铝合金散热部件及热交换器制造技术

本发明专利技术提供成形性、强度、钎焊侵蚀性、耐久性优异的铝合金散热部件、热交换器。铝合金散热部件具有以下组成：以质量％计，含有Zr：0.05～0.3％、Mn：1.8～2.5％、Si：0.7～1.3％、Fe：0.05～0.5％、Cu：0.25～0.7％、Zn：2.0～5.0％，Mn/Si的比率在1.5～2.9的范围，剩余部分由Al和不可避免杂质组成，钎焊前的拉伸强度为210～280MPa、钎焊后的拉伸强度为175MPa以上，钎焊后的电导率为37％IACS以上，固相线温度为605℃以上，进一步，钎焊前的结晶粒组织为非重结晶粒组织，钎焊后的轧制面的平均结晶粒径为300μm～2000μm。

Aluminum alloy heat sink and heat exchanger

【技术实现步骤摘要】
铝合金散热部件及热交换器
本专利技术涉及一种铝合金散热部件及热交换器。
技术介绍
热交换器从改善燃料消耗和节省空间化的观点出发具有轻量化的趋势，因此对于使用部件要求薄壁高强度化。尤其是，作为热交换器的构成部件的散热部件由于使用量多所以薄壁高强度化的要求高。具体而言，以往，散热部件的板厚为60μm～100μm的散热部件是主流，但是近年来要求薄壁化直至50μm以下。然而，即使单纯增加成分添加量能够实现高强度化，由于熔点(固相线温度)的降低，在钎焊时发生由钎焊侵蚀引起的散热片弯曲。另外，与钎焊后的强度的增加成比例地，钎焊前的原材料的强度也增加，从而成形性降低，导致难以将散热片成形为期望的形状。针对上述的技术问题，至今为止提出了多个专利技术。例如，在专利文献1中，提出了以下的散热部件：钎焊前的结晶粒组织为粗大的重结晶组织，并且，通过提高最终轧制率，使其成为成形性和钎焊时的耐腐蚀性优异的结晶粒组织，进一步，通过使钎焊前的金属组织中的、圆等效直径0.1μm以上的第二相粒子的密度为5×104个/mm2以上，成形性和钎焊后的强度优异。另外，在专利文献2中记载了以下的铝合金部件的制造方法：将铝合金熔融金属通过连续铸造轧制法铸造成板厚2～12mm的板材之后，立即卷绕成盘状，将卷绕成所述盘状的铝合金部件以15℃/小时以上的平均冷却速度进行冷却之后，拆解卷绕状态，进行至少两次以上的冷轧以及至少两次以上的退火，由此铝合金部件形成为0.1mm以下的最终板厚。由此，能够抑制铝合金部件组织中的结晶物的生长，并且还能够抑制析出的进行，因此能够提高强度特性和耐腐蚀性。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2015/141698号公报专利文献2：日本特开2008-308761号公报然而，专利文献1、2的技术具有基于以下所述的理由的问题点。在专利文献1中，尤其是厚度小于60μm的薄壁的散热部件的情况下，如果具有粗大的重结晶组织，则材料的各向异性增大，具有容易发生散热片的峰高不均等成形性降低的问题。另外，含有0.1μm以上的Mn的Al-Mn类第二相粒子如专利文献1中所记载，尽管钎焊热处理时难以固熔，但是由于钎焊时的粒生长，粒子径进一步变大。而且，0.1μm以上的粒子难以有助于分散强化，因此具有难以实现高强度这样的问题。进一步，在专利文献1中，尽管规定了Mn和Si的添加量，但是Mn和Si是形成化合物并相互产生影响的元素，仅规定了各自的添加量，不足以使特性提高。具体而言，在添加有Cu的材料中，在钎焊热处理后在晶界上析出Al-Mn化合物或者Al-Mn-Fe化合物，进一步，以这些析出物为起点，含有Cu的析出物在晶界上粗大地析出。Cu在固熔状态下有助于强度，因此，发生这种现象时，强度降低。另外，在晶界析出的Cu助长晶界腐蚀性，因此具有耐腐蚀性降低这样的问题。另外，在专利文献2中，考虑到钎焊前的结晶粒组织未规定，并且在中间退火温度为高温下进行，可以认为在钎焊前具有粗大的重结晶组织，并且成形性低。进一步，铸造后，在没有应变负荷的情况下进行第一次的退火且温度很高或者时间很短，因此分散粒子的分散容易变得不均匀，钎焊前的分散粒子的缜密控制是困难的，并且分散粒子粗犷地分布，因而钎焊后的强度降低。为了对此进行弥补，添加了非常昂贵的Sc，成为成本提高的原因。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述技术问题而做出的，其目的是提供成形性、强度、钎焊侵蚀性、以及耐久性等优异的铝合金散热部件。在本专利技术中，作为使散热部件的成分适当并改善钎焊时的耐钎焊侵蚀性的对策，通过具有规定以上的熔点(固相线温度)并且使钎焊时的结晶粒径粗大，从而确保了耐钎焊侵蚀性。另外，通过将钎焊前的强度调整到适当范围内，进一步，使钎焊前的结晶粒组织为非重结晶组织，从而得到了钎焊后高强度的同时成形性也优异的散热片。另外，通过规定各元素的添加量并且规定Mn和Si的添加量比(Mn/Si比)，使各添加元素的效果有效地发挥，得到了强度和耐蚀性优异的散热部件。具体而言，能够含有更多的Cu，能够得到优异的强度。即，本专利技术的铝合金散热部件中，第一方式的特征在于，具有以下组成：以质量％计，含有Zr：0.05～0.3％、Mn：1.8～2.5％、Si：0.7～1.3％、Fe：0.05～0.5％、Cu：0.25～0.7％、Zn：2.0～5.0％，Mn/Si的比率在1.5～2.9的范围，剩余部分由Al和不可避免杂质组成，钎焊前的拉伸强度为210～280MPa，钎焊后的拉伸强度为175MPa以上，钎焊后的电导率为37％IACS以上，固相线温度为605℃以上，进一步，钎焊前的结晶粒组织为非重结晶粒组织，钎焊后的轧制面的平均结晶粒径为300μm～2000μm。第二方式的本专利技术的铝合金散热部件的特征在于，在上述方式的本专利技术中，在钎焊前分布于基质中的第二相粒子中的、含有圆等效直径400nm以下的Mn的Al-Mn系粒子的平均直径在40～90nm的范围，其个数的密度在6～13个/μm2的范围内。第三方式的本专利技术的铝合金散热部件的特征在于，在上述方式的本专利技术中，在钎焊后分布于基质中的第二相粒子中的、含有圆等效直径400nm以下的Mn的Al-Mn系粒子的平均直径在50～100nm的范围，其个数的密度为5个/μm2以上。本专利技术的热交换器是将上述方式的任一个中记载的铝合金散热部件以及铝部件钎焊得到的。以下，对本专利技术中的组成等的限定的理由进行说明。此外，以下的成分使用质量％表示。(1)组成·Zr：0.05～0.3％Zr通过生成Al和Al3Zr、或者Al3(Zr，Si)的微细的金属间化合物，具有提高钎焊后的散热片的强度的效果。尤其是，该化合物与含有Mn的Al-Mn系粒子相比在钎焊处理过程中难以固熔于基质中，因此具有使钎焊后的强度有效地提高的效果。当Zr的含量小于0.05％时，其效果不能充分发挥，当Zr含量超过0.3％时，在铸造时形成大量的金属间化合物从而铝合金散热片的制造性大幅降低。因此，将Zr的含量设为上述范围。此外，基于同样的理由，Zr的下限优选设为0.08％，上限优选设为0.25％。·Mn：1.8～2.5％Mn通过生成Si和Fe等以及Al-Mn-Si类或者Al-(Mn、Fe)-Si类的金属间化合物(分散粒子)，具有提高钎焊后的散热片的强度的效果。当Mn的含量小于1.8％时，其效果不能充分发挥，当Mn的含量超过2.5％时，在铸造时生成大量的金属间化合物从而铝合金散热片的制造性大幅降低。因此，将Mn的含量设为上述范围。此外，基于同样的理由，Mn的下限优选设为1.9％，上限优选设为2.4％。·Si：0.7～1.3％为了使Al-Mn-Si类或者Al-(Mn、Fe)-Si类金属间化合物(分散粒子)析出，并得到基于分散强化的钎焊后的强度而含有Si。然而，当Si含量小于0.7％时，基于Al-Mn-Si类或者Al-(Mn、Fe)-Si类金属间化合物的分散强化的效果变小，不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金散热部件，其特征在于，具有以下组成，/n以质量％计，含有Zr：0.05～0.3％、Mn：1.8～2.5％、Si：0.7～1.3％、Fe：0.05～0.5％、Cu：0.25～0.7％、Zn：2.0～5.0％，在含量中Mn/Si的比率在1.5～2.9的范围，剩余部分由Al和不可避免杂质组成，固相线温度为605℃以上，钎焊前的拉伸强度为210～280MPa，钎焊前的结晶粒组织为非重结晶粒组织，钎焊后的拉伸强度为175MPa以上，钎焊后的电导率为37％IACS以上，钎焊后的轧制面的平均结晶粒径为300μm～2000μm。/n

【技术特征摘要】
20181016 JP 2018-1947531.一种铝合金散热部件，其特征在于，具有以下组成，
以质量％计，含有Zr：0.05～0.3％、Mn：1.8～2.5％、Si：0.7～1.3％、Fe：0.05～0.5％、Cu：0.25～0.7％、Zn：2.0～5.0％，在含量中Mn/Si的比率在1.5～2.9的范围，剩余部分由Al和不可避免杂质组成，固相线温度为605℃以上，钎焊前的拉伸强度为210～280MPa，钎焊前的结晶粒组织为非重结晶粒组织，钎焊后的拉伸强度为175MPa以上，钎焊后的电导率为37％IACS以上，钎焊后的轧制面的平均结晶粒径为300μm～2000μm。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉野路英，岩尾祥平，山本哲也，篠田贵弘，中下功一，
申请(专利权)人：三菱铝株式会社，株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP