JP2018536088A - Ｈｖａｃ＆ｒシステムにおける使用のための、高強度及び耐腐食性合金 - Google Patents

Ｈｖａｃ＆ｒシステムにおける使用のための、高強度及び耐腐食性合金 Download PDF

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Abstract

熱交換器内の銅を交換する上で有用である新たなアルミニウム合金材料が提供される。アルミニウム合金材料はまた、室内及び室外ユニット用の暖房、換気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの部品を製造する上で有用である。合金は、熱交換器における配管に良く適している。合金は、高強度及び良好な耐腐食性を示す。また、アルミニウム合金材料を作製するための方法が本明細書において提供される。
【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１６年５月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／３４２，７２３号の利益を主張する。
本開示は、材料科学、材料化学、冶金学、アルミニウム合金、アルミニウム製造、及び関連技術の分野に関する。より詳細には、本開示は、限定されないが、室内及び室外ユニット用の暖房、換気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）システムの部品の製造を含む、様々な用途において使用され得る新規なアルミニウム合金を提供する。
ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの金属部品は、経時的に腐食を示す傾向がある。１つの具体例は、金属配管である。ほぼ一世紀の間、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムにおける金属配管は銅で作製されており、銅配管の腐食攻撃は、長年の間相当な費用影響を有する大きな問題であった。管の腐食は、システム性能の低減をもたらし得る。具体的には、管とフィンとの間の電解腐食が管の漏れをもたらす可能性があり、これはユニット性能の低下を引き起こす。
ＨＶＡＣ＆Ｒ部品の性能、エネルギー効率、及び耐用性を増加させる代替の方法が望ましい。ＨＶＡＣ＆Ｒ及び冷凍機器設計のほとんどは、円管−平板フィン設計に基づいている。この基本設計は、ほぼ１００年の間使用されている。より高い熱伝導性能を達成するために、概念は様々な様式で向上されている。特に、アルミニウム系ソリューションは、多くの便益をもたらす設計上の利点を提供する。例えば、アルミニウム熱交換器において、管腐食は、フィンと管との間のより近い電解平衡に起因して、ユニット内の混合金属−銅管及びアルミニウムフィンよりもはるかに遅く生じる。しかしながら、より良好な性能が要求されている。
所望の性能は、銅管を他の材料で代用することにより達成され得る。ＨＶＡＣ＆Ｒ銅配管の現在の代用品は、アルミニウム被覆管及び亜鉛コーティング管を含む。しかしながら、アルミニウム被覆管は、被覆層のために追加的な処理ステップを必要とし、これは価格を上昇させる。亜鉛コーティング管についても、追加的な温存ステップにより同様の問題が存在する。さらに、亜鉛コーティング管の腐食寿命は、亜鉛酸化された層が使用中に腐食すると激減する。
包含される本発明の実施形態は、この概要ではなく、特許請求の範囲により定義される。この概要は、本発明の様々な態様の高水準の概説であり、以下の発明を実施するための形態の項でさらに説明される概念のいくつかを紹介する。この概要は、請求される主題の主要または必須の特徴を特定することを意図せず、また請求される主題の範囲を決定するために切り離して使用されることを意図しない。主題は、明細書全体の適切な部分、いずれかまたは全ての図面及び各請求項を参照することにより理解されるべきである。
本明細書において、配管用途、ＨＶＡＣ＆Ｒ用途、自動車用途、工業用途、輸送用途、電子機器用途、航空宇宙用途、鉄道用途、包装用途及びその他を含む様々な用途において、銅を置き換えるのに良く適した新規アルミニウム合金が提供される。
本明細書において開示されるアルミニウム合金は、室内及び室外ＨＶＡＣ＆Ｒユニットにおいて従来使用されている金属の好適な代用品である。例えば、本明細書において開示されるアルミニウム合金は、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムの部品、例えば銅配管において従来使用されている銅の好適な代用品である。本明細書に記載のアルミニウム合金は、銅と比較して、より良好な腐食性能を提供し、また材料費削減を提供する。限定されない例として、本明細書に記載のアルミニウム合金を含有する円またはマイクロチャネルアルミニウム合金管は、ＨＶＡＣ＆Ｒ室内及び室外ユニットにおける円銅管を置き換えることができる。
本明細書において提供されるアルミニウム合金は、高い強度及び耐腐食性を示す。いくつかの例において、本明細書に記載のアルミニウム合金は、全て重量％で、Ｃｕ：約０．０１％〜約０．６０％、Ｆｅ：約０．０５％〜約０．４０％、Ｍｇ：約０．０５％〜約０．８％、Ｍｎ：約０．００１％〜約２．０％、Ｓｉ：約０．０５％〜約０．２５％、Ｔｉ：約０．００１％〜約０．２０％、Ｚｎ：約０．００１％〜約０．２０％、Ｃｒ：０％〜約０．０５％、Ｐｂ：０％〜約０．００５％、Ｃａ：０％〜約０．０３％、Ｃｄ：０％〜約０．００４％、Ｌｉ：０％〜約０．０００１％、及びＮａ：０％〜約０．０００５％を含む。他の元素が、不純物として個々に０．０３％のレベルで、また全不純物として０．１０％以下で存在してもよい。残りはアルミニウムである。いくつかの例において、本明細書に記載のアルミニウム合金は、全て重量％で、Ｃｕ：約０．０５％〜約０．１０％、Ｆｅ：約０．２７％〜約０．３３％、Ｍｇ：約０．４６％〜約０．５２％、Ｍｎ：約１．６７％〜約１．８％、Ｓｉ：約０．１７％〜約０．２３％、Ｔｉ：約０．１２％〜約０．１７％、Ｚｎ：約０．１２％〜約０．１７％、Ｃｒ：０％〜約０．０１％、Ｐｂ：０％〜約０．００５％、Ｃａ：０％〜約０．０３％、Ｃｄ：０％〜約０．００４％、Ｌｉ：０％〜約０．０００１％、Ｎａ：０％〜約０．０００５％、個々に０．０３％まで、及び合計で０．１０％までの他の元素、ならびに残りのＡｌを含む。１つの場合において、アルミニウム合金は、Ｃｕ：約０．０７％、Ｆｅ：約０．３％、Ｍｇ：約０．５％、Ｍｎ：約１．７３％、Ｓｉ：約０．２％、Ｔｉ：約０．１５％、Ｚｎ：約０．１５％、個々に０．０３％、及び合計で０．１０％の他の元素、ならびに残りのアルミニウムを含有する。
任意選択で、本明細書に記載のアルミニウム合金は、国際軟銅規格（ＩＡＣＳ）に基づいて４０％超（例えば、ＩＡＣＳに基づいて約４１％）の電気伝導性を有する。本明細書に記載のアルミニウム合金は、約−７３５ｍＶの腐食電位を有し得る。任意選択で、本明細書に記載のアルミニウム合金は、約１３０ＭＰａ超の降伏強度及び約１８５ＭＰａ超の最終引張強度を有する。アルミニウム合金は、Ｈ調質度またはＯ調質度にあってもよい。
また、本明細書において、アルミニウム合金を生成する方法が提供される。方法は、本明細書に記載のアルミニウム合金を鋳造して、鋳造アルミニウム合金を形成するステップと、鋳造アルミニウム合金を均質化するステップと、鋳造アルミニウム合金を熱間圧延して、中間ゲージシートを生成するステップと、中間ゲージシートを冷間圧延して、最終ゲージシートを生成するステップと、任意選択で最終ゲージシートを焼鈍するステップとを含む。
さらに、本明細書に記載のようなアルミニウム合金を含むアルミニウム物品が本明細書において提供される。アルミニウム物品は、熱交換器部品（例えば、放熱器、凝縮器、蒸発器、油冷却器、中間冷却器、給気冷却器、またはヒーターコア）を含んでもよい。任意選択で、熱交換器部品は、管を含む。アルミニウム物品は、室内ＨＶＡＣ＆Ｒユニットまたは室外ＨＶＡＣ＆Ｒユニットを含んでもよい。アルミニウム物品は、排水溝ストック、かんがいパイプ、または海上船舶を含んでもよい。
また、本明細書に記載のようなアルミニウム物品から形成された管、及び７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金（例えばＡＡ７０７２）または１ｘｘｘシリーズアルミニウム合金（例えばＡＡ１１００）から形成されたフィンを含む物品であって、フィンは、ろう付けにより管に接合される物品が、本明細書において提供される。
さらなる態様、目的及び利点は、以下の限定されない例の詳細な説明を考慮して明らかとなる。
例示的合金Ａ及び比較合金の降伏強度（ＹＳ）、最終引張強度（ＵＴＳ）、及び伸び（ＥＩ）を示すチャートである。 １週間の海水酢酸試験（ＳＷＡＡＴ）曝露後の例示的合金Ａ及び比較合金の写真を示す図である。 １週間のＳＷＡＡＴ曝露後の例示的合金Ａ及び比較合金の写真を示す図である。 １週間のＳＷＡＡＴ曝露後の例示的合金Ａ及び比較合金の写真を示す図である。 ４週間のＳＷＡＡＴ曝露後の例示的合金Ａ及び比較合金の写真を示す図である。 ４週間のＳＷＡＡＴ曝露後の例示的合金Ａ及び比較合金の写真を示す図である。 ４週間のＳＷＡＡＴ曝露後の例示的合金Ａ及び比較合金の写真を示す図である。 ４週間のＳＷＡＡＴ条件曝露後のＡＡ７０７２フィンに結合された銅（パネルＡ）及びＡＡ１１００フィンに結合された銅（パネルＢ）の写真を示す図である。 ４週間のＳＷＡＡＴ条件曝露後のＡＡ７０７２フィンに結合された例示的合金Ａ（パネルＡ）及びＡＡ１１００フィンに結合された例示的合金Ａ（パネルＢ）の写真を示す図である。 被覆曲げ（Ｗｒａｐ Ｂｅｎｄ）試験後にいかなる亀裂も有さない試料を示すデジタル画像である。 被覆曲げ試験後に亀裂を含む試料を示すデジタル画像である。
本明細書において、新規アルミニウム合金及び合金を使用する方法が説明される。本明細書に記載の合金は、銅（Ｃｕ）が好適である任意の用途において合金が銅を置き換えることができるような特性を示す。例えば、本明細書に記載の合金は、室内及び室外ＨＶＡＣ＆Ｒユニットにおける管を含む、ＨＶＡＣ＆Ｒシステムにおいて従来使用されている銅管を置き換えることができる。合金はまた、既存の押出合金を置き換えるために使用されてもよく、また、放熱器、凝縮器、油冷却器、及びヒーターコア（例えば、マグネシウム（Ｍｇ）含量が０．５重量％未満に維持される場合）等の他のろう付けされたアプリケーションに使用されてもよい。本明細書に記載の合金は、片側または両側が被覆され、上述の用途において使用され得る。合金は、銅配管の代用品として現在利用可能である被覆及び亜鉛コーティングアルミニウム管よりも長い寿命及び高い強度を有する。さらに、本明細書に記載の合金は、排水溝ストック及びかんがいパイプを含む一般工業用途において使用されてもよい。いくつかのさらなる例において、本明細書に記載の合金は、輸送用途、例えば海上船舶（例えば水上の乗り物）、自動車、商用車両、飛行機、または鉄道用途において使用されてもよい。さらなる例において、本明細書に記載の合金は、電子機器用途、例えば電源及びヒートシンク、または任意の他の所望の用途において使用されてもよい。
定義及び説明
本明細書において使用される場合、「発明」、「本発明（ｔｈｅ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「本発明（ｔｈｉｓ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」及び「本発明（ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」という用語は、本特許出願及び以下の特許請求の範囲の主題の全てを幅広く示すことを意図する。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載の主題を限定しないように、または以下の特許請求の意味もしくは範囲を限定しないように理解されるべきである。
この説明において、ＡＡ番号及び他の関連した記号表示、例えば「シリーズ」または「１ｘｘｘ」で特定される合金が参照され得る。アルミニウム及びその合金を命名及び特定する上で最も一般的に使用される数字指定システムを理解するには、共にＴｈｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎにより出版されている、「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ」または「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇｓ ａｎｄ Ｉｎｇｏｔ」を参照されたい。
本明細書において使用される場合、文脈上異なる定義が明示されていない限り、「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」の意味は、単数形及び複数形の呼称を含む。
本明細書において使用される場合、「室外」の意味は、人間によって生成された任意の構造内に完全には収納されず、地質学的及び気象学的環境条件、例えば空気、太陽放射、風、雨、みぞれ、雪、氷晶雨、氷、ひょう、砂塵嵐、湿度、乾燥、煙（例えば、煙草の煙、住宅火災の煙、産業用焼却炉の煙、及び山火事の煙）、スモッグ、化石燃料排出ガス、バイオ燃料排出ガス、塩（例えば、海水の水体近くの領域における高塩含有量の空気）、放射線、電磁波、腐食性ガス、腐食性液体、電解金属、電解合金、腐食性固体、プラズマ、火炎、静電放電（例えば雷）、生物学的材料（例えば、動物排泄物、唾液、排出された油、及び植物）、風で飛ばされた微粒子、大気圧変化、ならびに一日の気温の変化に曝露される設置を指す。
本明細書において使用される場合、「室内」の意味は、人間により生成された任意の構造内に収納され、任意選択で環境条件が制御された設置をさす。
本明細書において使用される場合、「室温」の意味は、約１５℃から約３０℃の温度、例えば、約１５℃、約１６℃、約１７℃、約１８℃、約１９℃、約２０℃、約２１℃、約２２℃、約２３℃、約２４℃、約２５℃、約２６℃、約２７℃、約２８℃、約２９℃、または約３０℃を含み得る。
本出願において、合金調質度または状態が参照される。最も一般的に使用される合金調質度の説明を理解するためには、「Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ （ＡＮＳＩ） Ｈ３５ ｏｎ Ａｌｌｏｙ ａｎｄ Ｔｅｍｐｅｒ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ」を参照されたい。Ｆ状態または調質度は、製造直後のアルミニウム合金を指す。Ｏ状態または調質度は、焼鈍後のアルミニウム合金を指す。本明細書においてＨ調質度とも呼ばれるＨｘｘ条件または調質度は、熱処理（例えば焼鈍）ありまたはなしでの冷間圧延後のアルミニウム合金を指す。好適なＨ調質度は、ＨＸ１、ＨＸ２、ＨＸ３ ＨＸ４、ＨＸ５、ＨＸ６、ＨＸ７、ＨＸ８、またはＨＸ９調質度を含む。
本明細書において開示される全ての範囲は、それに包含されるありとあらゆる部分範囲を包含すると理解される。例えば、「１から１０」の示された範囲は、１の最小値と１０の最大値との間（これらの数を含む）のありとあらゆる部分範囲、すなわち、１の最小値以上、例えば１から６．１で始まり、１０以下の最大値、例えば５．５から１０で終わる全ての部分範囲を含むとみなされるべきである。
合金組成
本明細書において、高い耐腐食性及び高い強度を有するアルミニウム合金が説明される。アルミニウム合金及びその成分は、重量パーセント（ｗｔ．％）でのその元素組成に関して説明される。各合金において、残りはアルミニウムであり、全ての不純物の総計の最大重量％は０．１％である。
いくつかの例において、本明細書において開示される合金は、全て重量％で、銅（Ｃｕ）：約０．０１％〜約０．６０％（例えば、約０．０１％〜約０．６％、約０．０５％〜約０．６％、約０．０５％〜約０．５５％、約０．０５％〜約０．５０％、約０．０５％〜約０．４０％、または約０．０５％〜約０．３０％）；鉄（Ｆｅ）：約０．０５％〜約０．４０％（例えば、約０．１％〜約０．４％、約０．２％〜約０．４％、約０．０５％〜約０．３３％、約０．２％〜約０．３３％、または約０．２７％〜約０．３３％）；マグネシウム（Ｍｇ）：約０．０５％〜約０．８％（例えば、約０．１％〜約０．８％、約０．３％〜約０．８％、約０．３％〜約０．６％、約０．３％〜約０．５２％、約０．４６％〜約０．５２％、または約０．４６％〜約０．８％）；マンガン（Ｍｎ）：約０．００１％〜約２．０％（例えば、約０．１％〜約２．０％、約０．５％〜約２．０％、約１．０％〜約２．０％、約１．５％〜約２．０％、約０．５％〜約１．８％、約１．０％〜約１．８％、約１．５％〜約１．８％、または約１．６７％〜約１．８％）；ケイ素（Ｓｉ）：約０．０５％〜約０．２５％（例えば、約０．１０％〜約０．３０％、約０．１０％〜約０．２３％、約０．１７％〜約０．３０％、または約０．１７％〜約０．２３％）；チタン（Ｔｉ）：約０．００１％〜約０．２２％（例えば、約０．０１％〜約０．２０％、約０．０５％〜約０．２０％、約０．１％〜約０．２０％、約０．１２％〜約０．２０％、約０．０１％〜約０．１７％、約０．５％〜約０．１７％、約０．１％〜約０．１７％、または約０．１２％〜約０．１７％）；亜鉛（Ｚｎ）：約０．００１％〜約０．２２％（例えば、約０．０１％〜約０．２０％、約０．０５％〜約０．２０％、約０．１％〜約０．２０％、約０．１２％〜約０．２０％、約０．０１％〜約０．１７％、約０．５％〜約０．１７％、約０．１％〜約０．１７％、または約０．１２％〜約０．１７％）；クロム（Ｃｒ）：０％〜約０．０５％（例えば、０％〜約０．０１％）；鉛（Ｐｂ）：０％〜約０．０１％（例えば、０％〜約０．００５％）；カルシウム（Ｃａ）：０％〜約０．０６％（例えば、０％〜約０．０３％）；カドミウム（Ｃｄ）：０％〜約０．０１％（例えば、０％〜約０．００４％、０％〜約０．００６％、０％〜約０．００８％、約０．００１％〜約０．００４％、約０．００１％〜約０．００６％、約０．００１％〜約０．００８％、または約０．００１％〜約０．０１％）；リチウム（Ｌｉ）：０％〜約０．００１％（例えば、０％〜約０．０００１％、０％〜約０．０００４％、０％〜約０．０００８％、約０．００００５％〜約０．０００１％、約０．００００５％〜約０．０００４％、約０．００００８％〜約０．０００１％、または約０．００００５％〜約０．００１％）；及びナトリウム（Ｎａ）：０％〜約０．００１％（例えば、０％〜約０．０００５％、０％〜約０．０００７％、または約０．００１％〜約０．０００５％、約０．００１％〜約０．００７％）。他の元素が、不純物として個々に０．０３％のレベルで、また全不純物として０．１０％以下で存在してもよい。残りはアルミニウムである。
いくつかの場合において、合金は、全て重量％で、Ｃｕ：約０．０１％〜約０．６０％、Ｆｅ：約０．０５％〜約０．４０％、Ｍｇ：約０．０５％〜約０．８％、Ｍｎ：約０．００１％〜約２．０％、Ｓｉ：約０．０５％〜約０．２５％、Ｔｉ：約０．００１％〜約０．２０％、Ｚｎ：約０．００１％〜約０．２０％、Ｃｒ：０％〜約０．０５％、Ｐｂ：０％〜約０．００５％、Ｃａ：０％〜約０．０３％、Ｃｄ：０％〜約０．００４％、Ｌｉ：０％〜約０．０００１％、及びＮａ：０％〜約０．０００５％を含有する。他の元素が、不純物として個々に０．０３％のレベルで、また全不純物として０．１０％以下で存在してもよい。残りはアルミニウムである。
いくつかの例において、合金は、全て重量％で、Ｃｕ：約０．０５％〜約０．３０％、Ｆｅ：約０．２７％〜約０．３３％、Ｍｇ：約０．４６％〜約０．５２％、Ｍｎ：約１．６７％〜約１．８％、Ｓｉ：約０．１７％〜約０．２３％、Ｔｉ：約０．１２％〜約０．１７％、Ｚｎ：約０．１２％〜約０．１７％、Ｃｒ：０％〜約０．０１％、Ｐｂ：０％〜約０．００５％、Ｃａ：０％〜約０．０３％、Ｃｄ：０％〜約０．００４％、Ｌｉ：０％〜約０．０００１％、及びＮａ：０％〜約０．０００５％を含有する。他の元素が、不純物として個々に０．０３％のレベルで、また全不純物として０．１０％以下で存在してもよい。残りはアルミニウムである。
１つの場合において、合金は、Ｃｕ：約０．０７％、Ｆｅ：約０．３％、Ｍｇ：約０．５％、Ｍｎ：約１．７３％、Ｓｉ：約０．２％、Ｔｉ：約０．１５％、Ｚｎ：約０．１５％、個々に０．０３％、及び合計で０．１０％の他の元素を含有し、残りはアルミニウムである。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、０．０１％〜０．６０％の量の銅（Ｃｕ）を含む。例えば、合金は、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、約０．１０％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％、約０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、約０．２０％、約０．２１％、約０．２２％、約０．２３％、約０．２４％、約０．２５％、約０．２６％、約０．２７％、約０．２８％、約０．２９％、約０．３０％、約０．３１％、約０．３２％、約０．３３％、約０．３４％、約０．３５％、約０．３６％、約０．３７％、約０．３８％、約０．３９％、約０．４０％、約０．４１％、約０．４２％、約０．４３％、約０．４４％、約０．４５％、約０．４６％、約０．４７％、約０．４８％、約０．４９％、約０．５０％、約０．５１％、約０．５２％、約０．５３％、約０．５４％、約０．５５％、約０．５６％、約０．５７％、約０．５８％、約０．５９％、または約０．６０％のＣｕを含み得る。いくつかの例において、固溶体中のＣｕは、本明細書に記載のアルミニウム合金の強度を増加し得る。Ｃｕは、典型的には、アルミニウム合金中に粗析出物を形成しないが、Ｃｕは、存在するＣｕの濃度に依存して、熱間圧延または焼鈍温度（例えば約３００℃〜約５００℃）で析出し得る。本明細書に記載のような平衡条件及びＣｕ含量（例えば約０．６重量％）では、Ｃｕは、金属間ＡｌＭｎＣｕ相を形成することにより、Ｍｎの固溶度を低減する。鋳造アルミニウム合金の均質化の間、及び熱間圧延の前に、以下でさらに説明される条件下においてＡｌＭｎＣｕ粒子成長が生じる。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、約０．０５％〜約０．４０％の量の鉄（Ｆｅ）を含む。例えば、合金は、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、約０．１０％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％、約０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、約０．２０％、約０．２１％、約０．２２％、約０．２３％、約０．２４％、約０．２５％、約０．２６％、約０．２７％、約０．２８％、約０．２９％、約０．３０％、約０．３１％、約０．３２％、約０．３３％、約０．３４％、約０．３５％、約０．３６％、約０．３７％、約０．３８％、約０．３９％、または約０．４０％のＦｅを含み得る。いくつかの例において、Ｆｅは、Ｍｎ、Ｓｉ及び他の元素を含有し得る金属間構成物質の一部となり得る。本明細書に記載の量のＦｅを組み込むことにより、粗金属間構成物質の形成が制御され得る。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、約０．０５％〜約０．８％の量のマグネシウム（Ｍｇ）を含む。例えば、合金は、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、約０．１０％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％、約０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、約０．２０％、約０．２１％、約０．２２％、約０．２３％、約０．２４％、約０．２５％、約０．２６％、約０．２７％、約０．２８％、約０．２９％、約０．３０％、約０．３１％、約０．３２％、約０．３３％、約０．３４％、約０．３５％、約０．３６％、約０．３７％、約０．３８％、約０．３９％、約０．４０％、約０．４１％、約０．４２％、約０．４３％、約０．４４％、約０．４５％、約０．４６％、約０．４７％、約０．４８％、約０．４９％、約０．５０％、約０．５１％、約０．５２％、約０．５３％、約０．５４％、約０．５５％、約０．５６％、約０．５７％、約０．５８％、約０．５９％、約０．６０％、約０．６１％、約０．６２％、約０．６３％、約０．６４％、約０．６５％、約０．６６％、約０．６７％、約０．６８％、約０．６９％、約０．７０％、約０．７１％、約０．７２％、約０．７３％、約０．７４％、約０．７５％、約０．７６％、約０．７７％、約０．７８％、約０．７９％、または約０．８０％のＭｇを含み得る。いくつかの例において、Ｍｇは、固溶強化によりアルミニウム合金の強度を増加し得る。Ｍｇは、本明細書に記載のアルミニウム合金中に存在するＳｉ及びＣｕと配位し、時効硬化合金を生成し得る。いくつかの場合において、大量のＭｇ（例えば、本明細書において列挙される範囲を超える）は、アルミニウム合金の耐腐食性を低減し得、またアルミニウム合金の融点を低下させ得る。したがって、Ｍｇは、アルミニウム合金の耐腐食性を減少させることなく、及び融点を低下させることなく強度を増加させるために、本明細書に記載の量で存在すべきである。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、約０．００１％〜約２．０％の量のマンガン（Ｍｎ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００５％、約０．０１％、約０．０５％、約０．１％、約０．５％、約１．０％、約１．１％、約１．２％、約１．３％、約１．４％、約１．５％、約１．６％、約１．６５％、約１．６６％、約１．６７％、約１．６８％、約１．６９％、約１．７０％、約１．７１％、約１．７２％、約１．７３％、約１．７４％、約１．７５％、約１．７６％、約１．７７％、約１．７８％、約１．７９％、約１．８０％、約１．８１％、約１．８２％、約１．８３％、約１．８４％、約１．８５％、約１．８６％、約１．８７％、約１．８８％、約１．８９％、約１．９％、約１．９１％、約１．９２％、約１．９３％、約１．９４％、約１．９５％、約１．９６％、約１．９７％、約１．９８％、約１．９９％、または約２．０％のＭｎを含み得る。Ｍｎは、固溶強化によりアルミニウムの強度を増加させ得る。Ｍｎは、アルミニウムとの金属間化合物の分散体を形成し得る。例えば、本明細書に記載のＦｅ量と組み合わせたより高いＭｎ含量は、粗Ｍｎ−Ｆｅ金属間構成成分の形成をもたらし得る。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、約０．０５％〜約０．２５％の量のケイ素（Ｓｉ）を含む。例えば、合金は、約０．０５％、約０．０６％、約０．０７％、約０．０８％、約０．０９％、約０．１０％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％、約０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、約０．２０％、約０．２１％、約０．２２％、約０．２３％、約０．２４％、または約０．２５％のＳｉを含んでもよい。Ｓｉ含量は本明細書に記載のようなアルミニウム合金の融点を低下させ得るため、Ｓｉ含量は慎重に制御される。本明細書に記載の量のＳｉを含めることにより、ＡｌＭｎＳｉ分散質が形成され、アルミニウム合金の強度の改善がもたらされ得る。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、約０．００１％〜約０．２０％の量のチタン（Ｔｉ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００５％、約０．０１０％、約０．０５％、約０．１０％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％ 約０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、または約０．２０％のＴｉを含み得る。本明細書に記載の量で含まれる場合、Ｔｉは、本明細書に記載のアルミニウム合金の耐腐食性を改善する。いくつかの場合において、Ｔｉは、アルミニウム合金の延性を維持するために、本明細書に記載の量で組み込まれる。本明細書に記載の量より高い量で使用される場合、Ｔｉは、管等のある特定の製品の製造に必要である、形成された合金の延性を損なう可能性がある。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、約０．００１％〜約０．２０％の量の亜鉛（Ｚｎ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００５％、約０．０１０％、約０．０５％、約０．１０％、約０．１１％、約０．１２％、約０．１３％、約０．１４％ 約０．１５％、約０．１６％、約０．１７％、約０．１８％、約０．１９％、または約０．２０％のＺｎを含み得る。いくつかの例において、本明細書に記載のような濃度で合金に含まれるＺｎは、固溶体中に維持され、耐腐食性を増加させ得る。いくつかの場合において、約０．２０％超の濃度で組み込まれたＺｎは、粒間腐食を増加させ得るか、または例えば電解結合条件下で腐食を促進し得る。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、０％〜約０．０５％の量のクロム（Ｃｒ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００２％、約０．００３％、約０．００４％、約０．００５％、約０．００６％、約０．００７％、約０．００８％、約０．００９％、約０．０１％、約０．０２％、約０．０３％、約０．０４％、または約０．０５％のＣｒを含み得る。いくつかの例において、Ｃｒは存在しない（すなわち０％）。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、０％〜約０．００５％の量の鉛（Ｐｂ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００２％、約０．００３％、約０．００４％、または約０．００５％のＰｂを含み得る。いくつかの例において、Ｐｂは存在しない（すなわち０％）。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、０％〜約０．０３％の量のカルシウム（Ｃａ）を含む。例えば、合金は、約０．０１％、約０．０２％、または約０．０３％のＣａを含み得る。いくつかの例において、Ｃａは存在しない（すなわち０％）。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、０％〜約０．００４％の量のカドミウム（Ｃｄ）を含む。例えば、合金は、約０．００１％、約０．００２％、約０．００３％、または約０．００４％のＣｄを含み得る。いくつかの例において、Ｃｄは存在しない（すなわち０％）。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、０％〜約０．０００１％の量のリチウム（Ｌｉ）を含む。例えば、合金は、約０．００００５％または約０．０００１％のＬｉを含み得る。いくつかの例において、Ｌｉは存在しない（すなわち０％）。
いくつかの例において、本明細書に記載の合金は、０％〜約０．００１％の量のナトリウム（Ｎａ）を含む。例えば、合金は、約０．０００１％、約０．０００２％、約０．０００３％、約０．０００４％、約０．０００５％、または約０．００１％のＮａを含み得る。いくつかの例において、Ｎａは存在しない（すなわち０％）。
合金特性
本明細書に記載の合金は、高い加工硬化速度を有する。圧延直後の調質度における合金の強度は著しくより高く、それにより合金は成形性を必要としない用途に有用となる。合金は、被覆層あり、またはなしで使用され得る。
本明細書において開示される合金は、配管用途、ＨＶＡＣ＆Ｒ用途、自動車用途、工業用途、輸送用途、電子機器用途、航空宇宙用途、鉄道用途、包装用途またはその他を含む様々な用途において、銅を置き換えるのに良く適している。本明細書に記載の合金は、例えば、熱交換器を含むＨＶＡＣ＆Ｒ機器において使用され得る。管として形成された場合、部品は、典型的には、返しベンドに火炎ろう付けされた小領域を端部に有するように機械的に組み立てられる。火炎ろう付けには、管がろう付けに使用される充填材料と溶融しないように、管が充填材料よりも大幅に高い固相線温度を有することが必要である。本明細書に記載の合金は、高い固相線温度を含む良好な機械的及び化学的特性を有し、これにより異なる種類のろう付け充填剤と共に使用され得る。
本明細書に記載の合金は、２８日間の海水酢酸試験（ＳＷＡＡＴ）腐食試験に合格するのに十分な耐腐食性を有する。合金がマイクロポート配管を含む熱交換器配管として形成される場合、それらは自然に十分な耐腐食性を生成し、それにより、従来の亜鉛溶射ステップのいかなる必要性も排除する。
１ｘｘｘシリーズまたは７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金のフィン材料と組み合わされた場合、本明細書に記載の合金は、銅よりも良好な耐腐食性を有する。フィン材料は、管に対して犠牲的である。本明細書に記載の合金は、ＳＷＡＡＴ腐食試験において銅より優れている。実施例において示されるように、１ｘｘｘシリーズまたは７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金から形成されたフィンを有する本発明の合金の試料は、本発明の合金に対する制限された腐食を有する、または腐食を有さない。しかしながら、１ｘｘｘシリーズまたは７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金から形成されたフィンを有する銅の試料は、２週間の曝露後、銅に対する大きな腐食を生じる。
調製及び処理方法
鋳造
本明細書に記載の合金は、当業者に知られているような鋳造方法を使用して鋳造され得る。例えば、鋳造プロセスは、直接チル（ＤＣ）鋳造プロセスを含み得る。ＤＣ鋳造プロセスは、当業者に知られているようなアルミニウム産業において一般的に使用されている標準に従って行われる。任意選択で、鋳造プロセスは、連続鋳造（ＣＣ）プロセスを含み得る。鋳造プロセスは、任意選択で、ローラー鋳造を使用する任意の他の商業的鋳造プロセスを含み得る。任意選択で、鋳造アルミニウム合金は、表面加工されてもよい。次いで、鋳造アルミニウム合金は、さらなる処理ステップに供されてもよい。例えば、本明細書に記載のような処理方法は、均質化、熱間圧延、冷間圧延、及び／または焼鈍のステップを含んでもよい。
均質化
均質化ステップは、本明細書に記載のような鋳造アルミニウム合金を加熱して、約、または少なくとも約４８０℃の均質化温度を達成することを含み得る。例えば、鋳造アルミニウム合金は、少なくとも約４８０℃、少なくとも約４９０℃、少なくとも約５００℃、少なくとも約５１０℃、少なくとも約５２０℃、少なくとも約５３０℃、少なくとも約５４０℃、少なくとも約５５０℃、またはその間の任意の温度まで加熱され得る。いくつかの例において、均質化温度への加熱速度は、約１００℃／時間以下、約７５℃／時間以下、約５０℃／時間以下、約４０℃／時間以下、約３０℃／時間以下、約２５℃／時間以下、約２０℃／時間以下、約１５℃／時間以下、または約１０℃／時間以下であってもよい。
次いで、鋳造アルミニウム合金は、所定期間ソーキング（すなわち、示された温度で保持）される。限定されない例によれば、鋳造アルミニウム合金は、約１０時間まで（例えば、約１０分から約１０時間まで（これらの値を含む））ソーキングされる。例えば、鋳造アルミニウム合金は、１０分、２０分、３０分、１時間、２時間、３時間、４時間、５時間、６時間、７時間、８時間、９時間、１０時間、またはその間の任意の期間、少なくとも５２０℃の温度でソーキングされてもよい。
熱間圧延
均質化ステップの後、熱間圧延ステップを行って、中間ゲージ生成物（例えば、シートまたはプレート）を生成してもよい。ある特定の場合において、鋳造アルミニウム合金は、約２ｍｍから約１５ｍｍ厚ゲージ（例えば、約２．５ｍｍから約１０ｍｍ厚ゲージ）に熱間圧延されてもよい。例えば、鋳造アルミニウム合金は、約２ｍｍ厚ゲージ、約２．５ｍｍ厚ゲージ、約３ｍｍ厚ゲージ、約３．５ｍｍ厚ゲージ、約４ｍｍ厚ゲージ、約５ｍｍ厚ゲージ、約６ｍｍ厚ゲージ、約７ｍｍ厚ゲージ、約８ｍｍ厚ゲージ、約９ｍｍ厚ゲージ、約１０ｍｍ厚ゲージ、約１１ｍｍ厚ゲージ、約１２ｍｍ厚ゲージ、約１３ｍｍ厚ゲージ、約１４ｍｍ厚ゲージ、または約１５ｍｍ厚ゲージに熱間圧延されてもよい。
冷間圧延
熱間圧延ステップの後に、冷間圧延ステップが行われてもよい。ある特定の態様において、熱間圧延ステップからの中間ゲージシートは、最終ゲージシートに冷間圧延されてもよい。ある特定の態様において、圧延された生成物は、約０．２ｍｍから約２．０ｍｍ、約０．３ｍｍから約１．５ｍｍ、または約０．４ｍｍから約０．８ｍｍの厚さに冷間圧延される。ある特定の態様において、中間ゲージシートは、約２ｍｍ以下、約１．５ｍｍ以下、約１ｍｍ以下、約０．５ｍｍ以下、約０．４ｍｍ以下、約０．３ｍｍ以下、約０．２ｍｍ以下、または約０．１ｍｍ以下に冷間圧延される。例えば、中間ゲージ生成物は、約０．１ｍｍ、約０．２ｍｍ、約０．３ｍｍ、約０．４ｍｍ、約０．５ｍｍ、約０．６ｍｍ、約０．７ｍｍ、約０．８ｍｍ、約０．９ｍｍ、約１．０ｍｍ、約１．１ｍｍ、約１．２ｍｍ、約１．３ｍｍ、約１．４ｍｍ、約１．５ｍｍ、約１．６ｍｍ、約１．７ｍｍ、約１．８ｍｍ、約１．９ｍｍ、もしくは約２．０ｍｍ、またはその間の任意の厚さに冷間圧延されてもよい。
焼鈍
最終的な調質度要件に依存して、方法は、任意選択のその後の焼鈍ステップを含んでもよい。焼鈍ステップは、最終ゲージのアルミニウム合金シートに対して、または冷間圧延機での最終的な通過後に行われてもよい。焼鈍ステップは、室温から、約２３０℃〜約３７０℃（例えば、約２４０℃〜約３６０℃、約２５０℃〜約３５０℃、約２６５℃〜約３４５℃、または約２７０℃〜約３２０℃）の温度までシートを加熱することを含み得る。シートは、所定の期間、その温度でソーキングされてもよい。ある特定の態様において、シートは、約６時間まで（例えば、約１０秒から約６時間（これらの値を含む））ソーキングされる。例えば、シートは、約１５秒、約３０秒、約４５秒、約１分、約５分、約１０分、約１５分、約２０分、約３０分、約１時間、約２時間、約３時間、約４時間、約５時間、約６時間、またはその間の任意の時間、約２３０℃から約３７０℃の温度でソーキングされてもよい。いくつかの例において、シートは焼鈍されない。
使用方法
本明細書に記載の合金及び方法は、犠牲部分、熱放散、包装、及び建設材料を含む工業用途において使用され得る。本明細書に記載の合金は、熱交換器用の工業フィンストックとして使用され得る。工業フィンストックは、現在使用されている工業フィンストック合金（例えば、ＡＡ７０７２及びＡＡ１１００）よりも耐腐食性であり、さらに熱交換器において組み込まれる他の金属部分を優先的に腐食保護するように提供され得る。本明細書において開示されるアルミニウム合金は、室内及び室外ＨＶＡＣ＆Ｒユニットにおいて従来使用されている金属の好適な代用品である。本明細書に記載のアルミニウム合金は、現在使用されている合金と比較してより良好な腐食性能及びより高い強度を提供する。
本明細書に記載の合金は、銅が好適である任意の用途において、銅を置き換えることができる。例えば、本明細書に記載の合金は、銅円管の代用となるように、被覆層あり、またはなしで円管として使用され得る。代替の手法は、銅円管の代わりに、マイクロチャネル管とも呼ばれる複数ポート押出（ＭＰＥ）アルミニウム管で代用することである。マイクロチャネル管はまた、ろう付けされたアルミニウム熱交換器とも呼ばれる。
以下の例は、本発明をさらに例示するのに役立つが、但し、そのいかなる限定も構成しない。逆に、本明細書における説明を読んだ後に、本発明の精神から逸脱せずに当業者が考案し得る様々な実施形態、その修正及び均等物が考慮され得ることが、明確に理解されるべきである。以下の実施例に記載の試験中、別段に指定されない限り、従来の手順に従った。手順のいくつかが、例示を目的として以下に説明される。
材料
以下の実験の項において使用される５つの合金の組成を表１に示すが、残りはアルミニウムである。本発明の例示的合金Ａの組成範囲は、１．７〜１．８％のＭｎ、０．４６〜０．５２％のＭｇ、０．０５〜０．０７％のＣｕ、０．２７〜０．３３％のＦｅ、０．１７〜０．２３％のＳｉ、０．１２〜０．１７％のＴｉ、０．１２〜０．１７％のＺｎ、不可避の不純物、及び残りのＡｌという仕様内であった。
合金には、以下の製造手順を使用した。ＤＣ鋳造により生成されたインゴットを表面加工し、その後５２０℃まで１２時間加熱した。インゴットを５２０℃で６時間ソーキングした。インゴットを２．５ｍｍゲージに圧延した。熱間圧延したシートを、その後０．４から０．８ｍｍの必要最終ゲージ厚に冷間圧延した。全ての試料は、完全焼鈍条件で試験した。比較した試料は、全てＯ調質度であった。
Figure 2018536088
実施例１：合金の機械的特性
例示的合金Ａ及びいくつかの比較合金のシートの機械的特性を決定した。試験は、Ｏ調質度の合金を用いて行った。ＡＳＴＭ Ｂ５５７標準に従って試料を製造した。各合金の変形例から３つの試料を試験し、平均値を報告した。一貫した結果を得るために、試料を０．５Ｒａのエッジ粗さまで製造した。例示的合金Ａは、約１７５ＭＰａの最終引張強度（ＵＴＳ）を有していた。比較合金の１つを除いて全てが、例示的合金ＡのＵＴＳより低いＵＴＳを有していた。図１は、例示的合金Ａ及び比較合金のＵＴＳを示す。例示的合金Ａは、約７５ＭＰａの降伏強度（ＹＳ）を有していた。比較合金の１つを除いて全てが、例示的合金ＡのＹＳより低いＹＳを有していた。ＹＳ試験結果はまた、図１にも示されている。例示的合金Ａは、図１に示されるように、約１５％のパーセント伸び（ＥＩ）を有していた。
実施例２：腐食特性
アルミニウム合金ＡＡ７０７２のフィンを使用して、例示的合金Ａ及び比較合金の腐食値を評価した。ＡＳＴＭ Ｇ６９を使用して、開回路電位腐食値（「腐食電位」）を測定した。例示的合金Ａは、−７３５ｍＶの腐食電位を有していたが、これは試験した他の合金の腐食電位と同様であった。表２は、全ての合金に対するこの試験の結果を示す。フィンが犠牲的に機能し、管を腐食から保護するためには、アルミニウム管合金とフィン合金との間の腐食電位の差は、１５０ｍＶ未満であると推定される。
国際軟銅規格（ＩＡＣＳ）に従って、導電率を試験した。例示的合金Ａは、ＩＡＣＳに基づいて約４３．４％の平均導電率を有していたが、これはユニットにおいて良好な熱伝導を提供するのに十分である。表２は、試験した全ての合金に対するＩＡＣＳデータを含む。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用して、例示的合金Ａ及び比較合金、ならびに既知の充填材料７１８ ＡｌＳｉの固相線及び液相線温度を決定した。それらの温度及び合金固相線と７１８ ＡｌＳｉ充填剤液相線との間の差を、表２に示す。ここで報告される温度は、９９．９９９％純度アルミニウム合金に対して正規化されている。合金固相線と充填剤液相線との間の差が大きいほど、充填材料が関与する工業的接合プロセスはより安定である。管がろう付け中に熱交換器ユニットの別の部品に溶融しないように、例示的合金Ａのより高い固相線温度が必要とされる。例示的合金Ａ固相線と７１８ ＡｌＳｉ液相線との間の差分は６５℃であり、これは火炎ろう付け等の接合プロセスに好適である。
Figure 2018536088
実施例３：海水酢酸（ＳＷＡＡＴ）腐食試験
例示的合金Ａならびに比較合金３００５Ｍ、３１０４Ｍ、５０５２Ｍ、及び３００３Ｍを形成し、形成された例示的及び比較合金にクランプされたＡＡ７０７２を用いて試験した（ＳＷＡＡＴ試験下で合金の腐食性能を評価するためのフィンを形成するのに使用された）。ＡＳＴＭ Ｇ８５ Ａｎｎｅｘ ３に従ってＳＷＡＡＴを行った。２．８〜３．０のｐＨまで酸性化した人工海水（４２ｇ／Ｌの人工海塩＋１０ｍＬ／Ｌの氷酢酸）を使用した。その後、試料を５０％硝酸で１時間洗浄し、３つの異なる場所で腐食に関して検査した。
図２〜７は、１週間（図２、３及び４）ならびに４週間（図５、６及び７）の曝露後の例示的合金Ａ及び比較合金のＳＷＡＡＴ試験の結果を示す。図２、３、５、及び６において、上部表面のみがフィンと接触している。腐食評価には、フィンの下の領域のみが考慮される。１週間後（図２、３、及び４）、わずかな合金が腐食活性を示し、活性は、クランプから離れた領域においてより強かった。４週間後（図５、６、及び７）、合金はフィンの下及びクランプから離れた領域においていくらかの腐食活性を示した。図２〜７に示されるように、例示的合金Ａは、試験した他の合金と比較してはるかに少ない孔食を示した。
試料をＳＷＡＡＴ試験に供した後に、定性的尺度を使用して腐食の重度を評価した。試験片を４週間の曝露期間ＳＷＡＡＴ（ＡＳＴＭ Ｇ８５）腐食試験に供し、１週間後及び４週間後の腐食挙動を特性決定するために検査した。腐食重度は、ゼロから１０の尺度で特性決定されたが、ゼロは高い腐食を、１０は低い腐食、または腐食なしを示す。耐腐食性及び強度の結果を表３に示す。試験した合金組成は、表１に示されている。
Figure 2018536088
機械的特性及び腐食試験に基づいて、例示的合金Ａは、強度、耐腐食性、化学ポテンシャル、及び固相線温度の最善の全体的組合せを有していた。合金３００５は、良好な耐腐食性を有していたが、機械的特性は低かった。合金３１０４は、良好な強度及び成形性を有していたが、７０７２フィンとの接触から離れた領域において耐腐食性が低かった。合金３１０４はまた、高いＭｇ含量及び低い固相線温度を有するが、これはろう付け中に問題となり得る。合金５０５２は、強度及び耐腐食性の優れた組合せを有していたが、非常に低い固相線及び非常に高いＭｇ含量を有し、これによって火炎ろう付け中の溶融に対して弱くなる。合金５０５２はまた、溶接性が低い。合金３００３は、良好な耐腐食性を有していたが、強度は低かった。
また、ＳＷＡＡＴ試験を行って、（ｉ）例示的合金Ａ上及び銅上のＡＡ７０７２のフィンを比較し、また（ｉｉ）例示的合金Ａ上及び銅上のＡＡ１１００のフィンを比較した。結果を図８及び９に示す。腐食分析には、フィンの下の領域のみを考慮した。図８、パネルＡは、ＡＡ７０７２フィンによる銅の腐食８１０を示す。図８、パネルＢは、ＡＡ１１００フィンによる銅の腐食８１０を示す。図９、パネルＡは、ＡＡ７０７２フィンによる例示的合金Ａの腐食を示す。図９、パネルＢは、ＡＡ１１００フィンによる例示的合金Ａの腐食を示す。例示的合金Ａ上の７０７２及び１１００フィンは、ＳＷＡＡＴ溶液中での４週間の曝露後も存続した。７０７２及び１１００と結合された銅は、ＳＷＡＡＴ溶液中での２週間の曝露後に重度の腐食活性を示し、フィンは完全に腐食したが、これは、銅管とアルミニウムフィンとの間の重度の電解腐食活性を示している。
実施例４：合金の曲げ性試験
被覆曲げ試験及びフラットヘム（Ｆｌａｔ Ｈｅｍ）試験を使用して、曲げ性試験を行った。被覆曲げ試験は、曲げ性のための０．００２インチマンドレル（最も鋭い半径）で行った。フラットヘム試験は、完全な１８０度の曲げに基づく合金の曲げ性を確立するために使用される。試料は、曲げ表面の外観及びヘム表面の外観に基づいて、亀裂なし（図１０を参照されたい）または亀裂１１００あり（図１１を参照されたい）に格付けされる。例示的合金Ａは、いかなる亀裂もない良好な表面を示し、被覆曲げ試験において報告された最小Ｒ／Ｔは０．０８９であり、Ｒは、インチでのマンドレル半径を示し、Ｔは、インチでの試験片の厚さである。１から５のスケールの曲げ表面格付け（ＢＳＲ）を、試料に対して割り当てた。これらの結果に基づいて、例示的合金Ａは、比較管ストック合金と比較して優れた曲げ性能を示した。
また、エリクセン試験を使用して、成形性試験を行った。エリクセン試験は、３軸荷重下での合金の成形性を測定する。アルミニウムシート上に、亀裂が生じるまでポンチが押し付けられる。エリクセン試験結果は、破壊するまでの材料における変位に関して報告される。
焼鈍試料をエリクセン試験に供したが、例示的合金Ａ及び比較合金に対する結果を表４に示す。これらの結果に基づいて、例示的合金Ａは、曲げ操作において良好な性能を示す。例示的合金Ａに対する比較のためのベースラインは、５０５２Ｍ合金である。５０５２Ｍは、強度及び耐腐食性の良好な組合せを有するが、その高いＭｇ含量に起因して、ろう付けに問題がある。５０５２Ｍは、合金固相線と充填剤液相線との間の差が低く、これは火炎ろう付けに関する問題を引き起こし、すなわち、合金は充填剤と溶融する。例示的合金Ａ及び充填材料では、合金固相線と充填剤液相線との間により大きい差があり、したがって、例示的合金Ａはより安定な工業プロセスを提供する。
Figure 2018536088
上で引用された全ての特許、特許出願、出版物、及び要約は、参照することによりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。本発明の様々な実施形態が、本発明の様々な目的を遂行するものとして説明された。これらの実施形態は、本発明の原理の単なる例示であることが認識されるべきである。当業者には、以下の特許請求の範囲において定義されるような本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、その数々の修正及び適応が容易に明らかとなる。

Claims (21)

  1. 以下の組成：Ｃｕ：約０．０１重量％〜約０．６重量％、Ｆｅ：約０．０５重量％〜約０．４０重量％、Ｍｇ：約０．０５重量％〜約０．８重量％、Ｍｎ：約０．００１重量％〜約２．０重量％、Ｓｉ：約０．０５重量％〜約０．２５重量％、Ｔｉ：約０．００１重量％〜約０．２０重量％、Ｚｎ：約０．００１重量％〜０．２０重量％、Ｃｒ：０重量％〜約０．０５重量％、Ｐｂ：０重量％〜約０．００５重量％、Ｃａ：０重量％〜約０．０３重量％、Ｃｄ：０重量％〜約０．００４重量％、Ｌｉ：０重量％〜約０．０００１重量％、Ｎａ：０重量％〜約０．０００５重量％、個々に約０．０３重量％まで、及び合計で約０．１０％までの他の元素、ならびに残りのＡｌを含む、アルミニウム合金。
  2. 以下の組成：Ｃｕ：約０．０５重量％〜約０．１０重量％、Ｆｅ：約０．２７重量％〜約０．３３重量％、Ｍｇ：約０．４６重量％〜約０．５２重量％、Ｍｎ：約１．６７重量％〜約１．８重量％、Ｓｉ：約０．１７重量％〜約０．２３重量％、Ｔｉ：約０．１２重量％〜約０．１７重量％、Ｚｎ：約０．１２重量％〜約０．１７重量％、Ｃｒ：０重量％〜約０．０１重量％、Ｐｂ：０重量％〜約０．００５重量％、Ｃａ：０重量％〜約０．０３重量％、Ｃｄ：０重量％〜約０．００４重量％、Ｌｉ：０重量％〜約０．０００１重量％、Ｎａ：０重量％〜約０．０００５重量％、個々に０．０３重量％まで、及び合計で０．１０重量％までの他の元素、ならびに残りのＡｌを含む、請求項１に記載のアルミニウム合金。
  3. Ｃｕが、約０．０７％の量で存在し、Ｆｅが、約０．３％の量で存在し、Ｍｇが、約０．５％の量で存在し、Ｍｎが、約１．７３％の量で存在し、Ｓｉが、約０．２％の量で存在し、Ｔｉが、約０．１５％の量で存在し、Ｚｎが、約０．１５％の量で存在する、請求項２に記載のアルミニウム。
  4. 前記アルミニウム合金の電気伝導性は、国際軟銅規格（ＩＡＣＳ）に基づいて４０％超である、請求項１から３のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
  5. 前記アルミニウム合金の電気伝導性は、ＩＡＣＳに基づいて約４１％である、請求項１から４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
  6. 前記アルミニウム合金の腐食電位は、約−７３５ｍＶである、請求項１から５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
  7. 約１３０ＭＰａ超の降伏強度及び約１８５ＭＰａ超の最終引張強度を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
  8. Ｈ調質度にある、請求項１〜７のいずれか一項に記載の合金。
  9. Ｏ調質度にある、請求項１〜７のいずれか一項に記載の合金。
  10. アルミニウム合金を生成する方法であって、
    請求項１に記載のアルミニウム合金を鋳造して、鋳造アルミニウム合金を形成することと；
    前記鋳造アルミニウム合金を均質化することと；
    前記鋳造アルミニウム合金を熱間圧延して、中間ゲージシートを生成することと；
    前記中間ゲージシートを冷間圧延して、最終ゲージシートを生成することと；
    前記最終ゲージシートを焼鈍することと、
    を含む、方法。
  11. 請求項１に記載のアルミニウム合金を含むアルミニウム物品。
  12. 熱交換部品を含む、請求項１１に記載のアルミニウム物品。
  13. 前記熱交換器部品は、放熱器、凝縮器、蒸発器、油冷却器、中間冷却器、給気冷却器、またはヒーターコアの少なくとも１つを含む、請求項１２に記載のアルミニウム物品。
  14. 前記熱交換部品は、管を含む、請求項１２に記載のアルミニウム物品。
  15. 室内暖房、換気、空調及び冷凍（ＨＶＡＣ＆Ｒ）ユニットを含む、請求項１１に記載のアルミニウム物品。
  16. 室外ＨＶＡＣ＆Ｒユニットを含む、請求項１１に記載のアルミニウム物品。
  17. 排水溝ストック、かんがいパイプ、または海上船舶を含む、請求項１１に記載のアルミニウム物品。
  18. 請求項１１に記載のアルミニウム物品から形成された管及び７ｘｘｘシリーズアルミニウム合金から形成されたフィンを含む物品であって、前記フィンは、ろう付けにより前記管に接合される、物品。
  19. 前記フィンは、アルミニウム合金７０７２から形成される、請求項１８に記載の物品。
  20. 請求項１１に記載のアルミニウム合金から形成された管及び１ｘｘｘシリーズアルミニウム合金から形成されたフィンを含む物品であって、前記フィンは、ろう付けにより前記管に接合される、物品。
  21. 前記フィンは、アルミニウム合金１１００から形成される、請求項２０に記載の物品。
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