KR102647952B1

KR102647952B1 - 내식성 고강도 브레이징 시트

Info

Publication number: KR102647952B1
Application number: KR1020207034773A
Authority: KR
Inventors: 바올루트 렌
Original assignee: 아르코닉 테크놀로지스 엘엘씨
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2024-03-14
Also published as: US11685973B2; US20210269897A1; EP3810417A4; KR20210011390A; CA3101328A1; WO2019245570A1; CN112638642A; EP3810417A1; WO2019245570A8; US20230272510A1; JP7393360B2; JP2021532985A

Abstract

브레이징 시트를 형성하기 위한 장치, 재료 및 방법은 냉각제 쪽의 부식 보호 층 및/또는 에어사이드와 냉각제 쪽의 층과 결합된 고강도 코어를 갖는다. 이 재료는, 부식성 환경에서 높은 피로 수명과 높은 유효 수명을 필요로 하는, 자동차 열 교환기와 같은 응용분야에 열 교환기 구성 요소, 예를 들어 튜브, 헤더, 플레이트 등을 사용할 수 있게 한다.

Description

내식성 고강도 브레이징 시트

본 발명은 브레이징 시트 재료, 열 교환기, 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 브레이징에 의해 조립체로 통합되는 열 교환기 구성 요소로 형성되는 알루미늄 합금 브레이징 시트로부터 열 교환기를 제조하기 위해 사용된 재료에 관한 것이다.

열 교환기를 제조하기 위한 다양한 장치, 재료 및 방법이 공지되어 있다. 알루미늄 열 교환기, 예컨대 라디에이터, 콘덴서, 히터 코어, 충전 공기 냉각기 등은, 분위기 제어된 브레이징(CAB)과 진공 브레이징을 포함한 브레이징 기술을 사용하여 주로 조립된다. 브레이징 공정에서, 복합 브레이징 시트의 브레이즈 라이너 층은, 예를 들어 퍼니스의 고온에 노출됨으로써 용융되고, 열 교환기 구성 요소, 예컨대 튜브와 헤더, 튜브와 핀 등 사이에 브레이즈 접합부를 형성하기 위한 필러 금속으로 역할을 한다.

열 교환기 재료 시장의 주요 추세 중 하나는 내식성을 유지하면서 높은 강도를 필요로 하는, 더 가벼운 게이지로의 이동이었다. 열 교환기 응용분야에서 전통적으로 사용되는 3xxx 알루미늄 합금은 관련 강도 제한이 있다. Mg는 알루미늄 합금을 강화하는 합금 원소이지만 Mg가 브레이징성(brazeability)에 미치는 부정적 효과로 인해 제어된 대기 브레이징(controlled atmosphere brazing, CAB)을 사용하여 브레이징된 재료에 대한 적용을 제한하였다는 것이 잘 알려져 있다. 강화용 Mg의 사용은 또한, Mg 함유 합금이 상승된 서비스 온도에서 과시효될 때 나타나는 특성들로 인해 제한된다. 과시효로 인해 합금 내의 용액에서 Mg를 빼내어 침전물이 조악해지고 완전히 과시효된 물질에서 강도가 저하되는 결과를 가져올 수 있다.

Cu는, 항공우주 응용분야와 같이 고강도를 필요로 하는 응용분야에서 널리 사용된 또 다른 합금 원소이다. 열 교환기 응용분야에서 고 Cu 함유 합금을 사용하기 위한 일부 노력이 이루어졌다. Wataru Narita와 Atsushi Fukumoto는 Cu/Mg 4-8(US 2016/0326614 A1)의 비율로 Mg와 함께 높은 Cu 첨가를 개시하였다. Kimura 등은 내부 부식을 위한 고강도 및 고 Zn 함유 희생 층에 도달하기 위해 Mg를 갖는 높은 Cu 합금을 개시하였다(EP 3 124 631 A1). Tsuruno 등은 고강도를 위한 고 Cu 합금을 개시하였다(EP 1 753 885 B1).

공지된 방법, 재료 및 장치에도 불구하고, 열 교환기를 제조하기 위한 대안적인 방법, 장치 및 재료의 필요성은 남는다.

개시된 주제는, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.6 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는 알루미늄 합금 코어 및 6 중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 2.0 중량%의 Mg; 최대 4.0 중량%의 Zn; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너가 있는 시트 재료에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 코어의 Zn은 코어의 매트릭스와 제2 상 입자 사이의 부식 전위차를 변경시키는 제2 상 입자를 형성한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 코어의 Zn은 Cu5Zn2Al, Cu3ZnAl3 또는 또 다른 Al-Cu-Zn/Al-Cu-Mg-Zn 상 중 적어도 하나를 형성한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 코어는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.4 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.7 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.4 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는 수측면(waterside) 라이너를 추가로 포함하고, 여기서 코어는 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.4 중량%의 Mg; 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는 수측면 라이너를 추가로 포함하고, 여기서 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.35 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.1 중량%의 Cu; 최대 1.3 중량%의 Mn, 최대 0.5 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 10 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는 수측면 라이너를 추가로 포함하고, 여기서 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.4 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너는 제1 4XXX 브레이즈 라이너이고, 추가로 제1 4XXX 브레이즈 라이너의 원위 코어에 배치된 제2 4XXX 브레이즈 라이너를 추가로 포함하고, 제2 4XXX 브레이즈 라이너는 6 중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 2.0 중량%의 Mg; 최대 4.0 중량%의 Zn; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖고, 여기서 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.4 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 수측면 라이너 및 코어와 브레이즈 라이너 사이에 위치한 인터라이너(interliner)를 추가로 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 인터라이너는 최대 0.3 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 최대 0.25 중량%의 Zn, 최대 0.25 중량%의 Ti; 최대 0.25 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖고, 여기서 수측면 라이너는 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖고, 코어는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.5 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 인터라이너는 최대 0.2 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 0.3 중량% 내지 0.9 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.35 중량%의 Mg; 최대 0.2 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖고, 여기서 수측면 라이너는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.2 중량%의 Mn, 최대 0.5 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 10 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖고, 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.5 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.6 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 인터라이너는 최대 0.15 중량%의 Si; 최대 0.4 중량%의 Fe, 0.2 중량% 내지 0.9 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.7 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 최대 0.15 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 0.1 중량% 내지 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖고, 여기서 수측면 라이너는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 0.9 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.4 중량%의 Mn, 최대 0.5 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 8 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖고; 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 열 교환기에는 유체를 통과시킬 수 있는 적어도 하나의 튜브, 및 튜브와 열 전도 접촉하는 적어도 하나의 핀(fin)이 있으며, 튜브는 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.6 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는 코어; 및 6 중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 2.0 중량%의 Mg; 최대 4.0 중량%의 Zn; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너를 갖고, 핀은 Zn이 첨가된 알루미늄 합금이고, 코어의 Zn은 튜브와 핀 사이의 부식 전위차를 감소시킨다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 핀 합금은 3003+Zn/3003모드이고 Zn 첨가는 0.5 중량% 이상이다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 최대 0.3 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Cu; 0.5중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 최대 0.25 중량%의 Zn, 최대 0.25 중량%의 Ti; 최대 0.25 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는 인터라이너, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는 수측면 라이너, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.5 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는 코어, 및 4XXX 브레이즈 라이너를 갖는 시트 재료를 제조하는 방법은 인터라이너, 수측면 라이너, 코어 및 브레이즈 라이너용 잉곳을 주조하는 단계; 인터라이너, 수측면 라이너, 코어 및 브레이즈 라이너용 잉곳을 최대 6시간의 침지 시간 동안 400℃ 내지 560℃의 온도 범위에서 예열하는 단계; 인터라이너, 수측면 라이너, 코어 및 브레이즈 라이너용 잉곳을 압연하여 적층 가능한 라미나를 형성하는 단계; 라미나를 복합재로 적층하는 단계; 및 복합재를 압연하여 시트 재료를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 복합재의 압연 단계는 400℃ 내지 520℃의 온도에서 수행된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 복합재의 압연 단계는 실온에서 수행된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 복합재의 압연 단계는 중간 게이지로 냉간 압연한 다음 340℃ 내지 420℃ 범위의 온도에서 중간 어닐링한 다음 최종 게이지로 냉간 압연하여 수행된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 냉각 압연 및 중간 어닐링 공정은 최종 게이지로 냉간 압연하기 전에 여러 번 수행된다. 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 복합재의 압연 단계는 최종 게이지로 직접 냉간 압연한 다음, 150℃ 내지 420℃의 온도 범위에서 최종 어닐링하여 수행된다.

본 발명을 보다 완전하게 이해하기 위해, 첨부 도면과 관련하여 고려된 예시적인 구현예에 대한 하기의 상세한 설명이 참조된다.
도 1a는 본 발명의 구현예에 따른 브레이징 시트의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 샘플의 두께 치수에서 중간 위치에 근접한 2.5% 구리를 갖는 코어 합금 샘플에서의 아연 레벨 및 부식 전위의 그래프이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 브레이징 시트의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 구현예에 따른 브레이징 시트의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 브레이징 시트의 두께를 통한 구리 레벨 및 부식 전위의 그래프이다.
도 6 은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 브레이징 시트의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 구현예에 따른 브레이징 시트의 단면도이다.
도 8은 열 교환기의 개략도이다.

본 발명의 양태는 알루미늄 합금 브레이징 시트의 코어 부분에 구리를 포함하는 이점을 인식하는 것이다. 코어의 Cu는 코어의 강도를 증가시킬 수 있지만, 코어, 브레이징 시트 및 브레이징 시트가 사용되는 열 교환기의 다른 부분의 내식성에도 영향을 미칠 수 있다. 본 발명의 양태는 Cu-함유 코어를 갖는 열 교환기 및 재료의 시스템 부식 특성을 향상시키는 접근법 및 제형에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 고 Cu 함유 합금은 Al-Cu 입자 및 Mg 첨가시, Al-Cu-Mg 입자와 같은 금속간 입자의 형성으로 인해 부식되기 쉽다. 이러한 금속간 입자는 이를 함유하는 합금을 강화하지만, 갈바닉 부식을 촉진하는 이것이 존재하는 코어 매트릭스에 비해 부식 전위차가 확립된다. 코어 재료에 고 Cu를 첨가하면 결과적인 합금은 더 음극이 되고, 열 교환기 구성 요소, 예컨대 튜브(들)와 핀(들) 사이의 부식 전위차가 증가할 수 있다. 통상적으로, 핀 재료는 열 교환기의 튜브 및 단부 플레이트 재료(브레이징 시트로 만들어짐)에 대해 양극이 되도록 설계되어 튜브와 단부 플레이트의 희생적 보호를 제공한다. 그러나, 브레이징 시트 재료의 코어의 Cu 함량으로 인해 부식 전위차가 너무 커지면, 핀의 부식이 가속화되어, 핀의 조기 부식 손상, 튜브의 핀에 의한 부식 보호 감소, 핀을 튜브에 조립함으로써 제공되는 기계적 무결성의 감소 및 관련 열 전달 효율의 감소를 초래할 수 있다. 본 발명에 따르면, 튜브와 같은, 고 Cu 함유 브레이징 재료 구조와 인접한 핀들 간의 부식 전위차는 핀 부식을 감소시키기 위해 조정될 수 있다.

본 발명의 양태에 따르면, 고 Cu 함량을 갖는 브레이징 시트의 내식성은, Zn을 코어 조성물에 첨가하고/하거나 다층 아키텍처를 이용하는 것을 포함하는 다양한 방식으로 증가될 수 있다. 일 구현예에서, 인터라이너는 브레이즈 라이너와 코어 사이에 위치할 수 있다. 인터라이너는 이하에서 추가로 설명되는 것과 상이한 유형일 수 있다. 선택적으로, 저 Cu 함량 및/또는 4XXX 브레이즈 라이너를 갖는 수측면 라이너는 에어사이드(airside) 브레이즈 라이너로부터 코어의 다른 면에 위치할 수 있다. 수측면 라이너는 또한 Cu 함유 코어에 존재하는 Zn에 추가하여 부식 방지를 돕기 위해 Zn을 포함할 수 있다.

도 1은 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.6 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 갖는 알루미늄 합금 코어(12)를 갖는 브레이징 시트 재료(10)를 도시한다. 도 1의 브레이징 시트(10)는 4XXX(4000) 시리즈 알루미늄 합금의 베이스 조성을 갖는 브레이즈 라이너(14)를 포함한다. 예를 들어, 6 중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 2.0 중량%의 Mg; 최대 4.0 중량%의 Zn; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 가짐.

본 발명에 개시된 코어, 브레이즈 라이너 및 인터라이너에 대한 각각의 조성물에서, 조성물은 조성물의 나머지로서 알루미늄 및 불순물을 갖는 각각의 열거된 원소의 중량%로 표현되는 알루미늄 합금이다. 원소의 조성 범위는 본원에 문자 그대로 표현된 것처럼 모든 중간 값을 포함한다. 예를 들어, 상기 조성물에서, 0.1% 내지 1.2% 범위의 Si는 0.100부터 1.200까지 0.001의 증감으로 0.1, 0.101, 0.102, 0.103, 0.199 등 및 모든 중간 값, 예컨대 0.125, 0.15, 0.901, 1.101을 포함한다.

일례로, 도 1에 도시된 브레이징 시트 재료(10)는 내연기관(도시되지 않음)으로의 흡입 공기를 냉각시키기 위해 터보 차저 또는 슈퍼차저(도시되지 않음)와 함께 작동하는 공기 충전 냉각기/열 교환기 HE(도 8에 개략적으로 도시됨)에 적합할 것이다. 공기 충전 냉각기는 그 자체로 알려져 있으며 상업적으로 이용 가능하다. 공기 충전 냉각기는 브레이징 시트(10)로부터 제작되고 브레이징에 의해 결합된 튜브(T), 단부 플레이트(P) 및 헤더(HD)로부터 형성될 수 있다. 코어층(12)은 각각 튜브(T)의 내부 표면(IS1, IS2, IS3), 단부 플레이트(P) 및 헤더(HD)를 형성하고, 브레이즈 라이너(14)는 각각 열 교환기(HE)의 튜브(T)의 외부 표면(ES1, ES2, ES3), 단부 플레이트(P) 및 헤더(HD) 상에 있을 것이다. 브레이징 시트 재료(10)와 외부 핀(EF) 및 내부 핀(IF)의 상호작용이 아래에 설명되어 있다. 엔진 흡입 공기(F1)는 통상적으로 필터링되고 부식성이 높지 않지만, 염분 공기 및 습한 기후 조건으로 인해 흡입 공기가 더 부식성이 될 수 있다. 응용분야에 따라, 열 교환기 외부의 열교환 매체(F2), 예를 들어, 냉각제, 해수 또는 산성 수분을 갖는 공기는 모두 부식 가능성을 증가시킬 수 있다. 이러한 모든 이유로, 브레이징 시트 재료는 상업적으로 허용 가능한 정상 사용 기간 동안 부식하지 않고 공기 및/또는 냉각제와 같은 적용 가능한 내부 및 외부 유체에 대한 노출을 견디도록 내식성이어야 한다. 또한, 열 교환기(HE)는 튼튼하고 무게가 가벼워야 한다.

전술한 바와 같이, 도 1의 구현예의 코어(12)에서 0.05 내지 1.0의 양으로 Zn의 존재는 코어(12) 및 브레이징 시트(10)의 부식 전위를 조정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, Zn 첨가는 Cu5Zn2Al 및 Cu3ZnAl3 상(제2 상 입자), 및/또는 다른 Al-Cu-Zn/Al-Cu-Mg-Zn 상을 형성할 수 있으며, 이는 매트릭스(코어(12)의 나머지 부분)와 제2 상 입자 사이의 부식 전위차를 변경시키고 갈바닉 부식 전위를 감소시킨다.

도 2는 2.5 중량% Cu 합금에 Zn 첨가를 위한 중량%의 Zn 레벨(X축)에 따라 코어(12)의 중간 위치(중심에서 두께의 50%)에서 추정된 부식 전위(Y축)의 그래프(16)를 도시한다. 도 2는 본 발명에 따라, Zn이 고 Cu-함유 코어(12)에 첨가되어 부식 전위를 감소시킬 수 있음을 보여준다.

도 1의 2층 브레이징 시트(10)의 또 다른 구현예에 따르면, 알루미늄 합금 코어(12)는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.4 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.7 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는다.

도 1의 2층 브레이징 시트(10)의 또 다른 구현예에 따르면, 알루미늄 합금 코어(12)는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.4 중량%의 Mg, 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는다.

도 3은 코어(22), 브레이즈 라이너(24) 및 수측면 라이너(26)를 갖는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 브레이징 시트 재료(20)를 도시한다. 도 1에 도시된 구현예에서와 같이, 코어(22)는 상당한 Cu 함량을 가지며 Zn 첨가를 이용하여 코어 합금 내의 부식 전위를 조정하고 부식 수명을 개선한다. 전술한 바와 같이, Zn 첨가는 Cu5Zn2Al 및 Cu3ZnAl3 상, 및/또는 다른 Al-Cu-Zn/Al-Cu-Mg-Zn 상을 형성할 수 있으며, 이는 매트릭스와 제2 상 입자 사이의 부식 전위차를 변경시키고 갈바닉 부식 전위를 감소시킨다. 3층 브레이징 시트(20)의 코어(22)의 Cu 및 Zn 함량은, 일 구현예에서, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는 저 Cu 함유 합금인, 수측면 라이너(26)의 존재에 기초하여 조정될 수 있다. 3층 브레이징 시트(26)의 이러한 구현예에서, 알루미늄 합금 코어(22)는 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.4 중량%의 Mg; 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는다. 브레이즈의 라이너(24)(에어사이드)의 조성은 6 중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 2.0 중량%의 Mg; 최대 4.0 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부일 것이다.

도 3의 3층 브레이징 시트(20)의 또 다른 구현예에 따르면, 수측면 라이너(26)는 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는 저 Cu 함유 합금이고, 알루미늄 합금 코어(22)는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.35 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는다. 브레이즈 라이너(24)의 조성은 상기와 동일할 것이다.

도 3의 3층 브레이징 시트(20)의 또 다른 구현예에 따르면, 수측면 라이너(26)는 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.1 중량%의 Cu; 최대 1.3 중량%의 Mn, 최대 0.5 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 10 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는 저 Cu 함유 합금이고, 알루미늄 합금 코어(22)는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.4 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는다. 브레이즈 라이너(24)의 조성은 상기와 동일할 것이다.

도 3의 3층 브레이징 시트(20)의 또 다른 구현예에서, 수측면 라이너(26)는 6 중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 2.0 중량%의 Mg; 최대 4.0 중량%의 Zn; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는 4XXX 브레이즈 라이너로 대체되고, 알루미늄 합금 코어(22)는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.4 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는다.

도 4는 코어(32), 브레이즈 라이너(34), 수측면 라이너(36) 및 코어(32)와 브레이즈 라이너(34) 사이에 위치한 인터라이너(38)를 갖는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 브레이징 시트 재료(30)를 도시한다. 인터라이너(38)는 미국 특허 일련 번호 4,649,087 및 4,828,794에서 식별된 것과 같은 합금을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 "수명이 긴 알루미늄 합금"일 수 있다. 수명이 긴 알루미늄 합금은 코어 합금으로 열 교환기 응용분야에 사용되었다. 합금 조성물은 고 Mn 및 저 Si로 설계된다. 브레이즈 공정에서, Si는 브레이즈 라이너에서 코어로 확산되어 용액에서 Mn을 빼내고 분산 구조를 갖는 층을 형성한다. 분산 구조를 갖는 층은 용액 내 상이한 Mn 레벨로 인해 나머지 코어에 대해 양극이 되고, 이는 코어에 희생 부식 보호를 제공한다. 따라서 수명이 긴 코어 합금은 부식성 환경에서 양호한 부식 수명을 갖는다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 브레이징 시트 아키텍처는 고 Cu 함유 코어(32)와 함께 인터라이너(38)로서 수명이 긴 합금의 부식 보호 특성을 이용하도록 설계되며, 인터라이너(38)는 고강도 코어(32)의 구리-함유 합금에 부식 방지를 제공한다.

도 1 및 도 3에 도시된 구현예에서와 같이, 코어(32)는 Zn 첨가를 이용하여 코어 합금 내의 부식 전위를 조정하고 부식 수명을 개선한다. 4층 브레이징 시트(30)의 코어(32)의 Cu 및 Zn 함량은 수측면 라이너(36) 및 인터라이너(38)의 존재에 기초하여 조정될 수 있다. 4층 브레이징 시트(30)의 일 구현예에서, 인터라이너(38)는 최대 0.3 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 최대 0.25 중량%의 Zn, 최대 0.25 중량%의 Ti; 최대 0.25 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부 등의 조성을 갖는다. 수측면 라이너(36)는 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부 등의 조성을 갖는 저 Cu 함유 합금이다. 알루미늄 합금 코어(32)는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si, 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.5 중량%의 Cu, 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg, 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는다. 브레이즈 라이너(34)(에어사이드)의 조성은 6 중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 2 중량%의 Mg; 최대 4 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부일 것이다.

4층 브레이징 시트(30)의 또 다른 구현예에서, 인터라이너(38)는 최대 0.2 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 0.3 중량% 내지 0.9 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.35 중량%의 Mg; 최대 0.2 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는다. 수측면 라이너(36)는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.2 중량%의 Mn, 최대 0.5 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 10 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부 등의 조성을 갖는 저 Cu 함유 합금이다. 알루미늄 합금 코어(32)는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.5 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.6 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는다. 브레이즈 라이너(34)(에어사이드)의 조성은 6 중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 2 중량%의 Mg; 최대 4 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부일 것이다.

4층 브레이징 시트(30)의 또 다른 구현예에서, 인터라이너(38)는 최대 0.15 중량%의 Si; 최대 0.4 중량%의 Fe, 0.2 중량% 내지 0.9 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.7 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 최대 0.15 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는다. 수측면 라이너(36)는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 0.9 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.4 중량%의 Mn, 최대 0.5 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 8 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는 저 Cu 함유 합금이다. 알루미늄 합금 코어(32)는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부의 조성을 갖는다. 브레이즈의 라이너(34)(에어사이드)의 조성은 6 중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 1.8 중량%의 Mg; 최대 3.5 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부일 것이다.

도 3의 브레이징 시트(20)에서와 같이, 수측면 라이너(36)는 전술한 바와 같이 4XXX 브레이즈 라이너로 대체될 수 있다. 이 경우, 코어(32) 및 인터라이너(38)의 조성은 다음과 같이 조정될 것이다:

도 5는 브레이징 시트(30)의 다양한 깊이(x축)에서 도 4의 브레이징 시트(30)와 같은 브레이징 시트(30) 내의 중량%의 구리 레벨(42)(좌측 Y축)의 그래프(40)이다. 측정은 (깊이/두께로 0 마이크론 내지 24 마이크론인) 브레이즈 라이너(34)의 표면에서 시작하여 중간층(38)(24 마이크론 내지 40 마이크론), 코어(32)(40 마이크론 내지 180 마이크론) 및 수측면 라이너(36)(180 마이크론 내지 200 마이크론)를 통해 수행된다. 도시된 바와 같이, 구리 레벨은 브레이즈 라이너(34)(0.04 중량% 내지 0.25 중량%)에서 최저이고, 인터라이너(38)를 통해 상승하고(0.25 중량%에서 1.25 중량%로), 코어(32)의 중심에서 정점에 달하고(2.40 중량%), 그 다음 수측면 라이너(36)의 표면에서 0.30 중량%로 하강한다. 부식 전위(우측 Y축)는 도 2에 도시된 바와 같이 브레이징 시트에서 Cu의 존재와 거의 유사하다. 보다 구체적으로, 부식 전위는 브레이즈 라이너(34)의 표면에서 시작하여 최저(약 -744 mV)이고, -690 mV부터 중간층(38)을 통해 -730 mV에서 -690 mV로 증가하고, 코어(32)의 중심에서 -644 mV에서 정점에 달하고, 수측면 라이너(36)의 표면에서 -690 mV에서 -730 mV로 수측면 라이너(36)를 통해 하강한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에서, 브레이징 시트(30)의 부식 특성을 개선하기 위한 접근법은 Cu가 낮은 인터라이너(38)를 사용하여 브레이징 시트(30)의 코어(32)의 한쪽에 있는 브레이즈 라이너(34)의 외부 표면과 다른 쪽에 있는 수측면 라이너(36)로부터 Cu 구배를 확립한다. 이는 코어(32) 양쪽의 낮은 Cu 레벨이 코어(32)에 부식 보호를 제공하는, Cu 레벨 차이에 기인하는 브레이징 시트(30)의 두께를 통한 부식 전위차를 야기한다.

본 발명의 일 양태는 코어(예를 들어, 12, 22, 32)의 높은 Cu 레벨이 열 교환기 구성 요소, 예컨대 브레이징 재료(10, 20, 30)로부터 제조된 튜브, 및 열 전달을 용이하게 하는 데 사용되는 핀 간의 부식 전위에 큰 차이를 초래할 수 있다는 인식이다. 예를 들어, 도 8은 튜브 T 외부에 있는 핀(EF)뿐만 아니라 튜브 T 내부에 있는 핀(IF)을 갖는 열 교환기(HE)를 개략적으로 도시한다. 내부 핀(IF)은 헤더(HD)와 튜브(T) 사이의 튜브(T)를 통해 흐르는 압축 공기와 같은 유체(F1) 사이에서 열을 전달하는 데 도움이 된다. 외부 핀(EF)은 튜브(T)와 외부 유체(F2), 예를 들어, 대기 또는 액체 냉각제 사이에 열을 전달하는 데 도움이 된다. 튜브(T)와 내부 핀(IF) 및 외부 핀(EF) 사이의 접촉은 열 전달을 촉진하고 또한 튜브(T)를 구조적으로 기계적으로 지지한다. 따라서, 내부 핀(IF) 및/또는 외부 핀(EF)의 부식은 열 교환기(HE)의 열 교환 효율에 부정적인 영향을 미칠 뿐만 아니라, 구조적 강도 및 무결성을 감소시킬 것이다. 일반적으로, Zn이 첨가된 일반적으로 사용되는 3003+Zn/3003mod와 같은 핀 합금은 튜브에 희생 부식 보호를 제공하기 위해 튜브에 대해 양극이 되는 약 0.5 중량% 이상의 Zn을 포함하는 조성을 갖는다. 그러나, 튜브를 제조하기 위해 사용된 브레이징 시트의 코어 합금의 부식 전위가 상당히 음극이고 튜브와 핀 사이의 부식 전위차가 상당히 큰 경우, 조기 부식 때문에 핀이 손상될 수 있다. 이는 핀이 튜브에 제공하는 기계적 지지를 감소시켜 열 교환기 조립체의 기계적 무결성을 저하시키고, 핀 보호 부재로 인해 튜브 부식 위험이 높아질 수 있다. 본 발명에 따르면, 코어에 첨가된 Zn은 튜브와 같은 구조물을 형성하기 위해 사용되는 브레이징 시트(40)의 부식 전위를 낮추기 위해 사용되며, 이에 따라 희생 부식 보호를 제공하는 열 교환기 구성 요소, 예를 들어, 핀은 심각하게 부식되지 않고 결과적인 열 교환기의 무결성이 보존된다.

브레이징 시트 제조에 사용되는 기계적 및 열적 실행

제조 실행은 고강도 코어 합금과 4xxx 브레이즈 라이너 합금의 잉곳을 주조하는 것, 및 이를 활용하는 구현예의 경우, 4층 아키텍처에 대하여 3xxx 인터라이너 합금, 및/또는 7xxx/3xxx+Zn 수측면 라이너 합금을 주조하는 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일부 구현예에서, 잉곳은 라이너 또는 인터라이너로 압연하기 전에 최대 6시간의 침지 시간 동안 400℃ 내지 560℃의 온도 범위에서 예열 또는 균질화를 거친다. 고강도 코어 잉곳은 또한 유사한 열 처리를 거칠 수 있다. 일부 구현예에서, 잉곳은 압연 전에 열처리를 거치지 않는다. 일부 구현예에서, 고강도 코어 잉곳은 열간 압연 전에 열처리를 거치지 않는다.

일부 구현예에서, 복합재는 열간 압연을 위한 재열 공정을 거치는 3층 또는 4층으로 구성된다. 열간 압연 온도는 400℃ 내지 520℃의 범위이다.

일부 구현예에서, 복합재는 중간 게이지로 냉간 압연된 다음 340℃ 내지 420℃의 온도 범위 및 최대 8시간의 침지 시간에서 중간 어닐링을 거친다. 중간 어닐링 후의 복합재는 다시 더 가벼운 게이지 또는 최종 게이지로 냉간 압연된다. 일부 구현예에서, 재료는 한 번 이상의 중간 어닐링을 거친 다음 더 가벼운 게이지로 압연되고 나서 또 다른 중간 어닐링을 거칠 수 있다. 일부 구현예에서, 최종 게이지에서의 재료는 150℃ 내지 420℃의 온도 범위 및 최대 8시간의 침지 시간에서 최종 부분적 어닐링 또는 완전 어닐링을 거친다.

일부 구현예에서, 복합재는 중간 어닐링 없이 최종 게이지로 직접 냉간 압연된 다음, 150℃ 내지 420℃의 온도 범위 및 최대 8시간의 침지 시간에서 최종 부분적 어닐링 또는 완전 어닐링을 거친다.

실험 결과

다양한 조성을 갖는 코어, 인터라이너 및 수측면 라이너의 다양한 예를 준비하였다. 상당한 Cu 함량을 갖는 고강도 코어 합금의 조성은 표 1에 나와 있고, 인터라이너에 대한 수명이 긴 합금 조성은 표 2에 나와 있고, 수측면 라이너 조성은 표 3에 있다.

표 1. 고강도 코어 합금의 실험적 화학 조성.

표 2. 인터라이너 합금의 화학 조성.

표 3. 수측면 라이너 합금의 화학 조성.

표 4는 표 1 내지 표 3의 열거된 코어, 인터라이너 및 수측면 라이너로부터 제조된 실험 샘플의 브레이즈 전 인장 특성을 열거한다. 모든 예에서, 4000 시리즈 브레이즈 라이너(24, 34)를 사용하였다.

표 4. 브레이즈 전 인장 특성

표 5는 표 4의 실험 샘플의 후-브레이즈 인장 특성을 열거한다.

표 5. 브레이즈 후 인장 특성

표 6은 표 5로부터 추출된 2개의 샘플, 즉, 샘플 D 및 샘플 L에 대한 브레이즈 후 인장 특성을 열거한다. 코어 9에 Zn을 첨가하면 브레이즈 후 샘플의 연화가 감소되고, 이에 따라 브레이즈 후 강도가 개선되었다. 샘플 D는 브레이즈 후 + 자연 에이징 조건에 대해 낮은 UTS를 나타낸 반면, 샘플 L은 동일한 제조 공정과 동일한 브레이즈 후 조건하에 UTS 감소를 보이지 않았다. 차이는 샘플 D의 코어 4 합금에는 Zn이 없었지만 코어 합금 9에는 Zn이 있었다는 것이다.

표 6. 브레이즈 후 인장 특성 비교

표 4 및 표 5의 모든 샘플은 외부 부식에 대한 내성을 나타냈다. 인터라이너는 고강도 코어 합금에 양호한 부식 보호를 제공하여 샘플이 깊은 부식 구멍 없이 40일 동안 SWAAT를 통과하였다.

도 6은 0.13 mm 게이지에서, 브레이즈 라이너(34)/외부 표면(도 4 참조) 측에 40일 동안 적용된 SWAAT 부식 시험 후에 도 4에 도시된 것과 같은 4층 브레이징 시트(30)의 샘플 H로서 표 4 및 표 5에 기재된 조성을 갖는 브레이징 시트(40)를 보여준다. 이와 관련하여, 도 6은, 예를 들어, 열 교환기(HE)의 외부 표면(ES1, ES2, ES3)에 적절할 수 있는 외부 부식 시험을 보여준다(도 8 참조). 도 6에서, 상부 표면 U는 외부 표면이다.

샘플은 내부 부식에 대한 양호한 내성을 나타냈다. 수측면 라이너는 냉각제 측의 고강도 코어에 양호한 부식 보호를 제공하였다. 도 7은 4개월 동안 내부 부식(OY) 시험 후에 0.2 mm 게이지에서 샘플 H로서 표 4 및 표 5에 기재된 조성을 갖는 브레이징 시트(40)를 보여준다. 이 시험에서, 수측면 라이너(36)는 부식 용액에 노출되었다. 도 7에서, 상부 표면 U는 수측면 라이너(36) 측이다.

본 발명은 원소 주기율표에 나타나는 원소에 대한 표준 약어, 예를 들어 Mg(마그네슘), O(산소), Si(규소), Al(알루미늄), Bi(비스무스), Fe(철), Zn(아연), Cu(구리), Mn(망간), Ti(티타늄), Zr(지르코늄), F(불소), K(칼륨), Cs(세슘) 등을 사용한다.

도면은 본 명세서의 일부를 구성하고, 본 발명의 예시적인 구현예를 포함하고, 이의 다양한 목적 및 특징을 예시한다. 또한, 도면에 나타낸 임의의 측정, 사양 등은 예시하기 위한 것이며, 제한하기 위한 것은 아니다. 따라서, 본원에 개시된 특정 구조적 및 기능적 세부사항은 제한적인 것으로 해석되어서는 안되며, 단지 당업자에게 본 발명을 다양하게 사용하도록 교시하기 위한 대표적인 기준으로서만 해석되어야 한다.

개시된 이점 및 개선 중에서, 본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부된 도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 발명의 상세한 구현예가 본원에 개시되어 있지만, 개시된 구현예는 다양한 형태로 구현될 수 있는 본 발명의 단지 예시임을 이해해야 한다. 또한, 본 발명의 다양한 구현예와 관련하여 주어진 각각의 예는 예시하기 위한 것이며, 제한하기 위한 것은 아니다.

명세서 및 청구범위 전체에 걸쳐, 다음의 용어는 문맥상 달리 명확하게 언급하지 않는 한, 본원에서 명시적으로 연관된 의미를 사용한다. 본원에서 사용된 문구, "일 구현예에서" 및 "일부 구현예에서"는 반드시 동일한 구현예(들)를 지칭하지는 않지만, 동일한 구현예(들)를 지칭할 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 문구, "또 다른 구현예에서" 및 "일부 다른 구현예에서"는 반드시 다른 구현예를 지칭하지는 않지만, 다른 구현예를 지칭할 수 있다. 따라서, 후술하는 바와 같이, 본 발명의 다양한 구현예는 본 발명의 범주 또는 사상을 벗어나지 않고 쉽게 조합될 수 있다.

또한, 본원에서 사용된 용어 "또는"은 포괄적인 "또는" 작용어이며, 문맥상 달리 명확하게 언급하지 않는 한 "및/또는"이라는 용어와 동등하다. 용어 "기초한"은 배타적이지 않으며, 문맥상 달리 명확하게 언급하지 않는 한, 설명되지 않은 추가 요소에 기초할 수 있다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐, "한" 및 "하나의"의 의미는 복수의 참조를 포함한다. "내(in)"의 의미는 "내(in)" 및 "위(on)"를 포함한다.

이제 다음의 번호가 매겨진 조항을 참조하여 본 발명의 양태를 설명할 것이다:

1. 다음을 포함하는, 시트 재료:

0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.6 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 알루미늄 합금 코어; 6 중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 2.0 중량%의 Mg; 최대 4.0 중량%의 Zn; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너.

2. 조항 1에 있어서, 코어의 Zn은 코어의 매트릭스와 제2 상 입자 사이의 부식 전위차를 변경시키는 제2 상 입자를 형성하는, 시트 재료.

3. 조항 1 또는 2에 있어서, 코어의 Zn은 Cu5Zn2Al, Cu3ZnAl3 또는 또 다른 Al-Cu-Zn/Al-Cu-Mg-Zn 상 중 적어도 하나를 형성하는, 시트 재료.

4. 조항 1 내지 3 중 어느 한 조항에 있어서, 코어는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.4 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.7 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.

5. 조항 1 내지 4 중 어느 한 조항에 있어서, 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.2중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.4 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.

6. 조항 1 내지 5 중 어느 한 조항에 있어서, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 수측면 라이너를 추가로 포함하고, 여기서 코어는 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.4 중량%의 Mg; 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.

7. 조항 1 내지 6 중 어느 한 조항에 있어서, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 수측면 라이너를 추가로 포함하고, 여기서 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.35 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.

8. 조항 1 내지 7 중 어느 한 조항에 있어서, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.1 중량%의 Cu; 최대 1.3 중량%의 Mn, 최대 0.5 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 10 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 수측면 라이너를 추가로 포함하고, 여기서, 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.4 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.

9. 조항 1 내지 8 중 어느 한 조항에 있어서, 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너는 제1 4XXX 브레이즈 라이너이고, 제1 4XXX 브레이즈 라이너의 원위 코어에 배치된 제2 4XXX 브레이즈 라이너를 추가로 포함하고, 제2 4XXX 브레이즈 라이너는 6 중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 2.0 중량%의 Mg; 최대 4.0 중량%의 Zn; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고, 여기서 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.2 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.4 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.

10. 조항 1 내지 9 중 어느 한 조항에 있어서, 수측면 라이너 및 코어와 브레이즈 라이너 사이에 위치한 인터라이너를 추가로 포함하는, 시트 재료.

11. 조항 1 내지 10 중 어느 한 조항에 있어서, 인터라이너는 최대 0.3 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 최대 0.25 중량%의 Zn, 최대 0.25 중량%의 Ti; 최대 0.25 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고, 수측면 라이너는 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고, 코어는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.5 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.

12. 조항 1 내지 10 중 어느 한 조항에 있어서, 인터라이너는 최대 0.2 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 0.3 중량% 내지 0.9 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.35 중량%의 Mg; 최대 0.2 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고, 수측면 라이너는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.2 중량%의 Mn, 최대 0.5 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 10 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고, 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 0.5 중량% 내지 2.5 중량%의 Cu; 1.0 중량% 내지 1.6 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.

13. 조항 1 내지 10 중 어느 한 조항에 있어서, 인터라이너는 최대 0.15 중량%의 Si; 최대 0.4 중량%의 Fe, 0.2 중량% 내지 0.9 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.7 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 최대 0.15 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 0.1 중량% 내지 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고, 수측면 라이너는 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 0.9 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.4 중량%의 Mn, 최대 0.5 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 8 중량%의 Zn, 최대 0.1 중량%의 Ti; 최대 0.1 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고, 코어는 0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn, 최대 0.18 중량%의 Ti; 최대 0.18 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.

14. 유체를 통과시킬 수 있는 적어도 하나의 튜브, 및 튜브와 열 전도 접촉하는 적어도 하나의 핀을 포함하는 열 교환기로서, 튜브는 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 0.6 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.6 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 코어; 또는 대안으로 조항 1 내지 13 중 어느 한 조항에 따라 제조된 코어; 및 6중량% 내지 13 중량%의 Si; 최대 0.8 중량%의 Fe, 최대 0.3 중량%의 Cu; 최대 0.2 중량%의 Mn, 최대 2.0 중량%의 Mg; 최대 4.0 중량%의 Zn; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너를 갖고, 핀은 Zn이 첨가된 알루미늄 합금을 포함하고, 코어의 Zn은 튜브와 핀 사이의 부식 전위차를 감소시키는, 열 교환기.

15. 조항 14에 있어서, 핀 합금은 3003+Zn/3003mod이고 Zn 첨가는 0.5 중량% 이상인, 열 교환기.

16. 최대 0.3 중량%의 Si; 최대 0.5 중량%의 Fe, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.3 중량%의 Mg; 최대 0.25 중량%의 Zn, 최대 0.25 중량%의 Ti; 최대 0.25 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 인터라이너, 0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 최대 0.2 중량%의 Cu; 최대 1.5 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn, 최대 0.16 중량%의 Ti; 최대 0.16 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 수측면 라이너, 0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si; 최대 1.0 중량%의 Fe, 1.0 중량% 내지 2.5 중량%의 Cu; 0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn, 최대 0.6 중량%의 Mg; 0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn, 최대 0.2 중량%의 Ti; 최대 0.2 중량%의 Zr; 알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 코어, 및 4XXX 브레이즈 라이너, 또는 대안적으로 조항 1 내지 15 중 어느 한 조항에 따른 코어, 인터라이너 및 또는 브레이즈 라이너를 갖는 시트 재료를 제조하는 방법으로서, 다음의 단계를 포함한다:

인터라이너, 수측면 라이너, 코어 및 브레이즈 라이너용 잉곳을 주조하는 단계; 인터라이너, 수측면 라이너, 코어 및 브레이즈 라이너용 잉곳을 최대 6시간의 침지 시간 동안 400℃ 내지 560℃의 온도 범위에서 예열하는 단계; 인터라이너, 수측면 라이너, 코어 및 브레이즈 라이너용 잉곳을 압연하여 적층 가능한 라미나를 형성하는 단계; 라미나를 복합재로 적층하는 단계; 복합재를 압연하여 시트 재료를 형성하는 단계.

17. 조항 16에 있어서, 복합재의 압연 단계는 400℃ 내지 520℃의 온도에서 수행되는, 방법.

18. 조항 16에 있어서, 복합재의 압연 단계는 실온에서 수행되는, 방법.

19. 조항 16에 있어서, 복합재의 압연 단계는 중간 게이지로 냉간 압연한 다음 340℃ 내지 420℃ 범위의 온도에서 중간 어닐링한 다음 최종 게이지로 냉간 압연하여 수행되는, 방법.

20. 조항 16에 있어서, 복합재의 압연 단계는 최종 게이지로 직접 냉간 압연한 다음, 150℃ 내지 420℃의 온도 범위에서 최종 어닐링하여 수행되는, 방법.

본 발명의 다수의 구현예가 설명되었지만, 이들 구현예는 단지 예시적인 것이고, 제한적인 것은 아니며, 많은 수정이 당업자에게 명백할 수 있다는 것이 이해된다. 또한, 다양한 단계는 임의의 원하는 순서로 수행될 수 있다(그리고 임의의 원하는 단계가 추가될 수 있고/있거나 임의의 원하는 단계가 제거될 수 있다. 이러한 모든 변형 및 수정은 본 청구범위의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si,
최대 0.6 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.6 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn,
최대 0.6 중량%의 Mg,
0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn,
최대 0.2 중량%의 Ti,
최대 0.2 중량%의 Zr,
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 알루미늄 합금 코어; 및
6 중량% 내지 13 중량%의 Si,
최대 0.8 중량%의 Fe,
최대 0.3 중량%의 Cu,
최대 0.2 중량%의 Mn,
최대 2.0 중량%의 Mg,
최대 4.0 중량%의 Zn,
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너를 포함하고,
코어의 Zn은 코어의 매트릭스와 제2 상 입자 사이의 부식 전위차를 변경시키는 제2 상 입자를 형성하고,
코어의 Zn은 Cu5Zn2Al, Cu3ZnAl3 또는 또 다른 Al-Cu-Zn/Al-Cu-Mg-Zn 상 중 적어도 하나를 형성하는, 시트 재료.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 코어는:
0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si,
최대 0.6 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.4 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.7 중량%의 Mn,
최대 0.6 중량%의 Mg,
0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn,
최대 0.2 중량%의 Ti,
최대 0.2 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.
제1항에 있어서, 코어는:
0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si,
최대 0.6 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn,
최대 0.4 중량%의 Mg,
0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn,
최대 0.18 중량%의 Ti,
최대 0.18 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.
제1항에 있어서,
0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si,
최대 1.0 중량%의 Fe,
최대 0.3 중량%의 Cu,
최대 1.5 중량%의 Mn,
최대 0.6 중량%의 Mg,
0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn,
최대 0.16 중량%의 Ti,
최대 0.16 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고,
상기 코어의 제 1 측면에 배치되는 수측면(waterside) 라이너를 추가로 포함하고, 여기서 상기 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너는 상기 제 1 측면의 반대편인 상기 코어의 제 2 측면에 배치되고,
여기서 코어는
0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si,
최대 0.6 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn,
최대 0.4 중량%의 Mg,
0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn,
최대 0.18 중량%의 Ti,
최대 0.18 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.
제1항에 있어서,
0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si,
최대 1.0 중량%의 Fe,
최대 0.2 중량%의 Cu,
최대 1.5 중량%의 Mn,
최대 0.6 중량%의 Mg,
0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn,
최대 0.16 중량%의 Ti,
최대 0.16 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고,
상기 코어의 제 1 측면에 배치되는 수측면 라이너를 추가로 포함하고, 여기서 상기 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너는 상기 제 1 측면의 반대편인 상기 코어의 제 2 측면에 배치되고,
여기서 코어는
0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si,
최대 0.5 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn,
최대 0.35 중량%의 Mg,
0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn,
최대 0.2 중량%의 Ti,
최대 0.2 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.
제1항에 있어서,
0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si,
최대 0.8 중량%의 Fe,
최대 0.1 중량%의 Cu,
최대 1.3 중량%의 Mn,
최대 0.5 중량%의 Mg,
0.5 중량% 내지 10 중량%의 Zn,
최대 0.1 중량%의 Ti,
최대 0.1중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고,
상기 코어의 제 1 측면에 배치되는 수측면 라이너를 추가로 포함하고, 여기서 상기 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너는 상기 제 1 측면의 반대편인 상기 코어의 제 2 측면에 배치되고,
여기서, 코어는
0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si,
최대 0.5 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.4 중량%의 Mn,
최대 0.3 중량%의 Mg,
0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn,
최대 0.18 중량%의 Ti,
최대 0.18 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.
제1항에 있어서, 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너는 제1 4XXX 브레이즈 라이너이고, 상기 시트 재료는 상기 코어의 제 1 측면에 배치된 제2 4XXX 브레이즈 라이너를 추가로 포함하고, 여기서 상기 제1 4XXX 브레이즈 라이너는 상기 제 1 측면의 반대편인 상기 코어의 제 2 측면에 배치되고,
제2 4XXX 브레이즈 라이너는
6 중량% 내지 13 중량%의 Si,
최대 0.8 중량%의 Fe,
최대 0.3 중량%의 Cu,
최대 0.2 중량%의 Mn,
최대 2.0 중량%의 Mg,
최대 4.0 중량%의 Zn, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고,
여기서 코어는
0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si,
최대 0.5 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.4 중량%의 Mn,
최대 0.3 중량%의 Mg,
0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn,
최대 0.18 중량%의 Ti,
최대 0.18 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.
제1항에 있어서,
상기 코어의 제 1 측면에 배치되는 수측면 라이너로서, 여기서 상기 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너는 상기 제 1 측면의 반대편인 상기 코어의 제 2 측면에 배치되는, 상기 수측면 라이너; 및
코어와 브레이즈 라이너 사이에 위치한 인터라이너(interliner)를 추가로 포함하는, 시트 재료.
제10항에 있어서,
인터라이너는
최대 0.3 중량%의 Si,
최대 0.5 중량%의 Fe,
0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn,
최대 0.3 중량%의 Mg,
최대 0.25 중량%의 Zn,
최대 0.25 중량%의 Ti,
최대 0.25 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고,
수측면 라이너는
0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si,
최대 1.0 중량%의 Fe,
최대 0.2 중량%의 Cu,
최대 1.5 중량%의 Mn,
최대 0.6 중량%의 Mg,
0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn,
최대 0.16 중량%의 Ti,
최대 0.16 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고,
코어는
0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si,
최대 1.0 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.5 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn,
최대 0.6 중량%의 Mg,
0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn,
최대 0.2 중량%의 Ti,
최대 0.2 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.
제10항에 있어서,
인터라이너는
최대 0.2 중량%의 Si,
최대 0.5 중량%의 Fe,
0.3 중량% 내지 0.9 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn,
최대 0.35 중량%의 Mg,
최대 0.2 중량%의 Zn,
최대 0.18 중량%의 Ti,
최대 0.18 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고,
수측면 라이너는
0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si,
최대 1.0 중량%의 Fe,
최대 0.2 중량%의 Cu,
최대 1.2 중량%의 Mn,
최대 0.5 중량%의 Mg,
0.5 중량% 내지 10 중량%의 Zn,
최대 0.1 중량%의 Ti,
최대 0.1 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고,
코어는
0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si,
최대 0.5 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.5 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.6 중량%의 Mn,
최대 0.3 중량%의 Mg,
0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn,
최대 0.18 중량%의 Ti,
최대 0.18 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.
제10항에 있어서,
인터라이너는
최대 0.15 중량%의 Si,
최대 0.4 중량%의 Fe,
0.2 중량% 내지 0.9 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.7 중량%의 Mn,
최대 0.3 중량%의 Mg,
최대 0.15 중량%의 Zn,
최대 0.16 중량%의 Ti,
0.1 중량% 내지 0.16 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고,
수측면 라이너는
0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si,
최대 0.9 중량%의 Fe,
최대 0.2 중량%의 Cu,
최대 1.4 중량%의 Mn,
최대 0.5 중량%의 Mg,
0.5 중량% 내지 8 중량%의 Zn,
최대 0.1 중량%의 Ti,
최대 0.1 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하고,
코어는
0.1 중량% 내지 0.8 중량%의 Si,
최대 0.5 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.3 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.5 중량%의 Mn,
최대 0.3 중량%의 Mg,
0.05 중량% 내지 0.8 중량%의 Zn,
최대 0.18 중량%의 Ti,
최대 0.18 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는, 시트 재료.
유체를 통과시킬 수 있는 적어도 하나의 튜브, 및 튜브와 열 전도 접촉하는 적어도 하나의 핀(fin)을 포함하는 열 교환기로서,
튜브는:
0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si,
최대 0.6 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.6 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn,
최대 0.6 중량%의 Mg,
0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn,
최대 0.2 중량%의 Ti,
최대 0.2 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 코어; 및
6 중량% 내지 13 중량%의 Si,
최대 0.8 중량%의 Fe,
최대 0.3 중량%의 Cu,
최대 0.2 중량%의 Mn,
최대 2.0 중량%의 Mg,
최대 4.0 중량%의 Zn, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 4XXX 알루미늄 합금 브레이즈 라이너를 갖고,
핀은 Zn이 첨가된 알루미늄 합금을 포함하고, 코어의 Zn은 튜브와 핀 사이의 부식 전위차를 감소시키고,
코어의 Zn은 코어의 매트릭스와 제2 상 입자 사이의 부식 전위차를 변경시키는 제2 상 입자를 형성하고,
코어의 Zn은 Cu5Zn2Al, Cu3ZnAl3 또는 또 다른 Al-Cu-Zn/Al-Cu-Mg-Zn 상 중 적어도 하나를 형성하는, 열 교환기.
제14항에 있어서, 핀 합금은 3003+Zn/3003mod이고 Zn 첨가는 0.5 중량% 이상인, 열 교환기.
시트 재료를 제조하는 방법으로서, 상기 시트 재료는:
최대 0.3 중량%의 Si,
최대 0.5 중량%의 Fe,
0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn,
최대 0.3 중량%의 Mg,
최대 0.25 중량%의 Zn,
최대 0.25 중량%의 Ti,
최대 0.25 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 인터라이너;
0.1 중량% 내지 1.2 중량%의 Si,
최대 1.0 중량%의 Fe,
최대 0.2 중량%의 Cu,
최대 1.5 중량%의 Mn,
최대 0.6 중량%의 Mg,
0.5 중량% 내지 12 중량%의 Zn,
최대 0.16 중량%의 Ti,
최대 0.16 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 수측면 라이너;
0.1 중량% 내지 1.0 중량%의 Si,
최대 1.0 중량%의 Fe,
1.53 중량% 내지 2.5 중량%의 Cu,
0.5 중량% 내지 1.8 중량%의 Mn,
최대 0.6 중량%의 Mg,
0.05 중량% 내지 1.0 중량%의 Zn,
최대 0.2 중량%의 Ti,
최대 0.2 중량%의 Zr, 및
알루미늄 및 불가피한 불순물의 잔부를 포함하는 코어, 및 4XXX 브레이즈 라이너를 갖고,
코어의 Zn은 코어의 매트릭스와 제2 상 입자 사이의 부식 전위차를 변경시키는 제2 상 입자를 형성하고,
코어의 Zn은 Cu5Zn2Al, Cu3ZnAl3 또는 또 다른 Al-Cu-Zn/Al-Cu-Mg-Zn 상 중 적어도 하나를 형성하고,
상기 방법은:
인터라이너, 수측면 라이너, 코어 및 브레이즈 라이너용 잉곳을 주조하는 단계;
인터라이너, 수측면 라이너, 코어 및 브레이즈 라이너용 잉곳을 최대 6시간의 침지 시간 동안 400℃ 내지 560℃의 온도 범위에서 예열하는 단계;
인터라이너, 수측면 라이너, 코어 및 브레이즈 라이너용 잉곳을 압연하여 적층 가능한 라미나를 형성하는 단계;
라미나를 복합재로 적층하는 단계; 및
복합재를 압연하여 시트 재료를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
제16항에 있어서, 복합재의 압연 단계는 400℃ 내지 520℃의 온도에서 수행되는, 방법.
제16항에 있어서, 복합재의 압연 단계는 실온에서 수행되는, 방법.
제16항에 있어서, 복합재의 압연 단계는 중간 게이지로 냉간 압연한 다음 340℃ 내지 420℃ 범위의 온도에서 중간 어닐링한 다음 최종 게이지로 냉간 압연하여 수행되는, 방법.
제16항에 있어서, 복합재의 압연 단계는 최종 게이지로 직접 냉간 압연한 다음, 150℃ 내지 420℃의 온도 범위에서 최종 어닐링하여 수행되는, 방법.
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