热交换器用铝合金翅片材及其制造方法_2

文档序号:8367070阅读:来源:国知局
成再结晶组织而被进行轧制。然后,通过冷加工工序,在调质退火后不会使 亚晶粒的粗大化发生,成为低于0. 115mm的板厚,通过调质退火工序,组织充分复原,并且 亚晶粒的微细化被促进。
[0031] 发明效果
[0032] 本发明的热交换器用铝合金翅片材能够抑制成形加工时的孔口裂纹和耐腐蚀性。 因此,能够防止损害翅片的外观,以及作为热交换器的性能降低等不良情况。
[0033] 另外,本发明的热交换器用铝合金翅片材的制造方法,能够制造耐孔口裂纹性和 耐腐蚀性优异的热交换器用铝合金翅片材。
【具体实施方式】
[0034] 以下,对于用于实现本发明的热交换器用铝合金翅片材(以下,适宜称为翅片材) 和翅片材的制造方法的方式进行说明。
[0035]〈翅片材〉
[0036] 本发明的翅片材,由铝合金构成,所述铝合金以规定量含有Fe,Cu抑制为规定量 以下,余量由A1和不可避免的杂质构成,A1纯度为99. 30质量%以上。而且,该翅片材的 板厚低于〇. 115mm,将亚晶粒的平均粒径规定为2. 5 ym以下,以及大于3 ym的金属间化合 物规定为2000个/mm2以下。另外,铝合金所包含的不可避免的杂质之中,优选将Si、Mn、Cr 抑制为规定量以下或低于规定量。此外,也可以根据需要含有规定量的Ti。
[0037] 以下,对于各构成,首先就化学成分进行说明,之后再对其他的构成进行说明。
[0038] (Fe :0? 010 ~0? 4 质量% )
[0039] Fe形成Al-Fe系金属间化合物(或在铝基体中固溶),能够使挤压成形时的亚晶 粒微细,因此是有助于抑制加工硬化的元素,具有减少孔口裂纹不良的效果。另外,还具有 对铝合金板的亚晶粒的大小起到帮助的效果、使强度提高的效果。Fe含量低于0. 010质 量%时,得不到所述的效果,挤压成形中孔口裂纹性差,另一方面,若高于0.4质量%,则粗 大的金属间化合物形成,耐孔口裂纹性差。因此,Fe含量为0. 010~0. 4质量%。
[0040] (Cu:低于0.005质量% (含0质量% ))
[0041] 若Cu含量在0. 005质量%以上,则原材或/和耐腐蚀层薄壁化时使耐腐蚀性降 低。因此,Cu含量抑制为低于0.005质量%。还有,也可以抑制直至0质量%。
[0042] (Si:低于0.20质量% (含0质量% ))
[0043] Si是作为不可避免的杂质混入的元素,若Si含量达到0. 20质量%以上,则结晶 物(金属间化合物)粗大化,其成为成形加工时的应力集中点,成为裂纹的起点。因此,含 有Si时,Si含量低于0. 20质量%,优选抑制为0. 17质量%以下。还有,也可以抑制到0质 量%。
[0044] (Mn:低于0.015质量% (含0质量% ))
[0045] Mn是作为不可避免的杂质混入的元素,若Mn含量达到0. 015质量%以上,则结晶 物(金属间化合物)粗大化,其成为成形加工时的应力集中点,成为裂纹的起点。因此,含 有Mn时,Mn含量抑制为低于0.015质量%。此外,优选抑制为低于0.005质量%。还有, 也可以抑制至0质量%。
[0046] (Cr :0.015质量%以下(含0质量% ))
[0047] Cr是作为不可避免的杂质混入的元素,若Cr含量高于0. 015质量%,则结晶物 (金属间化合物)粗大化,其成为成形加工时的应力集中点,成为裂纹的起点。因此,含有 Cr时,Cr含量抑制为0.015质量%以下。还有,也可以抑制到0质量%。
[0048] (Ti :0? 01 ~0? 05 质量% )
[0049] 为了铸块组织的微细化,也可以作为Al-Ti-B中间合金而添加Ti。即,也可以将作 为Ti : B = 5 : 1或5 : 0. 2的比例的Al-Ti-B铸块微细化剂,以华夫锭或条锭的形态添 加到熔液中(投入到板坯凝固前的熔炉、夹杂物过滤器、脱气装置、熔液流量控制装置的任 意一个阶段的恪液),以Ti量计,允许含有截止到0. 05质量%。Ti含量低于0. 01质量% 时,得不到铸块组织微细化的效果。另一方面,若高于0.05质量%,则结晶物(金属间化合 物)粗大化,其成为成形加工时的应力集中点,成为裂纹的起点。因此,添加Ti时,Ti含量 为0.01~0.05质量%。
[0050](余量:A1和不可避免的杂质)
[0051] 翅片材的成分除上述以外,余量由A1和不可避免的杂质构成。还有,作为不可避 免的杂质,除了所述的Si、Mn、Cr以外,例如,基体金属、中间合金所含的、通常已知的范围 内的Mg、Zn、Zr、Ce、Ga、V、Ni等,在A1纯度不低于99. 30质量%的范围内,分别允许含有截 止到0. 05质量%。
[0052] (A1纯度:99.30质量%以上)
[0053] A1纯度低于99. 30质量%时,伴随金属间化合物的增加,孔口裂纹增加,耐腐蚀性 降低。因此,A1纯度为99. 30质量%以上。
[0054] (板厚:低于 0? 115mm)
[0055] 本发明根据近年的热交换器的小型化、轻量化和高性能化等要求,从实现翅片材 的薄壁化的观点出发,将板厚低于0. 115mm的翅片材作为对象。因此,翅片材的板厚低 于0. 115mm。在本发明中,将亚晶粒的平均粒径限制在2. 5 ym以下,即使为薄壁,成为破 坏的起点的可能也很小,因此,从能够进一步发挥本发明的特征这一观点出发,优选低于 0. 100mm,更优选在0? 090mm以下。
[0056] (亚晶粒的平均粒径:2. 5 y m以下)
[0057] 为了提高板厚低于0. 115mm的翅片材的耐孔口裂纹性,需要使合金中的亚晶粒的 平均粒径为2. 5 ym以下。若亚晶粒的平均粒径高于2. 5 ym,则应力在亚晶粒内集中,裂纹 的起点增加,耐孔口裂纹性差。因此,亚晶粒的平均粒径为2.5ym以下。还有,下限值没有 特别规定,也可以为Oum(即,也可以不含亚晶粒)。通过处于这样的范围,即使在由于固溶 Mn、固溶Cu等而发生加工硬化这样的情况下,也能够抑制孔口裂纹的发生。
[0058] (最大长度超过3 ym的金属间化合物:2000个/mm2以下)
[0059] 粗大的金属间化合物成为孔口裂纹的起点,另外,在龟裂传播的过程中由于微细 龟裂(微小的龟裂)的发生而助长龟裂传播。因此,尺寸超过3 ym的金属间化合物为2000 个/mm2以下。还有,所谓化合物的尺寸是指化合物的轮廓线上任意的2点间距离的最大值。 另外,关于尺寸的上限没有设定,关于个数也可以是0。
[0060] 接着,对于亚晶粒的平均粒径和金属间化合物的个数的测定方法进行说明。
[0061] 首先,根据 EBSD (Electron Back Scattered Diffraction Pattern)法,对于来 自扫描型电子显微镜(SEM:Scanning Electron Microscopy)的图像的结晶组织进行取向 分析。EBSD法是向试料照射电子射线,利用这时发生的反射电子菊池线衍射而特定结晶 取向的方法。另外,结晶取向分析中,例如可以使用TSL社制0IM(0rientation Imaging Microscopy,(注册商标))。
[0062] 并且,亚晶粒的平均粒径是根据该SEM/EBSD测定数据计算晶粒的数量,用翅片 材的总面积除以晶粒的数量,将各晶粒的面积与圆近似时的直径定义为亚晶粒的平均粒 径。金属间化合物的个数,是利用扫描型电子显微镜(SEM),以观察倍率500倍,拍摄面积 1.0mm 2的试料表面,通过对所得到的图像进行图像分析来进行计算。
[0063] 还有,亚晶粒的平均粒径和金属间化合物的个数,能够通过成分组成和后述的制 造条件进行控制。具体来说,亚晶粒的平均粒径通过各成分的含量、均质化热处理条件(温 度和时间)、热终轧结束温度、冷加工率、调质退火条件(温度和时间)进行控制,金属间化 合物的个数通过各成分的含量、均质化热处理条件(温度和时间)等进行控制。
[0064] 本发明的翅片材也可以在翅片材表面具备表
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