專(zhuān)利名稱(chēng)：鋁合金硬釬焊薄板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用于汽車(chē)用熱交換器的鋁合金硬釬焊薄板(brazing sheet)的制造方法，特別是，涉及適合作為散熱器、冷凝器等熱交換器的構(gòu)成冷卻水或制冷劑的通路的材料使用的鋁合金硬釬焊薄板的制造方法。
背景技術(shù)：
鋁合金由于輕量且具有高導(dǎo)熱性，因此，可以在汽車(chē)用熱交換器，例如，散熱器、冷凝器、蒸發(fā)器、加熱器、中間冷卻器等中使用。汽車(chē)用熱交換器主要通過(guò)釬焊法制造。通常，釬焊使用Al-Si系合金的釬料在600℃左右的高溫下進(jìn)行。因此，需要釬焊性?xún)?yōu)異，并且在釬焊后具有高強(qiáng)度、耐腐蝕性的鋁合金硬釬焊薄板。
使用釬焊制造的鋁合金制熱交換器主要由負(fù)責(zé)放熱的成型為波紋的散熱片和用于循環(huán)冷卻水或制冷劑的管構(gòu)成。管如果由于腐蝕或破壞而被貫穿，則會(huì)產(chǎn)生在內(nèi)部循環(huán)的冷卻水或制冷劑的泄漏。因此，為提高產(chǎn)品壽命，釬焊之后的強(qiáng)度、耐腐蝕性?xún)?yōu)異的鋁合金硬釬焊薄板是必不可少的。
但是，近年來(lái)，對(duì)汽車(chē)的輕量化的要求提高，為了與此相適應(yīng)，也要求汽車(chē)用熱交換器的輕量化。因此，研究了構(gòu)成熱交換器的各部件的薄壁化，進(jìn)一步提高鋁合金硬釬焊薄板的釬焊后的強(qiáng)度、耐腐蝕性是必要的。
以往，如汽車(chē)用的散熱器或加熱器那樣，作為冷卻水在管內(nèi)面循環(huán)的熱交換器的管材，通常使用以下的3層管材，即，在以JIS3003合金為代表的Al-Mn系合金等芯材的內(nèi)面?zhèn)劝?clad)Al-Zn系合金等犧牲陽(yáng)極材料，再在大氣一側(cè)包覆Al-Si系合金等釬料。
但是，使用JIS3003合金芯材的金屬包層材料的釬焊后強(qiáng)度為110MPa左右，強(qiáng)度不充分。
為了提高釬焊后強(qiáng)度，提出了在芯材中添加了Mg的3層金屬包層管材(例如，參照特開(kāi)平8-246117號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2003-55727號(hào)公報(bào))。但是，在芯材中添加Mg時(shí)，由于在Nocolok釬焊法中使用的氟化物類(lèi)焊劑(flux)和Mg反應(yīng)，形成MgF等化合物，從而使釬焊性顯著降低。
另外，提出了一種管材，該管材不是向芯材中，而是向包覆在管內(nèi)面的犧牲陽(yáng)極材料中添加Mg，由此防止釬焊性的降低，并提高強(qiáng)度(例如，參照特開(kāi)平6-212332號(hào)公報(bào)，特開(kāi)平8-283891號(hào)公報(bào))。該管材由于在犧牲陽(yáng)極材料中添加了Mg，因此可以作為犧牲陽(yáng)極材料不與接合面接觸的用于電焊熔接扁平管的原材料使用，但不能使用于必須通過(guò)釬焊接合犧牲陽(yáng)極材料表面的用于扁平管的原材料。
另外，提出了一種4層金屬包層材料，該金屬包層材料在由釬料、芯材、犧牲陽(yáng)極材料構(gòu)成的3層金屬包層材料的芯材和釬料之間形成中間材料(例如，參照特開(kāi)平6-73480號(hào)公報(bào)，特表2005-505421號(hào)公報(bào)，特開(kāi)2005-161383號(hào)公報(bào))。該4層金屬包層材料使用在芯材中Mg含量多的材料使釬焊后的強(qiáng)度提高，并且，通過(guò)在釬料和芯材之間形成Mg含量少的中間材料，抑制添加在芯材中的Mg向釬料一側(cè)擴(kuò)散，并防止使用Nocolok釬焊法時(shí)的釬焊性的降低。

發(fā)明內(nèi)容
雖然有必要在滿(mǎn)足鋁合金硬釬焊薄板的薄壁化要求的同時(shí)，提高釬焊后的強(qiáng)度、耐腐蝕性等特性，但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，難以在薄壁且確保釬焊性的同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)更高的強(qiáng)度、耐腐蝕性。
本發(fā)明就是為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行的，并且，其課題在于，提供一種鋁合金硬釬焊薄板的制造方法，所述鋁合金硬釬焊薄板即使在使用Nocolok釬焊法時(shí)也可以得到良好的釬焊性，并且在釬焊后具有優(yōu)異的強(qiáng)度、耐腐蝕性，特別適合作為汽車(chē)用熱交換器的流體通路構(gòu)成材料使用。
本發(fā)明人等對(duì)上述課題進(jìn)行深入研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，具有特定的合金組成和合金組織的金屬包層材料適合解決該課題，基于該發(fā)現(xiàn)，完成了本發(fā)明。
按照本發(fā)明，提供以下方法(1)一種鋁合金硬釬焊薄板的制造方法，在所述鋁合金硬釬焊薄板中，芯材為Al合金，所述Al合金含有Si0.3～1.2％(質(zhì)量％，下同)、Cu0.3～1.2％、Mn0.5～2.0％、Mg0.2～1.5％、Fe0.5％以下，還含有Ti0.02～0.3％、V0.02～0.3％、Zr0.02～0.3％、Cr0.02～0.3％中的至少一種以上，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，中間材料為Al合金，所述Al合金含有Si1.2％以下、Fe1.0％以下、Mn0.5～2.0％，根據(jù)需要還含有Cu1.0％以下、Ti0.02～0.3％、V0.02～0.3％中的一種以上，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，犧牲陽(yáng)極材料為Al合金，所述Al合金含有Zn1.0～6.0％，根據(jù)需要還含有Si1.0％以下、Mn2.0％以下、Ti0.02～0.3％、V0.02～0.3％中的一種以上，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，對(duì)上述芯材在500℃以下的溫度下進(jìn)行均勻化處理，或者不進(jìn)行均勻化處理而是對(duì)上述中間材料和犧牲陽(yáng)極材料在500℃以上的溫度下進(jìn)行均勻化處理，分別制造芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料，接著，在芯材的一個(gè)面上包覆中間材料，在芯材的另一個(gè)面上包覆犧牲陽(yáng)極材料，并在中間材料的另一個(gè)面上包覆Al-Si系合金釬料，進(jìn)行熱軋制作金屬包層材料，然后，在冷軋期間，在350℃以上的溫度下至少進(jìn)行1次2小時(shí)以上的中間退火，使最終冷軋率為10～30％，將金屬包層材料中的芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料中存在的當(dāng)量球粒徑為0.1μm以下的金屬間化合物的數(shù)密度(個(gè)/μm3)分別作為N1、N2、N3時(shí)，數(shù)密度比N1/N2和N1/N3均為1.5以上；以及(2)上述(1)所述的鋁合金硬釬焊薄板的制造方法，其中，鋁合金硬釬焊薄板用于熱交換器。
本發(fā)明的上述和其他的特征以及優(yōu)點(diǎn)從以下的記載中可以明確。
具體實(shí)施例方式
對(duì)本發(fā)明的鋁合金硬釬焊薄板的制造方法的優(yōu)選實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的鋁合金硬釬焊薄板包括4層金屬包層材料，所述4層金屬包層材料的構(gòu)成是在鋁合金芯材的一個(gè)面上包覆鋁合金中間材料，在該芯材的另一個(gè)面上包覆Al-Zn系犧牲陽(yáng)極材料，另外，在中間材料的另一個(gè)面上包覆Al-Si系合金釬料。并且，芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料分別是具有特定金屬成分和組成的鋁合金。另外，本發(fā)明涉及鋁合金硬釬焊薄板的制造方法，其中，芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料在將存在于各自合金材料中的當(dāng)量球粒徑(與粒子同體積的球的直徑)為0.1μm以下的金屬間化合物的數(shù)密度(個(gè)/μm3)分別作為N1、N2、N3時(shí)，數(shù)密度比N1/N2和N1/N3均為1.5以上。
合金材料中的當(dāng)量球粒徑為0.1μm以下的金屬間化合物由于阻礙位錯(cuò)或亞晶界、再結(jié)晶界面的移動(dòng)，因此具有推遲再結(jié)晶的作用。因此，當(dāng)量球粒徑為0.1μm以下的金屬間化合物的數(shù)密度越高，在釬焊中越不易再結(jié)晶。另一方面，為了抑制釬焊時(shí)發(fā)生燒蝕(erosion)，與釬料接觸的層在釬焊熔融開(kāi)始溫度以下必須完全再結(jié)晶。這是因?yàn)?，通過(guò)加工組織熔融的釬料會(huì)高速擴(kuò)散，并產(chǎn)生燒蝕。
在本發(fā)明中，將芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料中存在的當(dāng)量球粒徑為0.1μm以下的金屬間化合物的數(shù)密度(個(gè)/μm3)分別作為N1、N2、N3，數(shù)密度比N1/N2和N1/N3均為1.5以上時(shí)，發(fā)現(xiàn)可以得到這樣一種組織，該組織的作為熔融的釬料所接觸的層的中間材料和犧牲陽(yáng)極材料在釬料熔融溫度以下進(jìn)行再結(jié)晶，而不與熔融的釬料直接接觸的芯材即使在釬焊結(jié)束后也不會(huì)再結(jié)晶。與熔融釬料接觸的中間材料和犧牲陽(yáng)極材料由于在釬料熔融溫度以下可以得到再結(jié)晶組織(O調(diào)質(zhì)材料(O調(diào)質(zhì)材))，因此可以抑制燒蝕，另外，芯材可以制成釬焊后也會(huì)殘存加工組織的未再結(jié)晶組織(H調(diào)質(zhì)材料(H調(diào)質(zhì)材))。
為使數(shù)密度比N1/N2和N1/N3均為1.5以上，芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料的金屬成分組成優(yōu)選后述的特定情況，并按照本發(fā)明規(guī)定的方法進(jìn)行制造。
在以往的3層金屬包層材料或4層金屬包層材料中，由于芯材為再結(jié)晶組織，因此，釬焊后的機(jī)械特性與O調(diào)質(zhì)材料是相同的。但是，本發(fā)明中制造的4層金屬包層材料由于在釬焊后將芯材制成未再結(jié)晶組織，因此，可以使釬焊后的機(jī)械特性與H調(diào)質(zhì)材料同樣。其結(jié)果是，可以謀求釬焊后強(qiáng)度的大幅度提高。上述數(shù)密度比低于1.5時(shí)，釬焊時(shí)芯材也成為再結(jié)晶組織，因此，不能提高釬焊后的強(qiáng)度。
對(duì)構(gòu)成本發(fā)明的鋁合金硬釬焊薄板的芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料的成分元素的添加理由和添加范圍進(jìn)行說(shuō)明，并對(duì)釬料進(jìn)行說(shuō)明。
Si與Fe、Mn一起形成Al-Fe-Mn-Si系化合物，起到分散強(qiáng)化的作用，或者固溶于基質(zhì)中通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度。另外，通過(guò)與Mg反應(yīng)形成Mg2Si化合物，提高強(qiáng)度。Si的含量為0.3～1.2％(組成的％表示質(zhì)量％，下同)的范圍，如果低于0.3％，其效果小，超過(guò)1.2％時(shí)，芯材的熔點(diǎn)降低，引起熔融的可能性變高，優(yōu)選0.5～1.0％。
Cu通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度，另外，提高電位，增大與中間材料、犧牲陽(yáng)極材料、散熱片材料的電位差，使由犧牲陽(yáng)極效果產(chǎn)生的防腐蝕效果提高。Cu的含量為0.3～1.2％的范圍，如果低于0.3％，其效果小，超過(guò)1.2時(shí)，發(fā)生晶界腐蝕的可能性變高，優(yōu)選0.5～1.0％。
Mn具有提高強(qiáng)度和釬焊性、耐腐蝕性，以及提高電位的效果。Mn的含量為0.5～2.0％，低于0.5％時(shí)，其效果小，超過(guò)2.0％時(shí)，容易在鑄造時(shí)形成巨型金屬間化合物，使塑性加工性降低。優(yōu)選0.8～1.6％。
Mg具有通過(guò)析出Mg2Si來(lái)提高強(qiáng)度的效果。Mg的含量為0.2～1.5％，低于0.2％時(shí)，其效果小，超過(guò)1.5％時(shí)，引起芯材的熔點(diǎn)降低，還容易發(fā)生晶界腐蝕。優(yōu)選0.3～1.0％。
Fe具有易于形成能夠成為再結(jié)晶核尺寸的金屬間化合物，使再結(jié)晶溫度降低的效果。為了在釬焊后將芯材制成未再結(jié)晶組織，F(xiàn)e的含量為0.5％以下。超過(guò)0.5％時(shí)，釬焊后芯材再結(jié)晶，強(qiáng)度降低。優(yōu)選0.2％以下。
Ti通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度，并謀求耐腐蝕性的提高。優(yōu)選的含量為0.02～0.3％，低于0.02％時(shí)，得不到其效果，超過(guò)0.3％時(shí)，容易形成巨型金屬間化合物，使塑性加工性降低。更為優(yōu)選0.1～0.2％。
V通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度，并謀求耐腐蝕性的提高。優(yōu)選的含量為0.02～0.3％，低于0.02％時(shí)，得不到其效果，超過(guò)0.3％時(shí)，容易形成巨型金屬間化合物，使塑性加工性降低。更為優(yōu)選0.1～0.2％。
Zr和Cr通過(guò)生成微細(xì)的金屬間化合物使再結(jié)晶溫度上升，容易在硬釬焊后成為未再結(jié)晶組織。優(yōu)選的含量為0.02～0.3％，不足0.02％時(shí)，得不到其效果，超過(guò)0.3％時(shí)，容易形成巨型金屬間化合物，使塑性加工性降低。更為優(yōu)選0.1～0.2％。
這些Ti、V、Zr、Cr可以在芯材中添加至少一種。
Si與Fe、Mn一起形成Al-Fe-Mn-Si系化合物，起到分散強(qiáng)化的作用，或者固溶于基質(zhì)中通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度。另外，通過(guò)與釬焊時(shí)從芯材擴(kuò)散而來(lái)的Mg反應(yīng)形成Mg2Si化合物來(lái)提高強(qiáng)度。Si的含量為1.2％以下的范圍，超過(guò)1.2％時(shí)，芯材的熔點(diǎn)降低，引起熔融的可能性變高。優(yōu)選1.0％以下。
Mn具有提高強(qiáng)度和釬焊性、耐腐蝕性，以及提高電位的效果。Mn的含量是0.5～2.0％，低于0.5％時(shí)，其效果小，超過(guò)2.0％時(shí)，容易在鑄造時(shí)形成巨型金屬間化合物，使塑性加工性降低。優(yōu)選0.8～1.6％。
Fe易于形成能夠成為再結(jié)晶核尺寸的金屬間化合物，在釬焊加熱時(shí)可以得到促進(jìn)再結(jié)晶的效果。Fe的含量為1.0％以下。超過(guò)1.0％時(shí)，金屬間化合物數(shù)量變多，該化合物成為陰極起點(diǎn)，耐腐蝕性降低，優(yōu)選0.6％以下。
Ti通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度，并謀求耐腐蝕性的提高。優(yōu)選的含量為0.3％以下。超過(guò)0.3％時(shí)，容易形成巨型金屬間化合物，使塑性加工性降低。更為優(yōu)選0.1～0.2％。
V通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度，并謀求耐腐蝕性的提高。優(yōu)選的含量為0.02～0.3％，低于0.02％時(shí)，得不到其效果，超過(guò)0.3％時(shí)，容易形成巨型金屬問(wèn)化合物，使塑性加工性降低。更為優(yōu)選0.1～0.2％。
Cu通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度，另外，提高電位，增大與散熱片材料的電位差，使由犧牲陽(yáng)極效果產(chǎn)生的防腐蝕效果提高。優(yōu)選的含量為1.0％以下。超過(guò)1.0％時(shí)，與芯材的電位差變小，耐腐蝕性降低。更為優(yōu)選0.6％以下。
根據(jù)需要，這些Ti、V、Cu可以在中間材料中添加至少一種。
Zn可以降低電位，通過(guò)形成犧牲陽(yáng)極材料和芯材的電位差，可以提高由犧牲陽(yáng)極效果產(chǎn)生的耐腐蝕性。Zn的含量為1.0～6.0％，低于1.0％時(shí)，其效果不充分，超過(guò)6.0％時(shí)，腐蝕速度變快，犧牲陽(yáng)極材料在初期就消失，耐腐蝕性降低。優(yōu)選2.0～5.0％。
Si與Fe、Mn一起形成Al-Fe-Mn-Si系化合物，起到分散強(qiáng)化的作用，或者固溶于基質(zhì)中通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度。另外，通過(guò)與釬焊時(shí)從芯材擴(kuò)散而來(lái)的Mg反應(yīng)形成Mg2Si化合物來(lái)提高強(qiáng)度。優(yōu)選的含量為1.0％以下。超過(guò)1.0％時(shí)，芯材的熔點(diǎn)降低，引起熔融的可能性變高。另外，由于犧牲陽(yáng)極材料的電位增高，因此阻礙犧牲陽(yáng)極效果，耐腐蝕性下降。更加優(yōu)選0.8％以下。
Mn可以提高強(qiáng)度和耐腐蝕性。優(yōu)選的含量為2.0％以下。超過(guò)2.0％時(shí)，容易在鑄造時(shí)形成巨型金屬間化合物，使塑性加工性降低。另外，由于犧牲陽(yáng)極材料的電位增高，因此阻礙犧牲陽(yáng)極效果，耐腐蝕性下降。更加優(yōu)選1.6％以下。
Ti通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度，并謀求耐腐蝕性的提高。優(yōu)選的含量為0.3％以下。超過(guò)0.3％時(shí)，容易形成巨型金屬間化合物，使塑性加工性降低。更為優(yōu)選0.1～0.2％。
V通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高強(qiáng)度，并謀求耐腐蝕性的提高。優(yōu)選的含量為0.02～0.3％，低于0.02％時(shí)，得不到其效果，超過(guò)0.3％時(shí)，容易形成巨型金屬間化合物，使塑性加工性降低。更為優(yōu)選0.1～0.2％。
根據(jù)需要，這些Si、Mn、Ti、V可以在犧牲陽(yáng)極材料中添加至少一種。
釬料可以使用通常使用的Al-Si系合金釬料，沒(méi)有特別的限制，例如，優(yōu)選JIS4343、4045、4047合金(Al-7～13質(zhì)量％Si)。
接著，對(duì)本發(fā)明的鋁合金硬釬焊薄板的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的鋁合金硬釬焊薄板通過(guò)如下方法制造在由上述記載的合金構(gòu)成的芯材的一個(gè)面上包覆由上述記載的合金構(gòu)成的中間材料，在芯材的另一個(gè)面上包覆由上述記載的合金構(gòu)成的犧牲陽(yáng)極材料，在中間材料的另一個(gè)面上包覆Al-Si系合金釬料。將分別存在于得到的鋁合金硬釬焊薄板的芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料中的當(dāng)量球粒徑為0.1μm以下的金屬間化合物的數(shù)密度分別作為N1、N2、N3時(shí)，數(shù)密度比N1/N2和N1/N3均為1.5以上是必要的。
將作為用作芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料的具有上述期望的成分組成的鋁合金分別進(jìn)行溶解、鑄造、平面切削后進(jìn)行精加工，在熱軋前，對(duì)上述芯材在500℃以下的溫度下進(jìn)行均勻化處理，或者不進(jìn)行均勻化處理而是對(duì)中間材料和犧牲陽(yáng)極材料在500℃以上的溫度下進(jìn)行均勻化處理，通過(guò)熱軋壓延成期望的厚度，分別制造芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料。另外，在本發(fā)明的制造方法中，在比中間材料和犧牲陽(yáng)極材料的均勻化處理更低的溫度下進(jìn)行芯材的均勻化處理。
在500℃以下的溫度下進(jìn)行熱軋前的芯材的均勻化處理或者不進(jìn)行均勻化處理，可以在芯材鑄塊中形成微細(xì)的金屬間化合物，這對(duì)提高芯材的再結(jié)晶溫度是有效的。在500℃以上的溫度下進(jìn)行均勻化處理時(shí)，會(huì)引起芯材鑄塊中存在的金屬間化合物的粗大化，導(dǎo)致再結(jié)晶溫度的降低。芯材的均勻化處理更為優(yōu)選480℃以下的溫度。
另外，通過(guò)在500℃以上的溫度下進(jìn)行熱軋前的中間材料和犧牲陽(yáng)極的均勻化處理，可以使中間材料和犧牲陽(yáng)極材料鑄塊中的微細(xì)的金屬間化合物固溶，從而可以得到粗大的金屬間化合物稀疏地分布的組織。其結(jié)果是，可以減少防止開(kāi)孔效果(ピ ン止め効果)，對(duì)于降低再結(jié)晶溫度是有效的。在500℃以下的溫度，再結(jié)晶溫度上升，與芯材的再結(jié)晶溫度的差幾乎消失。更為優(yōu)選550℃以上的溫度。
得到的芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極與任意的釬料一起組合犧牲陽(yáng)極材料-芯材-中間材料-釬料，通過(guò)將該組合材料在400～500℃下進(jìn)行熱軋，制作金屬包層材料。
本發(fā)明的方法雖然隨后對(duì)該金屬包層材料進(jìn)行冷軋，但在冷軋期間至少進(jìn)行一次在350℃以上的溫度下進(jìn)行的2小時(shí)以上的中間退火。通過(guò)由該方法向芯材中添加的Ti、Zr、Cr等，使對(duì)提高芯材的再結(jié)晶溫度發(fā)揮有效作用的當(dāng)量球粒徑為0.1μm以下的金屬間化合物析出，從而可以提高數(shù)密度。其結(jié)果，可以提高芯材的再結(jié)晶溫度。在低于350℃的溫度下進(jìn)行中間退火時(shí)，其效果不充分，另外，材料還沒(méi)有完全淬火，軟化不充分，因此，會(huì)對(duì)后續(xù)工序帶來(lái)故障。中間退火時(shí)間低于2小時(shí)的情況也與上述理由相同。
然后，最終冷軋率(最后實(shí)施的冷軋的壓下率)為10～30％，優(yōu)選10～20％。由此，釬焊后的芯材成為未再結(jié)晶組織，中間材料和犧牲陽(yáng)極材料可以在釬料熔融開(kāi)始溫度以下得到再結(jié)晶組織。
最終冷軋率不足10％時(shí)，中間材料、犧牲陽(yáng)極材料不會(huì)在釬料熔融開(kāi)始溫度以下進(jìn)行再結(jié)晶，容易發(fā)生燒蝕，而最終冷軋率超過(guò)30％時(shí)，釬焊時(shí)，芯材也會(huì)再結(jié)晶，鋁合金硬釬焊薄板的釬焊后的強(qiáng)度降低。另外，中間材料和犧牲陽(yáng)極材料的結(jié)晶粒徑變得微細(xì)，因此，釬料從晶界開(kāi)始侵蝕，從而發(fā)生燒蝕。最終壓延率更為優(yōu)選10～20％。
在本發(fā)明中，通過(guò)這樣的鋁合金硬釬焊薄板的制造方法，可以得到上述的金屬組織，并可以將芯材的再結(jié)晶溫度和中間材料、犧牲陽(yáng)極材料的再結(jié)晶溫度的溫度差設(shè)置得很大，釬焊性良好，在釬焊后可以得到高強(qiáng)度。
另外，對(duì)本發(fā)明的鋁合金硬釬焊薄板的厚度、各層的包覆率(或厚度)沒(méi)有特別限制，通常，在作為使冷卻水或制冷劑循環(huán)的管材使用時(shí)，可以制成約0.3mm左右以下的薄壁硬釬焊薄板。這里，芯材的厚度通常為0.050～0.200mm左右，犧牲陽(yáng)極材料層、中間材料層、釬料層的包覆率通常為7～20％左右(厚度通常為0.020～0.050mm左右)。另外，在作為與管接合，作成熱交換器的構(gòu)造的板使用時(shí)，可以制成約1.2mm左右以下的薄壁硬釬焊薄板。這里，芯材的厚度通常為0.100～1.100mm左右，犧牲陽(yáng)極材料層、中間材料層、釬料層的包覆率通常為2～10％左右(厚度通常為0.020～0.120mm左右)。
該鋁合金硬釬焊薄板為薄壁，并且強(qiáng)度、耐腐蝕性?xún)?yōu)異，硬釬焊性也良好，因此，適合制作輕量的汽車(chē)用熱交換器。
按照本發(fā)明，可以提供一種鋁合金硬釬焊薄板的制造方法，該鋁合金硬釬焊薄板為薄壁且散熱片接合率、耐燒蝕性等釬焊性?xún)?yōu)異，并且釬焊后的強(qiáng)度大，內(nèi)外面的耐腐蝕性均良好。并且，由于硬釬焊薄板為薄壁，因此，作為汽車(chē)用熱交換器時(shí)，為輕量且導(dǎo)熱性?xún)?yōu)異，并且在大氣側(cè)、制冷劑側(cè)的耐腐蝕性均為良好，可以進(jìn)一步延長(zhǎng)熱交換器的壽命。
實(shí)施例接著，基于實(shí)施例更為詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于此。
將具有表1、2、3所示的金屬成分和組成的芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料合金分別通過(guò)模具鑄造進(jìn)行鑄造，分別對(duì)兩面進(jìn)行平面切削后，進(jìn)行精加工，在表4、5所示溫度下進(jìn)行芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料的均勻化處理。釬料使用4045合金，通過(guò)熱軋分別將釬料、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料壓延成6mm的厚度。按照表4、5所示，將這些合金材料組合在22mm厚的芯材上，此時(shí)的釬料、中間材料以及犧牲陽(yáng)極材料的包覆率均為15％，在500℃下通過(guò)熱軋進(jìn)行壓合，制成3.5mm的4層金屬包層材料。在冷軋中進(jìn)行1次表4、5所示的各溫度下的中間退火，以表4、5所示的最終壓延率將該金屬包層材料冷軋為最終板厚0.25mm厚度，制成H調(diào)質(zhì)的板材。
接著，將上述制成的板材的一部分作為供試材料，按照下面所示方法進(jìn)行供試材料的金屬間化合物的數(shù)密度比的計(jì)算和釬焊后強(qiáng)度、耐腐蝕性、釬焊性的評(píng)價(jià)，這些結(jié)果示于表6、7。
(1)0.1μm以下的金屬間化合物的數(shù)密度比N1/N2、N1/N3構(gòu)成供試材料的芯材、中間材料以及犧牲陽(yáng)極材料中存在的0.1μm以下的金屬間化合物的數(shù)密度(個(gè)/μm3)通過(guò)使用透射型電子顯微鏡(TEM)進(jìn)行觀察來(lái)調(diào)查。首先，對(duì)各試驗(yàn)材料分別觀察10個(gè)視野，通過(guò)將各個(gè)視野的TEM照片進(jìn)行圖像份析，計(jì)算金屬間化合物的尺寸和密度。上述金屬間化合物的密度比為10視野求出的值的平均值。
(2)釬焊后的抗拉強(qiáng)度
在600℃×3分鐘的釬焊加熱后，以200℃/分的冷卻速度進(jìn)行冷卻，然后，在室溫下放置1周。按照J(rèn)IS Z2241標(biāo)準(zhǔn)在拉伸速度10mm/分，量具(ケ一ジ)長(zhǎng)50mm的條件下于常溫下對(duì)該試樣實(shí)施拉伸試驗(yàn)。
(3)散熱片接合率對(duì)3003合金的散熱片材料進(jìn)行波紋成型，與供試材料的釬料面重合后，將其浸漬在5％的氟化物類(lèi)焊劑水溶液中，在200℃下干燥后，進(jìn)行600℃×3分鐘的Nocolok釬焊加熱。該試驗(yàn)芯材(コア)的散熱片接合率為95％以上者釬焊性良好記為“○”，不足95％者釬焊性不充分記為“×”。
(4)耐燒蝕性在與上述同樣的條件下制造試驗(yàn)芯材之后，進(jìn)行截面微細(xì)觀察，確認(rèn)有無(wú)發(fā)生燒蝕。沒(méi)有燒蝕為“○”，有燒蝕為“×”。
(5)外部耐腐蝕性在與上述同樣的條件下制造試驗(yàn)芯材之后，將犧牲陽(yáng)極材料一側(cè)進(jìn)行密封，實(shí)施CASS試驗(yàn)(JIS H8681)500h，測(cè)定最大腐蝕孔深度。
(6)內(nèi)部耐腐蝕性與拉伸試驗(yàn)材料同樣，進(jìn)行600℃×3分的釬焊加熱后，將釬料一側(cè)密封，在含有500ppmCl-、100ppmSO42-、10ppmCu2+的88℃的高溫水中放置8小時(shí)，再于室溫放置16小時(shí)，進(jìn)行3個(gè)月該循環(huán)浸漬試驗(yàn)，測(cè)定最大腐蝕孔深度。
表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

由表6、7可以明確，作為本發(fā)明例的實(shí)驗(yàn)材料No.1～18、29～37在釬焊后的拉伸強(qiáng)度高達(dá)200N/mm2以上，另外，散熱片接合率、耐燒蝕性等釬焊性?xún)?yōu)異，另外，外側(cè)(相當(dāng)于熱交換器的大氣側(cè))、內(nèi)側(cè)(相當(dāng)于制冷劑側(cè))的耐腐蝕性均為良好。
與此相反，作為比較例的試驗(yàn)材料No.20、21、25、38、39、40的釬焊后的拉伸強(qiáng)度低于200N/mm2，與本發(fā)明例相比，明顯降低。對(duì)于No.20、21，由于作為有助于時(shí)效硬化的元素Si、Mg的添加量少，因此強(qiáng)度降低。另外，對(duì)于No.20，由于添加在芯材中的元素的含量不足，因此，0.1μm以下的金屬間化合物的數(shù)密度比N1/N2、N1/N3低于1.5，釬焊后芯材再結(jié)晶，這也是強(qiáng)度降低的重要原因。No.25由于中間材料的Mn添加量過(guò)量，因此，形成巨型金屬間化合物，強(qiáng)度降低。
No.38中，由于芯材的均勻化處理溫度高，因此，芯材中的金屬間化合物的數(shù)密度變低，釬焊時(shí)芯材再結(jié)晶，強(qiáng)度降低。No.39中，由于中間材料、犧牲陽(yáng)極材料的均勻化處理溫度低，因此，中間材料、犧牲陽(yáng)極材料的金屬間化合物的數(shù)密度變高，在釬料熔融之前，中間材料的再結(jié)晶未結(jié)束，產(chǎn)生燒蝕，散熱片接合率降低。對(duì)于No.40，由于退火溫度、時(shí)間不充分，0.1μm以下的金屬間化合物的數(shù)密度比N1/N2、N1/N3低于1.5。
對(duì)于No.19、22、23、24、25、28、39、41、42，由于添加在芯材中的Mg等原因?qū)е律崞雍下式档?，或者，發(fā)生燒蝕，確認(rèn)了釬焊性的降低。對(duì)于No.24、26、27、28，在外側(cè)或內(nèi)側(cè)發(fā)生貫穿腐蝕。
以上說(shuō)明了本發(fā)明及其實(shí)施方式，但只要我們沒(méi)有特別指定，則不能將我們的發(fā)明限定為說(shuō)明的各個(gè)細(xì)節(jié)，而應(yīng)當(dāng)認(rèn)為寬范圍地解釋為不違背權(quán)利要求所示的發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金硬釬焊薄板的制造方法，在所述鋁合金硬釬焊薄板中，芯材為Al合金，所述Al合金含有Si0.3～1.2％(質(zhì)量％，下同)、Cu0.3～1.2％、Mn0.5～2.0％、Mg0.2～1.5％、Fe0.5％以下，還含有Ti0.02～0.3％、V0.02～0.3％、Zr0.02～0.3％、Cr0.02～0.3％中的至少一種以上，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，中間材料為Al合金，所述Al合金含有Si1.2％以下、Fe1.0％以下、Mn0.5～2.0％，根據(jù)需要還含有Cu1.0％以下、Ti0.02～0.3％、V0.02～0.3％中的一種以上，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，犧牲陽(yáng)極材料為Al合金，所述Al合金含有Zn1.0～6.0％，根據(jù)需要還含有Si1.0％以下、Mn2.0％以下、Ti0.02～0.3％、V0.02～0.3％中的一種以上，余量為Al和不可避免的雜質(zhì)，對(duì)上述芯材在500℃以下的溫度下進(jìn)行均勻化處理，或者不進(jìn)行均勻化處理而是對(duì)上述中間材料和犧牲陽(yáng)極材料在500℃以上的溫度下進(jìn)行均勻化處理，分別制造芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料，接著，在芯材的一個(gè)面上包覆中間材料，在芯材的另一個(gè)面上包覆犧牲陽(yáng)極材料，并在中間材料的另一個(gè)面上包覆Al-Si系合金釬料，進(jìn)行熱軋制作金屬包層材料，然后，在冷軋期間，在350℃以上的溫度下至少進(jìn)行1次2小時(shí)以上的中間退火，使最終冷軋率為10～30％，將金屬包層材料中的芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料中存在的當(dāng)量球粒徑為0.1μm以下的金屬間化合物的數(shù)密度(個(gè)/μm3)分別作為N1、N2、N3，數(shù)密度比N1/N2和N1/N3均為1.5以上。
2.權(quán)利要求1所述的鋁合金硬釬焊薄板的制造方法，其中，鋁合金硬釬焊薄板用于熱交換器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鋁合金硬釬焊薄板的制造方法，所述鋁合金硬釬焊薄板包覆了具有特定組成的犧牲陽(yáng)極材料－芯材－中間材料－釬料，并且，將芯材、中間材料和犧牲陽(yáng)極材料中存在的當(dāng)量球粒徑為0.1μm以下的金屬間化合物的數(shù)密度(個(gè)/μm
文檔編號(hào)F28F21/00GK1982047SQ200610164300
公開(kāi)日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月8日
發(fā)明者福元敦志, 新倉(cāng)昭男 申請(qǐng)人:古河Sky株式會(huì)社