KR100323375B1 - 알루미늄합금납부착시이트 - Google Patents

Abstract

알루미늄 납부착 합금 조성물은 상업적인 순도 이상의 Mn 0.7-1.5, Cu 0.5-1.0, Fe 0.4 이하, Si 0.15 이하, Mg 0.8 이하, V 0.3 이하 V 및/또는 Cr, 0.3 이하 Ti 0.1 이하, 기타 각각 0.05 이하이며 총 0.15, 나머지는 Al 이다(중량 %). 개선된 특성은 납부착-후 강도 및 늘어짐 저항성; 내식성; 상호 어니일링을 견디는 능력 및 약간의 균질화를 포함한다.

Description

알루미늄 합금 납부착 시이트

본 발명은 알루미늄-기재 코어 및 하나 이상의 표면상에 주 합금 성분으로서 규소를 함유하는 알루미늄-기재 납부착 합금의 피복으로 구성된 납부착 합금 시이트종에 관한 것이다. 납부착 합금 시이트는 우수한 내식성과 또한, 향상된 늘어짐 저항성 및 납부착 후 강도를 갖는 것을 특징으로 한다.

미합중국 특허 제5,037,707호 및 제5,041,343호(둘다 Alcan 에게 양도됨)는 상기 종류의 납부착 합금 시이트를 기재하고 있는데, 상기에서 코어는 전형적으로 약 0.7%-약 1.5%의 Mn 및 약 0.1%-약 0.6%의 Cu를 함유하는 3000 시리즈 합금 (Alunimum Association Register)이다. Fe농도는 0.4% 이하이며, Si농도는 0.15% 이하이며, 상기 2 성분의 조절이 우선적으로 우수한 납부착-후 브레이즈 내부식성에 관련된다. 상기 긴-수명 코어 합금은 Al-Si 합금으로 하나 또는 양측 표면이 피복된다. 상기 피복 합금은 고온 로울링된 후 저온 로울링되며, 바람직하게 임의로 인터 어니일링되지 않고, 바람직하게 로울링된 시이트가 최소 최종 어니일링된다.

균질화 및 인터 어니일링은 납부착된 생산물의 내식성을 해친다. 코어 합금의 바람직한 구리 함량은 약 0.2%-약 0.4% 이다.

결과 납부착 합금 시이트에서, Mn은 실질적으로 바람직하게 0.03-0.1 ㎛의 범위내의 Mn-함유 입자의 미세한 침전물의 형태 및/또는 고체 용액으로 존재한다.납부착시키는 동안, 갈색 밴드로서 알려진 Al, Mn 및 Si를 함유한 치밀하게 침전된 입자의 밴드가 형성된다. 전형적으로 상기 밴드는 피복층에 인접한 코어의 표면에서 수십 미크론 두께이며, 상기 밴드 내 규소는 피복층으로부터 이동되었고, 밴드는 실제로 밴드 외부의 코어 합금내에서 보다 고체 용액내에서 더욱 적은 Mn을 가진다. 상기 밴드로 인해 납부착된 생성물의 피복 측면의 탁월한 내식성을 얻을 수 있다. 코어 합금의 Fe 및 Si 함량의 정밀한 조절을 통해 만족스러운 갈색 밴드를 얻게된다.

열 교환기 시장은 균형을 이룬 하기와 같은 특성을 갖는 알루미늄 납부착 시이트를 요청하고 있다: 내식성, 납부착성, 강도 특히 납부착-후 강도, 및 형성도, 보통 상기 특성의 균형은 경쟁성 공정들 또는 미세구조들 간의 절충이다. 상술된 미합중국 특허에 서술된 합금은 적당한 강도 및 늘어짐 저항성과 함께 뛰어난 외부부식에 대한 저항성을 갖는다.

본 발명은 0.5-1.0%의 범위의 높은 수준의 Cu를 갖는 이러한 종류의 합금이 놀랍게도 개선된 특성을 가짐을 발견한 것을 기초로 한다. 하기 논의된 중요한 특성은 강도, 늘어짐 저항성, 내식성, 및 가공성을 포함한다.

미합중국 특허 제4,761,267호(Sky Aluminium)는 0.5-1.0% Cu, 0.6-1.0% Mn, 0.10-0.30% Ti, 0.3이하의 Fe, 0.10% 미만의 Si, 나머지 Al로 구성된 코어 합금을 포함하는 납부착 시이트를 개시하고 있다. 상기 코어 합금의 하나 또는 양측 표면에 Al-Si-Mg 충전 물질의 피복을 적용한다. 희생 어노드(anode) 금속이 한쪽 측면에 적용될 수 있다. Cu의 기능은 코어 합금의 전극 전위를 이동시켜 피복이 희생어노드로서 작용하도록 하는 것으로 기술되어 있으며; Cu는 그 자체로는 코어 물질의 내식성을 감소시킨다는 사실에도 불구하고 사용되었다. Ti 및 Mn은 모두 만족스럽게 큰 캐쏘드(cathode) 분극화를 얻기에 필수불가결하다. 제작 기술은 중요하지 않으나, 바람직하게는 고온에서 긴 시간 동안의 균질화 처리는 고온 로울링에 앞서 수행되지 않는다. (납부착된 후 코어 합금의 표면 영역 내 존재하는) 갈색 밴드의 존재는 언급되지 않았고; 합금 14 및 15의 비교(표 1, 2 및 3)는 어떠한 갈색 밴드도 존재하지 않는다는 것을 제시하며; 그렇지 않으면 합금 14의 내식성은 합금 15의 비교(표 1,2 및 3)는 어떠한 갈색 밴드도 존재하지 않는다는 것을 제시하며; 그렇지 않으면 합금 14의 내식성은 합금 15의 4-6 배이었다(AA 3003).

SAE Techimical Paper 930149는 납부착 시이트 코어 합금의 부식을 감소시키고, 부식을 표면층에 한정시키는데에 있어서, Ti의 중요성을 지적하고 있다.

일본 Kokai 61-82992(Furukawa Aluminium)는 0.25-1.0% Cu, 0.3-1.5% Mn, 0.2% 미만의 Fe를 함유한 코어를 가진 알루미늄 합금 납부착 시이트를 서술하고 있다. 또한, 납부착 후 형성되는 임의의 갈색 밴드에 대해 언급한 어떠한 참고문헌도 존재하지 않는다. 제조 순서는 고온 로울링에 앞서 수행하는 균질화 단계를 포함하며, 보고된 부식 결과는 어떤 갈색 밴드도 납부착된 생산물에 존재하지 않을 정도로 불량하다.

일본 Kokai 195240/1988(Furukawa Aluminium)은 0.3-0.9% Cu; 0.5-1.5% Mn; 0.2% 미만의 Si 및 0.2-1.0% Fe; 나머지 Al로 구성된 Al 납부착 시이트를 서술하며, 물질의 결정 입자 크기는 50-150 ㎛이다.

GB 2,159,175A(Sumitomo Light Metal)는 0.6-1.5% Mn; 0.1-1.0% Cu; 0.1-0.75% Mg; 0.30% 미만의 Si; 0.8% 미만의 Fe; 나머지 Al을 함유한 합금의 핀 공급 물질에 대해 서술하고 있다.

본 발명은 하기 조성(중량%)의 납부착 합금에 관한 것이다:

본 발명은 하기 청구범위에 정의되어 있다. 본 발명의 한 측면에서, 납부착동안 용해되는 미세한 AlMnCu 입자의 타우 상의 침전물이 존재한다.

본 발명은 또한, 상기 납부착 합금의 코어를 포함하는 납부착 합금 시이트를 제공하며, 여기서 주 합금 성분으로서 Si를 함유하는 Al-기재 납부착 합금의 피복이 상기 코어의 하나 이상의 측면상에 존재한다.

이들이 납부착 공정에 특히 적합하나, 본 발명의 합금은 또한 압출되어 내식성 압출된 섹션을 제공할 수 있다.

하기 논의되는 본 발명의 하나의 실시양태에서, 납부착 합금 시이트는 0.3mm미만의 두께이다.

다른 측면에서, 본 발명은 납부착 합금 시이트로부터 생성되는 납부착 알루미늄 어셈블리를 제공하는데, 이때 Mn 및 Si를 함유한 입자의 고밀도의 침전물로 구성되는 밴드가 Al-기재 코어내에 존재하며, 이러한 밴드는 Al-기재 코어를 부식으로부터 보호한다.

다른 측면에서, 본 발명은 명시된 납부착 합금 시이트를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 하기와 같이 구성된다: 코어 합금의 잉곳(ingot)을 제공하고, 잉곳을 납부착 합금으로 피복시키고, 피곳 잉곳을 고온 로울링시키며, 저온 로울링시키며, 인터-어니일링시키고, 원하는 시이트 두께로 최종 저온 로울링시킨다.

상기 합금이 그들 자체로서 내식성을 갖지만, 상기 특성은 합금 내 내식성 침전 밴드를 형성함으로써 강화될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 부가적 측면에서는 물품에 적용되는 규소-함유 물질의 층으로부터 열처리 및 납부착 하에 이동된 밴드 내 규소로 상기의 하나 이상의 표면에 인접한 합금 내 형성된 Al-Mn-Si 분산질의 20-50 ㎛ 두께의 밴드를 갖는 본 발명의 주 본체인 알루미늄 합금을 포함하는 내식성 물품에 관한 것이며, 상기 밴드는 밴드의 외부 물품의 합금 내 보다 고체 용액 내에서 더욱 적은 망간을 가진다.

상기 내식성 물품은 미합중국 특허 제5,100,048호 및 WO 92/12821에 공개된 공정 또는 그의 변형에 의해 합금에 임의의 피복을 적용시키지 않고 형성될 수 있다. 따라서, 물품은 하기에 의해 제조될 수 있다.

(ⅰ) (a) 규소 원소 및 (b) 산화물 층을 제거할 수 있고 600℃ 이하에서 용융되는 환류 물질의 혼합물을 정의된 합금의 하나 이상의 표면에 코우팅으로서 작용하며, 이때 상기 규소는 알루미늄과 함께 납부착 가능한 공융물을 형성하는데 적합하고;

(ⅱ) 코우팅된 합금을 모든 환류 물질의 융점 이상의 온도로 가열시켜, 산화물 필름 및 알루미늄과의 납부착 가능한 공융물을 제거함으로써, 상기 표면상에서 산화물 필름을 제거하고 상기 규소를 산화물-없는 알루미늄 층으로 용해시킨다.

상기 공정은 본질적으로 미합중국 제5,100,048호 및 WO 92/12821에 공개된 바와 유사하나, 두 가지 성분의 결합이 포함되지 않으며, 코우팅이 합금 성분을 결합시키도록 작용함을 필요로 하지 않고 합금내 Al-Mn-Si 분산질의 밴드를 형성하는 코우팅에 따라 좌우된다. 대안적으로, 내식성 물품은 상기 문헌에 공개된 방법을 통해, 즉 인접위치 관계에서, 혼합물로 임의로 코우팅된 알루미늄 또는 구리(또는 상기 합금), 놋쇠 또는 스틸의 표면을 갖는 코우팅된 합금을 가열시키고 냉각시켜 표면들 사이에 고체화된 결합을 형성함으로써, 성분을 결합시키는 납부착 공정 동안 형성될 수 있다. 상기 방법에서, 규소 및 환류 물질의 혼합물은 융제 또는 슬러리로서 적용될 수 있다. 상기 슬러리는 물을 기재로 하거나, 알콜과 같은 유기 화합물을 기재로 할 수 있는 휘발성 액체 부형제를 포함할 수 있다. 상기 납부착 융제는 바람직하게 칼륨 플루오르알루미네이트이며, 상기 코우팅 혼합물은 바람직하게 Zn을 함유한다. 코우팅 내 규소 대 융제의 중량비는 바람직하게 0.1-3 : 1이며, 일반적으로 코우팅된 표면은 바람직하게 500-600℃의 범위의 온도로 가열된다.

미합중국 특허 제5,037,707호 및 제5,041,143호에 기재된 대표적인 코어합금은 상업적인 순도의 Mn 1.0%; Fe 0.17%; Si 0.07%, Cu 0.3%; Mg 0.3%; Al 나머지인 조성을 갖는다. 상기 코어 합금을 기재로 한 납부착 시이트와 비교하면, 본 발명에 따른 납부착 시이트는 몇가지 이점을 가진다.

- 대략 25% 향상된 사후-납부착-후 강도.

- 약 50% 증가된 고온 크립(creep)(늘어짐 방지성)에 대한 납부착-후 저항성, Cu는 늘어짐 저항성을 향상시키는 요소로서 간주되지 않았기 때문에 놀랍다.

- 향상된 내식성, 일반적으로 높은 Cu 함량은 그 자체가 코어 합금의 내식성을 감성시키는 것으로 생각되었기 때문에, 상기는 놀랍다.

- 저온 작업동안 내식성 특성의 손상 없이 인터어니일링을 견딜 수 있는 능력. 상기는 2개의 상기 미합중국 특허의 지적에 반대되기 때문에 놀랍다.

- 제어된 조건 하에서 약간의 균질화를 견디어, 내식성을 손상시키지 않고 최종 시이트의 형성 가능성을 증가시킬 수 있는 능력.

상기 모든 특성이 조합되어 이전에 가능했던 것보다 납부착 시이트를 보다 얇은 게이지로 로울링시킬 수 있는 가능성을 발생시킨다. 얇은 납부착 시이트에 대한 상업적인 요구가 있다. 자동차 산업은 대략 50% 정도(최근의 표준 두께 0.4mm로부터 0.3mm 미만, 예를 들면 0.20mm으로) 게이지를 낮추는 납부착 시이트를 계속 연구중이다. 본 발명을 사용하면, 상기 요구는 충족될 수 있다. 실제로 0.15mm 또는 더욱 낮은 두께로 낮추는 냉각 로울링은 강도, 강성도 또는 내식성의 치명적인 손상 없이 가능해야 한다.

본 발명의 납부착 시이트의 상기 놀랍도록 향상된 특성에 대한 하기의 설명이, 상기가 단지 믿음의 표현이며 최근 실험적인 지지를 갖지 않는다는 발명 특허권보호 신청과 함께 제시된다. 설명은 주어진 중재 어니일링에 의해 제공되는 시이트내 내식성을 향상시키며, 납부착하는 동안 늘어짐 저항성을 향상시키는 Cu 첨가의 이점을 설명할 수 있는 가능한 미세구조 메카니즘에 관한 것이다.

- 상업용이고, 본 발명에 따른 상기 긴-수명 코어 합금의 기초는 조성에 의한 및 공정에 의한 미세구조 내 Mn의 조절이다.

- 고체화동안 Mn을 고정시키거나 고온 로울링 또는 어니일링시키는 동안 일정한 화합물을 형성하는 성긴 중간금속성 입자(intermetallic particles)를 형성하는 상기 요소를 조절하는 것이 중요하다. Fc 및 Si는 매우 중요하며, Cu는 합금에 필요하고, 또한 조절되어야 한다.

- Cu는 상기 합금 내 성긴 구성물을 형성하지 않으나, 제시되는 농도에 따라 좌우되는 고온 로울링 또는 어니일링 온도, 300-500℃에서 침전 형성된다. 평형 조건 하에서, Cu는 공칭 조성물 Al₂₀Mn₃Cu₂의 중간 금속성 AlMnCu 상(τ상)을 형성함으로써 Mn의 고체 용해도를 감소시키며, 상기는 α-AIMnCu 보다 더 잘 형성된다.

- τ -상의 존재는 단지 0.6 중량% Cu 합금에서만 관찰되었고, 0.3 중량% Cu를 함유하는 상업용 합금 조성물에는 존재하지 않는다. 또한, 열역학적 계산으로부터 상기 상온 또한 1.0 중량% Cu를 함유하는 합금내에 존재하리라 기대된다. 상 계산에서 Cu가 1 중량%로 증가해 감에 따라 부피분율도 증가됨이 보여지고 있다.

- 본 발명 합금에서 상기 τ-상의 존재가 상업용 합금 내 부식에 역효과를 미치는 것으로 보고된 어니일링을 중개하는 증가된 내성의 설명을 가능하게 한다.τ-상의 형성이 MnAl₆또는 α-AlMnSi 형성 보다는 Mn의 일부를 "저장하고" 상기 상이 상기 언급된 화합물 중 어느 것보다 어니일링 온도에서 보다 낮은 성김화 비율을 가질 것으로 추측된다. 피복 측면 상의 상기 납부착 시이트 내식성은 납부착 온도에서 상기 시이트 코어 내에 용해됨으로써 갈색 밴드에 비해 각기 다른 부식전위를 정하는 Mn 입자의 성능에 의해 조절된다. 출발 입자의 크기는 상기가 완전한 용해를 위해 요구되는 시간을 결정할 때 결정적이며, 짧은 납부착 주기가 허용하는 것보다 더 길 수 있다.

- 어니일링 후 τ-상의 더욱 미세한 분포는 본 발명의 합금에 완전한 입자 용해의 이점을 제공하고, 상기 상은 성긴 α-AlMnSi 또는 MnAlb 내 Mn이 고정되어 남아 있는 상업용 합금과 비교하여, 납부착 후 존재하지 않는다. 실제로 인터어니일링이 없을 때 조차도, 본 발명의 합금 공기면 부식은 상업용 합금보다 약간 더 우수하다.

- 통상적으로 알루미늄 납부착 시이트 합금의 늘어짐 저항성은 a) 변형된 입자 구조는 등배분된 것보다 연장된 것이 더욱 우수하다는 것, 또는 b) Cr 및 Zr과 같은 분산질 형성 요소를 첨가함으로써 개선되었다. Mg 및 Cu와 같은 고체 용액 요소가 높은 온도 크립에 영향을 미칠 것이라고 명확히 예상 되지는 않는다.

- 예기치 않게, 본 발명의 합금내 더욱 많은 Cu 의 첨가는 상업용 합금보다 더욱 높은 늘어짐 저항성을 초래했다. 상기 논의된 메카니즘, 예를 들면 공정 동안 과립 구조를 변형시키거나, 또는 상기 용해전에 납부착의 초기 스테이지 내에 과립한계를 고정시킴에 의해 τ-상이 야기된다.

τ상 입자의 크기는 조절되어야 한다. 만약 입자가 너무 크면, 납부착 순환동안 완전히 용해되지 않아, 납부착-후 강도를 손상시킨다. 2 ㎛ 초과되는 입자는 너무 커서 일반적인 납부착 중 용액내로 들어갈 수 없음이 밝혀졌다. 바람직하게 입자는 1.5 또는 1.0 ㎛ 이하의 길이이다. 타우상 입자의 성장은 고온 로울링에 앞서 잉곳을 예비가열하는 동안 발생한다. 예비가열 온도는 540℃ 이하로, 특히 475-525℃의 범위 내로 유지하는 것이 바람직하다. 승온된 온도에서의 고정 시간은 6 시간 이하로 유지하는 것이 바람직하며, 용이하게 가능한 한 적합하게 짧을 수 있다. 온도가 높을수록 최대 허용되는 고정 시간은 짧아진다.

상기 요인을 염두에 두면, 코어 합금의 Cu 함량은 0.5-1.0%로 고정된다. 바람직하게 상기 코어 합금은 0.6% 이상, 예컨대 0.9% 이하의 농도로 Cu를 함유한다. 고농도의 구리에서, 구리 분리 및 관련된 불균일성이 발생할 위험이 있으며, 이는 주의를 통해 회피할 수 있으나, 이러한 이유로 인해 Cu의 상한은 1.0%이다.

코어 합금은 바람직하게 3000 시리즈의 합금이다. 망간은 내식성을 제공하기 위한 핵심 원소이며, 상기는 갈색 밴드 현상이 상기 공지된 바와 같이 함축된 특성이다. 약 0.7% 이상의 Mn이 우수한 내식성을 얻는데 요구되며, 부가로 약 1.5% 이하의 Mn에서 개선된다. 바람직한 범위는 0.8-1.2%, 특히 0.9-1.1% Mn이다.

Fe는 일반적으로 상업용 순도의 합금에 존재하나 바람직한 성분은 아니다. 상기의 농도는 0.4% 이하, 바람직하게 0.2% 이하로 조절되어야 한다. 보다 높은 농도는 갈색 밴드의 형성을 저지하며, 납부착-후 내식성을 손상시킨다.

유사하게, Si는 상업용 순도 합금의 일반적인 성분이나 본 발명에 따른 납부착 시이트의 코어 합금 내 바람직한 성분은 아니다. Si 성분은 납부착 동안 원하는 갈색 밴드의 형성을 허용하기 위해 0.15% 이하, 바람직하게 0.12% 이하 또는 0.1%로 조절할 필요가 있다.

마그네슘은 진공 납부착 생성물 내 강도를 향상시키기 위해 코어 합금내 사용한다. 융제 납부착을 위해, 코어 합금 내 Mg 함량은 바람직하게 낮은 수준으로 유지된다. Mg 성분은 0.8% 이하, 바람직하게 0.5% 이하, 예컨대 0.1-0.4%로 명시된다.

코어 합금으로의 바나듐 또는 크롬의 첨가가 납부착-후 내식성에 임의의 개선을 초래한다는 것은 어떤 증거도 없으며, 상기는 이미 탁월하다. 그러나, 코어에 크롬 및 바나듐 첨가는 특히 고농도의 Cu와 결합될 때, 납부착 동안 늘어짐 방지성에, 및 또한 납부착-후 강도에 개선을 초래할 수 있다. 둘 중 하나의 성분이 사용될 때, 바람직한 농도는 0.02-0.3%이고, 이는 상기 범위의 최대치 이상에서는 부가적인 이점이 거의 나타나지 않기 때문이다.

붕소가 있거나 없거나, 티타늄은 과립 제련제로서 통상적인 농도에서 사용될 수 있다. 티타늄은 고가의 성분이며, 이는 내식성을 강화시키는 데에 가치를 갖는것으로 확인되지 않는다. 너무 높은 농도의 티타늄은 복잡한 튜브 판의 제조를 위해 필수적인 형성된 합금의 연성을 악화시킬 수 있다. 바람직하게 Ti는 일부러 첨가하지 않는다. 바람직하게 코어 합금내 Ti 농도는 0.1% 이하이다.

아연은 바람직하게 0.0-1.5% 의 농도로 포함될 수 있으며, 상기는 고체 용액내에 잔류하며 부식 속도를 낮추는 것을 도울 수 있다. 지르코늄은 납부착 시이트의 코어 합금에 첨가되었지만, 주형 문제를 야기시키며, 분배가 잘되지 않는다. 상기 높은 융점으로 인해 높은 액체 금속 온도가 요구된다. 바람직하게 Zr은 코어 합금에 일부러 첨가하지 않는다.

코어 합금의 나머지는 일반적으로 상업용 순도를 가지고, 임의로는 보다 높은 순도를 가지는 알루미늄이다.

피복은 주 합금 성분으로서 Si를 함유하는 Al-기재 납부착 합금이며, 상기 조성은 본 발명에 중요하지 않다. 바람직한 합금은 AA 4000 시리즈로부터 선택된다. 튜브 저장물 및 헤드 저장물과 같은 몇몇 적용을 위해, 코어의 한쪽 면을 납부착 합금으로 피복한다. 상기 경우에, 특히 코어 합금이 높은 구리 함량을 가진다면, 내부 부식을 향상시키려는 목적을 위해 AA1050 - 1070 또는 7072 층으로 다른 측면을 피복하는 것이 유용할 수 있다.

상기 코어는 벨트 또는 로울러 주조를 포함하는 임의의 적합한 상업용의 주조 공정에 의해 주조되며, 직접적인 칠(chill) 방법이 바람직하다. 조절되고 제한된 균질화가 바람직하지는 않으나 가능하다. 잉곳은 경사지며, 바람직한 납부착 합금 라이너 판을 갖는 상기 코어 합금 피복을 475-540℃ 범위에서 예비가열시키고, 고온 로울링시켜 상기 판을 코어에 결합시키고, 두께를 후속 저온 로울링에 대해 허용가능한 값으로 감소시킨다. 고온 로울링의 조건 및 본 발명의 조건 사이에 최적의 절충을 얻기 위해, 475-525℃ 범위의 온도가 바람직하며, 이 온도에서 오래 침수시키는 것은 피한다. 상기 원리는 고체 용액 내에, 또는 후에 600℃ 정도의 납부착 온도에 노출될 때 불안정하기에 충분한 작은 매우 소량의 침전물 입자 내에가능한한 많은 망간을 코어 합금 내 보유하는 것이다.

고온 로울링은 전형적으로 조합물 시이트 두께를 1-10 mm 범위 내로 낮추며, 이어서, 저온 로울링은 바람직한 최종 시이트 두께, 전형적으로 헤더 및 튜브 스톡에 대해서는 0.15-1.5 mm로 낮추고, 핀 스톡에 대해서는 0.05 mm로 낮춘다. 인터 어니일링 단계는 저온 로울링 중에 필수적일 수 있고, 놀랍게도 납부착 시이트의 뛰어난 내식성 특성을 손상시키지 않고 수행될 수 있다. 납부착 합금 시이트에 원하는 양의 작업을 부과하기 위해서, 시이트 두께는 인터 어니일링 후 최종 저온 로울링 동안 50% 이상으로 감소되는 것이 바람직하다.

납부착 전에, 조합물 시이트는 일반적으로 원하는 부분으로 형성된다. 저온 로울링된 시이트는 불량한 형성성을 가지며, 종종 부분이 형성될 수 있기에 충분하게 물질의 형성성을 증가시키기 위해 어니일링 또는 부분적으로 어니일링시키는 것이 필요하다. 전체적인 어니일링은 전형적으로 약 350-425℃에서 실시되며, 부분적인 어니일링은 전형적으로 약 250-350℃에서 실시된다.

어니일링시키는 동안, 피복으로부터 코어로 규소가 확산되는 공정은 개시되나, 확산 속도는 425℃ 이하의 온도에서 매우 낮다. 대부분 납부착 가열 순환하는 동안, 특히 550-600℃ 범위의 온도에서 빠른 규소 확산이 발생하며, 고체 용액 내 대부분의 망간이 침전되어 짙은 밴드의 형성을 초래한다. 부가로 확산은 납부착 실시 후에 납부착 온도로부터 서서히 냉각시키며 발생한다.

후속 실험상의 섹션에서 사용되는 코어 합금의 조성물은 표 1에 서술된다. 하기 제조 절차를 사용했다. 서술된 조성물의 합금은 DC 주형이었으며, 표면이 깎여 35 ㎝ 두께의 판을 얻는다. 상기는 AA 4045 납부착 합금의 2.5 ㎝ 두께의 판으로 하나의 표면을 피복하였다. 상기 조성물을 500℃로 가열하고, 3 mm(대조군 금속) 또는 5 mm(발명된 합금)의 두께로까지 고온 로울링하였다. 상기 결과 얻어진 시이트는 0.8 mm까지 저온 로울링하였고, 인터 어니일링되어, 0.4 mm로 최종 저온 어니일링에 적용되었다. 상기 인터 어니일링은 시간 당 30℃의 온도 기울기, 이어서 (표 2) 온도에서 2 시간 침수를 포함했다. 부분 최종 어니일링은 시간 당 30℃의 온도 기울기, 이어서 290℃에서의 2 시간 침수를 포함했다.

납부착 합금 시이트를 노에서 가열시키고, 5분 동안 605-610℃에서 유지하고, 이어서 공기 냉각시킴으로써 시뮬레이팅된 납부착 순환에 적용했다. 상기 공정 중에, 갈색 밴드가 납부착 합금에 인접한 코여 합금의 표면에 형성되었다. 상기 갈색 밴드는 납부착 동안 완전히 전개된다. 본원에 기재된 높은 Cu 합금으로 형성된 갈색 밴드는 대조군 0.3% Cu 합금을 사용하여 형성된 갈색 밴드보다 더욱 풍부하고, 더욱 두껍다.

표 1

실시예 1

납부착-후 검사종을 6 주의 노출 기간동안 SWAAT(ASTM G85) 부식 테스팅에적용하였고, 이어서, 구멍의 수를 측정하는 검사를 하였다. 상기 결과는 표 2에 설명된다.

하기 표로부터 합금 1을 기재로 한 납부착-후 검사 종류가 인터 어니일링 없이도, 대조군 합금을 기재로 한 것보다 더욱 우수한 내식성을 가졌음을 결론지을 수 있다. 인터 어니일링에 의해, 차이점이 더욱 두드러지며, 250-350℃ 범위의 인터 어니일링 온도에서 그보다 높은 온도에서 보다 더욱 우수한 결과를 나타냈다.

표 2

부식 성능에 대한 인터어니일링 온도의 영향(SWAAT)

실시예 2

납부착 시이트 샘플을 기계적인 테스팅에 적용했고, 그 결과는 표 3에 설명된다. 대조군 코어 합금 및 또한 AA 3003을 사용하여 얻은 결과가 대조를 위하여 포함되었다.

표 3

상기 결과로부터 합금 1,2,3 및 5의 인장 강도 특성은 2 가지 대조 합금의 특성보다 우수하고, 합금 4의 인장강도 특성은 2 가지 대조 합금 특성만큼 우수하다. 최종 컬럼에서, 양호한 늘어짐 방지성이 작은 값으로 나타나고, 5 가지 발명 합금은 모두 실제로 2 개의 대조군보다 더욱 우수하다.

실시예 3

균질화되지 않고 표 4에 주어진 조성물을 갖는 2 개의 10 톤 DC 잉곳을 표면을 다듬고, 납부착 합금으로 한쪽 표면을 피복시킨다: 잉곳 1은 AA 4343으로 피복되었고, 잉곳 2는 AA4O45 합금으로 피복되었다.

표 4

실시예 4

0.6% Cu를 함유한 본 발명에 따른 DC 잉곳으로부터 Al 시이트를 생산하고 AA 4045로 피복시켰다. 상기 어셈블리를 500℃에서 2 시간동안 예비가열시켰고, 3.5 mm로 고온 로울링시키고 나서, 인터 어니일링과 함께 0.4 mm로 저온 로울링시켰다. 상기 시이트는 미세한 타우 상, 즉 약 0.5 미크론의 입자의 길이를 가졌으며, 70 MPa 이상의 납충전-후 보증 강도를 가짐이 발견되었다. 비교적 높은 Cu 함량(0.8%)을 갖는 상응하는 물질은 상기가 고온 로울링 되기 전에 3.5 시간 동안 540℃에서 가열했다는 것을 제외하고는 동일한 방식으로 가공했다. 시이트는 성긴 타우상을 가졌고 대략 50 MPa의 납부착 후 보증 강도를 가짐이 발견되었다. 강도에 있어서 차이점은 납부착 되기에 앞서 타우 상 입자의 크기에 있어서의 차이점으로 인해 증가한다고 생각된다. 성긴 입자는 완전히 용해되지 못하여, 구리의 고체 용액강화 효과의 손실을 초래한다.

미세한 타우 상 입자를 갖는 물질의 늘어짐 저항성은 성긴 타우 입자를 갖는 물질의 늘어짐 저항성보다 대략 50% 큰 것이 발견되었다.

Claims (11)

1. 2㎛ 이하 길이의 미세한 AlMnCu 입자의 τ상 침전물이 존재하는 하기 조성(중랑%)의 납부착 합금:
2. 제 1 항의 납부착 합금의 코어를 포함하며, 코어의 하나 이상의 면에 주 합금 성분으로서 Si를 함유하는 Al-기재 납부착 합금의 피복이 존재하는 납부착 합금 시이트.
3. 제 2 항에 있어서, 두께가 0.3 mm 미만인 납부착 합금 시이트.
4. Mn 및 Si를 함유한 입자의 치밀한 침전물로 구성된 밴드가 Al-기재 납부착 합금 피복에 인접한 Al-기재 코어 내에 존재하며, 상기 밴드가 Al-기재 코어를 부식으로부터 보호하는, 제 4 항 또는 제 5 항의 납부착 합금 시이트로부터 생산되는 납부착 알루미늄 어셈블리.
5. 제 4 항에 있어서, 밴드가 20-50 ㎛의 범위의 두께를 갖는 납부착 알루미늄 어셈블리.
6. 코어 합금의 잉곳(ingot)을 제공하고, 잉곳을 납부착 합금으로 피복시키고, 피복 잉곳을 고온 로울링시키고, 저온 로울링시키고, 인터-어니일링시키고, 원하는 시이트 두께로 최종 저온 로울링시키는 것으로 구성되는, 제 4 항 또는 제 5 항의 납부착 합금 시이트를 제조하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 코어 합금의 잉곳을 균질화시키지 않고, 고온 로울링시키기 전에 540℃ 이하의 온도로 가열시키는 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 최종 저온 로울링을 수행하여 50% 이상의 두께를 감소시키는 방법.
9. 하기 조성(중량%)의 알루미늄 합금인 주 본체를 포함하는 내식성 물품으로서, 상기 주 본체가 상기 물품에 적용되는 규소-함유 물질의 층으로부터 열처리 및 납부착 하에 이동된 상기 밴드 내 규소로 상기의 하나 이상의 표면에 인접한 합금 내 형성된 Al-Mn-Si 분산질의 20 ㎛ - 50 ㎛ 두께의 밴드이며, 상기 밴드는 밴드의 외부 물품의 합금 내에서 보다 고체 용액 내에서 더욱 적은 망간을 가지는 내식성 물품:
10. 제 9 항에 있어서, 납부착 어셈블리인 내식성 물품.
11. 제 9 항의 내식성 물품을 생산하는 방법으로서 하기 단계로 구성되는 방법:

    (ⅰ) (a) 규소 원소 및 (b) 산화물 층을 제거할 수 있고, 600℃ 이하에서 용융되는 환류 물질의 혼합물을 하기 조성의 합금의 하나 이상의 표면에 코우팅으로서 적용하며, 상기 규소는 알루미늄과 함께 납부착가능한 공융물을 형성할 수 있는 단계:

    (ⅱ) 코우팅된 합금을 모든 환류 물질의 융점 이상의 온도로 가열시켜, 산화물 필름 및 알루미늄과의 납부착가능한 공융물을 제거함으로써, 상기 표면상에서 산화물 필름을 제거하고 상기 규소를 산화물-없는 알루미늄 층으로 융해시키는 단계.