(57)【要約】      （修正有）【課題】アルミニウム合金フィン素材として、ろう付け前及び／または後の強度、伝導率、耐たわみ性、ならびに腐食電位のうちの１つ以上の改善された組み合わせを保有する素材を提供する。【解決手段】約０．９〜１．２重量％のＳｉ、０．３〜０．５重量％のＦｅ、０．２０〜０．４０重量％のＣｕ、１．０〜１．５重量％のＭｎ、０〜０．１％のＭｇ、及び０．０〜３．０％のＺｎを、残りのＡｌ及び不純物とともに含むアルミニウム合金で、インゴットに直接チル鋳造するステップと、直接チル鋳造後にインゴットを熱間圧延するステップと、アルミニウム合金を中間厚さに冷間圧延するステップと、中間厚さに冷間圧延されたアルミニウム合金を、２００〜４００℃の温度で中間アニーリングするステップと、中間アニーリング後に、２０〜４０％の冷間加工％（ＣＷ％）を達成するように該材料を冷間圧延するステップと、を含む方法により、シートの形態に生成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金であって、約０．９〜１．２重量％のＳｉ、０．３〜０．５重量％のＦｅ、０．２０〜０．４０重量％のＣｕ、１．０〜１．５重量％のＭｎ、０〜０．１重量％のＭｇ、及び０．０〜３．０重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含む、アルミニウム合金。
【請求項２】
約０．９〜１．２重量％のＳｉ、０．３〜０．５重量％のＦｅ、０．２０〜０．４０重量％のＣｕ、１．０〜１．５重量％のＭｎ、０〜０．１重量％のＭｇ、及び０．２〜３．０重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含む、請求項１に記載のアルミニウム合金。
【請求項３】
約０．９〜１．２重量％のＳｉ、０．３〜０．５重量％のＦｅ、０．２０〜０．４０重量％のＣｕ、１．２〜１．４重量％のＭｎ、０〜０．１重量％のＭｇ、及び０．０〜３．０重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含む、請求項１に記載のアルミニウム合金。
【請求項４】
Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、またはＮｉのうちの１つ以上が、０．０５重量％未満で存在する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項５】
前記合金が、アルミニウム合金シートの形態である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項６】
前記合金が、アルミニウム合金シートの形態であり、前記アルミニウム合金シートが、
前記アルミニウム合金を直接チル鋳造してインゴットにすることと、
前記直接チル鋳造後に前記インゴットを熱間圧延して、熱間圧延されたシートにすることと、
前記熱間圧延後に、前記熱間圧延されたシートを冷間圧延して、中間厚さのシートにすることと、
冷間圧延後に、前記前記中間厚さのシートを、２００〜４００℃で中間アニーリングすることと、
中間アニーリング後に、２０〜４０％の冷間加工％（ＣＷ％）を達成するように前記中間厚さのシートを冷間圧延して、７０〜１００μｍの厚さを有する前記アルミニウム合金シートをもたらすことと、を含む方法により生成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項７】
前記アルミニウム合金シートが、ろう付け前条件で測定される少なくとも２００ＭＰａ、またはろう付け後に測定される少なくとも１５０ＭＰａのうちの１つまたは両方の極限引張り強度を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項８】
前記アルミニウム合金シートが、ろう付け後に測定される−７４０ｍＶ以下の腐食電位を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項９】
前記アルミニウム合金シートが、ろう付け後に測定される４３〜４７ＩＡＣＳの導電率を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のアルミニウム合金。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のアルミニウム合金を含む、熱交換器。
【請求項１１】
前記熱交換器が、自動車の熱交換器である、請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記熱交換器が、放熱器、凝縮器、または蒸発器である、請求項１０または１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
フィン材アルミニウム合金シートの作製方法であって、
０．９〜１．２重量％のＳｉ、０．３〜０．５重量％のＦｅ、０．２０〜０．４０重量％のＣｕ、１．０〜１．５重量％のＭｎ、０〜０．１重量％のＭｇ、及び０．０〜３．０重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含むアルミニウム合金を直接チル鋳造して、インゴットにすることと、
前記直接チル鋳造後に前記インゴットを熱間圧延して、熱間圧延されたシートにすることと、
前記熱間圧延後に、前記アルミニウム合金を冷間圧延して、中間厚さのシートにすることと、
冷間圧延後に、前記中間厚さのシートを、２００〜４００℃で中間アニーリングすることと、
中間アニーリング後に、２０〜４０％の冷間加工％（ＣＷ％）を達成するように前記中間厚さのシートを冷間圧延して、７０〜１００μｍの厚さを有する前記フィン材アルミニウム合金シートをもたらすことと、を含む、方法。
【請求項１４】
前記フィン材アルミニウム合金シートが、ろう付け前条件で測定される少なくとも２００ＭＰａ、またはろう付け後に測定される少なくとも１５０ＭＰａのうちの１つまたは両方の極限引張り強度を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記フィン材アルミニウム合金シートが、ろう付け後に測定される−７４０ｍＶ以下の腐食電位を有する、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記フィン材アルミニウム合金シートが、ろう付け後に測定される４３〜４７ＩＡＣＳの導電率を有する、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のアルミニウム合金から製作された少なくとも１つの第１のアルミニウム合金形態を、第２のアルミニウム合金形態とろう付けすることにより接合することを含む、熱交換器の作製方法であって、
前記２つ以上のアルミニウム形態を一緒に組み立てて、固定することと、
毛管作用により、前記２つ以上のアルミニウム形態の間に接合部が作成されるまで、前記２つ以上のアルミニウム形態をろう付け温度まで加熱することと、を含む、方法。
【請求項１８】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のアルミニウム合金から製作された、熱交換器フィン。
【請求項１９】
熱交換器フィンの製作のための、請求項１〜９のいずれか一項に記載のアルミニウム合金の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１４年８月６日出願の米国仮出願第６２／０３３，８７９号の利益を主張し、その内容は、参照することによりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、材料科学、材料化学、冶金学、アルミニウム合金、アルミニウム製作の分野、ならびに関連分野に関する。本発明は、熱交換器フィンの生産における使用のための新規アルミニウム合金を提供し、それらは、次いで、様々な熱交換器デバイス、例えば、自動車の放熱器、凝縮器、蒸発器、及び関連デバイスで利用される。
【背景技術】
【０００３】
自動車用熱交換器産業は、熱交換器フィンの生産に使用されるアルミニウム材料（「フィン素材」）にいくつかの要求を呈する。これらの要求のバランスを保つのは困難である。熱交換器デバイスが生産されるとき、それらの部品は典型的に、ろう付けすることにより接合され、それは、アルミニウムフィン素材が、良好なろう付け能力、強いろう付け前の機械的特性、及び高いろう付け後を有することを必要とする。例えば、熱交換器を軽量にして自動車の燃費を改善するために、アルミニウムフィン素材をより薄くすることが望ましい。同時に、熱交換器フィンは、膨大な量の熱を伝導させる必要もある。より薄いフィン材アルミニウム合金は、ろう付け中の強度及び能力を低減させ得る。さらに、アルミニウムフィン素材は、熱交換器の良好な腐食能力のための適切な腐食電位を必要とする。例えば、熱交換器フィンは、フィンが犠牲的に作用するように熱交換器の残りよりも低い腐食電位を有することが望ましい場合がある。望ましいアルミニウムフィン素材は、上記の要件のバランスが取れた特性及びパラメータを保有するであろう。したがって、必要とされる厚さ（ゲージ）の組み合わせを有し、ろう付けに対する耐性を持ち得、ろう付け前、最中、及び後に適切な機械的特徴、高性能熱交換器用途にとって好適な強度及び伝導率特徴、ならびに好適な腐食電位を示すであろうアルミニウムフィン素材を生成することが望ましい。加えて、環境に優しく、費用効果的な手法でフィン素材を生成するために、スクラップアルミニウムを組み込む投入金属からアルミニウムフィン素材を生成することが望ましい。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書で使用される場合、用語「発明」、「本発明（ｔｈｅ  ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、「本発明（ｔｈｉｓ  ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」、及び「本発明（ｔｈｅ  ｐｒｅｓｅｎｔ  ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ）」は、本特許出願の主題及び以下の特許請求の範囲の全てを幅広く指すことを意図する。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載される主題を限定しない、または以下の特許請求の範囲の意味もしくは範囲を限定しないことを理解されたい。網羅される本発明の実施形態は、この発明の概要ではなく、特許請求の範囲により定義される。この発明の概要は、本発明の様々な態様の高いレベルの概要であり、以下の発明を実施するための形態の項でさらに記載される概念のいくつかを導入する。この発明の概要は、特許請求される主題の重要または不可欠な特徴を特定することを意図せず、特許請求される主題の範囲を決定するために切り離して使用されることも意図しない。本主題は、本明細書全体の適切な部分、一部または全部の図面、及び各請求項を参照することにより理解されるものである。
【０００５】
本発明は、アルミニウム合金フィン素材を、自動車産業で利用されるものなどの、例えば熱交換器で使用される熱交換器フィンの生産にとって好適にする特徴及び特性の組み合わせを保有する改善されたアルミニウム合金フィン素材を提供する。一例において、本発明の実施形態による改善されたアルミニウム合金フィン素材は、自動車用放熱器のための軽量熱交換フィンの生産にとって好適である、所望の厚さ（ゲージ）のシート形態に生成され得る。本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材は、ろう付けされ得、ろう付け前、最中、及び後に、それを自動車用熱交換器用途にとって魅力的とする強度特徴を示す。より具体的に、本発明の実施形態による改善されたアルミニウム合金フィン素材は、ろう付け中のフィンの粉砕問題を低減するろう付け前の強度特徴を保有する。本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材は、熱交換器用途にとって好適な十分に高い熱伝導率も保有し、熱交換器の腐食中、犠牲的手法でフィンが作用するのに十分にマイナスである腐食電位を有する。要するに、本発明の実施形態による改善されたアルミニウム合金フィン素材は、好適なろう付け前後の強度、熱伝導率、及び自動車フィン交換器用途にとって好適な陽極の腐食電位値の組み合わせを保有する。同時に、本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材は、少なくとも部分的にリサイクルに優れた投入アルミニウムから生成され得る。より具体的に、本発明の実施形態による改善されたアルミニウム合金フィン素材は、非アルミニウム構成物、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＺｎのレベルを含有し、これらは、投入金属としてある特定のスクラップアルミニウム内で見出されるこれらの要素のレベルと適合する。
【０００６】
本発明の実施形態による改善されたアルミニウム合金フィン素材は、シート形態に生成される。材料を生成するために、本発明は、鋳造するステップ、圧延するステップ、またはアニーリングするステップのうちの１つ以上を組み込む、改善されたアルミニウム合金フィン素材を生成するための方法を提供する。いくつかの実施形態において、改善されたアルミニウム合金フィン素材の生成中利用される方法ステップが、材料に有益な特性及び特徴を与えることを理解されたい。よって、アルミニウム合金フィン素材を生成するための方法は、いくつかの事例において、材料そのものを記載し、定義するために利用され得る。したがって、方法ステップを使用する、記載される本発明の実施形態は、本発明の範囲内に含まれる。例えば、いくつかの実施形態において、本発明の改善されたアルミニウム合金フィン素材は、冷間加工された形態に生成され、それは、得られた材料の歪み硬化した、改善された引張り強度特徴をもたらす。一実施形態において、本発明のアルミニウム合金フィン素材は、望ましいろう付け前のテンパー、例えばＨ１４テンパーを生成するために、直接チル鋳造すること及び冷間加工すること（冷間圧延すること）を伴う方法により生成され得る。いくつかの他の実施形態において、改善されたフィン材アルミニウム合金材料は、Ｈ１６、Ｈ１８、または他のＨ１Ｘのテンパーなどの様々な他の歪み硬化されたろう付け前のテンパーに生成され得る。アルミニウム合金フィン素材を生成するための方法は、直接チル鋳造後に熱間圧延すること、及び最終の冷間圧延するステップ前（例えば、中間の冷間圧延するステップと最終の冷間圧延するステップとの間）に中間アニーリングすることも伴い得る。
【０００７】
本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材は、様々な用途、例えば熱交換器のためのフィンを製造するために使用され得る。一例において、本発明の改善されたアルミニウム合金フィン素材は、高性能で軽量自動車用熱交換器にとって有用である。より一般的に、本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材は、放熱器、凝縮器、及び蒸発器などの自動車の熱交換器で使用され得る。上記で考察されたように、本発明の改善されたアルミニウム合金フィン素材を生成するための組成物及び方法は、それを熱交換器フィンの製造にとって好適なものにする有益な特徴及び特性の組み合わせを保有する材料を導き出す。例えば、本発明のアルミニウム合金フィン素材は、以下の特徴、すなわち、引張り強度及びろう付け後の耐たわみ性などのろう付け前後の機械的特性、熱伝導率、ならびに腐食電位のうちの１つ以上の有益な組み合わせを明示する。しかし、本発明の改善されたアルミニウム合金フィン素材の使用及び適用は、自動車用熱交換器に限定されず、他の使用が考えられる。本発明のアルミニウム合金フィン素材の特徴及び特性は、自動車用熱交換器フィンの生産以外への使用及び適用にも有益であり得ることを理解されたい。例えば、本発明の改善されたアルミニウム合金フィン素材は、熱交換器を利用し、ろう付けすることにより生成される、暖房、換気、及び空調（ＨＶＡＣ）で利用されるデバイスなど様々なデバイスの製造のために使用され得る。
【０００８】
本発明は、アルミニウム合金を含む。本発明の１つの典型的な実施形態は、約０．９〜１．２重量％のＳｉ、０．３〜０．５重量％のＦｅ、０．２０〜０．４０重量％のＣｕ、１．０〜１．５重量％のＭｎ、０〜０．１重量％のＭｇ、及び０．０〜３．０重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含む、アルミニウム合金である。本発明のもう１つの典型的な実施形態は、約０．９〜１．２重量％のＳｉ、０．３〜０．５重量％のＦｅ、０．２０〜０．４０重量％のＣｕ、１．０〜１．５重量％のＭｎ、０〜０．１重量％のＭｇ、及び０．２〜３．０重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含む、アルミニウム合金である。別の典型的な実施形態は、約１．０〜１．１５重量％のＳｉ、０．３〜０．５重量％のＦｅ、０．２０〜０．４０重量％のＣｕ、１．０〜１．５重量％のＭｎ、０〜０．１重量％のＭｇ、及び０．０〜３．０重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含む、アルミニウム合金である。本発明のアルミニウム合金のいくつかの他の例は、以下、すなわち、約０．９〜１．２重量％のＳｉ、０．３〜０．３８重量％のＦｅ、０．２０〜０．４０重量％のＣｕ、１．０〜１．５重量％のＭｎ、０〜０．１重量％のＭｇ、及び０．０〜３．０重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含むアルミニウム合金；約０．９〜１．２重量％のＳｉ、０．３〜０．５重量％のＦｅ、０．３５〜０．４重量％のＣｕ、１．０〜１．５重量％のＭｎ、０〜０．１重量％のＭｇ、及び０．０〜３．０重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含むアルミニウム合金；約０．９〜１．２重量％のＳｉ、０．３〜０．５重量％のＦｅ、０．２０〜０．４０重量％のＣｕ、１．２〜１．４重量％のＭｎ、０〜０．１％のＭｇ、及び０．０〜３．０重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含むアルミニウム合金；約０．９〜１．２重量％のＳｉ、０．３〜０．５重量％のＦｅ、０．２０〜０．４０重量％のＣｕ、１．０〜１．５重量％のＭｎ、０〜０．１重量％のＭｇ、及び１．５〜２．５％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含むアルミニウム合金；約１．０〜１．１５重量％のＳｉ、０．３〜０．３８重量％のＦｅ、０．３５〜０．４０重量％のＣｕ、１．２〜１．４重量％のＭｎ、０〜０．１重量％のＭｇ、及び１．５〜２．５重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含むアルミニウム合金；ならびに約１．０〜１．１重量％のＳｉ、０．３７〜０．４２重量％のＦｅ、０．２７〜０．３３重量％のＣｕ、１．３〜１．３５重量％のＭｎ、０．０４〜０．０５重量％のＭｇ、及び１．５〜１．６重量％のＺｎを、残りのＡｌ及び≦０．１５重量％の不純物とともに含むアルミニウム合金である。本発明のアルミニウム合金中、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、またはＮｉのうちの１つ以上は、０重量％、０．０５重量％未満、０．０４重量％未満、０．０３重量％未満、０．０２重量％未満、または０．０１重量％未満で存在し得る。
【０００９】
本発明のいくつかの実施形態において、アルミニウム合金は、ろう付け前条件で測定される少なくとも２００ＭＰａ、またはろう付け後に測定される少なくとも１５０ＭＰａのうちの１つまたは両方の極限引張り強度を有する。一例において、アルミニウム合金は、ろう付け前条件で測定される２００〜２２０ＭＰａ、またはろう付け後に測定される１５０〜１６０ＭＰａのうちの１つまたは両方の極限引張り強度を有する。別の例において、アルミニウム合金は、ろう付け前条件で測定される約２１０ＭＰａ、またはろう付け後に測定される約１５０ＭＰａのうちの１つまたは両方の極限引張り強度を有する。本発明のアルミニウム合金は、ろう付け後に測定される−７４０ｍＶ以下の腐食電位を有し得る。例えば、アルミニウム合金は、ろう付け後に測定される約−７５０ｍＶの腐食電位を有し得る。アルミニウム合金は、ろう付け後に測定される４３〜４７ＩＡＣＳ（純銅の伝導率１００％に対する、国際軟銅規格）の伝導率を有し得る。
【００１０】
本発明の実施形態によるアルミニウム合金は、アルミニウム合金を直接チル鋳造してインゴットにすることと、直接チル鋳造後にインゴットを熱間圧延することと、熱間圧延後にアルミニウム合金を中間厚さに冷間圧延することと、冷間圧延後に中間厚さに圧延されたアルミニウム合金を２００から４００℃の間（２００〜４００℃）の温度で中間アニーリングすることと、中間アニーリング後に、２０〜４０％の冷間加工％（ＣＷ％）を達成するようにアルミニウム合金を冷間圧延して、７０〜１００μｍ、７０〜９０μｍ、７５〜８５μｍ、または７７−８３μｍの厚さを有するシートをもたらすことと、を含む、方法により生成され得る。上述の方法で達成されるＣＷ％は、３０〜４０％であり得る。中間アニーリングは、３２０から３７０℃の間（３２０〜３７０℃）、２９０から３６０℃の間（２９０〜３６０℃）、または３４０から３６０℃の間（３４０〜３６０℃）の温度で行われ得る。中間アニーリング時間は、３０〜６０分であり得る。本発明の実施形態は、本発明のアルミニウム合金を作製する上記の方法を含む。
【００１１】
本発明の実施形態は、本発明のアルミニウム合金を含む、物体及び装置、例えば熱交換器を含む。熱交換器は、自動車の熱交換器であり得る。熱交換器は、放熱器、凝縮器、または蒸発器であり得る。本発明の実施形態は、本発明の合金を含む物体及び装置を作製するための方法も含む。かかる方法の一例は、本発明のアルミニウム合金から製作された少なくとも１つの第１のアルミニウム合金形態を、第２のアルミニウム合金形態とろう付けすることにより接合することを含む、熱交換器の作製方法であり、これは、２つ以上のアルミニウム形態を一緒に組み立てて、固定することと、毛管作用により、２つ以上のアルミニウム形態の間に接合部が作成されるまで、２つ以上のアルミニウム形態をろう付け温度まで加熱することと、を含む。熱交換器フィンならびに他の物体及び装置の製作のための本発明のアルミニウム合金の使用も、本発明の範囲内に含まれる。本発明の他の目的及び利点は、本発明の実施形態の以下の発明を実施するための形態で明らかになるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
とりわけ、本明細書は、革新的なアルミニウム合金材料を記載する。これらの革新的なアルミニウム材料は、単数形または複数形で、「アルミニウム合金」と称され得る。本明細書に記載される革新的なアルミニウム材料は、望ましい厚さを達成するように熱間及び／または冷間圧延するステップを伴う方法によりシートとして製作され得る。よって、本発明のアルミニウム合金材料は、単数形または複数形で、「シートアルミニウム合金」、「アルミニウム合金シート」、「シート」、「片」としてか、または他の関連用語により称され得る。本出願の実施形態による革新的なアルミニウム合金材料は、熱交換器装置のためのフィンの生産にとって好適であり、よって、「フィン材」、「フィン材アルミニウム合金」、「フィン生産のためのアルミニウム合金」、「熱交換器フィンのためのアルミニウム合金」、「アルミニウム合金フィン素材」、「アルミニウム合金フィン材」、「フィン材合金」、及び他の関連用語に名付けられ得る。
【００１３】
アルミニウム合金フィン素材の特性は、それらの組成に基づいて多様化する。本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材は、いくつかの有利な特性を保有する。本発明のアルミニウム合金フィン素材は、シートの形態に生成され、それを、熱交換器用途のためのフィンを製造するのに好適とする厚さ（ゲージ）ならびにろう付け前、最中、及び後の強度の組み合わせを保有する。本発明の実施形態によるアルミニウム合金材料は、フィン材生成にとって好適な熱伝導率及び腐食電位も保有する。
【００１４】
本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材は、既知のフィン材合金と比較して、Ｃｕ、Ｓｉ、及びＦｅのうちの１つ以上のより高い含有量を含有し得る。本発明のアルミニウム合金フィン素材の組成及び／またはその生成方法は、ろう付け中のフィン粉砕の低減、より高いろう付け後の強度、改善された熱伝導率、改善された耐たわみ性、及び増加した陽極の腐食電位などの、材料の改善された特性を導く。本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材は、フィン材生成のために使用される既知の合金と比較して、改善された強度、熱伝導率、及び腐食電位のうちの１つ以上を保有する。本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材中の相対的に高レベルの非アルミニウム構成物は、それが、リサイクルに優れたアルミニウムを組み込む投入金属から生成されることを可能にし、異なる金属投入を可能にする。
【００１５】
本発明のいくつかの実施形態において、アルミニウム合金フィン素材は、最終の冷間圧延するステップの前に、熱処理（中間アニーリング）ステップを含む方法により生成される。中間アニーリングは、約３０分から２時間（いくつかの実施形態において、約１〜２時間の間）、２００〜４００℃の温度で実施される。中間アニーリング後に、指定された厚さの低減を導く冷間圧延するステップが続く（本明細書において、後で定義される「冷間加工％」）。本発明のいくつかの実施形態において、方法ステップの上記の組み合わせ（中間アニーリングの後に冷間圧延）は、ろう付け前の強度の増加及び改善された粗いろう付け後の粒子構造をもたらし、これは、本発明の実施形態による改善されたアルミニウムフィン素材の改善された耐たわみ性を導き、熱伝導率及び腐食電位にも影響を与え、よって特徴及び特性の好都合な組み合わせを有する材料を導く。
組成物
【表１】
2019189944.tif 000002
【表２】
2019189944.tif 000003
【００１６】
本発明の実施形態によるアルミニウム合金の組成は、表１ａ及び１ｂに例示される。Ｓｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、及びＺｎの含有量は、表１ａで示される限度から選択された下限範囲及び上限範囲により定められた範囲となり得る。下限範囲は、表現「以上」（≧記号）もしくは「超え」（＞記号）、または「〜から」、「より高い」などの他の関連記号及び表現により表され得る。上限範囲は、表現「以下」（≦記号）、「未満（ｌｅｓｓ  ｔｈａｎ）」（＜記号）、または「〜まで」、「未満（ｌｅｓｓ  ｔｈａｎ）」などの他の関連記号及び表現により表され得る。「〜の間」、「〜の範囲で」などの他のタイプの表現も、範囲を表すために使用され得る。範囲が上限範囲のみにより表されるとき、かかる範囲内のいくつかの例において、当該要素が存在し得ないか、検出可能量で存在し得ないか、またはアルミニウム合金の分野では慣習的に十分に意味があるとして認識されないかかる低量で存在し得ることを理解されたい。
【００１７】
本明細書に記載される合金の様々な実施形態において、主要な要素は、アルミニウム（Ａｌ）であり、時に「残りのＡｌ」と称されることを理解されたい。言い換えれば、用語「残りの」は、本明細書に記載されるアルミニウム合金中の主要なアルミニウム（Ａｌ）含有量を記載するために使用され得る。本明細書に記載される合金は、記述されない場合、様々な不可避な不純物を含み得ることも理解されたい。いくつかの非限定的な例において、各不純物の含有量は、最大０．０５重量％を構成し得る。いくつかの他の非限定的な例において、不純物の総含有量は、最大０．１５重量％を構成し得る。例えば、各不純物の含有量は、０重量％、０．０５重量％未満、０．０４重量％未満、０．０３重量％未満、０．０２重量％未満、または０．０１重量％未満であり得、全ての不純物の総含有量が最大０．１５重量％を構成し得る。不純物のいくつかの非限定的な例は、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、またはＮｉである。合金の様々な構成物のレベルは、様々な検討を使用して本明細書全体を通して記載される範囲内で選択され得、そのうちのいくつかが以下で考察される。
【００１８】
Ｓｉ：とりわけ、Ｓｉ含有量は、アルミニウム合金の溶融温度に影響を与える。Ｓｉの含有量を増加させることは、アルミニウム合金の溶融点を低減させる。したがって、アルミニウム合金フィン材をろう付け可能にするために、合金のＳｉ含有量は、合金がろう付けサイクルの間に溶融しないように十分に低くあるべきである。対照的に、合金中の相対的に高いＳｉ含有量は、マトリックスの有益な分散質の強化及び合金の改善された強度特徴をもたらすＡｌＭｎＳｉ分散質の形成を導く。本発明の実施形態によるフィン材合金中で使用されるＳｉ含有量は、上記の要因のバランスを保つ。本発明の実施形態によるアルミニウム合金は、例えば０．９〜１．０、０．９〜１．１、０．９〜１．１５、０．９〜１．２、０．９〜１．２５、０．９〜１．３、０．９〜１．３５、０．９〜１．４、０．９〜１．４５、０．９〜１．５、１．０〜１．１、１．０〜１．１５、１．０〜１．２、１．０〜１．２５、１．０〜１．３、１．０〜１．３５、１．０〜１．４、１．０〜１．４５、１．０〜１．５、１．１〜１．１５、１．１〜１．２、１．１〜１．２５、１．１〜１．３、１．１〜１．３５、１．１〜１．４、１．１〜１．４５、１．１〜１．５、１．１５〜１．２、１．１５〜１．２５、１．１５〜１．３、１．１５〜１．３５、１．１５〜１．４、１．１５〜１．４５、１．１５〜１．５、１．２〜１．２５、１．２〜１．３、１．２〜１．３５、１．２〜１．４、１．２〜１．４５、１．２〜１．５、１．２５〜１．３、１．２５〜１．３５、１．２５〜１．４、１．２５〜１．４５、１．２５〜１．５、１．３〜１．３５、１．３〜１．４、１．３〜１．４５、１．３〜１．５、１．３５〜１．４、１．３５〜１．４５、１．３５〜１．５、１．４〜１．４５、１．４〜１．５、または１．４５〜１．５重量％のＳｉを含み得る。
【００１９】
Ｃｕ：固溶体中のＣｕは、アルミニウム合金の強度を増加させる。Ｃｕ含有量を増加させることは、Ｍｎを備え、ろう付け中溶解し、Ｍｎを固溶体中に放出させる、ＡｌＭｎＣｕ分散質を含有するＣｕの形成も導き得る。この方法は、改善されたろう付け後の強度をもたらす。本発明の実施形態によるフィン材合金の相対的に高いＣｕ含有量は、費用削減及びリサイクル能力の増加を可能にする。本発明の実施形態によるアルミニウム合金は、例えば０．２〜０．２５、０．２〜０．２７、０．２〜０．３、０．２〜０．３５、０．２〜０．４、０．２〜０．４５、０．２５〜０．２７、０．２５〜０．３、０．２５〜０．３３、０．２５〜０．３５、０．２５〜０．４、０．２５〜０．４５、０．２７〜０．３、０．２７〜０．３３、０．２７〜０．３５、０．２７〜０．４、０．２７〜０．４５、０．３〜０．３３、０．３〜０．３５、０．３〜０．４、０．３〜０．４５、０．３３〜０．３５、０．３３〜０．４、０．３３〜０．４５、０．３５〜０．４、０．３５〜０．４５、または０．４〜０．４５重量％のＣｕを含み得る。
【００２０】
Ｚｎ：Ｚｎは典型的に、アルミニウム合金に添加されて、腐食電位を尺度の陽極端に向かわせる。本発明の実施形態によるフィン材アルミニウム合金中、最大３重量％の相対的に高いＺｎ含有量が、増加したＳｉ及びＣｕ含有量による腐食電位の移動を補い、よって、より陽極の腐食電位をもたらし、本合金から製造されたフィンが犠牲的に作用すること及び熱交換器の管材を保護することを可能にし、よって、熱交換器全体の耐腐食性を改善する。本発明の実施形態によるアルミニウム合金は、例えば０．０〜１．０、０．０〜１．５、０．０〜１．６、０．０〜１．７、０．０〜２．０、０．０〜２．５、０．０〜３．０、０．０〜３．５、０．２〜１．０、０．２〜１．５、０．２〜１．６、０．２〜１．７、０．２〜２．０、０．２〜２．５、０．２〜３．０、０．２〜３．５、０．２１〜１．０、０．２１〜１．５、０．２１〜１．６、０．２１〜１．７、０．２１〜２．０、０．２１〜２．５、０．２１〜３．０、０．２１〜３．５、１．０〜１．５、１．０〜１．６、１．０〜１．７、１．０〜２．０、１．０〜２．５、１．０〜３．０、１．０〜３．５、１．５〜１．６、１．５〜１．７、１．５〜２．０、１．５〜２．５、１．５〜３．０、１．５〜３．５、１．６〜１．７、１．６〜２．０、１．６〜２．５、１．６〜３．０、１．６〜３．５、１．７〜２．０、１．７〜２．５、１．７〜３．０、１．７〜３．５、２．０〜２．５、２．０〜３．０、２．０〜３．５、２．５〜３．０、２．５〜３．５、または３．０〜３．５重量％のＺｎを含み得る。
【００２１】
Ｍｎ：固溶体中のＭｎは、アルミニウム合金の強度を増加させるが、腐食電位をより陰極状態にも向かわせる。（ＦｅＭｎ）−Ａｌ６またはＡｌ１５Ｍｎ３Ｓｉ２分散質は、微細で濃厚な分散液中に存在するとき、粒子強化によりアルミニウム合金の強度を増加させる。組成及び凝固速度に応じて、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ、及びＳｉは、凝固中組み合わさって、様々な金属間構成物、すなわち微細構造中の粒子、例えば２〜３つの例を挙げると、Ａｌ１５（Ｆｅ  Ｍｎ）３Ｓｉ２、またはＡｌ５ＦｅＳｉ、またはＡｌ８ＦｅＭｇ３Ｓｉ６を形成する。より高いＭｎ含有量、特により高いＦｅ含有量との組み合わせは、粗いＭｎ−Ｆｅ金属間構成物の形成を導き得る。本発明の実施形態によるアルミニウム合金は、例えば１．０〜１．１、１．０〜１．２、１．０〜１．３、１．０〜１．３５、１．０〜１．４、１．０〜１．５、１．０〜１．１、１．１〜１．２、１．１〜１．３、１．１〜１．３５、１．１〜１．４、１．１〜１．５、１．２〜１．３、１．２〜１．３５、１．２〜１．４、１．２〜１．５、１．３〜１．３５、１．３〜１．４、１．３〜１．５、１．３５〜１．４、１．３５〜１．５、または１．４〜１．５重量％のＭｎを含み得る。
【００２２】
Ｆｅ：アルミニウム合金中、Ｆｅは、Ｍｎ、Ｓｉ、及び他の要素を含有し得る金属間構成物の一部であり得る。粗い金属間構成物の含有量に影響を及ぼすためにアルミニウム合金中のＦｅ含有量を制御することはしばしば有益である。本発明の実施形態によるアルミニウム合金は、例えば０．２５〜０．３、０．２５〜０．３５、０．２５〜０．３７、０．２５〜０．３８、０．２５〜０．４、０．２５〜０．４２、０．２５〜０．４５、０．２５〜０．５、０．３〜０．３５、０．３〜０．３７、０．３〜０．３８、０．３〜０．４、０．３〜０．４２、０．３〜０．４５、０．３〜０．５、０．３５〜０．３７、０．３５〜０．３８、０．３５〜０．４、０．３５〜０．４２、０．３５〜０．４５、０．３５〜０．５、０．３７〜０．３８、０．３７〜０．４、０．３７〜０．４２、０．３７〜０．４５、０．３７〜０．５０、０．３８〜０．４、０．３８〜０．４２、０．３８〜０．４５、０．３８〜０．５、０．４〜０．４２、０．４〜０．４５、０．４〜０．５、または０．４５〜０．５重量％のＦｅを含み得る。
【００２３】
Ｍｇは、固溶体強化によりアルミニウムの強度に貢献する。本発明の実施形態によるアルミニウム合金は、例えば０〜０．０１、０〜０．０２、０〜０．０３、０〜０．０４、０〜０．０５、０〜０．０６、０〜０．０７、０〜０．０８、０〜０．０９、０〜０．１、０．０１〜０．０２、０．０１〜０．０３、０．０１〜０．０４、０．０１〜０．０５、０．０１〜０．０６、０．０１〜０．０７、０．０１〜０．０８、０．０１〜０．０９、０．０１〜０．１、０．０２〜０．０３、０．０２〜０．０４、０．０２〜０．０５、０．０２〜０．０６、０．０２〜０．０７、０．０２〜０．０８、０．０２〜０．０９、０．０２〜０．１、０．０３〜０．０４、０．０３〜０．０５、０．０３〜０．０６、０．０３〜０．０７、０．０３〜０．０８、０．０３〜０．０９、０．０３〜０．１、０．０４〜０．０５、０．０４〜０．０６、０．０４〜０．０７、０．０４〜０．０８、０．０４〜０．０９、０．０４〜０．１、０．０５〜０．０６、０．０５〜０．０７、０．０５〜０．０８、０．０５〜０．０９、０．０５〜０．１、０．０６〜０．０７、０．０６〜０．０８、０．０６〜０．０９、０．０６〜０．１、０．０７〜０．０８、０．０７〜０．０９、０．０７〜０．１、０．０８〜０．０９、０．０８〜０．１、０．０９〜０．１重量％のＭｇを含み得る。
【００２４】
本発明の実施形態によるアルミニウム合金中、スクラップ投入アルミニウム中で見出される不純物を期待して、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、またはＮｉが意図的に添加されない。本発明の実施形態によるアルミニウム合金中、かかる不純物は、０％、０．０５％未満、０．０４％未満、０．０３％未満、０．０２％未満、または０．０１％未満であり得るが、但し、全ての不純物の合計が、０．１５％を超えないことを条件とする。フィン材アルミニウム合金組成物のいくつかの典型的な実施形態は、本明細書の「発明の概要」の項に記載される。
アルミニウム合金フィン素材の作製方法
【００２５】
本明細書に記載されるアルミニウム合金フィン素材を作製または製作する方法、ならびに本発明のアルミニウム合金フィン素材を使用して物体を製作するための方法も、本発明の範囲内に含まれる。本明細書に記載されるアルミニウム合金フィン素材は、本明細書に記載される技術的ステップの少なくともいくつかを含む方法により製作され得る。本明細書に含まれる方法の記述が、そうであると具体的に記載されない限り、特許請求される本発明の実施形態については限定的ではないことを理解されたい。本明細書に記載される方法ステップは、様々な方法で組み合わせ及び修正され得、アルミニウム合金またはアルミニウム形態、及びかかる合金からの物体を製作するために好適に利用される。本明細書に明白に記載されていないが、冶金学ならびにアルミニウム加工及び製作の分野で一般的に利用される方法ステップ及び条件も、本発明の範囲内にある方法に組み込まれ得る。本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材は、以下で考察される方法ステップ及び条件を利用し得る。
【００２６】
アルミニウム合金フィン素材を生成するための方法は、直接チル（ＤＣ）鋳造を利用して、アルミニウム合金をインゴットにし得る。ＤＣ鋳造後に、本方法は、インゴットを熱間圧延することを含む。ＤＣ鋳造により生成されたインゴットは、熱間圧延のために予熱される。熱間圧延の予熱温度及び時間は、完成したフィン材がろう付けされた後に、より大きな粒子サイズ及び高強度を保つために細かく制御される。本発明の実施形態による方法において、熱間圧延に関して、インゴットは、最大１２時間、好適な加熱速度、例えば５０℃／時間で、炉の中で最大５００℃、例えば４５０〜４８０℃に予熱され得、次いで、４５０〜５００℃、例えば４７０〜４８０℃の温度を、５〜７時間維持する（「ソーク」または「ソーキング」）。予熱及びソーク後に、インゴットは、２〜１０ｍｍ（例えば、３〜５ｍｍまたは３．５〜４ｍｍ）の厚さに熱間圧延され得、これは、熱間圧延後に「出口ゲージ」と称され得る。
【００２７】
アルミニウム合金フィン素材を生成するための方法は、冷間圧延して、所望の厚さ（ゲージ）及び材料の他の特性を生成するステップを含む。例えば、熱間圧延するステップの後に、熱間圧延されたアルミニウム合金は、複数の冷間圧延パスを含み得る初期冷間圧延するステップの間、１〜２ｍｍ、例えば１ｍｍ以下の厚さまたはゲージ（初期冷間圧延ゲージ）に冷間圧延され、次いで中間の冷間圧延するステップの間、１００〜２００μｍの厚さまたはゲージ（中間の冷間圧延ゲージ）にさらに冷間圧延され、これも、複数のパスを含み得る。熱間圧延ゲージ、望ましい最終の厚さ、及び以下で考察される他の特性に応じて、アルミニウム合金は、所望のゲージを達成するために、より多くのまたはより少ない冷間圧延パスを必要とし得る。この冷間圧延パスの数は限定されず、例えばシートの最終の望ましい厚さ及び材料の他の特性に応じて、好適に調節され得る。
【００２８】
中間の冷間圧延後に、アルミニウム合金フィン素材を生成するための方法は、本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材の所望の特性を生成するために、中間アニーリングするステップを含む。用語「中間アニーリング」は、冷間圧延するステップの間に適用される熱処理を指す。本発明に関連して、中間アニーリングは、中間の冷間圧延ステップと最終の冷間圧延ステップとの間に適用される。中間アニーリングは、アルミニウム合金を約約２００〜約４００℃、例えば約３００〜約３７５℃、約３２５〜約３５０℃、約３４０〜約３６０℃、約２９０〜約３６０℃、または約３４５〜約３５０℃の温度（「中間アニーリング温度」）に加熱すること、及び３〜５時間、例えば約４時間、中間アニーリングの温度を維持し、その後、冷却することを伴う。約２００〜約４００℃の温度を維持する時間は、「ソーク」または「ソーキング」とも称され得る。ソーク前後に材料を加熱及び冷却するために、４０〜５０℃／時間、例えば５０℃／時間の一定速度が適用される。中間アニーリング条件は、様々な点でアルミニウム合金フィン素材の構造及び特性に影響を与える。例えば、より高い中間アニーリング温度は、より低いろう付け後の強度を導き得る。したがって、中間アニーリング条件は、アルミニウム合金フィン素材の望ましい特性をもたらすために本明細書で指定された範囲内で選択される。
【００２９】
中間アニーリング後に、最終の冷間圧延が、最終の冷間圧延するステップ（複数の冷間圧延パスを含み得る）の間、２０〜４５％、２５〜４０％、２０〜４０％、２０〜３５％、２５〜３５％の冷間加工％（ＣＷ％）を達成するように行われる。
【数１】
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最終の冷間圧延するステップ後に、本発明のアルミニウム合金フィン素材は、約７０〜１００μｍ、７０〜９０μｍ、７５〜８５μｍ、または７７〜８３μｍの厚さ（ゲージ）を保有する。
【００３０】
最終の冷間圧延するステップは、アルミニウム合金フィン素材の構造及び特性に影響を与える。例えば、ＣＷ％が増加するにつれて、アルミニウム材料のろう付け前の強度（ろう付け前条件で測定される極限引張り強度（ＵＴＳ）、降伏強度（ＹＳ）、またはその両方）が増加する。したがって、利用されるＣＷ％は、アルミニウム合金フィン素材の望ましい特性を達成するために本明細書で指定された範囲内で調節される。
【００３１】
本発明のアルミニウム合金フィン素材の生成方法は、「歪み硬化された」、「冷間加工された」、及び／または「Ｈ１Ｘ」テンパー（例えば、Ｈ１４テンパー）を有するかもしくは「Ｈ１Ｘ」テンパー（例えば、Ｈ１４テンパー）であると記載され得るアルミニウム材料を導く。いくつかの例において、本発明における実施形態による改善されたフィン材アルミニウム合金材料は、Ｈ１４、Ｈ１６、またはＨ１８テンパーに生成され得る。特性の特定の範囲は、テンパー識別記号に関連することを理解されたい。テンパー識別記号は、材料のろう付け前の特性を指すことも理解されたい。
特性
【００３２】
本発明の実施形態によるアルミニウム合金フィン素材は、いくつかの有利な特性、特徴、またはパラメータを保有する。これらの特性は、別個にまたは様々な組み合わせで、本明細書に記載されるアルミニウム合金材料を、熱交換器のためのフィンの生成に使用することを可能にする。しかし、本発明の範囲は、具体的な使用または用途に限定されず、アルミニウム合金フィン素材の特性は、様々な他の用途にとって有利であり得ることを理解されたい。これらの特性のいくつかが、以下で考察される。いくつかの他の特性は、具体的に記載され得ないが、本発明のアルミニウム合金フィン素材の組成及び／または本発明のアルミニウム合金フィン素材の製作のために利用される生成方法に従い得る。
【００３３】
本発明のアルミニウム合金材料のいくつかの実施形態は、シートとして、例えば７７〜８３μｍの厚さのシートとして製造される。アルミニウム合金シートは、Ｈ１Ｘテンパー（例えば、Ｈ１４、Ｈ１６、またはＨ１８テンパー）に生成され得る。本発明の実施形態によるアルミニウム合金材料は、製造される、以下の特性、すなわち、ろう付け前条件で測定される２１０ＭＰａ以上（言い換えれば、少なくとも２１０ＭＰａ）もしくは２１０〜２２０ＭＰａのＵＴＳ、ろう付け後に測定される１５０ＭＰａ以上（言い換えれば、少なくとも１５０ＭＰａ）もしくは１５０〜１６０ＭＰａのＵＴＳ、ろう付け後に測定される２５〜３３ｍｍの耐たわみ性、ろう付け後に測定される４２〜４８、４３〜４７、もしくは４４〜４５ＩＡＣＳの伝導率、（「腐食電位」とも称され、標準カロメル電極（ＳＣＥ）に対する）−７４０ｍＶ以下（例えば、−７５０ｍＶ）の開路電位腐食値、及び／または粗いろう付け後の粒子微細構造のうちの１つ以上を任意の組み合わせで保有し得る。「ろう付け後（ｐｏｓｔ−ｂｒａｚｅ）」とも称され得る、「ろう付け後（ａｆｔｅｒ  ｂｒａｚｉｎｇ）」または「ろう付け後（ｐｏｓｔ−ｂｒａｚｉｎｇ）」に測定されるパラメータは、アルミニウム合金試料が、５９５〜６１０℃の温度に加熱され、約２０分の間、室温に冷却される、シミュレーションしたろう付けサイクル後に測定される。「ろう付け前」パラメータとも称される、ろう付け前（ｂｅｆｏｒｅ  ｂｒａｚｉｎｇ）（「ろう付け前（ｐｒｅ−ｂｒａｚｉｎｇ）」または「ろう付け前（ｐｒｅ−ｂｒａｚｅｄ）」の条件で）に測定されるパラメータは、材料を任意のろう付けサイクルにかける前か、またはかけること無しに測定される。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態のアルミニウム合金フィン素材は、改善された強度及び伝導率を有し、より低い腐食電位値を示す。本発明のアルミニウム合金フィン素材を記載するために本明細書で使用される、用語「伝導率」及び関連用語、ならびに表現は、文脈に応じて、熱（熱（ｈｅａｔ））伝導率または導電率を指し得る。明白に定義されないとき、用語「伝導率」は常時ではないが概して、導電率を指す。ＩＡＣＳ単位で表現される伝導率は、導電率である。上記の特性及び利点は、本発明のアルミニウム合金フィン素材を、以下でより詳細に考察される様々な使用及び用途で有利に利用することを可能にする。
使用及び用途
【００３５】
本明細書に記載されるアルミニウム合金フィン素材は、例えば熱交換器に限定されない様々な用途で使用され得る。一実施形態において、アルミニウム合金フィン素材は、放熱器、凝縮器、及び蒸発器などの自動車用熱交換器で使用され得る。しかし、本発明の改善されたアルミニウム合金フィン素材の使用及び適用は、自動車用熱交換器に限定されず、他の使用が考えられる。例えば、本発明の改善されたアルミニウム合金フィン素材は、熱交換器を利用し、ろう付けすることにより生成される、暖房、換気、及び空調（ＨＶＡＣ）で利用されるデバイスなど様々なデバイスの製造のために使用され得る。本明細書に記載されるアルミニウム合金フィン素材の使用及び用途は、本明細書に記載されるアルミニウム合金で製作されるかまたはそれらを含む物体、形態、装置、及び類似の物として本発明の範囲内に含まれる。かかる物体、形態、装置、及び類似の物を製作、生成、または製造するための方法も、本発明の範囲内に含まれる。
【００３６】
本明細書に記載されるアルミニウム合金は、ろう付けすることにより金属表面を接合することを必要とする製作または製造プロセスにとって好適である。ろう付けすることは、充填剤金属が、溶融点を超えて加熱され、毛管作用により２つ以上の密接する部品の間に散布される金属接合方法である。ろう付けにおけるアルミニウム合金の使用、ならびに関連方法、及びろう付けすることを伴う製造プロセスに従って製作された物体などの結果は概して、「ろう付け用途」と称される。本発明のいくつかの実施形態による熱交換器の部品は、製造プロセス中、ろう付けすることにより接合される。ろう付けする間、充填剤金属は、溶融し、毛管作用により、ろう付けされている構成要素間の接触点に流すのに利用可能である充填剤金属になる。
【００３７】
本明細書に記載されるアルミニウム合金フィン素材を使用して製作され得る１つの典型的な物体は、熱交換器である。熱交換器は、２〜３つの例を挙げると、管材、板、フィン、ヘッダー、及び側方支持部を含む部品を組み立てることにより生成される。例えば、放熱器は、管材、フィン、ヘッダー、及び側方支持部から造られる。Ａｌ−Ｓｉ合金で覆われていないという意味である典型的に裸であるフィンを除いて、熱交換器の全ての他の部品は典型的に、１つまたは２つの側方がろう付け被覆加工で覆われている。組み立てられると、熱交換器ユニットは、結束によるか、またははんだ付け及びろう付けによりユニットを一緒にするためのデバイスにより固定される。ろう付けすることは一般的に、ユニットにトンネル炉を通過させることによりもたらされる。ろう付けすることは、バッチまたは半バッチ方法で、溶融塩中に浸漬させることによっても行われ得る。ユニットは、毛管作用により接合部が作成されるまで、５９０℃〜６１０℃のろう付け温度に加熱され、適切な温度でソークされ、次いで、充填剤金属の固相線未満に冷却される。加熱速度は、炉のタイプ及び生産される熱交換器のサイズによる。本明細書に記載されるアルミニウム合金フィン素材を使用して製作され得る物体のいくつかの他の例は、蒸発器、放熱器、加熱器、または凝縮器である。
【００３８】
以下の実施例は、それらの限定を一切の構成せずに、しかし同時に、本発明をさらに例示するために役立つ。その反対に、再分類をそれらの様々な実施形態、修正、及び等価物にする必要があり得、それらは、本明細書の記述を読んだ後に、本発明の真意から逸脱することなく、当業者にそれら自体を提案し得ることを明確に理解されたい。
実施例１
【００３９】
１．０〜１．１重量％のＳｉ、０．３７〜０．４２重量％のＦｅ、１．５〜１．６重量％のＺｎ、１．３〜１．３５重量％のＭｎ、０．２７〜０．３３重量％のＣｕ、０．０４〜０．０５重量％のＭｇを、残りのアルミニウム及び不可避な不純物とともに含む、アルミニウム合金を、インゴットにＤＣ鋳造した。インゴットを、１２時間、５０℃／時間の加熱速度で４８０℃に予熱し、４６０〜４８０℃で６時間ソークし、３．５〜４ｍｍの厚さに熱間圧延した。次に、シートを、約１ｍｍの厚さに冷間圧延し、次いで約１２３μｍの中間厚さに冷間圧延し、その後、ソーク前後に適用された５０℃／時間の一定加熱及び冷却速度で、３５０℃で４時間のソークを伴う中間アニーリング処理を行い、その後、３５ＣＷ％に相当する約８０μｍの最終ゲージに冷間圧延した。得られた合金材料は、ろう付け前条件で約２２０ＭＰａ、及びろう付け後で約１５０〜１６０ＭＰａの最小極限引張り強度を有した。合金材料は、約４４〜４５ＩＡＣＳのろう付け後の平均的な伝導率及びＡＳＴＭ  Ｇ６９標準当たり、測定される−７５０ｍＶの開路電位腐食値（対標準カロメル電極（ＳＣＥ））を有した。合金材料は、粗いろう付け後の微細構造及び２１．５ｍｍのたわみ値（同じ試料からの異なる片を使用する２つの測定値の平均）を示した。商業用ろう付けプロセスの温度時間プロファイルをシミュレーションするために、試料を、６０５℃の温度に加熱し、約２０分の間、室温に冷却するシミュレーションしたろう付けサイクルを適用後に、上記の特性を測定した。
実施例２
【００４０】
１．０〜１．１重量％のＳｉ、０．３７〜０．４２重量％のＦｅ、１．５〜１．６重量％のＺｎ、１．３〜１．３５重量％のＭｎ、０．２７〜０．３３重量％のＣｕ、０．０４〜０．０５重量％のＭｇを、残りのアルミニウム及び不可避な不純物とともに含む、アルミニウム合金を、インゴットにＤＣ鋳造した。インゴットを、１２時間、５０℃／時間の加熱速度で４８０℃に予熱し、４６０〜４８０℃で６時間ソークし、３．５〜４ｍｍの厚さに熱間圧延した。次に、シートを、約１ｍｍの厚さに冷間圧延し、次いで中間厚さに冷間圧延し、その後、２つの異なる温度で中間アニーリング処理した。中間アニーリングに関して、合金の試料を、ソーク前後に適用された５０℃／時間の一定加熱及び冷却速度で、３５０℃または５００℃のどちらか一方で４時間ソークにかけ、その後、４０ＣＷ％に相当する約８０μｍの最終ゲージに冷間圧延した。合金試料の耐たわみ値及びろう付け後の微細構造を、実施例１に記載されるシミュレーションしたろう付けサイクルを適用した後に調べた。３５０℃でのソークを伴う中間アニーリングで生成された合金試料（「第１の群」）は、粗いろう付け後の微細構造及び２４ｍｍの平均たわみ値を示した。対照的に、５００℃でのソークを伴う中間アニーリングで生成された合金試料（「第２の群」）は、第１の群より細かいろう付け後の粒子構造及び３２ｍｍの平均たわみ値を示した。第１の群の合金試料は、より低い温度でアニールされ、より高い耐たわみ値を示した。
【００４１】
上記の全ての特許、特許出願、公報、及び要約は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。本発明の様々な実施形態が、本発明の様々な目的の履行において記載されている。これらの実施形態が本発明の原理の単なる例示的なものであることを認識されたい。それらの多数の修正及び適合は、以下の特許請求の範囲に定義される本発明の真意及び範囲から逸脱することなく、当業者に容易に明らかになる。
【外国語明細書】
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