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Technisches
Feld
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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines verbesserten
Aluminiumlegierungs-Produkts zur Verwendung beim Herstellen von
Wärmetauscher-Rippen,
sowie auf ein Finstock-Material, welches so produziert wurde und
ein maßgeschneidertes
Korrosionspotential und vorzugsweise eine hohe Leitfähigkeit
aufweist.
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Stand der
Technik
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Aluminiumlegierungen
wurden seit langem bei der Produktion von Wärmetauscher-Rippen, beispielsweise
für Automobil-Radiatoren, Kondensatoren,
Evaporatoren usw. verwendet. Traditionelle Radiator-Rippenlegierungen
werden so gestaltet, dass sie eine hohe Festigkeit nach dem Löten, eine
gute Verlötbarkeit sowie
eine gute Eindruckbeständigkeit
während
des Lötens
aufweisen. Für
diesen Zweck verwendete Legierungen enthalten üblicherweise hohe Niveaus an
Mangan. Ein Beispiel dieser Aluminiumlegierungen ist die AA3003.
Solche Legierungen stellen eine gute Löt-Performance zur Verfügung, jedoch
ist deren thermische Leitfähigkeit
vergleichsweise gering. Eine geringe thermische Leitfähigkeit
war in der Vergangenheit aufgrund der signifikanten Dicke des Finstock-Materials kein schwerwiegendes
Problem. Wenn das Material eine geeignete Dicke aufweist, kann es
eine signifikante Menge an Wärme
leiten. Jedoch besteht, um Kraftfahrzeuge leichter zu machen, ein
Erfordernis für
ein dünneres
Finstock-Material und dies hat das Erfordernis für eine verbesserte thermische
Leitfähigkeit
unterstrichen. Offensichtlich neigen dünnere Materialien dazu, einen
Wärmestrom
zu unterbinden, wenn sie dünner
werden.
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Wärmetauscher
werden ebenso für
eine gute Korrosions-Performance
gestaltet und dies wird derzeit durch Erzeugung der Rippen aus einem
Material mit einem niedrigeren Korrosionspotential (negativeres
Potential) als der Rest des Wärmetauscher
reicht (wodurch die Rippen Opferelektroden werden), und das Rippenmaterial
muss daher auf das geeignete Korrosionspotential maßgeschneidert
werden.
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In
der Vergangenheit wurden Änderungen
des Korrosionspotentials und der Leitfähigkeit der Legierungen durch
Verändern
der chemischen Zusammensetzung der Legierungen erreicht. Beispielsweise
haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung früher herausgefunden, dass spezielle
Aluminiumlegierungen insbesondere zur Verwendung bei Finstock-Materialien
geeignet sind (wie dies in der vom Anmelder veröffentlichten PCT-Anmeldung
WO 00/05426, veröffentlicht
am 3. Februar 2000, diskutiert wurde). Diese Legierungen enthalten
Fe, Si, Mn und üblicherweise
Zn und optional Ti in speziellen Gehaltsbereichen. Jedoch würde eine
Verbesserung des Korrosionspotentials der unter Verwendung von Rippen
aus Legierungen dieser Art erzeugten Wärmetauscher und ebenso eine
Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit diese und vergleichbare
Legierungen beim Sicherstellen der derzeit strengen Erfordernisse
der Automobilindustrie noch verwendbarer machen.
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Offenbarung
der Erfindung
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Eigenschaften von Aluminiumlegierungs-Finstock
mittels physikalischer Mittel (d.h. während der Fabrikation des Finstocks)
anstelle von oder zusätzlich
zu chemischen Mitteln (d.h. durch Modifizieren der Bestandteile
der Legierung) zu modifizieren.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist es, ein Aluminiumlegierungs-Finstockmaterial
zur Verfügung
zu stellen, das verglichen mit den Legierungen einer identischen oder ähnlichen
chemischen Zusammensetzung ein niedrigeres (negativeres) Korrosionspotential
aufweist.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist es, ein Aluminiumlegierungs-Finstockmaterial
mit geringerem Zink-Gehalt
in der Legierung zur Verfügung
zu stellen, welches das gewünschte
Korrosionspotential aufweist.
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Ein
noch anderes Ziel der Erfindung ist es, das Korrosionspotential
zu reduzieren (negativer zu machen) und/oder die thermische Leitfähigkeit
einer Finstocklegierung zu erhöhen,
während
andere gewünschte Eigenschaften,
beispielsweise eine hohe Festigkeit und Lötbarkeit, beibehalten werden.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der unerwarteten Erkenntnis, dass
der Weg, über
den eine Finstocklegierung vergossen wird, um ein gegossenes Band
auszubilden, das Korrosionspotential und/oder die thermische Leitfähigkeit
des resultierenden Legierungsprodukts, d.h. des Finstock-Blechmaterials, beeinflussen
kann. Insbesondere wurde herausgefunden, dass durch Vergießen einer
Aluminium-Finstocklegierung mittels
eines Verfahrens, dass die konventionelle Abkühlrate der Legierung während des
kontinuierlichen Gießens
signifikant anhebt, beispielsweise mittels des Zwillingswalzen-Gießens, das
Korrosionspotential deutlich niedriger (negativer) gemacht werden
kann und/oder die thermische Leitfähigkeit der Legierung deutlich
höher für gegebene
Niveaus an Legierungs-Bestandteilen, die vorab untersucht worden
sind, machen kann.
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Somit
wird gemäß einem
Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumlegierungs-Finstock-Blechmaterials
aus einer Finstocklegierung zur Verfügung gestellt, welches das
kontinuierliche Bandgießen
einer geschmolzenen Legierung, um ein kontinuierliches gegossenes
Band auszubilden, das Walzen des gegossenen Bands, um einen Blechgegenstand
mit Zwischendicke auszubilden, das Glühen des Blechgegenstands mit
Zwischendicke (als „Zwischenglühung" bezeichnet), sowie
das Kaltwalzen des Blechgegenstands mit Zwischendicke zu einem Finstock-Blechmaterial
mit Schlussdicke umfasst, wobei die Legierung einer durchschnittlichen
Abkühlung
bei einer Rate von zumindest 300°C/Sekunde,
besonders bevorzugt von zumindest 500°C/Sekunde während des kontinuierlichen
Gießschritts
unterworfen wird.
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Vorzugsweise
wird der Schritt des kontinuierlichen Gießens mittels Zwillingswalzen-Gießen ausgeführt, was
eine Abkühlrate
erzeugt, die in den gewünschten
Bereich fällt.
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Die
Erfindung bezieht sich ebenso auf ein Aluminiumlegierungs-Finstockmaterial,
welches durch das Verfahren gemäß der Erfindung
erzeugt wurde.
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Die
Legierungen, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind
diejenigen, die die folgende generelle Zusammensetzung (in Gew.-%)
aufweisen:
| Fe | 1,2
bis 2,4 |
| Si | 0,5
bis 1,1 |
| Mn | 0,3
bis 0,6 |
| Zn | 0
bis 1,0 |
| Ti(optional) | 0,005
bis 0,040 |
| Verunreinigende
Elemente | weniger
als 0,05 jeweils, gesamt ≤ 0,15 |
| Al | Rest. |
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Besonders
bevorzugt weisen die Legierungen gemäß der Erfindung die nachfolgende
Zusammensetzung in Gew.-% auf:
| Fe | 1,3
bis 1,8 |
| Si | 0,5
bis 1,0 |
| Mn | 0,3
bis 0,6 |
| Zn | 0
bis 0,7 |
| Ti | 0,005
bis 0,020 |
| Verunreinigende
Elemente | weniger
als 0,05 jeweils, gesamt ≤ 0,15 |
| Al | Rest. |
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Vorzugsweise
wird, um ein Finstock-Blechmaterial mit guter Festigkeit nach dem
Löten (Bruchfestigkeit – UTS),
das Kaltwalzen des Bands mit Zwischendicke im Anschluss an das Glühen in einem
solchen Ausmaß ausgeführt, dass
das Blech mit Zwischendicke einer Dickenreduktion von mindestens
45% und vorzugsweise zumindest 60%, vorzugsweise auf eine Schlussdicke
von 100 μm
oder weniger, besonders bevorzugt 80 μm oder weniger und ganz besonders
bevorzugt 60 μm ±10% unterworfen
wird.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung
eine Finstock-Materials, welches einen guten Korrosionsschutz für einen
Wärmetauscher,
der ein solches Rippenmaterial verwendet, zur Verfügung stellt,
und das zur Herstellung gelöteter
Wärmetauscher
unter Verwendung dünnerer
Rippen als früher
möglich,
geeignet sind. Dies wird erreicht, während eine adäquate Festigkeit
und Leitfähigkeit
in den Rippen beibehalten wird, um den Rippen deren Verwendung in
Wärmetauschern
zu ermöglichen.
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Das
aus dieser Legierung gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildete Bandprodukt weist vorzugsweise eine Festigkeit
(UTS) nach dem Löten
auf, die größer als
etwa 127 MPa und besonders bevorzugt größer als etwa 130 MPa ist, eine
Leitfähigkeit
nach dem Löten,
die vorzugsweise größer als
49,0% IACS, besonders bevorzugt größer als 49,8% IACS, ganz besonders
bevorzugt größer als
50,0% IACS ist, sowie eine Löttemperatur,
die vorzugsweise größer als
595°C, ganz
besonders bevorzugt größer als
600°C ist.
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Diese
Bandeigenschaften werden unter simulierten Lötbedingungen wie folgt gemessen.
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Die
UTS nach dem Löten
wird gemäß dem folgenden
Verfahren gemessen, welches die Lötbedingungen simuliert. Der
bearbeitete Finstock in seiner gewalzten Schlussdicke (beispielsweise
nach dem Walzen mit einer Dicke von 0,06 mm) wird in einem auf 570°C vorgeheizten
Ofen platziert, dann anschließend
auf 600°C in
etwa 12 Minuten aufgeheizt, bei 600°C für 3 Minuten gehalten, auf 400°C bei 50°C/Minute
abgekühlt,
dann anschließend
auf Raumtemperatur mit Luft abgekühlt. Der Zugtest wird anschließend an
diesem Material durchgeführt.
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Die
Leitfähigkeit
nach dem Löten
wird als elektrische Leitfähigkeit
(die direkt mit der thermischen Leitfähigkeit korrespondiert und
leichter zu messen ist) an einer Probe gemessen, die wie für den UTS-Test
bearbeitet wurde, welcher die Lötbedingungen
unter Verwendung von Leitfähigkeitstests,
wie sie in JIS-H0505 beschrieben werden, simuliert. Die elektrische
Leitfähigkeit
wird als Prozentsatz des International Annealed Copper Standard
(%IACS) ausgedrückt.
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Das
Korrosionspotential wird an einer Probe gemessen, die wie für den UTS-Test
unter Verwendung der Tests, wie sie in ASTM G3-89 beschrieben wurden,
und unter Verwendung einer Ag/AgCl/sat.KCl-Referenzelektrode, bearbeitet
wurde.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Flussdiagramm, welches die Schritte in einer bevorzugten Form
des Verfahrens gemäß der Erfindung
darstellt.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Wie
oben erwähnt
basiert die vorliegende Erfindung auf der unerwarteten Erkenntnis,
dass die Bedingungen, unter denen eine Finstock-Legierung gegossen
wurde, insbesondere die Abkühlrate
während
des Gießschritts,
besonders die physikalischen Eigenschaften des Finstock-Produkts,
nämlich
dessen Korrosionspotential und ebenso dessen thermische Leitfähigkeit,
beeinflusst. Die Erfindung kann daher dazu verwendet werden, diese
Eigenschaften für
eine gegebene Finstock-Legierung zu verbessern, ohne andere gewünschte Eigenschaften,
sowie die Lötbarkeit
und die Festigkeit nach dem Löten
in einem signifikanten Maße
gegenläufig
zu beeinflussen, obwohl es vorteilhaft sein kann, insbesondere Walzschritte
nach dem Glühen
anzuwenden, um eine hohe Festigkeit (wie später beschrieben werden wird)
zu gewährleisten.
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In
der Vergangenheit wurden Finstock-Blechmaterialien unter Verwendung
einer Anzahl von Verfahren inklusive des Direkt-Hartgusses (DC-casting), bei denen die
Abkühlrate
vergleichsweise niedrig ist, produziert.
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Jedoch
können
hohe Abkühlraten
während
bestimmter Verfahren des kontinuierlichen Gießens erreicht werden. Beispielsweise
bringt, wenn eine Legierung mittels einer Zwillingswalzen-Gießmaschine
vergossen wird, der Zwillingswalzen-Gießer beim Gießen eines
kontinuierlichen Bands mit einer Dicke von 3 bis 10 mm üblicherweise
eine Abkühlrate
von 300 bis 3000°C/Sekunde
auf und es wurde als vorteilhaft ermittelt, die Gießlegierungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung bei diesen hohen Abkühlraten
zu vergießen,
um signifikant niedrigere Korrosionspotentiale und/oder höhere thermische
Leitfähigkeiten
zu erzielen. Obwohl das Vergießen
mittels Zwillingswalzen das am meisten verbreitete Verfahren ist,
um diese hohen Abkühlraten
zu erzielen, kann jede Art von Gießmaschine zum Vergießen eines
kontinuierlichen Bands, welches diese Erfordernisse erfüllt, verwendet
werden.
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Der
Grund dafür,
warum eine signifikant schnellere Abkühlrate während des Vergießens das
Korrosionspotential und ebenso die thermische Leitfähigkeit
einer Finstock-Legierung beeinflussen soll, ist nicht präzise bekannt.
Die Veränderung
des Korrosionspotentials ist besonders auffallend und insbesondere überraschend.
Das Korrosionspotential eines Finstock-Materials ist üblicherweise
mit dem Zink-Gehalt der Legierung verbunden und höhere Konzentrationen
von Zink führen
zu einem negativeren Korrosionspotential-Wert. Jedoch kann mit der
vorliegenden Erfindung ein verbessertes niedrigeres Korrosionspotential
bei jeder Zinkkonzentration erzielt werden und eine Verbesserung
kann auch dann gesehen werden, wenn überhaupt kein Zink vorhanden
ist. Dieser Effekt kann daher dazu verwendet werden, die Absenkung
des Zinkgehalts in einer Legierung zu ermöglichen, während ein ursprüngliches
Korrosionspotentials beibehalten wird. Alternativ hierzu kann der
Zinkgehalt einer Legierung gleich gehalten oder angehoben werden
und das Korrosionspotential kann in einem Maß negativer gemacht werden,
welches größer als
das ist, welches über
die alleinige Anhebung des Zink-Gehalts
erreicht werden kann.
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Der
Effekt des Vergießens über eine
Zwillingswalze auf die thermische Leitfähigkeit ist ebenfalls überraschend,
insbesondere im Hinblick auf die Tatsache, dass die Leitfähigkeit
normalerweise absinkt, wenn der Gehalt an Lösungen in der Aluminiummatrix
einer Finstock-Legierung ansteigt. Eine schnelle Abkühlung während des
Vergießens,
beispielsweise wie sie beim Vergießen mittels Zwillingswalze
zu beobachten ist, würde in
erwarteter Weise den Gehalt an Lösungsmitteln
in der Metallmatrix durch Ausbilden einer übersättigteren Lösung anheben. Es könnte daher
erwartet werden, dass die thermische Leitfähigkeit absinkt, wohingegen
das Gegenteilige der Fall ist.
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Abseits
dieser Vorteile kann die in der vorliegenden Erfindung während des
Vergießens
erreichte schnellere Abkühlrate
in einigen Legierungen dazu neigen, ein Finstock-Material zu produzieren, welches eine größere Korngröße aufweist,
als dies üblicherweise
für ein
Finstock-Material der Fall ist, welches über ein Verfahren erzeugt wurde,
welches eine geringere Abkühlrate
involviert, beispielsweise das Zwillingsbandgießen. Wenn es einer größeren Korngröße ermöglicht wird,
in der Legierung vorzuliegen, kann die Festigkeit des Finstock-Materials
nach dem Löten
geringer sein als die eines äquivalenten
Produkts, welches mittels Zwillingsband-Guss hergestellt wurde.
Dementsprechend wird das gegossene Band, welches gemäß der vorliegenden Erfindung
produziert wurde, wünschenswerterweise
einem hohen Grad an Kaltverformung (Kaltwalzen) nach der Zwischenglühung unterworfen,
um die Korngröße zu reduzieren.
Vorzugsweise wird das Band mit Zwischendicke (welches vorzugsweise
eine Dicke im Bereich von 1 bis 600 μm aufweist) im Anschluss an
die Zwischenglühung
in der Dicke auf eine Schlussdicke in einem Maß im Bereich von zumindest
45%, bevorzugter zumindest 60% und besonders bevorzugt zumindest
80% (beispielsweise 80–90%)
dickenreduziert. Ein konventionelles Finstock-Material hatte üblicherweise
eine Dicke von 80–100 μm, jedoch
werden nunmehr dünnere
Dicken der Finstock-Legierungen gewünscht, beispielsweise mit einer
Dicke von 60 μm ±10%. Die
während des
Walzverfahrens erforderliche Dickenreduktion kann von dem Grad an
Kaltwalzen erreicht werden, der nach der Zwischenglühung und
der gewünschten
Schlussdicke erforderlich ist. Beispielsweise würde das Band mit Zwischendicke
im Anschluss an die Zwischenglühung
eine Dicke von etwa 600 μm
aufweisen müssen,
um ein Finstock-Material mit 90% Kaltreduktion und einer Schlussdicke
von 60 μm
zu produzieren, so dass ein Walzen vor der Zwischenglühung dazu
ausgeführt
würde,
um diesen Grad an Reduktion von der Dicke des gegossenen Bands (normalerweise
6 bis 8 mm) zu erhalten.
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In
den Verfahren beim kontinuierlichen Gießen bedeutet die durchschnittliche
Abkühlrate üblicherweise
die Abkühlrate,
die über
die Dicke des gegossenen Bands ermittelt wurde. Die Abkühlrate,
der eine spezielle Metallprobe während
des Vergießens
unterworfen war, kann aus den durchschnittlichen interdendritischen Zellräumen bestimmt
werden, wie dies beispielsweise in einem Artikel von R. E. Spear
et al. in den „Transactions
of the American Foundrymen's
Society", Tagungsband
des 67. jährlichen
Treffen, 1963, Band 71, veröffentlicht
von der American Foundrymen's
Society, Des Plaines, Illinois, USA, 1964 auf den Seiten 209 bis
215 beschrieben wurde. Durch Messen von Proben, die von Punkten über die
Dicke des Bands entnommen wurden, kann ein Durchschnitt erhalten
werden. Wenn das Vergießen
mittels Vergießen über Zwillingswalzen
ausgeführt
wird, tritt ein Grad des Warmwalzens während des Vergießens ein
und die Dendritenstruktur kann etwas komprimiert oder deformiert
werden. Die Methode der Messung des Abstands zwischen den Dendritenarmen
kann unter diesen Umständen
immer noch ausgeführt
werden, ist jedoch aufgrund von zwei Gründen üblicherweise nicht erforderlich.
Erstens kann normalerweise angenommen werden, dass das Vergießen in einer
Zwillingswalzen-Gießmaschine
die Abkühlung
bei Raten größer als
300°C/Sekunde
bewirkt. Zweitens erzeugt das Gießverfahren über Zwillingswalzen ein gegossenes
Band, bei dem die Temperaturen von der Oberfläche zum Inneren am Ausgang
der Gießmaschine
sich nicht deutlich unterscheiden. Die Oberflächentemperaturen können daher
als durchschnittliche Bandtemperaturen angesehen werden.
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Ein
kontinuierlich vergossenes Band, welches in der vorliegenden Erfindung
als Zwischenprodukt mit einer Dicke von 10 mm oder weniger produziert
wurde, kann üblicherweise
allein durch Kaltwalzen in seiner Dicke reduziert werden. Jedoch
kann es vorteilhaft sein, ein Warmwalzen anzuwenden, um die Banddicke
zu reduzieren und die Reduktion in der Dicke von dem Zustand wie
vergossen (3 bis 10 mm Dicke) auf die Zwischendicke vor dem Zwischenglühschritt
(100 bis 600 μm
Dicke) kann alleine durch Kaltwalzen oder optional über eine
Kombination von Warm- und Kaltwalz-Schritten erreicht werden. Jedoch
verwendet oder erfordert der Warmwalzschritt anders als Gussstücke, welche über DC-casting
vergossen wurden, keine vorangehenden Homogenisierungsschritte.
Wenn angewendet, wird der Warmwalzschritt vorzugsweise die Dicke
des Bands auf weniger als 3,0 mm reduziert.
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Die
Legierungs-Bestandteile wurden oben beschrieben. Die durch die verschiedenen
Elemente eingeführten
Eigenschaften werden im Anschluss diskutiert.
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Das
Eisen in der Legierung bildet während
des Gießens
intermetallische Partikel aus, die vergleichsweise klein sind und
zur Partikel-Verfestigung beitragen. Mit Eisengehalten unterhalb
von 1,2 Gew.-% liegt generell keine ausreichende Menge an Eisen
vor, um die gewünschte
Anzahl von verfestigenden Partikel auszubilden, während Eisen-Gehalte
oberhalb von 2,4 Gew.-% dazu führen,
dass große
intermetallische Primärphasen-Partikel
ausgebildet werden können,
die das Walzen auf die gewünschten
sehr dünnen
Finstock-Dicken verhindern. Der Ansatz zur Ausbildung dieser Partikel
ist abhängig
von den exakten Bedingungen des angewendeten Gießens und es wird daher bevorzugt,
dass Eisen in einer Menge von weniger als 1,8 Gew.-% verwendet wird,
um ein gutes Schlussmaterial unter den breitestmöglichen Prozessbedingungen
zu gewährleisten.
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Das
Silizium in der Legierung im Bereich von 0,5 bis 1,1 Gew.-% trägt sowohl
zur Partikel-Verfestigung als auch zur Verfestigung durch feste
Lösung
bei. Unterhalb von 0,5 Gew.-% liegt generell keine ausreichende Menge
Silizium für
diesen Verfestigungszweck vor, während
oberhalb von 1,1 Gew.-% die Leitfähigkeit reduziert werden kann.
Noch signifikanter wird bei hohen Siliziumgehalten die Legierungs-Schmelztemperatur
auf einen Punkt abgesenkt, bei dem das Material nicht gelötet werden
kann. Um eine optimale Verfestigung zur Verfügung zu stellen, wird Silizium
in einer Menge von oberhalb 0,8 Gew.-% besonders bevorzugt.
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Wenn
Mangan im Bereich von 0,3 bis 0,6 Gew.-% vorliegt, trägt es signifikant
zur Verfestigung durch feste Lösung
und zu einigem Maße
zur Partikel-Verfestigung des Materials bei. Unterhalb von 0,3 Gew.-%
die Menge an Mangan für
diesen Zweck unzureichend. Oberhalb von 0,6 Gew.-% wird das Vorliegen
von Mangan in fester Lösung
stark störend
für die
Leitfähigkeit.
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Der
Rest an Eisen, Silizium und Mangan trägt zur Erreichung der gewünschten
Festigkeit, der Löt-Performance
und der Leitfähigkeit
des Schlussmaterials bei.
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Der
Zink-Gehalt, der optional ist, jedoch in einer Länge von bis zu 1,0 Gew.-% vorliegen
kann, stellt ein geringeres (negativeres) Korrosionspotential des
Rippen-Materials zur Verfügung.
Jedoch senkt das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung das Korrosionspotential ab, so dass die Menge an Zink
reduziert oder eliminiert werden kann, oder die gleichbleibend sein
kann, während
das Korrosionspotential reduziert wird. Für viele Anwendungen sollte
zumindest etwa 0,1 Gew.-% Zink in der Legierung vorliegen. Oberhalb
etwa 1,0 Gew.-% wird kein kommerziell sinnvolles Korrosionspotential
erhalten.
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Wenn
Titan in der Legierung als TiB2 vorliegt,
agiert es als Kornverfeiner, während
des Gießens.
Wenn es in Mengen oberhalb von 0,04 Gew.-% vorliegt, neigt es dazu,
einen negativen Einfluss auf die Leitfähigkeit auszuüben.
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Alle
verunreinigenden Elemente in der Legierung sollten weniger als 0,05
Gew.-% jeweils und weniger als 0,15 Gew.-% in der Summe aufweisen.
Insbesondere muss Magnesium in Mengen von weniger als 0,10 Gew.-%,
vorzugsweise weniger als 0,05 Gew.-% vorliegen, um die Lötfähigkeit
mittels des Nocolock®-Verfahrens zu gewährleisten. Kupfer muss unterhalb
von 0,05 Gew.-% gehalten werden, da es einen ähnlichen Effekt wie Mangan
auf die Leitfähigkeit
aufweist und ebenso Lochkorrosion bewirkt.
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Ein
typischer (bevorzugter) Gieß-,
Walz- und Wärmebehandlungs-Prozess
gemäß der vorliegenden Erfindung,
der ein abschließendes
Löten beinhaltet,
ist in 1 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt. Die Zeichnung
zeigt einen ersten Schritt 1, der das Vergießen über Zwillingswalzen
beinhaltet, um ein kontinuierlich gegossenes Band mit einer Dicke
von 3 bis 10 mm auszubilden, wobei eine Abkühlung bei einer Rate im Bereich
von 300 bis 3000°C/Sekunde
involviert ist. Ein zweiter Schritt 2 beinhaltet das Walzen
des gegossenen Bands (durch Warm- und/oder
Kaltwalzen) auf eine Zwischendicke von 100–600 μm. Ein dritter Schritt 3 beinhaltet
eine Zwischenglühung
des Bands mit Zwischendicke bei einer Temperatur im Bereich von
350 bis 450°C für 1 bis
4 Stunden. Schritt 4 beinhaltet das Kaltwalzen des zwischengeglühten Bands
auf so ein Finstock-Blechmaterial
mit Abschlussdicke, vorzugsweise mit zumindest 45% Dickenreduktion
(bevorzugter 45–90%
Dickenreduktion) zu einer Dicke von 50 bis 70 μm. Schritt 5 ist ein
Lötschritt,
der während
der Erzeugung eines Wärmetauschers,
beispielsweise eines Automobil-Radiators, ausgeführt wird, während dem das Finstock-Blechmaterial
an Kühlröhren angebracht
wird. Dieser Schlussschritt wird normalerweise vom Radiator-Hersteller
durchgeführt,
wie dies durch die unterschiedliche Form der Umrandung des Schritts
angezeigt wird.
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Der
Gießschritt
kann in einer Vielzahl von kommerziell erhältlichen Gießmaschinen
mit Zwillingswalze ausgeführt
werden. Solche Gießmaschinen
werden beispielsweise durch Pechiney oder Fata-Hunter hergestellt.
Die Erfindung wird des Weiteren durch die nachfolgenden Beispiele
dargestellt, die nicht als den Schutzbereich der Erfindung angebend
ausgelegt werden sollten.
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Beispiele
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Ein
Gießversuch
wurde mit einer Legierung durchgeführt, deren Zusammensetzung
die in Tabelle 1 unten gezeigte war.
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Tabelle
1 Legierungszusammensetzung
(Gew.-%)
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Die
Legierung wurde auf einer Gießmaschine
mit Zwillingswalze im Labormaßstab
vergossen. Bei dem Gießversuch
wurden Bandproben bei vier unterschiedlichen Geschwindigkeiten produziert.
Die Proben-Identifikationen und Gießparameter sind in Tabelle
2 unten aufgelistet. Die durchschnittliche Abkühlrate (genommen als Durchschnitt über die
Dicke des gegossenen Bands) war 930°C/Sekunde.
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Eine
Legierung, die die gleiche chemische Zusammensetzung (nominal die
gleiche Zusammensetzung) aufwies, wurde ebenso auf einer Bandgießmaschine
im Labormaßstab
vergossen. Die tatsächliche
Zusammensetzung in Gew.-% war Fe = 1,41, Mn = 0,39, Si = 0,83 und
Zn = 0,51. Die durchschnittliche Abkühlrate für das vergossene Band war 53°C/Sekunde.
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Die
mittels Zwillingswalze vergossenen Proben sowie die mittels Zwillingsband-Maschine
vergossenen Proben wurden nach dem Vergießen identisch bearbeitet, d.h.
sie wurden auf 0,109 mm kaltgewalzt, bei 400°C für 2 Stunden zwischengeglüht und auf
die Schlussdicke von 0,06 mm kaltgewalzt. Die Finstocks mit Abschlussdicke
wurden einem Standard-Löttest-Aufheizzyklus unterzogen
und wurden anschließend
bezüglich
ihres Leitfähigkeits-
und Korrosionspotentials getestet. Die Resultate sind unten in Tabelle
3 aufsummiert.
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Die
Resultate zeigen, dass mittels Zwillingswalze vergossene Materialien
eine höhere
Leitfähigkeit und
ein niedrigeres Korrosionspotential als die über Zwillingsband vergossenen
Materialien aufwiesen.
