鋁合金組合物、包括其的腐蝕耐久性被提高的鋁擠壓管制造技術

本發明專利技術涉及將銅(Cu)、鐵(Fe)等控制在一定濃度以下，還包括鋯(Zr)、鈦(Ti)及鉿(Hf)中的任何一個或其混合物及剩下部分的鋁(Al)的鋁合金組合物、包括其的腐蝕耐久性被提高的鋁擠壓管和鋁片材料及由此構成的熱交換器，涉及通過由添加及控制合金元素分散腐蝕地點和抑制晶間腐蝕，誘導均勻腐蝕的發生，比起之前的熱交換器管及鋁片材料的點蝕，腐蝕耐久性被提高，并且，擠壓性維持在現有A1070水準的鋁合金組合物、包括其的腐蝕耐久性被提高的熱交換器用鋁擠壓管和鋁片材料及由此構成的熱交換器。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及鋁合金組合物、包括其的腐蝕耐久性被提高的熱交換器用鋁擠壓管和鋁片材料及由此構成的熱交換器，更詳細地，涉及從空調、冰箱、散熱器等熱交換器中，抑制因制冷劑及外部凝結水等發生的，由腐蝕損傷的材料滲透及破壞的，腐蝕耐久性被提高的熱交換器用鋁擠壓管和鋁片材料及由此構成的熱交換器。
技術介紹
最近，因價格和加工的方便性、耐蝕性等原因，熱交換器材料由銅代替為鋁。因為，鋁材料較輕、價格低，且具有高的熱傳導性。作為熱交換器用鋁材料主要使用有利于擠壓、熱傳導高，且價格低廉的純鋁系(A1XXX)和擠壓性比純鋁系較低，但是，相對具有高的強度和耐蝕性的鋁-錳系(A3XXX)。表1顯示之前主要用于熱交換器用鋁材料的A1070及A3003的組成。A1070是純鋁系材料，A3003是鋁-錳系材料。【表1】材料名CuSiFeZnMgMnTiAl.A10700.030.200.250.040.030.030.03Rem.A30030.1580.0840.4210.0340.0011.0210.014Rem.所述A1070材料的材料價格及擠壓單價低廉，且不需要高的強度，被用于經濟性重要的空調、冰箱等家電產品的電容器等的管及鋁片材料(fin<br>material)。與此相反，所述A3003材料相比A1070具有優秀的強度及耐蝕性，但是，擠壓單價較高被用于汽車用中冷器及扇熱器等的熱交換器用擠壓管及鋁片材料。一方面，鋁是容易被活性化的金屬，但是，在大氣中形成表面氧化物涂層，具有高的耐蝕性。但是，鋁被腐蝕時，只在氧化物涂層被損傷的局部領域發生腐蝕的點蝕(PittingCorrosion)。并且，經與包括在鋁合金內部的多種不純物的電化學作用，腐蝕在一部分集中地傳播。因這些鋁腐蝕原理，鋁熱交換器局部地被滲透，發生內部的制冷劑或者高溫流體的泄露。因此，迫切需要提高這些滲透抵抗性的熱交換器用鋁合金材料的開發。還有，最近，韓國國內家電企業進軍國外市場在擴大，但是，因在大氣污染嚴重的中國及印度等國家的大城市或海岸地區使用的鋁熱交換器的泄漏問題，發生部件交換等經濟損失，且具有產品信賴度被底下的問題。圖1是示出現有鋁材料的點蝕及晶間腐蝕原理。如圖1的最左側所示，觀察陰極地點(cathodicsite)的晶間分布，在鋁表面形成保護性鈍化膜(passivefilm)，且Al2Cu，Al3Fe等以中間相(intermetallicphase)分布在晶間。之后，開始腐蝕，且被點蝕誘發(pittinginitiation)時，則會發生如中間圖的Al2Cu，Al3Fe中間相和母材間的電位差，且形成局部電路(localcircuit)破壞鈍化膜，可確認點蝕被誘發。然后，如最右側點蝕被傳播，但是，比起在表面的新的點蝕誘發速度，隨著晶間點蝕被傳播的速度更快，由此，比起實際腐蝕量滲透深度更深。因此，因這些鋁的腐蝕原理，會發生鋁熱交換器被局部地滲透，且內部的制冷劑或高溫流體的泄露。圖2是示出被使用為現有熱交換器材料的鋁腐蝕傳播行為，且如圖面所示，隨著時間的流失，可確認經點蝕的傳播，滲透深度顯示的非常深。
技術實現思路
技術課題本專利技術的一個目的是提供與之前被使用的熱交換器的管及鋁片材料A1070材料及A3003材料不同，添加鋯(Zr)、鈦(Ti)或鉿(Hf)或者這些混合物，分散腐蝕發生，誘導均勻腐蝕，且調整材料的組合比，提高腐蝕耐久性，同時降低擠壓性的鋁合金組合物。本專利技術的其他目的是提供包括所述的鋁合金組合物，且腐蝕耐久性被提高的熱交換器用鋁擠壓管和鋁片材料及由此構成的熱交換器。技術方案根據本專利技術的一個實施例，鋁合金組合物，其包括：銅(Cu)；鐵(Fe)；鋯(Zr)、鈦(Ti)及鉿(Hf)中的任何一個或其混合物；及剩下部分的鋁(Al)和必需的不純物，且鋯(Zr)、鈦(Ti)及鉿(Hf)中的任何一個或其混合物的含量控制在0.05至0.2重量％，且銅(Cu)和鐵(Fe)的含量的特征為，經下述數學式(1)及(2)被定義的PHI值控制在1.5以下，X=0.4×Cu%+0.5exp(Fe%-0.3)1.24(βχ×Zr%)---(1)]]>PHI＝0.1559×exp(X÷0.1226)-3.7492(2)。在這種情況下，作為不純物可包括硅(Si)，且優選地所述硅(Si)的含量對比所述鋁合金組合物整個重量被控制在0.2重量％以下。還有，作為不純物可包括鎂(Mg)，且優選地所述鎂(Mg)的含量對比所述鋁合金組合物整個重量被控制在0.05重量％以下。還有，提供由上述說明的根據本專利技術的一個實施例的鋁合金組合物被制造，且腐蝕耐久性被提高的熱交換器用鋁管。還有，提供由上述說明的根據本專利技術的一個實施例的鋁合金組合物被制造，且腐蝕耐久性被提高的熱交換器用鋁片材料。還有，提供由上述說明的根據本專利技術的一個實施例的鋁合金組合物被制造，包括鋁管及鋁片材料，且腐蝕耐久性被提高的熱交換器。技術效果具有上述構成的本專利技術與之前的熱交換器用鋁材料A1070相比，因優秀的腐蝕耐久性，具有優秀的經外部凝結水及內部制冷劑的腐蝕損傷及對滲透的抵抗性。具體地，具有因添加鋯(Zr)、鈦(Ti)或鉿(Hf)，或這些混合物，誘導均勻的腐蝕，且比起點蝕，材料的滲透抵抗性增加的效果。并且，本專利技術具有控制鋯(Zr)、鈦(Ti)或鉿(Hf)的濃度，且利用PHI(滲透危險指數)抑制因控制銅(Cu)和鐵(Fe)濃度的晶間腐蝕，分散腐蝕的傳播，具有材料的滲透抵抗性被增加的效果。不僅如此，具有所述構成的本專利技術的效果相比之前的熱交換器用鋁材料A1070，顯示出相似的擠壓速度(每分鐘90m水準)，具有優秀的生產性及經濟性。還有，隨著熱交換器的腐蝕耐久性的改善，部件的壽命增加，且維持性能，來降低制冷劑泄露及提高熱交換效率，具有節約能源的效果。附圖簡要說明圖1是示出現有鋁材料點蝕及晶間腐蝕原理的模式圖。圖2是示出被用于現有熱交換材料的鋁腐蝕傳播行為。圖3a及圖3b是示出被用于現有熱交換材料的1XXX系鋁A1070試片的靜電位分極實驗后的斷面。圖4a及圖4b是示出被用于現有熱交換材料的3XXX系鋁A3003試本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋁合金組合物，其包括：銅；鐵；鋯、鈦及鉿中的任何一個或其混合物；及剩下部分的鋁和必需的不純物，且鋯、鈦及鉿中的任何一個或其混合物的含量控制在0.05至0.2重量％，且銅和鐵的含量的特征為，經下述數學式(1)及(2)被定義的PHI值控制在1.5以下，X=0.4×Cu%+0.5exp(Fe%-0.3)1.24(6×Zr%)---(1)]]>PHI＝0.1559×exp(X÷0.1226)?3.7492??(2)。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.09.27 KR 10-2013-0115043;2014.02.18 KR 10-2011.一種鋁合金組合物，其包括：
銅；
鐵；
鋯、鈦及鉿中的任何一個或其混合物；及
剩下部分的鋁和必需的不純物，且
鋯、鈦及鉿中的任何一個或其混合物的含量控制在0.05至0.2重量％，
且
銅和鐵的含量的特征為，經下述數學式(1)及(2)被定義的PHI
值控制在1.5以下，
X=0.4×Cu%+0.5exp(Fe%-0.3)1.24(6×Zr%)---(1)]]>PHI＝0.1559×exp(X÷0.1226)-3.7492(2)。
2.根據權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：金正九，樸仁俊，
申請(專利權)人：成均館大學校產學協力團，
類型：發明
國別省市：韓國;KR