热交换器用铝合金翅片材料及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及波纹成型性和硬钎焊加热后的强度优异的热交换器用铝合金翅片材 料及其制造方法，该翅片材料特别适合用作散热器、加热器芯、电容器、中间冷却器等的热 交换器用翅片材料。
【背景技术】
[0002] 铝合金由于轻量且具有高导热性，因此，用于汽车用热交换器、例如散热器、电容 器、蒸发器、加热器芯、中间冷却器等中。
[0003] 对于这样的热交换器而言，以往以来进行有例如将通过波纹成型而成型为波形的 铝合金的翅片进行硬钎焊接合来使用，这是一直以来所进行的操作。作为铝合金翅片材料， 一般使用导热性优异的JIS1050合金等纯铝系合金、强度和抗压曲性优异的JIS3003合金 等Al-Mn系合金。
[0004] 但是，近年来，对热交换器的轻量化、小型化和高性能化的要求逐步提高。与此相 伴，对于进行硬钎焊接合的铝合金翅片材料，也特别期望其厚度薄、且硬钎焊加热后的强 度、导热性和耐腐蚀性等特性优异。
[0005] 但是，随着翅片材料的厚度的薄化的推进，同时还要求高强度化，与此相伴，产生 如下问题：硬钎焊加热前的强度升高，在通过波纹成型加工翅片时难以达到规定的尺寸。
[0006] 专利文献1中，提出了一种板厚为40~200μm的高强度错合金翅片材料，其通过 双带式连续铸造乳制法铸造，硬钎焊加热前的金属组织为纤维组织。但是，中间退火时没有 发生再结晶，硬钎焊加热前的金属组织为纤维组织，原材料状态下的应变量增多。其结果， 原材料强度提高，在将厚度薄的翅片材料进行波纹加工时，得不到规定的尺寸精度，热交换 器的性能有可能降低。
[0007] 专利文献2中，提出了一种板厚小于0. 2mm的耐垂下性翅片材料，其通过双辑式 连续铸造乳制法铸造后，使最终的冷乳率为60%以上，对最终板厚的翅片材料进行最终退 火。但是，为了抑制硬钎焊加热时的垂下而以60%以上的乳制率进行最终冷乳，进一步利用 最终退火调整硬钎焊加热前的原材料强度，进行退火由此卷材宽度方向的平整度变得非常 差，使最终的狭缝工序中的品质和生广率大幅降低。
[0008] 专利文献3中，提出了一种最终板厚为0. 1mm以下且成型性和耐腐蚀性优异的汽 车热交换器用高强度铝合金材料，其通过连续铸造乳制法铸造，纤维状组织在硬钎焊加热 前的组织中所占的比例为90 %以上或者10 %以下，硬钎焊加热前的铝合金材料表面中的 等效圆直径为0. 1~5μm的分散颗粒的密度被限定。但是，硬钎焊加热前的组织中纤维状 组织的比例被限定，如上所述若纤维状组织残存则原材料强度变高，波纹成型性有可能降 低。此外，假设在纤维状组织完全不残存的再结晶组织的情况下，需要使中间退火的温度为 高温，因此，退火时第2相颗粒粗大化而呈稀疏分布，使硬钎焊加热后的强度降低。
[0009] 专利文献4中，提出了一种最终板厚为0. 1mm以下的耐腐蚀性优异的汽车热交换 器用高强度铝合金材料的制造方法，其中该铝合金材料通过连续铸造乳制法铸造，将第1 次退火在450~600°C的温度进行1~10小时。但是，由于中间退火在高温下进行，因此如 上所述在退火时第2相颗粒粗大化而呈稀疏分布，使硬钎焊加热后的强度降低。
[0010] 专利文献5中提出了一种最终板厚为40~200μπι的热交换器用铝合金翅片材 料，其通过双带式连续铸造法铸造，在250~550°C进行第1次中间退火，在360~550°C的 温度进行第2次中间退火。但是，未规定硬钎焊加热前的金属组织，有可能原材料强度变高 而使波纹成型性降低。
[0011] 此外，在专利文献1、5中，铸造方法采用了双带式连续铸造乳制法，双带方式具有 如下特征：从其铸造方式的差异上与双辊方式相比，铸造时的冷却速度变慢。因此，若铸造 例如含有Fe的合金，则由于Fe在铝中的固溶度非常低，因此，铸造时其几乎全部晶析，在铝 中形成Al-Fe系的第2相颗粒（例如Al-Fe-Si、Al-Fe-Mn、Al-Fe-Mn-Si系化合物）。因 此，在铸造含有这样的元素的合金时，第2相颗粒粗大地结晶析出，波纹成型时加速模具的 磨耗的可能性高，在工业上不优选。
[0012] 现有技术文献
[0013] 专利文献
[0014] 专利文献1 :日本特开2007-031778号公报
[0015] 专利文献2 :日本特开2008-190027号公报
[0016] 专利文献3 :日本特开2008-308760号公报
[0017] 专利文献4 :日本特开2008-308761号公报
[0018] 专利文献5 :日本特开2008-038166号公报
【发明内容】
[0019] 发明所要解决的课题
[0020] 本发明是鉴于这样的问题而完成的，其课题在于提供一种铝合金翅片材料及其制 造方法，该翅片材料的波纹成型性良好、且硬钎焊加热后具有优异的强度，特别是能够适合 作为汽车用热交换器的翅片材料来使用。
[0021] 用于解决课题的手段
[0022] 本发明人对上述课题进行了研究，结果发现，通过对具有特定合金组成的翅片材 料的金属组织进行控制、且调整翅片材料的板厚与硬钎焊加热前的强度的比例，能够得到 特别是适合作为汽车用热交换器的翅片材料的翅片材料，基于该技术思想而实现了本发 明。
[0023] S卩，根据本发明，提供以下的技术方案。
[0024] (1) -种热交换器用铝合金翅片材料，其特征在于，其含有0.5~1.5质量％的 31、大于1.0质量％且为2.0质量％以下的？6、0.4~1.0质量％的]?11、0.4~1.0质量％ 的Zn，余部由A1和不可避免的杂质构成，
[0025] 对于该铝合金翅片材料，硬钎焊加热前的金属组织中，等效圆直径小于0. 1ym的 第2相颗粒的密度小于IX107个/mm2、且等效圆直径为0.Ιμπι以上的第2相颗粒的密度 为1X105个/mm2以上，并且，硬钎焊加热前的拉伸强度TSB(N/mm2)、硬钎焊加热后的拉伸强 度TSA (N/mm2)与翅片材料的板厚t(μm)满足0. 4彡（TSB-TSA)/t彡2. 1的关系，
[0026] 该铝合金翅片材料的板厚为150μm以下。
[0027] (2) -种热交换器用铝合金翅片材料的制造方法，其中，利用双辊式连续铸造乳制 法，对含有0. 5~1. 5质量％的Si、大于1. 0质量％且为2. 0质量％以下的Fe、0. 4~1. 0 质量％的]\^、0. 4~1. 0质量％的Zn、且余部由A1和不可避免的杂质构成的铝合金原材料 进行铸造后，包括至少1次中间退火工序，其第1次退火以2段的不同的保持温度进行，第 2段的保持温度高于第1段的保持温度，第1段的保持温度为300~450°C、第2段的保持 温度为430~580°C，进行上述中间退火后，使最终的冷乳中的乳制率为20~60%;对于该 铝合金翅片材料，在硬钎焊加热前的金属组织中，等效圆直径小于〇. 1μπι的第2相颗粒的 密度小于1Χ107个/mm2、且等效圆直径为0.Ιμπι以上的第2相颗粒的密度为1Χ105个/ mm2以上，并且，硬钎焊加热前的拉伸强度TSB (N/mm2)、硬钎焊加热后的拉伸强度TSA(N/mm2) 与翅片材料的板厚t(μm)满足0. 4彡（TSB-TSA)/t彡2. 1的关系，板厚为150μm以下。
[0028] (3)如⑵所述的热交换器用铝合金翅片材料的制造方法，其特征在于，将第2段 的退火保持结束之后至250°C的冷却速度设定为50°C/小时以下。
[0029] 发明效果
[0030] 根据本发明，能够提供铝合金翅片材料及其制造方法，该铝合金翅片材料的波纹 成型性良好、且在硬钎焊加热后具有优异的强度，厚度薄，特别是能够适合作为汽车用热交 换器的翅片来使用。
[0031] 本发明的上述和其他的特征和优点可通过适当参照所附的附图并由下述记载而 更为明确。
【附图说明】
[0032] 图1为示意性示出实施例中制作的进行了波纹成型的供试材的立体图。
【具体实施方式】
[0033] (合金组成）
[0034] 首先，对本发明的铝合金翅片材料的成分元素的添加理由和添加范围进行说明。 下文中，表示组成的％只要不特别声明则为质量％。
[0035] Si通过与Fe、Mn-同形成Al-Fe-Si系、Al-Mn-Si系、Al-Fe-Mn-Si系化合物而带 来的分散强化、或者固溶于母材中而带来的固溶强化，从而有助于强度提高。本发明中的Si 的含量为〇. 50~1. 5%。Si的含量若过少，则上述效果不充分。此外，Si的含量若过多， 则材料的固相线温度（熔点）降低而使硬钎焊发生熔融的可能性提高，并且母材中的固溶 量增多，因此热导率降低。更优选的Si的含量为0. 80~1. 2%。
[0036] Fe具有提高高温强度、防止硬钎焊加热时的变形的效果。若使用双辊式铸造乳制 法，则与Si、Μη-同形成的Al-Fe-Si系、Al-Fe-Mn系、Al-Fe-Mn-Si系化合物发生微细分 散，以分散强化的形式有助于强度提高。此外，Fe具有如下效果：利用抑制硬钎焊时的成核 的作用，使硬钎焊后的晶粒粗大化，从而抑制钎料扩散。本发明中的Fe的含量大于1. 0质 量％且为2. 0质量％以下。Fe的含量若过少，则铸造时发生晶析的上述化合物量变少，分散 强化所带来的强度提高不充分。此外，Fe的含量若过多，则铸造时生成巨大金属间化合物， 使塑性加工性降低，并且波纹成型时使模具磨损。另外，阴极位点增多，从而腐蚀起点增加， 因而自耐腐蚀性降低。更优选的Fe的含量为1