CN1832825A - 高强度铝合金钎焊薄板,钎焊组件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含Al－Zn芯层(1)和至少一个包覆层(2)的高强度铝合金钎焊薄板，芯层(1)包含下列组成(以重量百分比计)：Zn1.2－5.5，Mg 0.8－3.0，Mn 0.1－1.0，Cu＜0.2，Si＜0.35，Fe＜0.5，可选Zr＜0.3，Cr＜0.3，V＜0.3，Ti＜0.2，Hf＜0.3，Sc＜0.5中的一种或多种，余量是铝和附带的元素和杂质，该包覆层包含Al－Si基填料合金并且被施用到该芯层的至少一侧。此外本发明涉及包含这种钎焊薄板的钎焊组件，涉及这种钎焊薄板的用途和制造铝合金钎焊薄板的方法。

Description

高强度铝合金钎焊薄板，钎焊组件及其制造方法
发明领域
本发明涉及适于钎焊的铝合金钎焊薄板，该钎焊薄板具有高强度和改良的钎焊性能，本发明涉及包含这种钎焊薄板的钎焊组件，涉及这种钎焊薄板的使用和制造铝合金钎焊薄板的方法。更具体地，本发明涉及具有改良钎焊性能的高强度多层包覆铝合金材料，该材料在包覆层和芯之间包含夹层，由此提高耐腐蚀性并减少钎焊期间硅和镁的渗透。本发明还涉及对该多层包覆钎焊薄板进行轧制包覆或铸造包覆的方法。
相关技术描述
在本领域中已知将铝合金钎焊薄板用于例如换热器，油冷却器，中间冷却器，汽车或其它车辆的蒸发器或冷凝器的用途，或使用换热器的应用。常规上，这些组件是由适于钎焊的钎焊薄板制成，使用Al-Mn基铝合金或Al-Mg-Si基铝合金作为芯材，并使用典型为AA4xxx-系列合金的Al-Si基铝合金作为包覆钎焊填料用于常规的钎焊用途。一旦将这些钎焊薄板组装成例如汽车换热器，便可以将冷却介质或加热介质注入所述组件中。因此至关重要的是，在减小这种组件的重量和尺寸的同时防止该组件如换热器的泄漏。因此，近期的发展显示了由钎焊薄板制成的组件，通过减小材料厚度和改变换热器的结构设计来减小尺寸、重量和成本对其进行改进。
为了提高该钎焊薄板的可热处理合金的钎焊质量和耐久性，开发出多层包覆层铝材，参见H.Engstrom And L.O.Gullman，“AMultilayer Clad Aluminium Material with Improved BrazingProperties”，18th International AWS Brazing Conference，of March24-26，1987 in Chicago。这篇文章中提出在钎焊包覆层和芯层之间使用夹层以便提高耐腐蚀性。此外，结果显示与标准的“芯层-钎焊”材料相比，这种多层材料中沿芯层晶界的硅渗透会显著延缓从而更多的硅保留在包覆层中而且渗透深度减小。
JP-09176767公开了一种适于真空钎焊的铝钎焊薄板，该钎焊薄板包含具有下列组成的芯层(以重量百分比计)：Cu：0.10-0.80，Mn：0.30-1.5，Ti：0.01-0.20，余量是铝及不可避免的杂质，其包含的钎焊填料层具有如下组成(以重量百分比计)Si：5.0至15，Mg：0.30至2.5，余量是铝及不可避免的杂质，其还包括由包含2.0-5.0Zn(以重量百分比计)的7xxx型铝合金构成的中间牺牲腐蚀层。
EP-0823305-A2公开了具有良好耐腐蚀性适用于换热器的钎焊薄板，该钎焊薄板包含具有下列组成(以重量百分比计)的芯层：Cu：0.15-0.35，Mn：0.50-1.6，Mg：0.05-0.50，Ti：0.06-0.30，余量是铝及不可避免的杂质，包含Al-Si-Mg型包覆材料的包覆层，以及含有0.50-1.2Mn(以重量百分比计)，余量为铝和不可避免的杂质以及可选包含0.05-1.20Mg的中间层，进一步还公开了加入1.0-5.0(以重量百分比计)的Zn。这些多层钎焊薄板在钎焊后显示出140MPa至165MPa的拉伸性能。
EP-0799667-A1公开了适用于钎焊换热器的铝合金钎焊薄板，该钎焊薄板包含具有下列组成(以重量百分比计)的芯层：Zn：0.05-1.2(可选)，Mn：0.50-1.5，Si：≤0.60，Fe：≤0.70，余量是铝及不可避免的杂质，其中将不可避免的杂质限制在Si的0.60wt％或更低和Fe的0.70wt％或更低。此外，这种钎焊薄板包括Al-Si基填料合金型包覆层和包含铝以及不可避免杂质的中间层，该杂质的总量被限制在1.0wt％。该中间层的点蚀电位低于芯层的点蚀电位，以致可以使用该中间层作为牺牲层来改变腐蚀路径。
EP-1175954-A1公开了具有芯层的多层铝合金钎焊薄板，该芯层具有下列组成(以重量百分比计)：Cu：0.20-1.0，Mn：0.30-1.5，Mg：≤0.30，Si：0.30-1.3，Fe：≤0.20，余量是铝及不可避免的杂质，还具有形成在芯材一个表面上的包含Al-Si基铝合金的钎焊填料，和形成在芯材另一面上的包含下列成分(以重量百分比计)的包覆材料：Mg：2.0-3.5，Zn：0.50-2.0，Si：≤0.20，余量是铝及不可避免的杂质。此外，据公开不优选向芯材中添加镁，即使添加镁可以提高该钎焊薄板的强度，因为在NOCOLOK(注册商标)助焊剂钎焊方法中，芯材中添加镁的钎焊薄板的钎焊性能显著降低。在钎焊过程中，镁向包覆钎焊层的表面渗透从而影响了NOCOLOK助焊剂盐，而该助焊剂盐可以改善炉内的钎焊性能。
US-2002/0037426-A1公开了适用于具有四层结构的换热器的铝合金钎焊薄板，该钎焊薄板具有芯材，以及具有Al-Si合金填料合金的包覆层，和Al-Zn合金的中间层牺牲阳极材料(夹层)，其中该芯合金由下列成分组成(以重量百分比计)：Cu：0.05-0.50，Mn：0.05-2.0，Fe：0.20-0.80，Si：0.10-0.50，余量是铝及不可避免的杂质，其中中间层主要由下列成分组成(以重量百分比计)，该组成基本上包括：Cu：0.40-1.0，Mn：0.50-2.0，Si：0.10-0.50，Fe：0.20-0.80，余量是铝及不可避免的杂质。
发明概述
由于难以得到不仅具有良好的钎焊性能和可成形性而且具有高强度和改良耐腐蚀性的钎焊薄板，因此本发明的一个优选目的是获得这样的薄板制品。更具体地，本发明的一个优选目的是将钎焊后的强度从常规AA3xxx合金的约50MPa提高到至少100MPa，同时使芯层获得高的初始熔点，以便能够生产具有较小厚度和较小重量的轻质钎焊组件。
最后，本发明的一个优选目的是公开生产高强度铝合金钎焊薄板和/或钎焊组件的方法，该方法的加工成本低于常规方法，从而可以使用较薄的材料来实现轻质和较低的加工成本，同时可生产多包覆层或多层铝材。
本发明优选解决上述目的中的一个或多个。
依照本发明的高强度铝锌合金钎焊薄板包含Al-Zn芯层和至少一个包覆层，该芯层包含下列组成(以重量百分比计)：
Zn：1.2-5.5
Mg：0.8-3.0
Mn：0.1-1.0
Cu：＜0.2
Si：＜0.35
Fe：＜0.5，优选＜0.30
可选地选自下列成分的一种或多种：
Zr：＜0.3
Cr：＜0.3
V： ＜0.3
Ti：＜0.2
Hf：＜0.3
Sc：＜0.5余量是铝和附带元素及杂质，每种＜0.05％，总量＜0.15％，该包覆层包含Al-Si基填料合金，典型为Si含量5至15wt.％的AA4xxx系列型合金，并且位于该芯层的至少一侧。
本发明另一方面提供了制造这种高强度铝钎焊薄板制品的方法。
本说明书中描述了优选的实施方案。
优选实施方案详述
在下文中应当清楚，除非另外指出，所有的百分数均为重量百分比。此外，合金名称和回火名称指铝业协会出版的Aluminum Standardsand Data and the Registration Records中的铝业协会名称。
已发现Mg与Zn的平衡是重要的。根据Zn的含量，Mg含量(以重量百分比计)优选为1.8≤[Zn]/[Mg]≤3.3。此外，相比普通AA7xxx型合金降低Zn含量以便提高适于钎焊应用的熔化温度。通过将Cu含量降低到小于0.2(以重量百分比计)并以上文确定的量选择Zn和Mg，可以将本发明芯层的熔化温度提高至最高620℃。因此，已发现Zn含量(以重量百分比计)的优选范围是3.0至5.0％，更优选3.5至5.0％，还要优选的是3.9至4.5％，最优选4.1至4.5％。
Mg与Zn一起可以通过时效析出化合物Mg2Si提高机械强度。然而，过量的Mg将导致Mg渗透到包覆填料合金中并与钎焊盐助焊剂如NOCOLOK盐发生反应。然而，Mg有助于提高芯材的可成形性。已发现芯层中Mg含量(以重量百分比计)的上限优选是2.5％，并且更优选的范围是1.2至2.5wt％，优选1.3至1.95wt％。
锰是可以提高芯材的耐腐蚀性和强度的元素。与Cu相反，由于Mn可提高机械强度而不会降低耐腐蚀性，已发现芯层中Mn含量(以重量百分比计)的下限优选为0.4。Mn含量的优选上限是0.8，更优选0.7％，且最优选约0.5％，这意味着约0.48至0.52％。然而，过高的Mn含量可产生更大的金属间化合物，这对可加工性以及耐腐蚀性具有不利影响。Mn还可使芯材的电位更高从而有助于提高耐腐蚀性能。
Si和Cu通过钎焊后在基体中形成固溶体有助于提高合金的强度。芯层中Si与Mg的反应可以析出由Mg2Si构成的金属间化合物。然而，必须相对于可选的附加牺牲夹层平衡Cu的含量，因为添加Cu可以提高所得合金的电位使其变得更为惰性。因此，优选芯层中Cu和/或Si每一种的含量(以重量百分比计)是0.2或更少，优选这些元素各小于0.1。
Fe会促进大的金属间化合物的形成，该化合物分布在整个合金中从而防止该合金在成型期间发生开裂。然而，Fe会细化晶粒从而降低钎焊性能。因此，芯层中的铁含量(以重量百分比计)应优选低于0.5％，优选低于0.3％，且更优选为0.12至0.30％。
当加入Zr时，在优选实施方案中其范围是0.04至0.2％，且更优选0.12至0.17％，而且认为它有助于控制晶粒尺寸结构。应避免过高水平的Zr，因为Zr可促进金属间化合物的形成从而降低铝钎焊薄板的可加工性和耐腐蚀性。这对于Ti同样适用，Ti应当低于0.15％，优选约0.03％。也可以加入Ti作为铸造组织的晶粒细化剂，或者作为元素或者作为已知的硼化钛或碳化钛晶粒细化剂的形式。
可以加入元素Cr，V，Hf和Sc来帮助控制产品的晶粒组织，但是它们还对芯合金薄板制造期间的淬火敏感性有影响。这些元素的最佳水平取决于该芯板的加工，但是单独的各成分的含量不应超过限定的范围。当使用这些元素中的两种或多种时，这些组合元素的总量应优选不超过0.3％，且更优选不超过0.26％。应避免这些元素的过高水平，因为Zr可促进金属间化合物的形成从而降低该铝钎焊薄板的可加工性并且还可能降低耐腐蚀性。
一个优选实施方案包含上文所述的芯层，和形成在该芯层两侧的包覆层。这种钎焊薄板可用于两侧都用于装配钎焊薄板的各种应用。
依照另一个优选实施方案，在芯层的至少一侧形成夹层，其中所述夹层或者包含耐腐蚀性小于芯层的牺牲(阳极)材料，或者包含耐腐蚀性大于芯层的保护性材料。该夹层优选包含AA3xxx型的Al-Mn合金组成，或AA1xxx型的纯铝，或AA6xxx系列类型的AlMgSi合金，优选向每一种中加入至多3wt.％的Zn。
通过在芯层和包含填料的包覆层之间使用夹层，可以获得一个或多个下列优点：
首先，可以提高总体耐腐蚀性，与此同时可以通过使用Zn获得并维持高的强度。因此，可以利用厚度较小的钎焊薄板，这样的薄板重量较小且较为廉价。使用该夹层，依照本发明的钎焊薄板的腐蚀性能与常规AA3xxx型芯材或AA6xxx型材料相当。
其次，通过在芯层每侧使用一个夹层(共两个)可以获得较高的熔化温度。包含具有本发明合金的芯层和两个夹层以及该层状结构一侧或两侧的包覆层的层状结构，其初始熔点可减小或减少包含较多Zn的芯材熔化温度降低的问题。
第三，该夹层可作为阻挡层防止Mg从芯层扩散到包覆层以及防止Si从包覆层扩散到芯层。通过降低元素在全部层中的迁移，可以实现钎焊薄板的性能提高，例如更好的可焊性和机械性能。
优选的夹层包含Al-Mn合金组成，该Al-Mn合金包含下列组成(以重量百分比计)：
Mn：0.8至1.5
Si：≤0.5
Cu：≤0.5
Mg：≤0.3
Fe：≤0.5
Ti：≤0.2余量是铝以及附带元素和杂质，每种＜0.05％，总量＜0.20％。
除了锰或代替锰，该夹层更优选包含锌，其优选范围(以重量百分比计)是至多3％，更优选0.5至2.5％，最优选1.0至1.5％。加入锌可以使牺牲阳极材料的电位相比芯合金惰性更低以便确保耐腐蚀效果。当加入量不足时，添加锌的效果不充分。然而，如果加入过多的锌，将在钎焊温度方向上降低该合金的熔点。
此外发现减少夹层中的Mn从而部分用Zn代替，可以提高耐腐蚀性。该夹层可以使腐蚀路径转向从而保护芯层不受影响。
依照本发明的另一个优选实施方案，该夹层由AA1xxx型合金制成作为保护层。因此，还可以添加Zn用于控制该层相对于芯层的电位。通常，优选使用耐腐蚀性较低的夹层，例如可显著不受机械损伤如孔洞或划痕影响的牺牲夹层。
依照本发明的另一个优选实施方案，在芯层的两侧形成包覆层，同时在芯层的至少一侧在芯层和包覆层之间形成夹层。由于钎焊薄板通常一个侧面暴露于腐蚀性气氛，这个侧面应当在芯层和包覆层之间包含夹层以便保护芯层在钎焊后不被腐蚀。芯层与夹层的厚度比优选范围是10≤芯层/夹层≤50，其中该夹层的厚度优选为至少40μm。这样的厚度有利于总厚度约0.4至2.0mm的多包覆层或多层钎焊薄板制品。
芯层的厚度(以相对钎焊薄板总厚度的百分数表示)优选为60至90％，夹层的厚度(以相对钎焊薄板总厚度的百分数表示)优选为5至25％，而包覆层的厚度(以相对钎焊薄板总厚度的百分数表示)优选为5至15％。
依照本发明的钎焊组件包含钎焊薄板，该钎焊薄板具有上述的芯层，位于该芯层一侧或两侧上的夹层，和位于至少一个夹层上即该层状结构至少一侧上的Al-Si型包覆层(填料合金)。
依照本发明的另一个实施方案，该钎焊组件在含有芯层和两个夹层的层状结构的两侧包含包覆层。
依照另一个优选实施方案，本发明的组件含有多个钎焊薄板，这些薄板相互叠置以致使可以为未被包覆层覆盖的夹层面向外部并且通过钎焊面对面的包覆层使叠置钎焊薄板连接在一起。
本发明还包括上述钎焊薄板或上述组件在钎焊应用中的用途，例如换热器，如散热器，油冷却器，中间冷却器，加热器核心，蒸发器或冷凝器或类似应用，以及通过连接钎焊薄板形成紧凑装配制成的组件，该组件主要用于热交换用途。
本发明还提供了生产具有高强度和良好耐腐蚀性的铝合金钎焊薄板的方法，该方法包括如下步骤：
a)铸造具有下列组成(以重量百分比计)的芯锭作为芯材，该组成包括：
Zn：1.2至5.5
Mg：0.8至3.0
Mn：0.1至1.0
Cu：＜0.2
Si：＜0.35
Fe：＜0.5，优选＜0.30
以及可选地选自下列的一种或多种：
Zr：＜0.3
Cr：＜0.3
V： ＜0.3
Ti：＜0.2
Hf：＜0.3
Sc：＜0.5
余量基本上是铝和附带元素及杂质，每种＜0.05，总量＜0.15，
b)铸造之后对芯锭进行均匀化和/或预热，
c)铸造包含Al-Si基填料合金的包覆锭，在铸造之后对包覆锭进行均匀化和/或预热并将所述包覆锭热轧成轧制包覆构件，
d)将芯锭和该热轧包覆构件叠置以便形成层状构件，
e)对所述的层状构件进行热轧并可选冷轧成轧制品，
f)可选在一个或多个冷轧道次(pass)之间进行中间退火，
g)可选进行最终退火，和
h)优选通过自然时效，对该轧制且可选中间/最终退火制品进行时效。
此外，可以另外铸造中间坯锭(用于制造夹层的坯锭)，该中间坯锭包含AA3xxx型的Al-Mn合金组成或AA1xxx-型的纯铝或AA6xxx型的AlMgSi合金，每一种可选加入Zn，铸造后对该中间坯锭进行均匀化和/或预热然后将该中间坯锭热轧成轧制中间构件(用作夹层的轧制薄板)，并将芯锭，该中间构件和热轧包覆构件(用作包覆层的轧制薄板，由另外的包覆锭制成)叠置以便形成层状构件。这里，优选通过刮出大小为轧制中间构件和热轧包覆构件尺寸的槽在芯锭中提供矩形槽。然后，将一片轧制中间构件放置到该槽中并将一片轧制包覆构件置于该轧制中间构件上，随后利用芯材和包覆材料之间的边缘对该层状结构进行焊接接缝，以对层状构件进行热轧并可选冷轧成轧制产品。
依照本发明的另一个优选实施方案，提出了制造多层钎焊薄板的新方法。该方法包括通过如下步骤制造铝合金多包覆层钎焊薄板：a)铸造多包覆层坯锭，由此利用上文所述的组成作为中间的芯层并使用AA3xxx型的Al-Mn合金组成或AA6xxx型的AlMgSi合金或AA1xxx-型的纯铝(可选加入Zn)作为中间芯层两侧的夹层，由此形成多包覆层坯锭(具有三层材料的坯锭，一个中间芯材，其两侧包覆有夹层材料)，
b)铸造之后对该多包覆层进行均匀化和/或预热，
c)铸造包含Al-Si基填料合金的包覆层坯锭，铸造之后对包覆锭进行均匀化和/或预热并将包覆锭热轧成轧制包覆构件，和
d)将所述多包覆层坯锭和热轧包覆构件叠置以便形成层状构件，
e)对该层状构件进行热轧并可选将其冷轧成轧制品，
f)可选在一个或多个冷轧道次之间进行中间退火，
g)可选进行最终退火，和
h)对该轧制且可选中间/终端退火制品进行时效，优选自然时效。
这种方法的优点是同时铸造芯锭和该芯锭两侧上结合的夹层，由此减少热轧或轧制包覆期间的层移位问题。
可以按照类似方式利用本领域中常用的其它包覆技术来生产本发明的多层材料，例如喷涂包覆或连续铸造包覆。
本发明还提供了制造上文所述的钎焊组件的优选方法，按上文所述且优选通过铸造包覆锭的方法生产钎焊薄板，并将其相互叠置，将钎焊薄板的组件加热至钎焊温度。典型的钎焊循环包含，例如在第一时间段内加热到第一温度，然后在第二时间段内加热到第二温度，将所述组件保持在第二温度下持续第三时间段，然后以一定冷却速率冷却该组件。
举例来说，第一温度的范围是约500℃至550℃，第二温度的范围是约580℃至600℃，第一时间段的范围是约8分钟至12分钟，第二个时间段的范围是约3分钟至7分钟，第三时间段的范围是约2分钟至4分钟，并且该冷却速率的典型范围是约50℃/min至70℃/min。
可以使用各种钎焊工艺，例如真空钎焊或受控气氛钎焊，后者利用了例如NOCOLOK助焊剂，或优选使用镍和/或铁和/或钴的无助焊剂钎焊。
因此本发明提供了显示具有极高钎焊后强度的芯层的钎焊薄板。平均钎焊后强度(0.2％屈服强度)约为165MPa。在最佳的实例中，优选与AA3xx3型夹层结合的AA7xxx型芯合金具有47天无穿孔的SWAAT性能。
本发明芯合金的晶粒组织表现为强烈伸长、再结晶的晶粒，平均晶粒尺寸(宽×长)约为15×250μm。该合金显示其中金属间化合物微小的芯部，并且许多金属间化合物在轧制方向上形成纹理或线条。在夹层区域以及芯层中形成的析出物的量提高。然而，芯层中还形成一些具有较少析出物的亮纹理。
在该实施例中，可以在大约120μm的深度上发现锌浓度朝着芯层表面的方向降低。因此，主体芯(bulk-core)区域中较高的Zn浓度导致该多包覆层合金在表面区域具有显著更高的腐蚀电位。
附图简述
根据下面对若干优选实施方案的详述，容易了解依照本发明的钎焊薄板的前述及其它特征和优点。在附图中显示了一些实施例：
图1显示了依照本发明的基本的钎焊薄板结构；
图2显示了本发明钎焊薄板的三层结构；
图3显示了依照本发明的五层结构；而
图4显示了具有依照图3结构的叠置钎焊薄板的轻质钎焊组件的一部分。
优选实施方案详述
图1显示了依照本发明的钎焊薄板的基本结构，具有芯层1和包覆层2。如图2和图3所示，可以在芯层1两侧用Al-Si基填料合金合金型的包覆层2进行包覆或者一侧使用包覆层2而另一侧使用夹层3。具有夹层3的另一侧暴露于腐蚀性气氛。
图3和图4显示了本发明的优选实施方案。芯层1位于两个夹层3之间，这两个夹层又被包覆层2包覆。通过制造包含本发明钎焊薄板的组件，在钎焊过程中包覆层2在两个叠置钎焊薄板的夹角4处聚集，由此被钎焊在一起。
实施例
以工业规模将五种不同的铝合金铸造成锭，这些铸锭可用作高强度铝合金钎焊薄板的Al-Zn芯层，这些合金具有表1所列出的如下化学组成。
表1：DC-铸造芯材铝合金的化学组成，以重量百分比计，Cu 0.02％，Si 0.08％，余量为铝和不可避免的杂质。
  合金   合金元素
  Zn   Mg   Mn   Zr   Fe   Ti
  1   3.50   1.89   0.50   0.145   0.26   0.03
  2   4.10   1.64   0.51   0.148   0.27   0.03
  3   4.50   1.37   0.49   0.142   0.27   0.03
  4   4.50   1.90   0.51   0.139   0.23   0.03
  5   4.10   1.69   0.50   0.143   0.25   0.03
将铸锭锯成约100×80×80mm的轧制用块体(rolling block)。这些块体保持未包覆。均匀化之后，用AA4045合金的钎焊填料层包覆这些块体，然后通过与用于钎焊薄板材料的标准工艺路线相当的工艺路线进行轧制(至0.4mm/1.0mm)。然后在350℃下对该多包覆层材料最终退火3小时达到O-回火条件，加热速率和冷却速率是大约30℃/h。表2中给出处于O-回火条件的多包覆层合金1至4的机械性能。对该多包覆层材料进行典型钎焊循环后测量钎焊后屈服强度。
表2：表1中合金1-4的拉伸性能和强度，延伸率(可成形性)，初始熔点(T-Melt)和钎焊后屈服强度(Rp(p.b.))。
  芯合金   Rp(MPa)   Rm(MPa)   A80(％)   Rp(p.b.)(Mpa)   T-Melt(℃)
  1   109   228   13.0   139   613
  2   113   222   10.2   148   618
  3   127   215   8.5   135   619
  4   114   220   10.4   174   609
表2显示在0回火条件下该合金相当坚韧。此外芯合金1，2和4具有合格的可成形性(8-13％)。初始熔点显著高于600℃。较高的Zn含量导致提高的强度性质，其中较高的Mg含量也可以增加合金的强度。合金2和4可以满足140MPa钎焊后屈服强度(0.2％PS)的优选目标。
这里，可以看出锌和镁的平衡对于强度性质非常重要。此外，所有的芯合金都到达了目标初始熔点，其中认为硅和镁对降低初始熔点具有比锌强的多的影响。最有希望的合金是合金2和4，这两种合金显示出148MPa和174MPa的极高强度，同时具有618℃和609℃的初始熔点。
此外，结合两种不同的夹层合金对合金5进一步进行测试。以工业规模铸造两种不同的铝合金，从而夹层包含两种不同的合金组成。
表3中列出了该化学组成。
表3：DC-铸造夹层铝合金的化学组成，以重量百分比计，余量为铝和不可避免的杂质。
  合金元素
  夹层合金   Mn   Si   Cu   Mg   Zn   Fe
  1   1.07   0.19   0.10   0.02   0.00   0.31
  2   1.05   0.19   0.10   0.02   1.34   0.31
与包含表1中合金5的芯层结合使用表3所示的两种合金。对35天自然时效后不同多包覆层材料的钎焊后机械性能进行测试，结果如表4所示。
表5中给出通过DSC测得的两种多包覆层材料的初始熔点。在最终退火、0回火条件的预钎焊板材上进行初始熔点的测量。
表4：35天自然时效后的钎焊后机械性能，多包覆层材料的腐蚀性能(SWAAT测试依照ASTM G85)，结合不同厚度，50天后结束测试。
  合金芯/夹层   Rp(MPa)   Rm(MPa)   A80(％)   SWAAT(天)   总厚度(mm)
  5   1   164   291   13.2   14   0.4
  5   2   159   284   14.3   5   0.4
  5   1   168   306   17.0   47   1.0
  5   2   168   304   17.5   42   1.0
表5：通过DSC测得的初始熔点。
  合金   初始熔点T(℃)
  芯   夹层
  5   1   615
  5   2   613
芯合金5与夹层合金1或2的组合的初始熔点绰绰有余。与标准钎焊材料相比，SWAAT测试结果显示了该材料优异的腐蚀性能。此外，据显示，无锌夹层的耐腐蚀性优于上文所述的含锌夹层。看来最好使用大于0.5mm的厚度和/或使用夹层合金1以便获得更好的腐蚀性能。因此本发明的多包覆层或多层钎焊薄板具有极高的钎焊后强度，并且兼具非常好的腐蚀性能和相对高的初始熔点，从而可以为结构提供良好的钎焊性能。特别地，合金4的174MPa的钎焊后强度性能优于大多数现有技术的芯合金。因此，本发明的多包覆层钎焊薄板具有极高的钎焊后强度，并且兼具非常好的腐蚀性能和相对高的初始熔点，从而可以为结构提供良好的钎焊性能。
现在已完全描述了本发明，本领域的技术人员明白可以在不背离上文所述的本发明的主旨和范围的情况下做出许多变化和改进。

Claims (19)

1.高强度铝-锌合金钎焊薄板，该钎焊薄板包含Al-Zn芯层(1)和至少一个包覆层(2)，所述芯层(1)包含下列组成(以重量百分比计)：
Zn：1.2-5.5
Mg：0.8-3.0
Mn：0.1-1.0
Cu：＜0.2
Si：＜0.35
Fe：＜0.5，
可选的下列一种或多种：
Zr：＜0.3
Cr：＜0.3
V：＜0.3
Ti：＜0.2
Hf：＜0.3
Sc：＜0.5
余量基本上是铝和附带元素及杂质，所述包覆层(2)包含Al-Si基填料合金并将该包覆层施用到芯层(1)的至少一侧上。
2.根据权利要求1的钎焊薄板，其中芯层(1)中Zn含量的范围是3.0至5.0％，更优选的范围是3.5至5.0％。
3.根据权利要求1或2的钎焊薄板，其中芯层(1)中Mg含量的范围是1.2至2.5％。
4.根据权利要求1至3任何一个的钎焊薄板，其中芯层(1)中Mn含量的范围是0.4至0.8％。
5.根据任一前述权利要求的钎焊薄板，其中芯层(1)中Zr含量的范围是0.04至0.2％。
6.根据任一前述权利要求的钎焊薄板，其中将所述的包覆层(2)施用到芯层(1)的两侧。
7.根据任一前述权利要求的钎焊薄板，其中在芯层(1)的至少一侧施用夹层(3)，所述夹层(3)包含耐腐蚀性小于芯层(1)的牺牲阳极材料或耐腐蚀性大于芯层(1)的保护性材料。
8.根据权利要求7的钎焊薄板，其中所述夹层(3)包含AA3xxx型的Al-Mn合金组成，或AA1xxx型的纯铝，或AA6xxx型的AlMgSi合金，每一种都可选加入至多3％的Zn。
9.根据权利要求7或8的钎焊薄板，其中所述夹层(3)包含Al-Mn合金组成，该合金组成包含下列组成(以重量百分比计)：
Mn：0.8至1.5
Si：≤0.5
Cu：≤0.5
Mg：≤0.3
Fe：≤0.5
Ti：≤0.2
余量基本上是铝以及附带元素和杂质。
10.根据权利要求7至9任何一个的钎焊薄板，其中所述夹层(3)除了Mn或代替Mn包含Zn，其范围是(以重量百分比计)0.50至2.5，优选的范围是1.0至1.5。
11.根据任一前述权利要求的钎焊薄板，其中将所述包覆层(2)施用到芯层(1)的两侧，其中在芯层(1)的至少一侧在芯层(1)和包覆层(2)之间施用夹层(3)。
12.包含任一前述权利要求所要求的钎焊薄板的钎焊组件，其中所述组件由四层或五层钎焊薄板组成，其包含芯层(1)，该芯层每一侧上的夹层(3)和至少一个夹层(3)上的包覆层(2)。
13.根据权利要求12的钎焊组件，其中将多个钎焊薄板相互叠置以便使可以为未被包覆层(2)覆盖的夹层(3)面朝外部，然后通过钎焊面对面的包覆层(2)将叠置的钎焊薄板连接在一起。
14.权利要求1至11中任何一个所要求的钎焊薄板在钎焊薄板制品或在依照权利要求12或13的钎焊组件中的用途。
15.生产具有高强度和良好耐腐蚀性的铝合金钎焊薄板的方法，该方法包括如下步骤：a)铸造具有下列组成(以重量百分比计)的芯锭作为芯材：
Zn：1.2至5.5
Mg：0.8至3.0
Mn：0.1至1.0
Cu：＜0.2
Si：＜0.35
Fe：＜0.5
可选的下列一种或多种：
Zr：＜0.3
Cr：＜0.3
V：＜0.3
Ti：＜0.2
Hf：＜0.3
Sc：＜0.5
余量基本上是铝和附带元素及杂质，
b)铸造之后对芯锭进行均匀化和/或预热，
c)铸造包含Al-Si基填料合金的包覆锭，在铸造之后对包覆锭进行均匀化和/或预热并将所述包覆锭热轧成轧制包覆构件，
d)将所述芯锭和所述热轧包覆构件叠置以便形成层状构件，
e)对所述层状构件进行热轧并可选对所述多层状构件进行冷轧形成轧制产品，
f)可选在冷轧道次之间对所述的层状构件进行中间退火，
g)可选进行最终退火，和
h)对该轧制且可选中间和/或最终退火制品进行时效。
16.如权利要求15所述的方法，其中另外铸造夹层坯锭，该夹层坯锭包含AA3xxx型的Al-Mn合金组成或AA1xxx-型的纯铝或AA6xxx型的AlMgSi合金，并可选加入最多3wt％的Zn，铸造后对该夹层坯锭进行均匀化和/或预热然后将所述的夹层坯锭热轧成轧制夹层构件，并将所述芯锭，所述夹层构件和所述热轧包覆构件叠置以便形成所述的层状构件。
17.权利要求15中要求的方法，其中
a)铸造多包覆层坯锭，由此利用权利要求16中所要求的组成作为中间的芯层(1)并使用AA3xxx型的Al-Mn合金组成或AA1xxx-型的纯铝或AA6xxx型的AlMgSi合金并可选加入最高3wt％的Zn作为中间芯层(1)两侧的夹层(3)，由此形成所述的多包覆层坯锭，
b)铸造之后对所述多包覆层坯锭进行均匀化和/或预热，
c)铸造包含Al-Si基填料合金的包覆坯锭，铸造之后对包覆锭进行均匀化和/或预热并将所述包覆坯锭热轧成轧制包覆构件，和
d)将所述多包覆层坯锭和所述热轧包覆构件叠置以便形成所述的层状构件。
18.高强度铝-锌合金钎焊薄板，该钎焊薄板包含Al-Zn芯层(1)和至少一个包覆层(2)，所述芯层(1)基本上由下列成分(以重量百分比计)组成：
Zn：1.2-5.5
Mg：0.8-3.0
Mn：0.1-1.0
Cu：≤0.2
Si：≤0.35
Fe：≤0.5，
可选的下列一种或多种：
Zr：＜0.3
Cr：＜0.3
V：＜0.3
Ti：＜0.2
Hf：＜0.3
Sc：＜0.5
余量基本上是铝和附带元素及杂质，所述包覆层(2)包含Al-Si基填料合金并且将该包覆层施用到芯层(1)的至少一侧上。
19.根据权利要求7或8的钎焊薄板，其中所述夹层(3)包含Al-Mn合金组成，该合金基本上由下列成分(以重量百分比计)组成：
Mn：0.8-1.5
Si：≤0.5
Cu：≤0.5
Mg：≤0.3
Fe：≤0.5
Ti：≤0.2
余量基本上是铝以及附带元素和杂质。
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