[发明专利]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及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高耐腐蚀性和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和高成型性的铝合金包层材料及其制造方法。本发明还涉及使用上述高耐腐蚀性和高成型性的铝合金包层材料的热交换器及其制造方法、特别是涉及汽车用热交换器等的流路形成部件。

背景技术

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，被应用于汽车用热交换器、例如散热器、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，在芯材的另一个单面上进一步包层Al－Si系铝合金的焊料而得到的3层包层材料。另外，例如对比文献1中还例示了芯材使用Al－Zn－Mg系合金以实现高强度化的例子。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℃左右的高温进行钎焊来制作。

通常，作为硬钎焊板的芯材合金，使用熔融温度在600℃以上的铝合金；作为被包层的焊料合金，使用熔融温度在600℃以下的Al－Si系合金。由该硬钎焊板制作热交换器的部件并组合，加热到600℃左右的温度，从而仅使硬钎焊板的焊料部熔融而与其他部件钎焊，由此来制作热交换器。但是，由于铝表面存在氧化覆膜，若不将其去除则无法利用钎焊来接合。通常，通过涂布氟化物系的焊剂粉末来将氧化覆膜去除，使钎焊成为可能。通过使用这样的硬钎焊板，能够将构成热交换器的多个部件一次钎焊，因而硬钎焊板作为热交换器用的材料而被广泛应用。

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，进行在冷轧的中途进行中间退火的H14调质，或在冷轧后进行最终退火的H24调质，调节管材的成型性。但是，仅以这样的调质难以满足近年来对高成型性的要求。

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，就可能由于发生点蚀孔而导致管贯通，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。并且，在需要管与翅片接合、管彼此之间接合等的情况下，其表面需要具备焊料。一直以来，例如在像冷凝器的管外表面那样暴露在融雪盐等严酷的腐蚀环境、并且需要使管与翅片接合的情况下，通过在管材的外侧表面上包层具有牺牲阳极效果的层作为包覆材料、并在其外侧包层焊料，能够实现耐腐蚀性和钎焊性的并存。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，像现有技术那样仅包层包覆材料，有时难以充分地防止泄露。

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2、3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4中有记载。然而，在这些专利文献中，没有记载使包层材料的成型性提高的手段。

具体而言，专利文献2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30μm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0.2μm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。

另外，专利文献3所记载的包层材料，通过使芯材形成纤维状组织，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。

另一方面，在专利文献4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100～700μm，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。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭55－161044号公报