铝合金包层材料及其制造方法、以及使用该铝合金包层材料的热交换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高耐腐蚀性且高成型性的铝合金包层材料及其制造方法，详细而言涉 及适合作为散热器等热交换器中的致冷剂或高温压缩空气的通路构成材料使用的高耐腐 蚀性且高成型性的铝合金包层材料及其制造方法。并且，本发明还涉及使用了上述高耐腐 蚀性且高成型性的铝合金包层材料的热交换器，特别涉及汽车用热交换器等的流路形成部 件。
【背景技术】
[0002] 铝合金轻量且具备高导热性，通过适当的处理能够实现高耐腐蚀性，因此被用于 汽车用热交换器，例如被用于散热器、冷凝器、蒸发器、加热器、中冷器等。作为汽车用热交 换器的管材，使用以3003合金等Al - Mn系铝合金为芯材，在一侧的单面上包层Al - Si 系铝合金的焊料或Al - Zn系铝合金的牺牲阳极材料而得到的2层包层材料；或者在这些 2层包层材料中，在芯材的另一侧的单面上进一步包层Al - Si系铝合金的焊料而得到的3 层包层材料。热交换器通常通过将这样的包层材料的管材与波纹成型后的翅片材料组合， 以600°C左右的高温进行钎焊来制作。
[0003] 在近来汽车所使用的新型的热交换器中，为了实现更进一步的高性能化，管形状 的复杂化在升级。因此，就材料而言要求更进一步的高成型性。一直以来，进行在冷乳的中 途进行中间退火的H14调质，或在冷乳之后进行最终退火的H24调质，调节管材的成型性。 然而，仅以这样的调质难以满足近年来对高成型性的要求。
[0004] 另外，如果该热交换器的管内外的表面存在具有腐蚀性的液体，就可能由于发生 孔蚀而导致管贯通，或由于均匀腐蚀而导致管的板厚减少、耐压强度降低、管发生破裂。其 结果，存在内部循环的空气或冷却水、致冷剂发生泄露的危险性。例如由于冷却水在散热器 的管内部流通，所以一直以来通过在管的内侧包层牺牲阳极材料来进行牺牲防腐蚀。然而， 由于上述的管形状的复杂化，有时在特定部分腐蚀性液体变浓，仅像现有技术那样包层牺 牲阳极材料，有时难以充分地防止泄露。
[0005] 在现有技术中提出了使这些成型性和耐腐蚀性分别单独提高的技术。例如，关于 使包层材料的成型性或电缝焊接性提高的技术，专利文献1、2中有记载。然而，在这些专利 文献中，并没有记载使牺牲阳极材料的耐腐蚀性提高的手段。另一方面，关于使包层材料的 耐腐蚀性提高的技术，在专利文献3中有记载。然而，在该专利文献中，没有记载使包层材 料的成型性提高的手段。
[0006] 具体而言，专利文献1所记载的包层材料，通过将芯材的与长度方向呈直角的剖 面上的平均结晶粒径设为30 μm以下，使材料的电缝焊接性提高。然而，关于牺牲阳极材 料，将粒径0. 2 μπι以上的Mg2Si的面积率限定为0. 5%以下，但这也是用于使电缝焊接性提 高的手段。关于牺牲阳极材料的耐腐蚀性，仅规定了 Zn和Mg的添加量，对于将耐腐蚀性提 高到现有技术以上的水平的技术没有任何公开也没有暗示。
[0007] 另外，专利文献2所记载的包层材料，通过将芯材制为纤维状组织，使材料的电缝 焊接性提高。然而，关于牺牲阳极材料，规定了芯材和牺牲阳极材料的硬度为50Hv以上且 硬度之比（牺牲阳极材料/芯材）低于1.0,但这是用于确保钎焊加热后的疲劳强度的手 段。关于牺牲阳极材料的耐腐蚀性，这里也仅仅规定了 Zn和Mn的添加量，对于将耐腐蚀性 提高到现有技术以上的水平的技术没有任何公开也没有暗示。
[0008] 另一方面，在专利文献3所记载的包层材料中，通过将牺牲阳极材料的结晶粒径 设为100~700 μm，使碱性环境下的耐腐蚀性提高。然而，对于芯材仅规定了成分，对于其 组织和机械性质等没有记载，对于成型性的提高没有任何公开也没有暗示。
[0009] 这样，在使用铝合金包层材料例如作为热交换器的管材时，以现有技术难以提供 具有优异的成型性、而且在钎焊加热后牺牲阳极材料具有优异的耐腐蚀性的铝合金包层材 料。
[0010] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1 :日本特开平8 - 291354号公报
[0013] 专利文献2 :日本特开2010 - 255014号公报
[0014] 专利文献3 :日本特开平11 一 209837号公报
【发明内容】
[0015] 发明所要解决的课题
[0016] 本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种高成型性且高耐腐蚀 性的铝合金包层材料及其制造方法、以及使用了该铝合金包层材料的热交换器，该铝合金 包层材料具有优异的成型性和钎焊性，在钎焊加热后，牺牲阳极材料具有优异的耐腐蚀性。 特别是本发明的铝合金包层材料适合作为汽车用热交换器的流路形成部件使用。
[0017] 用于解决课题的方法
[0018] 本发明的发明人对于上述课题反复进行了深入研究，其结果，发现：作为包层材料 使用具有特定的合金组成和金属组织的芯材与牺牲阳极材料，能够解决上述课题，从而完 成了本发明。
[0019] 即，本发明的第一方案的发明1为一种铝合金包层材料，其具备铝合金的芯材和 包层在该芯材的至少一个表面上的牺牲阳极材料，
[0020] 上述芯材由铝合金构成，构成上述芯材的铝合金含有Si :0. 05~1.50mass%、Fe : 0· 05~2. OOmass%、Mn :0· 50~2. OOmass%，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，
[0021] 上述牺牲阳极材料由铝合金构成，构成上述牺牲阳极材料的铝合金含有Zn : 0· 50 ~8. 00mass%、Si :0· 05 ~I. 50mass%、Fe :0· 05 ~2. OOmass%，剩余部分由 Al 和不 可避免的杂质构成，
[0022] 上述牺牲阳极材料的结晶粒径为60 μ m以上，
[0023] 在上述芯材的沿着乳制方向的剖面上，将板厚方向的结晶粒径设为Rl ( μ m)、乳制 方向的结晶粒径设为R2( μπι)时，R1/R2为0. 30以下。
[0024] 本发明的发明2为：在本发明1中，上述芯材由还含有选自Cu :0. 05~ I. 50mass%、Mg :0· 05 ~0· 50mass%、Ti :0· 05 ~0· 30mass%、Zr :0· 05 ~0· 30mass%、Cr : 0· 05~0· 30mass%和V :0· 05~0· 30mass%中的1种或2种以上的铝合金构成。
[0025] 本发明的发明3为：在发明1或2中，上述牺牲阳极材料由还含有选自Ni :0.05~ 2. 00mass%、Mn :0· 05 ~2. 00mass%、Mg :0· 05 ~3. 00mass%、Ti :0· 05 ~0· 30mass%、Zr : 0· 05 ~0· 30mass%、Cr :0· 05 ~0· 30mass%和 V :0· 05 ~0· 30mass% 中的 1 种或 2 种以上 的铝合金构成。
[0026] 本发明的第二方面的发明4为一种铝合金包层材料，其特征在于，具备铝合金的 芯材、包层在该芯材的一个表面上的牺牲阳极材料、和包层在该芯材的另一个表面上的焊 料，
[0027] 上述芯材由铝合金构成，构成上述芯材的铝合金含有Si :0. 05~1.50mass%、Fe : 0· 05~2. OOmass%、Mn :0· 50~2. OOmass%，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，
[0028] 上述牺牲阳极材料由铝合金构成，构成上述牺牲阳极材料的铝合金含有Zn : 0· 50 ~8. 00mass%、Si :0· 05 ~I. 50mass%、Fe :0· 05 ~2. OOmass%，剩余部分由 Al 和不 可避免的杂质构成，
[0029] 上述焊料由铝合金构成，构成上述焊料的铝合金含有Si :2. 50~13. OOmass %、 Fe :0. 05~I. 20mass%，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，
[0030] 上述牺牲阳极材料的结晶粒径为60 μ m以上，
[0031] 在上述芯材的沿着乳制方向的剖面上，将板厚方向的结晶粒径设为Rl ( μ m)、乳制 方向的结晶粒径设为R2( μπι)时，R1/R2为0. 30以下。
[0032] 本发明的发明5为：在发明4中，上述焊料由还含有选自Zn :0. 50~8. OOmass%、 Cu :0· 05 ~I. 50mass %、Mn :0· 05 ~2. OOmass %、Ti :0· 05 ~0· 30mass %、Zr :0· 05 ~ 0· 30mass%、Cr :0· 05 ~0· 30mass%、V :0· 05 ~0· 30mass%、Na :0· 001 ~0· 050mass%和 Sr :0. 001~0. 050mass%中的1种或2种以上的铝合金构成。
[0033] 本发明的发明6为：在发明4或5中，上述芯材由还含有选自Cu :0.05~ I. 50mass%、Mg :0· 05 ~0· 50mass%、Ti :0· 05 ~0· 30mass%、Zr :0· 05 ~0· 30mass%、Cr : 0· 05~0· 30mass%和V :0· 05~0· 30mass%中的1种或2种以上的铝合金构成。
[0034] 本发明的发明7为：在发明4~6的任一项中，上述牺牲阳极材料由还含有选 自 Ni :0· 05 ~2. OOmass%、Mn :0· 05 ~2. OOmass%、Mg :0· 05 ~3. OOmass%、Ti :0· 05 ~ 0· 30mass %、Zr :0· 05 ~0· 30mass %、Cr :0· 05 ~0· 30mass %和 V :0· 05 ~0· 30mass % 中 的1种或2种以上的铝合金构成。
[0035] 本发明的第三方案的第一方式的发明8为一种铝合金包层材料，其特征在于，具 备铝合金的芯材、包层在该芯材的一个表面上的中间层材料、包层在该中间层材料的非芯 材侧的表面上的焊料、和包层在该芯材的另一个表面上的牺牲阳极材料，
[0036] 上述芯材由铝合金构成，构成上述芯材的铝合金含有Si :0. 05~1.50mass%、Fe : 0· 05 ~2. 00mass%、Mn :0· 50 ~2. 00mass%、Mg :0· 05 ~0· 50mass%，剩余部分由 Al 和不 可避免的杂质构成，
[0037] 上述中间层材料由铝合金构成，构成上述中间层材料的铝合金含有Si :0.05~ I. 50mass %、Fe :0· 05~2. OOmass %，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，
[0038] 上述牺牲阳极材料由铝合金构成，构成上述牺牲阳极材料的铝合金含有Zn : 0· 50 ~8. 00mass%、Si :0· 05 ~I. 50mass%、Fe :0· 05 ~2. OOmass%，剩余部分由 Al 和不 可避免的杂质构成，
[0039] 上述焊料由铝合金构成，构成上述焊料的铝合金含有Si :2. 50~13. OOmass %、 Fe :0. 05~I. 20mass%，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，
[0040] 上述牺牲阳极材料的结晶粒径为60 μ m以上，
[0041] 在上述芯材的沿着乳制方向的剖面上，将板厚方向的结晶粒径设为Rl ( μ m)、乳制 方向的结晶粒径设为R2( μπι)时，R1/R2为0. 30以下。
[0042] 本发明的发明9为：在发明8中，上述焊料由还含有选自Zn :0. 50~8. OOmass%、 Cu :0· 05 ~I. 50mass %、Mn :0· 05 ~2. OOmass %、Ti :0· 05 ~0· 30mass %、Zr :0· 05 ~ 0· 30mass%、Cr :0· 05 ~0· 30mass%、V :0· 05 ~0· 30mass%、Na :0· 001 ~0· 050mass%和 Sr :0. 001~0. 050mass%中的1种或2种以上的铝合金构成。
[0043] 本发明的发明10为：在发明8或9中，上述芯材由还含有选自Cu :0.05~ I. 50mass%、Ti :0· 05 ~0· 30mass%、Zr :0· 05 ~0· 30mass%、Cr :0· 05 ~0· 30mass%和 V :0. 05~0. 30mass%中的1种或2种以上的铝合金构成。
[0044] 本发明的发明11为：在发明8~10的任一项中，上述牺牲阳极材料由还含有选 自 Ni :0· 05 ~2. OOmass%、Mn :0· 05 ~2. OOmass%、Mg :0· 05 ~3. OOmass%、Ti :0· 05 ~ 0· 30mass %、Zr :0· 05 ~0· 30mass %、Cr :0· 05 ~0· 30mass %和 V :0· 05 ~0· 30mass % 中 的1种或2种以上的铝合金构成。
[0045] 本发明的发明12为：在发明8~11的任一项中，上述中间层材料由还含有选 自 Zn :0· 5 ~8. Omass %、Mn :0· 05 ~2. OOmass %、Cu :0· 05 ~I. 50mass %、Ti :0· 05 ~ 0· 30mass %、Zr :0· 05 ~0· 30mass %、Cr :0· 05 ~0· 30mass %和 V :0· 05 ~0· 30mass % 中 的1种或2种以上的铝合金构成。
[0046] 本发明的第三方案的第二方式的发明13为一种铝合金包层材料，其特征在于，具 备铝合金的芯材、包层在该芯材的一个表面上的中间层材料、包层在该中间层材料的非芯 材侧的表面上的焊料、和包层在该芯材的另一个表面上的牺牲阳极材料，
[0047] 上述芯材由铝合金构成，构成上述芯材的铝合金含有Si :0. 05~1.50mass%、Fe : 0· 05~2. OOmass%、Mn :0· 50~2. OOmass%，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，
[0048] 上述中间层材料由铝合金构成，构成上述中间层材料的铝合金含有Si :0.05~ I. 50mass%、Fe :0· 05~2. OOmass%、Zn :0· 50~8. 00%，剩余部分由Al和不可避免的杂 质构成，
[0049] 上述牺牲阳极材料由铝合金构成，构成上述牺牲阳极材料的铝合金含有Zn : 0· 50 ~8. 00mass%、Si :0· 05 ~I. 50mass%、Fe :0· 05 ~2. OOmass%，剩余部分由 Al 和不 可避免的杂质构成，
[0050] 上述焊料由铝合金构成，构成上述焊料的铝合金含有Si :2. 50~13. OOmass %、 Fe :0. 05~I. 20mass%，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，
[0051] 上述牺