SE530437C2 - Rankmaterial med hög hållfasthet och högt saggingmotstånd - Google Patents

Description

25 30 SBÜ 437 KÄND TEKNIK len metod tidigare känd från SE-C2-510 272 används en legering innefattande s0,7°/° Fe. 1,4-2,0% Mn, 0,5-1,5% Si, s0,5% Mg, s0,1% Cu, s2,5% Zn, 0.05-0,3°/° Zr, resten aluminium och oundvikliga föroreningar. Göten förvärms vid högst 550°C i mindre än 12 tim- mar före varmvalsning följt av kallvalsnlng, en mellanglödgning och en sista kallvalsning till leveranstillstàndet H14. Efter lödning har materialet en hàllfasthet av endast 50 MPa. Ned- böjningsmotståndet under lödning av ett 0,1 mm tjockt band var 14 mm och detta anses vara relativt bra för denna metod. Det levererade bandet hade emellertid ett förlängningsvärde, Asomm, på endast 1,5% och ingen bedömning av lodinträngningen under lödning gjordes.

En metod för att producera band eller plåt för värmeväxlare är känd från US-A-6,743,396 där en legering beskrivs innehålla s0,5% Fe, 1,0-1,8% Mn, 0,3-1,2% Si, 503% Mg, s0,1% Cu, SO,1% Zn, S0,1% Ti, 0,05-0,4°/° Cr+Zr, s0,15% Sn, resten aluminium och oundvikliga förore- ningar, samt ett förhâllande mellan %Snl%Si på 2 0,03. Göten tillverkas, förvärms till start- temperaturen för valsning, högst 520 °C i högst 12 timmar och varmvalsas sedan till en tjock- lek på mellan 2 och 10 mm med en sluttemperatur i varmvalsningen på minst 250 °C. Den efterföljande kallvalsningen till den slutliga tjockleken på 50 pm till 500 um genomförs utan mellanglödgningar. En slutlig glödgning genomförs vid en temperatur på minst 300°C. Efter lödning erhölls ett värde på 0,2% sträckgräns på minst 60 MPa. l detta dokument sägs ing- enting om nedböjning eller loderosion under lödningen, och formbarheten vid leveranstjock- lek nämns inte. Patentet fokuserar endast på hàllfasthet efter lödning och pà korrosions- motståndet hos rankan. Den höga slutliga glödgningstemperaturen skulle normalt ge en helt eller partiellt rekristalliserad struktur enligt patentets beskrivning.

En Al-Mn-legering med “hög” hàllfasthet är känd från US-A-4,235,628 men 0,2% sträck- gränsen efter lödning är bara 50 MPa. Legeringens sammansättning är 0,8-2% Mn, 1,4-3°/i> Si, 0,2-1% Fe, 0-0,2°/o Cu, 0-0,2%Mg, och resten Al med upp till 0,2% föroreningar. Mate- rialet är slutligen glödgat vid en temperatur över 450°C. Ingenting sägs om nedböjningsmot- ståndet eller lodinträngning under lödning. Den höga kiselhalten skulle utan tvekan ge en legering som är känslig för lodinträngning under lödningen. 10 15 20 25 30 530 437 l JP08246117 beskrivs en legering innefattande 0,6-1.6% Mn, 0,05-0,8% Si, O,1-1,0°/° Cu, 0,05-0,5% Mg och Cr, Ti or Zr upp till 0,3%. Ett partikeltäthetsintervall av små partiklar, 0,02- 0,2 pm, nämns för detta material som har tillverkats genom gjutning, fön/ärmning till under 500°C före varmvalsnlng, följt av kallvalsning, glödgnlng och slutlig kallvalsning med defor- mationsgraden 20-80%. Materialet är avsett för rör med en offeranodisk yta och därför irre- levant för ranktillämpningar och kraven på dessa. l JP03287738 erhålls ett material med gott nedböjningsmotstånd genom att en specifik alu- miniumlegering och en process ledande till tillstånd H14 eller H24 genom användning av en mellanglödgning under tillverkningen. Materialet används vid vakuumlödning och innehåller höga halter av Mg, 0,3-1,5%, vilket inte accepteras vid lödning i CAB-ugnar. Utan den höga halten Mg får inte detta material den önskade mikrostrukturen som erfordras för att få den höga hållfastheten efter lödning. Material med så hög Mg-halt kommer inte att ge den låga benägenhet för lodinträngning som tillverkarna kräver av värmeväxlare idag. Ingenting sägs om känsligheten för lodinträngning under lödning eller formbarhet i leveranstjocklek. Mn- innehållet är också för lågt för att höga hàllfastheter ska kunna erhållas när materialen blir allt tunnare. l lödda värmeväxlare är det normalt nödvändigt att välja olika legeringar i olika delar såsom rankor, rör, plåtar och ändplåtar för att undvika genomgående korrosion av rör och plåtar genom att rankorna offras. Detta görs ofta genom legering av rankorna med Zn för att mins- ka dessas korrosionspotential till en passande nivà jämfört med andra delar. Som en följd av detta har material som används för rör och plåtar normalt tillsatser av Mn och Cu för att öka deras korrosionspotential. Detta är ett av skälen till att den optimala sammansättningen och tillverkningsprocessen för rankor skiljer sig från tillverkningen av rör och plåtar.

Det har visats i praktiska tester av material tillverkat enligt tidigare kända metoder att egen- skaperna för aluminlumband är otillräckliga för vissa applikationer när tillverkarna behöver gå ner i bandtjocklek. Detta gäller speciellt för den höga hållfastheten kombinerat med högt saggingmotstånd och låg benägenhet för lodinträngning i kombination med formbarhetskrav då rankor ska tillverkas från banden. 10 15 20 530 43? 4 Det har överraskande upptäckts att genom en mycket noggrann processkcntroll av den dri- vande kraften för rekristallisation av materialet under lödning kan en kombination av den ex- ceptionella hàllfastheten efter lödning och det goda korrosionsmotstàndet och den låga be- nägenheten till lodinträngning under lödning erhållas. Den drivande kraften för rekristallisa- tion är den drivande kraft som skapas genom lagrad valsdeformation minus den bromsande kraft som orsakas av partikeldensiten.

Materialet som erhålls har en hög hållfasthet efter lödning i unik kombination med goda löd- egenskaper, såsom högt nedböjningsmotstånd och låg känslighet för lodinträngning under lödning samt god formbarhet I leveranstillståndet. Rankmaterialet har en korrosionspotential som kan anpassas till andra delar av värmeväxlaren, såsom rören, så att rören kan skyddas av ett anodiskt offermaterial. Materialet kan användas i produkter tillverkade med samtliga lödmetoder, framförallt med lödning i skyddsgasatmosfär (CAB).

KORT BESKRIVNING AV FlGURERNA Figur 1a visar en rigg med inmonterade prover använda för nedböjningsprov hos pläterade band där längden på provutsticket är 50 mm..

Figur 1b visar en rigg med inmonterade prover använda för nedböjningsprov hos opläterade band där längden på provutsticket är 60 mm.

Figur 2a visar mikrostrukturen hos material C efter lödning av material i H24-tillstànd (väns- ter) och O-tillstànd (höger) efter 1% försträckning före lödning.

Figur 2b visar mikrostrukturen hos material C efter lödning av material i H24-tillstånd (väns- ter) och O-tillstànd (höger) efter 3% försträckning före lödning. 10 15 20 25 530 43? DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFlNNlNGEN Syftet med föreliggande uppfinning är en metod för att tillverka alumlniumband, som efter lödning har en hög hållfasthet kombinerad med ett mycket gott lödbeteende, beskrivet i ter- mer av gott nedböjningsmotstánd, mycket låg känslighet för lodinträngning, samt tämligen goda formningsegenskaper i leveranstillståndet. Plåtarna är avsedda för ranktillämpningar i värmeväxlare producerade genom CAB-lödning men kan också tillverkas genom vakuum- lödning. Detta åstadkoms med metoden enligt föreliggande uppfinning för att tillverka AlMn- plåt i vilken ett valsgöt produceras från en smälta som innehåller (i vikts%) 0,3-1,5% Si, s0,5°/° Fe, s0,3% Cu, 1,0-2,0% Mn, s0,5% Mg, s4,0% Zn, S0,3% av vart och ett av ämnena frán grupp lVb, Vb, or Vlb, oundvikliga föroreningsämnen, vilkas individuella halter är högst 0,05% och vars summa är högst 0,15%, resten aluminium, där valsgötet före varmvalsning förvärms till en temperatur på mindre än 550°C, helst mellan 400 och 520°C, ännu hellre mel- lan 450 och 520°C, allra helst mellan 470 och 520 °C, för att kontrollera antal och storlek hos dispersioderna (partiklar utskiljda fràn en övermättad fast lösning) varefter det förvärmda valsgötet varmvalsas till ett varmt band. Alla halter av legeringsämnen härefter är givna i viktprocent. Normal total höjdreducering hos bandet under varmvalsning är >95% av band- tjockleken. Det varma bandets utgàngstjocklek äri intervallet 2 till 10 mm. Bandet kan glöd- gas efter varmvalsning eller kallvalsning till mer än 0,5 mm. Bandet kallvalsas därefter till ett band med en total reduktion av minst 90%, helst mer än 95%, allra helst mer än 97,5% och det kallvalsade bandet värmebehandlas för att uppnå en brottgräns på 50 - 90% av brott- gränsvärdet i kallvalsat tillstånd (inte mjukglödgat) så att 02% sträckgränsen ligger i interval- let 100 and 200 MPa, helst i intervallet 120-180 MPa, allra helst 140-180 MPa.Bandet har då en mikrostruktur där partikeltätheten ligger i intervallet 1-20x10 °, helst mellan1,3 och 10x10°, allra helst mellan 1,4 och 7x10° partiklar/mm* där partiklarna har en ekvivalent diameteri intervallet 50-400 nm. Majoriteten av dessa fina partiklar skapas vid förvärmningen före varmvalsningen. Hur partikeltätheten har mätts finns beskrivet i 10 15 20 25 30 530 43? Exempel 1.

Alternativt kan samma legeringssammansättning användas vid kontinuerlig gjutning till band. t ex vid bandgjutning (där smältan formas mellan två valsar och transporteras vidare på ett band), så som det beskrivs i EP1250468. Det gjutna bandet valsas till en mellantjocklek som glödgas och kallvalsas sedan igen med en valsningsreduktion på minst 60%, dock helst över 75%, tills man har ett rankmaterial med den slutliga tjockleken och ett första sträckgräns- värde. Rankmaterialet värmebehandlas till leveranstillstàndet i syfte att mjukgöra materialet utan rekristallisation av bandlegeringen, så att man erhåller ett band med ett andra sträck- gränsvärde som är 10-50% lägre, helst 15-40% lägre, än det som erhölls direkt efter den andra kallvalsningen, varvid 0,2% sträckgränsvärdet ligger i området 100-200 MPa, dock helst 120-180 MPa, eller ännu hellre 120-160 MPa. Bandmaterialet har då en mikrostruktur med partiklar vars diameter är mellan 50 och 400 nm och en partikeltäthet på mellan 1-106 ooh 2o-1o6, 1,340* ooh 1o-1o°, oook helel mellan 1,4-1o° ooh 7-106 partiklar/mm? De allra flesta partiklarna bildas under mellanglödgningen. i Representativ tjocklek hos kallvalsade färdiga band är mindre än 0,2 mm, dock helst mindre än 0,15 mm, och allra helst mindre än 0,10 mm. Materialet har de önskade egenskaperna endast i värmebehandlade tillstànd, exempelvis H22, H24 eller H26 (deformationshärdade, àterglödgade till 1/4, 1/2 resp. 3/4 hårdhet). Glödgningsprocessen utförs antingen som parti- ell glödgning i bandrullen eller i kontinuerlig glödgningsugn med lämpliga temperaturinställ- ningar.

Föreliggande uppfinning är baserad på en sammansättning hos smältan som styr utveckling- en av mikrostrukturen under hela tillverkningsprocessen och ger önskade egenskaper under och efter lödning, samtidigt som bandet får tillfredsställande leveransegenskaper. Förelig- gande uppfinning är i synnerhet fokuserad pà god hàllfasthet efter lödning i kombination med högt nedböjningsmotstånd, låg benägenhet till lodinträngning under lödningen samt en rela- tivt god formbarhet i leveranstillståndet vid rankformningen. Sträckgränsvärdet 02% efter lödning är minst 60 MPa, normalt dock runt 70 MPa. Materialets nedböjningsmotstànd är s 35 mm, dock helst s 30 mm, eller ännu hellre s 25 mm, uppmätt i enlighet med Exempel 1 pà ett band som är högst 0,1 mm tjockt. ingen nämnvärd lodinträngning sker under lödning.

Formbarheten uttryckt l brottförlängningsvärde, A50 mm är normalt över 3%. Eftersom bandrul- len alltid klipps i ganska smala band före leverans har samtliga mekaniska egenskaper både mätts och angivits längs valsriktningen. 10 15 20 25 30 530 437 7 Hög deformationsgrad ökar den drivande kraften, medan ett högt antal små partiklar bromsar det drivande trycket för rekristallisationen. Den drivande kraften ökar med ökad valsreduk- tion, särskilt vid kallvalsning, och minskar genom återhämtning under den avslutandeiglödg- ningen. Hàllfastheten i leveranstillstàndet för denna typ av legering och tillverkningsprocess är proportionelll till den drivande kraften. Antalet små partiklar bör regleras av förvärmningen som bör ske under 550°C, helst mellan 400 och 520°C, eller ännu hellre mellan 450 och 520°C, och allra helst mellan 470 och 520°C, före varmvalsning, i kombination främst med den kemiska sammansättningen. Partikeltätheten är proportionell till det bromsande trycket som förhindrar rekristallisation. Det är av allra största vikt att den drivande kraften och det bromsande trycket regleras kvantitativt, detta för att erhålla de goda materialegenskaper i de olika tillstànden som nämnts ovan. God kontroll av tillverkningsprocessen så att värdena hål- ler sig inom de områden som anges i patentkraven för föreliggande uppfinning ger god re- producerbarhet för materialegenskapema.

Mn i dispersoiderna och i den fasta lösningen ökar hàllfastheten efter lödning. Mn i ett kon- trollerat antal partiklar är dessutom fördelaktigt för kontrollen av nedböjningsmotståndet och benägenheten till lodinträngning, eftersom dessa partiklar styr den rekristallisationsprocess under lödningen, som gör att det bildas stora rekristalliserade korn. Mängden Mn i smältan framställd enligt föreliggande uppfinning (minst 1,0, högst 2,0%) förbättrar hållfastheten hos bandet. Optimala egenskaper kan erhållas på ett säkert sätt förutsatt att Mn-halten är minst 1,3% och högst 1,8%, dock bör det helst vara mellan 1,4 och 1,7%.

Fe har en ogynnsam effekt, främst genom den ökade risken för att det bildas stora interme- talliska partiklar under stelningen. Det inskränker halten och nyttan av Mn i materialet. Fe- innehållet är därför begränsat till 0,5%, dock helst 0,3%.

Si minskar lösbarheten av Mn och leder till hög partikeltätheti kombination med Mn. Det ger högre hållfasthet och förbättrar nedböjningsmotständet. En del Si också i fast lösning. Både i fast lösning och i dispersoiderna bidrar Si till ökad hållfasthet. Alltför hög Si-nivå ökar risken för loderosion under lödningen. Si-innehàllet ska vara 0,3-1,5°A>, dock helst 0,5-1,1%, eller ännu hellre 0,65-0,95%. 10 15 20 25 30 530 43? 8 Hållfastheten och nedböjningsmotståndet kan förbättras ytterligare genom tillsats av ämnen ur grupp IVb, Vb, eller Vlb, eller kombinationer av dessa ämnen, till legeringen i enlighet med föreliggande uppfinning, då en del av dessa ämnen ökar tätheten för de fina dispersoiderna.

Det individuella innehållet för vart och ett av dessa dispersoidbildande ämnen bör vara lägre än 0,3%, detta för att undvika att det bildas grova interrnetalliska partiklar under stelningen.

Sådana partiklar har en negativ effekt på formbarheten och hållfastheten hos band produce- rat i enlighet med förevarande uppfinning. Halten av ämnen ur grupp IVb, Vb, eller Vlb bör hållas inom omrâdet 0,05-O,2%. s0,3% Zr bör helst användas som dispersoidbildande ele- ment ur dessa grupper, företrädesvis inom intervallet 0,05-0,2%, dock ännu hellre 0,1-O,2%.

Man bör också beakta att Cri kombination med Mn och Fe kan leda till att det bildas mycket grova intermetalliska partiklar. I en legering framtagen enligt förevarande uppfinning bör där- för Mn-innehàllet minskas om Cr tillsätts.

Mängden Cu begränsas till högst 0,3%, helst inte högre än 0,1%, i legering framtagen enligt förevarande uppfinning. Cu ökar hållfastheten men medverkar samtidigt till en positiv korro- sionspotential, vilket inte är önskvärt i rankmaterial. En positiv korrosionspotential begränsar möjligheterna till kombinationer med andra material i lödda värmeväxlare. Dessutom försäm- ras korrosionssättet i takt med att Cu-halten ökas, särskilt vad gäller interkristallin korrosion.

Smà halter Mg kan tillsättas i en legering enligt förevarande uppfinning för att förbättra håll- fastheten. Eftersom Mg har en mycket stark negativ inverkan på lödbarheten i CAB bör dock magnesiumhalten inte vara högre än 0,5%; helst bör den vara under 0,3%, eller ännu hellre under 0,1%. Detta ämne ökar dessutom risken för att materialet smälter lokalt vid lödtempe- ratur.

Zn kan tillsättas för att minska korrosionspotentialen i rankmaterialet och därmed ge rören ett katodiskt skydd genom att rankorna offras. Genom att justera Zn-halten i rankan kan man justera skillnaden i korrosionspotential mellan rör och ranka så att den avpassas till en lämp- lig nivä för respektive tillämpningsområde. Zn-halten är normalt begränsad till 4,0%; helst bör den ligga i intervallet O,5-2,8%.

Sn-halten ska helst inte vara högre än 0,009% för att undvika problem vid valsningen. 10 15 20 25 530 437 9 För att underlätta lödningen av band producerade enligt metoden i förevarande uppfinning kan det vara fördelaktigt om bandet har en beläggning på en eller båda sidor. Tjockleken på beläggningen bör vara mellan 3% och 20% av bandets totala tjocklek på vardera sidan. De legeringar som berörs är exempelvis typiska lödlegeringar baserade på Al-Si samt typiska skyddande beläggningar baserade på kommersiellt rena Al-legeringar inklusive varianter av dessa. l detta fall rekommenderas valsplätering.

EXEMPEL Exempel 1 Två göt i material A1 och A2 med en sammansättning på 0,8-0,9% Si, O,2% Fe, 1,6% Mn, 0,11-0,12% Zr, 1,5-1,6% Zn samt övriga ämnen, vilkas individuella halter var högst 0,05°/°, stränggöts förvärmda till en temperatur under 550°C och varmvalsades med en total ned- valsning av 99% innan kallvalsningen. Material A1 kallvalsades direkt till sin slutliga tjocklek och glödgades sedan vid olika temperaturer. En del av materialet mjukglödgades till O- tillstånd, en del återglödgades till H24-tillstánd, och en del glödgades inte alls, vilket resulte- rade i H18-tillstànd. Material A2 rekristallisationsglödgades innan den avslutande kallvals- ningen till H14 tillstånd. Samtliga prov värmebehandlades för att simulera lödning vid 600°C.

Resultaten redovisas i Tabell 1.

Nedböjningsmotstàndet mättes enligt följade metod: Materialet monterades i en specialrigg, se Figur 1. Provbitar med en bredd av 15 mm skars ut tvärs valsriktningen och minst 90 mm längs valsriktningen. Fyra provbitar monterades l riggen. Längden på provutsticket var 60 mm, och avståndet mellan provutstickets fria ände och mätbordets yta var 54 mm.

Provriggarna placerades i ugnen och temperaturen höjdes enligt följande: 20°C -> 400°Cl25 min. + 400°Cl5 min. + 400°C -> 600°C/13 min. + 60000110 min Provbitarna togs ur omedelbart efter sista hålltiden vid 600°C. 10 15 530 437 10 Tillstånd Avslutande Mekaniska egenskaper kamals' Före Före efter iödning Nedböinifls "m9 1%] lösning ledning ' (mm) Material A50 mm Rpdz Mått RPM Rm m] [Moa] [mm] lMPal [Moa] A1 H18 ~9s 1,2 240 0.10 62 143 41 A1 H24 1,3 193 0.10 63 150 32 A1 o 5,4 64 0.10 66 150 14 A2 H14 46 2.2 166 0,10 49 127 26 Tabell 1. Egenskaper hos material A1 och A2. Nedböjningsmotstàndet mättes med en längd på provutsticket på 60 mm.

Resultaten visar att hàllfastheten efter lödning blir betydligt högre utan mellanglödgning för O, H24 och H18-tillständ, jämfört med tillstånd H14.

Exempel 2 Tre göt fràn samma sats med sammansättningen 0,8% Si, 02% Fe, 1,6% Mn, 0,12% Zr, 1,6% Zn, individuella halter för övriga ämnen högst 0,05%, förvärmdes vid olika temperaturer före varmvalsningen för att förbättra formbarheten i leveranstillstånd samt nedböjningsmot- ståndet vid lödning. Sluttemperaturer samt totala uppvärmningstider för de olika göten var: B1-457°C/11 timmar, B2-490°C/15 timmar, B3-540°C/21 timmar. Materialen varmvalsades, kallvalsades och återglödgades till H24 tillstånd. Egenskaperna för ett 0,1 mm tjockt färdigt band redovisas i Tabell 2. 10 15 20 5 3 Ü 4 3 7 1 1 Material Förvärmning l lev. till- l lev. till- Nedböjning Temp/total tid stånd stånd [mm] RPM IMPG] Aso 10k] B1 457°C/tim. 184 3,8 22 B2 490°C/15 tim. 175 6,8 18 B3 540°C/21 tim. 197 4,4 30 Tabell 2. Egenskaper uppmätta för material B. Nedböjningsmotstàndet mättes med en längd på provutsticket på 60 mm.

Resultaten visar att det finns en optimal temperatur och tid för förvärmningen innan varm- valsningen för att få bästa möjliga kombination av forrnbarhet i leveranstillståndet och ned- böjningsmotstånd under lödningen. En sänkning av 0,2% sträckgränsvärdet fràn 197 MPa till 175 MPa ger en anmärkningsvärd förbättring av nedböjningsmotståndet under lödning.

Exempel 3 Effekten av leveranstillståndet undersöktes på lödpläterat band i material C med följande sammansättning: Kärna Mn=1,6%, Si=0,8%, Fe=0,2%, Zn=1,5%, Zr=0,11%, individuella halter för övriga äm- nen högst 0,05%. Lödplätering Si =7,7%, Fe =0,1%, individuella halter för övriga ämnen högst 0,05%. Materialet har en beläggning pà 10% pà båda sidor. Pläteringen gjordes under varmvalsning .

Materialet stränggöts, förvärmdes sedan till under 550°C, varmvalsades till 4 mm och kallval- sades till 0,10 mm vilket var den slutliga tjockleken. Materialet i H14-tillstànd mjukglödgades vid 0,17 mm mellantjocklek. Samtliga provbitar i detta exempel har hämtats från ett identiskt moderband. De olika provbitarna erhölls genom att klippa bandet i flera delar. 10 15 20 25 30 530 437 12 För att kunna mäta materialets partikeltäthet skars sektioner i bandets längdsnitt vinkelrätt ytan. Sektionerna polerades mekaniskt med Struers OP-S-suspension innehållande 0,04 pm kolloidal kiseldioxid i det sista preparationssteget. Partiklarnas tvärsnitt mättes i en FEG- SEM, Philips XL30S med ett bildanalyssystem från Oxford Instruments lMQuant/X.

Bilder för mätningarna registrerades i ”backscatter mode" med s.k. ln-lens-detektor i mikro- skopet. Mätningarna utfördes vid en förstoring av X40000 gånger (relaterat till SEM- skärmen). För att minimera informationsdjupet och erhålla god spatial upplösning användes låg accelerationsspänning, 3V. Normal grånivàtröskel användes för att spåra partiklarna. För att få fram ett resultat som är representativt för partiklarnas antal och distribution i provet spreds bildrutorna över tvärsnittet. Mätningama gjordes på minst sju mätpositioner jämnt fördelade över bandprovbiten i dess tjockleksriktning. Avståndet mellan bildrutorna i längs- gående riktning var minimum 15 um. Mer än 1000 partiklar mättes. Ytan, A, för varje partikel mättes och en motsvarande partikeldiameter beräknades som VMA/ö).

Provbitarna hade före lödning en partikeltäthet i storleksordningen 50-400 nm av 2,3x10° partiklar per mm2. Brottgränsen och förlängningsvärdet före lödning, nedböjningsmotstàndet och risken för lodinträngning samt hållfastheten efter lödning vid olika förutsättningar redovi- sas i Tabell 3. Hållfastheten efter lödning är betydligt sämre för H14 (meilanglödgat och slut- ligen kallvalsat) än för andra leveranstillstånd. Glödgningen förbättrar hållfastheten efter löd- ning för H24 och O jämfört med H18 som endast är kallvalsat. Glödgningen medför en klar förbättring av nedböjningsmotståndet och dessutom förbättras formbarheten i Ieveranstill- ståndet , A50 mm. Risken för lodinträngning minskar också.

Leveranstillstándet H24 gav betydligt bättre formbarhet och bättre nedböjningsmotstànd jäm- fört med H14 leveranstillstånd. H24 gav mycket bättre nedböjningsmotstånd. förbättrat mot- stånd mot lodinträngning, klart förbättrad formbarhet i leveranstillstånd och hållfasthet efter lödning jämfört med H18-tillstånd. O-tillstànd gav bättre forrnbarhet i leveranstillstånd och nedböjningsmotstånd än H24, men materialet blir besvärligt att hantera på grund av att det är mycket mjukt och tunt före lödning. Det finns också en risk för lodintrångning efter forrnning (se Exempel 4). 10 15 20 531) 437 13 Leverans- l lev. l lev. Nedböjning Lodinträngning Efter lödning tillstånd tillstànd tillstànd [mm] Hàufasthet Rpo, A50 [%1 [MP2] [MPa] H1 a 208 2,5 45 (max) En fåtal 70 H24 163 5, 3 16 No 77 O 61 10,4 1 1 No 73 H14 184 1 ,5 23 No 5? Tabell 3. Egenskaper uppmätta för material C. Nedböjningsmotstàndet mättes med en längd på provutsticket pà 50 mm.

Exempel 4 O-tillstånd är inte ett lämpligt leveranstillstànd eftersom så mjuka och tunna band är besvärli- ga att hantera, såväl för bandproducenterna som för tillverkare av lödda värmeväxlare. Ett av problemen är att bandet alltid sträcks något före lödning. Detta kan försämra lödegenskaper- na, på grund av den avsevärt ökade risken för lodinträngning som då blir följden för leverans- tillstànd O jämfört med H24. Ett material benämnt D med följande sammansättning användes för att påvisa detta: Kärna Mn=1,6%, Si=O,8%, Fe=0,2°ß, Zn=1,5%, Zr=0,12%, individuella halter för övriga äm- nen högst 0,05%.

Lödplätering, Si =7,5%, Fe =0,2%, individuella halter för övriga ämnen högst 0,05%.

Materialet var lödpläterat på två sidor med 10% plätering pà vardera sidan. Pläteringen gjor- des under varmvalsning. 10 15 530 43? 14 Materialet var industriprocuderat, baserat på beskrivning i föreliggande uppfinning, till en slut- lig tjocklek på 0,07 mm. En del av materialet värmebehandlades till H24 tillstånd, Rp°2=164 MPa, och en del till O-tillstànd, Rp0_2=60 MPa. Olika försträckning, 0%, 1%, 3%, och 5%, ap- plicerades därefter pà provbitarna före lödning, Fotografierna i Figur 2 visar att svår lodinträngning har inträffat under lödning för O- men inte för H24-tillstånd när provbitarna försträckts till 3%. Liknande resultat har erhållits för 5% först- räckning. Inget av leveranstillstånden visade någon benägenhet till lodinträngning vid en försträckning pà 1% eller lägre. Eftersom det är rimligt att anta att försträckningen före löd- ning kommer att vara högre än 1% är O-tillstånd inte ett lämpligt leveranstillstånd.

Exempel 5 En legering som består av 1% Mn, 1% Si, 05% Fe, 0,09% Cu, 1% Zn göts med bandgjut- ning mellan tvà valsar till ett 5 mm tjockt band, kallvalsades till 1 mm, mjukglödgades, valsa- des till 0,10 mm och glödgades slutligen i två timmar vid 260°C. Sträckgränsvärdet 0,2%, Rwg, var 130 MPa och förlängningsvärdet, Asßmm, var 4,4%. Hâilfastheten efter lödning, Rpog, var 70 MPa, och den slutliga hállfastheten, Rm, var 165 MPa. Nedböjningen var endast 9 mm, när den uppmättes på det sätt som beskrivs i Exempel 1.

Claims (9)

1. 5313 437 lå' PATENTKRAV 1. Ett band med högt nedböjningsmotstànd producerat på följande sätt: a) Gjutning med en smälta innehållande: 0,3-1,5°/> Si, .<. 0.5% Fe, .<. 0,3% Cu 1,0-2,0°/° Mn, .<. 0.5% Mg, dock hellre s 0.3%, .<. 4,0% Zn, s 0,5% Ni, s 03% vardera av dispersiodbildande ämnen ur grupp lVb, Vb, or Vlb, oundvikliga föroreningsämnen, halt för vart och ett högst 0,05%, totalt högst 0,15%» resten aluminium, till ett göt, b) förvärmning av götet vid en temperatur som understiger 550°C, dock helst 400- 520°C, eller ännu hellre 450-520 °C, allra helst mellan 470 och 520 °C, för att dispersoider ska bildas. c) varmvalsning för att producera ett band, d) kallvalsning av bandet som erhölls i steg c) med en total reduktion av minst 90%, helst > 95%, vilket resulterar i ett band med ett första sträckgränsvärde, e) följt av vårmebehandling till leveranstillstând i syfte att mjukgöra materialet genom anlöpning utan rekristallisation av bandets legering på ett sådant sätt att man erhåller ett band med ett andra sträckgränsvärde som är 10 - 50% lägre än det första (dvs det som erhölls direkt efter kallvalsningen i steg d)), dock helst 15-40% lägre, och inom 0,2%-sträckgränsintervallet 100 - 200 MPa, dock helst 120-180 MPa, eller ännu hellre 140-180 MPa.

2. Ett band med högt nedböjningsmotstànd enligt patentkrav 1, producerat genom en kallvalsningsreduktion pà minst 97,5%.

3. Ett band med högt nedböjningsmotstånd enligt något av patentkraven ovan, producerat utan mellanglödgning som skulle kunna ha givit rekristallisation av materialet när tjockleken reducerats med mer än 90% under kallvalsningen i steg d).

4. Ett band med högt nedböjningsmotstánd producerat på följande sätt: a) Bandgjutning mellan två valsar med en smälta innehållande: 0,3-1,5 % Si. 530 437 s 0,5% Fe, s O,3% Cu 1,0-2,0°/0 Mn, s 0.5% Mg, dock helst s 03%, s 4,0% Zn, s O,3% vardera av de dispersoidbildande ämnena ur grupp lVb, Vb, eller Vlb, oundvikliga föroreningar, högst 0,05% för vart och ett, totalt högst 0,15%, resten aluminium, b) kallvalsning av det gjutna bandet för att producera ett band med en mellantjocklek, c) giödgning av detta material för att díspersoider ska bildas, d) kallvalsning till ett rankmaterial med slutlig tjocklek med en reduktion av minst 60%. dock helst över 75%, vilket resulterar i ett rankmaterial med ett första sträckgränsvärde, e) värmebehandling av rankmaterialet till leveranstillstànd i syfte att mjukgöra materialet genom anlöpning utan rekristallisation av bandlegeringen på ett sådant sätt att man erhåller ett band med ett andra stråckgränsvärde som är 10-50% lägre än det första som erhölls direkt efter kallvalsningen i steg d), helst 15-40% lägre, och inom 02% sträckgränsintervallet 100-200 MPa, dock helst 120-180 MPa, eller ännu hellre 120-160 MPa. . Ett band med högt nedböjnlngsmotstånd enligt något av ovanstående patentkrav, tillverkat ur en smälta bestående av: 0,5-1,1°ß Si, dock helst 0,65-0,95%. s0,3% Fe, <0,1°/° Cu, 1,3-1,8%Mn, dock helst 1,4-1,7%, <0,1% Mg, 0,05-0,2% Zr, dock helst mellan 0,1 och 0,2°/°. . Ett band med högt nedböjningsmotstånd enligt något av ovanstående krav, tillverkat ur en smälta innehållande mellan 0,5 och 2,8% Zn. _ Ett band med högt nedböjningsmotstànd enligt något av ovanstående krav, tillverkat ur en smälta innehållande < 0,009% Sn. . Ett band med högt nedböjningsmotstånd enligt något av ovanstående patentkrav samt med en partikeltäthet i leveranstillstàndet i området mellan 1 och 20x10°, dock helst 10. 11. 12. 13. 14. 530 43? I? mellan 1,3 och 10x105, och allra helst mellan 1,4 och 7x10° partiklar/mm? för partiklar med en diameter i storleksordningen 50-400 nm. Ett band med högt nedböjningsmotstånd enligt något av ovanstående patentkrav, med en slutlig bandtjocklek på mindre än 0,2 mm, dock helst mindre än 1,5 mm, allra helst mindre än 0,10 mm. Ett band med högt ned böjningsmotstånd enligt något av ovanstående patentkrav, belagt med åtminstone ytterligare ett lager. Ett band med högt nedböjningsmotstànd enligt något av ovanstående patentkrav, med ett 0,2% sträckgränsvärde efter lödning på minst 60 MPa, dock helst minst 70 MPa. Ett band med högt nedböjningsmotstând enligt något av patentkraven 1-11, med nedböjningsmotstànd s 35, dock helst s 30, allra helst s 25 vid uppmätning på ett 0,10 mm tjockt band. Ett band med högt nedböjningsmotstànd enligt något av patentkraven 4-11. med ett nedböjningsmotstànd s 20 mm, helst s 15 mm, vid uppmätning på ett 0,10 mm tjockt band. En metod att tillverka band med högt nedböjningsmotstànd, innefattande: a) gjutning med en smälta som innehåller: 0,3-1,5% Si, s O,5% Fe, s 0,3% Cu, 1,0-2,0% Mn, s O,5% Mg, dock helst s 0,3%, s 4,0% Zn, s 0,3% vardera av de dispersoidbildande ämnena ur grupp lVb, Vb, eller Vlb, oundvikliga föroreningsämnen, halt för vart och ett högst 0,05%, totalt högst 0,15%. resten aluminium, för att fà ett göt, b ) förvärmning av götet vid en temperatur som understiger 550°C, dock helst 400- 520°C, eller ännu hellre 450-520°C, allra helst mer än 470 upp till 520°C, för att dispersoiderna ska bildas, c) varmvalsning för att producera ett band, d) kallvalsning av bandet som erhölls i steg c) med en total reduktion av minst 90%. 1

5. 1

6. 1

7. 530 437 lêš helst > 95% , vilket resulterar i ett band med ett första sträckgränsvärde, e) följt av värmebehandling till leveranstillstånd i syfte att mjukgöra materialet genom anlöpning utan rekristallisation av bandets legering pà ett sådant sätt att man erhåller ett band med ett andra sträckgränsvärde som är 10-50% lägre än det första (dvs det som erhölls direkt efter kallvalsningen i steg d)), helst 15-40% lägre, och som ligger inom det absoluta sträckgränsintervallet 100-200 MPa, dock helst 120-180 MPa, eller ännu hellre 140-180 MPa. En metod enligt patentkrav 14, innefattande kallvalsningsreduktion pà minst 97,5%. En metod enligt något av patentkraven 14 eller 15, utan mellanglödgning som skulle ha kunnat ge rekrlstallisation av materialet när tjockleken reducerats med mer än 90% under kallvalsningen i steg d). En metod att tillverka band med högt nedböjningsmotstånd, innefattande: a) bandgjutning mellan två valsar med en smälta innefattande: 0,3-1,5°/<> Si. s 0,5% Fe, s 0,3% Cu 1,0-2,0% Mn, s 0,5% Mg, , dock helst s 0,3%, s 4,0% Zn, s O,3% vardera av de dispersoidbildande ämnena ur grupp lVb, Vb, eller Vlb, oundvikliga föroreningar, högst 0,05% för vart och ett, totalt högst 0,15%, resten aluminium, b) kallvalsning av det gjutna bandet för att producera ett band med en mellantjocklek, c) glödgning av detta material så att dispersoider bildas, d) kallvalsning till rankmaterial med slutlig tjocklek, reduktion minst 60%, dock helst över 75%, vilket resulterar i ett rankmaterial med ett första sträckgränsvärde, e) värmebehandling av detta material till leveranstillstànd i syfte att mjukgöra materialet genom anlöpning utan rekrlstallisation av bandlegeringen på ett sådant sätt att man erhåller ett band med ett andra sträckgränsvärde som är 10-50% lägre än det första som erhölls direkt efter kallvalsningen i steg d), helst 15-40% lägre och lr10m sträckgränsintervallet 100-200 MPa, dock helst 120-180 MPa, eller ännu hellre 120- 160 MPa. 1

8. 1

9. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. Metod enligt något av patentkraven 14-17 med en smälta innefattande: 0,5-1,1% Si, s 0,3% Fe, < 0,1% Cu, 1,3-1,8% , dock helst 1,4-1,7% < 0,1% Mg, 0,05-0,2°/> Zr, dock helst mellan 0,1 och 0,2%. Metod enligt något av patentkraven 14-18 med en smälta innehållande mellan 0,5 och 2,8% Zn. Metod enligt något av patentkraven 14-19 med en smälta innehållande < 0,009% Sn. Metod enligt något av kraven 14-16 eller 18-20, innefattande styrning av förvärmningssteget så att ett band produceras som i leveranstillstàndet har partikeltäthet i intervallet 1-106 och 20-106, 1,3-10° och 10-106, dock helst mellan 1,4-106 och 7-106 partiklar/mmz för partiklar med en diameter mellan 50 och 400 nm. Metod enligt något av kraven 17-20, innefattande styrning av mellanglödgningssteget så att ett band produceras som i leveranstillstàndet har partikeltäthet i intervallet 1-106 och 20-106, 13-106 och 10-106, dock helst mellan 1,4-10° och 7-106 partiklar/mmz för partiklar med en diameter mellan 50 och 400 nm. Ett band med högt nedböjningsmotstånd enligt något av patentkraven 14-22, med en slutlig bandtjocklek på mindre än 0,2 mm, dock helst mindre än 0,15 mm, allra helst mindre än 0,10 mm. Metod enligt något av patentkraven 14-23, där man innan steg d) ger göten eller rankmaterialet ytterligare minst ett lager med beläggning. Metod enligt något av patentkraven 14-24, innefattande kontroll av processparametrar så att det producerade bandet efter lödning har ett 0,2% sträckgränsvärde på minst 60 MPa, dock helst minst 70 MPa. Metod enligt något av patentkraven 14-25, med nedböjningsmotstånd .<. 35, dock helst s 30, allra helst s 25 uppmätt på ett 0,10 mm tjockt band. 530 437 2G. 27. Metod enl' t “ . dock h I '9< "GQOÉ GV Datentkraven 17-25, med ett nedbojmngsmotstànd av S20 mm, e 31-15 mm. uppmätt på en o,1o mm tjockt band.