DE60100251T2

DE60100251T2 - Mehrschichtiges Hartlotblatt aus Aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE60100251T2
Application number: DE60100251T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Moka-shi Okamoto; Osamu Moka-shi Takezoe; Takahiko Nagaya; Yasuaki Nagoya-shi Aichi Isobe; Taketoshi Anjo-shi Aichi Toyama; Sunao Handa-shi Aichi Fukuda
Original assignee: Kobe Alcoa Transportation Products Ltd; Denso Corp
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Denso Corp
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2004-04-01
Anticipated expiration: 2021-07-27
Also published as: KR20020010113A; US20020034653A1; JP3651582B2; US20030022058A1; DE60100251D1; EP1175954B1; US6656628B2; EP1175954A1; JP2002047523A; US6403232B1; KR100404705B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aluminiumhartlotplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (siehe z. B. JP-A-09291328), die in einer Kopfplatte, einer Seitenplatte etc. eines Fahrzeugkühlers verwendet wird, und genauer auf eine Aluminiumhartlotplatte zum Löten, die eine hohe Festigkeit, hohe Verformbarkeit und ausgezeichnete Löteigenschaften aufweist.
Beschreibung des Standes der Technik
Bekannterweise wurde als Hartlotplatte zum Löten in einer Kopfplatte, einer Seitenplatte, etc. eines Fahrzeugkühlers, eine Al-Mn basierende Aluminiumlegierung JIS3003-Legierung, etc. als Kernmaterial, Al-Si basierende Aluminiumlegierung JIS4045- und JIS4343-Legierungen, etc. als Hartlotfüllwerkstoff und Al-Zn basierende Aluminiumlegierung als Mantelwerkstoff, der als Opferanode dient, verwendet. Jedoch weist die Hartlotplatte, die aus dem aus Al-Mn-Legierung aus JIS3003-Legierung, etc. zusammengesetzten Kernwerkstoff besteht, nach dem Löten eine Festigkeit von ungefähr 110 MPa auf, so dass ihre Festigkeit nicht ausreichend ist und ihr Korrosionswiderstand nicht ausreichend ist. Obwohl es effektiv ist, dass Mg zu einem Kernmaterial beigemengt wird, um die Festigkeit nach dem Löten zu erhöhen, sind bei einem Nocolokfließlötverfahren die Hartloteigenschaften einer Hartlotplatte, bei der Magnesium zu dem Kernwerkstoff hinzugefügt ist, merkbar verringert, so dass es nicht vorzuziehen ist, dem Kernwerkstoff Mg beizumengen.
Es wurden daher verschiedene Vorschläge für Technologien gemacht, um die Festigkeit nach dem Hartlöten zu verbessern, ohne die Löteigenschaften zu verringern, wie in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr: Hei 4-193926, Hei 5-230577, Hei 6-145859 und Hei 6-212331, etc beschrieben.
Jedoch wies der in den Offenbarungen beschriebene Stand der Technik ein Problem auf, das ein weiteres dünner Machen der Hartlotplatte nicht durchgeführt werden kann.
Da bei dem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Hei 4-193926 offenbarte Stand der Technik Si zu einem Opferanodenmantelwerkstoff für hohe Festigkeit beigemengt wurde und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 5-230577 Fe nicht beschränkt war, ist die Formfähigkeit niedrig, und Rissbildung tendiert dazu während des Anpressvorgangs einer Kopfplatte aufzutreten.
Darüber hinaus ist in dem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Hei 6-212331 offenbarten Stand der Technik die Formfähigkeit niedrig, weil zu dem Opferanodenmantelwerkstoff Mn beigemengt wurde, um eine hohe Festigkeit zu erreichen, und Rissbildung tendiert dazu während eines Anpressvorgangs einer Kopfplatte aufzutreten.
Wie zuvor beschrieben war es schwierig aus dem Stand der Technik eine Hartlotplatte zu erhalten, die nach dem Löten alle Festigkeitsmerkmale, die Löteigenschaften und die Formfähigkeit aufweist.
Jedoch bestehen in einem Wärmetauscher, wie z. B. einem Fahrzeugkühler oder einem Heizkern, Erfordernisse den Werkstoff dünner zu machen, um ein geringes Gewicht zu erhalten und Herstellungskosten zu verringern, so dass ebenfalls große Erfordernisse bestehen, die Aluminiumhartlotplatte dünner zu machen, die beim Löten verwendet wird.
Darüber hinaus weisen die bekannten hochfesten Werkstoffe ein Problem auf, dass in dem Fall des Formens oder Stanzens des Plattenwerkstoffes Verzug oder Rücksprung erzeugt wird, so dass eine stabile Form nicht erhalten werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Aluminiumhartlotplatte bereitzustellen, die nach dem Löten hohe Festigkeit, hervorragende Löteigenschaften und eine verbesserte Formfähigkeit aufweist.
Eine Aluminiumhartlotplatte gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen Kernwerkstoff, der gebildet ist aus einer Aluminiumlegierung mit einer Zusammensetzung die Mg auf weniger als 0,3 Gew.-% beschränkt und Fe auf nicht mehr als 0,2 Gew.-%, und mehr als 0,2 Gew.-% und nicht mehr als 1,0 Gew.-% Cu enthält, 0,3 bis 1,3 Gew.-% Si, 0,3 bis 1,5 Gew.-% Mn und den Rest Aluminium und unvermeidbare Unreinheiten; einen auf einer Oberfläche des Kernwerkstoffes ausgebildeten Hartlotfüllwerkstoff, aus Al-Si basierter Aluminiumlegierung; und einen an der anderen Oberfläche des Kernwerkstoffes ausgebildeten Mantelwerkstoff. Der Mantelwerkstoff ist aus einer Aluminiumlegierung gebildet, die weniger als 0,2 Gew.-% Si enthält, 2,0 bis 3,5 Gew.-% Mg, nicht weniger als 0,5 Gew.-% und weniger als 2,0 Gew.-% Zn und den Rest Al und unvermeidbare Unreinheiten. Das Verhältnis von (Mantelwerkstoffhärte)/(Kernwerkstoffhärte), das einem Verhältnis der Härte des Mantelwerkstoffes zu der Härte des Kernwerkstoffes entspricht, beträgt nicht mehr als 1,5.
Der Kernwerkstoff darf nicht mehr als 0,3 Gew.-% Zr oder nicht mehr als 0,3 Gew.-% Ti enthalten. Der Mg-Gehalt des Kernwerkstoffes ist bevorzugt nicht höher als 0,1 Gew.-%.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen Aufgaben, andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen, besser verstanden, wobei:
1 eine Querschnittsansicht ist, die eine Hartlotplatte gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
2A eine perspektivische Ansicht ist, die eine ausgebildete Abmessung eines in Schachtelform geformten Verbundwerkstoffes zeigt, und
2B ein Diagramm ist, die ein Verfahren zum Messen der Größe der Rückfederung in dem gebildeten Werkstück zeigt.
DIE BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die Hartlotplatte gemäß der vorliegenden Erfindung wird durch Beschichten eines Mantelwerkstoffes auf eine Oberfläche eines Kernwerkstoffes und einem auf der anderen Oberfläche des Kernwerkstoffes beschichteten Hartlotfüllwerkstoff gebildet. Im Folgenden werden die Gründe für das Beimengen von Zusätzen und Zusammensetzungsbegrenzungen des Kernwerkstoffes, des Mantelwerkstoffes und des Hartlotfüllwerkstoffes des Hartlotplattenwerkstoffes gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
(a) Kernwerkstoff
Mg: weniger als 0,3 Gew.-%
Obwohl Mg ein sehr wirkungsvolles Element zum Verbessern der Festigkeit des Kernwerkstoffes ist, wenn nicht weniger als 0,3 Gew.-% Mg beigemengt sind, werden die Hartloteigenschaften der Aluminiumhartlotplatte verschlechtert. Genauer ist bei dem Hartlöten nach dem Nocolokfließlotverfahren die Verschlechterung der Hartloteigenschaften durch Mg sehr markant. Daher ist der Mg-Gehalt auf weniger als 0,3 Gew.-% beschränkt. Bevorzugt beträgt der Mg-Gehalt nicht mehr als 0,1 Gew.-%, um so außerdem die Verschlechterung der Hartloteigenschaften zu unterdrücken.
Cu: mehr als 0,2 Gew.-% und nicht mehr als 1,0 Gew.-%
Cu ist ein Element zum Verbessern der Festigkeit des Kernwerkstoffes und des Korrosionswiderstandes des Hartlotfüllwerkstoffes. Wenn jedoch mehr als 1,0 Gew.-% Cu dazugefügt werden, wird ein Schmelzpunkt des Kernwerkstoffes so verringert, dass die Bearbeitbarkeit während des Hartlötens verschlechtert wird. Darüber hinaus ist es nicht ausreichend die Festigkeit des Kernwerkstoffes zu verbessern, wenn der Cu-Gehalt nicht mehr als 2 Gew.-% beträgt. Daher ist der Cu-Gehalt von 0,2 bis 1,0 Gew.-% definiert. Ebenfalls beträgt der Cu-Gehalt bevorzugterweise nicht weniger als 0,3 Gew.-%, um die Festigkeit des Kernwerkstoffes zu erhöhen.
Si: 0,3 bis 1,3 Gew.-%
Si ist ein Element zum Verbessern der Festigkeit des Kernwerkstoffes und gemäß der Beimengung von Si wird ein aus Mg2Si zusammengesetzter intermetallischer Verbund durch Reaktion von Al-Si-Mn basierenden Ablagerungen und aus dem Kernwerkstoff diffundiertem Mg zum Verbessern der Festigkeit des Kernwerkstoffes abgelagert. Wenn jedoch die beigemengte Menge Si weniger als 0,3 Gew.-% beträgt, ist dies nicht ausreichend, um die Festigkeit des Kernwerkstoffes zu verbessern, wenn währenddessen Si mit mehr als 1,3 Gew.-% beigemengt wird, wird der Schmelzpunkt des Kernwerkstoffes und die Bearbeitbarkeit während des Lötens wegen des Ansteigens einer Phase mit einem niedrigeren Schmelzpunkt verringert. Daher ist der Si-Gehalt von 0,3 bis 1,3 Gew.-% definiert.
Mn: von 0,3 bis 1,5 Gew.-%
Mn ist ein Element zum Verbessern des Korrosionswiderstandes und der Festigkeit des Kernwerkstoffes. Wenn die beigemengte Menge Mn weniger als 0,3 Gew.-% beträgt, ist es unmöglich die Festigkeit des Kernwerkstoffes zufriedenstellend zu erhöhen. Währenddessen, wenn die beigemengte Menge von Mn mehr als 1,5 Gew.-% beträgt, wird ein makrointermetallischer Verbund so gebildet, dass die Verarbeitbarkeit und der Korrosionswiderstand verringert sind. Daher ist die beigemengte Menge Mn von 0,3 bis 1,5 Gew.-% definiert.
Fe: nicht mehr als 0,2 Gew.-%
Weil Fe Kristallkörner veredelt, sind die Hartloteigenschaften verschlechtert. Darüber hinaus ist die Bearbeitbarkeit (Formbarkeit) verringert, weil Fe als Kristallisation in den Kernwerkstoff diffundiert wird. Daher ist die beigemengte Menge Fe mit nicht mehr als 0,2 Gew.-% definiert.
Cr: nicht mehr als 0,3 Gew.-%
Cr ist ein Zusatz zum Verbessern des Korrosionswiderstandes, der Festigkeit und der Hartloteigenschaften des Kernwerkstoffes. Obwohl mehr als 0,3 Gew.-% Cr beigemengt werden, kann keine weitere Verbesserung des Korrosionswiderstandes, der Festigkeit und der Hartloteigenschaften erwartet werden, wobei die Verarbeitbarkeit und der Korrosionswiderstand wegen der Bildung eines intermetallischen Verbundes verringert werden. Daher ist im Fall dass Cr beigemengt wird, dessen Zusatzmenge mit nicht mehr als 0,3 Gew.-% definiert.
Zr: nicht mehr als 3 Gew.-%
Zr ist ein Element zum Verbessern der Hartloteigenschaften und des Korrosionswiderstandes durch das Erzeugen eines groben Korns. Obwohl Zr mit mehr als 0,3 Gew.-% beigemengt wird, ist eine weitere Verbesserung der Hartloteigenschaften und des Korrosionswiderstandes nicht zu erwarten, und die Verarbeitbarkeit und der Korrosionswiderstand werden wegen der Bildung eines intermetallischen Verbundes verringert. Daher ist im Falle dass Zr beigemengt wird, dessen Zusatzmenge mit nicht mehr als 0,3 Gew.-% definiert.
Ti: nicht mehr als 0,3 Gew.-%
Ti ist ein Element zum merkbaren Verbessern des Korrosionswiderstandes des Kernwerkstoffes. Obwohl Ti mit mehr als 0,3 Gew.-% beigemengt wird, kann eine weitere Verbesserung des Korrosionswiderstandes nicht erwartet werden, und die Verarbeitbarkeit und der Korrosionswiderstand werden wegen der Bildung eines intermetallischen Verbundes verringert. Daher ist im Fall von dass Ti beigemengt wird, dessen Zusatzmenge mit nicht mehr als 0,3 Gew.-% definiert.
(b) Mantelwerkstoff
Si: weniger als 0,2 Gew.-%
Si verbessert die Festigkeit des Mantelwerkstoffes durch das Ablagern von Mg₂Si durch Reagieren mit dem Mg des Mantelwerkstoffes, der als Opferanode dient. Weil jedoch die Beimengung von Si die Formbarkeit des Mantelwerkstoffes verringert, ist dessen beigemengte Menge auf weniger als 0,2 Gew.-% beschränkt.
Mg: von 2,0 bis 3,5 Gew.-%
Mg ist ein Element zum Verbessern der Festigkeit und der Formbarkeit des Mantelwerkstoffes. Beim Hartloterwärmen diffundiert das dem Mantelwerkstoff beigemengte Mg in den Mantelwerkstoff, wobei es kombiniert mit dem dem Mantelwerkstoff beigemengten Si Mg₂Si bildet und dabei die Festigkeit nach dem Löten verbessert. Wenn die beigemengte Menge des Mg weniger als 2,0 Gew.-% beträgt, ist ein Verbesserungseffekt für die Festigkeit gering und die Formbarkeit ist verringert. Wenn währenddessen mehr als 3,5 Gew.-% Mg beigemengt werden, ist die Mantelformbarkeit verringert, so dass es schwierig wird, den Mantelwerkstoff auf den Kernwerkstoff zu beschichten. Daher ist die beigemengte Menge des Mg mit 2,0 bis 3,5 Gew.-% definiert.
Zn: nicht weniger als 0,5 Gew.-% und weniger als 2,0 Gew.-%
Zn ist ein Element zum Verringern des elektrischen Potentials des Kernwerkstoffes, der als Opferanode dient, und zum Verbessern des Korrosionswiderstandes einer inneren Fläche, und lagert MgZn₂ durch Reagieren mit dem Mg des Opferanodenkernwerkstoffes ab, um die Festigkeit zu verbessern. Wenn der Zn-Gehalt geringer ist als 0,5 Gew.-%, sind Verbesserungseffekte für die Festigkeit gering, und der Korrosionswiderstand ist verringert. Wenn währenddessen Zn mit nicht weniger als 2,0 Gew.-% beigemengt wird, ist die Formbarkeit des Kernwerkstoffes verringert, was nicht bevorzugt ist. Daher ist die beigemengte Menge von Zn mit nicht weniger als 0,5 Gew.-% bis weniger als 2,0 Gew.-% definiert.
Das Verhältnis von (Mantelwerkstoffhärte)/(Kernwerkstoffhärte), das dem Verhältnis der Härte des Mantelwerkstoffes zu der Härte des Kernwerkstoffes entspricht: nicht mehr als 1,5 Das Härteverhältnis des Mantelwerkstoffes zu dem Kernwerkstoff beeinflusst Verzug und Rückfederung nach dem Herstellen. Wenn das Härteverhältnis des Mantelwerkstoffes zu dem Kernwerkstoff größer als 1,5 ist, weist der Mantelwerkstoff verglichen mit dem Kernwerkstoff eine ausgesprochen hohe Festigkeit auf, so dass Verzug und Rückfedern aufgrund des Spannungsunterschiedes nach der Herstellung erzeugt werden. Deswegen ist der (Mantelwerkstoffhärte)/(Kernwerkstoffhärte) Wert, der dem Verhältnis der Härte des Mantelwerkstoffes zu der Härte des Kernwerkstoffes entspricht, auf nicht mehr als 1,5 begrenzt.
Das Härteverhältnis des Mantelwerkstoffes zu dem Kernwerkstoff ist einstellbar durch das richtige Einstellen des letzten Glühzustandes. Es ist bevorzugt, dass die letzte Glühtemperatur zwischen 330°C und 550°C eingestellt ist, und dann ein Abkühlen auf Raumtemperatur mit einer Abkühlrate von ungefähr 2°C bis 20°C pro Stunde durchgeführt wird. Bei dem Fall, bei dem die Abkühlrate 20°C pro Stunde übersteigt, wird die Härte des Mantelwerkstoffes größer als die Härte des Kernwerkstoffes, so dass das Härteverhältnis nicht weniger als 1,5 wird, was nicht zu bevorzugen ist. Außerdem ist ein Temperaturanstiegszustand während des Glühens nicht genau begrenzt.
(Beispiel)
Als nächstes werden die Eigenschaften des Beispieles gemäß der Erfindung beschrieben, verglichen mit denen eines Vergleichsbeispieles jenseits der Ansprüche.
Erster Versuch
Die Zusammensetzung des in den Beispielen der vorliegenden Erfindung und den Vergleichsbeispielen verwendeten Kernwerkstoffe sind in der Tabelle 1 gezeigt. In Tabelle 1 entsprechen die Kernwerkstoffe Nummer 1 bis 10 den Beispielen der vorliegenden Erfindung und die Kernwerkstoffe Nummer 11 bis 15 entsprechen Vergleichsbeispielen über den Bereich der vorliegenden Erfindung hinaus. Darüber hinaus sind bei den Kernwerkstoffen Nummer 11 bis 15 Zusätze über die Zusammensetzung der Ansprüche der vorliegenden Erfindung hinaus unterstrichen dargestellt.
Tabelle 1
Zusätzlich sind die in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendeten Inhaltsstoffzusammensetzungen des Mantelwerkstoffes in Tabelle 2 gezeigt. In Tabelle 2 entspricht der Mantelwerkstoff Nummer 1 bis 5 den Beispielen der vorliegenden Erfindung. Die Mantelwerkstoffe Nummer 6 bis 9 sind Vergleichsbeispiele über den Bereich der Ansprüche der vorliegenden Erfindung hinaus. Darüber hinaus sind Zusätze über die Ansprüche hinaus unterstrichen gezeigt.
Tabelle 2
Durch Kombination der in Tabellen 1 und 2 gezeigten Kernwerkstoffe und Mantelwerkstoffe und eines Hartlotfüllwerkstoffes (JIS4045-Legierung), wird eine Aluminiumhartlotplatte zum Hartlöten (Aluminiumlegierungsverbundwerkstoff) hergestellt, wie in 1 gezeigt. 1 ist eine Querschnittsansicht der Aluminiumhartlotplatte. Wie in 1 gezeigt ist eine Aluminiumhartlotplatte 4 durch Beschichten an der Oberfläche eines Kernwerkstoffes 1 mit einem Mantelwerkstoff 2 und einem Hartlotfüllwerkstoff 3 gebildet. Die folgenden Tabellen 3 und 4 zeigen eine Konstruktion von Verbundwerkstoffen, die mit dem Kernwerkstoff, dem Mantelwerkstoff und dem Hartlotfüllwerkstoff kombiniert sind. Die in Tabelle 3 gezeigten Verbundwerkstoffe Nummer 1 bis 14 sind Beispiele der vorliegenden Erfindung, und die in Tabelle 4 gezeigten Verbundwerkstoffe Nummer 15 bis 23 sind die Vergleichsbeispiele über den Bereich der vorliegenden Erfindung hinaus.
Bei dem Herstellprozess wurden die Verbundwerkstoffe nach einem Warmniveauwalzen auf bis zu 1 mm Dicke gepresst und für 2 Stunden bei einer Temperatur von 400°C gehalten, gesteigert mit einer Wärmeanstiegsrate von 40°C pro Stunde, und dann mit einer Abkühlrate von 15°C pro Stunde abgekühlt. Diese erhaltenen Verbundwerkstoffe wurden einem Versuch unterzogen.
Tabelle 3
Tabelle 4
Ebenfalls wurden die folgenden Versuche mit jedem der aus einer Zusammenfügung der in Tabellen 3 und 4 gezeigten Verbundwerkstoffe durchgeführt.
(a) Hartlotversuch
Mit der Berücksichtigung von Einfachheit und der Quantisierung der Bestimmung wurde das Lötverhalten mittels eines Fließkoeffizienten entsprechend einem Fallversuch bestimmt.
Die Lötfläche von jedem der Verbundwerkstoffe wurde mit 5 g/m² einer Nocolokflüssigkeit beschichtet und getrocknet, und dann für 5 Minuten bei einer Temperatur von 600°C unter einer Stickstoffatmosphäre mit nicht mehr als 200 gew.-ppm Sauerstoffkonzentration und –40°C Taupunkttemperatur erhitzt, wobei der Fließkoeffizient gemessen wurde.
Die folgenden Tabellen 5 und 6 zeigen Ergebnisse des Hartloteigenschaftenversuchs. Wie in den Tabellen 5 und 6 gezeigt weist jedes Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung hervorragende Hartloteigenschaften auf, aber die Verbundwerkstoffe Nr. 19 der Vergleichsbeispiele, bei denen 0,3 Gew.-% Magnesium zu dem Kernwerkstoff beigemengt sind, weisen eine ausgesprochen niedrige, Hartloteigenschaft auf, verglichen mit der, der vorliegenden Erfindung.
(b) Spannungsversuch
Ein auf gleiche Weise wie in dem zuvor beschriebenen Hartlotversuch erwärmter Verbundwerkstoff wurde für 7 Tage bei Raumtemperatur belassen, und dann wurde der Spannungstest durchgeführt. Dessen Ergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 gezeigt. Alle Beispiele der vorliegenden Erfindung weisen nach dem Hartlöten eine hohe, 160 MPa übersteigende Festigkeit auf. Währenddessen weisen die Verbundwerkstoffe Nr. 15 der Vergleichsbeispiele, bei denen das Si des Kernwerkstoffes weniger ist als die untere Grenze, die Verbundwerkstoffe Nr. 16 der Vergleichsbeispiele, bei denen das Cu des Kernwerkstoffes weniger ist als die untere Grenze und der Verbundwerkstoff Nr. 18 der Vergleichsbeispiele, bei dem das Mn des Kernwerkstoffes weniger ist als die untere Grenze, eine niedrige Festigkeit auf.
(c) Korrosionsversuch auf dem Mantelwerkstoff
Der Korrosionsversuch auf dem Mantelwerkstoff eines Verbundwerkstoffes der selben Art, wie bei dem zuvor erwähnten Hartlottest wurde unter Verwendung von künstlichem Wasser (300 Gew.-ppm Cl, 100 Gew.-ppm So₄, und 5 Gew.-ppm Cu) durchgeführt. Zuerst wurde der Verbundwerkstoff für 8 Stunden in das künstliche Wasser mit 88°C gegeben, und dann für 16 Stunden bei Raumtemperatur in diesem Zustand belassen, wobei ein Heizer ausgeschaltet war. Der Korrosionsversuch in dieser Reihenfolge wurde für 30 Tage durchgeführt. Dessen Ergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 gezeigt.
Die Korrosion auf dem Mantelwerkstoff der Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung wurde innerhalb des Mantelwerkstoffes gestoppt, so dass ein hervorragender Korrosionswiderstand erreicht wurde, aber bei dem Verbundwerkstoff Nr. 22 der Vergleichsbeispiele, bei dem das Zn des Mantelwerstoffes weniger ist als die untere Grenze, trat den Kernwerkstoff erreichende Korrosion auf, wobei der Korrosionswiderstand verringert wurde.
(d) Hartlotkorrosionsversuch
Ein auf gleiche Weise wie in dem zuvor erwähnten Hartlottest erwärmter Verbundwerkstoff wurde durch CASS für 250 Stunden nacheinander getestet. Dessen Ergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 gezeigt.
Die Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung weisen in dem Hartlotfüllwerkstoff einen hervorragenden Korrosionswiderstand auf, während bei dem Verbundwerkstoff Nr. 17 der Vergleichsbeispiele, bei dem das Fe des Kernwerkstoffs die obere Grenze übersteigt und bei dem Verbundwerkstoff Nr. 19 der Vergleichsbeispiele bei dem das Mg des Kernwerkstoffes die obere Grenze übersteigt, wurde der Korrosionswiderstand verringert.
(e) Formbarkeit
Die Formbarkeit der Verbundwerkstoffe vor dem Hartlöten wurde mittels des Erichsenversuchs und eines Winkelzylinderzugversuchs ermittelt. All die Beispiele gemäß der vorliegenden Erfindung weisen hervorragende Formbarkeit auf, aber bei dem Verbundwerkstoff Nr. 17 der Vergleichsbeispiele, bei dem das Fe des Kernwerkstoffes die obere Grenze überschreitet und bei dem Verbundwerkstoff Nr. 20 der Vergleichsbeispiele, bei dem Si des Mantelwerkstoffes die obere Grenze überschreitet, ist die Formbarkeit merkbar verringert, und bei dem Verbundwerkstoff Nr. 21, bei dem das Mg des Mantelwerkstoffes weniger ist als die untere Grenze und bei dem Verbundwerkstoff Nr. 23, bei dem das Zn des Mantelwerkstoffes die obere Grenze überschreitet trat eine Verringerung der Formbarkeit auf.
Tabelle 5
Tabelle 6
Zweiter Versuch
Als nächstes wird ein zweiter Versuch der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zuerst wird ein Verbundwerkstoff mit der Zusammensetzung des Verbundwerkstoffes Nr. 2 aus Tabelle 3 einem Kaltwalzen ausgesetzt, und danach Werkstoffe mit Härteverhältnissen der Mantelwerkstoffe/ den Kernwerkstoffen, wie in Tabelle 7 gezeigt, durch das Regelung eines Glühzustandes erhalten. Zusätzlich werden diese Härteverhältnisse in einen gegebenen Querschnitt des Werkstoffes durch das Messen der Mikrovickershärte in den Mittelabschnitten des Mantelwerkstoffes und des Kernwerkstoffes eingebracht. Dieser Werkstoff wies eine Dicke von 1,0 mm auf. 2A zeigt eine perspektivische Ansicht und zeigt eine geformte Abmessung eines Verbundwerkstoffes in Schachtelform, und 2B ist ein Diagramm, das ein Verfahren zum Messen einer Menge des Rückfederns in dem geformten Werkstück zeigt. Darüber hinaus ist die Einheit der in 2A gezeigten Ziffern mm.
Unter Verwendung jedes in Tabelle 7 gezeigten Werkstoffes, wird ein Würfelförmig geformter Teil 10 mittels Formen unter vorbestimmten Zuständen mit einer Gußform erhalten, damit eine Mantelwerkstofffläche 2a eine innere Fläche dessen wird, und eine Hartlotfüllwerkstofffläche 3a eine äußere Fläche dessen wird. Wie in 2B gezeigt, wurde der gebildete Teil 10 in einen Tiegel 5 etc. angeordnet, wobei die Hartlotfüllwerkstofffläche 3a zu dem Tiegel gerichtet ist, und die Menge des Rückfederns von dem normalen Verfahren bei einem Zurückfedermessabschnitt A gemessen wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt.
Zusätzlich ist es besser falls die Mengen des Zurückfederns kleiner sind, und der zulässige Bereich nicht mehr als 1,0 mm beträgt, um den Zusammenbau vor dem Hartlöten durchzuführen, wie in Tabelle 7 gezeigt.
Wie in Tabelle 7 gezeigt, betragen die Mengen des Zurückfederns des Verbundwerkstoffes Nr. 24 bis 27 der Beispiele nicht mehr als 1,0 mm und sind innerhalb des zulässigen Bereiches. Währenddessen überschreitet die Menge des Rückfederns den zulässigen Bereich, weil die Härteverhältnisse des Mantelwerkstoffes und des Kernwerkstoffes der Verbundwerkstoffe Nr. 28 und 29 der Vergleichsbeispiele die obere Grenze der vorliegenden Erfindung überschreiten.
Wie zuvor beschrieben kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine aus Aluminiumlegierungsverbundwerkstoff zusammengesetzte Aluminiumhartlotplatte mit hoher Festigkeit, hohem Korrosionswiderstand, guten Hartloteigenschaften und verbesserter Formbarkeit erhalten werden.

Claims

Aluminium Hartlotplatte mit: einem Kernwerkstoff (1), gebildet aus einer Aluminiumlegierung, einem Hartlotfüllwerkstoff (3), gebildet auf einer Oberfläche des Kernwerkstoffes und ein Verkleidungswerkstoff (2), gebildet auf der anderen Oberfläche des Kernwerkstoffes (1), wobei die Aluminiumlegierung des Kernwerkstoffes (1) eine Zusammensetzung aufweist, die Mg auf weniger als 0,3 Gew.-% und Fe auf nicht mehr als 0,2 Gew.-% beschränkt, und mehr als 0,2 Gew.-% und nicht mehr als 1,0 Gew.-% Cu, 0,3 bis 1,3 Gew.-% Si, 0,3 bis 1,5 Gew.-% Mn und den Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen enthält; und wobei der Hartlotfüllwerkstoff (3) aus einer auf Al-Si basierenden Aluminiumlegierung hergestellt ist; dadurch gekennzeichnet dass das Verkleidungsmaterial (2) aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist, die aufweist: weniger als 0,2 Gew.-% Si, 2,0 bis 3,5 Gew.-% Mg, nicht weniger als 0,5 Gew.-% und weniger als 2,0 Gew.-% Zn und den Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen; und dass ein Verhältnis der Härte des Verkleidungswerkstoffes (3) zur Härte des Kernwerkstoffes (1) nicht größer als 1,5 ist.
Aluminium Hartlotplatte gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Kernwerkstoff (1) außerdem nicht mehr als 0,3 Gew.-% Cr aufweist.
Aluminium Hartlotplatte gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernwerkstoff (1) außerdem nicht mehr als 0,3 Gew.-% Zr enthält.
Aluminium Hartlotplatte gemäß jedem der Ansprüche von 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernwerkstoff (1) außerdem nicht mehr als 0,3 Gew.-% Ti aufweist.