KR101988704B1

KR101988704B1 - 열 교환기용 고강도 알루미늄 합금 핀 스톡

Info

Publication number: KR101988704B1
Application number: KR1020167006162A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 디. 호웰스; 케빈 마이클 가텐비; 헤이니 아메드; 죠시 카달리; 데렉 윌리암 알루이아; 3세 존 마이클 바키악
Original assignee: 노벨리스 인크.; 덴소 인터내셔날 아메리카 인코포레이티드
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2019-06-12
Also published as: JP6673826B2; BR112016002328A2; EP3030685B1; CA2919662A1; JP2016531204A; WO2015021244A1; KR20160042055A; CN110512124A; CN105593391A; CA2919662C; EP3030685A1; US20150041027A1; MX2016001558A; ES2779052T3

Abstract

본 발명은 더 높은 강도, 및 향상된 처짐 저항성을 갖는, 열 교환기, 예를 들어 자동차 열 교환기에서 사용되기 위한 알루미늄 합금 핀 스톡 재료를 제공한다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 약 0.8-1.4 중량%의 Si, 0.4-0.8 중량%의 Fe, 0.05-0.4 중량%의 Cu, 1.2-1.7 중량%의 Mn 및 1.20-2.3 중량%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함하는 알루미늄 합금으로부터 제조된다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 알루미늄 합금을 잉곳으로 직접 냉각 주조하는 단계, 잉곳을 예열하는 단계, 예열된 잉곳을 열간 압연하는 단계, 잉곳을 냉간 압연하고 275-400℃의 온도에서 중간 어닐링하는 단계를 포함하는 방법에 의해서 제조된다. 중간 어닐링 후, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 최종 냉간 압연 단계에서 냉간 압연되어 20-35%의 % 냉간 가공(%CW)을 달성한다.

Description

열 교환기용 고강도 알루미늄 합금 핀 스톡{HIGH STRENGTH ALUMINUM ALLOY FIN STOCK FOR HEAT EXCHANGER}

관련출원의 교차 참조

본원은 2013년 8월 8일 출원된 미국 특허 가출원 일련 번호 61/863,572 및 2013년 8월 8일에 출원된 미국 특허 가출원 일련 번호 61/863,568의 이익을 주장하며, 이는 둘 다 참조에 의해서 그 전체가 여기에 포함된다.

본 발명은 재료 과학, 재료 화학, 야금, 알루미늄 합금, 알루미늄 제조 분야 및 관련 분야에 관한 것이다. 본 발명은 열 교환기 핀의 제조에 사용되기 위한 새로운 알루미늄 합금을 제공하고, 이는 다시 다양한 열 교환기 장치, 예를 들어 자동차 라디에이터, 응축기, 증발기 및 관련 장치에 채용된다.

자동차용 라디에이터를 포함하여 다양한 열 교환기 적용에서 사용되기 위한, 고강도를 갖는 알루미늄 합금 핀 스톡 재료에 대한 필요성이 있다. 또한, 고성능 열 교환기 적용에 사용하기 위해, 강한 브레이즈전(pre-braze) 기계적 특성과, 브레이징 동안의 양호한 거동, 즉 향상된 브레이즈 재료 처짐 저항성 및 감소된 핀 침식과, 양호한 브레이즈후(post-braze) 강도 및 전도성 특성을 갖는 알루미늄 합금 핀 스톡 재료를 얻을 필요가 있다.

본 발명은 열 교환기 적용, 예를 들어 자동차 열 교환기에서의 사용을 위한 알루미늄 합금 핀 스톡 재료를 제공한다. 이 알루미늄 합금 핀 스톡 합금 재료는 직접 냉각(DC) 주조에 의해서 만들어졌다. 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 다음의 특성 중 하나 이상을 갖는다: 고강도, 바람직한 브레이즈후 기계적 특성, 바람직한 처짐 저항성, 바람직한 내부식성 및 바람직한 전도성. 본 발명의 어떤 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 브레이징 전에 더 큰 입자(grain) 분산체 및 향상된 강도를 보인다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 어떤 실시형태는 바람직한 브레이즈전 템퍼(temper), 예를 들어, H14로 제조된다.

향상된 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 다양한 적용, 예를 들어 열 교환기에서 이용될 수 있다. 일 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 자동차 열 교환기, 예를 들어 라디에이터, 응축기 및 증발기에서 사용될 수 있다. 어떤 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 고성능, 경량 자동차 열 교환기를 위해서 유용하다. 어떤 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 HVAC 적용을 포함하나 이에 한정되지 않는 다른 브레이즈 적용을 위해서 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 목적 및 장점은 본 발명의 실시형태의 다음 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명은 알루미늄 합금 핀 스톡 재료를 제공한다. 이 알루미늄 합금 핀 스톡 합금 재료는 직접 냉각(DC) 주조에 의해서 만들어졌다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 일부 실시형태는 향상된 강도, 향상된 내부식성 또는 향상된 처짐 저항성 중 하나 이상을 갖는다. 어떤 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 바람직한 브레이즈전(H14) 템퍼 기계적 특성 및 바람직한 브레이즈후 기계적 특성, 처짐 저항성, 내부식성 및 전도성을 보인다. 어떤 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 브레이징 후 더 큰 입자 사이즈 및 향상된 브레이징전 강도를 나타낸다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 다양한 적용, 예를 들어 열 교환기에서 사용될 수 있다. 일 예시에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 자동차 열 교환기, 예를 들어 라디에이터, 응축기 및 증발기에서 사용될 수 있다.

알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 조성은 본 발명의 범위에 속한다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료 조성의 일부 예시 실시형태가 아래에 설명된다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료 조성의 성분의 양에 대하여 이하 및 이 문헌 전체에서 사용되는 모든 % 값은 중량% (wt%)이다.

일 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 약 0.8-1.4%의 Si, 0.4-0.8%의 Fe, 0.05-0.4%의 Cu, 1.2-1.7%의 Mn 및 1.2-2.3%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 약 0.9-1.3%의 Si, 0.45-0.75%의 Fe, 0.10-0.30%의 Cu, 1.3-1.7%의 Mn 및 1.30-2.2%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 약 0.9-1.2%의 Si, 0.50-0.75%의 Fe, 0.15-0.30%의 Cu, 1.4-1.6%의 Mn 및 1.4-2.1%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

일 실시형태에서, DC 핀 스톡 재료는 0.9-1.1%의 Si, 0.10-0.25%의 Cu, 0.45-0.7%의 Fe, 1.4-1.6%의 Mn 및 1.4-1.7%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 0.90-1.0%의 Si, 0.15-0.25%의 Cu, 0.5-0.6%의 Fe, 1.5-1.6%의 Mn, 및 1.5-1.6%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 0.9-1%의 Si, 0.2%의 Cu, 0.5-0.6%의 Fe, 1.5-1.6%의 Mn, 및 1.5-1.6%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 0.9-0.95%의 Si, 0.2%의 Cu, 0.5-0.6%의 Fe, 1.5-1.6%의 Mn 및 1.5-1.6%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 0.90-0.95%의 Si, 0.15-0.20%의 Cu, 0.55%의 Fe, 1.5%의 Mn, 및 1.5%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 0.95%의 Si, 0.15%의 Cu, 0.55%의 Fe, 1.5%의 Mn, 및 1.5%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 0.90-0.95%의 Si, 0.15-0.20%의 Cu, 0.5-0.6%의 Fe, 1.5%의 Mn 및 1.5%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 1.0-1.2%의 Si, 0.2-0.3%의 Cu, 0.5-0.6%의 Fe, 1.4-1.55%의 Mn, 및 1.9-2.1%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 0.95%±0.05의 Si, 0.2%±0.05의 Cu, 0.6%±0.1의 Fe, 1.45%±0.05의 Mn, 및 1.55%±0.1 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 1.15%±0.05의 Si, 0.25%±0.05의 Cu, 0.6%±0.1의 Fe, 1.5%±0.05의 Mn, 및 2.0%±0.1의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄을 포함한다.

선택적으로, Cr 및/또는 Zr 또는 다른 입자 사이즈 제어 원소가 이 알루미늄 합금 핀 스톡 재료 조성에 각각 0.2 % 이하, 각각 0.15% 이하, 0.1 % 이하, 각각 0.05 % 이하, 각각 0.03 % 이하의 양으로 존재할 수도 있다. 여기서 설명되는 알루미늄 합금 핀 스톡 재료 조성은 종종 의도되지 않은 원소로 지칭되는 다른 소량 원소를 전형적으로 0.05% 미만의 양으로 포함할 수도 있다는 점이 이해되어야 한다.

본 발명의 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 일부 실시형태는 용융의 시작으로 지칭되는 더 높은 고상선 온도(solidus temperature)를 보이고, 이는 향상된 코어 응축으로 이어지며, 코어 응축은 브레이징된 알루미늄 합금 유닛이 원하는 형상을 갖지 않는 현상이다. 다음 설명에 의해 얽매이는 것을 원하지 않으나, 시차 주사 열량측정법(DSC) 측정 및 Thermo-Calc® 소프트웨어(스웨덴 스톡홀름) 시뮬레이션에 근거하면, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료 조성에서 Si 함량 및 Zn 함량을 낮추고 Mn 함량을 증가시키는 것이 더 높은 용융 시작 온도(고상선)로 이어질 수 있고, 이는 코어 응축의 감소에 기여한다는 점이 믿어진다. 일 예시에서, 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료 조성은 617℃ 초과의 고상선 온도 및 약 400 마이크로미터의 조대한 브레이즈후 입자 사이즈를 보인다. 또 다른 예시에서, Mn 함량을 상대적으로 높게(예를 들어, 약 1.5 %) 유지하면서 합금의 Si 함량을 0.9-1% (바람직하게는 0.9-0.95%)로, 그리고 Zn 함량을 1.5-1.6%로 한정하는 것은 합금의 고상선 온도를 상승시키고, 이는 결국 브레이징 온도에서 재료를 강화시켜, 합금이 코어 응축으로 이어질 수 있는 처짐 또는 고온 크리프를 저항할 수 있다.

본 발명의 어떤 실시형태는 정의된 프로세스 단계 및 조건을 포함하는 방법에 의해서 얻어지고, 정의된 조성을 갖는 알루미늄 합금 핀 스톡 재료에 관한 것이다. 정의된 조성 및 생산 방법의 조합은 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 향상된 특성으로 이어질 수 있다. 이러한 향상된 특성의 일 예시는 향상된 브제이즈전 기계적 특성이다. 향상된 브레이즈전 기계적 특성(또한 "브레이즈전 조건에서의" 특성이라함)은 조립 동안에 향상된 핀 내압궤(crush resistance)로 이어지는 한편, 브레이징 후(브레이징후)에 적합한 처짐 저항성 및 열 전도성을 유지한다.

본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료를 생산하는 방법은 알루미늄 산업 도처에서 공통적으로 사용되는 직접 냉각(DC) 주조 방법에 의해서 잉곳을 생산하는 단계를 포함하며, 이에 의해서 ~1.5 m x 0.6 m x 4 m의 큰 잉곳은 얕은 몰드(shallow mold) 또는 냉각수가 공급되는 몰드에 금속을 공급하는 대형 보온 조정로(holding furnace)로부터 주조된다. 고화되는 잉곳은 냉각수의 직접 닿음(impingement)에 의해서 계속적으로 냉각되며, 전체 잉곳 또는 잉곳들이 완료될 때까지 몰드의 베이스로부터 저속으로 인출된다. 주조 프로세스로부터 일단 냉각되면, 잉곳의 압연 표면(rolling surfaces)은 기계가공되어 표면 편석 및 불균일이 제거된다. 기계가공된 잉곳은 열간 압연을 위해서 예열된다. 예열 온도 및 지속시간은 낮은 레벨로 제어되어 완료된 핀 스톡이 브레이징된 후 큰 입자 사이즈 및 고강도를 유지하도록 한다. 여러 잉곳(약 8 내지 30)이 노에 장전되고 가스 또는 전기에 의해 압연 온도로 예열된다. 예열에 의해서 달성된 온도의 유지 기간은 또한 "소크(soak)" 또는 "소킹(soaking)"이라 불릴 수 있다. 일 실시형태에서, 최소 소크 타임은 약 480℃에서 약 2시간이다(달리 말하면, 적어도 2시간). 다른 실시형태에서, 소크 타임은 480℃에서 4-16 시간이다. 알루미늄 합금은 전형적으로 약 450℃ 내지 약 560℃의 범위에서 압연된다. 만약 온도가 너무 차가우면, 롤 부하가 너무 높고, 만약 온도가 너무 뜨거우면, 금속이 너무 무르고 밀에서 파손될 수도 있다.

알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 일부 실시형태를 제조하기 위한 방법은 하나 이상의 냉간 압연 단계를 포함할 수도 있다. 각각의 냉간 압연 단계는 다시 복수의 다중 냉간 압연 패스(passes)를 포함할 수도 있다. "% 냉간 가공" 또는 %CW에 의해서 특징지워지는 냉간 압연 단계가 달성된다. 일반적으로, %CW는 알루미늄 합금 핀 스톡에 적용되는 냉간 압연의 정도로서 정의될 수 있다. 본 문헌에서 사용될 때, %CW는 다음과 같이 계산된다:

%CW = (초기 게이지 - 최종 게이지) * 100% /초기 게이지

특정 범위 또는 값의 %CW를 달성하는 것은 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 요구되는 강도 범위를 얻기 위해서 바람직할 수도 있다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 어떤 실시형태는 25-35 %CW를 달성하는 냉간 압연 단계를 포함하는 방법에 의해서 생산된다. 어떤 예시에서, 25% 또는 29%의 %CW를 달성하는 냉간 압연 단계가 채용될 수도 있다. 어떤 경우에, %CW를, 예를 들어 35%로 증가시키는 것은 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 브레이즈전 인장 강도의 증가로 이어지고, 이것은 결국 라디에이터 조립 동안 유리하게 핀 압궤(crush)를 감소시킨다. 그러나, 어떤 다른 경우에, %CW를 증가시키는 것은 재결정화에 대한 추진력 증가로 인해 더 작은 브레이즈후 입자 사이즈를 야기하여 감소된 처짐 저항성을 유발할 수 있기 때문에 바람직하지 않을 수도 있다.

알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 어떤 실시형태를 제조하기 위한 방법은 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 원하는 특성을 얻기 위한 중간 어닐링 단계를 또한 포함할 수도 있다. 용어 "중간 어닐링" 또는 "중간 어닐" (IA)은 냉간 압연 단계들 사이에 적용되는 열 처리를 가리킨다. IA 온도는 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 특성에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 어떤 실시형태를 제조하기 위한 방법에 사용되는 IA 온도의 조사는 400℃로부터 350℃로 IA 온도를 감소시키는 것이 더 조대한 브레이즈후 입자 사이즈로 이어진다는 것을 보였다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 어떤 실시형태에서, 제조 방법에 채용된 %CW 및 IA 온도의 조합은 바람직한 특성으로 이어진다. 일 예시에서, 350℃의 IA 온도와 35%의 %CW의 조합은 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 브레이즈후 입자 사이즈와 처짐 저항성의 유리한 조합으로 이어졌다. 다른 예시에서, 300℃의 IA 온도와 25%의 %CW의 조합은 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 브레이즈후 입자 사이즈와 처짐 저항성의 유리한 조합으로 이어졌다. 다른 예시에서, H14 템퍼인 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 프로세싱 동안에 IA 온도 및 %CW의 조합은 향상된 핀 내압궤로 이어졌다. 따라서, 특정한 IA 온도 및 %CW를 채용하는 알루미늄 합금 핀 스톡 재료를 제조하는 방법은, 어떤 예시에서, 조립 동안에 더 높은 브레이즈전 인장 강도 및 향상된 핀 내압궤로 이어지며, 본 발명의 실시형태 내에 포함된다.

일단 예열되면, 잉곳은 열간 압연되어 코일을 형성하고, 이 코일은 다음으로 냉간 압연된다. 냉간 압연 프로세스는 몇 단계로 일어나며, 중간 어닐링 단계가 냉간-압연 단계들 사이에 채용되어 최종 냉간 압연 단계 전에 재료를 재결정화한다. 약 275-400℃, 300-400℃, 300-450℃, 340-460℃, 또는 325-375℃ 범위의 IA 온도가 채용될 수도 있다. 예를 들어, 약 300℃, 350℃ 또는 400℃의 IA 온도는 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 생산 방법에 채용될 수도 있다. 중간 어닐링 후에, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 최종 냉간 압연 단계에서 냉간 압연되어 원하는 최종 게이지 또는 두께를 얻는다. 최종 냉간 압연 단계 후에, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 라디에이터 및 다른 자동차 열 교환기의 제조에 적합한 좁은 스트립으로 잘려질 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 생산 방법의 어떤 실시형태에서, 최종 냉간 압연 단계에서 채용된 %CW는 20-35% 또는 25-35%, 예를 들어, 약 25% 또는 29%이다.

생산 파라미터의 다양한 조합은 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 생산 방법을 위한 방법에 유리하게 채용될 수도 있다. 일 실시예에서, 25-35% 범위의 %CW가 최종 압연 단계에 채용되어, 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 향상된 브레이즈전 항복 강도 및 인장 강도로 이어지며, 결국 조립 동안의 핀 압궤 감소로 이어진다. 다른 예시에서, 약 350℃의 IA 온도를 선택하는 것은 더 큰 브레이즈전 입자 사이즈로 이어진다. 또 다른 예시에서, 최종 냉간 압연 단계 동안에 약 29%의 %CW를 사용하는 것은 브레이즈후 입자 사이즈를 더 증가시킨다. 또 다른 예시에서, 4 시간 동안의 350℃에서의 중간 어닐링이 최종 냉간 압연 단계에서 29 %CW와 조합하여 채용되며, 이것은 바람직한 특성의 양호한 브레이즈전 강도 및 큰 브레이즈후 입자 사이즈, 높은 열 전도성, 및 양호한 처짐 거동을 갖는 재료로 이어진다. 또 다른 예시에서, 평균 약 3시간 동안의 400℃에서의 중간 어닐링이 채용되며, 후속하여 약 29%의 % 냉간 가공(CW)을 적용하여 최종 게이지를 달성한다. 또 다른 실시형태에서, 평균 4 시간 동안의 약 480℃에서의 소킹이 열간-압연 단계 동안에 약 300-400℃에서의 중간 어닐링 및 최종 게이지까지의 약 25-35 %의 최종 냉간-압연 단계에서의 %CW와 조합되어 채용된다. 또 다른 예시에서, 열간 압연 단계에서 4-16 시간 동안의 480℃에서의 소킹이 최종 압연 단계에서의 29 %의 %CW 및 350℃에서의 중간 어닐링과 조합되어 채용된다. 또 다른 예시에서, 열간 압연 단계에서 4-16 시간 동안의 480℃에서의 소킹이 최종 압연 단계에서의 29 %의 %CW 및 400℃에서의 중간 어닐링과 조합되어 채용된다. 또 다른 예시에서, 열간 압연 단계에서 평균 4 시간 동안의 480℃에서의 소킹이 최종 압연 단계에서의 35 %의 %CW 및 350℃에서의 중간 어닐링과 조합되어 채용된다. 또 다른 예시에서, 325-375℃에서의 중간 어닐링 및 20-35 %CW, 예를 들어 최종 냉간 압연 단계에서의 CW 25% 및 300℃에서의 중간 어닐링이 채용된다.

본 발명의 어떤 실시형태에 따라 생산된 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 45 마이크로미터 내지 80 마이크로미터 사이에서 게이지(두께)가 다양한 시트로서 생산된다. 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 다음의 특성 중 하나 이상을 갖는다: 브레이징후 측정된 130 MPa의 최소 극한 인장 강도(UTS)(달리 말하면, 130 MPa 이상, 또는 적어도 130 MPa)(예를 들어, 134 또는 137 MPa); 약 43%, 약 41.5%, 약 42.7% 또는 약 43.3%의 평균 전도값(International Annealed Copper Standard (IACS)); -680mV 이하, -700 mV 이하, 또는 -740 이하(예를 들어, -710mv, -720 mv, -724 mv, -725 mv, -743 mv, -740mV 또는 -758 mV)의 표준 칼로멜 전극(SCE)에 대한 개방 회로 포텐셜 부식 값; 35 밀리미터의 외팔보 길이에 대해, 최종 게이지가 47.5 마이크로미터인 경우의 7 밀리미터와, 최종 게이지가 50 마이크로미터인 경우의 5 밀리미터 사이의 처짐 값. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료 시트의 상기 특성은, 상업적 브레이징 프로세스의 온도 시간 프로파일을 시뮬레이션하도록 재료가 605℃의 온도로 가열되고, 약 20분의 기간에 실온으로 냉각되는 더 빠른 브레이즈 사이클을 적용한 후에 측정된다. 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 180-220 MPa의 범위(예를 들어, 185 또는 190 MPa)의 브레이징전 UTS를 가질 수 있다. 본 발명의 실시형태에 따른 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 200 마이크로미터 초과, 예를 들어 200 또는 400 마이크로미터의 입자 사이즈를 가질 수 있다.

다음의 예시는 본 발명을 추가로 설명하는 역할을 할 것이나, 동시에 본 발명의 어떠한 한정을 구성하지 않는다. 반면, 여기의 설명을 읽은 후, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않으면서 본 기술 분야의 당업자에게 시사될 수도 있는 본 발명의 다양한 실시형태, 변경물 및 균등물에 대해 지지할 수도 있다는 점이 명백히 이해될 것이다.

예시 1

알루미늄 합금 핀 스톡 재료는, DC 주조하는 것, 약 8 시간 동안 480℃로 잉곳을 예열하는 것, 후속하여 약 2.5 밀리미터로 열간 압연하는 것, 냉간 압연하는 것, 그리고 최종 냉간 압연 단계 전에 약 2 시간 동안 350℃에서 중간 어닐링하는 것을 포함하는 방법에 의해서 제조되었다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 조성 범위는 다음의 사양 내에 있었다: 1.1±0.1%의 Si, 0.6±0.1%의 Fe, 0.2±0.05%의 Cu, 1.4±0.1%의 Mn 및 1.50±0.1%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄. 생산된 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 게이지가 49 내지 83 마이크로미터 사이에서 다양했다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 ~130 MPa의 최소 극한 인장 강도를 가졌다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 브레이징후 ~43 IACS의 평균 전도성 및 -741 mV의 SCE에 대한 개방 회로 포텐셜 부식 값을 가졌다. 이 값은, 상업적 브레이징 프로세스의 온도 시간 프로파일을 시뮬레이션하도록 샘플이 605℃의 온도로 가열되고, 약 20 분의 기간에 실온으로 냉각되는 시뮬레이션 브레이징 사이클의 적용 후에 측정되었다.

예시 2

알루미늄 합금 핀 스톡 재료의 2 개의 샘플은 DC 주조하는 것, 후속하여 4-16 시간동안 480℃에서 예열하여 열간 압연하는 것, 냉간 압연하는 것, 및 29%의 %CW로 최종 냉간 압연하는 것 전에 제1 샘플에 대해서 350℃에서 그리고 제2 샘플에 대해서 400℃에서 중간 어닐링하는 것을 포함하는 방법에 의해서 제조되었다. 제1 샘플의 조성은, 0.95%의 Si, 0.6%의 Fe, 0.2%의 Cu, 1.45%의 Mn 및 1.55%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄이었다. 제2 샘플의 조성은 1.15%의 Si, 0.6%의 Fe, 0.25%의 Cu, 1.5%의 Mn 및 2%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄이었다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 제1 샘플에 대해서 ~134 MPa 및 제2 샘플에 대해서 ~137 MPa의 브레이즈전 극한 인장 강도를 가졌다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 제1 샘플에 대해서 ~42.7 IACS 및 제2 샘플에 대해서 ~43.3 IACS의 브레이징후 평균 전도성을 가졌다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 제1 샘플에 대해서 -710 mV 및 제2 샘플에 대해서 -743 mV의 SCE에 대한 개방 회로 포텐셜 부식 값을 가졌다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 제1 샘플에 대해서 400 마이크로미터 및 제2 샘플에 대해서 200 마이크로미터의 입자 사이즈를 가졌다. 알루미늄 합금 핀 스톡 재료는 제1 샘플에 대해서 185 MPa 및 제2 샘플에 대해서 190 MPa의 브레이즈전 UTS를 보였다. 2 개의 샘플 사이의 비교는 양 샘플이 매력적인 기계적 특성을 생성했으나, 제1 샘플의 개방 회로 포텐셜 부식 값이 더 낮아, Zn 함량의 증가가 바람직할 수도 있다는 점을 나타낸다는 것을 밝혀냈다. 제2 샘플은 유리하게 더 낮은 개방 회로 포텐셜 부식 값을 가졌다.

위에서 언급된 모든 특허, 특허 출원, 공개 및 요약은 참조에 의해 그들 전체로서 여기에 포함된다. 본 발명의 다양한 실시형태는 본 발명의 다양한 목적을 충족하도록 설명되었다. 이 실시형태는 본 발명 원리의 단순한 설명이라는 점이 인식되어야 한다. 본 발명의 많은 변경물 및 수정물은 다음의 청구항에서 정의되는 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서 당업자에게 용이하게 명백할 것이다.

Claims

알루미늄 합금 제품에 있어서, 0.8-1.4 중량%의 Si, 0.4-0.8 중량%의 Fe, 0.05-0.2 중량%의 Cu, 1.2-1.7 중량%의 Mn 및 1.20-2.3 중량%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄으로 구성되는 알루미늄 합금을 포함하고,
상기 알루미늄 합금 제품은 표준 칼로멜 전극(SCE)에 대해서 -680 mV 이하의 부식 포텐셜을 갖는 알루미늄 합금 제품.
청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 0.9-1.3 중량%의 Si, 0.45-0.75 중량%의 Fe, 0.10-0.2 중량%의 Cu, 1.3-1.7 중량%의 Mn 및 1.30-2.2 중량%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄으로 구성되는, 알루미늄 합금 제품.
청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 0.9-1.2 중량%의 Si, 0.5-0.75 중량%의 Fe, 0.15-0.2 중량%의 Cu, 1.4-1.6중량%의 Mn 및 1.4-2.1 중량%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄으로 구성되는, 알루미늄 합금 제품.
청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 0.9-1.1 중량%의 Si, 0.5-0.6 중량%의 Fe, 0.15-0.2 중량%의 Cu, 1.5-1.6 중량%의 Mn 및 1.5-1.6 중량%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄으로 구성되는, 알루미늄 합금 제품.
청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 0.90-1.0 중량%의 Si, 0.55 중량%의 Fe, 0.15-0.20 중량%의 Cu, 1.5 중량%의 Mn 및 1.5 중량%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄으로 구성되는, 알루미늄 합금 제품.
청구항 5에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 0.95 중량%의 Si 및 0.15 중량%의 Cu로 구성되는 알루미늄 합금 제품.
청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 1.0-1.2 중량%의 Si, 0.5-0.6 중량%의 Fe, 0.2 중량%의 Cu, 1.4-1.55 중량%의 Mn 및 1.9-2.1 중량%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄으로 구성되는, 알루미늄 합금 제품.
청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 0.95%의 Si, 0.2%의 Cu, 0.6%의 Fe, 1.45%의 Mn, 및 1.55%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄으로 구성되는, 알루미늄 합금 제품.
청구항 1에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 1.15 중량%의 Si, 0.2 중량%의 Cu, 0.6 중량%의 Fe, 1.5 중량%의 Mn, 및 2.0 중량%의 Zn, 그리고 잔부의 알루미늄으로 구성되는, 알루미늄 합금 제품.
삭제
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 상기 알루미늄 합금 제품으로부터,
상기 알루미늄 합금을 잉곳으로 직접 냉각 주조하는 단계;
상기 잉곳을 450 내지 500℃로 2 시간 내지 16 시간 동안 예열하는 단계;
상기 예열된 잉곳을 열간 압연하는 단계;
상기 잉곳을 냉간 압연하는 단계;
275-400℃의 온도에서 중간 어닐링(inter-annealing)하는 단계; 및
중간 어닐링 후, 20-35%의 % 냉간 가공(%CW)을 달성하는 최종 냉간 압연 단계를 행하는 단계
를 포함하는 방법에 의해 제조되는 알루미늄 합금 핀 스톡 재료.
청구항 11에 있어서, 상기 잉곳은 480℃에서 2-16시간 동안 예열되는 알루미늄 합금 핀 스톡 재료.
청구항 11에 있어서, 상기 잉곳은 2-12시간 동안 예열되는 알루미늄 합금 핀 스톡 재료.
청구항 11에 있어서, 상기 중간 어닐링 온도는 325 내지 375℃인 알루미늄 합금 핀 스톡 재료.
청구항 11에 있어서, 상기 중간 어닐링 온도는 300, 350 또는 400℃인 알루미늄 합금 핀 스톡 재료.
청구항 11에 있어서, 상기 중간 어닐링 온도는 300℃이고, %CW는 25%인 알루미늄 합금 핀 스톡 재료.
청구항 11에 있어서, 상기 중간 어닐링 온도는 350℃ 또는 400℃이고, %CW는 29%인 알루미늄 합금 핀 스톡 재료.
청구항 11에 있어서, 상기 최종 냉간 압연 단계에서 달성된 게이지는 45 마이크로미터 내지 80 마이크로미터인 알루미늄 합금 핀 스톡 재료.
청구항 11에 있어서, 브레이징 후에 측정된 130 MPa의 최소 극한 인장 강도를 갖는 알루미늄 합금 핀 스톡 재료.
청구항 11에 있어서, 브레이징 후에 측정된 137 MPa의 극한 인장 강도를 갖는 알루미늄 합금 핀 스톡 재료.
삭제
청구항 11에 있어서, 41.5% 또는 43.3% IACS(International Annealed Copper Standard)의 전기 전도성을 갖는 알루미늄 합금 핀 스톡 재료.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 상기 알루미늄 합금 제품을 포함하는 열 교환기.
청구항 23에 있어서, 상기 열 교환기는 자동차 열 교환기인 열 교환기.
청구항 23에 있어서, 상기 열 교환기는 라디에이터, 응축기 또는 증발기인 열 교환기.
삭제
알루미늄 합금 핀 스톡 재료를 제조하기 위한 방법으로서,
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 상기 알루미늄 합금을 잉곳으로 직접 냉각 주조하는 단계;
상기 잉곳을 450 내지 500℃로 2 시간 내지 16 시간 동안 예열하는 단계;
상기 예열된 잉곳을 열간 압연하는 단계;
상기 잉곳을 냉간 압연하는 단계;
275-400℃의 온도에서 중간 어닐링(inter-annealing)하는 단계; 및
중간 어닐링 후, 20-35%의 % 냉간 가공(%CW)을 달성하는 최종 냉간 압연 단계를 행하는 단계
를 포함하는 방법.
청구항 27에 있어서, 상기 잉곳은 480℃에서 2-16시간 동안 예열되는 방법.
청구항 27에 있어서, 상기 잉곳은 2-12시간 동안 예열되는 방법.
청구항 27에 있어서, 상기 중간 어닐링 온도는 325 내지 375℃인 방법.
청구항 27에 있어서, 상기 중간 어닐링 온도는 300, 350, 또는 400℃인 방법.
청구항 27에 있어서, 상기 중간 어닐링 온도는 300℃이고, %CW는 25%인 방법.
청구항 27에 있어서, 상기 중간 어닐링 온도는 350℃ 또는 400℃이고, %CW는 29%인 방법.