JPH01284498A - 耐食性に優れるロウ付け用シートの製法 - Google Patents
耐食性に優れるロウ付け用シートの製法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ウム製品の耐食性を改善する方法およびかかるロウ付け
製品を製造する複合シート材料に関するものである。
して所望されている。アルミニウム部材を結合のために
非腐食性フラックスおよび真空ロウ付け技術の発展とと
もに、アルミニウムはいま熱交換器製造、特に空調ユニ
ットの自動ラジェターおよびエバポレータの形態に広く
使用されている。非腐食性フラックスおよび真空ロウ付
け技術は伝統的なフラックスロウ付けに比してフラック
スロウ付けに通常伴う高価なりリーニング作業の必要を
排除するという点において有利である。
って共通の関連問題である。例えば、道路塩および湿分
はしばしば自動車ラジェータを穿孔する原因となるほど
腐食性があり、多くの場合、腐食の問題はロウ付け技術
自身に起因するもので、例えば、ロウ付け合金元素(特
にケイ素)のコア合金への侵入を通して引き起こされる
。これはロウ付けヒートサイクル中にコア合金の粒界に
沿って起こり、コアを活性化して粒界腐食の原因となる
。
とロウ付け層の間に介在層を設けることにより幾分緩和
することができることは長年知られている。かかる介在
層については例えば、ミラーの米国特許第282101
4号に記載されている。真空ロウ付げにおける腐食の問
題は特に、シングルトン等の米国特許第3788824
号において、鉄がコア合金またはクラッド合金のいずれ
かに加わり、耐食性および垂れ下がり抵抗を与えるもの
と考えられている。種々の特許、例えば米国特許第40
39298号、第4093782号、第3994695
号、第4339510号および第4649087号には
特にコア合金に種々の合金成分を組み合わせることによ
り粒界腐食耐性に利点を与えることが請求されている。
ング(ロウ付け)シートの粒子サイズを少なくとも60
ミクロンに調整することにより真空ロウ付けに続く腐食
の制御について記載されており、これは完全焼なましに
続き制御された冷却作業により達成される。
ロウ付け製品における腐食の問題は考えられており、制
御された冷却作業前に内部焼なましを与える技術が提案
されている。この制御された冷却作業は一定の還元領域
内に維持される。
は依然として問題として残っている。
付けされてきた複合品における粒界腐食のような腐食は
特定のコア材料組成およびプレージングシート調製にお
ける技術の組み合わせにより最善に制御できることを見
いだし、完成されたもので、 本発明に係る複合シート製品に使用するコア材料は鉄0
4%以下、ケイ素0.15%以下、銅約0.1〜約0.
6%、マンガン約0.7〜約1.5%を含有し、好まし
くは0.8%までのマグネシウムおよび/または約0.
05〜約0.25%のジルコンを含んでいてもよいアル
ミニウムベース合金であることを特徴としている。
ラッドされる。かかるシート製品はその後、中即焼なま
しを行うことなく、最終寸法に冷間圧延される。冷間圧
延後、この複合シートは通常部分的にまたは完全に焼な
ましされる。
されると、ロウ付け合金クラッド部近傍におけるコア合
金内において、上記プレージングシートの耐食性を向上
させるに主要な役割を果たすと思われる濃沈澱バンドが
形成される。この濃沈澱バンドはコアに優先して腐食し
、コア合金が腐食する前に実質的に腐食し終わることに
なろう。
になる。総てのロウ付け方法、例えば、真空ロウ付け、
N0COI、OK(登録商標) 、Ne1t2または浸
漬ロウ付け等が使用できる。
溶体中にほとんどのマンガンが存在することが知られて
いる。ロウ付け前には、本発明に係るコア合金はMri
含有粒子の微細な、均一分配された濃沈澱を示すことが
観測された。ロウ付けのためには、金属が約600°C
に至るため、ロウ付け合金クラッド部下方にあるバンド
域を除き、コアの殆どにおいて、最小の沈澱粒子は不安
定になり、固溶体に転換されることになる。X線による
分析では、高ケイ素濃度の層を形成するロウ付けサイク
ル期間においてはクラッド部からコア中へのケイ素の拡
散によりマンガンの可溶性が著しく減少し、これにより
マンガン含有粒子の再溶解を最小にするだけでなく、固
溶体中に依然としてマンガンの沈澱をさらに促進するこ
とになる。このバンド域における粒子自体はケイ素を含
むが、このバンド域から離れた粒子はほとんどまたは全
(ケイ素を含まない。
上記粒子は0.03〜0.1μmオーダのサイズを有し
、微細でかつ多数である。ロウ付け中は、上記バンド域
外のコア中にはより小さな粒子が溶解し、幾分マンガン
が生き残る比較的粗粒子上に沈澱してそれらのサイズを
0.1〜0.4μmに増加させる。クラッド部下方のバ
ンド域中では、しかしながら、ケイ素濃度のため、微細
粒子はロウ付け温度を生き残り、固溶体中のいくらかの
マンガンが現存粒子上に沈澱する。濃沈澱バンドは通常
、約20〜50μ誦の厚みを有するが、約25〜40μ
mの厚みが好ましい。鋳造したままのコア材料は熱間圧
延前に425〜525°Cの温度に加熱するのが好まし
く、温度均一を保証するに必要な最小時間この温度に維
持する。通常、クラツド化は熱間圧延の初期段階におい
て適応される。焼なましをしないのが好ましいが、所望
の機械的性質を得るために焼なましすることが必要なら
、完全焼なましでは450℃を越えない温度、部分焼な
ましでは350℃を越えない温度に焼なまし温度をする
べきであり、焼なましは材料を最終寸法に圧延した後行
うべきである。
タイプであるが、上記組成範囲内にする必要があり、こ
れら合金は鉄0.2%以下、ケイ素0゜1%以下、銅約
0.2〜約0.4%、マグネシウム約0.2〜約0.4
%、マンガン約0.9〜約1.1%および選択的に0.
1〜0.15%のジルコンを含むのが好ましい。したが
って、鉄約0.6%、ケイ素約0.3%を含有するレギ
コラ−3003または3005タイプのコア合金はロウ
付けされたシートにわずかなバンドが形成されるにすぎ
ず、所望の腐食保護を与えるには不十分であることが判
明した。他方、本発明の範囲内で比較的純度の高いベー
スを使用すると、ロウ付けされたシートには濃沈澱の明
確で効果的なバンドが形成された。
.1%以下に維持すると良好な結果が得られる。ケイ素
を0.05%以下に維持すると一層良好な結果が得られ
る。ケイ素はマンガンの固体溶解度に最も影響を与える
から、コア合金中の濃度が高いと、強く効果的なバンド
が得られない。
させる。クラツド材は銅を含まないから、焼なましおよ
びロウ付け期間中にコア材のバンド域からクラツド材に
銅の拡散があり、濃度の高いバンド域ではコアの残部に
対して銅が欠乏することになり、それによって濃沈澱バ
ンドの有効性が示されることになる。
高マンガン含有量が必須である。
に添加される。チタンは粒子微細化剤として添加されて
よく、上記バンド域形成には寄与しない。ジルコンはロ
ウ付け温度における垂れ下がり抵抗を向上させるために
添加されてよい。
れるときは、いずれか各々の面に濃度バンド域が形成さ
れ、いずれか一方が腐食保護される。チューブストック
およびヘッダストックのような幾つかの適用のためには
、−面だけをロウ付け合金でクラッドする。この場合、
特にコア合金が高い銅含有量を有するなら、内部腐食を
向上させるために、AA1050−1070純金属を内
側にクラッドする。
分な組立体の接合点において膜面を形成させるため、典
型的なロウ付け条件下において流動可能なすべてのアル
ミニウム合金であってよい。
好ましくは約5〜15重量%の範囲の濃度を含むであろ
う。かかる合金の具体例としてAA4XXX種のもので
ある。
高温で典型的には均質化される。これは通常、550〜
625℃に加熱し、数時間浸漬させることにより行う。
いは同様の温度まで除冷する。さらにまた、上記シート
の組立時における数段階において中間焼なましくインタ
ーアニール)を通常行う。本発明に係るコアの合金組成
および加工方法においては、均質化および内部焼なまし
の双方ともロウ付け製品の耐食性にとって有害であるこ
とが見い出されている。
されたするロウ付けシートは従来方法で製造された材料
に比し、ロウ付けされたままで優れた耐食性を示すだけ
でなく、優れた垂れ下がり抵抗を示す。本発明により得
られる優れた垂れ下がり抵抗は部分的にロウ付けサイク
ル中におけるまたは焼なましを行うときは焼なましサイ
クル中におけるコア中の大きなパンケーキ状粒子の生成
に起因すると考えられる。ここで、パンケーキとはシー
ト厚みよりもシート平面において非常に大きな寸法の粒
子として定義される。この分野において、このタイプの
粒子を有するプレージングシートは従来方法によって得
られるような微細な等釉粒子を有する材料に比して優れ
たロウ付け性と垂れ下がり抵抗を有する。
のパンケーキ様粒子は部分的に熱間圧延および焼なまし
中において沈澱するMn支持粒子の状態に依存すると考
えられる。このように、本発明によれば、伝統的な方法
において得られるよりもより多くの微細なMn支持粒子
がロウ付け前の微細構造中に生成することが見い出され
ていることがいる。これらの微細な粒子は所望のパンケ
ーキ粒子構造を生成するために焼なましまたはロウ付け
中に重要な役目を果たすと考えられている。
する傾向が大きくなる。これによりコアの腐食電位は伝
統的な方法のシートの場合よりも幾分責にすることにな
る。
クトチル法によるのが好ましい。その後、形成されたイ
ンゴットは表層を皮はぎし、このコア合金を所望のロウ
付け合金とともに425〜525°Cの範囲に予熱し、
熱間圧延してプレートをコアに結合するとともに次ぎの
冷間圧延で許容される厚みに減少させる。熱間圧延と本
発明における要望を最善に折衷させるために、475〜
500°Cの範囲の温度が好ましく、長い浸漬期間を避
けることができる。この考えは、後に600℃のオーダ
のロウ付け温度にさらされた時に充分に不安定になる極
めて微細な沈澱粒子中または固溶体中におけるよりもコ
ア合金中においてできるだけ多(のマンガンを保持する
ことにある。
ことなく、最終寸法まで冷間圧延を行うのが好ましい。
分焼なましを行うと、一般に腐食が減少する結果が得ら
れることが見い出されている。冷間における減少量は過
剰なエツジクラッキングに堪えることができるだけ高(
することができ、約50〜90%のオーダの冷間減少は
充分うまく行くものであった。
する。冷間圧延シートは二次成形性に乏しいので、しば
しば焼なましまたは部分焼なましを行って部材を形成す
るに充分な二次成形性を増大させる必要がある。ここで
再び同一の原理を適用する。焼なまし温度および回数は
粗大Mn沈澱粒子の形成を避けるため、最小にすべきで
ある。
焼なましは約250〜350℃で行われる。
始まるが、拡散速度は425℃以下で非常に緩慢である
。多くの場合、ロウ付けヒートサイクル中では、特に5
50〜600’Cの温度範囲においては迅速なケイ素拡
散が起こり、固溶体中の殆どのマンガンが沈澱し、濃密
バンドを形成する。さらなる沈澱はロウ付け作業後のロ
ウ付け温度からの除冷において起こる。沈澱の成長を避
けるために充分に高い加熱冷却速度を使用するならば、
焼なましと高温処理(ロウ付け工程)を結合させること
ができる。例えば、30℃/分の速度が適当である。こ
れにより熱交換器において使用する管のような他の製品
に対して耐食性を与えるために本発明方法を使用するこ
とができる、次ぎの実施例は例示の目的に対するもので
あるが、本発明を規定し、制限するものでない。
。第1図はロウ付けされたままのサンプルの顕微鏡写真
で、第2図は濃密沈澱バンドを露出させたサンプルの顕
微鏡写真で、第3図は主要コア合金を露出させた顕微鏡
写真である。
第1表に示す。
0.008JBN O,310,600,311,1
10,08G、014JBOQJOO,170,311
,10G、130.014JBP O,300,171
1,31+ 1.090.210.014JBQ O,
300,1? 0.281.090.330.014J
BT 131 0.2(l L3Q O,
58Q、06 0.013JBU O,150,510
,510,59G、200.014JBV (0,01
,0,190,3G 0.990.060.013JB
W O,30G、18 <0.01 0.88
0,06 0,013合金IRDは工業用インゴット
を使用して調製したが、他のサンプルは実験室において
調製した。
トに鋳造し、表層を剥離して0.2%MgのAA404
7とクラッドし、500°Cに予熱して0゜2′まで熱
間圧延した。0.015’に冷間圧延した後、シートサ
ンプルを300℃で部分的に焼なましし、その後同様の
ロウ付けサイクルに付した。
43)に付し、金属組織的に試験してAl−3iクラツ
ド下方のコア合金中の濃密沈澱バンドの形成における組
成の影響を調べた。結果を第2表に示す。
5JBN−,60Fe 濃く経い
25.125i JBT−,58Th 薄くてかすか 95J
BV−11o Cu 中間でかすか 74
JBW−No Mg 中間で軽い 43
0腐蝕率は5WATにおいて2.3週問および4週間の
2つのテストの結果に基づく。
り、ケイ素0.3%ではバンドは形成されない。これは
低ケイ素濃度であることが本発明の結果を得るに必須で
あることがわかる。鉄濃度もまた重要で、低鉄濃度は有
利であり、鉄0.4%以下で最善の結果が得られる。マ
ンガンを低下させると、有害であることができる。なぜ
なら、濃密バンドにおける沈澱は多くの場合、マンガン
により形成される。マグネシウムは重要でなく、銅の存
在は強くかつ効果的なバンドを形成するに重要である。
よび中間焼なましに影響するかを示している。
44%、マンガン1.06%、ケイ素0.05%および
チタン0.013%を含むように調製した。すべての%
は重量であり、残部はアルミニウムおよび不随的不純物
である。上記合金は550°Cで4時間均質化するかあ
るいは単純に500°Cに予熱し、実施例1に記載のよ
うに熱間圧延する。上記合金は0.2%マグネシウムを
含むAA4045とクラッドし、0.050’まで冷間
圧延する。得られるいくつかのサンプルは中間焼なまし
をし、他は行わず、総てを最終寸法0.013″に冷間
圧延する。最終的に部分焼なまし後、サンプルからのク
ーポン切断片を真空ロウ付けサイクルに付し、5WAT
腐食試験にさらす。結果を下記第3表に示す。
おける穿孔”c−h ’c−h ’c−h
ta間後2iiI間後3週間後4週間後55G−4
No 30G−20P P P2
O3−I No 300−2 0
0 0 0500−1350−1 2
80−2 0 0 P P上記結
果から均質化が有害であることが明解に示されている。
示す。
27%、マンガン1.11%、ケイ素0.05%および
チタン0.008%、亜鉛o、oi%、残部アルミニウ
ムを含むように調製した。これを鋳造して実施例1と同
様にしてシートを形成した。
ッドする。最終シートは0.0125’の厚ミ、2’X
6’のサンプルを垂直位置で真空ロウ付けサイクルに付
した。3つのクーポンは上記シートからパンチアウトし
、AA1070側はペイクライト装着部に接着する。1
つのサンプルはロウ付けのまま残す一方、池の2つは4
00グ1ルノトシリコンカーバイトベバーにに接地して
一方は濃密沈澱バンドを現出させ、他方は主要コア合金
を現出させた。
、48時間腐食雰囲気に付した。その後、3つのシート
をペイクライト装着部から分離し、2部分を金属組織試
験のために調製した。結果を第1図〜第3図に示す。ク
ラッド部分はAで示し、濃密沈澱バンドはBで示し、主
要コア合金はCで示し、AA1070はDで示す。これ
らの試験により濃密沈澱バンドはコア材料Cの腐食を遅
らせるのに有効である。また、クラッドAおよびバンド
層Bは除去または腐食しさると、48時間以内に裸のコ
アCの主要部は穿孔されることが示されている。この性
質はAA3005のような標準コア合金と同様である。
れた。
成を有するコア合金を調製する。合金サンプルはロウ付
け前後において試験した。失権の一つはマトリックス、
成分組成、濃密沈澱バンド内外におけるTEM試験であ
る。ロウ付け前はMn含有沈澱粒子(しばしばデスパー
ツイドと言われる)は0.03〜0.1μmのオーダの
サイズを有する小さくて多数である。ロウ付けサイクル
中はバンドの外側ではより小さいデスパーツイドが溶解
し、い(らかの比較的大きなものは約0.1〜0゜4μ
mに粗大化する。濃密沈澱バンド内では、しかしながら
、小さな成分粒子が依然として多数見られ、幾分粗大化
しているが、多くの小さな粒子はロウ付け温度を生き残
り、サイズは0.03〜0.2μmの範囲である。
ルギー分散分析)ではロウ付け前後において、かなりの
変化をしめした。平均結果を第4表に示す。
によりマンガン濃度が僅かにふえるが、濃密沈澱バンド
は著しく減少した。同時に、バンドから離れた非常に低
いケイ素濃度はバンドにおける1、2レベルである。バ
ンド内のこのケイ素はAl−3iクラッド層から拡散し
てきたものである。
ウ付け後はバンドから離れた粒子がさらにマンガンの沈
澱により粗大化して殆どのA1、Mnを含む。バンド内
はロウ付け後、粒子は元の粒子より高い平均ケイ素濃度
を有している。
iリッチ層を形成する。高いケイソ濃度はコア合金中の
マンガン固体溶解度を著しく減少させ、コアの充分内部
ではケイ素濃度は低く、マンガンはかなり溶解している
ので、微細な、不安定なディスパーツイドが溶解し、粗
大側の幾分マンガン沈澱は残って粒子となる。このよう
にしてロウ付け前のコア中のマンガンは実質的に固溶体
であるかおよび/または上記微細粒子の形態で、少なく
とも0.6%のマンガンが該形態で有るのが好ましい。
バンド中ん固溶体はかなり少なく、バンド外側は固溶体
で少なくとも0.3%のマンガンを含むのが好ましい。
ば、本発明の範囲を逸脱することなく、変形および修正
可能である。
写真、第2図はバンドを露出させたサンプルの金属組織
を示す顕微鏡写真、第3図は主要コア合金を露出させた
金属組織の顕微鏡写真である。 特許出願人 アルキャン・インターナショナル・リミテ
ッド
Claims (14)
- 1. ロウ付け用耐食性アルミニウム複合シート製品を
製造するにあたり、 (a) 鉄0.4%以下、ケイ素0.15%以下、銅約
0.1〜約0.6%、マンガン約0.7〜約1.5%を
含有するアルミニウムベースのコア材料を鋳造し、 (b) 該鋳造したままのコア材料とアルミニウムベー
スロウ付け合金とを熱間圧延によりクラッドしてシート
製品を形成し、 (c) 該シート製品を最終寸法まで冷間圧延し、該製
品をロウ付けヒートサイクルに付したクラッド部近傍の
コア合金に濃密沈澱による耐食性バンドを形成するよう
にしたことを特徴とする耐食性アルミニウム複合シート
製品の製造方法。 - 2. 上記コア合金が0.8%までのマグネシウムを含
む請求項1記載の方法。 - 3. 上記コア合金が約0.05〜約0.25%のジル
コンを含む請求項1記載の方法。 - 4. 上記コア合金が鉄0.2%以下、ケイ素0.1%
以下、銅約0.2〜約0.4%、マグネシウム約0.2
〜約0.4%、マンガン約0.9〜約1.1%を含有す
る請求項1記載の方法。 - 5. 上記コア合金が約0.1〜0.15%のジルコン
を含む請求項4記載の方法。 - 6. コア材料を熱間圧延前に425〜525℃間の温
度に加熱する請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 - 7. コア材料を熱間圧延前に475〜500℃間の温
度に加熱する請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 - 8. 最終寸法に圧延した製品をその後焼なましする請
求項1〜7のいずれかに記載の方法。 - 9. 最終寸法に圧延した製品を約250〜350℃で
部分的に焼なましするか又は約350〜450℃で完全
に焼なましする請求項8に記載の方法。 - 10. 得られた製品をロウ付けヒートサイクルに付し
、濃密沈澱バンドをクラッド部近傍のコア合金内に形成
する請求項1記載の方法。 - 11. (a) 鋳造アルミニウムベースコアが鉄0.
4%以下、ケイ素0.15%以下、銅約0.1〜約0.
6%、マンガン約0.7〜約1.5%を含有し、(b)
該コアの少なくとも一側にアルミニウムベースロウ付
け合金をクラッドし、 上記コア中のマンガンが固溶体および/または0.03
〜0.1μmの範囲にあるサイズを有するマンガン含有
粒子の微細均一分散沈澱の形態にあることを特徴とする
組み立ててロウ付けする部材を形成するに適するアルミ
ニウム合金シート材料。 - 12. 上記コアが0.8%までのマンガンを固溶体お
よび/または微細沈澱形態で含む請求項11記載の方法
。 - 13.(a) 鋳造アルミニウムベースコアが鉄0.4
%以下、ケイ素0.15%以下、銅約0.1〜約0.6
%、マンガン約0.7〜約1.5%を含有し、(b)
該コアの少なくとも一側にアルミニウムベースロウ付け
合金をクラッドし、 上記ロウ付け用合金クラッド部材に近接してコア中に形
成される濃密沈澱のシリコンリッチバンドを特徴とし、
該バンドが約20〜50μmの厚みを有し、該バンド外
側のコア中よりも該バンド中において固溶体マンガン濃
度が実質的に少ないことを特徴とするロウ付け可能な複
合体から製造されたロウ付けアルミニウム組立体。 - 14. 上記バンド外側のコアが固溶体として少なくと
も0.3%のマンガンを含有する請求項13記載のロウ
付けアルミニウム組立体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA557,720 | 1988-01-29 | ||
| CA000557720A CA1309322C (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | Process for improving the corrosion resistance of brazing sheet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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