KR20210035138A - High corrosion-resistant heat exchanger tube and method for preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고내식성 열교환기 배관 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 우수한 내식성 및 강도를 나타내고, 두께가 얇은 박리형 배관으로 제조시 신율의 저하를 효과적으로 억제함으로써, 결과적으로 배관의 확관, 축관, 굽힘 등의 가공이 용이하고 가공부의 우선적 부식을 억제할 수 있으며, 제조비용이 절감되는 열교환기 배관 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high corrosion resistance heat exchanger piping and a manufacturing method thereof. Specifically, it exhibits excellent corrosion resistance and strength, and by effectively suppressing the decrease in elongation during manufacture as a thin peelable pipe, as a result, it is easy to process the expansion of the pipe, shaft pipe, bending, etc., and preferential corrosion of the processed part can be suppressed. And, it relates to a heat exchanger piping and a manufacturing method thereof to reduce manufacturing cost.
열교환기용 배관은 자동차의 열교환기에 사용되는 부품으로서, 경량성, 고강도 및 열전도 특성이 고려된 알루미늄 합금 재질로 제작된다. 이러한 알루미늄 합금으로 이루어진 열교환기용 배관은 자동차를 포함하는 수송 기기의 열교환기에 장착되어 고효율의 열교환이 가능하도록 하여 수송 기기의 연비 절감을 꾀할 수 있도록 한다.The pipe for the heat exchanger is a component used in the heat exchanger of an automobile, and is made of aluminum alloy material in consideration of light weight, high strength, and heat conduction characteristics. The pipe for a heat exchanger made of such an aluminum alloy is mounted on a heat exchanger of a transport device including a vehicle to enable high-efficiency heat exchange, thereby reducing fuel efficiency of the transport device.
열교환기용 배관은 용도에 따라 냉각수를 냉매로 사용하는 자동차의 라디에이터(radiator), 히터 코어(heater core), 오일 쿨러(oil cooler) 및 R134a를 냉매로 사용하는 응축기(condensor), 증발기(evaporator) 등에 사용된다. 이러한 열교환기용 튜브는 냉매와 직접적인 접촉이 이루어지기 때문에 강도나 압출성은 물론이고 내식성이 우수한 알루미늄 합금이 필요하다.Depending on the application, pipes for heat exchangers include radiators, heater cores, oil coolers and condensors using R134a as refrigerants, evaporators, etc. of automobiles that use cooling water as refrigerant. Is used. Since such a heat exchanger tube is in direct contact with a refrigerant, an aluminum alloy having excellent corrosion resistance as well as strength and extrudability is required.
종래 열교환기용 배관의 소재로 사용된 Al3003 같은 3000계열 알루미늄 합금은 우수한 내식 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기 3000계열 알루미늄 합금은 실제로 열교환기용 배관으로 제조시 초기 상태와 비교하였을 때 상당히 변형된 상태가 되어 열교환기 배관에서 요구되는 최소 인장강도 90MPa 및 최소 항복강도 30 MPa을 만족하지 못할 수 있다.It is known that an aluminum alloy of 3000 series, such as Al3003, which has been used as a material for pipes for heat exchangers in the related art, exhibits excellent corrosion resistance. However, the 3000 series aluminum alloy is actually a heat exchanger pipe in a considerably deformed state compared to the initial state when it is manufactured as a pipe for a heat exchanger, and thus the minimum tensile strength required for the heat exchanger pipe may not be 90 MPa and the minimum yield strength 30 MPa may not be satisfied.
특히, 두께가 얇은 박리형 배관으로 제조시 신율이 과도하게 저하되어 확관, 축관, 굽힙 등의 후가공이 어렵고 후가공시 가공부가 우선적으로 부식되는 문제가 있다. 또한, 열교환기 배관의 내식 특성을 평가하는 방법 중 하나인 SWAAT 시험에 적용시 최소 내식성 900 시간을 만족하지 못한다.In particular, there is a problem that post-processing such as expansion, shaft pipe, bending, etc. is difficult due to excessive decrease in elongation during manufacture of a peelable pipe with a thin thickness, and the processing part is preferentially corroded during post-processing. In addition, when applied to the SWAAT test, one of the methods of evaluating the corrosion resistance of heat exchanger piping, the minimum corrosion resistance of 900 hours is not satisfied.
한편, 한국공개특허 제10-2013-0109198호, 일본공개특허 제(평)11-21649호, 일본공개특허 제2004-83954호, 미국공개특허 제2011/0192583 A1호에는 물성이 개선된 열교환기 배관용 알루미늄 합금들이 개시되어 있다.Meanwhile, Korean Patent Publication No. 10-2013-0109198, Japanese Patent Publication No. 11-21649, Japanese Patent Publication No. 2004-83954, and US Patent Publication No. 2011/0192583 A1 include heat exchangers with improved physical properties. Aluminum alloys for piping are disclosed.
특히, 한국공개특허 제10-2013-0109198호에는 구리(Cu) 0.03~0.07 중량%, 망간(Mn) 0.3~0.55 중량%, 철(Fe) 0.05~0.15 중량%, 티타늄(Ti) 0.08~0.12 중량%, 크롬(Cr) 0.03~0.06 중량%, 규소(Si) 0.1 중량% 이하를 포함하고, 나머지 잔량부는 알루미늄 및 불순물인 알루미늄 합금이 개시되어 있고, 일본공개특허 제(평)11-21649호에는 구리(Cu) 0.35~0.55 중량%, 아연(Zn) 0.03 중량% 미만, 티타늄(Ti) 0.003~0.01 중량%, 철(Fe) 0.15~0.35 중량%, 지르코늄(Zr) 0.02~0.05 중량%, 규소(Si) 0.15 중량% 이하를 포함하고, 철(Fe)/규소(Si)≥2.5이며, 나머지 잔량부는 알루미늄 및 불순물인 알루미늄 합금이 개시되어 있다.In particular, Korean Patent Laid-Open No. 10-2013-0109198 discloses copper (Cu) 0.03 to 0.07 wt%, manganese (Mn) 0.3 to 0.55 wt%, iron (Fe) 0.05 to 0.15 wt%, and titanium (Ti) 0.08 to 0.12. An aluminum alloy containing aluminum and impurities in the remaining amount is disclosed, including 0.03 to 0.06% by weight of chromium (Cr), and 0.1% by weight or less of silicon (Si), and Japanese Patent Laid-Open No. 11-21649 Copper (Cu) 0.35 ~ 0.55% by weight, zinc (Zn) less than 0.03% by weight, titanium (Ti) 0.003 ~ 0.01% by weight, iron (Fe) 0.15 ~ 0.35% by weight, zirconium (Zr) 0.02 ~ 0.05% by weight, Silicon (Si) containing 0.15% by weight or less, iron (Fe) / silicon (Si) ≥ 2.5, the remaining amount is aluminum and impurities aluminum alloys are disclosed.
또한, 일본공개특허 제2004-83954호에는 구리(Cu) 0.01~0.5 중량%, 망간(Mn) 0.1~0.5 중량%, 아연(Zn) 0.01~0.5 중량%, 티타늄(Ti) 0.05~0.3 중량%, 크롬(Cr) 0.05~0.6 중량%, 규소(Si) 0.1~1.0 중량%를 포함하고, 나머지 잔량부는 알루미늄 및 불순물인 알루미늄 합금이 개시되어 있고, 미국공개특허 제2011/0192583 A1호에는 구리(Cu) 0.3~1.5 중량%, 망간(Mn) 0.3~2.0 중량%, 티타늄(Ti) 0.01~0.5 중량%, 규소(Si) 0.3~1.5 중량%, 붕소(B) 0.001~0.1 중량%를 포함하고, 나머지 잔량부는 알루미늄 및 불순물인 알루미늄 합금이 개시되어 있다.In addition, Japanese Laid-Open Patent No. 2004-83954 discloses copper (Cu) 0.01 to 0.5% by weight, manganese (Mn) 0.1 to 0.5% by weight, zinc (Zn) 0.01 to 0.5% by weight, titanium (Ti) 0.05 to 0.3% by weight. , Chromium (Cr) 0.05 to 0.6% by weight, silicon (Si) 0.1 to 1.0% by weight, and the remaining amount is aluminum and an aluminum alloy which is an impurity, and U.S. Patent Publication No. 2011/0192583 A1 discloses copper ( Cu) 0.3 to 1.5% by weight, manganese (Mn) 0.3 to 2.0% by weight, titanium (Ti) 0.01 to 0.5% by weight, silicon (Si) 0.3 to 1.5% by weight, boron (B) 0.001 to 0.1% by weight, and , The remaining amount is aluminum and an aluminum alloy, which is an impurity, is disclosed.
그러나, 상기 알루미늄 합금들은 합금의 압출성을 개선하기 위해 구리(Cu), 망간(Mn), 아연(Zn) 등의 함량을 극히 미량만 포함하여 열교환기 배관용 소재로 사용하기에 내식성 및 강도가 불충분하거나, 티타늄(Ti) 및 크롬(Cr)의 함량 감축 및 단순 첨가로 결정립 미세화 효과가 불충분하여 두께가 얇은 박리형 배관으로 제조시 신율 특성이 과도하게 저하되고, 결과적으로 배관의 확관, 축관, 굽힘 등의 가공이 어려우며 가공시 가공부의 우선적 부식이 일어나는 문제가 있다.However, the aluminum alloys contain only a very small amount of copper (Cu), manganese (Mn), and zinc (Zn) in order to improve the extrudability of the alloy, so that they are used as materials for heat exchanger piping. Elongation characteristics are excessively degraded when manufactured as a thin peelable pipe due to insufficient or insufficient effect of crystal grain refinement due to reduction and simple addition of titanium (Ti) and chromium (Cr) content, and as a result, expansion of pipes, shaft pipes, Processing such as bending is difficult, and there is a problem that preferential corrosion of the processing part occurs during processing.
따라서, 우수한 내식성 및 강도를 나타내고, 두께가 얇은 박리형 배관으로 제조시 신율의 저하를 효과적으로 억제함으로써, 결과적으로 배관의 확관, 축관, 굽힘 등의 가공이 용이하고 가공부의 우선적 부식을 억제할 수 있으며, 제조비용이 절감되는 열교환기 배관 및 이의 제조방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Therefore, it exhibits excellent corrosion resistance and strength, and by effectively suppressing the decrease in elongation during manufacture as a thin peelable pipe, as a result, it is easy to process the expansion of the pipe, shaft pipe, bending, etc., and preferential corrosion of the processed part can be suppressed. In this situation, there is an urgent need for a heat exchanger pipe and a method for manufacturing the same to reduce manufacturing cost.
본 발명은 충분한 내식성 및 강도를 갖는 열교환기 배관 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a heat exchanger piping having sufficient corrosion resistance and strength and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명은 두께가 얇은 박리형 배관으로 제조시 효과적으로 신율 특성의 저하를 억제할 수 있어 배관의 확관, 축관, 굽힘 등의 가공이 용이하고 가공부의 우선적 부식을 억제할 수 있는 열교환기 배관 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention can effectively suppress the deterioration of the elongation characteristics when manufacturing a thin peelable pipe, so that it is easy to process the expansion of the pipe, shaft pipe, bending, etc., and a heat exchanger pipe that can suppress preferential corrosion of the processed part. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing the same.
나아가, 본 발명은 별도의 결정립 미세화 공정이 불필요하여 제조공정이 간단하고 따라서 제조비용이 절감되는 열교환기 배관 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, an object of the present invention is to provide a heat exchanger piping and a method for manufacturing the same, in which a separate crystal grain refinement process is unnecessary, so that a manufacturing process is simple and thus manufacturing cost is reduced.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,In order to solve the above problems, the present invention,
망간(Mn) 0.6 내지 1.2 중량%, 철(Fe) 0.1 내지 0.3 중량%, 구리(Cu) 0.1 내지 0.5 중량%, 아연(Zn) 0.15 내지 0.6 중량%, 티타늄(Ti) 0.05 내지 0.3 중량%, 규소(Si) 0.15 내지 0.3 중량%, 및 마그네슘(Mg) 0.05 내지 0.1 중량%를 포함하고, 나머지 잔량부가 알루미늄 및 불순물로 이루어지며, 결정 입경이 50 ㎛ 이하인 고내식성 알루미늄 합금으로 제조되고, 항복강도가 30 MPa 이상, 인장강도가 90 MPa 이상, 신율이 35 % 이상이며, ASTM G85에 따른 SWAAT 시험에서 내식성이 900 시간 이상인, 열교환기 배관을 제공한다.Manganese (Mn) 0.6 to 1.2% by weight, iron (Fe) 0.1 to 0.3% by weight, copper (Cu) 0.1 to 0.5% by weight, zinc (Zn) 0.15 to 0.6% by weight, titanium (Ti) 0.05 to 0.3% by weight, Contains 0.15 to 0.3% by weight of silicon (Si) and 0.05 to 0.1% by weight of magnesium (Mg), and the remainder is made of aluminum and impurities, and is made of a highly corrosion-resistant aluminum alloy having a crystal grain size of 50 µm or less, and has a yield strength. A heat exchanger piping with 30 MPa or more, tensile strength 90 MPa or more, elongation of 35% or more, and corrosion resistance of 900 hours or more in the SWAAT test according to ASTM G85 is provided.
여기서, 외경이 5 내지 8 mm이고, 두께가 0.4 내지 0.7 mm인 것을 특징으로 하는, 열교환기 배관을 제공한다.Here, it provides a heat exchanger piping, characterized in that the outer diameter is 5 to 8 mm, the thickness is 0.4 to 0.7 mm.
또한, 브레이징(brazing) 열처리 되는 경우에도 상기 알루미늄 합금의 결정 입경이 70 ㎛ 이하로 제어되는 것을 특징으로 하는, 열교환기 배관을 제공한다.In addition, it provides a heat exchanger pipe, characterized in that the crystal grain diameter of the aluminum alloy is controlled to 70 ㎛ or less even when brazing heat treatment is performed.
그리고, 표면이 아연 용사(Thermal Arc Spray; TAS) 처리된 것을 특징으로 하는, 열교환기 배관을 제공한다.And, it provides a heat exchanger piping, characterized in that the surface is treated with zinc spray (Thermal Arc Spray; TAS).
한편, 망간(Mn) 0.6 내지 1.2 중량%, 철(Fe) 0.1 내지 0.3 중량%, 구리(Cu) 0.1 내지 0.5 중량%, 아연(Zn) 0.15 내지 0.6 중량%, 규소(Si) 0.15 내지 0.3 중량%, 및 마그네슘(Mg) 0.05 내지 0.1 중량%를 포함하고, 나머지 잔량부가 알루미늄 및 불순물로 이루어진 알루미늄 합금 용탕을 제조하는 단계, 상기 알루미늄 합금 용탕에 티타늄 디보라이드(TiB2)를 첨가하여 티타늄(Ti) 0.05 내지 0.3 중량%를 추가로 포함하는 알루미늄 합금 용탕을 제조하는 단계, 티타늄 디보라이드(TiB2)를 첨가한 후 10분 이내에 상기 알루미늄 합금 용탕을 탈가스화하고 이물질을 여과하는 단계, 탈가스화 및 이물질이 여과된 상기 알루미늄 합금 용탕으로 연속주조압연에 의해 와이어 로드(wire rod)를 제조하는 단계, 상기 와이어 로드를 440 내지 580℃의 온도 범위에서 12 내지 24시간 동안 열처리한 후 공냉하는 단계, 및 열처리 후 공냉한 상기 와이어 로드를 컨펌 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 열교환기 배관의 제조방법을 제공한다.On the other hand, manganese (Mn) 0.6 to 1.2 wt%, iron (Fe) 0.1 to 0.3 wt%, copper (Cu) 0.1 to 0.5 wt%, zinc (Zn) 0.15 to 0.6 wt%, silicon (Si) 0.15 to 0.3 wt% %, and magnesium (Mg) containing 0.05 to 0.1% by weight, and the remaining amount of the aluminum alloy molten metal comprising aluminum and impurities, and titanium diboride (TiB 2 ) added to the molten aluminum alloy to titanium (Ti ) Preparing an aluminum alloy molten metal further comprising 0.05 to 0.3% by weight, degassing the aluminum alloy molten metal within 10 minutes after adding titanium diboride (TiB 2) and filtering foreign substances, degassing and Preparing a wire rod by continuous casting rolling with the aluminum alloy molten metal in which foreign substances are filtered, heat-treating the wire rod at a temperature range of 440 to 580°C for 12 to 24 hours and then air cooling, and It provides a method of manufacturing the heat exchanger pipe, characterized in that it comprises the step of conformally extruding the air-cooled wire rod after heat treatment.
여기서, 상기 컨펌 압출 단계 후, 상기 열교환기 배관의 표면에 아연 용사(TAS, thermal arc spray) 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 열교환기 배관의 제조방법을 제공한다.Here, after the confirmation extrusion step, it provides a method of manufacturing a heat exchanger pipe, further comprising a step of treating a surface of the heat exchanger pipe with a thermal arc spray (TAS).
또한, 상기 연속주조압연에 적용되는 상기 알루미늄 합금 용탕의 온도가 750 내지 900℃인 것을 특징으로 하는, 열교환기 배관의 제조방법을 제공한다.In addition, it provides a method of manufacturing a heat exchanger pipe, characterized in that the temperature of the aluminum alloy molten metal applied to the continuous casting rolling is 750 to 900 ℃.
본 발명에 따른 열교환기 배관은 특정한 합금원소 및 이들의 배합비로 탁월한 내식성과 강도를 동시에 발휘하는 우수한 효과를 나타낸다.Heat exchanger piping according to the present invention exhibits an excellent effect of simultaneously exhibiting excellent corrosion resistance and strength with specific alloying elements and their mixing ratio.
또한, 본 발명에 따른 열교환기 배관은 특정 합금원소의 함량과 첨가시기 조절에 의해 효율적인 결정립 미세화를 달성함으로써, 두께가 얇은 박리형 배관으로 제조시 신율의 저하를 효과적으로 억제함으로써, 결과적으로 배관의 확관, 축관, 굽힘 등의 가공이 용이하고 가공부의 우선적 부식을 억제할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.In addition, the heat exchanger piping according to the present invention achieves efficient grain refinement by controlling the content of specific alloying elements and the timing of addition, thereby effectively suppressing the decrease in elongation during manufacture as a thin peelable piping, resulting in the expansion of the piping. , Shaft pipe, bending, etc., are easy to process, and it shows an excellent effect that can suppress preferential corrosion of the processed part.
나아가, 본 발명에 따른 열교환기 배관은 별도의 결정립 미세화 공정이 불필요하므로 제조공정이 단순하고, 따라서 제조비용이 절감되는 우수한 효과를 나타낸다.Further, since the heat exchanger pipe according to the present invention does not require a separate grain refinement process, the manufacturing process is simple, and thus manufacturing cost is reduced.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기 배관을 형성하는 알루미늄 합금의 제조공정의 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열교환기 배관의 제조공정의 흐름도이다.1 is a flow chart of a manufacturing process of an aluminum alloy forming a heat exchanger pipe according to the present invention.
2 is a flowchart of a manufacturing process of a heat exchanger pipe according to the present invention.
본 발명은 고내식성 열교환기 배관에 관한 것이고, 이를 형성하는 알루미늄 합금은 망간(Mn), 철(Fe), 구리(Cu), 아연(Zn), 티타늄(Ti), 기타 불순물 및 알루미늄(Al)을 포함한다.The present invention relates to high corrosion resistance heat exchanger piping, and the aluminum alloy forming it is manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), titanium (Ti), other impurities and aluminum (Al) Includes.
망간(Mn)은 알루미늄 합금의 내식성에 기여하는 합금원소로서, 알루미늄 기저에 미세하게 분포하며 알루미늄의 전위를 높이는 기능이 있어 함유량에 따라 내식성의 기여도가 높아지는 동시에, 강도 향상에도 긍적적인 영향력을 가지고 있다.Manganese (Mn) is an alloying element that contributes to the corrosion resistance of aluminum alloys, and it is finely distributed in the aluminum base and has a function to increase the potential of aluminum, so that the contribution of corrosion resistance increases depending on the content and has a positive influence on strength improvement. .
상기 망간(Mn)의 함량은 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 0.6 내지 1.2 중량%일 수 있다. 여기서, 망간(Mn)의 함량이 0.6 중량% 미만인 경우 망간(Mn)의 첨가에 의한 알루미늄 합금의 내식성 및 강도 향상의 효과가 발휘되기 어려운 반면, 1.2 중량% 초과인 경우 알루미늄 합금의 압출성이 저하될 수 있다.The content of manganese (Mn) may be 0.6 to 1.2% by weight based on the total weight of the aluminum alloy. Here, when the content of manganese (Mn) is less than 0.6% by weight, the effect of improving the corrosion resistance and strength of the aluminum alloy by the addition of manganese (Mn) is difficult to exert, whereas when the content of manganese (Mn) is more than 1.2% by weight, the extrudability of the aluminum alloy is lowered. Can be.
철(Fe)은 기지(Matrix) 내에 Al-Fe 금속간 화합물로서 존재한다. 또한, 망간(Mn) 또는 망간(Mn) 및 규소(Si)가 공존하는 경우 Al-Mn-Fe 금속간 화합물 또는 Al-Mn-Fe-Si 금속간 화합물로서 정출 또는 석출하여 브레이징(brazing) 후의 강도를 향상시키며, 상기 금속간 화합물은 결정립 조대화를 억제하는 작용을 한다.Iron (Fe) exists as an Al-Fe intermetallic compound in the matrix. In addition, when manganese (Mn) or manganese (Mn) and silicon (Si) coexist, the strength after brazing is crystallized or precipitated as an Al-Mn-Fe intermetallic compound or Al-Mn-Fe-Si intermetallic compound. And, the intermetallic compound acts to suppress grain coarsening.
상기 철(Fe)의 함량은 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 0.3 중량%일 수 있다. 여기서, 철(Fe)의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우 철(Fe)의 첨가에 의한 알루미늄 합금의 강도 향상 효과가 발휘되기 어려운 반면, 0.3 중량% 초과인 경우 금속간 화합물이 조대해져 알루미늄 합금의 압출성이 저하되고 내식성이 현저히 저하될 수 있다.The content of iron (Fe) may be 0.1 to 0.3% by weight based on the total weight of the aluminum alloy. Here, when the content of iron (Fe) is less than 0.1% by weight, it is difficult to exert the effect of improving the strength of the aluminum alloy by the addition of iron (Fe), whereas when the content of iron (Fe) is more than 0.3% by weight, the intermetallic compound becomes coarse and the aluminum alloy is extruded. The property may be lowered and corrosion resistance may be significantly lowered.
구리(Cu)는 망간(Mn)과 같이 알루미늄(Al)에 고용되어 알루미늄 합금의 전위를 높이는 합금원소로 알루미늄 합금의 내식성 및 강도를 향상시키는 작용을 한다.Copper (Cu), like manganese (Mn), is an alloying element that is dissolved in aluminum (Al) to increase the potential of the aluminum alloy, and serves to improve the corrosion resistance and strength of the aluminum alloy.
상기 구리(Cu)의 함량은 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 0.5 중량%일 수 있다. 여기서, 구리(Cu)의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우 구리(Cu)의 첨가에 의한 알루미늄 합금의 내식성 및 강도 향상의 효과가 발휘되기 어려운 반면, 0.5 중량% 초과인 경우 알루미늄 합금의 압출성 및 내식성이 동시에 저하될 수 있다.The content of copper (Cu) may be 0.1 to 0.5% by weight based on the total weight of the aluminum alloy. Here, when the content of copper (Cu) is less than 0.1% by weight, the effect of improving the corrosion resistance and strength of the aluminum alloy by the addition of copper (Cu) is difficult to exert, whereas when the content of copper (Cu) is more than 0.5% by weight, the extrudability and corrosion resistance of the aluminum alloy This can be degraded at the same time.
아연(Zn)은 알루미늄 합금의 기계적 성능을 향상시키는 효과가 있다. 상기 아연(Zn)의 함량은 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 0.15 내지 0.6 중량%일 수 있다. 여기서, 아연(Zn)의 함량이 0.15 중량% 미만인 경우 아연(Zn)의 첨가에 의한 알루미늄 합금의 기계적 성능 향상의 효과가 발휘되기 어려운 반면, 0.6 중량% 초과인 경우 알루미늄 합금의 압출성이 저하될 수 있다.Zinc (Zn) has the effect of improving the mechanical performance of the aluminum alloy. The content of zinc (Zn) may be 0.15 to 0.6% by weight based on the total weight of the aluminum alloy. Here, when the content of zinc (Zn) is less than 0.15% by weight, the effect of improving the mechanical performance of the aluminum alloy by the addition of zinc (Zn) is difficult to exert, whereas when the content of zinc (Zn) is more than 0.6% by weight, the extrudability of the aluminum alloy will be reduced. I can.
티타늄(Ti)은 알루미늄 합금의 신율을 소폭 향상시키고 특히 결정립 미세화에 의해 상기 알루미늄 합금을 두께가 얇은 박리형 배관으로 제조시 신율의 저하를 효과적으로 억제함으로써, 결과적으로 배관의 확관, 축관, 굽힘 등의 가공이 용이하고 가공부의 우선적 부식을 억제할 수 있다.Titanium (Ti) slightly improves the elongation of the aluminum alloy and, in particular, effectively suppresses the decrease in the elongation when the aluminum alloy is manufactured as a thin peelable pipe by grain refinement. As a result, expansion of the pipe, shaft pipe, bending, etc. Processing is easy and preferential corrosion of the processing part can be suppressed.
상기 티타늄(Ti)의 함량은 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 0.3 중량%일 수 있다. 여기서, 티타늄(Ti)의 함량이 0.05 중량% 미만인 경우 티타늄(Ti)의 첨가에 의한 알루미늄 합금의 신율 향상 및 결정립 미세화 효과가 발휘되기 어려운 반면, 티타늄(Ti)은 융점이 높기 때문에 알루미늄 용탕 제조시 티타늄 디보라이드(TiB2)로 첨가되기 때문에 티타늄(Ti)의 함량이 0.3 중량% 초과인 경우 알루미늄 합금에 다량의 불순물이 첨가되어 조대한 금속간 화합물을 만들어 알루미늄 합금의 압출성 및 내식성을 저하시킬 수 있다.The content of titanium (Ti) may be 0.05 to 0.3% by weight based on the total weight of the aluminum alloy. Here, when the content of titanium (Ti) is less than 0.05% by weight, it is difficult to improve the elongation and refine grains of the aluminum alloy by the addition of titanium (Ti), whereas titanium (Ti) has a high melting point when manufacturing aluminum molten metal. Since it is added as titanium diboride (TiB 2 ), if the content of titanium (Ti) exceeds 0.3% by weight, a large amount of impurities are added to the aluminum alloy to form a coarse intermetallic compound, which will reduce the extrudability and corrosion resistance of the aluminum alloy. I can.
본 발명에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 상기 합금원소 이외에 크롬(Cr)을 추가로 포함할 수 있다.In the present invention, the aluminum alloy may further include chromium (Cr) in addition to the alloying element.
크롬(Cr)은 알루미늄 합금의 결정립 미세화 효과와 강도를 추가로 향상시키는 효과가 있어 티타늄(Ti)의 기능을 보조하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 크롬(Cr)의 함량은 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 0.3 중량%일 수 있다. 여기서, 크롬(Cr)의 함량이 0.05 중량% 미만인 경우 크롬(Cr)의 첨가에 의한 알루미늄 합금의 결정립 미세화 효과와 강도가 추가로 향상되는 효과가 발휘되기 어려운 반면, 0.3 중량% 초과인 경우 오히려 내식성을 크게 악화시킬 수 있다.Since chromium (Cr) has an effect of further improving the grain refining effect and strength of the aluminum alloy, it may play a role of assisting the function of titanium (Ti). The content of chromium (Cr) may be 0.05 to 0.3% by weight based on the total weight of the aluminum alloy. Here, when the content of chromium (Cr) is less than 0.05% by weight, it is difficult to exert the effect of further improving the grain refinement effect and strength of the aluminum alloy by the addition of chromium (Cr), whereas when it exceeds 0.3% by weight, it is rather corrosion resistance. Can significantly worsen.
따라서, 티타늄(Ti)과 크롬(Cr)을 함께 첨가하는 경우 이들 합금원소의 총 함량을 0.5 중량% 이하로 제한함으로써 알루미늄 합금의 내식성 향상을 극대화하고 알루미늄 합금의 물성이 저하되지 않도록 불순물의 함량을 제어할 수 있다.Therefore, when titanium (Ti) and chromium (Cr) are added together, the total content of these alloying elements is limited to 0.5% by weight or less, thereby maximizing the improvement of the corrosion resistance of the aluminum alloy and reducing the content of impurities so that the properties of the aluminum alloy are not reduced. Can be controlled.
본 발명에 있어서, 상기 기타 불순물은 규소(Si) 및 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다.In the present invention, the other impurities may include silicon (Si) and magnesium (Mg).
규소(Si)는 Al, Mn, Mg 등과 금속간 화합물을 형성하여 압출 공정에서 형성되는 다양한 재결정 조직을 미세화하는 효과가 있다. 상기 규소(Si)의 함량은 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 0.3 중량% 이하일 수 있다. 여기서, 규소(Si)의 함량이 0.3 중량% 초과인 경우 망간(Mn)의 고용량을 감소시키고 상기 알루미늄 합금으로부터 제조되는 알루미늄 잉곳의 경제성이 저하될 수 있다.Silicon (Si) has the effect of miniaturizing various recrystallized structures formed in the extrusion process by forming intermetallic compounds such as Al, Mn, and Mg. The content of silicon (Si) may be 0.3% by weight or less based on the total weight of the aluminum alloy. Here, when the content of silicon (Si) is more than 0.3% by weight, the high capacity of manganese (Mn) may be reduced, and the economy of the aluminum ingot manufactured from the aluminum alloy may be reduced.
마그네슘(Mg)은 알루미늄 합금의 강도 향상에 기여하는 합금원소이지만 함량이 증가함에 따라 알루미늄 합금의 압출성 및 신율이 크게 저하될 수 있다. 따라서, 상기 마그네슘(Mg)의 함량은 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 이하인 것이 바람직하다.Magnesium (Mg) is an alloying element that contributes to the improvement of the strength of the aluminum alloy, but as the content increases, the extrudability and elongation of the aluminum alloy may significantly decrease. Therefore, the content of magnesium (Mg) is preferably 0.1% by weight or less based on the total weight of the aluminum alloy.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기 배관을 형성하는 알루미늄 합금의 제조공정의 흐름도이다.1 is a flow chart of a manufacturing process of an aluminum alloy forming a heat exchanger pipe according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 알루미늄 합금의 제조공정은 아래 a) 내지 d) 단계를 포함할 수 있다.1, the manufacturing process of the aluminum alloy may include steps a) to d) below.
a) 망간(Mn) 0.6 내지 1.2 중량%, 철(Fe) 0.1 내지 0.3 중량%, 구리(Cu) 0.1 내지 0.5 중량% 및 아연(Zn) 0.15 내지 0.6 중량%를 포함하고, 나머지 잔량부가 알루미늄 및 불순물로 이루어진 알루미늄 합금 용탕을 제조하는 단계;a) 0.6 to 1.2% by weight of manganese (Mn), 0.1 to 0.3% by weight of iron (Fe), 0.1 to 0.5% by weight of copper (Cu), and 0.15 to 0.6% by weight of zinc (Zn), and the remaining amount is aluminum and Preparing a molten aluminum alloy made of impurities;
b) 상기 알루미늄 합금 용탕에 티타늄 디보라이드(TiB2)를 첨가하여 티타늄(Ti) 0.05 내지 0.3 중량%를 추가로 포함하는 알루미늄 합금 용탕을 제조하는 단계;b) preparing a molten aluminum alloy further comprising 0.05 to 0.3% by weight of titanium (Ti) by adding titanium diboride (TiB 2) to the molten aluminum alloy;
c) 티타늄 디보라이드(TiB2)를 첨가한 후 10분 이내에 상기 알루미늄 합금 용탕을 탈가스화하고 이물질을 여과하는 단계; 및c) degassing the aluminum alloy molten metal within 10 minutes after adding titanium diboride (TiB 2) and filtering foreign substances; And
d) 탈가스화 및 이물질이 여과된 상기 알루미늄 합금 용탕으로 연속주조압연에 의해 알루미늄 합금의 와이어 로드(wire rod)를 제조하는 단계.d) manufacturing a wire rod of an aluminum alloy by continuous casting rolling with the aluminum alloy molten metal in which degassing and foreign substances are filtered.
특히, 상기 알루미늄 합금을 구성하는 합금원소 중 티타늄(Ti)은 상기 단계 b)에서 티타늄 디보라이드(TiB2)로 첨가되는데, 이는 티타늄(Ti)의 융점이 1,800℃로 다른 합금원소인 망간(Mn)의 융점 1244℃, 철(Fe)의 융점 1540℃, 구리(Cu)의 융점 1084.5℃, 아연(Zn)의 융점 420℃에 비해 높기 때문이다.In particular, among the alloying elements constituting the aluminum alloy, titanium (Ti) is added as titanium diboride (TiB 2 ) in step b), which has a melting point of 1,800°C and manganese (Mn), which is another alloying element. ) Is higher than the melting point of 1244°C, iron (Fe) of 1540°C, copper (Cu) of 1084.5°C, and zinc (Zn) of 420°C.
또한, 상기 티타늄 디보라이드(TiB2)는 다른 합금원소와 달리 알루미늄 용탕의 탈가스화 공정 개시전 약 10분 이내에 첨가되고, 이로써 티타늄(Ti)의 결정립 미세화 효과가 극대화되어 알루미늄 합금의 결정 입경을 50㎛ 이하로 제어할 수 있다.In addition, the titanium diboride (TiB 2 ), unlike other alloying elements, is added within about 10 minutes before the start of the degassing process of the molten aluminum, thereby maximizing the effect of minimizing the grains of titanium (Ti) to reduce the grain size of the aluminum alloy to 50 μm. It can be controlled as follows.
이로써, 상기 알루미늄 합금으로 제조되는 열교환기 배관의 확관, 축관, 굽힘 등의 후가공이 용이하고, 가공부의 우선적 부식을 효과적으로 억제할 수 있으며, 별도의 결정립 미세화 공정이 불필요하므로 제조공정이 간단하고 따라서 제조비용이 절감될 수 있다.This facilitates post-processing of the heat exchanger pipe made of the aluminum alloy, such as expansion, shaft pipe, bending, etc., it is possible to effectively suppress preferential corrosion of the processed part, and since a separate grain refinement process is not required, the manufacturing process is simple and thus manufacturing Cost can be reduced.
반면, 티타늄 디보라이드(TiB2)가 알루미늄 합금의 탈가스화 공정 개시로부터 약 10분 이전에 첨가되는 경우, 알루미늄 합금의 제조조건에 따라 티타늄(Ti)의 결정립 미세화 효과가 거의 발휘되지 못할 수 있다.On the other hand, when titanium diboride (TiB 2 ) is added about 10 minutes before the start of the degassing process of the aluminum alloy, the effect of minimizing the grains of titanium (Ti) may hardly be exhibited depending on the manufacturing conditions of the aluminum alloy.
나아가, 상기 단계 d)에서 상기 연속주조압연에 적용되는 상기 알루미늄 합금 용탕의 온도가 750 내지 900℃인 것이 바람직하다. 상기 연속주조압연에 적용되는 용탕의 주입 온도를 상기와 같이 한정하는 이유는 금속간 화합물인 고용체, 즉 치밀한 미세조직을 갖는 주물을 얻기 위함이고, 상기 용탕의 주입 온도가 900℃를 초과하는 경우 주물의 미세조직이 조대해지는 문제가 있는 반면, 750℃ 미만인 경우 상기 용탕의 유동성이 부족하여 주형 공간을 치밀하게 채우지 못하는 미스런(Miss Run) 현상이 발생할 수 있다.Further, it is preferable that the temperature of the molten aluminum alloy applied to the continuous casting rolling in step d) is 750 to 900°C. The reason for limiting the injection temperature of the molten metal applied to the continuous casting rolling as described above is to obtain a solid solution as an intermetallic compound, that is, a casting having a dense microstructure, and when the injection temperature of the molten metal exceeds 900°C, casting While there is a problem that the microstructure of is coarse, when the temperature is less than 750°C, a miss run phenomenon may occur in which the mold space cannot be densely filled due to insufficient fluidity of the molten metal.
도 2는 본 발명에 따른 열교환기 배관의 제조공정의 흐름도이다.2 is a flowchart of a manufacturing process of a heat exchanger pipe according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기 배관의 제조공정은 아래 a) 내지 c) 단계를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 2, the manufacturing process of the heat exchanger pipe according to the present invention may include steps a) to c) below.
a) 도 1에 도시된 공정에 의해 제조된 알루미늄 합금의 와이어 로드를 440 내지 580℃의 온도 범위에서 12 내지 24시간 동안 열처리한 후 공냉하는 단계, 및a) air-cooling the wire rod of the aluminum alloy manufactured by the process shown in FIG. 1 after heat treatment at a temperature range of 440 to 580°C for 12 to 24 hours, and
b) 열처리 후 공냉한 상기 와이어 로드를 컨펌 압출하여 열교환기 배관을 제조하는 단계.b) manufacturing a heat exchanger pipe by conformally extruding the air-cooled wire rod after heat treatment.
상기 단계 a)는 알루미늄 합금의 와이어 로드의 열처리를 통해 알루미늄 합금을 형성하는 합금원소의 균일화 혹은 편석 등의 불균일 조직의 제거를 달성하고, 결과적으로 알루미늄 합금의 물성의 균일화와 부분 부식 및 입계 부식을 억제할 수 있다.In step a), the heat treatment of the aluminum alloy wire rod achieves uniformity of alloy elements forming the aluminum alloy or removal of non-uniform structures such as segregation, and as a result, uniformity of properties of the aluminum alloy and partial corrosion and intergranular corrosion are prevented. Can be suppressed.
또한, 상기 단계 b)의 컨펌 압출시 압출 속도는 바람직하게는 약 100 mpm일 수 있다. 컨펌 압출법은 전단 응력(shear stress)을 이용한 압출법으로 일정 수준 이상의 압출 속도가 요구되고, 압출 속도가 낮은 경우 제조되는 배관의 표면 불량 또는 물성 저하가 유발될 수 있다.In addition, the extrusion speed during the confirm extrusion in step b) may be preferably about 100 mpm. The conformal extrusion method is an extrusion method using shear stress, and requires an extrusion speed of a certain level or higher, and when the extrusion speed is low, surface defects or physical properties of the pipe to be manufactured may be deteriorated.
본 발명에 따른 열교환기 배관의 제조공정은 상기 단계 b)를 수행한 후 c) 열교환기 배관의 표면에 아연 용사(thermal arc spray; TAS) 처리를 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 아연 용사(TAS) 처리는 희생양극 효과를 부여하여 열교환기 배관의 내식성을 추가로 향상시킬 수 있다.The manufacturing process of the heat exchanger pipe according to the present invention may further include performing step b) and then c) performing a thermal arc spray (TAS) treatment on the surface of the heat exchanger pipe. The zinc spraying (TAS) treatment may provide a sacrificial anode effect to further improve the corrosion resistance of the heat exchanger pipe.
종래 열교환기 배관을 제조하기 위한 직접 압출법은 알루미늄 합금으로부터 제조된 알루미늄 빌렛(billet)들을 압출기에 불연속적으로 투입하여 열교환기 배관을 제조한다. 이러한 직접 압출시 상기 알루미늄 빌렛에 가해지는 열에너지와 압출에 의한 전단에너지는 알루미늄 기저에 고용된 상태로 존재하는 망간(Mn), 구리(Cu) 같은 합금원소 및 금속간 화합물을 일정량 입계면으로 확산시켜 석출시킨다.In the conventional direct extrusion method for manufacturing a heat exchanger pipe, aluminum billets made from an aluminum alloy are discontinuously introduced into an extruder to manufacture a heat exchanger pipe. The heat energy applied to the aluminum billet during such direct extrusion and the shear energy caused by the extrusion diffuses a certain amount of alloying elements such as manganese (Mn) and copper (Cu) and intermetallic compounds that exist in a solid solution state on the aluminum base to the intergranular surface. To precipitate.
이러한 석출 현상은 압출 속도 및 전단에너지에 따라 그 정도가 달라지게 되므로, 불연속적으로 알루미늄 빌렛을 투입시키는 직접 압출을 이용하여 열교환기 배관을 생산할 경우, 투입되는 빌렛의 종단 영역과 다음으로 투입되는 빌렛의 시단 영역이 맞물리는 부위에서 상기 석출 현상이 발생하는 정도의 차이에 의해 합금의 조직이 달라지고, 결과적으로 상기 맞물리는 부위에서 전위차 부식이 발생할 소지가 있다.Since the degree of precipitation varies depending on the extrusion speed and shear energy, in the case of producing a heat exchanger pipe using direct extrusion that discontinuously introduces aluminum billets, the end region of the input billet and the next billet input. The structure of the alloy is changed due to the difference in the degree to which the precipitation phenomenon occurs at the interlocking region of the start-end region, and as a result, potential difference corrosion may occur at the interlocking region.
따라서, 본 발명에 따른 열교환기 배관의 제조공정은 알루미늄 합금의 와이어 로드를 연속적으로 압출기에 투입하고 압출 선속을 100 mpm 정도로 동일하게 유지하면서 열교환기 배관을 제조하는 컨펌 압출법을 채택함으로써 상기 직접 압출법이 갖는 문제점, 즉 열교환기 배관을 형성하는 알루미늄 합금의 국소적인 조직 변형에 의한 전위차 부식을 회피할 수 있다.Therefore, the manufacturing process of the heat exchanger piping according to the present invention is the direct extrusion by adopting the conformal extrusion method of manufacturing the heat exchanger piping while continuously inserting an aluminum alloy wire rod into the extruder and maintaining the same extrusion line speed of about 100 mpm. A problem with the method, that is, potential difference corrosion due to localized structural deformation of the aluminum alloy forming the heat exchanger piping can be avoided.
본 발명에 따른 제조공정에 의해 제조된 열교환기 배관은 항복강도가 30 MPa 이상이고, 인장강도가 90 MPa 이상으로 기계적 강도가 우수하다. 또한, 상기 열교환기 배관은 이를 형성하는 알루미늄 합금의 결정립 미세화에 의해 신율이 35 % 이상이고, 외경이 5 내지 8 mm이고, 두께가 0.4 내지 0.7 mm인 박리형 배관으로 제조되는 경우에도 신율의 저하가 회피되거나 최소화되어 확관, 축관, 굽힘 등의 후가공이 용이하고, 후가공 이후에 가공 부위의 우선적 부식을 억제할 수 있다.The heat exchanger piping manufactured by the manufacturing process according to the present invention has a yield strength of 30 MPa or more and a tensile strength of 90 MPa or more, which is excellent in mechanical strength. In addition, the heat exchanger pipe has an elongation of 35% or more, an outer diameter of 5 to 8 mm, and a thickness of 0.4 to 0.7 mm, even when manufactured as a peelable pipe having an elongation of 35% or more due to grain refinement of the aluminum alloy forming it, the elongation decreases. As is avoided or minimized, post-processing such as expansion, shaft pipe, bending, etc. is easy, and preferential corrosion of processing parts after post-processing can be suppressed.
또한, 상기 열교환기 배관은 이를 구성하는 알루미늄 합금의 결정 입경이 50 ㎛ 이하이고, 열교환기를 제조하기 위해 브레이징(brazing) 열처리 되는 경우에도 결정 입경이 70 ㎛ 이하로 제어될 수 있다. 나아가, 상기 열교환기 배관은 ASTM G85에 따른 SWAAT 시험에서 내식성이 900 시간 이상으로, 종래 알루미늄 합금에 의해 제조된 열교환기 배관에 비해 극히 우수할 뿐만 아니라, 상기 알루미늄 합금의 별도의 결정립 미세화 공정이 불필요하므로 제조공정이 단순하고, 따라서 제조비용이 절감되는 우수한 효과를 나타낸다.In addition, the heat exchanger pipe may have a crystal grain size of 50 µm or less of an aluminum alloy constituting it, and a grain size of 70 µm or less even when brazing heat treatment is performed to manufacture a heat exchanger. Further, the heat exchanger pipe has a corrosion resistance of 900 hours or more in the SWAAT test according to ASTM G85, and is extremely superior to the heat exchanger pipe manufactured by conventional aluminum alloy, and a separate grain refinement process of the aluminum alloy is not required. Therefore, the manufacturing process is simple, and thus the manufacturing cost is reduced.
<실시예><Example>
1. 제조예1. Manufacturing example
아래 표 1에 나타난 바와 같은 함량의 합금원소를 포함하고, 나머지 잔량부금을 제조한 후, 프로페르치법을 이용하여 외경 10 mm의 와이어 로드를 각각 제조하여 코일 형태로 보빈에 감았다. 균질화 처리를 위해 520℃의 온도 범위에서 18 시간 동안 유지한 후 공냉시키는 순서로 열처리를 수행하였다. 그 후, 열처리된 와이어 로드를 컨펌 압출법을 이용해 압출 속도 100 mpm으로 외경 8 mm, 두께 0.7 mm의 배관을 각각 제조했다. 아래 표 1에서 합금원소의 함량에 관한 단위는 중량%이다.After preparing the remaining amount of alloying elements as shown in Table 1 below, and preparing the remaining amount, wire rods having an outer diameter of 10 mm were each manufactured using the Properch method, and wound around a bobbin in the form of a coil. For the homogenization treatment, heat treatment was performed in the order of air cooling after maintaining for 18 hours in a temperature range of 520°C. Thereafter, pipes having an outer diameter of 8 mm and a thickness of 0.7 mm were manufactured using a heat-treated wire rod at an extrusion speed of 100 mpm using a conformal extrusion method. In Table 1 below, the unit for the content of the alloying element is% by weight.
2. 물성 평가2. Property evaluation
1) 압출성, 항복강도, 인장강도 및 신율 평가1) Evaluation of extrudability, yield strength, tensile strength and elongation
압출성은 압출 선속 100 mpm으로 압출 공정이 가능한 경우 양호, 압출 공정이 불가능한 경우 불량으로 평가하였다. 또한, 항복강도, 인장강도 및 신율은 ASTM E8에 따라 평가했다.Extrusion was evaluated as good when the extrusion process was possible with an extrusion line speed of 100 mpm, and was evaluated as poor when the extrusion process was impossible. In addition, yield strength, tensile strength and elongation were evaluated according to ASTM E8.
2) 내식성 평가2) Corrosion resistance evaluation
내식성의 평가는 ASTM G85에 따른 SWAAT 시험으로 평가했다. 구체적으로, 4.2 중량%의 NaCl 용액에 빙초산을 첨가하여 pH 2.8 내지 3.0으로 유지하고 이를 49℃의 온도하에서 0.07 MPa의 압력 및 1 내지 2 ㎖/hr의 분무량으로 배관 시편에 분무하면서 부식에 견디는 최대 시간을 측정했다.The evaluation of corrosion resistance was evaluated by the SWAAT test according to ASTM G85. Specifically, by adding glacial acetic acid to 4.2% by weight of NaCl solution, the pH is maintained at 2.8 to 3.0, and the maximum withstands corrosion while spraying the pipe specimen at a pressure of 0.07 MPa and a spray amount of 1 to 2 ml/hr under a temperature of 49℃ Time was measured.
상기 물성 평가의 결과는 아래 표 2에 나타난 바와 같다.The results of the physical property evaluation are as shown in Table 2 below.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 14의 열교환기 배관은 압출성이 양호하고, 항복강도, 인장강도 등 기계적 강도가 우수한 동시에, 외경 8 mm, 두께 0.7 mm의 박리형 배관임에도 불구하고 신율이 35% 이상으로 높아 최종 완성품인 열교환기를 제조하기 위한 확관, 축관, 굽힘 등의 후가공이 용이하고 후가공시 가공 부위의 우선적 부식을 억제할 수 있고, 나아가 내식성이 종래 열교환기 배관에 비해 월등하여 SWAAT 시험시 900 시간 이상을 달성하고 있다.반면, 비교예 1의 배관 시편은 망간(Mn)의 함량이 기준 미달이라 신율과 내식성이 불충분한 반면, 비교예 2의 배관 시편은 망간(Mn)의 함량이 과다하여 압출성이 불량한 것으로 확인되었다.As shown in Table 2, the heat exchanger pipes of Examples 1 to 14 according to the present invention have good extrudability, excellent mechanical strength such as yield strength and tensile strength, and a peelable type having an outer diameter of 8 mm and a thickness of 0.7 mm. Even though it is a pipe, its elongation is over 35%, so it is easy to post-processing such as expansion pipe, shaft pipe, bending, etc. to manufacture the final finished heat exchanger, and it is possible to suppress preferential corrosion of the processing part during post-processing. Compared to the SWAAT test, it has achieved 900 hours or more during the SWAAT test. On the other hand, the pipe specimen of Comparative Example 1 had insufficient elongation and corrosion resistance because the content of manganese (Mn) was below the standard, whereas the pipe specimen of Comparative Example 2 was It was confirmed that the extrudability was poor due to the excessive content of (Mn).
또한, 비교예 3의 배관 시편은 구리(Cu)가 첨가되지 않아 내식성이 불충분한 반면, 비교예 4의 배관 시편은 구리(Cu)의 함량이 과다하여 압출성이 불량한 것으로 확인되었다.In addition, it was confirmed that the pipe specimen of Comparative Example 3 had insufficient corrosion resistance because copper (Cu) was not added, whereas the pipe specimen of Comparative Example 4 had an excessive content of copper (Cu), and thus it was confirmed that the extrudability was poor.
비교예 5의 배관 시편은 아연(Zn)이 첨가되지 않아 항복강도, 인장강도 등의 기계적 강도와 신율이 불충분한 반면, 비교예 6의 배관 시편은 아연(Zn)의 함량이 과다하여 압출성이 불량하고, 오히려 내식성이 저하되는 것으로 확인되었고, 비교예 7의 배관 시편은 규소(Si)의 함량이 과다하여, 압출성 및 내식성이 불량한 것으로 확인되었다.The piping specimen of Comparative Example 5 was insufficient in mechanical strength and elongation such as yield strength and tensile strength because zinc (Zn) was not added, whereas the piping specimen of Comparative Example 6 had an excessive zinc (Zn) content and thus extrudability. It was found to be poor, and rather, the corrosion resistance was lowered, and the piping specimen of Comparative Example 7 had an excessive content of silicon (Si), and thus it was confirmed that extrudability and corrosion resistance were poor.
비교예 8 내지 10의 배관 시편은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)의 함량이 과다하거나, 크롬(Cr)과 티타늄(Ti)의 함량이 0.5 중량%를 초과함으로써, 오히려 신율과 내식성이 저하되는 것으로 확인되었다.The piping specimens of Comparative Examples 8 to 10 have an excessive content of chromium (Cr) or titanium (Ti), or the content of chromium (Cr) and titanium (Ti) exceeding 0.5% by weight, thereby reducing elongation and corrosion resistance. Was confirmed.
비교예 11의 배관 시편은 철(Fe)이 첨가되지 않아 항복강도, 인장강도 등의 기계적 강도가 불충분한 반면, 비교예 12의 배관 시편은 철(Fe)의 함량이 과다하여 신율과 내식성이 저하되는 것으로 확인되었다.The piping specimen of Comparative Example 11 was insufficient in mechanical strength such as yield strength and tensile strength because iron (Fe) was not added, whereas the piping specimen of Comparative Example 12 had an excessive iron (Fe) content, resulting in lower elongation and corrosion resistance. It was confirmed to be.
비교예 13의 배관 시편은 마그네슘(Mg)의 함량이 과다하여 신율과 내식성이 저하되고, 비교예 14의 배관 시편은 티타늄(Ti)이 첨가되지 않아 항복강도, 인장강도 등의 기계적 강도와 내식성이 저하된 것으로 확인되었다.The piping specimen of Comparative Example 13 has an excessive content of magnesium (Mg) and thus the elongation and corrosion resistance are lowered, and the piping specimen of Comparative Example 14 does not contain titanium (Ti), so mechanical strength and corrosion resistance such as yield strength and tensile strength are It was confirmed to be degraded.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art may variously modify and change the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. I will be able to do it. Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, it should be seen that all are included in the technical scope of the present invention.
Claims (7)
항복강도가 30 MPa 이상, 인장강도가 90 MPa 이상, 신율이 35 % 이상이며,
ASTM G85에 따른 SWAAT 시험에서 내식성이 900 시간 이상인, 열교환기 배관.Manganese (Mn) 0.6 to 1.2% by weight, iron (Fe) 0.1 to 0.3% by weight, copper (Cu) 0.1 to 0.5% by weight, zinc (Zn) 0.15 to 0.6% by weight, titanium (Ti) 0.05 to 0.3% by weight, It contains silicon (Si) 0.15 to 0.3% by weight, and magnesium (Mg) 0.05 to 0.1% by weight, and the remainder is made of aluminum and impurities, and is made of a highly corrosion-resistant aluminum alloy having a crystal grain size of 50 μm or less,
Yield strength is more than 30 MPa, tensile strength is more than 90 MPa, elongation is more than 35%,
Heat exchanger piping with corrosion resistance of 900 hours or more in SWAAT test according to ASTM G85.
외경이 5 내지 8 mm이고, 두께가 0.4 내지 0.7 mm인 것을 특징으로 하는, 열교환기 배관.The method of claim 1,
Heat exchanger piping, characterized in that the outer diameter is 5 to 8 mm, the thickness is 0.4 to 0.7 mm.
브레이징(brazing) 열처리 되는 경우에도 상기 알루미늄 합금의 결정 입경이 70 ㎛ 이하로 제어되는 것을 특징으로 하는, 열교환기 배관.The method according to claim 1 or 2,
Heat exchanger piping, characterized in that the crystal grain diameter of the aluminum alloy is controlled to 70 µm or less even when brazing heat treatment is performed.
표면이 아연 용사(Thermal Arc Spray; TAS) 처리된 것을 특징으로 하는, 열교환기 배관.The method according to claim 1 or 2,
Heat exchanger piping, characterized in that the surface is treated with zinc spray (Thermal Arc Spray; TAS).
상기 알루미늄 합금 용탕에 티타늄 디보라이드(TiB2)를 첨가하여 티타늄(Ti) 0.05 내지 0.3 중량%를 추가로 포함하는 알루미늄 합금 용탕을 제조하는 단계,
티타늄 디보라이드(TiB2)를 첨가한 후 10분 이내에 상기 알루미늄 합금 용탕을 탈가스화하고 이물질을 여과하는 단계,
탈가스화 및 이물질이 여과된 상기 알루미늄 합금 용탕으로 연속주조압연에 의해 와이어 로드(wire rod)를 제조하는 단계,
상기 와이어 로드를 440 내지 580℃의 온도 범위에서 12 내지 24시간 동안 열처리한 후 공냉하는 단계, 및
열처리 후 공냉한 상기 와이어 로드를 컨펌 압출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1항 또는 제2항의 열교환기 배관의 제조방법.Manganese (Mn) 0.6 to 1.2% by weight, iron (Fe) 0.1 to 0.3% by weight, copper (Cu) 0.1 to 0.5% by weight, zinc (Zn) 0.15 to 0.6% by weight, silicon (Si) 0.15 to 0.3% by weight, And magnesium (Mg) comprising 0.05 to 0.1% by weight, the remaining amount of preparing a molten aluminum alloy consisting of aluminum and impurities,
A step of preparing a molten aluminum alloy further comprising 0.05 to 0.3% by weight of titanium (Ti) by adding titanium diboride (TiB 2) to the molten aluminum alloy,
Degassing the aluminum alloy molten metal within 10 minutes after adding titanium diboride (TiB 2) and filtering foreign substances,
Producing a wire rod by continuous casting rolling with the aluminum alloy molten metal in which degasification and foreign matters are filtered,
Air-cooling the wire rod after heat treatment at a temperature range of 440 to 580°C for 12 to 24 hours, and
A method of manufacturing a heat exchanger pipe according to claim 1 or 2, comprising the step of conformally extruding the air-cooled wire rod after heat treatment.
상기 컨펌 압출 단계 후, 상기 열교환기 배관의 표면에 아연 용사(TAS, thermal arc spray) 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 열교환기 배관의 제조방법.The method of claim 5,
After the conforming extrusion step, the method of manufacturing a heat exchanger pipe further comprising the step of treating a surface of the heat exchanger pipe with a thermal arc spray (TAS).
상기 연속주조압연에 적용되는 상기 알루미늄 합금 용탕의 온도가 750 내지 900℃인 것을 특징으로 하는, 열교환기 배관의 제조방법.The method of claim 5,
The method of manufacturing a heat exchanger pipe, characterized in that the temperature of the molten aluminum alloy applied to the continuous casting rolling is 750 to 900 ℃.
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