專利名稱：鋁合金層合板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁合金熱交換器用的鋁合金層合板(以下也將鋁叫做Al)，尤其是涉及疲勞特性優(yōu)異的鋁合金 層合板。本發(fā)明中，提供一種至少包括芯材鋁合金板和包覆在所述芯材鋁合金板上的鋁合金板犧牲防腐材料的層合板，將通過(guò)釬焊使用于熱交換器的熱交換器用原材料也叫做鋁合金層合板、進(jìn)行與釬焊相當(dāng)?shù)募訜崆暗匿X合金層合板、或只叫做原材料層合板。另外，將至少包括芯材鋁合金板和包覆在所述芯材鋁合金板上的鋁合金板犧牲防腐材料，實(shí)施了相當(dāng)于釬焊的加熱處理的層合板也叫做進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮匿X合金層合板、或只叫做進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习濉?br> 背景技術(shù)：
為了汽車的車身輕量化，汽車的熱交換部件中，代替目前所使用的銅合金材料而使用鋁合金材料的情況也正在增加。而且，這些熱交換部件用鋁合金材料使用由被多層化的層合板(也叫做包覆板、包覆材料)構(gòu)成的抗蝕性鋁合金材料。這種層合板在通過(guò)釬焊組裝成熱交換器的情況下，構(gòu)成為在鋁合金制芯材的一面包覆了鋁合金犧牲防腐材料(板)、在另一面包覆了鋁合金釬焊料(板)的硬釬焊片的結(jié)構(gòu)。圖4表示鋁合金制汽車用熱交換器(散熱器)的例子。如圖4所示，散熱器100通常是在多根設(shè)置的扁平管狀的鋁合金制散熱器管111之間，一體形成有加工成波紋狀的鋁合金制散熱片112。該管111的兩端為分別向由集管(header) 113和貯水箱(未圖示)構(gòu)成的空間開(kāi)口的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的散熱器100將從一邊的貯水箱的空間通過(guò)管111內(nèi)而達(dá)到高溫的制冷劑，輸送到另一貯水箱一側(cè)的空間，在管111及散熱片112的部分進(jìn)行熱交換，使變?yōu)榈蜏氐闹评鋭┻M(jìn)行再循環(huán)。該鋁合金材制管111由鋁合金制硬釬焊片101構(gòu)成。圖5表示鋁合金制硬釬焊片101的剖面。在該圖5中，硬釬焊片101在鋁合金制芯材102的一側(cè)面層疊(包覆)有鋁合金制犧牲陽(yáng)極材料(也叫做皮材)103，在芯材102的另一側(cè)面層疊(包覆)有鋁合金制釬料104。還有，在為鋁合金制包覆片材的情況下，構(gòu)成為僅在一側(cè)的面包覆有鋁合金犧牲防腐材料103的層合板。這種鋁合金制硬釬焊片101通過(guò)成形輥等形成扁平管狀，通過(guò)電阻焊或釬焊加熱，硬釬焊片101自身被釬焊，形成如圖4的管111那樣的流體通路。散熱器的制冷劑(冷卻劑)的主成分為水溶性媒體，使用其中適當(dāng)含有市售的防銹劑等的制冷劑。但是，在使用這樣的制冷劑的情況下，存在由于防銹劑等歷時(shí)劣化后所生成的酸，導(dǎo)致所述犧牲材料或芯材等鋁合金材料容易被腐蝕之類的問(wèn)題。因此，必須使用對(duì)水溶性媒體具有高抗蝕性的鋁合金材料。
因此，從抗蝕性和強(qiáng)度的觀點(diǎn)考慮，硬釬焊片及用于包覆片的層合板的鋁合金制芯材102，使用JISH4000中所規(guī)定的例如由A1-0. 15質(zhì)量％ Cu-L I質(zhì)量％ Mn等成分構(gòu)成的3003等Al-Mn系(3000系)合金。另外，以抗蝕和Mg向芯材102的擴(kuò)散而形成的高強(qiáng)度化為目的，時(shí)常與制冷劑接觸的皮材103中，使用由Al-I質(zhì)量％ Zn組成等構(gòu)成的7072等Al-Zn系、或者Al-Zn-Mg系(7000系)合金。此外，釬料104使用由低熔點(diǎn)的A1-10質(zhì)量％ Si等的組成構(gòu)成的4045等Al-Si系(4000系)合金。散熱器100采用使用這種硬釬焊片101形成的管111、進(jìn)行了波紋加工的散熱片112和其它部件，通過(guò)硬釬焊組裝為一體。作為硬釬焊的手法，有助焊劑硬釬焊(fluxbrazing)法、使用非腐蝕性的助焊劑的招釬劑(Nocolok)硬釬焊法等,加熱到600°C左右的高溫進(jìn)行釬焊。如此組裝成的散熱器100內(nèi)、特別是管111內(nèi)，從高溫到低溫、且從高壓到常壓的前述的液體制冷劑時(shí)常進(jìn)行流通循環(huán)。即，由于這些內(nèi)壓變動(dòng)或汽車自身的振動(dòng)等長(zhǎng)時(shí)間附加重復(fù)應(yīng)力，因此要求管111具有耐受這些應(yīng)力的疲勞特性。假設(shè)在疲勞特性低、產(chǎn)生疲勞破壞的情況下，疲勞破壞作為管111的裂紋發(fā)生、進(jìn)展，若貫通管111，則成為來(lái)自散熱器滲漏的原因。因此，散熱器管的疲勞特性的改善是重要的課題。目前，該散熱器管的疲勞特性的改善已提出各種方案。例如，專利文獻(xiàn)I中，鋁合金制硬釬焊片的芯材是含有Cu、Ti、Mn，并限制Si、Fe、Mg的鋁合金，通過(guò)使芯材的縱剖面中的軋制方向的平均晶粒直徑L為150 200 u m,來(lái)提高管的焊接部的抗蝕性，從而改善管的反復(fù)彎曲造成的疲勞破壞性，即汽車在振動(dòng)下的耐振疲勞特性。專利文獻(xiàn)2中，通過(guò)將犧牲防腐材料側(cè)的厚度方向的平均晶粒直徑設(shè)定為低于犧牲防腐材料的厚度，來(lái)提高犧牲防腐材料的抗蝕性，從而改善管的反復(fù)彎曲及反復(fù)的內(nèi)壓負(fù)荷造成的疲勞破壞性即疲勞特性。另外，已知疲勞特性通常與靜態(tài)的抗拉強(qiáng)度有關(guān)，在熱交換器中，例如像專利文獻(xiàn)3那樣，已提出為了提高原材料的抗拉強(qiáng)度而添加了 Cu的材料。而且，專利文獻(xiàn)4中，通過(guò)組織性的改善來(lái)改善耐振疲勞特性。即，專利文獻(xiàn)4中，已提出如下方案，S卩，在使用包覆有含有Cu的鋁合金芯材、鋁合金釬料、含有Zn和Mg的鋁合金犧牲材料的三層構(gòu)造的鋁合金硬釬焊片的熱交換器中，使特定的Al-Cu-Mg-Zn系析出物分布在釬焊后的硬釬焊片的芯材與犧牲材料的界面附近的芯材側(cè)界面部。這是通過(guò)Al-Cu-Mg-Zn系析出物進(jìn)行的時(shí)效硬化，提高芯材側(cè)界面部的強(qiáng)度，由此，改善反復(fù)的內(nèi)壓負(fù)荷造成的疲勞破壞性即疲勞特性的方法。此外，專利文獻(xiàn)5中，以X射線衍射強(qiáng)度比規(guī)定鋁合金制硬釬焊片的集合組織，該鋁合金制硬釬焊片由Al-Mn系合金的芯材、包覆在該芯材的一側(cè)面的Al-Zn系合金等的皮材、包覆在該芯材的另一側(cè)面的Al-Si系合金的釬料構(gòu)成。專利文獻(xiàn)5中，硬釬焊片在與軋制方向相平行的方向的塑性變形容易均勻地發(fā)生。由此，即使在硬釬焊片的軋制方向負(fù)荷拉伸或壓縮的重復(fù)應(yīng)力，由于變形不會(huì)局部地集中，因此龜裂向板厚方向的進(jìn)展緩慢，可以提高包括塑性區(qū)域的疲勞在內(nèi)的硬釬焊片的壽命。另外，為了提高不是由硬釬焊片，而是由相同的3000系鋁合金構(gòu)成的散熱片的抗蝕性，已提出了對(duì)組織中的結(jié)晶物及金屬間化合物的形狀及數(shù)密度進(jìn)行規(guī)定的技術(shù)(例如 參照專利文獻(xiàn)6、7、8)。由于這種散熱片如果被腐蝕，就會(huì)造成片自身的消失，因此抗蝕性很重要。因此，專利文獻(xiàn)6、7、8中所記載的組織中的結(jié)晶物、金屬間化合物的形狀及數(shù)密度的規(guī)定，也與提高抗蝕性之類的散熱片特有的技術(shù)性課題有緊密聯(lián)系。專利文獻(xiàn)I :日本公開(kāi)專利公報(bào)2003-82427專利文獻(xiàn)2 :日本公開(kāi)專利公報(bào)11-100628專利文獻(xiàn)3 :日本公開(kāi)專利公報(bào)10-53827專利文獻(xiàn)4 :日本公開(kāi)專利公報(bào)9-95749
專利文獻(xiàn)5 :日本公開(kāi)專利公報(bào)2006-291311專利文獻(xiàn)6 :日本公開(kāi)專利公報(bào)9-78168專利文獻(xiàn)7 :日本公開(kāi)專利公報(bào)2000-119783專利文獻(xiàn)8 :日本公開(kāi)專利公報(bào)2005-139505但是,這些現(xiàn)有汽車的散熱器管壁比較厚。例如，在前述各專利文獻(xiàn)中，以作為耐疲勞特性評(píng)價(jià)的對(duì)象的硬釬焊片的板厚(合計(jì)板厚)為參考時(shí)，專利文獻(xiàn)I中為0.4mm、專利文獻(xiàn)2中為0. 25mm、專利文獻(xiàn)4和5中為0. 20mm，整個(gè)板厚為0. 20mm以上。但是，由于為了關(guān)系到地球環(huán)境問(wèn)題的燃費(fèi)提高的汽車輕量化，也正在要求散熱器的輕量化。因此，正在研究散熱器的管、即鋁合金制硬釬焊片的更進(jìn)一步的薄壁化。在散熱器管為0.4mm程度這樣壁厚比較厚的情況下，管自身的剛性比較高。與此相對(duì)，在散熱器管主要是硬釬焊片等層合板的板厚薄壁化的情況下，管自身的剛性變低。另一方面，所使用的制冷劑的壓力大多設(shè)定的比以往高。在硬釬焊片等層合板的板厚薄壁化的情況下，由于他們的協(xié)同效果，具有對(duì)前述重復(fù)應(yīng)力造成的疲勞破壞的感受性增高、疲勞特性降低的傾向。發(fā)生了這種疲勞破壞的情況下，散熱器管發(fā)生龜裂(裂紋、裂縫)。在被薄壁化的散熱器管的情況下，這種龜裂貫通管，引起散熱器的液漏的可能性高，因此，成為更加嚴(yán)重的損傷。但是，關(guān)于這樣被薄壁化后的散熱器管的疲勞特性，迄今為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有效的改善策略。在該有效的改善策略未被發(fā)現(xiàn)時(shí)，散熱器管、即鋁合金制硬釬焊片等層合板不能薄壁化，對(duì)散熱器的輕量化、進(jìn)而汽車的輕量化會(huì)產(chǎn)生很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于這樣的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種熱交換器的散熱器管用的鋁合金硬釬焊片等可薄壁化并且疲勞特性優(yōu)異的鋁合金層合板。為了實(shí)現(xiàn)該目的，本申請(qǐng)第一發(fā)明的鋁合金層合板，其至少包括芯材鋁合金板和包覆在所述芯材鋁合金板上的防腐用鋁合金犧牲材料，并通過(guò)釬焊使用于熱交換器，其特征在于，所述芯材鋁合金板為如下鋁合金組成分別含有Si :0. 2 I. 5質(zhì)量％、Cu :0. 2 1.2質(zhì)量％、厘11:0.2 1.4質(zhì)量％、打0. 03 0. 3質(zhì)量％，并含有Fe :1.0質(zhì)量％以下，余量由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，并具有如下組織該芯材鋁合金板的在軋制面表層部通過(guò)500倍的SEM所觀察的重心直徑的平均值為I ii m以上的分散粒子的平均數(shù)密度為7000個(gè)/mm2以下。另外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)第二發(fā)明的鋁合金層合板，其至少包括芯材鋁合金板和包覆在所述芯材鋁合金板上的防腐用鋁合金犧牲材料、并通過(guò)釬焊形成熱交換器，其特征在于，所述芯材鋁合金板為如下的鋁合金組成以質(zhì)量％計(jì)，分別含有Si :0. 2 I. 5質(zhì)量％、Cu 0. 05 I. 2質(zhì)量％、Mn 0. 3 I. 8質(zhì)量％、Ti 0. 03 0. 3質(zhì)量％，并含有Fe
I.0質(zhì)量％以下,余量由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成,并具有如下組織該芯材招合金板的在軋制面板厚中心部通過(guò)50000倍的TEM所觀察的重心直徑的平均值為0. I 0. 5 ii m范圍的析出物的平均數(shù)密度為150個(gè)/ii m3以下。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)第三發(fā)明的鋁合金層合板，其至少包括有芯材鋁合金板和包覆在所述芯材鋁合金板上的防腐用鋁合金犧牲材料，其特征在于，所述芯材鋁合金板為如下的鋁合金組成其分別含有Si :0. 2 I. 5質(zhì)量％、Cu :0. 2 I. 2質(zhì)量％、Mn:0.2 I. 4質(zhì)量％、Ti :0. 03 0.3質(zhì)量％，并含有Fe :1. 0質(zhì)量％以下，余量由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，作為相當(dāng)于釬焊的加熱后的組織，其具有如下的組織該芯材鋁合金板的在軋制方向的縱剖面中的軋制方向的平均晶粒直徑為200 iim以下，并且，該芯材鋁合金板的在軋制面表層部通過(guò)500倍的SEM所觀察的重心直徑的平均值為I U m以上的分散粒子的平均數(shù)密度為6000個(gè)/mm2以下。另外，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)第四發(fā)明的鋁合金層合板，其至少包括芯材鋁合金板和包覆在所述芯材鋁合金板上的防腐用鋁合金犧牲材料，其特征在于，所述芯材鋁合金板為如下的鋁合金組成，所述鋁合金組成分別含有Si :0. 2 I. 5質(zhì)量％、Cu 0. 05 I. 2質(zhì)量％、Mn :0. 3 I. 8質(zhì)量％、Ti :0. 03 0. 3質(zhì)量％，并含有Fe :1. 0質(zhì)量％以下，余量由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，作為相當(dāng)于釬焊的加熱后的組織，其具有如下的組織該芯材鋁合金板的在軋制方向的縱剖面中的軋制方向的平均晶粒直徑為200iim以下，并且，該芯材鋁合金板的在軋制面板厚中心部通過(guò)50000倍的TEM所觀察的重心直徑的平均值為0. I 0. 5 ii m范圍的析出物的平均數(shù)密度為80個(gè)/ ii m3以下。在此，所述本申請(qǐng)第一發(fā)明至第四發(fā)明的層合板中的芯材鋁合金板優(yōu)選還具有以下的結(jié)構(gòu) 含有 Cr :0. 03 0. 3 質(zhì)量％、Zn :0. 2 I. 0 質(zhì)量％、Zr :0. 03 0. 3 質(zhì)量％中的一種或兩種以上。 含有Mg :0. 5質(zhì)量％以下。 板厚為低于0. 25mm的薄壁。另外，所述本申請(qǐng)第一發(fā)明至第四發(fā)明的層合板的板厚優(yōu)選為低于0.3mm的薄壁。發(fā)明效果本發(fā)明者等對(duì)所述層合板的板厚被薄壁化后在疲勞特性中的疲勞破壞的原理進(jìn)行了探求。其結(jié)果是，根據(jù)本發(fā)明者的見(jiàn)解可知，層合板的板厚被薄壁化后在疲勞特性中的疲勞破壞原理有兩種。即，疲勞破壞的原理中，有相比于疲勞破壞引起的龜裂(裂紋、裂縫)的傳播(速度)，龜裂的發(fā)生起支配作用的情況；以及相比于疲勞破壞引起的龜裂(裂紋、裂縫)的發(fā)生，龜裂傳播(速度)起支配作用的情況。而且，本發(fā)明者等發(fā)現(xiàn)，用于提高疲勞特性的冶金上的有效手段相對(duì)于這兩種疲勞破壞的原理而各不相同。相比于疲勞破壞引起的龜裂(裂紋、裂縫)的傳播(速度)，龜裂發(fā)生起支配作用時(shí)，該龜裂發(fā)生的容易度很大程度上受構(gòu)成熱交換器的所述層合板的芯材鋁合金板的組織、即，平均晶粒直徑和比較粗大的分散粒子的平均數(shù)密度的影響。0
相對(duì)于此，相比于疲勞破壞引起的龜裂(裂紋、裂縫)的發(fā)生，龜裂傳播(速度)起支配作用時(shí)，該疲勞破壞的傳播(速度)很大程度上受構(gòu)成熱交換器的層合板的芯材鋁合金板的組織、即，平均晶粒直徑和比較微細(xì)的析出物的平均數(shù)密度的影響。本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明使得相比于疲勞破壞引起的龜裂(裂紋、裂縫)的傳播(速度)，龜裂發(fā)生起支配作用時(shí)的疲勞特性提高。因而，如上所述，對(duì)于作為構(gòu)成熱交換器前的熱交換器用原材料的進(jìn)行與釬焊相當(dāng)?shù)募訜崆暗膶雍习逯械男静匿X合金板的組織、或者、進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板的組織來(lái)說(shuō)，通過(guò)對(duì)平均晶粒直徑及比較粗大的分散粒子的平均數(shù)密度進(jìn)行組織控制，來(lái)抑制龜裂的發(fā)生。本申請(qǐng)第二發(fā)明及第四發(fā)明使得相比于疲勞破壞引起的龜裂(裂紋、裂縫)的發(fā)生，疲勞破壞的傳播(速度)起支配作用時(shí)的疲勞特性提高。因而，如上所述，對(duì)于作為構(gòu)成熱交換器前的熱交換器用原材料的進(jìn)行與釬焊相當(dāng)?shù)募訜崆暗膶雍习逯械男静匿X合金板的組織、或者、進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板的組織來(lái)說(shuō)，通過(guò)對(duì)平均晶粒直徑及比較微細(xì)的析出物的平均數(shù)密度進(jìn)行控制，來(lái)抑制疲勞破壞的傳播(速 度)。本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明中，通過(guò)使芯材鋁合金板的平均晶粒直徑微細(xì)化，并且限制比較粗大的分散粒子的平均數(shù)密度，從而抑制疲勞破壞的發(fā)生本身。該結(jié)果是，使得相比于疲勞破壞引起的龜裂(裂紋、裂縫)的傳播(速度)，龜裂發(fā)生起支配作用時(shí)的層合板的疲勞壽命(疲勞特性)提高。本申請(qǐng)第二發(fā)明及第四發(fā)明中，通過(guò)使芯材鋁合金板的平均晶粒直徑微細(xì)化，并且限制微細(xì)的析出物的平均數(shù)密度，從而抑制疲勞破壞的傳播。其結(jié)果是，相比于疲勞破壞引起的龜裂的發(fā)生，疲勞破壞的傳播起支配作用時(shí)的層合板的疲勞壽命(疲勞特性)提高。本發(fā)明中所說(shuō)的分散粒子是指Si、Cu、Mn、Ti等合金元素及Fe、Mg等被含有元素之間的金屬間化合物或這些元素與Al的金屬間化合物，其與形成元素(成分)無(wú)關(guān)，是通過(guò)組織觀察可根據(jù)大小識(shí)別的金屬間化合物的總稱。


[圖I]是表示本發(fā)明層合板的剖面圖；[圖2]是表示鋁合金制熱交換器的剖面圖；[圖3]是表示彎曲疲勞試驗(yàn)的說(shuō)明圖；[圖4]是表示一般的鋁合金制熱交換器的剖面圖；[圖5]是表示一般的硬釬焊片等層合板的剖面圖。符號(hào)說(shuō)明I :熱交換器用招合金層合板、2 :芯材、3 :皮材、4 :釬料、10 :散熱器(熱交換器)、
11:管(層疊構(gòu)件)、12:散熱片、13:集管
具體實(shí)施例方式用圖1、2對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式進(jìn)行說(shuō)明。圖I是本發(fā)明的熱交換器用鋁合金層合板的剖面圖，圖2是使用了圖I的層合板(熱交換器用鋁合金制管)的散熱器的要部剖面圖。還有，該圖1、2的基本構(gòu)成、構(gòu)造本身與上述的圖4、5相同。(層合板)
本發(fā)明的層合板在組裝為熱交換器前，首先被制造為圖I所示的鋁合金層合板I。該層合板I作為硬釬焊片被構(gòu)成，其在釬焊時(shí)，在在芯材鋁合金板2的一側(cè)面包覆有鋁合金板犧牲防腐材料(板)3，在另一側(cè)面包覆有鋁合金釬焊料(板)4。上述芯材鋁合金板2由具有后述的特征的組織及成分的JIS3000系鋁合金構(gòu)成。另外，在該芯材2的內(nèi)側(cè)即與制冷劑時(shí)常接觸的一側(cè)(圖I的上側(cè))，作為后述的犧牲防腐材料(犧牲材料、內(nèi)襯材料、皮材)3而包覆例如Al-Zn成分的JIS7000系等的鋁合金。此夕卜，在芯材2的外側(cè)(圖I的下側(cè))，包覆例如Al-Si成分的JIS4000系等的鋁合金釬料4。硬釬焊片等本發(fā)明的層 合板是如上所述的以芯材鋁合金板2為中心的三層軋制包覆材料(板)。芯材鋁合金板的板厚低于0. 25_，例如為0. 16 0. 24mm時(shí)，釬料、犧牲防腐材料的厚度通常都為20 30 y m程度。但是，其被覆率因所使用的熱交換部件的板厚(用途的規(guī)格)而不同，它們的值沒(méi)有限定。但是，硬釬焊片等層合板I的板厚(主要是芯材鋁合金板的板厚)，如上所述，在熱交換器的輕量化中至關(guān)重要。因而，為層合板的板厚低于0. 3_、優(yōu)選0. 16 0. 29mm程度，芯材的板厚低于0. 25mm、優(yōu)選0. 16 0. 24mm程度的薄板。這些硬釬焊片是在施行了均質(zhì)化熱處理的芯材鋁合金板(鑄塊)的一面層疊犧牲防腐材料(板)及釬料(板)并進(jìn)行熱軋，然后依次進(jìn)行冷軋、中間退火、冷軋，制造H14調(diào)制材料等片材。在此，均質(zhì)化熱處理也可以在熱軋前實(shí)施。(熱交換器)利用成型輥等將該硬釬焊片等鋁合金層合板I沿寬度方向彎曲，以將皮材3配置于管內(nèi)面?zhèn)鹊姆绞叫纬杀馄焦軤詈?，通過(guò)電阻焊等形成扁平管狀的管。圖2中表示形成有流體通路的扁平管狀的管(層疊構(gòu)件)11。如圖2所示，這種扁平管狀的管(層疊構(gòu)件)11與進(jìn)行了波紋加工的散熱片12和由集管13等其他構(gòu)件一起通過(guò)硬釬焊(釬接)一體制作成散熱器10等熱交換器(組裝)。將管(層疊部件)11和散熱片12被一體化的部分叫做熱交換器的芯體。通過(guò)加熱到釬料4的固相線溫度以上的585 620°C、優(yōu)選加熱到590 600°C的高溫來(lái)進(jìn)行釬焊。該加熱溫度超過(guò)620°C而過(guò)高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過(guò)剩熔融或侵蝕等。作為該硬釬焊施工方法，廣泛采用的有助焊劑硬釬焊法、使用非腐蝕性的助焊劑的鋁釬劑(Nocolok)硬釬焊法等。圖2的熱交換器中，扁平管(層疊構(gòu)件)11的兩端分別向集管13和貯水箱(未圖示)所構(gòu)成的空間開(kāi)口。而且，從一邊的貯水箱側(cè)的空間通過(guò)扁平管11內(nèi)向另一邊的貯水箱側(cè)的空間輸送高溫制冷劑，在管11及散熱片12的部分進(jìn)行熱交換，使變?yōu)榈蜏氐闹评鋭┰俅窝h(huán)。(本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明的芯材鋁合金板組織)首先對(duì)本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明的層合板中的芯材鋁合金板進(jìn)行說(shuō)明。進(jìn)行與釬焊相當(dāng)?shù)募訜?熱過(guò)程)前的層合板或進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板由3000系鋁合金組成構(gòu)成。本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明中，為了提高該芯材鋁合金板的疲勞破壞引起的龜裂的發(fā)生起支配作用時(shí)的耐疲勞破壞性，規(guī)定該芯材鋁合金板的在軋制方向的縱剖面中的軋制方向的平均晶粒直徑(僅進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习?，并且規(guī)定I U m以上的分散粒子的平均數(shù)密度(進(jìn)行與釬焊相當(dāng)?shù)募訜崆暗膶雍习寮斑M(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习?。(本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明的晶粒)進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习?、或組裝(熱過(guò)程)前的原材料層合板中，在芯材鋁合金板的平均晶粒直徑粗大化的情況下，對(duì)于疲勞破壞引起的龜裂的發(fā)生起支配作用的疲勞的耐疲勞破壞性降低。因而，使進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板的在軋制方向的縱剖面中的軋制方向的平均晶粒直徑微細(xì)化為200iim以下、優(yōu)選150 以下。還有，為了使進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板像這樣微細(xì)化，當(dāng)然需要預(yù)先將原材料層合板的芯材鋁合金板的平均晶粒直徑設(shè)定為200 y m以下、優(yōu)選150 u m以下。但是，即使規(guī)定了原材料層合板的芯材鋁合金板的平均晶粒直徑，對(duì)于進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习鍋?lái)說(shuō)，由于熱交換器制作時(shí)的釬焊處理等的加熱條件不同，平均晶粒直徑也會(huì)變化(粗大化)。因此，即使在原材料層合板階段規(guī)定了芯材鋁合金板的所述平均晶粒直徑，由于所述加熱條件不同，也有偏離上述規(guī)定而變得粗大化的可能性，不必特意在原材料層合板的階段進(jìn)行規(guī)定。還有，這里所說(shuō)的晶粒直徑是指軋制方向的縱剖面(沿軋制方向切斷后的板的剖面)中的軋制方向的晶粒。該晶粒直徑是將原材層合板及進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板(提取試料)的軋制方向的縱剖面通過(guò)機(jī)械研磨、電解蝕刻進(jìn)行前處理后，用50倍的光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察。這時(shí)，向所述軋制方向引一直線，用作為各個(gè)晶粒直徑而進(jìn)行測(cè)定的切斷法(線截?cái)喾?測(cè)定位于該直線上的各個(gè)結(jié)晶粒的切片長(zhǎng)度。在任意10個(gè)部位進(jìn)行該測(cè)定，計(jì)算平均晶粒直徑。這時(shí)，I個(gè)測(cè)定線長(zhǎng)度設(shè)為0. 5mm以上，每I個(gè)視野的測(cè)定線各設(shè)為3條，在每I個(gè)測(cè)定部位觀察5個(gè)視野。然后，按照每I個(gè)視野(3條測(cè)定線)、每5個(gè)視野/每I個(gè)測(cè)定部位、每10個(gè)測(cè)定部位，對(duì)每I個(gè)測(cè)定線依次測(cè)定的平均晶粒直徑依次進(jìn)行平均化，作為本發(fā)明的平均晶粒直徑。(本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明的分散粒子)芯材鋁合金板被組裝到進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习?裝入)時(shí)，必然被加熱到600°C付近的溫度。即使經(jīng)受這種加熱過(guò)程，本發(fā)明中規(guī)定的上述的化學(xué)成分組成等也不會(huì)改變。但是，由于分散粒子的固溶及粗大化等，進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯?，本發(fā)明中規(guī)定的Ium以上的分散粒子的數(shù)密度向著比上述原材料層合板更少的方向變化。本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明中，為了提高由疲勞破壞引起的龜裂的發(fā)生起支配作用的疲勞所對(duì)應(yīng)的耐疲勞破壞性，上述原材料層合板及進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓男静匿X合金板中，對(duì)上述的I U m以上的分散粒子的平均數(shù)密度進(jìn)行限制，使其不要過(guò)度地增加。換言之，釬焊時(shí)經(jīng)受了在600°C附近的溫度下的加熱過(guò)程的熱交換器構(gòu)件中，對(duì)上述分散粒子的平均數(shù)密度進(jìn)行限制，使其不要過(guò)度地增加。進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓男静匿X合金板的上述分散粒子的平均數(shù)密度超過(guò)6000個(gè)/mm2的情況下，對(duì)疲勞破壞引起的龜裂的發(fā)生起支配作用的疲勞的耐疲勞破壞性降低。因而，將進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓男静匿X合金板的在軋制面表層部通過(guò)所述500倍的SEM所觀察的重心直徑的平均值為I U m以上的分散粒子的平均數(shù)密度限制在6000個(gè)/mm2以下。該分散粒子的平均數(shù)密度優(yōu)選設(shè)為4000個(gè)/mm2以下、更 優(yōu)選設(shè)為2000個(gè)/mm2以下。
另一方面，為了抑制進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓男静匿X合金板的上述分散粒子的數(shù)密度，對(duì)經(jīng)受釬焊時(shí)的加熱過(guò)程前的原材料層合板階段的芯材鋁合金板的上述分散粒子的平均數(shù)密度進(jìn)行規(guī)定。S卩，如果沒(méi)有將原材料層合板階段的芯材鋁合金板的上述的分散粒子的平均數(shù)密度設(shè)定為7000個(gè)/mm2以下，即使例如分散粒子的數(shù)密度因經(jīng)受釬焊時(shí)的加熱過(guò)程而減小(減少)，也不能保證(確保)進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓男静匿X合金板的上述的分散粒子的平均數(shù)密度。因而，將原材料層合板階段的芯材鋁合金板的在通過(guò)500倍的SEM所觀察的重心直徑的平均值為I U m以上的分散粒子的平均數(shù)密度規(guī)定為7000個(gè)/mm2以下。該分散粒子的平均數(shù)密度優(yōu)選5000個(gè)/mm2以下、更優(yōu)選3000個(gè)/mm2以下。這些分散粒子如上所述為Si、Cu、Mn、Ti等合金元素或Fe、Mg等被含有的元素之間的金屬間化合物、及這些元素與Al的金屬間化合物。分散粒子的尺寸和數(shù)密度與形成元素(組成)無(wú)關(guān)，對(duì)龜裂傳播(速度)起支配作用的疲勞的耐疲勞破壞性有較大影響，因此，本發(fā)明中，如上所述，對(duì)其尺寸和數(shù)密度進(jìn)行規(guī)定。這些分散粒子的尺寸和平均數(shù)密度的測(cè)定是通過(guò)用倍率500倍的SEM(掃描型電子顯微鏡，)對(duì)上述芯材鋁合金板的軋制面表層部的組織進(jìn)行10個(gè)視野觀察，并對(duì)其進(jìn)行圖像解析來(lái)施行。由此，可以測(cè)定各重心直徑的平均值為Ium以上的分散粒子的平均數(shù)密度(個(gè) /mm2)。(本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明的分散粒子的數(shù)密度控制)這些作了規(guī)定的分散粒子的平均數(shù)密度的控制，是通過(guò)在均熱處理(均質(zhì)化熱處理)中，不使均熱處理的加熱過(guò)程中析出的分散粒子的數(shù)密度過(guò)度地增加而進(jìn)行。為了將這些尺寸的析出物的數(shù)密度設(shè)為在作為原材料的芯材鋁合金板(鑄塊)的階段，不會(huì)使上述分散粒子的平均數(shù)密度的增加到超過(guò)7000個(gè)/mm2，在到達(dá)均熱溫度后保持一定時(shí)間后開(kāi)始熱軋時(shí)，從均熱處理結(jié)束后到開(kāi)始熱軋的時(shí)間設(shè)定為30分鐘以下。達(dá)到均熱溫度為450°C以上、且不產(chǎn)生過(guò)燒(burning)那樣的比較高的溫度。該均熱溫度低于450°C時(shí)，就沒(méi)有均質(zhì)化(均熱)的效果。但是，由于對(duì)該芯材鋁合金板(鑄塊)的均熱處理是在比較高的溫度下進(jìn)行，所以，因犧牲防腐材料(板)及釬料(板)的熔點(diǎn)不同，在這些犧牲防腐材料(板)及釬料(板)層疊的狀態(tài)下有不能對(duì)芯材行均熱處理的情況。在這種情況下，優(yōu)選僅對(duì)芯材鋁合金鑄塊進(jìn)行上述比較高溫的均熱處理，其后，對(duì)層疊狀態(tài)的層合板進(jìn)行比較低溫的均熱處理、及進(jìn)行用于熱軋的再加熱處理。(本申請(qǐng)第二發(fā)明及第四發(fā)明的芯材鋁合金板組織)接著，對(duì)本申請(qǐng)第二發(fā)明及第四發(fā)明的層合板中的芯材鋁合金板進(jìn)行說(shuō)明。在此，層合板或進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜?熱過(guò)程)后的層合板中的芯材鋁合金板，與本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明同樣，由3000系鋁合金組成構(gòu)成。本申請(qǐng)第二發(fā)明及第四發(fā)明中，為了提高該芯材鋁合金板的對(duì)疲勞破壞引起的龜裂傳播(速度)起支配作用的疲勞的耐疲勞破壞性，對(duì)該芯材鋁合金板的在軋制方向的縱剖面中的軋制方向的平均晶粒直徑(僅規(guī)定進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习?、和該 芯材鋁合金板的軋制面板厚中心部的在通過(guò)50000倍的TEM所觀察的重心直徑的平均值為0. I 0.5 iim的范圍析出物的平均數(shù)密度(層合板及進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习?進(jìn)行規(guī)定。
(本申請(qǐng)第二發(fā)明及第四發(fā)明的晶粒)如上所述，作為進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习寤蚪M裝(熱過(guò)程)前的原材料層合板的芯材鋁合金板的上述平均晶粒直徑粗大化的情況下，對(duì)疲勞破壞引起的龜裂的發(fā)生起支配作用的疲勞的耐疲勞破壞性降低。因而，使進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板的在軋制方向的縱剖面中的軋制方向的平均晶粒直徑微細(xì)化至200 以下，優(yōu)選150 以下。還有，為了使進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板如此微細(xì)化，當(dāng)然需要將原材料層合板的芯材鋁合金板的平均晶粒直徑預(yù)先設(shè)為200 y m以下、優(yōu)選150 y m以下。但是，即使規(guī)定了原材料層合板的芯材鋁合金板的上述平均晶粒直徑，進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓钠骄ЯＶ睆揭矔?huì)因熱交換器制作時(shí)的釬焊處理等的加熱條件不同而變化(粗大化)。因此，即使在原材料層合板的階段規(guī)定了芯材鋁合金板的上述平均晶粒直徑，因上述加熱條件不同，也有偏離上述規(guī)定而粗大化的可能性，在原材料層合板階段不必特意進(jìn)行規(guī)定。還有，這里所說(shuō)的晶粒直徑是在軋制方向的縱剖面(沿軋制方向切斷后的板的剖面)中的軋制方向的晶粒。該晶粒直徑是在對(duì)原材料層合板及進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板(提取試料)的上述軋制方向的縱剖面，通過(guò)機(jī)械研磨、電解蝕刻進(jìn)行前處理之后，用50倍的光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察。這時(shí)，向上述軋制方向引出直線，用作為各個(gè)晶粒直徑而進(jìn)行測(cè)定的切斷法(線截?cái)喾?測(cè)定位于該直線上的各個(gè)結(jié)晶粒的切片長(zhǎng)度。在任意的10個(gè)部位進(jìn)行上述測(cè)定，計(jì)算平均晶粒直徑。這時(shí)，I個(gè)測(cè)定線長(zhǎng)度設(shè)為0. 5mm以上，每I視野的測(cè)定線各設(shè)為3條，對(duì)每I個(gè)測(cè)定部位進(jìn)行5個(gè)視野觀察。然后，按照每I個(gè)視野(測(cè)定線3條)、每5個(gè)視野/I個(gè)測(cè)定部位、每10個(gè)測(cè)定部位，對(duì)每I條測(cè)定線依次測(cè)定的平均晶粒直徑依次進(jìn)行平均化，作為本發(fā)明中所說(shuō)的平均晶粒直徑。(本申請(qǐng)第二發(fā)明及第四發(fā)明的析出物)芯材鋁合金板不論是硬釬焊片還是組裝成進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习?裝入)時(shí)，進(jìn)行釬焊時(shí)都必然要加熱到600°C附近的溫度。即使經(jīng)受這樣的加熱過(guò)程，本發(fā)明中規(guī)定的上述的化學(xué)成分組成等也不會(huì)發(fā)生變化。但是，本發(fā)明中規(guī)定的上述的0. I 0. 5 ii m的范圍的析出物的平均數(shù)密度由于固溶及粗大化等，在上述進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯袝?huì)向著比上述原材料層合板更少的方向變化。本申請(qǐng)第二發(fā)明及第四發(fā)明中，為了提高疲勞破壞引起的龜裂傳播(速度)起支配作用的疲勞中的耐疲勞破壞性，對(duì)上述原材料層合板及進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板的上述的析出物的平均數(shù)密度進(jìn)行規(guī)定。換言之，對(duì)經(jīng)受了釬焊時(shí)的上述600°C附近的溫度下的加熱過(guò)程的熱交換器部件的上述析出物的平均數(shù)密度進(jìn)行規(guī)定。進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓男静匿X合金板的上述析出物的平均數(shù)密度超過(guò)80個(gè)/ym3的情況下，針對(duì)龜裂傳播(速度)起支配作用的疲勞的耐疲勞破壞性降低。因而，將進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓男静匿X合金板的在軋制面板厚中心部的通過(guò)上述50000倍的TEM所觀察的重心直徑的平均值為0. I 0. 5 ii m的范圍的析出物的平均數(shù)密度設(shè)定為80個(gè)/ y m3以下。另外，優(yōu)選將重心直徑的平均值為0. 2 0. 5 y m范圍的尺寸的上述析出物的平均數(shù)密度設(shè)定為70個(gè)/y m3以下。 另一方面，為了抑制進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓男静匿X合金板的上述分散粒子的數(shù)密度，對(duì)經(jīng)受釬焊時(shí)的加熱過(guò)程前的原材料層合板階段的芯材鋁合金板的上述析出物的平均數(shù)密度進(jìn)行規(guī)定。S卩，如果沒(méi)有將原材料層合板階段的芯材鋁合金板的上述的析出物的平均數(shù)密度設(shè)定為150個(gè)/i! Hl3以下，即使例如析出物的數(shù)密度因經(jīng)受釬焊時(shí)的加熱過(guò)程而減小(減少了)，也不能保證(確保)進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板的上述的析出物的平均數(shù)密度。因而，本發(fā)明中，將原材料層合板階段的芯材鋁合金板的在軋制面板厚中心部通過(guò)50000倍的TEM所觀察的重心直徑的平均值為0. I 0. 5 i! m范圍的尺寸的上述析出物的平均數(shù)密度設(shè)定為150個(gè)/y m3以下。另外，優(yōu)選將重心直徑的平均值為0. 2 0. 5 iim范圍的尺寸的上述析出物的平均數(shù)密度設(shè)定為120個(gè)/ii m3以下。這些析出物如上所述是Si、Cu、Mn、Ti等合金元素或Fe、Mg等被含有的元素之間的金屬間化合物、或這些元素與Al的金屬間化合物。而且，本發(fā)明中，如上所述以其尺寸和平均數(shù)密度進(jìn)行規(guī)定，是因?yàn)槲龀鑫锊徽撊魏涡纬稍?組成)，其尺寸和平均數(shù)密度都對(duì)龜裂傳播(速度)起支配作用的疲勞中的耐疲勞破壞性有較大影響。這些析出物的尺寸和平均數(shù)密度的測(cè)定，通過(guò)對(duì)上述軋制面板厚中心部的組織，用倍率50000倍的TEM(透射型電子顯微鏡)進(jìn)行10個(gè)視野觀察，并對(duì)觀察結(jié)果進(jìn)行圖像解析而進(jìn)行。由此，可以測(cè)定各重心直徑的平均值為0. I 0. 5 y m范圍的析出物的平均數(shù)密度(個(gè)/ u m3)。(本申請(qǐng)第二發(fā)明及第四發(fā)明的析出物的數(shù)密度控制)這些規(guī)定的析出物的平均數(shù)密度的控制，是通過(guò)在均熱處理(均質(zhì)化熱處理)中減少鑄造過(guò)程中結(jié)晶出的析出物的數(shù)密度而進(jìn)行。為了在芯材鋁合金板(鑄塊)的階段將這些尺寸的析出物的數(shù)密度減少到50個(gè)/ym3以下，對(duì)均熱溫度進(jìn)行控制，將均熱溫度設(shè)定為500°C以上，且不會(huì)產(chǎn)生過(guò)燒的那樣的比較高的溫度。該均熱溫度低于500°C時(shí)，不能減少鑄造過(guò)程中結(jié)晶出的析出物的數(shù)密度。但是，因?yàn)閷?duì)該芯材鋁合金板(鑄塊)的均熱處理是在比較高的溫度下進(jìn)行，所以，有時(shí)會(huì)因犧牲防腐材料(板)及釬料(板)的熔點(diǎn)不同，不能在層疊有這些犧牲防腐材料(板)和釬料(板)的狀態(tài)下，對(duì)芯材進(jìn)行均熱處理。在這種情況下，優(yōu)選只對(duì)芯材鋁合金鑄塊進(jìn)行上述比較高溫的均熱處理，其后，對(duì)層疊狀態(tài)的層合板施行比較低溫的均熱處理、或用于熱軋的再加熱處理。(本申請(qǐng)發(fā)明的鋁合金成分)下面，說(shuō)明構(gòu)成本申請(qǐng)第一發(fā)明 第四發(fā)明(以下、總稱為本申請(qǐng)發(fā)明)的層合板的各構(gòu)件的鋁合金組成。如上所述芯材鋁合金板2由3000系鋁合金組成。芯材鋁合金板2作為管材及集管材料等熱交換器用構(gòu)件，不僅要求具有本申請(qǐng)發(fā)明中規(guī)定的組織，除此之夕卜，還要求成形性、釬焊性或焊接性、強(qiáng)度、抗蝕性等諸特性。因此，本申請(qǐng)發(fā)明的芯材鋁合金板為如下鋁合金組成分別含有Si :0. 2 I. 5質(zhì)量％、01 0. 2 I. 2 質(zhì)量 ％、Mn 0. 2 I. 4 質(zhì)量 ％、Ti 0. 03 0. 3 質(zhì)量 ％，并含有 Fe :1. 0質(zhì)量％以下，余量由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。在此，優(yōu)選上述鋁合金板還含有Cr :0. 03 0. 3質(zhì)量％、Zn :0. 2 I. 0 %、Zr :
0.03 0. 3質(zhì)量％中的一種或兩種以上。另外，優(yōu)選含有0. 5質(zhì)量％以下的Mg。上述Fe、Mg及上述記載元素以外的元素基本上為雜質(zhì)。但是，從鋁合金板的循環(huán)利用的觀點(diǎn)考慮，作為熔化材料，不僅使用高純度鋁基材(日文S A地金)，而且、使用6000系合金或其他的鋁合金廢料、低純度鋁基材(日文7 > $ 二々A地金)等作為熔化原料時(shí)，也會(huì)混入這些元素。而且，將這些元素減少到例如檢測(cè)界限以下，自身成本就會(huì)提高，因此需要允許一定程度上含有。因而，在不妨礙本發(fā)明目的及效果的范圍允許含有。例如，只要B等上述以外的元素分別含有0. 05%以下即可。Si :0. 2 I. 5 質(zhì)量％Si與Fe形成金屬間化合物，以提高芯材鋁合金板的強(qiáng)度。為了確保原材料層合板及進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓谋匾膹?qiáng)度，Si含量需要為0. 2質(zhì)量％以上。另一方面，Si含量過(guò)多時(shí)，芯材中形成粗大的化合物，原材料層合板及進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓目刮g性降低，因此，Si含量設(shè)定為I. 5質(zhì)量％以下。因而，Si的含量范圍設(shè)定為0.2 1.5質(zhì)量％的范圍。
Cu :0. 2 I. 2 質(zhì)量％Cu以固溶狀態(tài)存在于鋁合金板中，使芯材鋁合金板的強(qiáng)度提高。因此，為了確保原材料層合板及進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓谋匾膹?qiáng)度，Cu含量需要為0.2質(zhì)量％以上。另一方面，Cu含量過(guò)多時(shí)，原材料層合板及進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓目刮g性降低，因此，Cu含量設(shè)定為I. 2質(zhì)量％以下。因而，Cu的含量范圍設(shè)定為0. 2
I.2質(zhì)量％的范圍。Mn :0. 2 I. 4 質(zhì)量％Mn使所規(guī)定的分散粒子等的金屬間化合物分布在鋁合金板中，不會(huì)降低芯材鋁合金板的抗蝕性，是用于使強(qiáng)度提高的元素。另外，Mn還具有使晶粒直徑微細(xì)化，提高耐振疲勞特性、及提高因疲勞破壞引起的龜裂的發(fā)生起支配作用的疲勞所對(duì)應(yīng)的耐疲勞破壞性的效果。因此，為了確保上述層合板及進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓谋匾膹?qiáng)度，提高耐疲勞破壞性，以下限為0. 2質(zhì)量％以上使之含有。另一方面，Mn含量過(guò)多時(shí)，分散粒子的數(shù)密度與規(guī)定相比變得過(guò)多，反而使耐振疲勞特性、及疲勞破壞弓I起的龜裂的發(fā)生起支配作用的疲勞所對(duì)應(yīng)的耐疲勞破壞性降低。另夕卜，鋁合金層合板的成形性降低，在向零件形狀的成形等加工時(shí)，鋁合金層合板有可能產(chǎn)生裂紋。因此，Mn含量設(shè)定為1.4質(zhì)量％以下。因而，Mn的含量范圍設(shè)定為0.2 1.4質(zhì)量％的范圍。另外，優(yōu)選將Mn的含量范圍設(shè)定為0. 2質(zhì)量％以上、I. 0質(zhì)量％以下,更優(yōu)選0. 2質(zhì)量％以上、0. 6質(zhì)量％以下。Ti :0. 03 0. 3 質(zhì)量％Ti在鋁合金板中形成微細(xì)的金屬間化合物，具有提高芯材鋁合金板的抗蝕性的作用。因此，為了確保上述層合板及進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习宓谋匾目刮g性，Ti含量需要為0. 03%以上。而Ti含量過(guò)多時(shí)，鋁合金層合板的成形性降低，向零件形狀的成形等的加工時(shí)，鋁合金層合板有可能產(chǎn)生裂紋。因此，Ti含量設(shè)定為0.3%以下。因而，Ti的含量范圍設(shè)定為0. 03 0. 3質(zhì)量％的范圍。Fe :1.0 質(zhì)量％ 以下Fe只要使用廢料作為鋁合金熔化原料，芯材鋁合金板中就必然含有。如上所述，F(xiàn)e和Si形成金屬間化合物而提高芯材鋁合金板的強(qiáng)度，并且使晶粒直徑微細(xì)化，還具有提高芯材的釬焊性的效果。但是，F(xiàn)e的含量過(guò)多時(shí)，芯材鋁合金板的抗蝕性顯著降低。因此，F(xiàn)e含量限制在I. 0質(zhì)量％以下。
Mg :0. 5 質(zhì)量％ 以下
Mg可提高芯材鋁合金板的強(qiáng)度。但是，Mg的含量多時(shí)，在使用氟化物系助焊劑的鋁釬劑(Nocolok)硬釬焊法等中，釬焊性降低。因此，在面向因Mg會(huì)致使釬焊性降低那樣的釬焊條件下的熱交換器時(shí)，Mg含量?jī)?yōu)選限制在0. 5%以下。Cr :0. 03 0. 3 質(zhì)量％、Zn :0. 2 I. 0 質(zhì)量％、Zr :0. 03 0. 3 質(zhì)量％中的一種或兩種以上Cr,Zn,Zr具有提高芯材鋁合金板的耐振疲勞特性、及疲勞破壞引起的龜裂的發(fā)生起支配作用的疲勞特性的效果。要發(fā)揮該效果時(shí)，在Cr :0. 03 0. 3質(zhì)量％、Zn :0. 2 I. 0質(zhì)量％、Zr :0. 03 0. 3質(zhì)量％的范圍，含有一種或兩種以上。(本申請(qǐng)發(fā)明的釬料合金)包覆在芯材鋁合金板2上的釬料合金4，可以使用目前正在廣泛使用的JIS4043、4045,4047等4000系的Al-Si系合金釬料等公知的釬料鋁合金。釬料合金作為在一面包覆了鋁合金板犧牲防腐材料(板)3、以及在另一面包覆了鋁合金釬焊料(板)4的硬釬焊片而構(gòu)成。(本申請(qǐng)發(fā)明的犧牲防腐材料)包覆在芯材鋁合金板2上的犧牲防腐材料合金3可以使用目前正在廣泛使用的Al-I質(zhì)量％ Zn成分的JIS7072等7000系鋁合金等、含Zn是公知的犧牲防腐材料鋁合金。這種犧牲防腐材料在冷卻水存在于管內(nèi)面?zhèn)鹊钠囉脽峤粨Q器中是必須的。即，為了確保針對(duì)冷卻水存在的管內(nèi)面?zhèn)鹊母g性的防腐、抗蝕性，犧牲防腐材料成為必須的材料。實(shí)施例〈第一的實(shí)驗(yàn)例(本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明的實(shí)施例)>下面，舉出實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)第一發(fā)明及第三發(fā)明更具體地進(jìn)行說(shuō)明。制成具有表I所示的A R成分的鋁合金芯材2的層合板(硬釬焊片)1，對(duì)芯材2的組織進(jìn)行了調(diào)查。再對(duì)于該層合板I模擬釬焊，實(shí)施相當(dāng)于在600°C的溫度進(jìn)行3分鐘釬焊的加熱、保持后，以平均冷卻速度100°C /分進(jìn)行冷卻，調(diào)查相當(dāng)于該釬焊加熱后的層合板的芯材部分的組織。將這些結(jié)果示于表2。另外，對(duì)相當(dāng)于該釬焊加熱后的層合板的機(jī)械特性和疲勞特性進(jìn)行測(cè)定、評(píng)價(jià)。將這些結(jié)果示于表3。(層合板的制造)層合板的制造如下。將表I所示的A R的組成的3000系鋁合金成分進(jìn)行熔融、鑄造，制造鋁合金芯材鑄塊。在該芯材鑄塊的一側(cè)的面，包覆由Al-I質(zhì)量％ Zn組成構(gòu)成的JIS7072鋁合金板作為犧牲防腐材料，在另一面包覆由A1-10質(zhì)量％ Si組成構(gòu)成的JIS4045鋁合金板作為釬焊料。然后，如表2所示，在各例中都對(duì)該包覆板的均熱溫度、從均熱結(jié)束后到開(kāi)始熱軋的時(shí)間進(jìn)行各種改變，并控制上述的分散粒子的數(shù)密度，在此基礎(chǔ)上，對(duì)包覆板進(jìn)行熱軋。然后，進(jìn)一步一邊施行適當(dāng)?shù)闹虚g退火一邊進(jìn)行冷軋，得到H14調(diào)制材料的層合板(硬釬焊片)。各例通用，層合板的芯材鋁合金板的板厚為0. 18mm。在該芯材的各個(gè)面上分別層疊的釬料、犧牲防腐材料的厚度都為20 30 ii m的范圍。(組織)分別使用上述的測(cè)定方法，觀察上述冷軋包覆板即層合板的芯材部分、和上述加熱后的各層合板的芯材部分的組織，測(cè)定軋制方向的縱剖面中的軋制方向的平均晶粒直徑(U m)、軋制面表層部的通過(guò)500倍的SEM所觀察的重心直徑的平均值為I U m以上的分散粒子的平均數(shù)密度(個(gè)/mm2)。將這些結(jié)果示于表2。在此，作為原材料的進(jìn)行與釬焊相當(dāng)?shù)募訜崆暗膶雍习宓男静恼泻辖鸢宓钠骄ЯＶ睆?，在?中沒(méi)有表不,但由于其在上述相當(dāng)于短時(shí)間的釬焊加熱中幾乎沒(méi)有變化，因此，其與表2所示的進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习逯械男静匿X合金板的平均晶粒直徑大致相同。(機(jī)械的特性)
進(jìn)行上述加熱后的各層合板的拉伸試驗(yàn)，分別測(cè)定抗拉強(qiáng)度(MPa)、0. 2%屈服強(qiáng)度(MPa)、延伸率)、斷面收縮率(日文絞19 ) (% )、n值。將這些結(jié)果示于表3。試驗(yàn)條件是從各層合板提取與軋制方向相垂直的方向的JISZ2201的5號(hào)試驗(yàn)片(25mmX50mmGLX板厚)，進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。拉伸試驗(yàn)是基于JISZ2241(1980)(金屬材料拉伸試驗(yàn)方法)，在室溫20°C下進(jìn)行試驗(yàn)。另外，十字頭速度為5_/分，一直以固定速度進(jìn)行直到試驗(yàn)片發(fā)生斷裂。n值是從屈服延伸的終點(diǎn)計(jì)算真應(yīng)力和真應(yīng)變，繪制在以橫軸為應(yīng)變，以縱軸為應(yīng)力的對(duì)數(shù)刻度上，測(cè)定測(cè)定點(diǎn)表示的直線的斜率所得的值。(疲勞特性)上述加熱后的各層合板的疲勞特性的評(píng)價(jià)是通過(guò)上述專利文獻(xiàn)5中記載的圖3所示的公知的單振型平面彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)在常溫下進(jìn)行。即，從上述加熱后的各層合板上，以與軋制方向平行的方式，切出IOmmX60mmX板厚的試驗(yàn)片，制作試驗(yàn)片。如圖3的右側(cè)所示，將該試驗(yàn)片的一端安裝在單振型平面彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)的固定側(cè)。而且，如圖3的左側(cè)所示，用驅(qū)動(dòng)側(cè)的刀刃夾持該試驗(yàn)片的另一端。彎曲疲勞試驗(yàn)是通過(guò)移動(dòng)該刀刃的位置，從而一邊改變?cè)囼?yàn)片切斷長(zhǎng)度，一邊使單振振幅一定(圖3的上下方向?yàn)?mm)而反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)片的平面彎曲。此時(shí)，為了再現(xiàn)作為本發(fā)明課題的龜裂發(fā)生起支配作用的疲勞，調(diào)節(jié)試驗(yàn)片切斷長(zhǎng)度，以使付加彎曲應(yīng)力達(dá)到斷裂部的應(yīng)變量比較高的最大0. 005左右。在這種條件下，求出直到各試驗(yàn)片發(fā)生斷裂的平面彎曲的重復(fù)次數(shù)。將這些結(jié)果示于表3。還有，關(guān)于斷裂部的應(yīng)變量，由于不能將應(yīng)變測(cè)量?jī)x直接貼在斷裂部位，因此，將應(yīng)變測(cè)量?jī)x貼在稍微離開(kāi)斷裂部位的2、3處的規(guī)定的位置，根據(jù)各試驗(yàn)片長(zhǎng)度時(shí)的應(yīng)變測(cè)量?jī)x的應(yīng)變值內(nèi)插斷裂部位的應(yīng)變量，由此來(lái)推算斷裂部位的應(yīng)變量，以此為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)負(fù)荷應(yīng)力即試驗(yàn)片切斷長(zhǎng)度。(斷裂面觀察)此外，用100倍的SEM觀察彎曲疲勞試驗(yàn)后的各層合板(相當(dāng)于上述釬焊加熱后)的疲勞破壞鄰域的軋制面，根據(jù)龜裂的發(fā)生程度調(diào)查疲勞破壞的機(jī)理。在該龜裂的發(fā)生程度比較多的情況下，是作為本發(fā)明課題的龜裂發(fā)生起支配作用的疲勞，在龜裂的發(fā)生程度比較少的情況下，是龜裂傳播起支配作用的疲勞。因而，對(duì)于同種類的鋁合金板，分別有意識(shí)地(典型的)制造龜裂發(fā)生起支配作用的疲勞、和龜裂傳播起支配作用的疲勞，利用以此為基準(zhǔn)的試料，預(yù)先對(duì)其龜裂發(fā)生程度的差異進(jìn)行調(diào)研。然后，與作為該基準(zhǔn)的試料進(jìn)行對(duì)t匕，在龜裂的發(fā)生程度比較多的情況下，判定為龜裂傳播起支配作用的疲勞，在龜裂的發(fā)生程度比較少的情況下，判定為龜裂傳播起支配作用的疲勞。將這些結(jié)果示于表3。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種鋁合金層合板，其是至少包括芯材鋁合金板和包覆在所述芯材鋁合金板上的防腐用鋁合金犧牲材料、并通過(guò)釬焊形成熱交換器的鋁合金層合板，其特征在于， 所述芯材鋁合金板為如下的鋁 合金組成，所述鋁合金組成分別含有Si :0. 2 I. 5質(zhì)量％、Cu 0. 05 I. 2 質(zhì)量％、Mn 0. 3 I. 8 質(zhì)量％、Ti 0. 03 0. 3 質(zhì)量％，并含有 Fe I. 0質(zhì)量％以下,且余量由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 具有如下的組織該芯材鋁合金板的在軋制面板厚中心部通過(guò)50000倍的TEM所觀察到的重心直徑的平均值為0. I 0. 5 iim范圍的析出物的平均數(shù)密度為150個(gè)/ii m3以下。
2.—種鋁合金層合板，其是至少包括芯材鋁合金板和包覆在所述芯材鋁合金板上的防腐用鋁合金犧牲材料的鋁合金層合板，其特征在于， 所述芯材鋁合金板為如下的鋁合金組成，所述鋁合金組成分別含有Si :0. 2 I. 5質(zhì)量％、Cu 0. 05 I. 2 質(zhì)量％、Mn 0. 3 I. 8 質(zhì)量％、Ti 0. 03 0. 3 質(zhì)量％，并含有 Fe I. 0質(zhì)量％以下,且余量由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成， 作為釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮慕M織，具有如下的組織該芯材鋁合金板的在軋制方向的縱剖面中的軋制方向的平均晶粒直徑設(shè)定為200 以下，并且，該芯材鋁合金板的在軋制面板厚中心部通過(guò)50000倍的TEM所觀察的重心直徑的平均值為0. I 0.5 iim范圍的析出物的平均數(shù)密度為80個(gè)/ii m3以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求I 2中任一項(xiàng)所述的鋁合金層合板，其中，所述芯材鋁合金板還含有Cr :0. 03 0.3質(zhì)量％、Zn :0. 2 1.0質(zhì)量％、Zr :0. 03 0. 3質(zhì)量％中的一種或兩種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的鋁合金層合板，其中，所述芯材鋁合金板還含有Mg :0. 5質(zhì)量％以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的鋁合金層合板，其中，所述芯材鋁合金板的板厚為不足0. 25mm的薄壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的鋁合金層合板，其中，所述層合板的板厚為不足.0. 3mm的薄壁。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠薄壁化且疲勞特性優(yōu)異的鋁合金散熱管等的進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习?、及鋁合金硬釬焊片等層合板。本發(fā)明為至少包括芯材鋁合金板(2)和包覆在該芯材鋁合金板(2)上的鋁合金犧牲防腐材料(3)、且通過(guò)釬焊或焊接制成熱交換器的鋁合金層合板或進(jìn)行了與釬焊相當(dāng)?shù)募訜岷蟮膶雍习?。本發(fā)明中，所述芯材鋁合金板(2)包括3000系的特定成分組成，此外，通過(guò)限制該芯材鋁合金板(2)的特定尺寸的分散粒子的平均數(shù)密度，能夠使龜裂發(fā)生中支配性的疲勞特性優(yōu)異。
文檔編號(hào)C22F1/04GK102644009SQ201210093360
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2009年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月12日
發(fā)明者木村申平, 杵淵雅男, 松本克史, 植田利樹, 田村榮一, 腰越史浩 申請(qǐng)人:株式會(huì)社神戶制鋼所