KR20240035487A - 브레이징 시트, 브레이징 시트로부터 형성된 물품, 및 물품을 형성하는 방법 - Google Patents

브레이징 시트, 브레이징 시트로부터 형성된 물품, 및 물품을 형성하는 방법 Download PDF

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KR20240035487A
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해리 알 존커
안드레아스 케이 쿨로비츠
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아르코닉 테크놀로지스 엘엘씨
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Abstract

브레이징 시트, 브레이징 시트의 전부 또는 일부로부터 형성되거나 이를 포함하는 물품, 및 물품을 형성하는 방법이 제공된다. 브레이징 시트는 코어 층, 브레이징 층, 및 코어 층과 브레이징 층 사이에 있는 중간 라이너 층을 포함한다. 코어 층은 제1 재결정화 온도를 갖는 제1 알루미늄 합금을 포함한다. 중간 라이너 층은 제1 재결정화 온도보다 큰 제2 재결정화 온도를 갖는 3XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다. 3XXX 시리즈 알루미늄 합금은 3XXX 시리즈 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로: 0.01 내지 0.2 실리콘; 0 내지 0.6 구리; 0.8 내지 1.9 망간; 0 내지 0.2 크롬; 0 내지 0.15 지르코늄; 0 내지 0.4 철; 0 내지 3 아연; 0 내지 0.2 마그네슘; 0 내지 0.3 티타늄; 0 내지 0.1 바나듐; 0 내지 0.5 비스무트; 알류미늄; 그리고 불순물을 포함한다.

Description

브레이징 시트, 브레이징 시트로부터 형성된 물품, 및 물품을 형성하는 방법
상호 참조
본 출원은 35 U.S.C. § 119 (e)에 따라 2021년 8월 3일에 출원된 미국 특허 가출원 제63/228,740호 및 2022년 1월 4일에 출원된 미국 특허 가출원 제63/266,367호에 대한 이익을 주장한다. 그 전체 개시 내용은 본원에 참조로서 통합된다.
기술분야
본 개시는 브레이징 시트, 브레이징 시트의 전부 또는 일부로부터 형성되거나 이를 포함하는 제조 물품, 및 제조 물품을 형성하는 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 열 교환기와 같은 다양한 장치는 특별히 설계된 적층형 금속 플레이트로 형성될 수 있다. 플레이트형 열 교환기는 플레이트의 대향측에서 두 개의 유체(예: 액체, 냉매 또는 이들의 조합)를 순환시켜 플레이트를 가로질러 유체 사이의 열 교환을 허용함으로써 기능한다. 플레이트형 열 교환기가 허용 가능한 내식성을 갖도록 보장하기 위해, 장치는 플레이트 사이의 조인트를 따라 그리고 플레이트를 형성하는 데 사용되는 시트 재료의 두께를 통해 부식 공격에 저항하도록 설계될 수 있다. 플레이트형 열교환기에서 부식 공격에 대한 저항성을 높이는 것은 심각한 문제를 야기할 수 있다.
본 개시에 따른 하나의 비제한적인 양태는: 코어 층, 브레이징 층, 및 코어 층과 브레이징 층 사이의 중간 라이너 층을 포함하는 브레이징 시트에 관한 것이다. 코어 층은 제1 재결정화 온도를 갖는 제1 알루미늄 합금을 포함한다. 브레이징 층은 4XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다. 중간 라이너 층은 제2 재결정화 온도를 갖는 3XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다. 제2 재결정화 온도는 제1 재결정화 온도보다 크다. 3XXX 시리즈 알루미늄 합금은 3XXX 시리즈 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로: 0.01 내지 0.2 실리콘; 0 내지 0.6 구리; 0.8 내지 1.9 망간; 0 내지 0.2 크롬; 0 내지 0.15 지르코늄; 0 내지 0.4 철; 0 내지 3 아연; 0 내지 0.2 마그네슘; 0 내지 0.3 티타늄; 0 내지 0.1 바나듐; 0 내지 0.5 비스무트; 알류미늄; 그리고 불순물을 포함한다.
그러나, 본 개시에 따른 추가의 비제한적인 양태는 본 개시에 따른 브레이징 시트를 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 코어 층을 균질화하여 균질화된 코어 층을 형성하는 단계, 및 3XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 가공물을 열간 가공하여 적어도 하나의 중간 라이너 층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 적어도 하나의 브레이징 층, 적어도 하나의 중간 라이너 층, 및 균질화된 코어 층을 함께 열간 압연하여 브레이징 시트를 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
본 개시에 따른 브레이징 시트의 특정 비제한적인 실시예에서, 브레이징 시트의 코어 층은 브레이징 시트의 총 두께의 60% 내지 90% 범위의 제1 두께를 포함하고, 브레이징 시트의 중간 라이너 층은 브레이징 시트의 총 두께의 3% 내지 20% 범위의 제2 두께를 포함하고, 브레이징 시트의 브레이징 층은 브레이징 시트의 총 두께의 3% 내지 20% 범위의 제3 두께를 포함한다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 브레이징 시트는 제2 브레이징 층 및/또는 제2 중간 라이너 층을 추가로 포함한다.
본 개시에 따른 비제한적인 추가 양태는, 본 개시에 따른 브레이징 시트의 실시예의 전부 또는 일부를 포함하는 열 교환기에 관한 것이다. 비제한적인 특정 실시예에서, 열 교환기는 오일 냉각기 또는 액체 냉각 응축기이다.
본 개시에 따른 비제한적인 추가 양태는 물품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 본 개시에 따른 브레이징 시트의 실시예의 전부 또는 일부를 포함한 제2 부분과 제1 재료를 포함한 제1 부분을 접촉시키는 단계를 포함한다. 제1 부분은, 분위기 제어 브레이징 및 진공 브레이징 중 적어도 하나를 포함하는 공정에 의해 제2 부분에 결합된다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 제1 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함한다. 비제한적인 특정 실시예에서, 물품은, 예를 들어 오일 냉각기 또는 액체 냉각 응축기와 같은 열 교환기이다.
본 명세서에 개시되고 기술된 발명은 발명의 내용에 요약된 양태로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 독자는 본 명세서에 따른 다양한 비한정적이고 비포괄적인 양태에 대한 다음의 상세한 설명을 고려함으로써 전술한 자세한 내용뿐만 아니라 다른 자세한 내용들로 이해할 것이다.
본원에 기술된 예의 특징 및 이점, 그리고 이를 달성하는 방식은 첨부 도면과 함께 이하의 설명을 참조함으로써 더욱 명백해지고 예가 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 브레이징 시트의 비제한적인 실시예의 개략적인 측면 입면도이다.
도 2는 본 개시에 따른 브레이징 시트의 비제한적인 실시예의 개략적인 측부 입면도이다.
도 3은 본 개시에 따른 브레이징 시트의 비제한적인 실시예의 개략적인 측면 입면도이다.
도 4는 본 개시에 따른 재료 층의 실시예의 냉간 압연의 비제한적인 실시예를 도시하는 개략적인 사시도이다.
도 5a는 알루미늄 합금을 포함하고 재결정화되지 않은 재료 층의 일부의 측단면도를 보여주는 현미경 사진이다.
도 5b는 알루미늄 합금을 포함하고 적어도 부분적으로 재결정화된 재료 층의 일부의 측단면도를 보여주는 현미경 사진이다.
도 5c는 알루미늄 합금을 포함하고 완전히 재결정화된 재료 층의 일부의 측단면도를 보여주는 현미경 사진이다.
도 6은 브레이징 시트를 포함하는 재료로부터 물품을 형성하기 위해 본 개시에 따른 방법의 비제한적인 실시예의 블록도이다.
도 7a는 적어도 부분적으로 재결정화된 중간 라이너 층을 포함하는 비교용 브레이징 시트의 일부의 측단면도를 보여주는 현미경 사진이다.
도 7b는 도 7a의 비교 브레이징 시트의 일부의 측단면도를 보여주는 현미경 사진을 제공한다.
도 8a는 재결정화되지 않은 중간 라이너 층을 포함하는 본 개시에 따른 브레이징 시트의 비제한적인 실시예의 일부의 측단면도를 보여주는 현미경 사진이다.
도 8b는 도 8a의 브레이징 시트의 일부의 측단면도를 보여주는 현미경 사진을 제공한다.
도 9a는 재결정화되지 않은 제1 샘플의 결정립 배향 맵이다.
도 9b는 도 9a에 도시된 제1 샘플의 커널 평균 오배향(KAM) 맵이다.
도 10a는 재결정화되지 않은 제2 샘플의 결정립 배향 맵이다.
도 10b는 도 10a에 도시된 제1 샘플의 KAM 맵이다.
도 11a는 적어도 부분적으로 재결정화된 제3 샘플의 결정립 배향 맵이다.
도 11b는 도 11a에 도시된 제3 샘플의 KAM 맵이다.
도 12a는 상당히 재결정화된 제4 샘플의 결정립 배향 맵이다.
도 12b는 도 12a에 도시된 제4 샘플의 KAM 맵이다.
도 13은 주사 전자 현미경의 전자 빔이 샘플 층의 표면을 스캔하고 각각의 개별 샘플링 지점으로부터 Kikuchi 패턴을 얻는 방법을 도시하는 시스템 다이어그램이다.
도 14는 샘플의 변형을 결정하기 위해 데이터 포인트 사이의 오배향에 기초하여 KAM 맵을 생성하는 데 EBSD가 사용될 수 있는 방법을 도시하는 시스템 다이어그램이다.
도 15a는 본 개시에 따른 브레이징 시트의 비제한적인 실시예의 결정립 배향 맵이다.
도 15b는 도 15a에 도시된 브레이징 시트의 KAM 맵이다.
도 16a는 본 개시에 따른 브레이징 시트의 비제한적인 실시예의 결정립 배향 맵이다.
도 16b는 도 16a에 도시된 브레이징 시트의 KAM 맵이다.
도 17은 브레이징 시트를 형성하기 위해 본 개시에 따른 방법의 비제한적인 실시예의 블록도이다.
도 18a는, 적어도 부분적으로 재결정화된 O-템퍼 중간 라이너 층을 포함하는, 제조된 비교 브레이징 시트의 결정립 배향 맵이다.
도 18b는, 브레이징 공정 후, 도 18a의 2개의 비교용 브레이징 시트의 일부의 측단면도를 보여주는 현미경 사진을 제공하며, 여기서 점선은 조인트 폭을 나타낸다.
도 19a는, 재결정화되지 않은 H-템퍼 중간 라이너 층을 포함하는, 제조된 브레이징 시트의 비제한적인 실시예의 결정립 배향 맵이다.
도 19b는, 브레이징 공정 후, 도 19a의 2개의 브레이징 시트의 일부의 측단면도를 보여주는 현미경 사진을 제공하며, 여기서 점선은 갈색 밴드를 나타낸다.
본원에서 제시된 예시는 특정 실시예를 하나 이상의 형태로 도시한 것이며, 이러한 예시는 임의의 방식으로 첨부된 청구범위의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
다양한 예시가 본원에 설명되고 나타나 개시된 방법 및 물품의 구조, 기능 및 용도에 대한 전반적인 이해를 제공한다. 본원에 설명되고 나타낸 다양한 예시는 비제한적이며 비포괄적이다. 따라서, 본 발명은 본원에 개시된 다양한 비제한적이고 비포괄적인 실시예에 대한 설명에 의해 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 청구범위에 의해서만 정의된다. 다양한 실시예와 관련하여 나타내고/나타내거나 설명된 특징 및 특성은 다른 실시예의 특징 및 특성과 조합될 수 있다. 이러한 수정 및 변경은 본 명세서의 범주에 포함되도록 의도된다. 이와 같이, 청구범위는 본 명세서에 명시적으로 또는 본질적으로 기술되거나, 이에 의해 달리 명시적으로 또는 본질적으로 뒷받침되는 임의의 특징 또는 특성을 인용하도록 수정될 수 있다. 또한, 출원인은 선행 기술에 존재할 수 있는 특징 또는 특성을 단정적으로 부인하기 위해 청구범위를 수정할 권리를 보유한다. 본 명세서에 개시되고 기술된 다양한 실시예는 본원에서 다양하게 기술된 특징과 특성을 포함하거나, 이들로 구성되거나, 이들로 본질적으로 이루어질 수 있다.
본원에서 "다양한 실시예", "일부 실시예", "하나의 실시예", "일 실시예", "비제한적 실시예", 또는 이와 유사한 구문에 대한 임의의 참조는, 예시와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 명세서에서 "다양한 실시예에서", "일부 실시예에서", "하나의 실시예에서", "일 실시예에서", "비제한적 실시예에서", 또는 이와 유사한 구문이 출현한다고 해서 반드시 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 기술된 특정 특징, 구조, 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 따라서, 일 실시예와 관련하여 도시되거나 기술된 특정 특징, 구조, 또는 특성은 제한 없이 하나 이상의 다른 실시예의 특징, 구조 또는 특성과 전체적으로 또는 부분적으로 조합될 수 있다. 이러한 수정 및 변형은 본 실시예의 범주 내에 포함되도록 의도된다.
브레이징 시트에서 H-템퍼 코어 층은 일반적으로 균질화되지 않으며, 부식에 내성이 있을 수 있는 갈색 밴드가 나타날 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, H-템퍼는 ANSI H35.1/H35.1(M)-2017에 제공된 의미를 갖는다. 실리콘이 브레이징 층으로부터 코어 층으로 확산되고 브레이징 공정 동안 고용체에서 망간 및 철과 함께 침전물을 형성할 때 갈색 밴드가 코어 층에 형성될 수 있다. 코어 층에서 갈색 밴드는 브레이징 층과 코어 층 사이의 계면 근처에 밴드를 형성하는 소규모 Alx Mny Siz 또는 Alx(Mn,Fe)ySiz 분산질을 포함할 수 있다. 계면에서 분산질의 형성은 고용체로부터 망간을 끌어당기고, 브레이징 시트의 중심에 애노드인 브레이징 시트에 보다 전기화학적으로 음의 영역을 생성하여, H-템퍼 코어 층의 전체 내식성을 증가시킨다. 그러나, H-템퍼 코어 층은 성형 특성이 상대적으로 좋지 않아, 브레이징 시트를 제조된 제품에 통합할 때 문제가 발생할 수 있다.
브레이징 시트에서 O-템퍼 코어 층은 H-템퍼 코어 층보다 성형성이 더 높을(예: 더 부드러울) 수 있으며, 이는 브레이징 시트를 포함하는 제품의 제조를 용이하게 한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, O-템퍼는 ANSI H35.1/H35.1(M)-2017에 제공된 의미를 갖는다. O-템퍼 코어 층을 포함하는 브레이징 시트의 일례는, 본원에 참조로서 포함되는, 미국 특허 제7,255,932호에 기술되어 있다. 비록 비교적 유리한 성형 특성을 갖지만, O-템퍼 코어 층은 H-템퍼 코어 층보다 부식에 더 취약할 수 있다.
본 개시는 유리한 성형 특성, 내식성, 및 액막 이동 저항성을 가질 수 있는 브레이징 시트를 제공한다. 브레이징 시트는 코어 층, 브레이징 층, 및 코어 층과 브레이징 층 사이에 있는 중간 라이너 층을 포함할 수 있다. 코어 층은 제1 알루미늄 합금을 포함하고 적어도 부분적으로 재결정화될 수 있다. 브레이징 층은 4XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다. 중간 라이너 층은 제2 알루미늄 합금을 포함하고 재결정화되지 않을 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "코어 층"은 브레이징 시트의 기판 층을 지칭한다. 다양하고 비제한적인 실시예에서, "코어 층"은 실질적으로 브레이징 시트의 중심에 배치될 수 있다. 그러나, 본 개시에 따른 브레이징 시트 내의 코어 층의 위치는 브레이징 시트의 중심에 한정되지 않는다. 코어 층은 브레이징 시트의 다른 층으로 그의 면 모두에 덮일 수도 있고 덮이지 않을 수도 있으며, 예를 들어 코어 층은 브레이징 시트의 일 측면 상에 배치되고 노출될 수도 있다. 따라서, 본원의 브레이징 시트의 다양하고 비제한적인 실시예에서, 코어 층은 브레이징 시트의 다른 층에 의해 둘러싸일 수 있거나, 적어도 하나의 측면이 적어도 부분적으로 노출되거나, 적어도 하나의 측면이 완전히 노출될 수 있다.
도 1을 참조하면, 브레이징 시트(100)가 제공된다. 브레이징 시트(100)는 코어 층(102), 브레이징 층(104), 및 코어 층(102)과 브레이징 층(104)의 중간에 배치된 중간 라이너 층(106)을 포함한다. 다양하고 비제한적인 실시예에서, 코어 층(102), 중간 라이너 층(106), 및 브레이징 층(104)은 함께 접합되어 브레이징 시트(100)를 형성한다. 브레이징 시트(100)는 제어된 대기 브레이징 및 진공 브레이징 중 적어도 하나에 적합한 조성 및 두께를 가질 수 있다.
브레이징 시트(100)의 브레이징 층(104)은, 예를 들어, 4XXX 시리즈 알루미늄 합금과 같은 알루미늄 합금을 포함한다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 브레이징 층(104)은, 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로: 5.0 내지 15 실리콘; 0 내지 2.0 마그네슘; 0 내지 1.0 철; 0 내지 3.0 아연; 0 내지 2.0 구리; 0 내지 1.0 망간; 0 내지 0.2 티타늄; 0 내지 0.3 비스무트; 알루미늄; 및 불순물을 포함하는 알루미늄 합금을 포함한다.
브레이징 시트(100)의 코어 층(102)은, 예를 들어, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금 또는 6XXX 시리즈 알루미늄 합금과 같은, 알루미늄 합금을 포함한다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 코어 층(102)은, 제1 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로: 0 내지 1.2 실리콘; 0 내지 1.0 구리; 0 내지 0.25 지르코늄; 0 내지 0.8 철; 0 내지 2.0 망간; 0 내지 3.0 아연; 0 내지 1.5 마그네슘; 0 내지 0.25 티타늄; 0 내지 0.3 크롬; 0 내지 0.5 비스무트; 알루미늄; 및 불순물을 포함하는 제1 알루미늄 합금을 포함한다.
알루미늄 합금에 존재하는 실리콘의 농도는 알루미늄 합금의 재결정화 온도에 영향을 미칠 수 있다. 특정 비제한적인 실시예에서, 제1 알루미늄 합금은, 제1 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로, 0 내지 0.6 실리콘, 0 내지 0.2 실리콘, 0.05 내지 1.2 실리콘, 0.05 내지 0.6 실리콘, 또는 0.05 내지 0.2 실리콘을 포함한다. 코어 층(102)은 적어도 부분적으로 재결정화될 수 있고, 다양한 비제한적인 실시예에서 코어 층(102)은 O-템퍼 코어 층이고/이거나 균질화될 수 있다.
도 1을 참조하면, 브레이징 시트(100)의 중간 라이너 층(106)은, 예를 들어, 제2 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로, 적어도 0.01개의 지르코늄; 알루미늄; 및 불순물을 포함하는 제2 알루미늄 합금과 같은, 알루미늄 합금을 포함한다. 중간 라이너 층(106)의 알루미늄 합금 내의 지르코늄은 중간 라이너 층(106)에서의 재결정화를 억제할 수 있다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 브레이징 시트(100)의 중간 라이너 층(106)은, 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로: 0.05 내지 1.5 실리콘; 0 내지 2 구리; 0.01 내지 0.5 지르코늄; 0 내지 0.8 철; 0 내지 2.0 망간; 0 내지 3.0 아연; 0 내지 2.0 마그네슘; 0 내지 0.3 티타늄; 0 내지 1.0 크롬; 0 내지 0.5 비스무트; 알루미늄; 그리고 불순물을 포함하는 제2 알루미늄 합금을 포함한다. 중간 라이너 층(106)은 균질화되거나 균질화되지 않을 수 있다. 특정 비제한적인 실시예에서, 중간 라이너 층(106)은 갈색 밴드를 형성하기에 적합한 조성물을 포함한다. 중간 라이너 층(106)은 재결정화되지 않고/않거나 H-템퍼 중간 라이너 층일 수 있다.
실리콘은 재결정화에 대한 알루미늄 합금의 저항을 감소시킬 수 있다. 본 개시의 발명자는 알루미늄 합금의 회복 및 재결정화 동역학, 그리고 그에 따른 알루미늄 합금의 재결정화 온도에 영향을 미칠 수 있는 다양한 인자가 있는 것으로 확인하였다(예: 회복 및 재결정화 동역학을 감소시키면 알루미늄 합금의 재결정화 온도가 증가함). 예를 들어, 코어 응력 필드의 감소를 통해 전위 코어를 안정화시키는 것은 글라이드 공정 및 결과적인 회복 및 재결정화 동역학에 영향을 미칠 수 있다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 재결정화를 억제할 수 있는 용질은, 예를 들어, 망간(161 피코미터(pm)), 크롬(166pm), 바나듐(171pm), 및 지르코늄(206pm)과 같은 알루미늄(118pm)보다 큰 원자 반경을 포함할 수 있다. 임의의 특정 이론에 구속되고자 하지는 않지만, 더 큰 원자 반경을 갖는 용질은 전위 코어를 장식할 수 있고, 이에 의해 인장 응력을 감소시킬 수 있고 전위 글라이드에 대한 활성화 장벽을 증가시킬 수 있으며, 이는 회복 및 재결정화 동역학을 감소시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 실리콘의 원자 반경(111pm)이 실제로 알루미늄의 원자 반경(118pm)보다 작기 때문에, 실리콘은 망간, 크롬, 바나듐, 및 지르코늄에 비해 글라이드 공정을 감소시키는 데 덜 효과적일 수 있다. 본 개시의 발명자는, 실리콘보다 알루미늄에서 더 느리게 확산되는 용질이 알루미늄 합금에서 재결정화를 억제할 수 있음을 확인하였다. 더 느린 확산 용질은 알루미늄 합금의 전위 상승 공정을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 회복 및 재결정화 동역학을 감소시킬 수 있다. 코어의 응력 필드의 증가는 전위 글라이드를 더욱 불안정하게 할 수 있다. 실리콘은 망간, 크롬, 바나듐, 및 지르코늄에 비해 빠른 확산제일 수 있고, 이에 따라 실리콘은 상승 공정을 향상시켜 회복 및 재결정화 동역학을 더욱 증가시킬 수 있다.
알루미늄 합금을 복구하려면 글라이드 및 상승 공정 동역학을 통해 정의된 셀 구조로 전위 코어 재배열이 필요할 수 있다. 정의된 셀 구조는 알루미늄 합금의 변형된 모 결정립 내에서 새로운 결정 배향을 형성하기 위한 핵생성 사이트로서 작용할 수 있다. 이어서, 알루미늄 합금의 회복은 알루미늄 합금의 재결정화를 초래할 수 있다. 전위 코어에 존재하는 용질이 더 느리게 확산되고 원자 반경이 더 클수록, 전위 코어의 안정화가 더 크게 향상될 수 있고, 알루미늄 합금이 더 느리게 회복될 것이다. 이는 알루미늄 합금을 재결정화되지 않은 형태로 유지하면서 알루미늄 합금에 대한 열처리의 사용을 가능하게 할 수 있다.
예를 들어 마그네슘 및 아연과 같은 빠른 확산 용질 원자(예: 100분 후 알루미늄에서 600°C에서 적어도 60μm의 확산 거리)는 전위 상승 동역학을 감소시키는 데 덜 효과적일 수 있다. 따라서, 빠른 확산 용질은 재결정화의 억제에 상당히 기여하지 않을 수 있다. 예를 들어, 망간, 크롬, 바나듐, 지르코늄, 및 티타늄과 같은 느린 확산 용질 원자(예: 100분 후 알루미늄에서 600°C에서 10μm 이하의 확산 거리)는, 느린 확산 용질이 이들의 감소된 이동성에 의해 전위 코어에 분리되는 경우 전위 상승 동역학을 감소시킬 수 있다.
다양한 비제한적인 실시예에서, 지르코늄은 나노 스케일의 L12 정렬 단순 입방체 Al3Zr 상을 형성할 수 있으며, 이는 알루미늄 합금에서의 재결정화가 억제될 수 있도록 움직임을 방지하고 직선 결정립 경계 세그먼트를 고정하는 데 효과적일 수 있다.
특정 비제한적인 실시예에서, 브레이징 시트(100)의 중간 라이너 층(106)은 중간 라이너 층(106)의 재결정화를 억제하기에 적합한 조성물을 포함할 수 있는 3XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다. 예를 들어, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금은 3XXX 시리즈 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로: 0.01 내지 0.2 실리콘; 0 내지 0.6 구리; 0.8 내지 1.9 망간; 0 내지 0.2 크롬; 0 내지 0.15 지르코늄; 0 내지 0.4 철; 0 내지 3.0 아연; 0 내지 0.2 마그네슘; 0 내지 0.3 티타늄; 0 내지 0.1 바나듐; 0 내지 0.5 비스무트; 알류미늄; 그리고 불순물을 포함할 수 있다. 다양한 비제한적 실시예에서, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금은 3XXX 시리즈 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 한 중량 백분율로: 0.02 내지 0.2 실리콘; 0.3 내지 0.6 구리; 1.75 내지 1.9 망간; 0.1 내지 0.2 크롬; 0 내지 0.15 지르코늄; 0.05 내지 0.4 철; 0 내지 1.0 아연; 0.01 내지 0.1 마그네슘; 0 내지 0.3 티타늄; 0 내지 0.1 바나듐; 0 내지 0.5 비스무트; 알류미늄; 그리고 불순물을 포함한다. 특정 비제한적 실시예에서, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금은, 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로, 적어도 0.8 망간, 적어도 1.0 망간, 적어도 1.2 망간, 적어도 1.4 망간, 적어도 1.55 망간, 또는 적어도 1.75 망간을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "적어도 부분적으로 재결정화된" 브레이징 시트 층은 적어도 하나의 재결정화된 결정립을 함유한다(예: 상기 층은 0%보다 더 재결정화됨). 재결정화된 결정립은 실질적으로 변형되지 않고 긴장되지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "재결정화되지 않은" 브레이징 시트 층은 재결정화된 결정립을 함유하지 않는다. 즉, 상기 층은 cm2 당 10,000,000 이하의 전위 밀도를 갖는 결정립을 함유하지 않는다. 특정 비제한적인 실시예에서, "재결정화되지 않은" 층 내의 결정립의 형태는 가공된 상태 그대로일 수 있다. 예를 들어, 재결정화되지 않은 결정립은 여전히 차갑게 말린 상태로 신장될 수 있고, 압연 방향(길이 방향, L)과 동일한 결정학적 배향을 가질 수 있다. 또한, 예를 들어, 미결정화된 재료는 변형되고 긴장된 결정립만을 포함할 수 있다.
브레이징 시트에 통합하기에 적합한 재료 층(예: 시트)은 통상적으로, 예를 들어, 어닐링 전에, 재료의 두께를 적어도 80%만큼 감소시키는 것과 같은 재료의 두께를 줄이기 위해 제조 중에 냉간 가공된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 재료 층(450)은 롤러(452)에 의해 냉간 압연된다. 재료 층(450)의 두께 감소를 수용하기 위해서, 재료 층(450) 내의 결정립이 신장되어, (예: L-짧은 가로방향(ST) 평면 내에서) 길이 방향(L)에 대한 결정립의 증가된 종횡비를 초래한다. 냉간 가공의 결과로서, 결정립은 길이 방향(L)에 대해 (예: L-ST 평면 내에서) 결정학적 배향(예: 결정학적 냉간 압연 조직의 형성)을 변경하고, 결정립의 전위 밀도는 cm2 당 10,000,000 미만에서 cm2 당 10,000,000,000 초과로 증가한다.
변형이 통상적으로 재료 층(450)의 준안정 및 고에너지 조건이기 때문에, 재료 층(450)에서의 변형은 최종 어닐링 동안 감소될 수 있다. 변형 감소는 회복 형태로만 가능하며, 여기서 결정립 형태(예: 세장형 결정립) 및 냉간 압연 조직은 유지되지만, 결정립 내부 변형은 감소된다. 전위는 스스로 재배열되어 결정립 내부에서 하위-셀 구조를 형성한다. 전체 전위 밀도는 감소될 수 있지만, 새로운 결정립 배향의 결합이 없는 부피는 형성되지 않는다.
장기간 어닐링 또는 온도 구배를 갖는 어닐링 동안, 재료 층(450)은 회복된 후에 재결정화될 수 있다. 재결정화 동안, 새로운 결정학적 배향의 실질적으로 결함이 없는 부피는 회복된 결정립 내부 하위-셀 및/또는 이동 가능하게 되거나 분산질을 형성하는 높은 변형 농도에 인접한 고각 결정립 경계 세그먼트로부터 핵생성될 수 있다. 이들 핵은 이어서 높은 결함 농도의 결정립을 성장시키고 소비하여, 실질적으로 결함이 없고, 재결정화된 낮은 전위 밀도의 결정립(cm2 당 <10,000,000) 및 새로운 결정학적 배향(예: 결정학적 재결정화 조직의 형성)을 형성한다.
예를 들어, 도 5a는 냉간 압연 후 미결정화된 결정립만을 포함하는 재료 층의 L-ST 평면의 단면을 도시한다. 도 5b는 냉간 압연 및 어닐링 후에 적어도 부분적으로 재결정화된 재료 층의 L-ST 평면의 단면을 도시한다. 도 5c는 냉간 압연 및 어닐링 후에 완전히 재결정화된 재료의 L-ST 평면의 단면을 도시한다.
중간 라이너 층(106)의 부분 재결정화는 제어하기 어려울 수 있다. 계면이 미세구조의 불연속부를 구성하기 때문에, 이들은 통상적으로 또한 높은 변형 영역이다. 부분 재결정화는 브레이징 층(104)과 중간 라이너 층(106) 사이의 계면에서 우선적으로 일어날 것으로 예상할 것이다. 후속하여, 성형 변형은, 중간 라이너 층(106) 내의 재결정화된 결정립이 브레이징 사이클의 가열 동안 재결정화될 것이므로 가열이 부식 저항성이 덜한 중간 라이너 층(106)을 초래할 수 있음을, 보장하기에 불충분할 수 있다. 따라서, 중간 라이너 층(106)은 재결정화되지 않는다.
다양한 비제한적인 실시예에서, 적어도 부분적으로 재결정화된 코어층(102)은 cm2 당 10,000,000 이하, 예를 들어 cm2 당 5,000,000 이하, 또는 cm2 당 1,000,000 이하의 전위 밀도를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 부분적으로 재결정화된 코어 층(102)은 cm2 당 10,000 내지 10,000,000 범위, 예를 들어 cm2 당 100,000 내지 cm2 당 10,000,000, 또는 cm2 당 100,000 내지 cm2 당 1,000,000 범위의 전위 밀도를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "전위 밀도"는 재료의 평균 전위 밀도를 의미한다. 전위 밀도는 투과 전자 현미경을 사용하고, Martin 등, "The quantitative measurement of dislocation density in the transmission electron microscope", Parkt. Metallogr. 32 (1995년), p.467에 기술된 바와 같은 라인-절편 방법, 또는 Kruml 등, "Dislocation density in Ni3(Al, Hf)", Intermetallics 8 (2000년), p.729에 기술된 바와 같은 라인-길이 측정 방법 중 하나를 적용하여 측정될 수 있으며, 이들 둘은 그 전체가 참조로서 본원에 통합된다.
다양한 비제한적인 실시예에서, 재결정화되지 않은 중간 라이너 층(106)은 cm2 당 100,000,000보다 큰, 예를 들어 cm2 당 1,000,000,000보다 큰, cm2 당 10,000,000,000보다 큰, 또는 cm2 당 100,000,000,000보다 큰 평균 전위 밀도를 포함할 수 있다. 예를 들어, 재결정화되지 않은 중간 라이너 층(106)은 cm2 당 100,000,000 내지 cm2 당 1,000,000,000,000, 예를 들어, cm2 당 1,000,000,000 내지 cm2 당 1,000,000,000,000, 또는 cm2 당 10,000,000,000 내지 cm2 당 1,000,000,000,000 범위의 전위 밀도를 포함할 수 있다.
특정 비제한적인 실시예에서, 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하는 전자 후방 산란 회절(EBSD)은 층이 재결정화되는지 또는 적어도 부분적으로 재결정화되는지 여부를 결정하는 데 사용될 수 있다. EBSD에서, SEM의 전자 빔은 샘플 층의 표면을 스캔하고, 도 13의 시스템 다이어그램 예에 도시된 바와 같이, 각각의 개별 샘플링 지점으로부터 Kikuchi 패턴을 획득한다. 샘플 층에서 대칭이 독특한 결정의 각각의 배향은 고유한 Kikuchi 패턴을 가질 수 있고, 각각의 Kikuchi 패턴은 획득된 Kikuchi 패턴을 Kikuchi 패턴의 데이터베이스와 비교함으로써 인덱싱될 수 있다. 그런 다음, 정의된 배향 범위 내에서 Kikuchi 패턴에 기초하여 동일한 배향의 영역이 연속 결정립으로서 식별된다. 그런 다음, 배향 맵은 그의 배향에 기초하여 각 결정립에 색상을 할당함으로써 생성된다.
샘플 층의 변형은 EBSD에 의해 측정될 수 있는 격자 회전을 생성할 수 있다. 격자 회전이 최소인 경우, 샘플 층은 재결정화된다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 도 14의 시스템 다이어그램 예에 도시된 바와 같이, EBSD는 샘플 층의 변형을 결정하기 위해 데이터 포인트 사이의 오배향에 기초한 커널 평균 오배향(KAM) 맵을 생성하는 데 사용될 수 있다. KAM 맵의 경우, 데이터 포인트 사이의 오배향은 배향 범위(OS)에 기초하여 정량화되고, OS에 기초하여 맵에서 색상으로 구분된다. 예를 들어, 2.5도 이하의 OS를 갖는 층은 재결정화된 것으로 간주될 수 있는 반면, 2.5도 초과의 OS를 갖는 층은 재결정화되지 않은 것으로 간주될 수 있다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 2.0도 이하의 OS를 갖는 층은 재결정화된 것으로 간주될 수 있는 반면, 2.0도 초과의 OS를 갖는 층은 재결정화되지 않은 것으로 간주될 수 있다. 특정 비제한적인 실시예에서, 정량적 오배향은 라인 트레이스 분석으로부터 획득될 수 있다.
도 9a, 도 10a, 도 11a, 및 도 12a 참조하면, 결정립 배향 맵은 각각의 결정립 배향의 색상을 도시하는 범례를 포함할 수 있다. 도 9b, 10b, 11b, 및 도 12b 참조하면, KAM 맵에는 샘플 층의 변형이 있는 경우 최소를 나타내는 0 OS(노란색) 스케일과 샘플 레이어의 상당한 변형을 나타내는 4.99999 OS(검은색)가 있다. 도 9a 내지 도 9b, 도 10a 내지 도 10b, 도 11a 내지 도 11b, 및 도 12a 내지 도 12b의 데이터는 0.5μm 단차 크기를 사용하여 확보되었다.
예를 들어, 재결정화되지 않은 제1 샘플(냉간 압연 복합체)의 결정립 배향 맵은 도 9a에 도시되고, 제1 샘플의 KAM 맵은 도 9b에 도시된다. 도 9a 내지 도 9b에 도시된 바와 같이, 제1 샘플 내의 결정립은 주로 세장형이며, 도 9b에 도시된 바와 같이, KAM 맵은 주로 높은 OS(주황색-적색) 영역을 나타내며, 이는 제1 샘플이 재결정화되지 않았음을 나타낸다.
재결정화되지 않은 제2 샘플(냉간 압연되고 어닐링됨)의 결정립 배향 맵은 도 10a에 도시되고, 제2 샘플의 KAM 맵은 도 10b에 도시된다. 도 10a 내지 도 10b에 도시된 바와 같이, 제2 샘플의 결정립은 주로 세장형이며, 도 10b에 도시된 바와 같이, KAM 맵은 높은 OS(주황색) 영역을 나타내지만, 이는 도 9b의 OS보다 적음을 나타내며, 제2 샘플이 재결정화되지 않고 회복되었음을 나타낸다.
적어도 부분적으로 재결정화된 제3 샘플의 결정립 배향 맵은 도 11a에 도시되고, 제3 샘플의 KAM 맵은 도 11b에 도시된다. 도 11a 내지 도 11b에 도시한 바와 같이, 결정립은 주로 회복되는 더 작은 세장형 결정립의 혼합물이다. 도 11b에 도시된 바와 같이, KAM 맵은 일부 OS(주황색)를 나타내고, 최소한의 OS(노란색)로 본질적으로 무변형인 일부 결정은 성장하였다.
상당히 재결정화된 제4 샘플의 결정립 배향 맵이 도 12a에 도시되고, 및 제4 샘플의 KAM 맵이 도 12b에 도시된다. 도 12a 내지 도 12b에 도시한 바와 같이, 결정립은 크고, 다시 성장하였다. 도 12b를 참조하면, KAM 맵은 최소 OS(황색)를 나타내며, 이는 제4 샘플이 상당히 재결정화되었음을 나타낸다.
본 개시에 따른 제 1 브레이징 시트(1500)의 비제한적인 실시예의 결정립 배향 맵이 도 15a에 도시되고, 제 1 브레이징 시트(1500)의 KAM 맵이 도 15b에 도시된다. 도 15a 내지 도 15b에 의해 도시된 바와 같이, 제1 브레이징 시트(1500)의 코어 층(1502)은 적어도 부분적으로 재결정화된다. 중간 라이너 층(1506)은 코어 층(1502)과 브레이징 층(1506) 사이에 있다. 중간 라이너 층(1506)은 재결정화되지 않는다. 코어 층(1502)은 제1 알루미늄 합금을 포함하고, 브레이징 층(1504)은 4XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하고, 중간 라이너 층(1506)은 제2 알루미늄 합금을 포함한다.
본 발명에 따른 제 2 브레이징 시트(1600)의 비제한적인 실시예의 결정립 배향 맵이 도 16a에 도시되고, 제 2 브레이징 시트(1600)의 KAM 맵이 도 16b에 도시된다. 도 16a 내지 도 16b 참조하면, 제1 브레이징 시트(1600)의 코어 층(1602)은 적어도 부분적으로 재결정화된다. 중간 라이너 층(1606)은 코어 층(1602)과 브레이징 층(1604) 사이에 있다. 중간 라이너 층(1606)은 적어도 부분적으로 재결정화된다. 코어 층(1602)은 제1 알루미늄 합금을 포함하고, 브레이징 층(1604)은 4XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하고, 중간 라이너 층(1606)은 제2 알루미늄 합금을 포함한다.
도 18a를 참조하면, 제조된, 비교 브레이징 시트(1800)의 결정립 배향 맵은 적어도 부분적으로 재결정화된 제1 O-템퍼 중간 라이너 층(1806a), 적어도 부분적으로 재결정화된 제2 O-템퍼 중간 라이너 층(1806b), O-템퍼 코어 층(1802), 4XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 제1 브레이징 층(1804a), 및 4XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 제2 브레이징 층(1804b)을 포함한다. 도 18b를 참조하면, 브레이징 시트(1800) 중 2개를 함께 접촉시키고 브레이징 공정을 거쳐 브레이징 조인트(1850)가 생성되었다.
도 19a를 참조하면, 제조된, 본 개시에 따른 브레이징 시트(1900)의 결정립 배향 맵은 재결정화되지 않은 제1 H-템퍼 중간 라이너 층(1906a), 재결정화되지 않은 제2 H-템퍼 중간 라이너 층(1906b), O-템퍼 코어 층(1902), 4XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 제1 브레이징 층(1904a), 및 4XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 제2 브레이징 층(1904b)을 포함한다. 도 19b를 참조하면, 브레이징 시트(1900) 중 2개를 함께 접촉시키고 브레이징 공정을 거쳐 브레이징 조인트(1950)가 생성되었다. 중간 라이너 층(1904a)은 브레이징 공정 후에 도 19b에서 식별 가능한 상태로 유지되며, 여기서 중간 라이너 층(1804a)은 도 18b의 비교 브레이징 시트(1800)의 나머지 부분과 더 이상 식별 가능하지 않다. 도 19b의 중간 라이너 층(1904a)은 미세한 분산액 및 갈색 브랜드를 포함하는 것으로 관찰되었다. 도 19b의 조인트 폭은 도 19a의 조인트 폭보다 실질적으로 좁으며, 이는 도 19a에 비해 도 19b에서 액막 이동이 덜 발생했음을 나타낸다.
다양한 비제한적인 실시예에서, 본 개시에 따른 브레이징 시트(예: 브레이징 시트(100))의 중간 라이너 층은 액막 이동을 억제하도록 구성된다. 예를 들어, 중간 라이너 층(예: 중간 라이너 층(106))은 브레이징 사이클 동안 액막 이동을 억제할 수 있는 변형(예: 액화 시 브레이징 층 내로의 용해)을 갖는 균질화되지 않은 재료일 수 있다. 예를 들어, 중간 라이너 층(예: 중간 라이너 층(106))에서 변형되고 긴장된 결정립은, 브레이즈 라이너의 용융이 개시되기 전에 브레이징 사이클에서 가열 동안 재결정화될 수 있고, 이에 따라 코어 층이 완전히 재결정화되지 않더라도, 코어 층(예: 코어 층(102))을 액막 이동으로부터 보호할 수 있다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 중간 라이너 층이 비균질화되고 고용체 중 적어도 0.01 중량%의 망간을 포함하는 경우, AlxMnySiz 분산질 및 갈색 밴드는 브레이징 사이클 동안 중간 라이너 층에 형성될 수 있다. 따라서, 브레이징 시트(예: 브레이징 시트(100))는, 통상적으로 브레이징 시트의 가장 두꺼운 부분인, 균질화된 O-템퍼 코어 층(예: 코어 층(102))으로 인해 O-템퍼 재료의 성형성을, 코어 층의 부식을 억제할 수 있는, 중간 라이너 층(예: 중간 라이너 층(106))으로 인해 비균질화되고 재결정화되지 않은 재료의 향상된 부식 방지와 함께 포함할 수 있다.
본 개시에 따른 브레이징 시트(예: 브레이징 시트(100))의 특정 비제한적인 실시예들에서, 코어 층(예: 코어 층(102))의 결정립은 제1 종횡비를 포함하고, 중간 라이너 층(예: 중간 라이너 층(106))의 결정립은 (예: 최종 열처리 후 제조가 완료된 후) 최종 템퍼의 제2 종횡비를 포함한다. 브레이징 시트의 다양한 비제한적인 실시예에서, 제2 종횡비는 제1 종횡비보다 클 수 있는데, 예를 들어, 제1 종횡비보다 적어도 0.1 크거나, 적어도 0.5 크거나, 적어도 1 크거나, 적어도 2 크다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 재료의 "종횡비"는 길이 대 짧은 가로방향(L-ST) 평면에서 측정된 평균 길이 대 결정립 높이의 비율을 지칭한다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 본 개시에 따른 브레이징 시트의 코어 층의 결정립은 최종 템퍼에서 거의 등축이거나 등축이다.
본 개시에 따른 브레이징 시트(예: 브레이징 시트(100))의 다양한 비제한적인 실시예에서, 코어 층(예: 코어 층(102))은 제1 재결정화 온도를 갖는 알루미늄 합금을 포함할 수 있고, 브레이징 시트의 중간 라이너 층(예: 중간 라이너 층(106))은 제2 재결정화 온도를 갖는 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 브레이징 시트의 다양한 실시예에서, 제2 재결정화 온도는 제1 재결정화 온도보다 높을 수 있는데, 예를 들어, 제1 재결정화 온도보다 적어도 5°C 더 높거나, 적어도 10°C 더 높거나, 적어도 25°C 더 높거나, 적어도 50°C 더 높거나, 적어도 100°C 더 높을 수 있다. 어닐링 열 처리 온도는 코어 층이 완전히 재결정화될 수 있는 반면 중간 라이너 층은 어닐링 열 처리 동안 재결정화되지 않을 수 있지만(예: 재결정되지 않은 상태로 남아 있음) 회복될 수 있도록 본 개시에 따른 브레이징 시트에 적용될 수 있다.
본 개시에 따른 브레이징 시트(예: 브레이징 시트(100))의 다양한 실시예에서 각 층의 두께는 브레이징 시트의 전부 또는 일부를 통합하거나 이로부터 생산될 물품의 원하는 구조적 특성에 기초하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 다양한 비제한적인 실시예에서, 코어 층(예: 코어 층(102))은, 브레이징 시트의 총 두께(즉, t총합)의 60% 내지 90% 범위일 수 있는, 제1 두께(t1)를 포함할 수 있다. 다양하고 비제한적인 실시예에서, 중간 라이너 층(중간 라이너 층(106))은 브레이징 시트의 총 두께(t총합)의 3% 내지 20% 범위인 제2 두께(t2)를 포함할 수 있다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 브레이징 층(브레이징 층(104))은 브레이징 시트의 총 두께(ttotal)의 3% 내지 20% 범위인 제3 두께(t3)를 포함할 수 있다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 제1 두께(t1)는 제2 두께(t2)보다 크고, 또한 제3 두께(t3)보다 크다. 비제한적인 특정 실시예에서, 본 개시에 따른 브레이징 시트(브레이징 시트(100))의 총 두께(ttotal)는 100μm 내지 5mm의 범위, 예를 들어 200μm 내지 1mm의 범위이다.
다양하고 비제한적인 실시예에서, 본 개시에 따른 브레이징 시트는 코어 층, 중간 라이너 층, 및 브레이징 층 이외에 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 개략적으로 나타낸 비제한적인 실시예를 참조하면, 브레이징 시트(200)는 코어 층(202), 제1 중간 라이너 층(206a), 제1 브레이징 층(204a), 제2 브레이징 층(204b), 및 제2 중간 라이너 층(206b)을 포함한다. 다양하고 비제한적인 실시예에서, 코어 층(202), 제1 중간 라이너 층(206a), 제2 중간 라이터 층(206b), 제1 브레이징 층(204a), 및 제2 브레이징 층(204b)이 함께 접합되어 브레이징 시트(200)를 형성한다. 브레이징 시트(200)는 제어된 대기 브레이징 및 진공 브레이징 중 적어도 하나에 적합할 수 있다. 예를 들어, 브레이징 시트(200)는, 브레이징 시트가 제어된 대기 브레이징 및/또는 진공 브레이징에 적합하도록 조성을 갖는 층을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제2 브레이징 층(204b)은 코어 층(202)의 제2 측(202b)에 배치되고, 제1 브레이징 층(204a)은 코어 층(202)의 제1 측(202a)에 배치된다. 코어 층(202)의 제2 측(202b)은 코어 층(202)의 제1 측(202a) 반대편에 배치된다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 제1 브레이징 층(204a) 및/또는 제2 브레이징 층(204b)은 제1 브레이징 층(104)에 대해 본원에 설명된 바와 같은 조성으로 구성될 수 있다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 제2 브레이징 층(204b)의 조성은 제1 브레이징 층(204a)의 조성과 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 브레이징 층(204b)은 1XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금(예: 아연(예: 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율이 0.1 내지 4임)을 의도적으로 첨가한 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 아연을 의도적으로 첨가하지 않은 3XXX 시리즈 알루미늄 합금), 4XXX 시리즈 알루미늄 합금 또는 7XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 유사하게, 제1 중간 라이너 층(206a) 및/또는 제2 중간 라이너 층(206b)은 제1 중간 라이너 층(106)에 대하여 본원에서 설명하는 바와 같은 조성으로 구성될 수 있다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 제2 중간 라이너 층(206b)의 조성은 제1 중간 라이너 층(206a)의 조성과 동일하거나 상이할 수 있다.
제2 중간 라이너 층(206b)은 코어 층202)와 제2 브레이징 층(204b)의 중간에 배치될 수 있다. 제2 중간 라이너 층(206b)은 재결정화되지 않을 수 있고, 다양한 비제한적인 실시예에서 제2 중간 라이너 층(206b)는 균질화되지 않을 수 있다.
브레이징 시트(200) 내의 각 층의 두께는, 브레이징 시트(200)의 전부 또는 일부로부터 제조된 물품 또는 이를 포함하는 물품의 원하는 구조적 특성에 기초하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 다양하고 비제한적인 실시예에서, 코어 층(202)는 브레이징 시트(200)의 총 두께(t총합)의 60% 내지 90% 범위일 수 있는 제1 두께(t1)를 포함할 수 있다. 다양하고 비제한적인 실시예에서, 제1 중간 라이너 층(206a) 및 제2 중간 라이너 층(206b)은 브레이징 시트(200)의 총 두께(t총합)의 3% 내지 20% 범위인 조합 두께(t2+t4)를 포함할 수 있다. 다양하고 비제한적인 실시예에서, 제1 브레이징 층(204a)과 제2 브레이징 층(204b)은 브레이징 시트(200)의 총 두께(t총합)의 3% 내지 20% 범위인 조합 두께(t3+t5)를 포함할 수 있다. 특정 비제한적인 실시예에서, 브레이징 시트(200)의 총 두께(t총합)는 100μm 내지 5mm의 범위, 예를 들어 200μm 내지 1mm의 범위이다.
다양한 비제한적인 실시예에서, 브레이징 시트는 제2 중간 라이너 층을 포함하지 않을 수 있고, 제2 브레이징 층은 코어 층과 직접 접촉할 수 있다. 도 3에 개략적으로 나타낸 비제한적인 실시예를 참조하면, 브레이징 시트(300)는 코어 층(302), 제1 중간 라이너 층(306), 제1 브레이징 층(304a), 및 제2 브레이징 층(304b)을 포함한다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 코어 층(302), 중간 라이너 층(306), 제1 브레이징 층(304a), 및 제2 브레이징 층(304b)이 함께 접합되어 브레이징 시트(300)를 형성한다. 브레이징 시트(300)는 분위기 제어 브레이징 및 진공 브레이징 중 적어도 하나에 적합할 수 있다. 예를 들어, 브레이징 시트(300)는, 브레이징 시트가 분위기 제어 브레이징 및/또는 진공 브레이징에 적합하도록 조성을 갖는 층을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 브레이징 층(304b)은 코어 층(302)의 제2 측(302b)에 배치되고, 제1 브레이징 층(304a)은 코어 층(302)의 제1 측(302a)에 배치된다. 코어 층(302)의 제2 측(302b)은 코어 층(302)의 제1 측(302a) 반대편에 배치된다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 제1 브레이징 층(304a) 및/또는 제2 브레이징 층(304b)은 제1 브레이징 층(104)에 대해 본원에 설명된 바와 같은 조성으로 구성될 수 있다. 다양한 비제한적인 실시예에서, 제2 브레이징 층(304b)의 조성은 제1 브레이징 층(304a)의 조성과 동일하거나 상이할 수 있다. 유사하게, 중간 라이너 층(306)은 중간 라이너 층(106)에 대하여 본원에서 설명하는 바와 같은 조성으로 구성될 수 있다.
도 17은 본 개시에 따른 브레이징 시트의 비제한적인 실시예를 형성하기 위한 본 개시에 따른 방법의 비제한적인 실시예의 블록도이다. 상기 방법은 코어 층을 균질화하여 균질화된 코어 층을 형성하는 단계(1702 단계)를 포함할 수 있다. 3XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 가공물은, 중간 라이너 층을 형성하기 위해 열간 가공(예: 중간 게이지 시트 재료로 열간 압연)될 수 있다(1704 단계). 상기 방법은, 1702 단계로부터의 균질화된 코어 층, 1704 단계로부터의 하나 이상의 중간 라이너 층, 및 브레이징 시트를 함께 형성하기 위한 하나 이상의 브레이징 층을 포함하는 적층체 또는 조립체를 열간 압연하는 단계(1706 단계)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 1702 단계로부터의 균질화된 코어 층, 1704 단계로부터의 적어도 하나의 중간 라이너 층, 및 적어도 하나의 브레이징 층을 포함하는 적층체가 적절한 순서로 조립되고, 가열된 다음, 열간 압연되어 층을 함께 접합하고 브레이징 시트를 형성한다. 상기 공정 동안, 종래의 중간 라이너 층은 종래의 코어 층보다 브레이징 시트의 제조 동안 적어도 부분적으로 재결정화될 가능성이 있다. 이러한 방식으로 처리된 본 개시에 따른 중간 라이너 층의 실시예는 브레이징 시트의 제조 동안 재결정화되지 않은 상태로 유지될 수 있다.
다양한 비제한적인 실시예에서, 예를 들어, 열 교환기와 같은, 제조 물품은 본 개시에 따른 브레이징 시트 실시예의 전부 또는 일부(브레이징 시트(100, 200, 300) 중 어느 하나)를 포함하는 구조적 요소를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 예를 들어 오일 냉각기 또는 액체 냉각 응축기인 열 교환기는 본 개시에 따른 브레이징 시트 실시예의 전부 또는 일부(예: 브레이징 시트(100, 200, 300) 중 어느 하나)를 포함한다.
도 6은, 예를 들어 열 교환기와 같은 제조 물품을 형성하기 위한 본 개시에 따른 방법의 비제한적인 실시예의 블록도를 제공한다. 상기 방법 실시예는 본 개시에 따른 브레이징 시트의 실시예의 전부 또는 일부를 포함한 제2 부분과 제1 재료를 포함한 제1 부분을 접촉시키는 단계를 포함한다. 예를 들어, 본 개시에 따른 방법의 비제한적인 실시예는 제1 재료를 포함하는 제1 부분을 브레이징 시트(100), 브레이징 시트(200), 브레이징 시트(300), 및/또는 본 개시에 따른 브레이징 시트의 다른 실시예의 전부 또는 일부를 포함하는 제2 부분과 접촉시키는 단계(도 6, 602 단계)를 포함할 수 있다. 다양하고 비제한적인 실시예에서, 제1 부분은 분위기 제어 브레이징 및 진공 브레이징 중 적어도 하나를 포함하는 공정에 의해 제2 부분에 브레이징될 수 있다(도 6, 604 단계). 다양한 실시예에서, 604 단계는 분위기 제어 브레이징을 포함하며, 여기서 플럭스는 사용되거나 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 개시에 따른 브레이징 시트의 코어 층 및 하나 이상의 중간 라이너 층이 마그네슘을 포함하는 경우, 제어된 대기 브레이징을 수행할 때 플럭스가 필요하지 않을 수 있다. 그러나, 본 개시에 따른 브레이징 시트의 코어 층 및 하나 이상의 중간 라이너 층이 마그네슘을 포함하지 않는 경우, 제어된 대기 브레이징을 수행할 때 플럭스가 필요할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같은 방법의 다양한 비제한적인 실시예에서, 제1 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함한다.
실시예
비교 브레이징 시트 및 본 개시에 따른 브레이징 시트의 비제한적인 실시예를 제조하였다. 두 브레이징 시트는, 제1 브레이징 층, 제1 중간 라이너 층, 코어 층, 제2 중간 라이너 층, 및 제2 브레이징 층을 포함하여, 함께 접합된 5개의 층을 포함하였다. 제1 중간 라이너 층은 코어 층과 제1 브레이징 층을 중간에 두고, 제2 중간 라이너 층은 코어 층과 제2 브레이징 층을 중간에 두었다. 두 브레이징 시트는 4XXX 시리즈 합금을 포함하는 동일한 브레이징 층 및 적어도 부분적으로 재결정화된 3003 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 동일한 코어 층을 포함하였다. 비교 브레이징 시트 및 본 개시에 따른 브레이징 시트 둘 모두에 포함된 중간 라이너 층은, 중량 백분율로, 최대 0.25 실리콘; 최대 0.6 철; 0.2 내지 0.4 구리; 0.8 내지 1.3 망간; 최대 0.1 마그네슘; 최대 0.05 아연; 최대 0.35 티타늄; 및 0.12 지르코늄; 알루미늄; 및 불순물을 포함하였다. 비교 브레이징 시트의 중간 라이너 층은 적어도 부분적으로 재결정화되고 O-템퍼를 갖도록 열처리되었다. 본 개시에 따른 브레이징 시트의 중간 라이너 층은 재결정화되지 않고 균질화되지 않도록 열 처리되었다.
도 7a는 브레이징-전 상태에서의 본 실시예의 비교 브레이징 시트의 미세구조의 단면의 현미경 사진이다. 도 7b는 브레이징-후 상태에서의 본 실시예의 비교 브레이징 시트의 미세구조의 단면의 현미경 사진이다. 도 8a는 브레이징-전 상태에서의 본 실시예의 본 개시에 따른 브레이징 시트 실시예의 미세구조의 단면의 현미경 사진이다. 도 8b는 브레이징-후 상태에서의 본 실시예의 본 개시에 따른 브레이징 시트 실시예의 미세구조의 단면의 현미경 사진이다. 도 7b 및 도 8b를 참조하면, 브레이징 후 본 실시예의 본 개시의 브레이징 시트 실시예의 코어 층 및 중간 라이너 층의 유지된 조합 두께는 브레이징 후 본 실시예의 비교 브레이징 시트의 코어 층 및 중간 라이너 층의 조합 두께보다 30 내지 50μm 더 두껍다. 도 7b 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 브레이징 시트 실시예의 계면(850)에 비해 비교 브레이징 시트 내의 브레이징 층과 중간 라이너 층 사이의 계면(750)에서 더 많은 양의 액막 이동이 발생하였다. 또한, 본 실시예의 비교 브레이징 시트에서 중간 라이너 층은, 액막 이동을 나타내는, 더 큰 함량의 공융-전 상을 가진 것으로 관찰되었다. 또한, 브레이징 후 본 실시예의 비교 브레이징 시트에서 코어 층의 유지 두께는 브레이징 후 본 실시예의 본 개시에 따른 브레이징 시트에서 코어 층의 유지 두께보다 20% 작았다.
또한, 비교 브레이징 시트 및 본 실시예에서 평가된 본 개시에 따른 브레이징 시트를 브레이징 전 조건에서 최종 인장 강도, 인장 항복 강도 및 인장 신장율에 대해 시험하였다. 표 1은 결과를 제공한다.
브레이징 전 기계적 특성
최종 인장 강도 [MPa] 인장 항복 강도 [MPa] 인장 신장률 [%]
비교 브레이징 시트 141 81 22.7
본 개시에 따른 브레이징 시트 142 86 23.1
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서 평가된 본 개시에 따른 브레이징 시트 및 비교 브레이징 시트의 측정된 기계적 특성은 약간만 상이하였다. 이는 본 실시예의 본 개시에 따른 브레이징 시트가 전체 O-템퍼 브레이징 시트에 필적하는 성형성을 나타낸다는 것을 의미한다. 도 8a 내지 도 8b는 비교 브레이징 시트에 대해 본 실시예의 본 개시에 따른 브레이징 시트에서 발생하는 감소된 액막 이동을 도시한다. 이는 본 실시예에서 평가된 본 개시에 따른 브레이징 시트가 비교 브레이징 시트에 비해 향상된 내식성을 가졌음을 의미한다.
다음의 번호가 매겨진 조항은 본 개시에 따른 다양한 비제한적 실시예 및 양태에 관한 것이다.
조항 1. 브레이징 시트로서,
제1 알루미늄 합금을 포함하는 코어 층으로서, 상기 코어 층은 적어도 부분적으로 재결정화되는, 코어 층;
4XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 브레이징 층; 및
상기 코어 층 및 상기 브레이징 층 중간에 있고 제2 알루미늄 합금을 포함하는 중간 라이너 층으로서, 상기 중간 라이너 층은 재결정화되지 않는, 중간 라이너 층을 포함하는, 브레이징 시트.
조항 2. 조항 1에 있어서, 상기 제1 알루미늄 합금은 제1 재결정화 온도를 갖고, 상기 제2 알루미늄 합금은 제2 재결정화 온도를 갖고, 상기 제2 재결정화 온도는 상기 제1 재결정화 온도보다 큰, 브레이징 시트.
조항 3. 조항 1 내지 2 중 어느 하나에 있어서, 상기 코어 층은 균질화되는, 브레이징 시트.
조항 4. 조항 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 중간 라이너 층은 cm2 당 적어도 100,000,000의 전위 밀도를 갖는, 브레이징 시트.
조항 5. 조항 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 중간 라이너 층은 cm2 당 10,000,000 이하의 전위 밀도를 갖는 재결정화된 결정립을 포함하지 않는, 브레이징 시트.
조항 6. 조항 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 코어 층은 cm2 당 10,000,000 이하의 전위 밀도를 갖는, 브레이징 시트.
조항 7. 조항 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 코어 층의 결정립은 제1 종횡비를 갖고 상기 중간 라이너 층의 결정립은 제2 종횡비를 갖고, 상기 제2 종횡비는 상기 제1 종횡비보다 크고, 각각의 종횡비는 길이 대 짧은 가로방향 평면에서 상기 평균 결정립 길이와 상기 결정립 높이 사이의 비율을 지칭하는, 브레이징 시트.
조항 8. 제1항 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 중간 라이너층은 균질화되지 않는, 브레이징 시트.
조항 9. 조항 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 중간 라이너 층은 액막 이동을 억제하도록 구성되는, 브레이징 시트.
조항 10. 조항 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 알루미늄 합금은, 상기 제2 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로, 적어도 0.01 중량%의 지르코늄을 포함하는, 브레이징 시트.
조항 11. 조항 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 코어 층, 상기 중간 라이너 층, 및 상기 브레이징 층은 함께 접합되는, 브레이징 시트.
조항 12. 조항 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 알루미늄 합금은 3XXX 시리즈 알루미늄 합금 또는 6XXX 시리즈 알루미늄 합금인, 브레이징 시트.
조항 13. 조항 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 알루미늄 합금은, 상기 제1 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로:
0 내지 1.2 실리콘;
0 내지 1.0 구리;
0 내지 0.25 지르코늄;
0 내지 0.8 철;
0 내지 2.0 망간;
0 내지 3.0 아연;
0 내지 1.5 마그네슘;
0 내지 0.25 티타늄;
0 내지 0.3 크롬;
0 내지 0.5 비스무트;
알루미늄; 및
불순물을 포함하는, 브레이징 시트.
조항 14. 조항 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서,
상기 브레이징 층은 상기 코어 층의 제1 측 상에 배치된 제1 브레이징 층이고;
제2 브레이징 층은 상기 코어 층의 제1 측에 대향하는 상기 코어 층의 제2 측 상에 배치되되, 상기 제2 브레이징 층은 1XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 4XXX 시리즈 알루미늄 합금 또는 7XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는, 브레이징 시트.
조항 15. 조항 1 내지 14 중 어느 하나에 있어서,
상기 브레이징 층은 상기 코어 층의 제1 측 상에 배치된 제1 브레이징 층이고;
상기 중간 라이너 층은 제1 중간 라이너 층이고;
제2 브레이징 층은 상기 코어 층의 제1 측에 대향하는 상기 코어 층의 제2 측 상에 배치되되, 상기 제2 브레이징 층은 1XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 4XXX 시리즈 알루미늄 합금 또는 7XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하고;
제2 중간 라이너 층은 상기 코어 층 및 상기 제2 브레이징 층 중간에 배치되는, 브레이징 시트.
조항 16. 조항 1 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 브레이징 시트는 제어된 대기 브레이징 및 진공 브레이징 중 적어도 하나에 적합한, 브레이징 시트.
조항 17. 조항 1 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 각각의 브레이징 층의 상기 4XXX 시리즈 알루미늄 합금은, 상기 4XXX 시리즈 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로:
5 내지 15 실리콘;
0 내지 2.0 마그네슘;
0 내지 1.0 철;
0 내지 3.0 아연;
0 내지 2.0 구리;
0 내지 1.0 망간;
0 내지 0.2 티타늄;
0 내지 0.3 비스무트;
알루미늄; 및
불순물을 포함하는, 브레이징 시트.
조항 18. 조항 1 내지 17 중 어느 하나에 있어서,
상기 코어 층은 상기 브레이징 시트의 총 두께의 60% 내지 90% 범위의 제1 두께를 포함하고;
상기 중간 라이너 층은 상기 브레이징 시트의 총 두께의 3% 내지 20% 범위의 제2 두께를 포함하고;
상기 브레이징 층은 상기 브레이징 시트의 총 두께의 3% 내지 20% 범위의 제3 두께를 포함하는, 브레이징 시트.
조항 19. 조항 1 내지 18 중 어느 하나의 브레이징 시트의 전부 또는 일부를 포함하는 구조적 요소를 포함하는 열 교환기.
조항 20. 물품을 형성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
제1 재료를 포함하는 제1 부분을 조항 1 내지 18 중 어느 하나의 브레이징 시트의 전부 또는 일부를 포함하는 제2 부분과 접촉시키는 단계; 및
제어된 대기 브레이징 및 진공 브레이징 중 적어도 하나를 포함하는 공정에 의해 상기 제1 부분을 상기 제2 부분에 브레이징하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 21. 조항 20에 있어서, 상기 제1 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는, 방법.
조항 22. 조항 20 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 물품은 열 교환기인, 방법.
조항 23. 브레이징 시트로서,
제1 재결정화 온도를 갖는 제1 알루미늄 합금을 포함하는 코어 층;
4XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 브레이징 층; 및
상기 코어 층 및 상기 브레이징 층 중간에 있는 중간 라이너 층을 포함하고, 제2 재결정화 온도를 갖는 3XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하고 상기 3XXX 시리즈 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로:
0.01 내지 0.2 실리콘;
0 내지 0.6 구리;
0.8 내지 1.9 망간;
0 내지 0.2 크롬;
0 내지 0.15 지르코늄;
0 내지 0.4 철;
0 내지 3 아연;
0 내지 0.2 마그네슘;
0 내지 0.3 티타늄;
0 내지 0.1 바나듐;
0 내지 0.5 비스무트;
알루미늄; 및
불순물을 포함하되,
상기 제2 재결정화 온도는 상기 제1 재결정화 온도보다 큰, 브레이징 시트.
조항 24. 조항 23에 있어서, 상기 3XXX 시리즈 알루미늄 합금에서 망간, 크롬, 티타늄, 지르코늄, 및 바나듐의 중량 백분율의 합은 적어도 2.0인, 브레이징 시트.
조항 25. 조항 23 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 3XXX 시리즈 알루미늄 합금에서 망간, 크롬, 티타늄, 지르코늄, 및 바나듐의 중량 백분율의 합은 적어도 2.1인, 브레이징 시트.
조항 26. 조항 23 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 상기 중간 라이너 층의 3XXX 시리즈 알루미늄 합금은, 상기 3XXX 시리즈 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로:
0.02 내지 0.1 실리콘;
0.3 내지 0.6 구리;
1.75 내지 1.9 망간;
0.1 내지 0.2 크롬;
0 내지 0.15 지르코늄;
0.05 내지 0.4 철;
0 내지 1 아연;
0.01 내지 0.1 마그네슘;
0 내지 0.3 티타늄;
0 내지 0.1 바나듐;
0 내지 0.5 비스무트;
알루미늄; 및
불순물을 포함하는, 브레이징 시트.
조항 27. 조항 23 내지 26 중 어느 하나에 있어서, 상기 코어 층은 적어도 부분적으로 재결정화되고 상기 중간 라이너 층은 재결정화되지 않는, 브레이징 시트.
조항 28. 조항 23 내지 27 중 어느 하나에 있어서, 중간 라이너 층에서 망간, 크롬 및 바나듐의 중량 백분율의 제1 합은 코어 층에서 망간, 크롬 및 바나듐의 중량 백분율의 제2 합보다 큰, 브레이징 시트.
조항 29. 조항 23 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 코어 층, 상기 중간 라이너 층, 및 상기 브레이징 층은 상기 브레이징 시트 내로 함께 접합되는, 브레이징 시트.
조항 30. 조항 23 내지 29 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 알루미늄 합금은, 상기 제1 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로:
0 내지 1.2 실리콘;
0 내지 1.0 구리;
0 내지 0.25 지르코늄;
0 내지 0.8 철;
0 내지 2 망간;
0 내지 3 아연;
0 내지 1.5 마그네슘;
0 내지 0.25 티타늄;
0 내지 0.3 크롬;
0 내지 0.5 비스무트;
알루미늄; 및
불순물을 포함하는, 브레이징 시트.
조항 31. 조항 23 내지 30 중 어느 하나에 있어서,
상기 중간 라이너 층은 상기 코어 층의 제1 측 상에 배치된 제1 중간 라이너 층이고;
제2 브레이징 층은 상기 코어 층의 제1 측에 대향하는 상기 코어 층의 제2 측 상에 배치되되, 상기 제2 브레이징 층은 1XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 4XXX 시리즈 알루미늄 합금 또는 7XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는, 브레이징 시트.
조항 32. 조항 23 내지 30 중 어느 하나에 있어서,
상기 브레이징 층은 상기 코어 층의 제1 측 상에 배치된 제1 브레이징 층이고;
상기 중간 라이너 층은 제1 중간 라이너 층이고,
제2 브레이징 층은 상기 코어 층의 제1 측에 대향하는 상기 코어 층의 제2 측 상에 배치되되, 상기 제2 브레이징 층은 1XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 4XXX 시리즈 알루미늄 합금 또는 7XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하고;
제2 중간 라이너 층은 상기 코어 층 및 상기 제2 브레이징 층 중간에 배치되는, 브레이징 시트.
조항 33. 조항 23 내지 32 중 어느 하나에 있어서, 상기 브레이징 시트는 제어된 대기 브레이징 및 진공 브레이징 중 적어도 하나에 적합한, 브레이징 시트.
조항 34. 조항 23 내지 33 중 어느 하나에 있어서, 각각의 브레이징 층의 상기 4XXX 시리즈 알루미늄 합금은 개별적으로, 상기 4XXX 시리즈 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로:
5 내지 15 실리콘;
0 내지 2.0 마그네슘;
0 내지 1.0 철;
0 내지 3.0 아연;
0 내지 2.0 구리;
0 내지 1.0 망간;
0 내지 0.2 티타늄;
0 내지 0.3 비스무트;
알루미늄; 및
불순물을 포함하는, 브레이징 시트.
조항 35. 조항 23 내지 34 중 어느 하나에 있어서,
상기 코어 층은 상기 브레이징 시트의 총 두께의 60% 내지 90% 범위의 제1 두께를 포함하고;
각각의 중간 라이너 층은 상기 브레이징 시트의 총 두께의 3% 내지 20% 범위의 제2 두께를 포함하고,
각각의 브레이징 층은 상기 브레이징 시트의 총 두께의 3% 내지 20% 범위의 제3 두께를 포함하는, 브레이징 시트.
조항 36. 조항 23 내지 35 중 어느 하나에 있어서, 상기 코어 층은 균질화되는, 브레이징 시트.
조항 37. 조항 1 내지 36 중 어느 하나의 브레이징 시트를 형성하는 방법으로서, 상기 브레이징 시트는 코어 층, 적어도 하나의 브레이징 층, 및 적어도 하나의 중간 라이너 층을 포함하고, 상기 방법은:
상기 코어 층을 균질화하여 균질화된 코어 층을 형성하는 단계;
상기 3XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 가공물을 열간 가공하여 상기 적어도 하나의 중간 라이너 층을 형성하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 브레이징 층, 상기 적어도 하나의 중간 라이너 층, 및 상기 균질화된 코어 층을 함께 열간 압연하여 상기 브레이징 시트를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 38. 조항 37의 방법에 의해 형성된 브레이징 시트.
조항 39. 조항 23 내지 36 및 38 중 어느 하나의 브레이징 시트의 전부 또는 일부를 포함하는 구조적 요소를 포함하는 열 교환기.
조항 40. 제조 물품을 형성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
제1 재료를 포함하는 제1 부분을 조항 23 내지 36 및 38 중 어느 하나의 브레이징 시트의 전부 또는 일부를 포함하는 제2 부분과 접촉시키는 단계; 및
제어된 대기 브레이징 및 진공 브레이징 중 적어도 하나를 포함하는 공정에 의해 상기 제1 부분을 상기 제2 부분에 브레이징하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 41. 조항 40에 있어서, 상기 제1 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는, 방법.
조항 42. 조항 40 내지 41 중 어느 하나에 있어서, 상기 물품은 열 교환기인, 방법.
본 명세서에서, 달리 명시되지 않는 한 모든 수치 파라미터는, 모든 경우에 "약"이라는 용어로 시작하고 이에 의해 수식되는 것으로 이해해야 하며, 여기서 수치 파라미터는 파라미터의 수치를 결정하는 데 사용되는 기본 측정 기술의 고유한 가변성 특징을 갖는다. 최소한, 그리고 청구범위의 범주에 대한 균등론의 적용을 제한하려는 시도로서가 아니라, 본원에 기술된 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효한 자리수의 수를 고려하고 통상적인 반올림 기술을 적용함으로써 이해되어야 한다.
본원에 인용된 임의의 수치 범위는 인용된 범위 내에 포함되는 모든 하위 범위를 포함한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 인용된 최소 값 1과 인용된 최대 값 10을 포함하여 그 사이의 모든 하위 범위, 즉 1 이상의 최소 값과 10 이하의 최대값을 갖는 모든 하위 범위를 포함한다. 또한, 본원에 인용된 모든 범위는 인용된 범위의 종점을 포함한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 종점 1 및 10을 포함한다. 본 명세서에 인용된 임의의 최대 수치 한도는 그 안에 포함된 모든 낮은 수치 한도를 포함하도록 의도되고, 본 명세서에 인용된 임의의 최소 수치 한도는 그 안에 포함된 모든 높은 수치 한도를 포함하도록 의도된다. 따라서, 출원인은 명시적으로 인용된 범위 내에 포함된 임의의 하위 범위를 명시적으로 인용하기 위해 청구범위를 포함하여 본 명세서를 수정할 권리를 보유한다. 이러한 모든 범위는 본질적으로 본 명세서에 설명되어 있다.
문법 관사 "a", "an" 및 "the"는, 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 포함하도록 의도되며, 달리 명시되지 않는 한, 특정 경우에 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"이 명시적으로 사용된 경우에도 마찬가지이다. 따라서, 전술한 문법 항목은 식별된 특정 요소 중 하나 또는 둘 이상(즉, "적어도 하나")을 지칭하도록 본원에서 사용된다. 또한, 사용의 문맥 상 달리 요구되지 않는 한, 단수 명사의 사용은 복수형을 포함하고 복수 명사의 사용은 단수형을 포함한다.
당업자는 본원에 기술된 물품 및 방법, 및 이들에 동반되는 논의가 개념적 명료성을 위한 예로서 사용된다는 것, 및 다양한 구성 변형이 고려된다는 것을 인식할 것이다. 결과적으로, 본원에서 사용된 바와 같이, 명시된 특정 예/실시예 및 동반된 논의는 이들의 보다 일반적인 부류를 대표하도록 의도된다. 일반적으로, 임의의 특정 예시를 사용하는 것은 그 부류를 대표하기 위한 것이며, 특정 구성요소, 장치, 동작/작용, 및 대상물을 포함하지 않는 것이 한정하는 것으로 받아들여지지 않아야 한다. 본 개시는 본 개시의 다양한 양태 및/또는 이의 잠재적 응용예를 예시하기 위한 목적으로 다양한 특정 양태에 대한 설명을 제공하지만, 변형 및 수정이 당업자에게 발생할 것으로 이해된다. 따라서, 본원에 기술된 본 발명(들)은 적어도 청구범위만큼 넓고, 본원에 제공된 특정 예시적인 양태에 의해 더 좁게 정의되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 브레이징 시트로서,
    제1 재결정화 온도를 갖는 제1 알루미늄 합금을 포함하는 코어 층;
    4XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 브레이징 층; 및
    상기 코어 층 및 상기 브레이징 층 중간에 있는 중간 라이너 층을 포함하고, 제2 재결정화 온도를 갖는 3XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하고 상기 3XXX 시리즈 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로:
    0.01 내지 0.2 실리콘;
    0 내지 0.6 구리;
    0.8 내지 1.9 망간;
    0 내지 0.2 크롬;
    0 내지 0.15 지르코늄;
    0 내지 0.4 철;
    0 내지 3 아연;
    0 내지 0.2 마그네슘;
    0 내지 0.3 티타늄;
    0 내지 0.1 바나듐;
    0 내지 0.5 비스무트;
    알루미늄; 및
    불순물을 포함하되,
    상기 제2 재결정화 온도는 상기 제1 재결정화 온도보다 큰, 브레이징 시트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 3XXX 시리즈 알루미늄 합금에서 망간, 크롬, 티타늄, 지르코늄, 및 바나듐의 중량 백분율의 합은 적어도 2.0인, 브레이징 시트.
  3. 제1항에 있어서, 상기 3XXX 시리즈 알루미늄 합금에서 망간, 크롬, 티타늄, 지르코늄, 및 바나듐의 중량 백분율의 합은 적어도 2.1인, 브레이징 시트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중간 라이너 층의 3XXX 시리즈 알루미늄 합금은, 상기 3XXX 시리즈 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로:
    0.02 내지 0.1 실리콘;
    0.3 내지 0.6 구리;
    1.75 내지 1.9 망간;
    0.1 내지 0.2 크롬;
    0 내지 0.15 지르코늄;
    0.05 내지 0.4 철;
    0 내지 1 아연;
    0.01 내지 0.1 마그네슘;
    0 내지 0.3 티타늄;
    0 내지 0.1 바나듐;
    0 내지 0.5 비스무트;
    알루미늄; 및
    불순물을 포함하는, 브레이징 시트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코어 층은 적어도 부분적으로 재결정화되고 상기 중간 라이너 층은 재결정화되지 않는, 브레이징 시트.
  6. 제1항에 있어서, 중간 라이너 층에서 망간, 크롬 및 바나듐의 중량 백분율의 제1 합은 코어 층에서 망간, 크롬 및 바나듐의 중량 백분율의 제2 합보다 큰, 브레이징 시트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 코어 층, 상기 중간 라이너 층, 및 상기 브레이징 층은 상기 브레이징 시트 내로 함께 접합되는, 브레이징 시트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 알루미늄 합금은, 상기 제1 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로:
    0 내지 1.2 실리콘;
    0 내지 1.0 구리;
    0 내지 0.25 지르코늄;
    0 내지 0.8 철;
    0 내지 2 망간;
    0 내지 3 아연;
    0 내지 1.5 마그네슘;
    0 내지 0.25 티타늄;
    0 내지 0.3 크롬;
    0 내지 0.5 비스무트;
    알루미늄; 및
    불순물을 포함하는, 브레이징 시트.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 중간 라이너 층은 상기 코어 층의 제1 측 상에 배치된 제1 중간 라이너 층이고;
    제2 브레이징 층은 상기 코어 층의 제1 측에 대향하는 상기 코어 층의 제2 측 상에 배치되되, 상기 제2 브레이징 층은 1XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 4XXX 시리즈 알루미늄 합금 또는 7XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는, 브레이징 시트.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 브레이징 층은 상기 코어 층의 제1 측 상에 배치된 제1 브레이징 층이고;
    상기 중간 라이너 층은 제1 중간 라이너 층이고;
    제2 브레이징 층은 상기 코어 층의 제1 측에 대향하는 상기 코어 층의 제2 측 상에 배치되되, 상기 제2 브레이징 층은 1XXX 시리즈 알루미늄 합금, 3XXX 시리즈 알루미늄 합금, 4XXX 시리즈 알루미늄 합금 또는 7XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하고;
    제2 중간 라이너 층은 상기 코어 층 및 상기 제2 브레이징 층 중간에 배치되는, 브레이징 시트.
  11. 제1항에 있어서, 상기 브레이징 시트는 제어된 대기 브레이징 및 진공 브레이징 중 적어도 하나에 적합한, 브레이징 시트.
  12. 제1항에 있어서, 각각의 브레이징 층의 상기 4XXX 시리즈 알루미늄 합금은 개별적으로, 상기 4XXX 시리즈 알루미늄 합금의 총 중량을 기준으로 중량 백분율로:
    5 내지 15 실리콘;
    0 내지 2.0 마그네슘;
    0 내지 1.0 철;
    0 내지 3.0 아연;
    0 내지 2.0 구리;
    0 내지 1.0 망간;
    0 내지 0.2 티타늄;
    0 내지 0.3 비스무트;
    알루미늄; 및
    불순물을 포함하는, 브레이징 시트.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 코어 층은 상기 브레이징 시트의 총 두께의 60% 내지 90% 범위의 제1 두께를 포함하고;
    각각의 중간 라이너 층은 상기 브레이징 시트의 총 두께의 3% 내지 20% 범위의 제2 두께를 포함하고,
    각각의 브레이징 층은 상기 브레이징 시트의 총 두께의 3% 내지 20% 범위의 제3 두께를 포함하는, 브레이징 시트.
  14. 제1항에 있어서, 상기 코어 층은 균질화되는, 브레이징 시트.
  15. 제1항의 브레이징 시트를 형성하는 방법으로서, 상기 브레이징 시트는 코어 층, 적어도 하나의 브레이징 층, 및 적어도 하나의 중간 라이너 층을 포함하고, 상기 방법은:
    상기 코어 층을 균질화하여 균질화된 코어 층을 형성하는 단계;
    상기 3XXX 시리즈 알루미늄 합금을 포함하는 가공물을 열간 가공하여 상기 적어도 하나의 중간 라이너 층을 형성하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 브레이징 층, 상기 적어도 하나의 중간 라이너 층, 및 상기 균질화된 코어 층을 함께 열간 압연하여 상기 브레이징 시트를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제15항의 방법에 의해 형성된 브레이징 시트.
  17. 제1항의 브레이징 시트의 전부 또는 일부를 포함한 구조 요소를 포함하는 열 교환기.
  18. 물품을 형성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    제1항의 상기 브레이징 시트의 전부 또는 일부를 포함한 제2 부분과 제1 재료를 포함한 제1 부분을 접촉시키는 단계; 및
    제어된 대기 브레이징 및 진공 브레이징 중 적어도 하나를 포함하는 공정에 의해 상기 제1 부분을 상기 제2 부분에 브레이징하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 재료는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는, 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 물품은 열 교환기인, 방법.
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