KR20220114645A - 알루미늄 합금 시트 재료 및 그러한 알루미늄 합금 시트 재료를 포함하는 열교환기 - Google Patents

알루미늄 합금 시트 재료 및 그러한 알루미늄 합금 시트 재료를 포함하는 열교환기 Download PDF

Info

Publication number
KR20220114645A
KR20220114645A KR1020227024980A KR20227024980A KR20220114645A KR 20220114645 A KR20220114645 A KR 20220114645A KR 1020227024980 A KR1020227024980 A KR 1020227024980A KR 20227024980 A KR20227024980 A KR 20227024980A KR 20220114645 A KR20220114645 A KR 20220114645A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aluminum alloy
sheet material
alloy sheet
header
manifold
Prior art date
Application number
KR1020227024980A
Other languages
English (en)
Inventor
파비안 리츠
베른트 야코비
악셀 알렉산더 마리아 스마이어스
슈테펜 키르크함
Original Assignee
알레리스 로울드 프로덕츠 저머니 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 알레리스 로울드 프로덕츠 저머니 게엠베하 filed Critical 알레리스 로울드 프로덕츠 저머니 게엠베하
Publication of KR20220114645A publication Critical patent/KR20220114645A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0233—Sheets, foils
    • B23K35/0238—Sheets, foils layered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286—Al as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/016—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05383—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/084—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/04—Fastening; Joining by brazing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

냉각제 또는 냉매를 유지하도록 구성된 적어도 하나의 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소, 상기 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 다수의 천공를 포함함; 상기 헤더 플레이트, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소 내 상기 다수의 천공 중 하나로부터 실질적으로 수직으로 연장되고 상기 냉각제 또는 냉매를 수용하도록 구성된 복수의 실질적으로 평행한 유체-운반 튜브; 및 상기 복수의 유체-운반 튜브와 열적으로 소통하고 그로부터 열을 전달하도록 구성된 복수의 주름진 알루미늄 합금 핀을 포함하는 브레이징된 열교환기가 본원에 기재된다. 상기 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는, wt.%로 다음을 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조된다: Mn 1.4%-1.8%; Si 최대 0.7%; Fe 최대 0.7%; Mg 최대 0.30%; Cu 최대 0.10%; Cr 최대 0.25%; Zr 최대 0.25%; Zn 최대 0.50%; Ti 최대 0.2%; 나머지 알루미늄 및 불가피한 불순물.

Description

알루미늄 합금 시트 재료 및 그러한 알루미늄 합금 시트 재료를 포함하는 열교환기
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 4월 28일에 출원된 유럽 출원 제20171764.2호를 우선권으로 주장하며, 그 전체 내용은 참고로서 본원에 포함된다.
분야
열교환기에 사용하기에 적합한 3XXX-시리즈 알루미늄 합금으로도 알려진 Al-Mn 합금 시트 재료가 본원에 기재된다. 또한 열교환기에서의 Al-Mn 합금 시트 재료의 용도가 본원에 기재된다. 또한, 본 개시내용은 Al-Mn 합금 시트 재료로 제조된 구성요소를 포함하는 열교환기에 관한 것이다. 또한, 본 개시내용은 열교환기에 사용하기에 적합한 Al-Mn 합금 시트 재료의 제조 방법에 관한 것이다.
시트 또는 압출물 형태의 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 기판은 성형 또는 형성된 제품을 제조하기 위해 사용된다. 이러한 공정 중 일부에서는 기판을 포함하는 (성형된) 알루미늄의 부품과 상호연결된다. 기판의 한쪽 끝은 다른 쪽 끝과 상호 연결될 수 있거나 하나의 기판은 하나 이상의 다른 기판과 조립될 수 있다. 이것은 일반적으로 브레이징으로 수행된다. 브레이징 공정에서, 가열 시 브레이징 합금을 생성하는 브레이징 필러 금속 또는 브레이징 합금 또는 조성물이 브레이징될 기판의 적어도 한 부분에 적용된다. 기판 부품이 조립된 후 브레이징 필러 금속 또는 브레이징 합금이 녹을 때까지 가열된다. 브레이징 재료의 융점은 알루미늄 기판 또는 알루미늄 코어 시트의 융점보다 낮다.
브레이징 시트 제품은 열교환기 및 기타 유사한 장비에서 광범위하게 사용된다. 기존의 브레이징 제품은 압연 시트의 코어를 가지고 있으며, 일반적으로 3xxx 시리즈의 알루미늄 합금이지만 코어 시트의 하나 이상의 표면에 알루미늄 브레이징 클래드 층(알루미늄 클래딩 층이라고도 함)이 있다. 알루미늄 브레이징 클래드 층은 4%-20% 범위의 양으로 주요 합금 성분으로 실리콘을 포함하는 4xxx 시리즈 합금으로 제조된다. 알루미늄 브레이징 클래드 층은 당업계에 공지된 다양한 방식으로, 예를 들어 압접, 클래딩 스프레이-형성 또는 반연속 또는 연속 주조 공정에 의해 알루미늄 코어 합금에 커플링 또는 결합될 수 있다.
이러한 알루미늄 브레이징 클래드 층은 일반적으로 약 540°C 내지 615°C 범위의 액상선 온도를 갖는다.
요약
본 발명이 포함하는 구체예는 이 요약이 아니라 청구범위에 의해 정의된다. 이 요약은 본 발명의 다양한 양태에 대한 높은 수준의 개요이며 아래의 상세한 설명 섹션에서 추가로 기재된 개념 중 일부를 소개한다. 이 요약은 청구된 주제의 핵심 또는 필수 기능을 식별하기 위한 것이 아니며 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용하려는 것도 아니다. 주제는 전체 명세서, 일부 또는 모든 도면, 및 각 청구범위의 적절한 부분을 참조하여 이해되어야 한다.
wt.%로, 다음을 포함하는 조성을 가지는, 열교환기에서의 사용을 위한 알루미늄 합금 시트 재료가 본원에 기재된다:
Mn 1.4% - 1.8%,
Si 최대 0.7%,
Fe 최대 0.7%,
Mg 최대 0.30%,
Cu 최대 0.10%,
Cr 최대 0.25%,
Zr 최대 0.25%,
Zn 최대 0.50%,
Ti 최대 0.2%,
나머지 알루미늄 및 불가피한 불순물.
임의로, 알루미늄 합금 시트 재료는 1.5 - 1.8 wt. % Mn 또는 1.55 - 1.8 wt. % Mn를 포함한다. 임의로, 알루미늄 합금 시트 재료는 최대 0.45 wt. %. Si를 포함한다. 임의로, 알루미늄 합금 시트 재료는 최대 0.5 wt. % Fe를 포함한다. 임의로, 알루미늄 합금 시트 재료는 자동차 또는 HVAC&R 구성요소의 열교환기에서의 사용을 위한 것이다.
또한 상기 정의된 알루미늄 합금으로부터 제조되고 한면 또는 양면에 알루미늄 브레이징 층을 구비한 알루미늄 합금 코어 층을 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료가 본원에 기재된다. 임의로, 알루미늄 브레이징 층은 4XXX-시리즈 알루미늄 합금 브레이징 층을 포함한다. 임의로, 알루미늄 합금 시트 재료는 O-템퍼 또는 H22-템퍼 내에 제공된다.
또한 다음을 포함하는 브레이징된 열교환기가 본원에 기재된다: 냉각제 또는 냉매를 유지하도록 구성된 적어도 하나의 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소, 상기 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 복수의 천공를 포함함; 상기 헤더 플레이트, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소 내 상기 복수의 천공 중 하나로부터 실질적으로 수직으로 연장되고 상기 냉각제 또는 냉매를 수용하도록 구성된 복수의 실질적으로 평행한 유체-운반 튜브; 및 상기 냉각제 또는 냉매가 순환함에 따라 냉각하기 위해 상기 복수의 유체-운반 튜브와 열적으로 소통하고 그로부터 열을 전달하도록 구성된 복수의 주름진 알루미늄 합금 핀, 여기서 상기 헤더, 매니폴드 및/또는 또는 튜브 구성요소는 여기에 설명된 알루미늄 합금 시트 재료으로부터 제조됨. 임의로, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 알루미늄 합금 시트 재료를 가지는 1.50% - 1.8% Mn, 0.10% - 0.45% Si, 0.1%-0.4% Fe, 최대 0.07% Cu, 0.01%-0.25% Mg, 최대 0.25% Zn (예를 들어, 0.06% - 0.25 % Zn), 및/또는 Cr 및 Zr으로부터 제조된다. 임의로, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 0.08% - 0.25%의 범위 내 Cr 및 Zr의 조합 첨가를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조된다. 임의로, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 Cr 및 Zr 각각의 0.03%의 최소값을 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조된다. 임의로, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 냉각제 또는 냉매와 접촉하는 외부 표면 및 내부 표면을 갖고, 내부 표면에서 알루미늄 합금 시트 재료에는 수측 라이너가 제공된다.
브레이징된 열교환기의 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소의 제조를 위한 임의의 선행 또는 후속 예시에 따른 알루미늄 합금 시트 재료의 용도가 본원에 추가로 기재된다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 비제한적인 실시예 및 도면의 하기 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.
도 1은 브레이징된 열교환기의 일부의 등각투영도이다.
달리 표시된 경우를 제외하고 아래에서 이해하는 바와 같이, 알루미늄 합금 명칭 및 템퍼 명칭은 2019년에 알루미늄 협회에서 발행하고 자주 업데이트되는 알루미늄 표준 및 데이터 및 등록 기록의 알루미늄 협회 명칭을 지칭하고 당업자에게 알려져 있다. 템퍼 명칭은 유럽 표준 EN515에 나와 있다.
합금 조성 또는 바람직한 합금 조성에 대한 설명에서, 백분율에 대한 모든 언급은 달리 명시되지 않는 한 중량 퍼센트를 기준으로 한다.
본원에 사용된 용어 "최대" 및 "최대 약"은 명시적으로 언급하는 특정 합금 원소의 중량 퍼센트가 0일 가능성을 명시적으로 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 최대 약 0.25% Zr은 Zr이 없는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다.
본원에 사용된, "a", "an" 또는 "the"의 의미는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 단수 및 복수 언급을 포함한다.
본원에 사용된, 플레이트는 일반적으로 약 15mm 초과의 두께를 갖는다. 예를 들어, 플레이트는 약 15mm 초과, 약 20mm 초과, 약 25mm 초과, 약 30mm 초과, 약 35mm 초과, 약 40mm 초과, 약 45 mm 초과, 약 50 mm 초과, 또는 약 100 mm 초과의 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭할 수 있다.
본원에 사용된, 셰이트(시트 플레이트라고도 함)는 일반적으로 약 4mm 내지 약 15mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 세이트는 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.
본원에 사용된, 시트는 일반적으로 약 4mm 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.
본원에 개시된 모든 범위는 그 안에 포함된 임의의 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 명시된 범위 "1에서 10"은 최소값 1과 최대값 10 사이의 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 간주되어야 한다 (포함적); 즉, 최소값이 1 이상(예를 들어 1~6.1)으로 시작하고 최대값이 10 이하(예를 들어 5.5~10)로 끝나는 모든 하위 범위이다.
우수한 성형성 및 우수한 내식성과 함께 증가된 브레이징 후 강도를 갖는 알루미늄 합금 시트 재료가 필요하다. 이러한 요구를 달성하는 알루미늄 합금 시트 재료가 본원에 제공된다. 또한 이러한 알루미늄 합금 시트 재료를 포함하는 브레이징된 열교환기가 제공된다.
특히, 바람직하게는 wt.%로, 다음을 포함하는 조성을 가지는, 자동차의 열교환기에서의 또는 HVAC&R 구성요소로서의 사용을 위한 알루미늄 합금 시트 재료가 본원에 제공된다:
Mn 1.4% - 1.8%, 바람직하게는 1.50% - 1.8%;
Si 최대 0.7%, 바람직하게는 최대 0.45%;
Fe 최대 0.7%, 바람직하게는 최대 0.5%;
Mg 최대 0.30%, 바람직하게는 최대 0.20%;
Cu 최대 0.10%, 바람직하게는 최대 0.07%;
Cr 최대 0.25%, 바람직하게는 최대 0.20%;
Zr 최대 0.25%, 바람직하게는 최대 0.20%;
Zn 최대 0.50%, 바람직하게는 최대 0.30%;
Ti 최대 0.2%, 바람직하게는 최대 0.1%; 및
나머지 알루미늄 및 불가피한 불순물. 일반적으로, 불가피한 불순물은 각각 최대 0.05% 최대값 및 총 0.15% 최대값이다.
본원에 기재된 알루미늄 합금 시트 재료는 바람직하게는 자동차의 또는 HVAC&R 구성요소로서의 브레이징 열교환기에 사용하기에 이상적으로 적합하고, 우수한 성형성 및 우수한 내식성과 함께 높은 브레이징 후 항복 강도를 제공한다. 알루미늄 합금 시트 재료는 40 MPa 이상, 가장 좋은 예에서는 45 MPa 이상 또는 50 MPa 이상의 브레이징 후 항복 강도를 제공한다. 브레이징 후 인장 강도는 115 MPa 이상, 일반적으로 120 MPa 이상이다. 알루미늄 합금 시트 재료는 예를 들어, MPE(다중 포트 압출) 튜브 또는 접힌 튜브 및 매니폴드에 결합된 어셈블리 기능(예를 들어, 6XXX 시리즈 압출 블록으로부터 제조된 유체 라인)을 갖는 헤더 또는 매니폴드 튜브의 표면에서 해로운 갈바닉 커플링을 또한 방지한다.
망간은 이 알루미늄 합금의 주요 합금 성분으로 강도 증가와 내식성을 제공한다. 따라서, 알루미늄 합금의 Mn 함량은 따라서 적어도 1.4%, 바람직하게는 적어도 1.50%, 및 더욱 바람직하게는 적어도 1.55% 이다. 최종 제품에서 너무 높은 Mn 함량은 고용체에서 상대적으로 많은 양의 Mn을 초래하여 알루미늄 합금을 코어 합금(또는 인터-라이너)으로 더욱 비활성으로 만들고 따라서 1.8%를 초과하지 않아야 하며, 바람직하게는 최대 1.75%이다. 너무 높은 Mn 함량은 또한 큰 금속간 상을 형성할 위험을 증가시킨다. Mn 함량은 약 1.4% 내지 1.8% Mn, (예를 들어, 1.45% 내지 1.8%, 1.5% 내지 1.8%, 1.55% 내지 1.8%, 1.6% 내지 1.8 %, 1.5% 내지 1.75%, 1.5% 내지 1.7%, 또는 1.55% 내지 1.7%)일 수 있다. 임의로, Mn 함량은 약 1.4%, 약 1.45%, 약 1.5%, 약 1.55%, 약 1.6%, 약 1.65%, 약 1.7%, 약 1.75%, 또는 약 1.8%일 수 있다.
다량의 Mn을 포함하는 알루미늄 합금은 큰 금속간 상의 형성을 피하도록 주조 조건을 제어하는 직접 냉각(DC) 주조를 통해 생산할 수 있다. 이러한 금속간 화합물은 상당한 양의 합금 원소 Mn, Cr, Zr, Ti를 묶어, 요구되는 엔지니어링 특성에 기여하기 위해 사용할 수 있는 퍼센트를 낮출 수 있다. 특히, 금속간 화합물이 크면 성형성에 악영향을 미치고, 제품 형태의 추가를 방해할 수 있고, 내식성에 악영향을 미칠 수 있다. 알루미늄 합금은 일반적인 연속 주조 기술(예를 들어 슬래브 주조, 트윈 롤 주조, 벨트 주조, 드래그 주조 등)과 같이 주조 공정 동안 비교적 높은 냉각 속도를 갖는 주조 기술을 사용하여 유리하게 제조할 수 있다. 주조 중 높은 응고 속도는 합금에 미세 분산질의 더 높은 부피 분율을 도입할 수 있기 때문에 바람직한다. 따라서 알루미늄 합금의 DC-캐스팅을 위해서는 두꺼운 잉곳보다 얇은 잉곳이 더 바람직하다. 달성되는 더 높은 응고 속도의 관점에서 연속 주조(CC)가 더욱 바람직하다.
실리콘은 망간과 함께 생산 과정에서 이른바 알파상(Al15Mn4Si2)의 석출상을 형성한다. 이것은 매트릭스에서 용액에 존재하는 망간의 함량을 감소시켜 원하는 방향으로 부식 전위에 영향을 미치고 또한 석출 경화를 통해 기계적 강도를 증가시킨다. 지나치게 높은 함량은 합금의 융점을 과도하게 낮춘다. 따라서, 알루미늄 합금의 Si 함량은 최대 0.7%, 바람직하게는 최대 약 0.45%, 보다 바람직하게는 최대 약 0.3%이다. 고용체 중의 Si는 부식 전위를 증가시킴과 동시에 원하는 부식전위를 달성하기 위하여 알루미늄 합금의 Si 함량은 약 0.1% 내지 0.7%인 것이 바람직하다. Si 함량의 바람직한 범위는 약 0.1%-0.45%, 및 더욱 바람직하게는 약 0.1%-0.3%의 범위이다.
일부 예시에서, Si 함량은 최대 0.7% Si일 수 있다 (예를 들어, 최대 0.5%, 0.05% 내지 0.35%, 0.06% 내지 0.35%, 0.1% 내지 0.3%, 또는 0.15% 내지 0.25%). 임의로, Si 함량은 약 0.01%, 약 0.05%, 약 0.1%, 약 0.15%, 약 0.2%, 약 0.25%, 약 0.3%, 약 0.35%, 약 0.4%, 약 0.45%, 약 0.5%, 약 0.55%, 약 0.6%, 약 0.65%, 또는 약 0.7%일 수 있다.
상대적으로 낮은 Si 함량은 알루미늄 시트의 두께를 통과하는 부식을 제한하는 소위 갈색 밴드의 형성을 지원하기 때문에 더욱 바람직한다. 알루미늄 합금은 Cu 함량이 매우 낮기 때문에 브레이징 후 Cu 공핍 영역이 없고 갈색 밴드가 형성되어 알루미늄 합금 시트 에 대한 내식성이 증가한다.
높은 Fe 함량은 부식 거동에 부정적인 영향을 미치고 또한 금속간 상 형태로 실리콘을 결합하여 Si에 대해 이전에 기재된 바와 같이 실리콘(Si)과 망간(Mn) 간의 결합 형성 효과가 제한된다. 따라서, 알루미늄 합금의 Fe 함량은 최대 0.7%, 보다 바람직하게는 최대 약 0.5%로 제한된다. 한 구체예에서, Fe 함량은 약 0.1% 내지 0.4%의 범위에 있고 양호한 부식 거동 및 경제적 효율성에 대한 좋은 절충안을 제공한다.
일부 예시에서, Fe 함량은 최대 0.7% Fe (예를 들어, 최대 0.5%, 0.05% 내지 0.35%, 0.06% 내지 0.35%, 0.1% 내지 0.4%, 0.1% 내지 0.35%, 또는 0.15% 내지 0.3%)일 수 있다. 임의로, Fe 함량은 약 0.01%, 약 0.05%, 약 0.1%, 약 0.15%, 약 0.2%, 약 0.25%, 약 0.3%, 약 0.35%, 약 0.4%, 약 0.45%, 약 0.5%, 약 0.55%, 약 0.6%, 약 0.65%, 또는 약 0.7%일 수 있다.
구리(Cu)는 합금의 부식 전위를 양극으로 강하게 밀어서 바람직하지 않은 방향으로 밀어낸다. 따라서 알루미늄 합금의 Cu 함량은 최대 약 0.10%, 및 바람직하게는 약 0.07%의 불가피한 흔적량으로 제한되는데, Cu가 코어 층 재료로부터 브레이징된 연결부, 특히 필렛 용접부로 확산하여, 이 지역의 부식 성능에 부정적인 영향을 미치기 때문이다. 한 구체예에서, Cu의 강도 이점과 부식 전위에 대한 Cu의 효과의 균형을 맞추기 위해, 바람직한 Cu 함량은 약 0.02% 내지 0.07%, 보다 바람직하게는 0.03% 내지 0.07% 범위이다. 임의로, Cu 함량은 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 0.1%일 수 있다.
마그네슘(Mg)은 고용체 경화에 의해 강도를 증가시키고 부식 전위를 베이스, 즉 원하는 방향으로 밀어낸다. 그러나 더 높은 Mg 함량은 정상적인 CAB 브레이징 공정(제어된 분위기 브레이징)에서 브레이징 거동에 부정적인 영향을 미친다. 따라서 알루미늄 합금의 Mg 함량은 약 0.30% 이하, 바람직하게는 약 0.20% 이하로 제한된다. 다른 한편, 알루미늄 합금 시트의 강도와 부식 전위는 0.01%-0.25% 범위, 특히 0.02%-0.20% 범위의 적은 양의 Mg를 목표로 첨가함으로써 브레이징 거동에 대한 제한된 역효과를 가지면서, 이미 매우 효과적으로 설정될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
일부 예시에서, Mg은 최대 0.3% Mg (예를 들어, 최대 0.25 %, 최대 0.20%, 최대 0.09%, 최대 0.04%, 0.05% 내지 0.3%, 0.1% 내지 0.25%, 또는 0.15% 내지 0.2%)일 수 있다. 임의로, Mg 함량은 약 0.01%, 약 0.05%, 약 0.1%, 약 0.15%, 약 0.2%, 약 0.25%, 또는 약 0.3%일 수 있다.
크롬(Cr)은 브레이징 후 강도를 증가시키고 알루미늄 합금에서는 의도적인 구리(Cu) 분배를 적어도 부분적으로 보상한다. 그러나, 바람직하지 않은 조대한 금속간 주조 상은 더 높은 Cr 함량으로 침전될 수 있기 때문에, 알루미늄 합금의 Cr 함량은 최대 약 0.25%, 바람직하게는 최대 약 0.20%로 제한된다. 일부의 경우, Cr 함량은 최대 0.25% Cr (예를 들어, 최대 0.20%, 최대 0.09%, 최대 0.04%, 0.05% 내지 0.25%, 0.1% 내지 0.25%, 또는 0.15% 내지 0.2%)일 수 있다. 임의로, Cr 함량은 약 0.01%, 약 0.05%, 약 0.1%, 약 0.15%, 약 0.2%, 또는 약 0.25%일 수 있다.
지르코늄(Zr)은 결정립 크기를 제어함으로써 알루미늄 합금의 브레이징 후 강도를 증가시킨다. 그러나, 바람직하지 않은 조대한 금속간 화합물 상이 더 높은 Zr 함량으로 주조 동안 형성될 수 있기 때문에 알루미늄 합금의 Zr 함량은 최대 약 0.25%, 바람직하게는 최대 약 0.20%로 제한된다. 일부의 경우, Zr 함량은 최대 0.25% Zr (예를 들어, 최대 0.20%, 최대 0.09%, 최대 0.04%, 0.05% 내지 0.25%, 0.1% 내지 0.25%, 또는 0.15% 내지 0.2%)일 수 있다. 임의로, Zr 함량은 약 0.01%, 약 0.05%, 약 0.1%, 약 0.15%, 약 0.2%, 또는 약 0.25%일 수 있다.
한 구체예에서, Cr+Zr의 조합 첨가는 약 0.08% 내지 0.25%, 바람직하게는 0.08% 내지 0.20%(예를 들어, 0.1% 내지 0.20%, 0.12% 내지 0.18%, 또는 0.15% 내지 0.25%) 범위이고, Zr 및 Cr은 각각 최소 0.03%로 존재한다. 이 구체예에서, 조합 첨가는 무엇보다도 증가된 브레이징 후 강도를 제공한다.
합금의 Zn 함량은 최대 약 0.50%, 바람직하게는 최대 약 0.30%로 제한된다. Zn은 부식 전위를 베이스 방향으로 강하게 밀어내기 때문에 부식 전위의 미세 조정을 위해 필요에 따라 소량, 특히 0.01%-0.25% 범위, 바람직하게는 0.06%-0.25% 범위로 첨가할 수 있다.
일부 예시에서, Zn 함량은 최대 0.5% Zn (예를 들어, 최대 0.4%, 0.05% 내지 0.5%, 0.06% 내지 0.45%, 0.1% 내지 0.4%, 0.1% 내지 0.35%, 또는 0.15% 내지 0.3%)일 수 있다. 임의로, Zn 함량은 약 0.01%, 약 0.05%, 약 0.1%, 약 0.15%, 약 0.2%, 약 0.25%, 약 0.3%, 약 0.35%, 약 0.4%, 약 0.45%, 또는 약 0.5%일 수 있다.
Ti는 본 발명의 알루미늄 합금 시트 재료를 제조하기 위한 압연 공급원료의 주조 동안 결정립 미세화 첨가제로서 작용하기 위해 약 0.20% 이하, 바람직하게는 약 0.10% 이하로 존재할 수 있다. 티타늄 및 붕소, 또는 티타늄 및 탄소를 함유하는 것과 같은 결정립 미세화제가 당업계에 공지된 바와 같이 사용될 수 있다.
일부의 경우, Ti 함량은 최대 0.2% Ti (예를 들어, 최대 0.15%, 최대 0.1%, 0.05% 내지 0.2%, 또는 0.05% 내지 0.15%)일 수 있다. 임의로, Ti 함량은 약 0.01%, 약 0.05%, 약 0.1%, 약 0.15%, 또는 약 0.2%일 수 있다.
한 구체예에서, 바람직하게는 자동차의 열교환기에 사용하기 위한 알루미늄 합금 시트 재료는 wt.%로, Mn 1.4-1.8%; Si 최대 0.7%; Fe 최대 0.7%; Mg 최대 0.30%; Cu 최대 0.10%; Cr 최대 0.25%; Zr 최대 0.25%; Zn 최대 0.50%; Ti 최대 0.2%; 나머지 알루미늄과 불가피한 불순물;로 구성되고 여기에 기재되고 청구된 바와 같은 더 좁은 범위가 바람직한다.
한 구체예에서, 알루미늄 합금은 본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금으로 제조되고 바람직하게는 4xxx 시리즈 알루미늄 브레이징 합금이며 일반적으로 주요 합금 성분으로 5%~14% 범위의 Si를 포함하는 필러 또는 브레이징 재료 층으로 한면 또는 양면이 덮힌, 코어 합금 (또는 인터-라이너)를 포함하는 브레이징 시트 제품 내로 포함된다. 이 시리즈의 일반적인 필러 합금은 AA4343, AA4045, AA4047, AA4004, AA4104, AA4147 또는 이들의 유사한 조성 변형예이다. 브레이징 재료 층은 당업계에 공지되고 당업자에게 공지된 다양한 기술을 통해 알루미늄 합금 코어 합금에 적용될 수 있다. 예를 들어, 브레이징 재료 층은 압접을 통해 적용될 수 있다. 대안적으로, 코어 합금 및 브레이징 재료 층은 공동-주조 기술에 의해 동시에 제조될 수 있다.
다른 구체예에서, 본원에 기재된 바와 같은 알루미늄 합금으로 제조된 코어 합금의 한쪽 면에 접합된 외부 라이너 또는 수측 라이너 및 코어 합금의 다른 면에 접합된 클래드 브레이징 재료가 여기에 제공된다. 외부 라이너는 일반적으로 시트의 해당 면이 노출되는 환경, 예를 들어 열교환기의 냉각제 또는 냉매에 노출되는 매니폴드 튜브 또는 헤더의 내부에서 높은 내식성 또는 심지어 내식성과 조합된 부식을 제공하도록 조정된 합금의 외부 라이너이다. 적합한 외부 라이너의 예는 최대 약 4%의 Zn의 의도적 첨가 (예를 들어, 최대 약 3% 최대 약 2.5%, 최대 약 2%, 최대 약 1.5%, 또는 최대 약 1% Zn)를 가지는 알루미늄 합금, 예를 들어 AA7072 시리즈 합금이다. 또한, 외부라이너가 브레이징 시트 제품의 전체 브레이징 후 강도에 기여할 수 있도록 외부라이너의 강도를 증가시키기 위해 Mg를 의도적으로 첨가한 합금이 사용될 수 있다. 또한 Zn과 Mg의 조합 첨가도 좋은 고려사항이 될 것이다.
코어층의 두께(브레이징 시트 제품의 총 두께에 대한 퍼센트로)는 바람직하게는 약 60% 내지 96%의 범위이고, 외부라이너 또는 수측 라이너의 두께 (브레이징 시트의 총 두께에 대한 퍼센트로)는 바람직하게는 약 5% 내지 25% 범위이고, 충전재 또는 브레이징 재료 층의 두께는 바람직하게는 (브레이징 시트의 총 두께에 대한 퍼센트로) 약 4% 내지 20%, 바람직하게는 약 4% 내지 12% 범위이다. 최종 클래드 복합재 두께에서 코어 합금의 두께는 약 70미크론만큼 작고 약 4 mm만큼 많을 수 있고, 바람직하게는 0.9 내지 1.5mm 범위에 있다.
예를 들어, 브레이징된 열교환기의 구성요소 중 하나로서 헤더 또는 매니폴드 튜브를 제조하기 위한 본원에 기재된 알루미늄 합금 시트 재료의 용도가 또한 본원에 또한 제공된다. 알루미늄 합금 시트 재료는 통합 수신기 건조기 튜브를 포함하여 응축기 및 증발기 매니폴드 튜브로서도 또한 사용할 수 있다. 알루미늄 합금 시트 재료는 측면 지지대, 튜브 분할기, 튜브 인-필, 캡, 배플, 흐름 조절기, 스페이서 및 브래킷과 같은 관련 제품에도 사용할 수 있다.
다른 양태에서, 바람직하게는 본원에 기재된 알루미늄 합금 시트 재료로 제조된 적어도 하나의 구성요소를 포함하는, 자동차 또는 HVAC&R 구성요소의 브레이징된 열교환기가 본원에 제공된다. HVAC&R은 Heating, Ventilation, Air Conditioning & Refrigeration의 약자로서 가정 또는 산업 환경의 열교환기와 관련이 있다.
브레이징된 열교환기는 일반적으로 냉각제 또는 냉매를 유지하도록 구성된 적어도 하나의 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소, 상기 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 복수의 천공를 포함함; 작동중, 상기 헤더 플레이트, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소 내 상기 복수의 천공 중 하나로부터 실질적으로 수직으로 연장되고 상기 냉각제 또는 냉매를 수용하도록 구성된 복수의 실질적으로 평행한 유체-운반 튜브 (시트로 접힌 시트 또는 압출된 재료, 예를 들어 다중 포트 압출물로 만들 수 있음; 일반적인 알루미늄 합금은 3XXX 시리즈 또는 6XXX 시리즈임); 복수의 주름진 알루미늄 합금 핀, 이 알루미늄 합금 핀은 희생 양극으로 작용할 수 있고, 상기 냉각제 또는 냉매가 순환함에 따라 냉각하기 위해 상기 복수의 유체-운반 튜브와 열적으로 소통하고 그로부터 열을 전달하도록 구성됨, 여기서 상기 헤더, 매니폴드 및/또는 또는 튜브 구성요소는 본원에 개시된 알루미늄 합금 시트 재료으로부터 제조됨, 을 포함한다. 유체-운반 튜브는 브레이징된 조인트를 통해 헤더, 매니폴드 및/또는 튜브 구성요소에 직접 연결되어 이러한 구성요소가 직접 갈바닉 커플링된 부식 시스템을 형성한다. 결과적으로 유체-운반 튜브보다 낮거나 더 균형 잡힌 부식 전위를 갖는 헤더, 매니폴드 및/또는 튜브 구성 요소는 유체-운반 튜브를 양극 방식으로 보호하기 위해 적합한다.
일 양태에서, 여기에 기재된 바와 같은, 특히 자동차용으로 또는 HVAC&R 구성요소로서 열교환기에서 사용하기에 적합한 Al-Mn 합금 시트 재료를 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 다음 조성, wt.%로, 다음을 포함하는 다음 조성으로 압연 공급원료를 주조하는 것: Mn 1.4-1.8%; Si 최대 0.7%; Fe 최대 0.7%; Mg 최대 0.30%; Cu 최대 0.10%; Cr 최대 0.25%; Zr 최대 0.25%; Zn 최대 0.50%; Ti 최대 0.2%; 나머지 알루미늄 및 불가피한 불순물, 그리고 바람직한 더 좁은 범위가 본원에 기재됨; 예를 들어 DC-주조 또는 연속 스트립 주조에 의해, 이후 바람직하게는 예를 들어 열간 압연에 의해 및 임의로 또한 냉간 압연에 의해 최종 게이지로 압연에 의해 크기 축소되지 전에 균질화됨; 확산에 의한 분리를 제거 또는 감소시키고 재결정화 후 미세 결정립을 형성시키고 재결정화 후의 성형성을 향상시키기 위해 530°C 내지 620°C의 범위 내, 바람직하게는 540°C 및 610°C의 범위 내 온도, 및 2 및 25 시간, 바람직하게는 4 내지 16 시간의 범위 내 표적 온도에서의 침지 시간에서 어닐링 처리에 의해, 특히 DC-주조 압연 공급원료에 대해 압연 잉곳을 균질화; 압연 잉곳, 특히 DC-주조 압연 잉곳을 열간 압연하여, 특히 열간 압연된 스트립 두께 2.0 내지 10 mm의 범위 내, 바람직하게는 3 내지 8 mm의 범위 내 열간 압연된 스트립 두께로 열간 압연된 스트립을 형성시키는 것; 열간 압연된 스트립 또는 연속 주조 스트립을 300°C 내지 450°C의 범위 내, 바람직하게는 300°C 내지 400°C의 범위 내 온도에서 임의의 중간 어닐링으로 최종 두께로 냉간 압연하는 것, 냉간 압연된 스트립의 최종 두께는 바람직하게는 0.07 내지 5 mm의 범위 내, 특히 바람직하게는 0.8 내지 3 mm의 범위 내, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 2.5 mm의 범위 내이다.
대안적인 구체예에 따르면, 앞서 기재된 방법은 또한 특히 DC-주조 잉곳에 대해 압연 잉곳을 균질화하지 않고 수행되어 더 높은 브레이징 후 강도를 제공할 수 있다.
앞서 기재된 합금과 조합된 이 제조 방법은 코어층이 우수한 브레이징 후 강도와 동시에 유체-운반 튜브와 균형을 이루는 낮은 부식 전위를 갖는 알루미늄 합금 시트로 유도한다는 것이 결정되었다.
압연 경질 상태, 예를 들어 H12 또는 H14(DIN EN 515)가 최종 상태에서 필요한 경우, 콜드 스트립의 재결정화 어닐링은 바람직하게는 300°C와 450°C 사이, 바람직하게는 300°C와 400°C 사이의 온도에서 중간 두께로 수행된다. 중간 두께는 필요한 최종 두께에 따라 다르다. 재료의 기계적 강도는 정확한 최종 압하도를 통해 설정할 수 있다. H14 상태의 경우, 예를 들어 25% 내지 30% 범위, 예를 들어 30%의 최종 압하도는 전달된 상태에서의 강도와 성형성의 유리한 조합을 달성하기 위해 합리적이다. 대조적으로 최종 압하도는 일반적으로 브레이징된 상태에서 부식 전위에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않다.
연질 어닐링 상태 "O"(DIN EN 515)인 재료의 경우, 연질 어닐링은 바람직하게는 300°C와 450°C 사이, 더 바람직하게는 300°C와 400°C 사이의 온도에서 최종 두께에서 발생한다. 연질 어닐링 상태의 재료에 대한 방법은 또한 바람직하게는 DC 주조 압연 잉곳의 균질화와 함께 수행된다. 대안적으로 상태 H24(DIN EN 515)는 240°C와 350°C 사이의 온도에서 최종 어닐링으로 설정될 수 있다. 특히 알루미늄 합금 스트립의 열교환기 구성요소의 생산을 위해 알루미늄 스트립의 성형성에 대한 높은 요구사항이 있는 경우, 알루미늄 스트립의 생산 공정 동안 O-템퍼가 설정되는 것이 바람직한다. 열교환기의 구성요소 또는 HVAC&R 구성요소로서의 튜브 생산을 위한 알루미늄 스트립의 용도에 대해, 바람직하게는 생산 공정 중에 상태 H24 또는 H14 또는 H12가 설정된다. 알루미늄 스트립의 이러한 상태는 특히 열교환기 튜브의 연결을 위한 슬롯의 펀칭을 용이하게 한다. 최종 또는 연질 어닐링과 같은 최종 열처리는 브레이징 후 부식 전위에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌다.
바람직한 구체예에서 알루미늄 시트 재료는 O-템퍼 또는 H22 템퍼로 제공된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본원에 기재된 바와 같은 브레이징된 알루미늄 열교환기(2)는 복수의 유체-운반 튜브(6)를 포함한다. 유체-운반 튜브(6)의 단부는 헤더(10)에 개방된다. 이 구성에서, 헤더는 또한 복수의 천공을 포함하는 헤더 플레이트(8)(유체-운반 튜브(6)의 일단부, 하나의 헤더 플레이트(8)를 갖는 하나의 헤더(10)가 도 1에 도시됨)를 포함한다. 냉각제는 헤더(10)로부터 유체-운반 튜브(6)를 통해 그리고 다른 헤더(미도시)로 순환된다. 도시된 바와 같이, 복수의 냉각 핀(4)은 유체-운반 튜브(6) 사이에 (작동 시) 배치되어 그로부터 열을 전달하여 내부의 유체의 열교환 냉각을 용이하게 한다. 냉각 핀(4)은 브레이징에 의해 유체-운반 튜브(6)에 결합되고 유체-운반 튜브(6)는 또한 브레이징에 의해 헤더 플레이트(8)에 결합된다. 브레이징은 열교환기 제조 분야에서 알려진 모든 기술을 포함하며 제어된 분위기 브레이징, 진공 분위기 브레이징 및 화염 브레이징 작업을 포함한다.
예시
예시 1은 wt.%로, 다음을 포함하는 조성을 가지는, 열교환기에서의 사용을 위한 알루미늄 합금 시트 재료이다:
Mn 1.4% - 1.8%,
Si 최대 0.7%,
Fe 최대 0.7%,
Mg 최대 0.30%,
Cu 최대 0.10%,
Cr 최대 0.25%,
Zr 최대 0.25%,
Zn 최대 0.50%,
Ti 최대 0.2%,
나머지 알루미늄 및 불가피한 불순물.
예시 2는 임의의 선행 또는 후속 예시에 있어서, 1.5 - 1.8 wt. % Mn를 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료이다.
예시 3는 임의의 선행 또는 후속 예시에 있어서, 1.55 - 1.8 wt. % Mn를 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료이다.
예시 4는 임의의 선행 또는 후속 예시에 있어서, 최대 0.45 wt. % Si를 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료이다.
예시 5는 임의의 선행 또는 후속 예시에 있어서, 최대 0.5 wt. % Fe를 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료이다.
예시 6는 임의의 선행 또는 후속 예시에 정의된 알루미늄 합금으로부터 제조되고 한면 또는 양면에 알루미늄 브레이징 층을 구비한 알루미늄 합금 코어 층을 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료이다.
예시 7은 알루미늄 브레이징 층은 4XXX-시리즈 알루미늄 합금 브레이징 층을 포함하는 임의의 선행 또는 후속 예시에 따르는 알루미늄 합금 시트 재료이다.
예시 8은 알루미늄 합금 시트 재료는 O-템퍼 또는 H22-템퍼 내에 제공되는 임의의 선행 또는 후속 예시에 따르는 알루미늄 합금 시트 재료이다.
예시 9는 다음을 포함하는 브레이징된 열교환기이다: 냉각제 또는 냉매를 유지하도록 구성된 적어도 하나의 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소, 상기 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 복수의 천공를 포함함; 상기 헤더 플레이트, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소 내 상기 복수의 천공 중 하나로부터 실질적으로 수직으로 연장되고 상기 냉각제 또는 냉매를 수용하도록 구성된 복수의 실질적으로 평행한 유체-운반 튜브; 및 상기 냉각제 또는 냉매가 순환함에 따라 냉각하기 위해 상기 복수의 유체-운반 튜브와 열적으로 소통하고 그로부터 열을 전달하도록 구성된 복수의 주름진 알루미늄 합금 핀, 여기서 상기 헤더는 임의의 선행 또는 후속 예시에 따르는 알루미늄 합금 시트 재료으로부터 제조됨.
예시 10는 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소가 1.50%-1.8% Mn를 가지는 임의의 선행 또는 후속 예시에 따르는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기이다.
예시 11는 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소가 0.10%-0.45% Si를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기이다.
예시 12는 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소가 0.1%-0.4% Fe를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기이다.
예시 13는 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소가 최대 0.07% Cu를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기이다.
예시 14는 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소가 0.01%-0.25% Mg를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기이다.
예시 15는 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소가 0.08%-0.25%의 범위 내 Cr 및 Zr의 조합 첨가를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기이다.
예시 16는 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소가 각각의 Cr 및 Zr의 0.03% 최소값을 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기이다.
예시 17는 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소가 최대 0.25% Zn를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기이다.
예시 18는 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소가 0.06%-0.25% Zn를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기이다.
예시 19는 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 냉각제 또는 냉매와 접촉하는 외부 표면 및 내부 표면을 갖고, 내부 표면에서 알루미늄 합금 시트 재료에는 수측 라이너가 제공되는 임의의 선행 또는 후속 예시에 따르는 브레이징된 열교환기이다.
예시 20는 브레이징된 열교환기의 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소의 제조를 위한 임의의 선행 또는 후속 예시에 따른 알루미늄 합금 시트 재료의 용도이다.
위에 인용된 모든 특허, 간행물 및 초록은 그 전체가 참고로 여기에 포함된다. 본 발명의 다양한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다양한 구체예가 기재되었다. 이들 구체예는 단지 본 발명의 원리를 예시하는 것임을 인식해야 한다. 다음의 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 이의 수많은 수정 및 개조가 당업자에게 용이하게 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. wt.%로, 다음을 포함하는 조성을 가지는, 열교환기에서의 사용을 위한 알루미늄 합금 시트 재료:
    Mn 1.4% - 1.8%,
    Si 최대 0.7%,
    Fe 최대 0.7%,
    Mg 최대 0.30%,
    Cu 최대 0.10%,
    Cr 최대 0.25%,
    Zr 최대 0.25%,
    Zn 최대 0.50%,
    Ti 최대 0.2%,
    나머지 알루미늄 및 불가피한 불순물.
  2. 제 1항에 있어서, 1.5 - 1.8 wt. % Mn를 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료.
  3. 제 1항에 있어서, 1.55 - 1.8 wt. % Mn를 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료.
  4. 제 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 최대 0.45 wt. % Si를 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료.
  5. 제 1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 최대 0.5 wt. % Fe를 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료.
  6. 제 1 내지 5항 중 어느 한 항에 정의된 알루미늄 합금으로부터 제조되고 한면 또는 양면에 알루미늄 브레이징 층을 구비한 알루미늄 합금 코어 층을 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료.
  7. 제 6항에 있어서, 알루미늄 브레이징 층은 4XXX-시리즈 알루미늄 합금 브레이징 층을 포함하는 알루미늄 합금 시트 재료.
  8. 제 1 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 합금 시트 재료는 O-템퍼 또는 H22-템퍼 내에 제공되는 알루미늄 합금 시트 재료.
  9. 다음을 포함하는 브레이징된 열교환기:
    냉각제 또는 냉매를 유지하도록 구성된 적어도 하나의 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소, 상기 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 복수의 천공을 포함함;
    상기 헤더 플레이트, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소 내 상기 복수의 천공 중 하나로부터 실질적으로 수직으로 연장되고 상기 냉각제 또는 냉매를 수용하도록 구성된 복수의 실질적으로 평행한 유체-운반 튜브; 및
    상기 냉각제 또는 냉매가 순환함에 따라 냉각하기 위해 상기 복수의 유체-운반 튜브와 열적으로 소통하고 그로부터 열을 전달하도록 구성된 복수의 주름진 알루미늄 합금 핀, 여기서 상기 헤더, 매니폴드 및/또는 또는 튜브 구성요소는 제 1 내지 3항 중 어느 한 항에 따르는 알루미늄 합금 시트 재료으로부터 제조됨.
  10. 제9 항에 있어서, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 1.50%-1.8% Mn를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기.
  11. 제9 또는 10항에 있어서, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 0.10%-0.45% Si를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기.
  12. 제 9 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 0.1%-0.4% Fe를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기.
  13. 제 9 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 최대 0.07% Cu를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기.
  14. 제 9 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 0.01%-0.25% Mg를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기.
  15. 제 9 내지 14항 중 어느 한 항에 있어서, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 0.08%-0.25% 범위 내 Cr 및 Zr의 조합 첨가를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기.
  16. 제 15항에 있어서, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 Cr 및 Zr 각각의 0.03%의 최소값을 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기.
  17. 제 9 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 최대 0.25% Zn를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기.
  18. 제 17항에 있어서, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 0.06%-0.25% Zn를 가지는 알루미늄 합금 시트 재료로부터 제조되는 브레이징된 열교환기.
  19. 제 9 내지 18항 중 어느 한 항에 있어서, 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소는 냉각제 또는 냉매와 접촉하는 외부 표면 및 내부 표면을 갖고, 내부 표면에서 알루미늄 합금 시트 재료에는 수측 라이너가 제공되는 브레이징된 열교환기.
  20. 브레이징된 열교환기의 헤더, 매니폴드, 및/또는 튜브 구성요소의 제조를 위한 제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 따르는 알루미늄 합금 시트 재료의 용도.
KR1020227024980A 2020-04-28 2021-04-27 알루미늄 합금 시트 재료 및 그러한 알루미늄 합금 시트 재료를 포함하는 열교환기 KR20220114645A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20171764.2A EP3904550A1 (en) 2020-04-28 2020-04-28 Aluminium alloy sheet material and heat exchanger incorporating such an aluminium alloy sheet material
EP20171764.2 2020-04-28
PCT/IB2021/053457 WO2021220152A1 (en) 2020-04-28 2021-04-27 Aluminium alloy sheet material and heat exchanger incorporating such an aluminium alloy sheet material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220114645A true KR20220114645A (ko) 2022-08-17

Family

ID=70475992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227024980A KR20220114645A (ko) 2020-04-28 2021-04-27 알루미늄 합금 시트 재료 및 그러한 알루미늄 합금 시트 재료를 포함하는 열교환기

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20230220520A1 (ko)
EP (2) EP3904550A1 (ko)
JP (1) JP2023515204A (ko)
KR (1) KR20220114645A (ko)
CN (1) CN115485404A (ko)
BR (1) BR112022014473A2 (ko)
CA (1) CA3168620C (ko)
ES (1) ES2977343T3 (ko)
HU (1) HUE065864T2 (ko)
MX (1) MX2022013194A (ko)
PL (1) PL4143356T3 (ko)
PT (1) PT4143356T (ko)
WO (1) WO2021220152A1 (ko)

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05195128A (ja) * 1991-10-03 1993-08-03 Furukawa Alum Co Ltd 成形性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート
US6756133B2 (en) 2001-03-02 2004-06-29 Pechiney Rolled Products Llc High temperature aluminum alloy brazing sheet and methods of manufacturing and uses therefor
JP3968024B2 (ja) * 2003-01-14 2007-08-29 住友軽金属工業株式会社 熱交換器用アルミニウム合金クラッド材
JP3968025B2 (ja) * 2003-01-17 2007-08-29 住友軽金属工業株式会社 熱交換器用アルミニウム合金クラッド材
CA2593276C (en) * 2004-10-19 2014-01-21 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Method of producing an aluminium alloy brazing sheet and light brazed heat exchanger assemblies
JP5614829B2 (ja) * 2009-06-24 2014-10-29 株式会社Uacj アルミニウム合金製熱交換器
JP6186239B2 (ja) * 2013-10-15 2017-08-23 株式会社Uacj アルミニウム合金製熱交換器
WO2015141698A1 (ja) * 2014-03-19 2015-09-24 株式会社Uacj 熱交換器用アルミニウム合金フィン材およびその製造方法並びに熱交換器
CN106574326B (zh) * 2014-08-06 2019-05-21 诺维尔里斯公司 用于热交换器翅片的铝合金
TR201806865T4 (tr) 2014-11-27 2018-06-21 Hydro Aluminium Rolled Prod Isi dönüştürücü, bi̇r alümi̇nyum alaşimin ve bi̇r alümi̇nyum şeri̇di̇n kullanimi yani sira bi̇r alümi̇nyum şeri̇di̇n üreti̇mi̇ i̇çi̇n yöntem
DE102015013540A1 (de) * 2015-10-19 2017-04-20 Trimet Aluminium Se Aluminiumlegierung
JP2017145463A (ja) * 2016-02-17 2017-08-24 株式会社Uacj アルミニウム合金ブレージングシート及びその製造方法、ならびに、当該ブレージングシートを用いた自動車用熱交換器
CN108884523B (zh) * 2016-03-29 2020-05-15 株式会社Uacj 换热器用铝合金制硬钎焊片材及其制造方法
AU2017269097B2 (en) * 2016-05-27 2019-06-13 Novelis Inc. High strength and corrosion resistant alloy for use in HVAC&R systems
WO2018206193A1 (en) * 2017-05-09 2018-11-15 Aleris Rolled Products Germany Gmbh Aluminium alloy having high-strength at elevated temperature for use in a heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
CA3168620C (en) 2024-03-05
ES2977343T3 (es) 2024-08-22
PT4143356T (pt) 2024-04-09
WO2021220152A1 (en) 2021-11-04
EP4143356A1 (en) 2023-03-08
EP3904550A1 (en) 2021-11-03
PL4143356T3 (pl) 2024-05-13
CN115485404A (zh) 2022-12-16
MX2022013194A (es) 2022-11-14
BR112022014473A2 (pt) 2022-11-29
JP2023515204A (ja) 2023-04-12
EP4143356B1 (en) 2024-03-13
US20230220520A1 (en) 2023-07-13
CA3168620A1 (en) 2021-11-04
HUE065864T2 (hu) 2024-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1648694B1 (en) High strength aluminium alloy brazing sheet
CN109072357B (zh) 包含轧制铝合金的热交换器
EP1291165B2 (en) Brazing sheet
JP5079198B2 (ja) アルミニウム蝋付け合金
JP5037129B2 (ja) 高強度アルミニウム合金ろう付けシート、ろう付けされた組立構造およびそれらの製造方法
US20050064226A1 (en) High strength aluminium alloy brazing sheet
EP2699702B1 (en) Fin stock material
KR102526367B1 (ko) 브레이즈드 열 교환기
EP2489750A1 (en) Highly corrosion-resistant aluminum alloy brazing sheet, process for production of the brazing sheet, and highly corrosion-resistant heat exchanger equipped with the brazing sheet
EP3821048B1 (en) Aluminium alloy fin stock material
US6610247B2 (en) Aluminum brazing alloy
CN115038546B (zh) 多层铝钎焊板材料
KR20220114645A (ko) 알루미늄 합금 시트 재료 및 그러한 알루미늄 합금 시트 재료를 포함하는 열교환기

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal