DE112019004388T5 - Hartlotblech und herstellungsverfahren davon - Google Patents

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Naoki Sugimoto
Nobuhiro Honma
Taketoshi Toyama
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Abstract

Ein Hartlotblech (1) mit: einem Kernmaterial (11), das aus einer Al-Legierung, die 0,20-3,0 Masse% an Mg enthält, besteht; und einem Zusatzmaterial (12), das aus einer Al-Legierung, die Mg, 6,0-13,0 Masse% an Si, und mehr als 0,050 Masse% und 1,0 Masse% oder weniger an Bi enthält, besteht und das auf mindestens einer Seite des Kernmaterials (11) geschichtet ist und an einer äußersten Oberfläche (121) freiliegt. Das Zusatzmaterial (12) weist eine Mg-Verteilung derart, dass die Mg-Konzentration, je näher an der äußersten Oberfläche (121), von einer Oberfläche einer Grenze (122) mit dem Kernmaterial (11) kontinuierlich niedriger wird, auf. Die Mg-Konzentration ist 0,150 Masse% oder weniger an einer Position (P1/8), an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche (121) 1/8 einer Dicke (tf) des Zusatzmaterials (12) ist; und die Mg-Konzentration ist 5-90% der Menge an Mg in dem Kernmaterial (11) an einer Position (P7/8), an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche (121) 7/8 der Dicke (tf) des Zusatzmaterials ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hartlotblech und ein Herstellungsverfahren davon.
  • Beispielsweise weisen Aluminiumprodukte, wie beispielsweise Wärmetauscher, mechanische Teile und dergleichen, zahlreiche Komponenten, die aus Aluminiummaterialien bestehen (die Aluminium und Aluminiumlegierungen aufweisen; unten gleichermaßen), auf. Es ist oft der Fall, dass diese Komponenten unter Verwendung eines Hartlotblechs hartgelötet werden, das ein Kernmaterial und ein Zusatzmaterial, das auf mindestens einer Oberfläche des Kernmaterials vorgesehen ist, aufweist. Ein Flussmittelhartlötverfahren wird oft als ein Verfahren zum Hartlöten eines Aluminiummaterials verwendet, bei dem Hartlöten durch Auftragen eines Flussmittels auf die Oberfläche(-n) einer beabsichtigten Verbindung, d.h. die Oberfläche (-n) eines Abschnitts, der durch Hartlöten zu verbinden ist, durchgeführt wird.
  • Jedoch ist es bei dem Flussmittelhartlötverfahren notwendig, die Arbeit zum Auftragen des Flussmittels vor dem Hartlöten durchzuführen und außerdem die Arbeit zum Entfernen des Flussmittels, der Rückstände davon und dergleichen durchzuführen, nachdem das Hartlöten abgeschlossen worden ist. Diese Arbeit führt zu einer Zunahme bei den Herstellungskosten des Aluminiumprodukts. Zudem besteht in Situationen, wie beispielsweise wenn das Flussmittel, die Rückstände davon und dergleichen nicht entfernt werden konnten, nachdem das Hartlöten abgeschlossen war, und danach eine Oberflächenbehandlung oder dergleichen durchgeführt wurde, auch ein Risiko, dass dies zu einer Verschlechterung bei einer Oberflächenqualität führen wird.
  • Zum Vermeiden der oben genannten Probleme, die die Verwendung von Flussmittel begleiten, werden abhängig von der beabsichtigten Verwendung des Aluminiumprodukts auch sogenannte Vakuumhartlötverfahren verwendet, bei denen Hartlöten in einem Vakuum ohne das Auftragen von Flussmittel auf die Oberflächen der beabsichtigten Verbindung durchgeführt wird. Jedoch weisen Vakuumhartlötverfahren die Probleme auf, dass eine Produktivität geringer als bei Flussmittelhartlötverfahren ist und sich die Qualität der hartgelöteten Verbindung tendenziell verschlechtert. Zudem sind die Ausrüstungskosten, die Instandhaltungskosten und dergleichen bei Hartlötöfen, die bei Vakuumhartlötverfahren verwendet werden, höher als bei üblichen Hartlötöfen.
  • Dementsprechend sind sogenannte flussmittelfreie Hartlötverfahren vorgeschlagen worden, bei denen Hartlöten in einer Edelgasatmosphäre durchgeführt wird, ohne Flussmittel auf die Oberflächen der beabsichtigten Verbindung aufzutragen. Hartlötbleche, die bei flussmittelfreien Hartlötverfahren verwendet werden, enthalten, in mindestens einer Schicht der Schichtstruktur des Hartlotblechs, ein Element oder Elemente, das/die so funktioniert/-en, dass sie einen Oxidfilm schwächen oder einen Oxidfilm auf einer beabsichtigten Verbindung aufbrechen. Mg (Magnesium) wird oft als diese Art von Element verwendet.
  • Jedoch besteht ein Problem dahingehend, dass Mg ziemlich leicht oxidiert. Folglich besteht in der Situation, in der Mg einfach in das Zusatzmaterial hinzugefügt worden ist, ein Risiko, dass sich ein MgO-Film auf der Oberfläche des Zusatzmaterials während des Erhitzens, wenn Hartlöten durchgeführt wird, ausbilden wird, was zu einer Verschlechterung bei einer Hartlötbarkeit führen wird. Zum Vermeiden eines derartigen Problems ist eine Technik vorgeschlagen worden, bei der ein Zwischenmaterial, das Mg enthält, in dem Hartlotblech zwischen dem Kernmaterial und dem Zusatzmaterial eingefügt wird, und durch das Erhitzen während Hartlötens bewirkt wird, dass das Mg von dem Zwischenmaterial in die Zusatzmaterialoberfläche diffundiert.
  • Beispielsweise wird in Patentdokument 1 ein Hartlotblech offenbart, das aufweist: ein Kernmaterial; eine zwischenliegende Zusatzmaterialschicht, die auf das Kernmaterial plattiert ist und aus einer Al-Si-Mg-Serienlegierung, die 1 Masse% oder mehr und weniger als 4 Masse% an Si (Silizium) und 0,1-5,0 Masse% an Mg (Magnesium) enthält, besteht; und eine Äußerste-Oberfläche-Hartlotmaterialschicht, die auf die zwischenliegende Zusatzmaterialschicht plattiert ist und aus einer Al-Si-Serienlegierung, die 4-12 Masse% an Si enthält, besteht.
  • STAND DER TECHNIK
  • Patentdokument
  • Patentdokument 1
    Japanisches Patent Nr. 6055573
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDEN PROBLEME
  • Jedoch tritt in der Situation, in der Hartlöten unter Verwendung des Hartlotblechs, das in Patentdokument 1 beschrieben wird, durchgeführt wird, während des Intervalls, bis das Mg in der zwischenliegenden Zusatzmaterialschicht die Oberfläche des Hartlotblechs erreicht, eine Schwächung des Oxidfilms aufgrund von Mg nicht auf. Außerdem dauert es, da sich das Mg innerhalb der zwischenliegenden Zusatzmaterialschicht und der Äußerste-Oberfläche-Hartlotmaterialschicht, die fest sind, bewegt, eine vergleichsweise lange Zeit, bis es die Oberfläche des Hartlotblechs erreicht. Aus diesem Grund besteht, hinsichtlich dieses Hartlotblechs, ein Risiko, dass dies zu dem Auftreten des Hartlotdefekts, der oben beschrieben wurde, beispielsweise in der Situation, in der die Dicke des Zusatzmaterials groß ist, in der Situation, in der die Temperaturanstiegsrate schnell ist, oder dergleichen, führen wird.
  • Zudem ist in der Situation, in der das Zwischenmaterial zwischen dem Kernmaterial und dem Zusatzmaterial eingefügt ist, wie bei dem Hartlotblech, das in Patentdokument 1 beschrieben wird, die Anzahl an Schichten, die in dem Hartlotblech enthalten sind, größer als in der Situation, in der das Zwischenmaterial nicht vorgesehen ist, und folglich wird die Ausgestaltung des Hartlotblechs komplizierter. Zudem besteht aufgrund dessen, dass die Anzahl an Schichten des Hartlotblechs größer wird, auch ein Risiko, dass dies zu einer Abnahme bei einer Produktivität, einer Zunahme an Materialkosten oder dergleichen führen wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieses Hintergrunds erdacht und zielt darauf ab, vorzusehen: ein Hartlotblech, bei dem eine Hartlötbarkeit, wenn es in einer Edelgasatmosphäre hartgelötet wird, zufriedenstellend ist, und dessen Struktur einfach ist, sowie ein Herstellungsverfahren davon.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Hartlotblech, das bei Hartlöten, das in einer Edelgasatmosphäre ohne die Verwendung von Flussmittel durchgeführt wird, verwendet werden kann, mit:
    • einem Kernmaterial, das aus einer Aluminiumlegierung, die 0,20 Masse% oder mehr und 3,0 Masse% oder weniger an Mg (Magnesium) enthält, besteht; und
    • einem Zusatzmaterial, das aus einer Aluminiumlegierung, die Mg, 6,0 Masse% oder mehr und 13,0 Masse% oder weniger an Si (Silizium), und mehr als 0,050 Masse% und 1,0 Masse% oder weniger an Bi (Wismut) enthält, besteht und das auf mindestens einer Seite des Kernmaterials geschichtet ist und an einer äußersten Oberfläche freiliegt;
    • bei dem:
      • das Zusatzmaterial:
        • eine derartige Mg-Verteilung aufweist, dass die Mg-Konzentration, je näher an der äußersten Oberfläche, von einer Oberfläche einer Grenze mit dem Kernmaterial kontinuierlich niedriger wird;
        • an einer Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 1/8 einer Dicke des Zusatzmaterials ist, die Mg-Konzentration 0,150 Masse% oder geringer ist; und
        • an einer Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 7/8 der Dicke des Zusatzmaterials ist, die Mg-Konzentration 5-90% der Menge an Mg in dem Kernmaterial ist.
  • WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Das Hartlotblech weist das Kernmaterial und das Zusatzmaterial, das auf mindestens einer Seite des Kernmaterials geschichtet ist und das an einer äußersten Oberfläche freiliegt, auf. Das Zusatzmaterial enthält Mg und Bi in den oben genannten spezifischen Bereichen. Zudem ist das Mg in dem Zusatzmaterial derart verteilt, dass die Mg-Konzentration, je näher an der äußersten Oberfläche, von einer Oberfläche einer Grenze mit dem Kernmaterial kontinuierlich niedriger wird. Außerdem sind die Mg-Konzentration an der Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 1/8 der Dicke des Zusatzmaterials ist, und die Mg-Konzentration an der Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 7/8 der Dicke des Zusatzmaterials ist, respektive in den oben genannten spezifischen Bereichen.
  • Das Bi in dem Zusatzmaterial kann die Ausbildung eines dichten Oxidfilms auf der äußersten Oberfläche des Hartlotblechs, die durch das Erhitzen während Hartlötens verursacht wird, mindern. Zudem senkt das Mg in dem Zusatzmaterial die Solidustemperatur des Zusatzmaterials und kann dadurch bewirken, dass geschmolzenes Zusatzmaterial beginnend ab einer vergleichsweise niedrigen Temperatur produziert wird. Außerdem kann durch Ausbilden der oben genannten spezifischen Mg-Verteilung im Voraus innerhalb des Zusatzmaterials eine Oxidation des Mg während Hartlötens gemindert werden, während zu derselben Zeit Mg schnell der äußersten Oberfläche des Hartlotblechs zugeführt werden kann.
  • Somit kann aufgrund des Bi, das die Ausbildung eines Oxidfilms auf der äußersten Oberfläche des Hartlotblechs mindert, während es zu derselben Zeit schnell Mg der äußersten Oberfläche zuführt, das Hartlotblech, in einem frühen Stadium, den Oxidfilm, der auf einer beabsichtigten Verbindung vorliegt, aufbrechen. Außerdem kann, indem bewirkt wird, dass geschmolzenes Zusatzmaterial beginnend ab einer vergleichsweise niedrigen Temperatur produziert wird, die Geschwindigkeit, mit der eine Kehle auf der beabsichtigten Verbindung ausgebildet wird, beschleunigt werden. Aufgrund dieser Wirkungen, die synergetisch wirken, kann eine Hartlötbarkeit bei sogenanntem flussmittelfreien Hartlöten, das in einer Edelgasatmosphäre ohne die Verwendung von Flussmittel durchgeführt wird, verbessert werden.
  • Zudem ist es, hinsichtlich des oben genannten Hartlotblechs, da die spezifische Mg-Verteilung innerhalb einer einzelnen Schicht, die das Zusatzmaterial genannt wird, ausgebildet ist, möglich, zu vermeiden, zu der Anzahl an Schichten, die in dem Hartlotblech enthalten sind, etwas hinzuzufügen. Aus diesem Grund kann eine erhöhte Komplexität der Ausgestaltung des Hartlotblechs vermieden werden, und können eine Abnahme bei einer Produktivität, eine Zunahme an Materialkosten und dergleichen vermieden werden.
  • Infolge des Obigen kann gemäß den oben genannten Aspekten ein Hartlotblech vorgesehen werden, bei dem eine Hartlötbarkeit, wenn es in einer Edelgasatmosphäre hartgelötet wird, zufriedenstellend ist und dessen Struktur einfach ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine partielle Querschnittsansicht, die die wesentlichen Teile eines Hartlotblechs bei Arbeitsbeispiel 1 zeigt.
    • 2 ist eine Seitenansicht eines Testexemplars, das bei einem Lückenfülltest bei Arbeitsbeispiel 1 verwendet wird.
    • 3 ist eine Schrägansicht eines Minikerntestexemplars bei Arbeitsbeispiel 3.
  • WEISEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Bei dem oben genannten Hartlotblech ist ein Zusatzmaterial auf mindestens einer Seite eines Kernmaterials geschichtet. D.h., das oben genannte Hartlotblech kann eine Zweischichtenstruktur aufweisen, die aus dem Kernmaterial und dem Zusatzmaterial, das auf einer Seite des Kernmaterials geschichtet ist, besteht, oder kann eine Dreischichtenstruktur aufweisen, die aus dem Kernmaterial und dem Zusatzmaterial, das auf beiden Oberflächen des Kernmaterials geschichtet ist, besteht.
  • Zudem kann das oben genannte Hartlotblech eine Mehrschichtenstruktur von drei oder mehr Schichten aufweisen, mit: dem Kernmaterial; dem Zusatzmaterial, das auf einer Oberfläche des Kernmaterials geschichtet ist; und einer Schicht, die auf der anderen Oberfläche des Kernmaterials geschichtet ist und aus einer Aluminiumlegierung besteht, die sich von jenen des Kernmaterials und des Zusatzmaterials unterscheidet. Beispiele einer derartigen Schicht sind ein Opferanodenmaterial, ein zweites Zusatzmaterial, das eine chemische Zusammensetzung aufweist, die sich von jener des Zusatzmaterials unterscheidet, oder dergleichen.
  • In der Situation, in der das Zusatzmaterial auf einer Oberfläche des Kernmaterials geschichtet ist und das zweite Zusatzmaterial auf der anderen Oberfläche geschichtet ist, muss das zweite Zusatzmaterial nicht die oben genannte spezifische Mg-Verteilung aufweisen. Zudem kann das zweite Zusatzmaterial eine Dicke aufweisen, die sich von jener des Zusatzmaterials unterscheidet.
  • Die Dicke des oben genannten Hartlotblechs kann in dem Bereich von beispielsweise 0,050-2,0 mm geeignet festgelegt werden. Zudem kann der Plattierungsprozentsatz des Zusatzmaterials bei dem oben genannten Hartlotblech in dem Bereich von beispielsweise 3-20% geeignet festgelegt werden. Unter dem Gesichtspunkt, dass bewirkt wird, dass das Mg in dem Zusatzmaterial die äußerste Oberfläche des Hartlotblechs in einem frühen Stadium erreicht, wird der Plattierungsprozentsatz des Zusatzmaterials vorzugsweise auf 3-8% festgelegt.
  • Die chemische Zusammensetzung jeder Schicht, die das Hartlotblech darstellt, und die Gründe für Einschränkungen davon werden nun erläutert.
  • (Kernmaterial)
  • Das Kernmaterial des oben genannten Hartlotblechs besteht aus einer Aluminiumlegierung, die 0,20 Masse% oder mehr und 3,0 Masse% oder weniger an Mg enthält. Die Aluminiumlegierung, die das Kernmaterial darstellt, kann eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die beispielsweise 0,20 Masse% oder mehr und 3,0 Masse% oder weniger an Mg enthält, wobei der Rest A1 (Aluminium) und unvermeidbare Verunreinigungen sind. Außerdem kann, zusätzlich dazu, dass sie Mg als eine wesentliche Komponente enthält, die Aluminiumlegierung, die das Kernmaterial darstellt, ferner Fe (Eisen), Mn (Mangan), Si (Silizium), Cu (Kupfer), Zn (Zink), Ti (Titan) und Zr (Zirkonium) als optionale Komponenten enthalten.
  • · Mg: 0,20 Masse% oder mehr und 3,0 Masse% oder weniger Mg in dem Kernmaterial diffundiert aufgrund des Erhitzens, wenn Hartlöten durchgeführt wird, in dem anfänglichen Stadium des Hartlötens, d.h. in dem Stadium, bevor das Zusatzmaterial schmilzt, und bewegt sich von dem Kernmaterial in das feste Zusatzmaterial. Folglich nimmt die Gesamtmenge an Mg in dem Zusatzmaterial graduell zu, während das Hartlöten fortschreitet. Außerdem wird, nachdem das Hartlöten fortgeschritten ist und geschmolzenes Zusatzmaterial ausgebildet worden ist, ein Oxidfilm, der auf der beabsichtigten Verbindung vorliegt, durch Mg in dem geschmolzenen Zusatzmaterial aufgebrochen. Infolgedessen kann Hartlöten eines Hartlotblechs und eines gegenüberliegenden Materials ohne die Verwendung von Flussmittel durchgeführt werden.
  • Durch Festlegen der Menge an Mg in dem Kernmaterial auf 0,20 Masse% oder mehr ist die Gesamtmenge des Mg in dem geschmolzenen Zusatzmaterial ausreichend groß, und dadurch kann das Aufbrechen des Oxidfilms gefördert werden. Infolgedessen kann eine Hartlötbarkeit des oben genannten Hartlotblechs und des gegenüberliegenden Materials verbessert werden. In der Situation, in der die Menge an Mg in dem Kernmaterial geringer als 0,20 Masse% ist, besteht ein Risiko, dass die Gesamtmenge des Mg in dem geschmolzenen Zusatzmaterial unzureichend sein wird, was zu einer Verschlechterung bei einer Hartlötbarkeit führen wird.
  • Je größer der Mg-Gehalt in dem Kernmaterial ist, umso mehr wird das Aufbrechen des Oxidfilms gefördert, was eine Hartlötbarkeit weiter verbessern kann. Unter einem derartigen Gesichtspunkt wird der Mg-Gehalt in dem Kernmaterial vorzugsweise auf 0,40 Masse% oder mehr festgelegt.
  • Falls jedoch der Mg-Gehalt in dem Kernmaterial übermäßig wird, wird es dann schwierig, die Wirkung eines Verbesserns einer Hartlötbarkeit in gleichem Ausmaß wie jener Gehalt zu erzielen. Zudem besteht in dieser Situation auch ein Risiko, dass dies zu einer Verschlechterung bei der Dehnbarkeit des Hartlotblechs, dem Auftreten von Erosion aufgrund erhöhter Feinheit der Kristallkörner des Kernmaterials oder dergleichen führen wird. Durch Festlegen der Menge an Mg in dem Kernmaterial auf 3,0 Masse% oder weniger und vorzugsweise auf 1,50 Masse% oder weniger können diese Probleme vermieden werden, während zu derselben Zeit eine Hartlötbarkeit des oben genannten Hartlotblechs und des gegenüberliegenden Materials verbessert werden kann.
  • · Fe: 1,0 Masse% oder weniger
  • Das Kernmaterial kann 1,0 Masse% oder weniger an Fe als eine optionale Komponente enthalten. Fe wirkt so, dass es die Festigkeit des Kernmaterials erhöht. Falls jedoch der Fe-Gehalt übermäßig wird, besteht dann ein Risiko, dass dies zu einer Verschlechterung bei der Korrosionsbeständigkeit des Kernmaterials führen wird. Zudem besteht in dieser Situation auch ein Risiko, dass tendenziell sehr große Ablagerungen in dem Kernmaterial ausgebildet werden, was zu einer Abnahme bei der Dehnbarkeit des Hartlotblechs führen wird. Durch Festlegen des Fe-Gehalts auf 1,0 Masse% oder weniger und bevorzugter auf 0,70 Masse% oder weniger können diese Probleme vermieden werden, während zu derselben Zeit die Festigkeit des Kernmaterials weiter erhöht werden kann.
  • · Mn: 1,80 Masse% oder weniger
  • Das Kernmaterial kann 1,80 Masse% oder weniger an Mn als eine optionale Komponente enthalten. Mn wirkt so, dass es die Festigkeit des Kernmaterials erhöht. Zudem passt Mn das elektrische Potential des Kernmaterials an und wirkt dadurch so, dass es eine Korrosionsbeständigkeit verbessert. Unter dem Gesichtspunkt weiteren Verbesserns dieser Wirkungen und Ergebnisse ist es bevorzugt, den Mn-Gehalt auf 0,60 Masse% oder mehr festzulegen. Falls jedoch der Mn-Gehalt übermäßig wird, werden dann bei dem Herstellungsprozess des Hartlotblechs tendenziell Risse in dem Kernmaterial auftreten. Durch Festlegen des Mn-Gehalts auf 1,80 Masse% oder weniger und bevorzugter auf 1,30 Masse% oder weniger können die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Kernmaterials weiter erhöht werden, während eine Verschlechterung bei der Herstellbarkeit des Hartlotblechs vermieden wird.
  • · Si: 1,0 Masse% oder weniger
  • Das Kernmaterial kann 1,0 Masse% oder weniger an Si als eine optionale Komponente enthalten. Si wirkt so, dass es die Festigkeit des Kernmaterials erhöht. Falls jedoch der Si-Gehalt übermäßig wird, besteht dann ein Risiko, dass der Schmelzpunkt des Kernmaterials abnehmen wird, was zu einer Verschlechterung bei einer Hartlötbarkeit führen wird. Durch Festlegen des Si-Gehalts auf 1,0 Masse% oder weniger kann die Festigkeit des Kernmaterials weiter erhöht werden, während eine Verschlechterung bei einer Hartlötbarkeit vermieden wird.
  • · Cu: 1,0 Masse% oder weniger
  • Das Kernmaterial kann 1,0 Masse% oder weniger an Cu als eine optionale Komponente enthalten. Cu wirkt so, dass es die Festigkeit des Kernmaterials erhöht. Zudem wirkt Cu so, dass es eine Korrosionsbeständigkeit durch Anpassen des elektrischen Potenzials des Kernmaterials verbessert. Falls jedoch der Cu-Gehalt übermäßig wird, wird dann tendenziell intergranulare Korrosion auftreten. Zudem besteht in dieser Situation ein Risiko, dass der Schmelzpunkt des Kernmaterials abnehmen wird, was zu einer Verschlechterung bei einer Hartlötbarkeit führen wird. Durch Festlegen des Cu-Gehalts auf 1,0 Masse% oder weniger und bevorzugter auf 0,50 Masse% oder weniger können diese Probleme vermieden werden, während zu derselben Zeit die Festigkeit und die Korrosionsbeständigkeit des Kernmaterials weiter verbessert werden können.
  • . Zn: 3,0 Masse% oder weniger
  • Das Kernmaterial kann 3,0 Masse% oder weniger an Zn als eine optionale Komponente enthalten. Zn wirkt so, dass es das natürliche Elektrodenpotenzial des Kernmaterials senkt. Durch Senken des natürlichen Potenzials des Kernmaterials kann das Kernmaterial als eine Opferanode funktionieren. Falls jedoch der Zn-Gehalt übermäßig wird, besteht dann ein Risiko, dass das natürliche Elektrodenpotenzial des Kernmaterials übermäßig abnehmen wird, was die Opferkorrosionsverhinderungswirkung in einem frühen Stadium verringern wird. Durch Festlegen des Zn-Gehalts auf 3,0 Masse% oder weniger und bevorzugter auf 1,5 Masse% oder weniger kann die Opferkorrosionsverhinderungswirkung aufgrund des Kernmaterials über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden.
  • · Ti: 0,20 Masse% oder weniger
  • Das Kernmaterial kann 0,20 Masse% oder weniger an Ti als eine optionale Komponente enthalten. Ti bewirkt, dass eine Korrosion des Kernmaterials in einer laminaren Weise fortschreitet, und wirkt dadurch so, dass es ein Fortschreiten einer Korrosion in der Tiefenrichtung mindert. Falls jedoch der Ti-Gehalt übermäßig wird, werden sich dann tendenziell riesige Ablagerungen in dem Kernmaterial ausbilden, und es besteht ein Risiko, dass dies zu einer Verschlechterung bei einer Walzbarkeit bei dem Herstellungsprozess des Hartlotblechs führen wird. Zudem besteht in dieser Situation auch ein Risiko, dass dies stattdessen zu einer Verschlechterung bei der Korrosionsbeständigkeit des Kernmaterials führen wird. Durch Festlegen des Ti-Gehalts auf 0,20 Masse% oder weniger und bevorzugter auf 0,15 Masse% oder weniger können diese Probleme vermieden werden, während zu derselben Zeit das Fortschreiten einer Korrosion in der Tiefenrichtung des Kernmaterials effektiv gemindert werden kann.
  • · Zr: 0,50 Masse% oder weniger
  • Das Kernmaterial kann 0,50 Masse% oder weniger an Zr als eine optionale Komponente enthalten. Zr erhöht die Korngröße des Kernmaterials und wirkt dadurch so, dass es das Auftreten von Erosion mindert. Falls jedoch der Zr-Gehalt übermäßig wird, werden dann bei dem Herstellungsprozess des Hartlotblechs tendenziell Risse in dem Kernmaterial auftreten. Durch Festlegen des Zr-Gehalts auf 0,50 Masse% oder weniger und bevorzugter auf 0,20 Masse% oder weniger kann das Auftreten von Erosion effektiver gemindert werden, während eine Verschlechterung bei der Herstellbarkeit des Hartlotblechs vermieden wird.
  • (Zusatzmaterial)
  • Das Zusatzmaterial des oben genannten Hartlotblechs besteht aus einer Aluminiumlegierung, die Mg, 6,0 Masse% oder mehr und 13,0 Masse% oder weniger an Si, und mehr als 0,050 Masse% und 1,0 Masse% oder weniger an Bi enthält. Die Aluminiumlegierung, die das Zusatzmaterial darstellt, kann eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die beispielsweise Mg, 6,0 Masse% oder mehr und 13,0 Masse% oder weniger an Si, und mehr als 0,050 Masse% und 1,0 Masse% oder weniger an Bi enthält, wobei der Rest A1 (Aluminium) und unvermeidbare Verunreinigungen sind. Außerdem kann, zusätzlich zu Mg, Bi und Si als wesentliche Komponenten, die Aluminiumlegierung, die das Zusatzmaterial darstellt, ferner Sr (Strontium), Sb (Antimon), Na (Natrium) und Zn (Zink) als optionale Komponenten enthalten.
  • · Si: 6,0 Masse% oder mehr und 13,0 Masse% oder weniger
  • Das Si in dem Zusatzmaterial senkt den Schmelzpunkt des Zusatzmaterials und wirkt dadurch so, dass es während Hartlötens geschmolzenes Zusatzmaterial produziert. Durch Festlegen des Si-Gehalts auf 6,0 Masse% oder mehr und bevorzugt auf 7,0 Masse% oder mehr wird während Hartlötens eine ausreichende Menge geschmolzenen Zusatzmaterials produziert, und dadurch kann Hartlöten des oben genannten Hartlotblechs und des gegenüberliegenden Materials durchgeführt werden. In der Situation, in der der Si-Gehalt in dem Zusatzmaterial geringer als 6,0 Masse% ist, besteht ein Risiko, dass die Menge geschmolzenen Zusatzmaterials unzureichend sein wird, was zu einer Verschlechterung bei einer Hartlötbarkeit führen wird.
  • Falls jedoch der Si-Gehalt in dem Zusatzmaterial übermäßig wird, wird dann die Menge geschmolzenen Kernmaterials während Hartlötens übermäßig werden, und besteht ein Risiko, dass die Festigkeit des Kernmaterials nach Hartlöten abnehmen wird. Zudem wird sich in dieser Situation tendenziell grobes Primärphasen-Si in dem Zusatzmaterial ausbilden, und daher besteht ein Risiko, dass während eines Erhitzens, wenn Hartlöten durchgeführt wird, tendenziell Schmelzlöcher geschaffen werden. Außerdem besteht, wenn ein Warmwalzen bei dem Herstellungsprozess des oben genannten Hartlotblechs durchgeführt worden ist, auch ein Risiko, dass das Kernmaterial aufgrund des Vorliegens von Primärphasen-Si lokal schmelzen wird, was zu dem Auftreten von Walzrissen führen wird. Durch Festlegen des Si-Gehalts in dem Zusatzmaterial auf 13,0 Masse% oder weniger und bevorzugt auf 12,0 Masse% oder weniger können diese Probleme vermieden werden, während zu derselben Zeit eine ausreichende Menge geschmolzenen Zusatzmaterials produziert werden kann.
  • · Mg
  • Das oben genannte Zusatzmaterial enthält Mg. Das Mg in dem Zusatzmaterial ist derart verteilt, dass die Mg-Konzentration, je näher an der äußersten Oberfläche, von der Oberfläche der Grenze mit dem Kernmaterial kontinuierlich niedriger wird. Zudem ist an der Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche des Hartlotblechs 1/8 der Dicke des Zusatzmaterials ist, die Mg-Konzentration 0,150 Masse% oder weniger; und an der Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche des Hartlotblechs 7/8 der Dicke des Zusatzmaterials ist, ist die Mg-Konzentration 5-90% der Menge an Mg in dem Kernmaterial.
  • Hier bedeutet „kontinuierlich“ den Zustand, in dem das Mg-Konzentrationsprofil, das durch Auftragen der Mg-Konzentration bei jeder Tiefe produziert wird, eine sanfte gekrümmte Form aufweist, wobei die Ordinate die Mg-Konzentration innerhalb des Zusatzmaterials darstellt und die Abszisse die Tiefe von der äußersten Oberfläche darstellt. Beispielsweise ist der Zustand, in dem das Zusatzmaterial aus einer Mehrzahl von Schichten, die verschiedene Mg-Konzentrationen aufweisen, besteht und das Mg-Konzentrationsprofil eine Stufenform aufweist, aus dem Konzept „kontinuierlich“ ausgenommen.
  • Wie oben beschrieben wurde, erreicht Mg, das in dem Inneren des Zusatzmaterials vorliegt, aufgrund des Erhitzens, wenn Hartlöten durchgeführt wird, die äußerste Oberfläche des Hartlotblechs in einem früheren Stadium als jenes von Mg in dem Kernmaterial. Aufgrund dieses Mg kann der Oxidfilm, der auf der beabsichtigten Verbindung vorliegt, schnell aufgebrochen werden. Zudem senkt das Mg in dem Zusatzmaterial die Solidustemperatur des Zusatzmaterials, und dadurch kann geschmolzenes Zusatzmaterial beginnend ab einer vergleichsweise niedrigen Temperatur produziert werden.
  • Hinsichtlich des oben genannten Hartlotblechs kann, durch Festlegen der Mg-Konzentration auf 0,150 Masse% oder weniger an der Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 1/8 der Dicke des Zusatzmaterials ist, die Menge an Mg, das auf der äußersten Oberfläche des Hartlotblechs vorliegt, ausreichend klein gemacht werden. Dadurch nimmt die Menge an MgO, das in dem anfänglichen Stadium des Hartlötens produziert wird, ab, und dadurch kann eine Verschlechterung bei einer Hartlötbarkeit vermieden werden.
  • In der Situation, in der die Mg-Konzentration an der oben genannten spezifischen Position mehr als 0,150 Masse% ist, wird Mg in dem anfänglichen Stadium eines Hartlötens oxidiert, und daher wird tendenziell ein MgO-Film auf der äußersten Oberfläche des Hartlotblechs ausgebildet. Außerdem besteht ein Risiko, dass das Aufbrechen des Oxidfilms, der auf der beabsichtigten Verbindung vorliegt, durch das Vorliegen des MgO-Films behindert wird, was zu einer Verschlechterung bei einer Hartlötbarkeit führen wird.
  • Zudem kann, hinsichtlich des oben genannten Hartlotblechs, durch Festlegen der Mg-Konzentration an der Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 7/8 der Dicke des Zusatzmaterials ist, auf 5% oder mehr und vorzugsweise auf 20% oder mehr der Menge an Mg in dem Kernmaterial bewirkt werden, dass eine geeignete Menge an Mg in dem anfänglichen Stadium eines Hartlötens schnell die äußerste Oberfläche des Hartlotblechs erreicht. Infolgedessen kann der Oxidfilm, der auf der beabsichtigten Verbindung vorliegt, schnell aufgebrochen werden. Zudem wird in dieser Situation die Solidustemperatur der Kehle geeignet gesenkt, und dadurch kann die Rate, mit der die Kehle ausgebildet wird, erhöht werden. Infolgedessen kann eine Hartlötbarkeit verbessert werden.
  • In der Situation, in der die Mg-Konzentration an der oben genannten spezifischen Position geringer als 5% der Menge an Mg in dem Kernmaterial ist, wird es aufgrund des Mg, das in dem Inneren des Zusatzmaterials vorliegt, für den Oxidfilm schwierig, aufzubrechen. Zudem besteht in dieser Situation, da die Wirkung eines Senkens der Solidustemperatur des Zusatzmaterials verringert wird, auch ein Risiko, dass dies zu einer Abnahme bei der Rate, mit der die Kehle ausgebildet wird, führen wird. Infolgedessen besteht ein Risiko, dass dies zu einer Abnahme bei einer Hartlötbarkeit führen wird.
  • Unter dem Gesichtspunkt weiteren Verbesserns einer Hartlötbarkeit ist es bevorzugt, die Menge an Mg, das in dem Inneren des Zusatzmaterials vorliegt, groß zu machen. Falls jedoch die Menge an Mg, das in dem Inneren des Zusatzmaterials vorliegt, übermäßig wird, wird dann die Menge an Mg, das die äußerste Oberfläche des Hartlotblechs in dem anfänglichen Stadium eines Hartlötens erreicht, übermäßig werden. Folglich besteht ein Risiko, dass tendenziell ein MgO-Film auf der äußersten Oberfläche des Hartlotblechs ausgebildet wird, was zu einer Verschlechterung bei einer Hartlötbarkeit führen wird. Durch Festlegen der Mg-Konzentration an der oben genannten spezifischen Position auf 90% oder weniger der Menge an Mg in dem Kernmaterial und bevorzugt auf 80% oder weniger kann ein derartiges Problem vermieden werden.
  • . Bi: mehr als 0,050 Masse% und 1,0 Masse% oder weniger
  • Bi wirkt so, dass es eine Oxidation des Hartlotblechs während Hartlötens mindert. Durch Erhöhen des Bi-Gehalts in dem Zusatzmaterial auf mehr als 0,050 Masse% kann die Ausbildung eines dichten Oxidfilms, die durch das Erhitzen während Hartlötens verursacht wird, gemindert werden, und dadurch kann eine Hartlötbarkeit weiter verbessert werden. Bi ist insbesondere in der Situation, in der Hartlöten in einer Edelgasatmosphäre durchgeführt wird, wobei die Sauerstoffkonzentration vergleichsweise hoch ist, wie beispielsweise der Situation, in der die Sauerstoffkonzentration in der Hartlötatmosphäre ungefähr 50-500 vol. ppm ist, wirksam. Unter dem Gesichtspunkt weiteren Verbesserns der Wirkung eines Verbesserns einer Hartlötbarkeit aufgrund von Bi ist es bevorzugt, den Bi-Gehalt auf 0,10 Masse% oder mehr festzulegen.
  • Falls jedoch der Bi-Gehalt übermäßig wird, wird es dann schwierig, eine Wirkung einer Hartlötbarkeitsverbesserung in gleichem Ausmaß wie der Bi-Gehalt zu erzielen. Durch Festlegen des Bi-Gehalts auf 1,0 Masse% oder weniger und vorzugsweise auf 0,60 Masse% oder weniger kann die Wirkung eines Verbesserns einer Hartlötbarkeit in gleichem Ausmaß wie der Bi-Gehalt erzielt werden.
  • · Sr: 0,10% oder weniger, Sb: 0,10% oder weniger, Na: 0,30% oder weniger Das Zusatzmaterial kann eines oder zwei oder mehr aus Sr: 0,10% oder weniger, Sb: 0,10% oder weniger, und Na: 0,30% oder weniger als optionale Komponenten enthalten. Diese Elemente wirken so, dass sie die Bindungsfestigkeit der Verbindung, d.h. die Feinheit der Struktur des verfestigten Zusatzmaterials, die nach Hartlöten ausgebildet ist, erhöhen. Unter dem Gesichtspunkt weiteren Verbesserns der Wirkung eines Erhöhens der Bindungsfestigkeit aufgrund dieser Elemente ist es bevorzugt, den Sr-Gehalt auf 0,0030 Masse% oder mehr, den Sb-Gehalt auf 0,0040 Masse% oder mehr, und den Na-Gehalt auf 0,0020 Masse% oder mehr festzulegen.
  • Falls jedoch der Sr-, Sb- und Na-Gehalt jeweils übermäßig werden, wird es dann schwierig, die Wirkung eines Verbesserns einer Hartlötbarkeit in gleichem Ausmaß wie der Gehalt dieser Elemente zu erzielen. Durch Festlegen des Sr-Gehalts auf 0,10 Masse% oder weniger und bevorzugt auf 0,050 Masse% oder weniger kann die Wirkung eines Verbesserns einer Hartlötbarkeit im gleichen Ausmaß wie der Sr-Gehalt erzielt werden. Gleichermaßen kann durch Festlegen des Sb-Gehalts auf 0,10 Masse% oder weniger und bevorzugt auf 0,050 Masse% oder weniger, die Wirkung eines Verbesserns einer Hartlötbarkeit im gleichen Ausmaß wie der Sb-Gehalt erzielt werden. Zudem kann durch Festlegen des Na-Gehalts auf 0,30 Masse% oder weniger und bevorzugt auf 0,10 Masse% oder weniger die Wirkung eines Verbesserns einer Hartlötbarkeit im gleichen Ausmaß wie der Na-Gehalt erzielt werden.
  • · Zn: 5,0 Masse% oder weniger
  • Das Zusatzmaterial kann 5,0 Masse% oder weniger an Zn als eine optionale Komponente enthalten. Durch Durchführen von Hartlöten unter Verwendung von Zusatzmaterial, das Zn enthält, kann das elektrische Potential des Zusatzmaterials, das auf der Oberfläche des Kernmaterials nach Hartlöten verbleibt, gesenkt werden. Außerdem kann aufgrund der Opferkorrosionsverhinderungswirkung des Zusatzmaterials die Korrosionsbeständigkeit eines Aluminiumprodukts nach Hartlöten weiter verbessert werden. Unter dem Gesichtspunkt weiteren Verbesserns der Wirkung eines Verbesserns der Korrosionsbeständigkeit des Aluminiumprodukts ist es bevorzugter, den Zn-Gehalt auf 1,0 Masse% oder mehr festzulegen.
  • Andererseits besteht, falls der Zn-Gehalt übermäßig wird, dann ein Risiko, dass das elektrische Potential des Zusatzmaterials, das auf der Oberfläche des Kernmaterials verbleibt, übermäßig abnehmen wird, und dadurch das Fortschreiten von Korrosion beschleunigt wird. Durch Festlegen des Zn-Gehalts auf 5,0 Masse% oder weniger und bevorzugter auf 3,0 Masse% oder weniger kann ein derartiges Problem vermieden werden.
  • (Opferanodenmaterial)
  • Das oben genannte Hartlotblech kann aufweisen: das Kernmaterial; das oben genannte Zusatzmaterial, das auf einer Oberfläche des Kernmaterials geschichtet ist; und das Opferanodenmaterial, das auf der anderen Oberfläche des Kernmaterials geschichtet ist und aus reinem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, die Zn: 8,0 Masse% oder weniger enthält, besteht. In dieser Situation kann aufgrund der Opferkorrosionsverhinderungswirkung des Opferanodenmaterials die Korrosionsbeständigkeit des Aluminiumprodukts nach Hartlöten weiter verbessert werden. Es wird angemerkt, dass „reines Aluminium“, das oben genannt wurde, ein Aluminiummaterial bedeutet, bei dem die Al-Reinheit 99,00 Masse% oder mehr ist.
  • In der Situation, in der eine Aluminiumlegierung, die Zn als das Opferanodenmaterial enthält, verwendet wird, kann jene Aluminiumlegierung eine chemische Zusammensetzung aufweisen, die beispielsweise Zn: mehr als 0 Masse% und 8,0 Masse% oder weniger enthält, wobei der Rest A1 und unvermeidbare Verunreinigungen sind. Unter dem Gesichtspunkt weiteren Verbesserns der Wirkung eines Verbesserns der Korrosionsbeständigkeit des Aluminiumprodukts ist es bevorzugter, den Zn-Gehalt auf 0,50 Masse% oder mehr festzulegen.
  • Falls andererseits der Zn-Gehalt übermäßig wird, besteht dann ein Risiko, dass das elektrische Potential des Opferanodenmaterials übermäßig abnehmen wird, so dass dadurch das Fortschreiten von Korrosion beschleunigt wird. Durch Festlegen des Zn-Gehalts auf 8,0 Masse% oder weniger und bevorzugter auf 5,0 Masse% oder weniger kann ein derartiges Problem vermieden werden, während zu derselben Zeit die Opferkorrosionsverhinderungswirkung weiter verbessert werden kann.
  • Die Aluminiumlegierung, die das Opferanodenmaterial darstellt, kann ferner eines oder zwei aus In (Indium): 0,0050-0,100 Masse% und Sn (Zinn): 0,0050-0,100 Masse% enthalten. In und Sn wirken so, dass sie das natürliche Elektrodenpotenzial des Opferanodenmaterials senken, gleichermaßen wie es Zn tut. Falls jedoch der In- und Sn-Gehalt jeweils übermäßig werden, besteht dann ein Risiko, dass das natürliche Elektrodenpotenzial des Opferanodenmaterials übermäßig abnehmen wird, was zu einer Verschlechterung bei einer Selbstkorrosionsbeständigkeit führen wird.
  • Durch Festlegen des In- und Sn-Gehalts jeweils auf 0,0050 Masse% oder mehr und bevorzugter auf 0,010 Masse% oder mehr kann die Opferkorrosionsverhinderungswirkung aufgrund des Opferanodenmaterials weiter verbessert werden. Zudem kann durch Festlegen des In- und Sn-Gehalts jeweils auf 0,100 Masse% oder weniger und bevorzugter auf 0,050 Masse% oder weniger die Opferkorrosionsverhinderungswirkung erzielt werden, während zu derselben Zeit eine Verschlechterung bei einer Selbstkorrosionsbeständigkeit vermieden werden kann.
  • Das Opferanodenmaterial kann ferner Mg: 3,0 Masse% oder weniger enthalten. Mg in dem Opferanodenmaterial kann den Oxidfilm, der auf der Oberfläche des Opferanodenmaterials vorliegt, aufbrechen. Aus diesem Grund kann durch Verwendung einer Mg-enthaltenden Aluminiumlegierung als das Opferanodenmaterial die Benetzbarkeit des Opferanodenmaterials in Bezug auf das geschmolzene Zusatzmaterial verbessert werden, und dadurch ist es möglich, das Opferanodenmaterial und eine andere Komponente hartzulöten.
  • Falls jedoch der Mg-Gehalt in dem Opferanodenmaterial übermäßig wird, besteht dann ein Risiko, dass Mg-Oxide auf der Oberfläche des Opferanodenmaterials ausgebildet werden, was zu einer Verschlechterung bei einer Hartlötbarkeit führen wird. Durch Festlegen des Mg-Gehalts in dem Opferanodenmaterial auf 3,0 Masse% oder weniger und bevorzugter auf 1,5 Masse% oder weniger kann die Ausbildung von Mg-Oxiden gemindert werden, während zu derselben Zeit eine Hartlötbarkeit verbessert werden kann.
  • Das Opferanodenmaterial kann ferner eines oder zwei oder mehr aus Mn: 2,0 Masse% oder weniger, Si: 1,5 Masse% oder weniger, Cu: 1,0 Masse% oder weniger, Ti: 0,30 Masse% oder weniger, Zr: 0,30 Masse% oder weniger, und Cr: 0,30 Masse% enthalten. Diese Elemente wirken so, dass sie die Festigkeit des Hartlotblechs durch Ausbilden intermetallischer Verbindungen in der Aluminiummatrix oder durch Ausbilden einer festen Lösung in der Aluminiummatrix erhöhen.
  • (Zweites Zusatzmaterial)
  • Das Hartlotblech kann aufweisen: das Kernmaterial; das oben genannte Zusatzmaterial, das auf einer Oberfläche des Kernmaterials geschichtet ist; und das zweite Zusatzmaterial, das auf der anderen Oberfläche des Kernmaterials geschichtet ist und aus einer Aluminiumlegierung, die sich von jenen des Kernmaterials und des Zusatzmaterials unterscheidet, besteht. Wohlbekannte Al-Si-Serienlegierungen können als die Aluminiumlegierung, die das zweite Zusatzmaterial darstellt, verwendet werden.
  • Das Hartlotblech des oben genannten Aspekts kann beispielsweise durch das Herstellungsverfahren, das in dem Aspekt unten beschrieben wird, vorbereitet werden.
  • Zuerst wird eine Plattierungsplatte vorbereitet, die aufweist: eine Kernmaterialplatte, die die chemische Zusammensetzung des oben genannten Kernmaterials aufweist; und eine Zusatzmaterialplatte, die auf der Kernmaterialplatte überlagert ist und aus einer Aluminiumlegierung besteht, die 6,0 Masse% oder mehr und 13,0 Masse% oder weniger an Si und mehr als 0,050 Masse% und 1,0 Masse% oder weniger an Bi enthält.
  • Durch Warmwalzen dieser Plattierungsplatte wird ein Plattierungsmaterial durch Verbinden der Schichten, die die Plattierungsplatte darstellen, vorbereitet.
  • Als Nächstes wird die oben genannte Mg-Verteilung in dem Zusatzmaterial ausgebildet, indem einer oder mehrere Durchgänge eines Kaltwalzens auf dem Plattierungsmaterial durchgeführt werden und indem durch ein- oder mehrmaliges Erhitzen des Plattierungsmaterials in mindestens einem aus zwischen Durchgängen des Kaltwalzens und nach dem letzten Durchgang, bewirkt wird, dass das Mg diffundiert.
  • Die Plattierungsplatte kann als eine Schichtstruktur ausgebildet sein, die der Ausgestaltung des gewünschten Hartlotblechs entspricht. Beispielsweise sollte in der Situation, in der man versucht, ein Hartlotblech, das eine Dreischichtenstruktur aufweist, das das Kernmaterial und das oben genannte Zusatzmaterial, das auf beiden Oberflächen des Kernmaterials geschichtet ist, aufweist, vorzubereiten, eine Plattierungsplatte, die eine Dreischichtenstruktur aufweist, durch Überlagern einer Zusatzmaterialplatte auf beiden Oberflächen der Kernmaterialplatte vorbereitet werden.
  • Das Warmwalzen der Plattierungsplatte kann unter der Bedingung durchgeführt werden, bei der beispielsweise die Walzstarttemperatur auf 400-500°C festgelegt worden ist. Zudem ist es während des Warmwalzens bevorzugt, das Walzen derart durchzuführen, dass die Dicke des Plattierungsmaterials mehr als 200% der Dicke des gewünschten Hartlotblechs ist. Da bei Warmwalzen ein Walzen bei einer vergleichsweise hohen Temperatur durchgeführt wird, diffundiert Mg in der Kernmaterialplatte während des Walzen in die Zusatzmaterialplatte, und dadurch kann eine sehr dünne Mg-Diffusionsschicht innerhalb des Zusatzmaterials des Plattierungsmaterials ausgebildet werden.
  • Durch Festlegen der Dicke des Plattierungsmaterials auf mehr als 200% der Dicke des Hartlotblechs wird die Mg-Diffusionsschicht während des Kaltwalzens, das anschließend durchzuführen ist, in der Dickenrichtung komprimiert, und kann dadurch in dem Ausmaß, dass die Dicke der Mg-Diffusionsschicht ignoriert werden kann, dünn gemacht werden. Infolgedessen kann bei Hitzebehandlungen, die anschließend durchgeführt werden, die gewünschte Mg-Verteilung mit guter Genauigkeit ausgebildet werden. In der Situation, in der die Dicke des Plattierungsmaterials 200% der Dicke des Hartlotblechs oder weniger ist, wird das Ausmaß einer Kompression der Mg-Diffusionsschicht während des Kaltwalzens, das anschließend durchzuführen ist, tendenziell unzureichend. Falls das Ausmaß einer Kompression der Mg-Diffusionsschicht unzureichend ist, entsteht dann der Bedarf, Mg von dem Kernmaterial in das Zusatzmaterial zu diffundieren, während die Dicke der Mg-Diffusionsschicht bei den Hitzebehandlungen, die anschließend durchzuführen sind, berücksichtigt wird. Infolgedessen besteht ein Risiko, dass das Festlegen der Hitzebehandlungsbedingungen kompliziert wird.
  • Nachdem das Plattierungsmaterial durch Warmwalzen vorbereitet worden ist, wird/werden ein oder mehr Durchgänge des Kaltwalzens auf dem Plattierungsmaterial durchgeführt, und wird durch ein- oder mehrmaliges Erhitzen des Plattierungsmaterials in mindestens einem aus zwischen Durchgängen der Kaltwalzungen und nach dem letzten Durchgang bewirkt, dass das Mg diffundiert. D.h., in der Situation, in der ein Durchgang des Kaltwalzens auf dem Plattierungsmaterial durchgeführt wird, so dass es zu der gewünschten Dicke gebracht wird, sollte die oben genannte Mg-Verteilung durch Erhitzen des Plattierungsmaterials nach dem Kaltwalzen ausgebildet werden. Zudem kann in der Situation, in der zwei oder mehr Durchgänge des Kaltwalzens auf dem Plattierungsmaterial durchgeführt werden, so dass es zu der gewünschten Dicke gebracht wird, beispielsweise das oben genannte Erhitzen zwischen jedem der Durchgänge durchgeführt werden oder kann nach dem letzten Durchgang durchgeführt werden. Außerdem ist es auch möglich, das oben genannte Erhitzen an zwei oder mehr Zeitpunkten aus zwischen Durchgängen der Kaltwalzungen und nach dem letzten Durchgang durchzuführen.
  • Zudem kann das Erhitzen zum Diffundieren des Mg gleichzeitig mit den Hitzebehandlungen, wie beispielsweise der sogenannten Zwischenglühbehandlung, abschließenden Glühbehandlung, und dergleichen, zum Anpassen der mechanischen Eigenschaften durchgeführt werden oder kann als ein von diesen Hitzebehandlungen separater Prozess durchgeführt werden.
  • Wenn das Mg von dem oben genannten Kernmaterial in das oben genannte Zusatzmaterial diffundiert werden soll, ist es bevorzugt, das oben genannte Plattierungsmaterial unter der Bedingung, bei der der Wert von D, das in Gleichung (1) unten aufgelistet ist, 3,0 × 10-15 - 3,0 × 10-9 wird, zu erhitzen, und es ist bevorzugter, das oben genannte Plattierungsmaterial unter der Bedingung, bei der der Wert von D, das in Gleichung (1) unten aufgelistet ist, 3,0 × 10-11 - 3,0 × 10-9 wird, zu erhitzen.
    Gleichung 1 D = ∑ k = 1 n 10 − 8 T h k − 2 ∫ t k 0 t k 1 1.24 × 10 − 4 e − 130000 R T ( t ) d t
    Figure DE112019004388T5_0001
  • Mit der Bedingung, dass, in der oben genannten Gleichung (1), n die Anzahl von Malen ist, die ein Erhitzen durchgeführt wurde, während die Dicke des oben genannten Plattierungsmaterials in dem Bereich von 100-200% der Dicke des oben genannten Hartlotblechs ist; Thk eine Dicke (m) des Zusatzmaterials des oben genannten Plattierungsmaterials bei dem k-ten Erhitzen ist; R die Gaskonstante (J/mol·K) ist; tk0 die Zeit zu dem Zeitpunkt ist, wenn die Temperatur des oben genannten Plattierungsmaterials bei dem k-ten Erhitzen 50°C überschritten hat; tk1 die Zeit zu dem Zeitpunkt ist, wenn die Temperatur des oben genannten Plattierungsmaterials bei dem k-ten Erhitzen unter 50°C gefallen ist; und T(t) die Temperatur (K) des oben genannten Plattierungsmaterials zu Zeit t ist. Zudem ist die Einheit des Differentials der Zeit dt in Gleichung (1) Sekunden.
  • Der Wert von D in Gleichung (1) ist ein Wert, der der Gesamtheit der Mg-Diffusionsstrecken bei dem Erhitzen ist, das durchgeführt wird, wenn die Dicke des Plattierungsmaterials in dem Bereich von 100-200% der Dicke des Hartlotblechs ist. Durch Festlegen des Werts von D in dem oben genannten spezifischen Bereich kann Mg geeignet in das Zusatzmaterial diffundiert werden, und dadurch kann die oben genannte spezifische Mg-Verteilung zuverlässiger ausgebildet werden.
  • Bei dem Herstellungsverfahren des oben genannten Aspekts kann die Oberfläche des Hartlotblechs nach Bedarf unter Verwendung von Säure geätzt werden. Der Oxidfilm, der durch das Erhitzen während des Warmwalzens, das Erhitzen, das durchgeführt wird, wenn das Mg diffundiert wird, und dergleichen ausgebildet wird, kann durch Durchführen des Ätzens geschwächt oder entfernt werden. Infolgedessen kann die Hartlötbarkeit des Hartlotblechs weiter verbessert werden.
  • Die Zeitdauer, während derer Ätzen durchgeführt wird, ist nicht insbesondere beschränkt, solange es während des Intervalls ab dem Zeitpunkt ist, nachdem Warmwalzen durchgeführt worden ist, bis Hartlöten unter Verwendung des Hartlotblechs durchgeführt wird. Beispielsweise kann das Plattierungsblech nach dem Warmwalzen geätzt werden, oder kann das Plattierungsblech mitten in dem Kaltwalzen geätzt werden. Zudem kann Ätzen durchgeführt werden, nachdem die Hitzebehandlungen durchgeführt worden sind, oder nach den Hitzebehandlungen, die durchgeführt wurden, bis alle Kaltwalzungen abgeschlossen sind.
  • Zudem kann Ätzen auf dem Hartlotblech durchgeführt werden, unmittelbar nachdem alle Erhitzungen und Kaltwalzungen, die oben beschrieben wurden, abgeschlossen worden sind. Außerdem kann, nach dem alle Erhitzungen und Kaltwalzungen, die oben beschrieben wurden, durchgeführt worden sind und das Hartlotblech in dem Zustand, in dem es den Oxidfilm, der oben beschrieben wurde, aufweist, aufbewahrt wird, Ätzen durchgeführt werden, unmittelbar bevor Hartlöten durchgeführt wird. Solange der Oxidfilm, der oben beschrieben wurde, geschwächt oder entfernt wird, wenn Hartlöten durchgeführt wird, kann eine Hartlötbarkeit während Hartlötens, bei dem das oben genannte Hartlotblech verwendet wird, verbessert werden.
  • Beispielsweise kann eine wässrige Lösung von Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure, Flusssäure oder dergleichen als die Säure, die bei dem Ätzen des Hartlotblechs verwendet wird, verwendet werden. Jede dieser Säuren kann eigenständig verwendet werden, oder zwei oder mehr der Säuren können in Kombination verwendet werden. Unter dem Gesichtspunkt eines effizienteren Entfernens des Oxidfilms ist es bevorzugt, als die Säure eine gemischte wässrige Lösung, die Flusssäure und eine andere Säure als Flusssäure enthält, zu verwenden, und es ist bevorzugter, eine gemischte wässrige Lösung von Flusssäure und Schwefelsäure oder eine gemischte wässrige Lösung von Flusssäure und Salpetersäure zu verwenden.
  • Bei dem Ätzen ist die Ätzmenge bevorzugt 0,05-2 g/m2. Durch Festlegen der Ätzmenge auf 0,05 g/m2 oder mehr und bevorzugter auf 0,1 g/m2 oder mehr kann der Oxidfilm auf der Hartlotblechoberfläche ausreichend entfernt werden, und dadurch kann eine Hartlötbarkeit weiter verbessert werden.
  • Unter dem Gesichtspunkt eines Verbesserns der Hartlötbarkeit des Hartlotblechs existiert eine Obergrenze der Ätzmenge nicht. Falls jedoch die Ätzmenge übermäßig wird, besteht dann ein Risiko, dass die Wirkung eines Verbesserns einer Hartlötbarkeit im gleichen Ausmaß wie die Bearbeitungszeit nicht länger erzielt werden kann. Durch Festlegen der Ätzmenge auf 2 g/m2 oder weniger und bevorzugter auf 0,5 g/m2 oder weniger kann ein derartiges Problem vermieden werden.
  • [Arbeitsbeispiele]
  • Arbeitsbeispiele des Hartlotblechs und des Herstellungsverfahrens davon werden unten erläutert. Es wird angemerkt, dass die Aspekte des Hartlotblechs und des Herstellungsverfahrens davon gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die Aspekte der Arbeitsbeispiele, die unten beschrieben werden, beschränkt sind, und die Zusammensetzungen gegebenenfalls innerhalb eines Bereichs, der von dem Wesen davon nicht abweicht, abgewandelt werden können.
  • Die chemischen Zusammensetzungen der Kernmaterialien, die bei dem vorliegenden Beispiel verwendet werden, sind wie in Tabelle 1 aufgelistet (Legierungssymbole A1-A14). Zudem sind die chemischen Zusammensetzungen der Zusatzmaterialien, die bei dem vorliegenden Beispiel verwendet werden, wie in Tabelle 2 aufgelistet (Legierungssymbole B1-B10). Das Symbol „-“ in Tabelle 1 und Tabelle 2 ist ein Symbol, das angibt, dass das bestimmte Element nicht aktiv hinzugefügt ist und der Gehalt davon jenen einer unvermeidbaren Verunreinigung nicht überschreitet. Zudem gibt das Symbol „Bal.“ in denselben Tabellen den Rest an. Tabelle 1
    Legierungssymbol Chemische Zusammensetzung (Masse%)
    Mg Fe Mn Si Cu Zn Ti Zr A1
    A1 0,20 - - - - - - - Bal.
    A2 0,50 - - - - - - - Bal.
    A3 1,0 - - - - - - - Bal.
    A4 2,0 - - - - - - - Bal.
    A5 3,0 - - - - - - - Bal.
    A6 1,0 0,50 - - - - - - Bal.
    A7 1,0 - 1,20 - - - - - Bal.
    A8 1,0 - - 0,50 - - - - Bal.
    A9 1,0 - - - 0,20 - - - Bal.
    A10 1,0 - - - - 0,20 - - Bal.
    All 1,0 - - - - - 0,10 - Bal.
    A12 1,0 - - - - - - 0,10 Bal.
    A13 0,0 - - - - - - - Bal.
    A14 4,0 - - - - - - - Bal.
    Tabelle 2
    Legierungssymbol Chemische Zusammensetzung (Masse%)
    Si Bi Sr Sb Na Zn A1
    B1 10,0 0,100 - - - - Bal.
    B2 7,0 0,200 - - - - Bal.
    B3 12,0 0,080 - - - - Bal.
    B4 10,0 0,800 - - - - Bal.
    B5 10,0 0,100 0,020 - - - Bal.
    B6 10,0 0,100 - 0,020 - - Bal.
    B7 10,0 0,100 - - 0,050 - Bal.
    B8 10,0 0,100 - - - 4,0 Bal.
    B9 5,0 0,100 - - - - Bal.
    B10 14,0 0,100 - - - - Bal.
  • (Arbeitsbeispiel 1)
  • Das vorliegende Beispiel ist ein Beispiel (siehe 1) eines Hartlotblechs 1, das eine Zweischichtenstruktur aufweist, die aus einem Kernmaterial 11 und einem Zusatzmaterial 12, das auf einer Seite des Kernmaterials geschichtet ist, besteht, wie in 1 gezeigt ist. Das Verfahren zum Vorbereiten des Hartlotblechs 1 des vorliegenden Beispiels war wie unten. Zuerst wurden Kernmaterialplatten, die die chemischen Zusammensetzungen (Legierungssymbole A1-A14), die in Tabelle 1 aufgelistet sind, aufwiesen, durch Stranggießen vorbereitet. Als Nächstes wurde jede Kernmaterialplatte zum Festlegen der Dicke der Kernmaterialplatte auf eine vorgeschriebene Dicke gewalzt.
  • Zudem wurden, abgesehen von den Kernmaterialplatten, Zusatzmaterialplatten, die die chemischen Zusammensetzungen (Legierungssymbole B1-B10), die in Tabelle 2 aufgelistet sind, aufwiesen, durch Stranggießen vorbereitet. Als Nächstes wurde jede Zusatzmaterialmasse zum Festlegen der Dicke der Zusatzmaterialmasse auf eine vorgeschriebene Dicke warmgewalzt.
  • Plattierungsplatten wurden durch Überlagern der Kernmaterialplatten und der Zusatzmaterialplatten, die auf diese Weise erhalten wurden, unter Verwendung der Kombinationen, die in Tabelle 3 und Tabelle 4 aufgelistet sind, vorbereitet. Plattierungsmaterialien, die eine Dicke von 3,0 mm aufwiesen, wurden durch Warmwalzen der erhaltenen Plattierungsplatten und Verbinden der Kernmaterialplatten und der Zusatzmaterialplatten vorbereitet.
  • Als Nächstes wurden mehrere Durchgänge des Kaltwalzens auf den Plattierungsmaterialien durchgeführt, so dass die Dicken der Plattierungsmaterialien die Werte wurden, die in Tabelle 3 und Tabelle 4 aufgelistet sind. Außerdem wurden, nach dem letzten Durchgang der Kaltwalzungen, die Plattierungsmaterialien unter Erhitzungsbedingungen, bei denen die Werte von D in der oben genannten Gleichung (1) die Werte wurden, die in Tabelle 3 und Tabelle 4 aufgelistet sind, erhitzt. Es wird angemerkt, dass Haltetemperaturen während dieses Erhitzens aus dem Bereich von beispielsweise 350-450°C ausgewählt werden konnten. Zudem konnten Haltezeiten aus dem Bereich von beispielsweise 1-24 h ausgewählt werden. Basierend auf dem Obigen konnten Testmaterialien C1-C38, die in Tabelle 3 und Tabelle 4 aufgelistet sind, erhalten werden.
  • · Mg-Verteilung in Zusatzmaterial
  • Die Mg-Verteilung in dem Zusatzmaterial 12 für jedes Testmaterial konnte unter Verwendung des Verfahrens unten ausgewertet werden. Zuerst wurde jedes Testmaterial in der Blechbreitenrichtung geschnitten, wonach der freigelegte Querschnitt hochglanzpoliert wurde. In diesem Querschnitt wurden, wie in 1 gezeigt ist, Analysepositionen P1/8 an drei Punkten, an jedem derer die Tiefe von der äußersten Oberfläche 111 des Testmaterials 1/8 der Dicke tf des Zusatzmaterials 12 war, zufällig ausgewählt. Die Mg-Konzentration an jeder dieser Analysepositionen P1/8 wurde durch Durchführen einer Punktanalyse an jeder dieser Analysepositionen P1/8 unter Verwendung eines EPMA (d.h. eines elektronischen Probenmikroanalysators) gemessen. Außerdem wurde der Wert, der der Durchschnitt der Mg-Konzentrationen an den Analysepositionen P1/8 ist, als die Mg-Konzentration c1/8 an der Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 121 1/8 der Dicke des Zusatzmaterials war, genommen. Die Mg-Konzentration c1/8 der bestimmten Position für jedes Testmaterial war, wie in Tabelle 3 und Tabelle 4 aufgelistet.
  • Zudem konnte durch Ändern der Positionen, an denen die Punktanalyse unter Verwendung des EPMA durchgeführt wurde, zu Analysepositionen P7/8, an denen die Tiefe von der äußersten Oberfläche 121 des Testmaterials 7/8 der Dicke des Zusatzmaterials war, und dann Durchführen derselben Auswertung, wie oben genannt wurde, die Mg-Konzentration c7/8 an der Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 7/8 der Dicke des Zusatzmaterials war, erhalten werden. Die Mg-Konzentration c7/8 an jener Position für jedes Testmaterial war, wie in Tabelle 3 und Tabelle 4 aufgelistet. Es wird angemerkt, dass, in Tabelle 3 und Tabelle 4, zusätzlich zu dem tatsächlichen Wert der Mg-Konzentration c7/8 an der oben genannten Position für jedes Testmaterial, das Verhältnis (%) der Mg-Konzentration c7/8 an der oben genannten Position relativ zu der Menge an Mg in dem Zusatzmaterial aufgezeichnet worden ist.
  • · Auswertung von Hartlötbarkeit unter Verwendung eines Lückenfülltests Durch Durchführen eines Lückenfülltests konnte die Hartlötbarkeit jedes Testmaterials ausgewertet werden. Wie in 2 gezeigt ist, wies ein Testexemplar 2, das bei dem Lückenfülltest verwendet wurde, ein horizontales Blech 21, das aus dem Testmaterial genommen wurde, und ein senkrechtes Blech 22, das auf dem Zusatzmaterial 12 des horizontalen Blechs 21 angeordnet war, auf. Das senkrechte Blech 22 war mit einer Orientierung, die orthogonal zu dem horizontalen Blech 21 war, angeordnet. Zudem ist ein Ende 221 des senkrechten Blechs 22 in der longitudinalen Richtung in Kontakt mit dem Zusatzmaterial 12 des horizontalen Blechs 21. Es wird angemerkt, dass die Breite des horizontalen Blechs 21 in dem vorliegenden Beispiel 25 mm war und die Länge 60 mm war. Zudem war das senkrechte Blech 22 ein Aluminiumblech, das aus einer JIS A3003-Legierung bestand, das eine Breite von 25 mm, eine Länge von ungefähr 55 mm und eine Dicke von 1 mm aufwies.
  • Ein Abstandshalter 23 war zwischen dem anderen Ende 222 des senkrechten Blechs 22 in der longitudinalen Richtung und dem horizontalen Blech 21 eingefügt. Dadurch wurde eine Lücke S, die sich von dem einen Ende 221 des senkrechten Blechs 22 in Richtung der Abstandshalter-23-Seite graduell verbreiterte, zwischen dem horizontalen Blech 21 und dem senkrechten Blech 22 ausgebildet. Es wird angemerkt, dass der Abstandshalter 23 bei dem vorliegenden Beispiel insbesondere ein runder Draht war, der aus Edelstahl ausgebildet war, der einen Durchmesser von 1,6 mm aufwies und an einer Stelle angeordnet war, an der er um 55 mm in der horizontalen Richtung von der Stelle (dem einen Ende 221), an dem das senkrechte Blech 22 mit dem horizontalen Blech 21 in Kontakt ist, getrennt war.
  • Hinsichtlich des Testexemplars 2, bei dem Testmaterialien C1-C29 und Testmaterialien C33-C38 verwendet wurden, wurde jedes der Testexemplare 2 zusammengefügt, nachdem eine Entfettungsbehandlung auf dem horizontalen Blech 21 und dem senkrechten Blech 22 durchgeführt wurde. Zudem wurde hinsichtlich der Testexemplare 2, bei denen Testmaterialien C30-C32 verwendet wurden, jedes der Testexemplare 2 zusammengefügt, nachdem sequenziell die Entfettungsbehandlung auf dem horizontalen Blech 21 und dem senkrechten Blech 22 und Ätzen unter Verwendung von Säure durchgeführt wurden. Anschließend wurde jedes der Testexemplare 2 hartgelötet. Es wird angemerkt, dass das Auftragen von Flussmittel vor Hartlöten für jedes der Testexemplare nicht durchgeführt wurde.
  • Das Hartlöten jedes der Testexemplare wurde unter Verwendung eines Stickstoffgasofens durchgeführt. Die Ofeninnenatmosphäre wurde zu einer Stickstoffgasatmosphäre, die eine Sauerstoffkonzentration von 10 vol. ppm oder weniger aufwies, gemacht. Zudem wurde das Erhitzen zum Hartlöten durch Erhöhen der Temperatur jedes Testexemplars, bis die Temperatur 600°C wurde, wonach die Temperatur von 600°C für 3 Minuten gehalten wurde, durchgeführt. Nachdem das Erhitzen zum Hartlöten abgeschlossen war, wurde das Testexemplar in dem Ofen gekühlt, bis die Temperatur auf ein bestimmtes Ausmaß fiel, wonach das Testexemplar auf die Außenseite des Ofens entfernt wurde.
  • Bei dem Lückenfülltest konnte eine Hartlötbarkeit basierend auf der Länge L und der Form der Kehle F (siehe 2), die nach dem Hartlöten ausgebildet war, ausgewertet werden. Die Ergebnisse dessen, dass ein Hartlöten auf drei der Testexemplare 2 durchgeführt wurde, wurden in den „Kehlenlänge“-Spalten in Tabelle 3 und Tabelle 4 aufgezeichnet, wobei das Symbol „A+“ in dem Fall aufgezeichnet wurde, in dem der Durchschnitt der Längen L, die durch das Zusatzmaterial gefüllt waren, in der Lücke S 25 mm oder mehr war, das Symbol „A“ in dem Fall von 15 mm oder mehr und weniger als 25 mm aufgezeichnet wurde, und das Symbol „B“ in dem Fall von weniger als 15 mm aufgezeichnet wurde. Zudem wurde in den „Kehlenform“-Spalten in denselben Tabellen das Symbol „A“ in dem Fall aufgezeichnet, in dem die Breite der Kehle einheitlich war und gleichmäßig auf beiden Seiten des senkrechten Blechs 22 ausgebildet war, und wurde das Symbol „B“ in dem Fall aufgezeichnet, in dem die Breite der Kehle ungleichmäßig war oder auf lediglich einer Seite des senkrechten Blechs 22 ausgebildet war.
  • Bei der Auswertung einer Hartlötbarkeit wurde die Situation, bei der die Kehlenlänge „A+“ oder „A“ war und die Kehlenform „A“ war, als akzeptabel bestimmt, da sie exzellente Hartlötbarkeit aufwies. Zudem wurde die Situation, in der die Kehlenlänge „B“ war oder die Kehlenform „B“ war, als inakzeptabel bestimmt, da sie hinsichtlich Hartlötbarkeit schlecht war.
    Figure DE112019004388T5_0002
    Figure DE112019004388T5_0003
  • Wie in Tabelle 3 und Tabelle 4 hinsichtlich jedes der Testmaterialien C1-C32 gezeigt ist, waren die chemischen Zusammensetzungen des Kernmaterials 11 und des Zusatzmaterials 12 in den oben genannten spezifischen Bereichen, und war eine Mg-Verteilung in dem Inneren des Zusatzmaterials 12 derart ausgebildet, dass die Mg-Konzentration, je näher an der äußersten Oberfläche 121, von einer Grenzoberfläche 122 (siehe 1), die die Oberfläche der Grenze mit dem Kernmaterial 11 ist, kontinuierlich niedriger wurde. Außerdem waren die Mg-Konzentration c1/8 an der Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 121 1/8 der Dicke tf des Zusatzmaterials 12 war, 0,150 Masse% oder weniger, und war die Mg-Konzentration c7/8 an der Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 121 7/8 der Dicke tf des Zusatzmaterials 12 war, 5-90% der Menge an Mg in dem Kernmaterial 11. Folglich konnte gemäß dieser Testmaterialien eine Hartlötbarkeit bei flussmittelfreiem Hartlöten verbessert werden.
  • Auch unter diesen Testmaterialien wurden Testmaterialien C30-C32 unter Verwendung von Säure geätzt. Folglich konnte eine Hartlötbarkeit für Testmaterialien C30-C32 mehr als für Testmaterialien C22-C24, die, abgesehen davon, dass ein Ätzen nicht durchgeführt worden ist, die identische Zusammensetzung aufwiesen, verbessert werden.
  • Hinsichtlich Testmaterial C33 war, da der Si-Gehalt in dem Zusatzmaterial unterhalb des oben genannten spezifischen Bereichs war, das Zusatzmaterial, das während Hartlötens produziert wurde, tendenziell unzureichend. Folglich produzierte die Situation, in der Testmaterial C33 verwendet wurde, tendenziell mehr Hartlötdefekte als die Situationen, in denen Testmaterialien C1-C32 verwendet wurden.
  • Hinsichtlich Testmaterial C34 wurde, da der Si-Gehalt in dem Zusatzmaterial oberhalb des oben genannten spezifischen Bereichs war, das Kernmaterial tendenziell durch das geschmolzene Zusatzmaterial während Hartlötens erodiert. Folglich bestand in der Situation, in der Testmaterial C34 verwendet wurde, ein Risiko, dass das Kernmaterial schmelzen würde und dadurch ein Hartlöten nicht länger durchgeführt werden könnte.
  • Hinsichtlich Testmaterial C35 trat, da das Kernmaterial Mg nicht enthielt, eine Diffusion von Mg von dem Kernmaterial zu dem Zusatzmaterial nicht auf. Folglich konnte hinsichtlich Testmaterial C35 ein Hartlöten ohne Verwendung von Flussmittel nicht durchgeführt werden.
  • Hinsichtlich Testmaterial C36 wurde, da der Mg-Gehalt in dem Kernmaterial oberhalb des oben genannten spezifischen Bereichs war, die Menge an Mg, das von dem Kernmaterial zu dem Zusatzmaterial diffundierte, tendenziell übermäßig. Folglich bestand hinsichtlich Testmaterial C36 ein Risiko, dass die Feinheit der Kristallkörner des Kernmaterials während Hartlötens zunehmen würde, was zu dem Auftreten von Erosion führen wird.
  • Hinsichtlich Testmaterial C37 war, da der Wert von D in Gleichung (1) unterhalb des oben genannten spezifischen Bereichs war, die Menge an Mg, das von dem Kernmaterial in das Zusatzmaterial diffundierte, tendenziell unzureichend. Folglich traten in der Situation, in der Testmaterial C37 verwendet wurde, tendenziell Hartlötdefekte mehr als bei Testmaterialien C1-C32 auf.
  • Hinsichtlich Testmaterial C38 wurde, da der Wert von D in Gleichung (1) oberhalb des oben genannten spezifischen Bereichs war, die Menge an Mg, das die Oberfläche des Zusatzmaterials erreichte, tendenziell übermäßig. Folglich bestand in der Situation, in der Testmaterial C38 verwendet wurde, ein Risiko, dass ein dichter Film von MgO auf der äußersten Oberfläche des Testmaterials während Hartlötens ausgebildet würde, was zu einer Verschlechterung bei einer Hartlötbarkeit führen wird.
  • (Arbeitsbeispiel 2)
  • Das vorliegende Beispiel ist ein Beispiel des Hartlotblechs, bei dem die Dicke 1,0 mm war. Abgesehen von einem Ändern der Dicke zu 1,0 mm konnten Testmaterialien D1-D4 des vorliegenden Beispiels, das in Tabelle 5 aufgelistet ist, unter Verwendung des selben Verfahrens, wie es für Testmaterialien C1-C38 bei Arbeitsbeispiel 1 verwendet wurde, vorbereitet werden.
  • Hinsichtlich der Testexemplare 2, bei denen Testmaterialien D1-D3 verwendet wurden, wurde jedes der Testexemplare 2 zusammengefügt, nach dem die Entfettungsbehandlung auf dem horizontalen Blech 21 und dem senkrechten Blech 22 durchgeführt wurde. Zudem wurde hinsichtlich des Testexemplars 2, bei dem Testmaterial D4 verwendet wurde, das Testexemplar 2 zusammengefügt, nach dem die Entfettungsbehandlung und das Ätzen, bei dem Säure verwendet wurde, sequenziell auf dem horizontalen Blech 21 und dem senkrechten Blech 22 durchgeführt wurden. Anschließend wurden die Testexemplare 2 unter denselben Bedingungen wie bei Arbeitsbeispiel 1 hartgelötet. Es wird angemerkt, dass Flussmittel nicht vor Hartlöten auf jedes der Testexemplar 2 aufgetragen wurde. Hinsichtlich Testmaterialien D1-D4 sind die Ergebnisse dessen, dass die Mg-Verteilung und Hartlötbarkeit unter Verwendung derselben Verfahren wie bei Arbeitsbeispiel 1 ausgewertet worden sind, in Tabelle 5 aufgelistet.
  • Es wird angemerkt, dass die Ergebnisse dessen, dass Hartlöten auf drei der Testexemplare 2 durchgeführt worden ist, in der „Kehlenlänge“-Spalte in Tabelle 5 aufgezeichnet wurden, wobei das Symbol „A+“ in dem Fall aufgezeichnet wurde, in dem der Durchschnitt der Längen, die durch das Zusatzmaterial gefüllt waren, in der Lücke S 30 mm oder mehr war, das Symbol „A“ in dem Fall von 20 mm oder mehr und weniger als 30 mm aufgezeichnet wurde, und das Symbol „B“ in dem Fall von weniger als 20 mm aufgezeichnet wurde. Zudem wurde in den „Kehlenform“-Spalten in denselben Tabellen das Symbol „A“ in dem Fall aufgezeichnet, in dem die Breite der Kehle einheitlich war und gleichmäßig auf beiden Seiten des senkrechten Blechs 22 ausgebildet war, und wurde das Symbol „B“ in dem Fall aufgezeichnet, in dem die Breite der Kehle ungleichmäßig war oder auf lediglich einer Seite des senkrechten Blechs 22 ausgebildet war.
  • Bei der Auswertung einer Hartlötbarkeit wurde die Situation, in der die Kehlenlänge „A+“ oder „A“ war und die Kehlenform „A“ war, als akzeptabel bestimmt, da sie exzellente Hartlötbarkeit aufwies. Zudem wurde die Situation, in der die Kehlenlänge „B“ war oder die Kehlenform „B“ war, als inakzeptabel bestimmt, da sie hinsichtlich Hartlötbarkeit schlecht war.
  • Figure DE112019004388T5_0004
  • Wie in Tabelle 5 hinsichtlich jedes von Testmaterialien D1-D4 gezeigt ist, waren die chemischen Zusammensetzungen des Kernmaterials und des Zusatzmaterials in den oben genannten spezifischen Bereichen, und war die oben genannte spezifische Mg-Verteilung in dem Inneren des Zusatzmaterials ausgebildet. Folglich konnte gemäß dieser Testmaterialien eine Hartlötbarkeit bei flussmittelfreiem Hartlöten verbessert werden. Zudem konnte basierend auf einem Vergleich von Testmaterial D1 und Testmaterial D4, für die die chemischen Zusammensetzungen des Kernmaterials und des Zusatzmaterials identisch waren, verstanden werden, dass durch die Leistung eines Ätzens, bei dem Säure verwendet wird, die Länge der Kehle weiter zunimmt, und dass sich eine Hartlötbarkeit weiter verbessert.
  • (Arbeitsbeispiel 3)
  • Das vorliegende Beispiel ist ein Beispiel eines Hartlotblechs, das eine Dreischichtenstruktur aufweist, bei der das Zusatzmaterial auf beiden Oberflächen des Kernmaterials geschichtet war. Jedes von Testmaterialien E1-E6 des vorliegenden Beispiels, das in Tabelle 6 aufgelistet ist, konnte durch Überlagern einer Zusatzmaterialplatte auf beiden Oberflächen der Kernmaterialplatte und dann sequenzielles Durchführen von Warmwalzen, Kaltwalzen und Erhitzen unter Verwendung derselben Verfahren wie bei Arbeitsbeispiel 1 vorbereitet werden. Es wird angemerkt, dass die Dicke jedes von Testmaterialien E1-E6 bei dem vorliegenden Beispiel 0,050 mm war.
  • Bei dem vorliegenden Beispiel wurde eine Hartlötbarkeit unter Verwendung eines Minikerntestexemplars 3, das den Kern eines Wärmetauschers eines Typs mit gewellter Lamelle simuliert, ausgewertet. Wie in 3 gezeigt ist, weist das Minikerntestexemplar 3 eine gewellte Lamelle 31, die aus einem Testmaterial besteht, und zwei flache Bleche 32, die die gewellte Lamelle 31 sandwichartig umgeben, auf. Die Länge der gewellten Lamelle 31 bei dem vorliegenden Beispiel war 50 mm, die Höhe war 10 mm, und der Abstand zwischen angrenzenden Scheitelpunktteilen 311 war 3 mm. Zudem war jedes der flachen Bleche 32 bei dem vorliegenden Beispiel ein Aluminiumblech, das aus einer JIS A3003-Legierung bestand, und bei dem die Länge 60 mm war, die Breite 16 mm war, und die Dicke 0,50 mm war.
  • Hinsichtlich der Minikerntestexemplare 3, bei denen Testmaterialien E1-E4 und Testmaterial E6 verwendet wurden, wurde jedes der Minikerntestexemplare 3 zusammengefügt, nachdem die Entfettungsbehandlung auf der gewellten Lamelle 31 und den flachen Blechen 32 durchgeführt worden ist. Hinsichtlich des Minikerntestexemplars 3, bei dem Testmaterial E5 verwendet wurde, wurde eine Entfettungsbehandlung auf der gewellten Lamelle 31 und den flachen Blechen 32 durchgeführt, und dann wurde ein Ätzen, unter Verwendung von Säure, auf der gewellten Lamelle 31 durchgeführt. Anschließend wurde das Minikerntestexemplar 3 unter Verwendung der gewellten Lamelle 31 und der flachen Bleche 32 zusammengefügt. Das zusammengefügte Minikerntestexemplar 3 wurde unter denselben Bedingungen wie bei Arbeitsbeispiel 1 hartgelötet. Es wird angemerkt, dass Flussmittel vor Hartlöten auf jedes der Minikerntestexemplare 3 nicht aufgetragen wurde.
  • Das Verfahren zum Auswerten einer Hartlötbarkeit jedes der Minikerntestexemplare 3 war wie unten. Zuerst wurde die gewellte Lamelle 31 von dem Minikerntestexemplar 3 nach Hartlöten weggeschnitten. Außerdem wurde die Länge jedes der flachen Bleche 32 in der Breitenrichtung, wo die Spuren von Kehlen auf den flachen Blechen 32 vorlagen, gemessen, und wurde die Gesamtheit dieser berechnet. Separat davon wurde die Gesamtheit der Längen der Kehlen in der Blechbreitenrichtung für einen Fall, in dem angenommen wurde, dass die flachen Bleche 32 und die gewellte Lamelle 31 vollständig verbunden waren, berechnet. Außerdem wurde das Verhältnis des ersteren Werts in Bezug auf den letzteren Wert als der Bindungsprozentsatz (%) der gewellten Lamelle 31 bei jedem der Testexemplare 3 genommen. Es wird angemerkt, dass der letztere Wert beispielsweise durch Multiplizieren der Breite der gewellten Lamelle 31 mit der Anzahl von Scheitelpunktteilen 311 der gewellten Lamelle 31 berechnet werden kann.
  • Die Ergebnisse dessen, dass ein Hartlöten auf dreien der Minikerntestexemplare 3 durchgeführt wurde, wurden in der „Hartlötbarkeit“-Spalte in Tabelle 6 aufgezeichnet, wobei das Symbol „A“ in dem Fall aufgezeichnet wurde, in dem der Durchschnitt der Bindungsprozentsätze 80% oder mehr war, und das Symbol „B“ in dem Fall von weniger als 80% aufgezeichnet wurde. Bei der Auswertung einer Hartlötbarkeit bei dem vorliegenden Beispiel wurde die Situation, bei der der Durchschnitt der Bindungsprozentsätze 80% oder mehr war, als akzeptabel bestimmt, da sie exzellente Hartlötbarkeit aufwies. Zudem wurde die Situation, bei der der Durchschnitt der Bindungsprozentsätze weniger als 80% war, als inakzeptabel bestimmt, da sie hinsichtlich Hartlötbarkeit schlecht war.
  • Tabelle 6
    Testmaterialsymbol Zusatzmaterial Kernmaterial Gesamtdicke (mm) Wert von D Ätzen Mg -Verteilung Hartlötbarkeit
    Legierungssymbol Dicke (µm) Legierungssymbol Mg-Konzentration bei c1/8 (Masse%) Mg-Konzentration bei c7/8 (Masse%) Verhältnis (%) von c7/8 zu Menge an Mg in Kernmaterial Bindungsprozentsatz (%) Determination
    E1 B1 5 A2 0,05 1,0 × 10-14 Nein 0,010 0,030 6,0 95 A
    E2 B1 5 A2 0,05 7,6 × 10-11 Nein 0,010 0,100 20,0 95 A
    E3 B1 5 A2 0,05 4,5 × 10-10 Nein 0,010 0,180 36,0 100 A
    E4 B1 5 A2 0,05 1,0 × 10-9 Nein 0,030 0,200 40,0 100 A
    E5 B1 5 A2 0.05 7,6 × 10-11 Ja 0,010 0,100 20,0 100 A
    E6 B1 5 A2 0.05 3,0 × 10-8 Nein 0,350 0,360 72,0 20 B
  • Wie in Tabelle 6 hinsichtlich jedes von Testmaterialien E1-E5 gezeigt ist, waren die chemischen Zusammensetzungen des Kernmaterials und des Zusatzmaterials in den oben genannten spezifischen Bereichen, und war die oben genannte spezifische Mg-Verteilung in dem Inneren des Zusatzmaterials ausgebildet. Folglich konnte gemäß diesen Testmaterialien eine Hartlötbarkeit bei flussmittelfreiem Hartlöten verbessert werden. Auch unter diesen Testmaterialien wurde Testmaterial E5 unter Verwendung von Säure geätzt. Folglich konnte hinsichtlich Testmaterial E5 eine Hartlötbarkeit mehr als bei Testmaterial E2, das, abgesehen davon, dass ein Ätzen nicht durchgeführt worden ist, dieselbe Zusammensetzung aufwies, verbessert werden.
  • Andererseits war hinsichtlich Testmaterial E6, da der Wert von D in Gleichung (1) unterhalb des oben genannten spezifischen Bereichs war, die Menge an Mg, das von dem Kernmaterial in das Zusatzmaterial diffundierte, tendenziell unzureichend. Folglich traten in der Situation, in der Testmaterial E6 verwendet wurde, Hartlötdefekte tendenziell mehr als bei Testmaterialien E1-E5 auf.
  • Man kann aus den Ergebnissen von Arbeitsbeispiel 1 bis Arbeitsbeispiel 3, die oben erläutert wurden, verstehen, dass durch Festlegen der chemischen Zusammensetzungen des Kernmaterials und des Zusatzmaterials auf innerhalb der oben genannten spezifischen Bereiche und Ausbilden der spezifischen Mg-Verteilung in dem Inneren des Zusatzmaterials Hartlotbleche erhalten werden, die sich hinsichtlich Hartlötbarkeit bei flussmittelfreiem Hartlöten auszeichnen.
  • 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 6055573 [0008]

Claims (12)

  1. Hartlotblech, das bei Hartlöten, das in einer Edelgasatmosphäre ohne die Verwendung von Flussmittel durchgeführt wird, verwendet werden kann, mit: einem Kernmaterial, das aus einer Aluminiumlegierung besteht, die 0,20 Masse% oder mehr und 3,0 Masse% oder weniger an Mg enthält; und einem Zusatzmaterial, das aus einer Aluminiumlegierung besteht, die Mg, 6,0 Masse% oder mehr und 13,0 Masse% oder weniger an Si, und mehr als 0,050 Masse% und 1,0 Masse% oder weniger an Bi enthält, und das auf mindestens einer Seite des Kernmaterials geschichtet ist und an einer äußersten Oberfläche freiliegt; bei dem: das Zusatzmaterial: eine Mg-Verteilung derart aufweist, dass die Mg-Konzentration, je näher an der äußersten Oberfläche, von einer Oberfläche einer Grenze mit dem Kernmaterial kontinuierlich niedriger wird; an einer Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 1/8 der Dicke des Zusatzmaterials ist, die Mg-Konzentration 0,150 Masse% oder weniger ist; und an einer Position, an der die Tiefe von der äußersten Oberfläche 7/8 der Dicke des Zusatzmaterials ist, die Mg-Konzentration 5-90% der Menge an Mg in dem Kernmaterial ist.
  2. Hartlotblech nach Anspruch 1, bei dem das Zusatzmaterial ferner eines oder zwei oder mehr aus Sr: 0,10 Masse% oder weniger, Sb: 0,10 Masse% oder weniger, und Na: 0,30 Masse% oder weniger enthält.
  3. Hartlotblech nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Zusatzmaterial ferner Zn: 5,0 Masse% oder weniger enthält.
  4. Hartlotblech nach einem der Ansprüche 1-3, bei dem das Kernmaterial ferner eines oder zwei oder mehr aus Fe: 1,0 Masse% oder weniger, Mn: 1,80 Masse% oder weniger, Si: 1,0 Masse% oder weniger, Cu: 1,0 Masse% oder weniger, Zn: 3,0 Masse% oder weniger, Ti: 0,20 Masse% oder weniger, und Zr: 0,50 Masse% oder weniger enthält.
  5. Hartlotblech nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem das Zusatzmaterial auf beiden Oberflächen des Kernmaterials geschichtet ist.
  6. Hartlotblech nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem das Hartlotblech aufweist: das Kernmaterial; das Zusatzmaterial, das auf einer Oberfläche des Kernmaterials geschichtet ist; und ein Opferanodenmaterial, das aus reinem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, die Zn: 8,0 Masse% oder weniger enthält, besteht und das auf der anderen Oberfläche des Kernmaterials geschichtet ist.
  7. Hartlotblech nach Anspruch 6, bei dem das Opferanodenmaterial aus einer Aluminiumlegierung besteht, die ferner eines oder zwei oder mehr aus Mn: 2,0 Masse% oder weniger, Mg: 3,0 Masse% oder weniger, Si: 1,5 Masse% oder weniger, Fe: 1,0 Masse% oder weniger, Cu: 1,0 Masse% oder weniger, Ti: 0,3 Masse% oder weniger, Zr: 0,3 Masse% oder weniger, und Cr 0,3 Masse% oder weniger enthält.
  8. Hartlotblech nach Anspruch 6 oder 7, bei dem das Opferanodenmaterial aus einer Aluminiumlegierung besteht, die ferner eines oder zwei oder mehr aus In: 0,0050-0,100 Masse% und Sn: 0,0050-0,100 Masse% enthält.
  9. Verfahren zum Herstellen des Hartlotblechs nach einem der Ansprüche 1-8, mit: Vorbereiten einer Plattierungsplatte mit: einer Kernmaterialplatte, die die chemischen Zusammensetzungen des Kernmaterials aufweist; und einer Zusatzmaterialplatte, die aus einer Aluminiumlegierung, die 6,0 Masse% oder mehr und 13,0 Masse% oder weniger an Si und mehr als 0,050 Masse% und 1,0 Masse% oder weniger an Bi enthält, besteht und die auf der Kernmaterialplatte überlagert ist; Vorbereiten eines Plattierungsmaterials durch Warmwalzen der Plattierungsplatte zum Verbinden von Schichten, die die Plattierungsplatte darstellen; und Ausbilden der Mg-Verteilung in dem Zusatzmaterial durch Durchführen eines oder mehr Durchgänge eines Kaltwalzens auf dem Plattierungsmaterial und Diffundieren von Mg durch ein- oder mehrmaliges Erhitzen des Plattierungsmaterials bei mindestens einem aus zwischen Durchgängen der Kaltwalzungen und nach dem letzten Durchgang.
  10. Verfahren zum Herstellen eines Hartlotblechs nach Anspruch 9, mit: wenn Mg von dem Kernmaterial in das Zusatzmaterial zu diffundieren ist, Erhitzen des Plattierungsmaterials unter Bedingungen, so dass ein Wert von D, das in Gleichung (1) unten aufgelistet ist, 3,0 × 10-15 - 3,0 × 10-9 wird D = ∑ k = 1 n 10 − 8 T h k − 2 ∫ t k 0 t k 1 1.24 × 10 − 4 e − 130000 R T ( t ) d t
    Figure DE112019004388T5_0005
    (wobei in Gleichung (1) oben n die Anzahl von Malen ist, die ein Erhitzen in einem Intervall, während dessen die Dicke des Plattierungsmaterials in dem Bereich von 100-200% der Dicke des Hartlotblechs ist, durchgeführt wurde; Thk die Dicke (m) des Zusatzmaterials des Plattierungsmaterials bei dem k-ten Erhitzen ist; R die Gaskonstante (J/mol·K) ist; tk0 die Zeit zu dem Zeitpunkt ist, zu dem die Temperatur des Plattierungsmaterials bei dem k-ten Erhitzen 50°C überschritten hat, tk1 die Zeit zu dem Zeitpunkt ist, zu dem die Temperatur des Plattierungsmaterials bei dem k-ten Erhitzen unter 50°C fällt, und T(t) die Temperatur (K) des Plattierungsmaterials zu Zeit t ist).
  11. Verfahren zum Herstellen eines Hartlotblechs nach Anspruch 9 oder 10, mit Ätzen einer Oberfläche des Plattierungsmaterials unter Verwendung von Säure in einem Intervall ab einem Zeitpunkt, nachdem das Warmwalzen durchgeführt worden ist, bis Hartlöten unter Verwendung des Hartlotblechs durchgeführt wird.
  12. Verfahren zum Herstellen eines Hartlotblechs nach Anspruch 11, bei dem bei dem Ätzen eine Ätzmenge 0,05-2 g/m2 ist.
DE112019004388.9T 2018-10-01 2019-09-27 Hartlotblech und herstellungsverfahren davon Withdrawn DE112019004388T5 (de)

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