KR20220003083A - 무용제 경납땜 적용을 위한 알루미늄 합금, 이의 제조 방법 및 이의 용도 - Google Patents

무용제 경납땜 적용을 위한 알루미늄 합금, 이의 제조 방법 및 이의 용도 Download PDF

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KR20220003083A
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죠티 카달리
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Abstract

경납땜 적용을 위한 클래드 알루미늄 합금 제품에서 하나 이상의 클래딩 층(들)으로 사용하기 위한 새로운 알루미늄 합금이 제공된다. 클래딩 층(들)은 접합될 금속 부품 상의 산화물 막을 파괴하고 제거하여 부식성 용제의 사용 없이 고강도 경납땜 접합부를 생성하는 성분을 포함한다. 하나 이상의 알루미늄 합금 클래딩 층(들) 및 알루미늄 합금 코어를 포함하는 내부식성 알루미늄 시트 패키지가 또한 본원에 제공된다.

Description

무용제 경납땜 적용을 위한 알루미늄 합금, 이의 제조 방법 및 이의 용도
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 5월 19일에 출원된 미국 특허 가출원 번호 62/849,938를 우선권으로 주장하고, 이는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
분야
본 개시내용은 재료 과학, 재료 화학, 야금, 알루미늄 합금, 알루미늄 제조 분야 및 관련 분야에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 무용제(fluxless) 경납땜(brazing)을 위한 신규한 클래드 알루미늄 합금에 관한 것이고, 이의 제조 방법에 관한 것이다. 추가적으로, 본 개시내용은 예를 들어 열교환기를 포함하는 다양한 경납땜 적용에서 사용될 수 있는 클래드 알루미늄 합금에 관한 것이다.
배경
알루미늄 합금은 고강도, 내부식성, 고열전도율 및 경량으로 인해 자동차 부품(예를 들어, 열교환기)의 중요한 재료 공급원이 되었다. 결과적으로, 알루미늄 합금은 에어컨, 자동차 등에 통합되는 열교환기 제조에 점점 더 많이 사용된다. 그러나 알루미늄 부품 제조에 사용되는 공정(예를 들어, 자동차 열교환기의 경납땜)에서는 금속 부품에 존재하는 표면 산화물 막의 안정성으로 인해 경납땜 접합부가 불안정하다. 경납땜 동안, 산화물 막은 접합부 형성에 필요한 충전재 금속의 습윤 및 흐름에 대한 장벽 역할을 한다. 일반적으로, 기존의 알루미늄 접합 방법에는 산화물 제거 및 재산화 방지가 필요하다.
알루미늄 합금 부품을 다른 금속 부품(예를 들어, 구리 함유 부품, 알루미늄 함유 부품, 강철 부품 등)에 접합하기 위해, 용제 경납땜 방법이 흔히 사용되며 여기서 경납땜은 알루미늄-규소 합금으로 이루어진 용융된 클래딩 층 사용에 의해 수행된다. 이 공정에서, 플루오라이드계 용제는 클래딩 층에 도포되고 비산화성 환경에서 (예를 들어, 질고 가스 대기 하에) 가열이 이어진다. 그러나, 용제 경납땜 방법에서, 용제 도포량이 불충분한 경우, 금속 부품의 표면에 존재하는 산화물 막이 불충분하게 파괴될 우려가 있다. 산화물 막을 제거하기 위해, 자동차 부품(예를 들어, 열교환기)은 세정/에칭 공정을 통과하여 균일한 용제 코팅을 달성한다. 용제 코팅 공정에 사용되는 유해한 에칭제 이외에도, 용제 슬러리는 흔히 알코올과 같은 휘발성 극성 용매를 포함한다. 이러한 용매는 비교적 다량으로 사용되어, 경납땜 공정의 증가된 비용 및 비효율성을 야기한다. 또한, 휘발성 유기 화합물의 사용은 환경 및 안전 우려를 제시한다.
일부 경납땜 방법이 건전한 접합부를 생성하지만, 용제의 사용 없이 다른 금속 부품과 건전한 경납땜 접합부를 생성할 수 있는 개선된 클래드 알루미늄 합금 및 경납땜 공정이 필요하다.
요약
포함된 본 발명의 구체예는 이 요약이 아니라 청구범위에 의해 정의된다. 이 요약은 본 발명의 다양한 양태의 높은 수준의 개요이며 아래의 상세한 설명 섹션에서 추가로 설명된 개념의 일부를 소개한다. 이 요약은 청구된 발명 주제의 핵심 또는 필수 특징을 식별하도록 의도되는 것이 아니며, 청구된 발명 주제의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용하도록 의도되는 것도 아니다. 발명 주제는 전체 명세서의 적절한 부분, 임의의 또는 모든 도면, 및 각각의 청구항을 참조하여 이해되어야 한다.
일부 구체예에서, 본 개시내용은 약 7.0 - 14.0 wt. % Si, 약 0.05 - 1.0 wt. % Fe, 약 0.01 - 0.60 wt. % Cu, 약 0.01 - 0.30 wt. % Mn, 약 0.01 - 0.50 wt. % Mg, 약 0.0 - 0.60 wt. % Zn, 약 0.001 - 0.50 wt. % Bi, 최대 약 0.30 wt. % Sb, 최대 약 0.20 wt. % Sr, 최대 약 0.20 wt. % Na, 최대 약 0.25 wt. % Ti, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al를 포함하는 알루미늄 합금에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 알루미늄 합금은 약 8.0 - 12.0 wt. % Si, 약 0.10 - 0.90 wt. % Fe, 약 0.01 - 0.50 wt. % Cu, 약 0.05 - 0.20 wt. % Mn, 약 0.01 - 0.40 wt. % Mg, 약 0.05 - 0.40 wt. % Zn, 약 0.01 - 0.40 wt. % Bi, 최대 약 0.25 wt. % Sb, 최대 약 0.15 wt. % Sr, 최대 약 0.10 wt. % Na, 최대 약 0.20 wt. % Ti, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 일부 구체예에서, 알루미늄 합금은 약 8.5 - 11.0 wt. % Si, 약 0.15 - 0.50 wt. % Fe, 약 0.01 - 0.40 wt. % Cu, 약 0.05 - 0.15 wt. % Mn, 약 0.05 - 0.30 wt. % Mg, 약 0.10 - 0.30 wt. % Zn, 약 0.05 - 0.30 wt. % Bi, 최대 약 0.20 wt. % Sb, 최대 약 0.10 wt. % Sr, 최대 약 0.06 wt. % Na, 최대 약 0.15 wt. % Ti, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 일부 구체예에서, 알루미늄 합금은 약 9.0 - 10.5 wt. % Si, 약 0.15 - 0.25 wt. % Fe, 약 0.30 - 0.40 wt. % Cu, 약 0.05 - 0.15 wt. % Mn, 약 0.15 - 0.30 wt. % Mg, 약 0.15 - 0.30 wt. % Zn, 약 0.10 - 0.35 wt. % Bi, 최대 약 0.15 wt. % Sb, 최대 약 0.05 wt. % Sr, 최대 약 0.05 wt. % Na, 최대 약 0.10 wt. % Ti, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 일부 구체예에서, 알루미늄 합금은 약 9.5 - 10.5 wt. % Si, 약 0.30 - 0.50 wt. % Fe, 약 0.01 - 0.05 wt. % Cu, 약 0.05 - 0.15 wt. % Mn, 약 0.01 - 0.05 wt. % Mg, 약 0.20 - 0.25 wt. % Zn, 약 0.10 - 0.20 wt. % Bi, 약 0.01 - 0.05 wt. % Sb, 약 0.001 - 0.02 wt. % Sr, 최대 약 0.01 wt. % Na, 최대 약 0.10 wt. % Ti, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 일부 구체예에서, 합금은 직접 냉각 주조에 이어서, 열간 압연 및 냉간 압연에 의해 제조된다. 일부 구체예에서, 합금은 경납땜 후 측정된 660-720 mV 이하의 부식 전위를 갖는다. 일부 구체예에서, 합금은 경납땜 후 공기측 부식 테스트 동안 천공 없이 적어도 28일을 견딘다.
일부 구체예에서, 본 개시내용은 코어 층; 및 본원에 기재된 알루미늄 합금을 포함하는 적어도 하나의 클래딩 층을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 코어 층은 최대 약 0.25 wt. % Si, 최대 약 0.35 wt. % Fe, 약 0.50 - 0.60 wt. % Cu, 약 1.4 - 1.6 wt. % Mn, 약 0.06 - 0.62 wt. % Mg, 최대 약 0.05 wt. % Cr, 최대 약 0.04 wt. % Zn, 약 0.10 - 0.20 wt. % Ti, 최대 약 0.05 wt. % Sr, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 포함한다.
일부 구체예에서, 본 개시내용은 다음을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품에 관한 것이다: 코어 층, 여기서 코어 층은 제1 면 및 제2 면을 가짐; 제1 면 또는 제2 면 상의 적어도 하나의 클래딩 층; 여기서 적어도 하나의 클래딩 층은 약 7.0 - 14.0 wt. % Si, 약 0.05 - 1.0 wt. % Fe, 약 0.01 - 0.60 wt. % Cu, 약 0.01 - 0.30 wt. % Mn, 약 0.01 - 0.50 wt. % Mg, 약 0.0 - 0.60 wt. % Zn, 약 0.001 - 0.50 wt. % Bi, 최대 약 0.30 wt. % Sb, 최대 약 0.20 wt. % Sr, 최대 약 0.20 wt. % Na, 최대 약 0.25 wt. % Ti, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함함. 일부 구체예에서, 코어 층은 최대 약 0.25 wt. % Si, 최대 약 0.35 wt. % Fe, 약 0.50 - 0.60 wt. % Cu, 약 1.4 -1.6 wt. % Mn, 약 0.06 - 0.62 wt. % Mg, 최대 약 0.05 wt. % Cr, 최대 약 0.04 wt. % Zn, 약 0.10 - 0.20 wt. % Ti, 최대 약 0.05 wt. % Sr, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 포함한다. 일부 구체예에서, 내부식성 경납땜 시트는 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품을 포함한다. 일부 구체예에서, 열교환기는 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품을 포함한다. 일부 구체예에서, 열교환기는 자동차 열교환기이다. 일부 구체예에서, 자동차 열교환기는 라디에이터, 응축기, 증발기, 오일 쿨러, 인터 쿨러, 차지 에어 쿨러 또는 히터 코어이다. 일부 구체예에서, 튜브는 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품으로 만들어진다.
일부 구체예에서, 본 개시내용은 다음 단계를 포함하는 경납땜 접합부 형성 방법에 관한 것이다: 하나 이상의 금속 부품을 제공하는 단계; 하나 이상의 금속 부품 상에 또는 그 사이에 클래드 알루미늄 합금 제품을 제공하여 조립체를 형성하는 단계, 여기서 클래드 알루미늄 합금 제품은 적어도 하나의 클래딩 층을 포함함; 용제를 적용하지 않고 조립체를 경납땜하여 클래드 알루미늄 합금 제품과 하나 이상의 금속 부품을 접합하여 경납땜된 조립체를 생성하는 단계; 및 경납땜된 조립체를 냉각하는 단계, 여기서 적어도 하나의 클래딩 층은 약 7.0 - 14.0 wt. % Si, 약 0.05 - 1.0 wt. % Fe, 약 0.01 - 0.60 wt. % Cu, 약 0.01 - 0.30 wt. % Mn, 약 0.01 - 0.50 wt. % Mg, 약 0.0 - 0.60 wt. % Zn, 약 0.001 - 0.50 wt. % Bi, 최대 약 0.30 wt. % Sb, 최대 약 0.20 wt. % Sr, 최대 약 0.20 wt. % Na, 최대 약 0.25 wt. % Ti, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함함. 일부 구체예에서, 경납땜은 불활성 기체를 포함하는 제어된 대기 경납땜로에서 일어난다. 일부 구체예에서, 제어된 대기 경납땜로는 100 ppm 미만 산소를 포함한다. 일부 구체예에서, 제어된 대기 경납땜로는 -40℃ 미만의 이슬점을 갖는다. 일부 구체예에서, 조립체는 약 590℃ 내지 약 610℃ 범위의 경납땜 온도에서 경납땜된다. 일부 구체예에서, 제어된 대기 경납땜로는 오 분 미만 내에 경납땜 온도로 가열된다. 일부 구체예에서, 조립체는 질소 대기에서 50 ppm 미만의 산소 농도 및 -40℃ 미만의 이슬점을 갖는 제어된 대기 경납땜로에서 600℃에서 3 분 동안 경납땜된다. 일부 구체예에서, 적어도 하나의 클래딩 층은 약 8.0 - 12.0 wt. % Si, 약 0.10 - 0.90 wt. % Fe, 약 0.01 - 0.50 wt. % Cu, 약 0.05 - 0.20 wt. % Mn, 약 0.01 - 0.40 wt. % Mg, 약 0.10 - 0.40 wt. % Zn, 약 0.01 - 0.40 wt. % Bi, 최대 약 0.25 wt. % Sb, 최대 약 0.15 wt. % Sr, 및 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다.
추가의 양태, 목적 및 이점은 하기의 비제한적 실시예의 상세한 설명을 고려할 때 명백해질 것이다.
도 1은 한 구체예에 따른 Keyence 현미경을 사용하여 100x 배율의 경납땜 접합부의 광학 현미경 이미지이다.
도 2는 한 구체예에 따른 Zeiss 광학 현미경을 사용하여 100x 배율의 경납땜 접합부의 광학 현미경 이미지이다.
도 3은 본원에 기재된 실시예 알루미늄 합금의 항복 강도, 최대 연신율 및 연신율의 그래프이다.
도 4는 본원에 기재된 실시예 알루미늄 합금의 경납땜 후 항복 강도, 최대 연신율 및 연신율의 그래프이다.
도 5는 표 9에 제시된 바와 같은 2 주, 3 주, 및 4 주 후의 실시예 합금 1, 3-7, 12-14, 및 비교예 A에 대한 해수 아세트산 테스트된(sea water acetic acid tested, SWAAT) 샘플의 금속조직학적 검사 결과의 개략도이다.
상세한 설명
알루미늄 합금 코어 층 및 적어도 하나의 알루미늄 합금 클래딩 층을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품이 본원에 기재된다. 코어 층 및 적어도 하나의 클래딩 층을 포함하는 이러한 알루미늄 재료는 "클래드 알루미늄 합금 제품"으로 지칭될 수 있다. 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품은 시트 (또는 기타 제품)로 제조될 수 있으며, 코어 층의 한 면 또는 양면에 클래딩 층이 있어 시트 (또는 기타 제품)를 형성할 수 있고, 이 경우 재료는 단수 또는 복수로 "클래드 시트 알루미늄 합금 제품", "클래드 알루미늄 시트", "클래드 시트 합금", 또는 기타 관련 용어로 지칭될 수 있다. 본원에서 사용된 용어 "클래드 알루미늄 합금" 또는 "클래드 알루미늄 합금 제품" 및 유사한 용어는 용어 "클래드 시트 알루미늄 합금" 및 유사한 용어보다 범위가 더 넓다. 다시 말해서, 클래드 시트 알루미늄 합금은 클래드 알루미늄 합금 제품의 부분집합이다.
클래드 시트 알루미늄 합금을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품은 다양한 조성 및 특성을 보유할 수 있다. 이러한 특성 중 일부는 코어 및 클래딩 층(들)의 화학적 조성에 의해 부여될 수 있는 반면, 다른 특성은 클래드 알루미늄 합금 제품의 제조 또는 제작에서 사용되는 제조 또는 제작 공정에 의해 부여될 수 있다.
알루미늄 합금 제품을 다른 금속 부품(예를 들어, 알루미늄, 강철, 구리 부품 등)에 접합하는 공정에서, 금속 부품에 존재하는 산화물 막은 안정한 경납땜 접합부 형성에 방해가 되는 것으로 오랫동안 인식되어 왔다. 접합될 부품의 화학적 세정은 일반적으로 두꺼운 산화물 막을 제거하기 위해 필요하며, 경납땜 접합 동안 별도의 부식성 용제 사용이 이어진다. 용제의 사용은 산화물을 제거하여, 용융된 경납땜 합금이 산화물이 없는 표면과 접촉하여 필요한 접합부를 형성하도록 한다. 그러나, 용제의 사용이 습윤 및 유동에 도움이 되지만, 이후의 완전한 제거가 어렵고 많은 경우에 불가능하다. 최종 접합부에 포획된 임의의 용제는 강도 및 부식 측면에서 모두 해로울 수 있다. 구체적으로, 높은 기계적 강도, 내부식성, 및 누출이 없는 열교환기를 달성하기 위해 열교환기에서 우수한 경납땜 접합부가 필요하다. 본 발명의 알루미늄 합금 조성물은 클래딩 층으로서 사용하기 위한 알루미늄 합금을 제공하고, 이는 부식성 용제를 사용하지 않고 경납땜된 접합부를 형성하는 능력을 갖는다.
본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)의 조성물은 용제의 필요 없이 산화물 막을 감소시키거나 제거하기 위해 클래드 알루미늄 합금 제품에 접합될 금속 부품의 표면 상의 산화물 막과 접하는 촉진제를 포함한다. 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)에서 촉진제의 조합은 접합될 금속 부품 상의 산화물 막을 감소시켜, 무용제 경납땜이 가능하다. 또한, 클래딩 층(들)의 조성물 중의 촉진제는 베이스 금속 표면에 습윤 및 일치하는 용융된 클래딩 층(들)의 능력을 개선하고, 결과적으로, 고상선 온도 아래로 냉각될 때, 베이스 금속과의 강한 결합을 형성한다. 클래딩 층(들)은, 용융된 상태일 때, 용융된 클래딩 층(들)의 점도에 영향을 미치고, 용융된 클래딩 층(들)의 표면 장력을 감소시키고, 클래드 알루미늄 합금 제품에 대한 접합될 금속 부품을 촉진하는 요소들의 상승적 조합을 갖는다.
본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품은 경납땜에 의해 클래드 알루미늄 합금 제품의 표면을 또 다른 금속 표면에 접합하는 것을 필요로 할 수 있는 제작 또는 제조 공정에서 사용하기에 적합하다. 클래드 알루미늄 합금 제품은 열교환기를 포함하는 산업적 응용분야 또는 기타 응용분야에서 사용될 수 있다. 열교환기에서, 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)은 열교환기의 구성요소(예를 들어, 코어 합금이 부착되는 튜브)를 위한 경납땜 접합부를 형성한다. 경납땜은 클래드 알루미늄 합금 제품이 융점 위로 가열되고 모세관 작용에 의해 둘 이상의 밀착 부품 사이에 분포되는 금속 접합 공정이다. 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품이 경납땜 공정에서 사용될 때, 클래딩 층(들)은 용융되어 납땜되는 구성요소 사이의 접촉 지점으로 모세관 작용에 의해 흐르는 충전재 금속이 된다. 경납땜을 위해 접합되는 둘의 또는 모든 부품이 클래드 알루미늄 합금으로 만들어질 필요가 없다는 것을 이해해야 한다. 적어도 일부 경우에, 접합되는 부품 중 하나의 부품만이 클래드 알루미늄 합금으로 만들어지는 것으로 충분하다. 예를 들어, 클래드 튜브 스톡은 라디에이터 또는 증발기에서 비클래드 핀 합금에 접합될 수 있다. 또 다른 비제한적 예에서, 클래드 핀은 응축기에서 비클래드 압출 튜브에 접합될 수 있다. 경납땜 및 관련 공정 및 생성된 제품, 예컨대 경납땜을 포함하는 제조 공정에 따라 제작된 물체에서 클래드 알루미늄 합금의 사용은, 일반적으로 "경납땜 적용"으로 지칭된다.
본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)은 충전재 재료의 용융을 제어하고, 접합될 금속의 산화물 막 층에서 기공 형성을 촉진하고, 경납땜 적용 동안 금속 부품 상의 산화물 막과 접속 및/또는 이를 제거하기 위해 촉진제를 수송하여 경납땜 적용에서 접합부 형성을 위해 필요한 개선된 습윤 및 유동을 나타낸다. 구체적으로, 클래드 알루미늄 합금 제품(예를 들어, 하나 또는 둘의 클래딩 층)은 무용제 경납땜 적용을 위한 충전재 합금으로서 (예를 들어, 열교환기에서 구리 또는 알루미늄 합금 튜브와 조합으로 사용하기 위한 클래드 알루미늄 합금으로서) 특히 유용한 제품을 생성하는 특정 양의 마그네슘(Mg), 비스무트(Bi), 안티몬(Sb), 스트론튬(Sr), 소듐(Na), 티타늄(Ti), 및/또는 다른 성분(본원에서 촉진제로 지칭됨)을 포함한다. 예를 들어, Bi, Sb, Sr, Na, 및/또는 Ti와 조합된 소량의 Mg는 (예를 들어, 0.50 wt. % 미만) 표면 접합될 금속 부품 상의 산화물 층을 균열시키도록 상승적으로 작용하여 용융된 클래드 알루미늄 합금(예를 들어, 충전재)이 균열을 통해 흘러 용제의 사용 없이 안정한 경납땜 접합부를 형성한다. 촉진제는 금속 부품의 표면에 노출된 산화물 막을 분해하여 용융된 클래딩 층(들)에 의해 충전될 구성요소 사이의 접합부 표면이 안정한 접합부를 형성하도록 한다. 촉진제(예를 들어, Mg, Bi, Sb, Sr, Na, 및/또는 Ti)는 연속적이고 결함이 없는 경납땜 접합부의 형성을 방해하는 금속 부품의 표면 상의 산화물 막을 파괴하고, 일부 경우에 이로부터 산소를 추출한다.
정의 및 설명:
본원에서 사용된 용어 "발명," "상기 발명," "이 발명," 및 "본 발명"은 이 특허 출원의 모든 주제 및 하기 청구범위를 광범위하게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 진술은 본원에 기재된 주제를 제한하거나 하기 특허 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하는 것으로 이해되지 않아야 한다.
이 기재에서, "시리즈" 또는 "1xxx"와 같은 알루미늄 산업 명칭에 의해 식별되는 합금이 언급된다. 알루미늄 및 이의 합금 명명 및 식별에서 가장 일반적으로 사용되는 번호 명칭 시스템의 이해를 위해, 미국 알루미늄 협회(The Aluminum Association)에 의해 발행된 "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" 또는 "Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot"을 참조하라.
본원에서 사용된 바와 같이, "a," "an," 또는 "the"의 의미는 문맥에서 달리 명시하지 않는 한 단수 및 복수 언급을 포함한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 플레이트는 일반적으로 약 15 mm 초과의 두께를 갖는다. 예를 들어, 플레이트는 약 15 mm 초과, 약 20 mm 초과, 약 25 mm 초과, 약 30 mm 초과, 약 35 mm 초과, 약 40 mm 초과, 약 45 mm 초과, 약 50 mm 초과, 또는 약 100 mm 초과의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 쉐이트(시트 플레이트로도 지칭됨)는 일반적으로 약 4 mm 내지 약 15 mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 쉐이트는 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 약 8 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 11 mm, 약 12 mm, 약 13 mm, 약 14 mm, 또는 약 15 mm의 두께를 가질 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 시트는 일반적으로 약 4 mm 미만의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 약 4 mm 미만, 약 3 mm 미만, 약 2 mm 미만, 약 1 mm 미만, 약 0.5 mm 미만, 약 0.3 mm 미만, 또는 약 0.1 mm 미만의 두께를 가질 수 있다.
본 출원에서는 합금 템퍼 또는 컨디션이 언급된다. 사장 일반적으로 사용되는 합금 템퍼 설명에 대한 이해를 위해서, "American National Standards (ANSI) H35 on Alloy and Temper Designation Systems"를 참조하라. F 컨디션 또는 템퍼는 제작된 그대로의 알루미늄 합금을 지칭한다. O 컨디션 또는 템퍼는 어닐링 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. 본원에서 H 템퍼로도 지칭되는 Hxx 컨디션 또는 템퍼는 열처리(예를 들어, 어닐링)가 있거나 없는 냉간 압연 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. 적합한 H 템퍼는 HX1, HX2, HX3 HX4, HX5, HX6, HX7, HX8, 또는 HX9 템퍼를 포함한다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 가능한 H19 템퍼를 생성하기 위해서만 냉간 압연될 수 있다. 추가의 예에서, 알루미늄 합금은 냉간 압연되고 어닐링되어 가능한 H23 템퍼가 생성될 수 있다.
본원에서 사용된 "전기화학 전위"는 산화환원 반응에 대한 재료의 순응성을 지칭한다. 전기화학 전위는 본원에 기재된 알루미늄 합금 제품의 내부식성을 평가하기 위해 사용될 수 있다. 음의 값은 양의 전기화학 전위를 갖는 재료와 비교할 때 산화되기 쉬운 재료(예를 들어, 전자를 잃거나 산화 상태가 증가하는 재료)를 설명할 수 있다. 양의 값은 음의 전기화학 전위를 갖는 재료와 비교할 때 더 환원되기 쉬운 재료(예를 들어, 전자를 얻거나 산화 상태가 감소하는 재료)를 설명할 수 있다. 본원에서 사용된 전기화학 전위는 크기와 방향을 나타내는 벡터량이다.
본원에서 사용된 "실온"의 의미는 약 15 ℃ 내지 약 30 ℃, 예를 들어 약 15 ℃, 약 16 ℃, 약 17 ℃, 약 18 ℃, 약 19 ℃, 약 20 ℃, 약 21 ℃, 약 22 ℃, 약 23 ℃, 약 24 ℃, 약 25 ℃, 약 26 ℃, 약 27 ℃, 약 28 ℃, 약 29 ℃, 또는 약 30 ℃의 온도를 포함할 수 있다.
본원에 개시된 모든 범위는 그 안에 포함된 임의의 그리고 모든 하위범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 명시된 범위는 1의 최소값과 10의 최대값 (이들 포함) 사이의 임의의 모든 하위범위; 즉 1 이상의 최소값으로 시작하고, 예를 들어, 1 내지 6.1, 10 이하의 최대값으로 끝나는, 예를 들어, 5.5 내지 10, 모든 하위범위를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.
본원에서 사용된 용어 "제어된 대기 경납땜(controlled atmosphere brazing)" 또는 "CAB"는 경납땜 공정에서 불활성 대기, 예를 들어, 질소, 아르곤 또는 헬륨을 사용하는 경납땜 공정을 지칭한다.
본원에서 사용된 "충전재"는 코어를 다른 금속 물품에 경납땜하기 위해 사용되는 액상선 온도 이상에서 용융되는 클래드 알루미늄 합금을 지칭한다.
다음 알루미늄 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율(wt. %)로 원소 조성 측면에서 기재된다. 각 합금의 특정 예에서, 잔부는 알루미늄이고, 불순물의 합계에 대해 최대 wt. %는 0.15 %이다.
클래드 알루미늄 합금 제품
용어 "클래딩", "클래드", "클래딩 층", "클래드 층", 및 관련 용어는 일반적으로 클래드 알루미늄 합금 제품의 상대적으로 얇은 표면층을 지칭하기 위해 사용된다. 용어 "코어", "코어 층", 및 관련 용어는 클래드 알루미늄 합금 제품의 상대적으로 두꺼운 층을 지칭하기 위해 사용된다. 일부 예에서, 클래드 알루미늄 합금 제품(예를 들어, 클래드 시트 알루미늄 합금)은 코어 층의 양면에 클래딩 층을 가질 수 있으며, 이 경우 코어 층은 실제로 알루미늄 재료의 내부 층이다. 그러나, 클래드 알루미늄 합금 제품(예를 들어, 클래드 시트 알루미늄 합금)은 대안적으로 코어 층의 한 면에만 클래딩 층을 가질 수 있고, 이 경우 코어 층은 표면에도 있을 수 있다. 코어 층 및 클래딩 층(들)은 일반적으로 상이한 화학적 조성을 갖는다. 일부 경우에, 클래드 알루미늄 합금 제품은 조성 및 특성이 상이한 두 가지 클래딩 층을 가질 수 있다.
경납땜 적용에 적합한 클래드 알루미늄 합금 제품이 하나의 코어 층 및 하나 또는 둘의 클래딩 층만을 포함해야 하는 것은 아님을 이해해야 한다. 클래드 알루미늄 합금 제품은 (예를 들어, 다층 알루미늄 재료를 형성하기 위해) 다른 층을 포함할 수 있고, 그 중 일부는 "중간층", "외부 층", "라이너", 및 기타 관련 용어로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 클래드 알루미늄 합금 제품은 각각 특정 기능을 갖는 2, 3, 4, 5, 6 또는 그 이상의 별개의 층을 가질 수 있다. 보다 일반적으로, 클래드 알루미늄 합금 제품은 하나 이상의 작업에서 함께 적층 및 결합될 수 있는 만큼의 층을 가질 수 있다. 상업적인 맥락에서, 한 가지 가능한 제한 요소는 제조 비용 및/또는 클래드 알루미늄 합금 제품의 생산 동안 생성되는 스크랩이며, 이는 상업적으로 실현 가능한 클래드 알루미늄 합금 제품의 층 수 증가에 따라 지나치게 높아질 수 있다. 경납땜 적용에 적합한 클래드 알루미늄 합금 제품의 맥락에서, 하나 이상의 클래딩 층은 경납땜 사이클 동안 용융되는 제품의 일부일 수 있다. 라이너는 경납땜 사이클 동안 용융될 것으로 예상되지 않는 층일 수 있고 내부식성 또는 증가된 강도와 같은 몇 가지 다른 이점을 클래드 알루미늄 합금 제품에 부여할 수 있다. 코어는 또한 주 코어 층의 한 면 또는 양면의 하나 이상의 중간층과 같은 다중 층을 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 코어 층 및 적어도 하나의 클래딩 층을 포함한다. 일부 경우에, 클래드 알루미늄 합금 제품은 코어 층, 제1 클래딩 층, 및 제2 클래딩 층을 포함한다. 이러한 경우에, 제1 클래딩 층은 코어 층의 제1 면에 인접하고 접촉하여 제1 계면을 형성할 수 있다 (즉, 제1 클래딩 층과 코어 층의 제1 면 사이에 층이 개재되지 않는다). 제2 클래딩 층은 코어 층의 제2 면에 인접하고 접촉하여 제2 계면을 형성할 수 있다(즉, 제2 클래딩 층과 코어 층의 제2 면 사이에 층이 개재되지 않는다). 제1 클래딩 층 및 제2 클래딩 층은 각각 본원에 기재된 합금 조성을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 코어 층은 한 면에만 클래딩된다. 다른 구체예에서, 코어 층은 양면에 클래딩된다. 다른 구체예에서, 코어 층은 코어 층의 한 면에 클래딩되고 워터 사이드라이너(water sideliner) 또는 다른 층이 코어 층의 다른 면에 배치된다.
클래드 알루미늄 합금 제품의 하나 이상의 클래딩 층(들)의 조성물은 용제의 필요 없이 산화물 막을 감소시키거나 제거하기 위해 클래드 알루미늄 합금 제품에 접합될 금속 부품의 표면 상의 산화물 막과 접하는 촉진제(예를 들어, Mg, Bi, Sb, Sr, Na, Ti 등)를 포함한다. 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)에서 촉진제의 조합은 알루미늄 산화물 막을 감소시켜, 제품의 무용제 경납땜을 가능하게 한다. 예를 들어, 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)은 좁은 온도 범위에 걸쳐 용융 및 유동하여 클래드 알루미늄 합금 제품에 접합될 금속 부품의 표면 상의 산화물 막을 파괴 및 충전하여 건전한 야금학적 접합부를 형성한다.
클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)은 용융되어 납땜되는 구성요소 사이의 접촉 지점으로 모세관 작용에 의해 흐르는 충전재 금속이 된다. 클래딩 층(들)의 조성물 중의 촉진제는 베이스 금속 표면에 습윤 및 일치하는 용융된 클래딩 층(들)의 능력을 개선하고, 결과적으로, 고상선 온도 아래로 냉각될 때, 해당 금속과의 강한 결합을 형성한다. 또한, 클래딩 층(들)의 조성물은 또한 용융된 클래딩 층(들)의 개선된 유동성을 나타낸다 (예를 들어, 멀리 있는 용융된 클래딩 층이 용융된 상태로 모세관 힘의 작용으로 인해 원래 위치로부터 멀어지며 이동할 것이다). 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)은 조성이 베이스 금속의 용해에 의해 변경될 수 있음에도 불구하고 액상선 온도의 눈에 띄는 증가를 겪지 않는다. 이는 경납땜 작업이 일반적으로 액상선 온도 바로 근처에서 수행되므로 알루미늄 경납땜에서 중요하다. 일부 구체예에서, 습윤성 및 유동성은 클래드 알루미늄 합금 제품의 용융된 클래딩 층(들) 및 코어 층 모두의 기능이다.
본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품 및 방법은 희생 부품, 충전재 부품, 방열, 포장 및 건축 자재를 포함하는 산업적 응용분야에서 사용될 수 있다. 일부 구체예에서, 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품은 열교환기를 위한 알루미늄 합금 부품에서 사용될 수 있다. 구체적으로, 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품은 플럭싱 작업의 필요 없이 열교환기에서 알루미늄 합금 부품 및/또는 다른 금속 부품 (예를 들어, 구리 부품) 상에 경납땜된 접합부를 형성할 수 있다. 그러한 클래드 알루미늄 합금 제품에서 사용하기에 적합한 클래딩 층 및 코어 층이 아래에 설명된다.
클래딩 층(들)
신규한 알루미늄 합금이 본원에 제공된다. 한 구체예에서, 알루미늄 합금은 코어 층과 조합으로 하나 이상의 클래딩 층으로서 사용되어 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품을 형성할 수 있다. 생성된 클래드 알루미늄 합금 제품은 튜빙 제조에서 내부식성 경납땜 시트 패키지로서 사용하기 위한 것을 포함하여 다양한 응용분야에서 사용하기에 적합하다.
일부 예에서, 본원에 기재된 클래딩 층으로서 임의로 사용하기 위한 알루미늄 합금은 표 1에 제공된 바와 같은 하기 원소 조성을 가질 수 있다.
원소 중량 백분율 (wt. %)
Si 7.0 - 14.0
Fe 0.05 - 1.0
Cu 0.01 - 0.60
Mn 0.01 - 0.30
Mg 0.01 - 0.50
Zn 0.0 - 0.60
Bi 0.001 - 0.50
Sb 0.0 - 0.30
Sr 0.0 - 0.20
Na 0.0 - 0.20
Ti 0.0 - 0.25
기타 0 - 0.05 (각각)0 - 0.15 (총)
Al 잔부
일부 예에서, 본원에 기재된 클래딩 층으로서 임의로 사용하기 위한 알루미늄 합금은 표 2에 제공된 바와 같은 하기 원소 조성을 가질 수 있다.
원소 중량 백분율 (wt. %)
Si 8.0 - 12.0
Fe 0.10 - 0.90
Cu 0.01 - 0.50
Mn 0.05 - 0.20
Mg 0.01 - 0.40
Zn 0.05 - 0.40
Bi 0.01 - 0.40
Sb 0.0 - 0.25
Sr 0.0 - 0.15
Na 0.0 - 0.10
Ti 0.0 - 0.20
기타 0 - 0.05 (각각)0 - 0.15 (총)
Al 잔부
일부 예에서, 본원에 기재된 클래딩 층으로서 임의로 사용하기 위한 알루미늄 합금은 표 3에 제공된 바와 같은 하기 원소 조성을 가질 수 있다.
원소 중량 백분율 (wt. %)
Si 8.5 - 11.0
Fe 0.15 - 0.50
Cu 0.01 - 0.40
Mn 0.05 - 0.15
Mg 0.05 - 0.30
Zn 0.10 - 0.30
Bi 0.05 - 0.30
Sb 0.0 - 0.20
Sr 0.0 - 0.10
Na 0.0 - 0.06
Ti 0.0 - 0.15
기타 0 - 0.05 (각각)
0 - 0.15 (총)
Al 잔부
일부 예에서, 본원에 기재된 클래딩 층으로서 임의로 사용하기 위한 알루미늄 합금은 표 4에 제공된 바와 같은 하기 원소 조성을 가질 수 있다.
원소 중량 백분율 (wt. %)
Si 9.0 - 10.5
Fe 0.15 - 0.25
Cu 0.30 - 0.40
Mn 0.05 - 0.15
Mg 0.15 - 0.30
Zn 0.15 - 0.30
Bi 0.10 - 0.35
Sb 0.0 - 0.15
Sr 0.0 - 0.05
Na 0.0 - 0.05
Ti 0.0 - 0.10
기타 0 - 0.05 (각각)
0 - 0.15 (총)
Al 잔부
일부 예에서, 본원에 기재된 클래딩 층으로서 임의로 사용하기 위한 알루미늄 합금은 표 5에 제공된 바와 같은 하기 원소 조성을 가질 수 있다.
원소 중량 백분율 (wt. %)
Si 9.5 - 10.5
Fe 0.30 - 0.50
Cu 0.01 - 0.05
Mn 0.05 - 0.15
Mg 0.01 - 0.05
Zn 0.20 - 0.25
Bi 0.10 - 0.20
Sb 0.01 - 0.05
Sr 0.001 - 0.02
Na 0.0 - 0.01
Ti 0.0 - 0.10
기타 0 - 0.05 (각각)
0 - 0.15 (총)
Al 잔부
알루미늄 합금은 경납땜 적용에 필요한 다양한 용융 범위를 제공하기 위해 여러 상이한 농도의 규소(Si)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 개시된 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 7.0 % 내지 약 14.0 %(예를 들어, 약 8.0 % 내지 약 13.0 %, 약 8.5 % 내지 약 11.0 %, 또는 약 9.0 % 내지 약 10.5 %)의 양으로 Si를 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 7.0 %, 약 7.1 %, 약 7.2 %, 약 7.3 %, 약 7.4 %, 약 7.5 %, 약 7.6 %, 약 7.7 %, 약 7.8 %, 약 7.9 %, 약 8.0 %, 약 8.1 %, 약 8.2 %, 약 8.3 %, 약 8.4 %, 약 8.5 %, 약 8.6 %, 약 8.7 %, 약 8.8 %, 약 8.9 %, 약 9.0 %, 약 9.1 %, 약 9.2 %, 약 9.3 %, 약 9.4 %, 약 9.5 %, 약 9.6 %, 약 9.7 %, 약 9.8 %, 약 9.9 %, 약 10.0 %, 약 10.1 %, 약 10.2 %, 약 10.3 %, 약 10.4 %, 약 10.5 %, 약 10.6 %, 약 10.7 %, 약 10.8 %, 약 10.9 %, 약 11.0 %, 약 11.1 %, 약 11.2 %, 약 11.3 %, 약 11.4 %, 약 11.5 %, 약 11.6 %, 약 11.7 %, 약 11.8 %, 약 11.9 %, 약 12.0 %, 약 12.1 %, 약 12.2 %, 약 12.3 %, 약 12.4 %, 약 12.5 %, 약 12.6 %, 약 12.7 %, 약 12.8 %, 약 12.9 %, 약 13.0 %, 약 13.1 %, 약 13.2 %, 약 13.3 %, 약 13.4 %, 약 13.5 %, 약 13.6 %, 약 13.7 %, 약 13.8 %, 약 13.9 %, 또는 약 14.0 % Si를 포함할 수 있다. 모든 백분율은 wt. %로 표현된다.
본원에 기재된 알루미늄 합금은 가공 후 고용체에 비교적 소량의 철(Fe)를 포함할 수 있다. Fe는 Mn, Si, 및 기타 원소를 포함할 수 있는 금속간 성분을 형성할 수 있다. 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층의 유리한 특성에 기여하지 않은 많은 성분을 피하기 위해 조성물 중의 Fe 함량을 제어하는 것이 유리하다. 일부 예에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.05 % 내지 약 1.0 %(예를 들어, 약 0.10 % 내지 약 0.90 %, 약 0.15 % 내지 약 0.50 %, 또는 약 0.15 % 내지 약 0.25 %)의 양으로 Fe를 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.05 %, 약 0.06 %, 약 0.07 %, 약 0.08 %, 약 0.09 %, 약 0.10 %, 약 0.11 %, 약 0.12 %, 약 0.13 %, 약 0.14 %, 약 0.15 %, 약 0.16 %, 약 0.17 %, 약 0.18 %, 약 0.19 %, 약 0.20 %, 약 0.21 %, 약 0.22 %, 약 0.23 %, 약 0.24 %, 약 0.25 %, 약 0.26 %, 약 0.27 %, 약 0.28 %, 약 0.29 %, 약 0.30 %, 약 0.31 %, 약 0.32 %, 약 0.33 %, 약 0.34 %, 약 0.35 %, 약 0.36 %, 약 0.37 %, 약 0.38 %, 약 0.39 %, 약 0.40 %, 약 0.41 %, 약 0.42 %, 약 0.43 %, 약 0.44 %, 약 0.45 %, 약 0.46 %, 약 0.47 %, 약 0.48 %, 약 0.49 %, 약 0.50 %, 약 0.51 %, 약 0.52 %, 약 0.53 %, 약 0.54 %, 약 0.55 %, 약 0.56 %, 약 0.57 %, 약 0.58 %, 약 0.59 %, 약 0.60 %, 약 0.61 %, 약 0.62 %, 약 0.63 %, 약 0.64 %, 약 0.65 %, 약 0.66 %, 약 0.67 %, 약 0.68 %, 약 0.69 %, 약 0.70 %, 약 0.71 %, 약 0.72 %, 약 0.73 %, 약 0.74 %, 약 0.75 %, 약 0.76 %, 약 0.77 %, 약 0.78 %, 약 0.79 %, 약 0.80 %, 약 0.81 %, 약 0.82 %, 약 0.83 %, 약 0.84 %, 약 0.85 %, 약 0.86 %, 약 0.87 %, 약 0.88 %, 약 0.89 %, 약 0.90 %, 약 0.91 %, 약 0.92 %, 약 0.93 %, 약 0.94 %, 약 0.95 %, 약 0.96 %, 약 0.97 %, 약 0.98 %, 약 0.99 %, 또는 약 1.0 % Fe를 포함할 수 있다. 모든 백분율은 wt. %로 표현된다.
본원에 기재된 알루미늄 합금은 알루미늄 합금의 강도를 증가시키기 위해 구리(Cu)를 포함할 수 있다. 농도에 따라, Cu는 예를 들어 클래딩 층으로서 알루미늄 합금을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품의 내부식성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 일부 구체예에 따른 알루미늄 합금에서, 고용체 중의 Cu는 공융 시스템에서 매트릭스와 Si 입자의 부식 전위 사이의 퍼짐을 낮추어 내부식성을 증가시킬 수 있다. 일부 예에서, 개시된 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.01% 내지 약 0.60 %(예를 들어, 약 0.01 % 내지 약 0.50 %, 약 0.01 % 내지 약 0.40 %, 또는 약 0.30 % 내지 약 0.40 %)의 양으로 Cu를 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.01 %, 약 0.02 %, 약 0.03 %, 약 0.04 %, 약 0.05 %, 약 0.06 %, 약 0.07 %, 약 0.08 %, 약 0.09 %, 약 0.10 %, 약 0.11 %, 약 0.12 %, 약 0.13 %, 약 0.14 %, 약 0.15 %, 약 0.16 %, 약 0.17 %, 약 0.18 %, 약 0.19 %, 약 0.20 %, 약 0.21 %, 약 0.22 %, 약 0.23 %, 약 0.24 %, 약 0.25 %, 약 0.26 %, 약 0.27 %, 약 0.28 %, 약 0.29 %, 약 0.30 %, 약 0.31 %, 약 0.32 %, 약 0.33 %, 약 0.34 %, 약 0.35 %, 약 0.36 %, 약 0.37 %, 약 0.38 %, 약 0.39 %, 약 0.40 %, 약 0.41 %, 약 0.42 %, 약 0.43 %, 약 0.44 %, 약 0.45 %, 약 0.46 %, 약 0.47 %, 약 0.48 %, 약 0.49 %, 약 0.50 %, 약 0.51 %, 약 0.52 %, 약 0.53 %, 약 0.54 %, 약 0.55 %, 약 0.56 %, 약 0.57 %, 약 0.58 %, 약 0.59 %, 또는 약 0.60 % Cu를 포함할 수 있다. 모든 백분율은 wt. %로 표현된다.
일부 예에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.01 % 내지 약 0.30 %(예를 들어, 약 0.05 % 내지 약 0.20 %, 약 0.05 % 내지 약 0.15 %, 또는 약 0.10 % 내지 약 0.15 %)의 양으로 망간(Mn)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 약 0.01 %, 약 0.02 %, 약 0.03 %, 약 0.04 %, 약 0.05 %, 약 0.06 %, 약 0.07 %, 약 0.08 %, 약 0.09 %, 약 0.10 %, 약 0.11 %, 약 0.12 %, 약 0.13 %, 약 0.14 %, 약 0.15 %, 약 0.16 %, 약 0.17 %, 약 0.18 %, 약 0.19 %, 약 0.20 %, 약 0.21 %, 약 0.22 %, 약 0.23 %, 약 0.24 %, 약 0.25 %, 약 0.26 %, 약 0.27 %, 약 0.28 %, 약 0.29 %, 또는 약 0.30 % Mn을 포함할 수 있다. 모든 백분율은 wt. %로 표현된다.
알루미늄 합금은 합금이 클래드 알루미늄 합금 제품에서 클래딩 층으로서 사용될 때 경납땜 성능을 개선하기 위해 소량의 Mg를 포함할 수 있다. 경납땜 적용에서, Mg는 산화물 막 층에서 산소를 끌어내고 더 이상 연속적이지 않도록 막을 균열시킨다. 소량의 Mg는 무용제 경납땜 방법에서 우수한 경납땜성을 제공한다. 일부 예에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.01 % 내지 약 0.50 %(예를 들어, 약 0.05 % 내지 약 0.40 %, 약 0.10 % 내지 약 0.35 %, 또는 약 0.15 % 내지 약 0.25 %)의 양으로 Mg를 포함할 수 있다. 예를 들어, 합금은 약 0.01 %, 약 0.02 %, 약 0.03 %, 약 0.04 %, 약 0.05 %, 약 0.06 %, 약 0.07 %, 약 0.08 %, 약 0.09 %, 약 0.10 %, 약 0.11 %, 약 0.12 %, 약 0.13 %, 약 0.14 %, 약 0.15 %, 약 0.16 %, 약 0.17 %, 약 0.18 %, 약 0.19 %, 약 0.20 %, 약 0.21 %, 약 0.22 %, 약 0.23 %, 약 0.24 %, 약 0.25 %, 약 0.26 %, 약 0.27 %, 약 0.28 %, 약 0.29 %, 약 0.30 %, 약 0.31 %, 약 0.32 %, 약 0.33 %, 약 0.34 %, 약 0.35 %, 약 0.36 %, 약 0.37 %, 약 0.38 %, 약 0.39 %, 약 0.40 %, 약 0.41 %, 약 0.42 %, 약 0.43 %, 약 0.44 %, 약 0.45 %, 약 0.46 %, 약 0.47 %, 약 0.48 %, 약 0.49 %, 또는 약 0.50 % Mg를 포함할 수 있다. 모든 백분율은 wt. %로 표현된다.
일부 예에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 0.60 %(예를 들어, 0 % 내지 약 0.60 %, 약 0.01 % 내지 약 0.50 %, 약 0.05 % 내지 약 0.40 %, 또는 약 0.10 % 내지 약 0.30 %)의 양으로 아연(Zn)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.01 %, 약 0.02 %, 약 0.03 %, 약 0.04 %, 약 0.05 %, 약 0.06 %, 약 0.07 %, 약 0.08 %, 약 0.09 %, 약 0.10 %, 약 0.11 %, 약 0.12 %, 약 0.13 %, 약 0.14 %, 약 0.15 %, 약 0.16 %, 약 0.17 %, 약 0.18 %, 약 0.19 %, 약 0.20 %, 약 0.21 %, 약 0.22 %, 약 0.23 %, 약 0.24 %, 약 0.25 %, 약 0.26 %, 약 0.27 %, 약 0.28 %, 약 0.29 %, 약 0.30 %, 약 0.31 %, 약 0.32 %, 약 0.33 %, 약 0.34 %, 약 0.35 %, 약 0.36 %, 약 0.37 %, 약 0.38 %, 약 0.39 %, 약 0.40 %, 약 0.41 %, 약 0.42 %, 약 0.43 %, 약 0.44 %, 약 0.45 %, 약 0.46 %, 약 0.47 %, 약 0.48 %, 약 0.49 %, 약 0.50 %, 약 0.51 %, 약 0.52 %, 약 0.53 %, 약 0.54 %, 약 0.55 %, 약 0.56 %, 약 0.57 %, 약 0.58 %, 약 0.59 %, 또는 약 0.60 % Zn을 포함할 수 있다. 일부 예에서, Zn은 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %). 모든 백분율은 wt. %로 표현된다.
일부 예에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 약 0.001 % 내지 약 0.50 %(예를 들어, 약 0.01 % 내지 약 0.40 %, 약 0.05 % 내지 약 0.30 %, 또는 약 0.10 % 내지 약 0.25 %)의 양으로 Bi를 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.001 %, 약 0.002 %, 약 0.003 %, 약 0.004 %, 약 0.005 %, 약 0.006 %, 약 0.007 %, 약 0.008 %, 약 0.009 %, 약 0.01 %, 약 0.02 %, 약 0.03 %, 약 0.04 %, 약 0.05 %, 약 0.06 %, 약 0.07 %, 약 0.08 %, 약 0.09 %, 약 0.10 %, 약 0.11 %, 약 0.12 %, 약 0.13 %, 약 0.14 %, 약 0.15 %, 약 0.16 %, 약 0.17 %, 약 0.18 %, 약 0.19 %, 약 0.20 %, 약 0.21 %, 약 0.22 %, 약 0.23 %, 약 0.24 %, 약 0.25 %, 약 0.26 %, 약 0.27 %, 약 0.28 %, 약 0.29 %, 약 0.30 %, 약 0.31 %, 약 0.32 %, 약 0.33 %, 약 0.34 %, 약 0.35 %, 약 0.36 %, 약 0.37 %, 약 0.38 %, 약 0.39 %, 약 0.40 %, 약 0.41 %, 약 0.42 %, 약 0.43 %, 약 0.44 %, 약 0.45 %, 약 0.46 %, 약 0.47 %, 약 0.48 %, 약 0.49 %, 또는 약 0.50 % Bi를 포함할 수 있다. 모든 백분율은 wt. %로 표현된다.
일부 예에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 0.30 %(예를 들어, 0 % 내지 약 0.30 %, 약 0.001 % 내지 약 0.20 %, 또는 약 0.01 % 내지 약 0.15 %)의 양으로 Sb를 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.001 %, 약 0.002 %, 약 0.003 %, 약 0.004 %, 약 0.005 %, 약 0.006 %, 약 0.007 %, 약 0.008 %, 약 0.009 %, 약 0.01 %, 약 0.02 %, 약 0.03 %, 약 0.04 %, 약 0.05 %, 약 0.06 %, 약 0.07 %, 약 0.08 %, 약 0.09 %, 약 0.10 %, 약 0.11 %, 약 0.12 %, 약 0.13 %, 약 0.14 %, 약 0.15 %, 약 0.16 %, 약 0.17 %, 약 0.18 %, 약 0.19 %, 약 0.20 %, 약 0.21 %, 약 0.22 %, 약 0.23 %, 약 0.24 %, 약 0.25 %, 약 0.26 %, 약 0.27 %, 약 0.28 %, 약 0.29 %, 또는 약 0.30 % Sb를 포함할 수 있다. 일부 경우에, Sb가 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %). 모든 백분율은 wt. %로 표현된다.
일부 예에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 0.20 %(예를 들어, 0 % 내지 약 0.15 %, 약 0.001 % 내지 약 0.10 %, 또는 약 0.01 % 내지 약 0.05 %)의 양으로 Sr을 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.001 %, 약 0.002 %, 약 0.003 %, 약 0.004 %, 약 0.005 %, 약 0.006 %, 약 0.007 %, 약 0.008 %, 약 0.009 %, 약 0.01 %, 약 0.02 %, 약 0.03 %, 약 0.04 %, 약 0.05 %, 약 0.06 %, 약 0.07 %, 약 0.08 %, 약 0.09 %, 약 0.10 %, 약 0.11 %, 약 0.12 %, 약 0.13 %, 약 0.14 %, 약 0.15 %, 약 0.16 %, 약 0.17 %, 약 0.18 %, 약 0.19 %, 또는 약 0.20 % Sr을 포함할 수 있다. 일부 경우에, Sr이 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %). 모든 백분율은 wt. %로 표현된다.
일부 예에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 0.20 %(예를 들어, 0 % 내지 약 0.15 %, 약 0.0001 % 내지 약 0.10 %, 또는 약 0.0004 % 내지 약 0.10 %)의 양으로 Na를 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.0001 %, 약 0.0002 %, 약 0.0003 %, 약 0.0004 %, 약 0.0005 %, 약 0.0006 %, 약 0.0007 %, 약 0.0008 %, 약 0.0009 %, 약 0.001 %, 약 0.002 %, 약 0.003 %, 약 0.004 %, 약 0.005 %, 약 0.006 %, 약 0.007 %, 약 0.008 %, 약 0.009 %, 약 0.01 %, 약 0.02 %, 약 0.03 %, 약 0.04 %, 약 0.05 %, 약 0.06 %, 약 0.07 %, 약 0.08 %, 약 0.09 %, 약 0.10 %, 약 0.11 %, 약 0.12 %, 약 0.13 %, 약 0.14 %, 약 0.15 %, 약 0.16 %, 약 0.17 %, 약 0.18 %, 약 0.19 %, 또는 약 0.20 % Na를 포함할 수 있다. 일부 경우에, Na가 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %). 모든 백분율은 wt. %로 표현된다.
일부 예에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 0.25 %(예를 들어, 0 % 내지 약 0.25 %, 약 0.001 % 내지 약 0.20 %, 또는 약 0.01 % 내지 약 0.10 %)의 양으로 Ti를 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.001 %, 약 0.002 %, 약 0.003 %, 약 0.004 %, 약 0.005 %, 약 0.006 %, 약 0.007 %, 약 0.008 %, 약 0.009 %, 약 0.01 %, 약 0.02 %, 약 0.03 %, 약 0.04 %, 약 0.05 %, 약 0.06 %, 약 0.07 %, 약 0.08 %, 약 0.09 %, 약 0.10 %, 약 0.11 %, 약 0.12 %, 약 0.13 %, 약 0.14 %, 약 0.15 %, 약 0.16 %, 약 0.17 %, 약 0.18 %, 약 0.19 %, 약 0.20 %, 약 0.21 %, 약 0.22 %, 약 0.23 %, 약 0.24 %, 또는 약 0.25 % Ti를 포함할 수 있다. 일부 경우에, Ti가 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %). 모든 백분율은 wt. %로 표현된다. 전술한 양의 티타늄은 용융 상태에서 클래드 알루미늄 합금의 습윤성을 향상시킬 수 있음이 발견되었다.
일부 예에서, 합금은 합금의 총 중량을 기준으로 최대 약 0.10 %(예를 들어, 0 % 내지 약 0.05 %, 약 0.001 % 내지 약 0.04 %, 또는 약 0.01 % 내지 약 0.03 %)의 양으로 크롬(Cr)을 포함한다. 예를 들어, 합금은 약 0.001 %, 약 0.002 %, 약 0.003 %, 약 0.004 %, 약 0.005 %, 약 0.006 %, 약 0.007 %, 약 0.008 %, 약 0.009 %, 약 0.01 %, 약 0.02 %, 약 0.03 %, 약 0.04 %, 약 0.05 %, 약 0.06 %, 약 0.07 %, 약 0.08 %, 약 0.09 %, 또는 약 0.10 % Cr을 포함할 수 있다. 일부 경우에, Cr이 합금에 존재하지 않는다 (즉, 0 %). 모든 백분율은 wt. %로 표현된다.
선택적으로, 합금 조성물은 때로 불순물로 지칭되는 다른 미량 원소를, 각각 약 0.05 % 이하, 0.04 % 이하, 0.03 % 이하, 0.02 % 이하, 또는 0.01 % 이하의 양으로 추가로 포함할 수 있다. 이러한 불순물은 Ga, V, Ni, Sc, Ag, B, Zr, Li, Pb, Sn, Ca, Hf, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 따라서, Ga, V, Ni, Sc, Ag, B, Zr, Li, Pb, Sn, Ca, 또는 Hf는 합금에 0.05 % 이하, 0.04 % 이하, 0.03 % 이하, 0.02 % 이하, 또는 0.01 % 이하의 양으로 존재할 수 있다. 특정 양태에서, 모든 불순물의 합계는 0.15 %(예를 들어, 0.10 %)를 초과하지 않는다. 모든 백분율은 wt. %로 표현된다. 특정 양태에서, 합금의 나머지 백분율은 알루미늄이다.
클래딩 층(들)의 두께는 1 마이크론 내지 100 마이크론일 수 있다. 예를 들어, 클래딩 층(들)은 5 마이크론 내지 90 마이크론, 10 마이크론 내지 80 마이크론, 15 마이크론 내지 70 마이크론, 20 마이크론 내지 60 마이크론, 25 마이크론 내지 55 마이크론, 30 마이크론 내지 50 마이크론, 5 마이크론 내지 50 마이크론, 10 마이크론 내지 40 마이크론, 또는 15 마이크론 내지 35 마이크론일 수 있다.
클래딩 층(들)의 두께는 각각 클래드 알루미늄 합금 제품에서 코어 층 두께의 최대 40 %일 수 있다. 예를 들어, 클래딩 층(들)은 클래드 알루미늄 합금 제품에서 코어 층 두께의 40 %, 39 %, 38 %, 37 %, 36 %, 35 %, 34 %, 33 %, 32 %, 31 %, 30 %, 29 %, 28 %, 27 %, 26 %, 25 %, 24 %, 23 %, 22 %, 21 %, 20 %, 19 %, 18 %, 17 %, 16.5 %, 16 %, 15.5 %, 15 %, 14.5 %, 14 %, 13.5 %, 13 %, 12.5 %, 12 %, 11.5 %, 11 %, 10.5 %, 10 %, 9.5 %, 9 %, 8.5 %, 8 %, 7.5 %, 7 %, 6.5 %, 또는 6%일 수 있다.
일부 구체예에서, 클래딩 층(들)의 개시 온도는 경납땜된 접합부의 특성 제어에 중요하다. 개시 온도는 알루미늄 합금, 이 경우에는 클래딩 층(들)이 용융되기 시작하는(즉, 용융 개시) 온도를 지칭한다. 본원에 기재된 클래딩 층(들)은 알루미늄 합금 제품(예를 들어, 열교환기)에서 코어 층과 다른 구성요소 사이의 용융된 클래딩 층(들)의 양호한 확산을 촉진하는 개시 온도를 갖는다. 클래딩 층(들)의 개시 온도가 높은 경우 (예를 들어, 600 ℃ 이상), 고체 접합부를 형성하는 용융된 클래딩 층(들)의 퍼짐이 충분하지 않으므로 우수한 경납땜 접합부를 형성하는 능력이 감소한다. 일부 구체예에서, 클래딩 층(들)의 개시 온도는 약 500 ℃ 내지 약 600 ℃(예를 들어, 약 510 ℃ 내지 약 595 ℃, 약 525 ℃ 내지 약 590 ℃, 약 540 ℃ 내지 약 585 ℃, 약 550 ℃ 내지 약 580 ℃, 또는 약 560 ℃ 내지 약 575 ℃)이다. 일부 구체예에서, 클래딩 층(들)의 개시 온도는 약 560 ℃ 내지 약 580 ℃이다.
또한, 낮은 용융 온도를 갖는 클래딩 층(들)은 용융 시 증가된 유동성을 나타낸다. 클래딩 층(들)의 융점이 높은 경우, 고체 접합부를 형성할 수 있는 용융된 클래딩 층이 충분하지 않으므로 가공성 또는 우수한 경납땜 접합부를 형성하는 능력이 감소한다. 일부 구체예에서, 클래딩 층(들)의 융점은 약 600 ℃ 내지 약 700 ℃(예를 들어, 약 610 ℃ 내지 약 690 ℃, 약 615 ℃ 내지 약 680 ℃, 약 620 ℃ 내지 약 670 ℃, 약 630 ℃ 내지 약 660 ℃, 또는 약 640 ℃ 내지 약 665 ℃)이다. 일부 구체예에서, 하나 이상의 클래딩 층(들)은 상이한 조성을 가지므로, 상이한 개시 온도 및 융점을 갖는다.
코어 층
본 개시내용은 적어도 하나의 클래드 알루미늄 합금 층 및 코어 층을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품을 추가로 제공한다. 코어 알루미늄 합금은 일반적으로 "평생 코어 합금"으로 설명되는 합금일 수 있으며, 이는 코어 층이 코어를 통한 부식을 낮추는 메커니즘을 사용함을 의미한다. 그러한 합금의 한 예가 미국 특허 번호 9,546,829에 설명되며, 이의 내용은 본원에 참조로 포함된다. 미국 특허 번호 9,546,829에 논의된 바와 같이, 코어 합금 중의 더 높은 Si 함량은 AlMnSi 분산질의 형성을 유도하여 매트릭스의 분산질 강화를 야기한다. 결과는 또한 개선된 경납땜 후 내부식성을 유발하는 경납땜 동안, Si의 존재가 최대 0.4%의 높은 Si 함량에서도 효과적인 조밀한 석출물 밴드(DPB)의 형성을 유발함을 보여준다. 또한, 이 특허는 높은 Fe 함량의 존재가 더 높은 경납땜 후 강도를 유발함을 개시한다. 더 높은 Fe 함량이 코어 층에서 해로운 부식 거동을 유발할 수 있지만, 이 효과는 Ti를 첨가하여, 부식 거동을 개선하는 경납땜 후 조건에서 Ti 농후 밴드를 생성함으로써 완화되었다. 이론에 얽매이지 않고, Ti를 포함하는 코어 알루미늄 합금과 함께 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금을 사용하는 것은 경납땜 패키지에 내부식성을 유리하게 제공하는 것으로 밝혀졌다.
일부 구체예에서, 코어 층은 3xxx 시리즈 알루미늄 합금 또는 6xxx 시리즈 알루미늄 합금이다. 본원에 기재된 코어 층에서 사용하기에 적합한 3xxx 시리즈 알루미늄 합금은, 예를 들어, AA3002, AA3102, AA3003, AA3103, AA3103A, AA3103B, AA3203, AA3403, AA3004, AA3004A, AA3104, AA3204, AA3304, AA3005, AA3005A, AA3105, AA3105A, AA3105B, AA3007, AA3107, AA3207, AA3207A, AA3307, AA3009, AA3010, AA3110, AA3011, AA3012, AA3012A, AA3013, AA3014, AA3015, AA3016, AA3017, AA3019, AA3020, AA3021, AA3025, AA3026, AA3030, AA3130, 및 AA3065를 포함한다.
본원에 기재된 코어 층에서 사용하기에 적합한 6xxx 시리즈 알루미늄 합금은, 예를 들어, AA6101, AA6101A, AA6101B, AA6201, AA6201A, AA6401, AA6501, AA6002, AA6003, AA6103, AA6005, AA6005A, AA6005B, AA6005C, AA6105, AA6205, AA6305, AA6006, AA6106, AA6206, AA6306, AA6008, AA6009, AA6010, AA6110, AA6110A, AA6011, AA6111, AA6012, AA6012A, AA6013, AA6113, AA6014, AA6015, AA6016, AA6016A, AA6116, AA6018, AA6019, AA6020, AA6021, AA6022, AA6023, AA6024, AA6025, AA6026, AA6027, AA6028, AA6031, AA6032, AA6033, AA6040, AA6041, AA6042, AA6043, AA6151, AA6351, AA6351A, AA6451, AA6951, AA6053, AA6055, AA6056, AA6156, AA6060, AA6160, AA6260, AA6360, AA6460, AA6460B, AA6560, AA6660, AA6061, AA6061A, AA6261, AA6361, AA6162, AA6262, AA6262A, AA6063, AA6063A, AA6463, AA6463A, AA6763, A6963, AA6064, AA6064A, AA6065, AA6066, AA6068, AA6069, AA6070, AA6081, AA6181, AA6181A, AA6082, AA6082A, AA6182, AA6091, 및 AA6092를 포함한다.
일부 구체예에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 내부식성이고 열교환기를 위한 튜빙 제조에 사용하기 위한 경납땜 패키지를 제공한다. 일부 구체예에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 약 0.10 wt. % 내지 약 0.20 wt. % Ti를 포함하는 알루미늄-포함 합금의 코어 층을 포함한다. 일부 구체예에서, 코어 층은 최대 약 0.25 wt. % Si, 최대 약 0.35 wt. % Fe, 약 0.50 wt. % 내지 약 0.65 wt. % Cu, 약 1.4 wt. % 내지 약 1.6 wt. % Mn, 약 0.06 wt. % 내지 약 0.62 wt. % Mg, 최대 약 0.05 wt. % Cr, 최대 약 0.04 wt. % Zn, 약 0.10 wt. % 내지 약 0.20 wt. % Ti, 최대 약 0.05 wt. % Sr, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 알루미늄을 포함하는 합금으로 만들어진다. 일부 구체예에서, 코어 층은 최대 약 0.25 wt. % Si, 최대 약 0.25 wt. % Fe, 약 0.50 wt. % 내지 약 0.65 wt. % Cu, 약 1.4 wt. % 내지 약 1.6 wt. % Mn, 약 0.06 wt. % 내지 약 0.14 wt. % Mg, 최대 약 0.05 wt. % Cr, 최대 약 0.04 wt. % Zn, 약 0.10 wt. % 내지 약 0.20 wt. % Ti, 최대 약 0.05 wt. % Sr, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 알루미늄을 포함하는 합금으로 만들어진다.
일부 구체예에서, 코어 합금은 약 0.04 wt. % 내지 약 0.40 wt. % Si, 약 0.50 wt. % 내지 약 1.0 wt. % Cu, 약 0.005 wt. % 내지 약 0.15 wt. % Ti, 약 0.20 wt. % 내지 약 0.50 wt. % Fe, 약 0.0 wt. % 내지 약 0.29 wt. % Mg, 약 1.4 wt. % 내지 약 1.70 wt. % Mn, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 코어 합금은 약 0.05 wt. % 내지 약 0.34 wt. % Si, 약 0.50 wt. % 내지 약 0.95 wt. % Cu, 약 0.01 wt. % 내지 약 0.15 wt. % Ti, 약 0.25 wt. % 내지 약 0.45 wt. % Fe, 약 0.0 wt. % 내지 약 0.27 wt. % Mg, 약 1.45 wt. % 내지 약 1.65 wt. % Mn, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 코어 합금은 약 0.16 wt. % 내지 약 0.50 wt. % Si, 약 0.50 wt. % 내지 약 1.1 wt. % Cu, 약 0.001 wt. % 내지 약 0.20 wt. % Ti, 약 0.15 wt. % 내지 약 0.55 wt. % Fe, 약 0.0 wt. % 내지 약 0.35 wt. % Mg, 1.3 wt. % 내지 약 1.8 wt. % Mn, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 코어 합금은 약 0.16 wt. % 내지 약 0.40 wt. % Si, 약 0.50 wt. % 내지 약 1.0 wt. % Cu, 약 0.005 wt. % 내지 약 0.15 wt. % Ti, 약 0.20 wt. % 내지 약 0.50 wt. % Fe, 약 0.0 wt. % 내지 약 0.29 wt. % Mg, 약 1.4 wt. % 내지 약 1.7 wt. % Mn, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 코어 합금은 약 0.16 wt. % 내지 약 0.40 wt. % Si, 약 0.50 wt. % 내지 약 1.0 wt. % Cu, 약 0.005 wt. % 내지 약 0.15 wt. % Ti, 약 0.20 wt. % 내지 약 0.40 wt. % Fe, 약 0.0 wt. % 내지 약 0.29 wt. % Mg, 약 1.4 wt. % 내지 약 1.7 wt. % Mn, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 코어 합금은 약 0.16 wt. % 내지 약 0.34 wt. % Si, 약 0.50 wt. % 내지 약 0.95 wt. % Cu, 약 0.01 wt. % 내지 약 0.15 wt. % Ti, 약 0.25 wt. % 내지 약 0.45 wt. % Fe, 약 0.0 wt. % 내지 약 0.27 wt. % Mg, 약 1.45 wt. % 내지 약 1.65 wt. % Mn, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 코어 합금은 약 0.20 wt. % 내지 약 0.50 wt. % Si, 약 0.52 wt. % 내지 약 0.80 wt. % Cu, 약 0.11 wt. % 내지 약 0.20 wt. % Ti, 약 0.25 wt. % 내지 약 0.55 wt. % Fe, 약 0.0 wt. % 내지 약 0.20 wt. % Mg, 약 1.51 wt. % 내지 약 1.80 wt. % Mn, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 코어 합금은 약 0.20 wt. % 내지 약 0.50 wt. % Si, 약 0.52 wt. % 내지 약 0.75 wt. % Cu, 약 0.11 wt. % 내지 약 0.20 wt. % Ti, 약 0.25 wt. % 내지 약 0.55 wt. % Fe, 약 0.0 wt. % 내지 약 0.20 wt. % Mg, 약 1.51 wt. % 내지 약 1.80 wt. % Mn, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 코어 합금은 약 0.20 wt. % 내지 약 0.40 wt. % Si, 약 0.52 wt. % 내지 약 0.70 wt. % Cu, 약 0.11 wt. % 내지 약 0.18 wt. % Ti, 약 0.25 wt. % 내지 약 0.55 wt. % Fe, 약 0.0 wt. % 내지 약 0.20 wt. % Mg, 약 1.51 wt. % 내지 약 1.75 wt. % Mn, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 코어 합금은 최대 약 0.25 wt. % Si, 약 0.15 wt. % 내지 약 0.55 wt. % Fe, 약 0.50 wt. % 내지 약 0.60 wt. % Cu, 약 1.4 wt. % 내지 약 1.6 wt. % Mn, 약 0.06 wt. % 내지 약 0.14 wt. % Mg, 최대 약 0.05 wt. % Cr, 최대 약 0.04 wt. % Zn, 약 0.10 wt. % 내지 약 0.20 wt. %의 Ti, 최대 약 0.05 wt. %의 Sr, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 코어 합금은 약 0.16 wt. % 내지 약 0.25 wt. % Si, 약 0.15 wt. % 내지 약 0.55 wt. % Fe, 약 0.50 wt. % 내지 약 0.60 wt. % Cu, 약 1.4 wt. % 내지 약 1.6 wt. % Mn, 약 0.06 wt. % 내지 약 0.30 wt. % Mg, 최대 약 0.05 wt. % Cr, 최대 약 0.04 wt. % Zn, 약 0.10 wt. % 내지 약 0.20 wt. %의 Ti, 최대 약 0.05 wt. %의 Sr, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함한다. 또 다른 구체예에서, 코어 합금은 약 0.16 wt. % 내지 약 0.25 wt. % Si, 약 0.15 wt. % 내지 약 0.55 wt. % Fe, 약 0.50 wt. % 내지 약 0.60 wt. % Cu, 약 1.4 wt. % 내지 약 1.6 wt. % Mn, 약 0.0 wt. % 내지 약 0.30 wt. % Mg, 최대 약 0.05 wt. % Cr, 최대 약 0.04 wt. % Zn, 약 0.10 wt. % 내지 약 0.20 wt. % Ti, 최대 약 0.05 wt. % Sr, 최대 약 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al를 포함한다.
코어 층의 두께는 약 100 마이크론 내지 약 4000 마이크론일 수 있다. 예를 들어, 코어 층은 약 150 마이크론 내지 약 3500 마이크론, 약 200 마이크론 내지 약 3000 마이크론, 약 250 마이크론 내지 약 2500 마이크론, 약 300 마이크론 내지 약 2000 마이크론, 약 350 마이크론 내지 약 1500 마이크론, 약 400 마이크론 내지 약 1000 마이크론, 약 450 마이크론 내지 약 900 마이크론, 약 500 마이크론 내지 약 800 마이크론, 또는 약 550 마이크론 내지 약 700 마이크론일 수 있다.
코어 층으로서 사용하기 위한 위에 기재된 합금은 부식에 대해 저항성이고 우수한 기계적 특성을 갖는다. 합금은 제1 및 제2 계면(즉, 코어 합금과 제1 및 제2 클래딩 층 사이)에서 조밀한 석출물의 희생 밴드를 생성하도록 배합된다. 본원에서 사용된 희생적은 조밀한 석출물 밴드 영역이 코어 층보다 우선적으로 부식될 것임을 의미한다. 조밀 석출물 밴드 영역은 경납땜 사이클 동안 형성될 수 있다. 이 밴드는 미국 특허 번호 5,041,343, 미국 특허 번호 5,037,707, 미국 특허 번호 6,019,939 및 국제 특허 공개 번호 WO 94/22633에 기재된 바와 같이 외부로부터 튜브의 천공을 방지하고 코어 층의 내부식성을 향상시키고, 이들 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 조밀 석출물의 밴드는 전형적으로 약 20-50 μm(예를 들어, 약 25-40 μm)의 두께를 갖는다.
경납땜 시트 패키지
클래드 알루미늄 합금 제품은 당업자에게 공지된 임의의 제조 방법을 사용하여 하나 이상의 클래딩 층(들) 및 코어 층으로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 클래드 알루미늄 합금 제품은 하나 이상의 클래딩 층(들)을 코어 층에 결합하기 위해 열간 금속 압연 등에 의해 제조될 수 있다. 클래드 알루미늄 합금 제품은 아래에 보다 상세하게 설명되는 용융 주조에 의해 형성될 수 있다. 선택적으로, 클래드 알루미늄 합금 제품은 그 전체가 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 공개 번호 2005/0011630에 기재된 바와 같이 복합 주조 잉곳을 열간 압연 및 냉간 압연하는 것을 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있다. 생성된 클래드 알루미늄 합금 제품은 금속 부품에 경납땜될 때 우수한 내부식성을 제공한다.
일부 구체예에서, 클래드 알루미늄 합금 시트는 일단 형성되면 당업자에게 공지된 임의의 튜브 형성 방법에 의해 튜브 형태로 전환될 수 있다. 예를 들어, 클래드 알루미늄 합금 시트는 접힘 또는 용접에 의해 튜브 형태로 전환될 수 있다. 생성된 튜브는 예를 들어 열교환기에서 사용될 수 있다. 선택적으로, 핀이 시트 또는 클래드 알루미늄 합금 시트로부터 형성된 튜브에 부착될 수 있다.
제조 및 가공 방법
특정 양태에서, 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품 제조 또는 제작 공정, 그뿐만 아니라 클래드 알루미늄 합금 제품을 사용하는 물체 제작 공정이 본 개시내용의 범위 내에 또한 포함된다. 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품은 본 문서에서 설명되고 나타난 기술 단계 중 적어도 일부를 포함하는 공정에 의해 제작될 수 있다. 본 문서에 포함된 공정의 설명 및 예시는 비제한적임을 이해해야 한다. 본원에 설명된 공정 단계는 다양한 방식으로 조합되고 수정될 수 있으며 클래드 알루미늄 합금 제품 또는 그러한 합금으로부터 형태 및 물체를 제작하기 위해 적합하게 사용될 수 있다. 본원에 명시적으로 설명되지는 않지만, 야금 및 알루미늄 가공 및 제작 분야에서 일반적으로 사용되는 공정 단계 및 조건이 또한 본 개시내용의 범위 내에 속하는 공정에 포함될 수 있다. 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층 제조 공정이 아래에 더 자세히 설명된다.
주조
본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층은 당업자에게 공지인 주조 방법을 사용하여 주조될 수 있다. 예를 들어, 주조 공정은 직접 냉각(direct chill, DC) 주조 공정을 포함할 수 있다. DC 주조 공정은 당업자에게 공지된 표준에 따라 수행된다. DC 공정은 잉곳을 제공할 수 있다. 선택적으로, 잉곳은 다운스트림 가공 전에 스캘핑될 수 있다. 선택적으로, 주조 공정은 DC 주조 공정 대신 연속 캐스팅(continuous casting, CC) 공정을 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층은 "용융 주조"를 사용하여 주조될 수 있고, 이는 상표명 FUSION™(Novelis, Atlanta, US)로도 지칭될 수 있고, 예를 들어 그 내용이 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 번호 7,472,740에 설명된다. 일반적으로, 용융 주조는 복합 또는 다층 금속 잉곳의 주조 공정이다. FUSION™(Novelis, Atlanta, US) 공정에 의한 주조가 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 제조에 사용될 때, 클래딩 층으로서 사용하기 위한 알루미늄 합금은 부분적으로 응고된 코어 합금의 한 면 또는 양면에서 응고된다. 용융 주조 공정은 일반적으로 공급 말단 및 출구 말단이 있는 주형을 사용한다. 용융된 금속은 공급 말단에서 첨가되고, 응고된 잉곳은 주형의 출구 말단으로부터 추출된다. 분배기 벽은 공급 말단을 적어도 둘의 개별 공급 챔버로 분배하기 위해 사용된다. 분배기 벽은 주형의 출구 말단의 위에서 종료된다. 각각의 공급 챔버는 적어도 하나의 다른 공급 챔버에 인접한다. 인접한 공급 챔버의 각각의 쌍에 대해, 제1 합금의 스트림은 한 쌍의 챔버 중 하나에 공급되어 제1 챔버에 금속 풀을 형성한다. 제2 합금의 스트림은 한 쌍의 공급 챔버 중 두 번째를 통해 공급되어 제2 챔버에 금속 풀을 형성한다. 제1 금속 풀은 제1 풀을 냉각시키기 위한 한 쌍의 챔버 사이의 분배기 벽과 접촉하여, 분배기 벽에 인접한 자체 지지 표면을 형성한다. 이후 제2 금속 풀은 제1 풀과 접촉하여, 자체 지지 표면의 온도가 제1 합금의 고상선 온도보다 낮은 지점에서 제2 풀이 먼저 제1 풀의 자체 지지 표면과 접촉한다. 두 합금 풀은 두 층으로서 접합되고 냉각되어 복합물 또는 다층 잉곳을 형성하며, 이는 "패키지"로도 지칭된다. 용융 주조에 의해 수득된 다층 잉곳은 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 범위 내에 포함된다.
이후 주조 알루미늄 합금은 추가의 가공 단계를 거칠 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 가공 방법 균질화, 열간 압연, 냉간 압연, 및/또는 어닐링 단계를 포함할 수 있다.
균질화
균질화 단계는 약, 또는 적어도 약, 570 ℃(예를 들어, 적어도 약 570 ℃, 적어도 약 580 ℃, 적어도 약 590 ℃, 적어도 약 600 ℃, 적어도 약 610 ℃, 또는 그 사이의 임의의 온도)의 균질화 온도를 달성하기 위해 본원에 기재된 주조 알루미늄 합금을 가열하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주조 알루미늄 합금은 약 570 ℃ 내지 약 620 ℃, 약 575 ℃ 내지 약 615 ℃, 약 585 ℃ 내지 약 610 ℃, 또는 약 590 ℃ 내지 약 605 ℃의 온도로 가열될 수 있다. 일부 경우에, 균질화 온도로의 가열 속도는 약 100 ℃/시간 이하, 약 75 ℃/시간 이하, 약 50 ℃/시간 이하, 약 40 ℃/시간 이하, 약 30 ℃/시간 이하, 약 25 ℃/시간 이하, 약 20 ℃/시간 이하, 약 15 ℃/시간 이하, 또는 약 10 ℃/시간 이하일 수 있다. 다른 경우에, 균질화 온도로의 가열 속도는 약 10 ℃/분 내지 약 100 ℃/분 (예를 들어, 약 10 ℃/분 내지 약 90 ℃/분, 약 10 ℃/분 내지 약 70 ℃/분, 약 10 ℃/분 내지 약 60 ℃/분, 약 20 ℃/분 내지 약 90 ℃/분, 약 30 ℃/분 내지 약 80 ℃/분, 약 40 ℃/분 내지 약 70 ℃/분, 또는 약 50 ℃/분 내지 약 60 ℃/분)일 수 있다.
일부 구체예에서, 이후 주조 알루미늄 합금은 일정 기간 동안 소킹(즉, 지시된 온도에서 유지)되도록 허용된다. 하나의 비제한적인 예에 따르면, 주조 알루미늄 합금은 최대 약 5 시간 (예를 들어, 포괄적으로, 약 10 분 내지 약 5 시간) 동안 소킹되도록 허용된다. 예를 들어, 주조 알루미늄 합금은 적어도 570 ℃의 온도에서 10 분, 20 분, 30 분, 1 시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간, 5 시간, 또는 그 사이의 임의의 시간 동안 소킹될 수 있다.
일부 구체예에서, 주조 알루미늄 합금은 제1 온도로부터 제1 온도보다 낮은 제2 온도로 냉각될 수 있다. 일부 예에서, 제2 온도는 약 555 ℃ 초과(예를 들어, 약 560 ℃, 약 565 ℃, 약 570 ℃, 또는 약 575 ℃ 초과)이다. 예를 들어, 주조 알루미늄 합금은 약 555 ℃ 내지 약 590 ℃, 약 560 ℃ 내지 약 575 ℃, 약 565 ℃ 내지 약 580 ℃, 약 570 ℃ 내지 약 585 ℃, 약 565 ℃ 내지 약 570 ℃, 약 570 ℃ 내지 약 590 ℃, 또는 약 575 ℃ 내지 약 585 ℃의 제2 온도로 냉각될 수 있다. 제2 온도로의 냉각 속도는 약 10 ℃/분 내지 약 100 ℃/분(예를 들어, 약 20 ℃/분 내지 약 90 ℃/분, 약 30 ℃/분 내지 약 80 ℃/분, 약 10 ℃/분 내지 약 90 ℃/분, 약 10 ℃/분 내지 약 70 ℃/분, 약 10 ℃/분 내지 약 60 ℃/분, 약 40 ℃/분 내지 약 70 ℃/분, 또는 약 50 ℃/분 내지 약 60 ℃/분)일 수 있다.
일부 구체예에서, 이후 주조 알루미늄 합금은 일정 기간 동안 제2 온도에서 소킹되도록 허용될 수 있다. 특정 경우에, 잉곳은 최대 약 5 시간(예를 들어, 10 분 내지 5 시간) 동안 소킹되도록 허용된다. 예를 들어, 잉곳은 약 560 ℃ 내지 약 590 ℃의 온도에서 10 분, 20 분, 30 분, 1 시간, 2 시간, 3 시간, 4 시간, 5 시간, 그 사이의 임의의 시간 동안 소킹될 수 있다.
열간 압연
균질화 단계 후, 열간 압연 단계가 수행될 수 있다. 특정 경우에, 주조 알루미늄 합금은 약 560 ℃ 내지 약 600 ℃의 열간 밀 진입 온도로 열간 압연된다. 예를 들어, 진입 온도는 약 560 ℃, 약 565 ℃, 약 570 ℃, 약 575 ℃, 약 580 ℃, 약 585 ℃, 약 590 ℃, 약 595 ℃, 또는 약 600 ℃일 수 있다. 특정 경우에, 열간 압연 출구 온도는 약 290 ℃ 내지 약 350 ℃(예를 들어, 약 310 ℃ 내지 약 340 ℃) 범위일 수 있다. 예를 들어, 열간 압연 출구 온도는 약 290 ℃, 약 295 ℃, 약 300 ℃, 약 305 ℃, 약 310 ℃, 약 315 ℃, 약 320 ℃, 약 325 ℃, 약 330 ℃, 약 335 ℃, 약 340 ℃, 약 345 ℃, 약 350 ℃, 또는 그 사이의 임의의 온도일 수 있다.
특정 경우에, 주조 알루미늄 합금은 약 2 mm 내지 약 15 mm 두께 게이지(예를 들어, 약 2.5 mm 내지 약 12 mm 두께 게이지)로 열간 압연될 수 있다. 예를 들어, 주조 알루미늄 합금은 약 2 mm 두께 게이지, 약 2.5 mm 두께 게이지, 약 3 mm 두께 게이지, 약 3.5 mm 두께 게이지, 약 4 mm 두께 게이지, 약 5 mm 두께 게이지, 약 6 mm 두께 게이지, 약 7 mm 두께 게이지, 약 8 mm 두께 게이지, 약 9 mm 두께 게이지, 약 10 mm 두께 게이지, 약 11 mm 두께 게이지, 약 12 mm 두께 게이지, 약 13 mm 두께 게이지, 약 14 mm 두께 게이지, 또는 약 15 mm 두께 게이지로 열간 압연될 수 있다. 특정 경우에, 주조 알루미늄 합금은 15 mm 초과의 게이지로 열간 압연될 수 있다 (즉, 플레이트). 다른 경우에, 주조 알루미늄 합금은 4 mm 미만의 게이지로 열간 압연될 수 있다 (즉, 시트).
냉간 압연
냉간 압연 단계는 열간 압연 단계 후 수행될 수 있다. 특정 양태에서, 열간 압연 단계로부터의 압연된 제품은 시트로 냉간 압연될 수 있다 (예를 들어, 약 4.0 mm 미만). 특정 양태에서, 압연된 제품은 약 0.4 mm 내지 약 1.0 mm, 약 1.0 mm 내지 약 3.0 mm, 또는 약 3.0 mm 내지 약 4.0 mm 미만의 두께로 냉간 압연된다. 특정 양태에서, 합금은 약 3.5 mm 이하, 약 3 mm 이하, 약 2.5 mm 이하, 약 2 mm 이하, 약 1.5 mm 이하, 약 1 mm 이하, 약 0.5 mm 이하, 약 0.4 mm 이하, 약 0.3 mm 이하, 약 0.2 mm 이하, 또는 약 0.1 mm 이하로 냉간 압연된다. 예를 들어, 압연된 제품은 약 0.1 mm, 약 0.2 mm, 약 0.3 mm, 약 0.4 mm, 약 0.5 mm, 약 0.6 mm, 약 0.7 mm, 약 0.8 mm, 약 0.9 mm, 약 1.0 mm, 약 1.1 mm, 약 1.2 mm, 약 1.3 mm, 약 1.4 mm, 약 1.5 mm, 약 1.6 mm, 약 1.7 mm, 약 1.8 mm, 약 1.9 mm, 약 2.0 mm, 약 2.1 mm, 약 2.2 mm, 약 2.3 mm, 약 2.4 mm, 약 2.5 mm, 약 2.6 mm, 약 2.7 mm, 약 2.8 mm, 약 2.9 mm, 약 3.0 mm, 약 3.1 mm, 약 3.2 mm, 약 3.3 mm, 약 3.4 mm, 약 3.5 mm, 약 3.6 mm, 약 3.7 mm, 약 3.8 mm, 약 3.9 mm, 약 4.0 mm, 또는 그 사이의 임의의 두께로 냉간 압연될 수 있다.
한 경우에, 본원에 기재된 알루미늄 합금 가공 방법은 다음 단계를 포함할 수 있다. 균질화 단계는 본원에 기재된 주조 알루미늄 합금을 가열함으로써 수행되어 약 12 시간의 기간에 걸쳐 약 590 ℃의 균질화 온도를 달성할 수 있고, 여기서 주조 알루미늄 합금은 약 590 ℃의 온도에서 약 2 시간 동안 소킹되도록 허용된다. 이후 주조 알루미늄 합금은 약 580 ℃로 냉각되고 약 2 시간 동안 580 ℃에서 소킹되도록 허용될 수 있다. 이후 주조 알루미늄 합금은 적합한 게이지로 열간 압연될 수 있다. 이후 주조 알루미늄 합금은 원하는 게이지로 냉간 압연될 수 있다.
어닐링
선택적으로, 알루미늄 합금은 실온으로부터 약 200 ℃ 내지 약 400 ℃(예를 들어, 약 210 ℃ 내지 약 375 ℃, 약 220 ℃ 내지 약 350 ℃, 약 225 ℃ 내지 약 345 ℃, 또는 약 250 ℃ 내지 약 320 ℃)의 어닐링 온도로 가열하여 어닐링될 수 있다. 일부 경우에, 어닐링 온도로의 가열 속도는 약 100 ℃/시간 이하, 약 75 ℃/시간 이하, 약 50 ℃/시간 이하, 약 40 ℃/시간 이하, 약 30 ℃/시간 이하, 약 25 ℃/시간 이하, 약 20 ℃/시간 이하, 약 15 ℃/시간 이하, 또는 약 10 ℃/시간 이하일 수 있다. 합금은 온도에서 일정 기간 동안 소킹될 수 있다. 특정 양태에서, 합금은 최대 약 6 시간(예를 들어, 약 10 초 내지 약 6 시간) 동안 소킹되도록 허용된다. 예를 들어, 합금은 약 230 ℃ 내지 약 370 ℃의 온도에서 약 20 초, 약 25 초, 약 30 초, 약 35 초, 약 40 초, 약 45 초, 약 50 초, 약 55 초, 약 60 초, 약 65 초, 약 70 초, 약 75 초, 약 80 초, 약 85 초, 약 90 초, 약 95 초, 약 100 초, 약 105 초, 약 110 초, 약 115 초, 약 120 초, 약 125 초, 약 130 초, 약 135 초, 약 140 초, 약 145 초, 약 150 초, 약 5 분, 약 10 분, 약 15 분, 약 20 분, 약 25 분, 약 30 분, 약 35 분, 약 40 분, 약 45 분, 약 50 분, 약 55 분, 약 60 분, 약 65 분, 약 70 분, 약 75 분, 약 80 분, 약 85 분, 약 90 분, 약 95 분, 약 100 분, 약 105 분, 약 110 분, 약 115 분, 약 120 분, 약 2.5 시간, 약 3 시간, 약 3.5 시간, 약 4 시간, 약 4.5 시간, 약 5 시간, 약 5.5 시간, 약 6 시간, 또는 그 사이의 임의의 시간 동안 소킹될 수 있다. 일부 예에서, 합금은 어닐링되지 않는다.
일부 예에서, 합금은 약 40 ℃/시간 내지 약 50 ℃/시간의 일정 속도로 약 200 ℃ 내지 약 400 ℃의 어닐링 온도로 가열된다. 일부 양태에서, 합금은 약 3 시간 내지 약 5 시간 동안 (예를 들어, 약 4 시간 동안) 어닐링 온도에서 소킹되도록 허용된다. 일부 경우에, 합금은 어닐링 온도로부터 약 40 ℃/시간 내지 약 50 ℃/시간의 일정 속도로 냉각된다. 일부 예에서, 합금은 어닐링되지 않는다.
특성 및 이점
클래드 알루미늄 합금 제품의 기계적 특성은 원하는 용도에 따라 다양한 공정 조건에 의해 제어될 수 있다. 클래드 알루미늄 합금 제품은 H 템퍼(예를 들어, HX1, HX2, HX3 HX4, HX5, HX6, HX7, HX8, 또는 HX9 템퍼)에서 생성(또는 제공)될 수 있다. 한 예로서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 H19 템퍼에서 생성(또는 제공)될 수 있다. H19 템퍼는 냉간 압연된 제품을 지칭한다. 또 다른 예로서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 H24 템퍼에서 생성(또는 제공)될 수 있다. H24 템퍼는 냉간 압연되고 부분적으로 어닐링된 제품을 지칭한다. 추가의 예로서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 O 컨디션 또는 템퍼에서 생성(또는 제공)될 수 있다.
일부 비제한적 예에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 H 템퍼(예를 들어, H19 템퍼 및 H24 템퍼)에서 높은 강도 및 O 템퍼에서 높은 성형성(즉, 굽힘성)을 갖는다. 일부 비제한적 예에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 기존의 클래드 알루미늄 합금 제품과 비교하여 H 템퍼(예를 들어, H19 템퍼 및 H24 템퍼) 및 O 템퍼에서 우수한 내부식성을 갖는다.
본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품은 부식성 용제의 사용 없이 기존의 클래딩 합금보다 부식에 더 잘 견디는 경납땜 접합부를 생성할 수 있다. 본 클래드 알루미늄 합금 제품의 장점은 경납땜 후 생성된 경화된 충전재 합금이 기존의 클래딩 합금에 의해 생성된 경화된 충전재 합금보다 부식에 더 잘 저항할 수 있다는 점이다. 개선된 내부식성은 기존의 클래딩 합금과 비교하여 클래드 알루미늄 합금 제품에서 사용되는 클래딩 합금 중의 촉진제의 존재로 인한 것이다. 경납땜을 거친 부품 및 물체에서 보호성 부식 방지 코팅으로 작용할 수 있는 잔류 클래딩의 부식 특성에 유리하게 영향을 미칠 수 있는 그러한 추가적 촉진제의 몇 가지 예는 Bi, Sb, Sr, Na 및 Ti이다. 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)에 특정 양이 존재하는 경우, 클래드 알루미늄 합금 제품과 접합될 금속 부품 사이의 접합부를 경납땜할 때 용제 작업이 필요하지 않다. 경납땜 접합부 생성 시, 접합부의 부식 전위에 부정적인 영향을 미치는 용제 작업이 필요하지 않으므로, 이는 클래드 알루미늄 합금 제품의 부식 전위를 개선한다.
특정 양태에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 ASTM G69 표준에 따라 테스트될 때 약 -650 mV 내지 약 -760 mV(예를 들어, 약 -660 mV 내지 약 -750 mV, 약 -670 mV 내지 약 -740 mV, 약 -680 mV 내지 약 -730 mV, 약 -690 mV 내지 약 -720 mV, 약 -700 mV 내지 약 -710 mV 등)의 음의 부식 전위 또는 전기화학 전위(Ecorr)를 제공하는 내부식성을 가질 수 있다. 특정 경우에, 음의 부식 전위 또는 전기화학 전위(Ecorr)는 약 -650 mV, 약 -660 mV, 약 -670 mV, 약 -680 mV, 약 -690 mV, 약 -700 mV, 약 -710 mV, 약 -720 mV, 약 -730 mV, 약 -740 mV, 약 -750 mV, 또는 약 -760 mV, 또는 그 사이의 임의의 전위일 수 있다.
특정 양태에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은, H 템퍼일 경우, 약 150 MPa 내지 약 250 MPa (예를 들어, 약 160 MPa 내지 약 240 MPa, 약 165 MPa 내지 약 225 MPa, 약 170 MPa 내지 약 210 MPa, 약 170 MPa 내지 약 200 MPa, 약 175 MPa 내지 약 195 MPa 등)의 항복 강도를 가질 수 있다. 특정 경우에, 클래드 알루미늄 합금 제품은, H 템퍼일 경우, 약 160 MPa, 약 165 MPa, 약 170 MPa, 약 175 MPa, 약 180 MPa, 약 185 MPa, 약 190 MPa, 약 195 MPa, 약 200 MPa, 약 205 MPa, 약 210 MPa, 약 215 MPa, 약 220 MPa, 약 225 MPa, 약 230 MPa, 약 235 MPa, 약 240 MPa, 약 245 MPa, 또는 약 250 MPa의 항복 강도를 가질 수 있다.
특정 양태에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은, H 템퍼일 경우, 약 175 MPa 내지 약 250 MPa(예를 들어, 약 180 MPa 내지 약 240 MPa, 약 185 MPa 내지 약 245 MPa, 약 190 MPa 내지 약 240 MPa, 약 195 MPa 내지 약 235 MPa, 약 200 MPa 내지 약 230 MPa 등)의 극한 인장 강도를 가질 수 있다. 특정 경우에, 클래드 알루미늄 합금 제품은, H 템퍼일 경우, 약 175 MPa, 약 180 MPa, 약 185 MPa, 약 190 MPa, 약 195 MPa, 약 200 MPa, 약 205 MPa, 약 210 MPa, 약 215 MPa, 약 220 MPa, 약 225 MPa, 약 230 MPa, 약 235 MPa, 약 240 MPa, 약 245 MPa, 또는 약 250 MPa의 극한 인장 강도를 가질 수 있다.
특정 양태에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은, H 템퍼일 경우, 약 11 % 내지 약 18 %(예를 들어, 약 12 % 내지 약 17.5 %, 약 12.5 % 내지 약 17 %, 약 13 % 내지 약 16.5 %, 약 14 % 내지 약 16 % 등)의 연신율을 가질 수 있다. 특정 경우에, 클래드 알루미늄 합금 제품은, H 템퍼일 경우, 약 11 %, 약 11.5 %, 약 12 %, 약 12.5 %, 약 13 %, 약 13.5 %, 약 14 %, 약 14.5 %, 약 15 %, 약 15.5 %, 약 16 %, 약 16.5 %, 약 17 %, 약 17.5 %, 또는 약 18 %의 연신율을 가질 수 있다.
클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층이 경납땜된 접합부를 형성할 때, 가속화된 공기측 부식 테스트를 거칠 때 우수한 내부식성을 나타낼 것으로 생각된다. 구체적으로, 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층으로부터 형성된 경납땜 접합부는 해수 아세트산 테스트(SWAAT)가 ASTM G85:A3에 따라 수행될 때 양호한 공기측 부식 등급을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 클래드 알루미늄 합금 제품은 2 주, 3 주, 및 4 주 동안 SWAAT 테스트를 거칠 수 있다. 이들 각각의 예에서, 부식 활성이 최소이고 적어도 28일 동안 클래드 알루미늄 합금에 천공이 형성되지 않을 것으로 예상된다.
경납땜 방법
본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품은 용제의 사용 없이 경납땜 적용에 적합하다. 놀랍게도, 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)의 성분이 접합될 금속 부품의 산화물 막을 관통하여 표면 산화물 막을 파괴하거나 제거함으로써, 용제의 필요성을 완전히 대체하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 다양한 경납땜 공정 및 기술적 단계가 본 개시내용의 구체예에서 적합하게 사용될 수 있다. 이 방법에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 클래딩 층의 합금 조성물에 Mg, Bi, Sb, Sr, Na, Ti 등의 양을 혼입함으로써 용제를 사용하지 않고 불활성 기체 대기에서 경납땜되어 접합될 금속 부품의 표면 상의 산화물 막을 파열하고 제거할 수 있다. 예를 들어, 아르곤, 헬륨, 질소 등을 포함하는 임의의 적합한 불활성 기체가 사용될 수 있다. 경납땜 적용 동안, 클래딩 층 용융에 의해 형성된 충전재 합금은 유동하고 균열된 산화물 막을 습윤시켜 부식성 용제를 사용하지 않고 구조적으로 건전한 경납땜 접합부를 형성할 수 있다.
이와 같이, 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품은 용제를 적용하지 않는 제어된 대기 경납땜("CAB")에 적합하다. 경납땜 사이클의 경우, 클래드 알루미늄 합금 제품은 불활성 대기 CAB 노에서 가열될 수 있다. 용제를 사용하는 경납땜 공정에서, 접합부 재료 (베이스 재료) 및 코어 재료 중의 원소는, 특정 원소가 용제와 부정적으로 반응하므로 엄격하게 제어된다. 본원에 기재된 클래딩 층의 합금 조성물은 용제 작업이 필요하지 않기 때문에 여러 상이한 조성을 갖는 다양한 금속 부품에 대한 클래드 알루미늄 합금 제품의 경납땜을 허용한다. 이는 경납땜 후에도 강하고 내부식성으로 유지되는 합금을 사용할 수 있게 한다.
일부 구체예에서, 클래드 알루미늄 합금 제품에 접합될 금속 부품의 표면은 경납땜 전에 준비된다 (예를 들어, 전처리). 일부 구체예에서, 접합될 금속 부품은 클래드 알루미늄 합금 제품과 금속 부품의 접착을 촉진하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 전처리를 거친다. 금속 부품, 예를 들어 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층에 대한 클래드 알루미늄 합금 제품의 접착은, 클래드 알루미늄 합금 제품이 증착되어 우수한 경납땜 접합부를 생성하는 금속 부품의 외부 표면을 전처리함으로써 개선될 수 있다. 일부 구체예에서, 전처리는 금속 부품의 표면이 그리스, 오일, 버핑(buffing) 화합물, 압연 윤활제 또는 슬리팅 오일을 제거하기 위해 처리되는 예비 세정 단계를 포함한다. 이는 여러 가지 방법으로, 예를 들어 증기 탈지, 용매 세척, 용매 에멀젼 세정, 기계적 연삭, 또는 약한 에칭에 의해 수행될 수 있다.
일부 구체예에서, 접합될 금속 부품의 표면은 에칭되어 압연 공정으로부터 오일 및 그리스의 잔류 흔적을 제거하고 산화물 막 층을 더 얇게 만든다. 예를 들어, 제조 공정은 가성 세정제(예를 들어, 10% NaOH)를 사용하여 금속 부품 표면을 에칭하여 오일 또는 그리스의 모든 흔적을 제거하는 것을 포함한다. 일부 구체예에서, 표면을 에칭하는 것은 우수한 경납땜 접합부 형성에 중요한 표면 특징을 생성할 수 있다. 특히, 표면 거칠기는 재료 표면의 중요한 특성이며 증가된 표면 거칠기는 산화 반응 및 산화물 막 층을 위한 더 많은 영역을 가질 수 있다. 일부 구체예에서, 기계적 연삭은 표면 거칠기를 증가시킨다. 표면 거칠기는 우수한 경납땜 접합부를 생성하기 위해 약 0.1 마이크론 내지 약 2.0 마이크론(예를 들어, 약 0.2 마이크론 내지 약 1.5 마이크론, 약 0.3 마이크론 내지 약 1.0 마이크론, 또는 약 0.4 마이크론 내지 약 0.8 마이크론)일 수 있다.
경납땜 공정은 대기 중에 산소가 없거나 거의 없는 건조 대기에서 CAB 노에서 수행된다. 일부 구체예에서, 경납땜 공정은 질소, 아르곤, 또는 헬륨의 불활성 대기에서 수행된다. CAB 노에서 대기는 100 ppm 미만의 산소, 예를 들어, 90 ppm 미만, 80 ppm 미만, 70 ppm 미만, 60 ppm 미만, 50 ppm 미만, 40 ppm 미만, 30 ppm 미만, 25 ppm 미만, 20 ppm 미만, 10 ppm 미만, 또는 5 ppm 미만의 산소를 포함할 수 있다. 더 낮은 농도의 산소는 경납땜 공정 동안 알루미늄 합금 부품의 재산화를 방지한다.
일부 구체예에서, CAB 노에서 대기는 -30 ℃ 미만, 예를 들어, -32 ℃ 미만, -34 ℃ 미만, -36 ℃ 미만, -38 ℃ 미만, -40 ℃ 미만, -42 ℃ 미만, -44 ℃ 미만, -46 ℃ 미만, -48 ℃ 미만, -50 ℃ 미만, -52 ℃ 미만, -54 ℃ 미만, -56 ℃ 미만, -58 ℃ 미만, -60 ℃ 미만, -62 ℃ 미만, -64 ℃ 미만, -66 ℃ 미만, -68 ℃ 미만, 또는 -70 ℃ 미만의 이슬점을 가질 수 있다. 예를 들어, CAB 노에서 이슬점은 약 -30 ℃ 내지 약 -70 ℃, 약 -35 ℃ 내지 약 -65 ℃, 약 -40 ℃ 내지 약 -60 ℃, 또는 약 -45 ℃ 내지 약 -55 ℃일 수 있다.
경납땜 공정은 약, 또는 적어도 약, 560 ℃(예를 들어, 적어도 약 570 ℃, 적어도 약 580 ℃, 적어도 약 590 ℃, 적어도 약 600 ℃, 적어도 약 610 ℃, 또는 그 사이의 임의의 온도)의 경납땜 온도를 달성하기 위해 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품을 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 클래드 알루미늄 합금 제품은 약 560 ℃ 내지 약 620 ℃, 약 570 ℃ 내지 약 615 ℃, 약 580 ℃ 내지 약 610 ℃, 또는 약 590 ℃ 내지 약 605 ℃의 온도로 가열될 수 있다. 일부 경우에, 경납땜 온도로의 가열 속도는 약 200 ℃/시간 이하, 약 180 ℃/시간 이하, 약 160 ℃/시간 이하, 약 140 ℃/시간 이하, 약 120 ℃/시간 이하, 약 100 ℃/시간 이하, 약 75 ℃/시간 이하, 약 50 ℃/시간 이하, 약 40 ℃/시간 이하, 약 30 ℃/시간 이하, 약 25 ℃/시간 이하, 약 20 ℃/시간 이하, 약 15 ℃/시간 이하, 또는 약 10 ℃/시간 이하일 수 있다. 다른 경우에, 경납땜 온도로의 가열 속도는 약 10 ℃/분 내지 약 200 ℃/분(예를 들어, 약 10 ℃/분 내지 약 175 ℃/분, 약 10 ℃/분 내지 약 150 ℃/분, 약 10 ℃/분 내지 약 100 ℃/분, 약 20 ℃/분 내지 약 90 ℃/분, 약 30 ℃/분 내지 약 80 ℃/분, 약 40 ℃/분 내지 약 70 ℃/분, 또는 약 50 ℃/분 내지 약 60 ℃/분)일 수 있다. 일부 구체예에서, CAB 노에서 피크 온도로의 가열 속도는 3 분 미만이다.
일부 구체예에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 520 ℃의 온도에 도달할 때까지 분당 100 ℃의 속도로 CAB 노에서 가열될 수 있다. 이후 클래드 알루미늄 합금 제품은 605 ℃의 온도에 도달할 때까지 분당 25 ℃의 속도로 가열될 수 있고, 605 ℃에서 3-분 열 소킹이 이어진다. 이후 클래드 알루미늄 합금 제품은 570 ℃로 냉각되고, 노에서 제거되어 실온에서 냉각될 수 있다. 일부 구체예에서, 클래드 알루미늄 합금 제품은 경납땜 대기 하에 CAB 노에서 600℃에서 3 분 동안 가열되고 여기서 산소 농도는 50 ppm 미만이고 이슬점은 -40℃ 미만이다 (질소 대기에서).
일부 구체예에서, 경납땜에 의해 접합된 열교환기와 같은 물품 또는 경납땜된 구성요소의 조립체 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 적어도 하나가 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품으로 만들어지는 구성요소를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 주름진 핀 스톡 재료와 같은 구성요소 및 튜브와 같은 다른 구성요소를 조립체로 조립하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 구성요소의 조립체에 경납땜 용제를 적용하지 않고 조립체를 경납땜하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 전체 조립체는 제어된 불활성 기체 대기에서 경납땜 온도, 일반적으로 약 560℃ 내지 620℃의 범위의 온도에서 다양한 구성요소를 접합하는 충전재의 용융 및 퍼짐에 충분히 긴 시간, 예를 들어, 1 내지 5 분의 체류 시간 동안 경납땜된다. 경납땜 대기 중의 산소 함량은 합리적으로 가능한 한 낮아야 하고, 바람직하게는 약 100 ppm 미만, 더욱 바람직하게는 약 50 ppm 미만, 예를 들어 at 25 ppm 이하이다. 상기 방법은 예를 들어, 송풍 공기 또는 임의의 다른 적합한 냉각 매체를 사용하여 전형적으로 약 100℃ 미만으로, 예를 들어, 실온으로 경납땜된 조립체를 냉각하는 것을 추가로 포함한다.
이 작업에서, 클래드 알루미늄 합금 제품에 접합된 금속 부품으로부터 산화물 막을 제거하기 위해 용제가 필요하지 않다. 경납땜을 위한 고온에서, 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층의 구성성분은 경납땜 작업 동안 산화물 막을 제거하거나 적어도 파열 개방시켜 용융된 충전재가 금속 부품과 접촉하여 접합부를 형성하도록 한다. 특정 양태에서, 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층은 경납땜에 의해 접합된 열교환기와 같은 물품 또는 경납땜된 구성요소의 조립체 제조 방법을 위한 충전재 합금으로서 사용된다. 본 개시내용을 제한하고자 하지 않고, 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층의 합금 조성물은 충전재 재료를 형성하는 클래딩 층의 용융을 제어하고, 클래드 알루미늄 합금 제품에 접합될 금속 부품의 산화물 막에서 기공 형성을 촉진하고, 경납땜 적용 동안 산화물 막을 감소시키거나 제거하기 위해 촉진제를 수송한다.
알루미늄 합금 물품과 같은 금속 부품이 본문 전체에 기재되어 있지만, 상기 방법 및 물품은 임의의 금속에 적용된다. 일부 예에서, 금속 부품은 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘계 재료, 티타늄, 티타늄계 재료, 구리, 구리계 재료, 강철, 강철계 재료, 청동, 청동계 재료, 황동, 황동계 재료, 복합물, 복합물에서 사용되는 시트, 또는 임의의 다른 적합한 금속 또는 재료의 조합이다.
사용 방법
본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품 및 방법은 희생 부품, 방열, 포장 및 건축 자재를 포함하는 산업적 응용분야에서 사용될 수 있다. 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 용도 및 적용은 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품으로 제작되거나 이를 포함하는 물체, 형태, 장치 및 유사한 것과 마찬가지로 본 발명의 범위 내에 포함된다. 그러한 물체, 형태, 장치 및 유사한 것들을 제작, 생산 또는 제조하는 공정이 본 발명의 범위 내에 또한 포함된다.
본 발명의 제품으로 만들어질 수 있는 몇몇 다른 예시적인 물체는 미국 특허 번호 8,349,470에 설명되고 나타나며, 그 내용은 본원에 참조로 포함된다. 그러한 물체의 일부 비제한적인 예는 증발기 플레이트, 증발기, 라디에이터, 히터, 히터 코어, 응축기, 응축기 튜브, 다양한 튜브 및 파이프, 매니폴드, 및 일부 구조적 특징, 예컨대 측면 지지대이다. 본원에 개시된 클래드 알루미늄 합금 제품의 용도는 클래딩 합금을 코어 합금 또는 중간층 합금에 경납땜하는 것을 포함하는 공정에 제한되지 않는다. 예를 들어, 인발된 와이어로 만들어진 필러 링을 위한 클래딩 경납땜 알루미늄 합금이 생산될 수 있다. 또 다른 예에서, 시트 형태로 생산된 클래드 알루미늄 합금 제품 필러 심(shim)으로서 사용될 수 있다. 심 재료는 응용분야에 따라 수 마이크론 내지 밀리미터의 두께를 가질 수 있다. 본원에 기재된 알루미늄 합금은 현재 사용되는 합금에 비해 더 우수한 부식 성능 및 더 높은 강도를 제공한다.
알루미늄 합금, 클래드 알루미늄 합금 제품, 및 방법의 예시
예시 1은 7.0 - 14.0 wt. % Si, 0.05 - 1.0 wt. % Fe, 0.01 - 0.60 wt. % Cu, 0.01 - 0.30 wt. % Mn, 0.01 - 0.50 wt. % Mg, 0.0 - 0.60 wt. % Zn, 0.001 - 0.50 wt. % Bi, 최대 0.30 wt. % Sb, 최대 0.20 wt. % Sr, 최대 0.20 wt. % Na, 최대 0.25 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금이다.
예시 2는 8.0 - 12.0 wt. % Si, 0.10 - 0.90 wt. % Fe, 0.01 - 0.50 wt. % Cu, 0.05 - 0.20 wt. % Mn, 0.01 - 0.40 wt. % Mg, 0.05 - 0.40 wt. % Zn, 0.01 - 0.40 wt. % Bi, 최대 0.25 wt. % Sb, 최대 0.15 wt. % Sr, 최대 0.10 wt. % Na, 최대 0.20 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 알루미늄 합금이다.
예시 3은 8.5 - 11.0 wt. % Si, 0.15 - 0.50 wt. % Fe, 0.01 - 0.40 wt. % Cu, 0.05 - 0.15 wt. % Mn, 0.05 - 0.30 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Zn, 0.05 - 0.30 wt. % Bi, 최대 0.20 wt. % Sb, 최대 0.10 wt. % Sr, 최대 0.06 wt. % Na, 최대 0.15 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 알루미늄 합금이다.
예시 4는 9.0 - 10.5 wt. % Si, 0.15 - 0.25 wt. % Fe, 0.30 - 0.40 wt. % Cu, 0.05 - 0.15 wt. % Mn, 0.15 - 0.30 wt. % Mg, 0.15 - 0.30 wt. % Zn, 0.10 - 0.35 wt. % Bi, 최대 0.15 wt. % Sb, 최대 0.05 wt. % Sr, 최대 0.05 wt. % Na, 최대 0.10 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 알루미늄 합금이다.
예시 5는 9.5 - 10.5 wt. % Si, 0.30 - 0.50 wt. % Fe, 0.01 - 0.05 wt. % Cu, 0.05 - 0.15 wt. % Mn, 0.01 - 0.05 wt. % Mg, 0.20 - 0.25 wt. % Zn, 0.10 - 0.20 wt. % Bi, 최대 0.05 wt. % Sb, 최대 0.02 wt. % Sr, 최대 0.01 wt. % Na, 최대 0.10 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 알루미늄 합금이다.
예시 6은 합금이 직접 냉각 주조에 이어 열간 압연 및 냉간 압연에 의해 제조되는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 알루미늄 합금이다.
예시 7은 합금이 경납땜 후 측정된 660-720 mV 이하의 부식 전위를 포함하는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 알루미늄 합금이다.
예시 8은 합금이 경납땜 후 공기측 부식 테스트 동안 천공 없이 적어도 28일을 견디는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 알루미늄 합금이다.
예시 9는 코어 층; 및 임의의 전술 또는 후술한 예시의 알루미늄 합금을 포함하는 적어도 하나의 클래딩 층을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 10는 코어 층이 최대 0.25 wt. % Si, 최대 0.35 wt. % Fe, 0.50 wt. % 내지 0.60 wt. % Cu, 1.4 wt. % 내지 1.6 wt. % Mn, 0.06 wt. % 내지 0.62 wt. % Mg, 최대 0.05 wt. % Cr, 최대 0.04 wt. % Zn, 0.10 wt. % 내지 0.20 wt. % Ti, 최대 0.05 wt. % Sr, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 포함하는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 11은 코어 층 (여기서 코어 층은 제1 면 및 제2 면을 가짐); 제1 면 또는 제2 면 상의 적어도 하나의 클래딩 층; (여기서 적어도 하나의 클래딩 층은 7.0 - 14.0 wt. % Si, 0.05 - 1.0 wt. % Fe, 0.01 - 0.60 wt. % Cu, 0.01 - 0.30 wt. % Mn, 0.01 - 0.50 wt. % Mg, 0.0 - 0.60 wt. % Zn, 0.001 - 0.50 wt. % Bi, 최대 0.30 wt. % Sb, 최대 0.20 wt. % Sr, 최대 0.20 wt. % Na, 최대 0.25 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함함)을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 12는 코어 층이 최대 0.25 wt. % Si, 최대 0.35 wt. % Fe, 0.50 wt. % 내지 0.60 wt. % Cu, 1.4 wt. % 내지 1.6 wt. % Mn, 0.06 wt. % 내지 0.62 wt. % Mg, 최대 0.05 wt. % Cr, 최대 0.04 wt. % Zn, 0.10 wt. % 내지 0.20 wt. % Ti, 최대 0.05 wt. % Sr, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 포함하는 임의의 전술 또는 후술한 예시의 클래드 알루미늄 합금 제품이다.
예시 13은 임의의 전술 또는 후술한 예시의 클래드 알루미늄 합금 제품을 포함하는 내부식성 경납땜 시트이다.
예시 14는 임의의 전술 또는 후술한 예시의 클래드 알루미늄 합금 제품을 포함하는 열교환기이다.
예시 15는 열교환기가 자동차 열교환기인 임의의 전술 또는 후술한 예시의 열교환기이다.
예시 16은 자동차 열교환기가 라디에이터, 응축기, 증발기, 오일 쿨러, 인터 쿨러, 차지 에어 쿨러 또는 히터 코어인, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 자동차 열교환기이다.
예시 17은 임의의 전술 또는 후술한 예시의 클래드 알루미늄 합금 제품을 포함하는 튜브이다.
예시 18은 하나 이상의 금속 부품을 제공하는 단계; 하나 이상의 금속 부품 상에 또는 그 사이에 클래드 알루미늄 합금 제품을 제공하여 조립체를 형성하는 단계(여기서 클래드 알루미늄 합금 제품은 적어도 하나의 클래딩 층을 포함함); 용제를 적용하지 않고 조립체를 경납땜하여 클래드 알루미늄 합금 제품과 하나 이상의 금속 부품을 접합하여 경납땜된 조립체를 생성하는 단계; 및 경납땜된 조립체를 냉각하는 단계(여기서 적어도 하나의 클래딩 층은 7.0 - 14.0 wt. % Si, 0.05 - 1.0 wt. % Fe, 0.01 - 0.60 wt. % Cu, 0.01 - 0.30 wt. % Mn, 0.01 - 0.50 wt. % Mg, 0.0 - 0.60 wt. % Zn, 0.001 - 0.50 wt. % Bi, 최대 0.30 wt. % Sb, 최대 0.20 wt. % Sr, 최대 0.20 wt. % Na, 최대 0.25 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함함)를 포함하는 경납땜 접합부 형성 방법이다.
예시 19는 경납땜 단계가 불활성 기체를 포함하는 제어된 대기 경납땜로에서 일어나는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 경납땜 접합부 형성 방법이다.
예시 20은 제어된 대기 경납땜로가 100 ppm 미만의 산소를 포함하는 임의의 전술 또는 후술한 예시의 경납땜 접합부 형성 방법이다.
예시 21은 제어된 대기 경납땜로가 -40℃ 미만의 이슬점을 갖는 임의의 전술 또는 후술한 예시의 경납땜 접합부 형성 방법이다.
예시 22는 조립체가 590℃ 내지 610℃ 범위의 경납땜 온도에서 경납땜되는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 경납땜 접합부 형성 방법이다.
예시 23은 제어된 대기 경납땜로가 오 분 미만 내에 경납땜 온도로 가열되는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 경납땜 접합부 형성 방법이다.
예시 24는 조립체가 질소 대기에서 50 ppm 미만의 산소 농도 및 -40℃ 미만의 이슬점을 갖는 제어된 대기 경납땜로에서 600℃에서 3 분 동안 경납땜되는, 임의의 전술 또는 후술한 예시의 경납땜 접합부 형성 방법이다.
예시 25는 적어도 하나의 클래딩 층이 8.0 - 12.0 wt. % Si, 0.10 - 0.90 wt. % Fe, 0.01 - 0.50 wt. % Cu, 0.05 - 0.20 wt. % Mn, 0.01 - 0.40 wt. % Mg, 0.10 - 0.40 wt. % Zn, 0.01 - 0.40 wt. % Bi, 최대 0.25 wt. % Sb, 최대 0.15 wt. % Sr, 최대 0.06 wt. % Na, 최대 0.15 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 임의의 전술 또는 후술한 예시의 경납땜 접합부 형성 방법이다.
다음의 실시예는 본 발명을 추가로 예시하는 역할을 하지만, 이의 어떠한 제한도 구성하지 않을 것이다. 반대로, 본원의 설명을 읽은 후, 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 제안될 수 있는 다양한 구체예, 수정 및 균등물에 의지할 수 있음이 명백하게 이해되어야 한다. 다음 실시예에 기재된 연구 동안, 달리 명시되지 않는 한 통상적인 절차를 따랐다. 절차의 일부가 예시의 목적을 위해 아래에 설명된다.
실시예
실시예 1: 알루미늄 합금 조성 및 특성
표 6에 나타난 바와 같은 예시 합금 및 비교 합금은 아래 설명된 방법에 따라 제조되었다. 합금 1-14는 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층을 위한 예시적인 합금이다. 비교 합금 A는 클래딩 층에 대한 비교 합금이다.
합금 Si Fe Cu Mn Mg Zn Bi Sb Sr Na Ti
1 11-12.5 0.15-0.25 0.01 0.05-0.15 0.05-0.15 0.15-0.30 0.001 0.01-0.03 0.02 - -
2 9.5-10.5 0.15-0.25 0.01 0.05-0.15 0.05-0.15 0.15-0.30 0.08-0.12 0.01-0.03 0.02 - -
3 9.5-10.5 0.15-0.25 0.30-0.40 0.05-0.15 0.05-0.15 0.15-0.30 0.10-0.20 0.01-0.03 0.02 - -
4 9.5-10.5 0.15-0.25 0.30-0.40 0.05-0.15 0.25-0.40 0.15-0.30 0.10-0.20 0.01-0.03 0.02 - -
5 9.5-10.5 0.15-0.25 0.30-0.40 0.05-0.15 0.15-0.30 0.15-0.30 0.25-0.35 0.01-0.03 0.02 - -
6 9.5-10.5 0.15-0.25 0.01 0.05-0.15 0.25-0.40 0.15-0.30 0.10-0.20 0.01-0.03 0.02 - -
7 9.5-10.5 0.30-0.50 0.01 0.05-0.15 0.15-0.30 0.15-0.30 0.10-0.20 0.01-0.03 0.02 - -
8 9.5-10.5 0.50-0.90 0.01 0.05-0.15 0.15-0.30 0.15-0.30 0.10-0.20 0.01-0.03 0.02 - -
9 9.5-10.5 0.15-0.25 0.01 0.05-0.15 0.01-0.05 0.15-0.30 0.10-0.20 0.08-0.12 0.02 - -
10 9.5-10.5 0.15-0.25 0.30-0.40 0.05-0.15 0.01-0.05 0.15-0.30 0.10-0.20 0.08-0.12 0.02 - -
11 9.5-10.5 0.30-0.50 0.01 0.05-0.15 0.01-0.05 0.15-0.30 0.10-0.20 0.08-0.12 0.02 - -
12 9.5-10.5 0.50-0.90 0.01 0.05-0.15 0.05-0.15 0.15-0.30 0.10-0.20 0.08-0.12 0.02 - -
13 9.5-10.5 0.20-0.25 0.01 0.05-0.15 0.05-0.15 0.15-0.30 0.10-0.20 0.08-0.12 0.02 - -
14 9.5-10.5 0.15-0.30 0.30-0.50 0.05-0.15 0.05-0.15 0.05 0.10-0.20 - - 0.0004-0.10 0.05-0.20
A 9-11 0.3-0.4 0.05-0.15 0.05-0.15 0.01-0.05 0.01-0.10 0.01-0.03 0.01-0.03 0.02
모두 wt. %로 표현되었다. 최대 0.15 wt. % 불순물; 잔부 Al.표 6의 클래딩 층 조성물은 잉곳을 주조하기 위한 직접 냉각 주조 공정을 사용하여 생성되었다. 이후 잉곳은 본원에 기재된 방법에 따라 균질화되고, 열간 압연되고, 냉간 압연되어 최종 게이지 알루미늄 합금 제품을 생성했다.
표 6에 기재된 클래딩 층은 클래딩 층 및 코어 층을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품(예를 들어, 클래드 시트 알루미늄 합금)을 제조하기 위해 사용되었다. 코어 층은 표 7에 나타난 조성을 갖는 3xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함했다.
코어 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti
0.03 - 0.09 0.14 - 0.24 0.50 - 0.56 1.45 - 1.58 0.07 - 0.13 최대 0.4 0.005 - 0.030
코어 층은 아래 설명된 방법에 따라 제조되었다. 표 7의 코어 알루미늄 합금 조성물은 직접 냉각 주조되어 잉곳을 생성했다. 후속적으로 잉곳이 스캘핑되었다. 그 후 스캘핑된 잉곳은 약 12 시간 내에 약 480 ℃ 내지 약 520 ℃의 균질화 온도로 가열되었다. 잉곳은 균질화 온도에서 약 5 시간 내지 약 6 시간 동안 소킹되었다. 이후 균질화된 잉곳은 19 mm의 게이지 두께로 열간 압연되었다. 이후 표 6에 기재된 클래드 알루미늄 합금이 19 mm 두께 코어 층의 한 면에 용접되어 클래드 알루미늄 합금 제품을 생성했다. 용접 후, 클래드 알루미늄 합금 제품은 약 450 ℃의 온도로 약 45 내지 약 60 분 동안 재가열되었고, 약 3 mm 내지 약 4 mm의 게이지 두께로의 클래드 알루미늄 합금 제품 열간 압연이 이어졌다. 클래드 알루미늄 합금 제품은 후속적으로 약 1 mm 내지 약 2 mm의 초기 게이지 두께로 냉간 압연되었다. 이후, 클래드 알루미늄 합금 제품은 약 300 μm의 최종 게이지 두께로 추가로 냉간 압연되었다. 클래딩 층은 약 25 μm 내지 약 30 μm의 게이지 두께를 가졌고 클래드 알루미늄 합금 제품의 총 두께의 약 7 % 내지 약 13 %였다. 최종 게이지 알루미늄 합금 제품은 시간당 30℃의 온도 램프로 부분적으로 어닐링된 다음 305℃에서 세 시간 소킹되어 H24 템퍼 컨디션을 달성했다.
본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)은 충전재 재료의 용융을 제어하고, 클래드 알루미늄 합금 제품에 접합될 금속 부품의 산화물 막 층에서 기공 형성을 촉진하고, 경납땜 적용 동안 산화물 막과의 계면에 촉진제를 수송한다. 구체적으로, 클래딩 층의 합금 조성물은 무용제 경납땜 적용을 위한 충전재 합금으로서 특히 유용할 수 있는 특정 양의 Mg, Bi, Sb, Sr, Na, 및/또는 Ti 성분을 포함한다. 예를 들어, Bi, Sb, Sr, Na, 및/또는 Ti와 조합된 소량의 Mg는 (예를 들어, 0.50 wt. % 미만) 표면 산화물 층을 균열시키도록 상승적으로 작용하여 용융된 클래드 알루미늄 합금이 균열을 통해 흘러 용제의 사용 없이 안정한 경납땜 접합부를 형성한다. 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품은 내부식성과 조합으로 기계적 강도가 요구되는 다른 상황에서도 사용될 수 있다.
하기 표 8은 합금 1-14 및 비교 합금 A의 클래딩 층의 개시 온도 및 융점을 나타낸다.
합금 개시 (℃) 융점
(℃)
1 570.63 652.18
2 573.07 653.87
3 570.02 653.10
4 567.49 652.85
5 568.76 652.18
6 569.8 652.60
7 571.07 652.80
8 569.45 633.75
9 571.58 654.35
10 567.37 652.70
11 573.84 657.02
12 571.6 653.48
13 572.25 654.74
14 574.18 655.42
A 571.3 654.97
실시예 1-14의 클래딩 층은 575 ℃ 미만의 개시 온도를 가졌다. 실시예 1-14의 클래딩 층의 개시 온도는 우수한 경납땜된 접합부 생성에 유리하다. 실시예 1-14의 클래딩 층은 알루미늄 합금 제품(예를 들어, 열교환기)에서 코어 층과 다른 구성요소 사이의 용융된 클래딩 층의 양호한 확산을 촉진하는 개시 온도를 갖는다. 따라서, 실시예 1-14의 클래딩 층은 알루미늄 합금 제품에서 코어 층과 다른 구성요소 사이의 양호한 경납땜 접합부 형성을 유리하게 촉진할 수 있다. 또한, 실시예 1-14의 클래딩 층은 630 ℃ 내지 660 ℃의 용융 온도를 가졌다. 따라서, 실시예 1-14의 클래딩 층은 용융되어 우수한 경납땜 접합부를 형성할 때 증가된 유동성을 나타낸다.
이는 각각 100x 배율에서 Keyence 및 Zeiss 광학 현미경을 사용하여 촬영한, 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품으로부터 형성된 예시 경납땜 접합부의 광학 이미지를 보여주는 도 1 및 2에 의해 추가로 입증된다. 구체적으로, 실시예 합금 4 및 6의 클래딩 층을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품은 각각 도 1 및 2에 도시된 접합부를 생성하기 위한 경납땜 공정을 거쳤다. 경납땜 공정은 대기 중에 산소가 없거나 거의 없는 건조 대기에서 수행되었다. 클래드 알루미늄 합금 제품은 CAB 노에서 약 600 ℃ 내지 약 605 ℃의 온도에서 약 3 분 내지 약 5 분 동안 가열되었고, 공기 냉각이 이어졌다. 나타난 바와 같이, 실시예 합금 4 및 6은 용제의 사용 없이 우수한 경납땜 접합부를 형성했다. 충분한 기간 동안 충분히 높은 온도로 가열되면, 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)은 is 용융되어 충전재 금속을 형성하고 이는 경납땜에 의해 접합되는 부품 사이에 경납땜 접합부를 형성한다. 앞서 지적한 바와 같이, 클래딩 층에 포함된 촉진제는 경납땜 접합부의 품질을 개선했다.
실시예 합금 1, 3-7, 12, 13, 14, 및 비교예 14 각각의 인장 특성은 클래드 알루미늄 합금이 H24 템퍼로 부분적으로 어닐링된 후, 및 경납땜 공정 후에 결정되었다. 측정된 인장 특성은 항복 강도, 연신율 퍼센트, 및 극한 인장 강도를 포함했다. 도 3은 H24 템퍼에서 클래드 알루미늄 합금의 인장 특성을 제공하고 도 4는 경납땜 후 클래드 알루미늄 합금의 인장 특성을 제공한다. 이러한 결과로부터, 실시예 합금 1, 3-7, 12, 13, 및 14의 항복 강도(YS)는 비교 합금 A와 유사했다. 유사하게, 실시예 합금 1, 3-7, 및 12의 극한 인장 강도(ultimate tensile strength, UTS) 및 연신율 (elongation, EL) 특성은 비교 합금 A와 유사했다. 실시예 합금 13 및 14는 비교 합금 A보다 더 높은 UTS 및 연신율을 나타냈다.
실시예 합금 1, 3-7, 12-14, 및 비교예 A는 ASTM G69 표준에 따라 개방 회로 부식에 대한 전위 값에 대해 테스트되었다. 조밀한 석출물 밴드(dense precipitate band, DPB)와 클래딩 층 간의 부식 전위 차이가 측정되었다. DPB 측정은 노출된 표면이 DPB 영역 내에 있도록 연삭 및 연마하여 수행되었다. 또한, 공기에 대한 부식(SWAAT)은 ASTM G85 표준의 Annex 3에 따라 수행되었다. 2.8-3.0의 pH를 갖는 산성화된 합성 해수(42 g / l의 합성 해수 + 10 ml / l의 빙초산)가 사용되었다. 이후 샘플은 50% 미터 산에서 한 시간 동안 세정되고, 넷의 상이한 위치에서 절단되고 부식에 대해 검사되었다. SWAAT 시험에 샘플을 제출한 후 부식의 심각도를 평가하기 위해, 부식이 순서대로 낮음, 보통, 심함 및 매우 심함으로 특징화되는 정성적 척도가 사용되었다. 부식의 심각도는 다음과 같이 특징화되었다: (i) 낮음: DPB 영역 내의 부식 발생의 경우; (ii) 보통: 바로 DPB 영역을 소모한 부식 발생의 경우; (iii) 심함: 천공 없이 코어 두께의 4분의 1 내지 3분의 1까지 소모되는 부식 발생의 경우; 및 (iv) 매우 심함: 천공으로 이어지는 부식 발생의 경우. 실시예 합금 1, 3-7, 12-14, 및 비교예 A에 대한 개방 회로 전위(open circuit potential, OCP) 부식 값 및 SWAAT 테스트 결과가 표 9에 제공된다.
합금 OCP (mV) SWAAT 테스트
2 주 3 주 4 주
1 -694 낮음 보통 보통
3 -687 낮음 보통 보통
4 -693 낮음 보통 보통
5 -693 낮음 보통 심함
6 -694 낮음 보통 보통
7 -696 낮음 보통 보통
12 -673 낮음 보통 심함
13 -672 낮음 보통 보통
14 -677 낮음 보통 보통
A -687 낮음 매우 심함 매우 심함
표 9에 나타나는 바와 같이, 예시 합금은 -672 내지 -696 mV의 부식 전위를 가졌다. 실시예 1-14의 부식 전위 값은 잔류 클래드 층이 4xxx 시리즈 알루미늄 합금의 전형적인 부식 전위를 가지며 코어 합금을 효과적으로 보호하기 위해 희생적으로 작용할 것임을 나타낸다. 구체적으로, 실시예 합금 3, 4, 6, 7, 13 및 14는 비교 합금 A보다 더 낮은 음의 부식 전위를 가졌다. 실제 적용에서, 실시예 합금 3, 4, 6, 7, 13 및 14의 클래딩 층으로 생산된 클래드 알루미늄 합금 제품이 더 음의 부식 전위를 갖는 핀 스톡과 결합될 때, 핀 스톡은 클래드 층에 대해 희생적으로 작용하고 열교환기 부품(예를 들어, 튜브)을 부식으로부터 보호할 것이다. 일부 구체예에서, 핀 스톡은 아연, 알루미늄, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 핀 스톡은 약 1 wt. % 내지 약 10 wt. %(예를 들어, 1.1 wt. % 내지 8 wt. %, 1.2 wt. % 내지 6 wt. %, 1.3 wt. % 내지 5 wt. %, 1.4 wt. % 내지 4 wt. %, 또는 1.5 wt. % 내지 3.5 wt. %)의 Zn를 포함할 수 있다.
SWAAT 테스트의 결과가 도 5에 요약된다. 도 5는 표 9에 제시된 바와 같은 2 주, 3 주, 및 4 주 후의 실시예 합금 1, 3-7, 12, 13, 14, 및 비교예 A에 대한 SWAAT 부식 테스트의 금속조직 검사의 결과의 개략도이다. 실시예 합금 1, 3-7, 12, 13, 및 14 각각은 2 주, 3 주, 및 4 주 후에 비교 합금 A보다 더 우수한 내부식성을 나타냈다. 도 5는 본원에 기재된 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)이 부식성 용제의 사용 없이 기존의 클래딩 합금보다 부식에 더 잘 견디는 경납땜 접합부를 생성할 수 있음을 입증한다. 본원에서 논의된 바와 같이, 기존의 클래딩 합금과 비교하여 개선된 내부식성은 클래드 알루미늄 합금 제품에서 사용된 클래딩 합금 중의 촉진제의 존재로 인한 것이고, 이는 경납땜을 거친 부품 및 물체에서 보호성 부식 방지 코팅으로 작용한다. 클래드 알루미늄 합금 제품의 클래딩 층(들)에 특정 양이 존재하는 경우, 클래드 알루미늄 합금 제품과 접합될 금속 부품 사이의 접합부를 경납땜할 때 용제 작업이 필요하지 않다. 경납땜 접합부를 생성할 때 용제 작업이 필요하지 않으므로, 용제가 접합부의 부식 전위에 부정적인 영향을 미치기 때문에 클래드 알루미늄 합금 제품의 부식 전위가 개선된다.
상기 인용된 모든 특허, 간행물, 및 초록은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 본 발명의 다양한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다양한 구체예가 설명되었다. 이들 구체예는 단지 본 발명의 원리를 예시하는 것임을 인식해야 한다. 다음의 청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 많은 수정 및 개조가 당업자에게 쉽게 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 7.0 - 14.0 wt. % Si, 0.05 - 1.0 wt. % Fe, 0.01 - 0.60 wt. % Cu, 0.01 - 0.30 wt. % Mn, 0.01 - 0.50 wt. % Mg, 0.0 - 0.60 wt. % Zn, 0.001 - 0.50 wt. % Bi, 최대 0.30 wt. % Sb, 최대 0.20 wt. % Sr, 최대 0.20 wt. % Na, 최대 0.25 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금.
  2. 제1항에 있어서, 8.0 - 12.0 wt. % Si, 0.10 - 0.90 wt. % Fe, 0.01 - 0.50 wt. % Cu, 0.05 - 0.20 wt. % Mn, 0.01 - 0.40 wt. % Mg, 0.05 - 0.40 wt. % Zn, 0.01 - 0.40 wt. % Bi, 최대 0.25 wt. % Sb, 최대 0.15 wt. % Sr, 최대 0.10 wt. % Na, 최대 0.20 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금.
  3. 제1항에 있어서, 8.5 - 11.0 wt. % Si, 0.15 - 0.50 wt. % Fe, 0.01 - 0.40 wt. % Cu, 0.05 - 0.15 wt. % Mn, 0.05 - 0.30 wt. % Mg, 0.10 - 0.30 wt. % Zn, 0.05 - 0.30 wt. % Bi, 최대 0.20 wt. % Sb, 최대 0.10 wt. % Sr, 최대 0.06 wt. % Na, 최대 0.15 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금.
  4. 제1항에 있어서, 9.0 - 10.5 wt. % Si, 0.15 - 0.25 wt. % Fe, 0.30 - 0.40 wt. % Cu, 0.05 - 0.15 wt. % Mn, 0.15 - 0.30 wt. % Mg, 0.15 - 0.30 wt. % Zn, 0.10 - 0.35 wt. % Bi, 최대 0.15 wt. % Sb, 최대 0.05 wt. % Sr, 최대 0.05 wt. % Na, 최대 0.10 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금.
  5. 제1항에 있어서, 9.5 - 10.5 wt. % Si, 0.30 - 0.50 wt. % Fe, 0.01 - 0.05 wt. % Cu, 0.05 - 0.15 wt. % Mn, 0.01 - 0.05 wt. % Mg, 0.20 - 0.25 wt. % Zn, 0.10 - 0.20 wt. % Bi, 0.01 - 0.05 wt. % Sb, 0.001 - 0.02 wt. % Sr, 최대 0.01 wt. % Na, 최대 0.10 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 합금은 직접 냉각 주조에 이어서, 열간 압연 및 냉간 압연에 의해 제조되는 알루미늄 합금.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 합금은 경납땜 후 측정된 660-720 mV 이하의 부식 전위를 포함하는 알루미늄 합금.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 합금은 경납땜 후 공기측 부식 테스트 동안 천공 없이 적어도 28일을 견디는 알루미늄 합금.
  9. 다음을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품:
    코어 층; 및
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 알루미늄 합금을 포함하는 적어도 하나의 클래딩 층.
  10. 제9항에 있어서, 코어 층은 최대 0.25 wt. % Si, 최대 0.35 wt. % Fe, 0.50 wt. % 내지 0.60 wt. % Cu, 1.4 wt. % 내지 1.6 wt. % Mn, 0.06 wt. % 내지 0.62 wt. % Mg, 최대 0.05 wt. % Cr, 최대 0.04 wt. % Zn, 0.10 wt. % 내지 0.20 wt. % Ti, 최대 0.05 wt. % Sr, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품.
  11. 다음을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품:
    코어 층, 여기서 코어 층은 제1 면 및 제2 면을 가짐;
    제1 면 또는 제2 면 상의 적어도 하나의 클래딩 층;
    여기서 적어도 하나의 클래딩 층은 7.0 - 14.0 wt. % Si, 0.05 - 1.0 wt. % Fe, 0.01 - 0.60 wt. % Cu, 0.01 - 0.30 wt. % Mn, 0.01 - 0.50 wt. % Mg, 0.0 - 0.60 wt. % Zn, 0.001 - 0.50 wt. % Bi, 최대 0.30 wt. % Sb, 최대 0.20 wt. % Sr, 최대 0.20 wt. % Na, 최대 0.25 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함함.
  12. 제11항에 있어서, 코어 층은 최대 0.25 wt. % Si, 최대 0.35 wt. % Fe, 0.50 wt. % 내지 0.60 wt. % Cu, 1.4 wt. % 내지 1.6 wt. % Mn, 0.06 wt. % 내지 0.62 wt. % Mg, 최대 0.05 wt. % Cr, 최대 0.04 wt. % Zn, 0.10 wt. % 내지 0.20 wt. % Ti, 최대 0.05 wt. % Sr, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 포함하는 클래드 알루미늄 합금 제품.
  13. 제11항 또는 제12항의 클래드 알루미늄 합금 제품을 포함하는 내부식성 경납땜 시트.
  14. 제11항 또는 제12항의 클래드 알루미늄 합금 제품을 포함하는 열교환기.
  15. 다음 단계를 포함하는, 경납땜 접합부 형성 방법:
    하나 이상의 금속 부품을 제공하는 단계;
    클래드 알루미늄 합금 제품을 하나 이상의 금속 부품 상에 또는 그 사이에 제공하여 조립체를 제공하는 단계, 여기서 클래드 알루미늄 합금 제품은 적어도 하나의 클래딩 층을 포함함;
    용제를 적용하지 않고 조립체를 경납땜하여 클래드 알루미늄 합금 제품과 하나 이상의 금속 부품을 접합하여 경납땜된 조립체를 생성하는 단계; 및
    경납땜된 조립체를 냉각하는 단계,
    여기서 적어도 하나의 클래딩 층은 7.0 - 14.0 wt. % Si, 0.05 - 1.0 wt. % Fe, 0.01 - 0.60 wt. % Cu, 0.01 - 0.30 wt. % Mn, 0.01 - 0.50 wt. % Mg, 0.0 - 0.60 wt. % Zn, 0.001 - 0.50 wt. % Bi, 최대 0.30 wt. % Sb, 최대 0.20 wt. % Sr, 최대 0.20 wt. % Na, 최대 0.25 wt. % Ti, 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함함.
  16. 제15항에 있어서, 경납땜은 불활성 기체를 포함하는 제어된 대기 경납땜로에서 일어나고, 제어된 대기 경납땜로는 100 ppm 미만의 산소를 포함하는 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 제어된 대기 경납땜로는 -40℃ 미만의 이슬점을 갖는 방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 조립체는 590℃ 내지 610℃의 경납땜 온도에서 경납땜되고, 제어된 대기 경납땜로는 오 분 미만 내에 경납땜 온도로 가열되는 방법.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 조립체는 질소 대기에서 50 ppm 미만의 산소 농도 및 -40℃ 미만의 이슬점을 갖는 제어된 대기 경납땜로에서 600℃에서 3 분 동안 경납땜되는 방법.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 클래딩 층은 8.0 - 12.0 wt. % Si, 0.10 - 0.90 wt. % Fe, 0.01 - 0.50 wt. % Cu, 0.05 - 0.20 wt. % Mn, 0.01 - 0.40 wt. % Mg, 0.10 - 0.40 wt. % Zn, 0.01 - 0.40 wt. % Bi, 최대 0.25 wt. % Sb, 최대 0.15 wt. % Sr, 최대 0.06 wt. % Na, 최대 0.15 wt. % Ti, 및 최대 0.15 wt. %의 불순물, 및 Al을 포함하는 방법.
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