JP6539352B2 - 真空ろう付け用の複層ろう付けシート - Google Patents
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Description
本出願は、2015年2月26日に出願された米国仮特許出願第62/121148号、発明の名称「真空ろう付け用の複層ろう付けシート」の優先権を主張し、引用を以てその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は、シート材料に関し、より具体的には、複層を有する圧延シート材料及び圧延接合シート材料であって、例えば自動車やトラックのオイルクーラー等の熱交換器の製造工程でろう付けされるシート材料に関する。
開示される主題は、コア層と、前記コア層の第1の側に接合された第1中間ライナー層と、前記第1中間ライナー層の遠位側である前記コア層の第2の側に接合された第2中間ライナー層と、前記第1中間ラーナー層の前記コア層遠位側に接合された第1ろう付け層と、前記第2中間ライナー層の前記コア層遠位側に接合された第2ろう付け層とを有する複層シート材料であって、
前記コア層が、0.1〜2.0重量%のSiと、最大0.7重量%のFeと、0.1〜2.0重量%のCuと、0.8〜1.8重量%のMnと、0.05〜1.2重量%のMgと、最大0.10重量%のCrと、最大0.10重量%のZnと、0.10〜0.20重量%のTi及び0.10〜0.20重量%のZrの一種又は二種と、を有する3XXXアルミニウム合金からなり、
前記第1中間ライナー層及び前記第2中間ライナー層が、0.1〜0.40重量%のSiと、0.1〜0.5重量%のFeと、最大0.05重量%のCuと、最大0.3重量%のMnと、0.1〜1.10重量%のMgと、最大0.05重量%のCrと、最大0.05重量%のZnと、0.01〜0.2重量%のTiと、を含み、残部アルミニウム及び不純物である5XXXアルミニウム合金から形成され、
前記第1ろう付け層及び第2ろう付け層が、4XXXアルミニウム合金からなる、複層シート材料に関する。
図2A〜図2D乃至図8A〜図8Dは、上記した各試料について、ろう付け前の粒子組織、ろう付け前の結晶粒組織、ろう付け後の粒子組織、及びろう付け後の結晶粒組織を示す。より具体的には、図2A〜図2Dは、コア層11と、第1のろう付けライナー(表1のBSライナー1)13と、第2のろう付けライナー(表1のBSライナー2)15とを有する0.5mmゲージの3層シート材料試料51(表2及び3中、コア1を有するB08−0210として示される試料)の断面を示しており、図2Aはろう付け前の粒子組織51A、図2Bはろう付け前の結晶粒組織51B、図2Cはろう付け後の粒子組織51C、図2Dはろう付け後の結晶粒組織51Dを示す。なお、図2A〜図2Dは、実際の画像の複製であるので、シート材料51が状態51A及び51Bにおける層11、13、15は識別可能であるが、図1の5層材料10のような説明図の線画で図式的に示される場合には、明確に区別されることができない。層11、13、15の視覚認識を補助するために、図2Aに示される材料51の像に隣接する位置に、点線が描かれている。図2Aでは、説明を容易にするために、層11、13、15には、点線の隣りに層の参照番号が付されているが、図2Bでは、参照番号が付されていないにも拘わらず、これら層の存在が観察することができる。ろう付け後の状態51C及び51Dは、ろう付けライナー層13、15の縮小(diminishment)を示している。図2D(ろう付け後)では、コア11のBSライナー2の13の側にエロージョンが観察される。
図9A〜図9D乃至図15A〜図15Dは、上記した各試料に、2.5%、5%、7.5%及び10%の予備歪みを加えた後にろう付けを施した各試料のろう付け後のミクロ組織である。より具体的には、図9A〜図9Dは、図2Aの層11、13、15と同様な識別可能な3つの層を有する0.63mmゲージのシート材料試料71(表3中、コア1を有するB09−0269として示される試料)の断面を示す。ろう付け後の状態では、コア21だけが識別可能であり、ろう付けライナー層は縮小した。図9Aには、コア21のそれぞれの側に接合されたろう付けライナー層が示されており、21BS1はBSライナー1のことであり、21BS2はBSライナー2のことである。これは、図9B〜図9Dでも同じであるが、これらの図では簡略化のために表示は省略している。図9Aは2.5%の予備歪み後のミクロ組織71A、図9Bは5%の予備歪み後のミクロ組織71B、図9Cは7.5%の予備歪み後のミクロ組織71C、図9Dは10%の予備歪み後のミクロ組織71Dを示す。図9A〜図9Dに示されるエロージョンレベルは、コア1の3層材料では一般的なレベルである。2.5%及び5%のような低い予備歪みでは、ろう付け工程中に激しいエロージョンが起こった。
図16Aは、30日間のSWAAT試験を行なった3層シート材料51(表2及び3に記載された材料B08−210)について、BSライナー1(表1に記載)を有する側の面のろう付け後の状態を示す。
Claims (17)
- 複層シート材料であって、
0.1〜2.0重量%のSiと、最大0.7重量%のFeと、0.1〜2.0重量%のCuと、0.8〜1.8重量%のMnと、0.05〜1.2重量%のMgと、最大0.10重量%のCrと、最大0.10重量%のZnと、0.10〜0.20重量%のTi及び0.10〜0.20重量%のZrの一種又は二種と、を含み、残部Al及び不純物である3XXXアルミニウム合金からなるコア層と、
前記コア層の第1の側に接合された5XXXアルミニウム合金からなる第1中間ライナー層と、
前記第1中間ライナー層の遠位側である、前記コア層の第2の側に接合された5XXXアルミニウム合金からなる第2中間ライナー層と、
前記第1中間ラーナー層の前記コア層遠位側に接合された4XXXアルミニウム合金からなる第1ろう付け層と、
前記第2中間ライナー層の前記コア層遠位側に接合された4XXXアルミニウム合金からなる第2ろう付け層と、を含み、
前記第1ろう付け層が0.16〜2.5重量%のMgを含み、前記第2ろう付け層が0.1〜2.5重量%のMgを含み、前記第1ろう付け層及び前記第2ろう付け層は、最大0.2重量%のZnを含んでおり、
前記第1中間ライナー層及び前記第2中間ライナー層が、0.1〜0.40重量%のSiと、0.1〜0.5重量%のFeと、最大0.05重量%のCuと、最大0.3重量%のMnと、0.1〜1.10重量%のMgと、最大0.05重量%のCrと、最大0.05重量%のZnと、0.01〜0.2重量%のTiと、を含み、残部アルミニウム及び不純物であるアルミニウム合金から形成される、複層シート材料。 - 複層シート材料であって、
0.05〜2.0重量%のSiと、最大0.7重量%のFeと、0.1〜2.0重量%のCuと、0.8〜1.6重量%のMnと、0.05〜1.2重量%のMgと、最大0.10重量%のCrと、最大0.10重量%のZnと、0.10〜0.20重量%のTi及び0.10〜0.20重量%のZrの一種又は二種と、を含み、残部Al及び不純物である3XXXアルミニウム合金からなるコア層と、
前記コア層の第1の側に接合された5XXXアルミニウム合金からなる第1中間ライナー層と、
前記第1中間ライナー層の遠位側である、前記コア層の第2の側に接合された5XXXアルミニウム合金からなる第2中間ライナー層と、
前記第1中間ラーナー層の前記コア層遠位側に接合された4XXXアルミニウム合金からなる第1ろう付け層と、
前記第2中間ライナー層の前記コア層遠位側に接合された4XXXアルミニウム合金からなる第2ろう付け層と、を含み、
前記第1ろう付け層及び前記第2ろう付け層が、最大0.2重量%のZnを含み、
前記第1中間ライナー層及び前記第2中間ライナー層が、0.1〜0.40重量%のSiと、0.1〜0.5重量%のFeと、最大0.05重量%のCuと、最大0.3重量%のMnと、0.1〜1.10重量%のMgと、最大0.05重量%のCrと、最大0.05重量%のZnと、0.01〜0.2重量%のTiと、を含み、残部アルミニウム及び不純物であるアルミニウム合金から形成される、複層シート材料。 - 複層シート材料であって、
0.1〜2.0重量%のSiと、最大0.7重量%のFeと、0.1〜2.0重量%のCuと、0.8〜1.8重量%のMnと、0.05〜1.2重量%のMgと、最大0.10重量%のCrと、最大0.10重量%のZnと、0.10〜0.20重量%のTi及び0.10〜0.20重量%のZrの一種又は二種と、を含み、残部Al及び不純物である3XXXアルミニウム合金からなるコア層と
前記コア層の第1の側に接合された5XXXアルミニウム合金からなる第1中間ライナー層と、
前記第1中間ライナー層の遠位側である、前記コア層の第2の側に接合された5XXXアルミニウム合金からなる第2中間ライナー層と、
前記第1中間ラーナー層の前記コア層遠位側に接合された4XXXアルミニウム合金からなる第1ろう付け層と、
前記第2中間ライナー層の前記コア層遠位側に接合された4XXXアルミニウム合金からなる第2ろう付け層と、を含み、
前記第1ろう付け層及び前記第2ろう付け層が、最大0.2重量%のZnを含み、
前記第1中間ライナー層及び前記第2中間ライナー層が、0.1〜0.40重量%のSiと、0.1〜0.5重量%のFeと、最大0.05重量%のCuと、最大0.3重量%のMnと、0.1〜1.10重量%のMgと、最大0.05重量%のCrと、最大0.05重量%のZnと、0.01〜0.08重量%のTiと、を含み、残部アルミニウム及び不純物であるアルミニウム合金から形成される、複層シート材料。 - 第2ろう付け層は、0.16〜2.5重量%のMgを有する、請求項1の複層シート材料。
- コア層は、0.1〜1.0重量%のSiと、最大0.6重量%のFeと、0.3〜0.8重量%のCuと、1.0〜1.6重量%のMnと、0.1〜0.6重量%のMgと、最大0.03重量%のCrと、最大0.05重量%のZnと、0.1〜0.2重量%のTiと、を含み、残部Al及び不純物である、請求項2の複層シート材料。
- コア層は、0.05〜0.1重量%のSiと、0.1〜0.2重量%のFeと、0.4〜0.6重量%のCuと、1.0〜1.3重量%のMnと、0.1〜0.3重量%のMgと、0.002〜0.006重量%のCrと、0.01〜0.02重量%のZnと、0.15〜0.18重量%のTiと、を含む、請求項2の複層シート材料。
- コア層は、0.5〜0.9重量%のSiと、0.3〜0.7重量%のFeと、0.4〜0.7重量%のCuと、1.0〜1.5重量%のMnと、0.2〜0.5重量%のMgと、を含む、請求項5の複層シート材料。
- Znは不純物の量を超えない量で存在する、請求項1乃至3の何れかの複層シート材料。
- 中間ライナー層の少なくとも1つは、0.2〜0.4重量%のSiと、0.1〜0.2重量%のFeと、0.01〜0.04重量%のCuと、0.01〜0.05重量%のMnと、0.3〜0.5重量%のMgと、0.01〜0.04重量%のCrと、0.01〜0.04重量%のZnと、0.02〜0.08重量%のTiと、を含む、請求項3の複層シート材料。
- 中間ライナー層の少なくとも1つは、0.1〜0.18重量%のSiと、0.13〜0.2重量%のFeと、0.001〜0.01重量%のCuと、0.001〜0.005重量%のMnと、0.4〜0.7重量%のMgと、0.001〜0.006重量%のZnと、0.01〜0.02重量%のTiと、を含む、請求項3の複層シート材料。
- 中間ライナー層の少なくとも1つは、0.1〜0.18重量%のSiと、0.13〜0.2重量%のFeと、0.001〜0.003重量%のCuと、0.001〜0.005重量%のMnと、0.5〜1.05重量%のMgと、0.001〜0.005重量%のZnと、0.01〜0.02重量%のTiと、を含む、請求項3の複層シート材料。
- 第1ろう付け層は、9.0〜11.0重量%のSiと、最大1.0重量%のFeと、0.1〜0.3重量%のCuと、最大0.20重量%のMnと、0.5〜2.5重量%のMgと、最大0.05重量%のZnと、を含み、残部Al及び不純物である、請求項1の複層シート材料。
- 第2ろう付け層は、11.5〜12.5重量%のSiと、0.1〜0.3重量%のFeと、0.1〜0.3重量%のCuと、0.01〜0.1重量%のMnと、0.1〜0.2重量%のMgと、0.001〜0.01重量%のCrと、0.01〜0.05重量%のZnと、0.01〜0.02重量%のTiと、を含み、残部Al及び不純物である、請求項1の複層シート材料。
- 第2ろう付け層は、11.5〜12.5重量%のSiと、0.1〜0.3重量%のFeと、0.1〜0.3重量%のCuと、0.01〜0.1重量%のMnと、0.1〜0.2重量%のMgと、0.001〜0.01重量%のCrと、0.01〜0.05重量%のZnと、0.01〜0.02重量%のTiと、を含み、残部Al及び不純物である、請求項12の複層シート材料。
- 第1ろう付け層及び第2ろう付け層は、請求項14の第1ろう付け層及び第2ろう付け層である、請求項6の複層シート材料。
- 第1ろう付け層及び第2ろう付け層は、請求項14の第1ろう付け層及び第2のろう付け層である、請求項7の複層シート材料。
- 複層シート材料であって、
0.1〜2.0重量%のSiと、最大0.7重量%のFeと、0.1〜2.0重量%のCuと、0.8〜1.8重量%のMnと、0.05〜1.2重量%のMgと、最大0.10重量%のCrと、最大0.10重量%のZnと、0.10〜0.20重量%のTi及び0.10〜0.20重量%のZrの一種又は二種と、を含み、残部Al及び不純物である3XXXアルミニウム合金からなるコア層と、
前記コア層の第1の側に接合された5XXXアルミニウム合金からなる第1中間ライナー層と、
前記第1中間ライナー層の遠位側である、前記コア層の第2の側に接合された5XXXアルミニウム合金からなる第2中間ライナー層と、
前記第1中間ラーナー層の前記コア層遠位側に接合された4XXXアルミニウム合金からなる第1ろう付け層と、
前記第2中間ライナー層の前記コア層遠位側に接合された4XXXアルミニウム合金からなる第2ろう付け層と、を含み、
前記第1ろう付け層及び前記第2ろう付け層が、最大0.2重量%のZnを含み、
前記第1中間ライナー層及び前記第2中間ライナー層が、0.1〜0.40重量%のSiと、0.1〜0.5重量%のFeと、最大0.05重量%のCuと、最大0.3重量%のMnと、0.1〜1.10重量%のMgと、最大0.05重量%のCrと、最大0.05重量%のZnと、0.01〜0.2重量%のTiと、を含み、残部アルミニウム及び不純物であるアルミニウム合金から形成され、
前記第1及び前記第2のろう付け層のクラッド比は8〜18%であり、前記第1及び前記第2の中間ライナー層のクラッド比は8〜18%である、複層シート材料。
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