铝合金层合板的制作方法_2

文档序号:8390090阅读:来源:国知局
EM所观察的重心直径的平均值为1 μ m以上的分散粒子的平均数密度为7000个 /mm2以下。
[0030] 另外,为了实现上述目的,本申请第二发明的铝合金层合板,其至少包括芯材铝合 金板和包覆在所述芯材铝合金板上的防腐用铝合金牺牲材料、并通过钎焊形成热交换器, 其特征在于,所述芯材铝合金板为如下的铝合金组成:以质量%计,分别含有Si :0. 2~1. 5 质量%、Cu :0.05~L 2质量%、Mn :0.3~L8质量%、Ti :0.03~(λ 3质量%,并含有Fe : L 〇质量%以下,余量由Al及不可避免的杂质构成,并具有如下组织:该芯材铝合金板的在 轧制面板厚中心部通过50000倍的TEM所观察的重心直径的平均值为0. 1~0. 5 μπι范围 的析出物的平均数密度为150个/μπι3以下。
[0031] 为了实现上述目的,本申请第三发明的铝合金层合板,其至少包括有芯材铝合金 板和包覆在所述芯材铝合金板上的防腐用铝合金牺牲材料,其特征在于,所述芯材铝合金 板为如下的铝合金组成:其分别含有Si :0. 2~1. 5质量%、Cu :0. 2~1. 2质量%、Mn : 0. 2~1. 4质量%、Ti :0. 03~0. 3质量%,并含有Fe :1. 0质量%以下,余量由Al及不可 避免的杂质构成,作为相当于钎焊的加热后的组织,其具有如下的组织:该芯材铝合金板的 在轧制方向的纵剖面中的轧制方向的平均晶粒直径为200 μπι以下,并且,该芯材铝合金板 的在轧制面表层部通过500倍的SEM所观察的重心直径的平均值为1 μπι以上的分散粒子 的平均数密度为6000个/mm2以下。
[0032] 另外,为了实现上述目的,本申请第四发明的铝合金层合板,其至少包括芯材铝合 金板和包覆在所述芯材铝合金板上的防腐用铝合金牺牲材料,其特征在于,所述芯材铝合 金板为如下的铝合金组成,所述铝合金组成分别含有Si :0. 2~1. 5质量%、Cu :0. 05~1. 2 质量%、Mn :0.3~1.8质量%、Ti :0.03~0.3质量%,并含有Fe :1. 0质量%以下,余量 由Al及不可避免的杂质构成,作为相当于钎焊的加热后的组织,其具有如下的组织:该芯 材铝合金板的在轧制方向的纵剖面中的轧制方向的平均晶粒直径为200 μπι以下,并且,该 芯材铝合金板的在轧制面板厚中心部通过50000倍的TEM所观察的重心直径的平均值为 0. 1~0. 5 μπι范围的析出物的平均数密度为80个/ μπι3以下。
[0033] 在此,所述本申请第一发明至第四发明的层合板中的芯材铝合金板优选还具有以 下的结构:
[0034] ?含有 Cr :0· 03 ~0· 3 质量%、Zn :0· 2 ~I. 0 质量%、Zr :0· 03 ~0· 3 质量%中 的一种或两种以上。
[0035] ?含有Mg :0.5质量%以下。
[0036] ?板厚为低于0· 25mm的薄壁。
[0037] 另外,所述本申请第一发明至第四发明的层合板的板厚优选为低于0. 3mm的薄 壁。
[0038] 发明效果
[0039] 本发明者等对所述层合板的板厚被薄壁化后在疲劳特性中的疲劳破坏的原理进 行了探求。其结果是,根据本发明者的见解可知,层合板的板厚被薄壁化后在疲劳特性中的 疲劳破坏原理有两种。即,疲劳破坏的原理中,有相比于疲劳破坏引起的龟裂(裂纹、裂缝) 的传播(速度),龟裂的发生起支配作用的情况;以及相比于疲劳破坏引起的龟裂(裂纹、 裂缝)的发生,龟裂传播(速度)起支配作用的情况。而且,本发明者等发现,用于提高疲 劳特性的冶金上的有效手段相对于这两种疲劳破坏的原理而各不相同。
[0040] 相比于疲劳破坏引起的龟裂(裂纹、裂缝)的传播(速度),龟裂发生起支配作 用时,该龟裂发生的容易度很大程度上受构成热交换器的所述层合板的芯材铝合金板的组 织、即,平均晶粒直径和比较粗大的分散粒子的平均数密度的影响。
[0041] 相对于此,相比于疲劳破坏引起的龟裂(裂纹、裂缝)的发生,龟裂传播(速度) 起支配作用时,该疲劳破坏的传播(速度)很大程度上受构成热交换器的层合板的芯材铝 合金板的组织、即,平均晶粒直径和比较微细的析出物的平均数密度的影响。
[0042] 本申请第一发明及第三发明使得相比于疲劳破坏引起的龟裂(裂纹、裂缝)的传 播(速度),龟裂发生起支配作用时的疲劳特性提高。因而,如上所述,对于作为构成热交换 器前的热交换器用原材料的进行与钎焊相当的加热前的层合板中的芯材铝合金板的组织、 或者、进行了与钎焊相当的加热后的层合板中的芯材铝合金板的组织来说,通过对平均晶 粒直径及比较粗大的分散粒子的平均数密度进行组织控制,来抑制龟裂的发生。
[0043] 本申请第二发明及第四发明使得相比于疲劳破坏引起的龟裂(裂纹、裂缝)的发 生,疲劳破坏的传播(速度)起支配作用时的疲劳特性提高。因而,如上所述,对于作为构 成热交换器前的热交换器用原材料的进行与钎焊相当的加热前的层合板中的芯材铝合金 板的组织、或者、进行了与钎焊相当的加热后的层合板中的芯材铝合金板的组织来说,通过 对平均晶粒直径及比较微细的析出物的平均数密度进行控制,来抑制疲劳破坏的传播(速 度)。
[0044] 本申请第一发明及第三发明中,通过使芯材铝合金板的平均晶粒直径微细化,并 且限制比较粗大的分散粒子的平均数密度,从而抑制疲劳破坏的发生本身。该结果是,使得 相比于疲劳破坏引起的龟裂(裂纹、裂缝)的传播(速度),龟裂发生起支配作用时的层合 板的疲劳寿命(疲劳特性)提高。
[0045] 本申请第二发明及第四发明中,通过使芯材铝合金板的平均晶粒直径微细化,并 且限制微细的析出物的平均数密度,从而抑制疲劳破坏的传播。其结果是,相比于疲劳破坏 引起的龟裂的发生,疲劳破坏的传播起支配作用时的层合板的疲劳寿命(疲劳特性)提高。 [0046] 本发明中所说的分散粒子是指Si、Cu、Mn、Ti等合金元素及Fe、Mg等被含有元素 之间的金属间化合物或这些元素与Al的金属间化合物,其与形成元素(成分)无关,是通 过组织观察可根据大小识别的金属间化合物的总称。
【附图说明】
[0047][图1]是表示本发明层合板的剖面图;
[0048] [图2]是表示铝合金制热交换器的剖面图;
[0049] [图3]是表示弯曲疲劳试验的说明图;
[0050] [图4]是表示一般的铝合金制热交换器的剖面图;
[0051] [图5]是表示一般的硬钎焊片等层合板的剖面图。
[0052] 符号说明
[0053] 1 :热交换器用铝合金层合板、2 :芯材、3 :皮材、4 :钎料、10 :散热器(热交换器)、 11 :管(层叠构件)、12:散热片、13:集管
【具体实施方式】
[0054] 用图1、2对用于实施本发明的最佳方式进行说明。图1是本发明的热交换器用铝 合金层合板的剖面图,图2是使用了图1的层合板(热交换器用铝合金制管)的散热器的 要部剖面图。还有,该图1、2的基本构成、构造本身与上述的图4、5相同。
[0055] (层合板)
[0056] 本发明的层合板在组装为热交换器前,首先被制造为图1所示的铝合金层合板1。 该层合板1作为硬钎焊片被构成,其在钎焊时,在在芯材铝合金板2的一侧面包覆有铝合金 板牺牲防腐材料(板)3,在另一侧面包覆有铝合金钎焊料(板)4。
[0057] 上述芯材铝合金板2由具有后述的特征的组织及成分的JIS3000系铝合金构成。 另外,在该芯材2的内侧即与制冷剂时常接触的一侧(图1的上侧),作为后述的牺牲防腐 材料(牺牲材料、内衬材料、皮材)3而包覆例如Al - Zn成分的JIS7000系等的铝合金。此 外,在芯材2的外侧(图1的下侧),包覆例如Al - Si成分的JIS4000系等的铝合金钎料 4〇
[0058] 硬钎焊片等本发明的层合板是如上所述的以芯材铝合金板2为中心的三层轧制 包覆材料(板)。芯材铝合金板的板厚低于0. 25mm,例如为0. 16~0. 24mm时,钎料、牺牲 防腐材料的厚度通常都为20~30 μ m程度。但是,其被覆率因所使用的热交换部件的板厚 (用途的规格)而不同,它们的值没有限定。
[0059] 但是,硬钎焊片等层合板1的板厚(主要是芯材铝合金板的板厚),如上所述,在 热交换器的轻量化中至关重要。因而,为层合板的板厚低于0. 3_、优选0. 16~0. 29_程 度,芯材的板厚低于0. 25mm、优选0. 16~0. 24mm程度的薄板。
[0060] 这些硬钎焊片是在施行了均质化热处理的芯材铝合金板(铸块)的一面层叠牺牲 防腐材料(板)及钎料(板)并进行热轧,然后依次进行冷轧、中间退火、冷轧,制造 H14调 制材料等片材。在此,均质化热处理也可以在热轧前实施。
[0061](热交换器)
[0062] 利用成型辊等将该硬钎焊片等铝合金层合板1沿宽度方向弯曲,以将皮材3配置 于管内面侧的方式形成扁平管状后,通过电阻焊等形成扁平管状的管。图2中表示形成有 流体通路的扁平管状的管(层叠构件)11。
[0063] 如图2所示,这种扁平管状的管(层叠构件)11与进行了波纹加工的散热片12和 由集管13等其他构件一起通过硬钎焊(钎接)一体制作成散热器10等热交换器(组装)。 将管(层叠部件)11和散热片12被一体化的部分叫做热交换器的芯体。通过加热到钎料 4的固相线温度以上的585~620°C、优选加热到590~600°C的高温来进行钎焊。该加热 温度超过620°C而过高时,会产生过剩熔融或侵蚀等。作为该硬钎焊施工方法,广泛采用的 有助焊剂硬钎焊法、使用非腐蚀性的助焊剂的铝钎剂(Nocolok)硬钎焊法等。
[0064] 图2的热交换器中,扁平管(层叠构件)11的两端分别向集管13
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