JP5414991B2 - アルミニウム合金ろう付けシートおよび軽量のろう付けした熱交換機組立品の製造方法 - Google Patents
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Description
a)コア材料として、下記の組成、すなわち(重量%で)
Cu:0.06〜1.25、Mn:0.4〜1.7、Mg:最大0.6、
Si:最大1.25、Zn:最大0.4、Zr:最大0.25、
Fe:最大0.8、Ti:最大0.3、Cr:最大0.25、
残部アルミニウムならびに不可避元素および不純物、典型的には各<0.05%、合計で<0.15%、を有するコアアルミニウムを鋳造する工程、
b)該コア合金を、温度490〜610℃、均熱時間1〜24時間で均質化および/または予備加熱し、続いて冷却した、鋳造時の状態のインゴット表面を通常通りに工業的皮むきする工程、
c1)該コアアルミニウム合金を、片側または両側で、Al−Si型ろう付け合金でクラッド加工し、クラッド厚さ比が片側で3〜20%のクラッド部材を得る工程、
c2)あるいは、該コアアルミニウム合金の片側を、Al−Si系ろう付け合金で、クラッド比3〜20%にクラッド加工し、反対側を、AA1xxx−、AA3xxx−およびAA7xxx−シリーズ合金からなる群から選択された組成を有し、好ましくは下記の組成、すなわち(重量%で)Cu:最大0.5、Mn:最大1.5、Mg:最大2.0、Si:最大1.0、Zn:最大4.0、Zr:最大0.25、Fe:最大0.8、Ti:最大0.3、Cr:最大0.25、In:最大0.25、残部アルミニウムならびに不可避元素および不純物、典型的には各<0.05、合計で<0.15、を有する、アルミニウム合金で、腐食および/または浸食保護クラッド比5〜30%でクラッド加工する工程、
d)該クラッド合金ライナーインゴットを皮むきし、再加熱し、皮むきしたコアインゴットに適用した時に、通常の工業的ろう付けクラッド比公差を使用し、典型的には5〜25%である所望のクラッド比を達成するように、適切な厚さに熱間圧延する工程、
e)本明細書では複合材料組立品と呼ぶ、該組み立てたクラッド/コアの組合せを、次いで、温度400〜490℃に、好ましい均熱時間1〜20時間で再加熱する工程、
f)該複合材料組立品を、第一の厚さに、熱間圧延および/または冷間圧延する工程、
g)典型的には工業的に通常のバッチおよび連続焼なまし方法を使用し、該圧延した複合材料組立品を250〜450℃で、好ましくは最大10時間まで、好ましくは再結晶焼なまししたろう付けシートコア合金の平均粒子直径が、ASTM標準E112−96e3で測定して、約60μm未満になるように、再結晶焼なましし、焼なましした製品を得る工程、および
h)該焼なまし製品を、第二の厚さに、10%〜40%、好ましくは15%〜20%の変形で、ひずみ硬化させ、第二の厚さにあるろう付けシートを得る工程、および
i)該ろう付けシートを、250〜420℃で1〜10時間、好ましくは2〜7時間、より好ましくは350〜410℃で3〜5時間、最終焼なまし製品が実質的に再結晶されず、再結晶焼なましで達成された平均粒子直径が約60μm未満に維持されるように、最終焼なましする工程、および
k)好ましくは、該ろう付け製品に、伸長値が10%を超え、より好ましくは15%を超え、降伏強度が80MPaを超え、より好ましくは90MPaを超える製造時焼戻しが得られるように、さらに最終焼なましを行う工程
を含んでなる。
表2 表1の合金−処理経路の説明
合金 説明 再結晶 冷間加工 最終焼なまし 最終ゲージ
処理 焼なまし レベル (℃) (mm)
# (℃) (%)
A1 標準 379-5 時間 − − 0.52
A2 本発明 379-5 時間 15 357-5 時間 0.44
A3 本発明 379-5 時間 20 413-5 時間 0.42
A4 本発明 379-5 時間 15 357-5 時間 0.44
A5 比較 379-5 時間 20 413-5 時間 0.42
A6 本発明 379-5 時間 15 377-5 時間 0.44
B1 標準 379-5 時間 − − 0.50
B2 本発明 379-5 時間 15 357-5 時間 0.43
B3 本発明 379-5 時間 20 413-5 時間 0.40
B4 本発明 379-5 時間 15 357-5 時間 0.43
B5 本発明 379-5 時間 20 413-5 時間 0.40
B6 本発明 379-5 時間 15 377-5 時間 0.43
C1 標準 379-5 時間 − − 0.50
C2 本発明 379-5 時間 15 357-5 時間 0.43
C3 本発明 379-5 時間 20 413-5 時間 0.40
C4 本発明 379-5 時間 15 357-5 時間 0.43
C5 本発明 379-5 時間 20 413-5 時間 0.40
D1 本発明 379-5 時間 18 357-5 時間 0.40
D2 本発明 379-5 時間 18 371-5 時間 0.40
D3 本発明 379-5 時間 18 385-5 時間 0.40
D4 本発明 379-5 時間 18 399-5 時間 0.40
D5 本発明 379-5 時間 18 413-5 時間 0.40
D6 比較 379-5 時間 18 427-5 時間 0.40
D7 比較 379-5 時間 18 440-5 時間 0.40
E1 標準 379-5 時間 − − 0.50
E2 本発明 379-5 時間 18 413-5 時間 0.50
F 本発明 413-3 時間 18 385-5 時間 0.40
G1 本発明 379-5 時間 18 379-5 時間 0.40
G2 本発明 379-5 時間 18 399-5 時間 0.40
H 標準 413-3 時間 − − 0.40
表3 表1に示す合金の製造時機械的特性および平均粒子直径、表2により処理
合金処理 説明 引張強度 降伏強度 伸長 平均粒子直径
# (MPa) (MPa) (%) (μm)
A1 標準 141 59 26 44
A2 本発明 148 97 17 46
A3 本発明 150 101 16.5 46
A4 本発明 153 93 21 47
A5 本発明 149 69 16 143
A6 本発明 147 93 21 −
B1 標準 134 61 23 57
B2 本発明 153 103 17 52
B3 本発明 144 91 19 61
B4 本発明 141 81 17.5 55
B5 本発明 146 89 19 64
B6 本発明 142 82 22.5 −
C1 標準 138 67 23 49
C2 本発明 154 99 15 47
C3 本発明 149 92 17.5 43
C4 本発明 151 87 15.5 45
C5 本発明 153 89 17.5 41
D1 本発明 154 105 17 42
D2 本発明 155 105 17 37
D3 本発明 156 104 17 40
D4 本発明 154 103 17 38
D5 本発明 154 97 19 42
D6 比較 148 75 18 92
D7 比較 146 73 17 113
E1 標準 146 63 21 43
E2 本発明 161 105 15 48
F 本発明 149 100 20 38
G1 本発明 149 103 19 43
G2 本発明 146 99 19 57
H 標準 143 70 20 185
表4 図1に示す方法によるコア浸透測定
合金処理 説明 伸長レベル(%)−D max (コア浸透−μm)
# 0 2 4 6 8
標準 12.5 40 70 41 18
A2 本発明 17 15.5 17 12 16
A3 本発明 17 14 16 13 15
A4 本発明 25 11 15.5 14.5 17
A5 比較 32 46.5 59 24 20.5
A6 本発明 19 21 22.5 32.5 −
B1 標準 26 77.5 88 42.5 30.5
B2 本発明 11 16 13 10 13
B3 本発明 17 20 14 11 14
B4 本発明 15 11 16 14.5 19
B5 本発明 16 11 13 14 16
B6 本発明 26 23.5 20 17 −
C1 標準 12 20.5 59 30 10.5
C2 本発明 17 10.5 16.5 12.5 15
C3 本発明 17 22.0 11.6 18 19
C4 本発明 15 11.5 17 15 16
C5 本発明 13.5 17 10 17.5 13.5
D1 本発明 17 24.5 30 24 10.5
D2 本発明 27.5 27 22.5 13.5 17.5
D3 本発明 16 14.5 23 9.5 15.5
D4 本発明 27 25 22 17.5 15.5
D5 本発明 12.5 10.5 13 11 14.5
D6 比較 33.5 35 66.5 42 20.5
D7 比較 28.5 30 71.5 40 27
E1 標準 38 62 56.5 43 31.5
E2 本発明 24.5 26.5 27.5 23.5 21.5
F 本発明 21.5 22 27.5 15.5 16
G1 本発明 23 18.5 20.5 18.5 17.5
G2 本発明 21 24.5 24.5 15 14.5
H 標準 19 51 81 94 99
表5 製造時焼戻し/状態でろう付けした試料から測定した、ろう付け後の機械的特性およびろう付け後の平均粒子直径
合金処理 説明 引張強度 降伏強度 伸長 平均粒子直径
# (MPa) (MPa) (%) (μm)
A1 標準 128 48 17 62
A2 本発明 129 50 12 226
A3 本発明 125 46 14.5 190
A4 本発明 126 45 16 210
A5 比較 125 48 17 135
A6 本発明 131 54 13 113
B1 標準 132 53 12 56
B2 本発明 128 51 12 226
B3 本発明 130 51 14 190
B4 本発明 128 48 11 226
B5 本発明 135 52 21 190
B6 本発明 137 52 21 160
C1 標準 136 53 19 49
C2 本発明 − − − 113
C3 本発明 − − − 95
C4 本発明 − − − 135
C5 本発明 − − − 110
D1 本発明 − − − 190
D2 本発明 − − − 134
D3 本発明 − − − 160
D4 本発明 129 50 14 134
D5 本発明 − − − 95
E1 標準 146 63 21 43
E2 本発明 129 50 16 182
F 本発明 127 49 15 213
G1 本発明 129 52 15.5 96
G2 本発明 128 55 14 139
H 標準 141 66 10.5 205
Claims (41)
- 良好な成型性を有すると共に、最終焼なましされた製造状態で伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後のコア浸透に対する感受性が低い、軽量のろう付けした組立品を製造するためのアルミニウム合金ろう付けシートの製造方法であって、
a)コア材料として、下記の組成、すなわち(重量%で)
Cu:0.06〜1.25、Mn:0.4〜1.7、Mg:最大0.6、
Si:最大1.25、Zn:最大0.4、Zr:最大0.25、
Fe:最大0.8、Ti:最大0.3、Cr:最大0.25、
残部アルミニウムならびに不可避元素および不純物、
を有するコアアルミニウムを鋳造し、
b)前記コアアルミニウム合金を、温度490〜610℃、均熱時間1〜24時間で均質化および/または予備加熱し、
c)前記コアアルミニウム合金を、片側または両側で、Al−Si系ろう付け合金でクラッド厚さ比が片側で3〜20%にクラッド加工して組立品を得、前記組立品を温度400〜490℃、均熱時間1〜20時間で再加熱し、
d)前記組立品を、第一の厚さに、熱間圧延および冷間圧延し、
e)前記圧延した組立品を、前記第一の厚さで、250℃〜450℃で最大10時間まで、再結晶焼なましして焼なまし製品を得、
f)前記焼なまし製品を、第二の厚さに、10%〜40%の変形で、ひずみ硬化させ、第二の厚さにあるろう付けシートを得て、
g)前記ろう付けシートを、前記第二の厚さで、250〜420℃で1〜10時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましにより与えられる平均粒子直径が60μm未満に維持されるように最終焼なましする
工程を含んでなる、方法。 - 最終焼なましした状態における前記ろう付けシートを伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後の、前記ろう付けシートのコア浸透(LFM)深度が40μm未満である、請求項1に記載の方法。
- 最終焼なましした状態における前記ろう付けシートを伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後の、前記ろう付けシートのコア浸透(LFM)深度が30μm未満である、請求項1に記載の方法。
- 前記再結晶された焼なまし製品を、第二の厚さに、12%〜25%の変形で、ひずみ硬化させる、請求項1に記載の方法。
- 前記再結晶された焼なまし製品を、第二の厚さに、15%〜20%の変形で、ひずみ硬化させる、請求項1に記載の方法。
- 前記ろう付けシートを、250〜420℃で2〜7時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましで達成された平均粒子直径が60μm未満に維持されるように最終焼なましする、請求項1に記載の方法。
- 前記ろう付けシートを、350〜410℃で3〜5時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましで達成された平均粒子直径が60μm未満に維持されるように最終焼なましする、請求項1に記載の方法。
- 最終焼なましされた製造時状態で、前記ろう付けシートの伸長値が10%を超え、降伏強度が80MPaを超えるように、アルミニウム合金ろう付けシートを製造する、請求項1に記載の方法。
- 最終焼なましされた製造時状態で、前記ろう付けシートの伸長値が15%を超え、降伏強度が90MPaを超えるように、アルミニウム合金ろう付けシートを製造する、請求項1に記載の方法。
- 前記ろう付けシートをろう付けした後の平均粒子直径が80μmを超えている、請求項1に記載の方法。
- 前記ろう付けシートをろう付けした後の平均粒子直径が90μmを超えている、請求項1に記載の方法。
- 前記コア合金中のCuの量が0.15〜0.7%である、請求項1に記載の方法。
- 前記コア合金中のMnの量が0.6〜1.5%である、請求項1に記載の方法。
- 前記コア合金中で、マグネシウムの量が0.25%未満、ケイ素の量が0.80%未満、鉄の量が0.60%未満、チタンの量が0.25%未満である、請求項1に記載の方法。
- Al−Si系ろう付け合金において、前記ろう付け合金中のSiの量が5〜15%である、請求項1に記載の方法。
- Al−Si系ろう付け合金において、前記ろう付け合金中のSiの量が6.5〜11%である、請求項1に記載の方法。
- 前記AlSi系ろう付け合金がさらに、Mgを0.15〜2.0%含む、および/または(重量%で)Znを0.5〜2.0%、および/またはCuを最大4%まで含む、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 良好な成型性を有すると共に、最終焼なましされた製造状態で伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後のコア浸透に対する感受性が低いアルミニウム合金ろう付けシートを製造する、請求項1に記載の方法であって、
a)請求項1の工程a)に記載された前記コアアルミニウム合金をコア層として備え、さらに、AA3xxx−、AA7xxx−またはAA1xxx−シリーズアルミニウム合金からなる群から選択される中間層アルミニウム合金を前記コア層の片側または両側における中間層として備えるインゴットを鋳造してインゴットを得、
b)前記インゴットを、温度490〜610℃、均熱時間1〜24時間で均質化および/または予備加熱し、
c)前記インゴットの中間層を備える面上に請求項1の工程c)に記載された前記Al−Si系ろう付け合金をクラッド厚さ比が片側で3〜20%にクラッド加工して組立品を得、前記組立品を温度400〜490℃、均熱時間1〜20時間で再加熱し、
d)前記組立品を、第一の厚さに、熱間圧延および冷間圧延し、
e)前記圧延した組立品を、前記第一の厚さで、250℃〜450℃で最大10時間まで、再結晶焼なましして焼なまし製品を得、
f)前記焼なまし製品を、第二の厚さに、10%〜40%の変形で、ひずみ硬化させ、第二の厚さにあるろう付けシートを得て、
g)前記ろう付けシートを、前記第二の厚さで、250〜420℃で1〜10時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましにより与えられる平均粒子直径が60μm未満に維持されるように最終焼なましする
工程を含んでなる、方法。 - 工程a)において前記中間層アルミニウム合金が、AA3xxx−、AA7xxx−またはAA1xxx−シリーズアルミニウム合金に亜鉛を添加したものからなる群から選択される、請求項18に記載の方法。
- 請求項1〜19のいずれか一項に記載の方法を使用して製造されたろう付けシートの、エバポレータプレート、オイルクーラープレート、ロール成型チューブ、溶接チューブ、ヘッダープレート、サイドプレートならびに波形加工した熱伝導フィン、打ち抜き加工した熱伝導フィンまたは波形加工および打ち抜き加工した熱伝導フィン、からなる群から選択される熱交換機部品、を製造するための使用。
- 請求項1〜19のいずれか一項に記載の方法を使用して製造されたろう付けシートの、ろう付け用途への使用。
- 良好な成型性を有すると共に、最終焼なましされた製造状態で伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後のコア浸透に対する感受性が低い、軽量のろう付けした組立品を製造するためのアルミニウム合金ろう付けシートの製造方法であって、
a)コア材料として、下記の組成、すなわち(重量%で)
Cu:0.06〜1.25、Mn:0.4〜1.7、Mg:最大0.6、
Si:最大1.25、Zn:最大0.4、Zr:最大0.25、
Fe:最大0.8、Ti:最大0.3、Cr:最大0.25、
残部アルミニウムならびに不可避元素および不純物、
を有するコアアルミニウムを鋳造し、
b)前記コアアルミニウム合金を、温度490〜610℃、均熱時間1〜24時間で均質化および/または予備加熱し、
c)前記コアアルミニウム合金の片側を、Al−Si系ろう付け合金でクラッド厚さ比3〜20%でクラッド加工し、前記コアアルミニウム合金の反対側を、AA3xxx−、AA7xxx−およびAA1xxx−シリーズアルミニウム合金からなる群から選択された組成を有する、アルミニウム合金で、クラッド厚さ比5〜30%でクラッド加工して組立品を得、
d)前記組立品を温度400〜490℃、均熱時間1〜20時間で再加熱し、
e)前記組立品を、第一の厚さに、熱間圧延および冷間圧延し、
f)前記圧延した組立品を、前記第一の厚さで、250℃〜450℃で最大10時間まで、再結晶焼なましして焼なまし製品を得、
g)前記焼なまし製品を、第二の厚さに、10%〜40%の変形で、ひずみ硬化させ、第二の厚さにあるろう付けシート製品を得て、
h)前記ろう付けシートを、前記第二の厚さで、250〜420℃で1〜10時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましにより与えられる平均粒子直径が60μm未満に維持されるように最終焼なましする
工程を含んでなる、方法。 - 最終焼なましした状態における前記ろう付けシートを伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後の、前記ろう付けシートのコア浸透(LFM)深度が40μm未満である、請求項22記載の方法。
- 最終焼なましした状態における前記ろう付けシートを伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後の、前記ろう付けシートのコア浸透(LFM)深度が30μm未満である、請求項22記載の方法。
- 前記再結晶された焼なまし製品を、第二の厚さに、12%〜25%の変形で、ひずみ硬化させる、請求項22に記載の方法。
- 前記再結晶された焼なまし製品を、第二の厚さに、15%〜20%の変形で、ひずみ硬化させる、請求項22に記載の方法。
- 前記ろう付けシートを、250〜420℃で2〜7時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましで達成された平均粒子直径が60μm未満に維持されるように最終焼なましする、請求項22に記載の、軽量のろう付けした組立品を製造するためのアルミニウム合金ろう付けシートの製造方法。
- 前記ろう付けシートを、350〜410℃で3〜5時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましで達成された平均粒子直径が60μm未満に維持されるように最終焼なましする、請求項22に記載の、軽量のろう付けした組立品を製造するためのアルミニウム合金ろう付けシートの製造方法。
- 最終焼なましされた製造時状態で、前記ろう付けシートの伸長値が10%を超え、降伏強度が80MPaを超えるように、アルミニウム合金ろう付けシートを製造する、請求項22に記載の方法。
- 最終焼なましされた製造時状態で、前記ろう付けシートの伸長値が15%を超え、降伏強度が90MPaを超えるように、アルミニウム合金ろう付けシートを製造する、請求項22に記載の方法。
- 前記ろう付けシートをろう付けした後の平均粒子直径が80μmを超えている、請求項22に記載の方法。
- 前記ろう付けシートをろう付けした後の平均粒子直径が90μmを超えている、請求項22に記載の方法。
- 前記コア合金中のCuの量が0.15〜0.7%である、請求項22に記載の方法。
- 前記コア合金中のMnの量が0.6〜1.5%である、請求項22に記載の方法。
- 前記コア合金中で、マグネシウムの量が0.25%未満、ケイ素の量が0.8%未満、鉄の量が0.6%未満、チタンの量が0.25%未満である、請求項22に記載の方法。
- AlSi系ろう付け合金において、前記ろう付け合金中のSiの量が5〜15%である、請求項22に記載の方法。
- AlSi系ろう付け合金において、前記ろう付け合金中のSiの量が6.5〜11%である、請求項22に記載の方法。
- 前記AlSi系ろう付け合金がさらに、Mgを0.15〜2.0%含む、および/またはZnを0.5〜2.0%、および/またはCuを最大4%まで含む、請求項22に記載の方法。
- 工程c)に規定するクラッドが、下記の組成、すなわち(重量%で)
Cu:最大0.5、Mn:最大1.5、Mg:最大2.0、
Si:最大1.0、Zn:最大4.0、Zr:最大0.25、
Fe:最大0.8、Ti:最大0.3、Cr:最大0.25、
Ni:最大2.0、In:最大0.25、
残部アルミニウムならびに不可避元素および不純物、
を有する、請求項22に記載の方法。 - 請求項22〜39のいずれか一項に記載の方法を使用して製造されたろう付けシートの、エバポレータプレート、オイルクーラープレート、ロール成型チューブ、溶接チューブ、ヘッダープレート、サイドプレートならびに波形加工した熱伝導フィン、打ち抜き加工した熱伝導フィンまたは波形加工および打ち抜き加工した熱伝導フィン、からなる群から選択される熱交換機部品、を製造するための使用。
- 請求項22〜39のいずれか一項に記載の方法を使用して製造されたろう付けシートの、ろう付け用途、への使用。
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