei vor allem Al-Si-Mn-Ausscheidungen fein verteilt sind, und die Festigkeit der Werkstoffe durch Ausscheidungshärtung erhöht wird. Um eine höhere Festigkeit zu erreichen, wurde ein Verfahren zur Erhöhung des Si-Anteils im Kernwerkstoff verwendet. Der Schmelzpunkt sinkt jedoch deutlich, wenn in einem Kernwerkstoff der Si-Gehalt erhöht wird. Beim Hartlöten erfolgt eine Erwärmung auf Temperaturen von etwa 600°C. Ein deutlich höherer Si-Anteil ist daher unerwünscht, weil ein Werkstoff dann leichter schmilzt und Temperaturschwankungen im Inneren eines Ofens berücksichtigt werden müssen. Die Festigkeit der Rohrwerkstoffe konnte daher nicht weiter gesteigert werden.
Patentliteratur 1 dagegen beschreibt ein Hartlotblech, bei dem eine Oberfläche eines Cu-haltigen Kernwerkstoffs mit einem als Opferanode dienenden Zn- und Mg-haltigen Werkstoff plattiert wird. Zwar wird die Festigkeit im Kernwerkstoff durch Dispersion von Al-Cu-Mg-Zn-Abscheidungen in einem Bereich von einer Grenzfläche zwischen dem Werkstoff der Opferanode und dem Kernwerkstoff des Hartlotblechs bis in eine Tiefe von 30 µm in den Kernwerkstoff hinein erhöht, der Effekt der Festigkeitserhöhung im gesamten Rohrwerkstoff ist allerdings nur klein.
Patentliteratur 2 beschreibt ein Hartlotblech aus einer Aluminiumlegierung, in welcher der Cu-Anteil in der festen Lösung nach dem Erwärmen beim Hartlöten durch Erhöhung des Cu-Anteils in einem Kernwerkstoff erhöht wird und das aus einem Opferanodenwerkstoff diffundierte Mg die Ausscheidungshärtung von Mg₂Si im Kernwerkstoff zur Erhöhung der Festigkeit nach dem Hartlöten fördert. Da der Zusatz einer großen Menge Cu zum Kernwerkstoff jedoch zu einer Verbindung mit Mn führt und eine Al-Cu-Mn-basierte Verbindung ausgeschieden wird, dürfte es unmöglich sein, nach der Erwärmung beim Hartlöten eine hohe Festigkeit zu erreichen, selbst wenn sich im Kernwerkstoff eine große Cu-Menge befindet.
Zitierte Referenzen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Publikations-Nr. H9-95749
Patentliteratur 2: Japanische Patentanmeldung Publikations-Nr. 2015-190045

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die vorliegende Offenbarung erfolgte in Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme mit dem Ziel, einen Aluminiumlegierungswerkstoff für Wärmetauscher mit hoher Festigkeit nach dem Erwärmen durch Hartlöten, ein Verfahren zur Herstellung des Aluminiumlegierungswerkstoffs sowie einen plattierten Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher und ein Verfahren zur Herstellung des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs bereitzustellen.
Lösung des Problems
Zur Lösung der oben beschriebenen Probleme stellten die Erfinder fest, dass eine maximale Ausnutzung der Ausscheidungshärtung und Legierungsverfestigung nach der Erwärmung durch Hartlöten möglich ist und ein Aluminiumflegierungswerkstoff mit hoher Festigkeit erhalten werden kann, wenn der Status der Anwesenheit einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung definiert/bestimmt wird.
Im ersten Offenbarungsaspekt bezieht sich Anspruch 1 auf einen Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher, der eine Aluminiumlegierung umfasst, welche 0,02 bis 0,40 Masse% Si, 1,0 bis 2,5 Masse% Cu, 0,5 bis 2,0 Masse% Mn sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst, wobei die Anzahldichte einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 0,1 bis 1,0 µm mindestens 1,0 × 10⁶ Partikel/mm² beträgt.
In Anspruch 2 der vorliegenden Offenbarung enthält die Aluminiumlegierung in Anspruch 1 ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,1 bis 1,0 Masse% Mg, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% V, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr und 0,05 bis 0,20 Masse% Cr.
In der vorliegenden Offenbarung betrifft Anspruch 3 ein Verfahren zur Herstellung des Aluminiumlegierungswerkstoffs für einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren umfasst: einen Gießschritt zum Gießen der Aluminiumlegierung, einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen eines Barrens, einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen eines warmgewalzten Bleches sowie mindestens einen Schritt zur Kaltauslagerung des kaltgewalzten Blechs während oder nach dem Kaltwalzschritt bzw. während und nach dem Kaltwalzschritt, wobei das Reduktionsverhältnis der Blechdicke in dem Warmwalzschritt 90 % oder mehr beträgt, wenn sich die Temperatur des warmgewalzten Blechs in einem Temperaturbereich von 500 bis 400°C befindet.
In Ausführungsform 1 des zweiten Offenbarungsaspekts bezieht sich Anspruch 4 auf einen plattierten Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher, umfassend: einen Kernwerkstoff aus einer Aluminiumlegierung; und einen Hartlot-Zusatzwerkstoff, der auf eine Oberfläche oder beide Oberflächen des Kernwerkstoffs plattiert ist, wobei der Kernwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die 0,02 bis 0,40 Masse% Si, 1,0 bis 2,5 Masse% Cu und 0,5 bis 2,0 Masse% Mn sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst; der Hartlot-Zusatzwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die 2,5 bis 12,5 Masse% Si, 0,05 bis 1,20 Masse% Fe sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst, und die Anzahldichte einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 0,1 bis 1,0 µm im Kernwerkstoff 1,0 × 10⁶ Partikeln/mm² oder mehr beträgt.
In Anspruch 5 der vorliegenden Offenbarung umfasst der Kernwerkstoff in Anspruch 4 ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,1 bis 1,0 Masse% Mg, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% V, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr und 0,05 bis 0,20 Masse% Cr.
In Anspruch 6 der vorliegenden Offenbarung umfasst der Hartlot-Zusatzwerkstoff in Anspruch 4 oder 5 eine Aluminiumlegierung, die ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,5 bis 8,0 Masse% Zn, 0,05 bis 2,50 Masse% Cu, 0,05 bis 2,00 Masse% Mn, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr, 0,05 bis 0,20 Masse% Cr und 5 0,05 bis 0,20 Masse% V, umfasst.
In Anspruch 7 der vorliegenden Offenbarung umfasst der Hartlot-Zusatzwerkstoff in irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6 eine Aluminiumlegierung, die ferner einen oder zwei Bestandteile, ausgewählt aus: 0,001 bis 0,050 Masse% Na und 0,001 bis 0,050 Masse% Sr, umfasst.
In der vorliegenden Offenbarung bezieht sich Anspruch 8 auf ein Verfahren zur Herstellung des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs für einen Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Verfahren umfasst: einen Gießschritt zum jeweiligen Gießen der Aluminiumlegierung für den Kernwerkstoff bzw. der Aluminiumlegierung für den Hartlot-Zusatzwerkstoff; einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen eines Barrens aus Hartlot-Zusatzwerkstoff auf eine vorbestimmte Dicke; einen Schritt zur Plattierung des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, der durch Warmwalzen auf eine vorbestimmte Dicke gebracht wurde, auf eine Oberfläche oder beide Oberflächen eines Kernwerkstoff-Barrens; einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen des plattierten Werkstoffs; einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen des warmgewalzten plattierten Werkstoffs, und einen oder mehrere Kaltauslagerungsschritte zur Kaltauslagerung des plattierten Werkstoffs während oder nach dem Kaltwalzschritt bzw. während und nach dem Kaltwalzschritt, wobei das Reduktionsverhältnis der Blechdicke in dem Warmwalzschritt 90 % oder mehr beträgt, wenn sich die Temperatur des plattierten Werkstoffs in einem Temperaturbereich von 500 bis 400°C befindet.
In Ausführungsform 2 des zweiten Offenbarungsaspekts bezieht sich Anspruch 9 auf einen plattierten Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher, umfassend: einen Kernwerkstoff aus einer Aluminiumlegierung; einen auf eine Oberfläche des Kernwerkstoffs plattierten Hartlot-Zusatzwerkstoff; einen Opferanodenwerkstoff, der auf die andere Oberfläche plattiert ist; wobei der Kernwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die 0,02 bis 0,40 Masse% Si, 1,0 bis 2,5 Masse% Cu, 0,5 bis 2,0 Masse% Mn sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst; der Hartlot-Zusatzwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die 2,5 bis 12,5 Masse% Si, 0,05 bis 1,20 Masse% Fe sowie Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst; der Opferanodenwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, deren natürliches Potenzial nach 3-minütigem Erwärmen auf 600°C wie beim Hartlöten geringer ist als das des Kernwerkstoffs; und die Anzahldichte einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 0,1 bis 1,0 µm im Kernwerkstoff 1,0 × 10⁶ Partikel/mm² oder mehr beträgt.
In Anspruch 10 der vorliegenden Offenbarung umfasst der Kernwerkstoff in Anspruch 9 ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,1 bis 1,0 Masse% Mg, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% V, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr und 0,05 bis 0,20 Masse% Cr.
In Anspruch 11 der vorliegenden Offenbarung umfasst der Hartlot-Zusatzwerkstoff in Anspruch 9 oder 10 eine Aluminiumlegierung, die ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,5 bis 8,0 Masse% Zn, 0,05 bis 2,50 Masse% Cu, 0,05 bis 2,00 Masse% Mn, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr, 0,05 bis 0,20 Masse% Cr und 0,05 bis 0,20 Masse% V, umfasst.
In Anspruch 12 der vorliegenden Offenbarung enthält der Hartlot-Zusatzwerkstoff in irgendeinem der Ansprüche 9 bis 11 eine Aluminiumlegierung, die ferner einen oder zwei Bestandteile, ausgewählt aus: 0,001 bis 0,050 Masse% Na und 0,001 bis 0,050 Masse% Sr, umfasst.
In der vorliegenden Offenbarung bezieht sich Anspruch 13 auf ein Verfahren zur Herstellung eines plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs für einen Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Verfahren umfasst: einen Gießschritt zum jeweiligen Gießen der Aluminiumlegierung für den Kernwerkstoff, der Aluminiumlegierung für den Hartlot-Zusatzwerkstoff und der Aluminiumlegierung für den Opferanodenwerkstoff; einen Warmwalzschritt zum jeweiligen Warmwalzen eines Zusatzwerkstoff-Barrens und eines Opferanoden-Barrens auf eine vorbestimmte Dicke; einen Schritt zur Plattierung des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, der durch Warmwalzen auf die vorbestimmte Dicke gebracht wurde, auf eine Oberfläche des Kernwerkstoff-Barrens und Plattierung des Opferanodenwerkstoffs, der durch Warmwalzen auf die vorbestimmte Dicke gebracht wurde, auf die andere Oberfläche des Kernwerkstoff-Barrens; einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen der plattierten Werkstoffe; einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen der warmgewalzten plattierten Werkstoffe; und einen oder mehrere Kaltauslagerungsschritte zur Kaltauslagerung eines kaltgewalzten Blechs während oder nach dem Kaltwalzschritt bzw. während und nach dem Kaltwalzschritt, wobei das Reduktionsverhältnis der Blechdicke in dem Warmwalzschritt 90 % oder mehr beträgt, wenn sich die Temperaturen der plattierten Werkstoffe in einem Temperaturbereich von 500 bis 400°C befinden.
In Ausführungsform 3 des zweiten Offenbarungsaspekts wird ferner ein Zwischenlagenwerkstoff zwischen den Kernwerkstoffund den Hartlot-Zusatzwerkstoff, der auf eine Oberfläche oder beide Oberflächen des Kernwerkstoffs plattiert ist, plattiert und der Zwischenlagenwerkstoff umfasst eine Aluminiumlegierung, die 0,5 bis 8,0 Masse% Zn, 0,05 bis 1,50 Masse% Si, 0,05 bis 2,00 Masse% Fe sowie Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst, in irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7 in Ausführungsform 1.
In Ausführungsform 4 des zweiten Offenbarungsaspekts wird ferner ein Zwischenlagenwerkstoff zwischen den Kernwerkstoffund den Hartlot-Zusatzwerkstoff, der auf eine Oberfläche des Kernwerkstoffs plattiert ist, plattiert, wobei der Zwischenlagenwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die 0,5 bis 8,0 Masse% Zn, 0,05 bis 1,50 Masse% Si, 0,05 bis 2,00 Masse% Fe, sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst, in irgendeinem der Ansprüche 9 bis 12 in Ausführungsform 2.
In Anspruch 16 der vorliegenden Offenbarung umfasst der Zwischenlagenwerkstoff in Anspruch 14 bzw. 15 ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,05 bis 2,00 Masse% Mn, 0,05 bis 2,00 Masse% Ni, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr, 0,05 bis 0,20 Masse% Cr und 0,05 bis 0,20 Masse% V.
In der vorliegenden Offenbarung betrifft Anspruch 17 ein Verfahren zur Herstellung des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs eines Wärmetauschers gemäß Anspruch 14 oder 16, wobei das Verfahren umfasst: einen Gießschritt zum jeweiligen Gießen der Aluminiumlegierung für den Kernwerkstoff, der Aluminiumlegierung für den Hartlot-Zusatzwerkstoff und der Aluminiumlegierung für den Zwischenlagenwerkstoff; einen Warmwalzschritt zum jeweiligen Warmwalzen eines Barrens aus dem Hartlot-Zusatzwerkstoff und eines Barrens aus dem Zwischenlagenwerkstoff auf eine vorbestimmte Dicke; einen Plattierungsschritt zur Plattierung des Zwischenlagenwerkstoffs, der durch Warmwalzen auf eine vorbestimmte Dicke gebracht wurde, auf eine Oberfläche oder beide Oberflächen eines Kernwerkstoff-Barrens und Plattierung des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, der durch Warmwalzen auf eine vorbestimmten Dicke gebracht wurde, auf eine Oberfläche des plattierten Zwischenlagenwerkstoffs, die dem Kernwerkstoff nicht näher ist; einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen der plattierten Werkstoffe; einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen der warmgewalzten plattierten Werkstoffe; und einen oder mehrere Kaltauslagerungsschritte zur Kaltauslagerung der plattierten Werkstoffe während oder nach dem Kaltwalzschritt bzw. während und nach dem Kaltwalzschritt, wobei das Reduktionsverhältnis der Blechdicke in dem Warmwalzschritt 90 % oder mehr beträgt, wenn sich die Temperaturen der plattierten Werkstoffe in einem Temperaturbereich von 500 bis 400°C befinden.
In der vorliegenden Offenbarung betrifft Anspruch 18 ein Verfahren zur Herstellung des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs für einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei das Verfahren umfasst: einen Gießschritt zum jeweiligen Gießen der Aluminiumlegierung für den Kernwerkstoff, der Aluminiumlegierung für den Hartlot-Zusatzwerkstoff, der Aluminiumlegierung für den Opferanodenwerkstoff und der Aluminiumlegierung für den Zwischenlagenwerkstoff; einen Warmwalzschritt zum jeweiligen Warmwalzen eines Barrens des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, eines Barrens des Opferanodenwerkstoffs und eines Barrens des Zwischenlagenwerkstoffs auf eine vorbestimmte Dicke; einen Plattierungsschritt zur Plattierung des Zwischenlagenwerkstoffs, der durch das Warmwalzen eine vorbestimmte Dicke erhalten hat, auf eine Oberfläche eines Kernwerkstoff-Barrens, Plattierung des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, der durch das Warmwalzen eine vorbestimmte Dicke erhalten hat, auf eine Oberfläche des Zwischenlagenwerkstoffs, die dem Kernwerkstoff nicht näher ist, und Plattierung des Opferanodenwerkstoffs, der durch das Warmwalzen eine vorbestimmte Dicke erhalten hat, auf die andere Oberfläche des Kernwerkstoff-Barrens; einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen der plattierten Werkstoffe; einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen der warmgewalzten plattierten Werkstoffe; und einen oder mehrere Kaltauslagerungsschritte zum Kaltauslagern der plattierten Werkstoffe während oder nach dem Kaltwalzschritt bzw. während und nach dem Kaltwalzschritt, wobei das Reduktionsverhältnis der Blechdicke in dem Warmwalzschritt 90 % oder mehr beträgt, wenn sich die Temperaturen der plattierten Werkstoffe in einem Temperaturbereich von 500 bis 400°C befinden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Der Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher und der plattierte Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Offenbarung zeichnen sich dadurch aus, dass sie nach dem Erwärmen beim Hartlöten durch Ausscheidungshärtung und Legierungsverfestigung eine hohe Festigkeit aufgrund des definierten Status der Anwesenheit einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung aufweisen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Explosivdarstellung mit einem Ausschnitt eines konventionellen Wärmetauschers.

Beschreibung von Ausführungsformen
Ein Aluminiumwerkstoff und ein plattierter Aluminiumwerkstoff hoher Festigkeit gemäß der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend näher beschrieben. Hierbei wird im Folgenden „Masse% (% Masse)“ in der Zusammensetzung einer Legierung einfach als „%“ angegeben.
Gegenstand der vorliegenden Offenbarung
Bei Verwendung beispielsweise als Lamelle und Kombination mit einem Rohr oder einem ähnlichen Teil mit einem Hartlot-Zusatzwerkstoff kann sich der erste Offenbarungsaspekt der vorliegenden Offenbarung auf einen blanken Aluminiumlegierungswerkstoff, der nur einen Kernwerkstoff umfasst, beziehen. Bei Verwendung als beispielsweise ein Rohr in Kombination mit einer einlagigen blanken Lamelle oder bei Verwendung als Lamelle in Kombination mit einem Rohr ohne Hartlot-Zusatzwerkstoff kann Ausführungsform 1 im zweiten Offenbarungsaspekt ein plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff mit zwei oder drei Lagen sein, der durch Verwendung des Aluminiumlegierungswerkstoffs gemäß dem ersten Offenbarungsaspekt als Kernwerkstoff und Plattierung eines Hartlot-Zusatzwerkstoffs auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen des Kernwerkstoffs erhalten wird. Ferner, bei Verwendung als beispielsweise ein Rohr in einem Radiator oder einer ähnlichen Komponente, durch das korrosives Kühlwasser an der inneren Oberfläche des Rohres fließt, kann die Ausführungsform 2 im zweiten Offenbarungsaspekt ein plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff mit drei Lagen sein, welcher durch Verwendung des Aluminiumwerkstoffs gemäß dem ersten Offenbarungsaspekt als Kernwerkstoff, Plattierung eines Hartlot-Zusatzwerkstoffs auf eine Oberfläche des Kernwerkstoffs und Plattierung eines Opferanodenwerkstoffs auf die andere Oberfläche erhalten wird. Ausführungsform 3 im zweiten Offenbarungsaspekt kann ein plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff mit drei Lagen oder fünf Lagen sein, welcher durch Anordnung einer Zwischenlage zwischen dem Kernwerkstoff und dem Hartlot-Zusatzwerkstoff auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen des Kernwerkstoffs in Ausführungsform 1 erhalten wird. Darüber hinaus kann Ausführungsform 4 im zweiten Offenbarungsaspekt ein plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff mit vier Lagen sein, welcher durch Anordnung einer Zwischenlage zwischen dem Kernwerkstoff und dem Hartlot-Zusatzwerkstoff auf einer Oberfläche des Kernwerkstoffs in Ausführungsform 2 erhalten wird.
Legierungszusammensetzung und Metallstruktur
Bei einem konventionellen Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher wird die Festigkeit des Werkstoffs durch eine hochdichte Ausscheidung (Präzipitation) einer feinverteilten Al-Si-Mn-basierten intermetallischen Verbindung erhöht. Die technische Idee der vorliegenden Offenbarung geht davon aus, dass es notwendig ist, zusätzliches Si zu ergänzen, um eine höhere Festigkeit zu erreichen; ein höherer Si-Anteil führt jedoch zu einer deutlichen Verringerung des Schmelzpunktes der Aluminiumlegierung. Es ist daher unerwünscht, den Si-Anteil über den Si-Anteil hinaus zu erhöhen, der derzeit in einem Aluminiumlegierungswerkstoff für Wärmetauscher verwendet wird, der Erwärmen beim Hartlöten erfordert.
Die Erfinder stellten dagegen fest, dass ein Werkstoff mit höherer Festigkeit erreicht werden kann durch Senkung des Si-Gehalts in einem Aluminiumlegierungswerkstoff und Erhöhung des Cu-Gehalts in dem Aluminiumlegierungswerkstoff, wodurch eine Al-Cu-Mn-basierte intermetallische Verbindung hochdicht ausgeschieden wird. Wie Si hat auch Cu die Wirkung einer Absenkung des Schmelzpunkts eines Aluminiumlegierungswerkstoffs. Der Einfluss von Cu ist jedoch nicht so stark wie der von Si. Daher wurde ein Aluminiumlegierungswerkstoff mit einem geringeren Si-Anteil und einem höheren Cu-Anteil entwickelt.
Es ist wünschenswert, den Si-Anteil zu reduzieren, um die Al-Cu-Mn-basierte intermetallische Verbindung hochdicht auszuscheiden. Dies liegt daran, dass bei einem hohen Si-Anteil eine Al-Si-Mn-basierte intermetallische Verbindung ausgeschieden wird und die Menge der ausgeschiedenen Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung reduziert wird. Die Grenzflächenenergie zwischen der Al-Si-Mn-basierten intermetallischen Verbindung und einer Matrix ist größer als die Genzflächenenergie zwischen der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung und der Matrix. Infolgedessen kann die Ausscheidung der Al-Si-Mn-basierten intermetallischen Verbindung zu einer Abnahme der Verbindungsdichte führen. Aus diesem Grund ist es notwendig, den Si-Anteil gering zu halten.
Darüber hinaus erfolgt die Ausscheidung der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung primär dynamisch während des Warmwalzens. Daher wurde festgestellt, dass beim Warmwalzen ein Arbeitstemperaturbereich von 500 bis 400°C einzuhalten ist, um eine hochdichte Ausscheidung der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung zu erreichen.
Legierungszusammensetzungen
Im Folgenden werden die Legierungszusammensetzungen des Aluminiumlegierungswerkstoffs und des Kernwerkstoffs, des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, des Opferanodenwerkstoffs sowie des Zwischenlagenwerkstoffs eines plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs beschrieben.
Aluminiumlegierungswerkstoff und Kernwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs
Der Aluminiumlegierungswerkstoff entsprechend der vorliegenden Offenbarung und der Kernwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs entsprechend der vorliegenden Offenbarung umfassen eine Aluminiumlegierung mit einem Anteil von 0,02 bis 0,40 % Si, 1,0 bis 2,5 % Cu sowie 0,5 bis 2,0 % Mn als essentiellen Elementen sowie Al und unvermeidbaren Verunreinigungen als Rest. Der Aluminiumlegierungswerkstoff kann ferner als ausgewählte zusätzliche Elemente einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,1 bis 1,0 % Mg, 0,05 bis 0,20 % Ti, 0,05 bis 0,20 % V, 0,05 bis 0,20 % Zr sowie 0,05 bis 0,20 % Cr, enthalten. Der Aluminiumlegierungswerkstoff und der Kernwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs können außerdem unvermeidbare Verunreinigungen wie Ca, Ni und Sn sowie die wesentlichen Elemente und ausgewählte zusätzliche Elemente enthalten, so dass die Menge der unvermeidbaren Verunreinigungen jeweils 0,05 % oder weniger und der Gesamtanteil der unvermeidbaren Verunreinigungen 0,15 % oder weniger beträgt.
Si reagiert mit Mn unter Bildung einer Al-Si-Mn-basierten intermetallischen Verbindung und erhöht die Festigkeit des Werkstoffs durch Ausscheidungshärtung oder es wird in einer Aluminiummatrix gelöst und erhöht die Festigkeit durch Legierungsverfestigung. Die Al-Si-Mn-basierte intermetallische Verbindung ist jedoch relativ grobkörnig, so dass es zur Verringerung der Ausscheidungsdichte der relativ feinen Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung kommt. Der Si-Anteil wird daher auf 0,40 % oder weniger eingestellt. Ein Si-Anteil von weniger als 0,02 % dagegen erfordert die Verwendung eines hochreinen Aluminiumausgangsmetalls, was zu höheren Kosten führt. Der Si-Anteil wird daher auf 0,02 bis 0,40 % festgesetzt. Der bevorzugte Si-Anteil liegt bei 0,02 bis 0,30 %.
Cu reagiert mit Mn unter Bildung einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung. Cu reagiert außerdem mit Al unter Bildung von Al₂Cu. Al₂Cu führt nach dem Hartlöten durch Ausscheidungshärtung zu einer höheren Festigkeit des Werkstoffs. Bei einem Cu-Anteil unter 1,0 % ist der oben beschriebene Effekt vernachlässigbar. Ein Cu-Anteil von 2,5 % dagegen führt zu einem niedrigeren Schmelzpunkt des Aluminiumlegierungswerkstoffs. Darüber hinaus neigt Al₂Cu zu Ausscheidungen an Korngrenzen; das Potenzial zwischen den benachbarten Korngrenzen und einer Matrix wird dadurch niedriger und eine intergranulare Korrosion wahrscheinlicher. Der Cu-Anteil wird daher auf 1,0 bis 2,5 % eingestellt. Der bevorzugte Cu-Anteil liegt bei 1,5 bis 2,5 %.
Mn reagiert mit Si und Cu unter Bildung einer Al-Si-Mn-basierten intermetallischen Verbindung sowie einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung. Die intermetallischen Verbindungen werden ausgeschieden oder auskristallisiert, um die Festigkeit des Werkstoffs durch Ausscheidungshärtung (Dispersionsfestigung) zu erhöhen. Bei einem Mn-Gehalt von weniger als 0,5 % ist der oben beschriebene Effekt vernachlässigbar. Ein Mn-Gehalt von mehr als 2,0 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner der intermetallischen Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der Mn-Gehalt wird daher auf 0,5 bis 2,0 % eingestellt. Der bevorzugte Mn-Gehalt liegt bei 1,0 bis 2,0 %.
In der Legierung kann Mg enthalten sein, da es gemeinsam mit Cu Al₂CuMg bildet, um die Festigkeit des Werkstoffs zu erhöhen. Bei einem Mg-Anteil von unter 0,1 % ist der oben beschriebene Effekt vernachlässigbar. Bei einem Mg-Anteil von mehr als 1,0 % ist ein Hartlöten dagegen nicht mehr möglich. Der Mg-Anteil wird daher auf 0,1 bis 1,0 % eingestellt. Der bevorzugte Mg-Anteil liegt bei 0,1 bis 0,8 %.
Ti kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Werkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem Ti-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein Ti-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der Ti-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte Ti-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
Cr kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Werkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem Cr-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein Cr-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die zur Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der Cr-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte Cr-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
Zr kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Werkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem Zr-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein Zr-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der Zr-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte Zr-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
V kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Werkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem V-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein V-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der V-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte V-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
Dem Aluminiumlegierungswerkstoff und dem Kernwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs können erforderlichenfalls mindestens eines der Elemente Mg, Ti, Zr, Cr und V hinzugefügt werden.
Hartlot-Zusatzwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs
Der Hartlot-Zusatzwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs entsprechend der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Aluminiumlegierung, die 2,5 bis 12,5% Si und 0,05 bis 1,20 % Fe als wesentliche Elemente sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst. Der Hartlot-Zusatzwerkstoff kann ferner als erste ausgewählte zusätzliche Elemente einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,5 bis 8,0 % Zn, 0,05 bis 2,50 % Cu, 0,05 bis 2,00 % Mn, 0,05 bis 0,20 % Ti, 0,05 bis 0,20 % Zr, 0,05 bis 0,20 % Cr und 0,05 bis 0,20 % V, enthalten. Der Hartlot-Zusatzwerkstoff kann ferner als zweite ausgewählte zusätzliche Elemente einen oder zwei Bestandteile, ausgewählt aus: 0,001 bis 0,050 % Na und 0,001 bis 0,050 % Sr, enthalten. Der Hartlot-Zusatzwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs kann außerdem unvermeidbare Verunreinigungen wie Ca, Ni und Sn sowie die oben beschriebenen wesentlichen Elemente und zusätzlichen ausgewählten Elemente enthalten, so dass der Anteil der unvermeidbaren Verunreinigungen jeweils 0,05 % oder weniger und der Gesamtanteil der unvermeidbaren Verunreinigungen 0,15 % oder weniger beträgt.
Der Zusatz von Si führt zu einer Verringerung des Schmelzpunkts des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, der eine flüssige Phase für die Hartlötung bilden soll, und ermöglicht so das Hartlöten. Ein Si-Anteil unter 2,5 % führt dazu, dass eine niedrige Menge an flüssiger Phase gebildet wird, so dass es zu einer schlechten Hartlötung kommen kann. Dagegen führt bei einem Si-Anteil über 12,5 % die Verwendung des Hartlot-Zusatzwerkstoffs in einem Rohrwerkstoff dazu, dass viel mehr Si in den gegenüberliegenden Werkstoff diffundiert, beispielsweise in eine Lamelle, und daher der gegenüberliegende Werkstoff schmilzt. Der Si-Anteil wird daher auf 2,5 bis 12,5 % eingestellt. Der bevorzugte Si-Anteil liegt bei 4,0 bis 12,0 %.
Durch Fe kommt es zur Bildung von Al-Fe-basierten und Al-Fe-Si-basierten intermetallischen Verbindungen und damit zu einer Verringerung des effektiven Si-Anteils für die Hartlötung, so dass sich die Hartlöteigenschaften verschlechtern. Bei einem Fe-Anteil von weniger als 0,05 % ist als Kernwerkstoff hochreines Aluminium erforderlich, was zu höheren Kosten führt. Ein Fe-Anteil von mehr als 1,20 % führt dagegen zu einer Verringerung des effektiven Si-Anteils, der für die Hartlötung verfügbar ist, so dass sich eine unzureichende Hartlötung ergibt. Der Fe-Anteil wird daher auf 0,05 bis 1,20 % eingestellt. Der bevorzugte Fe-Anteil liegt bei 0,05 bis 1,00 %.
Zn kann enthalten sein, da es die Lochfraßneigung reduziert und die Bildung einer Potenzialdifferenz zwischen Zn und einem Kernwerkstoff ermöglicht, so dass die Korrosionsbeständigkeit durch einen Opferanodeneffekt verbessert wird. Bei einem Zn-Anteil von unter 0,5 % ist der Opferanodeneffekt zur Verbesserung des Korrosionsschutzes kaum noch wirksam. Ein Zn-Anteil von über 8,0 % führt dagegen zu einer höheren Korrosionsrate und verursacht einen frühzeitigen Abbau der Opferanodenschutzschicht und eine Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit. Der Zn-Anteil wird daher auf 0,5 % bis 8,0 % eingestellt. Der bevorzugte Zn-Anteil ist 0,5 bis 7,0 %.
Cu kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Hartlot-Zusatzwerkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem Cu-Gehalt von weniger als 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ausreichend ein. Ein Cu-Anteil von mehr als 2,50 % erhöht dagegen die Risswahrscheinlichkeit einer Aluminiumlegierung beim Gießen. Der Cu-Anteil wird daher auf 0,05 bis 2,50 % eingestellt. Der bevorzugte Cu-Anteil liegt bei 0,20 bis 2,50 %.
Mn kann enthalten sein, da es die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Hartlot-Zusatzwerkstoffs verbessert. Bei einem Mn-Anteil unter 0,05 % ist der oben beschriebene Effekt vernachlässigbar. Ein Mn-Anteil von mehr als 2,00 % fördert beim Gießen die Ausbildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung, wodurch sich die Bearbeitungseigenschaften verschlechtern. Der Mn-Gehalt wird daher auf 0,05 bis 2,00 % eingestellt. Der bevorzugte Mn-Gehalt liegt bei 0,05 bis 1,50 %.
Ti kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Hartlot-Zusatzwerkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem Ti-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein Ti-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der Ti-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte Ti-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
Cr kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Hartlot-Zusatzwerkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem Cr-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein Cr-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der Cr-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte Cr-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
Zr kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Hartlot-Zusatzwerkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem Zr-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein Zr-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der Zr-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte Zr-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
V kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Hartlot-Zusatzwerkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem V-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein V-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der V-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte V-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
Na und Sr führen zu einer Fragmentierung von Si-Partikeln in dem Hartlot-Zusatzwerkstoff. Wenn der Anteil von Na bzw. Sr jeweils unter 0,001 % liegt, tritt der oben beschriebene Effekt kaum noch ein. Wenn der Anteil von Na bzw. Sr jedoch über 0,050 % liegt, wird ein Oxidfilm auf der Oberfläche des Hartlot-Zusatzwerkstoffs dicker, wodurch die Hartlöteigenschaften verschlechtert werden. Der Anteil von Na bzw. Sr wird daher auf jeweils 0,001 bis 0,050 % eingestellt. Der Anteil von Na und Sr sollte vorzugsweise jeweils 0,005 bis 0,050 % betragen.
Opferanodenwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs
Der Opferanodenwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs entsprechend der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Aluminiumlegierung, deren natürliches Potenzial nach einer beim Hartlöten üblichen 3-minütigen Erwärmung auf 600 °C geringer ist als das Potenzial des Kernwerkstoffs. In der vorliegenden Offenbarung ermöglicht der hohe Cu-Anteil im Kernwerkstoff ein hohes natürliches Potenzial des Kernwerkstoffs; bei einer Legierung der Serie 1000, einer Legierung der Serie 3000, einer Legierung der Serie 5000 und einer Legierung der Serie 6000 sowie einer Legierung der Serie 7000 wirkt die Legierung als Opferanode. Als natürliches Potenzial galt das Potenzial, das 24 Stunden nach Beginn der Messung des natürlichen Potenzials und Eintauchen in eine Lösung, die durch Zugabe von 1 ml/l Essigsäure zu 5 %iger NaCl erhalten wurde, gemessen wurde. Als Referenzelektrode wurde eine Silber-/Silberchlorid-Elektrode verwendet.
Zwischenlagenwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs
Der Zwischenlagenwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs gemäß der vorliegenden Offenbarung befindet sich zwischen dem Kernwerkstoff und dem Hartlot-Zusatzwerkstoff. Der Werkstoff der Zwischenlage bildet für Zn beim Hartlöten eine Diffusionsregion, wirkt als Opferanode und erhöht die Korrosionsbeständigkeit. Entsprechend der vorliegenden Offenbarung umfasst der Werkstoff der Zwischenlage des Aluminiumlegierungswerkstoffs eine Aluminiumlegierung, die 0,5 bis 8,0 % Zn, 0,05 bis 1,50 % Si und 0,05 bis 2,00 % Fe als wesentliche Elemente sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst. Der Werkstoff der Zwischenlage kann ferner als ausgewählte zusätzliche Elemente einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,05 bis 2,00 % Mn, 0,05 bis 2,00 % Ni, 0,05 bis 0,20 % Ti, 0,05 bis 0,20 % Zr, 0,05 bis 0,20 % Cr und 0,05 bis 0,20 % V, umfassen. Der Zwischenlagenwerkstoff des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs kann auch unvermeidbare Verunreinigungen wie Ca und Sn sowie die wesentlichen Elemente und ausgewählten zusätzlichen Elemente wie oben beschrieben enthalten, so dass der Anteil jeder unvermeidbaren Verunreinigung 0,05 % oder weniger und der Gesamtanteil aller unvermeidbaren Verunreinigungen 0,15 % oder weniger beträgt.
Zn ermöglicht ein niedrigeres Lochfraßpotenzial und erzeugt eine Potenzialdifferenz zwischen Zn und dem Kernwerkstoff, so dass der Korrosionsschutz durch den Opferanodeneffekt verbessert werden kann. Bei einem Zn-Anteil von unter 0,5 % ist der Opferanodeneffekt zur Verbesserung des Korrosionsschutzes kaum noch wirksam. Dagegen führt ein Zn-Anteil von über 8,0 % zu einer höheren Korrosionsrate und verursacht einen frühzeitigen Abbau der Opferanodenschutzschicht und eine Verschlechterung der Korrosionsbeständigkeit. Der Zn-Anteil wird daher auf 0,5 bis 8,0 % eingestellt. Der bevorzugte Zn-Anteil beträgt 0,5 bis 7,0 %.
Si bildet zusammen mit Fe eine Al-Fe-Si-basierte intermetallische Verbindung oder bei gleichzeitiger Anwesenheit von Mn eine Al-Fe-Mn-Si-basierte intermetallische Verbindung, welche die Festigkeit des Zwischenlagenwerkstoffs durch Ausscheidungshärtung erhöhen oder in die Aluminiummatrix legiert werden und so die Festigkeit des Werkstoffs der Zwischenlage durch Legierungsverfestigung erhöhen. Durch Si erhöht sich jedoch das Potenzial der Opferanodenschutzschicht, der Opferanodeneffekt wird verhindert und die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert. Bei einem Si-Anteil unter 0,05 % wird als Ausgangswerkstoff hochreines Aluminium benötigt, was zu höheren Kosten führt. Bei einem Si-Anteil von mehr als 1,50 % erhöht sich dagegen das Potential für Lochfraßbildung des Zwischenlagenwerkstoffs, so dass der Opferanodeneffekt verloren geht und sich die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert. Der Si-Anteil wird daher auf 0,05 bis 1,50 % eingestellt. Der bevorzugte Si-Anteil liegt bei 0,05 bis 1,40 %.
Fe bildet zusammen mit Si eine Al-Fe-Si-basierte intermetallische Verbindung oder, bei gleichzeitiger Anwesenheit von Mn und Si, eine Al-Fe-Mn-Si-basierte intermetallische Verbindung und erhöht die Festigkeit des Werkstoffs der Zwischenlage durch Ausscheidungshärtung. Bei einem Fe-Anteil von weniger als 0,05 % ist als Kernwerkstoff hochreines Aluminium erforderlich, was zu höheren Kosten führt. Ein Fe-Anteil von mehr als 2,00 % fördert dagegen beim Gießen die Bildung von sehr großen Körnern von intermetallischer Verbindung, wodurch die Formbarkeit verschlechtert wird. Der Fe-Anteil wird daher auf 0,05 bis 2,00 % eingestellt. Der bevorzugte Fe-Anteil liegt bei 0,05 bis 1,50 %.
Mn kann enthalten sein, da es die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Zwischenlagenwerkstoffs verbessert. Bei einem Mn-Anteil unter 0,05 % ist der oben beschriebene Effekt vernachlässigbar. Ein Mn-Gehalt von mehr als 2,00 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, wodurch die Formbarkeit verschlechtert wird. Der Mn-Gehalt wird daher auf 0,05 bis 2,00 % eingestellt. Der bevorzugte Mn-Gehalt liegt bei 0,05 bis 1,50 %.
Ni bildet eine Al-Ni-basierte intermetallische Verbindung oder, zusammen mit Fe, eine Al-Fe-Ni-basierte intermetallische Verbindung. Jede dieser intermetallischen Verbindungen hat ein deutlich höheres Korrosionspotenzial als die Aluminiummatrix und fungiert daher als Korrosionskathode. Wenn diese intermetallischen Verbindungen daher im Werkstoff der Zwischenlage verteilt sind, wird der Korrosionsausgangspunkt verteilt. Infolge dessen wird eine Ausbreitung der Korrosion in die Tiefe verhindert und die Korrosionsbeständigkeit verbessert; daher darf Ni enthalten sein. Bei einem Ni-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein Ni-Anteil von mehr als 2,00 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, wodurch die Formbarkeit verschlechtert wird. Der Ni-Anteil wird daher auf 0,05 bis 2,00 % eingestellt. Der bevorzugte Ni-Anteil liegt bei 0,05 bis 1,80 %.
Ti kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Zwischenlagenwerkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem Ti-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein Ti-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der Ti-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte Ti-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
Cr kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Zwischenlagenwerkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem Cr-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein Cr-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der Cr-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte Cr-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
Zr kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Hartlot-Zusatzwerkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem Zr-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein Zr-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der Zr-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte Zr-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
V kann enthalten sein, da es die Festigkeit des Zwischenlagenwerkstoffs durch Legierungsverfestigung erhöht. Bei einem V-Anteil unter 0,05 % tritt der oben beschriebene Effekt nicht ein. Ein V-Anteil von mehr als 0,20 % fördert dagegen die Bildung sehr großer Körner von intermetallischer Verbindung beim Gießen, so dass sich die Formbarkeit verschlechtert. Der V-Anteil wird daher auf 0,05 bis 0,20 % eingestellt. Der bevorzugte V-Anteil liegt bei 0,05 bis 0,15 %.
Metallstruktur
Bei dem Aluminiumlegierungswerkstoff und dem plattierten Aluminiumlegierungswerkstoff gemäß der vorliegenden Offenbarung beträgt die Anzahldichte einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser (Durchmesser eines äquivalenten Kreises) von 0,1 bis 1,0 µm 1,0 × 10⁶/mm² oder mehr. Der Grund für die Beschränkung des Bereichs des äquivalenten Kreisdurchmessers der intermetallischen Verbindung auf 0,1 bis 1,0 µm wird im Folgenden erläutert.
Die feine Verteilung (Dispersion) einer intermetallischen Verbindung in einem Aluminiumlegierungswerkstoff führt bekanntermaßen zu einer Erhöhung der Festigkeit durch Ausscheidungshärtung (Dispersionsfestigung). Darüber hinaus löst sich bei der Wärmeeinwirkung zum Zeitpunkt der Hartlötung ein gewisser Anteil der intermetallischen Verbindung in einem Grundmetall. Wenn die intermetallische Verbindung fein ist, wurde außerdem festgestellt, dass bei der Hartlötungserwärmung ein größerer Anteil legiert wird und sich damit die Festigkeit aufgrund der Legierungsverfestigung weiter erhöht. Ein äquivalenter Kreisdurchmesser der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung von weniger als 0,1 µm führt dazu, dass fast die gesamte intermetallische Verbindung beim Hartlöten legiert wird und daher nach der Hartlötung kaum zur Ausscheidungshärtung beiträgt. Bei einem äquivalenten Kreisdurchmesser der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung von über 1,0 µm geht dagegen der Anteil in der Legierung beim Hartlötungserwärmen und somit auch die Legierungsverfestigung zurück. Der äquivalente Kreisdurchmesser der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung wird daher auf 0,1 bis 1,0 µm eingestellt. Der bevorzugte Bereich des äquivalenten Kreisdurchmessers liegt zwischen 0,2 und 1,0 µm.
Im Folgenden wird die Anzahldichte beschrieben. Der Grund, warum die Anzahldichte des Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 0,1 bis 1,0 µm auf mindestens 1,0 × 10⁶/mm² festgesetzt/eingestellt wird, liegt darin, weil bei einer Anzahldichte unter 1,0 × 10⁶/mm² beim Hartlöten keine ausreichende Erhöhung des Anteils in fester Lösung (Legierung) erreicht werden kann und damit keine effektive Erhöhung der Legierungsverfestigung möglich ist. Die Anzahldichte sollte mindestens bei 2,0 x 10⁶/mm² liegen. Der obere Grenzwert für die Anzahldichte liegt in der vorliegenden Offenbarung bei 2,0 × 10⁷/mm², er hängt allerdings von der Zusammensetzung der verwendeten Aluminiumlegierung und dem Herstellungsverfahren ab.
Verfahren zur Herstellung des Aluminiumlegierungswerkstoffs
Jeder Herstellungsschritt
Ein Verfahren zur Herstellung des Aluminiumlegierungswerkstoffs gemäß dem ersten Offenbarungsaspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Gießschritt zum Gießen einer Aluminiumlegierung; einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen eines Barrens; einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen eines warmgewalzten Blechs und mindestens einen Kaltauslagerungsschritt zur Kaltauslagerung des kaltgewalzten Blechs während oder nach dem Kaltwalzschritt bzw. während und nach dem Kaltwalzschritt. Ergänzt werden kann ein Homogenisierungsbehandlungsschritt zur Durchführung einer Homogenisierungsbehandlung des Barrens.
Ein Verfahren zur Herstellung des plattierten
Aluminiumlegierungswerkstoffs gemäß dem zweiten Offenbarungsaspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Gießschritt zum jeweiligen Gießen einer Aluminiumlegierung für einen Kernwerkstoff und einer Aluminiumlegierung für die benötigten Hüllwerkstoffe (Hartlot-Zusatzwerkstoff, Opferanodenwerkstoff und Zwischenlagenwerkstoff); einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen eines Barrens des jeweiligen Hüllwerkstoffs auf eine vorbestimmte Dicke; einen Plattierungsschritt zur Plattierung eines Kernwerkstoffs und der Hüllwerkstoffe, welche durch das Warmwalzen die vorbestimmte Dicke erhalten haben, einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen der plattierten Werkstoffe, einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen der warmgewalzten plattierten Werkstoffe; und einen oder mehrere Kaltauslagerungsschritte zum Kaltauslagern der plattierten Werkstoffe während oder nach dem Kaltwalzschritt bzw. während und nach dem Kaltwalzschritt. In Ausführungsform 2 kann ein Homogenisierungsbehandlungschritt zur Durchführung der Homogenisierungsbehandlung des Barrens für den Kernwerkstoff hinzugefügt werden.
Der zweite Offenbarungsaspekt umfasst: Ausführungsform 1, bei welcher der Aluminiumlegierungswerkstoff des ersten Offenbarungsaspekts als Kernwerkstoff verwendet wird und eine oder beide Oberflächen des Kernwerkstoffs mit einem Hartlot-Zusatzwerkstoff plattiert werden; Ausführungsform 2, bei welcher der Aluminiumlegierungswerkstoff des ersten Offenbarungsaspekts als Kernwerkstoff verwendet wird und eine Oberfläche des Kernwerkstoffs mit einem Hartlot-Zusatzwerkstoff und eine Oberfläche des Kernwerkstoffs mit einem Opferanodenwerkstoff plattiert wird; Ausführungsform 3, bei welcher auf einer oder beiden Oberflächen des Kernwerkstoffs in Ausführungsform 1 eine Zwischenlage zwischen dem Kernwerkstoff und dem Hartlot-Zusatzwerkstoff aufgebracht wird und Ausführungsform 4, bei welcher auf einer Oberfläche des Kernwerkstoffs eine Zwischenlage zwischen dem Kernwerkstoff und dem Hartlot-Zusatzwerkstoff auf der einen Oberfläche des Kernwerkstoffs in Ausführungsform 2 angeordnet wird.
Eine hervorragende Festigkeit nach der Erwärmung beim Hartlöten wird durch jeweilige Kontrolle der Metallstruktur in dem Aluminiumlegierungswerkstoff des ersten Offenbarungsaspekts und der Metallstruktur des Kernwerkstoffs in dem plattierten Aluminiumlegierungswerkstoff des zweiten Offenbarungsaspekts vor dem Hartlöten erreicht. Nach intensiven Studien stellten die Erfinder fest, dass der Herstellungsschritt, der den größten Einfluss auf die Kontrolle einer Metallstruktur hat, ein Warmwalzschritt ist. Ein Kontrollverfahren für diesen Schritt wird im Folgenden detailliert beschrieben. Die üblicherweise erforderlichen Bedingungen können in jedem Schritt außer dem Warmwalzschritt eingestellt werden.
Warmwalzschritt
Die Verfahren zur Herstellung des Aluminiumlegierungswerkstoffs und des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs gemäß der vorliegenden Offenbarung sind durch die Warmwalzschritte charakterisiert. Bei einem solchen Warmwalzschritt wird das Reduktionsverhältnis (Walzreduktionsverhältnis) der Blechdicke auf 90 % oder mehr eingestellt, wenn das warmgewalzte Blech eine Temperatur im Bereich von 500 bis 400°C besitzt. Der Grund dafür wird im Folgenden erläutert.
Die Al-Cu-Mn-basierte intermetallische Verbindung entsteht beim Warmwalzen, und eine Kristallisationskeimbildung erfolgt in diesem Fall durch die Dehnung des warmgewalzten Blechs beim Warmwalzen. Bei der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung wird die Keimbildung in einem Temperaturbereich zwischen 400 und 500°C, vorzugsweise 400 bis 490°C, induziert. Die Verarbeitung erfolgt daher beim Warmwalzen mit einem Walzreduktionsverhältnis von 90 % oder mehr in einem Temperaturbereich von 500 bis 400°C, wodurch die Keimbildung der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung solange fortschreitet, bis sich sehr viele Kristallisationskeime und eine fein verteilte, hochdichte Al-Cu-Mn-basierte intermetallische Verbindung gebildet haben. Ein Walzreduktionsverhältnis unter 90 % in einem Temperaturbereich von 500 bis 400°C führt beim Warmwalzen zu einer unzureichenden Kristallisationskeimbildung der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung, so dass es unmöglich ist, für die Al-Cu-Mn-basierte intermetallische Verbindung mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 0,1 bis 1,0 µm eine Anzahldichte von 1,0 × 10⁶/mm² oder mehr zu erhalten. Das oben beschriebene Walzreduktionsverhältnis beträgt vorzugsweise 92 % oder mehr. Der obere Grenzwert des Walzreduktionsverhältnisses hängt von der Legierungszusammensetzung und der Walzvorrichtung ab und ist in der vorliegenden Offenbarung auf 99 % festgesetzt.
Weitere Schritte
Wie oben beschrieben, können in den anderen Schritten außer dem Warmwalzschritt die üblichen Bedingungen übernommen werden. Im Gießschritt wird ein halbkontinuierliches Gießverfahren oder ein kontinuierliches Gießverfahren verwendet. Im Homogenisierungsbehandlungsschritt ist eine 5- bis 15-stündige Wärmebehandlung bei 400 bis 600°C bevorzugt. In dem Kaltwalzschritt beträgt das endgültige Walzreduktionsverhältnis vorzugsweise 10 bis 98 %. In dem Schritt zur Kaltauslagerung sollte vorzugsweise bis zum Erreichen der Retentionstemperatur die Temperatur um 20 bis 60°C/h steigen, wobei die Retentionstemperatur in einer Retentionsphase bei 250 bis 450°C und die Retentionszeit bei 1 bis 8 Stunden liegen soll. Die einseitigen Plattierungsverhältnisse des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, des Opferanodenwerkstoffs und des Zwischenlagenwerkstoffs, welche die Plattierungshüllwerkstoffe (oder kurz Hüllwerkstoffe) darstellen, werden in dem plattierten Aluminiumlegierungswerkstoff der vorliegenden Offenbarung vorzugsweise auf 3 % bis 25 % eingestellt.
Beispiele
Die vorliegende Offenbarung wird nunmehr detaillierter unter Bezugnahme auf die Beispiele der vorliegenden Offenbarung und die Vergleichsbeispiele beschrieben. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Jede der Legierungen des Kernwerkstoffs mit den Legierungszusammensetzungen entsprechend Tabelle 1, der Legierungen des Hartlot-Zusatzwerkstoffs mit den Legierungszusammensetzungen entsprechend Tabelle 2, der Legierungen des Opferanodenwerkstoffs mit den Legierungszusammensetzungen entsprechend Tabelle 3 und der Legierungen des Zwischenlagenwerkstoffs mit den Legierungszusammensetzungen entsprechend Tabelle 4 wurde im Stranggussverfahren (DC) hergestellt. Bei den Legierungen des Kernwerkstoffs wurden alle Legierungen außer der Legierung A2 einer Homogenisierungsbehandlung über 5 Stunden bei 560°C unterzogen, bei Legierung A2 wurde auf die Homogenisierungsbehandlung verzichtet. Danach wurden die beiden Flächen der jeweiligen Barren geglättet und endbearbeitet. Die Dicke der jeweiligen geglätteten Barren wurde auf 400 mm eingestellt. Die endgültige Blechdicken des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, des Opferanodenwerkstoffs und des Zwischenlagenwerkstoffs wurden so berechnet, dass ein Plattierungsverhältnis von 10 % erreicht wird; die Werkstoffe wurden drei Stunden lang auf 480°C erwärmt und dann einem Warmwalzschritt unterworfen, um die für das Plattierungsverhältnis erforderliche Dicke der zusammengefügten Werkstoffe zu erreichen. In den Tabellen 1 bis 4 steht „-“ für Werte unterhalb der Erkennungsgrenze.
[Tabelle 1]
[Tabelle 2]
[Tabelle 3]
[Tabelle 4]
Diese Legierungen wurden eingesetzt und einem Plattierungsschritt mit einer beliebigen Kombination folgender Komponenten unterworfen: Einlagige Struktur <erster Offenbarungsaspekt> nur mit Aluminiumlegierungswerkstoff; zweilagige Struktur <Ausführungsform 1 des zweiten Offenbarungsaspekts> mit Plattierungshüllwerkstoff 1 (Hartlot-Zusatzwerkstoff)/Kernwerkstoff; dreilagige Struktur <Ausführungsform 1 des zweiten Offenbarungsaspekts> mit Plattierungshüllwerkstoff 1 (Hartlot-Zusatzwerkstoff)/Kernwerkstoff/Plattierungshüllwerkstoff 2 (Hartlot-Zusatzwerkstoff); dreilagige Struktur <Ausführungsform 2 des zweiten Offenbarungsaspekts> mit Plattierungshüllwerkwerkstoff 1 (Hartlot-Zusatzwerkstoff)/Kernwerkstoff/Plattierungshüllwerkstoff 2 (Opferanodenwerkstoff); vierlagige Struktur <Ausführungsform 3 des zweiten Offenbarungsaspekts> mit Plattierungshüllwerkstoff 1 (Hartlot-Zusatzwerkstoff)/Plattierungshüllwerkstoff 2 (Zwischenlagenwerkstoff)/Kernwerkstoff/Plattierungshüllwerkstoff 3 (Hartlot-Zusatzwerkstoff), vierlagige Struktur <Ausführungsform 4 des zweiten Offenbarungsaspekts> mit Plattierungshüllwerkstoff 1 (Hartlot-Zusatzwerkstoff)/Plattierungshüllwerkstoff 2 (Zwischenlagenwerkstoff)/Kernwerkstoff)/Plattierungshüllwerkstoff 3 (Opferanodenwerkstoff); und fünflagige Struktur <Ausführungsform 3 des zweiten Offenbarungsaspekts> mit Plattierungshüllwerkstoff 1 (Hartlot-Zusatzwerkstoff)/Plattierungshüllwerkstoff 2 (Zwischenlagenwerkstoff)/Kernwerkstoff)Plattierungshüllwerkstoff 3 (Zwischenlagenwerkstoff)/Plattierungshüllwerkstoff 4 (Hartlot-Zusatzwerkstoff). Diese Strukturen wurden drei Stunden lang einer Erwärmung bei 480°C ausgesetzt und dann einem Warmwalzschritt, um eine Dicke von 3 mm zu erhalten. Die detaillierten Bedingungen nach dem Warmwalzen sind in Tabelle 5 definiert. Eine Probe eines Aluminiumlegierungswerkstoffs und eines plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs wurden als Walzblech mit einer Enddicke von 0,2 mm in irgendeiner der folgenden Schrittkombinationen hergestellt: Schrittkombination 1: Reihenfolge von Kaltwalzschritt → Kaltauslagern; und Schrittkombination 2: Reihenfolge von Kaltwalzschritt → Zwischenkaltauslagerung → endgültiges Kaltwalzen → abschließende Kaltauslagerung. Eine Kombination der Lagen in jeder Probe finden Sie in den Tabellen 6 bis 9.
[Tabelle 5] Tabelle 5

Legierungsbezeichnung Schrittkombination Walzreduktion beim Warmwalzen bei 400°C

Beispiele der aktuellen Offenbarung E1 1 90%

E2 1 95%

E3 2 99%

Vergleichsbeispiele E4 1 85%
[Tabelle 6]
[Tabelle 7]
[Tabelle 8]
[Tabelle 9]
Die Ergebnisse der unten beschriebenen Beurteilungen der oben beschriebenen Proben sind in den Tabellen 6 bis 9 angegeben.
(Anzahldichte der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung)
Die Anzahldichte der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 0,1 bis 1,0 µm wurde durch SEM-Beobachtung der Probe ermittelt. Die Anzahldichte des Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung vor der Erwärmung beim Hartlöten wurde durch Beobachtung der drei Bildfelder jedes Probenwerkstoffs und SEM-Bildanalyse jedes Bildfelds mit A-ZO-KUN (Asahi Kasei Engineering Corporation) bestimmt. Die Anzahldichte in den Tabellen ist der arithmetische Mittelwert der Zahlenwerte, die aus den drei Bildfeldern jeder Probe ermittelt wurden.
(Formbarkeit)
Aus jeder Probe wurde nach JIS-Nr. 5 ein Probenkörper geschnitten. Der Probenkörper wurde einem Zugversuch entsprechend JIS Z 2241: 2011 unterworfen. Die Formbarkeit wurde als gut („o“) bewertet, wenn sich in dem Versuch eine Dehnung von mindestens 2 % ergab, und als unzureichend („x“), wenn die Dehnung unter 2 % lag.
(Festigkeit nach der Erwärmung durch Hartlöten)
Aus jeder Probe wurde nach JIS-Nr. 5 ein Probenkörper geschnitten. Um die Erwärmung beim Hartlöten nachzuvollziehen, wurden die Proben 3 Minuten lang auf 600°C erwärmt und danach eine Woche lang bei 25°C natürlich gealtert und einem Zugversuch entsprechend JIS Z 2241: 2011 unterzogen. Bei einem einlagigen Werkstoff, das nur aus einem Kernwerkstoff ohne Mg besteht, wurde eine Zugfestigkeit von 200 MPa oder mehr als akzeptabel („o“) betrachtet, eine Zugfestigkeit von weniger als 200 MPa jedoch als unzureichend („x“). Bei einem plattierten Werkstoff mit einem Kernwerkstoff ohne Mg wurde eine Zugfestigkeit von 180 MPa oder mehr als akzeptabel („o“) betrachtet, eine Zugfestigkeit von weniger als 180 MPa jedoch als unzureichend („x“). Dgegen wurde einem einlagigen Werkstoff, der nur aus einem Mg-enthaltendem Kernwerkstoff besteht, eine Zugfestigkeit von 270 MPa oder mehr als akzeptabel („o“) betrachtet, eine Zugfestigkeit unter 270 MPa als unzureichend („x“). Bei einem plattierten Werkstoff mit einem Mg- enthaltenden Kernwerkstoff wurde eine Zugfestigkeit von 250 MPa oder mehr als akzeptabel („o“) betrachtet, eine Zugfestigkeit von weniger als 250 MPa jedoch als unzureichend („×“).
(Hartlöteigenschaften)
Ein blanker Werkstoff, nur mit einem Kernwerkstoff, der eine Dicke von 0,07 mm und Güte H14 aufwies und in dem eine Kernwerkstoff-Legierungskomponente eine Komponente war, worin 1,0 % Zn einer Legierung 3003 zugesetzt war, bzw. ein plattierter Werkstoff, bei dem beide Oberflächen mit einer Legierung A4045 bei 10% plattiert waren, wurden als Lamellenwerkstoff vorbereitet und diese Lamellenwerkstoffe wurden gewellt, um Wärmetauscherlamellen zu bilden. Von den oben beschriebenen Proben wurde der blanke Werkstoff, nur bestehend aus dem Kernwerkstoff, in Kombination mit der Lamelle des plattierten Werkstoffs und die anderen Werkstoffe in Kombination mit der Lamelle des blanken Werkstoffs auf einer Hartlot-Zusatzwerkstoff-Oberfläche in eine wässrige Flussmittelsuspension mit einem Fluoridgehalt von 5 % eingetaucht und 3 Minuten einer Hartlötungserwärmung bei 600°C ausgesetzt, um Minikernproben zu erhalten. Wenn das Lamellen-Bindungsverhältnis einer solchen Minikernprobe 95 % oder mehr betrug und weder die Probe noch die Lamelle schmolz, wurden die Hartlöteigenschaften als akzeptabel („o“) bewertet. Wenn dagegen sowohl (1) das Lamellen-Bindungsverhältnis kleiner als 95 % war und (2) mindestens eine von Probe und Lamelle schmolz oder entweder Fall (1) oder Fall (2) auftrat, wurden die Hartlöteigenschaften als unzureichend („×“) bewertet.
(Bewertung der internen Korrosionsbeständigkeit)
Es wurde die interne Korrosionsbeständigkeit an einer Oberfläche eines Opferanodenwerkstoffs bzw. einer Oberfläche eines Hartlot-Zusatzwerkstoffs, plattiert auf einem Zwischenlagenwerkstoff, untersucht. Die Untersuchung der internen Korrosionsbeständigkeit erfolgte an den Proben der Ausführungsformen 2 bis 4 des zweiten Offenbarungsaspekts. Bei jeder Prüfung wurde als Korrosionsprüfprobe ein einzelnes Blech verwendet, das 3 Minuten lang auf eine Hartlöt-Temperatur von 600 °C erwärmt wurde und bei dem eine nicht für die Bewertung vorgesehene Fläche mit einem isolierenden Kunstharz maskiert wurde. Für die Probe wurde eine Umlaufzyklusprüfung durchgeführt und eine Umgebung mit einem wasserhaltigen Kühlmittel simuliert. Hierbei strömte 8 Stunden lang eine wässrige Lösung mit 195 ppm Cl^-, 60 ppm SO₄ ^2-, 1 ppm Cu²⁺ und 30 ppm Fe²⁺ mit einer Temperatur von 88°C auf eine Prüffläche jedes Probenkörpers, wobei das Verhältnis zwischen Lösungsvolumen und Probenfläche 6 ml/cm² und die Flussgeschwindigkeit 2 m/s betrug; danach wurden die Proben 16 Stunden lang ruhen gelassen. Ein solcher Zyklus mit Heizfluss und Ruhen wurde 3 Monate lang durchgeführt. Nach der Umlaufzyklusprüfung wurde ein Korrosionsprodukt auf der Probenoberfläche entfernt und die Tiefe der Korrosion gemessen. Der maximale Wert von zehn Messpunkten pro Probe wurde als Tiefe der Korrosion betrachtet. Wenn die Tiefe der Korrosion bei maximal 90 µm lag, galt das Ergebnis als akzeptabel („o“), im Falle einer Korrosionstiefe von über 90 µm, im Falle des Auftretens von Penetration und im Falle des Auftretens von intergranularer Korrosion als mangelhaft („x“). Wenn die Tiefe der Korrosion über 90 µm liegt, wurde eine Potenzialdifferenz zwischen einem Kernwerkstoff und der Oberfläche eines Opferanodenwerkstoffs (Kernwerkstoff-Opferanodenwerkstoff) gemeinsam erfasst.
(Bewertung der äußeren Korrosionsbeständigkeit)
Die äußere Korrosionsbeständigkeit wurde für eine Oberfläche eines Kernwerkstoffs und eine Oberfläche eines Hartlot-Zusatzwerkstoffs, plattiert auf dem Kernwerkstoff, bewertet. Die äußere Korrosionsbeständigkeit wurde für die Proben des ersten Offenbarungsaspekts und Ausführungsform 1 des zweiten Offenbarungsaspekts bestimmt. Ähnlich wie bei der Bewertung der Hartlöteigenschaften wurden ein blanker Werkstoff mit nur einem Kernwerkstoff, der eine Dicke von 0,07 mm und Güte H14 aufwies und in dem eine Kernwerkstoff-Legierungskomponente eine Komponente war, worin 1,0 % Zn einer Legierung 3003 zugesetzt war, bzw. ein plattierter Werkstoff, bei dem beide Oberflächen mit einer Legierung A4045 bei 10% plattiert waren, wurden als Lamellenwerkstoff vorbereitet und diese Lamellenwerkstoffe wurden gewellt, um Wärmetauscherlamellen zu bilden. Von den oben beschriebenen Werkstoffen wurde eine Kombination aus der Oberfläche des Kernwerkstoffs und einer plattierten Lamelle sowie eine Kombination aus der Hartlot-Zusatzwerkstoff-Oberfläche und einer blanken Lamelle in eine wässrige Flussmittelsuspension mit einem Fluoridgehalt von 5 % eingetaucht und 3 Minuten lang auf die Hartlöt-Temperatur von 600°C erwärmt, um Minikernproben zu erhalten. Diese Proben wurden 500 Stunden lang einer CASS-Prüfung entsprechend JIS-H8502 unterzogen. Wenn bei dem geprüften Werkstoff nach 500 Stunden keine Penetration eintrat, galt dies als akzeptabel („o“); im Falle des Eintretens von Penetration und im Falle der Beobachtung von intergranularer Korrosion galt das Ergebnis als inakzeptabel („×“).
In den Beispielen 1 bis 28 sowie 87 bis 90 der vorliegenden Offenbarung wurden die in der vorliegenden Offenbarung gestellten Bedingungen erfüllt und sowohl die Hartlöteigenschaften als auch die Formbarkeit und die Festigkeit nach dem Hartlöten sowie die Korrosionsbeständigkeit waren alle akzeptabel.
Im Gegensatz dazu war bei den Vergleichsbeispielen 29 und 39 der Si-Anteil im Kernwerkstoff zu hoch, so dass die Anzahldichte der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung im Kernwerkstoff sank und die Festigkeit nach dem Hartlöten inakzeptabel war. Darüber hinaus sank die Solidustemperatur des Kernwerkstoffs und die Hartlöteigenschaften waren inakzeptabel.
In den Vergleichsbeispielen 30 und 40 war der Cu-Anteil im Kernwerkstoff zu gering, so dass sich die Anzahldichte der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung im Kernwerkstoff verringerte und die Festigkeit nach dem Hartlöten inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 31 und 41 war der Cu-Anteil im Kernwerkstoff zu hoch, so dass die Solidustemperatur des Kernwerkstoffs sank und die Hartlöteigenschaften inakzeptabel waren. Darüber hinaus stieg die intergranulare Korrosionsempfindlichkeit, und die interne Korrosionsbeständigkeit war inakzeptabel.
In den Vergleichsbeispielen 32 und 42 war der Mn-Anteil im Kernwerkstoff zu gering, die Anzahldichte der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung im Kernwerkstoff nahm ab und die Festigkeit nach der Hartlötung war inakzeptabel.
In den Vergleichsbeispielen 33 bis 38 sowie 43 bis 48 waren die Anteile an Mn, Ti, Zr, Cr und V im Kernwerkstoff zu hoch, so dass beim Gießen eine grobkörnige intermetallische Verbindung gebildet wurde und die Formbarkeit inakzeptabel war.
In dem Vergleichsbeispiel 49 war der Mg-Anteil im Kernwerkstoff zu gering, so dass die Festigkeit nach dem Hartlöten inakzeptabel war.
Im Vergleichsbeispiel 50 war der Mg-Anteil im Kernwerkstoff zu hoch, so dass die Hartlöteigenschaften inakzeptabel waren.
In den Vergleichsbeispielen 51 und 61 war der Si-Anteil in dem Hartlot-Zusatzwerkstoff zu gering, so dass die Hartlöteigenschaften inakzeptabel waren.
In den Vergleichsbeispielen 52 und 62 war der Si-Anteil in dem Hartlot-Zusatzwerkstoff zu hoch, so dass in dem Hartlot-Zusatzwerkstoff eine grobkörnige intermetallische Verbindung gebildet wurde und die Formbarkeit inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 53 und 63 war der Fe-Anteil im Hartlot-Zusatzwerkstoff zu hoch, so dass in dem Hartlot-Zusatzwerkstoff eine grobkörnige intermetallische Verbindung gebildet wurde und die Formbarkeit inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 54 und 64 war der Cu-Anteil in dem Hartlot-Zusatzwerkstoff zu hoch, so dass das Potenzial des Hartlot-Zusatzwerkstoffs anstieg, und die interne Korrosionsbeständigkeit inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 55 und 65 war der Mn-Anteil im Hartlot-Zusatzwerkstoff zu hoch, so dass in dem Hartlot-Zusatzwerkstoff eine grobkörnige intermetallische Verbindung gebildet wurde und die Formbarkeit inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 56 und 66 waren die Anteile von Ti, Zr, Cr und V im Hartlot-Zusatzwerkstoff zu hoch, so dass beim Gießen eine grobkörnige intermetallische Verbindung gebildet wurde und die Formbarkeit inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 57, 59, 67 und 69 war der Na-Anteil im Hartlot-Zusatzwerkstoff zu hoch, so dass die Dicke eines Oxidfilms auf der Oberfläche des Hartlot-Zusatzwerkstoffs erhöht wurde und die Hartlöteigenschaften inakzeptabel waren.
In den Vergleichsbeispielen 58, 59, 68 und 69 war der Sr-Anteil im Hartlot-Zusatzwerkstoff zu hoch, so dass die Dicke eines Oxidfilms auf der Oberfläche des Hartlot-Zusatzwerkstoffs erhöht wurde und die Hartlöteigenschaften inakzeptabel waren.
In den Vergleichsbeispielen 60 und 70 war der Zn-Anteil im Hartlot-Zusatzwerkstoff zu hoch, so dass die Korrosionsgeschwindigkeit stieg und die interne Korrosionsbeständigkeit inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 71 und 77 waren der Si-Anteil des Zwischenlagenwerkstoffs zu groß, das Potenzial der Zwischenlage wurde daher zu hoch, und die interne Korrosionsbeständigkeit war inakzeptabel. Darüber hinaus sank die Solidustemperatur der Zwischenlage und die Hartlöteigenschaften waren inakzeptabel.
In den Vergleichsbeispielen 72 und 78 war der Fe-Anteil in dem Zwischenlagenwerkstoff zu hoch, so dass beim Gießen eine grobkörnige intermetallische Verbindung gebildet wurde und die Formbarkeit inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 73 und 79 waren die Anteile von Ti, Zr, Cr und V in dem Zwischenlagenwerkstoff zu hoch, so dass beim Gießen eine grobkörnige intermetallische Verbindung gebildet wurde und die Formbarkeit inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 74 und 80 war der Zn-Anteil in dem Werkstoff der Zwischenlage zu hoch, so dass die Korrosionsgeschwindigkeit stieg und die interne Korrosionsbeständigkeit inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 75 und 81 war der Ni-Anteil in dem Zwischenlagenwerkstoff zu hoch, so dass beim Gießen eine grobkörnige intermetallische Verbindung gebildet wurde und die Formbarkeit inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 76 und 82 war der Mn-Anteil in dem Zwischenlagenwerkstoff zu hoch, so dass beim Gießen eine grobkörnige intermetallische Verbindung gebildet wurde und die Formbarkeit inakzeptabel war.
In den Vergleichsbeispielen 83 bis 86 war das Potenzial des Opferanodenwerkstoffs höher als das Potenzial des Kernwerkstoffs und daher die interne Korrosionsbeständigkeit inakzeptabel.
In den Vergleichsbeispielen 91 und 92 war das Walzreduktionsverhältnis in dem Fall zu niedrig, wenn das warmgewalzte Werkstoff eine Temperatur von 500 bis 400°C aufwies, so dass die Anzahldichte der Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung sank und die Festigkeit nach der Hartlötung inakzeptabel war.
Anwendbarkeit in der Industrie
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ein Aluminiumlegierungswerkstoff sowie ein plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff mit hoher Festigkeit durch Ausscheidungshärtung und Legierungsverfestigung nach der Erwärmung beim Hartlöten durch Definition des Status der Anwesenheit einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung erhalten werden.
Bezugszeichenliste
[0124]

1: Rohr
2: Lamelle
3: Kopfteil
4: Behälter

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

JP H995749 [0006]
JP 2015190045 [0006]

Claims

Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher, umfassend eine Aluminiumlegierung, die 0,02 bis 0,40 Masse% Si, 1,0 bis 2,5 Masse% Cu, 0,5 bis 2,0 Masse% Mn sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst, wobei die Anzahldichte einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 0,1 bis 1,0 µm 1,0 × 10⁶/mm² oder mehr beträgt.
Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei die Aluminiumlegierung ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,1 bis 1,0 Masse% Mg, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% V, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr und 0,05 bis 0,20 Masse% Cr, umfasst.
Verfahren zur Herstellung des Aluminiumlegierungswerkstoffs für einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren einen Gießschritt zum Gießen der Aluminiumlegierung, einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen eines Barrens, einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen eines warmgewalzten Blechs und einen oder mehrere Kaltauslagerungsschritte zur Kaltauslagerung eines kaltgewalzten Blechs während oder nach dem Kaltwalzschritt oder während und nach dem Kaltwalzschritt umfasst, und wobei das Reduktionsverhältnis der Blechdicke im Warmwalzschritt 90 % oder mehr beträgt, wenn die Temperatur des warmgewalzten Blechs in einem Temperaturbereich von 500 bis 400°C liegt.
Plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher, umfassend: einen Kernwerkstoff aus einer Aluminiumlegierung und einen Hartlot-Zusatzwerkstoff als Plattierung auf einer Oberfläche oder beiden Oberflächen des Kernwerkstoffs, wobei der Kernwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die 0,02 bis 0,40 Masse% Si, 1,0 bis 2,5 Masse% Cu, 0,5 bis 2,0 Masse% Mn sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst; der Hartlot-Zusatzwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die 2,5 bis 12,5 Masse% Si, 0,05 bis 1,20 Masse% Fe sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst; und wobei die Anzahldichte einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 0,1 bis 1,0 µm im Kernwerkstoff 1,0 × 10⁶/mm² oder mehr beträgt.
Plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 4, wobei der Kernwerkstoff ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,1 bis 1,0 Masse% Mg, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% V, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr und 0,05 bis 0,20 Masse% Cr, umfasst.
Plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der Hartlot-Zusatzwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,5 bis 8,0 Masse% Zn, 0,05 bis 2,50 Masse% Cu, 0,05 bis 2,00 Masse% Mn, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr, 0,05 bis 0,20 Masse% Cr und 0,05 bis 0,20 Masse% V, umfasst.
Plattierter Aluminiumlegierungwerkstoff für einen Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Hartlot-Zusatzwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die ferner einen oder zwei Bestandteile, ausgewählt aus: 0,001 bis 0,050 Masse% Na und 0,001 bis 0,050 Masse% Sr, umfasst.
Verfahren zur Herstellung des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs für einen Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Verfahren umfasst: einen Gießschritt zum jeweiligen Gießen der Aluminiumlegierung für den Kernwerkstoff und der Aluminiumlegierung für den Hartlot-Zusatzwerkstoff; einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen eines Hartlot-Zusatzwerkstoff-Barrens auf eine vorbestimmte Dicke; einen Plattierungsschritt zur Plattierung des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, der durch das Warmwalzen die vorbestimmte Dicke erhalten hat, auf eine Oberfläche oder beide Oberflächen eines Kernwerkstoff-Barrens; einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen des plattierten Werkstoffs; einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen des warmgewalzten plattierten Werkstoffs; und einen oder mehrere Kaltauslagerungsschritte zur Kaltauslagerung des plattierten Werkstoffs während oder nach dem Kaltwalzschritt bzw. während und nach dem Kaltwalzschritt, wobei das Reduktionsverhältnis der Blechdicke in dem Warmwalzschritt 90 % oder mehr beträgt, wenn die Temperatur des plattierten Werkstoffs im Temperaturbereich von 500 bis 400°C liegt.
Plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher, umfassend: einen Kernwerkstoff aus Aluminiumlegierung; einen Hartlot-Zusatzwerkstoff plattiert auf einer Oberfläche des Kernwerkstoffs; und einen Opferanodenwerkstoff plattiert auf einer anderen Oberfläche, wobei der Kernwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die 0,02 bis 0,40 Masse% Si, 1,0 bis 2,5 Masse% Cu, 0,5 bis 2,0 Masse% Mn sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst; der Hartlot-Zusatzwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die 2,5 bis 12,5 Masse% Si, 0,05 bis 1,20 Masse% Fe sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst; der Opferanodenwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, deren natürliches Potenzial geringer ist als das Potenzial des Kernwerkstoffs nach einer zur Hartlötung äquivalenten Erwärmung auf eine Temperatur von 600°C für 3 Minuten; und die Anzahldichte einer Al-Cu-Mn-basierten intermetallischen Verbindung mit einem äquivalenten Kreisdurchmesser von 0,1 bis 1,0 µm im Kernwerkstoff 1,0 × 10⁶/mm² oder mehr beträgt.
Plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 9, wobei der Kernwerkstoff ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,1 bis 1,0 Masse% Mg, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% V, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr und 0,05 bis 0,20 Masse% Cr, umfasst.
Plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei der Hartlot-Zusatzwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,5 bis 8,0 Masse% Zn, 0,05 bis 2,50 Masse% Cu, 0,05 bis 2,00 Masse% Mn, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr, 0,05 bis 0,20 Masse% Cr und 0,05 bis 0,20 Masse% V, umfasst.
Plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Hartlot-Zusatzwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die ferner einen oder zwei Bestandteile, ausgewählt aus: 0,001 bis 0,050 Masse% Na und 0,001 bis 0,050 Masse% Sr, umfasst.
Verfahren zur Herstellung des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs für einen Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das Verfahren umfasst: einen Gießschritt zum jeweiligen Gießen der Aluminiumlegierung für den Kernwerkstoff, der Aluminiumlegierung für den Hartlot-Zusatzwerkstoff und der Aluminiumlegierung für den Opferanodenwerkstoff; einen Warmwalzschritt zum jeweiligen Warmwalzen eines Barrens des Hartlot-Zusatzwerkstoffs und eines Barrens des Opferanodenwerkstoffs auf eine vorbestimmte Dicke; einen Plattierungsschritt zur Plattierung des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, der durch das Warmwalzen die vorbestimmte Dicke erhalten hat, auf eine Oberfläche des Kernwerkstoff-Barrens und Plattierung des Opferanodenwerkstoffs, der durch das Warmwalzen die vorbestimmte Dicke erhalten hat, auf eine andere Oberfläche des Kernwerkstoff-Barrens; einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen der plattierten Werkstoffe; einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen der warmgewalzten plattierten Werkstoffe; und einen oder mehrere Kaltauslagerungsschritte zum Kaltauslagern eines kaltgewalzten Blechs während oder nach dem Kaltwalzschritt bzw. während und nach dem Kaltwalzschritt, wobei das Reduktionsverhältnis der Blechdicke in dem Warmwalzschritt 90 % oder mehr beträgt, wenn die Temperaturen der plattierten Werkstoffe in einem Temperaturbereich von 500 bis 400°C liegen.
Plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, wobei ferner ein Zwischenlagenwerkstoff zwischen den Kernwerkstoff und den auf eine Oberfläche oder beide Oberflächen des Kernwerkstoffs plattierten Hartlot-Zusatzwerkstoff plattiert ist und der Zwischenlagenwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die 0,5 bis 8,0 Masse% Zn, 0,05 bis 1,50 Masse% Si, 0,05 bis 2,00 Masse% Fe sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst.
Plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 9 bis 12, wobei ferner ein Zwischenlagenwerkstoff zwischen den Kernwerkstoff und den auf eine Oberfläche des Kernwerkstoffs plattierten Hartlot-Zusatzwerkstoff plattiert ist und der Zwischenlagenwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die 0,5 bis 8,0 Masse% Zn, 0,05 bis 1,50 Masse% Si, 0,05 bis 2,00 Masse% Fe sowie Al und unvermeidbare Verunreinigungen als Rest umfasst.
Plattierter Aluminiumlegierungswerkstoff für einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei der Zwischenlagenwerkstoff eine Aluminiumlegierung umfasst, die ferner einen oder mehrere Bestandteile, ausgewählt aus: 0,05 bis 2,00 Masse% Mn, 0,05 bis 2,00 Masse% Ni, 0,05 bis 0,20 Masse% Ti, 0,05 bis 0,20 Masse% Zr, 0,05 bis 0,20 Masse% Cr und 0,05 bis 0,20 Masse% V, umfasst.
Verfahren zur Herstellung des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs für einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 14 oder 16, wobei das Verfahren umfasst: einen Gießschritt zum jeweiligen Gießen der Aluminiumlegierung für den Kernwerkstoff, der Aluminiumlegierung für den Hartlot-Zusatzwerkstoff und der Aluminiumlegierung für den Zwischenlagenwerkstoff; einen Warmwalzschritt zum jeweiligen Warmwalzen eines Barrens des Hartlot-Zusatzwerkstoffs und eines Barrens des Zwischenlagenwerkstoffs auf die vorbestimmte Dicke; einen Plattierungsschritt zur Plattierung des Zwischenlagenwerkstoffs, der durch das Warmwalzen die vorbestimmte Dicke erhalten hat, auf eine Oberfläche oder beide Oberflächen eines Kernwerkstoff-Barrens, und Plattierung des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, der durch das Warmwalzen die vorbestimmte Dicke erhalten hat, auf eine Oberfläche des plattierten Zwischenlagenwerkstoffs, die dem Kernwerkstoff nicht näher liegt; einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen der plattierten Werkstoffe; einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen der warmgewalzten plattierten Werkstoffe; und einen oder mehrere Kaltauslagerungsschritte zur Kaltauslagerung der plattierten Werkstoffe während oder nach dem Kaltwalzschritt bzw. während und nach dem Kaltwalzschritt, wobei das Reduktionsverhältnis der Blechdicke in dem Warmwalzschritt 90 % oder mehr beträgt, wenn die Temperaturen der plattierten Werkstoffe in einem Temperaturbereich von 500 bis 400°C in dem Warmwalzschritt liegen.
Verfahren zur Herstellung des plattierten Aluminiumlegierungswerkstoffs für einen Wärmetauscher gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei das Verfahren umfasst: einen Gießschritt zum jeweiligen Gießen der Aluminiumlegierung für den Kernwerkstoff, der Aluminiumlegierung für den Hartlot-Zusatzwerkstoff, der Aluminiumlegierung für den Opferanodenwerkstoff, und der Aluminiumlegierung für den Zwischenlagenwerkstoff; einen Warmwalzschritt zum jeweiligen Warmwalzen eines Barrens des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, eines Barrens des Opferanodenwerkstoffs und eines Barrens des Zwischenlagenwerkstoffs auf die vorbestimmte Dicke; einen Plattierungsschritt zur Plattierung des Zwischenlagenwerkstoffs, der durch das Warmwalzen die vorbestimmte Dicke erhalten hat, auf eine Oberfläche eines Kernwerkstoff-Barrens, Plattierung des Hartlot-Zusatzwerkstoffs, der durch das Warmwalzen die vorbestimmte Dicke erhalten hat, auf eine Oberfläche des plattierten Zwischenlagenwerkstoffs, die dem Kernwerkstoff nicht näher liegt, und Plattierung des Opferanodenwerkstoffs, der durch das Warmwalzen die vorbestimmte Dicke erhalten hat, auf die andere Oberfläche des Kernwerkstoff-Barrens; einen Warmwalzschritt zum Warmwalzen der plattierten Werkstoffe; einen Kaltwalzschritt zum Kaltwalzen der warmgewalzten plattierten Werkstoffe; und einen oder mehrere Kaltauslagerungsschritte zur Kaltauslagerung der plattierten Werkstoffe während oder nach dem Kaltwalzschritt bzw. während und nach dem Kaltwalzschritt, wobei das Reduktionsverhältnis der Blechdicke in dem Warmwalzschritt 90 % oder mehr beträgt, wenn die Temperaturen der plattierten Werkstoffe in einem Temperaturbereich von 500 bis 400°C liegen.