KR20190045426A - 브레이징 시트 - Google Patents

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KR20190045426A
KR20190045426A KR1020197012109A KR20197012109A KR20190045426A KR 20190045426 A KR20190045426 A KR 20190045426A KR 1020197012109 A KR1020197012109 A KR 1020197012109A KR 20197012109 A KR20197012109 A KR 20197012109A KR 20190045426 A KR20190045426 A KR 20190045426A
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Abstract

일 실시양태에서, 브레이징 시트는, 코어 층, 상기 코어 층의 제 1 측 상의 브레이즈 라이너, 및 상기 코어 층의 제 2 측 상의 수측 라이너를 포함한다. 상기 코어 층은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금으로 구성된다. 상기 수측 라이너는, 7 내지 20 중량%의 Zn; 0.25 중량% 이하의 Si; 0.1 중량% 이하의 Cu; 0.25 중량% 이하의 Mn; 0.1 중량% 이하의 Mg; 및 0.1 중량% 이하의 Cr을 포함하는 알루미늄 합금이다. 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 60 내지 180 마이크론의 두께를 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 상기 수측 라이너는 브레이징 시트 두께의 1 내지 15%를 차지한다.

Description

브레이징 시트{BRAZING SHEET}
본 발명은 브레이징 시트에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 상호참조
본원은 2014년 10월 13일자로 출원된 미국 특허 가출원 제 62/063,267호를 우선권으로 주장하며, 이의 전체를 본원에 참고로 인용한다.
라디에이터 및 히터 코어와 같은 열교환기는, 자동차의 엔진과 같은 운영 체제로부터 주변 환경으로의 열 에너지 전달에 사용된다. 상기 운영 체제로부터의 열을 상기 열 교환기로 보내는데 매질로서 냉각제 또는 냉각 유체가 사용된다. 화학적 첨가제에 따라, 상기 냉각제는, 열 교환기에 사용되는 알루미늄 관 상에 부식을 야기할 수 있다. 따라서 이러한 유형의 열교환기 용도를 위한 브레이징 시트 제품, 예컨대 튜브스탁(tubestock) 또는 헤더 판은, 냉각제 측에 라이너(수측(waterside) 라이너로 불리움)를 가지며, 이는 알루미늄 관의 코어에 부식 보호능을 제공한다.
일 실시양태에서, 브레이징 시트는, 코어 층, 상기 코어 층의 제 1 측 상의 브레이즈 라이너, 및 상기 코어 층의 제 2 측 상의 수측 라이너를 포함한다. 상기 코어 층은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금으로 구성된다. 상기 수측 라이너는, 7 내지 20 중량%의 Zn; 0.25 중량% 이하의 Si; 0.1 중량% 이하의 Cu; 0.25 중량% 이하의 Mn; 0.1 중량% 이하의 Mg; 및 0.1 중량% 이하의 Cr을 포함하는 알루미늄 합금이다.
몇몇 실시양태에서, 수측 라이너는, 7 내지 20 중량%의 Zn; 0.25 중량% 이하의 Si; 0.1 중량% 이하의 Cu; 0.25 중량% 이하의 Mn; 0.1 중량% 이하의 Mg; 및 0.1 중량% 이하의 Cr, 및 나머지량의 알루미늄, 부수적인 원소 및 불순물을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 수측 라이너는, 10 내지 20 중량%의 Zn을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 수측 라이너는, 12 내지 20 중량%의 Zn을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 수측 라이너는, 15 내지 20 중량%의 Zn을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 수측 라이너는, 16 내지 20 중량%의 Zn을 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 수측 라이너는, 9 내지 12 중량%의 Zn을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 코어 층은 0.5-1.25 중량%의 Si; 0.5 내지 1.25 중량%의 Cu; 0.5 내지 2.0 중량%의 Mn; 0.15 중량% 이하의 Mg; 0.1 중량% 이하의 Cr; 0.1 중량% 이하의 Zn 및 0.1 내지 0.2 중량%의 Ti를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 코어 층은 0.5 내지 1.25 중량%의 Si; 0.5 내지 1.25 중량%의 Cu; 0.5 내지 2.0 중량%의 Mn; 0.15 중량% 이하의 Mg; 0.1 중량% 이하의 Cr; 0.1 중량% 이하의 Zn 및 0.1 내지 0.2 중량%의 Ti, 및 나머지량의 알루미늄, 부수적인 원소 및 불순물을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 브레이즈 라이너는 4xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 60 내지 180 마이크론의 두께를 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 60 내지 150 마이크론의 두께를 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 80 내지 150 마이크론의 두께를 갖는다 . 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 60 내지 100 마이크론의 두께를 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 60 내지 180 마이크론의 두께를 갖는다.
몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 두께를 가지며, 상기 수측 라이너가 상기 두께의 1 내지 15%를 차지한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 두께를 가지며, 상기 수측 라이너가 상기 두께의 7 내지 15%를 차지한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 두께를 가지며, 상기 수측 라이너가 상기 두께의 7 내지 10%를 차지한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 두께를 가지며, 상기 수측 라이너가 상기 두께의 5 내지 15%를 차지한다. 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 두께를 가지며, 상기 수측 라이너가 상기 두께의 5 내지 10%를 차지한다.
일 실시양태에서, 브레이징 시트는 코어 층, 상기 코어 층의 제1 측 상의 브레이즈 라이너, 및 상기 코어 층의 제2 측 상의 아연 층을 포함한다. 상기 코어 층은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금으로 구성된다.
몇몇 실시양태에서, 아연 층은 99.9 중량%의 Zn을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 두께를 가지며, 상기 아연 층이 그 두께의 2% 미만을 차지한다.
몇몇 실시양태에서, 코어 층은 0.5 내지 1.25 중량%의 Si; 0.5 내지 1.25 중량%의 Cu; 0.5 내지 2.0 중량%의 Mn; 0.15 중량% 이하의 Mg; 0.1 중량% 이하의 Cr; 0.1 중량% 이하의 Zn 및 0.1 내지 0.2 중량%의 Ti를 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 코어 층은 0.5 내지 1.25 중량%의 Si; 0.5 내지 1.25 중량%의 Cu; 0.5 내지 2.0 중량%의 Mn; 0.15 중량% 이하의 Mg; 0.1 중량% 이하의 Cr; 0.1 중량% 이하의 Zn 및 0.1 내지 0.2 중량%의 Ti, 및 나머지량의 알루미늄, 부수적인 원소 및 불순물을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 60 내지 180 마이크론의 두께를 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 60 내지 150 마이크론의 두께를 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 80 내지 150 마이크론의 두께를 갖는다 . 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 60 내지 100 마이크론의 두께를 갖는다. 몇몇 실시양태에서, 상기 브레이징 시트는 60 내지 180 마이크론의 두께를 갖는다.
당업자들은, 개시된 브레이징 시트가 그의 진의 또는 본질적인 특성의 변경 없이 다른 특정 형태로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본원에 개시된 실시양태는 모든 면에서 예시적인 것이지 제한적인 것이 아닌 것으로 고려된다. 하기 도면들을 참조하고, 이들은 적어도 본 개시의 다양한 특징을 설명하는데 도움을 준다.
도 1은 브레이징 시트의 일 실시양태의 개략적 단면도이다.
도 2는 브레이징 시트의 다른 실시양태의 개략적 단면도이다
도 3은 브레이징 시트의 또 다른 실시양태의 개략적 단면도이다.
도 4는 브레이징 시트의 또 다른 실시양태의 개략적 단면도이다.
도 5는 종래의 브레이징 시트에 따른 시뮬레이션된 브레이즈 전(pre-braze) 아연 분포를 나타내는 그래프이다.
도 6은 브레이징 시트의 다른 실시양태에 따른 시뮬레이션된 브레이즈 전 아연 분포를 나타내는 그래프이다.
도 7은 브레이징 시트의 다른 실시양태에 따른 시뮬레이션된 브레이즈 전 아연 분포를 나타내는 그래프이다.
도 8은 브레이징 시트의 또 다른 실시양태에 따른 시뮬레이션된 브레이즈 전 아연 분포를 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 5에서 참조한 종래 기술에 따른 시뮬레이션된 브레이즈 후(post-braze) 아연 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10은 도 6에서 언급한 실시양태에 따른 시뮬레이션된 브레이즈 후 아연 분포를 나타내는 그래프이다.
도 11은 도 7에서 언급한 실시양태에 따른 시뮬레이션된 브레이즈 후 아연 분포를 나타내는 그래프이다.
도 12는 도 8에서 언급한 실시양태에 따른 시뮬레이션된 브레이즈 후 아연 분포를 나타내는 그래프이다.
도 13은, 도 5 내지 12에서 언급한 실시양태의 라이너와 코어 사이의 아연 농도의 차이를 나타내는 챠트이다.
도 14은 네 개의 추가 실시양태의 시뮬레이션된 브레이즈 전 아연 분포를 나타내는 그래프이다.
도 15는 도 14에 언급된 네 개의 실시양태의 시뮬레이션된 브레이즈 전 구리 분포를 나타내는 그래프이다.
도 16은 도 14에 언급된 네 개의 실시양태의 시뮬레이션된 브레이즈 전 규소 분포를 나타내는 그래프이다.
도 17은 도 14에 언급된 네 개의 실시양태의 시뮬레이션된 브레이즈 후 아연 분포를 나타내는 그래프이다.
도 18은 도 14에 언급된 네 개의 실시양태의 시뮬레이션된 브레이즈 후 구리 분포를 나타내는 그래프이다.
도 19는 도 14에 언급된 네 개의 실시양태의 시뮬레이션된 브레이즈 후 규소 분포를 나타내는 그래프이다.
도 20은 브레이징 시트의 두 실시양태들의 특성을 보여준다.
도 21은 도 21에 설명된 두 실시양태의 아연 분포를 나타낸다.
도 22는 도 21에 설명된 두 실시양태에서 OY 부식 시험의 결과를 나타낸다.
도 23은, 침지 시험을 완료한 후의, 도 21 및 도 22에 도시되고 설명된 두 실시양태에 따른 샘플을 나타낸다.
도 24는, 60 일 동안의 침지 시험을 완료한 후의 도 23의 샘플을 나타낸다.
당업자들은, 개시된 브레이징 시트가 그의 진의 또는 본질적인 특성의 변경 없이 다른 특정 형태로 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본원에 개시된 실시양태는 모든 면에서 예시적인 것이지 제한적인 것이 아닌 것으로 고려된다. 하기 도면들을 참조하고, 이들은 적어도 본 개시의 다양한 특징을 설명하는데 도움을 준다.
도 1은 일 실시양태에 따른 브레이징 시트를 나타낸다. 3xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 코어 층(12)은 제1 측 상에 브레이즈 라이너(16)를, 제2 측 상에 수측 라이너(14)를 갖는다.
몇몇 실시양태에서, 상기 코어 층은 Si 0.5 내지 1.25 중량%, Cu 0.5 내지 1.25 중량%, Mn 0.5 내지 2.0 중량%, Mg 0.1 중량% 이하, Cr 0.15 중량% 이하, Zn 0.1 중량% 이하, Ti 0.1 내지 0.2 중량%, 나머지량의 Al 및 불가피한 불순물을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 상기 수측 라이너는 Zn 7 내지 20 중량%, Si 0.25 중량% 이하, Cu 0.1 중량% 이하, Mn 0.25 중량% 이하, Mg 0.1 중량% 이하, Cr 0.1 중량% 이하, 및 불가피한 불순물을 포함한다.
몇몇 실시양태에서, 브레이즈 라이너는 4xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다.
도 2는 다른 실시양태에 따른 브레이징 시트를 나타낸다. 제2의 라이너(22)가 브레이즈 라이너(16) 및 코어 층(12) 사이에 도시되어 있다.
도 3은 또 다른 실시양태에 따른 브레이징 시트를 나타낸다. 3xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 코어 층(12)은 제1 측 상에 브레이즈 라이너(16)를, 제2 측 상에 수측 라이너(32)를 갖는다. 이 실시양태에서, 수측 라이너는, Zn 99.9 중량% 및 불가피한 불순물을 포함하는 상업용 순도의 Zn일 수 있다. 상기 층은, 아연 분무 공정을 이용하여 코어의 제2 측 상에, 코팅 공정을 이용하여 코어의 제2 측 상에, 또는 코어의 제2 측 상에 층을 캐스트/롤 결합하여, 적용될 수 있다.
도 4에 도시된 실시양태는, 코어 층 및 브레이즈 라이너(16) 사이에 상업용 순도의 아연으로 된 제 2 층(42)을 포함한다.
도 2에 도시된 브레이징 시트의 몇몇 실시양태들에서, 제 2 라이너(22)는 상업용 순도(99.9 중량%)의 아연을 포함한다.
알루미늄 중의 아연이 Al-Zn 합금의 융점을 낮추기 때문에, 브레이즈 공정에서 600℃ 주위의 브레이즈 온도 또는 그 이전에 고 아연 함유 층이 용융될 위험이 있을 수 있다. 그러나, 수측 라이너 중의 아연은, 수측 라이너로부터 코어로 확산됨으로써 제조 공정을 통해 재분배될 수 있으며, 이는 수측 라이너 중의 초기 아연 농도를 감소시키고 따라서 수측 라이너가 용융없이 고온 브레이징 공정을 거치는 것을 가능하게 한다. 상기 제조 공정은, 브레이징 시트를 제조하는 것으로 당분야에 공지된 임의의 열적 또는 기계적 공정, 예를 들어 어닐링, 열간 압연, 및 냉간 압연일 수 있다. 발생할 아연 확산의 양은, 당업자에게 알려진 인자, 예컨대 공정 단계의 이러한 유형, 시간 및 온도에 좌우된다.
상기 제조 공정을 진행하기 전에 및 브레이징 전에 실시하는 한 실시양태에 따른 150 마이크론 브레이징 시트의 아연의 분포의 예가 도 5 내지 8에 도시되어 있다 (이들 그래프는 단지, 브레이징 시트의 중간 두께에서 수측까지, 즉, 75 내지 150 마이크론을 보여준다). 도 5는, 4.6 중량% Zn으로 시작하는 종래 기술의 수측 라이너를 가지는 브레이징 시트 내의 아연 분포를 도시한다. 도 6은, 12 중량% Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가지는 브레이징 시트 내의 아연 분포를 도시한다. 도 7은, 16 중량% Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가지는 브레이징 시트 내의 아연 분포를 도시한다. 도 8은, 99.5 중량% Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가지는 브레이징 시트 내의 아연 분포를 도시한다. 도 5 내지 8에서 수직 경계선은, 코어 층이 끝나고 수측 라이너가 시작되는 브레이징 시트의 두께를 나타낸다. 수측 라이너 중의 아연 농도가 높을수록 수측 라이너는 더 얇아질 수 있으면서도 여전히 코어에 적절한 보호를 제공할 수 있다. 이는, 코어가 더 두꺼울 수 있게 하고, 브레이징 시트에 더 높은 강도를 제공하면서 브레이징 시트를 동일한 두께로 유지한다.
브레이징 후의 아연 분포가 도 9 내지 12에 도시되어 있다. 도 9는, 4.6 중량% Zn으로 시작하는 종래 기술의 수측 라이너를 가지는 브레이징 시트 내의 브레이징 후 아연 분포를 도시한다. 도 10은, 12 중량% Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가지는 브레이징 시트 내의 브레이징 후 아연 분포를 도시한다. 도 11은, 16 중량% Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가지는 브레이징 시트 내의 브레이징 후 아연 분포를 도시한다. 도 12는, 99.5 중량% Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가지는 브레이징 시트 내의 브레이징 후 아연 분포를 도시한다.
라이너 표면과 코어 사이의 아연 수준의 차가 도 13에 표로 나타낸다. 상기 표에 나타낸 아연 수준은, 초기의 아연 수준이 상응하는 클래드 비(clad ratio)에 따라 열적 및 기계적 처리를 통해 유의적으로 감소되는 것을 나타낸다: 즉, 99.5%로부터 11.345%로, 16%로부터 8.735%로, 12%로부터 8.179%로, 및 4.6%로부터 4.357%로. 이런 방식에서, 브레이즈 공정에서의 용융 위험이 상당히 감소되며, 이는, 수측 라이너 용도에 고농도 아연 함유 합금을 사용하는 것을 가능하게 한다.
시뮬레이션된 아연 분포는 또한, 고농도 아연 함유 라이너에 대해, 낮은 클래드 비가, 브레이즈 후 물질에 대한 라이너 표면과 관 중심 사이의 아연 수준에 있어서의 더 큰 차이를 제공할 수 있음을 보여주며, 이는, 몇몇 실시양태에 따른 브레이징 시트에 의해 형성된 관에 더 우수한 부식 보호를 제공할 것으로 예상된다.
몇몇 실시양태는, 고강도 및 개선된 부식 보호능을 제공하여 광 게이지 제품을 가능하게 한다.
다른 예에서, 100 마이크론 두께의 브레이징 시트의 일 실시양태는 라디에이터/히터 코어 관으로서 사용된다. 도 14 내지 16은, 각각, 제조 공정을 진행하기 전에 브레이징 전의 아연, 구리 및 규소 분포를 도시한다. 도 14는 4.6 중량%의 Zn, 12 중량%의 Zn, 16 중량%의 Zn 및 99.5 중량%의 Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가지는 브레이징 시트 내의 아연 분포를 도시한다. 상기 수측 라이너는, 4.6 중량% Zn(종래 기술)으로 시작하는 수측 라이너를 가진 브레이징 시트의 두께의 30%를 차지한다. 상기 수측 라이너는, 12 중량% Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가진 브레이징 시트의 두께의 10%를 차지한다. 상기 수측 라이너는, 16 중량% Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가진 브레이징 시트의 두께의 7.5%를 차지한다. 상기 수측 라이너는, 99.5 중량% Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가진 브레이징 시트의 두께의 1%를 차지한다.
도 15는, 4.6 중량%의 Zn, 12 중량%의 Zn, 및 16 중량%의 Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가지는 브레이징 시트 내의 구리 분포를 도시한다. 도 16은, 4.6 중량%의 Zn, 12 중량%의 Zn, 및 16 중량%의 Zn으로 시작하는 수측 라이너를 가지는 브레이징 시트 내의 규소 분포를 도시한다.
브레이징 후 물질의 합금 원소 분포는 도 17 내지 19의 그래프에 나타나 있다. 도 17은 아연 분포를, 도 18은 구리의 분포를, 도 19는 규소 분포를 도시한다.
도 14 내지 19의 수직선은, 코어 층이 끝나고 수측 라이너가 시작되는 브레이징 시트의 두께를 나타낸다.
네 가지의 아연 수준을 가진 네 개의 라이너 두께가 도 14 내지 19에 도시되어 있다. 높은 아연 수준의 경우, 낮은 클래드 비를 사용하여, 몇몇 실시양태에 따른 브레이징 시트로 형성된 관에 충분한 부식 보호능을 제공할 수 있다.
상기 확산 시뮬레이션은, 상대적으로 더 높은 아연 농도 및 더 낮은 클래드 비를 가진 수측 라이너가, 상대적으로 더 낮은 아연 수준 및 더 높은 클래드 비를 가진 수측 라이너보다, 수측 라이너 및 코어의 표면 사이에 더 큰 아연 농도 차이를 발생시킬 수 있음을 보여준다. 더 큰 아연 농도 차이는, 코어에 더 우수한 부식 보호능을 제공할 수 있다. 낮은 클래드 비는 두꺼운 코어 두께를 가능하게 하며, 이는 관 재료의 강도의 증가를 돕는다.
몇몇 실시양태에서, 상기 개시된 합금 중 하나를 포함하는 아연 함유 라이너는, 브레이즈 라이너와 코어 사이에 상기 코어의 제1 측 상에 위치되어, 브레이징 시트의 공기 측에 부식 보호능을 제공한다.
도 20은 두 실시양태들에 따른 브레이징 시트로 이루어진 실험실-제조된 히터 코어 관의 특성을 보여준다. 두 실시양태들은 약 0.1 ㎜의 두께를 가졌다. 상기 브레이즈 라이너의 클래드 비는 약 20%였고, 수측 라이너의 클래드 비는 약 11%였다. 상기 두 실시양태에서의 브레이즈 라이너는 동일한 합금으로 구성되었다. 상기 두 실시양태에서의 수측 라이너는 동일한 합금으로 구성되었다. 두 가지의 상이한 코어 합금이 시험되었다.
도 21은 도 21에 설명된 두 실시양태의 아연 분포를 보여준다. 상기 두 실시양태와 관련하여, 아연은 제조 공정에서 코어로 확산되었지만, 아연 확산의 구배는 여전히 가파르다. 수측 라이너와 코어 간의 아연 수준의 차이는 상당하고, 우수한 부식 전위차를 생성하여, 두 실시양태 모두에서 수측 라이너가 코어에 적절한 부식 보호능을 제공할 수 있다.
OY 부식 시험 결과가 도 22에 도시되어 있다. 도시된 샘플은 250 시간 동안 OY 부식 시험을 겪었다. OY 시험 온도는 95℃였고 약 1 리터/분의 유량이 사용되었다. OY 용액 조성은 다음과 같다:
Figure pat00001
도 23은, 침지 시험 완결 후의, 도 21 및 도 22에서 도시하고 설명한 두 실시양태에 따른 샘플을 보여준다. 부식 공격은 수측 라이너 상에만 있다. 코어는 부식되지 않았다.
도 24는, 60 일 동안의 침지 시험 완결 후의 도 23의 샘플을 보여준다.
브레이징 시트는, 적어도 하나의 브레이즈 라이너 또는 층을 포함하는, 다수의 별개의 층을 갖는 금속 시트이다.
브레이즈 라이너가, 브레이즈 재료를 포함하는 브레이징 시트의 한 층이다.
코어 층이 브레이징 시트의 한 층이다. 상기 코어 층은 제 1 측 및 제 2 측을 갖는다. 상기 브레이즈 라이너는 상기 코어 층의 일 측 또는 양 측 상에 위치된다. 상기 브레이즈 라이너가 직접 상기 코어 층 상에 있을 수도 있고, 또는 상기 코어와 상기 브레이즈 라이너 사이에 중간 라이너가 있을 수도 있다.
수측 라이너가, 상기 코어 층의 일 측 상의 브레이징 시트의 층이다. 수측 라이너의 목적은, 브레이징 시트로 이루어진 관의 내부를 통해 흐르는 냉각제에 의한 부식 원인으로부터 코어를 보호하는 것이다.
본 명세서에서 사용되는 "부수적인 원소"는, 합금의 제조를 보조하기 위해 합금에 임의적으로 첨가될 수 있는 원소 또는 물질을 의미한다. 부수적인 원소의 예는 그레인 정제제와 같은 캐스팅 보조제를 포함한다.
그레인 정제제는, 합금의 고화 중에 새로운 그레인을 씨딩(seeding)하기 위한 접종물(inoculant) 또는 핵(nuclei)이다. 그레인 정제제의 예는, 96% 알루미늄, 3%의 티타늄(Ti), 및 1% 붕소(B)를 포함하는 9.5 mm(3/8 인치) 로드(rod)이며, 이때 사실상 모든 붕소는 미세하게 분산된 TiB2 입자로서 존재한다. 캐스팅 동안, 그레인 정제 로드는, 조절된 속도로 캐스팅 피트(pit)로 유입되는 용융 합금으로 인라인 공급된다. 합금에 포함되는 그레인 정제제의 양은 일반적으로, 그레인 정제 및 합금 제조 공정에 이용되는 재료의 유형에 따라 달라진다. 그레인 정제제의 예는, B와 조합된 Ti(예, TiB2) 또는 탄소와 조합된 Ti(TiC)를 포함하지만, 다른 그레인 정제제, 예를 들어 Al-Ti 마스터 합금이 이용될 수도 있다. 일반적으로, 그레인 정제제(예를 들어, 붕소)는, 캐스팅된 그레인의 원하는 크기에 따라 0.0003 중량% 내지 0.03 중량% 범위의 양으로 합금에 첨가될 수 있다. 또한, Ti는, 그레인 정제제의 효율을 증대시키기 위해, 별도로 0.03 중량% 이하의 양으로 합금에 첨가될 수 있다. Ti는, 코어 합금에 포함되는 경우, 일반적으로 약 0.10 또는 0.20 중량% 이하의 양으로 존재한다.
부수적인 원소는 소량으로 존재할 수 있거나 또는 상당한 양으로 존재할 수 있고, 상기 합금이 본 명세서에 기재된 바람직한 특성을 유지한다면, 본 명세서에 설명된 합금에서 벗어나지 않고도 고유하게 바람직하거나 다른 특성을 추가할 수 있다. 그러나, 본원에서 원하고 수득된 특성들의 조합에 영향을 미치지 않는 양으로 원소 또는 원소들을 단순히 첨가하는 본 발명의 범위가 회피되지 않아야 함(회피될 수 없음)을 이해해야 한다.
본원에 사용된 "불순물"은, 예를 들면 알루미늄의 고유의 특성으로 인해 및/또는 제조 장비와의 접촉에서 야기되는, 미량으로 합금에 존재할 수 있는 물질이다. 철(Fe)이, 알루미늄 합금에 일반적으로 존재하는 불순물의 예이다. 합금의 Fe 함량은 일반적으로 약 0.25 중량%를 초과하지 않는다. 몇몇 실시양태에서, 합금의 Fe 함량은 0.15 중량%를 초과하지 않거나 약 0.10 중량%를 초과하지 않거나 약 0.08 중량%를 초과하지 않거나 또는 약 0.05 중량% 또는 0.04 중량%를 초과하지 않는다.
본원에 언급된 합금 및 템퍼는, 알루미늄 ANSI H35.1에 대한 미국 표준 합금 및 템퍼 명명 시스템, 및 2015년 개정된, 단조 알루미늄 및 단조 알루미늄 합금에 대한 알루미늄 협회 국제 합금 명명 및 화학적 조성 제한에 의해 정의된 바와 같다.
달리 언급된 경우를 제외하고는, "이하"라는 표현은, 원소의 양과 관련하여 언급된다면, 그 원소 조성이 선택적이거나 부수적이어서, 특정 조성 성분의 제로 양을 포함함을 의미한다. 달리 언급되지 않으면, 모든 조성 %는 중량%(wt%) 단위이다.

Claims (18)

  1. a. (i) 3xxx 시리즈 알루미늄 합금; (ii) 제 1 측(first side); (iii) 제 2 측(second side)을 포함하는 코어 층,
    b. 상기 코어 층의 제 1 측 상의 브레이즈 라이너(braze liner), 및
    c. 상기 코어 층의 제 2 측 상의 수측 라이너(waterside liner)
    를 포함하는 브레이징 시트(brazing sheet)로서,
    상기 수측 라이너는,
    (i) 7 내지 20 중량%의 Zn;
    (ii) 0.25 중량% 이하의 Si;
    (iii) 0.1 중량% 이하의 Cu;
    (iv) 0.25 중량% 이하의 Mn; 및
    (v) 0.1 중량% 이하의 Mg
    를 포함하고, 나머지량이 Al, 불순물 및 제조를 보조하기 위해 첨가되는 부수적인 원소인, 알루미늄 합금이고,
    상기 브레이징 시트는, 상기 수측 라이너 중의 Zn이 상기 코어 내로 확산되도록 열적 및 기계적으로 처리되어 600℃ 이상의 브레이즈-전 고체온도(pre-braze solidus)가 되고, 60 ㎛ 이상 및 180 ㎛ 이하의 총 두께를 가지며, 상기 브레이징 시트의 두께 내 중심부와 상기 수측 라이너의 코어에서 먼 표면 사이에서 브레이즈-후(post-braze) Zn 농도 차이가 2.2 중량% 초과인, 브레이징 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부수적인 원소는 0.03 중량% 이하의 B 및 0.03 중량% 이하의 Ti를 포함하는, 브레이징 시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수측 라이너는 10 내지 20 중량%의 Zn을 포함하는, 브레이징 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수측 라이너는 12 내지 20 중량%의 Zn을 포함하는, 브레이징 시트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수측 라이너는 9 내지 12 중량%의 Zn을 포함하는, 브레이징 시트.
  6. a. (i) 3xxx 시리즈 알루미늄 합금; (ii) 제 1 측; (iii) 제 2 측을 포함하는 코어 층,
    b. 상기 코어 층의 제 1 측 상의 브레이즈 라이너, 및
    c. 상기 코어 층의 제 2 측 상의 수측 라이너
    를 포함하는 브레이징 시트로서,
    상기 수측 라이너는,
    (i) 16 내지 20 중량%의 Zn;
    (ii) 0.25 중량% 이하의 Si;
    (iii) 0.1 중량% 이하의 Cu;
    (iv) 0.25 중량% 이하의 Mn; 및
    (v) 0.1 중량% 이하의 Mg
    를 포함하고, 나머지량이 Al, 불순물 및 제조를 보조하기 위해 첨가되는 부수적인 원소인, 알루미늄 합금이고,
    상기 브레이징 시트는 60 ㎛ 이상 및 180 ㎛ 이하의 총 두께를 갖는, 브레이징 시트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어층은
    a. 0.5 내지 1.25 중량%의 Si;
    b. 0.5 내지 1.25 중량%의 Cu;
    c. 0.5 내지 2.0 중량%의 Mn;
    d. 0.15 중량% 이하의 Mg;
    e. 0.1 중량% 이하의 Zn; 및
    f. 0.1 내지 0.2 중량%의 Ti
    를 포함하고, 나머지량이 Al, 불순물 및 제조를 보조하기 위해 첨가되는 부수적인 원소인,
    브레이징 시트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 코어층은
    a. 0.5 내지 1.25 중량%의 Si;
    b. 0.5 내지 1.25 중량%의 Cu;
    c. 0.5 내지 2.0 중량%의 Mn;
    d. 0.15 중량% 이하의 Mg;
    e. 0.1 중량% 이하의 Zn;
    f. 0.1 내지 0.2 중량%의 Ti
    를 포함하고, 나머지량이 알루미늄, 상기 코어 층의 제조를 보조하기 위해 첨가되는 0.0003 내지 0.03 중량%의 B를 포함하는 부수적인 원소, 및 불순물인,
    브레이징 시트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 브레이징 시트는 60 내지 180 마이크론의 두께를 갖는, 브레이징 시트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 브레이징 시트는 60 내지 150 마이크론의 두께를 갖는, 브레이징 시트.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 브레이징 시트는 80 내지 150 마이크론의 두께를 갖는, 브레이징 시트.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 브레이징 시트는 60 내지 100 마이크론의 두께를 갖는, 브레이징 시트.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 브레이징 시트는 두께를 가지며, 상기 수측 라이너는 그 두께의 7 내지 15%를 차지하는, 브레이징 시트.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 브레이징 시트는 두께를 가지며, 상기 수측 라이너는 그 두께의 7 내지 10%를 차지하는, 브레이징 시트.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 브레이징 시트는 두께를 가지며, 상기 수측 라이너는 그 두께의 5 내지 15%를 차지하는, 브레이징 시트.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 브레이징 시트는 두께를 가지며, 상기 수측 라이너는 그 두께의 5 내지 10%를 차지하는, 브레이징 시트.
  17. a. (i) 3xxx 시리즈 알루미늄 합금; (ii) 제 1 측; (iii) 제 2 측을 포함하는 코어 층,
    b. 상기 코어 층의 제 1 측 상의 브레이즈 라이너, 및
    c. 상기 코어 층의 제 2 측 상의 99.9 중량% Zn을 포함하는 아연 층
    을 포함하는 브레이징 시트로서,
    상기 코어, 상기 브레이즈 라이너 및 상기 아연 층이 롤 결합(roll bond)되고,
    상기 브레이징 시트는, 상기 수측 라이너 중의 Zn이 상기 코어 내로 확산되도록 열적 및 기계적으로 처리되어 600℃ 이상의 브레이즈-전 고체온도가 되고, 60 ㎛ 이상 및 180 ㎛ 이하의 총 두께를 가지며, 상기 브레이징 시트의 두께 내 중심부와 상기 수측 라이너의 코어에서 먼 표면 사이에서 브레이즈-후 Zn 농도 차이가 2.2 중량% 초과인, 브레이징 시트.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 브레이징 시트는 두께를 가지며, 상기 아연 층이 그 두께의 2% 미만을 차지하는, 브레이징 시트.
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