JP6409045B2 - 熱交換器用ろう付けシートコア合金 - Google Patents
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Description
優先権出願の相互参照
本出願は、２０１３年３月１３日出願の米国特許仮出願第６１／７７９，１４９号、および２０１３年９月２７日出願の米国特許仮出願第６１／８８３，４６１号の優先権を主張し、その全体は本明細書に参照により援用される。
本出願は、２０１３年３月１３日出願の米国特許仮出願第６１／７７９，１４９号、および２０１３年９月２７日出願の米国特許仮出願第６１／８８３，４６１号の優先権を主張し、その全体は本明細書に参照により援用される。
本発明は新規な合金を提供する。１つの実施形態で、この新しい合金は、管材の製造で使用するための耐腐食性のあるろう付けシートパッケージとして使用するために、クラッド層と組み合わせてコア合金として使用できる。本発明は熱交換器における管材の使用に関連している。
熱交換器で使用される金属管材は時間の経過とともに腐食を示す傾向がある。この問題に対処するために、いくつかの商業的に利用可能な形の管材がジンケート処理マイクロポート押出成形品から作られる。このプロセスで、マイクロポートチューブは通常、チューブが押出プレスを出るときに純粋な亜鉛をスプレーされる。しかしながら、亜鉛でのチューブの被覆率は一定で無い場合があり、チューブは生産するのに費用がかかる。さらに、これらの押出はろう付け後の状態で低い強度を示すことがある。管材の準備に使用するための代替の合金が望ましい。
長寿命（以下ＬＬと記す）コア合金は従来技術で知られており、米国特許第６，０１９，９３９号明細書で開示されている。このＬＬコア合金はすべて重量パーセント（重量％）で表される以下の元素を含有する：０．１５％以下のＳｉ、０．４％以下のＦｅ、最大０．１％までのＴｉ、０．５〜１．０％のＣｕ、０．７〜１．５％のＭｎ、最大０．８％までのＭｇ、最大０．３％までのＶおよび／または最大０．３％までのＣｒ。米国特許第６，０１９，９３９号明細書で開示されたＬＬコア合金は、３週間の加速された大気側腐食試験後に穿孔および破損が生じることが、研究により示された。したがって、例えば自動車の熱交換器などの熱交換器用途で使用するために、高い強度、耐腐食性およびスクラップ金属吸収許容度を有するろう付けシートコア合金の必要性がある。合金の形成のための、投入される金属ＦｅおよびＳｉを含有するさらなる代替の金属を使用することは、コストを減少させ、リサイクル量を増加させることができる。
本発明は、従来の合金と比較して、より高い強度、耐腐食性を示し、代替の金属の投入を許容可能な新しいアルミニウム合金組成物を提供する。本合金はろう付けシートのコア合金として特に有用である。ろう付けスクラップを金属材料として許容することにより、本合金はいっそう環境上好ましく、費用効果が高い。本合金はダイレクトチル（ＤＣ）鋳造によって作られた。
米国特許第６，０１９，９３９号明細書で開示されたＬＬコア合金とは対照的に、本発明のコア合金はいくつかの実施形態において、以下の元素をすべて重量％で含有する：０．０３〜０．５％のＳｉ、０．５〜１．１％のＣｕ、０．００１〜０．２０％のＴｉ、０．１５〜０．５５％のＦｅ、０〜０．３５％のＭｇ、１．３〜１．８０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のアルミニウム。
もう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．０４〜０．４％のＳｉ、０．５〜１．０％のＣｕ、０．００５〜０．１５％のＴｉ、０．２０〜０．５０％のＦｅ、０〜０．２９％のＭｇ、１．４〜１．７０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
まだもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．０５〜０．３４％のＳｉ、０．５〜０．９５％のＣｕ、０．０１〜０．１５％のＴｉ、０．２５〜０．４５％のＦｅ、０〜０．２７％のＭｇ、１．４５〜１．６５％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
もう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．１６〜０．５％のＳｉ、０．５〜１．１％のＣｕ、０．００１〜０．２０％のＴｉ、０．１５〜０．５５％のＦｅ、０〜０．３５％のＭｇ、１．３〜１．８０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のアルミニウムを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．１６〜０．４％のＳｉ、０．５〜１．０％のＣｕ、０．００５〜０．１５％のＴｉ、０．２０〜０．５０％のＦｅ、０〜０．２９％のＭｇ、１．４〜１．７０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
まだもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．１６〜０．４％のＳｉ、０．５〜１．０％のＣｕ、０．００５〜０．１５％のＴｉ、０．２０〜０．４０％のＦｅ、０〜０．２９％のＭｇ、１．４〜１．７０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
もう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．１６〜０．３４％のＳｉ、０．５〜０．９５％のＣｕ、０．０１〜０．１５％のＴｉ、０．２５〜０．４５％のＦｅ、０〜０．２７％のＭｇ、１．４５〜１．６５％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．２〜０．５％のＳｉ、０．５２〜０．８０％のＣｕ、０．１１〜０．２０％のＴｉ、０．２５〜０．５５％のＦｅ、０〜０．２％のＭｇ、１．５１〜１．８０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
まだもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．２〜０．５％のＳｉ、０．５２〜０．７５％のＣｕ、０．１１〜０．２０％のＴｉ、０．２５〜０．５５％のＦｅ、０〜０．２％のＭｇ、１．５１〜１．８０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．２〜０．４％のＳｉ、０．５２〜０．７％のＣｕ、０．１１〜０．１８％のＴｉ、０．２５〜０．５５％のＦｅ、０〜０．２％のＭｇ、１．５１〜１．７５％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
もう１つの実施形態において、コア合金は、最大０．２５％までのＳｉ、０．１５〜０．５５％のＦｅ、０．５〜０．６％のＣｕ、１．４〜１．６％のＭｎ、０．０６〜０．１４％のＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、最大０．０４％までのＺｎ、０．１〜０．２％のＴｉ、最大０．０５％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のアルミニウムを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、０．１６〜０．２５％のＳｉ、０．１５〜０．５５％のＦｅ、０．５〜０．６％のＣｕ、１．４〜１．６％のＭｎ、０．０６〜０．３％のＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、最大０．０４％までのＺｎ、０．１〜０．２％のＴｉ、最大０．０５％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のアルミニウムを含む。
まだもう１つの実施形態において、コア合金は、０．１６〜０．２５％のＳｉ、０．１５〜０．５５％のＦｅ、０．５〜０．６％のＣｕ、１．４〜１．６％のＭｎ、０．０〜０．３％のＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、最大０．０４％までのＺｎ、０．１〜０．２％のＴｉ、最大０．０５％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のアルミニウムを含む。
上に示されたこれらすべての実施形態において、スクラップのための投入される金属に見いだされる不純物を期待して、意図的に添加されたＺｒ、ＶまたはＣｒは何もない。このような不純物は、すべての不純物の合計が０．１５％より多くなければ、０％または０．０５％未満、０．０４％未満、０．０３％未満、または０．０２％未満とすることができる。
合金の元素について範囲が規定されるときはいつでも、その元素の量は範囲の上限もしくは下限、または範囲の上限もしくは下限の間の任意の量とし得ることは、理解されるべきである。
ＬＬコア合金と比較して、本発明のコア合金はＳｉ（０．５％）、Ｆｅ（０．５５％）およびＴｉ（０．２０％）のより高い上限を有する。
本発明の合金は、ろう付け後の状態で魅力的な特性を有する。具体的には、より広範囲の投入される金属を許容できる、いっそう環境上好ましい合金を提供すると同時に、より高い強度および改善された大気側耐腐食性がろう付け後の状態で得られた。米国特許第６，０１９，９３９号明細書に記載されたように、０．１５％以下のより低いＳｉ、および０．４％以下のＦｅ含有量を含有するＬＬコア合金と比較して、およそ１０％のろう付け後降伏強度の増加が観察された。加えるに、新たに開発された材料はＳＷＡＡＴ試験で破損無く４週間耐えた一方で、ベースラインサンプルＬＬコア合金は３週間後に穿孔と破損が発生するという改善された大気側耐腐食性が観察された。この合金は熱交換器に改善を提供し、具体的にはラジエータチューブストック性能を改善する。
この結果は、本合金のより高いＳｉ含有量がマトリックスの分散質強化をもたらすＡｌＭｎＳｉ分散質の形成につながることを明示する。また、この結果は、Ｓｉの存在が、最大０．４％までの高いＳｉ含有量においても、改善されたろう付け後の耐腐食性につながる、ろう付け中の効果的な高密度析出帯（以下ＤＰＢと記す）の形成につながることを示す。ＤＰＢは、高％のＳｉでは目に見えない場合があるが、ＳＷＡＡＴ大気側腐食試験における耐腐食性を介してその存在の証拠は明らかである。コアに異なったＳｉレベルを含有するサンプル（合金Ｈ、Ｉ、Ｊ、およびＫ）に対して、ＤＰＢ領域におけるＳｉ濃度プロファイルの変化を調べるために、グロー放電発光分析法（以下ＧＤ−ＯＥＳと記す）が使用された。コアにさまざまな割合のＳｉを含有するサンプルに対して類似のＳｉレベルが示され、コアにさまざまなＳｉレベルを持つすべての調査サンプルに対してＤＰＢ領域の存在が示唆された。
以下に制限されることを望まないが、高いＦｅ含有量の存在はより高いろう付け後強度につながると考えられる。最終的に、より高いＦｅ含有量は有害な腐食挙動につながる場合があるが、この影響は、Ｔｉを添加することにより、ろう付け後の状態で腐食挙動を改善するＴｉリッチ帯を作り出し軽減された。
本明細書に記載された合金は改善されたろう付け後強度および大気側耐腐食性を見せる。たとえ目に見えないとしても、ＤＰＢは、最大０．４％までのＳｉのコア組成において、ろう付け後に存在する。これはＳＷＡＡＴ大気側腐食試験中に明示され、そこではコア材料を保護するように犠牲的に機能するＤＰＢ帯の存在が示される腐食パターンが観察された。本特許出願に記載されたコア合金は、より広い範囲の金属材料から作ることが可能であり、意図的に添加されたＶ、Ｃｒ、またはＺｒは何も含まない。もしコア合金の中にＶ、Ｃｒ、またはＺｒが存在するならば、それはただスクラップ金属材料由来の不純物として存在しているだけである。コア合金における不純物の合計は最大０．１５％までである。Ｖ、Ｃｒ、またはＺｒなどの個々の不純物は、すべての不純物の合計が０．１５％より多くなければ、０％または０．０５％未満、０．０４％未満、０．０３％未満、または０．０２％未満とすることができる。
本発明は、コア金属として上述したアルミニウム合金組成物を包含する多層金属シートをさらに提供する。多層金属シートは、上記のような、第１の側および第２の側を有するコア層、ならびに任意選択で第１のクラッド層および第２のクラッド層を備える。いくつかの実施形態において、コア層は１つの側のみ被覆されている。他の実施形態において、コア層は両側を被覆されている。第１のクラッド層および第２のクラッド層は同じ化学組成または異なった化学組成とすることができる。もう１つの実施形態において、コア層はコア層の１つの側で被覆され、コア層の他方の側に水サイドライナーが配置される。第１のクラッド層および第２のクラッド層はそれぞれ０％〜４％のＺｎ、１％〜４％のＺｎまたは２．５％〜４．０％のＺｎを含むことができる。多層シートでは、コア層の第１の側は第１の界面を形成するように第１のクラッド層に隣接し、コア層の第２の側は第２の界面を形成するように第２のクラッド層に隣接する。
これらの多層金属シートは耐腐食性があり、管材の製造で使用するためのろう付けパッケージを提供する。いくつかの実施形態において、多層金属シートは、０．１％〜０．２％のＴｉを含むアルミニウム含有合金のコア層であって、第１の側と第２の側を有するコア層と、０％〜４％のＺｎ、１％〜４％のＺｎまたは２．５％〜４．０％のＺｎを含む第１のクラッド層と、０％〜４％のＺｎ、１％〜４％のＺｎまたは２．５％〜４．０％のＺｎを含む第２のクラッド層とを備える。多層金属シートでは、コア層の第１の側は第１の界面を形成するように第１のクラッド層に隣接し、コア層の第２の側は第２の界面を形成するように第２のクラッド層に隣接する。
任意選択で、いくつかの実施形態において、コア層は、最大０．２５％までのＳｉ、最大０．２５％までのＦｅ、０．５〜０．６％のＣｕ、１．４〜１．６％のＭｎ、０．０６〜０．１４％のＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、最大０．０４％までのＺｎ、０．１〜０．２％のＴｉ、最大０．０５％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のアルミニウムを含む合金で作られている。任意選択で、第１のクラッド層および第２のクラッド層は、６〜１３％のＳｉ、最大０．４％までのＦｅ、最大０．１％までのＣｕ、最大０．１％までのＭｎ、最大０．１５％までのＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、２．５〜４．０％のＺｎ、最大０．０５％までのＴｉ、最大０．０２％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のアルミニウムを含む合金で作られている。もう１つの実施形態において、第１のクラッド層および第２のクラッド層は、６〜１３％のＳｉ、最大０．４％までのＦｅ、最大０．１％までのＣｕ、最大０．１％までのＭｎ、最大０．１５％までのＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、１．０〜４．０％のＺｎ、最大０．０５％までのＴｉ、最大０．０２％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のアルミニウムを含む合金で作られている。もう１つの実施形態において、第１のクラッド層および第２のクラッド層は、６〜１３％のＳｉ、最大０．４％までのＦｅ、最大０．１％までのＣｕ、最大０．１％までのＭｎ、最大０．１５％までのＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、最大４．０％までのＺｎ、最大０．０５％までのＴｉ、最大０．０２％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のアルミニウムを含む合金で作られている。
本明細書に記載されるシートはさらにフィンを備える。フィンは亜鉛含有フィンまたはアルミニウム含有フィンとすることができる。任意選択で、亜鉛含有フィンは１．５％以上の量の亜鉛を含有することができる。もう１つの実施形態において、亜鉛含有フィンは３．０％以上の量の亜鉛を含有することができる。
コアは、任意の適切な商業的鋳造プロセス、好ましくはダイレクトチル（以下ＤＣと記す）鋳造法によって鋳造される。インゴットはその後面削することができる。ＤＣ鋳造が用いられた本発明の１つの実施形態において、ＤＣ鋳造インゴットはその後１２時間で５２０度（セ氏）に加熱された。この工程の後、製造された最初のインゴットに対して５時間および最後のインゴットに対して６時間近くの間、５２０度（セ氏）で均熱が続いた。次に、インゴットは厚さ１９ｍｍのゲージに熱延された。クラッド材はそれからコアに溶接された。クラッド材料は、主な合金元素としてＳｉを含有するアルミニウムベースのろう付け合金であった。ＡＡ４３４３アルミニウム合金（公称または平均７．２％のＳｉ含有率で、最少量はおよそ６．７％）がクラッド材として使用され、試験されるさまざまなコア合金組成物に圧延接合された。その後、パッケージは、４５〜６０分間４５０度（セ氏）で溶接後に再び加熱された。この後に、厚さ３〜４ｍｍゲージにパッケージを熱間圧延することが続いた。パッケージはその後厚さ１〜２ｍｍゲージに冷延された。それから、それは必要とされる最終的なゲージの厚さ（およそ３００μｍ）にさらに冷延された。目的のクラッドの厚さは、およそ３００μｍであるろう付けシート全体の厚さのおよそ７．５％であったことは留意すべきである。引き続いた部分的な焼鈍処理は、合金がＨ２４調質条件にあることを保証するために、３時間、３０５度（セ氏）で適用された。
ろう付け合金シートは、炉で加熱され、３〜５分間、６０５〜６１０度（セ氏）に保たれ、続いて空冷されることによって、シミュレートされたろう付けサイクルにさらされた。このプロセスの間に、ろう付け合金に隣接するコア合金の表面に高密度析出帯（ＤＰＢ）が形成された。
コア合金およびろう付け合金のシートは、さまざまな用途、例えば、ラジエータ、凝縮器、蒸発器、油冷却器、中間冷却器、給気冷却器およびヒーターコアなどの熱交換器で使用することができる。コア合金およびろう付け合金のシートは、特に、高性能で、軽量な、自動車の熱交換器に有用であるが、冷凍ならびに暖房、換気および空調を包含するがこれらに限定されない、他のろう付けされた用途に使用できる。本発明の他の目的および利点は、以下の本発明の実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
定義
用語「まで」は０％を含む。特定の数「まで」という用語はその数を含む。任意の元素に対する範囲における２つの数の間のハイフン（−）は、例えば６−１３は６から１３までを示し、範囲は６、１３および６と１３との間の任意の量を含む。出願書全体を通して、元素は合金の重量パーセント（重量％）または％で示される。
用語「まで」は０％を含む。特定の数「まで」という用語はその数を含む。任意の元素に対する範囲における２つの数の間のハイフン（−）は、例えば６−１３は６から１３までを示し、範囲は６、１３および６と１３との間の任意の量を含む。出願書全体を通して、元素は合金の重量パーセント（重量％）または％で示される。
本発明は、高い強度、耐腐食性を示し、従来の合金と比較してより高い量のろう付けスクラップを金属材料として許容可能な、新しいアルミニウム合金組成物を提供する。本合金はろう付けシートのコア合金として特に有用である。スクラップを金属材料として許容することにより、本合金はいっそう環境上好ましく費用効果が高い。本合金はダイレクトチル（ＤＣ）鋳造によって作られた。合金は、例えば熱交換器など、さまざまな用途に使用することができる。
本発明は管材の製造で使用するための耐腐食性のあるろう付けシートパッケージを提供する。ろう付けシートパッケージは第１の側と第２の側を有するアルミニウム含有合金のコア層を包含する。コア層の第１の側は第１の界面を形成するように第１のクラッド層に隣接する。コア層の第２の側は第２の界面を形成するように第２のクラッド層に隣接する。当業者に理解されるように、コア層は通常、その主要な目的がシート製品全体のバルク機械的特性に影響を与えることである層に与えられる用語である。クラッド層は表面特性（例えば、耐腐食性）を規定する層を意味する。本明細書に記載された合金のいくつかは、その全体が本明細書に参照により援用される、２００９年２月改訂、Ｔｈｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ発行の「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ」で規定される番号識別システムを使用して識別される。
コア合金組成物
コア層はアルミニウム含有合金である。いくつかの実施形態において、「Ｘ９００シリーズ」合金として識別された合金がコア層としての使用に適している。任意選択で、コア層としての使用に適した合金には、組成で合金Ｘ９０１に類似しているが、より高い割合のＴｉを含有する合金が含まれる。付加的なＴｉは、合金Ｘ９１２として識別された合金をもたらすように０．１〜０．２％のＴｉの総量となるように加えることができる。合金Ｘ９１２の元素組成は表１で提供される。
コア層はアルミニウム含有合金である。いくつかの実施形態において、「Ｘ９００シリーズ」合金として識別された合金がコア層としての使用に適している。任意選択で、コア層としての使用に適した合金には、組成で合金Ｘ９０１に類似しているが、より高い割合のＴｉを含有する合金が含まれる。付加的なＴｉは、合金Ｘ９１２として識別された合金をもたらすように０．１〜０．２％のＴｉの総量となるように加えることができる。合金Ｘ９１２の元素組成は表１で提供される。
もう１つの実施形態において、コア合金は、最大０．２５％までのＳｉ、最大０．２５％までのＦｅ、０．５〜０．６％のＣｕ、１．４〜１．６％のＭｎ、０．０６〜０．１４％のＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、最大０．０４％までのＺｎ、０．１〜０．２％のＴｉ、最大０．０５％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のＡｌを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、０．１６〜０．２５％のＳｉ、０．１５〜０．５５％のＦｅ、０．５〜０．６％のＣｕ、１．４〜１．６％のＭｎ、０．０６〜０．１４％のＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、最大０．０４％までのＺｎ、０．１〜０．２％のＴｉ、最大０．０５％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のＡｌを含む。
１つの実施形態において、コア合金は、０．０３〜０．５％のＳｉ、０．５〜１．１％のＣｕ、０．００１〜０．２０％のＴｉ、０．１５〜０．５５％のＦｅ、０〜０．３５％のＭｇ、１．３〜１．８０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
もう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．０４〜０．４％のＳｉ、０．５〜１．０％のＣｕ、０．００５〜０．１５％のＴｉ、０．２０〜０．５０％のＦｅ、０〜０．２９％のＭｇ、１．４〜１．７０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
まだもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．０５〜０．３４％のＳｉ、０．５〜０．９５％のＣｕ、０．０１〜０．１５％のＴｉ、０．２５〜０．４５％のＦｅ、０〜０．２７％のＭｇ、１．４５〜１．６５％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．０５〜０．３４％のＳｉ、０．５〜０．８０％のＣｕ、０．０１〜０．１５％のＴｉ、０．２５〜０．４５％のＦｅ、０〜０．２７％のＭｇ、１．４５〜１．６５％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
もう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．１６〜０．５％のＳｉ、０．５〜１．１％のＣｕ、０．００１〜０．２０％のＴｉ、０．１５〜０．５５％のＦｅ、０〜０．３５％のＭｇ、１．３〜１．８０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
まだもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．１６〜０．４％のＳｉ、０．５〜１．０％のＣｕ、０．００５〜０．１５％のＴｉ、０．２０〜０．５０％のＦｅ、０〜０．２９％のＭｇ、１．４〜１．７０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
まだもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．１６〜０．４％のＳｉ、０．５〜０．９５％のＣｕ、０．００５〜０．１５％のＴｉ、０．２０〜０．５０％のＦｅ、０〜０．２９％のＭｇ、１．４〜１．７０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．１６〜０．４％のＳｉ、０．５〜０．８０％のＣｕ、０．００５〜０．１５％のＴｉ、０．２０〜０．５０％のＦｅ、０〜０．２９％のＭｇ、１．４〜１．７０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．１６〜０．４％のＳｉ、０．５〜１．０％のＣｕ、０．００５〜０．１５％のＴｉ、０．２０〜０．４０％のＦｅ、０〜０．２９％のＭｇ、１．４〜１．７０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
もう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．１６〜０．３４％のＳｉ、０．５〜０．９５％のＣｕ、０．０１〜０．１５％のＴｉ、０．２５〜０．４５％のＦｅ、０〜０．２７％のＭｇ、１．４５〜１．６５％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．２〜０．５％のＳｉ、０．５２〜０．８０％のＣｕ、０．１１〜０．２０％のＴｉ、０．２５〜０．５５％のＦｅ、０〜０．２％のＭｇ、１．５１〜１．８０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．２〜０．５％のＳｉ、０．５２〜０．７５％のＣｕ、０．１１〜０．２０％のＴｉ、０．２５〜０．５５％のＦｅ、０〜０．２％のＭｇ、１．５１〜１．８０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、およそ０．２〜０．４％のＳｉ、０．５２〜０．７％のＣｕ、０．１１〜０．１８％のＴｉ、０．２５〜０．５５％のＦｅ、０〜０．２％のＭｇ、１．５１〜１．７５％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
もう１つの実施形態において、コア合金は、最大０．２５％までのＳｉ、０．１５〜０．５５％のＦｅ、０．５〜０．６％のＣｕ、１．４〜１．６％のＭｎ、０．０６〜０．１４％のＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、最大０．０４％までのＺｎ、０．１〜０．２％のＴｉ、最大０．０５％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のＡｌを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、０．１６〜０．２５％のＳｉ、０．１５〜０．５５％のＦｅ、０．５〜０．６％のＣｕ、１．４〜１．６％のＭｎ、０．０６〜０．３％のＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、最大０．０４％までのＺｎ、０．１〜０．２％のＴｉ、最大０．０５％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のＡｌを含む。
さらにもう１つの実施形態において、コア合金は、０．１６〜０．２５％のＳｉ、０．１５〜０．５５％のＦｅ、０．５〜０．６％のＣｕ、１．４〜１．６％のＭｎ、０．０〜０．３％のＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、最大０．０４％までのＺｎ、０．１〜０．２％のＴｉ、最大０．０５％までのＳｒ、最大０．１５％までの不純物、および残余のＡｌを含む。
もう１つの実施形態において、合金は、およそ０．２〜０．５％のＳｉ、０．５２〜０．８０％のＣｕ、０．１１〜０．２０％のＴｉ、０．２５〜０．５５％のＦｅ、０〜０．２％のＭｇ、１．５１〜１．８０％のＭｎ、最大０．１５％までの不純物、残部のＡｌを含む。
いくつかの実施形態において、コア層は最大０．２５％までのケイ素（Ｓｉ）を含む。例えば、コア層は、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、または０．２５％のＳｉを含むことができる。いくつかの実施形態において、コア層は最大０．２５％までの鉄（Ｆｅ）を含むことができる。いくつかの実施形態において、コア層は、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、０．２％、０．２１％、０．２２％、０．２３％、０．２４％、または０．２５％のＦｅを含むことができる。いくつかの実施形態において、コア層は、０．５％〜０．６５％の量の銅（Ｃｕ）をさらに含むことができる。例えば、コア層は、０．５％、０．５１％、０．５２％、０．５３％、０．５４％、０．５５％、０．５６％、０．５７％、０．５８％、０．５９％、０．６％、０．６１％、０．６２％、０．６３％、０．６４％、または０．６５％のＣｕを含むことができる。
いくつかの実施形態において、コア層は、１．４％から１．６％まで（例えば、１．４％、１．５％、または１．６％）の量のマンガン（Ｍｎ）をさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、マグネシウム（Ｍｇ）は、０．０６％から０．１４％までの量でコア層に含めることができる。例えば、Ｍｇは、０．０６％から、０．０７％、０．０８％、０．０９％、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、または０．１４％の量でコア層に含めることができる。他の実施形態において、Ｍｇは、０．０％から０．３５％までの量でコア層に含めることができる。いくつかの実施形態において、Ｍｇは、０．０％から０．０５％までの量でコア層に含めることができる。例えば、Ｍｇは、０．０％、０．０１％、０．０１５％、０．０２％、０．０２５％、０．０３％、０．０３５％、０．０４％、０．０４５％、または０．０５％の量でコア層に含めることができる。いくつかの実施形態において、チタン（Ｔｉ）は、０．１％から０．２％まで（例えば、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、または０．２％）の量でコア層に含めることができる。いくつかの成分の中で特に、コア層でのＴｉの存在は、耐腐食性特性を持ったコア層をもたらす。任意選択で、コア層はそれぞれ最大０．０５％までのクロム（Ｃｒ）および／またはストロンチウム（Ｓｒ）をさらに含むことができる。例えば、コア層は、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、または０．０５％のＣｒを含むことができる。コア層は、０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、または０．０５％のＳｒを含むことができる。任意選択で、コア層は最大０．２％までの亜鉛（Ｚｎ）を含むことができる。例えば、コア層は最大０．２％まで、最大０．１％まで、および最大０．０４％までのＺｎを含むことができる。いくつかの実施形態において、コア層は、Ｃｒ、Ｚｎ、およびＳｒのうちの１つまたは複数を微量に含む。本明細書において、微量とは元素が０．００１％より少ない（例えば、０．００５％より少ない、０．０００５％より少ない、または０．０００１％より少ない）量で存在することを意味する。
コア層に存在する不純物の総量は最大０．１５％までとすることができる。任意選択で、それぞれの不純物はコア層の最大０．０５％までの量で存在することができる。コア層の残りの割合はアルミニウムである。
上述のコア合金組成物は、０．０５％未満、０．０４％未満、０．０３％未満、０．０２％未満または０．０１％未満で、時々スクラップ金属入力中の不純物と呼ばれる、他の微量元素を含有してもよいことは理解されるべきである。これらのスクラップ金属中の不純物はＶ、ＺｒおよびＣｒまたはそれらの組み合わせを含むことができるが、これに限定されない。したがって、Ｖ、ＺｒまたはＣｒはコア合金に０．０５％、０．０５％未満、０．０４％未満、０．０３％未満、０．０２％未満または０．０１％未満の量で存在することができる。一般に不純物レベルはＣｒに対して０．０５％未満でありＺｒに対して０．０１％未満である。例えば投入される金属としてのスクラップ金属由来の不純物が存在しているとき、すべての不純物の合計が０．１５%を超えないならば、それらはそれぞれ最大０．０５％で存在している。
コア層の厚さは１００ミクロンから４０００ミクロンとすることができる。例えば、コア層の厚さは、１５０ミクロンから３５００ミクロンまで、２００ミクロンから３０００ミクロンまで、２５０ミクロンから２５００ミクロンまで、３００ミクロンから２０００ミクロンまで、３５０ミクロンから１５００ミクロンまで、４００ミクロンから１０００ミクロンまで、４５０ミクロンから９００ミクロンまで、５００ミクロンから８００ミクロンまで、または５５０ミクロンから７００ミクロンまでとすることができる。
コア層としての使用のための上述の合金は腐食に対して耐性があり、良好な機械的特性を有する。合金は、第１および第２の界面（すなわち、コア合金と第１および第２のクラッド層との間）に高密度析出物の犠牲帯を生成するように調製される。本明細書において、犠牲とは、高密度析出帯領域がコア層に優先して腐食することを意味する。高密度析出帯領域は、ろう付けサイクルの間に形成され得る。その全体が本明細書に参照により援用される、米国特許第５，０４１，３４３号明細書、米国特許第５，０３７，７０７号明細書、米国特許第６，０１９，９３９号明細書および国際特許公開第ＷＯ９４／２２６３３号明細書に記載のように、この帯は外部からのチューブの穿孔を防ぎ、コア層の耐腐食性を強化する。高密度析出物の帯は一般におよそ２０〜５０μｍ（例えば、およそ２５〜４０μｍ）の厚さを持つ。
クラッド層
本発明は、コア金属として上述したアルミニウム合金組成物を包含する多層金属シートをさらに提供する。多層金属シートは、上記のような、第１の側および第２の側を有するコア層、ならびに任意選択で第１のクラッド層および第２のクラッド層を備える。いくつかの実施形態において、コア層は１つの側のみ被覆されている。他の実施形態において、コア層は両側を被覆されている。第１のクラッド層および第２のクラッド層は同じ化学組成または異なった化学組成とすることができる。もう１つの実施形態において、コア層はコア層の１つの側で被覆され、コア層の他方の側に水サイドライナーが配置される。いくつかの実施形態において、第１のクラッド層および第２のクラッド層はそれぞれ０％〜４％のＺｎ、１％〜４％のＺｎまたは２．５％〜４．０％のＺｎを含むことができる。多層シートで、コア層の第１の側は第１の界面を形成するように第１のクラッド層に隣接し、コア層の第２の側は第２の界面を形成するように第２のクラッド層に隣接する。
本発明は、コア金属として上述したアルミニウム合金組成物を包含する多層金属シートをさらに提供する。多層金属シートは、上記のような、第１の側および第２の側を有するコア層、ならびに任意選択で第１のクラッド層および第２のクラッド層を備える。いくつかの実施形態において、コア層は１つの側のみ被覆されている。他の実施形態において、コア層は両側を被覆されている。第１のクラッド層および第２のクラッド層は同じ化学組成または異なった化学組成とすることができる。もう１つの実施形態において、コア層はコア層の１つの側で被覆され、コア層の他方の側に水サイドライナーが配置される。いくつかの実施形態において、第１のクラッド層および第２のクラッド層はそれぞれ０％〜４％のＺｎ、１％〜４％のＺｎまたは２．５％〜４．０％のＺｎを含むことができる。多層シートで、コア層の第１の側は第１の界面を形成するように第１のクラッド層に隣接し、コア層の第２の側は第２の界面を形成するように第２のクラッド層に隣接する。
これらの多層金属シートは耐腐食性があり、管材の製造で使用するろう付けパッケージを提供する。いくつかの実施形態において、多層金属シートは、０．１％〜０．２％のＴｉを含むアルミニウム含有合金のコア層であって、第１の側と第２の側を有するコア層と、０％〜４％のＺｎ、１％〜４％のＺｎまたは２．５％〜４．０％のＺｎを含む第１のクラッド層と、０％〜４％のＺｎ、１％〜４％のＺｎまたは２．５％〜４．０％のＺｎを含む第２のクラッド層とを備える。多層金属シートで、コア層の第１の側は第１の界面を形成するように第１のクラッド層に隣接し、コア層の第２の側は第２の界面を形成するように第２のクラッド層に隣接する。
上述のように、いくつかの実施形態において、ろう付けシートパッケージは第１のクラッド層および第２のクラッド層をさらに包含する。第１のクラッド層は、第１の界面を形成するようにコア層の第１の側に隣接し接触する（すなわち、第１のクラッド層とコア層の第１の側との間に層が介在しない）。第２のクラッド層は、第２の界面を形成するようにコア層の第２の側に隣接し接触する（すなわち、第２のクラッド層とコア層の第２の側との間に層が介在しない）。第１および第２のクラッド層は亜鉛を含む。いくつかの実施形態において、第１および第２のクラッド層は「ＡＡ４０００シリーズ」合金である。任意選択で、第１および第２のクラッド層としての使用に適した合金は、組成で合金ＡＡ４３４３に類似しているが、より高い割合のＺｎを含有する合金を含む。付加的なＺｎは、第１および第２のクラッド層のそれぞれに基づいて、およそ２．１％からおよそ３．８％まで、およそ２．５％からおよそ３．５％まで、およそ２．７％からおよそ３．３％までのＺｎの総量をもたらすように加えることができる。このような変更された合金ＡＡ４０００の元素組成は、６〜１３％のＳｉ、最大０．７％までのＦｅ、最大０．１％までのＣｕ、最大０．１％までのＭｎ、最大０．１５％までのＭｇ、最大０．０５％までのＣｒ、最大４％までのＺｎまたは２．５〜４．０％のＺｎ、最大０．０５％までのＴｉ、０から０．０２％までのＳｒ、最大０．１５％までの合計の不純物、および残部のＡｌを含む。
任意選択で、いくつかの実施形態において、第１および第２のクラッド層としての使用に適した合金には、組成で合金Ｘ４０３に類似しているが、より高い割合のＺｎを含有する合金が含まれる。付加的なＺｎは、合金Ｘ４７７として識別された合金をもたらすように、第１および第２のクラッド層のそれぞれに基づいて、２．７％から３．３％までのＺｎの総量となるように加えることができる。
いくつかの実施形態において、第１および第２のクラッド層は６．０〜１３．０％のＳｉ（例えば、７．０〜８．０％のＳｉ）を含む。例えば、第１および第２のクラッド層は、６．０％、６．１％、６．２％、６．３％、６．４％、６．５％、６．６％、６．７％、６．８％、６．９％、７．０％、７．１％、７．２％、７．３％、７．４％、７．５％、７．６％、７．７％、７．８％、７．９％、８．０％、８．１％、８．２％、８．３％、８．４％、８．５％、８．６％、８．７％、８．８％、８．９％、９．０％、９．１％、９．２％、９．３％、９．４％、９．５％、９．６％、９．７％、９．８％、９．９％、１０．０％、１０．１％、１０．２％、１０．３％、１０．４％、１０．５％、１０．６％、１０．７％、１０．８％、１０．９％、１１．０％、１１．１％、１１．２％、１１．３％、１１．４％、１１．５％、１１．６％、１１．７％、１１．８％、１１．９％、１２．０％、１２．１％、１２．２％、１２．３％、１２．４％、１２．５％、１２．６％、１２．７％、１２．８％、１２．９％、または１３．０％のＳｉを含むことができる。また、いくつかの実施形態において、第１および第２のクラッド層は最大０．４％までのＦｅを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１および第２のクラッド層は０．１％、０．１５％、０．２％、０．２５％、０．３％、０．３５％、または０．４％のＦｅを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１および第２のクラッド層は最大０．１％までの量でＣｕおよび／またはＭｎをさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、第１および第２のクラッド層は、ＣｕおよびＭｎのうちの１つまたは複数を微量に含むことができる。
任意選択で、いくつかの実施形態において、第１および第２のクラッド層は最大０．２０％までのＭｇをさらに含むことができる。例えば、第１および第２のクラッド層は、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、０．０５％、０．０６％、０．０７％、０．０８％、０．０９％、０．１％、０．１１％、０．１２％、０．１３％、０．１４％、０．１５％、０．１６％、０．１７％、０．１８％、０．１９％、または０．２０％のＭｇを含むことができる。任意選択で、第１および第２のクラッド層はそれぞれ最大０．０５％までのＣｒおよびＴｉをさらに含むことができる。第１および第２のクラッド層は、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、または０．０５％のＣｒを含むことができる。第１および第２のクラッド層は、０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０４％、または０．０５％のＴｉを含むことができる。いくつかの実施形態において、第１および第２のクラッド層は、Ｍｇ、ＣｒおよびＴｉのうちの１つまたは複数を微量に含むことができる。
いくつかの実施形態において、第１および第２のクラッド層は２．５％から４．０％までのＺｎをさらに含むことができる。例えば、第１および第２のクラッド層は、２．５％、２．６％、２．７％、２．８％、２．９％、３％、３．１％、３．２％、３．３％、３．４％、３．５％、３．６％、３．７％、３．８％、３．９％、または４％のＺｎを含むことができる。Ｚｎはろう付けサイクルの間にコア層の中に拡散することができ、それによりコアの中に耐腐食性材となるＺｎ拡散層を生み出す。いくつかの実施形態において、第１および第２のクラッド層は最大０．０２％まで（すなわち、０％から０．０２％まで）の量のＳｒを同様に含むことができる。例えば、Ｓｒは、０．００１％、０．００２％、０．００３％、０．００４重量％、０．００５％、０．００６％、０．００７％、０．００８％、０．００９％、０．０１％、０．０１１％、０．０１２％、０．０１３％、０．０１４％、０．０１５％、０．０１６％、０．０１７％、０．０１８％、０．０１９％、または０．０２％の量で第１および第２のクラッド層に含めることができる。
第１および第２のクラッド層に存在する不純物の総量は最大０．１５％までとすることができる。任意選択で、それぞれの不純物は第１および第２のクラッド層の最大０．０５％までの量で存在してもよい。第１および第２のクラッド層の残りの割合はアルミニウムである。
いくつかの実施形態において、第１のクラッド層および第２のクラッド層は組成が同一である。他の実施形態において、第１のクラッド層および第２のクラッド層は組成が異なる。
第１のクラッド層および第２のクラッド層のそれぞれの厚さは、コア層の厚さの最大１８％までとすることができる。例えば、第１および第２のクラッド層は、コア層の厚さの１７．５％、１７％、１６．５％、１６％、１５．５％、１５％、１４．５％、１４％、１３．５％、１３％、１２．５％、１２％、１１．５％、１１％、１０．５％、１０％、９．５％、９％、８．５％、８％、７．５％、７％、６．５％、または６％とすることができる。
ろう付けシートパッケージ
クラッド金属シートは、当業者に公知の任意の従来の方法を使用して、コア層、第１のクラッド層、および第２のクラッド層から作ることができる。例えば、クラッドシートは、クラッドとコアを接着する熱間金属圧延などによって作ることができる。任意選択で、その全体が本明細書に参照により援用される、米国特許出願公開第２００５／００１１６３０号明細書に記載のように、クラッドシートは複合鋳造インゴットを熱間圧延および冷間圧延することにより作られる。結果として得られるクラッドシートは腐食に対して良好な耐性を提供する。
クラッド金属シートは、当業者に公知の任意の従来の方法を使用して、コア層、第１のクラッド層、および第２のクラッド層から作ることができる。例えば、クラッドシートは、クラッドとコアを接着する熱間金属圧延などによって作ることができる。任意選択で、その全体が本明細書に参照により援用される、米国特許出願公開第２００５／００１１６３０号明細書に記載のように、クラッドシートは複合鋳造インゴットを熱間圧延および冷間圧延することにより作られる。結果として得られるクラッドシートは腐食に対して良好な耐性を提供する。
クラッドシートは、いったん形成されると、当業者に公知の任意のチューブ形成方法によってチューブ形に変形することができる。例えば、クラッドシートは、折り畳みまたは溶接によりチューブ形に変形することができる。結果として得られるチューブは、例えば熱交換器で使用することができる。
任意選択で、フィンをシートまたはチューブに取り付けることができる。いくつかの実施形態において、フィンは亜鉛含有フィンとすることができる。本明細書で説明したパッケージでの使用に適したフィンは３９１３、Ｘ３７３合金または亜鉛が添加された３１４２０、Ｘ３３４合金を含む。フィンの亜鉛含有量は、ろう付けサイクル後のチューブ形のクラッドシートの表面での亜鉛含有量に等しいかそれより高くすることができる。例えば、フィンは、１．５％以上（例えば、１．６％以上、１．７％以上、１．８％以上、１．９％以上、２％以上、２．１％以上、２．２％以上、２．３％以上、２．４％以上、または２．５％以上）の量の亜鉛を含有することができる。チューブ内の亜鉛拡散帯域が枯渇する場合、フィンはコアを保護することができる。いくつかの実施形態において、フィンはむき出しのＡｌ合金とすることができる。
合金組成物およびろう付けシートパッケージの作成方法
次の実験的なセクションで使用されるコア合金の組成は、残部をアルミニウムとして、表２に提示される。次の製造手順が使用された。表２のコア合金組成物は、アルミニウムシート産業全体でよく使われるダイレクトチル（ＤＣ）プロセスによって作られ、当該プロセスによりおよそ７６ｍｍ×１５２ｍｍ×２２９ｍｍの小さいＤＣインゴットを鋳造した。小さいＤＣインゴットは両側からおよそ６．５ｍｍで面削された。機械にかけられたインゴットはその後１２時間で５２０度（セ氏）に加熱された。この工程の後、製造された最初のインゴットに対して５時間および最後のインゴットに対して６時間近くの間、５２０度（セ氏）で均熱が続いた。次に、インゴットは１９ｍｍ厚ゲージに熱延された。これは、ＡＡ４３４３ろう付け合金の厚さ４ｍｍの板で片側を被覆された。この組成物は、４５〜６０分間、４５０度（セ氏）に加熱された。この後に、３〜４ｍｍ厚ゲージにパッケージを熱間圧延することが続いた。パッケージは続いて１〜２ｍｍ厚ゲージに冷延された。そして、それは必要とされる最終ゲージ厚さ（およそ３００μｍ）にさらに冷延された。目標のクラッドの厚さは、およそ３００μｍであるろう付けシート全体の厚さのおよそ７．５％であったことは留意すべきである。部分的な焼鈍では、合金がＨ２４調質条件にあることを保証するために、毎時３０度（セ氏）で温度を変化させた後、３０５度（セ氏）で３時間均熱した。
次の実験的なセクションで使用されるコア合金の組成は、残部をアルミニウムとして、表２に提示される。次の製造手順が使用された。表２のコア合金組成物は、アルミニウムシート産業全体でよく使われるダイレクトチル（ＤＣ）プロセスによって作られ、当該プロセスによりおよそ７６ｍｍ×１５２ｍｍ×２２９ｍｍの小さいＤＣインゴットを鋳造した。小さいＤＣインゴットは両側からおよそ６．５ｍｍで面削された。機械にかけられたインゴットはその後１２時間で５２０度（セ氏）に加熱された。この工程の後、製造された最初のインゴットに対して５時間および最後のインゴットに対して６時間近くの間、５２０度（セ氏）で均熱が続いた。次に、インゴットは１９ｍｍ厚ゲージに熱延された。これは、ＡＡ４３４３ろう付け合金の厚さ４ｍｍの板で片側を被覆された。この組成物は、４５〜６０分間、４５０度（セ氏）に加熱された。この後に、３〜４ｍｍ厚ゲージにパッケージを熱間圧延することが続いた。パッケージは続いて１〜２ｍｍ厚ゲージに冷延された。そして、それは必要とされる最終ゲージ厚さ（およそ３００μｍ）にさらに冷延された。目標のクラッドの厚さは、およそ３００μｍであるろう付けシート全体の厚さのおよそ７．５％であったことは留意すべきである。部分的な焼鈍では、合金がＨ２４調質条件にあることを保証するために、毎時３０度（セ氏）で温度を変化させた後、３０５度（セ氏）で３時間均熱した。
ろう付け合金シートは、炉で加熱され、３分間６０５〜６１０度（セ氏）に保たれ、空冷が続くことによって、シミュレートされたろう付けサイクルにさらされた。このプロセスの間に、ろう付け合金に隣接するコア合金の表面に、ブラウンバンドとしても知られる、高密度析出帯が形成された。高密度析出帯はろう付けの間に完全に発達する。比較合金Ｈは、米国特許第６，０１９，９３９号明細書に開示された組成の範囲内となるように鋳造された合金である。
合金組成物の特性
冶金学的変化を検査するだけでなく、材料の機械的挙動および腐食挙動を決定するために、次の試験が適用された。サンプルはＡＳＴＭ Ｂ５５７規格に従って製造された。各合金変種から３つのサンプルが試験され、ろう付け前およびろう付け後の両方の条件で平均値が報告された。一貫した結果を得るために、サンプルは０．５Ｒａのエッジ粗さに製造された。分散質および金属間化合物の大きさおよび分布、ならびにろう付け前後の粒子構造を調査するために微細構造の特性評価が遂行された。微細構造は、サンプルを６０秒間２．５％ＨＢＦ４でエッチングし、それに続いてＨＮＯ３でスマット除去することにより、検査された。粒子構造を明らかにするためにバーカーエッチングが使用された。
冶金学的変化を検査するだけでなく、材料の機械的挙動および腐食挙動を決定するために、次の試験が適用された。サンプルはＡＳＴＭ Ｂ５５７規格に従って製造された。各合金変種から３つのサンプルが試験され、ろう付け前およびろう付け後の両方の条件で平均値が報告された。一貫した結果を得るために、サンプルは０．５Ｒａのエッジ粗さに製造された。分散質および金属間化合物の大きさおよび分布、ならびにろう付け前後の粒子構造を調査するために微細構造の特性評価が遂行された。微細構造は、サンプルを６０秒間２．５％ＨＢＦ４でエッチングし、それに続いてＨＮＯ３でスマット除去することにより、検査された。粒子構造を明らかにするためにバーカーエッチングが使用された。
開回路電位腐食値は、ＡＳＴＭ Ｇ６９規格を使用して測定された。高密度析出帯（ＤＰＢ）とコアとの間の腐食電位の差が測定された（ＤＰＢ測定は、露出した表面がＤＰＢ領域の中にあるように研削および研磨することによって遂行された）。
大気側腐食性（ＳＷＡＡＴ）はＡＳＴＭ Ｇ８５ Ａｎｎｅｘ３に従って遂行された。２．８０〜３．０ｐＨに酸性化させられた合成海水（４２ｇ／ｌの合成海塩＋１０ｍｌ／ｌの氷酢酸）が使用された。サンプルはその後、１時間、５０％硝酸で洗浄され、４つの異なる場所で切り分けられ、腐食を検出するために検査された。サンプルがＳＷＡＡＴ試験にさらされた後、腐食の重大度を査定するために質的なスケールが使用され、腐食は、問題なし、中等度、中等度／重度、重度および極めて重度として特徴付けられた。腐食の重大度は、（ｉ）ＤＰＢ領域以内での腐食発生に対して、問題なし、（ｉｉ）ちょうどＤＰＢ領域を使い尽くした腐食発生に対して、中等度、（ｉｉｉ）コアの厚さの最大４分の１から３分の１までを使い尽くした腐食発生に対して、中等度／重度、（ｉｖ）穿孔を伴わないコアの厚さの半分以上を使い尽くした腐食発生に対して、重度、および（ｖ）穿孔につながる腐食発生に対して、極めて重度、として特徴付けられた。
比較合金Ｈに加えて１２の新しいＤＣ合金組成物が作られた（２〜７および９〜１４と番号付けられた合金、表２参照のこと）。これらの新しい合金の組成の範囲は以下の範囲内であった。０〜０．５％のＳｉ、０．２〜０．５％のＦｅ、０．５〜１．１％のＣｕ、１．４〜１．６％のＭｎ、０〜０．３５％のＭｇ、０．０１〜０．１７％のＴｉおよび残部のアルミニウム。これらの合金は部分的焼鈍処理の後、およそ１７０ＭＰａの最小降伏引張強度を有した。比較合金（Ｈ）では、およそ６３ＭＰａの最小ろう付け後降伏強度およびおよそ１７２ＭＰａの最大引張強度が得られた。表４の合金は、概して比較合金（Ｈ）より高いろう付け後の降伏強度および最大引張強度を示した。例えば、合金Ｗ（＃１４）はおよそ７２ＭＰａのろう付け後降伏強度およびおよそ１８７Ｍｐａの最大引張強度を示した（表４）。
比較合金Ｈの−６７１ｍＶから合金Ｒの−６５９ｍＶまでの（標準カロメル電極（ＳＣＥ）に対する）開回路電位腐食値が記録された。ＤＰＢはコアを保護するために犠牲的に機能するべきであるから、腐食電位の低下はＤＰＢがコア材料を保護するのに有効な犠牲層として機能しないことを示す一方、両方の間のより高い腐食電位の差は効果的な保護を示す。ＤＰＢとコアとの間の（標準カロメル電極（ＳＣＥ）に対する）腐食電位の差は、これらの合金に要求される仕様の範囲内である、３０から４０ｍＶまでの間であった。大気側（ＳＷＡＡＴ）腐食試験が適用され、当該試験では比較合金Ｈが２１日未満で破損したのと対照的に、新たに開発された合金の範囲、特に合金Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｐ、ＴおよびＵについて、材料がろう付け後の状態で破損無くＳＷＡＡＴキャビネットで２８日耐えることができた。これらの調査結果は、商業的ろう付けプロセスの温度時間プロファイルをシミュレートするために、サンプルが６０５度（セ氏）の温度まで加熱され、およそ５７０度（セ氏）までの炉冷およびその後の室温までの空冷が続く、シミュレートされたろう付けサイクルを適用した後に得られた。製造された合金材料は２９０〜３１０μｍの間でゲージがさまざまであった。
次の実施例は、同時に、しかしながら、本発明のいかなる制限も構成することなく、本発明をさらに例示するのに役立つであろう。逆に、本明細書の説明を読んだ後に、本発明の精神を逸脱しない範囲で当業者にそれら自身を示唆し得る、さまざまな実施形態、修正およびその等価物に特許請求がなされ得ることは、明確に理解されるべきである。
実施例１
ろう付け後の試験片は４週間の曝露のＳＷＡＡＴ（ＡＳＴＭ Ｇ８５）腐食試験にさらされ、２、３および４週間後に腐食挙動を特徴付けるために検査された。腐食の重大度は（ｉ）ＤＰＢ領域以内での腐食発生に対して、問題なし、（ｉｉ）ちょうどＤＰＢ領域を使い尽くした腐食発生に対して、中等度、（ｉｉｉ）コアの厚さの最大４分の１から３分の１までを使い尽くした腐食発生に対して、中等度／重度、（ｉｖ）穿孔を伴わないコアの厚さの半分以上を使い尽くした腐食発生に対して、重度、（ｖ）穿孔につながる腐食発生に対して、極めて重度、として特徴付けられた。結果は表３に提示される。試験された合金組成物は表２に示される。
ろう付け後の試験片は４週間の曝露のＳＷＡＡＴ（ＡＳＴＭ Ｇ８５）腐食試験にさらされ、２、３および４週間後に腐食挙動を特徴付けるために検査された。腐食の重大度は（ｉ）ＤＰＢ領域以内での腐食発生に対して、問題なし、（ｉｉ）ちょうどＤＰＢ領域を使い尽くした腐食発生に対して、中等度、（ｉｉｉ）コアの厚さの最大４分の１から３分の１までを使い尽くした腐食発生に対して、中等度／重度、（ｉｖ）穿孔を伴わないコアの厚さの半分以上を使い尽くした腐食発生に対して、重度、（ｖ）穿孔につながる腐食発生に対して、極めて重度、として特徴付けられた。結果は表３に提示される。試験された合金組成物は表２に示される。
この表から、それぞれ０．３１および０．４０％のＳｉ含有量での、合金J（＃３）およびＫ（＃４）に基づいたろう付け後試験片は、比較合金Ｈに基づいたろう付け後試験片より良好な耐腐食性を有したことが結論付けられる。同様に、より広範囲のスクラップのために投入されるを許容できるいっそう環境上好ましい合金である、高いＴｉ（０．１６％）の存在下でより高い割合のＳｉ（０．３１％）およびＦｅ（０．３５％）を含有する合金Ｕ（＃１２）は、比較合金Ｈに対してより良い耐腐食性を有した。表３の腐食データは、高いＦｅ含有量を持つ一定の合金が低下した大気側腐食性能を見せることを示す。これらのデータに基づき、いくつかの実施形態においてＦｅの上限は０．５５％以下が好ましい。
実施例２
ろう付けされたシートサンプルは、機械的試験にさらされた。結果は表４に提示される。比較のために、比較コア合金Ｈを使用して得られた結果が含まれる。試験された合金組成物は表２に提示される。
ろう付けされたシートサンプルは、機械的試験にさらされた。結果は表４に提示される。比較のために、比較コア合金Ｈを使用して得られた結果が含まれる。試験された合金組成物は表２に提示される。
これらの結果から、すべての開発された合金の耐力は比較合金（Ｈ）より良好であった。同様に、＃７を除き、すべての開発された合金の最大引張強度（ＵＴＳ）は、比較合金（Ｈ）より良好であった。
実施例３
開発された合金のコア、高密度析出帯形成、および耐腐食性に対するＳｉ含有量の変化の影響を調べるために、ＳＷＡＡＴ試験されたサンプルの金属組織学的診断が、より高い％のＳｉを含む合金２、３、および４、ならびに比較合金に対して遂行された。結果は図１４に要約される。試験された合金組成物（２、３、４、およびＨ）は表２に提示される。図１４は、Ｓｉ含有量を増加させることが、０．３２および０．４０％のＳｉにおいて腐食の大部分がＤＰＢ帯内で発生する、改善された腐食性能につながることを示す。これは、Ｓｉ含有量を増加させることが、より効果的なＤＰＢおよび改善された大気側腐食をもたらすことを示唆する。ＤＰＢはエッチング後により高い％のＳｉ含有量において目に見えない場合があるが、観察された腐食パターンは改善された大気側腐食性能でその存在および効果を示す。
開発された合金のコア、高密度析出帯形成、および耐腐食性に対するＳｉ含有量の変化の影響を調べるために、ＳＷＡＡＴ試験されたサンプルの金属組織学的診断が、より高い％のＳｉを含む合金２、３、および４、ならびに比較合金に対して遂行された。結果は図１４に要約される。試験された合金組成物（２、３、４、およびＨ）は表２に提示される。図１４は、Ｓｉ含有量を増加させることが、０．３２および０．４０％のＳｉにおいて腐食の大部分がＤＰＢ帯内で発生する、改善された腐食性能につながることを示す。これは、Ｓｉ含有量を増加させることが、より効果的なＤＰＢおよび改善された大気側腐食をもたらすことを示唆する。ＤＰＢはエッチング後により高い％のＳｉ含有量において目に見えない場合があるが、観察された腐食パターンは改善された大気側腐食性能でその存在および効果を示す。
実施例４
クラッド金属シートは実験室規模で準備され、最終的なゲージに加工され、シミュレートされたろう付けサイクルにさらされた。ろう付けサイクルに対して、シートは５２０度（セ氏）の温度に到達するまで毎分２５度（セ氏）の速度で、炉で加熱された。シートはそれから６０５度（セ氏）の温度に到達するまで毎分１３度（セ氏）の速度で加熱され、６０５度（セ氏）で３分間の均熱加熱がそれに続いた。シートはそれから６分間で５７０度（セ氏）に冷却され、室温で冷却するために炉から取り出された。サンプルは次にそれらの腐食への耐性を査定するために酸浸漬試験にさらされた。
クラッド金属シートは実験室規模で準備され、最終的なゲージに加工され、シミュレートされたろう付けサイクルにさらされた。ろう付けサイクルに対して、シートは５２０度（セ氏）の温度に到達するまで毎分２５度（セ氏）の速度で、炉で加熱された。シートはそれから６０５度（セ氏）の温度に到達するまで毎分１３度（セ氏）の速度で加熱され、６０５度（セ氏）で３分間の均熱加熱がそれに続いた。シートはそれから６分間で５７０度（セ氏）に冷却され、室温で冷却するために炉から取り出された。サンプルは次にそれらの腐食への耐性を査定するために酸浸漬試験にさらされた。
サンプルの準備
ろう付けシートパッケージは、クラッドとコアを接着するように構成要素を熱間圧延することによって準備された。スラブは次に、ゲージに熱延および冷延された。冷延材料はそれからサイズが合うように細長く切られ、次に窒素の下で部分的に焼鈍された。
ろう付けシートパッケージは、クラッドとコアを接着するように構成要素を熱間圧延することによって準備された。スラブは次に、ゲージに熱延および冷延された。冷延材料はそれからサイズが合うように細長く切られ、次に窒素の下で部分的に焼鈍された。
サンプルは３．８×７．５ｃｍサイズのろう付けされた試験片として準備された。表５に示すように、合金Ｘ９００はサンプルＡＢ９９６に対してコアとして使用され、合金Ｘ９１２はサンプルＡＢ９１６およびサンプルＡに対してコアとして使用された。合金Ｘ９１２は０．１５％のＴｉを含有し、合金Ｘ９００は０．１％未満のＴｉを含有する。ＡＡ４３４３はサンプルＡＢ９１６およびサンプルＡＢ９９６に対してクラッドとして使用された。Ｘ４７７はサンプルＡに対してクラッドとして使用された。合金Ｘ４７７は３％のＺｎを含有し、合金ＡＡ４３４３は０．２％のＺｎを含有する。合金Ｘ９００、Ｘ９１２、ＡＡ４３４３、およびＸ４７７の元素組成を表６に示す。
酸浸漬試験
試験片は、１６８時間の期間、室温で０．１ＭのＨＣｌ（ｐＨ＝１）溶液に浸された。２４時間、４８時間、７２時間、１２０時間、１４４時間、および１６８時間の時点での腐食のレベルが金属組織学的診断により査定された（サンプルＡＢ９１６は図１、サンプルＡＢ９９６は図２、サンプルＡは図３、および３つのサンプルの比較は図４を参照のこと）。結果に示されるように、サンプルＡは試験した３つのパッケージの中で最も少ない量の腐食を示した。理論に束縛されないように、Ｘ４７７クラッドを提供するＡＡ４３４３クラッドへの３％のＺｎ添加は、アルファアルミニウムを通した高密度析出帯への粒間腐食を抑制した。周囲腐食の形態が局所的から全般的に変わった。また、Ｚｎ添加は腐食の速度を遅らせる効果があった。
試験片は、１６８時間の期間、室温で０．１ＭのＨＣｌ（ｐＨ＝１）溶液に浸された。２４時間、４８時間、７２時間、１２０時間、１４４時間、および１６８時間の時点での腐食のレベルが金属組織学的診断により査定された（サンプルＡＢ９１６は図１、サンプルＡＢ９９６は図２、サンプルＡは図３、および３つのサンプルの比較は図４を参照のこと）。結果に示されるように、サンプルＡは試験した３つのパッケージの中で最も少ない量の腐食を示した。理論に束縛されないように、Ｘ４７７クラッドを提供するＡＡ４３４３クラッドへの３％のＺｎ添加は、アルファアルミニウムを通した高密度析出帯への粒間腐食を抑制した。周囲腐食の形態が局所的から全般的に変わった。また、Ｚｎ添加は腐食の速度を遅らせる効果があった。
実施例５
Ｘ９００シリーズからの５つのコア合金変種は、残余はアルミニウムで、次の元素組成を含有して準備された。
Ｘ９００シリーズからの５つのコア合金変種は、残余はアルミニウムで、次の元素組成を含有して準備された。
それぞれのコア合金は、合計１０個のパッケージを準備するように、ＡＡ４３４３クラッドに、および同様に、１％の亜鉛を含有するＡＡ４０４５クラッドに接着された。パッケージはおよそ３００μｍに実験室で加工された。全体的な微細構造および高密度析出帯を示している、パッケージの光学顕微鏡画像は図５および６で提供される。１０個のパッケージそれぞれのゲージおよびクラッド厚さの測定値は下記表８に示される。
１０個のパッケージはそれぞれ、部分的に焼鈍されて、次に、実施例４で説明したように、シミュレートされたろう付けサイクルにさらされた。高密度析出帯（ＤＰＢ）の平均厚さはろう付けサイクルの後に残っているクラッド厚さとともに測定された。測定値は表９にリストされる。
パッケージのそれぞれの伸張特性は、パッケージが圧延されたとき、パッケージが部分的に焼鈍された後、およびシミュレートされたろう付けプロセスの後に計測された。測定された伸張特性は降伏強度、パーセント伸び率、および最大引張強度を含んだ。図７は圧延パッケージの伸張特性を提供する。図８は部分的に焼鈍されたパッケージの伸張特性を提供し、図９はろう付け後パッケージの伸張特性を提供する。
パッケージは加速された大気側腐食試験にさらされた。具体的には、ＡＳＴＭ Ｇ８５：Ａ３に基づいた、酸性化された人工海水試験（ＳＷＡＡＴ試験）が使用された。２週間、４週間、および６週間、ＳＷＡＡＴ試験を行った後のパッケージを含むＰＤＴ、ＰＤＵ、およびＰＤＶの写真が図１０（４３４３クラッド）および１１（４０４５＋１％Ｚｎクラッド）に示される。
図１２は、コア合金に対するクラッド中の亜鉛の影響を明示する。図１２に示されるように、非亜鉛含有クラッドで、２週間以内に穿孔が発生した。しかしながら、１％亜鉛含有クラッドを含むパッケージでは６週間後に穿孔が無かった。
図１３は、コア合金中の増加されたチタンおよびケイ素の影響を明示する。図１３に示されるように、ＰＤＴ合金と非亜鉛含有クラッドとを含むパッケージで、２週間以内に穿孔が発生した。しかしながら、ＰＤＴ合金と比較してより高い量のチタンおよびケイ素を含有する、ＰＤＶ合金と非亜鉛含有クラッドとを含むパッケージでは、６週間後に穿孔が無かった。
パッケージそれぞれの腐食電位はＡＳＴＭ Ｇ６９に記述された手順に従って試験された。各パッケージの開回路電位は表１０にリストされる。表１０に示されるように、コア合金中のケイ素および／またはチタンを増加させることは、コア合金の自由腐食電位に無視できる影響を与えた。
実施例６
コアに異なったＳｉレベルを含有するサンプル（合金Ｈ、Ｉ、Ｊ、およびＫ）に対して、ＤＰＢ領域におけるＳｉ−濃度プロファイルの変化を調べるためにグロー放電発光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）が使用された。結果は図１５に要約される。Ｓｉ濃度プロファイルは、検査されたサンプルの間で、ＤＰＢ領域に際立った違いはない。％Ｓｉにおける報告された変化はＧＤ−ＯＥＳ実験誤差の範囲内である。これは、コアにおけるより高い％Ｓｉ濃度でＤＰＢ領域の存在が一様なことを証明する。
コアに異なったＳｉレベルを含有するサンプル（合金Ｈ、Ｉ、Ｊ、およびＫ）に対して、ＤＰＢ領域におけるＳｉ−濃度プロファイルの変化を調べるためにグロー放電発光分析法（ＧＤ−ＯＥＳ）が使用された。結果は図１５に要約される。Ｓｉ濃度プロファイルは、検査されたサンプルの間で、ＤＰＢ領域に際立った違いはない。％Ｓｉにおける報告された変化はＧＤ−ＯＥＳ実験誤差の範囲内である。これは、コアにおけるより高い％Ｓｉ濃度でＤＰＢ領域の存在が一様なことを証明する。
すべての特許、特許出願書、出版物、および上に引用された要約は、その全体が本明細書に参照により援用される。本発明のさまざまな実施形態は本発明のさまざまな目的の実現において説明された。これらの実施形態はただ本発明の原則を例証するに過ぎないことは、理解されるべきである。多数の修正およびその適用は、添付の特許請求の範囲で限定される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者には容易に明らかであろう。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含む。
態様１：
およそ０．１６〜０．５％のＳｉと、０．５〜１．１％のＣｕと、０．００１〜０．２０％のＴｉと、０．１５〜０．５５％のＦｅと、０〜０．３５％のＭｇと、１．３〜１．８０％のＭｎと、を含み、不純物は最大０．１５％までであり、残部をＡｌとする、アルミニウム合金。
態様２：
およそ０．１６〜０．４％のＳｉと、０．５〜１．０％のＣｕと、０．００５〜０．１５％のＴｉと、０．２０〜０．５０％のＦｅと、０〜０．２９％のＭｇと、１．４〜１．７０％のＭｎと、を含み、不純物は最大０．１５％までであり、残部をＡｌとする、態様１に記載のアルミニウム合金。
態様３：
およそ０．１６〜０．３４％のＳｉと、０．５〜０．９５％のＣｕと、０．０１〜０．１５％のＴｉと、０．２５〜０．４５％のＦｅと、０〜０．２７％のＭｇと、１．４５〜１．６５％のＭｎと、を含み、不純物は最大０．１５％までであり、残部をＡｌとする、態様１に記載のアルミニウム合金。
態様４：
およそ０．２〜０．５％のＳｉと、０．５２〜０．８０％のＣｕと、０．１１〜０．２０％のＴｉと、０．２５〜０．５５％のＦｅと、０〜０．２％のＭｇと、１．５１〜１．８０％のＭｎと、を含み、不純物は最大０．１５％までであり、残部はＡｌである、態様１に記載のアルミニウム合金。
態様５：
前記不純物のうち少なくとも１つの不純物はスクラップ金属に由来し、前記少なくとも１つの不純物は０．０５％、０．０５％未満、０．０４％未満、０．０３％未満、または０．０２％未満であり、すべての不純物の合計は最大０．１５％までである、態様１〜４のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様６：
前記少なくとも１つの不純物は、Ｃｒ、ＺｒまたはＶである、態様５に記載のアルミニウム合金。
態様７：
前記合金は、コア合金に最大０．５％までのＳｉ含有量を含有し、ろう付けの間に高密度析出帯の形成を示す、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様８：
前記合金は、熱間圧延および冷間圧延が後に続く、ダイレクトチル鋳造によって製造される、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様９：
ろう付け後に測定された、およそ７１ＭＰａの最小降伏強度およびおよそ１８２Ｍｐａの最大引張強度を有する、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様１０：
ろう付け後に測定された、６６０〜６７０ｍＶ以下の前記コアでの腐食電位を有する、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様１１：
（標準カロメル電極（ＳＣＥ）に対して）前記高密度析出帯とコアとの間の前記腐食電位の差は３０から４０ｍＶまでの間である、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様１２：
前記合金は、ろう付け後の大気側腐食試験の間、穿孔無く少なくとも２８日間耐える、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様１３：
態様１〜６のいずれかに記載の前記アルミニウム合金を備えるコア層であって、前記コア層は第１の側および第２の側を有する、コア層と、前記第１の側または前記第２の側上の少なくとも１つのクラッド層と、を備える多層金属シート。
態様１４：
前記コア層上に第２のクラッド層をさらに備える、態様１３に記載の多層金属シート。
態様１５：
前記少なくとも１つのクラッド層は、０％から４％までのＺｎ、１％から４％までのＺｎまたは２．５％から４．０％までのＺｎを含む、態様１３に記載の多層金属シート。
態様１６：
前記コア層の前記第１の側は第１の界面を形成するように前記第１のクラッド層に隣接し、前記コア層の前記第２の側は第２の界面を形成するように第２のクラッド層に隣接する、態様１４に記載の多層金属シート。
態様１７：
０．１％から０．２％までのチタンを含むアルミニウム含有合金のコア層であって、前記コア層は第１の側と第２の側を有する、コア層と、
２．５％から４．０％までの亜鉛を含む第１のクラッド層と、
２．５％から４．０％までの亜鉛を含む第２のクラッド層と、
を備える多層金属シートであって、
前記コア層の前記第１の側は第１の界面を形成するように前記第１のクラッド層に隣接し、前記コア層の前記第２の側は第２の界面を形成するように第２のクラッド層に隣接する、
多層金属シート。
態様１８：
前記コア層は、最大０．２５％までのＳｉと、最大０．２５％までのＦｅと、０．５から０．６％までのＣｕと、１．４から１．６％までのＭｎと、０．０６から０．１４％までのＭｇと、最大０．０５％までのＣｒと、最大０．０４％までのＺｎと、０．１から０．２％までのＴｉと、最大０．０５％までのＳｒと、最大０．１５％までの不純物と、残部のＡｌと、を含む合金で作られている、態様１７に記載の多層金属シート。
態様１９：
前記第１のクラッド層および前記第２のクラッド層は、６から１３％までのＳｉと、最大０．４％までのＦｅと、最大０．１％までのＣｕと、最大０．１％までのＭｎと、最大０．２０％までのＭｇと、最大０．０５％までのＣｒと、２．５から４．０％までのＺｎと、最大０．０５％までのＴｉと、最大０．０２％までのＳｒと、最大０．１５％までの不純物と、残部のＡｌと、を含む合金で作られている、態様１７に記載の多層金属シート。
態様２０：
態様１３〜１９のいずれかに記載の多層金属シートを備える、耐腐食性ろう付けシート。
態様２１：
態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金を備える熱交換器。
態様２２：
前記熱交換器は、自動車の熱交換器である、態様２１に記載の熱交換器。
態様２３：
前記熱交換器は、ラジエータ、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である、態様２１に記載の熱交換器。
態様２４：
態様１３〜１９のいずれかに記載の多層金属シートから作られている、チューブ。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含む。
態様１：
およそ０．１６〜０．５％のＳｉと、０．５〜１．１％のＣｕと、０．００１〜０．２０％のＴｉと、０．１５〜０．５５％のＦｅと、０〜０．３５％のＭｇと、１．３〜１．８０％のＭｎと、を含み、不純物は最大０．１５％までであり、残部をＡｌとする、アルミニウム合金。
態様２：
およそ０．１６〜０．４％のＳｉと、０．５〜１．０％のＣｕと、０．００５〜０．１５％のＴｉと、０．２０〜０．５０％のＦｅと、０〜０．２９％のＭｇと、１．４〜１．７０％のＭｎと、を含み、不純物は最大０．１５％までであり、残部をＡｌとする、態様１に記載のアルミニウム合金。
態様３：
およそ０．１６〜０．３４％のＳｉと、０．５〜０．９５％のＣｕと、０．０１〜０．１５％のＴｉと、０．２５〜０．４５％のＦｅと、０〜０．２７％のＭｇと、１．４５〜１．６５％のＭｎと、を含み、不純物は最大０．１５％までであり、残部をＡｌとする、態様１に記載のアルミニウム合金。
態様４：
およそ０．２〜０．５％のＳｉと、０．５２〜０．８０％のＣｕと、０．１１〜０．２０％のＴｉと、０．２５〜０．５５％のＦｅと、０〜０．２％のＭｇと、１．５１〜１．８０％のＭｎと、を含み、不純物は最大０．１５％までであり、残部はＡｌである、態様１に記載のアルミニウム合金。
態様５：
前記不純物のうち少なくとも１つの不純物はスクラップ金属に由来し、前記少なくとも１つの不純物は０．０５％、０．０５％未満、０．０４％未満、０．０３％未満、または０．０２％未満であり、すべての不純物の合計は最大０．１５％までである、態様１〜４のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様６：
前記少なくとも１つの不純物は、Ｃｒ、ＺｒまたはＶである、態様５に記載のアルミニウム合金。
態様７：
前記合金は、コア合金に最大０．５％までのＳｉ含有量を含有し、ろう付けの間に高密度析出帯の形成を示す、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様８：
前記合金は、熱間圧延および冷間圧延が後に続く、ダイレクトチル鋳造によって製造される、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様９：
ろう付け後に測定された、およそ７１ＭＰａの最小降伏強度およびおよそ１８２Ｍｐａの最大引張強度を有する、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様１０：
ろう付け後に測定された、６６０〜６７０ｍＶ以下の前記コアでの腐食電位を有する、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様１１：
（標準カロメル電極（ＳＣＥ）に対して）前記高密度析出帯とコアとの間の前記腐食電位の差は３０から４０ｍＶまでの間である、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様１２：
前記合金は、ろう付け後の大気側腐食試験の間、穿孔無く少なくとも２８日間耐える、態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金。
態様１３：
態様１〜６のいずれかに記載の前記アルミニウム合金を備えるコア層であって、前記コア層は第１の側および第２の側を有する、コア層と、前記第１の側または前記第２の側上の少なくとも１つのクラッド層と、を備える多層金属シート。
態様１４：
前記コア層上に第２のクラッド層をさらに備える、態様１３に記載の多層金属シート。
態様１５：
前記少なくとも１つのクラッド層は、０％から４％までのＺｎ、１％から４％までのＺｎまたは２．５％から４．０％までのＺｎを含む、態様１３に記載の多層金属シート。
態様１６：
前記コア層の前記第１の側は第１の界面を形成するように前記第１のクラッド層に隣接し、前記コア層の前記第２の側は第２の界面を形成するように第２のクラッド層に隣接する、態様１４に記載の多層金属シート。
態様１７：
０．１％から０．２％までのチタンを含むアルミニウム含有合金のコア層であって、前記コア層は第１の側と第２の側を有する、コア層と、
２．５％から４．０％までの亜鉛を含む第１のクラッド層と、
２．５％から４．０％までの亜鉛を含む第２のクラッド層と、
を備える多層金属シートであって、
前記コア層の前記第１の側は第１の界面を形成するように前記第１のクラッド層に隣接し、前記コア層の前記第２の側は第２の界面を形成するように第２のクラッド層に隣接する、
多層金属シート。
態様１８：
前記コア層は、最大０．２５％までのＳｉと、最大０．２５％までのＦｅと、０．５から０．６％までのＣｕと、１．４から１．６％までのＭｎと、０．０６から０．１４％までのＭｇと、最大０．０５％までのＣｒと、最大０．０４％までのＺｎと、０．１から０．２％までのＴｉと、最大０．０５％までのＳｒと、最大０．１５％までの不純物と、残部のＡｌと、を含む合金で作られている、態様１７に記載の多層金属シート。
態様１９：
前記第１のクラッド層および前記第２のクラッド層は、６から１３％までのＳｉと、最大０．４％までのＦｅと、最大０．１％までのＣｕと、最大０．１％までのＭｎと、最大０．２０％までのＭｇと、最大０．０５％までのＣｒと、２．５から４．０％までのＺｎと、最大０．０５％までのＴｉと、最大０．０２％までのＳｒと、最大０．１５％までの不純物と、残部のＡｌと、を含む合金で作られている、態様１７に記載の多層金属シート。
態様２０：
態様１３〜１９のいずれかに記載の多層金属シートを備える、耐腐食性ろう付けシート。
態様２１：
態様１〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金を備える熱交換器。
態様２２：
前記熱交換器は、自動車の熱交換器である、態様２１に記載の熱交換器。
態様２３：
前記熱交換器は、ラジエータ、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である、態様２１に記載の熱交換器。
態様２４：
態様１３〜１９のいずれかに記載の多層金属シートから作られている、チューブ。
Claims (17)
- 質量％で、０．２〜０．５％のＳｉと、０．５２〜０．８０％のＣｕと、０．１１〜０．２０％のＴｉと、０．２５〜０．５５％のＦｅと、０〜０．２％のＭｇと、１．５１〜１．８０％のＭｎと、を含み、不純物の合計は最大０．１５％までであり、残部がＡｌである、アルミニウム合金のコア層であって、前記コア層は第１の側および第２の側を有する、コア層と、
前記コア層の前記第１の側上の第１のクラッド層と、
を備え、
前記合金は、ろう付けの間に、最大０．５％までのＳｉを含有する高密度析出帯の形成を示す、
多層金属シート。 - 前記不純物のうち少なくとも１つの不純物はスクラップ金属に由来し、前記少なくとも１つの不純物は０．０５％以下であり、すべての不純物の合計は最大０．１５％までである、請求項１記載の多層金属シート。
- 前記少なくとも１つの不純物は、Ｃｒ、ＺｒまたはＶである、請求項２に記載の多層金属シート。
- ろう付け後に測定された、７１ＭＰａの最小降伏強度および１８２ＭＰａの最大引張強度を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の多層金属シート。
- ろう付け後に測定された、（標準カロメル電極（ＳＣＥ）に対して）６６０〜６７０ｍＶ以下の前記コアでの腐食電位を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の多層金属シート。
- 前記高密度析出帯とコアとの間の腐食電位の差は３０から４０ｍＶまでの間である、請求項１〜３のいずれかに記載の多層金属シート。
- ろう付け後の大気側腐食試験の間、穿孔無く少なくとも２８日間耐える、請求項１〜３のいずれかに記載の多層金属シート。
- 前記コア層の前記第２の側上に第２のクラッド層をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の多層金属シート。
- 前記第１の側上の第１のクラッド層と前記第２の側上の第２のクラッド層との少なくとも１つのクラッド層は、０％から４％までのＺｎを含む、請求項８に記載の多層金属シート。
- 前記コア層の前記第１の側は第１の界面を形成するように前記第１のクラッド層に隣接し、前記コア層の前記第２の側は第２の界面を形成するように前記第２のクラッド層に隣接する、請求項８に記載の多層金属シート。
- 質量％で、最大０．２５％までのＳｉと、最大０．２５％までのＦｅと、０．５から０．６％までのＣｕと、１．４から１．６％までのＭｎと、０．０６から０．１４％までのＭｇと、最大０．０５％までのＣｒと、最大０．０４％までのＺｎと、０．１から０．２％までのＴｉと、最大０．０５％までのＳｒと、合計が最大０．１５％までの不純物と、を含み、残部がＡｌである、アルミニウム合金のコア層であって、前記コア層は第１の側と第２の側を有する、コア層と、
２．５％から４．０％までの亜鉛を含むアルミニウム合金で作られている第１のクラッド層と、
２．５％から４．０％までの亜鉛を含むアルミニウム合金で作られている第２のクラッド層と、
を備える多層金属シートであって、
前記コア層の前記第１の側は第１の界面を形成するように前記第１のクラッド層に隣接し、前記コア層の前記第２の側は第２の界面を形成するように前記第２のクラッド層に隣接し、
前記合金は、ろう付けの間に、最大０．５％までのＳｉを含有する高密度析出帯の形成を示す、
多層金属シート。 - 前記第１のクラッド層および前記第２のクラッド層は、６から１３％までのＳｉと、最大０．４％までのＦｅと、最大０．１％までのＣｕと、最大０．１％までのＭｎと、最大０．２０％までのＭｇと、最大０．０５％までのＣｒと、２．５から４．０％までのＺｎと、最大０．０５％までのＴｉと、最大０．０２％までのＳｒと、合計が最大０．１５％までの不純物と、を含み、残部がＡｌである前記合金で作られている、請求項１１に記載の多層金属シート。
- 請求項１〜１２のいずれかに記載の多層金属シートからなる耐腐食性ろう付けシート。
- 請求項１〜１２のいずれかに記載の多層金属シートからなる熱交換器。
- 前記熱交換器は、自動車の熱交換器である、請求項１４に記載の熱交換器。
- 前記熱交換器は、ラジエータ、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である、請求項１４に記載の熱交換器。
- 請求項１〜１２のいずれかに記載の多層金属シートから作られている、チューブ。
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| US61/883,461 | 2013-09-27 | ||
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