DE69916456T2

DE69916456T2 - Hochleitfähige aluminumlegierung für kühlrippen

Info

Publication number: DE69916456T2
Application number: DE69916456T
Authority: DE
Inventors: Iljoon Jin; Jean-Pierre Martin; Mark Willard GALLERNEAULT; Toshiya Anami; Kevin Michael Gatenby; Ichiro Okamoto; Yoshito Oki
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Novelis Inc Canada
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-07-24
Also published as: US6592688B2; BR9912371A; ATE264408T1; WO2000005426A1; NO20010361L; NO20010361D0; TW486523B; EP1100975B1; AU5021899A; CA2337878C; KR100600269B1; NO333575B1; JP2002521564A; EP1100975A1; ES2215392T3; MY129279A; DE69916456D1; KR20010072030A; CA2337878A1; JP4408567B2

Description

TECHNISCHES GEBIET:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Aluminiumlegierungsprodukt zur Verwendung in der Herstellung von Wärmeaustauscherrippen, und insbesondere ein Rippenrohmaterial, das sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt.
STAND DER TECHNIK:
Aluminiumlegierungen wurden seit langem zur Herstellung von Wärmeaustauscherlamellen verwendet, z. B. für Fahrzeugkühler, Kondensatoren, Verdampfer usw. Traditionelle Kühlerlamellenlegierungen sind so ausgelegt, dass sie eine hohe Festigkeit nach dem Hartlöten, eine gute Hartlötbarkeit und eine gute Durchbiegebeständigkeit beim Hartlöten zeigen. Zu diesem Zweck verwendete Legierungen enthalten üblicherweise eine grosse Menge Mangan. Ein Beispiel ist die Aluminiumlegierung AA3003. Solche Legierungen zeigen eine gute Hartlötbarkeit; die thermische Leitfähigkeit ist jedoch relativ niedrig. Diese niedrige thermische Leitfähigkeit war in der Vergangenheit kein ernsthaftes Problem, da die wesentliche thermische Barriere bei der Durchführung des Wärmeaustauschs im Automobil der Wärmetransfer von der Lamelle an die Luft war. In letzter Zeit bestand eine Nachfrage nach Kühlern mit erhöhter Wärmeübertragungseffizienz. Diese Kühler der neuen Generation erfordern ein neues Lamellenmaterial, das eine hohe Festigkeit sowie eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt.
Die neuen Lamellenmaterialeigenschaften, die von der Automobilwärmeaustauscherindustrie gefordert werden, schliessen eine hohe Endfestigkeit (UTS) nach dem Hartlöten, eine hohe Hartlöttemperatur und eine hohe Leitfähigkeit des Lamellenmaterials mit eine Dicke von nicht mehr als etwa 0,1 mm ein.
Morris et al., US-PS 3 989 548 beschreibt eine Aluminiumlegierung, die Fe, Si, Mn und Zn enthält. Diese Legierungen haben vorzugsweise einen hohen Mn-Gehalt, was zu einer angemessenen Festigkeit, aber einer schlechten Leitfähigkeit führen würde. Die Legierungen werden nicht als für Lamellenmaterialien geeignet beschrieben.
In Morris et al., GB-PS 1 524 355 sind dispersionsverfestigte Aluminiumlegierungsprodukte vom Al-Fe-Typ beschrieben, die typischerweise Fe, Si, Mn und Cu enthalten. Das Cu ist in Mengen von bis zu 0,3% vorhanden, und dieses besitzt einen negativen Effekt auf die Leitfähigkeit und ruft Lochfrasskorrosion hervor, was beides für die Güte sehr dünner Lamellen besonders nachteilig wäre.
Eine Legierung, von der gesagt wird, dass sie für Wärmeaustauscherlamellenmaterialien geeignet ist, ist in Morris et al., US-PS 4 126 487 beschrieben. Diese Aluminiumlegierung enthält Fe, Si, Mn und Zn. Sie enthält vorzugsweise auch etwas Cu und Mg zur Steigerung der Festigkeit. Wie in GB-PS 1 524 355 kann das Cu in Mengen bis zu 0,3% vorhanden sein, was für die Güte sehr dünner Lamellen nachteilig wäre.
In Shoji, japanische Patentveröffentlichung Nr. 03-153835, ist ein Lamellenmaterial beschrieben, das eine Aluminiumlegierung vom Al-Fe-Typ umfasst, die typischerweise Fe, Si, Mn und Zn enthält. Obwohl dieses Produkt gute physikalische Eigenschaften zeigt, wurden diese im gewalzten Zustand gemessen und können nicht direkt mit Messungen verglichen werden, die nach dem Hartlöten durchgeführt wurden.
Ein erfindungsgemässes Ziel ist die Herstellung eines neuen Aluminiumlegierungslamellenmaterials, das sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Lamellenausgangsmaterial, das geeignet ist zur Herstellung von hartgelöteten Wärmeaustauschern unter Verwendung von dünneren Lamellen als zuvor möglich. Dies wird erreicht unter Beibehalten angemessener Festigkeit und Leitfähigkeit der Lamellen, was deren Verwendung in Wärmeaustauschern erlaubt.
Die obige Kombination von Eigenschaften wurde überraschenderweise erfindungsgemäss erzielt durch Abgleichen von drei etwas entgegengesetzten Eigenschaften des Materials, nämlich Festigkeit (UTS) nach dem Hartlöten, elektrische/thermische Leitfähigkeit nach dem Hartlöten und Hartlöttemperatur (Schmelzpunkt des Lamellenmaterials während des Hartlötbetriebs).
Ein Problem bei der Entwicklung dieses Legierungstyps ist das Erreichen der Leitfähigkeitsanforderungen. Wenn die Leitfähigkeit durch Modifizierung einer herkömmlichen Legierungszusammensetzung verbessert wird, z. B. durch Verringerung des Mn-Gehalts der Legierung AA3003, so wird die Festigkeit der Legierung zu gering. Es wurde gefunden, dass der gewünschte Eigenschaftsabgleich erhalten werden konnte, indem von einem Material ausgegan gen wurde, worin eine bestimmte Menge an Verfestigung auf Teilchenbasis vorhanden war, die normalerweise keinen negativen Effekt auf die Leitfähigkeit besitzt. Dann wurden in sorgfältig ausgewählter Weise Elemente zugefügt, die zur Lösungsfestigkeit beitragen, so dass die Festigkeit angehoben wird, ohne die Leitfähigkeit oder die Schmelztemperatur in einem solchen Ausmass abzusenken, dass das Material unbrauchbar wird. Es wurde eine Mikrostruktur entwickelt, die eine optimale Kombination von Teilchenhärtung und Verstärkung in fester Lösung liefert, indem ein hoher Volumenanteil gleichförmig verteilter feiner Intermetallteilchen eingeführt wurde. Zur Maximierung der Wirkungen der Teilchen- und Lösungsfestigung bei einer vorgegebenen Zusammensetzung, so dass die gewünschten Eigenschaften erzielt werden, war ein Bahngiessverfahren mit hoher Kühlgeschwindigkeit erforderlich, jedoch nicht so hoch, dass in dem finalen Lamellenelement überschüssige, die Leitfähigkeit zerstörende Elemente in fester Lösung zurückbleiben (d. h. nach dem Giessen, Walzen und Hartlöten).

Die erfindungsgemässe Aluminiumlegierung hat die folgende Zusammensetzung (alle Prozente in Gew.%):

Fe =	1,20–1,80
Si =	0,70–0,95
Mn =	0,30–0,50
gegebenenfalls Zn =	0,30–2,00
gegebenenfalls Ti =	0,005–0,020
andere =	jeweils weniger als 0,05 und insgesamt weniger als 0,15
Al =	Rest

Das Zn, sofern vorhanden, ist vorzugsweise in einer Menge von weniger als 1,5 Gew.-% vorhanden, und am meisten bevorzugt weniger als 1,2 Gew.-%.
Das aus dieser erfindungsgemässen Legierung hergestellt Bahnprodukt weist eine Festigkeit (UTS) nach dem Hartlöten von mehr als etwa 127 MPa auf, vorzugsweise mehr als etwa 130 MPa, eine Leitfähigkeit nach dem Hartlöten von mehr als 49,0% IACS, weiter bevorzugt mehr als 49,8% IACS, am meisten bevorzugt mehr als 50,0% IACS, und eine Hartlöttemperatur von mehr als 595°C, vorzugsweise mehr als 600°C.
Die unter simulierten Hartlötbedingungen gemessenen Eigenschaften dieser Bahn sind wie folgt.
Die UTS nach dem Hartlöten wird nach der folgenden Vorgehensweise gemessen, die die Hartlötbedingungen simuliert. Das verarbeitete Lamellenmaterial in Endwalzdicke (z. B. nach Walzen auf 0,06 mm Dicke) wird in einen auf 570°C vorgewärmten Ofen gegeben und dann in etwa 12 Minuten auf 600°C erwärmt, für 3 Minuten auf 600°C gehalten (getempert), mit 50°C/min auf 400°C und dann mit Luft auf Raumtemperatur abgekühlt. Mit diesem Material wird dann der Zugfestigkeitstest durchgeführt.
Die Leitfähigkeit nach dem Hartlöten wird als elektrische Leitfähigkeit anhand einer Probe gemessen, die wie im UTS-Test, der die Hartlötbedingungen simuliert, verarbeitet wurde, wobei Leitfähigkeitstests, wie in JIS-H0505 beschrieben, verwendet wurden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG:
Die anliegende 1 ist eine vergrösserte Ansicht eines Testaufbaus zur Bestimmung der Lamellenmaterial-Hartlöttemperatur.
Die Hartlöttemperatur wird in einem Testaufbau bestimmt, wie in 1 gezeigt, worin eine gewellte Lamelle (1) von 2,3 mm Höhe × 21 mm Breite und einem Gang von 3,4 mm aus dem bearbeiteten Lamellenmaterial hergestellt wird. Die Probe wird gegen einen Streifen eines Rohrmaterials (2) gelegt, das aus einer Schicht (3) aus AA4045-Legierung auf einem Stück (4) aus AA3003-Legierung besteht, wobei der Streifen (2) 0,25 mm dick ist und die Dicke der AA4045-Schicht (3) beträgt 8% der Gesamtdicke. Nocoloc^TM-Fliessmittel wird in einer Menge von 5–7 g/m² auf den Testaufbau aufgesprüht. Ein zusätzlicher Satz aus drei "Dummy"-Aufbauten (5) wird auf den Testaufbau plaziert, mit einem Abschlussblatt und einem Gewicht (6) von 98 g als oberem Abschluss. Der Testaufbau wird auf die ausgewählte Endtesttemperatur (z. B. 595°C, 600°C oder 605°C) mit einer Geschwindigkeit von 50°C/min erwärmt und dann bei dieser Temperatur für 3 Minuten gehalten. Das Material besitzt eine Hartlöttemperatur von "x", wenn keine Wellung der Testlamelle während des Testbetriebs bei der höchsten Endhaltetemperatur "x" schmilzt. Beispielsweise wird als Hartlöttemperatur 600°C angenommen, wenn keine der Wellungen der Testlamelle bei einer Endhaltetemperatur von 600°C schmilzt, aber einige oder alle bei einer Endhaltetemperatur von 605°C schmelzen.
Zum Erreichen der obigen Eigenschaften muss die Legierung unter sehr spezifischen Bedingungen gegossen und geformt werden.
Zunächst muss die Legierung mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit von mehr als 10°C/s bahngegossen werden. Es ist bevorzugt, dass die durchschnittliche Kühlgeschwindigkeit weniger als 250°C/s beträgt, am meisten bevorzugt weniger als 200°C/s. Der Giessvorgang wird vorzugsweise in einem Giessgefäss vorgenommen, in dem sich die gebildete Bramme während der Verfestigung nicht verformt. Diese Bramme hat vorzugsweise eine Dicke von weniger als 30 mm. Die gegossene Bramme wird auf eine Zwischendicke kaltgewalzt, getempert und dann auf Enddicke kaltgewalzt. Das Kaltwalzen auf Enddicke nach dem Tempern wird vorzugsweise mit weniger als 60% Reduktion vorgenommen, vorzugsweise weniger als 50% Reduktion. Die Bramme kann bei Bedarf auf eine Nachwalzdicke (von 1–5 mm Dicke) heissgewalzt werden, jedoch muss ein solcher Heisswalzschritt ohne vorhergehende Homogenisierung durchgeführt werden.
Die durchschnittliche Kühlgeschwindigkeit bedeutet den Kühlgeschwindigkeitsdurchschnitt entlang der Dicke der gegossenen Bramme, und die Kühlgeschwindigkeit wird anhand des durchschnittlichen interdendritischen Zellenabstands bestimmt, der über die Dicke der gegossenen Bramme erhalten wird, wie beispielsweise in einem Artikel von R. E. Spear et al., in Transactions of the American Foundrymen's Society, Proceedings of the Sixty-Seventh Annual Meeting, 1963, Bd. 71, veröffentlicht vom der American Foundrymen's Society, Des Plaines, Illinois, USA, 1964, Seiten 209–215, beschrieben. Die durchschnittliche Interdendritenzellgrösse, die der bevorzugten durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit entspricht, liegt im Bereich von 7–15 μm.
BESTE ERFINDUNGSGEMÄSSE AUSFÜHRUNGSFORM:
Erfindungsgemäss müssen die Mengen der einzelnen Elemente in der Legierung sehr sorgfältig gesteuert werden. Das Eisen in der Legierung bildet Intermetallteilchen aus einer eutektischen Zusammensetzung während des Giessens, die relativ klein sind und zur Teilchenfestigung beitragen. Mit Eisengehalten unter 1,2% ist nicht ausreichend Eisen zur Ausbildung der gewünschten Anzahl von verfestigenden Teilchen vorhanden, wohingegen bei Eisengehalten von mehr als 1,8% grosse primäre Intermetallphasenteilchen gebildet werden, die das Walzen auf die gewünschten sehr dünnen Lamellenmaterialdicken verhindern.
Das Silicium in der Legierung im Bereich von 0,7–0,95% trägt sowohl zur Teilchenfestigung als auch zur Festlösungsfestigung bei. Unterhalb von 0,7% ist nicht ausreichend Silicium für diesen Verfestigungszweck vorhanden, wohingegen oberhalb von 0,95% die Leitfähigkeit verringert ist. Noch deutlicher wird bei hohen Siliciumgehalten die Legierungsschmelztemperatur auf einen Punkt verringert, bei dem das Material nicht hartgelötet werden kann. Zur Bereitstellung einer optimalen Festigung ist Silicium von mehr als 0,8% besonders bevorzugt.
Wenn Mangan im Bereich von 0,3–0,5% vorhanden ist, trägt es signifikant zur Festlösungsfestigung und in einem gewissen Ausmass zur Teilchen festigung des Materials bei. Unter 3% ist die Menge an Mangan für diesen Zweck unzureichend. Oberhalb 0,5% wird die Anwesenheit von Mangan in fester Lösung stark nachteilig für die Leitfähigkeit.
Das Gleichgewicht zwischen Eisen, Silicium und Mangan trägt zur Erzielung der gewünschten Festigkeit, Hartlöteigenschaften und Leitfähigkeit im fertigen Material bei.
Der Zinkgehalt, der zwischen 0,3 und 2,0% liegt, vorzugsweise bei weniger als 1,5%, und am meisten bevorzugt bei weniger als 1,2%, trägt zum Korrosionsschutz bei durch Opferung der Lamellen durch Absenkung des Korrosionspotentials der Legierung. Zink besitzt keine signifikante positive oder negative Auswirkung auf die Festigkeit oder die Leitfähigkeit. Ein Zinkgehalt von weniger als 0,3% ist für den Korrosionsschutz unzureichend, wohingegen keine weitergehenden Vorteile bei Zinkgehalten oberhalb von 2,0% erzielt werden.
Titan, sofern in der Legierung als TiB₂ vorhanden, wirkt als Kornraffinierungsmittel während des Giessens. Wenn es in Mengen von mehr als 0,02% vorhanden ist, neigt es dazu, einen negativen Einfluss auf die Leitfähigkeit auszuüben.
Jegliche zufällige Elemente in der Legierung sollten jeweils weniger als 0,05% ausmachen, und insgesamt weniger als 0,15%. Insbesondere muss Magnesium in Mengen von weniger als 0,10% vorhanden sein, vorzugsweise weniger als 0,05%, damit eine Hartlötbarkeit nach dem Nocoloc-Verfahren sichergestellt ist. Kupfer muss unterhalb von 0,05% gehalten werden, da es einen ähnlichen Effekt wie Mangan auf die Leitfähigkeit besitzt, und ferner Lochfrasskorrosion hervorruft.
In dem Giessverfahren sind die während des Giessens gebildeten Intermetallteilchen zu gross, wenn die durchschnittliche Kühlgeschwindigkeit weniger als 10°C/s beträgt, wodurch Walzprobleme hervorgerufen werden. Eine niedrigere Kühlgeschwindigkeit beinhaltet im allgemeinen DC-Giessen und Homogenisierung, und unter solchen Bedingungen treten Elemente aus der übersättigten Matrixlegierung aus, und der Lösungsfestigungsmechanismus ist verringert, was zu einem Material von unzureichender Festigkeit führt. Das bedeutet, dass ein kontinuierliches Bahngiessverfahren angewandt werden sollte. Es gibt eine Vielzahl solcher Verfahren, einschliesslich Walzgiessen, Bandgiessen und Blockgiessen. Beim Walzgiessen sollte die durchschnittliche Kühlgeschwindigkeit etwa 1.500°C/s nicht übersteigen. Das Band- und Blockgiessen wird jeweils bei einer geringeren maximalen durch schnittlichen Kühlgeschwindigkeit von weniger als 250°C/s durchgeführt, weiter bevorzugt weniger als 200°C/s.
Das kontinuierliche Giessverfahren erzeugt eine grössere Anzahl feiner Intermetallteilchen (weniger als 1 μm Grösse) und daher weist ein Band, das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt ist, im schlussendlichen gegossenen und gewalzten Band eine Anzahl von Intermetallteilchen von ≤ 1 μm in einer Menge von ≥ 3 × 10⁴ Teilchen/mm³ auf.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Legierung in einer Weise bahngegossen wird, die eine Verformung des Materials, während es noch in einem schlammartigen Zustand vorliegt, verhindert. Wenn während der Verfestigung eine Verformung auftritt, kann dies zu einer übermässigen Zentrallinienentmischung und Problemen beim Walzen zur Ausbildung sehr dünner Lamellenmaterialien, wie sie für moderne Anwendungen erforderlich sind, kommen. Es ist auch bevorzugt, dass das Giessgefäss langgestreckt ist, da der hohe Si-Gehalt in der vorliegenden Legierung zu einem langen Gefrierbereich führt, der vorzugsweise ein langgestrecktes Giessgefäss zur korrekten Verfestigung erfordert. Das bedeutet, dass Bahngiessen mit Band- oder Blockgiessern bevorzugt ist, wobei die Kühlgeschwindigkeit vorzugsweise weniger als 250°C/s beträgt, und weiter bevorzugt weniger als 200°C/s.
Gemäss einem besonders bevorzugten erfindungsgemässen Merkmal wird das Lamellenmaterial hergestellt durch kontinuierliches Bahngiessen der Legierung unter Ausbildung einer Bramme von 6–30 mm Dicke mit einer Kühlgeschwindigkeit von 10°C/s oder mehr, aber weniger als 200°C/s, anschliessendes Heisswalzen der gegossenen Bramme zu einem 1–5 mm dicken Blatt, Kaltwalzen zu einem 0,08–0,20 mm dicken Blatt, Tempern bei 340–450°C für 1–6 Stunden und Kaltwalzen auf Enddicke (0,05–0,1 mm). Es ist bevorzugt, dass die wie gegossene Bramme in den Heisswalzprozess mit einer Temperatur von etwa 400–550°C eintritt. Der Heisswalzschritt unterstützt den thermomechanischen Prozess und trägt zur Ausfällung von Mangan aus der festen Lösung bei, das dann zum Erreichen der gewünschten Leitfähigkeit im Endprodukt beiträgt. Es ist besonders bevorzugt, dass die gegossene Bramme eine Dicke von 11 mm oder mehr aufweist. Das Kaltwalzen sollte vorzugsweise mit weniger als 60% Reduktion, vorzugsweise weniger als 50% Reduktion, durchgeführt werden. Der Betrag des Kaltwalzens im Endwalzschritt wird so eingestellt, dass eine optimale Korngrösse nach dem Hartlöten erhalten wird, d. h. eine Korngrösse von 30–80 μm, vorzugsweise 40–80 μm. Wenn die Kaltwalzreduktion zu hoch ist, wird die UTS nach dem Hartlöten hoch, aber die Korngrösse wird zu gering und die Hartlöttemperatur wird niedrig. Wenn andererseits die Kaltreduktion zu gering ist, ist folglich die Hartlöttemperatur hoch, aber die UTS nach dem Hartlöten zu gering. Das bevorzugte Verfahren zum kontinuierlichen Bahngiessen ist Bandgiessen.
BEISPIEL 1
Zwei Legierungen (A) und (B) mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen wurden in einem Bandgiesser mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit von 45°C/s auf eine Dicke von 16 mm gegossen und dann auf eine Dicke von 1 mm heissgewalzt, aufgewickelt und abgekühlt. Das nachgewalzte Blatt wurde dann auf eine Dicke von entweder 0,10 mm (A) oder 0,109 mm (B) kaltgewalzt, in einem Einzelansatz-Temperofen bei 390°C für 1 Stunde getempert und dann auf eine Dicke von 0,060 mm endkaltgewalzt (Endkaltwalzreduktion von 40% für (A) und 45% für (B)). Die UTS, die Leitfähigkeit und die Hartlöttemperatur wurden nach den oben beschriebenen Verfahren bestimmt und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben. Beide nach dem kontinuierlichen Bahngiessen verarbeiteten Legierungen erfüllten die Spezifikationen für das Endblatt.
Die Intermetallteilchendichte wurde für die Legierung (B) bestimmt, indem SEM-Bilder von 12 Abschnitten der Längs- und Querabschnitte des 0,060 mm kaltgewalzten Blattes aufgenommen wurden und unter Anwendung einer Bildanalyse die Anzahl der Teilchen von weniger als 1 μm Grösse gezählt wurden. Die Anzahl der Teilchen von weniger als 1 μm Grösse wurde zu 5,3 × 10⁴/mm² bestimmt.
BEISPIEL 2
Eine Legierung (C) mit der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung wurde zu einem Barren (508 mm × 1.080 mm × 2.300 mm) DC-gegossen, bei 480°C homogenisiert und unter Bildung eines Nachwalzblattes mit einer Dicke von 6 mm heissgewalzt, dann aufgewickelt und abgekühlt. Das Blatt wurde dann auf 0,100 mm kaltgewalzt, für 1 Stunde bei 390°C getempert und dann auf eine Enddicke von 0,060 mm kaltgewalzt (Reduktion von 40% im Endkaltwalzen). Die Eigenschaften dieses Blattes sind in Tabelle 2 angegeben. Obwohl die Zusammensetzung und der Walzvorgang in den Bereich der erfindungsgemässen Erfordernisse fielen, war die UTS geringer als gefordert und die Abkühltemperatur betrug weniger als 595°C, beides eine Konsequenz des Giessens mit einer niedrigen Abkühlgeschwindigkeit beim DC-Giessen und der nachfolgenden Homogenisierung vor dem Heisswalzen. Die Intermetallteilchendichte wurde in der gleichen Weise wie Legierung (B) zu nur 2,7 × 10⁴/mm² bestimmt.
BEISPIEL 3
Die Legierungen (D) und (E) mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen wurden wie in Beispiel 1 mit einer anfänglichen Kaltwalzdicke von 0,1 mm Dicke und einer Endkaltwalzreduktion von 40% verarbeitet. Die UTS-Werte in Tabelle 2 zeigen, dass die niedrigen Mn- und Si-Gehalte in diesen Legierungen ein Material mit unzureichender Festigkeit ergaben.
BEISPIEL 4
Die Legierung (F) mit einer Zusammensetzung wie in Tabelle 1 angegeben (mit Fe und Si nahe des mittleren Bereichs der bevorzugten Zusammensetzung und Mn geringfügig oberhalb der bevorzugten Zusammensetzung) wurde wie in Beispiel 1 mit einer Endkaltwalzreduktion von 50% auf eine Dicke von 0,06 mm verarbeitet. Die Leitfähigkeit, wie in Tabelle 2 angegeben, war niedriger als der bevorzugte Wert von 49,8% IACS, was einen negativen Effekt des selbst nur geringfügig angehobenen Mn-Gehalts auf die Eigenschaften zeigt.
BEISPIEL 5
Die Legierung (G) mit einer Zusammensetzung wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde wie in Beispiel 1 mit einer Endkaltwalzreduktion von 40% auf eine Dicke von 0,06 mm verarbeitet. Die Hartlöttemperatur, wie in Tabelle 2 angegeben, war nicht akzeptabel, da der Si-Gehalt zu hoch war.
BEISPIEL 6
Legierung (A) mit einer wie in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung wurde wie in Beispiel 1 verarbeitet, ausser dass die Legierung in einem Bandgiesser mit einer durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit von 100°C/s gegossen wurde. Die UTS, die Leitfähigkeit und die Hartlöttemperatur lagen alle innerhalb annehmbarer Bereiche, jedoch neigt die höhere durchschnittliche Kühlgeschwindigkeit (aber noch innerhalb des erfindungsgemässen Bereichs) dazu, zu einer geringfügig höheren Festigkeit und Leitfähigkeit zu führen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumlegierungsmaterials für Kühlrippen aus einer Legierung, die 1,2–1,8% Fe, 0,7–0,95% Si, 0,3–0,5% Mn, gegebenenfalls 0,30–2,00% Zn, gegebenenfalls 0,005–0,020% Ti, weniger als insgesamt 0,15% anderer Elemente, einschliesslich weniger als 0,05% Cu und weniger als 0,10% Mg, und den Rest Aluminium umfasst, das das kontinuierliche Bahngiessen der Legierung bei einer Kühlgeschwindigkeit von mehr als 10°C/s ohne vorhergehende Homogenisierung, Kaltwalzen des Streifens auf eine Zwischendicke, Tempern des Blattes bei 340–450°C für 1–6 Stunden und Kaltwalzen des Blattes auf Enddicke umfasst, wodurch ein Kühlrippenmaterial mit einer schlussendlichen Zugfestigkeit nach dem Löten von mehr als etwa 127 MPa und einer Leitfähigkeit nach dem Löten von mehr als 49,0% IACS erhalten wird.
Verfahren gemäss Anspruch 1, worin die Legierung zusätzlich 0,3–2,0% Zn enthält.
Verfahren gemäss Anspruch 2, worin die Legierung 0,3–1,5% Zn enthält.
Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Legierung zusätzlich 0,005–0,02% Ti enthält.
Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Abkühlgeschwindigkeit weniger als 250°C/s beträgt.
Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, worin der gegossene Streifen vor dem Kaltwalzen ohne vorhergehende Homogenisierung zu einem Nachwalzstreifen heissgewalzt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 1, worin die Legierung zusätzlich 0,3-1,2% Zn enthält, die Kühlgeschwindigkeit weniger als 200°C/s beträgt und der gegossene Streifen vor dem Kaltwalzen ohne vorhergehende Homogenisierung zu einem Nachwalzstreifen heissgewalzt wird.
Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Bramme auf eine Dicke von nicht mehr als etwa 30 mm gegossen wird.
Verfahren gemäss Anspruch 8, worin die Bramme auf eine Dicke von etwa 6–30 mm gegossen wird.
Verfahren gemäss Anspruch 9, worin die Bramme wie gegossen ohne vorhergehende Homogenisierung unter Ausbildung eines 1–5 mm dicken Blattes heissgewalzt wird.
Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, worin das getemperte Blatt auf eine Streifenenddicke von weniger als 0,10 mm kaltgewalzt wird.
Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, worin das getemperte Blatt unter Anwendung einer Reduktion von weniger als 60% zu einer Endbahn kaltgewalzt wird.
Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, worin das Bahngiessen unter Verwendung eines Band- oder Blockgiessers durchgeführt wird.
Verfahren gemäss Anspruch 13, worin das erhaltene Bandprodukt eine Löttemperatur von mehr als 595°C aufweist.
Aluminiumlegierungsmaterial für Kühlrippen, das erhältlich ist nach einem Verfahren gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, das die folgende Zusammensetzung aufweist: 1,2–1,8% Fe, 0,7–0,95% Si, 0,3–0,5% Mn, gegebenenfalls 0,30–2,00% Zn, gegebenenfalls 0,005–0,020% Ti, weniger als insgesamt 0,15% anderer Elemente, einschliesslich weniger als 0,05% Cu und weniger als 0,10% Mg, Rest Aluminium, worin das Kühlrippenmaterial eine Leitfähigkeit nach dem Löten von mehr als 49,0% IACS und eine schlussendliche Zugfestigkeit nach dem Löten von mehr als etwa 127 MPa aufweist.
Aluminiumlegierungsmaterial für Kühlrippen gemäss Anspruch 15, das eine Leitfähigkeit nach dem Löten von mehr als 49,8% IACS aufweist.
Aluminiumlegierungsmaterial für Kühlrippen gemäss Anspruch 16, das ferner 0,3–2,0% Zn enthält.
Aluminiumlegierungsmaterial für Kühlrippen gemäss Anspruch 17, das ferner 0,3–1,5% Zn enthält.
Aluminiumlegierungsmaterial für Kühlrippen gemäss mindestens einem der Ansprüche 15 bis 18, das ferner 0,005–0,02% Ti enthält.
Aluminiumlegierungsmaterial für Kühlrippen gemäss Anspruch 15, das ferner 0,3–1,2% Zn enthält und eine Leitfähigkeit nach dem Löten von mehr als 49,8% IACS aufweist.
Aluminiumlegierungsmaterial für Kühlrippen gemäss mindestens einem der Ansprüche 15 bis 20, das eine Löttemperatur von mehr als 595°C aufweist.
Aluminiumlegierungsmaterial für Kühlrippen gemäss Anspruch 21, das eine Dicke von weniger als 0,10 mm aufweist.
Aluminiumlegierungsmaterial für Kühlrippen gemäss Anspruch 22, das erhalten wird durch kontinuierliches Bahngiessen der Legierung mit einer Kühlgeschwindigkeit von mehr als 10°C/s aber weniger als 200°C/s, Heisswalzen der Bahn zu einem Nachwalzblatt ohne Homogenisierung, Kaltwalzen des Nachwalzblattes auf eine Zwischendicke, Tempern des Blattes und Kaltwalzen des Blattes auf Enddicke.