JP6415429B2 - 制御雰囲気におけるフラックスフリーろう付けのための、多層のアルミニウムろう付けシート - Google Patents
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Description
Al−Siろう合金は、優れたろう付けを得るために、好ましくは、多くて0.02%のMg、より好ましくは<0.01%のMgを含む。ろう付け前の加熱の間に、表面上で酸化物の過度の成長を避けるために、薄いろう層におけるMg含有量は低く維持されることが重要である。本発明によるろう層内へのBiの追加は、接合部形成を強化し、接合部がより急速に形成され、且つより大きいサイズを有するようになる。また、それは、アルミニウム合金の腐食電位を減少させるZn、Sn及びIn、又は、腐食電位を増加させるCu及びMnを含み得る。Srは、小さなSi粒子サイズを達成するための強力な改質剤であり、500ppmまでの、技術的に動機づけられた量で存在することもある。
Si 5%から14%、好ましくは7%から13%
Mg <0.02%、好ましくは<0.01%、
Bi 0.01%から1.0%、好ましくは0.05%から0.5%、最も好ましくは0.07%から0.2%、
Fe ≦0.8%
Cu ≦0.3%、
Mn ≦0.15%、
Zn ≦6%、
Sn ≦0.1%
In ≦0.1%
Sr ≦0.05%、及び
それぞれ0.05%未満の量であり、0.2%未満の総不純物含有量である複数の不可避の不純物、アルミニウムから成るバランス、を含む。
本発明のろう付けシートは、任意のアルミニウムろう付けシートのコア材料と共に用いられ得る。適切なコア材料は、任意のAA3xxxシリーズの合金であり得る。ろう付けにおける接合部形成は、コア合金へ追加されたMgと共にも上手く作用することが本発明内で見出され、コアがより高い強度を与えられ得ることを意味する。また、コアは、強度、ろう付け性及び腐食性能のためのMn、並びに、腐食性能を改質するための、及びろう付け後の強度のためのCuを含むべきである。また、強度、及び分散質形成目的のためのSi、並びに、強度、腐食のため、及び鋳造における結晶成長抑制剤としてのTiを含み得る。Zr、Cr、V及びScの元素は、強度の変更のために、及び分散質形成目的として存在し得る。
Mn <2.0%、
Cu ≦1.2%、
Fe ≦1.0%、
Si ≦1.0%、
Ti ≦0.2%、
Mg ≦2.5%、好ましくは0.03〜2.0%
Zr、Cr、V及び/又はSc 全部で≦0.2%、並びに、
それぞれ0.05%未満の量であり、0.2%未満の総不純物含有量である複数の不可避の不純物、アルミニウムから成るバランス、を含む。
薄い中間層は、覆っているAl−Siろう金属の融点よりも高い融点を有する、アルミニウム合金から成っており、表面の表面上の酸化物を壊すために、表面のろうを通って拡散することが可能なかなりの量のMgを含む必要があるであろう。従って、中間層は、0.1%よりも高い、より好ましくは0.2%よりも高いMg含有量を有するべきである。最も好ましい場合は、Mgが、0.3%以上、最も好ましくは0.5%超の量で合金に追加されることである。接合部形成は、実施例において示されるように、中間層において0.5%で実行可能である。しかしながら、中間層において少なくとも0.9%のMgによって有意に優れる。材料の圧延性は、中間層のMg含有量が2.5%を超える際に困難であり得る。好ましくは、中間層におけるMgの最大含有量は、2.2%を超えない。そのため、中間層のMg含有量は、0.1〜2.5%、好ましくは0.2〜2.5%、より好ましくは0.3〜2.5%、さらにより好ましくは0.5〜2.5%、最も好ましくは0.9〜2.2%である。また、中間層は、コア材料と同様の理由のために、Si、Mn、Fe、Ti、Cu、Zn、Cr、Zr、V及びScを含み得る。Zn、Sn及びInは、合金の腐食電位を減少するために、且つシートの厚さを通る適切なろう付け後の腐食電位勾配を生成することを助けるために含まれ得る。
Mg 0.1〜2.5%、好ましくは≧0.2%、より好ましくは≧0.3%、さらにより好ましくは≧0.5%、最も好ましくは0.9〜2.2%
Mn <2.0%、
Cu ≦1.2%、
Fe ≦1.0%、
Si ≦1.0%、
Ti ≦0.2%、
Zn ≦6%、
Sn ≦0.1%、
In ≦0.1%、
Zr、Cr、V及び/又はSc 全部で≦0.2%、並びに、
それぞれ0.05%未満の量であり、0.2%未満の総不純物含有量である複数の不可避の不純物、アルミニウムから成るバランス、を含む。
アルミニウム合金ろう付けシートを設けることによって、製品は、Mgを含む中間層によって覆われるコア材料を含み、Mgを含む中間層は、ろう付け性能を強化するためのBiを含むAl−Si合金によって覆われ、上記コア材料及び中間層は、ろう付け合金よりも高い融点を、実際、意図されるろう付け温度よりも高い融点を有する。ろう付けシートは、フラックスを使用することなく、制御雰囲気において効率的にろう付けされ得る。同様の構成、犠牲の被膜(cladding)、又はAl−Siろう被膜を備える被膜、において配置され、反対側は被覆されないことがあり得る。しかしながら、本発明内で用いられ得るろう付けシートは、上記構成に限定されない。
上述の合金のそれぞれは、ダイレクトチル(DC)鋳造、若しくは連続双ロール鋳造を用いて鋳造され得、又はベルト鋳造機械において連続的に鋳造され得る。鋳造技術の選択は、技術的、経済的、及び容量を考慮することによって決定される。コア合金は、DC鋳造ルートを用いてスラブとして鋳造されるのに対して、中間層、及び外側の薄い層は、DC鋳造、又は連続的な鋳造技術の何れかを用いて鋳造される。
実施例の全ての合金は、実験用の鋳造装置を用いて、いわゆるブックモールド(book moulds)へと鋳造され、長さ150mm、幅90mm及び厚さ20mmの小さなスラブを製造した。ろう付け性のために試験された合金の化学組成は、表1において見られ得る。
Claims (16)
- 他の部品へろう付けするのに適した、フラックスフリーのろう付けのための、アルミニウム合金ろう付けシートであって、アルミニウム合金ろう付けシートが、≦1.0wt%のSi、0.2〜2.5wt%のMg、<2.0wt%のMn、≦1.2wt%のCu、≦1.0wt%のFe、≦0.2wt%のTi、≦6wt%のZn、≦0.1wt%のSn、≦0.1wt%のIn、全部で≦0.2wt%のZr、Cr、V及び/又はSc、並びに、それぞれ0.05wt%未満の量であり総不純物含有量が0.2wt%未満である複数の不可避の不純物と、残部がアルミニウムから成るアルミニウム合金の中間層によって覆われるアルミニウム合金コア材料を含み、中間層が、5〜14wt%のSi、<0.02wt%のMg、0.01〜1.0wt%のBi、≦0.8wt%のFe、≦6wt%のZn、≦0.1wt%のSn、≦0.1wt%のIn、≦0.3wt%のCu、≦0.15wt%のMn、≦0.05wt%のSr、並びに、それぞれ0.05wt%未満の量であり総不純物含有量が0.2wt%未満である複数の不可避の不純物と、残部がアルミニウムから成るAl−Siろう合金によって覆われ、前記コア材料、及び中間層が、ろう合金よりも高い融点を有し、中間層が、コアへの犠牲になる、アルミニウム合金ろう付けシート。
- 中間層のアルミニウム合金が、
Mg 0.5〜2.5wt%
Mn <2.0wt%、
Cu ≦1.2wt%、
Fe ≦1.0wt%、
Si ≦1.0wt%、
Ti ≦0.2wt%、
Zn ≦6wt%、
Sn ≦0.1wt%、
In ≦0.1wt%、並びに
Zr、Cr、V及び/又はSc 全部で≦0.2wt%、並びに
それぞれ0.05wt%未満の量であり総不純物含有量が0.2wt%未満である複数の不可避の不純物と、残部がアルミニウムから成る、請求項1に記載のアルミニウム合金ろう付けシート。 - アルミニウム合金コア材料が、3XXX合金であり、
Mn <2.0wt%、
Cu ≦1.2wt%、
Fe ≦1.0wt%、
Si ≦1.0wt%、
Ti ≦0.2wt%、
Mg ≦2.5wt%、
Zr、Cr、V及び/又はSc 全部で≦0.2wt%、並びに
それぞれ0.05wt%未満の量であり総不純物含有量が0.2wt%未満である複数の不可避の不純物と、残部がアルミニウムから成る、請求項1又は2に記載のアルミニウム合金ろう付けシート。 - Al−Siろう合金が、0.07から0.2wt%のBiを含む、請求項1から3の何れか一項に記載のアルミニウム合金ろう付けシート。
- Al−Siろう合金が、<0.01wt%のMgを含む、請求項1から4の何れか一項に記載のアルミニウム合金ろう付けシート。
- Al−Siろう合金が、7wt%から13wt%のSiを含む、請求項1から5の何れか一項に記載のアルミニウム合金ろう付けシート。
- 中間層の融点、及びコアの融点が、>615℃である、請求項1から6の何れか一項に記載のアルミニウム合金ろう付けシート。
- ろう合金の融点が、550〜590℃である、請求項1から7の何れか一項に記載のアルミニウム合金ろう付けシート。
- ろう合金層の厚さに対する中間層の厚さが、25〜250%である、請求項1から8の何れか一項に記載のアルミニウム合金ろう付けシート。
- 中間層の厚さが、5〜200μmである、請求項1から9の何れか一項に記載のアルミニウム合金ろう付けシート。
- ろう付けシートが、中間層及びろう合金を含む側と反対のコアの側上で、犠牲の被膜を備える又はAl−Siろう被膜を備える被膜である、請求項1から10の何れか一項に記載のアルミニウム合金ろう付けシート。
- ろう付けシートが、コアの反対側上の犠牲の被覆を備える被膜であり、前記犠牲の被膜が、Al−Siろう被膜によって覆われる、請求項11に記載のアルミニウム合金ろう付けシート。
- 中間層が、コアへの犠牲になる、請求項1から12の何れか一項に記載のアルミニウム合金ろう付けシートを含む、ろう付け製品。
- フィン、チューブ又はヘッダープレートのために、請求項1から12の何れか一項に記載のアルミニウム合金ろう付けシートを用いて、フラックスを用いずに、熱交換器をろう付けする方法。
- 請求項1から12の何れか一項に記載のアルミニウムろう付けシートを含む熱交換器。
- 熱交換器を製造するための、請求項1から12の何れか一項に記載のアルミニウム合金ろう付けシートの使用。
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