JP2022522881A - ろう付けされた熱交換器の製造用のアルミニウム合金製ストリップ - Google Patents
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Abstract
ろう付けされた熱交換器の製造を対象とするストリップにおいて、質量％で：Ｓｉ：０．１０～０．３０％、好ましくは０．１５～０．２５％；Ｆｅ＜０．２０％；Ｃｕ：０．７５～１．０５％、好ましくは０．７５～１．０２％、より好ましくは０．７５～１．０％；Ｍｎ：１．２～１．７％、好ましくは１．２～１．５５％、より好ましくは１．２５～１．４％；Ｍｇ＜０．０３％、好ましくは＜０．０２５％、より好ましくは＜０．０１５％；Ｚｎ＜０．１％；Ｔｉ＜０．１５％；他の元素：各々＜０．０５％でかつ合計＜０．１５％；残りはアルミニウム、という組成のアルミニウム合金製コアを有するストリップ。【選択図】なし
Description
本発明は、最も多くの場合アルミニウム－ケイ素ろう付け用合金（アルミニウム協会の命名法による４０００シリーズ）である被覆合金、および／またはアルミニウム－マンガン合金（アルミニウム協会の命名法による３０００シリーズ）製の、コアと任意のろう付け用合金との間に配置された層間合金で、片面または両面を場合によってクラッドされたアルミニウム－マンガンコア合金（アルミニウム協会の命名法によると３０００シリーズ）製の薄いストリップ（概して０．０５～３ｍｍ、好ましくは０．１５～２．５ｍｍの厚み）に関する。これらのストリップは、特に、ろう付けによって組立てられる熱交換器の管、コレクタおよびプレートなどの要素の製造を目的とするものである。これらの交換器は特に、自動車のエンジンの冷却システムおよび車室の空調システム中に見られる。アルミニウム合金のろう付け技術は、例えば、Ｓｏｕｄａｇｅ ｅｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｃｏｎｎｅｘｅｓ、１９９１年１１～１２月、ｐ１８～２９に掲載されたＪ．Ｃ．Ｋｕｃｚａ、Ａ．ＵｈｒｙおよびＪ．Ｃ．Ｇｏｕｓｓａｉｎの記事「アルミニウムおよびその合金の優れたろう付け」中に記載されている。本発明に係るストリップは、ＮＯＣＯＬＯＫ（登録商標）またはＣＡＢ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ ｂｒａｚｉｎｇ（制御雰囲気ろう付け））タイプの非腐食性フラックスろう付け技術において、さらには、一変形形態によるとフラックスレスろう付け技術において特に使用可能である。
ろう付けされた交換器の製造のために使用されるアルミニウム合金製ストリップに求められる特性は、特に、優れたろう付け能力、可能なかぎり薄い厚みを使用するためのろう付け後の高い機械的強度、ろう付け前の管、フィン、コレクタおよびプレートの形成を容易にするのに十分な成形性、および優れた耐腐食性である。当然のことながら、選択される合金が鋳造および圧延し易いものであること、およびストリップの製造コストが自動車産業の要件と相容れるものであることが重要である。
使用される合金は、次のような組成（ＥＮ５７３－３規格に準じた重量％）の３００３である：Ｓｉ＜０．６％、Ｆｅ＜０．７％、Ｃｕ：０．０５～０．２０％、Ｍｎ：１．０～１．５％、Ｚｎ＜０．１０％、他の元素が各々＜０．０５％でかつ合計＜０．１５％、残余がアルミニウム。
先に言及した利用特性のうちのいずれか、より詳細には耐腐食性を改善する目的で多くの合金が提案されてきており、それゆえ業界で時に「ロングライフ」合金という呼称が与えられる。
米国特許第５１２５４５２号明細書（住友軽金属工業株式会社および日本電装株式会社）は、ベース合金が以下の組成を有するクラッドされたストリップについて記述している：
Ｓｉ＜０．１、Ｆｅ＜０．３、Ｃｕ：０．０５～０．３５、Ｍｎ：０．３～１．５、Ｍg０．０５～０．５、Ｔｉ：０．０５～０．３５、ここでＣｕ－０．２＜Ｍｇ＜Ｃｕ＋０．２。
Ｓｉ＜０．１、Ｆｅ＜０．３、Ｃｕ：０．０５～０．３５、Ｍｎ：０．３～１．５、Ｍg０．０５～０．５、Ｔｉ：０．０５～０．３５、ここでＣｕ－０．２＜Ｍｇ＜Ｃｕ＋０．２。
欧州特許第０３２６３３７号明細書（Ａｌｃａｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）は、ベース合金が以下の組成を有するクラッドされたストリップについて記載している：
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。
好ましくは０．０５％未満というＳｉの低い含有量は、被覆合金からのケイ素の拡散に対する障壁の役目を果たすことのできるＭｎ折出物の緻密層の形成を可能にし、耐腐食性を増大させる。国際公開第９４／２２６３３号は、より高いＣｕ含有量（０．６～０．９％）だけが異なっている前述のものの変形形態である。
米国特許第５３５０４３６号明細書（神鋼アルコア輸送機材株式会社および日本電装株式会社）は、以下の組成のベース合金について記述している：
Ｓｉ：０．３～１．３、Ｃｕ＜０．２、Ｍｎ：０．３～１．５、Ｍｇ＜０．２、Ｔｉ：０．０２～０．３、Ｆｅ記載なし。
Ｓｉ：０．３～１．３、Ｃｕ＜０．２、Ｍｎ：０．３～１．５、Ｍｇ＜０．２、Ｔｉ：０．０２～０．３、Ｆｅ記載なし。
理論によって束縛されることなく、Ｓｉの高い含有量（実施例の中では０．８％）は機械的強度のためにＣｕおよびＭｇの不在を補償することを可能にし、Ｔｉの存在は優れた耐腐食性に寄与し、Ｍｇの不在は優れたろう付け性に有利に作用すると思われる。
欧州特許第０７１８０７２明細書（Ｈｏｏｇｏｖｅｎｓ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｗａｌｚｐｒｏｄｕｋｔｅ）は、以下の組成のベース合金について記載している：Ｓｉ＞０．１５、Ｆｅ＜０．８、Ｃｕ：０．２～２、Ｍｎ：０．７～１．５、Ｍｇ：０．１～０．６、ここでＣｕ＋Ｍｇ＜０．７かつＴｉ、Ｃｒ、ＺｒまたはＶの添加が可能である。実施例は、０．５％のＳｉ含有量を示している。
特開２０００－１６７６８８号公報（住友軽金属工業株式会社）は、質量百分率で０．５～２．０％のＭｎ、０．１～１．０％のＣｕ、０．１％以下のＳｉ、０．３％以下のＦｅ、０．０６～０．３５％のＴｉ、０．０４％以下のＭｇおよび不可避的な不純物を含み、残りがアルミニウムであるアルミニウム製コア合金について開示している。
このタイプの合金についての技術的現状の教示をここで要約するならば、第１のカテゴリの合金は、あらゆる場合においてＳｉに対するほどには要件が高くないものの低含有量のＦｅを伴ってまたは伴わずに、非常に低い含有量のＳｉ（＜０．１５、好ましくは＜０．０５％）を有している、ということが分かる。これらの非常に低いＳｉ含有量（＜０．０５％）は、純粋な基材からしか得ることができず、このため製造コストは増大する。第２のカテゴリの合金は、優れた耐腐食性を得るための非常に低いＳｉ含有量の必要性を再度検討することによって、反対に、場合によっては硬化元素ＭｇおよびＣｕの低い含有量に関連する機械的強度の喪失を補償するために、むしろ高いＳｉ含有量（０．５～０．８％）を有している。実際、フラックスを用いたろう付けについては、Ｍｇ含有量を削減して、酸化物ＭｇＯの厚い層の形成を導くクラッディング層表面へのＭｇの移動を制限すべきである、ということが知られている。この酸化物の存在は、ろう付けすべき表面上へのフラックスの量を強制的に増大させ、これにより、組立てコストが増加し、表面の外観が劣化する。他の参考文献は、中間的なＳｉ含有量を依然として目指している（例えば欧州特許第１０７５９３５号明細書、欧州特許第１４１３４２７号明細書、欧州特許第２９６９３０８号明細書、さらには米国特許第９５４６８２９号明細書を参照のこと）。
元素Ｃｕに関して言うと、耐腐食性に対するその影響は、論争の的となるように思われる。一部の参考文献は、過度に多い量のＣｕを使用しないよう促している（特に、Ａｌｃａｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｌｉｍｉｔｅｄの米国特許第６０１９９３９号明細書を参照のこと）。
Ｓｏｕｄａｇｅ ｅｔ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ Ｃｏｎｎｅｘｅｓ、１９９１年１１～１２月、ｐ１８～２９に掲載されたＪ．Ｃ．Ｋｕｃｚａ、Ａ．ＵｈｒｙおよびＪ．Ｃ．Ｇｏｕｓｓａｉｎの記事「アルミニウムおよびその合金の優れたろう付け」
増大する市場の需要に直面して、機械的強度またはろう付け性が劣化することなく、既存の合金と比べて改善された耐腐食性を有する新規のコア合金に対するニーズが、存在し続けている。このようなコア合金は、製品の厚み削減というつねに存在する需要に応えることを可能にすると考えられる。
意外にも、本出願人は、機械的強度またはろう付け性が劣化することなく耐腐食性を改善することのできる組成領域を決定した。
したがって本発明は、ろう付けされた熱交換器の製造を目的とするストリップにおいて、質量％で、
Ｓｉ：０．１０～０．３０％、好ましくは０．１５～０．２５％、
Ｆｅ＜０．２０％、
Ｃｕ：０．７５～１．０５％、好ましくは０．７５～１．０２％、より好ましくは０．７５～１．０％、
Ｍｎ：１．２～１．７％、好ましくは１．２～１．５５％、より好ましくは１．２５～１．４％、
Ｍｇ＜０．０３％、好ましくは＜０．０２５％、より好ましくは＜０．０１５％、
Ｚｎ＜０．１％、
Ｔｉ＜０．１５％、
他の元素は、各々＜０．０５％でかつ合計＜０．１５％、
残りはアルミニウム、
という組成のアルミニウム合金製コアを有するストリップを対象とする。
Ｓｉ：０．１０～０．３０％、好ましくは０．１５～０．２５％、
Ｆｅ＜０．２０％、
Ｃｕ：０．７５～１．０５％、好ましくは０．７５～１．０２％、より好ましくは０．７５～１．０％、
Ｍｎ：１．２～１．７％、好ましくは１．２～１．５５％、より好ましくは１．２５～１．４％、
Ｍｇ＜０．０３％、好ましくは＜０．０２５％、より好ましくは＜０．０１５％、
Ｚｎ＜０．１％、
Ｔｉ＜０．１５％、
他の元素は、各々＜０．０５％でかつ合計＜０．１５％、
残りはアルミニウム、
という組成のアルミニウム合金製コアを有するストリップを対象とする。
本発明は同様に、
－ コア合金製プレートを鋳造するステップ、
－ 少なくとも１つのろう付け用アルミニウム合金、および場合によっては少なくとも１つの層間アルミニウム合金を用いて、場合によってクラッディングを行なうステップ、
－ 好ましくは１２時間未満の間、より好ましくは３時間未満の間、最高温度に維持するステップを伴う、４５０～５２０℃の温度まで予熱するステップ、
－ 予め均質化することなくこのプレートを、４５０～５２０℃の温度で２～６ｍｍの厚みまで熱間圧延するステップ、
－ 所望の厚みへと冷間圧延するステップであって、冷間圧延後のストリップの厚みが、好ましくは０．１５～３ｍｍであるステップ、
－ １０分間～１５時間、好ましくは２０分間～３時間、最高温度に維持するステップを伴う、２４０～４５０℃、好ましくは２４０～３８０℃の温度での焼鈍ステップ、
という連続的ステップを含むストリップの製造方法をも対象とする。
－ コア合金製プレートを鋳造するステップ、
－ 少なくとも１つのろう付け用アルミニウム合金、および場合によっては少なくとも１つの層間アルミニウム合金を用いて、場合によってクラッディングを行なうステップ、
－ 好ましくは１２時間未満の間、より好ましくは３時間未満の間、最高温度に維持するステップを伴う、４５０～５２０℃の温度まで予熱するステップ、
－ 予め均質化することなくこのプレートを、４５０～５２０℃の温度で２～６ｍｍの厚みまで熱間圧延するステップ、
－ 所望の厚みへと冷間圧延するステップであって、冷間圧延後のストリップの厚みが、好ましくは０．１５～３ｍｍであるステップ、
－ １０分間～１５時間、好ましくは２０分間～３時間、最高温度に維持するステップを伴う、２４０～４５０℃、好ましくは２４０～３８０℃の温度での焼鈍ステップ、
という連続的ステップを含むストリップの製造方法をも対象とする。
一変形形態によると、本発明は同様に、
－ コア合金製プレートを鋳造するステップ、
－ このプレートを１～２４時間、５８０～６３０℃で均質化するステップ、
－ 少なくとも１つのろう付け用アルミニウム合金、および場合によっては少なくとも１つの層間アルミニウム合金を用いて、場合によってクラッディングを行なうステップ、
－ 好ましくは１２時間未満の間、より好ましくは３時間未満の間、最高温度に維持するステップを伴う、４５０～５２０℃の温度まで予熱するステップ、
－ 均質化され場合によってクラッディングされたプレートを、４５０～５２０℃の温度で２～６ｍｍの厚みまで熱間圧延するステップ、
－ 所望の厚みへと冷間圧延するステップであって、冷間圧延後のストリップの厚みが好ましくは０．１５～３ｍｍであるステップ、および
－ １０分間～１５時間、好ましくは２０分間～３時間、最高温度に維持するステップを伴う、２４０～４５０℃、好ましくは２４０～３８０℃の温度での焼鈍ステップ、
という連続的ステップを含む、本発明に係るストリップの製造方法をも対象とする。
－ コア合金製プレートを鋳造するステップ、
－ このプレートを１～２４時間、５８０～６３０℃で均質化するステップ、
－ 少なくとも１つのろう付け用アルミニウム合金、および場合によっては少なくとも１つの層間アルミニウム合金を用いて、場合によってクラッディングを行なうステップ、
－ 好ましくは１２時間未満の間、より好ましくは３時間未満の間、最高温度に維持するステップを伴う、４５０～５２０℃の温度まで予熱するステップ、
－ 均質化され場合によってクラッディングされたプレートを、４５０～５２０℃の温度で２～６ｍｍの厚みまで熱間圧延するステップ、
－ 所望の厚みへと冷間圧延するステップであって、冷間圧延後のストリップの厚みが好ましくは０．１５～３ｍｍであるステップ、および
－ １０分間～１５時間、好ましくは２０分間～３時間、最高温度に維持するステップを伴う、２４０～４５０℃、好ましくは２４０～３８０℃の温度での焼鈍ステップ、
という連続的ステップを含む、本発明に係るストリップの製造方法をも対象とする。
本発明は同様に、少なくとも部分的に、本発明に係るストリップから製作された熱交換器をも対象とする。
本発明は同様に、熱交換器の製造を目的とする本発明に係るストリップの使用において、前記ストリップが、機械的強度またはろう付け性が劣化することなく改善された耐腐食性を有する、ストリップの使用をも対象とする。
明細書および特許請求の範囲中、別段の指示のないかぎり：
－ アルミニウム合金の呼称は、アルミニウム協会の命名法に準拠する；
－ 化学元素の含有量は、質量百分率で示されている。
－ アルミニウム合金の呼称は、アルミニウム協会の命名法に準拠する；
－ 化学元素の含有量は、質量百分率で示されている。
本発明に係るストリップは、質量％で、
Ｓｉ：０．１０～０．３０％、好ましくは０．１５～０．２５％、
Ｆｅ＜０．２０％、
Ｃｕ：０．７５～１．０５％、好ましくは０．７５～１．０２％、より好ましくは０．７５～１．０％、
Ｍｎ：１．２～１．７％、好ましくは１．２～１．５５％、より好ましくは１．２５～１．４％、
Ｍｇ＜０．０３％、好ましくは＜０．０２５％、より好ましくは＜０．０１５％、
Ｚｎ＜０．１％、
Ｔｉ＜０．１５％、
他の元素は、各々＜０．０５％でかつ合計＜０．１５％、
残りはアルミニウム、
という組成のアルミニウム合金製コアを含む。
Ｓｉ：０．１０～０．３０％、好ましくは０．１５～０．２５％、
Ｆｅ＜０．２０％、
Ｃｕ：０．７５～１．０５％、好ましくは０．７５～１．０２％、より好ましくは０．７５～１．０％、
Ｍｎ：１．２～１．７％、好ましくは１．２～１．５５％、より好ましくは１．２５～１．４％、
Ｍｇ＜０．０３％、好ましくは＜０．０２５％、より好ましくは＜０．０１５％、
Ｚｎ＜０．１％、
Ｔｉ＜０．１５％、
他の元素は、各々＜０．０５％でかつ合計＜０．１５％、
残りはアルミニウム、
という組成のアルミニウム合金製コアを含む。
コア合金の組成限界の正当性は、以下の通りに立証することができる。０．１０％というケイ素の最低含有量は、コストの高い純粋基材の使用を回避させることができる。その上、マグネシウムを含む合金中において、ケイ素は、折出物Ｍｇ２Ｓｉの形成によって機械的強度に寄与する。０．３０％を超えると、ケイ素は、マンガン分散質ＡｌＭｎＳｉおよびＡｌＭｎＦｅＳｉの形成のため、耐腐食性に対し不利な影響を及ぼす可能性がある。
０．２５％未満に制限された鉄含有量は同様に、耐腐食性および成形性に有利であるが、原価が高くなると考えられる０．１５％未満の非常に低い含有量まで低下させる必要はない。
銅は、機械的強度に寄与する硬化元素であるが、１．１％を超えると、金属の均質性を損ないかつ腐食開始部位を構成する粗な金属間化合物が、鋳造で形成される。
マンガンは、合金３００３の限界に近い限界内にある。これは機械的強度および耐腐食性に寄与する。
限定的な亜鉛添加は、特に銅の投入量が最も大きい合金について、電気化学メカニズムを変更することにより、耐腐食性に対する有益な効果を有する可能性がある。しかし、この添加は、全面腐食の可能性が過度に高くなるのを避けるため、０．２％未満にとどめなければならない。
好ましくは、コア合金は、０．１％未満のＴｉを含む。好ましくは、コア合金は少なくとも０．０５％、より好ましくは少なくとも０．０６％のＴｉを含む。
［ろう付け用アルミニウム合金］
本発明に係るストリップは、製造される部品のタイプに応じて概して０．０５～３ｍｍ、好ましくは０．１５～２．５ｍｍの厚みを有し、ろう付け用合金か、または合金ＡＡ７０７２のような亜鉛合金などの、腐食から部品を保護するための犠牲陽極の役目を果たす合金であり得る被覆合金でクラッドされ得る。
本発明に係るストリップは、製造される部品のタイプに応じて概して０．０５～３ｍｍ、好ましくは０．１５～２．５ｍｍの厚みを有し、ろう付け用合金か、または合金ＡＡ７０７２のような亜鉛合金などの、腐食から部品を保護するための犠牲陽極の役目を果たす合金であり得る被覆合金でクラッドされ得る。
本発明の一変形形態によると、ろう付け用アルミニウム合金は、意図的なＺｎの添加を含まず、このときＺｎは、好ましくは不純物に対応する量すなわち０．０５質量％未満の量に基づいて存在する。
ろう付け用合金は、ろう付けのために十分な温度間隔、許容可能な機械的強度および優れた濡れ性が得られるように、コア合金の固相線に比べて十分低い液相線温度を有する４ｘｘｘ合金ファミリーに属するものである。これらの合金は、添加元素、例えばストロンチウムを含有し得る。
好ましくは、本発明のストリップは、ろう付け用アルミニウム合金、好ましくは、４～１３質量％、好ましくは６～１１質量％のＳｉと最大０．５質量％、好ましくは最大０．３質量％のＦｅとを含む４ｘｘｘ合金で片面または両面をクラッドされている。
好ましくは、ろう付け用アルミニウム合金は、質量％で、
Ｓｉ：５～１３％、
Ｆｅ：最大１％、
Ｃｕ：最大０．４％、好ましくは最大０．１％、
Ｍｎ：最大０．２％、好ましくは最大０．１％、
Ｍｇ：最大０．３％、好ましくは最大０．１％、
Ｚｎ：最大０．２％、好ましくは最大０．１％、
Ｔｉ：最大０．３０％、好ましくは最大０．１％、
他の元素は、各々０．０５％未満でかつ合計０．１５％未満、
残りはアルミニウム、
を含む。
Ｓｉ：５～１３％、
Ｆｅ：最大１％、
Ｃｕ：最大０．４％、好ましくは最大０．１％、
Ｍｎ：最大０．２％、好ましくは最大０．１％、
Ｍｇ：最大０．３％、好ましくは最大０．１％、
Ｚｎ：最大０．２％、好ましくは最大０．１％、
Ｔｉ：最大０．３０％、好ましくは最大０．１％、
他の元素は、各々０．０５％未満でかつ合計０．１５％未満、
残りはアルミニウム、
を含む。
一例として、組成物ＡＡ４０４５は、本発明に係るろう付け用合金として適したものであり得るアルミニウム合金である。その組成は、質量％で：９～１１％のＳｉ、最大０．８％のＦｅ、最大０．３０％のＣｕ、最大０．０５％のＭｎ、最大０．０５％のＭｇ、最大０．１０％のＺｎ、最大０．２０％のＴｉ、各々０．０５％未満でかつ合計０．１５％未満の他の要素であり、残りはアルミニウムである。
一例として、先の組成物は、好ましくは最大０．６％のＦｅを含む。
一例として、先の組成物は、好ましくは最大０．１％のＣｕを含む。
一例として、組成物ＡＡ４３４３は、本発明に係るろう付け用合金として適したものであり得るアルミニウム合金である。その組成は、質量％で：６．８～８．２％のＳｉ、最大０．８％のＦｅ、最大０．２５％のＣｕ、最大０．１０％のＭｎ、最大０．０５％のＭｇ、各々０．０５％未満でかつ合計０．１５％未満の他の要素であり、残りはアルミニウムである。
一例として、先の組成物は、好ましくは最大０．３％のＦｅを含む。
一例として、先の組成物は、好ましくは最大０．１％のＣｕを含む。
好ましくは、本発明に係るろう付け用合金はＭｇを含まない。
同様に、一方の面上にクラッディングとして、犠牲陽極効果のあるアルミニウム合金、特にＡＡ７０７２合金などの亜鉛を含有する合金を使用することもできる。
［層間アルミニウム合金］
好ましくは、本発明に係るストリップは、質量％で、
Ｓｉ：最大０．５％、より好ましくは最大０．２％、
Ｆｅ：最大０．７％、より好ましくは最大０．３％、さらに一層好ましくは最大０．２％、
Ｍｎ：０．３～１．４％、より好ましくは０．６～０．８％、一変形形態によると１～１．３％、
Ｃｕ：最大０．３％、好ましくは最大０．１％、さらに一層好ましくは最大０．０５％、
他の元素は、各々＜０．０５％でかつ合計＜０．１５％、
残りはアルミニウム、
を好ましくは含み、コアと任意のろう付け用合金との間に配置されたいわゆる層間アルミニウム合金で片面または両面をクラッドされる。
好ましくは、本発明に係るストリップは、質量％で、
Ｓｉ：最大０．５％、より好ましくは最大０．２％、
Ｆｅ：最大０．７％、より好ましくは最大０．３％、さらに一層好ましくは最大０．２％、
Ｍｎ：０．３～１．４％、より好ましくは０．６～０．８％、一変形形態によると１～１．３％、
Ｃｕ：最大０．３％、好ましくは最大０．１％、さらに一層好ましくは最大０．０５％、
他の元素は、各々＜０．０５％でかつ合計＜０．１５％、
残りはアルミニウム、
を好ましくは含み、コアと任意のろう付け用合金との間に配置されたいわゆる層間アルミニウム合金で片面または両面をクラッドされる。
好ましくは、本発明に係るストリップの層間アルミニウム合金は、質量％で：Ｓｉ＜０．１５％；Ｆｅ＜０．２％；Ｃｕ＜０．１％；Ｍｎ０．６％～０．８％；Ｍｇ＜０．０２％；他の要素は＜０．０５％でかつ合計＜０．１５％；残りはアルミニウム、を含む。
好ましくは、層間アルミニウム合金はＡＡ３ｘｘｘシリーズの合金である。
［ストリップ］
本発明に係るストリップは、例えば管、プレート、コレクタなどの熱交換器の様々な部分の製造に役立ち得る、ろう付け用ストリップと呼ばれるストリップである。
本発明に係るストリップは、例えば管、プレート、コレクタなどの熱交換器の様々な部分の製造に役立ち得る、ろう付け用ストリップと呼ばれるストリップである。
［方法］
本発明は同様に、
－ コア合金製プレートを鋳造するステップ、
－ 少なくとも１つのろう付け用アルミニウム合金、および場合によっては少なくとも１つの層間アルミニウム合金を用いて、場合によってクラッディングを行なうステップ、
－ １２時間未満の間、より好ましくは３時間未満の間、最高温度に維持するステップを好ましくは伴う、４５０～５２０℃の温度まで予熱するステップ、
－ 予め均質化することなく４５０～５２０℃の温度で、２～６ｍｍの厚みまで熱間圧延するステップ、
－ 所望の厚みへと冷間圧延するステップであって、冷間圧延後のストリップの厚みが好ましくは０．１５～３ｍｍであるステップ、および
－ １０分間～１５時間、好ましくは２０分間～３時間、最高温度に維持するステップを伴う、２４０～４５０℃、好ましくは２４０～３８０℃の温度での焼鈍ステップ、
という連続的ステップを含む、ストリップの製造方法をも対象としている。
本発明は同様に、
－ コア合金製プレートを鋳造するステップ、
－ 少なくとも１つのろう付け用アルミニウム合金、および場合によっては少なくとも１つの層間アルミニウム合金を用いて、場合によってクラッディングを行なうステップ、
－ １２時間未満の間、より好ましくは３時間未満の間、最高温度に維持するステップを好ましくは伴う、４５０～５２０℃の温度まで予熱するステップ、
－ 予め均質化することなく４５０～５２０℃の温度で、２～６ｍｍの厚みまで熱間圧延するステップ、
－ 所望の厚みへと冷間圧延するステップであって、冷間圧延後のストリップの厚みが好ましくは０．１５～３ｍｍであるステップ、および
－ １０分間～１５時間、好ましくは２０分間～３時間、最高温度に維持するステップを伴う、２４０～４５０℃、好ましくは２４０～３８０℃の温度での焼鈍ステップ、
という連続的ステップを含む、ストリップの製造方法をも対象としている。
一変形形態によると、本発明は同様に、
－ コア合金製プレートを鋳造するステップ、
－ このプレートを１～２４時間、５８０～６３０℃の温度で均質化するステップ、
－ 少なくとも１つのろう付け用アルミニウム合金、および場合によっては少なくとも１つの層間アルミニウム合金を用いて、場合によってクラッディングを行なうステップ、
－ １２時間未満の間、より好ましくは３時間未満の間、最高温度に維持するステップを好ましくは伴う、４５０～５２０℃の温度まで予熱するステップ、
－ 均質化され場合によってクラッディングされたプレートを、４５０～５２０℃の温度で２～６ｍｍの厚みまで熱間圧延するステップ、
－ 所望の厚みへと冷間圧延するステップであって、冷間圧延後のストリップの厚みが好ましくは０．１５～３ｍｍであるステップ、および
－ １０分間～１５時間、好ましくは２０分間～３時間、最高温度に維持するステップを伴う、２４０～４５０℃、好ましくは２４０～３８０℃の温度での焼鈍ステップ、
という連続的ステップを含む、本発明に係るストリップの製造方法をも対象としている。
－ コア合金製プレートを鋳造するステップ、
－ このプレートを１～２４時間、５８０～６３０℃の温度で均質化するステップ、
－ 少なくとも１つのろう付け用アルミニウム合金、および場合によっては少なくとも１つの層間アルミニウム合金を用いて、場合によってクラッディングを行なうステップ、
－ １２時間未満の間、より好ましくは３時間未満の間、最高温度に維持するステップを好ましくは伴う、４５０～５２０℃の温度まで予熱するステップ、
－ 均質化され場合によってクラッディングされたプレートを、４５０～５２０℃の温度で２～６ｍｍの厚みまで熱間圧延するステップ、
－ 所望の厚みへと冷間圧延するステップであって、冷間圧延後のストリップの厚みが好ましくは０．１５～３ｍｍであるステップ、および
－ １０分間～１５時間、好ましくは２０分間～３時間、最高温度に維持するステップを伴う、２４０～４５０℃、好ましくは２４０～３８０℃の温度での焼鈍ステップ、
という連続的ステップを含む、本発明に係るストリップの製造方法をも対象としている。
好ましくは、本発明に係る方法には、中間焼鈍は存在しない。
ストリップは、大幅な形成を伴う部品用である場合、連続加熱炉またはバッチ炉で３２０～３８０℃の温度で最終焼鈍を行なうことによって、焼きなまししたもの（質別Ｏ）で使用可能である。この焼鈍は、合金の再結晶化を導き、成形性を改善する。他の事例において、ストリップは、再結晶化を回避する２５０～３００℃の回復焼鈍によって得られる質別である質別Ｈ１４またはＨ２４（ＮＦ ＥＮ５１５規格に準ずる）などの、より良い機械的強度を導く加工硬化状態で使用される。
クラッディング材料を設置する前に、５８０～６３０℃の温度でコア合金プレートの均質化を行なうことができる。この均質化は、圧延されたストリップの延性に有利であり、ストリップが質別Ｏで使用される場合には推奨される。この均質化は、Ｍｎ分散質の合体に有利に作用する。
［使用］
本発明は同様に、少なくとも部分的に、本発明に係るストリップから製作された熱交換器をも対象としている。
本発明は同様に、少なくとも部分的に、本発明に係るストリップから製作された熱交換器をも対象としている。
本発明は同様に、熱交換器の製造を目的とする本発明に係るストリップの使用において、前記ストリップが、機械的強度またはろう付け性が劣化することなく改善された耐腐食性を有する、ストリップの使用をも対象としている。
本発明に係るストリップは、特に自動車用ラジエータの製造、例えばエンジンの冷却用ラジエータ、オイルラジエータ、暖房用ラジエータおよびインタークーラー、ならびに空調システムにおいて使用可能である。
[実施例１]
４つの合金を鋳造し、その組成は、質量百分率で下表１に示されている。合金Ａは、先行技術に係るコア合金である。合金ＢおよびＣは、本発明に係るコア合金である。合金Ｄは、ろう付け用合金ＡＡ４３４３である。
４つの合金を鋳造し、その組成は、質量百分率で下表１に示されている。合金Ａは、先行技術に係るコア合金である。合金ＢおよびＣは、本発明に係るコア合金である。合金Ｄは、ろう付け用合金ＡＡ４３４３である。
前述の表１中に記載の合金を使用して、以下の構成にしたがって、合計厚みが２２０μｍの３層サンドイッチ構造を形成した：
ろう付け用合金（合金Ｄ－合計厚みの１０％）
コア合金（合金Ａ、ＢまたはＣ－合計厚みの８０％）
ろう付け用合金（合金Ｄ－合計厚みの１０％）。
ろう付け用合金（合金Ｄ－合計厚みの１０％）
コア合金（合金Ａ、ＢまたはＣ－合計厚みの８０％）
ろう付け用合金（合金Ｄ－合計厚みの１０％）。
複数の層の鋳造および組立ての後、サンドイッチ構造を５００℃で予熱し、この温度で３．５ｍｍの合計厚みまで熱間圧延した。その後、サンドイッチ構造を、合計厚み２２０μｍまで中間焼鈍無しで冷間圧延した。最後に、得られたストリップを、２４０℃で２時間、冶金学的質別Ｈ２４を得るために回復焼鈍に付した。
その後、６００℃で２分間、Ｃａｍｌａｗ炉内においてろう付けを実施した。
このように得られたサンドイッチ構造上で、ＡＳＴＭ Ｇ８５Ａ３に準じたＳＷＡＡＴ試験（ｓｅａ ｗａｔｅｒ ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ ｔｅｓｔ（塩水酢酸試験））を用いて孔食深さを決定し、その後、４週間の曝露後に光学顕微鏡（倍率１００倍）を用いて顕微鏡写真による観察を行なった。結果は図１に表わされている。
図１は、本発明に係るコア合金が、先行技術に係るコア合金に比べて耐腐食性を改善することができる、ということを示している。
一方、前述の表１中に記載の合金Ａ、ＢおよびＣのろう付け後の機械的強度を、ＩＳＯ６８９２－１規格にしたがって測定した。得られた結果は、下表２に提示されている。
前述の表２によると、本発明に係るコア合金は、先行技術のコア合金と比べて同程度の、さらには改善された機械的強度を有している。
［実施例２］
３つの合金を鋳造し、その組成は、質量百分率で下表３に示されている。合金Ｅは、本発明に係るコア合金である。合金Ｆは、先行技術に係るコア合金である。合金Ｄは、ろう付け用合金ＡＡ４３４３である。
３つの合金を鋳造し、その組成は、質量百分率で下表３に示されている。合金Ｅは、本発明に係るコア合金である。合金Ｆは、先行技術に係るコア合金である。合金Ｄは、ろう付け用合金ＡＡ４３４３である。
前述の表３中に記載の合金を使用して、以下の構成にしたがって、合計厚みが４００μｍの３層サンドイッチ構造を形成した：
ろう付け用合金（合金Ｄ－合計厚みの７．５％）
コア合金（合金ＥまたはＦ－合計厚みの８５％）
ろう付け用合金（合金Ｄ－合計厚みの７．５％）。
ろう付け用合金（合金Ｄ－合計厚みの７．５％）
コア合金（合金ＥまたはＦ－合計厚みの８５％）
ろう付け用合金（合金Ｄ－合計厚みの７．５％）。
複数の層の鋳造、均質化および組立ての後、サンドイッチ構造を５００℃で予熱し、この温度で３．５ｍｍの合計厚みまで熱間圧延した。その後、サンドイッチ構造を、合計厚み４００μｍまで中間焼鈍無しで冷間圧延した。最後に、得られたストリップを、３６０℃で１時間、冶金学的質別Ｏを得るために焼鈍に付した。
その後、６００℃で２分間、Ｃａｍｌａｗ炉内でろう付けを実施した。
このように得られたサンドイッチ構造上で、ＡＳＴＭ Ｇ８５Ａ３に準じたＳＷＡＡＴ試験（ｓｅａ ｗａｔｅｒ ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ ｔｅｓｔ）を用いて孔食深さを決定し、その後、２週間の曝露後に光学顕微鏡（倍率１００倍）を用いて顕微鏡写真による観察を行なった。結果は図２に表わされている。
図２は、（特に０．７５～１．０５％のＣｕを含む）本発明に係るコア合金が、先行技術に係るコア合金に比べて耐腐食性を改善することができる、ということを示している。
Claims (9)
- ろう付けされた熱交換器の製造を目的とするストリップにおいて、質量％で、
０．１０～０．３０％、好ましくは０．１５～０．２５％のＳｉ、
０．２０％未満のＦｅ、
０．７５～１．０５％、好ましくは０．７５～１．０２％、より好ましくは０．７５～１．０％のＣｕ、
１．２～１．７％、好ましくは１．２～１．５５％、より好ましくは１．２５～１．４％のＭｎ、
０．０３％未満、好ましくは０．０２５％未満、より好ましくは０．０１５％未満のＭｇ、
０．１％未満のＺｎ、
０．１５％未満のＴｉ、
各々０．０５％未満でかつ合計０．１５％未満の他の元素、
残りはアルミニウム、
という組成のアルミニウム合金製コアを有するストリップ。 - ろう付け用アルミニウム合金、好ましくは、４～１３質量％、好ましくは６～１１質量％のＳｉと最大０．５質量％、好ましくは最大０．３質量％のＦｅとを含む４ｘｘｘ合金で片面または両面をクラッドされていることを特徴とする、請求項１に記載のストリップ。
- ろう付け用アルミニウム合金が、質量％で、
５～１３％のＳｉ、
最大１％のＦｅ：、
最大０．４％のＣｕ、
最大０．２％のＭｎ、
最大０．３％のＭｇ、
最大０．２％のＺｎ、
最大０．３０％Ｔｉ、
各々０．０５％未満でかつ合計０．１５％未満の他の元素、
残りはアルミニウム、
を含むことを特徴とする、請求項２に記載のストリップ。 - 質量％で、
最大０．５％、より好ましくは最大０．２％Ｓｉ、
最大０．７％、より好ましくは最大０．３％、さらに一層好ましくは最大０．２％のＦｅ、
０．３～１．４％、より好ましくは０．６～０．８％、一変形形態によると１～１．３％のＭｎ、
最大０．３％、好ましくは最大０．１％、さらに一層好ましくは最大０．０５％のＣｕ、
各々０．０５％未満でかつ合計０．１５％未満の他の元素、
残りはアルミニウム、
を好ましくは含み、コアと任意のろう付け用合金との間に配置されたいわゆる層間アルミニウム合金で片面または両面をクラッドされることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一つに記載のストリップ。 - 層間アルミニウム合金が、質量％で、０．１５％未満のＳｉ、０．２％未満Ｆｅ、０．１％未満のＣｕ、０．６％～０．８％のＭｎ、０．０２％未満のＭｇ、０．０４％未満でかつ合計０．１５％未満の他の要素、残りはアルミニウム、を含むことを特徴とする、請求項４に記載のストリップ。
- － コア合金製プレートを鋳造するステップ、
－ 少なくとも１つのろう付け用アルミニウム合金および場合によっては少なくとも１つの層間アルミニウム合金を用いて、場合によってクラッディングを行なうステップ、
－ １２時間未満の間、より好ましくは３時間未満の間、最高温度に維持するステップを好ましくは伴う、４５０～５２０℃の温度まで予熱するステップ、
－ 予め均質化することなくこのプレートを、４５０～５２０℃の温度で２～６ｍｍの厚みまで熱間圧延するステップ、
－ 所望の厚みへと冷間圧延するステップであって、冷間圧延後のストリップの厚みが好ましくは０．１５～３ｍｍであるステップ、および
－ １０分間～１５時間、最高温度に維持するステップを伴う、２４０～４５０℃の温度での焼鈍ステップ、
という連続的ステップを含む、請求項１から５のいずれか一つに記載のストリップの製造方法。 - － コア合金製プレートを鋳造するステップ、
－ このプレートを１～２４時間、５８０～６３０℃の温度で均質化するステップ、
－ 少なくとも１つのろう付け用アルミニウム合金、および場合によっては少なくとも１つの層間アルミニウム合金を用いて、場合によってクラッディングを行なうステップ、
－ １２時間未満の間、より好ましくは３時間未満の間、最高温度に維持するステップを好ましくは伴う、４５０～５２０℃の温度まで予熱するステップ、
－ 均質化され場合によってクラッディングされたプレートを、４５０～５２０℃の温度で２～６ｍｍの厚みまで熱間圧延するステップ、
－ 所望の厚みへと冷間圧延するステップであって、冷間圧延後のストリップの厚みが好ましくは０．１５～３ｍｍであるステップ、および
－ １０分間～１５時間、最高温度に維持するステップを伴う、２４０～４５０℃の温度での焼鈍ステップ、
という連続的ステップを含む、請求項１から５のいずれか一つに記載のストリップの製造方法。 - 少なくとも部分的に、請求項１から５のいずれか一つに記載のストリップから製作された熱交換器。
- 熱交換器の製造を目的とする、請求項１から５のいずれか一つに記載のストリップの使用において、前記ストリップが、機械的強度またはろう付け性が劣化することなく改善された耐腐食性を有する、使用。
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