JP6860589B2 - クラッドシート製品を製造するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、クラッドシート製品を製造するための方法、及びその方法で役立つクラッディング板に関する。

アルミニウム合金のクラッドシート製品は、例えば、航空宇宙用途のためのアルミクラッドシート（Ａｌｃｌａｄ ｓｈｅｅｔ）、自動車の本体シート、ファサード用及び屋根用の建築要素等、多くの用途にとって有用である。クラッドシート製品の１つの重要な種類は、ロウ付け製品、例えば、放熱器、凝縮器、蒸発器などのロウ付けされた熱交換器の製造のために使用されることができるロウ付けシートであり、これらは、工業的な熱交換システムと同様に、自動車のエンジン冷却システム又は空調システムにおいて一般的に使用される。一般的な種類の熱交換器は、各チューブが端部でヘッダに接合された状態の多数の平行なチューブ（溶接された／折り曲げられた／複数のチャンバー等）と、２つの隣接するチューブを分離する波形状のフィンと、を含む。他の種類は、プレート熱交換器及びプレート及びバー熱交換器を含む。

ロウ付けシートなどのアルミニウム合金クラッドシート製品は通常、アルミニウム合金から製造されたコアと、他のアルミニウム合金の１つ以上のクラッディング層と、を備える。クラッドシートは、意図した使用に適するように、異なる層を接合し、その大きさを減少させるために圧延によって製造される。圧延後に、圧延方向における縁部に近接した一部分は通常、不適切な品質（例えば、クラッキング、あまりにも薄いクラッディング、又はあまりにも厚いクラッディングに起因する等）であり、切断されなければならない。また、通常、ヘッド部分及びテイル部分における同様の部分は、同じ理由で切断されなければならない。時々、エンドユーザーに供給された最終的なスライスされたコイルの所望の幅に起因して、多くの材料を切断する必要がある。得られたスクラップは再度溶融されており、製造物へ再循環される。しかしながら、クラッディング層が、ロウ付けクラッディングにおけるＳｉ及び犠牲クラッディングにおけるＺｎなどの、多量の合金元素を有する合金から製造された場合に、スクラップの使用可能性は非常に制限される。クラッディングが、ＷＯ２００８／１１０８０８Ａ１号パンフレット、ＥＰ５５２５６７Ａ１号公報、又はＦＲ２８５５０８５Ａ１号公報に開示されるようにフラックス含有材料から製造された場合に、この問題はさらにいっそう重要であり、そのような場合において、スクラップは、リサイクルが複雑である。

ＷＯ２０１３０３８９３４Ａ１号公報及びＪＰ２０１３−０５９７７３Ａ号公報は、アルミニウム合金のロウ付けシート及びその製造方法を開示する。アルミニウム合金のロウ付けシートは、６〜１３％のＳｉを含有するＡｌ−Ｓｉアルミニウム合金のロウ付けフィラー金属を有するコア材料の一面又は両面をクラッディングすることによって形成される。フッ素系フラックスとＡｌ−Ｓｉロウ付け材料より低い固相線温度を有する少量の金属粉末との混合は、コア材料とロウ付けフィラー金属との間の接合面に含まれる。フラックスと金属粉末との混合の層は、混合物の漏出を防ぐアルミニウムフレームによって取り囲まれる。

ＥＰ１２２１３６６Ａ１号公報及びＵＳ６２５１５２７Ｂ１号公報は、溝が形成された強靭で硬いコアアルミニウム合金に耐食性であるライナー材料の適用を開示しており、ライナーベッドを形成し、その結果、Ａｌクラッド構造が生じる。それらの方法は、縁部に沿って余分なライナー材料の形成を避けると言われているが、ライナーベッドを形成するために、多量の材料を取り除く必要がある。

本発明の目的は、得られたスクラップの組成を制御することができる、クラッドシート製品、特にロウ付けシート、の製造のための方法を提供することである。

本発明のさらなる目的は、本発明の方法において使用されることができるクラッディング板を提供することである。

本発明の一の態様は、特許請求の範囲において規定されるように、クラッドシート製品、好ましくは、ロウ付けシートの製造のための方法であって、前記クラッドシート製品はコア層と少なくとも１つのクラッディング層とを備える、方法に関する。より具体的には、この方法は、コア層と少なくとも１つのクラッディング層のアセンブリを圧延するステップと、厚さを所望の寸法まで減少させるステップと、を備え、前記コア層は、アルミニウム合金から製造されており、前記少なくとも１つのクラッディング層は、中央部分と、前記少なくとも１つのクラッディング層の縁部に沿って前記中央部分の両側部に配置された少なくとも２つの、好ましくは平行な縁部分と、を備え、前記中央部分は、アルミニウム合金、又は、アルミニウム又はアルミニウム合金のマトリックスを備える複合材料から製造されており、前記縁部に沿った前記縁部分は、前記中央部分の材料と異なる材料から製造されており、前記縁部分は、圧延中又は圧延後に切断される。

本発明のさらなる態様は、特許請求の範囲に規定されるようなクラッディング板に関する。より具体的には、クラッディング板は、少なくとも１つのクラッディング層を備え、前記少なくとも１つのクラッディング層は、中央部分と、前記クラッディング板の縁部に沿って前記中央部分の両側部における少なくとも２つの、好ましくは平行な縁部分と、を備え、前記中央部分は、アルミニウム合金、又は、アルミニウム又はアルミニウム合金のマトリックスを備える複合材料である材料から製造されており、前記縁部に沿った前記縁部分は、前記中央部分の材料と異なる材料から製造される。

合金組成物又は好ましい合金組成物の説明については、特に断りがない限り、パーセンテージに対する全ての言及は、重量％によるものである。

本願明細書で使用される「シート」との用語は、薄いフォイルから厚いプレートまでに及ぶ厚さを有する平坦な圧延材料を含む。

本願明細書で使用される「縁部分」との用語は、圧延方向における縁部に沿って延在する縁部分（以下、「側部分」として言及される）と、圧延方向と交差する縁部に沿って延在する縁部分（圧延後に得られたストリップのヘッド及びテイルを形成する）（以下、「ヘッド部分及びテイル部分」として言及される）との両方を指し示す。

本願明細書で使用される「フィラー合金」との用語は、コア層の固相線温度よりも低い液相線温度を有するアルミニウム合金を指し示し、前記フィラー合金の目的は、溶融して対向面との接合部を形成することである。

本発明によれば、少なくとも１つのクラッディング層は、圧延方向における縁部に沿って延在する側部分である縁部分、及び／又は、圧延方向と交差する縁部に沿って延在するヘッド部分及びテイル部分である縁部分を備える。少なくとも１つのクラッディング層は、圧延方向に沿って延在する側部分のみを備えてもよく、又は、圧延方向と交差して延在するヘッド部分及びテイル部分のみを備えてもよく、或いは、縁部分が中央部分を取り囲むように側部分並びにヘッド部分及びテイル部分を備えてもよい。好ましくは、少なくとも１つのクラッディング層は、圧延方向における縁部に沿って延在する少なくとも側部分を備える。

本発明の方法において、コア層は、クラッドシート製品の意図した使用に応じて、一面のみ又は両面でクラッドされてもよい。さらに、コア層の両面は、ロウ付けクラッディングなどの同じ種類のクラッディングでクラッドされることができ、また、コア層の２つの面は、一の面においてロウ付けクラッディングであり、他の面でコア層よりも低い腐食性（ｌｏｗｅｒ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を有する犠牲クラッディングなどの異なるクラッディングによってクラッドされることができる。コア層と外側クラッディング層との間の１つ以上の中間層を含むことも可能である。１つ以上のクラッディング層が存在する場合には、それらのクラッディング層の少なくとも１つには、中央部分と、中央部分の材料と異なる材料の縁部分とが設けられているのに対して、他のクラッディング層には、そのような中央部分及び縁部分が設けられていてもよく、又は、設けられていなくてもよい。

本発明の方法は、複数の層のアセンブリを圧延することを備える。圧延は好ましくは、熱間圧延であり、好ましくは３５０℃〜５００℃における熱間圧延を備える。熱間圧延における厚さ減少は好ましくは、９０％〜９９．５％である。熱間圧延後、好ましくは、１つ又は複数の段階において所望された最終的な大きさへ冷間圧延され、任意選択的に中間焼きなまし（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ａｎｎｅａｌｉｎｇ）が行われてもよい。冷間圧延における合計の厚さ減少は好ましくは、２５％〜９９％であり、又は５０％〜９９％である。最終的な大きさは意図した使用に依存しているが、最も多くの場合、好ましくは５０μｍ〜３０００μｍであり、より好ましくは１００μｍ〜２０００μｍである。コア層は、好ましくは合計大きさの５０％〜９８％、より好ましくは合計大きさの７０％〜９０％を構成する。冷間圧延後、任意選択的には、供給条件のために、所望の調質度まで焼きなまし（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）される。適切な調質度は意図した使用に依存しており、例えば、Ｏ調質度、Ｈ１２、Ｈ１４、Ｈ１６、又はＨ１８などのＨ１Ｘ調質度、又は、Ｈ２４又はＨ２６などのＨ２Ｘ調質度、時効硬化合金の場合にはＴ４又はＴ６調質度のいずれかとされてもよい。圧延中及び／圧延後における１つ又は複数の段階において、縁部分は切断されており、最終製品から取り除かれ、その代わりに、製造で得られた不可避のスクラップの一部を形成する。切断された材料の合計量は好ましくは、中央部分と異なる材料の少なくとも縁部分であるが、わずかにより多くてもよい。

圧延前に、圧延の準備が整っているアセンブリは好ましくは、少なくとも１つのクラッディング層を形成するクラッディング板を、コア層を形成するコアスラブに取り付けることによって準備される。コアスラブと各層との接触面は、長方形状又は正方形形状などの任意の適切な幾何学的形態を有することができる。コアスラブは、例えばＥＰ１７９２６６８号公報に開示されるような任意の適切な形状を有してもよく、又は、長さ全体及び／又は幅全体に対して均一な厚さを有する形状であってもよい。クラッディング板は、クラッディング層のための中央部分のみであってもよく、この場合において、縁部分は例えばバーの形態で別個に取り付けられる。しかしながら、クラッディング板は好ましくは、中央部分と、一体型ユニットとしてコアスラブに取り付けられた少なくとも１つのクラッディング層の縁部分との両方を備える。この場合において、圧延中に適所を維持するために、縁部分のための十分な強度を得ることはより容易である。そのような一体型ユニットは、中央部分及び縁部分を有する１つのクラッディング層のみを備えてもよく、又は複数のクラッディング層を備えてもよい。１つより多いクラッディング層が存在する場合には、それらのクラッディング層のうちの少なくとも１つには、中央部分の材料と異なる材料の縁部分が設けられているのに対して、他のクラッディング層には、そのような中央部分及び縁部分が設けられていてもよく、又は設けられていなくてもよい。例えば、クラッディング板は、別個の中央部分及び縁部分を有することなく２つの外側層と、これらの２つの外側層の間に配置された１つの中間層と、を備えてもよい。この中間層は、本願明細書に記載されるように、中央部分及び縁部分を備える。さらなる可能性は、中央部分及び縁部分を備える第１の層と、別個の中央部分及び縁部分を有していない第２の層と、を有するクラッディング板である。この第２の層は、ロウ付けシートの外側面を形成するようにとされてもよく、又はコア層に面するように意図されてもよい。隣接するクラッディング層は、異なる材料から製造されてもよく、一般的には、異なるアルミニウム合金、又は、アルミニウム又はアルミニウム合金のマトリックスを備える複合材料から製造されてもよい。

中央部分及び縁部分は、様々な溶接方法、例えば、ＦＳＷ（摩擦攪拌溶接）、ＭＩＧ（金属不活性ガス溶接）、ＴＩＧ（タングステン不活性ガス溶接）、ＭＡＧ（金属活性ガス溶接）、ＥＢＷ（電子ビーム溶接）、レーザー溶接などの任意の適切な手段によって、或いは代替的には、十分な強度を有する鋼又は他の金属のバンドなどによって一緒に保持される他の方法によって、コアスラブに取り付けられてもよい。一体型ユニットとしてクラッディング板が使用される場合において、中央部分及び縁部分は同様に、上記のものを含む任意の適切な手段によって互いに取り付けられてもよい。一体型ユニットとしてコアスラブに取り付けられたクラッディング板は、中央部分と縁部分との間のより多くの溶接接合部を可能にし、それによって合計強度をさらに高めることができる。

本発明は、フィラー合金層、犠牲層、アルミニウム又はアルミニウム合金のマトリックスを有する複合材料層、フラックス粒子などのさらなる材料を備える複合材料層、及びそれらの組み合わせなどの様々な種類のクラッディング層にとって適用可能である。本発明は、クラッディングの中央部分が複合材料から製造された場合に特に有益である。なぜならば、特にフラックスを含有する場合には、そのような材料から得られたスクラップは通常、リサイクルするのが複雑である。さらに、多くの複合材料は製造するのが複雑であり、本発明によって、そのような材料の消費を低減させることが可能である。

フィラー合金層は好ましくは、コア層のアルミニウム合金の固相線温度より低い液相温度を有するアルミニウム合金（フィラー合金として言及される）である。フィラー合金は好ましくは、Ｓｉを備え、より好ましくは２重量％〜１５重量％のＳｉを備え、特に４重量％〜１４重量％のＳｉ又は６重量％〜１３重量％のＳｉを備える。濡れ性を改善するためのＢｉ、腐食性（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を調整するためのＺｎ及びＣｕなどの他の元素は任意選択的に、適切な量で存在してもよく、少量の様々な元素が原材料として使用されたスクラップ内に存在し、一定量で許容されている。有用なフィラー合金は、ＡＡ４３４３、ＡＡ４０４５、及びＡＡ４０４７などのＡＡ４ＸＸＸの合金を含む。典型的なフィラー合金は例えば、４重量％〜１５重量％のＳｉ、０．５重量％以下のＢｉ、０．２５重量％以下のＣｕ、０．１重量％以下のＭｎ、０．２重量％以下のＴｉ、０．８重量％以下のＦｅ、並びに、残部Ａｌ及びそれぞれが０．０５重量％以下であり、且つ合計で０．２重量％以下の不回避の不純物、からなってもよい。正確な組成は、フィラー合金が所望の温度範囲内で、５５０℃〜６１５℃で溶融する限り、重要ではない。複数のフィラー合金層を備える場合には、それらのフィラー合金層は、同一の組成又は異なる組成を有してもよく、その結果、異なる溶融温度を有してもよい。

犠牲層は通常、コアを腐食から保護するコアより貴重ではない（ｌｅｓｓ ｎｏｂｌｅ）合金から製造され、例えばロウ付けシートから形成されるチューブの内側に面するように意図されてもよい。犠牲層のためのアルミニウム合金は好ましくは、Ｚｎを備え、例えば０．５重量％〜１０重量％のＺｎ、より好ましくは１．０重量％〜５重量％のＺｎを備える。犠牲層のために役立つ合金は、例えば、０．５重量％〜１．５重量％のＳｉ、１．０重量％以下のＭｇ、２．０重量％以下のＭｎ、０．７重量％以下のＦｅ、０．１重量％以下のＣｕ、０．３重量％以下のＣｒ、０．３重量％以下のＴｉ、０．３重量％以下のＺｒ、０．５重量％〜１０重量％のＺｎ、並びに、残部Ａｌ及びそれぞれが０．０５重量％以下であり、且つ合計で０．１５重量％以下の不回避の不純物、からなってもよい。

複合材料層は、アルミニウム又はアルミニウム合金のマトリックスと、他の材料、好ましくはマトリックス内における粒子の形態の他の材料とを備える。そのような他の材料は、所望の機能を果たす材料、例えばロウ付けで所望の機能を果たす材料であってもよい。複合材料のマトリックスは好ましくは、その５０重量％〜９９重量％を構成し、より好ましくはその７５重量％〜９９重量％を構成する。好ましい複合材料は、アルミニウム又はフラックス粒子を備えるアルミニウム合金のマトリックスであり、自溶ロウ付けシート（ｓｅｌｆ−ｆｌｕｘｉｎｇ ｂｒａｚｉｎｇ ｓｈｅｅｔ）の製造を可能にする。複合層のマトリックスは基本的に、少量の他の元素の不純物、一般的に、０．１０重量％未満又は０．０５重量％未満の不純物を有する純粋なアルミニウムであってもよく、アルミニウム合金、例えば、ＡＡ１ＸＸＸ、ＡＡ２ＸＸＸ、ＡＡ３ＸＸＸ、ＡＡ４ＸＸＸ、ＡＡ７ＸＸＸＸ、又はＡＡ８ＸＸＸのアルミニウム合金であってもよい。材料がフラックスを備える場合において、そのようなフラックス複合層のマトリックス内におけるＭｇの量が制限されることが好ましく、Ｍｇの量は好ましくは０．４重量％以下、より好ましくは０．３重量％以下、最も好ましくは０．２重量％以下、特に０．１重量％以下又は０．０５重量％以下である。可能性のあるアルミニウム合金は、上記のようなフィラー合金である。他の可能性のあるアルミニウム合金は、少なくとも９９重量％のＡｌを含有するアルミニウム合金、例えばＡＡ１０５０（０．２５重量％以下のＳｉ、０．４重量％以下のＦｅ、０．０５重量％以下のＣｕ、０．０５重量％以下のＭｎ、０．０５重量％以下のＭｇ、０．０５重量％以下のＺｎ、０．０５重量％以下のＴｉ、並びに残部Ａｌ及びそれぞれが０．０５重量％以下であり、且つ合計で０．２重量％以下の不回避の不純物）のアルミニウム合金を含む。さらなる可能性のある合金は、例えばＡＡ３００３（０．６重量％以下のＳｉ、０．７重量％以下のＦｅ、０．０５重量％〜０．２重量％のＣｕ、１重量％〜１．５重量％のＭｎ、０．１重量％以下のＺｎ、並びに残部Ａｌ及びそれぞれが０．０５重量％以下であり、且つ合計で０．２重量％以下の不回避の不純物）のアルミニウム合金を含む。

フラックスは、直接的に、又はロウ付け中にその反応生成物の形態で、ロウ付けされるべき表面上の酸化膜を破壊するのに寄与する任意の物質から製造されることができる。複合材料層におけるフラックスの含有量は、好ましくは１重量％〜２０重量％、より好ましくは１重量％〜１５重量％、特に１重量％〜１０重量％である。フラックスの融点は好ましくは、クラッディング層のアルミニウム又はアルミニウム合金の融点より低くなっている。フラックスは好ましくは、アルミニウム又はアルミニウム合金のマトリックス内の粒子として存在しており、例えば、１ｎｍから１０μｍまでの相当直径又（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｄｉａｍｅｔｅｒ）は１ｎｍから５μｍまでの相当直径を有する。好ましくは、フラックスは、アルミニウム又はアルミニウム合金のマトリックス内で不溶性である。適切なフラックスは、少なくとも１つの無機塩、好ましくは、Ｆと、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｃｓ、Ａｌ、Ｚｎ及びＳｎのうちの少なくとも１つとを含有する無機塩、特にＦと、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓ、Ｎａ及びＡｌのうちの少なくとも１つとを含有する無機塩である。このような無機塩の例は、四フッ化アルミン酸カリウム、五フッ化アルミン酸カリウム、及び六フッ化アルミン酸カリウム（ＫＡｌＦ_４、Ｋ_２ＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏ、Ｋ_３ＡｌＦ_６など）のようなフッ化アルミンカリウム、およびヒドロキシフルオロ種またはオキシフルオロアルミウム種（ＡｌＦ_２ＯＨ・Ｈ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｆ_４Ｏ、ＡｌＦ（ＯＨ）_２、ＡｌＦＯなど）の１つ又は複数を含む。 他の可能性のある無機塩は、フルオロアルミネートナトリウム（Ｎａ_３ＡｌＦ_６）、フッ化セシウムアルミニウム（ＣｓＡｌＦ_４、Ｃｓ_２ＡｌＦ_５など）、ケイフッ化カリウム（Ｋ_２ＳｉＦ_６、Ｋ_３ＳｉＦ_７など）、アルカリ亜鉛フッ化物（ＫＺｎＦ_３など）およびフッ化カリウムスズ塩（ＫＳｎＦ３ 、ＫＳｎＦ５、Ｋ_２ＳｎＦ_６、及びＫ_３ＳｎＦ_７等）の１つ又は複数を含む。さらなる可能性のある無機塩は、ＡｌＦ_３、ＮａＦ、ＫＦ、ＬｉＦ、Ｋ_１−３ＡｌＦ_４−６、Ｃｓ_１−３ＡｌＦ_４−６、Ｌｉ_３ＡｌＦ_６およびＣｓｘＡｌｙＦ_２を含む。上記の無機塩のいずれかは、単独でまたは混合物として使用することができる。上記のすべての無機塩の水和物も使用することができる。

本発明の一の実施形態において、フラックス粒子を備える複合材料層及びフィラー合金の少なくとも１つの層は、互いに取り付けられる。複合材料層は次いで、ロウ付けシートの外側面に面する、又は、コア層に面するように意図されてもよい。好ましくは、フラックス粒子を備える複合材料層は、フィラー合金の２つの層の間に位置付けられる。少なくとも複合材料層は、中央部分と、縁部分と、を備える。フィラー合金の層又はフィラー合金の複数の層は、各中央部分の材料と異なる材料の縁部分を備えてもよく又は備えていなくてもよい。

層のための縁部分は、中央部分の材料と異なる材料から製造される。好ましくは、材料はアルミニウム又はアルミニウム合金である。中央部分がアルミニウム合金から製造される場合において、縁部分は、中央部分のアルミニウム合金と異なるアルミニウム又はアルミニウム合金から製造される。中央部分がアルミニウム又はアルミニウム合金のマトリックスを備える複合材料から製造される場合においては、縁部分は、複合材料のマトリックスと同じ材料又は異なる材料から製造されることができる。縁部分のために適切な材料を選択することによって、ロウ付けシートなどのクラッドシート製品の製造で得られたスクラップの組成を制御することが可能である。縁部分のための材料は、例えばコア層において使用されたものと同じものであってもよいが、代替的には異なる材料であってもよい。両側部分とヘッド部分及びテイル部分とが存在する場合においては、それらはすべて、同じ材料又は異なる材料から製造されてもよい。

圧延前に、圧延方向における縁部に沿って延在する各側部分は、好ましくはクラッディング層の合計幅の１％〜２０％又は２％〜２０％を構成し、より好ましくはクラッディング層の合計幅の３％〜２０％又は３％〜１０％を構成する。圧延前に、圧延方向と交差する縁部に沿って延在するヘッド部分及びテイル部分は、好ましくはクラッディング層の合計長さの３％〜２０％を構成し、より好ましくはクラッディング層の合計長さの４％〜１０％を構成する。最小限の幅及び長さは、そうでなければ品質が劣っていたであろう部分の大きさによって決定されており、この劣っていた品質の部分は、異なる層の材料に依存している。個々の個別ケースにおいて、側部分のためのより大きい部分を使用し、それによって、中央部分の全幅が母コイルから得られることができる所望の寸法を有する所定の数のスリットコイルに対応することは、動機付けられることができる。圧延前の寸法が、例えば一体型ユニットとして中央部分及び縁部分の両方を備えるクラッディング板に適用可能であることは、理解されるべきである。圧延前に、１つ以上のクラッディング層、例えば全てのクラッディング層がコアスラブを正確に覆う必要がないが、１つ又は複数の寸法において、圧延方向に沿った方向及び／又は圧延方向と交差する方向においてより大きくなってもよく、又はより小さくなってもよいことも、理解されるべきである。上記の事項はまた、クラッディング板のために適用可能である。

本発明のクラッディング板の準備は好ましくは、任意の適切な手段によって、例えば、摩擦攪拌溶接によって、又は前述した溶接方法のいずれか１つによって、少なくとも１つのクラッディング層の中央部分に縁部分を取り付けることを備える。クラッディング板が１つ以上のクラッディング層を備える場合、それらのクラッディング層は好ましくは、それらのクラッディング層のいずれかをコアスラブに取り付けるための前述の方法のいずれかによって互いに取り付けられる。
クラッディング板のためのクラッディング層は、任意の適切な方法で製造されることができ、例えば、ＤＣ鋳造され、その後所望の厚さに圧延されることによって製造されることができる。複合材料層は複合ビレット又はスラブから準備されてもよく、これらの複合ビレット又はスラブは、例えば前述したＷＯ２００８／１１０８０８Ａ１号パンフレット、ＥＰ５５２５６７Ａ１号公報、又はＦＲ２８５５０８５Ａ１号公報に記載されるように、アルミニウム又はアルミニウム合金及び他の材料の粒子の粉末を溶射成形することによって、又はこれらの粉末を高圧に晒すことによって得られる。他の可能性のある方法としては、フレーム溶射又はプラズマ溶射等の熱溶射、又は、３次元金属印刷などの積層造形技術である。ビレット又はスラブ、或いは、それらの一部は次いで、押出成形されてもよく、且つ／又は圧延されてもよく、任意選択的に所望された寸法に切断されてもよい。縁部分は、押出成形、鍛造、圧延、又は同様のものなどの適切な方法によって準備されることができ、もし必要である場合には、次いで、適切な寸法に切断されることができる。

クラッディング板の厚さは、クラッディング板が何枚のクラッディング層を備えるか、クラッディング層の種類、及びコアスラブの厚さに依存している。多くのケースにおいて、コアスラブに取り付けられた場合のクラッディング板の合計厚さは好ましくは、５ｍｍ〜２５０ｍｍであり、より好ましくは１０ｍｍ〜１５０ｍｍである。個々のクラッディング層の厚さは、それらの機能に依存している。例えば、クラッディング板におけるフィラー合金層の厚さ、又は、１つ以上である場合の合計のフィラー合金層の厚さは、好ましくはコアスラブの厚さの２％〜２０％であり、より好ましくはコアスラブの厚さの５％〜１５％である。クラッディング板における犠牲層は、好ましくはコアスラブの厚さの２％〜２５％であり、より好ましくはコアスラブの厚さの４％〜２０％である。別個のフィラー合金層を備えているクラッディング板におけるフラックスを備える複合材料層は、好ましくはコアスラブの同じ側におけるフィラー合金層の厚さ又は複数のフィラー合金層の合計厚さの５〜８０％であり、より好ましくはコアスラブの同じ側におけるフィラー合金層の厚さ又は複数のフィラー合金層の合計厚さの１０％〜５０％である。

コアスラブは、直接チル鋳造（ＤＣ鋳造）などの任意の適切な方法で準備されることができる。コアスラブ、それ故に、その結果として生じるコア層はまた、任意の適切なアルミニウム合金、特にＡＡ３ＸＸＸ又はＡＡ６ＸＸＸアルミニウム合金から製造されることができる。合金の例示は、２重量％以下のＳｉと、２重量％以下のＦｅと、３重量％以下のＣｕと、２重量％以下のＭｎと、１重量％以下のＭｇと、それぞれが０．５重量％以下のＴｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ、及びＳｎと、それぞれが０．０５重量％以下であって、合計０．１５重量％以下の避けられない不純物と、残部Ａｌと、からなる合金を含む。コアスラブの厚さ（圧延前）は、熱間圧延機の隙間に依存しており、例えば１００ｍｍ〜１５００ｍｍ又は２００ｍｍ〜１０００ｍｍであってもよい。

本発明は、ロウ付けシート等のクラッドシート製品の製造において得られた低価値のスクラップの量を減少させる単純な方法を可能にする。多くの複合材料と同様に、クラッディング層のための材料が製造するのが複雑である場合には、本発明はまた、そのような材料の少ない消費を提供する。

圧延前のアセンブリを示す図である。 圧延前のアセンブリを示す図である。 圧延前のアセンブリを示す図である。 クラッディング板の断面を示す図である。 ２つの層のみを有するクラッディング板の断面を示す図である。 圧延前のアセンブリの断面を示す図である。

図１〜６は、本発明の様々な実施形態を概略的に示す。

図１は、コアスラブ６と、単一のクラッディング層とを備える圧延前のアセンブリを示す。クラッディング層は、コアスラブ６に取り付けられており、中央部分２と、圧延方向における縁部に沿った側部分４と、圧延方向と交差する縁部に沿ったヘッド部分５及びテイル部分５とを含む。側部分４は、アセンブリの長さ全体に亘って延在するのに対して、ヘッド部分５及びテイル部分５は、中央部分２の幅のみに亘って延在する。縁部分、つまり、側部分４とヘッド部分５及びテイル部分５とは、その材料が中央部分２の材料と異なっている限り、同じ材料又は異なる材料で製造されることができる。中央部分２及び縁部分４，５は好ましくは、一体型クラッディング板であるが、代替的には、コアスラブ６に取り付けられている別個の部品であってもよい。圧延時において、大きさは減少し、アセンブリの長さはそれに応じて細長いストリップを得るために延びる。圧延方向に沿った側部分４の幅は、実質的に同じ状態のままである（けれども、少しの拡張が通常発生する）のに対して、ヘッド部分５及びテイル部分５は、実質的に延びる。圧延中又は圧延後の１つ又は複数の段階において、縁部分４、５は切断され、スクラップとして取り除かれる。そのスクラップは、次いで再度溶融されることができ、製造物へ再循環される。残りの部分は通常、意図した使用に適している幅のストリップになるように細長く切断される。示された実施形態は、あらゆる種類のクラッディング層に適用可能であり、例えば、中央部分２が、フラックス粒子を含む前述したようなフィラー合金のマトリックスの複合材料から製造される場合に適用可能である。図１にはコアスラブ６の一面に配置されたクラッディング層のみを示すけれども、同じ種類又は類似の種類のクラッディング層がコアスラブ６の両面に適用されてもよいことは理解されるべきである。

図２は、ヘッド部分５及びテイル部分５がアセンブリの幅全体に亘って延在するのに対して、側部分４が中央部分２の長さのみに亘って延在することを除いては、図１の実施形態と類似の実施形態を示す。全ての他の態様において、図２の実施形態が図１の実施形態と同一である。

図３は、図１の実施形態と類似の実施形態を示すが、コアスラブの両面にクラッディング層を有する。さらに、各クラッディング層は、中央部分２と、圧延方向の縁部に沿って延在する側部分４とを備えるが、ヘッド部分及びテイル部分は分離しておらず、ヘッド部分及びテイル部分の材料は、中央部分２の材料と異なっている。全ての他の態様において、図３の実施形態は図１の実施形態と同一である。

図４は、３つのクラッディング層を有する実施形態によるクラッディング板の断面を示す。真ん中のクラッディング層のみには、中央部分２と、意図した圧延方向における縁部に沿った側部分４であって、中央部分２と異なる材料である側部分４とが設けられる。それに対して、その各側部に配置された２つのクラッディング層１及び３は、異なる材料の別個の中央部分及び縁部分を有していない。真ん中のクラッディング層は、別個のヘッド部分及びテイル部分を有していてもよく、又は有していなくてもよい。示された実施形態は、例えば、真ん中のクラッディング層の中央部分２がアルミニウム又はフラックス粒子を含むアルミニウム合金（フィラー合金又は他の種類のアルミニウム合金）のマトリックスの複合材料である場合に適用可能である。それに対して、他のクラッディング層１、３は、フィラー合金から製造される。異なる層のフィラー合金は、同一の又は異なるフィラー合金であってもよい。最も厚いクラッディング層３は、コア層に面するように意図される（図示せず）。示されるようなクラッディング板は、コアスラブの一面のみ又は両面において適用されることができる（図示せず）。

図５は、２つの層のみを有するクラッディング板の断面を示す。この２つの層のうちの一方には、中央部分２と、意図した圧延方向の縁部に沿った側部分４であって、中央部分２と異なる材料の側部分４と、が設けられている。それに対して、他の層３は、別個の縁部分を有していない。示された実施形態は、例えば、中央部分２がアルミニウム又はフラックス粒子を含むアルミニウム合金（フィラー合金又は他の種類のアルミニウム合金）のマトリックスの複合材料である場合に適用可能である。それに対して、他のクラッディング層３は、フィラー合金から製造される。示されるクラッディング板は、コアスラブの一面のみ又は両面において適用されることができる（図示せず）。クラッディング板はまた、コアスラブに面するクラッディング層のいずれかによって適用されることができる（図示せず）。

図６は、コアスラブ６と、外側クラッディング層と、中間クラッディング層７とを備える、圧延前のアセンブリの断面を示す。外側クラッディング層は、中央部分２と、圧延方向における縁部に沿った側部分４と、を含む。示された実施形態は、あらゆる種類のクラッディング層に適用可能である。例えば、中央部分２は、フィラー合金、又はフラックス粒子を含むフィラー合金のマトリックスの複合材料から製造されてもよい。中間クラッディング層７は、例えば、ロウ付け中に外側クラッディング層のフィラー合金からコアスラブ６内へのＳｉの移動を抑制するために、又は犠牲層としての役割を果たすために、任意の適切なアルミニウム合金から製造されてもよい。外側クラッディング層及び中間クラッディング層は、別個のクラッディング板として、又は、事前準備された二層のクラッディング板として、コアスラブに取り付けられてもよい。図５がコアスラブ６の一面におけるクラッディング層のみを示すけれども、同一の又は類似の種類のクラッディング層がコアスラブ６の両面に適用されてもよいことは理解されるべきである。

本発明は、以下の実施例に関連してさらに記載されるが、これは、本発明の技術的範囲を限定するように意図されていない。

［実施例１］
クラッディング板は、中央部分と、意図した圧延方向に沿って延在する２つの平行な側部分と、を備える。このクラッディング板は、側部分のための２つのＡＡ３００３のバーであって、３．９ｍ×７０ｍｍ×２５ｍｍの寸法を有する２つのバーを、中央部分のための３．９ｍ×０．９ｍ×２５ｍｍの寸法を有するプレートに摩擦攪拌溶接によって取り付けられることによって準備された。中央部分のためのプレートは、およそ４〜５重量％のフラックス粒子を含むアルミニウム合金マトリックスのフラックス複合材料から製造され、ＷＯ２００８ ／ １１０８０８に記載のビレットを溶射成形した後、押出および摩擦攪拌溶接されることによって準備される。フラックス複合材料におけるアルミニウム合金マトリックスは、フィラー合金ＡＡ４０４５（１０重量％のＳｉを有するアルミニウム）であり、フラックスはＡｌＫＦ_４であった。

クラッディング板は、図３に示されるようなアセンブリを形成するために、４．１ｍ×１．０５ｍ×３５５ｍｍの寸法を有する、ＤＣ 鋳造されたコアスラブの両面に溶接することによって取り付けられた。コアスラブは、０．５重量％以下のＳｉと、０．５重量％以下のＦｅと、０．２５重量％〜０．５０重量％のＣｕと、１．０重量％〜２．０重量％のＭｎと、０．０３重量％以下のＭｇと、０．１重量％以下のＺｎと、０．０８重量％〜０．２５重量％のＴｉと、それぞれが０．０５重量％以下であって、合計０．１５重量％以下の他の成分と、残部Ａｌからなるアルミニウム合金から製造された。接触面は、研磨された（ｍｉｌｌｅｄ）。

アセンブリは、３．７ｍｍの大きさまで約４５０℃で熱間圧延され、次いで、０．４８５ｍｍの最終的な大きさを有するクラッドストリップを得るために冷間圧延された。冷間圧延工程中に、圧延方向に沿った各側部において合計４０ｍｍは切断され、それ故に、中央部分からの材料は得られたスクラップに含まれていない。最終的に、コイルは、複数のリングになるように細長く切断され、複合材料の各側部から合計で３３ｍｍだけが廃棄された。圧延において得られた最終的なストリップの検査は、クラッディング厚さが圧延方向と交差する幅全体に亘って略均一であったことを明らかになった。

［実施例２］
クラッディング板は、側部分のためのバーがＡＡ６０６３から製造され、且つ３．９ｍ×１２０ｍｍ×２５ｍｍの寸法を有し、中央部分が３．９ｍ×１．１９１ｍ×２５ｍｍの寸法を有した点を除いて、実施例１と同じように準備された。

クラッディング板は、コアスラブの寸法が４．１ｍ×１．４４ｍ×３５５ｍｍになった点を除いて、実施例１と同じようにコアスラブの両面に溶接された。

クラッディング板のコアスラブ及び中央部分の材料は、実施例１と同じであった。

アセンブリは、３．７ｍｍの大きさまで約４６５℃で熱間圧延され、次いで、０．４８５ｍｍの最終的な大きさを有するクラッドストリップを得るために冷間圧延された。冷間圧延工程中に、圧延方向に沿った各側部における合計２０ｍｍが切断され、それ故に、中央部分からの材料は得られたスクラップに含まれていない。最終的に、コイルは、１１１２ｍｍを利用する複数のリングになるように細長く切断され、それ故に、複合材料の各側部から合計で３９．５ｍｍだけが廃棄された。圧延において得られた最終的なストリップの検査は、クラッディング厚さが圧延方向と交差する幅全体に亘って略均一であったことを明らかになった。

１ クラッディング層
２ 中央部分
３ クラッディング層
４ 側部分
５ ヘッド部分、テイル部分
６ コア層、コアスラブ
７、中間クラッディング層

Claims (13)

1. クラッドシート製品を製造する方法であって、
   前記クラッドシート製品は、コア層（６）と、少なくとも１つのクラッディング層と、を備え、
   前記方法は、
   少なくとも１つのクラッディング層を形成する一体型ユニットとしてのクラッディング板を、コア層（６）を形成するコアスラブに取り付けることによってコア層（６）及び少なくとも１つのクラッディング層のアセンブリを準備するステップであって、前記クラッディング板の前記少なくとも１つのクラッディング層は、中央部分（２）と、前記少なくとも１つのクラッディング層の縁部に沿って前記中央部分（２）の両側部に位置付けられた少なくとも２つの縁部分（４、５）とを備える、ステップと、
   前記アセンブリを圧延するステップと、
   厚さを所望の大きさまで減少させるステップと、
   を備え、
   前記コア層は、アルミニウム合金から製造されており、
   前記少なくとも１つのクラッディング層の中央部分（２）は、アルミニウム合金、又は、アルミニウム又はアルミニウム合金のマトリックスを備える複合材料である材料から製造されており、
   前記縁部に沿った前記縁部分（４、５）は、前記中央部分（２）の材料と異なるアルミニウム又はアルミニウム合金から製造されており、
   前記縁部分（４、５）の少なくとも一部分は、圧延中又は圧延後に切断される、方法。
2. 前記少なくとも１つのクラッディング層は、圧延方向における前記縁部に沿って延在する側部分（４）である縁部分を備える、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つのクラッディング層は、圧延方向と交差する縁部に沿って延在するヘッド部分（５）及びテイル部分（５）である縁部分を備える、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つのクラッディング層は、圧延方向における縁部に沿って延在する両側部分（４）と、前記圧延方向と交差する縁部に沿って延在するヘッド部分（５）及びテイル部分（５）と、を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載された方法によるクラッドシート製品の製造に役立つクラッディング板であって、
   前記クラッディング板は、一体型ユニットであり、少なくとも１つのクラッディング層を備え、
   前記少なくとも１つのクラッディング層は、中央部分（２）と、前記クラッディング板の縁部に沿って前記中央部分（２）の両側部における少なくとも２つの縁部分（４、５）と、を備え、
   前記中央部分（２）は、アルミニウム合金、又は、アルミニウム又はアルミニウム合金のマトリックスを備える複合材料である材料から製造されており、
   前記縁部に沿った前記縁部分（４、５）は、前記中央部分の材料と異なるアルミニウム又はアルミニウム合金から製造される、クラッディング板。
6. 前記少なくとも１つのクラッディング層は、意図した圧延方向における縁部に沿った側部分（４）である縁部分を備える、請求項５に記載のクラッディング板。
7. 前記少なくとも１つのクラッディング層は、意図した圧延方向と交差する縁部に沿って延在するヘッド部分（５）及びテイル部分（５）である縁部分を備える、請求項５又は６に記載のクラッディング板。
8. 意図した圧延方向における縁部に沿った各側部分（４）は、前記クラッディング層の合計幅の１〜２０％を構成する、請求項６又は７に記載のクラッディング板。
9. 前記圧延方向と交差する縁部に沿って延在するヘッド部分（５）及びテイル部分（５）は、前記クラッディング層の合計長さの３％〜２０％を構成する、請求項７又は８に記載のクラッディング板。
10. １つのクラッディング層のみを備える、請求項５〜９のいずれか一項に記載のクラッディング板。
11. １つ以上のクラッディング層を備えており、
    前記１つ以上のクラッディング層のうちの少なくとも１つには、中央部分（２）の材料と異なる材料の縁部分（４、５）が設けられている、請求項５〜９のいずれか一項に記載のクラッディング板。
12. 前記中央部分（２）の材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金のマトリックス及びさらなる材料を含む複合材料から製造される、請求項５〜１１のいずれか一項に記載のクラッディング板。
13. 前記複合材料は、アルミニウム又はフラックス粒子を含むアルミニウム合金のマトリックスである、請求項１２に記載のクラッディング板。

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