JP2001510240A - チタンを含有する耐腐食性のアルミニウム合金 - Google Patents
チタンを含有する耐腐食性のアルミニウム合金Info
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Abstract
Description
の規定された化合物を含有し、高い押出適性と高い耐腐食性を合わせ持つことに
より特徴づけられるアルミニウム合金に関する。 自動車産業において、アルミニウム合金は、比較的高い強度と小さい重量を合
わせ持つこの合金の押出適性のゆえに、多くの用途において、特に管材料向けに
用いられている。 熱交換器または空調凝縮器用にアルミニウム合金は特に有用である。この用途
において、合金は、優れた強度、十分な耐腐食性、および良好な押出適性を備え
なければならない。 この用途において用いられる代表的な合金はAA3102である。この合金は
、一般に、約0.43重量%のFe、0.12重量%のSiおよび0.25重量
%のMnを含有する。
12重量%の間の珪素、0.1〜0.5重量%の間のマンガン、0.03〜0.
30重量%の間のチタン、0.06〜1.0重量%の間の亜鉛、0.01重量%
未満のマグネシウム、0.50重量%までの鉄、0.01重量%未満のニッケル
、および0.50重量%までのクロムを含有するアルミニウム合金が記載されて
いる。 WO97/46726号公報において、耐腐食性に及ぼすCrの良い効果がな
いことが主張されている。同じ特許においてマンガンのより少ないレベルは0.
1重量%であるということも注意されるべきである。
絶えず必要とされている。押出工場における製造コストを最小にするために、よ
り低い押出圧力およびより高速の押出速度を含む、優れた押出適性が必要とされ
ている。
強度を維持しながら優れた耐腐食性と改善された押出適性を示すアルミニウム合
金組成物を提供することである。こうした理由のため、本発明によるアルミニウ
ム合金は、制御された量の鉄、珪素、マンガン、チタン、クロムおよび亜鉛を含
む。 本発明の更なる目的は、熱交換器の管材料または押出品用に適するアルミニウ
ムベースの合金を提供することである。 本発明のもう一つの目的は、腐食、例えば塩水にされされる熱交換器用フィン
素材として、または箔包装用途において用いるのに適するアルミニウムベースの
合金を提供することである。
.15重量%の珪素、0.10重量%までのマンガン、0.25重量%までのチ
タン、0.18重量%までのクロム、0.50重量%までの銅、0.70重量%
までの亜鉛、0.02重量%までの偶発不純物、および残部としてのアルミニウ
ムからなり、また高い耐腐食性および高い引張強度を示すアルミニウムベースの
合金によって得られる。
間である。こうすると、耐腐食性および押出適性は最適である。鉄の含有率が高
くなるにつれて両方の特性が急激に低下するからである。 耐腐食性を最適にするため、チタンの含有率は、好ましくは0.10〜0.1
8重量%の間である。この範囲において、合金の押出適性は、チタンの量のいか
なる変化によっても実用的には影響されない。 好ましくは、クロム含有率も0.10〜0.18重量%の間である。この範囲
内で、クロムの含有率の増加は耐腐食性を高め、押出適性は若干低下するが、そ
れでもなお許容範囲内である。
可能にし、鋳造室(cast house)内でコストを節減するために、亜鉛のレベルを
低く維持するべきである。他の点では、亜鉛は少なくとも0.7重量%まで耐腐
食性に良い影響を及ぼすが、上述した理由のために、亜鉛の量は0.10〜0.
18重量%の間が好ましい。
0.01重量%未満の銅含有率とすることが好ましい。場合によって、腐食電位
を制御し、製品をより少ない電気的陰性にし、異種金属接触腐食による製品侵触
を避けるために、合金に銅を添加することが必要である。銅は、添加された銅の
%ごとに数百mVの腐食電位を増加させるが、同時に押出適性を実質的に低下さ
せることが見出された。
るアルミニウム製品に関する。 通常、鋳造後、合金は、高温、例えば、550〜610℃で3〜10時間にわ
たり熱処理によって均質化される。こうした熱処理によって、押出適性は若干改
善されるが、耐腐食性には悪影響を受けることが見出された。 本発明によれば、このアルミニウム製品は、押出直前に行う予熱のみが鋳造後
のアルミニウム合金の熱処理であることを特徴とする。 こうした予熱は、押出適性および耐腐食性に関する合金の特性がほとんど影響
されないように、均質化ステップよりも低い温度で行われ、数分を要するだけで
ある。
連した改善を実証する努力の中で、機械的特性、耐腐食性および押出適性に関連
した特性の研究を行なった。 以下の説明は、その特性を研究するために用いた技術およびその研究の結果の
考察を詳述している。
〜I」で記載している。表1において、これらの合金の組成を重量%で示し、こ
れらの各合金が0.02重量%までの偶発不純物を含有しうることを考慮してい
る。表1において、従来の3102合金の組成も示している。 これらのすべての合金を従来の方法で調製した。合金の調製後のビレットの押
出に先だって、460〜490℃の間の温度に予熱した。
し、その結果を表2に示している。
を電子分光法によって測定した。この分析のために、BAIRD VACUUM
製の機器を利用し、用いた標準は、ペジネー(Pechiney)によって供給
されたものである。 押出適性は、ダイ力および最大力として示した最大押出力に関連付けられる。
これらのパラメータは、プレス上に取り付けられた圧力変換器によって記録し、
これらの値を直接読み取った。
する。試験サンプルは、壁厚0.4mmの押出成形の管であった。交互に30分
の噴霧期間および98%の湿度での90分浸漬期間によるASTM規格G85−
85付属書A3に準拠してこの試験を行った。電解質は、pH2.8〜3.0に
酢酸で酸性化され、組成はASTM規格D1141に準拠している人工海水であ
る。温度は49℃に維持する。Liebisch KTS−2000塩噴霧室の
中で試験を行った。
霧室から採取した。次に、この材料を水中ですすぎ、その後、10バールの圧力
を加えて漏れを試験した。例えば、35日後にサンプルに穴があいたことが判明
した場合、比較サンプルを噴霧室に入れ、最初の検査前に35日にわたりそのま
まにして、結果を確認した。SWAATの欄において、穴があく前の日数を示し
ている。 ここに記載した試験は、自動車業界で一般に利用されており、合格性能は20
日より多い日数として決められている。
初期ゲージ長さである。
方、および耐腐食性が合金に依存していることが示されている。先ず、合金A〜
Iの耐腐食性は、3102合金に比べて優れている。押出適性は、3102合金
に概ね同程度であるが、合金AとDについては、押出適性が3102合金に比較
して著しく改良されていることがわかる。極限引張り強度、降伏強度、および%
延伸率の項目の機械的特性は3102合金と同一のレベルである。いくらかの合
金は若干機械的特性が低下している。
重量%より多く保たれる時(合金EとF)、またはTiとZnに加えてCrが添 加された時(合金G、HおよびI)であると観察される。合金G、HおよびIの 場合は、Zn含量が鋳造室での使用により適切なレベルにまで減少しているが、
この合金の耐腐食性はさらにZn含量の高い合金の耐腐食性に匹敵する。 従って、最適条件および特に耐腐食性は、元素Cr、Fe、Ti、Mnおよび
Znの正しい組合せの結果であることが強調されるべきである。
プルをコイルの全く最初(ビレットの最前部から)から、10サンプルをコイル
の中間部分(ビレットの中間部分)から、および10サンプルをコイルの終わり
(ビレットの終端部分)から採取した。各サンプルは約50cmの長さであった
。結果は極めて一貫していた。このことは、用いられた押出パラメータの場合、
1つのビレットの押出中に押出速度および材料流れに関連する耐腐食性への影響
がないということを意味している。
た図1〜6に示している。 図1〜5において、x軸は、重量%で示した合金成分の含有率を表しているの
に対して、y軸は、異なる特性の相対的表現である。正方形の点は、MPaで表
わした極限引張強度を表すために用い、黒三角形の点は、キロトンで表わした代
表的な測定値としてダイ力を用いた押出適性を表すために用い、白三角形の点は
、日数で示したSWAAT試験結果を表すために用いている。
Si含有率を0.08重量%の同じレベルに維持)。この影響は、Fe含有率が
0.2〜0.3重量%の範囲で特に起きる。同時に、押出適性は、Fe含有率の
増加につれて大幅に低下する。押出適性の2〜3%の低下(通過圧力の2〜3%
増加として表現される)が押出工場のために許容できない増加であることは注意
されるべきである。他の点では、Fe含有率の増加は引張強度の増加をもたらす
。
は実用的には耐腐食性に影響を及ぼさない(FeおよびSi含有率を一定に維持
)。Mn含有率の増加は押出適性の低下をもたらし、容易に、許容できないレベ
ルとなる。他の点では、機械的特性は、Mn含有率の増加につれて改善する。し
たがって、Mnの量を0.1重量%より低く保つことが、耐腐食性、押出し適性
、及び機械的特性の間の最適のバランスを持つために好ましい。
ルに維持する場合、0.07から0.15重量%へのTi含有率の増加は、図3
に示した通り耐腐食性の改善をもたらす。同時に、押出適性は若干低下するのみ
であるのに対して、引張強度は2〜3MPa増加する。
8から0.12重量%に変化させる効果は、耐腐食性が向上し、押出適性が若干
低下し、機械的特性が多少向上することである。
量%の同じレベルに維持しながら、Znの影響は押出し適性と機械的特性に関し
ては実用的にはゼロであるが、耐腐食性はZn含量の増加とともに増加する。
適性および腐食電位に及ぼすCu含有率の影響を表す線図を示している。X軸は
重量%でCuの量を示しているのに対して、左Y軸はkNで表現された押出力で
あり、右Y軸はASTM G69によるmVで表現された腐食電位である。グラ
フ中の上の線は、腐食電位の上昇であるのに対して、下の線は押出力の上昇であ
る。
、1重量%のCuの増加は、腐食電位を100mVだけより少ない陰性にする。 銅は、裸のチューブの固有耐腐食性に悪い影響を及ぼし、押出適性に悪い方に
影響を及ぼすので、通常、可能な最小量の銅を含む合金を用いることが好ましい
。
ッダーなどの別の製品に接続しなければならない状況において、チューブがヘッ
ダー材料よりもより貴(noble)(より少ない陰性)になるように押出製品の腐食 電位を修正することがCuの添加によって可能である。これは、異種金属接触腐
食に起因するチューブのいかなる侵触も抑制する。
している。
している。
している。
している。
している。
している。
.15重量%の珪素、0.03〜0.08重量%のマンガン、0.10〜0.1 8重量%のチタン、0.10〜0.18重量%のクロム、 0.50重量%までの
銅、0.70重量%までの亜鉛、0.02重量%までの偶発不純物、および残部
としてのアルミニウムからなり、また高い耐腐食性および高い引張強度を示すア
ルミニウムベースの合金によって得られる。
間である。こうすると、耐腐食性および押出適性は最適である。鉄の含有率が高
くなるにつれて両方の特性が急激に低下するからである。
Claims (8)
- 【請求項1】 約0.06〜0.25重量%の鉄、0.05〜0.15重量
%の珪素、0.10重量%までのマンガン、0.25重量%までのチタン、0.
18重量%までのクロム、0.50重量%までの銅、0.70重量%までの亜鉛
、0.02重量%までの偶発不純物、および残部としてのアルミニウムからなり
、高い耐腐食性および高い引張り強度を示すアルミニウムベースの合金。 - 【請求項2】 前記鉄含有率が約0.06〜0.15重量%の間の範囲であ
る、請求項1に記載の合金。 - 【請求項3】 前記マンガン含有率が約0.03〜0.08重量%の間の範
囲である、請求項2に記載の合金。 - 【請求項4】 前記チタン含有率が約0.10〜0.18重量%の間の範囲
である、請求項3に記載の合金。 - 【請求項5】 前記クロム含有率が約0.10〜0.18重量%の間の範囲
である、請求項4に記載の合金。 - 【請求項6】 前記亜鉛含有率が約0.10〜0.18重量%の間の範囲で
ある、請求項5に記載の合金。 - 【請求項7】 前記銅含有率が約0.01重量%未満の範囲である、先行す
る請求項のいずれか1項に記載の合金。 - 【請求項8】 鋳造後の合金の唯一の熱処理が押し出し直前の予熱であるこ
とを特徴とする、先行する請求項のいずれか1項に記載のアルミニウム合金の押
し出しによって得られるアルミニウム製品。
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