(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
良好な成型性を有すると共に、最終焼なましされた製造状態で伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後のコア浸透に対する感受性が低い、軽量のろう付けした組立品を製造するためのアルミニウム合金ろう付けシートの製造方法であって、
ａ）コア材料として、下記の組成、すなわち（重量％で）
Ｃｕ：０．０６〜１．２５、Ｍｎ：０．４〜１．７、Ｍｇ：最大０．６、
Ｓｉ：最大１．２５、Ｚｎ：最大０．４、Ｚｒ：最大０．２５、
Ｆｅ：最大０．８、Ｔｉ：最大０．３、Ｃｒ：最大０．２５、
残部アルミニウムならびに不可避元素および不純物、
を有するコアアルミニウムを鋳造し、
ｂ）前記コアアルミニウム合金を、温度４９０〜６１０℃、均熱時間１〜２４時間で均質化および／または予備加熱し、
ｃ）前記コアアルミニウム合金を、片側または両側で、Ａｌ−Ｓｉ系ろう付け合金でクラッド厚さ比が片側で３〜２０％にクラッド加工して組立品を得、前記組立品を温度４００〜４９０℃、均熱時間１〜２０時間で再加熱し、
ｄ）前記組立品を、第一の厚さに、熱間圧延および冷間圧延し、
ｅ）前記圧延した組立品を、前記第一の厚さで、２５０℃〜４５０℃で最大１０時間まで、再結晶焼なましして焼なまし製品を得、
ｆ）前記焼なまし製品を、第二の厚さに、１０％〜４０％の変形で、ひずみ硬化させ、第二の厚さにあるろう付けシートを得て、
ｇ）前記ろう付けシートを、前記第二の厚さで、２５０〜４２０℃で１〜１０時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましにより与えられる平均粒子直径が６０μｍ未満に維持されるように最終焼なましする
工程を含んでなる、方法。
【請求項２】
最終焼なましした状態における前記ろう付けシートを伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後の、前記ろう付けシートのコア浸透（ＬＦＭ）深度が４０μｍ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
最終焼なましした状態における前記ろう付けシートを伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後の、前記ろう付けシートのコア浸透（ＬＦＭ）深度が３０μｍ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記再結晶された焼なまし製品を、第二の厚さに、１２％〜２５％の変形で、ひずみ硬化させる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記再結晶された焼なまし製品を、第二の厚さに、１５％〜２０％の変形で、ひずみ硬化させる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ろう付けシートを、２５０〜４２０℃で２〜７時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましで達成された平均粒子直径が６０μｍ未満に維持されるように最終焼なましする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ろう付けシートを、３５０〜４１０℃で３〜５時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましで達成された平均粒子直径が６０μｍ未満に維持されるように最終焼なましする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
最終焼なましされた製造時状態で、前記ろう付けシートの伸長値が１０％を超え、降伏強度が８０ＭＰａを超えるように、アルミニウム合金ろう付けシートを製造する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
最終焼なましされた製造時状態で、前記ろう付けシートの伸長値が１５％を超え、降伏強度が９０ＭＰａを超えるように、アルミニウム合金ろう付けシートを製造する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ろう付けシートをろう付けした後の平均粒子直径が８０μｍを超えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ろう付けシートをろう付けした後の平均粒子直径が９０μｍを超えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記コア合金中のＣｕの量が０．１５〜０．７％である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記コア合金中のＭｎの量が０．６〜１．５％である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記コア合金中で、マグネシウムの量が０．２５％未満、ケイ素の量が０．８０％未満、鉄の量が０．６０％未満、チタンの量が０．２５％未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
Ａｌ−Ｓｉ系ろう付け合金において、前記ろう付け合金中のＳｉの量が５〜１５％である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
Ａｌ−Ｓｉ系ろう付け合金において、前記ろう付け合金中のＳｉの量が６．５〜１１％である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＡｌＳｉ系ろう付け合金がさらに、Ｍｇを０．１５〜２．０％含む、および／または（重量％で）Ｚｎを０．５〜２．０％、および／またはＣｕを最大４％まで含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
良好な成型性を有すると共に、最終焼なましされた製造状態で伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後のコア浸透に対する感受性が低いアルミニウム合金ろう付けシートを製造する、請求項１に記載の方法であって、
ａ）請求項１の工程ａ）に記載された前記コアアルミニウム合金をコア層として備え、さらに、ＡＡ３ｘｘｘ−、ＡＡ７ｘｘｘ−またはＡＡ１ｘｘｘ−シリーズアルミニウム合金からなる群から選択される中間層アルミニウム合金を前記コア層の片側または両側における中間層として備えるインゴットを鋳造してインゴットを得、
ｂ）前記インゴットを、温度４９０〜６１０℃、均熱時間１〜２４時間で均質化および／または予備加熱し、
ｃ）前記インゴットの中間層を備える面上に請求項１の工程ｃ）に記載された前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう付け合金をクラッド厚さ比が片側で３〜２０％にクラッド加工して組立品を得、前記組立品を温度４００〜４９０℃、均熱時間１〜２０時間で再加熱し、
ｄ）前記組立品を、第一の厚さに、熱間圧延および冷間圧延し、
ｅ）前記圧延した組立品を、前記第一の厚さで、２５０℃〜４５０℃で最大１０時間まで、再結晶焼なましして焼なまし製品を得、
ｆ）前記焼なまし製品を、第二の厚さに、１０％〜４０％の変形で、ひずみ硬化させ、第二の厚さにあるろう付けシートを得て、
ｇ）前記ろう付けシートを、前記第二の厚さで、２５０〜４２０℃で１〜１０時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましにより与えられる平均粒子直径が６０μｍ未満に維持されるように最終焼なましする
工程を含んでなる、方法。
【請求項１９】
工程ａ）において前記中間層アルミニウム合金が、ＡＡ３ｘｘｘ−、ＡＡ７ｘｘｘ−またはＡＡ１ｘｘｘ−シリーズアルミニウム合金に亜鉛を添加したものからなる群から選択される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法を使用して製造されたろう付けシートの、エバポレータプレート、オイルクーラープレート、ロール成型チューブ、溶接チューブ、ヘッダープレート、サイドプレートならびに波形加工した熱伝導フィン、打ち抜き加工した熱伝導フィンまたは波形加工および打ち抜き加工した熱伝導フィン、からなる群から選択される熱交換機部品、を製造するための使用。
【請求項２１】
請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法を使用して製造されたろう付けシートの、ろう付け用途への使用。
【請求項２２】
良好な成型性を有すると共に、最終焼なましされた製造状態で伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後のコア浸透に対する感受性が低い、軽量のろう付けした組立品を製造するためのアルミニウム合金ろう付けシートの製造方法であって、
ａ）コア材料として、下記の組成、すなわち（重量％で）
Ｃｕ：０．０６〜１．２５、Ｍｎ：０．４〜１．７、Ｍｇ：最大０．６、
Ｓｉ：最大１．２５、Ｚｎ：最大０．４、Ｚｒ：最大０．２５、
Ｆｅ：最大０．８、Ｔｉ：最大０．３、Ｃｒ：最大０．２５、
残部アルミニウムならびに不可避元素および不純物、
を有するコアアルミニウムを鋳造し、
ｂ）前記コアアルミニウム合金を、温度４９０〜６１０℃、均熱時間１〜２４時間で均質化および／または予備加熱し、
ｃ）前記コアアルミニウム合金の片側を、Ａｌ−Ｓｉ系ろう付け合金でクラッド厚さ比３〜２０％でクラッド加工し、前記コアアルミニウム合金の反対側を、ＡＡ３ｘｘｘ−、ＡＡ７ｘｘｘ−およびＡＡ１ｘｘｘ−シリーズアルミニウム合金からなる群から選択された組成を有する、アルミニウム合金で、クラッド厚さ比５〜３０％でクラッド加工して組立品を得、
ｄ）前記組立品を温度４００〜４９０℃、均熱時間１〜２０時間で再加熱し、
ｅ）前記組立品を、第一の厚さに、熱間圧延および冷間圧延し、
ｆ）前記圧延した組立品を、前記第一の厚さで、２５０℃〜４５０℃で最大１０時間まで、再結晶焼なましして焼なまし製品を得、
ｇ）前記焼なまし製品を、第二の厚さに、１０％〜４０％の変形で、ひずみ硬化させ、第二の厚さにあるろう付けシート製品を得て、
ｈ）前記ろう付けシートを、前記第二の厚さで、２５０〜４２０℃で１〜１０時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましにより与えられる平均粒子直径が６０μｍ未満に維持されるように最終焼なましする
工程を含んでなる、方法。
【請求項２３】
最終焼なましした状態における前記ろう付けシートを伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後の、前記ろう付けシートのコア浸透（ＬＦＭ）深度が４０μｍ未満である、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
最終焼なましした状態における前記ろう付けシートを伸長、形状付与を含む成型およびろう付けした後の、前記ろう付けシートのコア浸透（ＬＦＭ）深度が３０μｍ未満である、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記再結晶された焼なまし製品を、第二の厚さに、１２％〜２５％の変形で、ひずみ硬化させる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記再結晶された焼なまし製品を、第二の厚さに、１５％〜２０％の変形で、ひずみ硬化させる、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記ろう付けシートを、２５０〜４２０℃で２〜７時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましで達成された平均粒子直径が６０μｍ未満に維持されるように最終焼なましする、請求項２２に記載の、軽量のろう付けした組立品を製造するためのアルミニウム合金ろう付けシートの製造方法。
【請求項２８】
前記ろう付けシートを、３５０〜４１０℃で３〜５時間、最終焼なまし製品が再結晶されず、前記再結晶焼なましで達成された平均粒子直径が６０μｍ未満に維持されるように最終焼なましする、請求項２２に記載の、軽量のろう付けした組立品を製造するためのアルミニウム合金ろう付けシートの製造方法。
【請求項２９】
最終焼なましされた製造時状態で、前記ろう付けシートの伸長値が１０％を超え、降伏強度が８０ＭＰａを超えるように、アルミニウム合金ろう付けシートを製造する、請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
最終焼なましされた製造時状態で、前記ろう付けシートの伸長値が１５％を超え、降伏強度が９０ＭＰａを超えるように、アルミニウム合金ろう付けシートを製造する、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記ろう付けシートをろう付けした後の平均粒子直径が８０μｍを超えている、請求項２２に記載の方法。
【請求項３２】
前記ろう付けシートをろう付けした後の平均粒子直径が９０μｍを超えている、請求項２２に記載の方法。
【請求項３３】
前記コア合金中のＣｕの量が０．１５〜０．７％である、請求項２２に記載の方法。
【請求項３４】
前記コア合金中のＭｎの量が０．６〜１．５％である、請求項２２に記載の方法。
【請求項３５】
前記コア合金中で、マグネシウムの量が０．２５％未満、ケイ素の量が０．８％未満、鉄の量が０．６％未満、チタンの量が０．２５％未満である、請求項２２に記載の方法。
【請求項３６】
ＡｌＳｉ系ろう付け合金において、前記ろう付け合金中のＳｉの量が５〜１５％である、請求項２２に記載の方法。
【請求項３７】
ＡｌＳｉ系ろう付け合金において、前記ろう付け合金中のＳｉの量が６．５〜１１％である、請求項２２に記載の方法。
【請求項３８】
前記ＡｌＳｉ系ろう付け合金がさらに、Ｍｇを０．１５〜２．０％含む、および／またはＺｎを０．５〜２．０％、および／またはＣｕを最大４％まで含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３９】
工程ｃ）に規定するクラッドが、下記の組成、すなわち（重量％で）
Ｃｕ：最大０．５、Ｍｎ：最大１．５、Ｍｇ：最大２．０、
Ｓｉ：最大１．０、Ｚｎ：最大４．０、Ｚｒ：最大０．２５、
Ｆｅ：最大０．８、Ｔｉ：最大０．３、Ｃｒ：最大０．２５、
Ｎｉ：最大２．０、Ｉｎ：最大０．２５、
残部アルミニウムならびに不可避元素および不純物、
を有する、請求項２２に記載の方法。
【請求項４０】
請求項２２〜３９のいずれか一項に記載の方法を使用して製造されたろう付けシートの、エバポレータプレート、オイルクーラープレート、ロール成型チューブ、溶接チューブ、ヘッダープレート、サイドプレートならびに波形加工した熱伝導フィン、打ち抜き加工した熱伝導フィンまたは波形加工および打ち抜き加工した熱伝導フィン、からなる群から選択される熱交換機部品、を製造するための使用。
【請求項４１】
請求項２２〜３９のいずれか一項に記載の方法を使用して製造されたろう付けシートの、ろう付け用途、への使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、良好な成型性を有すると共に、伸長、成型および／または形状付与およびろう付けした後の、最終焼なましした、製造時の状態におけるコア浸透(core penetration)に対する感受性が低い、軽量のろう付けした組立品を製造するためのアルミニウム合金ろう付けシートの製造方法であって、限定された組成を有するコアアルミニウム合金を鋳造する工程、該コア合金を均質化する工程、該コア合金を、片側または両側でろう付け合金でクラッド加工する工程、熱間圧延および／または冷間圧延する工程、および再結晶焼なましする工程を含んでなる、方法に関する。本発明は、さらに、この方法により得られたろう付けシートの、熱交換機部品、例えばエバポレータプレート、オイルクーラープレート、ロール成型チューブ、溶接チューブ、ヘッダープレート、サイドプレートおよび波形加工および／または打ち抜き加工した熱伝導フィン、を製造するための使用に関する。
【関連技術の説明】
【０００２】
アルミニウムろう付けシート製品および市販のろう付け製法（すなわち制御された炉雰囲気中のＣＡＢまたは非腐食性フラックスろう付け、真空を始めとする無フラックスろう付け、およびＮｉ、ＦｅまたはＣｏ被覆製法、等）を使用する軽量のろう付けされた熱交換機組立品の製造では、工業標準は、シートの厚さを下げる傾向があり、製品性能特性、例えば成型性、ろう付け性、強度および耐食性の改良を必要としている。ろう付けシート製品では、「液体被膜移行」またはＬＦＭと呼ばれる現象により、装置、例えばエバポレータ、ラジエータおよびヒーターコア、等の全体的な性能の低下が引き起こされる。この分野では、用語「ＬＦＭ」は、コア熔解またはコア浸食またはコア浸透、等とも呼ばれている。本明細書では、用語コア浸透深度は、これら全ての専門用語を指すものとする。ある材料のコア浸透深度に対する感度は、完全に焼なまし（Ｏ−焼戻し）した製品で、特に同じ完全焼なまし製品を「弱冷間加工した」条件で使用する場合、比較的低いことが知られている。用語「弱冷間加工」は、我々は、典型的には熱交換機の構成部品、例えばエバポレータ、オイルクーラーコアプレート、折り曲げ管、および熱伝導フィン、の製造に適用される工業的製法、例えば打ち抜き、ロール成型または張力レベリング、により引き起こされる変形を意味する。コア合金およびＡｌ−Ｓｉろう付け合金（片側または両側クラッド）からなるろう付けシートを完全焼なまし条件で製造し、変形させて製品を形成し、続いてろう付けサイクルにかける場合、「弱冷間加工」が、ろう付けシート中にコア浸透を誘発するのに十分であると思われる。コア浸透がコア合金の中に過度に進行すると、材料のろう付け性、耐食性、等が大きく低下し、熱交換機の全体的な性能特性が低下する。
【０００３】
ろう付け用途には、特に工業界の、材料の厚さをさらに下げる傾向に対応して、ろう付けシート製品のコア合金は、成型性、コア浸透、強度および耐食性の良好な組合せを必要とする。文献および熱交換機工業界で、コア浸透の量が低い材料が、ろう付け性および耐食性を大きく改良することは十分に認められている。非Ｏ−焼戻し、例えばＨ１４焼戻しまたはＨ２４−焼戻しも、コア浸透に対する感受性を下げるのに提案されている。しかし、これらの焼戻しは、コア浸透を効果的に下げるが、ろう付けシート製品の、製造時の状態における成型性および／または伸長を犠牲にすることが多い。他の代替処理、例えば軽度の冷間変形処理、すなわち張力レベリング、または再結晶化されていない表面層の使用、は、現在の工業的大量生産で制御するのが困難であり、従って、製品の再現性を損なう。
【０００４】
H.S. JangおよびR.A. Woodsによる研究発表「アルミニウムろう付けシートにおける液体被膜移行のメカニズム(Mechanisms of liquid film migration (LFM) in Aluminum brazing sheet)」, VTMS-3 Conference会報、SAE International, 1997, pp.649-658は、ろう付けの際に、特にろう付けシートの成型処理の際に変形した区域で、ろう付け合金からコア合金にケイ素が拡散し、それによって、沈殿物濃度が高い粒界の形成を誘発し、これが、存在する相とアルミニウムマトリックスとの間のポテンシャルの重大な差のために、粒子間腐食を特に引き起こし易い通路を形成することを開示している。コア材料を十分に再結晶させるために、およびこれらの粒界の形成を阻止するために、ろう付けシートを、好ましくはＯ−焼戻し状態に焼なまししても、そのようなろう付けシートは、熱交換機のような組立品を形成するために、ろう付けの前に変形されるので、そのような変形が、様々なひずみ硬化箇所およびケイ素の移行に対して敏感な様々な粒界を発生する。
【０００５】
米国特許第４，５８６，９６４号明細書は、アルミニウム系コア材料をクラッド加工する工程、該製品を圧延し、シート製品を形成する工程、該シート製品を、実質的にひずみの無い状態に焼なましする工程、および該焼なまししたシート製品を約３〜２０％の加工度にする冷間加工し工程を含んでなる、ロール成型および真空ろう付け用の耐食性アルミニウム複合材料シートの製造方法を開示している。
【０００６】
米国特許第４，７３５，８６７号明細書は、コア材料のアルミニウムの耐食性を強化するために合金化元素としてバナジウムを導入することを提案している。さらに、１０％〜２０％の加工度に最終的に冷間加工する工程を包含することにより、耐食性を改良することを開示している。そのような冷間加工工程は、実質的にひずみの無い状態にある製品を製造する完全焼なまし工程の後に行う。その後、従来技術により、ろう付けシートを成型し、真空ろう付けする。
【０００７】
米国特許第４，５８６，９６４号明細書は、ロール成型および真空ろう付け用のろう付けシートの製造方法であって、複合材料シートを、最終厚さより大きな、決定的な量である厚さに圧延した後に、ひずみの無い状態に焼なましする、方法を開示している。焼なまし工程に続いて、シートを所望の厚さに冷間加工するが、この最終工程における縮小程度は、ろう付け後の最終製品の耐食性を改良する決定的な範囲内である。焼なまししたシート製品を約３％〜約２０％縮小に冷間加工することを開示している。
【０００８】
米国特許第６，７６４，５５８号明細書は、ろう付けされた熱交換機の製造に使用する薄いクラッド細片の製造方法であって、熱間圧延工程に続いて、クラッド合金を最終厚さに近い厚さに冷間圧延し、細片を３００℃〜４００℃で再結晶焼なましし、焼なました細片をひずみ硬化させ、２％〜１０％永久変形させ、最終厚さを得ることを包含する、方法を開示している。
【０００９】
国際公開第０３／０６１９６２−Ａ１号パンフレットは、クラッドであっても、なくてもよいコアシートの表面と接している、１個の分離した、再結晶していない粒子の実質的な連続層を有する、アルミニウム合金および片側または両側クラッドアルミニウム合金を開示しているが、該層は、全ての地点で少なくとも５ミクロンの厚さを有し、該層が、該シートまたはプレートの２０体積％までを構成し、ろう付けクラッドに関して、ろう付けサイクル中のコア浸食が、ろう付けサイクルに続く断面光学顕微鏡法で測定して、２０％未満である。この方法は、インゴットを鋳造し、所望により該インゴットを部分的に均質化し、該インゴットを機械加工および／または皮むき処理し、所望により該インゴットの片側または両側にクラッド加工し、該インゴットを限定された温度に予備加熱し、ある厚さに冷間圧延し、粒子の大部分を再結晶させるのに十分な焼なましを行い、合金に、所望の部品を形成するのに十分な柔らかさを付与することを含んでなる。
【００１０】
国際公開第０３／０７６６７７−Ａ１号パンフレットは、コア合金を５３０℃以上で１５時間以上均質化し、続いて熱間圧延工程によりクラッド合金を製造し、中間焼なまし厚さに冷間圧延する、熱交換機用途向けのアルミニウム複合材料の製造方法を開示している。次いで、製品を中間焼なましにかけ、コア材料を完全に再結晶させ、続いて１〜１０％のひずみを製品に、およびそれによって最終的なアルミニウム合金複合材料に加える。
【００１１】
上記の先行技術の問題点は、最終的なひずみ硬化工程（＜１０％）が、現在のろう付けシート製品の厚さおよび部分的に再結晶されない方法では、現在の工業的大量生産で制御するのが本来困難であり、決定的な製品特性の再現性が犠牲になることである。最終的なひずみ硬化工程で、より高いレベルのひずみ（＞１０％）を加えて製法の反復性を改良する場合、製品の成型性が大きく低下する。
【発明の説明】
【００１２】
本発明の目的は、ろう付けシートにおけるコア合金として使用した場合、良好な成型性が、コア浸透（ＬＦＭ）に対する十分に低い感受性と組み合わされており、それによって、上記の先行技術文献に記載されているような、良好なろう付け性能、強度および耐食性のバランスが維持される、ＡＡ３ＸＸＸ型ＡｌＭｎ合金シートの製造方法を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、より薄く、より軽量で、製造コストがより低くなる、軽量のろう付けされた組立品の製造に使用できるろう付けシートの製造方法を提供することである。
【００１４】
本発明は、これらの目的の一つ以上を、独立請求項の特徴により達成する。本発明の好ましい実施態様は、従属請求項に特許権請求し、規定する。
【００１５】
本発明のアルミニウム合金ろう付けシートの製造方法は、
ａ）コア材料として、下記の組成、すなわち（重量％で）
Ｃｕ：０．０６〜１．２５、Ｍｎ：０．４〜１．７、Ｍｇ：最大０．６、
Ｓｉ：最大１．２５、Ｚｎ：最大０．４、Ｚｒ：最大０．２５、
Ｆｅ：最大０．８、Ｔｉ：最大０．３、Ｃｒ：最大０．２５、
残部アルミニウムならびに不可避元素および不純物、典型的には各＜０．０５％、合計で＜０．１５％、を有するコアアルミニウムを鋳造する工程、
ｂ）該コア合金を、温度４９０〜６１０℃、均熱時間１〜２４時間で均質化および／または予備加熱し、続いて冷却した、鋳造時の状態のインゴット表面を通常通りに工業的皮むきする工程、
ｃ１）該コアアルミニウム合金を、片側または両側で、Ａｌ−Ｓｉ型ろう付け合金でクラッド加工し、クラッド厚さ比が片側で３〜２０％のクラッド部材を得る工程、
ｃ２）あるいは、該コアアルミニウム合金の片側を、Ａｌ−Ｓｉ系ろう付け合金で、クラッド比３〜２０％にクラッド加工し、反対側を、ＡＡ１ｘｘｘ−、ＡＡ３ｘｘｘ−およびＡＡ７ｘｘｘ−シリーズ合金からなる群から選択された組成を有し、好ましくは下記の組成、すなわち（重量％で）Ｃｕ：最大０．５、Ｍｎ：最大１．５、Ｍｇ：最大２．０、Ｓｉ：最大１．０、Ｚｎ：最大４．０、Ｚｒ：最大０．２５、Ｆｅ：最大０．８、Ｔｉ：最大０．３、Ｃｒ：最大０．２５、Ｉｎ：最大０．２５、残部アルミニウムならびに不可避元素および不純物、典型的には各＜０．０５、合計で＜０．１５、を有する、アルミニウム合金で、腐食および／または浸食保護クラッド比５〜３０％でクラッド加工する工程、
ｄ）該クラッド合金ライナーインゴットを皮むきし、再加熱し、皮むきしたコアインゴットに適用した時に、通常の工業的ろう付けクラッド比公差を使用し、典型的には５〜２５％である所望のクラッド比を達成するように、適切な厚さに熱間圧延する工程、
ｅ）本明細書では複合材料組立品と呼ぶ、該組み立てたクラッド／コアの組合せを、次いで、温度４００〜４９０℃に、好ましい均熱時間１〜２０時間で再加熱する工程、
ｆ）該複合材料組立品を、第一の厚さに、熱間圧延および／または冷間圧延する工程、
ｇ）典型的には工業的に通常のバッチおよび連続焼なまし方法を使用し、該圧延した複合材料組立品を２５０〜４５０℃で、好ましくは最大１０時間まで、好ましくは再結晶焼なまししたろう付けシートコア合金の平均粒子直径が、ＡＳＴＭ標準Ｅ１１２−９６ｅ３で測定して、約６０μｍ未満になるように、再結晶焼なましし、焼なましした製品を得る工程、および
ｈ）該焼なまし製品を、第二の厚さに、１０％〜４０％、好ましくは１５％〜２０％の変形で、ひずみ硬化させ、第二の厚さにあるろう付けシートを得る工程、および
ｉ）該ろう付けシートを、２５０〜４２０℃で１〜１０時間、好ましくは２〜７時間、より好ましくは３５０〜４１０℃で３〜５時間、最終焼なまし製品が実質的に再結晶されず、再結晶焼なましで達成された平均粒子直径が約６０μｍ未満に維持されるように、最終焼なましする工程、および
ｋ）好ましくは、該ろう付け製品に、伸長値が１０％を超え、より好ましくは１５％を超え、降伏強度が８０ＭＰａを超え、より好ましくは９０ＭＰａを超える製造時焼戻しが得られるように、さらに最終焼なましを行う工程
を含んでなる。
【００１６】
再結晶させた焼なまし製品のひずみ硬化と、該ひずみ硬化させたろう付けシートの再度の最終焼なましを組み合わせることにより、最終焼なまし工程の時間と温度に応じて成型性が改良されるのみならず、コア浸透（ＬＦＭ）に対する感受性も低下し、それによって、ろう付け性能、強度および耐食性が関連して改良されることが分かった。
【００１７】
「弱冷間加工」条件および熱交換機の部品、例えばエバポレータまたはオイルクーラーコアプレート、折り曲げ管、等の製造に使用される工業的製法、例えば打ち抜き、ロール成型、等により生じる変形を模擬するために、標準的な引張試験装置を使用し、最終焼なまし材料を８％までのレベルで伸長した。「弱冷間加工」材料のコア浸透深度（ＬＦＭ）を、図１に示す方法により、最終温度を６００℃とし、この温度に３分間保持する模擬ろう付けサイクルを使用して測定した。
【００１８】
本発明により製造したろう付けシートのコア浸透深度（ＬＦＭ）は、図１および上記の方法により測定して、４０μｍ未満、好ましくは３０μｍ未満である。
【００１９】
本発明のろう付けシートのコア合金のろう付け後の平均粒子直径は、「弱冷間加工」に関係なく、８０μｍを超え、より好ましくは９０μｍを超えている。
【００２０】
該コア合金中の銅の量（重量％）は、０．０６〜１．２５％、好ましくは０．１５〜０．７％である。銅は、機械的耐性および強度に貢献する好ましい硬化元素であるが、添加する銅の量が多過ぎると、コア材料の融点が低下するので、マンガンおよびマグネシウムと慎重に釣り合わせる必要があり、同時に、銅の含有量は、耐食性に関しても釣り合わせる必要がある。
【００２１】
マンガンは、コア材料の耐食性および強度を増加する元素である。マンガンは、耐食性を低下させずに、機械的強度を加える（銅と反対に）ので、コア合金中のマンガンの量（重量％で）は、好ましくは０．６〜１．５％であることが分かった。
【００２２】
さらに、本発明のコア合金は、好ましくはマンガン０．２５％未満、ケイ素０．８％、鉄０．６％、およびチタン０．２５％を含むのが好ましい。少量の亜鉛を添加することは、特に銅濃度が高い合金に、耐食性に有益な効果を有する場合がある。チタンも、耐食性に有益な影響を及ぼすことが知られている。再結晶防止元素、例えばジルコニウム、クロム、バナジウム、ハフニウムおよびスカンジウム、は、それぞれ０．１５重量％未満の好ましい含有量を有するべきである。
【００２３】
ろう付け合金中のケイ素の量（重量％で）は、あまり重要ではない。クラッド合金は、典型的なろう付け条件下で流れ、接触点で堅固な結合を行うのに十分なフィレットを形成できるなら、どのようなアルミニウム合金でもよい。そのような合金は、一般的に主要合金化元素としてケイ素を、好ましくは５〜１５％、より好ましくは６．５〜１１％濃度で含む。さらに、ろう付け合金は、所望によりＭｇを０．１５〜２．０％および／またはＺｎを０．５〜３．０％、および／またはＣｕを最大４％まで含むことができる。代表的なそのような合金は、ＡＡ４ｘｘｘ−シリーズ、例えばＡＡ４００４、ＡＡ４０４３、ＡＡ４０４５、ＡＡ４０４７、ＡＡ１０４またはＡＡ４３４３、の合金である。
【００２４】
本発明の別の好ましい実施態様では、ろう付けシートは、多クラッドインゴットアルミニウム合金を鋳造および／または圧延した多クラッド製品を製造することにより、さらに改良することができるが、その際、上記の組成物を中央コア層に、およびクラッド合金、例えばアルミニウム−マンガン合金組成物、例えばＡＡ３ｘｘｘ−型、ＡＡ７ｘｘｘ型またはＡＡ１ｘｘｘ−型の純粋なアルミニウム、を中間層として、好ましくは亜鉛を添加して、中央コアの片側または両側における中間層として使用し、それによって、多クラッドコアアルミニウム合金を形成し、所望により多クラッドコアアルミニウム合金を鋳造および該Ａｌ−Ｓｉ系ろう付け合金でクラッド加工した後、該多クラッドコアアルミニウム合金を均質化および／または予備加熱し、改良されたクラッド部材を得ることができる。
【００２５】
ひずみ硬化工程およびそれに続く最終焼なまし工程全体を通して、多クラッドアルミニウム合金ろう付けシートの成型性および耐食性を所望により制御することができる。本発明の別の実施態様による組立品は、ろう付けシートのコア層の少なくとも片側に形成された中間層を包含し、該中間層は、コア層よりも耐食性が低い犠牲陽極材料またはコア層よりも耐食性が高い保護材料を含んでなる。この中間層は、コア層の中に移行する傾向があるケイ素に対するバリヤー層を形成することにより、耐食性をさらに強化する。従って、本発明の好ましい組立品により、該組立品は、コア層、該コア層の両側にある中間層および少なくとも一個の中間層の上にあるクラッド層を含んでなる４または５層ろう付けシートから構成される。
【実施例】
【００２６】
本発明の方法およびろう付けシートの、上記および他の特徴および利点は、下記の幾つかの好ましい実施態様の詳細な説明から容易に理解できる。
【００２７】
通常の工業的規模のＤＣ鋳造を使用し、６種類の異なったコアアルミニウム合金および７種類の異なったＡｌ−Ｓｉろう付けクラッドインゴットを製造した。化学組成を表１に示すが、そこではフラックスろう付け技術、例えばNocolok（登録商標）、ならびに無フラックス技術、例えば真空ろう付け、を使用する交換機製造用途を代表する材料を選択した。
【００２８】
【表１】
0005414991.tif 000002
【００２９】
上記のクラッドおよびクラッド合金を、コア合金Ａ〜Ｇを温度４９０〜６１０℃で、均熱処理時間１〜２０時間の均質化し、続いて冷却し、鋳造状態のインゴット表面を通常の工業的皮むきすることからなる、工業的な標準処理経路にかけ、両側クラッドろう付けシート製品を製造した。コア合金Ｈは均質化処理を行わなかったことに注意する。クラッド合金ライナーインゴットを、皮むきし、再加熱し、適切な厚さに熱間圧延し、皮むきしたコアインゴットに使用した時に望ましいクラッド比を達成した。例の材料に対するろう付けクラッド比は、８〜１８％であり、通常の工業的ろう付けクラッド比公差を使用する。本明細書で「複合材料組立品」と呼ぶ組み立てたクラッド／コアの組合せを、次いで、均熱処理時間１〜２０時間で、温度４３０〜４９０℃に再加熱し、熱間圧延してクラッド合金をコア材料に結合させた。次いで、熱間圧延し、続いて冷間圧延した「複合材料組立品」を、バッチまたは連続焼なまし型加熱速度を使用し、温度２５０〜４５０℃で、最大１０時間までの焼なまし時間で、さらに処理し、標準再結晶焼なまししたＯ−焼戻し製品を得た。最後に、比較および本発明の処理を行った材料を、表２に示すパラメータを使用してさらに冷間圧延し、最終焼なましを行った。
【００３０】

表２  表１の合金−処理経路の説明                                              
合金    説明        再結晶        冷間加工      最終焼なまし    最終ゲージ  
処理                焼なまし    レベル          （℃）          （ｍｍ）
＃                  （℃）        （％）                                      
Ａ１    標準        379-5 時間      −              −              0.52      
Ａ２    本発明      379-5 時間      15          357-5 時間          0.44      
Ａ３    本発明      379-5 時間      20          413-5 時間          0.42      
Ａ４    本発明      379-5 時間      15          357-5 時間          0.44      
Ａ５    比較        379-5 時間      20          413-5 時間          0.42      
Ａ６    本発明      379-5 時間      15          377-5 時間          0.44      
Ｂ１    標準        379-5 時間      −              −              0.50      
Ｂ２    本発明      379-5 時間      15          357-5 時間          0.43      
Ｂ３    本発明      379-5 時間      20          413-5 時間          0.40      
Ｂ４    本発明      379-5 時間      15          357-5 時間          0.43      
Ｂ５    本発明      379-5 時間      20          413-5 時間          0.40      
Ｂ６    本発明      379-5 時間      15          377-5 時間          0.43      
Ｃ１    標準        379-5 時間      −              −              0.50      
Ｃ２    本発明      379-5 時間      15          357-5 時間          0.43      
Ｃ３    本発明      379-5 時間      20          413-5 時間          0.40      
Ｃ４    本発明      379-5 時間      15          357-5 時間          0.43      
Ｃ５    本発明      379-5 時間      20          413-5 時間          0.40      
Ｄ１    本発明      379-5 時間      18          357-5 時間          0.40      
Ｄ２    本発明      379-5 時間      18          371-5 時間          0.40      
Ｄ３    本発明      379-5 時間      18          385-5 時間          0.40      
Ｄ４    本発明      379-5 時間      18          399-5 時間          0.40      
Ｄ５    本発明      379-5 時間      18          413-5 時間          0.40      
Ｄ６    比較        379-5 時間      18          427-5 時間          0.40      
Ｄ７    比較        379-5 時間      18          440-5 時間          0.40      
Ｅ１    標準        379-5 時間      −              −              0.50      
Ｅ２    本発明      379-5 時間      18          413-5 時間          0.50      
Ｆ      本発明      413-3 時間      18          385-5 時間          0.40      
Ｇ１    本発明      379-5 時間      18          379-5 時間          0.40      
Ｇ２    本発明      379-5 時間      18          399-5 時間          0.40      
Ｈ      標準        413-3 時間      −              −              0.40      
【００３１】
このように処理したクラッド合金の、製造時または最終焼なましした焼戻し状態における機械的特性を表３に示す。平均粒子直径は、ＡＳＴＭ標準Ｅ１１２−９６ｅ３により測定した。
【００３２】

表３  表１に示す合金の製造時機械的特性および平均粒子直径、表２により処理      
合金処理    説明        引張強度      降伏強度        伸長      平均粒子直径
＃                       (MPa)         (MPa)          (%)         （μｍ）    
Ａ１        標準          141           59             26           44        
Ａ２        本発明        148           97             17           46        
Ａ３        本発明        150           101            16.5         46        
Ａ４        本発明        153           93             21           47        
Ａ５        本発明        149           69             16           143       
Ａ６        本発明        147           93             21           −        
Ｂ１        標準          134           61             23           57        
Ｂ２        本発明        153           103            17           52        
Ｂ３        本発明        144           91             19           61        
Ｂ４        本発明        141           81             17.5         55        
Ｂ５        本発明        146           89             19           64        
Ｂ６        本発明        142           82             22.5         −        
Ｃ１        標準          138           67             23           49        
Ｃ２        本発明        154           99             15           47        
Ｃ３        本発明        149           92             17.5         43        
Ｃ４        本発明        151           87             15.5         45        
Ｃ５        本発明        153           89             17.5         41        
Ｄ１        本発明        154           105            17           42        
Ｄ２        本発明        155           105            17           37        
Ｄ３        本発明        156           104            17           40        
Ｄ４        本発明        154           103            17           38        
Ｄ５        本発明        154           97             19           42        
Ｄ６        比較          148           75             18           92        
Ｄ７        比較          146           73             17           113       
Ｅ１        標準          146           63             21           43        
Ｅ２        本発明        161           105            15           48        
Ｆ          本発明        149           100            20           38        
Ｇ１        本発明        149           103            19           43        
Ｇ２        本発明        146           99             19           57        
Ｈ          標準          143           70             20           185       
【００３３】
製造時の状態にある材料を、上記のように２〜８％伸長することにより、模擬「弱冷間加工」処理し、図１に示すように６００℃で３分間ろう付けした。
【００３４】

表４  図１に示す方法によるコア浸透測定                                        
合金処理    説明                伸長レベル（％）−Ｄｍａｘ（コア浸透−μｍ） 
＃                        ０        ２        ４        ６        ８        
標準            12.5      40        70        41        18        
Ａ２        本発明          17        15.5      17        12        16        
Ａ３        本発明          17        14        16        13        15        
Ａ４        本発明          25        11        15.5      14.5      17        
Ａ５        比較            32        46.5      59        24        20.5      
Ａ６        本発明          19        21        22.5      32.5      −        
Ｂ１        標準            26        77.5      88        42.5      30.5      
Ｂ２        本発明          11        16        13        10        13        
Ｂ３        本発明          17        20        14        11        14        
Ｂ４        本発明          15        11        16        14.5      19        
Ｂ５        本発明          16        11        13        14        16        
Ｂ６        本発明          26        23.5      20        17        −        
Ｃ１        標準            12        20.5      59        30        10.5      
Ｃ２        本発明          17        10.5      16.5      12.5      15        
Ｃ３        本発明          17        22.0      11.6      18        19        
Ｃ４        本発明          15        11.5      17        15        16        
Ｃ５        本発明          13.5      17        10        17.5      13.5      
Ｄ１        本発明          17        24.5      30        24        10.5      
Ｄ２        本発明          27.5      27        22.5      13.5      17.5      
Ｄ３        本発明          16        14.5      23        9.5       15.5      
Ｄ４        本発明          27        25        22        17.5      15.5      
Ｄ５        本発明          12.5      10.5      13        11        14.5      
Ｄ６        比較            33.5      35        66.5      42        20.5      
Ｄ７        比較            28.5      30        71.5      40        27        
Ｅ１        標準            38        62        56.5      43        31.5      
Ｅ２        本発明          24.5      26.5      27.5      23.5      21.5      
Ｆ          本発明          21.5      22        27.5      15.5      16        
Ｇ１        本発明          23        18.5      20.5      18.5      17.5      
Ｇ２        本発明          21        24.5      24.5      15        14.5      
Ｈ          標準            19        51        81        94        99        
【００３５】
製造時の焼戻し／条件にある材料を６００℃、３分間のろう付けサイクルにかけ、関連する機械的特性および平均粒子直径を測定した。
【００３６】

表５  製造時焼戻し／状態でろう付けした試料から測定した、ろう付け後の機械的特性およびろう付け後の平均粒子直径                                                  
合金処理    説明        引張強度      降伏強度        伸長      平均粒子直径
＃                       (MPa)         (MPa)          (%)         （μｍ）    
Ａ１        標準          128           48             17           62        
Ａ２        本発明        129           50             12           226       
Ａ３        本発明        125           46             14.5         190       
Ａ４        本発明        126           45             16           210       
Ａ５        比較          125           48             17           135       
Ａ６        本発明        131           54             13           113       
Ｂ１        標準          132           53             12           56        
Ｂ２        本発明        128           51             12           226       
Ｂ３        本発明        130           51             14           190       
Ｂ４        本発明        128           48             11           226       
Ｂ５        本発明        135           52             21           190       
Ｂ６        本発明        137           52             21           160       
Ｃ１        標準          136           53             19           49        
Ｃ２        本発明        −            −             −           113       
Ｃ３        本発明        −            −             −           95        
Ｃ４        本発明        −            −             −           135       
Ｃ５        本発明        −            −             −           110       
Ｄ１        本発明        −            −             −           190       
Ｄ２        本発明        −            −             −           134       
Ｄ３        本発明        −            −             −           160       
Ｄ４        本発明        129           50             14           134       
Ｄ５        本発明        −            −             −           95        
Ｅ１        標準          146           63             21           43        
Ｅ２        本発明        129           50             16           182       
Ｆ          本発明        127           49             15           213       
Ｇ１        本発明        129           52             15.5         96        
Ｇ２        本発明        128           55             14           139       
Ｈ          標準          141           66             10.5         205       
【００３７】
例の評価結果から、本発明の処理を、ろう付けシート製品のＡＡ３ＸＸＸＡｌ−Ｍｎ型コア合金に適用することにより、製造時に１０％を超える、さらには１５％を超える伸長を示し、コアの平均粒子直径が約６０μｍ未満の製品を達成できることが明らかである。この伸長および細かい製造時粒子構造の組合せにより、本発明の望ましい良好な成型性が得られる。これらの基準を満たす材料は全て、８％伸長し、図１によりろう付けした後、伸長コア浸透深度（ＬＦＭ）が約３０μｍ未満であることも分かった。これらの本発明の材料は全て、製造時焼戻し／条件で、追加の伸長および／または「弱冷間加工」を行わずにろう付けした時、ろう付け後の平均粒子直径が約８０μｍを超えることも分かった。これらの結果から、最終焼なまし中に製品が確実に再結晶せず、再結晶焼なまし中に確立した細かい粒子構造を維持するためには、ひずみ硬化工程および最終的な焼なまし処理を組み合わせる、および／または制御する必要があることが確認される。
【００３８】
以上、本発明を十分に説明したが、当業者には明らかなように、本明細書で記載する本発明の精神および範囲から離れることなく、多くの変形および修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実験室試料配置、金属組織試料採取位置および両側ろう付けクラッドおよび各種片側ろう付けクラッドシート製品に対するコア浸透深度（ＬＦＭ）測定方法を図式的に示す。
【図１】
0005414991.tif 000003