專利名稱：復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，由芯材、將芯材的一面覆蓋的第一表皮材、和將芯材的另一面覆蓋的第二表皮材構(gòu)成，使用在制造例如熱交換器用零件中。在本說明書中，“自然電位”意味著，在5% NaCl、pH3(酸性)的水溶液中的、與作為標(biāo)準(zhǔn)電極的飽和甘汞電極(S.C.E)相對的材料所帶有的電極電位。
背景技術(shù)：
作為由芯材、將芯材的一面覆蓋且成為制冷劑通路的內(nèi)表面的第一表皮材、和將芯材的另一面覆蓋且成為與空氣接觸的外表面的第二表皮材所構(gòu)成、且使用在制造熱交換器用零件中的復(fù)合材料，已知如下的熱交換器用復(fù)合材料:芯材含有0.3 1.5質(zhì)量％的S1、0.5 1.8質(zhì)量％的Mn、1.5質(zhì)量％以下的Mg、1.0質(zhì)量％以下的Cu、和0.1 0.35質(zhì)量％的Ti，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成；第一表皮材含有1.5質(zhì)量％以下的S1、l.8質(zhì)量％以下的Mn、和1.0質(zhì)量％以下的Cu，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成；第二表皮材含有1.5質(zhì)量％以下的S1、1.8質(zhì)量％以下的Mn、和2.5 7.0質(zhì)量％的Zn，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成；第一表皮材的Cu含量是所述芯材的Cu含量以上(日本特開2008-240084號公報)。上述公報記載的復(fù)合材料使處于腐蝕環(huán)境下的成為熱交換器外部側(cè)的層(第二表皮材)的自然電位與芯材相比較低，而將該層作為相對于芯材的犧牲陽極層，相反地，使與制冷劑接觸的成為熱交換器內(nèi)部側(cè)的層(第一表皮材)的自然電位與芯材相比較高，上述復(fù)合材料即使在芯材板厚中心以里也具有犧牲防腐蝕效果。然而，例如如圖1所示，作為在車輛用空調(diào)裝置的冷凝器中適用的熱交換器I公知有如下的熱交換器，其構(gòu)成而包括:在上下方向上延伸且沿著左右方向隔開間隔地配置的一對鋁制(包括鋁合金。下同)集液箱2、3 ;在兩個集液箱2、3之間沿著上下方向隔開間隔地配置，且兩端部與兩個集液箱2、3連接的多個鋁制熱交換管4 ;配置在相鄰的熱交換管4彼此之間以及上下兩端的熱交換管4的外側(cè)，且釬焊在熱交換管4上的鋁制波紋狀散熱片5 ;和配置在上下兩端的波紋狀散熱片5的外側(cè)且釬焊在波紋狀散熱片5上的鋁制側(cè)板6，其中，左側(cè)的集液箱2在與高度方向的中央部相比的上方，通過分隔部件7分隔成上下兩個集液部2a、2b，而右側(cè)的集液箱3在與高度方向的中央部相比的下方，通過分隔部件7分隔成上下兩個集液部3a、3b，在左側(cè)的集液箱2的上集液部2a上形成有流體入口(省略圖示)，在上集液部2a上釬焊有具有與流體入口連通的流體流入通路8a的入口部件8，而在右側(cè)的集液箱3的下集液部3b上形成有流體出口(省略圖示)，在下集液部3b上釬焊有具有與流體出口連通的流體流出通路9a的出口部件9，左右的集液箱2、3構(gòu)成而包括:釬焊管10，使由在兩面具有釬焊材料層的鋁硬釬焊片而構(gòu)成的原料板成形為筒狀，并且以使兩側(cè)緣部部分重合的方式相互釬焊；和鋁制封閉部件11，釬焊在釬焊管10的兩端，且將其兩端開口封閉。例如如圖2及圖3所示，釬焊管10是通過國際公布第2007/114366號小冊子所記載的方法而制造的。上述說明書記載的方法如下。首先，準(zhǔn)備由復(fù)合材料構(gòu)成的原料板20，該復(fù)合材料構(gòu)成而包括芯材20a、由招合金釬焊材料構(gòu)成且將芯材20a的一面覆蓋的第一表皮材20b、和將芯材20a的另一面覆蓋的第二表皮材20c (參照圖3 (a))，在原料板20的一側(cè)緣部的上表面上形成朝向前端(右端)且從上面?zhèn)认蛳旅鎮(zhèn)葍A斜的第一傾斜面21，并且，在第一傾斜面21的傾斜下端與下表面之間，形成與第一傾斜面21成鈍角且與下表面成直角的第一平坦面22。雖然第一傾斜面21被第一表皮材20b覆蓋,但第一平坦面22并沒有被第一表皮材20b覆蓋(參照圖2(a)及圖3(b))。另外，在原料板20的另一側(cè)緣部的下表面上形成朝向前端(左端)且從下面?zhèn)认蛏厦鎮(zhèn)葍A斜的第二傾斜面24，并且，在第二傾斜面24的傾斜下端與下表面之間形成與第二傾斜面24成鈍角且與下表面成直角的第二平坦面25。第二傾斜面24的第二平坦面25側(cè)的部分以及第二平坦面25被第二表皮材20c覆蓋。另外，原料板20的上表面的左側(cè)緣部沒有被第一表皮材20b覆蓋，第二傾斜面24的左側(cè)部分也沒有被第二表皮材20c覆蓋(參照圖2 (a)及圖3 (c))。原料板20的上表面與第二傾斜面24構(gòu)成的角度和原料板20的上表面與第一傾斜面21構(gòu)成的角度是互補角的關(guān)系。接下來，以使第一表皮材20b處于外側(cè)的方式將原料板20成形為筒狀，且使兩側(cè)緣部的兩傾斜面21、24彼此進行面接觸，并且，使兩平坦面22、25彼此抵接而得到釬焊管用筒狀體26 (參照圖2 (b)及圖3 (d))，之后通過加熱至規(guī)定的溫度，而對釬焊管用筒狀體26的兩傾斜面21、24彼此、以及兩平坦面22、25彼此進行釬焊來制造釬焊管10。雖然省略了圖示，但是在原料板20的寬度方向的中央部形成有熱交換管穿插孔，在原料板20的左右兩側(cè)緣部形成有用于形成流體入口 30及流體出口的切口、和用于形成分隔部件插入用的狹縫的切槽。此外，釬焊管10與熱交換器的制造同時進行。但是，在使用專利文獻I記載的復(fù)合材料，并通過專利文獻2記載的方法制造圖1所示的冷凝器I的集液箱2、3的釬焊管10的情況下，具有如下問題:在釬焊之后形成于第一傾斜面21與第二傾斜面24之間的共晶釬焊材料的自然電位，與芯材的自然電位相比較低，從而造成共晶釬焊材料先被腐蝕而使釬焊部的耐腐蝕性降低。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，解決上述問題，并提供一種復(fù)合材料，其能夠提高在使覆蓋芯材的一面的第一表皮材與覆蓋芯材的另一面的第二表皮材重疊的狀態(tài)下進行釬焊后的釬焊部的耐腐蝕性。本發(fā)明為了達成上述目的而以下述形式構(gòu)成。I) 一種復(fù)合材料,其由芯材、將芯材的一面覆蓋的第一表皮材、和將芯材的另一面覆蓋的第二表皮材構(gòu)成，并在使第一表皮材與第二表皮材重疊的狀態(tài)下被釬焊，其中，芯材含有0.05 0.2質(zhì)量％的(:11、1.0 1.5質(zhì)量％的Μη、0.3 1.0質(zhì)量％的Ζη、0.05 0.25質(zhì)量％的T1、0.2質(zhì)量％以下的Fe、和0.2質(zhì)量％以下的Si，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成，第一表皮材含有6.8 11.0質(zhì)量％的Si和0.05質(zhì)量％以下的Zn，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成，第二表皮材含有4.0 6.0質(zhì)量％的Si和0.5 1.0質(zhì)量％的Cu，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成。根據(jù)上述I)的復(fù)合材料，在通過專利文獻2記載的方法制造了如圖1所示的冷凝器的集液箱的釬焊管的情況下，釬焊之后形成在第一傾斜面與第二傾斜面之間的共晶釬焊材料的自然電位與芯材的自然電位相比較高，因此，能夠抑制共晶釬焊材料相對于芯材而先被腐蝕的情況，并提高接合部的耐腐蝕性。
圖1是表示作為車輛用空調(diào)裝置的冷凝器使用的熱交換器的整體結(jié)構(gòu)的立體圖。圖2是表示對使用在圖1的熱交換器的集液箱中的釬焊管用筒狀體進行制造的方法的垂直剖視圖。圖3是圖2的局部放大圖。
具體實施例方式以下，對本發(fā)明的復(fù)合材料的實施方式進行說明。 本發(fā)明的復(fù)合材料由芯材、將芯材的一面覆蓋的第一表皮材、和將芯材的另一面覆蓋的第二表皮材構(gòu)成，如圖2及圖3所示，以使第一表皮材成為外面?zhèn)炔⑶沂沟诙砥げ某蔀閮?nèi)面?zhèn)鹊姆绞匠尚螢橥矤?，且使兩?cè)緣部組合，并在使第一表皮材與第二表皮材重疊的狀態(tài)下使兩側(cè)緣部被釬焊。因此，在原料板的狀態(tài)下，由復(fù)合材料的第一表皮材覆蓋上述第一傾斜面21，并由第二表皮材覆蓋上述第二傾斜面24及第二平坦面25。復(fù)合材料中，芯材含有0.05 0.2質(zhì)量％的Cu、1.0 1.5質(zhì)量％的Μη、0.3 1.0質(zhì)量％的211、0.05 0.25質(zhì)量％的11、0.2質(zhì)量％以下的Fe、和0.2質(zhì)量％以下的Si，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成，第一表皮材含有6.8 11.0質(zhì)量％的Si和0.05質(zhì)量％以下的Zn，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成，第二表皮材含有4.0 6.0質(zhì)量％的Si和0.5 1.0質(zhì)量％的Cu，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成。在此，優(yōu)選為，第一表皮材及第二表皮材的復(fù)合率分別為4 10%。對復(fù)合材料的芯材、第一表皮材及第二表皮材中的各合金成分進行說明。[芯材]Cu具有使芯材的自然電位變高并使芯材的耐腐蝕性提高的性質(zhì)，但是，若其含量太少則無法獲得足夠的耐腐蝕性，若太多則芯材的自然電位與釬焊之后存在于釬焊部的第一傾斜面與第二傾斜面之間的共晶釬焊材料的自然電位相比變高，共晶釬焊材料會先被腐蝕。因此，Cu含量應(yīng)該為0.05 0.2質(zhì)量％。Mn具有使芯材的強度增大的性質(zhì)，但是，若其含量太少則無法獲得足夠的強度，若太多則芯材的強度會變得過大，會很難將復(fù)合材料的兩側(cè)緣部加工成圖3所示的形狀。因此，Mn含量應(yīng)該為1.0 1.5質(zhì)量％。Zn使芯材的自然電位降低，并該結(jié)果為，具有防止釬焊之后存在于釬焊部的第一傾斜面與第二傾斜面之間的、共晶釬焊材料先被腐蝕的性質(zhì)，但是，若其含量太少則無法防止上述共晶釬焊材料先被腐蝕，若太多則芯材的自身耐腐蝕性降低。因此，Zn含量應(yīng)該為0.3 1.0質(zhì)量％。
Ti在Al合金中形成T1-Al系化合物并分散成層狀。由于T1-Al系化合物的自然電位較高，所以具有腐蝕形態(tài)層狀化，使得難以發(fā)展為向深度方向的腐蝕(孔蝕)而使耐腐蝕性提高的性質(zhì)。但是，若其含量太少則腐蝕形態(tài)的層狀化效果變小且耐腐蝕性降低，即使太多，耐腐蝕性提高效果也飽和而只會使成本變高。因此，Ti含量應(yīng)該為0.05 0.25質(zhì)量％。Fe是作為不可避免的雜質(zhì)包含在芯材中的，但是若其含量太多則芯材的自身耐腐蝕性會降低，因此，其含量應(yīng)該為0.2質(zhì)量％以下。Si是作為不可避免的雜質(zhì)包含在芯材中的，但是若其含量太多則芯材的自身耐腐蝕性會降低，因此，其含量應(yīng)該為0.2質(zhì)量％以下。此外，也可以為，作為不可避免的雜質(zhì)而含有的Fe及Si的含量為O的情況。[第一表皮材]第一表皮材是一般的Al合金焊料，Si含量為6.8 11.0質(zhì)量％。Zn是作為不可避免的雜質(zhì)包含在第一表皮材中的，但是，若其含量太多，則釬焊之后存在于釬焊部的第一傾斜面與第二傾斜面之間的共晶釬焊材料的自然電位變低，共晶釬焊材料會先被腐蝕。因此，Zn的含量應(yīng)該為0.05質(zhì)量％以下。此外，也可以為，作為不可避免的雜質(zhì)而含有的Zn的含量為O的情況。[第二表皮材]Si具有如下的性質(zhì):當(dāng)在使第一表皮材與第二表皮材重疊的狀態(tài)下對兩側(cè)緣部進行釬焊時，第二表皮材成為熔融狀態(tài)后，使Cu容易從第一表皮材向熔融了的材料中擴散，但是，若其含量太少則第二表皮材的熔融會變得不充分，且Cu從第一表皮材向熔融了的材料中的擴散會不足，其結(jié)果為，釬焊之后存在于釬焊部的第一傾斜面與第二傾斜面之間的共晶釬焊材料的自然電位不會與芯材的自然電位相比變高，共晶釬焊材料會先被腐蝕。因此，Si含量應(yīng)該為4.0 6.0質(zhì)量％。Cu具有如下的性質(zhì):當(dāng)在使第一表皮材與第二表皮材重疊的狀態(tài)下對兩側(cè)緣部進行釬焊時，通過從第一表皮材向熔融了的材料中擴散，而使釬焊之后存在于釬焊部的第一傾斜面與第二傾斜面之間的共晶釬焊材料的自然電位，與芯材的自然電位相比較高，但是，若其含量太少則無法獲得該效果，若太多則在第二表皮材的鑄造時，在第二表皮材上會發(fā)生凝固開裂。因此，Cu含量應(yīng)該為0.5 1.0質(zhì)量％。此外，復(fù)合材料是通過在將芯材、第一表皮材以及第二表皮材分別鑄造之后進行壓接來制造的。以下，對本發(fā)明的具體實施例及比較例進行說明。準(zhǔn)備了表I所不的六種復(fù)合材料。在各復(fù)合材料中，第一表皮材及第二表皮材的
復(fù)合率為6%。使用各復(fù)合材料，準(zhǔn)備了圖2及圖3所示的原料板20，該原料板20具有第一傾斜面21、第一平坦面22、第二傾斜面24以及第二平坦面25，而且第一傾斜面21由第一表皮材覆蓋，第二傾斜面24的第二平坦面25側(cè)的部分以及第二平坦面25由第二表皮材覆蓋。接下來，將原料板20成形為筒狀，使兩側(cè)緣部的兩傾斜面21、24彼此之間進行面接觸，并且使兩平坦面22、25彼此之間抵接，從而得到筒狀體34，之后通過加熱至規(guī)定的溫度，對釬焊管用筒狀體34的兩傾斜面21、24彼此、以及兩平坦面22、25彼此進行釬焊，來制造釬焊管10。而且，對所獲得的各釬焊管的芯材的自然電位以及形成在第一傾斜面與第二傾斜面之間的共晶釬焊材料的自然電位進行了測定。其結(jié)果也在表I中表示。由表I所示的結(jié)果可明顯得知，在芯材以及兩表皮材的合金組成處于本申請發(fā)明的范圍內(nèi)的情況下，形成在第一傾斜面與第二傾斜面之間的共晶釬焊材料的自然電位，與芯材的自然電位相比變高，能夠防止共晶釬焊材料先被腐蝕。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料，其由芯材、將芯材的一面覆蓋的第一表皮材、和將芯材的另一面覆蓋的第二表皮材構(gòu)成，并在使第一表皮材與第二表皮材重疊的狀態(tài)下被釬焊，其特征在于， 芯材含有0.05 0.2質(zhì)量％的Cu、1.0 1.5質(zhì)量％的Μη、0.3 1.0質(zhì)量％的Zn、.0.05 0.25質(zhì)量％的11、0.2質(zhì)量％以下的Fe、和0.2質(zhì)量％以下的Si，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成， 第一表皮材含有6.8 11.0質(zhì)量％的Si和0.05質(zhì)量％以下的Zn，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成， 第二表皮材含有4.0 6.0質(zhì)量％的Si和0.5 1.0質(zhì)量％的Cu，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復(fù)合材料。該復(fù)合材料由芯材、將芯材的一面覆蓋的第一表皮材、和將芯材的另一面覆蓋的第二表皮材構(gòu)成，并在使第一表皮材與第二表皮材重疊的狀態(tài)下被釬焊。芯材含有0.05～0.2質(zhì)量％的Cu、1.0～1.5質(zhì)量％的Mn、0.3～1.0質(zhì)量％的Zn、0.05～0.25質(zhì)量％的Ti、0.2質(zhì)量％以下的Fe、和0.2質(zhì)量％以下的Si，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成。第一表皮材含有6.8～11.0質(zhì)量％的Si和0.05質(zhì)量％以下的Zn，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成。第二表皮材含有4.0～6.0質(zhì)量％的Si和0.5～1.0質(zhì)量％的Cu，剩余部分由Al及不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的Al合金形成。本發(fā)明的復(fù)合材料適合使用于，在使第一表皮材與第二表皮材重疊的狀態(tài)下被釬焊，來對構(gòu)成車輛用空調(diào)裝置的熱交換器的集液箱進行制造的原材料中。
文檔編號B32B33/00GK103158291SQ20121055879
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者寺田隆, 高橋一幸, 井川洋平 申請人:昭和電工株式會社