KR20210135271A

KR20210135271A - 브레이징 열교환기 제조용 알루미늄 합금 스트립

Info

Publication number: KR20210135271A
Application number: KR1020217031370A
Authority: KR
Inventors: 리오넬 피그엣; 바시르 쉬햅
Original assignee: 콩스텔리움 뇌프-브리작
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2021-11-12
Also published as: FR3093451B1; US20220145432A1; EP3934908A1; FR3093451A1; US11932922B2; DE20719682T1; FR3093450A1; JP2022522881A

Abstract

브레이징 열교환기 제조용 스트립으로서, 중량%로
Si: 0.10 내지 0.30 %, 바람직하게는 0.15 내지 0.25 %
Fe < 0.20 %
Cu: 0.75 내지 1.05 %, 바람직하게는 0.75 내지 1.02 %, 보다 바람직하게는 0.75 내지 1.0 %
Mn: 1.2 내지 1.7 %, 바람직하게는 1.2 내지 1.55 %, 보다 바람직하게는 1.25 내지 1.4 %
Mg < 0.03 %, 바람직하게는 < 0.025 %, 보다 바람직하게는 < 0.015 %
Zn < 0.1 %
Ti < 0.15 %
기타 원소가 각각 < 0.05 %이고, 총 < 0.15 %,
잔부 알루미늄
인 조성을 지닌 알루미늄 합금으로 형성된 코어를 갖는 브레이징 열교환기 제조용 스트립이 제공된다.

Description

브레이징 열교환기 제조용 알루미늄 합금 스트립

본 발명은, 선택적으로 피복 합금에 의해 하나 또는 2개의 페이스(들)에서 피복되는, 알루미늄 망간 코어 합금(알루미늄 협회의 명명법에 따른 3000 시리즈)로 이루어진 박형(薄形) 스트립(대체로 0.05 내지 3 mm, 바람직하게는 0.15 내지 2.5 mm의 두께를 가짐), 가장 통상적으로는 알루미늄-실리콘 브레이징 합금(알루미늄 협협회의 명명법에 따른 4000 시리즈), 및/또는 코어와 선택적 브레이징 합금 사이에 위치하고 알루미늄-망간 합금(알루미늄 협회의 명명법에 따른 3000 시리즈)으로 형성된 중간층에 관한 것이다. 특히, 이러한 스트립은 브레이징에 의해 조립되는 열교환기의 튜브, 수집기 및 플레이트와 같은 요소의 제조용으로 의도된다. 특히, 이러한 열교환기는 자동차의 엔진 냉각 및 객실 공조 시스템에서 확인된다. 알루미늄 합금을 브레이징하는 기술은, 예컨대 Soudage et Techniques Connexes, 1991년 11월 내지 12월호 18-29면에 공개된 J.C. Kucza, A. Uhry 및 J.C. Goussain이 저술한 논문 "Le brasage fort de l'aluminium et ses alliages"에 설명되어 있다. 특히, 본 발명에 따른 스트립은 타입 NOCOLOK^® 또는 CAB(Controlled Atmosphere Brazing)의 비부식성 플럭스 브레이징 기술, 또는 그 밖에 일변형예에 따라 무플럭스 브레이징 기술에서 이용될 수 있다.

브레이징된 열교환기의 제조를 위해 사용되는 알루미늄 합금 스트립의 요구되는 특성은 구체적으로 양호한 브레이징성, 가능한 한 얇은 두께를 이용하도록 브레이징 후의 높은 기계적 강도, 브레이징 이전에 튜브, 핀, 수집기 및 플레이트의 성형을 용이하게 하기에 충분한 성형성, 및 양호한 내식성이다. 선택된 합금이, 주조 및 압연이 용이하고 스트립의 제조비가 자동차 산업의 요건에 부합해야 한다는 점이 중요함은 물론이다.

사용된 합금은 다음 조성(규격 EN 573-3에 따른 중량%)을 갖는 3003이다:

Si < 0.6 % Fe < 0.7 % Cu: 0.05 내지 0.20 % Mn: 1.0 내지 1.5 % Zn < 0.10 %

기타 원소는 각각 < 0.05 %이고, 총 < 0.15 %이며, 잔부는 알루미늄.

전술한 이용 특성들 중 어느 하나, 보다 구체적으로는 내식성을 향상시키기 위해 다양한 합금이 제안되었으며, 이에 의해 업계에서는 이따금 이에 대해 "장수명" 합금이라는 명칭이 부여된다.

미국 특허 제5,125,452호(Sumitomo Light Metal Industries et Nippondenso)에는 그 베이스 합금이 다음 조성을 갖는 피복 스트립이 설명되어 있다:

Si < 0.1 Fe < 0.3 Cu: 0.05 내지 0.35 Mn: 0.3 내지 1.5 Mg: 0.05 내지 0.5 Ti: 0.05 내지 0.3이고, Cu 내지 0.2 < Mg < Cu + 0.2.

유럽 특허 제0326337호(Alcan International)에는 그 베이스 합금이 다음 조성을 갖는 피복 스트립이 설명되어 있다:

Si < 0.15 Fe < 0.4 Cu: 0.1 내지 0.6 Mn: 0.7 내지 1.5 Mg < 0.8.

낮은 Si 함량, 바람직하게는 < 0.05 %로 인해, Mn 석출물이 농후한 층의 형성이 가능하고, 이 층은 코팅 합금의 실리콘 확산에 대한 배리어로서의 역할을 할 수 있고, 내식성을 증가시킨다. WO 94/22633는 단지 높은 구리 함량(0.6 내지 0.9 %)에 의해서만 상이한 기존의 합금의 변형예이다.

미국 특허 제5,350,436호(Kobe Alcoa and Nippondenso)에는, Si: 0.3 내지 1.3 Cu < 0.2 Mn: 0.3 내지 1.5 Mg < 0.2 Ti: 0.02 내지 0.3 Fe 미언급의 조성에 기초한 합금이 설명되어 있다:

이론에 구속되지는 않지만, 높은 Si 함량(예컨대, 0.8 %)은 기계적 강도에 있어서 Cu 및 Mg의 부재를 보상할 수 있고, Ti의 존재는 우수한 내식성에 기여하며, Mg의 부재는 양호한 브레이징성을 촉진한다.

유럽 특허 제0718072호(Hoogovens Aluminium Walzprodukte)에는, Si > 0.15 Fe < 0.8 Cu: 0.2 내지 2 Mn: 0.7 내지 1.5 Mg: 0.1 내지 0.6이고, Cu + Mg < 0.7 그리고 Ti, Cr, Zr 또는 V이 선택적으로 첨가되는 조성에 기초한 합금이 설명되어 있다.

일본 특허 제2000167688호(Sumitomo Light Metal Ind)에는, 중량%로 0.5 내지 2.0 %의 Mn, 0.1 내지 1.0 %의 Cu, <= 0.1 %의 Si, <= 0.3 %의 Fe, 0.06 내지 0.35 %의 Ti, <= 0.04 %의 Mg 및 불가피 불산물을 포함하고, 잔부가 알루미늄으로 이루어진 알루미늄 코어 합금이 개시되어 있다.

이러한 유형의 합금에 대한 당업계의 교시를 설명하고자 할 때, 제1 합금 카테고리는 매우 낮은 Si 함량(< 0.15, 바람직하게는 < 0.05 %)이 수반되거나 그렇지 않고, Fe 함량이 낮지만, 이것은 임의의 경우에 Si의 경우보다는 덜 엄중하다. 이러한 매우 낮은 Si 함량(< 0.05 %)은 순수한 베이스로부터 시작되는 경우에만 얻어질 수 있는데, 이는 제조비를 증가시킨다. 양호한 내식성을 얻기 위한 매우 낮은 Si 함량에 대한 필요성에 대한 의문을 제기하여, 제2 합금 카테고리는 대조적으로, 가능하다면 매우 낮은 경화 원소 Mg 및 Cu 함량에 관련된 기계적 강도의 손실을 보상하기 위해 오히려 높은 Si 함량(0.5 내지 0.8 %)을 특징으로 한다. 사실상, 플럭스 브레이징에 있어서, 두꺼운 MgO 산화물층의 형성을 초래하는, 피복층 표면에서의 Mg의 이동을 제한하기 위해 Mg 함량이 감소되어야만 한다는 점이 알려져 있다. 이러한 산화물의 존재는 브레이징 대상 표면 상의 플럭스의 양을 증가시키고, 이는 조립비를 증가시키고, 표면 양상을 악화시킨다. 다른 참고문헌은 여전히 중간 Si 함량을 목표로 한다(예컨대, EP1075935, EP1413427, EP2969308, 또는 US 9,546,829를 참조하라).

원소 Cu에 관하여, 내식성에 대한 그 영향은 논란의 여지가 있는 것으로 보인다. 몇몇 참고문헌은 너무 많은 양의 Cu를 사용할 것을 권장하지 않는다(구체적으로, Alcan International Limited의 미국 특허 제6,019,939호를 참조하라).

시장의 요구가 증가함에 따라, 기존 합금에 비해 내식성이 향상되고, 기계적 강도나 브레이징성을 저하시키지 않는 신규한 코어 합금에 대한 필요성이 여전히 존재한다. 상기한 코어 합금은 제품의 두께를 줄이고자 하는 지속적인 요구를 해결할 수 있다.

놀랍게도, 본 출원인은 기계적 강도나 브레이징성을 전혀 저하시키지 않으면서 내식성을 향상시킬 수 있는 조성 범위를 찾아냈다.

이에 따라, 본 발명의 목적은 브레이징 열교환기의 제조를 위한 스트립으로서, 다음 조성(중량%)을 갖는 알루미늄 합금으로 형성된 코어를 갖는 스트립을 제공하는 것이다:

Si: 0.10 내지 0.30 %, 바람직하게는 0.15 내지 0.25 %

Fe < 0.20 %

Cu: 0.75 내지 1.05 %, 바람직하게는 0.75 내지 1.02 %, 보다 바람직하게는 0.75-1.0 %

Mn: 1.2 내지 1.7 %, 바람직하게는 1.2 내지 1.55 %, 보다 바람직하게는 1.25 내지 1.4 %

Mg < 0.03 %, 바람직하게는 < 0.025 %, 보다 바람직하게는 < 0.015 %

Zn < 0.1 %

Ti < 0.15 %

기타 원소가 각각 < 0.05 %이고, 총 < 0.15 %,

잔부 알루미늄.

본 발명의 다른 목적은 스트립 제조 방법으로서, 다음의 연속적인 단계,

- 코어 합금으로 형성된 플레이트의 주조 단계;

- 적어도 1종의 브레이징 합금 알루미늄 및 선택적으로 적어도 1종의 중간층 알루미늄 합금에 의한 선택적 피복 단계;

- 450 내지 520 ℃의 온도에서, 12 시간 미만, 보다 바람직하게는 3 시간 미만으로 최대 온도로 유지하면서 예열하는 단계;

- 이 플레이트를 사전 균질화 없이 450 내지 520 ℃의 온도에서 2 내지 6 mm의 두께로 열간 압연하는 단계;

- 원하는 두께로 냉각 압연하는 단계 - 냉간 압연 후, 스트립의 두께는 바람직하게는 0.15 내지 3 mm임 - ; 및

- 240 내지 450 ℃, 바람직하게는 240 내지 380 ℃의 온도에서, 10분 내지 15 시간 동안, 바람직하게는 20분 내지 30 시간 동안 최대 온도로 유지하는 것에 의해 어닐링하는 단계

를 포함하는 방법을 제공하는 것이다.

일변형예에 따르면, 본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 스트립의 제조 방법으로서, 다음의 연속적인 단계,

- 코어 합금으로 형성된 플레이트를 주조하는 단계;

- 1 시간 내지 24 시간 동안 580 내지 630 ℃의 온도에서 이 플레이트를 균질화하는 단계;

- 적어도 1종의 브레이징 알루미늄 합금 및 선택적으로 적어도 1종의 중간층 알루미늄 합금에 의한 선택적 피복 단계;

- 450 내지 520 ℃의 온도에서, 바람직하게는 12 시간 미만으로, 보다 바람직하게는 3 시간 미만으로 최대 온도로 유지하면서 예열하는 단계;

- 이 균질화되고 선택적으로 피복된 플레이트를 450 내지 520 ℃의 온도에서 2 내지 6 mm의 두께로 열간 압연하는 단계;

- 원하는 두께로 냉각 압연하는 단계 - 냉각 압연 후, 스트립의 두께는 바람직하게는 0.15 내지 3 mm임 - ;

- 240 내지 450 ℃, 바람직하게는 240 내지 380 ℃의 온도에서, 10분 내지 15 시간 동안, 바람직하게는 20분 내지 3 시간 동안 최대 온도로 유지하는 것에 의해 어닐링하는 단계

를 포함하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 적어도 부분적으로 본 발명에 따른 스트립으로 형성된 열교환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 열교환기를 제조하기 위한 본 발명에 따른 스트립 - 이 스트립은 기계적 강도 또는 브레이징성을 저하시키는 일 없이 향상된 내식성을 가짐 - 의 용도이다.

도 1은 노출 4주 후, 예 1의 샘플에 대한 SWAAT 테스트(ASTM G85A3) 후의 스트립의 단면 현미경 사진을 보여준다. 가장 깊은 부식 사이트가 표시된다. 마킹 A는 코어 합금 A(종래 기술)을 갖는 샘플에 대응한다. 마킹 B는 코어 합금 B(본 발명에 따름)를 갖는 샘플에 대응한다. 마킹 C는 코어 합금 C(본 발명에 따름)를 갖는 샘플에 대응한다.
도 2는 노출 2주 후, 예 2의 샘플에 대한 SWAAT 테스트 후의 스트립의 단면 현미경 사진을 보여준다. 마킹 E는 코어 합금 E(본 발명에 따름)를 갖는 샘플에 대응한다. 마킹 F는 코어 합금 F(종래 기술에 따름)를 갖는 샘플에 대응한다.

발명의 상세한 설명과 청구범위에서, 달리 언급하지 않는 한,

- 알루미늄 합금의 명칭은 알루미늄 협회의 명명법을 따르고,

- 화학 원소의 함량은 중량 퍼센티지로 표기된다.

본 발명에 따른 스트립은 중량%로

Si: 0.10 내지 0.30 %, 바람직하게는 0.15 내지 0.25 %

Fe < 0.20 %

Cu: 0.75 내지 1.05 %, 바람직하게는 0.75 내지 1.02 %, 보다 바람직하게는 0.75 내지 1.0 %

Mg < 0.03 %, 바람직하게는 < 0.025 %, 보다 바람직하게는 < 0.015 %

Zn < 0.1 %

Ti < 0.15 %

기타 원소가 각각 < 0.05 %이고, 총 < 0.15 %,

잔부 알루미늄

인 조성을 지닌 알루미늄 합금으로 형성된 코어를 포함한다.

코어 합금의 조성 한계는 다음과 같이 정당화될 수 있다.

0.10 %의 최소 실리콘 함량에 의해, 비용이 높은 순수 베이스의 사용을 피할 수 있다. 더욱이, 마그네슘을 함유하는 합금에서, 실리콘은 Mg2Si 석출물의 형성을 통해 기계적 강도에 기여한다. 0.30 %를 초과하면, 실리콘은 망간 분산질 AlMnSi 및 AlMnFeSi의 형성으로 인해 내식성에 악영향을 줄 수 있다.

0.25 % 미만으로 제한된 철 함량도 또한 내식성과 성형성을 증진하지만, 높은 비용을 초래할 수 있는 < 0.15 %의 매우 낮은 함량으로 낮출 필요는 없다.

구리는 기계적 강도에 기여하는 경화 원소이지만, 1.1 %를 초과하면, 주조 시에 거친 금속간 화합물이 형성되어, 금속의 균질성에 악영향을 주고, 부식 프라이머 사이트(corrosion primer site)를 형성한다.

망간은 합금 3003의 한계에 근접한 한계 내에 있다; 이는 기계적 강도와 내식성에 기여한다.

아연의 제한된 첨가는, 특히 대부분의 구리 충전 합금을 위한 전자화학 메커니즘을 변경하는 것에 의해 내식성에 유리한 영향을 줄 수 있다. 그러나, 아연은 부식에 대한 과도한 범민감성을 피하기 위해 0.2 % 미만으로 유지되어야만 한다.

바람직하게는, 코어 합금은 0.1 % 미만의 Ti를 포함한다. 바람직하게는, 코어 합금은 적어도 0.05 %, 보다 바람직하게는 적어도 0.06 %의 Ti를 포함한다.

브레이징 알루미늄 합금

본 발명에 따른 스트립은 가공 부품의 타입에 따라 대체로 0.05 내지 3 mm, 바람직하게는 0.15 내지 2.5 mm로 이루어진 두께를 갖고, 피복 합금으로 피복될 수 있는데, 이 피복 합금은 브레이징 합금이나 부식으로부터 해당 부품을 보호하는 희생 애노드로서 기능하는 합금, 예컨대 합금 AA7072와 같은 아연 합금일 수 있다.

본 발명의 변형예에 따르면, 브레이징 알루미늄 합금은 Zn의 의도적인 첨가를 포함하지 않고, 이때 Zn은 분술물에 대응하는 양, 즉 0.05중량% 미만의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.

브레이징 합금은, 브레이징, 허용 가능한 기계적 강도 및 양호한 습윤성을 위해 충분한 온도 간격을 갖도록 코어 합금의 고상선과 비교하여 충분히 낮은 액상선 온도를 갖는 4xxx 합금 패밀리이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 스트립은 브레이징 알루미늄 합금, 바람직하게는 4 내지 13중량%, 바람직하게는 6 내지 11중량%의 Si와 최대 0.5 중량%, 바람직하게는 최대 0.3중량%의 Fe를 포함하는 4xxx 합금으로 하나 또는 2개의 페이스(들)에서 피복된다.

바람직하게는, 브레이징 알루미늄 합금은 (중량%로)

Si: 5 내지 13 %;

Fe: 최대 1 %;

Cu: 최대 0.4 %, 바람직하게는 최대 0.1 %;

Mn: 최대 0.2 %, 바람직하게는 최대 0.1 %;

Mg: 최대 0.3 %, 바람직하게는 최대 0.1 %;

Zn: 최대 0.2 %, 바람직하게는 최대 0.1 %;

Ti: 최대 0.30 %, 바람직하게는 최대 0.1 %;

기타 원소: 각각 0.05 % 미만이고, 총 0.15 % 미만;

잔부: 알루미늄

을 포함한다.

예컨대, 구성요소 AA4045는 본 발명에 따른 브레이징 합금으로서 적합할 수 있는 알루미늄 합금이다. 그 조성은 중량%로 9 내지 11 %의 Si, 최대 0.8 %의 Fe, 최대 0.30 %의 Cu, 최대 0.05 %의 Mn, 최대 0.05의 Mg, 최대 0.10 %의 Zn, 최대 0.20 %의 Ti, 각각 0.05 % 미만이고 총 0.15 % 미만인 기타 원소, 잔부가 알루미늄이다.

일례로서, 기존의 조성은 바람직하게는 최대 0.6 %의 Fe를 포함한다.

일례로서, 기존의 조성은 바람직하게는 최대 0.1 %의 Cu를 포함한다.

일례로서, 구성요소 AA4343은 본 발명에 따른 브레이징 합금으로서 적합할 수 있는 알루미늄 합금이다. 그 조성은 중량%로 6.8 내지 8.2 %의 Si, 최대 0.8 %의 Fe, 최대 0.25 %의 Cu, 최대 0.10 %의 Mn, 최대 0.05 %의 Mg, 각각 0.05 % 미만이고 총 0.15 % 미만인 기타 원소, 잔부 알루미늄이다.

일례로서, 기존 조성은 바람직하게는 최대 0.3 %의 Fe를 포함한다.

일례로서, 기존 조성은 바람직하게는 최대 0.1 %의 Cu를 포함한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 브레이징 합금은 Mg를 포함하지 않는다.

페이스들 중 어느 하나에 대한 피복물로서, 희생 애노드 효과를 지닌 알루미늄 합금, 구체적으로는 합금 AA7072와 같은 아연 함유 합금을 사용하는 것도 또한 가능하다.

중간층 알루미늄 합금

바람직하게는, 본 발명에 따른 스트립은 하나 또는 2개의 페이스(들)에서, 코어와 선택적 브레이징 합금 사이에 위치하는, 소위 중간층 알루미늄 합금으로 피복되며, 중간층 알루미늄 합금은 바람직하게는 (중량%로)

Si: 최대 0.5 %, 보다 바람직하게는 최대 0.2 %;

Fe: 최대 0.7 %, 보다 바람직하게는 최대 0.3 %, 보다 더 바람직하게는 최대 0.2 %;

Mn: 0.3 내지 1.4 %, 보다 바람직하게는 0.6 내지 0.8 %, 일변형예에 따르면 1 내지 1.3 %;

Cu: 최대 0.3 %, 바람직하게는 최대 0.1 %, 보다 더 바람직하게는 최대 0.05 %;

각각 < 0.05 %이고, 총 < 0.15 %인 기타 원소;

잔부 알루미늄

을 포함한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 스트립의 중간층 알루미늄 합금은 (중량%로) Si < 0.15 %; Fe < 0.2 %; Cu < 0.1 %; Mn 0.6 내지 0.8 %; Mg < 0.02 %; 각각 < 0.05 %이고 총 < 0.15 %인 기타 원소, 잔부 알루미늄을 포함한다.

바람직하게는, 중간층 알루미늄 합금은 AA3xxx 시리즈로부터의 합금이다.

스트립

본 발명에 따른 스트립은 소위 브레이징 스트립이며, 이 브레이징 스트립은 열교환기의 여러 부분, 예컨대 튜브, 플레이트, 수집기 등의 제조에서 사용될 수 있다.

방법

본 발명의 다른 목적은 아래의 단계를 포함하는 스트립 제조 방법이다:

- 코어 합금으로 형성된 플레이트의 주조 단계;

- 적어도 1종의 브레이징 알루미늄 합금과, 선택적으로 적어도 1종의 중간층 알루미늄 합금에 의한 선택적 피복 단계;

- 450 내지 520 ℃의 온도에서, 바람직하게는 12 시간 미만, 더 바람직하게는 3 시간 미만으로 최대 온도로 유지하는 예열 단계;

- 사전 균질화 없이 450 내지 520 ℃ 에서 2 내지 6 mm 두께로의 열간 압연 단계;

- 원하는 두께로의 냉간 압연 단계 - 이 냉간 압연 후의 스트립의 두께는 바람직하게는 0.15 내지 3 mm임 - ; 및

- 240 내지 450 ℃, 바람직하게는 240 내지 380 ℃의 온도에서, 바람직하게는 10분 내지 15 시간, 바람직하게는 20분 내지 3 시간 동안 최대 온도로 유지하는 것에 의해 어닐링하는 단계.

일변형예에 따르면, 본 발명의 다른 목적은 아래의 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 스트립의 제조 방법이다:

- 코어 합금으로 형성된 플레이트의 주조 단계;

- 이 플레이트를 580 내지 630 ℃의 온도에서 1 시간 내지 24 시간 동안 균질화하는 단계;

- 적어도 1종의 브레이징 알루미늄 합금과, 선택적으로 적어도 1종의 중간층 알루미늄 합금에 의해 선택적 피복 단계;

- 450 내지 520 ℃의 온도, 바람직하게는 12 시간 미만, 보다 바람직하게는 3 시간 미만으로 최대 온도로 유지하는 예열 단계;

- 이렇게 균질화되고 선택적으로 피복된 플레이트를 450 내지 520 ℃의 온도에서 2 내지 6 mm의 두께로 열간 압연하는 단계;

- 원하는 두께로 냉간 압연하는 단계 - 냉간 압연 후의 스트립의 두께는 바람직하게는 0.15 내지 3 mm임 - ; 및

- 240 내지 450 ℃, 바람직하게는 240 내지 380 ℃의 온도에서, 바람직하게는 10분 내지 15 시간 동안, 바람직하게는 20분 내지 3 시간 동안 최대 온도로 유지하는 것에 의한 어닐링 단계.

바람직하게는, 본 발명에 따른 방법에서는 중간 어닐링이 없다.

실질적인 성형에 의한 부품용인 경우, 스트립은 연속로(continuous furnace) 또는 배치로(batch furnace)에서 320 내지 380 ℃의 온도에서 최종 어닐링을 진행하는 것에 의해 어닐링된 템퍼(O 템퍼)에서 사용될 수 있다. 이러한 어닐링은 합금의 재결정화를 유도하고, 성형성을 향상시킨다. 다른 경우, 상기 어닐링은 경화된 상태에서 이용되며, 이는 보다 양호한 기계적 강도, 예컨대 H14 또는 H24 템퍼(규격 NF EN 515에 따름)를 초래하며, 이러한 마지막 템퍼는 250 내지 300 ℃의 회복 어닐링을 통해 얻어져, 재결정화를 피한다.

피복 재료를 설치하기 전에, 580 내지 630 ℃로 이루어진 온도에서 코어 합금 플레이트의 균질화를 진행하는 것이 가능하다. 이러한 균질화는 압연된 스트립의 연성을 증진하고, 이는 스트립이 O 템퍼에서 사용되는 경우에 권장된다. 이는 분산질의 Mn과의 융합을 촉진한다.

용도

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 스트립으로 적어도 부분적으로 형성된 열교환기이다.

본 발명의 다른 목적은 열교환기를 제조하기 위한 본 발명에 따른 스트립의 용도이며, 상기 스트립은 기계적 강도나 브레이징성의 임의의 저하 없이 향상된 내식성을 갖는다.

본 발명에 따른 스트립은 공조 시스템에서뿐만 아니라, 특히 자동차용의 라디에이터, 예컨대 엔진 냉각 라디에이터, 오일 라디에이터, 난방 라디에이터 또는 인터쿨러의 제조에 사용될 수 있다.

예

예 1

4개의 합금을 주조하였으며, 그 조성은 아래의 표 1에서 중량 퍼센티지로 주어진다. 합금 A는 종래기술에 따른 코어 합금이다. 합금 B 및 C는 본 발명에 따른 코어 합금이다. 합금 D는 브레이징 합금 AA4343이다.

위의 표 1에 표시된 합금은 다음 구성에 따라 전체 두께가 220 ㎛인 3층 층상체를 형성하는 데 사용되었다:

브레이징 합금(합금 D - 전체 두께의 10 %)

코어 합금(합금 A, B 또는 C - 전체 두께의 80 %)

브레이징 합금(합금 D - 전체 두께의 10 %)

층들을 주조하고 조립한 후, 층상체는 최대 500 ℃로 예열되고, 이 온도에서 3.5 mm의 전체 두께로 열간 압연되었다. 그 후, 층상체는 임의의 중간 어닐링 없이 220 ㎛의 전체 두께로 냉간 압연되었다. 마지막으로, 얻어진 스트립은 H24 야금 템퍼를 얻기 위해 240 ℃에서 2 시간 동안 회복 어닐링 처리를 받았다.

그 후, 캠로(Camlaw) 노에서 600 ℃에서 2분 동안 브레이징을 수행하였다.

이러한 방식으로 얻어진 층상체에 대해서, 규격 ASTM G85A3에 따라 SWAAT 테스트(해수 아세트산 테스트)를 이용하여 피팅 깊이를 결정하였고, 4주의 노출 후 광학 현미경(배율 × 100)으로 현미경 관찰이 이어졌다. 그 결과가 도 1에 제시된다.

도 1은, 본 발명에 따른 코어 합금이 종래기술에 따른 코어 합금에 비해 내식성을 향상시킬 수 있다는 것을 보여준다.

더욱이, 위의 표 1에 나타낸 합금 A, B 및 C를 브레이징한 후 기계적 강도는 규격 ISO 6892-1에 따라 측정되었다. 얻어진 결과는 아래 표 2에 표시하였다.

위의 표 2에 따르면, 본 발명에 따른 코어 합금은 종래기술의 코어 합금과 비교하여 동일한 정도 심지어는 더 향상된 크기의 기계적 강도를 특징으로 한다.

예 2

3개의 합금을 주조하였고, 그 조성은 아래의 표 3에 나타낸다. 합금 E는 본 발명에 따른 코어 합금이다. 합금 F는 종래기술에 따른 코어 합금이다. 합금 D는 브레이징 합금 AA4343이다.

위의 표 3에 기재한 합금은 아래의 구성에 따른, 전체 두께가 400 ㎛인 3층 층상체를 형성하기 위해 사용되었다:

브레이징 합금(합금 D - 전체 두께의 7.5 %)

코어 합금(합금 E 또는 F - 전체 두께의 85 %)

브레이징 합금(합금 D - 전체 두께의 7.5 %)

층의 주조, 균질화 및 조립 후, 층상체는 최대 500 ℃까지 예열되었고, 이 온도에서 전체 두께 3.5 mm까지 열간 압연되었다. 그 후, 층상체는 임의의 중간 어닐링 없이 전체 두께 400 ㎛로 냉간 압연되었다. 마지막으로, 얻어진 스트립은 0 야금 템퍼를 얻도록 1 시간 동안 360 ℃에서 어닐링 처리되었다.

그 후, 캠로 노에서 600 ℃에서 2분 동안 브레이징을 수행하였다.

이러한 방식으로 얻어진 층상체에 대해서, 규격 ASTM G85A3에 따라 SWAAT 테스트(해수 아세트산 테스트)를 이용하여 피팅 깊이를 결정하였고, 2주의 노출 후 광학 현미경(배율 × 100)으로 현미경 관찰이 이어졌다. 그 결과가 도 2에 제시된다.

도 2는 본 발명에 따른 코어 합금(특히 0.75 내지 1.05 %의 Cu 포함)이 종래기술의 코어 합금과 비교하여 내식성을 향상시킬 수 있음을 보여준다.

Claims

브레이징 열교환기 제조용 스트립으로서, 중량%로
Si: 0.10 내지 0.30 %, 바람직하게는 0.15 내지 0.25 %
Fe < 0.20 %
Cu: 0.75 내지 1.05 %, 바람직하게는 0.75 내지 1.02 %, 보다 바람직하게는 0.75 내지 1.0 %
Mn: 1.2 내지 1.7 %, 바람직하게는 1.2 내지 1.55 %, 보다 바람직하게는 1.25 내지 1.4 %
Mg < 0.03 %, 바람직하게는 < 0.025 %, 보다 바람직하게는 < 0.015 %
Zn < 0.1 %
Ti < 0.15 %
기타 원소가 각각 < 0.05 %이고, 총 < 0.15 %,
잔부 알루미늄
인 조성을 지닌 알루미늄 합금으로 형성된 코어를 갖는 브레이징 열교환기 제조용 스트립.
제1항에 있어서, 하나 또는 2개의 페이스(들)에서 브레이징 알루미늄 합금, 바람직하게는 4 내지 13 중량%, 바람직하게는 6 내지 11 중량%의 Si 및 최대 0.5 중량%, 바람직하게는 최대 0.3 중량%의 Fe를 포함하는 4xxx 합금으로 피복되는 것을 특징으로 하는 브레이징 열교환기 제조용 스트립.
제2항에 있어서, 브레이징 알루미늄 합금은 중량%로
Si: 5 내지 13 %;
Fe: 최대 1 %;
Cu: 최대 0.4 %;
Mn: 최대 0.2 %;
Mg: 최대 0.3 %;
Zn: 최대 0.2 %;
Ti: 최대 0.30 %;
기타 원소: 각각 0.05 % 미만, 총 0.15 % 미만;
잔부 알루미늄
을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이징 열교환기 제조용 스트립.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 또는 2개의 페이스(들)에서, 코어와 선택적 브레이징 합금 사이에 위치하는 소위 중간층 알루미늄 합금으로 피복되고, 이 중간층은 바람직하게는 중량%로
Si: 최대 0.5 %, 보다 바람직하게는 최대 0.2 %;
Fe: 최대 0.7 %, 보다 바람직하게는 최대 0.3 %, 보다 더 바람직하게는 최대 0.2 %;
Mn: 0.3 내지 1.4 %, 보다 바람직하게는 0.6 내지 0.8 %, 일변형예에 따르면 1 내지 1.3 %;
Cu: 최대 0.3 %, 바람직하게는 최대 0.1 %, 보다 더 바람직하게는 최대 0.05 %;
기타 원소가 각각 < 0.05 %이고 기타 원소가 총 < 0.15 %;
잔부 알루미늄
을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이징 열교환기 제조용 스트립.
제4항에 있어서, 중간층 알루미늄 합금은 중량%로, Si < 0.15 %; Fe < 0.2 %; Cu < 0.1 %; Mn 0.6 내지 0.8 %; Mg < 0.02 %; 기타 원소가 각각 < 0.04 %이고, 총 < 0.15 %, 잔부 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이징 열교환기 제조용 스트립.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 스트립 제조 방법으로서, 다음의 연속적인 단계, 즉
- 코어 합금으로 형성된 플레이트의 주조 단계;
- 적어도 1종의 브레이징 알루미늄 합금 및 선택적으로 적어도 1종의 중간층 알루미늄 합금에 의한 선택적 피복 단계;
- 12 시간 미만, 보다 바람직하게는 3 시간 미만으로 450 내지 520 ℃의 온도, 바람직하게는 최대 온도로 유지하면서 예열하는 단계;
- 이 플레이트를 사전 균질화 없이 450 내지 520 ℃의 온도에서 2 내지 6 mm의 두께로 열간 압연하는 단계;
- 원하는 두께로 냉각 압연하는 단계 - 냉간 압연 후, 스트립의 두께는 바람직하게는 0.15 내지 3 mm임 - ; 및
- 1240 내지 450 ℃의 온도에서, 0분 내지 15 시간 동안 최대 온도로 유지하는 것에 의해 어닐링하는 단계
를 포함하는 것인 스트립 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 스트립 제조 방법으로서, 다음의 연속적인 단계, 즉
- 코어 합금으로 형성된 플레이트의 주조 단계;
- 이 플레이트를 1 내지 24 시간 동안 580 내지 630 ℃의 온도에서 균질화하는 단계;
- 적어도 1종의 브레이징 알루미늄 합금 및 선택적으로 적어도 1종의 중간층 알루미늄 합금에 의한 선택적 피복 단계;
- 450 내지 520 ℃의 온도에서, 바람직하게는 12 시간 미만, 보다 바람직하게는 3 시간 미만으로 최대 온도로 유지하면서 예열하는 단계;
- 이렇게 균질화되고 선택적으로 피복된 플레이트를 450 내지 520 ℃의 온도에서 2 내지 6 mm의 두께로 열간 압연하는 단계;
- 원하는 두께로 냉간 압연하는 단계 - 냉간 압연 후의 스트립의 두께는 바람직하게는 0.15 내지 3 mm임 - ; 및
- 240 내지 450 ℃의 온도에서, 10분 내지 15 시간 동안 최대 온도로 유지하는 것에 의해 어닐링하는 단계
를 포함하는 스트립 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 스트립으로 적어도 부분적으로 형성된 열교환기.
열교환기 제조를 위한 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 스트립의 용도로서, 상기 스트립은 기계적 강도 또는 브레이징성의 임의의 저하 없이 향상된 내식성을 갖는 것인 스트립의 용도.