铝合金硬钎焊板及其制造方法技术

本发明专利技术的铝合金硬钎焊板为按照钎料/芯材的顺序层叠的铝合金硬钎焊板，芯材由含有0.50～2.00质量％的Mn、0.40～2.00质量％的Mg、1.50质量％以下的Si、1.00质量％以下的Fe、余量为铝和不可避免的杂质的铝合金形成，钎料由含有4.00～13.00质量％的Si、还含有选自2.00质量％以下的Mn、0.30质量％以下的Ti、0.30质量％以下的Zr和0.30质量％以下的Cr中的任意1种或2种以上、余量为铝和不可避免的杂质的铝合金形成，芯材的晶粒直径为20～300μm，下垂型流动性试验中的施加5％的形变后的流动系数K

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铝合金硬钎焊板及其制造方法


[0001]本专利技术涉及为了在非活性气体气氛中或真空中不使用焊剂地对铝材进行硬钎焊而使用的铝合金硬钎焊板。

技术介绍

[0002]作为铝制的换热器、机械用构件等具有多个细小接合部的制品的接合方法，广泛使用硬钎焊接合。为了将铝材(包括铝合金材)进行硬钎焊接合，必须将覆盖表面的氧化覆膜破坏，并使熔融的钎料与母材或同样地熔融的钎料接触。为了破坏铝材的氧化覆膜，大致有使用焊剂的方法和在真空中加热的方法，均已实用化。
[0003]硬钎焊接合的应用范围遍及多个领域。作为通过硬钎焊接合而制造的最具代表性的制品，有汽车用换热器。散热器、加热器、冷凝器、蒸发器等汽车用换热器绝大多数为铝制，其绝大多数通过硬钎焊接合来制造。其中，涂布非腐蚀性焊剂并在氮气中加热的方法目前占据半壁江山。
[0004]但是，对于焊剂硬钎焊法而言，焊剂费用和涂布焊剂的工序所需的费用高昂，其成为换热器制造成本增加的主要原因。还有通过真空硬钎焊来制造换热器的方法，但真空硬钎焊法的加热炉的设备费用和养护费用高，在生产率、硬钎焊的稳定性方面也存在问题，因此，在氮气炉中不使用焊剂地进行硬钎焊接合的需求提高。
[0005]为了满足该需求，作为通过在硬钎焊加热过程中使Mg向钎料扩散而能够在非活性气体气氛中不使用焊剂地进行硬钎焊接合的方法，例如，专利文献1提出了使添加至芯材中的Mg向钎料中扩散的方法，并公开了：其在制造包层材料时、硬钎焊加热过程中防止钎料表面形成氧化覆膜，从而使Mg有效地用于破坏钎料表面的氧化覆膜。
[0006]另一方面，专利文献2中公开了：向钎料中也添加Mg，在氧浓度低于大气中的氧浓度的气氛中进行中间退火、最终退火，并且在同一气氛中冷却至200℃以下，将硬钎焊前的表面氧化覆膜厚度控制在以下，从而使Mg有效地用于破坏钎料表面的氧化覆膜。
[0007]另外，专利文献3和4中公开了通过对钎料中所含的Si颗粒的圆当量直径和数量加以限制，并且使钎料与硬钎焊对象部件接触密合，从而获得良好的无焊剂硬钎焊性。
[0008]现有技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1：日本特开2004
‑
358519号公报
[0011]专利文献2：日本特开2013
‑
215797号公报
[0012]专利文献3：日本专利第4547032号公报
[0013]专利文献4：日本特开2012
‑
55895号公报

技术实现思路

[0014]专利技术要解决的问题
[0015]然而，在使添加至芯材中的Mg向钎料中扩散的方法中，需要确保芯材的固相线温
度在硬钎焊温度以上，因此，能够向芯材中添加的Mg量有限，有时无法添加足以在硬钎焊时破坏氧化覆膜的Mg量，无法确保良好的硬钎焊性。
[0016]进而，即便对芯材的Mg量加以限制，在芯材的晶粒直径小的情况下也存在如下问题：在硬钎焊中因钎料中的Si向芯材的扩散变得显著而导致芯材熔融，或者，实施了冲压加工等时的低加工部处在硬钎焊中残留亚晶粒、钎料中的Si向芯材的扩散变得显著而导致芯材熔融等，无法维持换热器的形状。
[0017]另一方面，在钎料中也添加Mg时，在需要中间退火、最终退火的管理的基础上，在硬钎焊加热过程中，添加到钎料中的Mg向钎料表面扩散，并且形成MgO的氧化覆膜，该氧化覆膜形成量多时，存在硬钎焊性降低的问题。
[0018]另外，在对钎料中所含的Si颗粒的圆当量直径和数量加以限制，并且使钎料与硬钎焊对象部件接触密合的情况下，在接触密合部和例如超过0.3μm的微小间隙混合存在的极其普遍的接合接头中，存在硬钎焊性降低的问题。
[0019]因此，本专利技术的目的在于，提供如下的铝合金硬钎焊板，其在氮气气氛等非活性气体气氛中或真空中不使用焊剂地对铝材进行硬钎焊的情况下，在硬钎焊加热过程中，抑制芯材的Mg扩散至钎料表面，并且在钎料含有Mg的情况下，抑制芯材的Mg和钎料的Mg扩散至钎料表面，同时在钎料开始熔融后，添加至钎料中的Mg和从芯材扩散至钎料中的Mg在熔融焊料中充分溶出，钎料表面的氧化覆膜被有效地破坏，且在硬钎焊加热过程中抑制钎料中的Si向芯材扩散，实现优异的硬钎焊性。
[0020]用于解决问题的方案
[0021]上述课题通过以下的本专利技术来解决。
[0022]即，本专利技术(1)提供一种铝合金硬钎焊板，其特征在于，其是用于在非活性气体气氛中或真空中的铝材的硬钎焊的铝合金硬钎焊板，
[0023]其为按照钎料/芯材的顺序层叠的两层材料，
[0024]该芯材由如下的铝合金形成，所述铝合金含有0.50～2.00质量％的Mn、0.40～2.00质量％的Mg、1.50质量％以下的Si、1.00质量％以下的Fe、余量为铝和不可避免的杂质，该芯材的晶粒直径为20～300μm，
[0025]该钎料由如下的铝合金形成，所述铝合金含有4.00～13.00质量％的Si、还含有选自2.00质量％以下的Mn、0.30质量％以下的Ti、0.30质量％以下的Zr和0.30质量％以下的Cr中的任意1种或2种以上、余量为铝和不可避免的杂质，
[0026]在下垂型流动性试验中，施加5％的形变后的流动系数K
a
相对于施加形变前的流动系数K
b
之比α(α＝K
a
/K
b
)为0.55以上。
[0027]另外，本专利技术(2)提供根据(1)的铝合金硬钎焊板，其特征在于，所述钎料还含有选自1.00质量％以下的Bi、0.050质量％以下的Na、0.050质量％以下的Sr、0.050质量％以下的Sb、2.00质量％以下的Mg、8.00质量％以下的Zn、4.00质量％以下的Cu、0.100质量％以下的In、0.100质量％以下的Sn和1.0质量％以下的Fe中的任意1种或2种以上。
[0028]另外，本专利技术(3)提供根据(1)或(2)中任一项的铝合金硬钎焊板，其特征在于，所述芯材还含有选自0.30质量％以下的Ti、1.20质量％以下的Cu、0.30质量％以下的Zr和0.30质量％以下的Cr中的任意1种或2种以上。
[0029]另外，本专利技术(4)提供一种铝合金硬钎焊板，其特征在于，其是用于在非活性气体
气氛中或真空中的铝材的硬钎焊的铝合金硬钎焊板，
[0030]其为按照钎料/芯材/钎料的顺序层叠的三层材料，
[0031]该芯材由如下的铝合金形成，所述铝合金含有0.50～2.00质量％的Mn、0.40～2.00质量％的Mg、1.50质量％以下的Si、1.00质量％以下的Fe、余量为铝和不可避免的杂质，该芯材的晶粒直径为20～300μm，
[0032]该钎料由如下的铝合金形成，所述铝合金含有4.00～13.00质量％的Si、还含有选自2.00质量％以下的Mn、0.30质量％以下的Ti、0.30质量％以下的Zr和0.30质量％以下的Cr中的任意1种或2种以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种铝合金硬钎焊板，其特征在于，其是用于在非活性气体气氛中或真空中的铝材的硬钎焊的铝合金硬钎焊板，其为按照钎料/芯材的顺序层叠的两层材料，该芯材由如下的铝合金形成，所述铝合金含有0.50～2.00质量％的Mn、0.40～2.00质量％的Mg、1.50质量％以下的Si、1.00质量％以下的Fe、余量为铝和不可避免的杂质，该芯材的晶粒直径为20～300μm，该钎料由如下的铝合金形成，所述铝合金含有4.00～13.00质量％的Si、还含有选自2.00质量％以下的Mn、0.30质量％以下的Ti、0.30质量％以下的Zr和0.30质量％以下的Cr中的任意1种或2种以上、余量为铝和不可避免的杂质，在下垂型流动性试验中，施加5％的形变后的流动系数K
a
相对于施加形变前的流动系数K
b
之比α(α＝K
a
/K
b
)为0.55以上。2.根据权利要求1所述的铝合金硬钎焊板，其特征在于，所述钎料还含有选自1.00质量％以下的Bi、0.050质量％以下的Na、0.050质量％以下的Sr、0.050质量％以下的Sb、2.00质量％以下的Mg、8.00质量％以下的Zn、4.00质量％以下的Cu、0.100质量％以下的In、0.100质量％以下的Sn和1.00质量％以下的Fe中的任意1种或2种以上。3.根据权利要求1或2中任一项所述的铝合金硬钎焊板，其特征在于，所述芯材还含有选自0.30质量％以下的Ti、1.20质量％以下的Cu、0.30质量％以下的Zr和0.30质量％以下的Cr中的任意1种或2种以上。4.一种铝合金硬钎焊板，其特征在于，其是用于在非活性气体气氛中或真空中的铝材的硬钎焊的铝合金硬钎焊板，其为按照钎料/芯材/钎料的顺序层叠的三层材料，该芯材由如下的铝合金形成，所述铝合金含有0.50～2.00质量％的Mn、0.40～2.00质量％的Mg、1.50质量％以下的Si、1.00质量％以下的Fe、余量为铝和不可避免的杂质，该芯材的晶粒直径为20～300μm，该钎料由如下的铝合金形成，所述铝合金含有4.00～13.00质量％的Si、还含有选自2.00质量％以下的Mn、0.30质量％以下的Ti、0.30质量％以下的Zr和0.30质量％以下的Cr中的任意1种或2种以上、余量为铝和不可避免的杂质，在下垂型流动性试验中，施加5％的形变后的流动系数K
a
相对于施加形变前的流动系数K
b
之比α(α＝K
a
/K
b
)为0.55以上。5.根据权利要求4所述的铝合金硬钎焊板，其特征在于，所述钎料还含有选自1.00质量％以下的Bi、0.050质量％以下的Na、0.050质量％以下的Sr、0.050质量％以下的Sb、2.00质量％以下的Mg、8.00质量％以下的Zn、4.00质量％以下的Cu、0.100质量％以下的In、0.100质量％以下的Sn和1.00质量％以下的Fe中的任意1种或2种以上。6.根据权利要求4或5中任一项所述的铝合金硬钎焊板，其特征在于，所述芯材还含有选自0.30质量％以下的Ti、1.20质量％以下的Cu、0.30质量％以下的Zr和0.30质量％以下的Cr中的任意1种或2种以上。7.一种铝合金硬钎焊板，其特征在于，其是用于在非活性气体气氛中或真空中的铝材的硬钎焊的铝合金硬钎焊板，其为按照钎料/芯材/牺牲阳极材料的顺序层叠的三层材料，
该芯材由如下的铝合金形成，所述铝合金含有0.50～2.00质量％的Mn、0.40～2.00质量％的Mg、1.50质量％以下的Si、1.00质量％以下的Fe、余量为铝和不可避免的杂质，该芯材的晶粒直径为20～300μm，该钎料由如下的铝合金形成，所述铝合金含有4.00～13.00质量％的Si、还含有选自2.00质量％以下的Mn、0.30质量％以下的Ti、0.30质量％以下的Zr和0.30质量％以下的Cr中的任意1种或2种以上、余量为铝和不可避免的杂质，该牺牲阳极材料由铝形成、或者由含有8.00质量％以下的Zn且余量为铝和不可避免的杂质的铝合金形成，在下垂型流动性试验中，施加5％的形变后的流动系数K
a
相对于施加形变前的流动系数K
b
之比α(α＝K
a
/K
b
)为0.55以上。8.根据权利要求7所述的铝合金硬钎焊板，其特征在于，所述牺牲阳极材料还含有选自2.00质量％以下的Mn、3.00质量％以下的Mg、1.50质量％以下的Si、1.00质量％以下的Fe、1.00质量％以下的Cu、0.30质量％以下的Ti、0.30质量％以下的Zr、0.30质量％以下的Cr、0.100质量％以下的In和0.100质量％以下的Sn中的任意1种或2种以上。9.根据权利要求7或8中任一项所述的铝合金硬钎焊板，其特征在于，所述钎料还含有选自1.00质量％以下的Bi、0.050质量％以下的Na、0.050质量％以下的Sr、0.050质量％以下的Sb、2.00质量％以下的Mg、8.00质量％以下的Zn、4.00质量％以下的Cu、0.100质量％以下的In、0.100质量％以下的Sn和1.00质量％以下的Fe中的任意1种或2种以上。10.根据权利要求7～9中任一项所述的铝合金硬钎焊板，其特征在于，所述芯材还含有选自0.30质量％以下的Ti、1.20质量％以下的Cu、0.30质量％以下的Zr和0.30质量％以下的Cr中的任意1种或2种以上。11.一种权利要求1～3中任一项所述的铝合金硬钎焊板的制造方法，其特征在于，通过对按照钎料用铸锭/芯材用铸锭的顺序层叠的层叠物至少进行如下步骤来得到铝合金硬钎焊板：热加工；冷加工；在冷加工中的轧制的道次之间的1次以上的中间退火；以及在最后的冷加工的道次后的最终退火，该芯材用铸锭由如下的铝合金形成，所述铝合金含有0.50～2.00质量％的Mn、0.40～2.00质量％的Mg、1.50质量％以下的Si、1.00质量％以下的Fe、余量为铝和不可避免的杂质，该钎料用铸锭由如下的铝合金形成，所述铝合金含有4.00～13.0质量％的Si、还含有选自2.00质量％以下的Mn、0.30...

【专利技术属性】
技术研发人员：山吉知树，熊谷英敏，田中宏和，外山猛敏，杉本尚规，本间信洋，山田诏悟，篠田贵弘，
申请(专利权)人：株式会社UACJ，
类型：发明
国别省市：