JP7485611B2 - 多層ブレージングシート - Google Patents
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Description
-重量%で、最大0.70%(好ましくは0.10~0.30%)のSi、最大0.70%(好ましくは最大0.40%、さらに好ましくは最大0.25%)のFe、0.20~1.10%(好ましくは0.30~1.00%)のCu、0.70~1.80%(好ましくは1.10~1.60%)のMn、最大0.40%(好ましくは最大0.30%)のMg、最大0.30%(好ましくは最大0.20%)のZn、最大0.30%(好ましくは最大0.20%)のTi、各々最大0.30%のZrおよび/またはCrおよび/またはV、各々0.05%未満でかつ合計0.15%未満の他の元素、残りはアルミニウムを含むAA3xxx合金製のコア層、
-コア層の少なくとも片側(好ましくは両側)にある、AA4xxx合金(例えばAA4343またはAA4045、好ましくは5~13重量%のSiを含む)製のろう付け層、および
-組成が、重量%で、1.5%から2.3%のZn、0.2%(好ましくは0.3%)から0.75%(好ましくは0.45%)のMn、最大0.5%(好ましくは0.4%)のFe、最大0.5%(好ましくは0.4%)のSi、各々0.05%未満でかつ合計0.15%未満の他の元素、残りはアルミニウムを含む(好ましくは実質的にそれらで構成され、より好ましくはそれらで構成される)、コア層の少なくとも片側(一実施形態によると両側)に、コア層とろう付け層との間に挿入される中間層。
コア層は、3xxx合金製である。
最大0.70%、好ましくは0.05~0.35%、より好ましくは0.10~0.30%のSi、
最大0.70%、好ましくは最大0.40%、より好ましくは最大0.25%のFe、
0.20~1.10%、好ましくは0.30~1.00%、より好ましくは0.35~0.60%のCu、
0.70~1.80%、好ましくは1.10~1.60%、より好ましくは1.20~1.50%のMn、
最大0.40%、好ましくは最大0.30%、より好ましくは最大0.15%、さらにより好ましくは最大0.10%のMg、
最大0.30%、好ましくは最大0.20%のZn、
最大0.30%、好ましくは最大0.20%、より好ましくは0.01~0.20%、さらにより好ましくは0.02~0.15%のTi、
各々最大0.30%、好ましくは0.01~0.30%、より好ましくは0.02~0.25%のZrおよび/またはCrおよび/またはV、
各々0.05%未満でかつ合計0.15%未満の他の元素、
残りはアルミニウム。
ろう付け層のSi含有量は好ましくは、5~13重量%である。
本発明による中間層は重量%で以下を含み、好ましくは実質的に以下で構成され、より好ましくは以下で構成される:1.5%から2.3%のZn、0.2%(好ましくは0.3%)から0.75%(好ましくは0.45%)のMn、最大0.5%(好ましくは0.4%)のFe、最大0.5%(好ましくは0.4%)のSi、各々0.05%未満でかつ合計0.15%未満の他の元素、残りはアルミニウム。
本発明によるブレージングシートは好ましくは、ろう付け層および中間層がそれぞれ、ブレージングシートの全厚みの3~30%、好ましくは5~15%、より好ましくは8~12%の厚みを有することを特徴とする。
-Siは、耐孔食性および/または耐粒界腐食性に対する不利な影響を有する。このため、その含有量は、0.5重量%未満、また好ましくは0.4重量%未満でなければならない、
-Feは、概してアルミニウムにとっての不純物と考えられ、また孔食の開始の優先的部位を構成する。このため、その含有量は、0.5重量%未満、またより好ましくは0.4重量%未満でなければならない、
-Cuも同様に腐食電位を上昇させ、こうして中間層の犠牲陽極効果を削減する。合金内部におけるその分布が均質でないことから、ガルバニック腐食のリスクも増大させる可能性があり、特に、結晶粒界におけるAl2Cuタイプの相の存在による粒間腐食にも有利に作用し得る。このため、その含有量は、不純物の含有量、つまり0.05重量%未満に制限されなければならない、
-Mnは、硬化性元素であり、固溶体でのおよび微細分散質の形での硬化により、ろう付け後の強度に対しプラスの効果を有する。最も重要なことに、Mnは、合金の熱間流動応力を改善し、共圧延を大幅に容易にする。しかし、Mnが多すぎると、腐食攻撃が側方へ向けられないので中間層レベルに保たれず、コア層が腐食によって攻撃される可能性があるという点において耐腐食性は低下する。その上、Mnが多すぎると、中間層はコア層と比べて犠牲度がより低くなる、
-Mgは、機械的強度に対しプラスの影響を有するが、ろう付け層の表面へ移動するということからろう付け性に有害であり、特に「Nocolok(登録商標)」タイプの制御雰囲気ろう付け(CAB)の場合、ろう付けの特性を不利な方向に修正する酸化物層を形成する。かかる理由から、このようなむずかしい利用分野については、その含有量は、0.02%または0.01%にさえ制限されることができる、
-Znは、耐腐食性に影響を及ぼす。その含有量は、Mnの含有量とバランスが取れていなければならない。Znが多すぎると、中間層の腐食電位は過度に低いかもしれない。この場合、中間層は過度に急速に劣化し得、特に中間層がフィン側に位置するとき、中間層は、(保護用のはずの)フィンよりも速く腐食する可能性がある。中間層におけるZnの含有量はしたがって、好ましくは1.5重量%から2.3重量%である。
本発明によるブレージングシートは、あらゆる既知のプロセスを利用して製造してよい。プロセスは概して、以下の連続するステップを含み得る:
-さまざまな合金を鋳造してブロックを得る、
-塊を両側でスカルピングする、
-中間層を任意に均質化する、
-400~550℃でろう付け用合金および中間層合金の塊を予熱する、
-所望のクラッド比を得るために所望のクラッド厚みまで、ろう付け用合金および中間層合金の塊を熱間圧延する、
-少なくとも1時間、好ましくは1~20時間の間、550~630℃で、コア層合金の塊を任意に均質化する、
-塊を組み立ててサンドイッチ構造を得る、
-400~550℃でサンドイッチ構造を予熱する、
-例えば2~4.5mmである中間厚みまでサンドイッチ構造を熱間圧延する、
-例えば0.15~1.20mmである所望の最終厚みまで、熱間圧延されたサンドイッチ構造を冷間圧延し、ブレージングシートを得る、
-少なくとも30分間、250~450℃で焼きなましする。
本発明によるブレージングシートは、自動車の熱交換器、好ましくは給気冷却器(CAC)、排気ガス再循環(EGR)冷却器、蒸発器、凝縮器または放熱器、より好ましくは給気冷却器(CAC)の製造において使用されることができる。知られているように、CACの主な種類は2つあり、すなわち空冷式CACおよび水冷式CACである。
Si:0.18 Fe:0.15 Cu:0.65 Mn:1.35 Ti:0.08 各々0.05未満でかつ合計0.15未満の他の元素、残りはアルミニウム。
Si:0.19 Fe:0.13 Cu:0.51 Mn:1.33 Cr::0.09 Zn:0.02 Ti:0.01 各々0.05未満でかつ合計0.15未満の他の元素、残りはアルミニウム。
Si:7.2 Fe:0.15 Cu:0.1未満 Mn:0.1未満 Ti:0.05未満 各々0.05未満でかつ合計0.15未満の他の元素、残りはアルミニウム。
-さまざまな合金を鋳造して塊を得る、
-得られた塊を両側でスカルピングする、
-500℃でろう付け用合金および中間層合金の塊を予熱する、
-所望のクラッド比を得るために所望のクラッド厚みまで、ろう付け用合金および中間層合金の塊を熱間圧延する、
-8時間の間、620℃で、コア層合金の塊を均質化する、
-塊を組み立ててサンドイッチ構造を得る、
-500℃でサンドイッチ構造を予熱する、
-3.5mmの厚みまでサンドイッチ構造を熱間圧延する、
-0.4mmの厚みまで冷間圧延する、そして
-1時間の間、350℃で焼きなましして、質別Oを獲得する。
調査された材料の、腐食性環境における耐久性の最初のおおまかな評価として、ASTM G85A3-SWAATテストが一般に、気候室内において実施される。手順は、30分の噴霧+90分の浸漬のサイクルに基づいている。pH3の5%合成海塩溶液を、凝縮物として使用する。SWAATテストは熱交換器をテストするために広く利用されているとはいえ、この手順は、大気中腐食に結びついており、空調用蒸発器のような熱交換器の外側の耐久性に関するものである。
2 コア層
3 中間層
4 フィン
5 冷却されるべきガス
6 空気
7 冷却液
8 管(流路)の内側
9 管(流路)の外側
Claims (16)
- 熱交換器が、冷却されるべきガスが外側に流れる管または対のプレートによって形成される流路を含む水冷式給気冷却器であり、前記管またはプレートが、中間層が前記外側に位置する、以下を含むブレージングシート:
-重量%で、最大0.70%のSi、最大0.70%のFe、0.20~1.10%のCu、0.70~1.80%のMn、最大0.40%のMg、最大0.30%のZn、最大0.30%のTi、各々最大0.30%のZrおよび/またはCrおよび/またはV、各々0.05%未満でかつ合計0.15%未満の他の元素、残りはアルミニウムで構成されるAA3xxx合金製のコア層、
-コア層の少なくとも片側にある、AA4xxx合金製のろう付け層、および
-組成が、重量%で、1.5%~2.3%のZn、0.2%~0.75%のMn、最大0.5%のFe、最大0.5%のSi、各々0.05%未満でかつ合計0.15%未満の他の元素、残りはアルミニウムで構成される、コア層の少なくとも片側に、コア層とろう付け層との間に挿入される中間層
から作られ、また前記外側に固定される、1.25重量%から3.00重量%のZn含有量を有するアルミニウム合金製のフィンを含み、また中間層のZn含有量が、フィンのZn含有量の120%未満である、自動車の熱交換器の製造のための、前記ブレージングシートの使用。 - コア層が0.45~0.51重量%のCuを含むことを特徴とする、請求項1に記載の使用。
- コア層が、重量%で、0.05~0.35%のSi、最大0.40%のFe、0.25~0.70%のCu、1.10~1.60%のMn、最大0.15%のMg、0.01~0.30%のCr、最大0.30%のZn、0.01~0.20%のTi、各々0.05%未満でかつ合計0.15%未満の他の元素、残りはアルミニウムで構成されることを特徴とする、請求項1または2に記載の使用。
- ろう付け層が、コア層の両側にあり、両方のろう付け層が、同じまたは異なる組成を有することを特徴とする、請求項1から3のいずれか一つに記載の使用。
- 中間層のMn含有量が、0.30~0.40重量%であることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一つに記載の使用。
- ろう付け層および中間層がそれぞれ、ブレージングシートの全厚みの3~30%の厚みを有することを特徴とする、請求項1から5のいずれか一つに記載の使用。
- 中間層におけるZn/Mnの割合が2から11であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一つに記載の使用。
- 中間層の厚みが最大65μmであることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一つに記載の使用。
- 熱交換器が、冷却されるべきガスが外側に流れる管または対のプレートによって形成される流路を含む水冷式給気冷却器であり、前記管またはプレートが、中間層が前記外側に位置する、以下を含むブレージングシート:
-重量%で、最大0.70%のSi、最大0.70%のFe、0.20~1.10%のCu、0.70~1.80%のMn、最大0.40%のMg、最大0.30%のZn、最大0.30%のTi、各々最大0.30%のZrおよび/またはCrおよび/またはV、各々0.05%未満でかつ合計0.15%未満の他の元素、残りはアルミニウムで構成されるAA3xxx合金製のコア層、
-コア層の少なくとも片側にある、AA4xxx合金製のろう付け層、および
-組成が、重量%で、1.5%~2.3%のZn、0.2%~0.75%のMn、最大0.5%のFe、最大0.5%のSi、各々0.05%未満でかつ合計0.15%未満の他の元素、残りはアルミニウムで構成される、コア層の少なくとも片側に、コア層とろう付け層との間に挿入される中間層
から作られ、また前記外側に固定される、1.25重量%から3.00重量%のZn含有量を有するアルミニウム合金製のフィンを含み、また中間層のZn含有量が、フィンのZn含有量の120%未満である、前記ブレージングシートから部分的に製造されることを特徴とする、自動車の熱交換器。 - コア層が0.45~0.51重量%のCuを含むことを特徴とする、請求項9に記載の熱交換器。
- コア層が、重量%で、0.05~0.35%のSi、最大0.40%のFe、0.25~0.70%のCu、1.10~1.60%のMn、最大0.15%のMg、0.01~0.30%のCr、最大0.30%のZn、0.01~0.20%のTi、各々0.05%未満でかつ合計0.15%未満の他の元素、残りはアルミニウムで構成されることを特徴とする、請求項9または10に記載の熱交換器。
- ろう付け層が、コア層の両側にあり、両方のろう付け層が、同じまたは異なる組成を有することを特徴とする、請求項9から11のいずれか一つに記載の熱交換器。
- 中間層のMn含有量が、0.30~0.40重量%であることを特徴とする、請求項9から12のいずれか一つに記載の熱交換器。
- ろう付け層および中間層がそれぞれ、ブレージングシートの全厚みの3~30%の厚みを有することを特徴とする、請求項9から13のいずれか一つに記載の熱交換器。
- 中間層におけるZn/Mnの割合が2から11であることを特徴とする、請求項9から14のいずれか一つに記載の熱交換器。
- 中間層の厚みが最大65μmであることを特徴とする、請求項9から15のいずれか一つに記載の熱交換器。
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