鋁合金材料及其制造方法以及鋁合金復合材料及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋁合金材料及其制造方法，該鋁合金材料能夠在600℃左右的溫度下進行釬焊，強度高且耐腐蝕性優(yōu)異。本發(fā)明的鋁合金材料含有Si：不足0.2質(zhì)量％、Fe：0.1質(zhì)量％～0.3質(zhì)量％、Cu：1.0質(zhì)量％～2.5質(zhì)量％、Mn：1.0質(zhì)量％～1.6質(zhì)量％以及Mg：0.1質(zhì)量％～1.0質(zhì)量％，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，當量圓直徑為0.1μm以上的Al－Mn系化合物的數(shù)密度為1.0×105個/mm2以上，并且，當量圓直徑為0.1μm以上的Al2Cu的數(shù)密度為1.0×105個/mm2以下。
【專利說明】
錯合金材料及其制造方法從及錯合金復合材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及作為汽車等的換熱器的構(gòu)成構(gòu)件使用的侶合金材料及其制造方法，W 及侶合金復合材料及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 如圖1所示，散熱器等換熱器例如具有在形成為扁平狀的多根管1之間配置有加工 成波紋狀的薄壁散熱片2的構(gòu)造。管1和散熱片2-體形成。管1的兩端分別向由集管3和箱4 形成的空間開口。在換熱器中，經(jīng)由管1將高溫的制冷劑自一箱側(cè)的空間送往另一箱側(cè)的空 間，并使通過管1和散熱片2進行熱交換而變?yōu)榈蜏氐闹评鋭┭h(huán)。
[0003] 運樣的換熱器的管通常使用具有忍材、內(nèi)襯材料和針料的硬針焊薄板(Brazing Sheet)。作為忍材，例如使用JIS3003(Al-0.15wt%Cu-l. lwt%Mn)合金，在忍材的內(nèi)側(cè)即 始終與制冷劑接觸的一側(cè)使用JIS7072 (Al - Iwt %化)合金作為內(nèi)襯材料，在忍材的外側(cè)通 常使用JIS4045(Al-10wt%Si)合金等作為針料。管通過針焊一體接合于加工成波紋狀的 散熱片等其他構(gòu)件。作為針焊法，可舉出針劑針焊法、使用非腐蝕性針劑的NOCOLOK針焊法 等，針焊通過將各構(gòu)件加熱到600°C左右的溫度來進行。
[0004] 然而，近年來，換熱器向輕量、小型化的方向發(fā)展，為此，期望材料薄壁化。但是，在 利用現(xiàn)有方法進行薄壁化時，產(chǎn)生了很多問題。例如，對于構(gòu)成制冷劑通路的構(gòu)件(管、集管 等），導致外部耐腐蝕性變差。此外，對于散熱片，除了在針焊時發(fā)生壓曲之外，還會因針料 的擴散而產(chǎn)生烙融。當散熱片發(fā)生壓曲時，通風阻力的增加導致?lián)Q熱器的熱效率下降，運是 公知的。
[0005] 除了要消除上述問題，還需要特別提高管的強度。W往所采用的設(shè)計構(gòu)思主要是 利用MgsSi的時效析出來強化材料。因此，為了高強度化，采用增加忍材中的Si、Mg的含量的 方法。但是，當增加Si的含量時，會導致忍材的烙點大幅降低。因此，由于要在60(TC左右的 溫度進行針焊，所W不期望大幅增加Si的含量，因此，管的高強度化也處于停滯不前的現(xiàn) 狀。
[0006] 對此，在專利文獻1中，公開了一種侶合金硬針焊薄板，其包覆了由含有Cu的侶合 金形成的針料作為復合層。通過使用含有Cu的侶合金作為針料，使得針料的烙點降低，使針 焊溫度變?yōu)?70°C~585 °C的低溫，運樣一來就可W增加忍材中的Si、化的含量，從而能夠?qū)?現(xiàn)管的高強度化。當向針料中添加Cu時，針料的電位升高，可能導致忍材優(yōu)先被腐蝕。對此， 通過向針料中添加能使化等的電位降低的元素來進行應(yīng)對。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻 [000引專利文獻
[0009] 專利文獻1:日本特開平7-207393號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 然而，在專利文獻1的侶合金硬針焊薄板中，未規(guī)定忍材的化合物的存在狀態(tài)。因 此，在針焊加熱后，Si和Cu的固溶量可能會降低。由此，針焊加熱后的時效強化得不到有效 發(fā)揮，強度也會降低。
[0011] 本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于，提供一種能夠在60(TC左右的溫度 下進行針焊、且強度高、耐腐蝕性優(yōu)異的侶合金材料及其制造方法，W及侶合金復合材料及 其制造方法。
[0012] 本發(fā)明人對上述課題進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，作為材料的設(shè)計思想，如果通過控制 組織而最大限度地利用A12化Mg的時效析出，則能夠在抑制忍材的烙點降低的情況下，獲得 更高強度的侶合金材料。
[0013] 本發(fā)明的侶合金材料其特征在于，含有Si :不足0.2mass %、Fe : 0 . Imass %~ 0.3mass%、Cu: 1. Omass% ~2.5mass%、Mn: 1 .Omass%~1.6mass% 臥及]\%:0.1 mass% ~ I .Omass%，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成，當量圓直徑為0.1 wnW上的Al-Mn系化合物 的數(shù)密度為1.0 X IO5個Aim2W上，且當量圓直徑為0.1皿W上的AlsCu的數(shù)密度為1.0 X 1〇5 個/mm2W下。
[0014] 優(yōu)選的是，本發(fā)明的侶合金材料還含有Ti:0.05mass%~0.2mass %、Zr : 0.0 Smass % ~0.2mass%、V: 0.0 Smass % ~0.2mass% W及Cr: 0.0 Smass % ~0.2mass % 中的 1種或2種W上。
[0015] 本發(fā)明的侶合金復合材料的特征在于，在所述忍材的一面具有針料或犧牲陽極材 料。
[0016] 本發(fā)明的侶合金復合材料其特征在于，在所述忍材的一面具有針料，在所述忍材 的另一面具有犧牲陽極材料。
[0017] 更優(yōu)選的是，所述針料為含有Si :7.0mass%~12.0mass%，余量由Al和不可避免 的雜質(zhì)構(gòu)成的Al-Si系合金。
[001引優(yōu)選的是，所述針料優(yōu)選為含有Si : 7. Omass %~12. Omass % W及Cu: 1. Omass %~ 2.5mass%，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al-Si-化系合金。
[0019] 更優(yōu)選的是，所述針料為含有Si : 7 . Omass %~12 . Omass %、Cu : 1. Omass %~ 2.5mass% W及Zn:0 . Imass%~3 .Omass%，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的A1 -Si - 化一化系合金。
[0020] 本發(fā)明的侶合金材料的制造方法其特征在于，該制造方法包括鑄造侶合金的鑄造 工序、加熱鑄錠的加熱工序W及對加熱后的鑄錠進行熱社處理和冷社處理的社制工序，在 所述加熱工序中，在420°C~550°C下進行加熱處理，在所述加熱工序之后，在320°C~400°C 下的保持時間為6分鐘W下。
[0021] 優(yōu)選的是，在所述鑄造工序之后，還包括在400°C~550°C下對鑄錠進行均質(zhì)化處 理的均質(zhì)化處理工序。
[0022] 優(yōu)選的是，在所述社制工序過程中和所述社制工序之后的至少一個時段，還包括 在200°C~320°C下進行退火處理的退火工序。
[0023] 本發(fā)明的侶合金復合材料的制造方法的特征在于，該制造方法包括:鑄造工序，分 別鑄造作為所述忍材的侶合金材料、W及作為所述針料和所述犧牲陽極材料的侶合金材料 中的至少一種；熱社工序，對鑄造后的針料用鑄錠和犧牲陽極材料用鑄錠中的至少一種鑄 錠進行熱社直至達到規(guī)定的厚度;組合工序，將熱社后的針料和熱社后的犧牲陽極材料中 的至少一種與忍材用鑄錠組合而做成夾層材料;加熱工序，對所述夾層材料進行加熱;熱社 復合工序，對所述夾層材料進行熱社復合；W及冷社工序，對熱社復合后的夾層材料進行冷 社處理，在所述組合工序中，在所述忍材用鑄錠的一面組合所述熱社后的針料或所述熱社 后的犧牲陽極材料;或者，在所述忍材用鑄錠的一面組合所述熱社后的針料，在所述忍材用 鑄錠的另一面組合所述熱社后的犧牲陽極材料，在所述加熱工序中，在420°C~550°C下進 行加熱處理，在所述加熱工序之后，320°C~400°C下的保持時間為6分鐘W下。
[0024]優(yōu)選的是，在鑄造作為所述忍材的侶合金材料的鑄造工序之后，還包括在40(TC~ 55(TC下對鑄造后的忍材用鑄錠進行均質(zhì)化處理的均質(zhì)化處理工序。
[00巧]優(yōu)選的是，在所述冷社工序過程中和所述冷社工序之后的至少一者，還包括在200 °C~320°C下進行退火處理的退火工序。
[0026] 本發(fā)明的侶合金材料具有高強度，成形性優(yōu)異。此外，由于本發(fā)明的侶合金材料烙 點高，因此，W該侶合金材料為忍材的侶復合材料能夠在600°C左右的溫度下進行針焊。
【附圖說明】
[0027] 圖1是表示現(xiàn)有的換熱器的一部分的分解立體圖。
【具體實施方式】
[0028] W下，具體說明用于實施本發(fā)明的方式（W下稱為本實施方式。）。另外，將"mass% (質(zhì)量％)"簡記為"％"。
[0029] (侶合金材料的組成）
[0030] 在現(xiàn)有的侶合金材料中，利用MgsSi的時效析出實現(xiàn)了材料的強化。但是，當Si的 含量多時，侶合金材料的烙點會大幅降低，因此，考慮到要在600°C左右的溫度下進行針焊， 不期望為了材料的進一步強化而增加Si的含量。因此，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了通過利用A12化Mg的 時效析出來獲得高強度的材料。Cu也與Si同樣具有使侶合金材料的烙點降低的作用，但其 影響不像Si那么大。Cu的含量即使較多，在烙點方面，也能夠在600°C左右的溫度下進行針 焊。因此，設(shè)計了抑制Si的含量，而增加化的含量的材料。
[0031] 此外，為了利用AlsCuMg的時效析出，優(yōu)選的是，增加針焊加熱后的化的固溶量。因 此，為了增加針焊加熱后的Cu的固溶量，要抑制當量圓直徑為0.1皿W上的粗大AlsCu的析 出。此外，為了進一步更有效地利用AlsCuMg的時效析出，需要減少侶合金中的位錯環(huán)的數(shù) 量。Al-Mn系化合物具有在與母相的界面處消除澤火過?？瘴坏淖饔茫虼?，具有減少位錯 環(huán)數(shù)量的效果。因此，促進了當量圓直徑為0.1皿W上的粗大的Al-Mn系化合物的析出。
[0032] 本發(fā)明的侶合金材料含有Si :不足0.2 %、Fe: 0.1 %~0.3%、Cu: 1.0 %~2.5 %、 Mn: 1.0%~1.6% W及Mg:0.1 %~1.0%，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。此外，也可W含 有Ti :0.05%~0.2%、Zr :0.05%~0.2%、V:0.05%~0.2% W及Cr:0.05%~0.2% 中的1 種或2種W上。
[0033] Si通常作為不可避免的雜質(zhì)混入到母合金中。Si固溶于侶母相中，利用固溶強化 而提高材料的強度。此外，Si形成金屬間化合物，利用析出強化而提高材料的強度。但是，在 同時存在大量的Cu的情況下，析出單體Si、Al-Cu-Si系化合物。當Si的含量達到0.2% W 上時，運些金屬間化合物會在晶界處析出而引發(fā)晶界腐蝕，使耐腐蝕性下降。此外，可能會 導致侶合金材料的烙點降低。因此，Si的含量不足0.2%，優(yōu)選不足0.1%。
[0034] Fe在侶合金中與Mn形成金屬間化合物。該金屬間化合物結(jié)晶、析出，利用彌散強化 而提高材料的強度。當Fe的含量不足0.1%時，無法充分獲得該效果。另一方面，當Fe的含量 超過0.3 %時，會產(chǎn)生不與Mn形成金屬間化合物的化，運會成為腐蝕的起點。因此，F(xiàn)e的含量 為0.1 %~0.3%，優(yōu)選為0.1 %~0.2%。
[0035] Mn 與 Si、Fe、Cu 反應(yīng)而形成 Al-^-Mru Al-Si-^-MruAl-Qi-Mn 系化合物。運 些金屬間化合物結(jié)晶、析出，利用彌散強化而提高材料的強度。此外，運些金屬間化合物與 母相形成非匹配的界面，該界面在針焊中成為向侶合金材料導入的空位的消除部位。在針 焊中，當向侶合金材料導入空位時，空位在針焊的冷卻中形成位錯環(huán)。而且，在針焊后，在該 位錯環(huán)上不均勻地析出S'相。S'相對強度的貢獻小，因此，材料的強度會下降。但是，當存在 Al-Fe-Mn、Al -Si-Fe-Mn、Al -Cu-Mn系化合物時，能夠消除成為位錯環(huán)的起因的空 位，因此，在針焊加熱后不易在材料中殘留位錯環(huán)。由此，能抑制S'相的不均勻析出，促進 AlsCuMg的時效析出。AlsCuMg相針對強度的貢獻大。如上，當添加Mn時，強度提高。當Mn的含 量不足1.0%時，不能充分獲得該效果。另一方面，當Mn的含量超過1.6%時，會形成粗大的 結(jié)晶物，會使成品率下降。因此，Mn的含量為1.0%~1.6%，優(yōu)選為1.2%~1.5%。
[0036] 化與Mg反應(yīng)而形成AlsCuMgDAlsCuMg在針焊后利用時效析出大幅提高材料的強度。 當Cu的含量不足1.0%時，不能充分獲得該效果。另一方面，當Cu的含量超過2.5%時，可能 導致侶合金材料的烙點降低。此外，AbCu會在晶界處析出，引起晶界腐蝕。因此，Cu的含量 為1.0%~2.5%，優(yōu)選為1.5%~2.5%。
[0037] Mg與化反應(yīng)而形成AlsCuMgDAlsCuMg在針焊后利用時效析出大幅提高材料的強度。 當Mg的含量不足0.1 %時，不能充分獲得該效果。另一方面，當Mg的含量超過1.0%時，在使 用非腐蝕性針劑的環(huán)境下進行針焊時，Mg擴散到針料中，導致針焊性顯著下降。此外，有時 會導致針焊前的伸長率下降而使成形加工性下降。因此，Mg的含量為0.1%~1.0%，優(yōu)選為 0.125%~0.5%。
[0038] Cr、化各自在侶合金中形成微細的金屬間化合物，提高材料的強度。當Cr、化各自 的含量不足0.05 %時，不能充分獲得該效果。另一方面，當Cr Jr各自的含量超過0.2 %時， 可能形成粗大的金屬間化合物，使侶合金材料的成形加工性下降。因此，Cr、Zr的含量分別 優(yōu)選為0.05%~0.2%，更優(yōu)選為0.05%~0.1%。
[0039 ] Ti、V各自在侶合金中形成微細的金屬間化合物，提高材料的強度。此外，該金屬間 化合物呈層狀分散。該金屬間化合物的電位高，因此具有發(fā)生水平方向上的腐蝕，但不易發(fā) 生深度方向上的腐蝕的效果。當Ti、V各自的含量不足0.05%時，運些效果小。另一方面，當 Ti、V各自的含量超過0.2%時，可能形成粗大的金屬間化合物，使侶合金材料的成形加工性 下降。因此，Ti、V的含量優(yōu)選為0.05%~0.2%，更優(yōu)選為0.05%~0.1%。
[0040] 化/Mg比根據(jù)其值的不同使得針焊加熱后析出的相不同。當Cu/Mg比小于1時，在針 焊加熱后析出Al6CuMg4DAl6CuMg4對時效硬化的貢獻小，因此，可能導致強度降低。另一方 面，當Cu/Mg比大于8時，在針焊加熱后析出A12化。Ab化比A12化Mg對時效硬化的貢獻還小， 所W，可能導致強度降低。因此，化Ate比優(yōu)選為1~8,更優(yōu)選為3~6。
[0041] 本發(fā)明的侶合金材料還可W含有具有使鑄錠組織細化的作用的B、其他不可避免 的雜質(zhì)元素。運些元素的含量優(yōu)選為0.05% W下。
[0042] (侶合金材料的金相組織）
[0043] 當量圓直徑為0.1皿W上的Al-Mn系化合物（例如Al-Mn、Al-Mn-Si、Al-Fe- Mn-Si、Al-Cu-Mn系化合物）由于其尺寸比較大，因此，在針焊時不易固溶于侶合金材料 中，在針焊后仍有殘留。Al-Mn系化合物與母相Al晶格常數(shù)不同，因此，與母相形成非匹配 的界面，該界面成為在針焊中向侶合金材料中導入的空位的消除部位。在針焊中，當向侶合 金材料中導入空位時，空位在針焊的冷卻中形成位錯環(huán)。而且，在針焊后，在該位錯環(huán)上不 均勻地析出S'相。S'相雖然是Al-化一Mg系合金的時效析出相，但對強度的貢獻小。不僅如 此，由于它能使化的固溶量降低，因此，會使侶合金材料的強度下降。但是，當存在一定W上 的Al -Mn系化合物時，在針焊后存在于侶合金材料中的位錯環(huán)會減少，因此，能夠抑制S '相 的析出，從而能夠有效利用AlsCuMg的時效析出。由此，侶合金材料的強度提高。在當量圓直 徑為0.1皿W上的Al -Mn系化合物的數(shù)密度不足1.0 X IO5個/mm咐，該效果小。因此，本發(fā)明 中的當量圓直徑0.1皿W上的Al-Mn系化合物的數(shù)密度為1.OX IO5個/mm2W上，優(yōu)選為2.0 X105個/mm2w上。
[0044] 當量圓直徑為0.1皿W上的Al-Mn系化合物的數(shù)密度通過用SEM觀察侶合金材料， 并對SEM像進行圖像分析而求得。
[0045] 當量圓直徑為0.化mW上的AhCu由于其尺寸比較大，因此，在針焊時不易固溶于 侶合金材料中，在針焊后仍有殘留。由此，針焊后的Cu的固溶量降低。當針焊后的Cu的固溶 量低時，不能充分獲得利用AlsCuMg的時效析出提高材料強度的效果，且A12化會成為晶界腐 蝕的起點，所W耐腐蝕性也下降。因此，本發(fā)明中的當量圓直徑為0.1 wnW上的A12化的數(shù)密 度為1.0X105個/mm?下，優(yōu)選為0.8X105個/mm?下。
[0046] 當量圓直徑為0.1皿W上的A12化的數(shù)密度通過用SEM觀察侶合金材料，并對SEM像 進行圖像分析而求得。
[0047] (侶合金復合材料）
[0048] 本發(fā)明的侶合金復合材料W上述侶合金材料為忍材，在忍材的一面具有針料或陽 極犧牲材料。此外，本發(fā)明的侶合金復合材料W上述侶合金材料為忍材，在忍材的一面具有 針料，在忍材的另一面具有陽極犧牲材料。
[0049] 作為針料，可W使用在侶合金的針焊中通常所用的侶合金。例如，可舉出Al-Si系 合金、Al-Si-Cu系合金、Al-Si-Cu-化系合金、Al-Si-Zn系合金、Al-Si-Mg系合金 W及Al-Si-Mg-Bi系合金。具體而言，作為Al-Si系合金，優(yōu)選為含有Si :7.0%~ 12.0%，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的侶合金。此外，作為Al-Si-Cu系合金，優(yōu)選為 含有Si :7.0%~12.0%和化：1.0%~2.5%，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的侶合金。此 夕h作為41-51-〇1-化系合金，優(yōu)選為含有51:7.0%~12.0%、加：1.0%~2.5%^及化： 0.1 %~3.0%，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的侶合金。
[0050] 作為犧牲陽極材料，可W使用侶或侶合金等公知的材料。例如，可舉出Al-化系合 金O
[0051] (侶合金材料的制造方法）
[0052] 首先，烙化具有上述組成的侶合金原料，利用DC(Direct化ill,直接冷凝)鑄造法 制作侶合金鑄錠。在DC鑄造法中，烙融金屬的冷卻速度要非?？欤瑸?.5°C/秒~20°C/秒。因 此，鑄造時產(chǎn)生的金屬間化合物是微細的，侶合金中所含的元素過飽和地固溶。然而，根據(jù) 鑄造條件，可能會使鑄錠中大量出現(xiàn)當量圓直徑為10曲iW上的粗大的AlsCu。當鑄錠中存在 運樣的化合物時，Cu在母相中的固溶量下降，在后續(xù)的針焊加熱后的自然時效中，有助于時 效析出的固溶Cu不足，因此，可能導致針焊加熱后的強度下降。當對該鑄錠進行均質(zhì)化處理 時，粗大的AlsCu向母相中固溶，因此，針焊加熱后的強度穩(wěn)定，且成為高強度。當在不足400 °C的溫度下進行均質(zhì)化處理時，不能充分獲得該效果。另一方面，當在超過550°C的溫度下 進行均質(zhì)化處理時，Al-Mn系化合物的密度降低，因此不期望該處理。因此，期望不進行均 質(zhì)化處理，或優(yōu)選在400°C~550°C的溫度下進行。另外，均質(zhì)化處理之后，期望對冷卻后的 鑄錠進行端面切削處理。
[0053] 接著，在進行加熱處理之后，通過進行熱社處理而將板厚降至規(guī)定板厚。當在超過 550°C的溫度下進行加熱處理時，過飽和地固溶的Mn無法新形成Al-Mn系的析出相，當量圓 直徑為0.1皿W上的Al-Mn系化合物的數(shù)密度不增加，因此不期望該處理。另一方面當在不 足420°C的溫度下進行加熱處理時，Mn的擴散速度過低，因此，無法新析出Al-Mn系化合物， 當量圓直徑為0.1皿W上的Al-Mn系化合物的數(shù)密度不增加，因此，不期望該處理。因此，熱 社處理前的加熱處理期望在420°C~550°C的溫度下進行。此外，加熱處理的保持時間優(yōu)選 為5小時W下。
[0054] 此外，加熱處理之后，侶合金鑄錠的溫度逐漸降低。在320°C~400°C的溫度范圍 中，固溶于侶合金中的化W粗大的AlsCu的形態(tài)析出。因此，當在該溫度范圍下保持超過6分 鐘時，當量圓直徑為0.1皿W上的Ab化的數(shù)密度可能會超過1 .OX IO5個/mm2。因此，加熱處 理后的320°C~400°C的溫度范圍下的保持時間期望為6分鐘W下。
[0055] 熱社處理之后，進行冷社處理直至達到目標板厚，制作侶合金材料?？蒞在冷社處 理的中途進行中間退火處理，也可W在冷社處理之后進行最終退火處理。中間退火處理和 最終退火處理可W只進行任一種，也可W兩種都進行。本發(fā)明的侶合金材料由于Cu的含量 多，因此，板巧的強度會非常高。因此，為了確保成形性，期望實施最終退火處理，還期望進 行中間退火處理。然而，當在超過320°C的溫度下進行退火處理時，可能導致當量圓直徑為 0.1皿W上的AlsCu的數(shù)密度增加。另一方面，當在不足200°C的溫度下進行退火處理時，無 法消除冷社時導入的晶格缺陷，進行退火沒有意義。因此，本發(fā)明中的退火處理無論是中間 退火處理還是最終退火處理，均期望在200°C~320°C的條件下實施。
[0056] (侶合金復合材料的制造方法）
[0057] 首先，鑄造作為忍材的侶合金。具體而言，烙化具有上述組成的侶合金原料，利用 DC(Direct化ill)鑄造法制作忍材用侶合金鑄錠。接著，對忍材用侶合金鑄錠進行均質(zhì)化 處理。在均質(zhì)化處理工序中，優(yōu)選在400°C~550°C下對忍材用侶合金鑄錠進行均質(zhì)化處理。 另外，對于忍材用侶合金鑄錠，優(yōu)選在均質(zhì)化處理之后進行端面切削處理。
[0058] 此外，鑄造作為針料和犧牲陽極材料的侶合金，制作針料用侶合金鑄錠和犧牲陽 極材料用侶合金鑄錠。接著，對針料用侶合金鑄錠和犧牲陽極材料用侶合金鑄錠進行熱社 處理直至達到規(guī)定的厚度。另外，對于針料用侶合金鑄錠和犧牲陽極材料用侶合金鑄錠，優(yōu) 選在熱社處理之前進行端面切削處理。然后，將熱社后的針料和熱社后的犧牲陽極材料與 忍材用侶合金鑄錠組合而做成夾層材料。具體而言，在忍材用鑄錠的一面組合熱社后的針 料，在忍材用鑄錠的另一面組合熱社后的犧牲陽極材料。對夾層材料進行加熱，進行熱社復 合，之后進行冷社。由此，能夠制作出在忍材的一面具有針料，在忍材的另一面具有犧牲陽 極材料的侶合金復合材料(侶合金制硬針焊薄板）。夾層材料的加熱處理優(yōu)選在42(TC~550 °C下進行。此外，加熱處理后的320°C~400°C的溫度范圍下的保持時間期望為6分鐘W下。 此外，可W在冷社處理的中途進行中間退火處理，也可W在冷社處理之后進行最終退火處 理。中間退火處理和最終退火處理可W只進行任一種，也可W兩種都進行。中間退火處理和 最終退火處理均期望在200°C~320°C的條件下實施。
[0059] 另外，也可W僅鑄造作為針料和犧牲陽極材料的侶合金材料中的一種。在該情況 下，將熱社后的針料或熱社后的犧牲陽極材料與忍材用鑄錠組合而做成夾層材料。具體而 言，在忍材用鑄錠的一面組合熱社后的針料或熱社后的犧牲陽極材料。由此，能夠制作出在 忍材的一面具有針料或犧牲陽極材料的侶合金復合材料。
[0060] 實施例
[0061] 接著，基于實施例更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限定于運些實施例。
[0062] 按照表2所示的制造方法分別制造具有表1所示的組成的合金。另外，在表1的合金 組成中，"一"表示為檢測極限W下，"余量"包括不可避免的雜質(zhì)。
[0063] 首先，利用DC鑄造法分別鑄造了表1記載的組成的合金(合金No. 1~41)。然后，對 鑄錠表面進行端面切削處理，按照表2記載的條件(工序No. 1~18)對該鑄錠進行加熱處理， 然后利用熱社處理社制到2.6mm。另外，在工序No. 1~3、13中，對鑄錠進行均質(zhì)化處理，然后 進行了端面切削處理。接下來，利用冷社處理將所得的板材加工成0.2mm的板厚，按照表2記 載的條件進行最終退火處理，得到試樣。將各試樣(實施例1~39、比較例1~19)示于表3、表 4。另外，比較例10~13是指與本申請的技術(shù)方案2相對的比較例。
[0064] 表 1
[00 化]
[0066]表 2
[0067]
[006引然后，在600°C下對制作出的各試樣進行3min的針焊加熱，再W200°c/min的速度 進行冷卻。然后，按照下述所示的方法對各試樣進行關(guān)于"針焊1周后的強度"、"當量圓直徑 為0.1皿W上的Al-Mn系化合物的數(shù)密度"、"當量圓直徑為0.1皿W上的AhCu的數(shù)密度"、 "耐腐蝕性"、"成形伴'、"針焊性"的評價，將運些結(jié)果示于表3、表4。另外，本實施例中的"針 焊加熱"是指W假定了實際的針焊的溫度和時間進行加熱。只要沒有特殊說明，就是指對試 樣單體進行加熱。
[0069] [a]針焊1周后的強度(MPa)
[0070] 自各試樣切出JIS5號試驗片。對該試驗片進行針焊加熱，然后在25°C下進行1周的 自然時效，進行了拉伸試驗。若該試驗結(jié)果為250MPaW上，則評價為合格。
[0071] [b]當量圓直徑為0.1皿W上的Al-Mn系化合物的數(shù)密度(個/mm2)
[0072] 當量圓直徑為0.1皿W上的Al-Mn系化合物的數(shù)密度通過進行忍材合金的SM觀 察來評價。對各樣本分別進行3個視場的觀察，利用AZ0KUN(A像<^)對各視場的沈M像進行 圖像分析，由此，求得針焊加熱前的Al-Mn系化合物的數(shù)密度。記載的數(shù)密度是由各3個視 場求出的值的平均值。
[0073] k]當量圓直徑為0.1皿W上的AhCu的數(shù)密度(個/mm2)
[0074] 當量圓直徑為0.1皿W上的AhCu的數(shù)密度與Al-Mn系化合物同樣，通過進行忍材 合金的沈M觀察來評價。對各樣本進行3個視場的觀察，利用AZOKUN對各視場的SEM像進行圖 像分析，由此，求得針焊加熱前的AhCu的數(shù)密度。表記的數(shù)密度是由各3個視場求出的值的 平均值。
[00巧][d]耐腐蝕性
[0076] 對各試樣進行針焊加熱，制作腐蝕試驗樣本。然后，利用下述方法進行腐蝕試驗， 評價是否引起晶界腐蝕。
[0077] 腐蝕液：向234g的化Cl、50g的KN〇3、7.35mL的HN03(60%)中添加蒸饋水，調(diào)整成IL 的液體
[0078] 方法:在比液量（solution volume to specimen area ratio,溶液體積與樣品面 積之比）為20mL/cm2的條件下進行化r的浸潰試驗后，通過截面觀察評價了晶界腐蝕的有 O
[0079] [e]成形性
[0080] 自各試樣切出JIS5號試驗片，利用拉伸試驗機在常溫下測定了伸長率。成形性的 合格基準為伸長率達5% W上。
[0081] [門針焊性
[0082] 用各試樣夾住波紋加工后的復合散熱片材，進行針焊加熱。測定針焊后的各試樣 與散熱片材之間的接合率，若為90% W上則評價為合格。此外，對于各試樣與散熱片材之間 的接合部是否能觀察到腐蝕(erosion)進行了評價。
[0083] 表 3
[0086]
[0087] 在實施例1~39中，當量圓直徑為0.1皿W上的Al-Mn系化合物的數(shù)密度為1.0 X 105個/mm2?上，此外，當量圓直徑為0.1皿W上的Al2化的數(shù)密度為1.0X105個/mm?下。結(jié) 果是，針焊1周后的強度高達250MPaW上，在腐蝕試驗中未顯示出晶界腐蝕，成形性、針焊性 都良好。
[0088] 在比較例1、9中，在腐蝕試驗中顯示出晶界腐蝕，并且針焊性差。在比較例2、4、6、 8、14、15、17中，針焊1周后的強度低。在比較例3中，在腐蝕試驗中顯示出晶界腐蝕，并且成 形性差。在比較例5中，在腐蝕試驗中顯示出晶界腐蝕，并且成形性、針焊性差。在比較例7、 10~13中，成形性差。在比較例16、18、19中，針焊1周后的強度低，并且在腐蝕試驗中顯示出 了晶界腐蝕。
[0089] 接著，制造在忍材上包覆了針料及/或犧牲材料的復合材料。用作忍材的合金的組 成為表1的合金No .2、6、8、13、16,制造方法按照表2的工序No. 3進行制造。
[0090] 首先，利用DC鑄造法分別鑄造了表1記載的忍材所用的合金，W及表5記載的針料 及/或犧牲材料所用的合金。對于忍材所用的合金，在鑄造后按照表2記載的條件進行均質(zhì) 化處理，接著進行端面切削處理。對于針料及/或犧牲材料所用的合金，在鑄造后進行端面 切削處理，接著進行熱社處理。將熱社后的針料及/或犧牲材料與均質(zhì)化處理后進行了端面 切削的忍材用鑄錠組合做成夾層材料。按照表2記載的條件對夾層材料進行加熱處理，通過 熱社處理社制到2.6mm。接著，通過冷社處理將所得的板材加工到0.2mm的板厚，按照表2記 載的條件進行最終退火處理，獲得了試樣。將各試樣(實施例40~60)示于表5。
[0091] 表5
[0092]
[0093] 然后，對制作出的各試樣在600°C下進行3min的針焊加熱，再W200°C/min的速度 進行冷卻。然后，與上述方法同樣地對各試樣進行了關(guān)于"針焊1周后的強度"、"忍材中的當 量圓直徑為0.1皿W上的Al-Mn系化合物的數(shù)密度'、"忍材中的當量圓直徑為0.1皿W上的 Ab化的數(shù)密度"、"耐腐蝕性"、"成形性"、"針焊性"的評價，并且還評價了 "忍材一針料間電 位差"，將運些結(jié)果示于表6。對于忍材一針料間電位差，若忍材的電位高于針料的電位，貝U 記作O，高出40mV W上，則記作◎。其中，對于針焊1周后的強度，若試驗結(jié)果為220M化W上 則評價為合格。
[0094] 表 6
[0095]
[0096] 在實施例40~60中，忍材中的當量圓直徑為0.1皿W上的Al-Mn系化合物的數(shù)密 度為1.OX IO5個Aim2W上，此外，忍材中的當量圓直徑為0.1皿W上的Ab化系化合物的數(shù)密 度為1.OX IO5個Aim2W下。此外，結(jié)果是，針焊1周后的強度為220M化W上，未顯示出晶界腐 蝕，成形性、針焊性均良好。根據(jù)W上可知，即使利用本發(fā)明的侶合金材料作為忍材，也能無 問題地顯示出高強度。
[0097] 最后，對于本發(fā)明的侶合金材料，說明Cu/Mg比對強度的影響。按照表2的工序No. 3 所示的制造方法分別制造了具有表7所示的組成的合金。
[009引首先，利用DC鑄造法分別鑄造了表7記載的組成的合金(合金No.42~47)。然后，按 照表2記載的條件進行了均質(zhì)化處理。對鑄錠表面進行端面切削處理，按照表2記載的條件 對其進行加熱處理，通過熱社處理社制到2.6mm。接下來，通過冷社處理將所得的板材加工 到0.2mm的板厚，按照表2記載的條件進行最終退火處理，獲得了試樣。將各試樣(實施例61 ~66)不于表8。
[0099] 表 7
[0100]
[0101] 然后，在600°C下對制作出的各試樣（實施例61~66)進行3min的針焊加熱，再W 20(TC/min的速度進行冷卻。然后，對各試樣進行了 "針焊1周后的強度"的評價。此時，對于 固相線溫度相等的合金，將Cu/Mg比為4的合金中表現(xiàn)出90% W上的抗拉強度的合金評價為 ◎，表現(xiàn)出不足90%的抗拉強度的合金評價為〇。將該結(jié)果示于表8。
[0102] 表8
[0103]
[0104] 根據(jù)實施例61~66,結(jié)果是，化/Mg比超過8的材料與Cu/Mg比為4的材料相比，針焊 1周后的抗拉強度降低至90% W下。根據(jù)W上可知，優(yōu)選化/Mg比為8W下。
[0105] 本發(fā)明設(shè)及作為汽車等的換熱器的構(gòu)成構(gòu)件使用的侶合金材料、侶合金復合材料 W及侶合金材料的制造方法。更詳細而言，設(shè)及通過電焊加工、針焊構(gòu)成流路而用作管材 的、特別是W板厚為〇.25mmW下的薄壁材料為對象的、針焊后強度非常強的換熱器用侶合 金材料、換熱器用侶合金復合材料W及侶合金材料的制造方法。
[0106] 附圖標記說明
[0107] 1:管 [010引2:散熱片
[0109] 3:集管
[0110] 4:箱
【主權(quán)項】
1. 一種鋁合金材料，其特征在于， 該錯合金材料含有Si :不足O . 2質(zhì)量％、Fe :0.1質(zhì)量％~0.3質(zhì)量％、Cu: 1.0質(zhì)量％~ 2.5質(zhì)量％、]\1]1:1.0質(zhì)量％~1.6質(zhì)量％以及1%:0.1質(zhì)量％~1.0質(zhì)量％，余量由41和不可避 免的雜質(zhì)構(gòu)成，當量圓直徑為〇. Iym以上的Al-Mn系化合物的數(shù)密度為1.0 XlOMVmm^ 上，并且，當量圓直徑為0.1 ym以上的Al2Cu的數(shù)密度為1.0 X IO5個/mm2以下。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金材料，其特征在于， 該鋁合金材料還含有Ti :0.05質(zhì)量％~0.2質(zhì)量％、Zr :0.05質(zhì)量％~0.2質(zhì)量％、V: 0.05質(zhì)量％~0.2質(zhì)量％以及Cr :0.05質(zhì)量％~0.2質(zhì)量％中的1種或2種以上。3. -種鋁合金復合材料，其特征在于， 該鋁合金復合材料以權(quán)利要求1或2所述的鋁合金材料為芯材，在所述芯材的一面具有 釬料或犧牲陽極材料。4. 一種鋁合金復合材料，其特征在于， 該鋁合金復合材料以權(quán)利要求1或2所述的鋁合金材料為芯材，在所述芯材的一面具有 釬料，在所述芯材的另一面具有犧牲陽極材料。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鋁合金復合材料，其特征在于， 所述釬料是含有Si :7.0質(zhì)量％~12.0質(zhì)量％，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al - Si系合金。6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鋁合金復合材料，其特征在于， 所述釬料是含有31:7.0質(zhì)量％~12.0質(zhì)量％和〇1:1.0質(zhì)量％~2.5質(zhì)量％，余量由八1 和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al - Si - Cu系合金。7. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的鋁合金復合材料，其特征在于， 所述釬料是含有31:7.0質(zhì)量％~12.0質(zhì)量％、〇1:1.0質(zhì)量％~2.5質(zhì)量％以及211:0.1 質(zhì)量％~3.0質(zhì)量％，余量由Al和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al - Si - Cu - Zn系合金。8. -種鋁合金材料的制造方法，用于制造權(quán)利要求1或2所述的鋁合金材料，其特征在 于， 該制造方法包括鑄造鋁合金的鑄造工序、加熱鑄錠的加熱工序以及對加熱后的鑄錠進 行熱乳處理和冷乳處理的乳制工序， 在所述加熱工序中，在420 °C~550 °C下進行加熱處理， 在所述加熱工序之后，在320 °C~400 °C下的保持時間為6分鐘以下。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋁合金材料的制造方法，其特征在于， 在所述鑄造工序之后，還包括在400 °C~550 °C下對鑄錠進行均質(zhì)化處理的均質(zhì)化處理 工序。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的鋁合金材料的制造方法，其特征在于， 在所述乳制工序過程中和所述乳制工序之后的至少一者，還包括在200°C~320°C下進 行退火處理的退火工序。11. 一種鋁合金復合材料的制造方法，其用于制造權(quán)利要求3~7中任一項所述的鋁合 金復合材料，其特征在于， 該制造方法包括:鑄造工序，分別鑄造作為所述芯材的鋁合金材料、以及作為所述釬料 和所述犧牲陽極材料的鋁合金材料中的至少一種;熱乳工序，對鑄造后的釬料用鑄錠和犧 牲陽極材料用鑄錠中的至少一種鑄錠進行熱乳直至達到規(guī)定的厚度;組合工序，將熱乳后 的釬料和熱乳后的犧牲陽極材料中的至少一種與芯材用鑄錠組合而做成夾層材料;加熱工 序，對所述夾層材料進行加熱；熱乳復合工序，對所述夾層材料進行熱乳復合；以及冷乳工 序，對熱乳復合后的夾層材料進行冷乳處理， 在所述組合工序中，在所述芯材用鑄錠的一面組合所述熱乳后的釬料或所述熱乳后的 犧牲陽極材料;或者，在所述芯材用鑄錠的一面組合所述熱乳后的釬料，在所述芯材用鑄錠 的另一面組合所述熱乳后的犧牲陽極材料， 在所述加熱工序中，在420 °C~550 °C下進行加熱處理， 在所述加熱工序之后，在320 °C~400 °C下的保持時間為6分鐘以下。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的鋁合金復合材料的制造方法，其特征在于， 在鑄造作為所述芯材的鋁合金材料的鑄造工序之后，還包括在400 °C~550 °C下對鑄造 后的芯材用鑄錠進行均質(zhì)化處理的均質(zhì)化處理工序。13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的鋁合金復合材料的制造方法，其特征在于， 在所述冷乳工序過程中和所述冷乳工序之后的至少一者，還包括在200°C~320°C下進 行退火處理的退火工序。
【文檔編號】C22C21/00GK105934527SQ201580004910
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2015年1月9日
【發(fā)明人】成田涉, 福元敦志
【申請人】株式會社Uacj