铝合金层合板的制作方法
【专利说明】f吕合金层合板
[0001] 本申请是分案申请，其母案申请的【申请号】200980102028. 3,申请日：2009年2月 5日，发明名称：铝合金层合板。
技术领域
[0002] 本发明涉及铝合金热交换器用的铝合金层合板（以下也将铝叫做A1)，尤其是涉 及疲劳特性优异的铝合金层合板。本发明中，提供一种至少包括芯材铝合金板和包覆在所 述芯材铝合金板上的铝合金板牺牲防腐材料的层合板，将通过钎焊使用于热交换器的热交 换器用原材料也叫做铝合金层合板、进行与钎焊相当的加热前的铝合金层合板、或只叫做 原材料层合板。另外，将至少包括芯材铝合金板和包覆在所述芯材铝合金板上的铝合金板 牺牲防腐材料，实施了相当于钎焊的加热处理的层合板也叫做进行了与钎焊相当的加热后 的铝合金层合板、或只叫做进行了与钎焊相当的加热后的层合板。
【背景技术】
[0003] 为了汽车的车身轻量化，汽车的热交换部件中，代替目前所使用的铜合金材料而 使用铝合金材料的情况也正在增加。而且，这些热交换部件用铝合金材料使用由被多层化 的层合板（也叫做包覆板、包覆材料）构成的抗蚀性铝合金材料。
[0004] 这种层合板在通过钎焊组装成热交换器的情况下，构成为在铝合金制芯材的一面 包覆了铝合金牺牲防腐材料（板）、在另一面包覆了铝合金钎焊料（板）的硬钎焊片的结 构。
[0005] 图4表示铝合金制汽车用热交换器（散热器）的例子。如图4所示，散热器100 通常是在多根设置的扁平管状的铝合金制散热器管111之间，一体形成有加工成波纹状的 铝合金制散热片112。该管111的两端为分别向由集管（header) 113和贮水箱（未图示） 构成的空间开口的结构。这种结构的散热器100将从一边的贮水箱的空间通过管111内而 达到高温的制冷剂，输送到另一贮水箱一侧的空间，在管111及散热片112的部分进行热交 换，使变为低温的制冷剂进行再循环。
[0006] 该铝合金材制管111由铝合金制硬钎焊片101构成。图5表示铝合金制硬钎焊片 101的剖面。在该图5中，硬钎焊片101在铝合金制芯材102的一侧面层叠（包覆）有铝合 金制牺牲阳极材料（也叫做皮材）103,在芯材102的另一侧面层叠（包覆）有铝合金制钎 料104。还有，在为铝合金制包覆片材的情况下，构成为仅在一侧的面包覆有铝合金牺牲防 腐材料103的层合板。
[0007] 这种铝合金制硬钎焊片101通过成形辊等形成扁平管状，通过电阻焊或钎焊加 热，硬钎焊片101自身被钎焊，形成如图4的管111那样的流体通路。
[0008] 散热器的制冷剂（冷却剂）的主成分为水溶性媒体，使用其中适当含有市售的防 锈剂等的制冷剂。但是，在使用这样的制冷剂的情况下，存在由于防锈剂等历时劣化后所生 成的酸，导致所述牺牲材料或芯材等铝合金材料容易被腐蚀之类的问题。因此，必须使用对 水溶性媒体具有高抗蚀性的铝合金材料。
[0009] 因此，从抗蚀性和强度的观点考虑，硬钎焊片及用于包覆片的层合板的铝合金制 芯材102,使用JISH4000中所规定的例如由Al - 0. 15质量％ Cu - I. 1质量％ Mn等成分 构成的3003等Al - Mn系（3000系）合金。另外，以抗蚀和Mg向芯材102的扩散而形成 的高强度化为目的，时常与制冷剂接触的皮材103中，使用由Al - 1质量％ Zn组成等构成 的7072等Al - Zn系、或者Al - Zn - Mg系（7000系）合金。此外，钎料104使用由低熔 点的Al - 10质量％ Si等的组成构成的4045等Al - Si系（4000系）合金。
[0010] 散热器100采用使用这种硬钎焊片101形成的管111、进行了波纹加工的散热 片112和其它部件，通过硬钎焊组装为一体。作为硬钎焊的手法，有助焊剂硬钎焊（flux brazing)法、使用非腐蚀性的助焊剂的错钎剂（Nocolok)硬钎焊法等，加热到600°C左右的 尚温进彳丁纤焊。
[0011] 如此组装成的散热器100内、特别是管111内，从高温到低温、且从高压到常压的 前述的液体制冷剂时常进行流通循环。即，由于这些内压变动或汽车自身的振动等长时间 附加重复应力，因此要求管111具有耐受这些应力的疲劳特性。假设在疲劳特性低、产生疲 劳破坏的情况下，疲劳破坏作为管111的裂纹发生、进展，若贯通管111，则成为来自散热器 渗漏的原因。因此，散热器管的疲劳特性的改善是重要的课题。
[0012] 目前，该散热器管的疲劳特性的改善已提出各种方案。例如，专利文献1中，铝合 金制硬钎焊片的芯材是含有(：11、1'^11，并限制31、？6、1%的铝合金，通过使芯材的纵剖面中 的轧制方向的平均晶粒直径L为150~200 μ m，来提高管的焊接部的抗蚀性，从而改善管的 反复弯曲造成的疲劳破坏性，即汽车在振动下的耐振疲劳特性。专利文献2中，通过将牺牲 防腐材料侧的厚度方向的平均晶粒直径设定为低于牺牲防腐材料的厚度，来提高牺牲防腐 材料的抗蚀性，从而改善管的反复弯曲及反复的内压负荷造成的疲劳破坏性即疲劳特性。
[0013] 另外，已知疲劳特性通常与静态的抗拉强度有关，在热交换器中，例如像专利文献 3那样，已提出为了提高原材料的抗拉强度而添加了 Cu的材料。而且，专利文献4中，通过 组织性的改善来改善耐振疲劳特性。即，专利文献4中，已提出如下方案，即，在使用包覆有 含有Cu的铝合金芯材、铝合金钎料、含有Zn和Mg的铝合金牺牲材料的三层构造的铝合金 硬钎焊片的热交换器中，使特定的Al - Cu - Mg - Zn系析出物分布在钎焊后的硬钎焊片 的芯材与牺牲材料的界面附近的芯材侧界面部。这是通过Al - Cu - Mg - Zn系析出物进 行的时效硬化，提高芯材侧界面部的强度，由此，改善反复的内压负荷造成的疲劳破坏性即 疲劳特性的方法。
[0014] 此外，专利文献5中，以X射线衍射强度比规定铝合金制硬钎焊片的集合组织，该 铝合金制硬钎焊片由Al - Mn系合金的芯材、包覆在该芯材的一侧面的Al - Zn系合金等的 皮材、包覆在该芯材的另一侧面的Al - Si系合金的钎料构成。专利文献5中，硬钎焊片在 与轧制方向相平行的方向的塑性变形容易均匀地发生。由此，即使在硬钎焊片的轧制方向 负荷拉伸或压缩的重复应力，由于变形不会局部地集中，因此龟裂向板厚方向的进展缓慢， 可以提高包括塑性区域的疲劳在内的硬钎焊片的寿命。
[0015] 另外，为了提高不是由硬钎焊片，而是由相同的3000系铝合金构成的散热片的抗 蚀性，已提出了对组织中的结晶物及金属间化合物的形状及数密度进行规定的技术（例如 参照专利文献6、7、8)。由于这种散热片如果被腐蚀，就会造成片自身的消失，因此抗蚀性很 重要。因此，专利文献6、7、8中所记载的组织中的结晶物、金属间化合物的形状及数密度的 规定，也与提高抗蚀性之类的散热片特有的技术性课题有紧密联系。
[0016] 专利文献1:日本公开专利公报：2003 - 82427
[0017] 专利文献2:日本公开专利公报：11 一 100628
[0018] 专利文献3:日本公开专利公报：10 - 53827
[0019] 专利文献4:日本公开专利公报：9 一 95749
[0020] 专利文献5:日本公开专利公报：2006 - 291311
[0021] 专利文献6:日本公开专利公报：9 一 78168
[0022] 专利文献7:日本公开专利公报：2000 - 119783
[0023] 专利文献8:日本公开专利公报：2005 - 139505
[0024] 但是，这些现有汽车的散热器管壁比较厚。例如，在前述各专利文献中，以作为耐 疲劳特性评价的对象的硬钎焊片的板厚（合计板厚）为参考时，专利文献1中为〇. 4mm、专 利文献2中为0. 25mm、专利文献4和5中为0. 20mm，整个板厚为0. 20mm以上。但是，由于 为了关系到地球环境问题的燃费提高的汽车轻量化，也正在要求散热器的轻量化。因此，正 在研宄散热器的管、即铝合金制硬钎焊片的更进一步的薄壁化。
[0025] 在散热器管为0.4mm程度这样壁厚比较厚的情况下，管自身的刚性比较高。与此 相对，在散热器管主要是硬钎焊片等层合板的板厚薄壁化的情况下，管自身的刚性变低。另 一方面，所使用的制冷剂的压力大多设定的比以往高。在硬钎焊片等层合板的板厚薄壁化 的情况下，由于他们的协同效果，具有对前述重复应力造成的疲劳破坏的感受性增高、疲劳 特性降低的倾向。
[0026] 发生了这种疲劳破坏的情况下，散热器管发生龟裂（裂纹、裂缝）。在被薄壁化的 散热器管的情况下，这种龟裂贯通管，引起散热器的液漏的可能性高，因此，成为更加严重 的损伤。
[0027] 但是，关于这样被薄壁化后的散热器管的疲劳特性，迄今为止还没有发现有效的 改善策略。在该有效的改善策略未被发现时，散热器管、即铝合金制硬钎焊片等层合板不能 薄壁化，对散热器的轻量化、进而汽车的轻量化会产生很大的限制。
【发明内容】
[0028] 鉴于这样的问题，本发明的目的在于提供一种热交换器的散热器管用的铝合金硬 钎焊片等可薄壁化并且疲劳特性优异的铝合金层合板。
[0029] 为了实现该目的，本申请第一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，并通过钎焊使用于热交换器，其特 征在于，所述芯材铝合金板为如下铝合金组成：分别含有Si :0. 2~1. 5质量％、Cu :0. 2~ L 2质量％、Mn :0· 2~1. 4质量％、Ti :0· 03~(λ 3质量％，并含有Fe :L 0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表层部通过 500倍的S