(57)【要約】  本発明は、ロウ付けのためのサイドイッチ材料を作るための方法に関し、−(重量％による): 0.5〜2.0% Mn, < 1.0% Mg, < 0.2% Si, < 0.3% Ti, < 0.3% Cr, < 0.3% Zr, < 0.2% Cu, < 3% Zn, < 0.2% In, < 0.1% Sn and < 0.7% (Fe+Ni), 残りはAl 及び<0.05%のそれぞれ避けられない汚染物を含む第１合金のコア層を提供するステップ、−(重量％による): < 0.2% Mn+Cr, < 1.0% Mg, 1.6〜5% Si, < 0.3% Ti, < 0.2% Zr, < 0.2% Cu, < 3 % Zn, < 0.2% In, < 0.1 % Sn 及び < 1.5% (Fe+Ni), 残りは Al 及び< 0.05%のそれぞれ避けられない汚染物を含む第２合金のバリア層を提供すること、−それらを貼り付けてサンドイッチ材料を形成するためその層を一緒に圧延するステップ；−コア層及びバリア層の両方中で、Ｓｉ内容量が０．４〜１％に等しくなるように、予め定められた温度で、且つ予め定められた時間でサンドイッチ材料を熱処理するステップ；−サンドイッチ材料を最終厚さまで圧延するステップ；を含む方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロウ付けのためのサンドイッチ材料を作る方法であって、以下のステップ、
−第１アルミニウム合金のコア層であって、（重量％による）、
Mn： 0.5〜2.0%, 好ましくは 0.8〜1.8%, 最も好ましくは、1.0〜1.7%
Mg： <= 1.0%, 好ましくは <= 0.3%,最も好ましくは、 <= 0.05%
Si： <= 0.2% 好ましくは <= 0.1%Si
Ti： <= 0.3%,
Cr： <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2%
Zr： <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2% 
Cu ：<= 0.2%, 好ましくは <= 0.1 %,
Zn： <= 3%
In： <= 0.2%
Sn： <= 0.1 %
Fe+Ni： <= 0.7%, 好ましくは <= 0.35%
残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第１アルミニウム合金のコア層を提供するステップ、
−第２アルミニウム合金のバリア層であって、（重量％による）、
Mn+Cr： <= 0.2% 
Si： 1.6〜5%,好ましくは 2〜4.5% 
Ti： <= 0.3%,好ましくは <= 0.2% 
Zr： <= 0.2% 
Cu： <= 0.2%,好ましくは <= 0.1 % 
Zn： <= 3 % 
In： <=0.2%
Sn： <= 0.1% 
(Fe+Ni) ：<= 1.5 % ,好ましくは <= 0.7%, 最も好ましくは 0.1〜0.35%
残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第２アルミニウム合金のバリア層を提供するステップ、
−それらを付着してサンドイッチ材料を形成するためその層を一緒に圧延するステップ；
−コア層及びバリア層の両方中で、Ｓｉ内容量が０．４〜１％に等しくなるように、予め定められた温度で、且つ予め定められた時間でサンドイッチ材料を加熱処理するステップ；
−サンドイッチ材料を最終厚さまで圧延するステップ；
を含む方法。
【請求項２】
加熱処理前の、前記サンドイッチ材料は、また、該サンドイッチ材料が所望の最終厚みよりも８％〜３３％厚くなるまで、好ましくは所望の最終厚みよりも８％〜２８％厚くなるまで、最も好ましくは所望の最終厚みよりも８％〜１６％厚くなるまで、冷間圧延されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
加熱処理後の、前記サンドイッチ材料は、所望の最終厚みの、８％〜３３％、好ましくは８％〜２８％の減少率で、最終厚みにまで冷間圧延されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４】
該加熱処理は、３５０℃〜５５０℃の間の温度で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
該加熱処理は、１〜２４時間で、行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
第１アルミニウム合金のコア層と２つの第２合金のバリア層を提供するステップを具備し、前記バリア層が、コア材料のいずれかの側上に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記バリア層又は層は、別の部分にロウ付けされるべきサンドイッチ材料の側上にサンドイッチ材料の最外層を構成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
0.4% <= Cs*x/100 + Ck*(100-x)/100<= 1.0%であって、
Ｃｋは、圧延前のシリコン含有量であって、Ｃｓは、圧延前のバリア層のシリコン含有量であって、そして、ｘは、一緒に圧延された後のサンドイッチ材料の総厚みの％における、バリア層の厚みであり、又は、２つのバリア層の場合には、バリア層の結合された厚みであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
xは、７μｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つによるサンドイッチ材料を作り、別の部分にサンドイッチ材料をロウ付けする、方法を具備するロウ付けされた製品を作るためのプロセス。
【請求項１１】
該バリア層は、ロウ付けの間再結晶化することを可能にし、サンドイッチ材料の圧延表面に平行な長さを有する粒子寸法を有し、それは少なくとも５０μｍであることを特徴とする請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
該サンドイッチ材料のコア層は、ロウ付け後に非結晶化又は部分的に結晶化された構造を有していることを特徴とする請求項１０又は１１のいずれか１つに記載のプロセス。
【請求項１３】
ロウ付け後の該サンドイッチ材料は、室温で少なくとも６０ＭＰａである降伏強度を有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載のプロセス。
【請求項１４】
ロウ付け後の該サンドイッチ材料は、３００℃でＲ＝０．１の引張荷重で百万負荷周期で３５ＭＰａよりも高い疲労強度を有していることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１つに記載のプロセス。
【請求項１５】
少なくとも１５０℃、又は好ましくは少なくとも２００℃、又は最も好ましくは、少なくとも２５０℃に達する作動温度の請求項１０〜１４のいずれか１つに記載のプロセスを経由して作られたロウ付けされた製品の応用。
【請求項１６】
請求項１〜９のいずれか１つに記載された方法により作られた、ロウ付けのためのサンドイッチ材料。
【請求項１７】
請求項１０〜１４のいずれか１つに記載されたプロセスにより作られた、ロウ付けされた製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ロウ付け、ロウ付けされた製品を作るための工程、及びロウ付けされた製品のための応用を意図したサンドイッチ材料の製造の方法に関する。本発明は、その方法により製造されたサンドイッチ材料と、その工程で製造されたロウ付けされた製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムは、ロウ付けによる製品の製造のためによく使用される材料である。アルミニウムは、様々な合金化材料、例えば、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｓｉを追加することにより合金化されることができ、そしてアルミニウム合金の強度は、粒子の分離により又はアルミニウムで固溶体を形成する合金化材料により影響を受ける。
【０００３】
上述の種類のロウ付けのための材料は、ロウ付けの前にそれを冷間加工することによりロウ付け後に所定の高い強度を有することができ、すなわち、２００℃以下の温度で、圧延又は伸張させることで、強度を増加させ、このようにして、ロウ付けで増加した強度を失わないようにする。これは、材料が、ロウ付けを伴う加熱処理中に完全に再結晶することを防ぐ。そのような材料は、さらに、３００℃までを含む高い温度で使用される場合に、疲労及びクリープに高い抵抗を与えることができる。高い温度でのこの高い強度は、冷間加工中に充分に低い程度の変形を選択することにより再結晶化のための駆動力を下げること、及び、充分に大きな量の単位体積当たりの粒子を作ることにより減速力を増大させることに、より作られる。
【０００４】
ロウ付けのための材料は、高いシリコン量の合金のロウ付け層をコートされることができる。ロウ付けにおいて、そのような材料は、別の部分に接触して配置され、ロウ付け炉で加熱される。ロウ付け層における高いシリコン含有量は、ロウ付け層を、下にあるコア層よりも低い温度で溶かし、毛細管力及び表面張力の違いにより流れ出し、そして他の部分にロウ付けされた継ぎ目を形成することを引き起こす。
【０００５】
別の変形のロウ付け材料は、ロウ付け層を全然有していないが、そのような層を備えた材料にロウ付けされている。例えば、そのような材料は、薄いアルミニウムシートから折り畳まれている自動車用ラジエータのような、熱交換器中のいわゆるランクに使用されることができる。熱交換器を製造する際、そのランクは、ロウ付け被覆管に接して配置され、そしてロウ付け炉で加熱されて、その管の上のロウ付け層が融けて、毛細管力と表面張力の差異により流れ出し、ランクと管の間でロウ付けされた継ぎ目を形成するようにする。
【０００６】
例えば自動車用ラジエータのような、気体／液体熱交換器中のランクの主要な機能は、その管の中にある液体から気体に熱を伝導させることである。ランクは、大抵、追加の目的も有している。ロウ付けは、非常に高い温度で行われるので、その材料は、それ自身の重量により引き起こされる機械的なストレスによってのみクリープ変形が起こりうる。ランクは、崩壊するほど柔らかくなってはならず、むしろ熱交換器の形状を維持することを幾分か助ける。この観点からランクの容量、すなわちそれらの「偏向抵抗」は、ある長さ、例えば５０ｍｍ、の固定した細長い一片により６００℃にまで加熱された炉の１つの端部で水平に、測定される。自由端部の偏向は、炉が冷却されたときに測定される。熱交換器の能力について、ランクがこの高い圧力に抵抗することを助ける作業中にその管の中で起こることができる高い圧力に抵抗することも重要である。もし、ランクが高い温度でも良好な強度を有していれば、その管はより薄くでき、それは、熱交換器の重量が少なくなることを意味する。
【０００７】
もし、ロウ付けされている部品の材料が、そのロウ付けの融点に達する前のロウ付け温度に加熱される場合に、再結晶化されず、ロウ付けからのシリコンは、ロウ付けされている材料を貫通する。これは、例えばランクのような、薄いシート中に、溶融する及び崩壊する又は、代替的に、不完全な又はみすぼらしい大きな孔を伴ったロウ付けされた継ぎ目を形成する、危険が伴う。シリコンの貫通は、拡散、外側層の溶融、又はいわゆる「液体フィルムマイグレーション」により起こる（参照、例えば、A. Wittebrod, S. Desikan, R. Boom, L. Katgerman, Materials Science Forum Vols. 519-521 , (2006) pp. 1 151-1 156)。
【０００８】
したがって、ロウ付け中に再結晶しない上記についてのロウ付け材料は、バリア層を有しなければならない。幾つかの層からなる材料は、サンドイッチ材料として適切に知られている。バリア層の機能は、ロウ付け中にロウ付けから下にあるコア材料に貫通することを減少させることであり、それにより、良好なロウ付けされた継ぎ目の形成を確実にし、コア材料が融け始めないようにする。シリコン貫通は、特に粒界で容易に起こる。したがって、少ない粒界があるようにするために、大きな粒子が、バリア層中に形成される必要がある。
【０００９】
例えば、高い量のマンガンを含んでいるような、通常の高強度ロウ付け材料での１つの問題は、その腐食特性が最良というわけではないことである。鉄、マンガン、及びアルミニウムを伴う金属間粒子は、湿潤設定中に孔を生ずる、周辺のアルミニウムマトリックスよりも、不活性である。合金化材料且つまた低鉄分としての鉄及びシリコンのみを有する商業的には純粋なアルミニウムは、この観点からは、はるかに良好な特性を有している。したがって、バリア層及びコア層は、サンドイッチ材料が良好な腐食特性を有するように、構成されることができることが勧められる。
【００１０】
もし、空気／水熱交換器中の管が腐食してくると、それらが漏れ出てくるので、それを防がなければならない。したがって、その管に対してより低い電気ポテンシャルを有して、いわゆるカソード防食を提供するように、亜鉛がランク中の合金に通常追加されている。もちろん、これは、ランク上より大きな全体的な腐食になる。しかし、これは、受け入れ可能でありえ、それはランクのより早い溶解をもたらす粒間腐食及び穿孔が起こらないためである。さらに腐食特性を改善する１つの方法は、コア層の電気化学ポテンシャルを増大させることである。これは、例えば、銅、マンガン、又は固溶体中で電気化学ポテンシャルを増大させ且つロウ付け工程中に固溶体中に配置される他の合金化材料を使用することにより、なされることができる。
【００１１】
既知の種類のロウ付け材料に伴う１つの問題は、それらが高い温度で十分な疲労強度及びクリープ抵抗を欠くことである。もし、検査中に温度が高く、２００℃を上回っていれば、材料のクリープ抵抗の疲労ストレスについての寿命も、少し高いストレスの下に、限られる。金属間分離は高い温度で強度に非常に貢献するので、それらが安定し、時間に対して早すぎる溶解がされないことが重要である。これは、再結晶されないコア材料にとって特に重要であり、分離が再結晶の進行を遅らせるからである。
【００１２】
１５０℃を越えて３００℃までの温度でより良好な疲労強度及びクリープ抵抗が必要な製品の２つの例は、自動車エンジンでリサイクルするためのインタークーラー及びエグゾーストガスクーラーである。これらの製品はサンドイッチ材料のロウ付けにより通常作られる。汚染ガスの排出削減及び効率の改善のため自動車エンジンへの増加した需要は、これらのクーラーが顕著に高い作動温度とガス圧力を受けることを意味している。これは、存在しているサンドイッチ材料が強度要件を満たしていないので、問題を引き起こす。１００℃よりも高い作動温度に達しない通常の自動車用のラジエータは、今日、強度の理由のために、相対的に重い材料寸法で作られている。重い重量は、高い燃料消費につながる。ラジエータに使用される大きな量の材料は、また、それらを製造するのにコストが高くつく。たとえ自動車ラジエータ中の管及び他の部品と比較してランクは薄いとしても、それらはまだラジエータの重量の大きな部分に達し、およそ４０％であり、したがって、それらの厚みが抑制されることができるように、それらが作動温度で良好な強度を有することが非常に重要である。
【００１３】
上の問題は、特許文献１（WO 2009/128766）に記載されている方法により熱交換器の管及び端部プレートのために解決されている。この方法において、コア層は、ロウ付け中に再結晶しないような、組成物を有している。ロウ付けからシリコンがコア層に貫通するのを防ぐため、バリア層は、圧延により付加されて、ロウ付け中に大きな粒子で再結晶するアルミニウム合金から構成される。１つの問題は、もしコア層とバリア層との間の変更抵抗に大きな違いがあり、且つ、もしバリア層が非常に厚い場合に、熱圧延中にコア層に固着するバリア層を得ることが難しいことである。酸素フリーアルミニウム表面は、空気と接触すると、非常に早く酸素により覆われる。固着を得るため、酸素のない金属表面が、コア層とバリア層の両方に作られなければならず、それにより金属に対する金属接触を得る。これは、もし両方の層が変形されていれば、圧延により作られる表面引き延ばしにより達成される。例えば、もしコア層がバリア層よりもかなり硬ければ、そのとき、コア層は変形されない。
【００１４】
製造工程において、バリア層のプレートは、コア合金のインゴットの１つの側又は両側上に配置される。工業圧延工程において、良好な生産量のため、このサンドイッチパックの組み合わされた厚みは、６０ｃｍの厚みである。そして、各圧延孔型中において相対的に小さな減少で圧延を始める必要がある。加工ロールの直径と及びサンドイッチパックの厚みとの間の比は小さいので、これは、主要な厚み減少及びこのような表面伸張は、サンドイッチパックの表面の近くで起こることを意味している。もし、バリア層が厚ければ、表面伸張は、バリア層とコアインゴットの間の境界層において小さく、その層を一緒にくっつくことができるのは困難である。さらに大きな問題は、多くの厚みの減少は、表面で起こるので、バリア層はコア層よりもさらに長くされる。これは、コア層の前及び後ろの両方にバリア層を外に押す。そして、これらの突出した部品は、切り落とされなければならず、それは工程の効率性を低める。さらに、バリア層は、コア層を越えて側方に押し出され、それは、完成したシートの幅に渡ってバリア層の厚みに変化があるものを得ることを意味する。したがって圧延されたシートの縁部は、剥ぎ取られて廃棄されなければならない。それらの厚みはバリア層で薄すぎるからである。これは、さらに、その工程の生産量を減少させる。もちろん、もしバリア層がコア層よりも柔らかければ、それは良くあることであるが、質の悪い生産の問題がさらに強調される。０．１ｍｍよりも大抵薄く、０．０５ｍｍの薄さにされることができる、例えば熱交換器ランクのような、非常に薄いシートにおいては、この問題は、さらにより厳しくなる。これは、バリア層が働くには、それは、少なくとも０．００７ｍｍの厚みを要し、それが厚みの大きな部分を占めることを意味する。そして、特にコア層がバリア層よりもかなり硬い場合、熱交換器−熱圧延−のため薄いシートを製造する伝統的な方法が良好な生産高を有することは難しい。もしバリア層が全厚みの２０％よりも厚い場合に、圧延中に層を一緒に全て貼り付けるようにすることは困難である。
【００１５】
圧延中に主に材料を硬くするのは、多くの硬い金属間粒子のその含有量である。固溶体中の合金元素は、また、変形に対して抵抗を増大させる。サンドイッチ材料において、コア層は、再結晶させないように、多くの粒子を有するべきであり、その一方、バリア層は、比較的に低い温度で、大きな粒子寸法で再結晶させるように、少ない粒子を有するべきである。このように、層の間の硬さの差異は、それらが一緒に圧延される場合に、大きくされることがあり、そして、これは良好な生産を得るためには避けなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】国際公開第2009/128766号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本願発明の１つの主な目的は、特にクリープ及び疲労のために、低い及び高い温度の両方で高い強度を有して高い生産高でなされるロウ付けのためのサンドイッチ材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的は、独立特許請求項１によるロウ付けのためのサンドイッチ材料を作るための方法により達成される。本発明の実施形態は、従属請求項２〜９により規定される。
【００１９】
本発明のさらなる目的は、良好な腐食特性と前述の高い強度を有するサンドイッチ材料を提供することである。これは、本発明の、電気化学ポテンシャルが表面に向かって減少し、ロウ付けられた熱交換器中の、外側に露出した表面、いわゆるバリア層が、少ない金属間粒子を有していることにより、達成される。
【００２０】
本発明は、また、圧延工程において良好な生産高を、そして低い温度と高い温度の両方でサンドイッチ材料に対して高い強度を提供するロウ付けのためのサンドイッチ材料を作るための方法を含む。これは、より薄い材料が使われることができることで可能であり、それは、材料節約及び、さらには、車両のための熱交換器において、より低い重量及びそれゆえ減少された燃料消費を意味する。
【００２１】
本願発明のさらなる目的は、低い及び高い温度の両方で高い強度を有するサンドイッチ材料からなるロウ付けされた製品を提供することである。この目的は、特許請求項１０によるロウ付けされた製品の製造のための工程により達成される。その工程の実施形態は、従属特許請求項１１〜１４により規定される。
【００２２】
本発明はまた、上述の工程で作動温度が１５０℃を超え、好ましくは２００℃を超え、最も好ましくは２５０℃を超えることにより、作られたロウ付け製品の応用をも要請している。
【００２３】
上述の工程により製造されたロウ付け製品は、また、好ましく、例えば１００℃までのような、より低い作動温度で使用されることができ、そこでは、通常よりも薄い材料が、材料投入又は重量及び燃料消費を節約するために使用されることができる。
【００２４】
本発明は、ロウ付けのためのサンドイッチ材料であって、第１のアルミニウム合金のコア層、及び第２のアルミニウム合金のバリア層を備え、該バリア層と該コア層は一緒に圧延される前に、同じ歪み耐性を実質的に有し、そのサンドイッチ材料は、以下のステップ、
−第１の合金のコア層であって、（重量％による）、0.5〜2.0%, 好ましくは 0.8〜1.8%, 最も好ましくは、1.0〜1.7%の Mn, <= 0.2% 好ましくは <= 0.1%の Si, <= 0.3%の Ti, <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2%の Cr, <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2% のZr, <= 0.2%, 好ましくは <= 0.1 % のCu, <= 3%の Zn, <= 0.2%の In, <= 0.1 % のSn 及び<= 0.7%, 好ましくは <= 0.35%, の(Fe+Ni), <= 1.0%, しかしフラックスを伴う不活性ガス下でロウ付けするため<= 0.3%, 最も好ましくは、 <= 0.05% のMg, そして残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第１の合金のコア層を提供するステップ、
−第２の合金のコア層であって、（重量％による）、<= 0.2% Mn+Cr, 1.6〜5%,好ましくは 2〜4.5% Si, <= 0.3%,好ましくは<= 0.2% Ti, <= 0.2% Zr, <= 0.2%,好ましくは<= 0.1 % Cu, <= 3 % Zn, <= 0.2% In, <= 0.1 % Sn 及び <= 1.5%,好ましくは <= 0.7%, 最も好ましくは 0.1〜0.35% (Fe+Ni), <= 1.0%, しかしフラックスを伴う不活性ガス下でロウ付けするため <= 0.3%, 最も好ましくは<= 0.05% Mg, そして残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第２の合金のコア層を提供するステップ、
−それらを付着してサンドイッチ材料を形成するためその層を一緒に圧延するステップ；
−コア層及びバリア層の両方中で、Ｓｉ内容量が０．４〜１％に等しくなるように、予め定められた温度で、且つ予め定められた時間でサンドイッチ材料を熱処理するステップ；
−サンドイッチ材料を最終厚さまで圧延するステップ；
により製造されることができる。
【００２５】
コア層は、マンガンの高い含有量を有し、それは高い変形抵抗を有していることを意味するが、それはシリコンの低い含有量を有するため分散質の数がより低く、したがってもしシリコン含有量が高かった場合よりも熱圧延中の変形抵抗は低くなる。バリア層は、高い含有量のシリコンを有し、その変形抵抗は低いシリコン含有量のものよりも高いことを意味しており、コア及びバリア層のための変形抵抗は、したがって、より低い程度と異なり、実質的に生産高が増大し、一緒に圧延される場合に、付着を容易にする。コア層のマグネシウム含有量は、さらに変形抵抗の差異を減少させるように、バリア層中よりも低くされる。
【００２６】
最初のステップにおいて、コア層がサンドイッチ材料を形成するため１つ側又は両方の側上のバリア層と一緒に圧延される。これは、熱圧延により、なされるのが勧められる。そしてサンドイッチ材料は、冷間圧延されることができる。冷間圧延の程度はサンドイッチ材料の最終厚み及び所望の材料特性により決定される。勧められるのは、サンドイッチ材料は、それが、最終厚みより８％から３３％厚くなるまで、勧められるのは、最終厚みより８％から２８％厚くなるまで、より良好には最もよい結果のため最終厚みより８％から１６％厚くなるまで、圧延される。
【００２７】
そして、サンドイッチ材料は、３５０℃〜５００℃の温度で、それが再結晶して、バリア層からのシリコンがコア層に拡散するのに十分な長さで、加熱処理される。この加熱処理は、これ以降、「中間アニール」と呼ばれる。コア層中のマンガンは、小さな再結晶阻害のAl-Si-Mn-分離、いわゆる分散質中に、高い程度まで、分離される。中間アニール後のシリコン含有量は、コア層及びバリア層中で、０．４〜１％の範囲のレベルにあるべきである。中間アニールのための時間は、その材料の寸法及び中間アニール温度に依存し、それは、１〜２４時間が勧められる。１％未満のシリコン含有量を保持することにより、その層は、融けることが防がれ、０．４％の最小含有量は、分散質のおかげで、コア層は、５９０〜６１０℃で最も行われることの多い最終材料のロウ付けの間、完全に再結晶することがない。上述の中間アニールのあと、サンドイッチ材料は、冷間圧延により、その最終厚みまで加工される。最終加工の程度は、最終製品中の所望の材料特性及びサンドイッチ材料が前段階でどの程度加工されているかに依存する。勧められるのは、その冷間圧延は、最終厚みの、8% - 33%, 好ましくは 8% - 28%, 最も好ましくは 8%-16%の程度の減少がなされることである。
【００２８】
圧延前のコア層は低含有量のシリコンを含んで、バリア層は高い含有量のシリコンを含むので、圧延の間の変形抵抗の差異は、そんなに大きくなく、それは圧延生産高が良好であることを意味する。そして、中間アニールが実行される場合、高密度量の分散質が、ロウ付け中に所望の再結晶阻害効果を与えるために、コア層中に形成される。もし、シリコンが、コア層中に高い含有量で存在すると、高密度量の分散質が形成され、高い変形抵抗を与える。分散質の再結晶阻害効果は、もし分散質が上述の中間アニールの間の工程中で後で形成されても、まだ得ることができる。
【００２９】
たとえその層が薄いとしても、バリア層は再結晶される。なぜなら、低いマンガン、ジルコニウム、及びクロム含有量は、かなり少ない分散質がバリア層中に形成されることを意味するからである。バリア層中の所望の粗さの粒子寸法は、鉄とニッケルの低い水準の含有量を保持することにより達成される。そのような材料は、ロウでコートされた表面にロウ付けするために特に適している。したがって、コア層から離れて面するバリア層の側上にどんな種類の他の層もないことが勧められる。
【００３０】
コア及びバリア層の変形抵抗が顕著に異なっていないことから、圧延産出高は非常に良好である。上述のサンドイッチ材料は、前述した圧延及び中間アニール後に幾つかの利点を提供し、バリア層は、ロウ付け温度に加熱された上で粗い粒子寸法で再結晶し、その上、ロウ付けからコアまでのシリコンの拡散は、実質的に減少する。コア層及びバリア層中の慎重に調製された合金含有量成分は、ロウ付け後に、コア層の再結晶を妨げることにより、高い温度で、サンドイッチ材料に良好な強度特性を与えることを助ける。したがって、材料は、３００℃までの温度で高い疲労強度と良好なクリープ強度を有する。ロウ付けの後、サンドイッチ材料は、非常に良好なロウ付けされた継ぎ目を有する。
【００３１】
サンドイッチ材料は、第１のアルミニウム合金のコア層、及びそのコア層の１つの側上に配置されている第２のアルミニウム合金のバリア層から構成されることができる。
【００３２】
サンドイッチ材料は、第１のアルミニウム合金のコア層、及びそのコア層の両側上に配置されている第２のアルミニウム合金の２つのバリア層から構成されることができる。
【００３３】
勧められることに、バリア層は、別の部分にロウ付けされるべきサンドイッチ材料の側上にサンドイッチ材料の外側層を構成する。そのような材料は、熱交換器においてランクとして使用するのに、薄いシートが非常に適している。
【００３４】
勧められることに、ロウ付けされる温度に加熱した後のバリア層は、圧延表面に平行に５０μｍよりも大きな粒子寸法で再結晶された構造を有し、それは、ロウ付けからコアへのシリコンの貫通を最小化し、それは代わりにより強いロウ付けされた継ぎ目に貢献する。
【００３５】
コア層は、ロウ付けの後に非再結晶化された又は部分的に再結晶化された構造を有する。コア層のこの構造は、サンドイッチ材料に高い強度を提供するために本質的である。
【００３６】
勧められることに、ロウ付け後のサンドイッチ材料は、３００℃でＲ＝０．１の引張荷重で１００万荷重周期で、３５ＭＰａよりも大きな疲労強度を有している。
【００３７】
勧められることには、サンドイッチ材料は、以下の条件に適合する：0.4% <= Cs x/100+Ck (100-x)/100 <= 1.0%,  ここで、圧延前の、コア層中のシリコン含有量は、Ck％、及びバリア層中のは、Ｃｓ％であり、バリア層の厚みは（又はまた２つのバリア層の結合された厚みは）、圧延後のサンドイッチ材料の全厚みのＸ％である。もし、条件が満たされたなら、コア中の所望の再結晶阻害の効果を達成して、ロウ付けの間にその層が融けることを防げる。
【００３８】
本発明は、ロウ付けのためのサンドイッチ材料を製造するための方法に関し、以下のステップを含み、
−第１の合金のコア層であって、（重量％による）、0.5〜2.0%, 好ましくは 0.8〜1.8%, 最も好ましくは、1.0〜1.7%の Mn, <= 0.2% 好ましくは <= 0.1%の Si, <= 0.3%の Ti, <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2%の Cr, <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2% のZr, <= 0.2%, 好ましくは <= 0.1 % のCu, <= 3%の Zn, <= 0.2%の In, <= 0.1 % のSn 及び<= 0.7%, 好ましくは <= 0.35%, の(Fe+Ni), <= 1.0%, しかしフラックスを伴う不活性ガス下でロウ付けするため<= 0.3%, 最も好ましくは、 <= 0.05% のMg, そして残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第１の合金のコア層を提供するステップ、
−第２の合金のコア層であって、（重量％による）、<= 0.2% Mn+Cr, 1.6〜5%,好ましくは 2〜4.5% Si, <= 0.3%,好ましくは <= 0.2% Ti, <= 0.2% Zr, <= 0.2%,好ましくは<= 0.1 % Cu, <= 3 % Zn, <= 0.2% In, <= 0.1 % Sn 及び <= 1.5%,好ましくは <= 0.7%, 最も好ましくは 0.1-0.35% (Fe+Ni), <= 1.0%, しかしフラックスを伴う不活性ガス下でロウ付けするため <= 0.3%, 最も好ましくは<= 0.05% Mg, そして残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第２の合金のコア層を提供するステップ、
−それらを付着してサンドイッチ材料を形成するためその層を一緒に圧延するステップ；
−コア層及びバリア層の両方中で、Ｓｉ内容量が０．４〜１％に等しくなるように、予め定められた温度で、且つ予め定められた時間でサンドイッチ材料を熱処理するステップ；
−サンドイッチ材料を最終厚さまで圧延するステップ；
を含んでサンドイッチ材料を作るための方法。
【００３９】
サンドイッチ材料は、シート、又はシートの表面に渡って厚みについて低い変化を有する様々な長さのプレート、に圧延されることができる。コア層とバリア層の間の変形抵抗の差がわずかであるので、その方法は、結果として、高い生産性と高い産出高のサンドイッチ材料の安全で合理的な製造を可能にする。
【００４０】
熱圧延前、第２アルミニウム合金のさらに別の層が、コア層の別の表面に配置されることができ、コア層は、両側上のバリア層により包囲されるようにできる。これは、両側上でロウ付けされることができるサンドイッチ材料を作る。
【００４１】
さらに、コア層が１つの側上にバリア層により且つ別の側上に腐食保護層により囲まれるように、特別な腐食防護特性を有するアルミニウム合金の層が、コア層の別の表面上に配置されることができる。
【００４２】
３５０℃〜５００℃で熱圧延することにより、層を一緒に圧延することがなされることが勧められる。
【００４３】
そしてサンドイッチ材料は冷間圧延される。冷間圧延の程度は、所望の最終厚みと最終製品中の所望の特性とを基に選ばれる。勧められることに、サンドイッチ材料は、それが最終厚みよりも８％〜３３％厚く、勧められるのは最終厚みよりも８％〜２８％厚く、特に最も良い結果のためには最終厚みよりも８％〜１６％厚くなるまで、圧延される。
【００４４】
さらなるステップにおいて、圧延されたサンドイッチ材料が、３００℃〜５００℃の高い温度で熱処理される。その温度は、勧められるのは、３５０℃〜５００℃であって、材料が加熱される時間は、材料の寸法及び特定の温度に依存する。勧められるのは、材料が、１〜２４時間の間で加熱されることである。加熱処理、いわゆる中間アニール、のおかげで、サンドイッチ材料の内部構造が変化して、全体の層が、再結晶化されて、バリア層からコア層へのシリコンの拡散が多くのAl-Mn-Si分離体の形態でマグネシウムが分離する結果となり、バリア層のシリコン含有量は１％以下に減少される。
【００４５】
サンドイッチ材料は、最終的に、通常冷間圧延により、さらに冷間加工を経て、最終厚みになる。最終加工の程度は、最終製品の所望の材料特性と、サンドイッチ材料がどの程度前のステップで加工されるかに依存する。勧められるのは、サンドイッチ材料が、最終厚みの、８％〜３３％、好ましくは８％〜２８％、最も好ましくは８％〜１６％、の減少程度で、最終厚みにまで加工される。冷間加工中、材料の内部構造は変えられて、その強度は増大する。この強度増加は、ロウ付けされた熱交換器中の材料に部分的に残っている。なぜなら、コア層は、ロウ付け中に完全に再結晶化しないからである。これはなぜなら、再結晶化のための駆動力は、中間アニール後の冷間加工のための低い減少程度のおかげで低いからであり、再結晶化のための阻害力は多くのAl-Mn-Si分離体により高いからである。ロウ付け温度に加熱する上でこれが再結晶化する場合に、冷間加工の低い減少程度はまた、バリア層中の粒子寸法を大きくさせる。これは、ロウ付けからのシリコンの貫通並びにバリア層及びコア層の溶融を妨げる。
【００４６】
７μｍ以上の厚みであるバリア層は、もしロウ付け中の加熱率が少なくとも２５℃／ｍｉｎであれば、ロウ付けからのシリコンの貫通に対する素晴らしい抵抗をもたらす。
【００４７】
本発明はまた、上述されたサンドイッチ材料を備えたロウ付けされた製品の製造のための工程に関し、そこでは、バリア層は、圧延表面に平行な長さであって、少なくとも５０μｍの長さを有する粒子寸法の再結晶化された構造を有する。ロウ付け温度に加熱する間に作られた、バリア層中の、再結晶化された、粗い粒子構造は、ロウ付けからコアへのシリコンのより少ない拡散に貢献し、それは、より強いロウ付けされた継ぎ目を製造し、ロウ付けの間のサンドイッチ構造中のバリア及びコア層の部分的溶融の危険を減少させる。コア層は、一緒に再結晶化せず、多くの分離体を含むので、ロウ付けされた製品が得られ、それは、サンドイッチ材料が、特に３００℃以下の高い温度で、高い強度と、非常に良好なクリープ及び疲労特性に寄与する。ロウ付けされた材料中のサンドイッチ材料は、歪んだ、非再結晶化された又は部分的に再結晶化された構造を具備するコア層を有し、そこでは、サンドイッチ材料は、少なくとも６０ＭＰａで室温でＲｐ０．２の降伏強度を有する。この製品のサンドイッチ材料は、良好な腐食抵抗を有しており、サンドイッチ材料は、バリア層よりも不活性のコア層と、少量の金属間粒子を含むバリア層とを有する。そのロウ付けされた製品は、好適には、熱交換器である。
【００４８】
本発明は、また、１５０℃を超えて、又は２００℃を超えて、又は２５０℃を超えて達する作業温度での、ロウ付け製品の応用に関する。その製品は、そのような応用のために特に適している。それは、高い温度での非常に良好な強度特性を有するからである。
【００４９】
ロウ付けされた製品は、また、動作温度が１００℃未満の熱交換器に特に適している。なぜなら、材料がこれらの温度で有する高い強度は、製品の材料がより薄くされることができ、低い重量の安い製品になるからである。その低い重量は、その製品が動力車で使用される場合には、特に有利である。なぜなら、その動力車の燃料消費がひいては減少されるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】中間アニール後で０．０７ｍｍに圧延した実施例１を通じたコア合金１及びバリア層合金２を具備する本発明によるサンドイッチ材料中、そのプレートの表面からその真ん中までの深さの関数として、シリコン及びマンガン含有量を示す図である。
【図２】実施例１中のコア合金１とバリア層合金２を備える本発明によるサンドイッチ材料中のバリア層（下部）とコア層の間の境界ゾーン中のロウ付けをシミュレートする加熱処理後の長手方向セクション中の微細構造を示す図である。
【図３】コア金属１と各側上のバリア層２を具備する本発明のサンドイッチ材料が、いわゆるランクの中に形成され、純粋なアルミニウムの中間層と、１０％Ｓｉを伴うアルミニウム合金のロウ付け層とを具備する、Al-Mn-合金からなるサンドイッチ材料の管にロウ付けされる場合に、形成された継ぎ目を通るセクション中の微細構造を示す図である。
【図４】走査型電子顕微鏡のいわゆる「後方散乱モード」で撮影された本発明のサンドイッチ材料の写真を示す図である。
【図５】ランクのための標準合金の強度に対する実施例２を通じたサンドイッチ材料のための温度と強度変化の比較を示す図である。
【図６】ランクのための標準合金の対応特性に対する実施例２を通じた本発明のサンドイッチ材料のための温度と疲労強度変化の比較を示す図である。
【図７】ランクのための標準合金の対応特性に対する実施例２を通じた本発明のサンドイッチ材料のための温度とクリープ強度変化の比較を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
発明者らは、高い温度でさえ、存在する材料と比較して非常に高い強度、非常に良好な腐食特性を有し、且つ高い生産性と高い産出高で製造されることができる、熱交換器のロウ付けのための薄いシートのためのサンドイッチ材料を製造する方法を発見した。
【００５２】
例えば、熱交換器中のランクシートのような薄いシート中のバリア層は、所望の保護機能を提供するため、少なくとも約７μｍと、厚い必要があり、したがって、それは、サンドイッチ材料の厚みのかなりの部分を占めるので、圧延工程中の不満足な産出高の問題は、この場合特に厳しい。しかし、必要な厚みは、ロウ付けの間の温度／時間に依存する。高い温度で長い時間は、より厚いバリア層を要求する。
【００５３】
異なる硬さの層の圧延での実験は、もし、３５０℃〜５００℃の範囲の熱圧延の間に、層の硬さがそんなに違わなければ、熱圧延産出高が顕著に改善されることを示す。
【００５４】
もし、３５０℃〜５００℃の範囲の温度でバリア層の最大変形抵抗が、コア材料の最大変形抵抗と大きく異ならなければ、熱圧延の間、層間の付着は顕著に促進される。酸素フリーアルミニウム表面は、それが空気に接触する場合、非常に素早く酸素でコートされる。したがって、付着を達成するには、酸素がない金属表面が、圧延の間、層の間で金属と金属の接触が達成されるようにするため、圧延の間コア層とバリア層の両方上で作られることが必要である。もし、バリア層及びコア層が、略同じ変形抵抗を有していれば、それらの表面は、圧延の間大まかに同じペースで膨張される。これは、すべての時間に表面の間で金属接触を保証し、それらの間で良好な付着を達成する。
【００５５】
もし、例えば、マグネシウム、又は銅のような、溶液中に維持されることができる合金化する材料の高い含有量を使用することが可能であれば、バリア層は、溶液硬化により硬く製造されることができる。例えば、フラックスを伴う不活性ガスロウ付けのような、あるロウ付け方法において、もしマグネシウムの含有量が高すぎると良好なロウ付け特性を達成することができない。高い銅含有量は、管にロウ付けされているランクシートで使用されることができない。なぜなら、それは、管の腐食を増大させることに繋がる高い電気ポテンシャルを作るからである。別の方法としては、粒子を形成する合金化物質を追加することがありうる。これは、あまり好ましくない。なぜなら、たとえ、それが薄く、再結晶化の駆動力が低いとしても、シリコンの拡散率が高くなる前に、ロウ付け温度に加熱される際に、バリア層は、粗い粒子で再結晶化するように想定されているからである。
【００５６】
したがって、１つの問題は、熱圧延の間に十分に高い変形抵抗を提供し、また、ロウ付け温度まで加熱された場合に粗い粒子寸法で再結晶する材料になるバリア層のための組成物を見つけることである。実験は、バリア層における粒子寸法が細かければ細かいほど、そしてバリア層が薄ければ薄いほど、ロウ付けからのシリコンがコアに入り込むことを止めることが困難であることを示している。したがって、バリア層の合金化材料の選択は、圧延容量及び再結晶化特性の観点から非常に限られている。再結晶化してシリコン貫通に対して必要な防護をすることができるのにバリア層に必要な厚みは、ロウ付けの間の加熱率に依存する。
【００５７】
本願発明においてバリア層のシリコン含有量は、圧延工程の間、高く、それは、多くの粒子及びかなりのシリコンを溶液中に作り出し、それが高い変形抵抗を与える。コア合金中のシリコン含有量は、圧延工程の間低く、それはより少ない粒子及びしたがって低い変形抵抗を与える。バリア層は、ロウ付け温度に加熱される際、熱圧延前に、再結晶化すべきである。バリア層の最小化厚みは、ロウ付けの間、その所望の機能及び加熱率を基に選ばれる。コア層に必要とされる粒子の高い密度は、ロウ付けの間再結晶化しないため、上述の中間アニールの間で最終圧延の前、引き起こされる。このアニールの間、バリア層のシリコン含有量が減少され、それは、ロウ付け中にそれが融けず、且つまた腐食特性は、実質的に合金組成がより純粋なアルミニウムになるという点で改善されることを意味する。
【００５８】
本発明によるサンドイッチ材料において、中間アニール後最終寸法へ圧延する前にコア合金は、単位体積当たり大きな量の粒子を有し、再結晶化に反対する大きな阻害力及び高い温度で疲労及びクリープに対する非常に高い耐性をもたらす。
【００５９】
見られるように、高い温度で良好な強度特性を有し且つ高い生産量及び良好な産出高で圧延することにより加工されることができるサンドイッチ材料を得るために、合金化金属を正確に選択すること、並びに、コア層及びバリア層の合金化含有量をバランスさせることが重要である。続いて、サンドイッチ材料の個々の合金化元素の効果を記載する。
【００６０】
シリコンは、特に高い変形率で、変形抵抗に寄与をする。中間アニール前のコア層のシリコン含有量は、＜＝０．２；好ましくは、＜＝０．１重量％であり、コア及びバリア層のシリコン含有量を一様にすることが想定されている。バリア層において、熱圧延の間はコア層中の変形抵抗に等しい変形抵抗を与えて、中間アニールの間で最終厚さに圧延する前、コア層中の多くの粒子におけるマンガンの分離に貢献するため、シリコン含有量は高くするべきである。しかしシリコン含有量は、ロウ付けの間、コア層とバリア層が融けるほど高くすべきではない。好ましくは、コア及びバリア層の間のシリコン含有量を一定になるようにデザインされた、熱処理前のバリア層のシリコン含有量は、１．６〜５．０重量％であるべきである。勧められるのは、シリコン含有量は、バリア層中で、２．０〜４．５重量％である。
【００６１】
もしマグネシウムが、固溶体中に又は経年変化でＭｇ２Ｓi分離体を形成することにより存在すれば、マグネシウムは、溶液硬化により材料の強度を増加させる。マグネシウムは、さらに、高い温度で圧延の間に変形抵抗を増加させ、それは、バリア層中に有利に使用されることができることを意味する。もし、その含有量が高すぎると、ロウ付けするための能力は、表面上の厚い酸化マグネシウム層の形成のために、減少され、さらに、ロウ付け温度で、材料の溶解の危険があり、それは、コア層のマグネシウム含有量が、１．０重量％に限られることの原因となる。フラックスと共に不活性ガスロウ付けする間、マグネシウムは、フラックスと反応し、それは、ロウ付けの能力を減少させる。ロウ付けするための能力は、マグネシウム含有量の増大と共に減少させられる。コア層中のマグネシウムは、加熱処理及びロウ付け中に、バリア層へ拡散する。したがって、もし材料がフラックスと不活性ガスロウ付けするために使用されるべきときは、コア層のマグネシウム含有物は、０．３重量％に限られ、好ましくは０．０５重量％に限られる。
【００６２】
バリア層において、コア層と同じ理由のため、マグネシウム含有量は、通常１．０重量％に限られる。現在最も通常のロウ付け方法−フラックスとの不活性ガスロウ付け−において、バリア層は、約０．３重量％よりも、より高いマグネシウムの含有量を有すべきではない。なぜなら、マグネシウムは、フラックスの機能に負の効果を有するからである。したがって、もし材料がフラックスと不活性ガスロウ付けのために使用される場合には、バリア層のマグネシウム含有量は、＜＝０．３重量％、好ましくは、＜＝０．０５重量％であるべきである。もし材料が真空ロウ付けされるべき場合には、０．３重量％よりも高い含有量が許容されることができる。
【００６３】
亜鉛が、材料の電気的ポテンシャルを下げるために使用され、それは、非常によく、熱交換器の管のカソード保護をもたらすために使用される。３％までのＺｎがコア及びバリア層に使用されることができる。
【００６４】
ジルコニウムは、変形抵抗を増加させ、そして再結晶化に対する抵抗を増加させる。０．３重量％までのジルコニウムは、コア層の組成物に追加されることができる。ジルコニウムは、主に、小さなＡｌ３Ｚｒ粒子として分配され、その粒子は、再結晶化と、ロウ付けの後材料中に大きな粒子を作ることを防ぐ。ＡＬ３Ｚｒ粒子は、３００℃を超える、非常に高い温度ですら安定であるので、それらは、高い温度で疲労及びクリープ強度を増加させる。０．３重量％よりも上では、粗い分離物が形成され、それは材料の成形性に負の影響がある。好ましくは、コア層中のそのＺｒ含有量は、０．２重量％までに限られる。Ｚｒは、変形抵抗を増大させるのを助けるので、コア層中のＺｒ含有量の選択は、圧延の間に増大する変形抵抗の増大の負の効果と、ロウ付けの間の再結晶化抑制の増大及びロウ付けされた製品の強度の増大の正の効果との妥協である。バリア層において、ジルコニウム含有量は、０．２重量％を超えるべきではない。なぜなら、ロウ付けの間バリア層が再結晶化することを許容してシリコン進入に対する所望の保護を提供するものよりも高くすることはできないからである。
【００６５】
チタニウムは、強度を増大させ、コア層中に０．３重量％まで存在することができる。バリア層においては、チタニウムは、０．３重量％まで、好ましくは＜＝０．２重量％まで存在することができる。これらの含有量のチタニウムは、再結晶化を阻害させることができる分離体を形成しないので、高い温度で圧延している間バリア層の変形抵抗を増大させるために使用されることができる。
【００６６】
固溶体中のマンガンは、強度、変形抵抗、及び腐食硬さを増大させる。分離体中のマンガンは、強度を増大させる。５００℃未満の温度で適した加熱処理をしたマンガンは、平均直径が０．５μｍ未満の、小さな分離体、いわゆる分散質を形成し、それは、変形抵抗を増大し、ロウ付けの間再結晶化を阻害し、そして、低い及び高い温度で、強度を増大させる。コア層中のマンガン含有量は、０．５〜２．０％、好ましくは、０．８〜１．８％、最も好ましくは、１．０〜１．７％であるべきである。バリア層においては、マンガン＋クロム含有量が０．２重量％を超えないようにすべきである。なぜなら、バリア層は、ロウ付け温度で再結晶化しなければならないからである。
【００６７】
鉄及びニッケルは、腐食抵抗について負の効果を有し、偏向に対する抵抗、ロウ付け材料からのシリコンの侵入、及びコア層の再結晶化について更に高い程度の負の効果を有する。これは、鉄及びニッケルが、再結晶化のための核として役立つ粗い分離体を形成するからであり、それは、粒子寸法をより小さくする。したがって、コア層中において、Ｆｅ＋Ｎｉ含有量は、コア層中０．７重量％、好ましくは、０．３５重量％に限られるべきである。バリア層において、含有量は、１．５重量％に限られるが、有利には、０．７重量％未満にすべきである。勧められるのは、その含有量は、バリア層に０．１０〜０．３５重量％である。
【００６８】
０．２重量％よりも高い含有量の銅は、管と熱交換器のその他の重要な部品が、腐食の立ち位置から望まない電気的ポテンシャル勾配を引き起こして、バリア層がより不活性になることがあるという不利益を有している。したがって、コア及びバリア層の銅含有量は、０．２重量％を超えるべきではなく、好ましくは０．１重量％を超えるべきではない。
【００６９】
ジルコニウム及びマンガンのように、クロムは、低い含有量でいわゆる分散質形成物である。粗い粒子は、より高いクロム含有量で形成されるので、コア層中のクロム含有量は、０．３重量％を超えるべきではない。バリア層において、マンガンとクロム含有量の合計は、０．２重量％を超えるべきではない。なぜならバリア層は、ロウ付け温度で再結晶化しなければならないからである。
【００７０】
インジウム及びスズは、時々、材料の電気化学的特性を変えるために、少量、追加される。含有量は、インジウムで＜＝０．２％、及び、スズで＜＝０．１％に限られるべきである。
【００７１】
図１は、中間アニール後で０．０７ｍｍに圧延した実施例１を通じたコア合金１及びバリア層合金２を具備する本発明によるサンドイッチ材料中、そのプレートの表面からその真ん中までの深さの関数として、シリコン及びマンガン含有量を示す。シリコン及びマンガン濃度は、サンドイッチプレートの長手セクションでの様々な深さで、点別に、走査型電子顕微鏡中のエネルギー分散分光法により測定された。１つの点から別の点までの組成物の大きな変動は、コア層のシリコンが、大部分分離状態にあるからである。
図２は、実施例１中のコア合金１とバリア層合金２を備える本発明によるサンドイッチ材料中のバリア層（下部）とコア層の間の境界ゾーン中のロウ付けをシミュレートする加熱処理後の長手方向セクション中の微細構造を示す。
図３は、コア金属１と各側上のバリア層２を具備する本発明のサンドイッチ材料が、いわゆるランクの中に形成され、純粋なアルミニウムの中間層と、１０％Ｓｉを伴うアルミニウム合金のロウ付け層とを具備する、Al-Mn-合金からなるサンドイッチ材料の管にロウ付けされる場合に、形成された継ぎ目を通るセクション中の微細構造を示す。サンドイッチ材料は、中間アニールとロウ付けの間で、最初の厚みの１６％に対応する減少で圧延された。
図４は、走査型電子顕微鏡のいわゆる「後方散乱モード」で撮影された本発明のサンドイッチ材料の写真を示す。その写真は、ロウ付けをシミュレートする加熱処理後の長手セクション中の粒子構造を示す。サンドイッチ材料は、各側上に１０％の厚みのバリア層２を伴うコア合金１から構成される。中間アニールとロウ付けの間、開始厚みの１６％に対応する減少で圧延された。図面が示しているように、コア合金は、変形された構造を有している一方、バリア層は、粗い粒子寸法の状態で再結晶化されている。
図５は、ランクのための標準合金の強度に対する実施例２を通じたサンドイッチ材料のための温度と強度変化の比較を示す。
図６は、ランクのための標準合金の対応特性に対する実施例２を通じた本発明のサンドイッチ材料のための温度と疲労強度変化の比較を示す。
図７は、ランクのための標準合金の対応特性に対する実施例２を通じた本発明のサンドイッチ材料のための温度とクリープ強度変化の比較を示す。
【００７２】
［実施例］
以下の実施例は、標準的な材料と比較した本発明によるサンドイッチ材料で実施された実験の結果を記載する。
【００７３】
［実施例１］
本発明によるサンドイッチ材料は、圧延により、バリア層合金のプレートと、コア層合金のプレートを一緒に結合することにより、作られた。様々な層の組成が表１に示されている。コア層は、各側上のバリア層のプレートに備えられ、各側上のバリア層は、全厚みの１０％、１５％、又は２０％を構成した。層は、最初に４８０℃に２時間加熱された。圧延は、付着問題なしになされた。プレートの表面にわたって厚みの変化は、１％未満であった。そして、サンドイッチ材料は、厚みが０．０９ｍｍになるまで圧延された。サンドイッチプレートは、軟化アニールされて、それらは完全に再結晶化して、シリコン含有量は、コア及びバリア層の両方で平均で同じであった、参照図１。この後、サンドイッチ材料は、開始時の厚みの５％から２５％までの様々な厚みの様々な厚み減少で圧延された。
【００７４】
【表１】
2013507258.tif 000002
【００７５】
サンドイッチ材料の一片が窒素ガス雰囲気中の炉の中で垂直に吊るされ、自動車のラジエータのロウ付けのために使用されるものと似た加熱処理を受けた。２０分間で室温から６００℃まで加熱されて、次いでこの温度で３分間保持され、続いて、室温まで素早く冷却された。バリア層は、５５０℃の温度に到達する前に、５０μｍよりも大きな粒子寸法に、すべての場合に再結晶化した。参照、図４の実施例。
【００７６】
サンドイッチ材料の強度は、ロウ付けのシミュレーション前の減少の程度に依存する。表２は幾つかの実施例を与える。
【００７７】
【表２】
2013507258.tif 000003
【００７８】
ロウ付けシミュレーション後のある組み合わせに向けた降伏強度，Ｒｐ０．２は、室温で、６０〜７０ＭＰａの高さであり、それは、例えばＥＮ−ＡＷ３００３のような不活性ガスロウ付けされた熱交換器のための標準合金の４０ＭＰａと比較されるべきである。その理由は、高濃度量の分散質が、アニールの間形成され、参照図２、それは、圧延の間低い変形程度で一緒に、コア材料が一部変形した構造を保持することが可能になったからである。
【００７９】
サンドイッチ材料は、０．４０ｍｍ厚みのロウ付けプレートされた管、に対してフラックスした後、不活性ガスでロウ付けされた。サンドイッチ材料と管との間のロウ付けされた継ぎ目は、もしロウ付け前の圧延の間の減少の程度が少なくとも８％であれば、よい充填を示す。ロウ付けされた継ぎ目の実施例が図３に与えられる。
【００８０】
［実施例２］
本発明によるサンドイッチ材料は、実施例１のものと等しいロウ付けをシミュレートする加熱処理を受けた。表３は、加熱処理後の合金組成を示す。これは、自動車ラジエータのランク用の、標準材料、ＥＮ−ＡＷ３００３と、比較される。標準材料は、サンドイッチ材料と、同じロウ付けをシミュレートする加熱処理を受けて、その組成が表３にまた示されている。図５は、試験温度で静的強度変化を示す。図６及び７は、疲労及びクリープ強度を、それぞれに、異なる温度で例示する。それらの図面は、例えば疲労及びクリープの、静的強度の点で、室温及び上昇した温度の標準材料と比較して優れた特性を有していることを示している。
【００８１】
【表３】
2013507258.tif 000004
【００８２】
［実施例３］
変形抵抗は、表４で、幾つかの異なる合金で測定された。資料は、合金のインゴットから取られて、５００℃で８時間加熱処理された。
【００８３】
変形抵抗は、２１ｍｍの高さで、１４ｍｍの直径のシリンダーを変形するのに必要な断面積の単位当たりの最大力として測定された。０．２ｍｍ深さで０．７５ｍｍ幅の円形の複数の溝が、互いから２ｍｍ離れた複数のシリンダーの各端部に、刻まれた。複数シリンダーは、テスト温度に加熱されて、２ｓ−１の変形率で少なくとも５０％の高さ減少まで、変形された。窒化ホウ素が潤滑剤として使用された。
【００８４】
４８０℃での変形結果が表４に示される。
【００８５】
【表４】
2013507258.tif 000005
【００８６】
表４に示されているように、合金Al-0.2%Fe-0.1%Siの変形抵抗は、合金Al-0.2%Fe-1.5%Mn-0.8%Siの変形抵抗の、たった３６％である。最初に言及した合金のシリコン含有率を４％に上げて、第２の合金のシリコン含有量を０．０７％に減少させることにより、変形抵抗の比率は、８０％に増加され、それは、顕著に付着を容易にし、４８０℃での圧延の間の産出高を改善する。したがって、Al-0.2%Fe-1.5%Mn-0.07%Siのコア層とAl-0.2%Fe-4%Siのバリア層との本発明による、サンドイッチ材料の高い温度で、加熱処理することにより、シリコンが、バリア層からコア層に拡散するように作られることができ、コアの合金は、Al-0.2%Fe-1.5%Mn-0.8%Siと類似するようになり、バリア層の合金は、Al-0.2%Fe-0.8%Siと類似するようになり、それはコア層で再結晶化を阻害すること、バリア層硬化及びバリア層中の良好な腐食硬度という観点で所望の特性を与えるであろう。
【図１】
2013507258.tif 000006
【図２】
2013507258.tif 000007
【図３】
2013507258.tif 000008
【図４】
2013507258.tif 000009
【図５】
2013507258.tif 000010
【図６】
2013507258.tif 000011
【図７】
2013507258.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成23年9月6日(2011.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロウ付けのためのサンドイッチ材料を作る方法であって、以下のステップ、
−第１アルミニウム合金のコア層であって、（重量％による）、
Mn： 0.5〜2.0%, 好ましくは 0.8〜1.8%, 最も好ましくは、1.0〜1.7%
Mg： <= 1.0%, 好ましくは <= 0.3%,最も好ましくは、 <= 0.05%
Si： <= 0.2% 好ましくは <= 0.1%Si
Ti： <= 0.3%,
Cr： <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2%
Zr： <= 0.3%, 好ましくは <= 0.2% 
Cu ：<= 0.2%, 好ましくは <= 0.1 %,
Zn： <= 3%
In： <= 0.2%
Sn： <= 0.1 %
Fe+Ni： <= 0.7%, 好ましくは <= 0.35%
残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第１アルミニウム合金のコア層を提供するステップ、
−第２アルミニウム合金のバリア層であって、（重量％による）、
Mn+Cr： <= 0.2% 
Si： 1.6〜5%,好ましくは 2〜4.5% 
Ti： <= 0.3%,好ましくは <= 0.2% 
Zr： <= 0.2% 
Cu： <= 0.2%,好ましくは <= 0.1 % 
Zn： <= 3 % 
In： <=0.2%
Sn： <= 0.1% 
(Fe+Ni) ：<= 1.5 % ,好ましくは <= 0.7%, 最も好ましくは 0.1〜0.35%
残りは Al 及び <= 0.05% のそれぞれの避けられない混入物質;を含む、第２アルミニウム合金のバリア層を提供するステップ、
−それらを付着してサンドイッチ材料を形成するためその層を一緒に圧延するステップ；
−コア層及びバリア層の両方中で、Ｓｉ内容量が０．４〜１％に等しくなるように、予め定められた温度で、且つ予め定められた時間でサンドイッチ材料を加熱処理するステップ；
−サンドイッチ材料を最終厚さまで圧延するステップ；
を含む方法。
【請求項２】
加熱処理前の、前記サンドイッチ材料は、また、該サンドイッチ材料が所望の最終厚みよりも８％〜３３％厚くなるまで、好ましくは所望の最終厚みよりも８％〜２８％厚くなるまで、最も好ましくは所望の最終厚みよりも８％〜１６％厚くなるまで、冷間圧延されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
加熱処理後の、前記サンドイッチ材料は、所望の最終厚みの、８％〜３３％、好ましくは８％〜２８％の減少率で、最終厚みにまで冷間圧延されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項４】
該加熱処理は、３５０℃〜５５０℃の間の温度で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
該加熱処理は、１〜２４時間で、行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
第１アルミニウム合金のコア層と２つの第２合金のバリア層を提供するステップを具備し、前記バリア層が、コア材料のいずれかの側上に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記バリア層又は層は、別の部分にロウ付けされるべきサンドイッチ材料の側上にサンドイッチ材料の最外層を構成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
0.4% <= Cs*x/100 + Ck*(100-x)/100<= 1.0%であって、
Ｃｋは、圧延前のシリコン含有量であって、Ｃｓは、圧延前のバリア層のシリコン含有量であって、そして、ｘは、一緒に圧延された後のサンドイッチ材料の総厚みの％における、バリア層の厚みであり、又は、２つのバリア層の場合には、バリア層の結合された厚みであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
xは、７μｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つによるサンドイッチ材料を作り、別の部分にサンドイッチ材料をロウ付けする、方法を具備するロウ付けされた製品を作るためのプロセス。
【請求項１１】
該バリア層は、ロウ付けの間再結晶化することを可能にし、サンドイッチ材料の圧延表面に平行な長さを有する粒子寸法を有し、それは少なくとも５０μｍであることを特徴とする請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
該サンドイッチ材料のコア層は、ロウ付け後に非結晶化又は部分的に結晶化された構造を有していることを特徴とする請求項１０又は１１のいずれか１つに記載のプロセス。
【請求項１３】
ロウ付け後の該サンドイッチ材料は、室温で少なくとも６０ＭＰａである降伏強度を有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載のプロセス。
【請求項１４】
ロウ付け後の該サンドイッチ材料は、３００℃でＲ＝０．１の引張荷重で百万負荷周期で３５ＭＰａよりも高い疲労強度を有していることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１つに記載のプロセス。
【請求項１５】
請求項１〜９のいずれか１つに記載された方法により作られた、ロウ付けのためのサンドイッチ材料。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
【表３】
2013507258.tif 000013
【国際調査報告】
2013507258.tif 000014
2013507258.tif 000015
2013507258.tif 000016