EP3934908A1 - Strip of aluminum alloy for manufacturing brazed heat exchangers - Google Patents

Strip of aluminum alloy for manufacturing brazed heat exchangers

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EP3934908A1
EP3934908A1 EP20719682.5A EP20719682A EP3934908A1 EP 3934908 A1 EP3934908 A1 EP 3934908A1 EP 20719682 A EP20719682 A EP 20719682A EP 3934908 A1 EP3934908 A1 EP 3934908A1
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EP
European Patent Office
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alloy
strip
aluminum alloy
temperature
hours
Prior art date
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Pending
Application number
EP20719682.5A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Lionel PEGUET
Bechir CHEHAB
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Constellium Neuf Brisach SAS
Original Assignee
Constellium Neuf Brisach SAS
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to thin strips (of thickness generally between 0.05 to 3 mm, preferably 0.15 to 2.5 mm) of aluminum-manganese core alloy (3000 series according to the nomenclature of the Aluminum Association), optionally plated on one or both sides of a cover alloy, most often an aluminum-silicon brazing alloy (4000 series according to the Aluminum Association nomenclature) and / or an intermediate alloy, placed between the core and the possible brazing alloy, in aluminum-manganese alloy (3000 series according to the Aluminum Association nomenclature).
  • These bands are intended in particular for the manufacture of elements, such as tubes, collectors and plates, of heat exchangers assembled by brazing. These exchangers are found in particular in engine cooling and air conditioning systems in automobile interiors.
  • brazing aluminum alloys are described for example in the article by JC Kucza, A. Uhry and JC Goussain "The strong brazing of aluminum and its alloys", published in Soudage et Techniques Connexes, Nov.- Dec. 1991, pp. 18-29.
  • the strips according to the invention can be used in brazing techniques with non-corrosive flux of NOCOLOK ® kind or CAB (controlled atmosphere brazing), or, alternatively, in brazing techniques without flux.
  • the properties required for the aluminum alloy strips used for the manufacture of brazed exchangers are in particular good brazability, high mechanical strength after brazing, so as to use thicknesses as low as possible, formability sufficient for easy shaping of tubes, manifold fins and plates, before brazing, and good corrosion resistance.
  • the alloy chosen is easy to cast and roll, and that the cost of manufacturing the strips is compatible with the requirements of the automotive industry.
  • An alloy used is 3003 with the composition (% by weight according to standard EN 573-3):
  • Patent EP 0326337 (Alcan International) describes a plated strip whose base alloy has the composition:
  • the low Si content preferably ⁇ 0.05%, allows the formation of a dense layer of Mn precipitates, which can act as a barrier to the diffusion of the silicon of the coating alloy, and increases the strength. corrosion.
  • WO 94/22633 is a variant of the previous one which differs only by a higher Cu content (0.6 - 0.9%).
  • US Patent 5,350,436 (Kobe Alcoa and Nippondenso) describes a base alloy of composition: Si: 0.3 - 1.3 Cu ⁇ 0.2 Mn: 0.3 - 1.5 Mg ⁇ 0.2 Ti: 0, 02 - 0.3 Fe not mentioned.
  • Patent EP 0718072 (Hoogovens Aluminum Walz area) describes a base alloy of composition: Si> 0.15 Fe ⁇ 0.8 Cu: 0.2 - 2 Mn: 0.7 - 1.5 Mg: 0.1 - 0 , 6 with
  • a first category of alloys has a very low Si content ( ⁇ 0.15 and preferably ⁇ 0.05 %) with or without a low Fe content, but, in all cases, less demanding than for Si. These very low Si contents ( ⁇ 0.05%) can only be obtained starting from bases pure, which increases manufacturing costs.
  • a second category of alloys by questioning the need for a very low Si content to obtain good corrosion resistance, on the contrary has a rather high Si content (0.5 to 0.8%), possibly for compensate for the loss of mechanical strength linked to low contents of Mg and Cu hardening elements.
  • the Applicant has determined a range of composition making it possible to improve corrosion resistance without degrading mechanical strength or solderability.
  • the subject of the invention is thus a strip, intended for the manufacture of brazed heat exchangers, having an aluminum alloy core of composition (% by mass):
  • Si 0.10 - 0.30%, preferably 0.15 - 0.25%
  • Cu 0.75 - 1.05%, preferably 0.75 - 1.02%, more preferably 0.75-1.0%
  • Mn 1.2 - 1.7%, preferably 1.2 - 1.55%, more preferably 1.25 - 1.4%
  • Mg ⁇ 0.03% preferably ⁇ 0.025%, more preferably ⁇ 0.015%
  • the subject of the invention is also a method of manufacturing a strip, comprising the successive steps of:
  • the thickness of the strip after cold rolling preferably being 0.15 to 3 mm and
  • - annealing at a temperature of 240 to 450 ° C, preferably 240 to 380 ° C, with maintenance at the maximum temperature for 10 minutes to 15 hours, preferably for 20 minutes to 3 hours.
  • the subject of the invention is also a method for manufacturing a strip according to the present invention, comprising the successive steps of:
  • the thickness of the strip after cold rolling preferably being 0.15 to 3 mm and
  • - annealing at a temperature of 240 to 450 ° C, preferably 240 to 380 ° C, with maintenance at the maximum temperature for 10 minutes to 15 hours, preferably for 20 minutes to 3 hours.
  • the subject of the invention is also a heat exchanger produced at least in part from a strip according to the present invention.
  • a subject of the invention is also the use of a strip according to the present invention, for the manufacture of a heat exchanger, said strip exhibiting improved corrosion resistance without degradation of the mechanical resistance or of the solderability.
  • FIG. 1 represents the sectional micrographs of the bands after SWAAT test (ASTM G85A3) for the samples of Example 1, after four weeks of exposure. The deepest corrosion sites are shown.
  • the mark A corresponds to the sample having a core alloy A (prior art).
  • the mark B corresponds to the sample having a core alloy B (according to the invention).
  • the mark C corresponds to the sample having a core C alloy (according to the invention).
  • FIG. 2 represents the sectional micrographs of the bands after SWAAT test for the samples of Example 2, after two weeks of exposure.
  • the E mark corresponds to the sample having an E core alloy (according to the invention).
  • the mark F corresponds to the sample having a core alloy F (prior art).
  • the strip according to the present invention comprises an aluminum alloy core of composition (% by mass):
  • Si 0.10 - 0.30%, preferably 0.15 - 0.25%
  • Cu 0.75 - 1.05%, preferably 0.75 - 1.02%, more preferably 0.75-1.0%
  • Mn 1.2 - 1.7%, preferably 1.2 - 1.55%, more preferably 1.25 - 1.4%
  • Mg ⁇ 0.03% preferably ⁇ 0.025%, more preferably ⁇ 0.015%
  • compositional limits of the core alloy can be justified as follows.
  • a minimum silicon content of 0.10% makes it possible to avoid using a pure base, the cost of which is high.
  • silicon contributes to the mechanical strength by forming Mg2Si precipitates. Beyond 0.30%, silicon can have an unfavorable influence on corrosion resistance, due to the formation of manganese dispersoids AIMnSi and AIMnFeSi.
  • An iron content limited to less than 0.25% is also favorable to corrosion resistance and formability, but it is not necessary to go down to very low contents ⁇ 0.15% which would lead to prices high cost.
  • Copper is a hardening element which contributes to the mechanical resistance, but above 1.1%, coarse intermetallic compounds are formed on casting which adversely affect the homogeneity of the metal and constitute sites of initiation of the metal. corrosion.
  • the manganese is within limits close to those of the alloy 3003; it contributes to mechanical strength and corrosion resistance.
  • a limited addition of zinc can have a beneficial effect on corrosion resistance, by modifying the electrochemical mechanisms, especially for the alloys with the highest copper content. However, it must remain below 0.2% to avoid too high a susceptibility to generalized corrosion.
  • the core alloy comprises less than 0.1% Ti.
  • the core alloy comprises at least 0.05%, more preferably at least 0.06% Ti.
  • the strips according to the present invention have a thickness generally comprised from 0.05 to 3 mm, preferably 0.15 to 2.5 mm, depending on the type of part manufactured, and can be plated with a cover alloy, which can be either a brazing alloy or an alloy playing the role of sacrificial anode to protect the part from corrosion, such as a zinc alloy such as the AA7072 alloy.
  • a cover alloy which can be either a brazing alloy or an alloy playing the role of sacrificial anode to protect the part from corrosion, such as a zinc alloy such as the AA7072 alloy.
  • the brazing aluminum alloy does not include a deliberate addition of Zn, the Zn then preferably being present in an amount corresponding to the impurities, ie less than 0.05% by mass.
  • the brazing alloy is of the 4xxx family of alloys with a liquidus temperature sufficiently low compared to the solidus of the core alloy to have a sufficient temperature range for brazing, acceptable mechanical strength and good wettability.
  • These alloys can contain addition elements, for example strontium.
  • the strip according to the present invention is plated on one or both sides of a brazing aluminum alloy, preferably a 4xxx alloy comprising from 4 to 13%, preferably from 6 to 11% by mass of Si and up to 0.5%, preferably up to 0.3% by mass of Fe.
  • a brazing aluminum alloy comprises (% by mass):
  • Cu up to 0.4%, preferably up to 0.1%
  • Mn up to 0.2%, preferably up to 0.1%
  • Mg up to 0.3%, preferably up to 0.1%
  • Zn up to 0.2%, preferably up to 0.1%
  • composition AA4045 is an aluminum alloy which may be suitable as a brazing alloy according to the present invention. Its composition is, in% by mass: from 9 to 11% of Si, up to 0.8% of Fe, up to 0.30% of Cu, up to 0.05% of Mn, up to 0.05% Mg, up to 0.10% Zn, up to 0.20% Ti, other elements less than 0.05% each and less than 0.15% in total, the remainder being aluminum.
  • the preceding composition preferably comprises up to 0.6% Fe.
  • the preceding composition preferably comprises up to 0.1% Cu.
  • composition AA4343 is an aluminum alloy which may be suitable as a brazing alloy according to the present invention. Its composition is, in% by mass: from 6.8 to 8.2% of Si, up to 0.8% of Fe, up to 0.25% of Cu, up to 0.10% of Mn , up to 0.05% Mg, other elements less than 0.05% each and less than 0.15% in total, the remainder being aluminum.
  • the preceding composition preferably comprises up to 0.3% of Fe.
  • the preceding composition preferably comprises up to 0.1% of Cu.
  • the brazing alloy according to the present invention does not include Mg.
  • an aluminum alloy with a sacrificial anode effect in particular an alloy containing zinc, such as the AA7072 alloy.
  • the strip according to the present invention is plated on one or two faces of a so-called interlayer aluminum alloy, placed between the core and the possible brazing alloy, preferably comprising (in% by mass):
  • Si up to 0.5%, more preferably up to 0.2%;
  • Fe up to 0.7%, more preferably up to 0.3%, even more preferably up to 0.2%;
  • Mn from 0.3 to 1.4%, more preferably from 0.6 to 0.8%, according to a variant between 1 and 1.3%;
  • Cu up to 0.3%, preferably up to 0.1%, even more preferably up to 0.05%;
  • the intermediate aluminum alloy of the strip according to the present invention comprises (% by mass): Si ⁇ 0.15%; Fe ⁇ 0.2%; Cu ⁇ 0.1%; Mn from 0.6 to 0.8%; Mg ⁇ 0.02%; other elements ⁇ 0.05% and ⁇ 0.15% in total, remainder of aluminum.
  • the intermediate aluminum alloy is an AA3xxx series alloy.
  • the strip according to the present invention is a so-called brazing strip, which can be used for the manufacture of different parts of a heat exchanger, for example tubes, plates, collectors, etc.
  • the subject of the invention is also a method of manufacturing a strip, comprising the successive steps of:
  • the thickness of the strip after cold rolling preferably being 0.15 to 3 mm and
  • - annealing at a temperature of 240 to 450 ° C, preferably 240 to 380 ° C, with maintenance at the maximum temperature for 10 minutes to 15 hours, preferably for 20 minutes to 3 hours.
  • the subject of the invention is also a method for manufacturing a strip according to the present invention, comprising the successive steps of:
  • the thickness of the strip after cold rolling preferably being 0.15 to 3 mm and
  • - annealing at a temperature of 240 to 450 ° C, preferably 240 to 380 ° C, with maintenance at the maximum temperature for 10 minutes to 15 hours, preferably for 20 minutes to 3 hours.
  • the strip When intended for parts with significant shaping, the strip can be used in the annealed state (O state) by carrying out a final annealing at a temperature between 320 and 380 ° C, in a continuous furnace or in batch oven.
  • This annealing leads to the recrystallization of the alloy and improves the formability.
  • it is used in the hardened state, which leads to better mechanical resistance, for example an H14 or H24 state (according to standard NF EN 515), the latter state being obtained by a restoration annealing between 250 and 300 ° C, avoiding recrystallization
  • the core alloy plate Prior to installing the plating material, the core alloy plate can be homogenized at a temperature of 580 to 630 ° C. This homogenization is favorable to the ductility of the rolled strip and it is recommended when the strip is used in the O state. It promotes the coalescence of the dispersoids with Mn.
  • the subject of the invention is also a heat exchanger produced at least in part from a strip according to the present invention.
  • a subject of the invention is also the use of a strip according to the present invention, for the manufacture of a heat exchanger, said strip exhibiting improved corrosion resistance without degradation of the mechanical resistance or of the solderability.
  • the tapes according to the present invention can be used in the manufacture of radiators, in particular of automobiles, such as engine cooling radiators, oil radiators, heating radiators and charge air coolers, as well as in air conditioning systems.
  • Alloy A is a core alloy according to the prior art.
  • Alloys B and C are core alloys according to the present invention.
  • Alloy D is AA4343 brazing alloy.
  • brazing alloy alloy D - 10% of total thickness
  • core alloy alloy A, B or C - 80% of total thickness
  • brazing alloy alloy D - 10% of total thickness
  • the sandwiches were preheated to 500 ° C. and hot rolled at this temperature to a total thickness of 3.5 mm. Then the sandwiches were cold rolled without intermediate annealing to a total thickness of 220 ⁇ m. Finally, the bands obtained were subjected to a restoration annealing to obtain a metallurgical state H24, at 240 ° C. for 2 hours.
  • the puncture depth was determined using the SWAAT test (sea water acetic acid test) according to the ASTM G85A3 standard, followed by micrographic observation under an optical microscope (magnification x100) after four weeks of 'exposure. The results are shown in Figure 1.
  • FIG. 1 shows that the core alloys according to the present invention make it possible to improve the corrosion resistance compared to the core alloy according to the prior art.
  • the mechanical strengths after brazing of the alloys A, B and C described in Table 1 above were measured according to the ISO 6892-1 standard. The results obtained are presented in Table 2 below.
  • the core alloy according to the present invention exhibits mechanical strengths of the same order of magnitude, or even improved, compared to the core alloy of the prior art.
  • Alloy E is a core alloy according to the present invention.
  • Alloy F is a core alloy according to the prior art.
  • Alloy D is AA4343 brazing alloy.
  • brazing alloy alloy D - 7.5% of total thickness
  • core alloy alloy E or F - 85% of total thickness
  • brazing alloy alloy D - 7.5% of total thickness
  • the sandwiches were preheated to 500 ° C and hot rolled at this temperature to a total thickness of 3.5 mm. Then the sandwiches were cold rolled without intermediate annealing to a total thickness of 400 ⁇ m. Finally, the strips obtained were subjected to annealing to obtain a metallurgical state 0 at 360 ° C. for 1 hour.
  • the puncture depth was determined using the SWAAT test (sea water acetic acid test) according to the ASTM G85A3 standard, followed by an observation micrographic under optical microscope (magnification x100) after two weeks of exposure. The results are shown in Figure 2.
  • FIG. 2 shows that the core alloy according to the present invention (comprising in particular Cu from 0.75 to 1.05%) makes it possible to improve the corrosion resistance compared with the core alloy according to the prior art.

Abstract

The invention relates to a strip intended for use in the manufacture of brazed heat exchangers, comprising a core made of an alloy with the following composition (in mass %): Si: 0.10 – 0.30%, preferably 0.15 – 0.25%; Fe: < 0.20%; Cu: 0.75 – 1.05%, preferably 0.75 – 1.02%, more preferably 0.75 – 1.0%; Mn: 1.2 – 1.7 %, preferably 1.2 – 1.55 %, more preferably 1.25 –1.4 %; Mg: < 0.03%, preferably < 0.025%, more preferably < 0.015%; Zn: < 0.1%; Ti: < 0.15%; other elements: < 0.05% each and < 0.15% in total; remainder aluminium.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
Titre : Bande en alliage d'aluminium pour la fabrication d'échangeurs de chaleur brasés Title: Aluminum alloy strip for the manufacture of brazed heat exchangers
Domaine de l'invention Field of the invention
L'invention concerne les bandes minces (d'épaisseur généralement comprise de 0,05 à 3 mm, de préférence de 0,15 à 2,5 mm) en alliage d'âme aluminium-manganèse (série 3000 selon la nomenclature de l'Aluminum Association), éventuellement plaqué sur une ou deux faces d'un alliage de couverture, le plus souvent un alliage de brasage aluminium-silicium (série 4000 selon la nomenclature de l'Aluminum Association) et/ou d'un alliage intercalaire, placé entre l'âme et l'éventuel alliage de brasage, en alliage aluminium-manganèse (série 3000 selon la nomenclature de l'Aluminum Association). Ces bandes sont notamment destinées à la fabrication d'éléments, tels que des tubes, collecteurs et plaques, d'échangeurs de chaleur assemblés par brasage. Ces échangeurs se trouvent notamment dans les systèmes de refroidissement des moteurs et de climatisation des habitacles d'automobiles. Les techniques de brasage des alliages d'aluminium sont décrites par exemple dans l'article de J.C. Kucza, A. Uhry et J.C. Goussain " Le brasage fort de l'aluminium et ses alliages ", paru dans Soudage et Techniques Connexes, nov.-déc. 1991, pp. 18-29. Les bandes selon l'invention peuvent notamment être utilisées dans les techniques de brasage avec flux non corrosif du type NOCOLOK® ou CAB (controlled atmosphère brazing), ou encore, selon une variante, dans les techniques de brasage sans flux. The invention relates to thin strips (of thickness generally between 0.05 to 3 mm, preferably 0.15 to 2.5 mm) of aluminum-manganese core alloy (3000 series according to the nomenclature of the Aluminum Association), optionally plated on one or both sides of a cover alloy, most often an aluminum-silicon brazing alloy (4000 series according to the Aluminum Association nomenclature) and / or an intermediate alloy, placed between the core and the possible brazing alloy, in aluminum-manganese alloy (3000 series according to the Aluminum Association nomenclature). These bands are intended in particular for the manufacture of elements, such as tubes, collectors and plates, of heat exchangers assembled by brazing. These exchangers are found in particular in engine cooling and air conditioning systems in automobile interiors. The techniques for brazing aluminum alloys are described for example in the article by JC Kucza, A. Uhry and JC Goussain "The strong brazing of aluminum and its alloys", published in Soudage et Techniques Connexes, Nov.- Dec. 1991, pp. 18-29. The strips according to the invention can be used in brazing techniques with non-corrosive flux of NOCOLOK ® kind or CAB (controlled atmosphere brazing), or, alternatively, in brazing techniques without flux.
Etat de la technique State of the art
Les propriétés requises pour les bandes en alliage d'aluminium utilisées pour la fabrication d'échangeurs brasés sont notamment une bonne aptitude au brasage, une résistance mécanique élevée après brasage, de manière à utiliser des épaisseurs aussi faibles que possible, une formabilité suffisante pour une mise en forme aisée des tubes, ailettes collecteurs et plaques, avant brasage, et une bonne résistance à la corrosion. Bien entendu, il importe que l'alliage choisi soit aisé à couler et à laminer, et que le coût de fabrication des bandes soit compatible avec les exigences de l'industrie automobile. The properties required for the aluminum alloy strips used for the manufacture of brazed exchangers are in particular good brazability, high mechanical strength after brazing, so as to use thicknesses as low as possible, formability sufficient for easy shaping of tubes, manifold fins and plates, before brazing, and good corrosion resistance. Of course, it is important that the alloy chosen is easy to cast and roll, and that the cost of manufacturing the strips is compatible with the requirements of the automotive industry.
Un alliage utilisé est le 3003 de composition (% en poids selon la norme EN 573-3) : An alloy used is 3003 with the composition (% by weight according to standard EN 573-3):
Si < 0,6 % Fe < 0,7 % Cu : 0,05 - 0,20 % Mn : 1,0 - 1,5 % Zn < 0,10 % autres éléments < 0,05 % chacun et < 0,15 % au total, balance aluminium. De nombreux alliages ont été proposés pour améliorer l'une ou l'autre des propriétés d'emploi mentionnées précédemment, plus particulièrement la résistance à la corrosion, d'où l'appellation d'alliages " long-life " qui leur est parfois donnée dans la profession.Si <0.6% Fe <0.7% Cu: 0.05 - 0.20% Mn: 1.0 - 1.5% Zn <0.10% other elements <0.05% each and <0, 15% in total, aluminum balance. Numerous alloys have been proposed to improve one or the other of the use properties mentioned above, more particularly the resistance to corrosion, hence the name of “long-life” alloys which is sometimes given to them. in the profession.
Le brevet US 5,125,452 (Sumitomo Light Métal Industries et Nippondenso) décrit des bandes plaquées dont l'alliage de base a pour composition : US Patent 5,125,452 (Sumitomo Light Métal Industries and Nippondenso) describes plated bands whose base alloy has the following composition:
Si < 0,1 Fe < 0,3 Cu : 0,05 - 0,35 Mn : 0,3 - 1,5 Mg : 0,05 - 0,5 Si <0.1 Fe <0.3 Cu: 0.05 - 0.35 Mn: 0.3 - 1.5 Mg: 0.05 - 0.5
Ti : 0,05 - 0,35 avec Cu - 0,2 < Mg < Cu + 0,2. Ti: 0.05 - 0.35 with Cu - 0.2 <Mg <Cu + 0.2.
Le brevet EP 0326337 (Alcan International) décrit une bande plaquée dont l'alliage de base a pour composition : Patent EP 0326337 (Alcan International) describes a plated strip whose base alloy has the composition:
Si < 0,15 Fe < 0,4 Cu : 0,1 - 0,6 Mn : 0,7 - 1,5 Mg < 0,8. Si <0.15 Fe <0.4 Cu: 0.1 - 0.6 Mn: 0.7 - 1.5 Mg <0.8.
La faible teneur en Si, de préférence < 0,05%, permet la formation d'une couche dense de précipités au Mn, qui peut jouer le rôle de barrière à la diffusion du silicium de l'alliage de revêtement, et augmente la résistance à la corrosion. WO 94/22633 est une variante du précédent qui ne diffère que par une teneur en Cu plus élevée (0,6 - 0,9%). The low Si content, preferably <0.05%, allows the formation of a dense layer of Mn precipitates, which can act as a barrier to the diffusion of the silicon of the coating alloy, and increases the strength. corrosion. WO 94/22633 is a variant of the previous one which differs only by a higher Cu content (0.6 - 0.9%).
Le brevet US 5,350,436 (Kobe Alcoa et Nippondenso) décrit un alliage de base de composition : Si : 0,3 - 1,3 Cu < 0,2 Mn : 0,3 - 1,5 Mg < 0,2 Ti : 0,02 - 0,3 Fe non mentionné. US Patent 5,350,436 (Kobe Alcoa and Nippondenso) describes a base alloy of composition: Si: 0.3 - 1.3 Cu <0.2 Mn: 0.3 - 1.5 Mg <0.2 Ti: 0, 02 - 0.3 Fe not mentioned.
Sans être lié par la théorie, il semblerait que la teneur élevée en Si (0,8% dans les exemples) permet de compenser l'absence de Cu et Mg pour la résistance mécanique, la présence de Ti contribue à une bonne résistance à la corrosion et l'absence de Mg favorise une bonne brasabilité. Without being bound by theory, it would seem that the high Si content (0.8% in the examples) makes it possible to compensate for the absence of Cu and Mg for mechanical strength, the presence of Ti contributes to good resistance to corrosion. corrosion and the absence of Mg promotes good solderability.
Le brevet EP 0718072 (Hoogovens Aluminium Walzprodukte) décrit un alliage de base de composition : Si > 0,15 Fe < 0,8 Cu : 0,2 - 2 Mn : 0,7 - 1,5 Mg : 0,1 - 0,6 avec Patent EP 0718072 (Hoogovens Aluminum Walzprodukte) describes a base alloy of composition: Si> 0.15 Fe <0.8 Cu: 0.2 - 2 Mn: 0.7 - 1.5 Mg: 0.1 - 0 , 6 with
Cu + Mg < 0,7 et addition possible de Ti, Cr, Zr ou V. Les exemples montrent des teneurs en Si de 0,5%. Cu + Mg <0.7 and possible addition of Ti, Cr, Zr or V. The examples show Si contents of 0.5%.
Le brevet JP 2000167688 (Sumitomo Light Métal Ind) divulgue un alliage d'âme en aluminium comprenant, en pourcentages massiques, de 0,5 à 2,0 % de Mn, de 0,1 à 1,0 % de Cu, <= 0,1 % de Si, <= 0,3 % de Fe, de 0,06 à 0,35 % de Ti, <= 0,04 % de Mg et des impuretés inévitables, le reste étant de l'aluminium. JP 2000167688 (Sumitomo Light Métal Ind) discloses an aluminum core alloy comprising, in weight percentages, from 0.5 to 2.0% Mn, 0.1 to 1.0% Cu, <= 0.1% Si, <= 0.3% Fe, 0.06-0.35% Ti, <= 0.04% Mg and unavoidable impurities, the rest being aluminum.
Si on veut résumer l'enseignement de l'état de la technique pour ce type d'alliage, on constate qu'une première catégorie d'alliages présente une teneur très faible en Si (< 0,15 et de préférence < 0,05%) accompagnée ou non d'une teneur en Fe faible, mais, dans tous les cas, moins exigeante que pour Si. Ces teneurs très faibles en Si (< 0,05 %) ne peuvent s'obtenir qu'en partant de bases pures, ce qui augmente les coûts de fabrication. Une deuxième catégorie d'alliages, en remettant en cause la nécessité d'une teneur très faible en Si pour obtenir une bonne résistance à la corrosion, présente au contraire une teneur plutôt élevée en Si (0,5 à 0,8%), éventuellement pour compenser la perte de résistance mécanique liée à de faibles teneurs en éléments durcissants Mg et Cu. En effet, pour le brasage avec flux, il est connu que la teneur en Mg doit être réduite, pour limiter la migration de Mg à la surface de la couche de placage, qui conduit à la formation d'une couche épaisse d'oxyde MgO. La présence de cet oxyde oblige à augmenter la quantité de flux sur les surfaces à braser, ce qui augmente le coût de l'assemblage et détériore l'aspect de surface. D'autres références encore visent une teneur en Si intermédiaire (voir par exemple EP1075935, EP1413427, EP2969308, ou encore US 9,546,829). If we want to summarize the teaching of the state of the art for this type of alloy, we see that a first category of alloys has a very low Si content (<0.15 and preferably <0.05 %) with or without a low Fe content, but, in all cases, less demanding than for Si. These very low Si contents (<0.05%) can only be obtained starting from bases pure, which increases manufacturing costs. A second category of alloys, by questioning the need for a very low Si content to obtain good corrosion resistance, on the contrary has a rather high Si content (0.5 to 0.8%), possibly for compensate for the loss of mechanical strength linked to low contents of Mg and Cu hardening elements. In fact, for soldering with flux, it is known that the Mg content must be reduced, in order to limit the migration of Mg to the surface of the cladding layer, which leads to the formation of a thick layer of MgO oxide. . The presence of this oxide makes it necessary to increase the quantity of flux on the surfaces to be brazed, which increases the cost of the assembly and deteriorates the surface appearance. Still other references relate to an intermediate Si content (see for example EP1075935, EP1413427, EP2969308, or else US 9,546,829).
Quant à l'élément Cu, son influence sur la résistance à la corrosion semble controversée. Certaines références incitent à ne pas utiliser une quantité de Cu trop élevée (voir notamment le brevet US 6,019,939 d'Alcan International Limited). As for the element Cu, its influence on corrosion resistance seems controversial. Certain references encourage not to use an excessively high quantity of Cu (see in particular US patent 6,019,939 to Alcan International Limited).
Face à une demande du marché croissante, il demeure un besoin d'un nouvel alliage d'âme ayant une résistance à la corrosion améliorée par rapport aux alliages existants, sans dégradation de la résistance mécanique ou de la brasabilité. Un tel alliage d'âme pourrait permettre de répondre à la demande toujours présente de réduction d'épaisseur des produits. In the face of increasing market demand, there remains a need for a new core alloy having improved corrosion resistance over existing alloys, without degradation in strength or solderability. Such a core alloy could make it possible to meet the ever-present demand for reducing the thickness of the products.
Objet de l'invention Object of the invention
De manière surprenante, la demanderesse a déterminé un domaine de composition permettant d'améliorer la résistance à la corrosion sans dégradation de la résistance mécanique ou de la brasabilité. Surprisingly, the Applicant has determined a range of composition making it possible to improve corrosion resistance without degrading mechanical strength or solderability.
L'invention a ainsi pour objet une bande, destinée à la fabrication d'échangeurs thermiques brasés, ayant une âme en alliage d'aluminium de composition (% en masse) : The subject of the invention is thus a strip, intended for the manufacture of brazed heat exchangers, having an aluminum alloy core of composition (% by mass):
Si : 0,10 - 0,30 %, de préférence 0,15 - 0,25 % Si: 0.10 - 0.30%, preferably 0.15 - 0.25%
Fe < 0,20 % Fe <0.20%
Cu : 0,75 - 1,05 %, de préférence 0,75 - 1,02 %, plus préférentiellement 0,75-1,0 % Cu: 0.75 - 1.05%, preferably 0.75 - 1.02%, more preferably 0.75-1.0%
Mn : 1,2 - 1,7 %, de préférence 1,2 - 1,55 %, plus préférentiellement 1,25 - 1,4 % Mn: 1.2 - 1.7%, preferably 1.2 - 1.55%, more preferably 1.25 - 1.4%
Mg < 0,03 % de préférence < 0,025 %, plus préférentiellement < 0,015 % Mg <0.03% preferably <0.025%, more preferably <0.015%
Zn < 0,1 % Zn <0.1%
Ti < 0,15 % Ti <0.15%
autres éléments < 0,05 % chacun et < 0,15 % au total, other elements <0.05% each and <0.15% in total,
reste aluminium. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une bande, comprenant les étapes successives de : remains aluminum. The subject of the invention is also a method of manufacturing a strip, comprising the successive steps of:
- coulée d'une plaque en alliage d'âme ; - casting of a core alloy plate;
- placage éventuel avec au moins un alliage d'aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d'aluminium intercalaire ; - optional plating with at least one brazing aluminum alloy and optionally at least one intermediate aluminum alloy;
- préchauffage à une température de 450 à 520°C de préférence avec un maintien à la température maximale pendant moins de 12 heures, plus préférentiellement pendant moins de 3h ; - preheating to a temperature of 450 to 520 ° C, preferably with a maintenance at the maximum temperature for less than 12 hours, more preferably for less than 3 hours;
- laminage à chaud de cette plaque sans homogénéisation préalable à une température de 450 à 520°C jusqu'à une épaisseur de 2 à 6 mm, - hot rolling of this plate without prior homogenization at a temperature of 450 to 520 ° C to a thickness of 2 to 6 mm,
- laminage à froid à l'épaisseur désirée, l'épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et - cold rolling to the desired thickness, the thickness of the strip after cold rolling preferably being 0.15 to 3 mm and
- recuit à une température de 240 à 450°C , de préférence de 240 à 380°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures, de préférence pendant 20 minutes à 3 heures. - annealing at a temperature of 240 to 450 ° C, preferably 240 to 380 ° C, with maintenance at the maximum temperature for 10 minutes to 15 hours, preferably for 20 minutes to 3 hours.
Selon une variante, l'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une bande selon la présente invention, comprenant les étapes successives de : According to one variant, the subject of the invention is also a method for manufacturing a strip according to the present invention, comprising the successive steps of:
- coulée d'une plaque en alliage d'âme, - casting of a core alloy plate,
- homogénéisation de cette plaque entre 580 et 630°C pendant 1 à 24 heures ; - homogenization of this plate between 580 and 630 ° C for 1 to 24 hours;
- placage éventuel avec au moins un alliage d'aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d'aluminium intercalaire ; - optional plating with at least one brazing aluminum alloy and optionally at least one intermediate aluminum alloy;
- préchauffage à une température de 450 à 520°C de préférence avec un maintien à la température maximale pendant moins de 12 heures, plus préférentiellement pendant moins de 3h ; - preheating to a temperature of 450 to 520 ° C, preferably with a maintenance at the maximum temperature for less than 12 hours, more preferably for less than 3 hours;
- laminage à chaud de la plaque homogénéisée et éventuellement plaquée à une - - température de 450 à 520°C jusqu'à une épaisseur de 2 à 6 mm ; - hot rolling of the homogenized and possibly plated plate at a - - temperature of 450 to 520 ° C up to a thickness of 2 to 6 mm;
- laminage à froid à l'épaisseur désirée, l'épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et - cold rolling to the desired thickness, the thickness of the strip after cold rolling preferably being 0.15 to 3 mm and
- recuit à une température de 240 à 450°C , de préférence de 240 à 380°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures, de préférence pendant 20 minutes à 3 heures. - annealing at a temperature of 240 to 450 ° C, preferably 240 to 380 ° C, with maintenance at the maximum temperature for 10 minutes to 15 hours, preferably for 20 minutes to 3 hours.
L'invention a également pour objet un échangeur de chaleur réalisé au moins en partie à partir d'une bande selon la présente invention. L'invention a également pour objet l'utilisation d'une bande selon la présente invention, pour la fabrication d'un échangeur de chaleur, ladite bande présentant une résistance à la corrosion améliorée sans dégradation de la résistance mécanique ou de la brasabilité.The subject of the invention is also a heat exchanger produced at least in part from a strip according to the present invention. A subject of the invention is also the use of a strip according to the present invention, for the manufacture of a heat exchanger, said strip exhibiting improved corrosion resistance without degradation of the mechanical resistance or of the solderability.
Description des figures Description of figures
[Fig. 1] La figure 1 représente les micrographies en coupe des bandes après test SWAAT (ASTM G85A3) pour les échantillons de l'exemple 1, après quatre semaines d'exposition. Les sites de corrosion les plus profonds sont représentés. Le repère A correspond à l'échantillon ayant un alliage d'âme A (art antérieur). Le repère B correspond à l'échantillon ayant un alliage d'âme B (selon l'invention). Le repère C correspond à l'échantillon ayant un alliage d'âme C (selon l'invention). [Fig. 1] FIG. 1 represents the sectional micrographs of the bands after SWAAT test (ASTM G85A3) for the samples of Example 1, after four weeks of exposure. The deepest corrosion sites are shown. The mark A corresponds to the sample having a core alloy A (prior art). The mark B corresponds to the sample having a core alloy B (according to the invention). The mark C corresponds to the sample having a core C alloy (according to the invention).
[Fig. 2] La figure 2 représente les micrographies en coupe des bandes après test SWAAT pour les échantillons de l'exemple 2, après deux semaines d'exposition. Le repère E correspond à l'échantillon ayant un alliage d'âme E (selon l'invention). Le repère F correspond à l'échantillon ayant un alliage d'âme F (art antérieur). [Fig. 2] FIG. 2 represents the sectional micrographs of the bands after SWAAT test for the samples of Example 2, after two weeks of exposure. The E mark corresponds to the sample having an E core alloy (according to the invention). The mark F corresponds to the sample having a core alloy F (prior art).
Description de l'invention Description of the invention
Dans la description et les revendications, sauf indication contraire : In the description and the claims, unless otherwise indicated:
la désignation des alliages d’aluminium est conforme à la nomenclature de The Aluminum Association ; the designation of aluminum alloys conforms to the nomenclature of The Aluminum Association;
les teneurs en éléments chimiques sont désignées en pourcentages massiques. the contents of chemical elements are designated as percentages by mass.
La bande selon la présente invention comprend une âme en alliage d'aluminium de composition (% en masse) : The strip according to the present invention comprises an aluminum alloy core of composition (% by mass):
Si : 0,10 - 0,30 %, de préférence 0,15 - 0,25 % Si: 0.10 - 0.30%, preferably 0.15 - 0.25%
Fe < 0,20 % Fe <0.20%
Cu : 0,75 - 1,05 %, de préférence 0,75 - 1,02 %, plus préférentiellement 0,75-1,0 % Cu: 0.75 - 1.05%, preferably 0.75 - 1.02%, more preferably 0.75-1.0%
Mn : 1,2 - 1,7 %, de préférence 1,2 - 1,55 %, plus préférentiellement 1,25 - 1,4 % Mn: 1.2 - 1.7%, preferably 1.2 - 1.55%, more preferably 1.25 - 1.4%
Mg < 0,03 % de préférence < 0,025 %, plus préférentiellement < 0,015 % Mg <0.03% preferably <0.025%, more preferably <0.015%
Zn < 0,1 % Zn <0.1%
Ti < 0,15 % Ti <0.15%
autres éléments < 0,05 % chacun et < 0,15 % au total, other elements <0.05% each and <0.15% in total,
reste aluminium. remains aluminum.
Les limites de composition de l'alliage d'âme peuvent se justifier de la manière suivante. Une teneur minimale en silicium de 0,10 % permet d'éviter d'utiliser une base pure, dont le coût est élevé. Par ailleurs, dans les alliages contenant du magnésium, le silicium contribue à la résistance mécanique par formation de précipités Mg2Si. Au-delà de 0,30%, le silicium peut avoir une influence défavorable sur la résistance à la corrosion, à cause de la formation de dispersoïdes au manganèse AIMnSi et AIMnFeSi. The compositional limits of the core alloy can be justified as follows. A minimum silicon content of 0.10% makes it possible to avoid using a pure base, the cost of which is high. Furthermore, in alloys containing magnesium, silicon contributes to the mechanical strength by forming Mg2Si precipitates. Beyond 0.30%, silicon can have an unfavorable influence on corrosion resistance, due to the formation of manganese dispersoids AIMnSi and AIMnFeSi.
Une teneur en fer limitée à moins de 0,25% est également favorable à la résistance à la corrosion et à la formabilité, mais il n'est pas nécessaire de descendre à des teneurs très faibles < 0,15% qui conduiraient à des prix de revient élevés. An iron content limited to less than 0.25% is also favorable to corrosion resistance and formability, but it is not necessary to go down to very low contents <0.15% which would lead to prices high cost.
Le cuivre est un élément durcissant qui contribue à la résistance mécanique, mais au-delà de 1,1%, il se forme des composés intermétalliques grossiers à la coulée qui nuisent à l'homogénéité du métal et constituent des sites d'initiation de la corrosion. Copper is a hardening element which contributes to the mechanical resistance, but above 1.1%, coarse intermetallic compounds are formed on casting which adversely affect the homogeneity of the metal and constitute sites of initiation of the metal. corrosion.
Le manganèse est dans des limites voisines de celles de l'alliage 3003 ; il contribue à la résistance mécanique et à la résistance à la corrosion. The manganese is within limits close to those of the alloy 3003; it contributes to mechanical strength and corrosion resistance.
Une addition limitée de zinc peut avoir un effet bénéfique sur la résistance à la corrosion, en modifiant les mécanismes électrochimiques, notamment pour les alliages les plus chargés en cuivre. Elle doit rester cependant en dessous de 0,2% pour éviter une trop forte susceptibilité à la corrosion généralisée. A limited addition of zinc can have a beneficial effect on corrosion resistance, by modifying the electrochemical mechanisms, especially for the alloys with the highest copper content. However, it must remain below 0.2% to avoid too high a susceptibility to generalized corrosion.
De préférence, l'alliage d'âme comprend moins de 0,1 % de Ti. De préférence, l'alliage d'âme comprend au moins 0,05 %, plus préférentiellement au moins 0,06 % de Ti. Preferably, the core alloy comprises less than 0.1% Ti. Preferably, the core alloy comprises at least 0.05%, more preferably at least 0.06% Ti.
Alliage d'aluminium de brasage Aluminum alloy brazing
Les bandes selon la présente invention ont une épaisseur généralement comprise de 0,05 à 3 mm, de préférence 0,15 à 2,5 mm, en fonction du type de pièce fabriquée, et peuvent être plaqués d'un alliage de couverture, qui peut être soit un alliage de brasage, soit un alliage jouant le rôle d'anode sacrificielle pour protéger la pièce de la corrosion tel qu'un alliage au zinc comme l'alliage AA7072. The strips according to the present invention have a thickness generally comprised from 0.05 to 3 mm, preferably 0.15 to 2.5 mm, depending on the type of part manufactured, and can be plated with a cover alloy, which can be either a brazing alloy or an alloy playing the role of sacrificial anode to protect the part from corrosion, such as a zinc alloy such as the AA7072 alloy.
Selon une variante de la présente invention, l'alliage d'aluminium de brasage ne comprend pas d'ajout volontaire de Zn, le Zn étant alors présent de préférence selon une quantité correspondant aux impuretés, soit inférieure à 0,05 % en masse. According to a variant of the present invention, the brazing aluminum alloy does not include a deliberate addition of Zn, the Zn then preferably being present in an amount corresponding to the impurities, ie less than 0.05% by mass.
L'alliage de brasage est de la famille des alliages 4xxx avec une température de liquidus suffisamment basse par rapport au solidus de l'alliage d'âme pour disposer d'un intervalle de température suffisant pour le brasage, une résistance mécanique acceptable et une bonne mouillabilité. Ces alliages peuvent contenir des éléments d'addition, par exemple du strontium. The brazing alloy is of the 4xxx family of alloys with a liquidus temperature sufficiently low compared to the solidus of the core alloy to have a sufficient temperature range for brazing, acceptable mechanical strength and good wettability. These alloys can contain addition elements, for example strontium.
De préférence, la bande selon la présente invention est plaquée sur une ou deux faces d'un alliage d'aluminium de brasage, de préférence un alliage 4xxx comprenant de 4 à 13 %, de préférence de 6 à 11 % en masse de Si et jusqu'à 0,5 %, de préférence jusqu'à 0,3 % en masse de Fe. De préférence, l'alliage d'aluminium de brasage comprend (% en masse) : Preferably, the strip according to the present invention is plated on one or both sides of a brazing aluminum alloy, preferably a 4xxx alloy comprising from 4 to 13%, preferably from 6 to 11% by mass of Si and up to 0.5%, preferably up to 0.3% by mass of Fe. Preferably, the brazing aluminum alloy comprises (% by mass):
Si : de 5 à 13 % ; Si: from 5 to 13%;
Fe : jusqu'à 1 % ; Fe: up to 1%;
Cu : jusqu'à 0,4 %, de préférence jusqu'à 0,1 % ; Cu: up to 0.4%, preferably up to 0.1%;
Mn : jusqu'à 0,2 %, de préférence jusqu'à 0,1 % ; Mn: up to 0.2%, preferably up to 0.1%;
Mg : jusqu'à 0,3 %, de préférence jusqu'à 0,1 % ; Mg: up to 0.3%, preferably up to 0.1%;
Zn : jusqu'à 0,2 %, de préférence jusqu'à 0,1 % ; Zn: up to 0.2%, preferably up to 0.1%;
Ti : jusqu'à 0,30 %, de préférence jusqu'à 0,1 % ; Ti: up to 0.30%, preferably up to 0.1%;
autres éléments : inférieurs à 0,05 % chacun et inférieurs à 0,15 % au total ; other items: less than 0.05% each and less than 0.15% in total;
reste aluminium. remains aluminum.
A titre d'exemple, la composition AA4045 est un alliage d'aluminium qui peut convenir comme alliage de brasage selon la présente invention. Sa composition est, en % en masse : de 9 à 11 % de Si, jusqu'à 0,8 % de Fe, jusqu'à 0,30 % de Cu, jusqu'à 0,05 % de Mn, jusqu'à 0,05 % de Mg, jusqu'à 0,10 % de Zn, jusqu'à 0,20 % de Ti, autres éléments inférieurs à 0,05 % chacun et inférieurs à 0,15 % au total, le reste étant de l'aluminium. By way of example, composition AA4045 is an aluminum alloy which may be suitable as a brazing alloy according to the present invention. Its composition is, in% by mass: from 9 to 11% of Si, up to 0.8% of Fe, up to 0.30% of Cu, up to 0.05% of Mn, up to 0.05% Mg, up to 0.10% Zn, up to 0.20% Ti, other elements less than 0.05% each and less than 0.15% in total, the remainder being aluminum.
A titre d'exemple, la composition précédente comprend de préférence jusqu'à 0,6 % de Fe. By way of example, the preceding composition preferably comprises up to 0.6% Fe.
A titre d'exemple, la composition précédente comprend de préférence jusqu' à 0,1 % de Cu.By way of example, the preceding composition preferably comprises up to 0.1% Cu.
A titre d'exemple, la composition AA4343 est un alliage d'aluminium qui peut convenir comme alliage de brasage selon la présente invention. Sa composition est, en % en masse : de 6,8 à 8,2 % de Si, jusqu'à 0,8 % de Fe, jusqu'à 0,25 % de Cu, jusqu'à 0,10 % de Mn, jusqu'à 0,05 % de Mg, autres éléments inférieurs à 0,05 % chacun et inférieurs à 0,15 % au total, le reste étant de l'aluminium. By way of example, composition AA4343 is an aluminum alloy which may be suitable as a brazing alloy according to the present invention. Its composition is, in% by mass: from 6.8 to 8.2% of Si, up to 0.8% of Fe, up to 0.25% of Cu, up to 0.10% of Mn , up to 0.05% Mg, other elements less than 0.05% each and less than 0.15% in total, the remainder being aluminum.
A titre d'exemple, la composition précédente comprend de préférence jusqu'à 0,3 % de Fe. A titre d'exemple, la composition précédente comprend de préférence jusqu' à 0,1 % de Cu. De préférence, l'alliage de brasage selon la présente invention ne comprend pas de Mg.By way of example, the preceding composition preferably comprises up to 0.3% of Fe. By way of example, the preceding composition preferably comprises up to 0.1% of Cu. Preferably, the brazing alloy according to the present invention does not include Mg.
On peut également utiliser comme placage, sur l'une des faces, un alliage d'aluminium à effet d'anode sacrificielle, notamment un alliage contenant du zinc, tel que l'alliage AA7072. Alliage d'aluminium intercalaire It is also possible to use as plating, on one of the faces, an aluminum alloy with a sacrificial anode effect, in particular an alloy containing zinc, such as the AA7072 alloy. Aluminum alloy interlayer
De préférence, la bande selon la présente invention est plaquée sur une ou deux faces d'un alliage d'aluminium dit intercalaire, placé entre l'âme et l'éventuel alliage de brasage, de préférence comprenant (en % massique) : Preferably, the strip according to the present invention is plated on one or two faces of a so-called interlayer aluminum alloy, placed between the core and the possible brazing alloy, preferably comprising (in% by mass):
Si : jusqu'à 0,5 %, plus préférentiellement jusqu'à 0,2 % ; Si: up to 0.5%, more preferably up to 0.2%;
Fe : jusqu'à 0,7 %, plus préférentiellement jusqu'à 0,3 %, encore plus préférentiellement jusqu'à 0,2 % ; Fe: up to 0.7%, more preferably up to 0.3%, even more preferably up to 0.2%;
Mn : de 0,3 à 1,4 %, plus préférentiellement de 0,6 à 0,8 %, selon une variante entre 1 et 1,3 % ; Mn: from 0.3 to 1.4%, more preferably from 0.6 to 0.8%, according to a variant between 1 and 1.3%;
Cu : jusqu'à 0,3 %, de préférence jusqu'à 0,1 %, encore plus préférentiellement jusqu'à 0,05 % ; Cu: up to 0.3%, preferably up to 0.1%, even more preferably up to 0.05%;
autres éléments < 0,05 % chacun et < 0,15 % au total ; other elements <0.05% each and <0.15% in total;
reste aluminium. remains aluminum.
De préférence, l'alliage d'aluminium intercalaire de la bande selon la présente invention comprend (% en masse) : Si < 0,15 % ; Fe < 0,2 % ; Cu < 0,1 % ; Mn de 0,6 à 0,8 % ; Mg < 0,02 % ; autres éléments < 0,05 % et < 0,15 % au total, reste aluminium. Preferably, the intermediate aluminum alloy of the strip according to the present invention comprises (% by mass): Si <0.15%; Fe <0.2%; Cu <0.1%; Mn from 0.6 to 0.8%; Mg <0.02%; other elements <0.05% and <0.15% in total, remainder of aluminum.
De préférence, l'alliage d'aluminium intercalaire est un alliage de la série AA3xxx. Preferably, the intermediate aluminum alloy is an AA3xxx series alloy.
Bande Bandaged
La bande selon la présente invention est une bande dite de brasage, qui peut servir à la fabrication de différentes parties d'un échangeur thermique, par exemple des tubes, des plaques, des collecteurs, etc. The strip according to the present invention is a so-called brazing strip, which can be used for the manufacture of different parts of a heat exchanger, for example tubes, plates, collectors, etc.
Procédé Process
L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une bande, comprenant les étapes successives de : The subject of the invention is also a method of manufacturing a strip, comprising the successive steps of:
- coulée d'une plaque en alliage d'âme ; - casting of a core alloy plate;
- placage éventuel avec au moins un alliage d'aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d'aluminium intercalaire ; - optional plating with at least one brazing aluminum alloy and optionally at least one intermediate aluminum alloy;
- préchauffage à une température de 450 à 520°C de préférence avec un maintien à la température maximale pendant moins de 12 heures, plus préférentiellement pendant moins de 3h ; - preheating to a temperature of 450 to 520 ° C, preferably with a maintenance at the maximum temperature for less than 12 hours, more preferably for less than 3 hours;
- laminage à chaud sans homogénéisation préalable à une température de 450 à 520°C jusqu'à une épaisseur de 2 à 6 mm ; - hot rolling without prior homogenization at a temperature of 450 to 520 ° C up to a thickness of 2 to 6 mm;
- laminage à froid à l'épaisseur désirée, l'épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et - cold rolling to the desired thickness, the thickness of the strip after cold rolling preferably being 0.15 to 3 mm and
- recuit à une température de 240 à 450°C , de préférence de 240 à 380°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures, de préférence pendant 20 minutes à 3 heures. - annealing at a temperature of 240 to 450 ° C, preferably 240 to 380 ° C, with maintenance at the maximum temperature for 10 minutes to 15 hours, preferably for 20 minutes to 3 hours.
Selon une variante, l'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'une bande selon la présente invention, comprenant les étapes successives de : According to one variant, the subject of the invention is also a method for manufacturing a strip according to the present invention, comprising the successive steps of:
- coulée d'une plaque en alliage d'âme ; - homogénéisation de cette plaque à une température de 580 à 630°C pendant 1 à 24 heures ; - casting of a core alloy plate; - homogenization of this plate at a temperature of 580 to 630 ° C for 1 to 24 hours;
- placage éventuel avec au moins un alliage d'aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d'aluminium intercalaire ; - optional plating with at least one brazing aluminum alloy and optionally at least one intermediate aluminum alloy;
- préchauffage à une température de 450 à 520°C de préférence avec un maintien à la température maximale pendant moins de 12 heures, plus préférentiellement pendant moins de 3h ; - preheating to a temperature of 450 to 520 ° C, preferably with a maintenance at the maximum temperature for less than 12 hours, more preferably for less than 3 hours;
- laminage à chaud de la plaque homogénéisée et éventuellement plaquée, à une température de 450 à 520°C jusqu'à une épaisseur de 2 à 6 mm ; - hot rolling of the homogenized and possibly plated plate, at a temperature of 450 to 520 ° C to a thickness of 2 to 6 mm;
- laminage à froid à l'épaisseur désirée, l'épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et - cold rolling to the desired thickness, the thickness of the strip after cold rolling preferably being 0.15 to 3 mm and
- recuit à une température de 240 à 450°C , de préférence de 240 à 380°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures, de préférence pendant 20 minutes à 3 heures. - annealing at a temperature of 240 to 450 ° C, preferably 240 to 380 ° C, with maintenance at the maximum temperature for 10 minutes to 15 hours, preferably for 20 minutes to 3 hours.
De préférence, il n'y a pas de recuit intermédiaire dans les procédés selon la présente invention. Preferably, there is no intermediate annealing in the processes according to the present invention.
Lorsqu'elle est destinée à des pièces avec une mise en forme importante, la bande peut être utilisée à l'état recuit (état O) en procédant à un recuit final à une température comprise entre 320 et 380°C, en four continu ou en four batch. Ce recuit conduit à la recristallisation de l'alliage et améliore la formabilité. Dans les autres cas, elle est utilisée à l'état écroui, qui conduit à une meilleure résistance mécanique, par exemple un état H14 ou H24 (selon la norme NF EN 515), ce dernier état étant obtenu par un recuit de restauration entre 250 et 300°C, évitant la recristallisation When intended for parts with significant shaping, the strip can be used in the annealed state (O state) by carrying out a final annealing at a temperature between 320 and 380 ° C, in a continuous furnace or in batch oven. This annealing leads to the recrystallization of the alloy and improves the formability. In other cases, it is used in the hardened state, which leads to better mechanical resistance, for example an H14 or H24 state (according to standard NF EN 515), the latter state being obtained by a restoration annealing between 250 and 300 ° C, avoiding recrystallization
Avant d'installer le matériau de placage, on peut procéder à une homogénéisation de la plaque d'alliage d'âme à une température comprise de 580 à 630°C. Cette homogénéisation est favorable à la ductilité de la bande laminée et elle est recommandée lorsque la bande est utilisée à l'état O. Elle favorise la coalescence des dispersoïdes au Mn. Prior to installing the plating material, the core alloy plate can be homogenized at a temperature of 580 to 630 ° C. This homogenization is favorable to the ductility of the rolled strip and it is recommended when the strip is used in the O state. It promotes the coalescence of the dispersoids with Mn.
Utilisation use
L'invention a également pour objet un échangeur de chaleur réalisé au moins en partie à partir d'une bande selon la présente invention. The subject of the invention is also a heat exchanger produced at least in part from a strip according to the present invention.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'une bande selon la présente invention, pour la fabrication d'un échangeur de chaleur, ladite bande présentant une résistance à la corrosion améliorée sans dégradation de la résistance mécanique ou de la brasabilité. Les bandes selon la présente invention peuvent être utilisées dans la fabrication des radiateurs, notamment d'automobiles, tels que les radiateurs de refroidissement du moteur, les radiateurs d'huile, les radiateurs de chauffage et les refroidisseurs d'air de suralimentation, ainsi que dans les systèmes de climatisation. A subject of the invention is also the use of a strip according to the present invention, for the manufacture of a heat exchanger, said strip exhibiting improved corrosion resistance without degradation of the mechanical resistance or of the solderability. The tapes according to the present invention can be used in the manufacture of radiators, in particular of automobiles, such as engine cooling radiators, oil radiators, heating radiators and charge air coolers, as well as in air conditioning systems.
Exemples Examples
Exemple 1 Example 1
Quatre alliages ont été coulés, dont les compositions sont données dans le Tableau 1 ci-après en pourcentages massiques. L'alliage A est un alliage d'âme selon l'art antérieur. Les alliages B et C sont des alliages d'âme selon la présente invention. L'alliage D est un alliage de brasage AA4343. Four alloys were cast, the compositions of which are given in Table 1 below in percentages by weight. Alloy A is a core alloy according to the prior art. Alloys B and C are core alloys according to the present invention. Alloy D is AA4343 brazing alloy.
[Tableau 1] [Table 1]
Les alliages décrits dans le Tableau 1 ci-avant ont été utilisés pour former des sandwichs à trois couches ayant une épaisseur totale de 220 pm, selon la configuration suivante : The alloys described in Table 1 above were used to form three-layer sandwiches having a total thickness of 220 µm, according to the following configuration:
alliage de brasage (alliage D - 10 % de l'épaisseur totale) brazing alloy (alloy D - 10% of total thickness)
alliage d'âme (alliage A, B ou C - 80 % de l'épaisseur totale) core alloy (alloy A, B or C - 80% of total thickness)
alliage de brasage (alliage D - 10 % de l'épaisseur totale). brazing alloy (alloy D - 10% of total thickness).
Après coulée et assemblage des couches, les sandwichs ont été préchauffés à 500°C et laminés à chaud à cette température jusqu'à une épaisseur totale de 3,5 mm. Ensuite, les sandwichs ont été laminés à froid sans recuits intermédiaires jusqu'à une épaisseur totale de 220 pm. Enfin, les bandes obtenues ont été soumises à un recuit de restauration pour obtenir un état métallurgique H24, à 240°C pendant 2 heures. After casting and assembling the layers, the sandwiches were preheated to 500 ° C. and hot rolled at this temperature to a total thickness of 3.5 mm. Then the sandwiches were cold rolled without intermediate annealing to a total thickness of 220 µm. Finally, the bands obtained were subjected to a restoration annealing to obtain a metallurgical state H24, at 240 ° C. for 2 hours.
Un brasage a ensuite été réalisé dans un four Camlaw pendant 2 minutes à 600°C. Brazing was then carried out in a Camlaw oven for 2 minutes at 600 ° C.
Sur les sandwichs ainsi obtenus, la profondeur de piqûration a été déterminée à l'aide du test SWAAT (sea water acetic acid test) selon la norme ASTM G85A3, suivie d'une observation micrographique au microscope optique (grossissement xlOO) après quatre semaines d'exposition. Les résultats sont représentés à la Figure 1. On the sandwiches thus obtained, the puncture depth was determined using the SWAAT test (sea water acetic acid test) according to the ASTM G85A3 standard, followed by micrographic observation under an optical microscope (magnification x100) after four weeks of 'exposure. The results are shown in Figure 1.
La Figure 1 montre que les alliages d'âme selon la présente invention permettent d'améliorer la résistance à la corrosion par rapport à l'alliage d'âme selon l'art antérieur. D'autre part, les résistances mécaniques après brasage des alliages A, B et C décrits dans le Tableau 1 ci-avant ont été mesurées selon la norme ISO 6892-1. Les résultats obtenus sont présentés dans le Tableau 2 ci-après. FIG. 1 shows that the core alloys according to the present invention make it possible to improve the corrosion resistance compared to the core alloy according to the prior art. On the other hand, the mechanical strengths after brazing of the alloys A, B and C described in Table 1 above were measured according to the ISO 6892-1 standard. The results obtained are presented in Table 2 below.
[Tableau 2] [Table 2]
D'après le Tableau 2 ci-avant, l'alliage d'âme selon la présente invention présente des résistances mécaniques du même ordre de grandeur, voire améliorées par rapport à l'alliage d'âme de l'art antérieur. According to Table 2 above, the core alloy according to the present invention exhibits mechanical strengths of the same order of magnitude, or even improved, compared to the core alloy of the prior art.
Exemple 2 Example 2
Trois alliages ont été coulés, dont les compositions sont données dans le Tableau 3 ci-après en pourcentages massiques. L'alliage E est un alliage d'âme selon la présente invention. L'alliage F est un alliage d'âme selon l'art antérieur. L'alliage D est un alliage de brasage AA4343. Three alloys were cast, the compositions of which are given in Table 3 below in percentages by weight. Alloy E is a core alloy according to the present invention. Alloy F is a core alloy according to the prior art. Alloy D is AA4343 brazing alloy.
[Tableau 3] [Table 3]
Les alliages décrits dans le Tableau 3 ci-avant ont été utilisés pour former des sandwichs à trois couches ayant une épaisseur totale de 400 pm, selon la configuration suivante : The alloys described in Table 3 above were used to form three-layer sandwiches having a total thickness of 400 µm, according to the following configuration:
alliage de brasage (alliage D - 7,5 % de l'épaisseur totale) brazing alloy (alloy D - 7.5% of total thickness)
alliage d'âme (alliage E ou F - 85 % de l'épaisseur totale) core alloy (alloy E or F - 85% of total thickness)
alliage de brasage (alliage D - 7,5 % de l'épaisseur totale). brazing alloy (alloy D - 7.5% of total thickness).
Après la coulée, homogénéisation et assemblage des couches, les sandwichs ont été préchauffés à 500°C et laminés à chaud à cette température jusqu'à une épaisseur totale de 3,5 mm. Ensuite, les sandwichs ont été laminés à froid sans recuits intermédiaires jusqu'à une épaisseur totale de 400 pm. Enfin, les bandes obtenues ont été soumises à un recuit pour obtenir un état métallurgique O à 360°C pendant 1 heure. After casting, homogenization and assembly of the layers, the sandwiches were preheated to 500 ° C and hot rolled at this temperature to a total thickness of 3.5 mm. Then the sandwiches were cold rolled without intermediate annealing to a total thickness of 400 µm. Finally, the strips obtained were subjected to annealing to obtain a metallurgical state 0 at 360 ° C. for 1 hour.
Un brasage a ensuite été réalisé dans un four Camlaw pendant 2 minutes à 600°C. Brazing was then carried out in a Camlaw oven for 2 minutes at 600 ° C.
Sur les sandwichs ainsi obtenus, la profondeur de piqûration a été déterminée à l'aide du test SWAAT (sea water acetic acid test) selon la norme ASTM G85A3, suivie d'une observation micrographique au microscope optique (grossissement xlOO) après deux semaines d'exposition. Les résultats sont représentés à la Figure 2. On the sandwiches thus obtained, the puncture depth was determined using the SWAAT test (sea water acetic acid test) according to the ASTM G85A3 standard, followed by an observation micrographic under optical microscope (magnification x100) after two weeks of exposure. The results are shown in Figure 2.
La Figure 2 montre que l'alliage d'âme selon la présente invention (comprenant notamment Cu de 0,75 à 1,05 %) permet d'améliorer la résistance à la corrosion par rapport à l'alliage d'âme selon l'art antérieur. FIG. 2 shows that the core alloy according to the present invention (comprising in particular Cu from 0.75 to 1.05%) makes it possible to improve the corrosion resistance compared with the core alloy according to the prior art.

Claims

REVENDICATIONS
1. Bande, destinée à la fabrication d'échangeurs thermiques brasés, ayant une âme en alliage d'aluminium de composition (% en masse) : 1. Strip, intended for the manufacture of brazed heat exchangers, having an aluminum alloy core of composition (% by mass):
Si : 0,10 - 0,30 %, de préférence 0,15 - 0,25 % Si: 0.10 - 0.30%, preferably 0.15 - 0.25%
Fe < 0,20 % Fe <0.20%
Cu : 0,75 - 1,05 %, de préférence 0,75 - 1,02 %, plus préférentiellement 0,75-1,0 % Cu: 0.75 - 1.05%, preferably 0.75 - 1.02%, more preferably 0.75-1.0%
Mn : 1,2 - 1,7 %, de préférence 1,2 - 1,55 %, plus préférentiellement 1,25 - 1,4 % Mg < 0,03 % de préférence < 0,025 %, plus préférentiellement < 0,015 % Mn: 1.2 - 1.7%, preferably 1.2 - 1.55%, more preferably 1.25 - 1.4% Mg <0.03% preferably <0.025%, more preferably <0.015%
Zn < 0,1 % Zn <0.1%
Ti < 0,15 % Ti <0.15%
autres éléments < 0,05 % chacun et < 0,15 % au total, other elements <0.05% each and <0.15% in total,
reste aluminium. remains aluminum.
2. Bande selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est plaquée sur une ou deux faces d'un alliage d'aluminium de brasage, de préférence un alliage 4xxx comprenant de 4 à 13 %, de préférence de 6 à 11 % en masse de Si et jusqu'à 0,5 %, de préférence jusqu'à 0,3 % en masse de Fe. 2. Strip according to claim 1, characterized in that it is plated on one or both sides of a brazing aluminum alloy, preferably a 4xxx alloy comprising from 4 to 13%, preferably from 6 to 11% by mass of Si and up to 0.5%, preferably up to 0.3% by mass of Fe.
3. Bande selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'alliage d'aluminium de brasage comprend (% en masse) : 3. Strip according to claim 2, characterized in that the brazing aluminum alloy comprises (% by mass):
Si : de 5 à 13 % ; Si: from 5 to 13%;
Fe : jusqu'à 1 % ; Fe: up to 1%;
Cu : jusqu'à 0,4 % ; Cu: up to 0.4%;
Mn : jusqu'à 0,2 % ; Mn: up to 0.2%;
Mg : jusqu'à 0,3 % ; Mg: up to 0.3%;
Zn : jusqu'à 0,2 % ; Zn: up to 0.2%;
Ti : jusqu'à 0,30 % ; Ti: up to 0.30%;
autres éléments : inférieurs à 0,05 % chacun et inférieurs à 0,15 % au total ; other items: less than 0.05% each and less than 0.15% in total;
reste aluminium. remains aluminum.
4. Bande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle est plaquée sur une ou deux faces d'un alliage d'aluminium dit intercalaire, placé entre l'âme et l'éventuel alliage de brasage, de préférence comprenant (en % massique) :4. Strip according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is plated on one or both sides of an aluminum alloy called interlayer, placed between the core and the possible brazing alloy, preferably comprising (in% by mass):
Si : jusqu'à 0,5 %, plus préférentiellement jusqu'à 0,2 % ; Si: up to 0.5%, more preferably up to 0.2%;
Fe : jusqu'à 0,7 %, plus préférentiellement jusqu'à 0,3 %, encore plus Fe: up to 0.7%, more preferably up to 0.3%, even more
préférentiellement jusqu'à 0,2 % ; preferably up to 0.2%;
Mn : de 0,3 à 1,4 %, plus préférentiellement de 0,6 à 0,8 %, selon une variante entre 1 et 1,3 % ; Mn: from 0.3 to 1.4%, more preferably from 0.6 to 0.8%, according to a variant between 1 and 1.3%;
Cu : jusqu'à 0,3 %, de préférence jusqu'à 0,1 %, encore plus préférentiellement jusqu'à 0,05 % ; Cu: up to 0.3%, preferably up to 0.1%, even more preferably up to 0.05%;
autres éléments < 0,05 % chacun et < 0,15 % au total ; other elements <0.05% each and <0.15% in total;
reste aluminium. remains aluminum.
5. Bande selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'alliage d'aluminium 5. Strip according to claim 4, characterized in that the aluminum alloy
intercalaire comprend (% en masse) : Si < 0,15 % ; Fe < 0,2 % ; Cu < 0,1 % ; Mn de 0,6 à 0,8 % ; Mg < 0,02 % ; autres éléments < 0,04 % et < 0,15 % au total, reste aluminium. interlayer comprises (% by mass): Si <0.15%; Fe <0.2%; Cu <0.1%; Mn from 0.6 to 0.8%; Mg <0.02%; other elements <0.04% and <0.15% in total, remainder aluminum.
6. Procédé de fabrication d'une bande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant les étapes successives de : 6. A method of manufacturing a strip according to any one of claims 1 to 5, comprising the successive steps of:
- coulée d'une plaque en alliage d'âme ; - casting of a core alloy plate;
- placage éventuel avec au moins un alliage d'aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d'aluminium intercalaire ; - optional plating with at least one brazing aluminum alloy and optionally at least one intermediate aluminum alloy;
- préchauffage à une température de 450 à 520°C de préférence avec un maintien à la température maximale pendant moins de 12 heures, plus préférentiellement pendant moins de 3h ; - preheating to a temperature of 450 to 520 ° C, preferably with a maintenance at the maximum temperature for less than 12 hours, more preferably for less than 3 hours;
- laminage à chaud de cette plaque sans homogénéisation préalable à une - température de 450 à 520°C jusqu'à une épaisseur de 2 à 6 mm ; - hot rolling of this plate without prior homogenization at a - temperature of 450 to 520 ° C to a thickness of 2 to 6 mm;
- laminage à froid à l'épaisseur désirée, l'épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et - cold rolling to the desired thickness, the thickness of the strip after cold rolling preferably being 0.15 to 3 mm and
- recuit à une température de 240 à 450°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures. - annealing at a temperature of 240 to 450 ° C, with maintenance at the maximum temperature for 10 minutes to 15 hours.
7. Procédé de fabrication d'une bande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant les étapes successives de : 7. A method of manufacturing a strip according to any one of claims 1 to 5, comprising the successive steps of:
- coulée d'une plaque en alliage d'âme ; - casting of a core alloy plate;
- homogénéisation de cette plaque à une température de 580 à 630°C pendant 1 à 24 heures ; - homogenization of this plate at a temperature of 580 to 630 ° C for 1 to 24 hours;
- placage éventuel avec au moins un alliage d'aluminium de brasage et éventuellement au moins un alliage d'aluminium intercalaire ; - optional plating with at least one brazing aluminum alloy and optionally at least one intermediate aluminum alloy;
- préchauffage à une température de 450 à 520°C de préférence avec un maintien à la température maximale pendant moins de 12 heures, plus préférentiellement pendant moins de 3h ; - preheating to a temperature of 450 to 520 ° C, preferably with a maintenance at the maximum temperature for less than 12 hours, more preferably for less than 3 hours;
- laminage à chaud de la plaque homogénéisée et éventuellement plaquée à une température de 450 à 520°C jusqu'à une épaisseur de 2 à 6 mm ; - hot rolling of the homogenized and optionally plated plate at a temperature of 450 to 520 ° C to a thickness of 2 to 6 mm;
- laminage à froid à l'épaisseur désirée, l'épaisseur de la bande après laminage à froid étant de préférence de 0,15 à 3 mm et - cold rolling to the desired thickness, the thickness of the strip after cold rolling preferably being 0.15 to 3 mm and
- recuit à une température de 240 à 450°C, avec un maintien à la température maximale pendant 10 minutes à 15 heures. - annealing at a temperature of 240 to 450 ° C, with maintenance at the maximum temperature for 10 minutes to 15 hours.
8. Echangeur de chaleur réalisé au moins en partie à partir d'une bande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 8. Heat exchanger produced at least in part from a strip according to any one of claims 1 to 5.
9. Utilisation d'une bande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, pour la fabrication d'un échangeur de chaleur, ladite bande présentant une résistance à la corrosion améliorée sans dégradation de la résistance mécanique ou de la brasabilité. 9. Use of a strip according to any one of claims 1 to 5, for the manufacture of a heat exchanger, said strip having improved corrosion resistance without degradation of mechanical strength or solderability.
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