JP2013507258A - 熱交換器中の薄いシートのための高温で高い強度のサンドイッチ材料 - Google Patents
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Abstract
−(重量%による): 0.5〜2.0% Mn, < 1.0% Mg, < 0.2% Si, < 0.3% Ti, < 0.3% Cr, < 0.3% Zr, < 0.2% Cu, < 3% Zn, < 0.2% In, < 0.1% Sn and < 0.7% (Fe+Ni), 残りはAl 及び<0.05%のそれぞれ避けられない汚染物を含む第1合金のコア層を提供するステップ、
−(重量%による): < 0.2% Mn+Cr, < 1.0% Mg, 1.6〜5% Si, < 0.3% Ti, < 0.2% Zr, < 0.2% Cu, < 3 % Zn, < 0.2% In, < 0.1 % Sn 及び < 1.5% (Fe+Ni), 残りは Al 及び< 0.05%のそれぞれ避けられない汚染物を含む第2合金のバリア層を提供すること、
−それらを貼り付けてサンドイッチ材料を形成するためその層を一緒に圧延するステップ;
−コア層及びバリア層の両方中で、Si内容量が0.4〜1%に等しくなるように、予め定められた温度で、且つ予め定められた時間でサンドイッチ材料を熱処理するステップ;
−サンドイッチ材料を最終厚さまで圧延するステップ;
を含む方法。
Description
−第1の合金のコア層であって、(重量%による)、0.5〜2.0%, 好ましくは 0.8〜1.8%, 最も好ましくは、1.0〜1.7%の Mn, <= 0.2% 好ましくは <= 0.1%の Si, <= 0.3%の Ti, <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2%の Cr, <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2% のZr, <= 0.2%, 好ましくは <= 0.1 % のCu, <= 3%の Zn, <= 0.2%の In, <= 0.1 % のSn 及び<= 0.7%, 好ましくは <= 0.35%, の(Fe+Ni), <= 1.0%, しかしフラックスを伴う不活性ガス下でロウ付けするため<= 0.3%, 最も好ましくは、 <= 0.05% のMg, そして残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第1の合金のコア層を提供するステップ、
−第2の合金のコア層であって、(重量%による)、<= 0.2% Mn+Cr, 1.6〜5%,好ましくは 2〜4.5% Si, <= 0.3%,好ましくは<= 0.2% Ti, <= 0.2% Zr, <= 0.2%,好ましくは<= 0.1 % Cu, <= 3 % Zn, <= 0.2% In, <= 0.1 % Sn 及び <= 1.5%,好ましくは <= 0.7%, 最も好ましくは 0.1〜0.35% (Fe+Ni), <= 1.0%, しかしフラックスを伴う不活性ガス下でロウ付けするため <= 0.3%, 最も好ましくは<= 0.05% Mg, そして残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第2の合金のコア層を提供するステップ、
−それらを付着してサンドイッチ材料を形成するためその層を一緒に圧延するステップ;
−コア層及びバリア層の両方中で、Si内容量が0.4〜1%に等しくなるように、予め定められた温度で、且つ予め定められた時間でサンドイッチ材料を熱処理するステップ;
−サンドイッチ材料を最終厚さまで圧延するステップ;
により製造されることができる。
−第1の合金のコア層であって、(重量%による)、0.5〜2.0%, 好ましくは 0.8〜1.8%, 最も好ましくは、1.0〜1.7%の Mn, <= 0.2% 好ましくは <= 0.1%の Si, <= 0.3%の Ti, <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2%の Cr, <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2% のZr, <= 0.2%, 好ましくは <= 0.1 % のCu, <= 3%の Zn, <= 0.2%の In, <= 0.1 % のSn 及び<= 0.7%, 好ましくは <= 0.35%, の(Fe+Ni), <= 1.0%, しかしフラックスを伴う不活性ガス下でロウ付けするため<= 0.3%, 最も好ましくは、 <= 0.05% のMg, そして残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第1の合金のコア層を提供するステップ、
−第2の合金のコア層であって、(重量%による)、<= 0.2% Mn+Cr, 1.6〜5%,好ましくは 2〜4.5% Si, <= 0.3%,好ましくは <= 0.2% Ti, <= 0.2% Zr, <= 0.2%,好ましくは<= 0.1 % Cu, <= 3 % Zn, <= 0.2% In, <= 0.1 % Sn 及び <= 1.5%,好ましくは <= 0.7%, 最も好ましくは 0.1-0.35% (Fe+Ni), <= 1.0%, しかしフラックスを伴う不活性ガス下でロウ付けするため <= 0.3%, 最も好ましくは<= 0.05% Mg, そして残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第2の合金のコア層を提供するステップ、
−それらを付着してサンドイッチ材料を形成するためその層を一緒に圧延するステップ;
−コア層及びバリア層の両方中で、Si内容量が0.4〜1%に等しくなるように、予め定められた温度で、且つ予め定められた時間でサンドイッチ材料を熱処理するステップ;
−サンドイッチ材料を最終厚さまで圧延するステップ;
を含んでサンドイッチ材料を作るための方法。
図2は、実施例1中のコア合金1とバリア層合金2を備える本発明によるサンドイッチ材料中のバリア層(下部)とコア層の間の境界ゾーン中のロウ付けをシミュレートする加熱処理後の長手方向セクション中の微細構造を示す。
図3は、コア金属1と各側上のバリア層2を具備する本発明のサンドイッチ材料が、いわゆるランクの中に形成され、純粋なアルミニウムの中間層と、10%Siを伴うアルミニウム合金のロウ付け層とを具備する、Al-Mn-合金からなるサンドイッチ材料の管にロウ付けされる場合に、形成された継ぎ目を通るセクション中の微細構造を示す。サンドイッチ材料は、中間アニールとロウ付けの間で、最初の厚みの16%に対応する減少で圧延された。
図4は、走査型電子顕微鏡のいわゆる「後方散乱モード」で撮影された本発明のサンドイッチ材料の写真を示す。その写真は、ロウ付けをシミュレートする加熱処理後の長手セクション中の粒子構造を示す。サンドイッチ材料は、各側上に10%の厚みのバリア層2を伴うコア合金1から構成される。中間アニールとロウ付けの間、開始厚みの16%に対応する減少で圧延された。図面が示しているように、コア合金は、変形された構造を有している一方、バリア層は、粗い粒子寸法の状態で再結晶化されている。
図5は、ランクのための標準合金の強度に対する実施例2を通じたサンドイッチ材料のための温度と強度変化の比較を示す。
図6は、ランクのための標準合金の対応特性に対する実施例2を通じた本発明のサンドイッチ材料のための温度と疲労強度変化の比較を示す。
図7は、ランクのための標準合金の対応特性に対する実施例2を通じた本発明のサンドイッチ材料のための温度とクリープ強度変化の比較を示す。
以下の実施例は、標準的な材料と比較した本発明によるサンドイッチ材料で実施された実験の結果を記載する。
本発明によるサンドイッチ材料は、圧延により、バリア層合金のプレートと、コア層合金のプレートを一緒に結合することにより、作られた。様々な層の組成が表1に示されている。コア層は、各側上のバリア層のプレートに備えられ、各側上のバリア層は、全厚みの10%、15%、又は20%を構成した。層は、最初に480℃に2時間加熱された。圧延は、付着問題なしになされた。プレートの表面にわたって厚みの変化は、1%未満であった。そして、サンドイッチ材料は、厚みが0.09mmになるまで圧延された。サンドイッチプレートは、軟化アニールされて、それらは完全に再結晶化して、シリコン含有量は、コア及びバリア層の両方で平均で同じであった、参照図1。この後、サンドイッチ材料は、開始時の厚みの5%から25%までの様々な厚みの様々な厚み減少で圧延された。
本発明によるサンドイッチ材料は、実施例1のものと等しいロウ付けをシミュレートする加熱処理を受けた。表3は、加熱処理後の合金組成を示す。これは、自動車ラジエータのランク用の、標準材料、EN−AW3003と、比較される。標準材料は、サンドイッチ材料と、同じロウ付けをシミュレートする加熱処理を受けて、その組成が表3にまた示されている。図5は、試験温度で静的強度変化を示す。図6及び7は、疲労及びクリープ強度を、それぞれに、異なる温度で例示する。それらの図面は、例えば疲労及びクリープの、静的強度の点で、室温及び上昇した温度の標準材料と比較して優れた特性を有していることを示している。
変形抵抗は、表4で、幾つかの異なる合金で測定された。資料は、合金のインゴットから取られて、500℃で8時間加熱処理された。
Claims (17)
- ロウ付けのためのサンドイッチ材料を作る方法であって、以下のステップ、
−第1アルミニウム合金のコア層であって、(重量%による)、
Mn: 0.5〜2.0%, 好ましくは 0.8〜1.8%, 最も好ましくは、1.0〜1.7%
Mg: <= 1.0%, 好ましくは <= 0.3%,最も好ましくは、 <= 0.05%
Si: <= 0.2% 好ましくは <= 0.1%Si
Ti: <= 0.3%,
Cr: <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2%
Zr: <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2%
Cu :<= 0.2%, 好ましくは <= 0.1 %,
Zn: <= 3%
In: <= 0.2%
Sn: <= 0.1 %
Fe+Ni: <= 0.7%, 好ましくは <= 0.35%
残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第1アルミニウム合金のコア層を提供するステップ、
−第2アルミニウム合金のバリア層であって、(重量%による)、
Mn+Cr: <= 0.2%
Si: 1.6〜5%,好ましくは 2〜4.5%
Ti: <= 0.3%,好ましくは <= 0.2%
Zr: <= 0.2%
Cu: <= 0.2%,好ましくは <= 0.1 %
Zn: <= 3 %
In: <=0.2%
Sn: <= 0.1%
(Fe+Ni) :<= 1.5 % ,好ましくは <= 0.7%, 最も好ましくは 0.1〜0.35%
残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第2アルミニウム合金のバリア層を提供するステップ、
−それらを付着してサンドイッチ材料を形成するためその層を一緒に圧延するステップ;
−コア層及びバリア層の両方中で、Si内容量が0.4〜1%に等しくなるように、予め定められた温度で、且つ予め定められた時間でサンドイッチ材料を加熱処理するステップ;
−サンドイッチ材料を最終厚さまで圧延するステップ;
を含む方法。 - 加熱処理前の、前記サンドイッチ材料は、また、該サンドイッチ材料が所望の最終厚みよりも8%〜33%厚くなるまで、好ましくは所望の最終厚みよりも8%〜28%厚くなるまで、最も好ましくは所望の最終厚みよりも8%〜16%厚くなるまで、冷間圧延されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 加熱処理後の、前記サンドイッチ材料は、所望の最終厚みの、8%〜33%、好ましくは8%〜28%の減少率で、最終厚みにまで冷間圧延されることを特徴とする請求項1又は2のいずれか1つに記載の方法。
- 該加熱処理は、350℃〜550℃の間の温度で行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の方法。
- 該加熱処理は、1〜24時間で、行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の方法。
- 第1アルミニウム合金のコア層と2つの第2合金のバリア層を提供するステップを具備し、前記バリア層が、コア材料のいずれかの側上に配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の方法。
- 前記バリア層又は層は、別の部分にロウ付けされるべきサンドイッチ材料の側上にサンドイッチ材料の最外層を構成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の方法。
- 0.4% <= Cs*x/100 + Ck*(100-x)/100<= 1.0%であって、
Ckは、圧延前のシリコン含有量であって、Csは、圧延前のバリア層のシリコン含有量であって、そして、xは、一緒に圧延された後のサンドイッチ材料の総厚みの%における、バリア層の厚みであり、又は、2つのバリア層の場合には、バリア層の結合された厚みであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の方法。 - xは、7μm以上であることを特徴とする請求項8に記載の方法。
- 請求項1〜9のいずれか1つによるサンドイッチ材料を作り、別の部分にサンドイッチ材料をロウ付けする、方法を具備するロウ付けされた製品を作るためのプロセス。
- 該バリア層は、ロウ付けの間再結晶化することを可能にし、サンドイッチ材料の圧延表面に平行な長さを有する粒子寸法を有し、それは少なくとも50μmであることを特徴とする請求項10に記載のプロセス。
- 該サンドイッチ材料のコア層は、ロウ付け後に非結晶化又は部分的に結晶化された構造を有していることを特徴とする請求項10又は11のいずれか1つに記載のプロセス。
- ロウ付け後の該サンドイッチ材料は、室温で少なくとも60MPaである降伏強度を有することを特徴とする請求項10〜12のいずれか1つに記載のプロセス。
- ロウ付け後の該サンドイッチ材料は、300℃でR=0.1の引張荷重で百万負荷周期で35MPaよりも高い疲労強度を有していることを特徴とする請求項10〜13のいずれか1つに記載のプロセス。
- 少なくとも150℃、又は好ましくは少なくとも200℃、又は最も好ましくは、少なくとも250℃に達する作動温度の請求項10〜14のいずれか1つに記載のプロセスを経由して作られたロウ付けされた製品の応用。
- 請求項1〜9のいずれか1つに記載された方法により作られた、ロウ付けのためのサンドイッチ材料。
- 請求項10〜14のいずれか1つに記載されたプロセスにより作られた、ロウ付けされた製品。
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