JPH059634A - 低温ろう付け用高強度アルミニウム合金材とその製造方法 - Google Patents

低温ろう付け用高強度アルミニウム合金材とその製造方法

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JPH059634A
JPH059634A JP18374691A JP18374691A JPH059634A JP H059634 A JPH059634 A JP H059634A JP 18374691 A JP18374691 A JP 18374691A JP 18374691 A JP18374691 A JP 18374691A JP H059634 A JPH059634 A JP H059634A
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brazing
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aluminum alloy
alloy material
aluminum
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JP18374691A
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Takenobu Dokou
武宜 土公
Motoyoshi Yamaguchi
元由 山口
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温ろう付け用アルミニウム合金材であって
500℃以下の低温ろう付けを行った場合でも、ろう付け
性を損なうことなく高強度を有するものを提供する。 【構成】 Fe 3.0〜12.0wt%、又はFe 3.0〜12.0wt
%と各々 0.1〜5.0 wt%のV,Cr,Mn,Ni,T
i,Zr,Mo,Co,Wのうち1種以上を合計16wt%
以下、又はFe 3.0〜12.0wt%とSi 0.1〜2.5wt%,
Mg 0.1〜0.5 wt%,Cu 0.1〜2.5 wt%を1種以上、
又はFe 3.0〜12.0wt%と各々 0.1〜5.0 wt%のV,C
r,Mn,Ni,Ti,Zr,Mo,Co,Wのうち1
種以上を合計16wt%以下とSi 0.1〜2.5 wt%,Mg
0.1〜0.5 wt%,Cu 0.1〜2.5 wt%を1種以上を含
み、残部アルミニウムからなる合金材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低温ろう付け用アルミ
ニウム合金材とその製造方法に関するものであり、さら
に詳しくは、 500℃以下の温度でろう付けするための材
料に関するもので、特に自動車用の熱交換器のラジエー
ター,ヒーター,コンデンサー等のチューブやプレート
材等の冷媒溶液の通路構成部材として使用されるもので
ある。
【0002】
【従来の技術】自動車用熱交換器の多くはAl及びAl
合金が使用されておりろう付け法により製造されてい
る。通常ろう付けはAl−Si系のろう材が用いられ、
そのためろう付けは 600℃程度の高温で行なわれる。ラ
ジエーター等の熱交換器は例えば図1に示すように複数
本の偏平チューブ(1) の間にコルゲート状に加工した薄
肉フィン(2) を一体に形成し、該偏平チューブ(1) の両
端はヘッダー(3) とタンク(4) とで構成される空間にそ
れぞれ開口しており、一方のタンク側の空間から偏平チ
ューブ(1) 内を通して高温冷媒を他方のタンク(4) 側の
空間に送り、チューブ(1) 及びフィン(2) の部分で熱交
換して低温になった冷媒を再び循環させるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、熱交
換器は軽量・小型化の方向にあり、そのために材料の薄
肉化が望まれてるいる。しかし、従来の材料で薄肉化を
行なった場合、材料の肉厚が減少する分強度が不足して
しまう。そのため、高強度合金がいくつか提案されてい
るが十分な強度が得られていない。これは、製品の最終
工程として 600℃付近まで加熱されるろう付けがあるた
め、加工硬化等の強度向上のメカニズムが利用できない
ためである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み、ろ
う付け後の強度が高いアルミニウム合金部材を開発する
には、従来の高温のろう付け法ではなく、ろう付け温度
を低温にしたろう付け法が適用できるアルミニウム合金
部材を開発することで問題が解決できると考え、本発明
に到った。ここで、ろう付け温度を低温にしたろう付け
とは、近年、ろう付けコストの低減から、ろう付け温度
をより低温にしたいという要求が高まってきたことから
開発されたろう付け法であり、ろう付け温度を低温にす
ることにより、ろう付け時間の低減,熱量の低減,ろう
付け炉のコスト低減,ろう付け炉の耐久性の向上等種々
の利点が生まれる。現在開発されている低温でろう付け
するろう材としては、融点 500℃以下なら、例えば純Z
n,Zn−0〜28wt%Al,Zn−Al系,Zn−Cd
系,Sn−Zn系,Sn−Pb系合金等がある。但しろ
う付け後の熱交換器の耐食性を考慮すると、Zn−Al
系のろう材が最も有力である。本発明は、このようなろ
う付け法に適し、ろう付け後の強度が優れ、薄肉化が可
能な冷媒溶液の通路構成部材として使用できる低温ろう
付け用高強度アルミニウム合金材とその製造方法を開発
したものである。
【0005】即ち本発明アルミニウム合金材の一つは、
Fe 3.0〜12.0wt%を含有し、残部が実質的にアルミニ
ウムよりなることを特徴とするものである。
【0006】本発明アルミニウム合金材の他の一つは、
Fe 3.0〜12.0wt%含有し、V 0.1〜5.0 wt%,Cr
0.1〜5.0 wt%,Mn 0.1〜5.0 wt%,Ni 0.1〜5.0 w
t%,Ti 0.1〜5.0 wt%,Zr 0.1〜5.0 wt%,Mo
0.1〜5.0 wt%,Co 0.1〜5.0 wt%,W 0.1〜5.0 wt
%のうち1種又は2種以上を合計16wt%以下含有し、残
部が実質的にアルミニウムよりなることを特徴とするも
のである。
【0007】本発明アルミニウム合金材の他の一つは、
Fe 3.0〜12.0wt%を含有し、Si0.1〜2.5 wt%,M
g 0.1〜0.5 wt%,Cu 0.1〜2.5 wt%を1種又は2種
以上含有し、残部が実質的にアルミニウムよりなること
を特徴とするものである。
【0008】本発明アルミニウム合金材の更に他の一つ
は、Fe 3.0〜12.0wt%を含有し、V 0.1〜5.0wt %,
Cr 0.1〜5.0 wt%,Mn 0.1〜5.0 wt%,Ni 0.1〜
5.0wt%,Ti 0.1〜5.0 wt%,Zr 0.1〜5.0 wt%,
Mo 0.1〜5.0wt %,Co0.1〜5.0 wt%,W 0.1〜5.0
wt%のうち1種又は2種以上を合計16wt%以下含有
し、さらにSi 0.1〜2.5 wt%,Mg 0.1〜0.5 wt%,
Cu 0.1〜2.5 wt%を1種又は2種以上含有し、残部が
実質的にアルミニウムよりなることを特徴とするもので
ある。
【0009】また本発明アルミニウム合金材の製造方法
の一つは、前記各組成のアルミニウム合金溶湯より板厚
10mm以下の板又は薄帯を急冷鋳造し、圧延により最終板
厚までの加工を行うことを特徴とするものである。
【0010】さらに本発明アルミニウム合金材の製造方
法の他の一つは、前記各組成のアルミニウム合金溶湯よ
り板厚10mm以下の板又は薄帯を急冷鋳造し、圧延により
最終板厚までの加工を行う際に 300〜450 ℃にて析出処
理を圧延の前又は途中で行い、析出処理の後の最終板厚
までの圧延率を20%以上とすることを特徴とするもので
ある。
【0011】
【作用】まず、本発明のアルミニウム合金部材等に使用
される低温ろう付け用高強度アルミニウム合金材の合金
組成について説明する。第1番目の発明の部材はFe
3.0〜12.0wt%を含有し、残部が実質的にアルミニウム
よりなる部材である。Feは合金中に分散粒子及び固溶
Feとして存在し、 500℃以下のろう付け加熱中に部材
に再結晶が生じることで部材が軟化することを防止す
る。すなわち、分散粒子は亜結晶粒を微細かつ安定化さ
せ、固溶Feは転位をピン止めする。このような作用に
より 500℃以下のろう付け加熱であればその後も、高強
度を示す。しかしてFeが 3.0wt%未満では上記作用が
不十分であり、12.0wt%を越えて添加すると材料の成形
性が低下し、組付け加工等ができなくなる。従って、F
eの含有量は 3.0〜12.0wt%と定める。
【0012】第2番目の発明の部材は、第1番目の発明
を更に改良したもので、Fe 3.0〜12.0wt%を含有し、
V 0.1〜5.0 wt%,Cr 0.1〜5.0 wt%,Mn 0.1〜5.
0 wt%,Ni 0.1〜5.0 wt%,Ti 0.1〜5.0 wt%,Z
r 0.1〜5.0 wt%,Mo 0.1〜5.0 wt%,Co 0.1〜5.
0 wt%,W 0.1〜5.0 wt%のうち1種又は2種以上を合
計16wt%以下含有し、残部が実質的にアルミニウムより
なる部材である。ここで、V,Cr,Mn,Ni,T
i,Zr,Mo,Co,Wはいずれも微細な金属間化合
物粒子として存在し、Feの働きを助け、強度向上に寄
与する。いずれもその量が 0.1wt%未満では作用が十分
でなく、 5.0wt%を越えて添加しても粗大な粒子が生じ
るばかりで強度向上に効果がなく無駄である。よって、
V,Cr,Mn,Ni,Ti,Zr,Mo,Co,Wの
それぞれの添加量は 0.1〜5.0 wt%とする。なおこれら
の元素は1種のみ添加しても2種以上添加しても効果が
ある。2種以上添加する場合、合計が16wt%以下となる
ように定める。これは合計が16wt%を越えた場合強度向
上に効果がなく、逆に成形性が低下するためである。
【0013】第3番目の発明は、第2番目と異なったメ
カニズムで第1番目の発明をさらに改良したもので、F
e 3.0〜12.0wt%を含有し、Si 0.1〜2.5 wt%,Mg
0.1〜0.5 wt%,Cu 0.1〜2.5 wt%を1種又は2種以
上含有し、残部が実質的にアルミニウムよりなる部材で
ある。ここで、Si,Mg,Cuは合金中に固溶状態で
強度を向上させ、更にろう付け時の冷却速度が早い場合
時効硬化により強度を向上させる。またCuは部材の電
位を貴にし、耐食性を向上させる働きを有する。しかし
いずれもその量が 0.1wt%未満では作用が十分でない。
またSiはその量が 2.5wt%を越えた場合、Feと結合
した粗大な金属間化合物を生成し、逆に強度向上を阻害
する。Mgは 0.5wt%を越えた場合、ろう付けに用いる
フラックスと反応し、ろう付けができなくなる。Cuは
2.5wt%を越えると耐応力腐食割れ性が低下し、熱交換
器として使用中に割れてしまう。従って、それぞれの添
加量は、Si 0.1〜2.5 wt%,Mg 0.1〜0.5 wt%,C
u 0.1〜2.5 wt%と定める。なお、これらの元素は1種
のみ添加しても2種以上添加しても効果がある。
【0014】第4番目の発明は、第1番目の発明に第2
番目と第3番目の発明を両方行ったもので、Fe 3.0〜
12.0wt%を含有し、V 0.1〜5.0 wt%,Cr 0.1〜5.0
wt%,Mn 0.1〜5.0 wt%,Ni 0.1〜5.0 wt%,Ti
0.1〜5.0 wt%,Zr 0.1〜5.0 wt%,Mo 0.1〜5.0
wt%,Co 0.1〜5.0 wt%,W 0.1〜5.0 wt%のうち1
種又は2種以上を合計16wt%以下含有し、更にSi 0.1
〜2.5 wt%,Mg 0.1〜0.5 wt%,Cu 0.1〜2.5 wt%
を1種又は2種以上含有し、残部が実質的にアルミニウ
ムよりなる部材である。この部材の添加元素の役割は上
記と同様である。以上が本発明合金部材の成分について
であるが、本発明部材では上記以外の元素がそれぞれ
0.1wt%未満でかつ合計で 1.0wt%未満であれば不可避
的不純物として含有されても、鋳造時の組織微細化等の
目的を持って添加されようとも差しつかえない。
【0015】次に、本発明合金部材の製造方法について
説明する。まず、第1の製造方法は、上記組成を有する
アルミニウム合金溶湯より板厚10mm以下の板または薄帯
を急冷鋳造し、圧延により最終板厚までの加工を行うこ
とを特徴とするものである。ここで急冷鋳造とはハンタ
ー法とか3C法等の方法である。急冷を行うことでF
e,V,Cr,Mn,Ni,Ti,Zr,Mo,Co,
Wは微細な粒子となり、更にFeは過飽和に固溶し、 5
00℃以下の温度でろう付けする際に、フィンが軟化する
のを防止する。急冷鋳造した板を部材の板厚まで加工す
るのは圧延により行なわれる。この場合通常は冷間圧延
で行えばよいが、合金の加工性が悪い場合は 400℃以下
の温度で温間圧延を行っても差しつかえない。
【0016】第2の製造方法は、上記組成を有するアル
ミニウム合金溶湯より板厚10mm以下の板または薄帯を急
冷鋳造し、圧延により最終板厚までの加工を行う際に、
300〜450 ℃にて析出処理を圧延の前または途中で行な
い、析出処理の後の最終板厚までの圧延率を20%以上と
することを特徴とするものである。析出処理はFeを析
出させる処理であり、またV,Cr,Mn,Ni,T
i,Zr,Mo,Co,Wを添加した場合はこれらを析
出する作用も有する。このような析出処理を行うと上記
の元素は非常に微細かつ密に分布するのでろう付け加熱
中の軟化を防止する作用が極めて顕著である。しかして
析出処理の温度が 300℃未満の場合十分な析出が生じ
ず、 450℃を越えると析出が粗大化し効果が逆に減じ
る。従って、析出処理の温度は300〜450℃と定める。な
お、析出処理の保持時間は通常 0.5h〜2hである。さ
らに本発明では析出処理の後に圧延率20%以上の圧延加
工を行う。これは部材を加工硬化させるためで、本処理
を行わないと析出処理時の回復により高強度部材は得ら
れない。しかし圧延率が20%未満の場合、十分に部材が
加工硬化しないため圧延率は20%以上と定める。
【0017】以上が本発明部材の製造方法であるが、低
融点のろう材を被覆する場合、ろうの被覆は溶射法,溶
融めっき法,電気めっき法,蒸着法等の方法によればよ
い。また上記部材をチューブ材とするには電縫加工が最
も容易である。さらにこのチューブ材を熱交換器の冷媒
溶液の通路構成部材に用いた際には、その内側に犠牲層
となるアルミニウム合金を被覆した場合、熱交換器の耐
食性は向上する。また、熱交換器として組立てる場合、
フィン材として熱伝導性のよいフィン材を用いると熱交
換器の特性は向上する。なお、本発明部材の板厚は 120
μm〜2mmである。
【0018】
【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
る。表1及び表2に示す組成のアルミニウム合金チュー
ブ用材料(板厚 0.4mm)及びヘッダー用材料( 1.2mm)
を表3〜表6に示す製造方法でコイル状に作製した。な
お、いずれも片面にJIS A 7072合金(Al−1wt%Z
n)を10%の割合で連続鋳造圧延直後に冷間圧着した。
得られたコイル状材料は溶融めっきにより、Zn−11wt
%Al合金(融点 425℃)ろう材をJIS A 7072クラッド
層と反対面に、板厚 0.4mmのコイル状板材には20μmの
厚さでめっきし、 1.2mmのコイル状板材には80μmの厚
さにめっきした。そして板厚 0.4mmのコイル状板材は、
電縫管のサイズに合わせスリッターして幅35.0mmの条材
にした。この条材を電縫管製造装置を用い、外面をめっ
き層として幅16.0mm、厚さ 2.2mmの通液管用の電縫管に
加工した。また板厚 1.2mmのコイル状板材は、幅60mmに
スリッターしてヘッダー用の条材とした。
【0019】このようなチューブ材及びヘッダー材とJI
S A 3003合金(Al−0.15wt%Cu−1.1 wt%Mn)フ
ィン(板厚 100μm)とを組合せ図1に示すラジエータ
ーを組立てた。組立てられたラジエーターは脱脂後Al
F3 とCsFを基本組成とした弗化物系フラックスの10
%濃度液を塗布し、温度 450℃に保持した露点−40℃の
窒素ガス雰囲気の炉中に挿入してろう付けを行って接合
状況を調べた。また、同時にヘッダー材を加熱し、ろう
付け加熱後のヘッダー材の引張強さを測定した。なお比
較の従来法としては、芯材をJIS A 3003合金とし、JIS
A 7072合金とJIS A 4343合金(Al−7.5 wt%Si)と
を熱間圧着した同一構成のブレージングシートを用い、
同様のラジエーターを組立て、AlF3 とKFを基本組
成とした弗化物系フラックスの10%濃度液を塗布し、温
度 600℃で上記と同様の炉中でろう付けした。また同時
にヘッダー材を加熱し、ろう付け加熱後のヘッダー材の
引張強さを測定した。これ等の結果を表7に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】
【表6】
【0026】
【表7】
【0027】表3から明らかなように、本発明による材
料を用いたラジエーターの接合状況は良好であり、従来
法のブレージングシートを用いた比較品と同様であっ
た。さらに、ろう付け加熱後の引張強さは、本発明材で
は従来材と比較し、極めて高い値を示している。
【0028】
【発明の効果】このように本発明のAl合金部材によれ
ば、Al合金製熱交換器の冷媒溶液の通路構成部材は 5
00℃の低温でろう付けを行った場合でも、ろう付け性を
損なうことがなく、かつ高強度であり、工業上顕著な効
果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ラジエーターを示す一部断面の斜視図である。
【符号の説明】
1 偏平チューブ 2 フィン 3 ヘッダー 4 タンク
【手続補正書】
【提出日】平成3年8月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】
【表7】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe 3.0〜12.0wt%を含有し、残部が実
    質的にアルミニウムよりなることを特徴とする低温ろう
    付け用高強度アルミニウム合金材。
  2. 【請求項2】 Fe 3.0〜12.0wt%を含有し、V 0.1〜
    5.0 wt%,Cr 0.1〜5.0 wt%,Mn 0.1〜5.0 wt%,
    Ni 0.1〜5.0 wt%,Ti0.1〜5.0 wt%,Zr 0.1〜
    5.0 wt%,Mo 0.1〜5.0 wt%,Co 0.1〜5.0 wt%,
    W 0.1〜5.0wt%のうち1種又は2種以上を合計16wt%
    以下含有し、残部が実質的にアルミニウムよりなること
    を特徴とする低温ろう付け用高強度アルミニウム合金
    材。
  3. 【請求項3】 Fe 3.0〜12.0wt%を含有し、Si 0.1
    〜2.5 wt%,Mg0.1〜0.5 wt%,Cu 0.1〜2.5 wt%
    を1種又は2種以上含有し、残部が実質的にアルミニウ
    ムよりなることを特徴とする低温ろう付け用高強度アル
    ミニウム合金材。
  4. 【請求項4】 Fe 3.0〜12.0wt%を含有し、V 0.1〜
    5.0 wt%,Cr 0.1〜5.0 wt%,Mn 0.1〜5.0 wt%,
    Ni 0.1〜5.0wt %,Ti0.1〜5.0 wt%,Zr 0.1〜
    5.0 wt%,Mo 0.1〜5.0 wt%,Co 0.1〜5.0 wt%,
    W 0.1〜5.0wt%のうち1種又は2種以上を合計16wt%
    以下含有し、更にSi 0.1〜2.5 wt%,Mg 0.1〜0.5
    wt%,Cu 0.1〜2.5 wt%を1種又は2種以上含有し、
    残部が実質的にアルミニウムよりなることを特徴とする
    低温ろう付け用高強度アルミニウム合金材。
  5. 【請求項5】 Fe 3.0〜12.0wt%を含有して残部Al
    よりなる合金溶湯、又はFe 3.0〜12.0wt%を含有し、
    V 0.1〜5.0 wt%,Cr 0.1〜5.0 wt%,Mn 0.1〜5.
    0 wt%,Ni 0.1〜5.0 wt%,Ti 0.1〜5.0 wt%,Z
    r 0.1〜5.0 wt%,Mo 0.1〜5.0 wt%,Co 0.1〜5.
    0 wt%,W 0.1〜5.0 wt%のうち1種又は2種以上を合
    計16wt%以下含有して残部が実質的にAlよりなる合金
    溶湯、又はFe 3.0〜12.0wt%を含有し、Si 0.1〜2.
    5 wt%,Mg 0.1〜0.5 wt%,Cu 0.1〜2.5 wt%を1
    種又は2種以上を含有して残部が実質的にAlよりなる
    合金溶湯、又はFe 3.0〜12.0wt%を含有し、V 0.1〜
    5.0 wt%,Cr 0.1〜5.0 wt%,Mn 0.1〜5.0 wt%,
    Ni 0.1〜5.0 wt%,Ti 0.1〜5.0 wt%,Zr 0.1〜
    5.0 wt%,Mo 0.1〜5.0 wt%,Co 0.1〜5.0 wt%,
    W 0.1〜5.0wt%のうち1種又は2種以上を合計16wt%
    以下含有し、更にSi 0.1〜2.5 wt%,Mg 0.1〜0.5w
    t %,Cu 0.1〜2.5 wt%を1種又は2種以上を含有し
    て残部が実質的にアルミニウムよりなる合金溶湯を板厚
    10mm以下の板又は薄帯に急冷鋳造し、圧延により最終板
    厚までの加工を行うことを特徴とする低温ろう付け用高
    強度アルミニウム合金材の製造方法。
  6. 【請求項6】 Fe 3.0〜12.0wt%を含有して残部が実
    質的にAlよりなる合金溶湯、又はFe 3.0〜12.0wt%
    を含有し、V 0.1〜5.0 wt%,Cr 0.1〜5.0 wt%,M
    n 0.1〜5.0 wt%,Ni 0.1〜5.0 wt%,Ti 0.1〜5.
    0 wt%,Zr 0.1〜5.0 wt%,Mo 0.1〜5.0 wt%,C
    o 0.1〜5.0 wt%,W 0.1〜5.0wt%のうち1種又は2
    種以上を合計16wt%以下含有して残部が実質的にAlよ
    りなる合金溶湯、又はFe 3.0〜12.0wt%を含有し、S
    i 0.1〜2.5 wt%,Mg0.1〜0.5 wt%,Cu 0.1〜2.5
    wt%を1種又は2種以上を含有して残部が実質的にAl
    よりなる合金溶湯、又はFe 3.0〜12.0wt%を含有し、
    V 0.1〜5.0 wt%,Cr 0.1〜5.0wt %,Mn 0.1〜5.
    0 wt%,Ni 0.1〜5.0 wt%,Ti 0.1〜5.0 wt%,Z
    r 0.1〜5.0 wt%,Mo 0.1〜5.0 wt%,Co 0.1〜5.
    0 wt%,W 0.1〜5.0 wt%のうち1種又は2種以上を合
    計16wt%以下を含有し、更にSi0.1〜2.5 wt%,Mg
    0.1〜0.5 wt%,Cu 0.1〜2.5 wt%を1種又は2種以
    上を含有して残部が実質的にアルミニウムよりなる合金
    溶湯を、板厚10mm以下の板又は薄帯に急冷鋳造し、圧延
    により最終板厚まで加工を行う際に、 300〜450 ℃の析
    出処理を圧延の前又は途中で行い、析出処理後の最終板
    厚までの圧延率を20%以上とすることを特徴とする低温
    ろう付け用高強度アルミニウム合金材の製造方法。
JP18374691A 1991-06-28 1991-06-28 低温ろう付け用高強度アルミニウム合金材とその製造方法 Pending JPH059634A (ja)

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WO2008090866A1 (ja) * 2007-01-22 2008-07-31 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho アルミニウム合金鋳造材及びその製造方法、アルミニウム合金材及びその製造方法

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