KR20180085733A

KR20180085733A - 브레이징 시트 및 제조 방법

Info

Publication number: KR20180085733A
Application number: KR1020187015096A
Authority: KR
Inventors: 삼파쓰 데시칸; 마 웨이정
Original assignee: 그렌게스 아베
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2018-07-27
Also published as: BR112018009677B1; US20180326540A1; JP2018537292A; RU2018118325A; EP3374122A1; US20180333809A1; BR112018009677A8; JP6877426B2; BR112018009675A8; KR20180086425A; BR112018009675B1; PL3374123T3; EP3374122B1; CN108290252A; WO2017081042A1; JP2019501283A; RU2018121040A3; US10730149B2; MX2018005945A; KR102228172B1

Abstract

본 발명은 브레이징 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 브레이징 시트는 제1 알루미늄 합금으로 이루어진 코어 층, 상기 코어 층의 한쪽 면에 부착된 제2 알루미늄 합금으로 이루어진 희생 클래딩, 상기 코어 층의 다른쪽 면에 부착된 제3 알루미늄 합금으로 이루어진 브레이즈 클래딩을 포함하고, 상기 제1 알루미늄 합금은: ≤0.6 wt%의 Si; ≤0.7 wt%의 Fe; 0.4-0.9 wt%의 Cu; 1.0-1.6 wt%의 Mn; ≤0.2 wt%의 Mg; 0.05-0.15 wt%의 Cr; 0.05-0.15 wt%의 Zr; 0.05-0.15 wt%의 Ti; 각 ≤0.05 wt%이면서 총 ≤0.2 wt%인 기타 원소들; 100 wt%가 되기까지의 잔부인 Al로 구성되고, 상기 제2 알루미늄 합금은: 0.65-1.0 wt%의 Si; ≤0.4 wt%의 Fe; ≤0.05 wt%의 Cu; 1.4-1.8 wt%의 Mn; 1.5-4.0 wt%의 Zn; 0.05-0.20 wt%의 Zr; 각 ≤0.05 wt%이면서 총 ≤0.2 wt%인 기타 원소들; 100 wt%가 되기까지의 잔부인 Al로 구성되고, 상기 제3 알루미늄 합금은 상기 제1 및 제2 알루미늄 합금보다 낮은 융점을 갖는다. 특히, 제3 알루미늄 합금의 액상선 온도는 제1 및 제2 알루미늄 합금의 고상선 온도보다 낮다. 본 발명은 또한 브레이징 열교환기의 제조를 위한 브레이징 시트의 사용법 및 브레이징 시트로부터 제조된 브레이징 열교환기에 관한 것이다.

Description

브레이징 시트 및 제조 방법

본 발명은 박형 게이지(thin gauge)에서도 우수한 부식 성능을 갖는 알루미늄 합금 브레이징 시트 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 브레이징 열교환기(brazed heat exchanger)의 제조를 위한 브레이징 시트의 사용법 및 브레이징 시트로부터 제작되는 브레이징 열교환기에 관한 것이다.

라디에이터, 응축기, 증발기 등과 같은 브레이징 알루미늄 열교환기는 일반적으로 자동차 엔진 냉각 또는 공기조화 시스템과 더불어 산업용 냉각 시스템에도 사용된다. 브레이징 알루미늄 열교환기는 일반적으로 각각의 튜브의 양쪽 단부가 헤더에 결합된 다수의 평행 튜브(용접형/폴딩형/다중 챔버형 등)를 포함한다. 튜브에 브레이징된 코루게이티드 핀은 임의의 2개의 인접한 튜브를 분리시키고, 튜브 벽 사이의 열을 주변 공기와 같은 튜브 외부의 기체 매체로 전달한다.

무게를 줄이기 위해, 추세는 더 박형 게이지 재료로 향하고 있으며, 이는 특히 튜브에 대해 내식성에 대한 요구를 증가시킨다.

종래 기술은 튜브의 내면에 덜 귀한 알루미늄 합금(less noble aluminium alloy)의 희생 클래딩(sacrificial cladding)을 사용하는 것을 개시하고 있다. 이러한 클래딩은 일반적으로 부식 전위(corrosion potential)를 낮추기 위해(즉, 음값을 더 크게 만들기 위해) Zn을 함유한다. 이러한 종류의 재료의 개시의 예로는 WO2007/042206 A1, WO2010/132018 A1, EP2418042 A1, EP1666190 A1, EP2130934 A1, JP2003268470 A, JP2005232506 A, JP2007216283 A, JP2008127607 A, US8932728 B2 및 US2011/0287277 A1이 포함된다.

일반적으로, 희생 클래딩 내의 Zn 함량이 예를 들어 1.4 wt% 미만과 같이 너무 낮으면, 내부 부식에 대한 보호가 불충분할 것이며, 더 박형 게이지 튜브 스톡(gauge tube stock)일수록 특히 그러하다고 여겨진다. 하지만, Zn 함량이 높으면, 브레이징 중의 Zn이 코어로 이동하여 외부 부식 공격에 대한 내성을 감소시키는 것으로 밝혀졌다.

US2010/0291400 A1은 코어 합금을 통한 희생 클래딩으로부터의 Zn의 역확산에 의해 야기되는 외부 부식 내성에 대한 부정적 효과를 인지하고, 1.4 wt% 미만의 Zn 함량을 갖는 희생 클래딩을 갖는 브레이징 시트 재료를 개시하고 있다.

Zn 확산의 문제는 코어와 희생 클래딩 사이에 추가적인 층을 포함시킴으로써 처리될 수도 있지만, 이러한 브레이징 시트는 제조하기가 더 복잡해진다.

본 발명의 목적은 브레이징 후에 양쪽 면으로부터의 부식에 대한 우수한 내성을 가지면서도 여전히 제조하기가 비교적 간단한, 브레이징 열교환기 내의 박형 게이지 튜브에 적합한 브레이징 시트를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 코어 층(core layer), 코어 층의 한쪽 면에 직접 부착된 희생 클래딩(sacrificial cladding) 및 코어 층의 다른쪽 면에 직접 부착된 브레이즈 클래딩(braze cladding)을 포함하는 브레이징 시트를 제공하는 것이다.

이러한 목적들은 제1 알루미늄 합금으로 이루어진 코어 층, 상기 코어 층의 한쪽 면에 부착된 제2 알루미늄 합금으로 이루어진 희생 클래딩, 상기 코어 층의 다른쪽 면에 부착된 제3 알루미늄 합금으로 이루어진 브레이즈 클래딩을 포함하는 브레이징 시트로서,

상기 제1 알루미늄 합금은: ≤0.6 wt%의 Si; ≤0.7 wt%의 Fe; 0.4-0.9 wt%의 Cu; 1.0-1.6 wt%의 Mn; ≤0.2 wt%의 Mg; 0.05-0.15 wt%의 Cr; 0.05-0.15 wt%의 Zr; 0.05-0.15 wt%의 Ti; 각 ≤0.05 wt%이면서 총 ≤0.2 wt%인 기타 원소들; 100 wt%가 되기까지의 잔부인 Al로 구성되고,

상기 제2 알루미늄 합금은: 0.65-1.0 wt%의 Si; ≤0.4 wt%의 Fe; ≤0.05 wt%의 Cu; 1.4-1.8 wt%의 Mn; 1.5-4.0 wt%의 Zn; 0.05-0.20 wt%의 Zr; 각 ≤0.05 wt%이면서 총 ≤0.2 wt%인 기타 원소들; 100 wt%가 되기까지의 잔부인 Al로 구성되고,

상기 제3 알루미늄 합금은 상기 제1 및 제2 알루미늄 합금보다 낮은 융점을 갖는 것을 특징으로 하는 브레이징 시트에 의해 달성될 수 있다.

특히, 제3 알루미늄 합금의 액상선 온도(liquidus temperature)는 제1 및 제2 알루미늄 합금의 고상선 온도(solidus temperature)보다 낮다.

기타 원소들은 불순물로서 존재하는 임의의 원소들을 지칭한다. 이러한 원소들은 합금 제조에 사용되는 원료들 내의 불순물들로 인해, 특히 본격적 생산에서의 통상적 관행대로 상당량의 재활용 스크랩(recycled scrap)이 사용될 때, 회피하기 어렵다. 이러한 원소들에는 예를 들어 V, Ni, Sr 등의 하나 이상의 불순물이 포함될 수 있다.

합금 조성물 또는 바람직한 합금 조성물에 대한 임의의 설명에 대해, 백분율에 대한 모든 언급은 달리 표시되지 않는 한 중량 퍼센트(wt%)에 의한다.

여기에 사용되는 용어 "시트(sheet)"는 코일형 스트립도 포함한다.

브레이징 후의 특성은 600 ℃의 온도에서 3분 동안 브레이징된 후의 브레이징 시트 또는 브레이징 시트를 성형함으로써 제조된 물품의 특성을 말한다.

본 발명의 브레이징 시트는 브레이징 시트로 제작되는 튜브의 내면을 형성하는 희생 클래딩을 갖는 튜브 스톡 재료로서 특히 적합하다. 바람직하게는 희생 클래딩 상면 위에는 브레이즈 클래딩이 없다. 브레이징 시트는 바람직하게는 코어, 희생 클래딩 및 브레이즈 클래딩 외에 추가의 층을 갖지 않는 3층 재료이다. 브레이징 시트의 전체 두께는 바람직하게는 0.15 내지 0.6 mm, 더 바람직하게는 0.15 내지 0.25 mm, 가장 바람직하게는 0.18 내지 0.22 mm이다. 바람직하게는, 희생 클래딩은 브레이징 시트의 전체 두께의 3 내지 20 %, 더 바람직하게는 4 내지 15 % 및 가장 바람직하게는 5 내지 12 %를 구성한다. 바람직하게는, 브레이즈 클래딩은 브레이징 시트의 전체 두께의 3 내지 20 %, 가장 바람직하게는 5 내지 15 %를 구성한다.

코어 합금(즉, 제1 알루미늄 합금)의 조성과 희생 클래딩 합금(즉, 제2 알루미늄 합금)의 조성의 특별한 조합은 브레이징 후 브레이징 시트로 제조된 튜브의 양쪽 면으로부터의 부식에 대한 높은 내성을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 특히, 브레이징 시에 희생 클래딩으로부터의 Zn의 확산이 일어난 경우에도, 튜브의 외면(즉, 브레이즈 클래딩의 면)으로부터의 부식에 대한 높은 내성이 얻어진다. 따라서, 0.15 내지 0.25 mm의 두께로 이루어지고 희생 클래딩 내에 예컨대 2 내지 3 wt%의 높은 Zn 함량을 갖는 박형 게이지 재료의 경우에도, 브레이징 후 25일을 초과하는, 바람직하게는 40일을 초과하는 SWAAT 내식성(SWAAT resistance)(ASTM G85-A3)을 얻는 것이 가능하다.

브레이징 후, 코어 층은 바람직하게는 Cr 함유 금속간 입자(intermetallic particle), 특히 Mn 및 Si도 함유하는 금속간 입자를 포함한다. 바람직하게는, 코어 합금 중의 Si 및 Mn의 함량은 브레이징 중에 희생 "브라운 밴드(brown band)"가 형성되도록 설정된다. 브라운 밴드는 브레이즈 클래딩으로부터의 Si의 침투에 의해 형성되고 고용체 내의 Mn의 고갈을 유발하는 Mn 및 Si 함유 입자를 포함하는 영역이며, 이는 브레이즈 클래딩의 면, 즉 브레이징 시트로 형성된 튜브의 외면으로부터의 부식에 대해 코어의 내부의 양극 보호(anodic protection)를 제공한다. 본 발명에 따르면, 브레이징 후에 형성된 브라운 밴드는 바람직하게는 Cr을 함유한 금속간 입자, 특히 Al, Mn, Si 및 Cr을 함유한 금속간 입자를 포함한다. 이러한 입자는 바람직하게는 50 내지 500 nm, 가장 바람직하게는 60 내지 260 nm 범위의 평균 등가 직경을 갖는다.

브레이징 전에, 브레이징 시트는 양호한 성형성을 가져, B 타입 또는 다중 포트(multi-port) 튜브와 같은 다양한 디자인의 브레이징 및/또는 폴딩 튜브가 제작될 수 있다.

코어 합금은 ≤0.6 wt%, 바람직하게는 ≤0.2 wt%의 Si를 포함한다. Si 함량을 낮게 유지하는 것이 전술한 바와 같은 "브라운 밴드"의 형성을 용이하게 해준다.

코어 합금은 ≤0.7 wt%, 바람직하게는 0.1-0.6 wt%의 Fe를 포함한다. 소량의 Fe의 존재는 일반적으로 원료에 불순물로서 포함되기 때문에 실제적으로 회피될 수 없다. 너무 높은 함량의 Fe는 브레이징 후의 내공식성(pitting corrosion resistance)의 열화를 유발한다.

코어 합금은 0.4-0.9 wt%, 바람직하게는 0.5-0.8 wt%의 Cu를 포함한다. Cu의 존재는 강도를 증가시킨다. 하지만, 너무 높은 함량의 Cu는 주조 시에 고온 균열에 대한 민감성을 증가시키고, 고상선 온도를 낮추며, 또한 브레이징 후의 입계 부식(intergranular corrosion)에 대한 재료의 민감성을 증가시킬 수 있다.

코어 합금은 1.0-1.6 wt%, 바람직하게는 1.1-1.5 wt%의 Mn을 포함한다. 코어 내의 Mn의 존재는 고용체 내에 있을 때 및 입자로 존재할 때 모두 강도를 증가시킨다. 코어 내의 충분히 높은 함량의 Mn으로, 브레이징 시트의 제조 시의 예열 및 후속 열간 압연 중에 다수의 입자가 석출될 수 있고, 브레이징 후에 고용체 내의 Mn의 큰 차이로 인해 코어와 희생 클래딩 사이의 실질적인 전위 구배가 얻어질 수 있다. 너무 높은 함량의 Mn은 주조 중에 큰 공정 입자(eutectic particle)가 형성되는 것을 유발할 수 있으며, 이는 박형 재료의 제조에 바람직하지 않다.

코어 합금은 ≤0.2 wt%, 바람직하게는 ≤0.15 wt%, 예를 들어 Mg 0.05-0.15 wt%의 Mg을 포함한다. Mg의 존재는 재료의 강도를 향상시키지만, 너무 높은 함량에서는 특히 Nocoloc™ 방법과 같이 제어 분위기 브레이징(controlled atmosphere brazing)(CAB)에서 플럭스를 사용할 때 브레이징성(brazeability)이 악화된다.

코어 합금은 0.05-0.15 wt%, 바람직하게는 0.06-0.13 wt%의 Cr을 포함한다. Cr은 금속간 입자 내에, 특히 브레이징 후의 브라운 밴드 내에 포함되며, 브레이징 중의 코어 내로의 Zn의 이동에도 불구하고, 튜브의 외면(즉, 브레이즈 클래딩의 면)으로부터의 부식에 대한 내성을 현저히 향상시킨다는 것이 밝혀졌다. 너무 높은 함량의 Cr은 재료의 열간 압연 거동에 악영향을 미치는 바람직하지 않은 거대한 일차적 금속간 입자를 유발한다.

코어 합금은 0.05-0.15 wt%, 바람직하게는 0.06-0.13 wt%의 Zr을 포함한다. Zr의 존재는 매우 미세한 입자의 수를 증가시켜, 브레이징 후의 비교적 큰 연신 결정립(elongated grain)의 성장을 촉진시키며, 이는 내식성에 유리하다. 너무 높은 함량의 Zr은 주조 시에 거대한 금속간 입자 형성 및 그에 의한 Zr의 유리한 역할의 손실을 유발한다.

코어 합금은 0.05-0.15 wt%, 바람직하게는 0.06-0.12 wt%의 Ti를 포함한다. Ti의 존재는 순차적 층별 부식(layer-by-layer corrosion)을 조성함으로써 내식성을 향상시킨다. 너무 높은 함량의 Ti는 주조 시에 거대한 금속간 입자 형성을 유발하여, Ti의 역할을 효과적이지 못하게 만든다.

희생 클래딩(즉, 제2 알루미늄 합금)은 1.5-5 wt% 또는 1.5-4 wt%, 바람직하게는 2-3 wt%, 가장 바람직하게는 2.5-3 wt%의 Zn을 포함한다. Zn의 함량이 너무 낮으면, 희생 클래딩이 튜브의 내면으로부터의 부식에 대한 코어의 충분한 보호를 제공하지 못할 것이다. 너무 높은 함량의 Zn은 융점을 낮추고, 잠재적으로 재료를 취성이 더 높아지게 만들어 압연 시의 문제점을 야기할 수 있다.

희생 클래딩는 0.65-1.0 wt%의 Si를 포함한다. Si의 존재는 Mn과 반응함으로써 클래딩 재료의 강도를 향상시킨다. Si 함량이 너무 낮으면, 형성되는 AlMnSi 분산입자의 수가 강도를 원하는 수준으로 향상시키기에 불충분하다. 너무 높은 함량의 Si는 클래딩의 융점을 낮추기 때문에 바람직하지 않다.

희생 클래딩는 ≤0.4 wt%, 바람직하게는 ≤0.3 wt%의 Fe를 포함한다. 소량의 Fe의 존재는 일반적으로 원료에 불순물로서 포함되기 때문에 실제적으로 회피될 수 없다. 너무 높은 함량의 Fe는 희생 클래딩 재료의 내식성이 악화를 유발한다.

희생 클래딩은 ≤0.05 wt%의 Cu를 포함한다. Cu의 허용 가능한 함량은 희생 클래딩 재료의 대규모 공식(extensive pitting)을 회피하기 위해 낮아야 한다.

희생 클래딩는 1.4-1.8 wt%의 Mn을 포함한다. Mn의 존재는 클래딩 재료의 강도와 더불어 브레이징 후의 침식 부식(erosion corrosion)에 대한 내성을 향상시킨다. 너무 낮은 함량의 Mn에서는, 입자 유도 강화를 위한 충분한 양의 Mn이 얻어질 수 없고, 향상된 침식 부식 내성을 위한 입자의 수가 너무 적을 것이다. 너무 높은 함량의 Mn에서는, 클래딩 재료의 가공성이 열화되고 너무 큰 금속간 입자가 형성되어 피로 특성에 부정적인 영향을 줄 수 있다.

희생 클래딩는 0.05-0.20 wt%의 Zr을 포함한다. 희생 클래딩 내의 Zr의 존재는 코어에서와 동일한 목적을 제공한다.

브레이즈 클래딩(즉, 제3 합금)의 조성은 융점이 소정의 범위, 바람직하게는 550 내지 615 ℃ 내에 있기만 한다면 중요하지 않다. 바람직하게는, 브레이즈 클래딩은 4-15 wt%, 가장 바람직하게는 6-13 wt%의 Si를 포함하는 알루미늄 합금이다. 웨팅(wetting)을 향상시키기 위한 Bi 및 부식 전위를 조절하기 위한 Zn과 더불어 불가피한 불순물과 같은 소량의 기타 원소들이 선택적으로 존재할 수 있다. 대표적인 브레이즈 클래딩은 예를 들어 4-15 wt%의 Si, ≤0.5 wt%의 Bi, ≤0.25 wt%의 Cu, ≤0.1 wt%의 Mn, ≤0.2 wt%의 Ti, ≤0.8 wt%의 Fe, 각 ≤0.05 wt%이면서 총 ≤0.2 wt%인 기타 원소들 및 잔부인 Al을 포함한다.

합금들의 조성들은 희생 클래딩이 코어보다 덜 귀하도록 설정된다. 조성들은 바람직하게는 코어 합금의 브레이징 후의 부식 전위(ASTM G69에 따라 측정됨)가 희생 클래딩보다 30-150 mV 더 높도록 조절된다.

공급 조건에서의 바람직한 템퍼(temper)는 H14 또는 H24와 같은 변형률 경화 템퍼(strain hardened temper)이다.

본 발명의 브레이징 시트로 제조된 튜브는 임의의 브레이징 열교환기에 사용될 수 있다. 이러한 자동차용 열교환기의 예는 라디에이터, 공기조화 증발기 및 응축기, 캐빈 히터(cabin heater), 차지 에어 쿨러(charge air cooler), 오일 쿨러 및 배터리 쿨러를 포함한다. 다른 예는 고정식 가열 및 냉각 장치에서의 대응하는 작용을 위한 열교환기를 포함한다.

본 발명은 또한 전술한 브레이징 시트의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법은:

전술한 바와 같은 제1 합금의 코어 잉곳을 제공하는 단계;

전술한 바와 같은 제2 합금(희생 클래딩을 형성하도록 의도된)으로 코어 잉곳의 한쪽 면을 클래딩하는 단계;

전술한 바와 같은 제3 합금(브레이즈 클래딩을 형성하도록 의도된)으로 코어 잉곳의 다른쪽 면을 클래딩하는 단계;

클래딩된 잉곳을 400 내지 575 ℃, 바람직하게는 450 내지 550 ℃의 온도에서 1 내지 25 시간 동안 예열하는 단계;

바람직하게는 3 내지 10 mm의 두께의 시트를 얻기 위해 예열된 클래딩된 잉곳을 열간 압연하는 단계;

열간 압연에서 얻어진 시트를 바람직하게는 0.15 내지 0.25 mm의 최종 두께로 냉간 압연하는 단계; 및

선택적으로 냉간 압연된 시트를 200 내지 300 ℃의 온도에서 1 내지 10 시간 동안 H24와 같은 소정의 공급 템퍼(delivery temper)로 어닐링하는 단계를 포함한다.

잉곳은 임의의 적합한 주조 방법, 바람직하게는 DC 주조(DC casting)에 의해 제공될 수 있다. 열간 압연에서의 두께 감소의 정도는 바람직하게는 95 내지 99 %이다. 냉간 압연에서의 두께 감소 정도는 바람직하게는 90 내지 98 %이다. 최종 두께까지의 냉간 압연은 하나의 또는 여러 단계로, 선택적으로 중간 어닐링과 함께, 수행될 수 있다.

합금 조성 및 최종 생성물의 세부 사항에 대해서는 브레이징 시트의 상기 설명이 참조된다.

본 발명은 또한 브레이징 열교환기의 제조를 위한 본 발명의 브레이징 시트의 사용법에 관한 것이다.

본 발명은 마지막으로 본 발명의 브레이징 시트로부터 튜브를 형성하고, 상기 튜브를 핀 및 열교환기의 다른 부품과 조립한 다음 부품들을 결합시키도록 브레이징함으로써 제조되는 브레이징 열교환기에 관한 것이다.

본 발명은 하기 실시예를 통해 추가로 설명되지만, 이러한 실시예는 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 발명에 따른 0.20 mm 게이지 튜브 스톡 재료(재료 A라고 함)가 다음 공정 루트: (a) wt%로 0.04 % Si, 0.23 % Fe, 0.68 % Cu, 1.27 % Mn, 0.07 % Mg, 0.09 % Cr, 0.09 % Zr, 0.1 % Ti, 잔부 Al 및 불가피한 불순물의 조성의 코어 합금 잉곳을 DC 주조하는 단계; (b) wt% 조성으로 7.8 % Si, 0.21 % Fe, 0.02 % Mn, 잔부 Al 및 불가피한 불순물의 조성의 브레이즈 합금으로 코어의 한쪽 면을 클래딩하는 단계; (c) wt%로 0.73 % Si, 0.26 % Fe, 0.04 % Cu, 1.58 % Mn, 2.47 % Zn, 0.13 % Zr, 0.03 % Ti, 잔부 Al 및 불가피한 불순불의 조성의 희생 합금으로 코어의 다른쪽 면을 클래딩하는 단계; (d) 그 결과적인 샌드위치 조립체를 열간 압연 전에 500 ℃의 온도에서 15 시간 동안 예열하는 단계; (e) 3.8 mm의 두께까지 열간 압연하는 단계; (f) 0.20 mm의 최종 두께까지 냉간 압연하는 단계; 및 (f) 250 ℃에서 3 시간 동안 H24 템퍼로 최종 부분 어닐링하는 단계로 제조되었다. 전체 두께 중 브레이즈 클래딩은 10 %를, 희생 클래딩은 5 %를 구성하였다.

비교를 위해, 0.20 mm 게이지 튜브 스톡 재료(재료 B라고 함)가 동일한 공정 루트에 의하지만 다른 합금 조성으로 제조되었다. 코어 합금은 wt%로 0.03 % Si, 0.22 % Fe, 0.61 % Cu; 1.68 % Mn, 0.05 % Mg, 0.13 % Zr, 0.03 % Ti, 잔부 Al 및 불가피한 불순물의 조성을 가졌고; 브레이즈 합금은 wt%로 Si 7.9 %, Fe 0.18 %, 잔부 Al 및 불가피한 불순물의 조성을 가졌고; 희생 합금은 wt%로 0.81 % Si, 0.26 % Fe, 0.03 % Cu, 1.59 % Mn, 2.46 % Zn, 0.12 % Zr, 0.03 % Ti, 잔부 Al 및 불가피한 불순물의 조성을 가졌다. 또한, 브레이즈 클래딩은 전체 두께의 7 %를 구성하였다. 재료 A와의 주요 차이점은 코어 합금 조성이다. 다른 합금들의 조성에 있어서의 약간의 차이는 합금 생산에서의 불가피한 편차에 기인하며, 최종 재료의 특성을 변화시키지 않는다. 또한, 브레이즈 클래딩의 두께의 차이는 브레이징 후의 재료의 부식 특성을 변화시키지 않는다.

제조된 각 재료의 6개 쿠폰 샘플(coupon sample)이 노콜록 노(Nocolok furnace) 내에서 600 ℃/3 분 브레이징되었고, SWAAT 챔버(SWAAT chamber)(ASTM G85-A3) 내에서 시험되었다. 첫 번째 천공까지의 시간으로 측정된 시험의 결과는 아래와 같다.

	쿠폰 1 (일)	쿠폰 2 (일)	쿠폰 3 (일)	쿠폰 4 (일)	쿠폰 5 (일)	쿠폰 6 (일)
재료 A (본 발명)	56-60	63-67	63-67	56-60	63-67	56-60
재료 B (비교예)	8	8	9	9	11	11

Claims

제1 알루미늄 합금으로 이루어진 코어 층, 상기 코어 층의 한쪽 면에 부착된 제2 알루미늄 합금으로 이루어진 희생 클래딩, 상기 코어 층의 다른쪽 면에 부착된 제3 알루미늄 합금으로 이루어진 브레이즈 클래딩을 포함하는 브레이징 시트로서,
상기 제1 알루미늄 합금은:
Si ≤0.6 wt%
Fe ≤0.7 wt%
Cu 0.4-0.9 wt%
Mn 1.0-1.6 wt%
Mg ≤0.2 wt%
Cr 0.05-0.15 wt%
Zr 0.05-0.15 wt%
Ti 0.05-0.15 wt%
기타 원소들 각 ≤0.05 wt%이면서 총 ≤0.2 wt%
Al 100 wt%가 되기까지의 잔부
로 구성되고;
상기 제2 알루미늄 합금은:
Si 0.65-1.0 wt%
Fe ≤0.4 wt%
Cu ≤0.05 wt%
Mn 1.4-1.8 wt%
Zn 1.5-5.5 wt%
Zr 0.05-0.20 wt%
기타 원소들 각 ≤0.05 wt%이면서 총 ≤0.2 wt%
Al 100 wt%가 되기까지의 잔부
로 구성되고;
상기 제3 알루미늄 합금은 상기 제1 및 제2 알루미늄 합금보다 낮은 융점을 갖는 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 합금은 2-3 wt%의 Zn을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1 합금은 ≤0.2 wt%의 Si를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 합금은 4-15 wt%의 Si를 포함하는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이징 시트의 두께는 0.15 내지 0.25 mm인 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이징 시트의 두께는 0.18 내지 0.22 mm인 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 합금 중의 Si 및 Mn의 함량은 브레이징 중에 희생 브라운 밴드가 형성되도록 설정되고, 형성된 상기 브라운 밴드는 Cr을 함유한 금속간 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 7 항에 있어서, 상기 브라운 밴드는 Al, Mn, Si 및 Cr을 함유한 금속간 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 금속간 입자는 50 내지 500 nm 범위의 평균 등가 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 브레이징 후의 상기 브레이즈 클래딩의 면으로부터의 부식에 대한 SWAAT 내식성이 25일을 초과하는 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브레이징 시트는 상기 코어, 상기 희생 클래딩 및 상기 브레이즈 클래딩 외에 추가의 층을 갖지 않는 3층 재료인 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 희생 클래딩의 두께는 상기 브레이징 시트의 전체 두께의 3 내지 20 %를 구성하는 것을 특징으로 하는 브레이징 시트.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 브레이징 시트의 제조 방법으로서,
제 1 항에 한정된 바와 같은 제1 합금의 코어 잉곳을 제공하는 단계;
제 1 항에 한정된 제2 합금으로 상기 코어 잉곳의 한쪽 면을 클래딩하는 단계;
제 1 항에 한정된 제3 합금으로 상기 코어 잉곳의 다른쪽 면을 클래딩하는 단계;
상기 클래딩된 잉곳을 400 내지 575 ℃의 온도에서 1 내지 25 시간 동안 예열하는 단계;
시트를 얻기 위해 상기 예열된 클래딩된 잉곳을 열간 압연하는 단계; 및
열간 압연에서 얻어진 시트를 최종 두께로 냉간 압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 브레이징 시트를 브레이징 열교환기의 제조에 사용하는 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 브레이징 시트로부터 튜브를 형성하고, 상기 튜브를 핀 및 열교환기의 다른 부품과 조립한 다음 브레이징함으로써 제조되는 브레이징 열교환기.