(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Átírás

1 !HU T2! (19) HU (11) Lajstromszám: E (13) T2 MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA (21) Magyar ügyszám: E (22) A bejelentés napja: (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP A (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP B (1) Int. Cl.: B32B 1/01 (06.01) B23K 3/02 (06.01) C22C 21/06 (06.01) B23K 3/28 (06.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO PCT/EP 04/ () Elsõbbségi adatok: EP (72) Feltalálók: dr. Benedictus, Rinze, Delft (NL); Bürger, Achim, Hoeher-Grenzhausen (DE); Miller William, Sinclair, Ijmuiden (NL); Haszler, Alfred, Johann, Peter, Vallendar (DE) (73) Jogosult: Aleris Aluminium Koblenz GmbH, Koblenz (CH) (74) Képviselõ: Szabó Zsolt, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest (4) Nagy szilárdságú alumíniumötvözet keményforraszlemez (7) Kivonat HU T2 A leírás terjedelme 12 oldal (ezen belül 2 lap ábra) A találmány tárgya nagy szilárdságú alumíniumötvözet keményforraszlemez, amelynek Al Cu magrétege (1), burkolórétegei (2) és legalább egy közbensõ rétege (3) van, a magréteg (1) a következõ összetételû (tömegszázalékban): Cu: 1,2 4,0 Mn: 0,1 0, Mg: 0,06 1, Si: 0, Zn: 0,4 Fe: 0,, és elõnyösen tartalmaz még egyet vagy többet az alábbiakból: Zr: 0,2 Cr: 0,2 V: 0,2 Ti: 0,2, a fennmaradó rész alumínium, valamint elkerülhetetlen elemek és szennyezõdések, a tekintett burkolórétegeket (2) Al¹Si-alapú töltõréteg-ötvözet képezi és a magréteg (1) mindkét oldalára fel vannak vive, továbbá a magréteg (1) legalább egyik oldalára közbensõ réteg (3) van felvive, a közbensõ réteg (3) vagy mesterséges anódanyagot tartalmaz, amely a magréteghez (1) képest kevésbé korrózióálló, vagy védõanyagot tartalmaz, amely a magréteghez (1) képest jobban korrózióálló. A találmány tárgya továbbá eljárás a találmány szerinti nagy szilárdságú, jó korrózióállóságú alumíniumötvözet keményforraszlemez elõállítására, valamint a keményforraszlemezbõl készült összeállítások. 3. ábra Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 199. évi XXXIII. törvény 84/H. -a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.

2 1 HU T2 2 A találmány területe A találmány olyan keményforrasztáshoz alkalmazott alumíniumötvözet keményforraszlemezre vonatkozik, amelynek nagy a szilárdsága, nagy a formatartósága, kedvezõbbek a keményforrasztási paraméterei és kiváló a korrózióálló képessége. A találmány vonatkozik még egy olyan keményforrasztott összeállításra, amely magában foglalja ezt a keményforraszlemezt, és eljárásra az ilyen alumíniumötvözet keményforraszlemez elõállítására. Még pontosabban a találmány tárgya nagy szilárdságú, többrétegû alumíniumanyag, amelynek kedvezõbben a keményforrasztási paraméterei, és amely tartalmaz egy közbensõ réteget a keményforrasz burkolat és a mag között, és ezáltal javul a korrózióval szembeni ellenálló képessége, és csökken a szilícium és magnéziumnak a behatolása a hegesztés folyamán. A technika állásának ismertetése Jól ismert az, hogy alumíniumötvözet keményforraszlemezt használnak például a hõcserélõkben, olajhûtõkben, közbensõ hûtõkben, és az autók vagy egyéb jármûvek, vagy olyan célokra, ahol hõcserélõket alkalmaznak a párologtatókban vagy a kondenzátorokban. Hagyományosan ezeket az elrendezéseket keményforrasztáshoz használt keményforraszlemezekbõl gyártják, és Al¹Mn-alapú alumíniumötvözeteket vagy Al¹Mg- Si-alapú alumíniumötvözeteket használnak mint maganyagot, és Al¹Si-alapú alumíniumötvözeteket tipikusan pedig az Aluminium Association osztályozás szerinti (AA)4xxx-sorozatszámú ötvözeteket, mint burkolat keményforrasztó töltõanyagot a hagyományos keményforrasztási célokra. Amikor ezeket a keményforraszlemezeket összeszerelik és keményforrasztják például egy autó hõcserélõjéhez, akkor a hûtõközeg vagy a melegítõközeg ezen a szerelvényen keresztül kerül betöltésre. Ebbõl következik, hogy kritikus az, hogy az ilyen keményforrasztott szerelvényeknél megakadályozzuk a szivárgást, miközben egyidejûleg biztosítani kell a lehetõség szerint, hogy ezeknek a szerelvényeknek a mérete és a tömege csökkenjen. Éppen ezért a legutóbbi fejlesztések során olyan szerelvényeket hoztak létre, amelyek keményforraszlemezekbõl álltak, és amelyeknek a mérete, a tömege és az ára úgy tûnt, hogy csökkenthetõ ezáltal, hogy az anyagvastagság csökkent, és a hõcserélõ szerkezetének a formaszerû kialakítása is változott. A hõkezelhetõ keményforraszlemezek tartósságának és keményforrasztási paramétereinek a javításához egy alumíniumanyagból többrétegû burkolatot fejlesztettek ki, ilyen van például H. Engström és L.¹O. Gullman Többrétegû alumínium anyag burkolat javított keményforrasz paraméterekkel címû elõadásában ismertetve, amelyet a 18. Nemzetközi AWS Brazing Conference¹en adtak elõ, amelyet március 24 26¹án tartottak Chicagoban. Ebben az elõadásban egy közbensõ réteg felhasználását javasolták a keményforrasz-burkolóréteg és a magréteg közé, annak érdekében, hogy a korrózióállóságát növeljék. Ezenkívül pedig az eredmények azt mutatták, hogy a szilikon behatolása a maglemez kristályhatárain belül jelentõsen késleltetésre kerül az ilyen többrétegû anyagokban, összehasonlítva a szabványos mag/keményforrasz anyagokkal, és több szilícium maradt vissza a burkolórétegben, a behatolás mélysége pedig csökkent. A JP 0394 számú leírás egy olyan alumínium keményforraszlemezt ismeret, amely tartalmaz egy maganyagot, és egy Al¹Si-ötvözet keményforraszanyagot, továbbá egy tiszta alumíniumötvözetbõl készített közbensõ réteget a maganyag egyik vagy mindkét oldalán. A magréteg lényegében a következõ összetételû volt (tömeg%-ban értendõk az adatok): Cu: 0, 1,0 Mn: 0, 1, Mg: 0, 1,0, maradvány alumínium az elkerülhetetlen szennyezõdésekkel. A JP számú leírás olyan alumínium keményforraszlemezt ismertet, amely vákuumos keményforrasztáshoz használható, és a következõ összetételû magréteget tartalmazza (tömeg%-ban): Cu: 0, 0,80 Mn: 0, 1, Ti: 0,01 0,, továbbá maradék alumínium az elkerülhetetlen szennyezõdésekkel, a keményforrasz-töltõréteg összetétele a következõ volt (tömeg%-ban) Si:,0 1, Mg: 0,3 2,, a maradék alumínium az elkerülhetetlen szennyezõdésekkel, valamint egy közbensõ mesterséges korrózióréteg, amely Al¹Zn-ötvözetbõl áll, és amely 2 tömeg%-ban tartalmaz Zn¹t. Az EP 0823 A2 leírás jó korrózióállóságú keményforraszlemezt ismertet hõcserélõkben történõ felhasználáshoz, amely olyan magréteget tartalmaz, amelynek a következõ az összetétele (tömeg%-ban): Cu: 0,1 0,3 Mn: 0,0 1,6 Mg: 0,0 0,0 Ti: 0,06 0,, maradék alumínium és elkerülhetetlen szennyezõdések, a burkolóréteg Al¹Si¹Mg típusú burkolóanyag, a közbensõ réteg tömeg%-ban tartalmaz: Mn: 0, 1,2, maradvány alumínium és az elkerülhetetlen szennyezõdések, valamint az Mg: 0,0 1,2 mint lehetõség, és ezenkívül pedig Zn hozzáadásáról is ír 1 tömeg%- ban. Ez a többszörös burkolóréteg vagy többrétegû keményforraszlap hegesztés utáni húzószilárdsága 1 MPa 16 MPa között volt. Az EP A1 leírás olyan alumíniumötvözet keményforraszlemezt ismertet keményforrasztott hõcserélõkhöz történõ felhasználásra, amely a következõ összetételû magréteggel van ellátva (az adatok tömeg%-ban értendõk): Cu: 0,0 1,2 (adott esetben) Mn: 0,0 1, Si: 0,60 Fe: 0,70, maradvány alumínium és elkerülhetetlen szennyezõdések, ahol is az elkerülhetetlen szennyezõdések 2

3 1 HU T2 2 0,6 tömeg% vagy ez alatti szilíciumra, 0,7 tömeg% vagy ez alatti vasra vannak korlátozva. Ezen túlmenõen pedig az ilyen keményforraszlemezek Al¹Si-alapú töltõ ötvözõanyag típusú burkolóréteget és egy közbensõ réteget tartalmaznak, amely alumíniumból és az elkerülhetetlen szennyezõdésekbõl áll, amelyek 1,0 tömeg%¹ra vannak teljes tömegükben korlátozva. Az EP A1 számú leírás egy többrétegû alumíniumötvözet keményforraszlemezt ismertet, amelynek olyan magrétege van, amelynek összetétele a következõ (tömeg%-ban): Cu: 0, 1,0 Mn: 0, 1, Mg: 0, Si: 0, 1,3 Fe: 0,, maradvány alumínium és elkerülhetetlen szennyezõdések, a keményforrasz-töltõanyag a maganyag egyik felületén van kialakítva, amely maganyag Al¹Si-alapú alumíniumötvözet, és a burkolóanyag a maganyag másik oldalán van kialakítva, és ez tartalmaz (tömeg%- ban): Mg: 2,0 3, Zn: 0,0 2,0 Si: 0,, maradvány alumínium és elkerülhetetlen szennyezõdések. Ezenkívül pedig le van írva az is, hogy nem elõnyös, ha a maganyaghoz magnéziumot adagolunk, még akkor sem, ha a magnézium javítja a keményforraszlemez szilárdságát, mivel a NOCOLOK (regisztrált védjegy) forrasztószer keményforrasz eljárás során azoknak a keményforraszlemezeknek a keményforrasztási paraméterei, amelyekhez magnéziumot adagoltak a maganyagban, jelentõsen romlott. A keményforrasztás során a magnézium behatol a burkoló keményforraszréteg felületébe és ott NOCOLOK forrasztószersót hoz létre. A WO 02/49798 A2 leírás négyrétegû hõkezelhetõ keményforraszlemezt ismertet hajtogatott és/vagy hegesztett csövek elõállítására fej típusú hõcserélõk esetében. A magréteg alumíniumötvözet, amely tartalmaz (tömeg%-ban): Mn: 0, 1,7 Mg: 0,1 1 Cu: 0,02 1,2 Si: 0,9 Ti: 0,02 0,2. Az US 6,413,331 B1 leírás lap, lemez vagy extrudált termék formájában kialakított alumíniumötvözetet ismertet, amelynek összetétele az alábbi (tömeg%- ban): Si: <0,1 Mn: 0,7 1, Mg: 0,8¹ig terjedõ tartományban Cu: 0, 1, Fe: <0,4 Cr: <0, Ti: <0, V: <0, Zr: <0, egyebek <0,0, összességében <0,1. maradvány alumínium, és a szóban forgó ötvözet öregített állapotban van. Az EP A1 olyan keményforraszlemezt ismertet, amelynek alumíniumötvözet maganyagból készült maglemeze van, és ennek legalább az egyik oldalán olyan alumíniumötvözet keményforraszréteg van, amely fõ ötvözõelemként szilíciumot tartalmaz, és ahol a maglemez alumíniumötvözetének az összetétele a következõ (tömeg%-ban): Mn: 0,7 1, Cu: 0,2 2,0 Mg: 0,1 0,6 Si: >0,1 Fe: 0,8 Ti: elõnyösen 0,1¹ig terjedõ tartományban Cr: elõnyösen,3¹ig terjedõ tartományban Zr és/vagy V: elõnyösen összességében 0,2¹ig terjedõ tartományban maradvány alumínium és elkerülhetetlen szennyezõdések azzal a kitétellel, hogy (Cu+Mg) >0,7. A különbözõ rétegek ötvözet összetételeit annak érdekében optimalizálják, hogy elegendõ belsõ korrózióállóság legyen a hõcserélõkben lévõ csövezésekhez történõ felhasználáshoz. Az US 02/ A1 számú leírás olyan alumíniumötvözet keményforraszlemezt ismertet hõcserélõkhöz történõ felhasználásra, amelynek négyrétegû szerkezete van, egy maganyaggal, egy burkolóréteggel, amely Al¹Si-ötvözetbõl készült töltõanyaggal van kialakítva, egy mesterséges anódanyagból készült közbensõ réteggel (közbensõ réteg), amely Al¹Zn-ötvözetbõl van, és ahol a magötvözet összetétele a következõ (tömeg%-ban): Cu: 0,0 0,0 Mn: 0,0 2,0 Fe: 0, 0,80 Si: 0, 0,0 maradvány alumínium és elkerülhetetlen szennyezõdések, ahol a közbensõ réteg olyan kompozícióból áll, amely lényegében a következõket tartalmazza (tömeg%-ban): Cu: 0, 1,0 Mn: 0,0 2,0 Si: 0, 0,0 Fe: 0, 0,80 maradvány alumínium és elkerülhetetlen szennyezõdések. A találmány összefoglalása Mivel nagyon nehéznek bizonyult olyan keményforraszlemez termék elõállítása, amely nemcsak kiváló keményforrasz-tulajdonságokkal és formatartóság jellemzõkkel rendelkezik, de nagy a szilárdsága is és igen kedvezõ a korrózióállósága, a találmánnyal célul tûztük ki ezeknek a megvalósítását. Még pontosabban, a találmány célja a szilárdságnak a növelése keményforrasztás után, és természetes öregítés után a hagyományos AA3xx1 ötvözetnél 0 MPa körüli értéktõl legalább 0 MPa¹ig, és egyidejûleg a magrétegnek a 3

4 1 HU T2 2 kezdeti olvadáspontját növelni, annak érdekében, hogy könnyû keményforrasz-szerelvényeket lehessen elõállítani, amelyeknek tehát kisebb a vastagsága és kisebb a tömege. A találmány további tárgya egy eljárás nagy szilárdságú alumíniumötvözet keményforraszlemez és/vagy keményforrasztott összeállítások elõállítására, ahol a gyártási költségek kisebbek, mint a hagyományos eljárásoknál, azáltal, hogy vékonyabb anyagot használunk, így kisebb tömegû és alacsonyabb költségû terméket hozunk létre, továbbá egyidejûleg egy több burkolórétegû vagy többrétegû alumíniumanyagot is létrehozunk. A találmány az egy vagy több kitûzött célt egy nagy szilárdságú alumíniumötvözet keményforrasztermékkel valósítja meg az 1. igénypont szerint. A találmány tárgya továbbá eljárás az ilyen nagy szilárdságú alumínium keményforraszlemez termék elõállítására. Az elõnyös kiviteli alakok, a megfelelõ függõ igénypontokban vannak megfogalmazva Az elõnyös kiviteli alakok részletes ismertetése Ahogyan erre már utaltunk, eltekintve attól, ahol ezt másképp jelezzük, minden százalékos érték tömegszázalékban értendõ. Ezenkívül pedig a jelölések és lágyítási jelölések az Aluminium Association szabvány és adatok szerint, valamint a Registration Records szerint történik, ahogyan ezt az Aluminium Association közzétette. Cu adagolásával a keményforraszlemez termék szilárdsági értékei növelhetõk. A Cu¹tartalmat azonban nagyon óvatosan kell egyensúlyban tartani az Mn¹ és az Mg¹tartalommal, mivel a maganyagnak az olvadáspontja túl sok réz adagolása esetén csökken. Ezzel egyidejûleg a Cu¹tartalmat egyensúlyban kell tartani az egyéb kiegészítõ mesterséges rétegekhez képest is, mivel Cu¹nak az adagolása az eredõ ötvözet korróziós potenciálját is növeli, amely ezután ezáltal nemesebbé válik. Azt tapasztaltuk, hogy a Cu mennyisége (tömeg%-ban) a magrétegben elõnyösen 1,2 2,, még elõnyösebben pedig 1,2 1,8. Az elõnyösebb alsó határérték a Cu¹tartalom esetében 1,3%. A magnézium egy rendkívül fontos elem a korrózióállóság és a szilárdság szempontjából a maganyagban. Mivel az Mn a mechanikus szilárdságot javítja anélkül, hogy a korrózióállóságot csökkentené, azt tapasztaltuk, hogy a Mn mennyisége a magrétegben elõnyösen 0,1 0 tömeg%. Az elõnyös felsõ határérték az Mn¹tartalomra 0, tömeg%. Túl sok Mn adagolásának azonban nagy intermetallikus anyagokban ellentétes hatása van a feldolgozhatóság és a korrózióállóság szempontjából. A Mn azonban a maganyagnak a korróziós potenciálját növeli, és ily módon hozzájárul az össz-korrózióállóság javításához. A magnézium a rézzel együtt szintén javítja a mechanikai szilárdságot, még pontosabban Al¹Cu-Mgkompozíció kicsapódásával történõ öregítés után. A fölös mennyiségû Mg azonban a Mg¹nak a burkolat töltõötvözetbe történõ behatolását eredményezi, és nemkívánatos reakciók jönnek létre a keményforrasz só forrasztószerrel, így például a NOCOLOK sóval. Azt tapasztaltuk, hogy a magrétegben a Mg mennyisége elõnyösen 0,2 0,9 tömeg% tartományba esik, még elõnyösebb a 0,3 0,8 tömeg% tartomány. A Si a magötvözet szilárdságának a javulásához járul hozzá a szilárd oldat útján, amely a keményforrasztást követõen a mátrixot erõsíti. Az intermetallikus anyag, amely Mg 2 Si-bõl áll, az Si¹nek a Mg¹mal történõ reakciója által csapódik ki a magrétegben. A Si mennyisége a magrétegben elõnyösen 0,1 0,2 tömeg% tartományban van. Abban az esetben, ha a Si¹tartalom a 0, tömeg% értéket túllépi, az Si¹tartalom kicsapódik, és amely ellenkezõ irányban hat, azaz a mag ötvözet korrózióállóságát csökkenti. A vas növeli a károsan nagy intermetallikus anyagok kialakulását, amelyek azután eloszlanak az ötvözet mentén, és hozzájárulnak az ötvözet repedezéséhez az alakítás során. Ennek következtében a vas mennyisége a magrétegben elõnyösen 0,1 0,4 tömeg%-ban, még elõnyösebben 0,1 0,3 tömeg%-ban lehet. A cirkon, a króm és/vagy a vanádium elõnyösen, amennyiben adagolásra kerül, 0,2 tömeg% alatt legyen, mert ezek közül mindegyik az intermetallikus anyagok kialakulásához járul hozzá, és ezáltal romlik a forraszlemez feldolgozhatósága és ugyancsak romlik a korrózióállóság. Ez ugyanúgy érvényes a titánra is, amelynek mennyisége 0,2 tömeg% alatt kell hogy legyen, mivel ha 0,2 tömeg%-nál nagyobb mennyiségû titánt adagolunk, azt tapasztaltuk, hogy a korrózióállóság csökken és az alakíthatóság is kisebb lesz. A találmány egyik kiviteli alakjában tartalmaz egy fent leírt magréteget, és egy burkolóréteget, amelyek a magréteg mindkét oldalára van felvive. Az ily módon kialakított keményforraszlemez terméket különbözõ célokra lehet felhasználni, ott, ahol mindkét oldalt használják a forraszlemezhez történõ csatlakozáshoz. Az egyik példakénti kiviteli alaknál a közbensõ réteget legalább a magréteg egyik oldalára visszük fel, ez a közbensõ réteg legalább mv korróziós potenciálkülönbséggel rendelkezik a magréteghez képest, ahogyan azt az ASTM-G69 szabvány elõírja, elõnyösen azonban legalább mv/sce. A találmány egy további elõnyös példakénti kiviteli alakjánál a magréteg egyik oldalára olyan közbensõ réteget viszünk fel, ahol ez a közbensõ réteg vagy mesterséges anódanyagot, amely kevésbé korrózióálló, mint a magréteg, vagy egy védõanyagot, amely jobban korrózióálló, mint a magréteg, tartalmaz. Elõnyösen a közbensõ réteg vagy Al¹Mn-ötvözet kompozíciót tartalmaz, amely AA3xxx sorozatszámú típusú, vagy tiszta alumíniumötvözetet, amely AA1xxx típusú, vagy Al¹Mg-Si-ötvözetet, amely AA6xxx típusú, mindegyikhez elõnyösen cinket adagolunk 3%¹ban, elõnyösen 1,%-ban. A bejelentésben foglalt százalékértékek, amennyiben másképp nem jelöljük, tömeg%¹ot jelentenek. Azáltal, hogy a magréteg és a burkolóréteg között egy közbensõ réteget alkalmazunk, amely töltõanyagot tartalmaz, az alábbi elõnyök közül egy vagy több érhetõ el: 4

5 1 HU T2 2 Elsõsorban az összességében vett korrózióállóság javítható, miközben ezzel egyidejûleg jelentõs mennyiségû réz használható fel a magrétegben, és ezáltal összességében igen kiváló korróziós paramétereket érünk el, amely összehasonlítható vagy még jobb is, mint a hagyományos AA3xxx típusú maganyagok, vagy az AA6xxx típusú maganyagok, és az igen jó minõségû hosszú élettartamú anyagok, amelyek nagy össz-szilárdságú anyagokkal vannak kombinálva. Másodsorban a közbensõ réteg mintegy gátréteg mûködik, és megakadályozza a magnéziumnak a diffúzióját a magrétegbõl a burkolórétegbe, és a szilícium diffúzióját a burkolórétegbõl a magrétegbe. Az elemek vándorlásának ilyen módon történõ csökkentése a rétegeken keresztül a keményforraszlemez paramétereit javítja, így jobb lesz a keményforraszthatósága és jobban lesznek a mechanikus paraméterei is. A találmány szerinti közbensõ réteg egyik elõnyös formájában Al¹Mn-ötvözetet tartalmaz, amely lényegében a következõ összetételû vegyület (tömeg%-ban): Mn: 0,8 1, Si: 0, Cu: 0, Mg: 0,3 Fe: 0, Ti: 0,2 maradvány alumínium és elkerülhetetlen elemek és szennyezõdések, ahol mindegyik <0,0%, összességében pedig <0,1%. Még elõnyösebb, ha a találmány szerinti közbensõ réteg cinket tartalmaz, a magnéziumon kívül vagy a magnézium helyett, elõnyösen 0, 2, tömeg%-ban, még elõnyösebben 1 1, tömeg% tartományban. A cink adagolása a mesterséges anódanyag korróziós potenciálját csökkenti, és ily módon a korrózióvédelem hatása javul. Azt tapasztaltuk, hogy a közbensõ réteg eltereli a korróziós útvonalat, és ezáltal védi meg ennek a hatásától a magréteget. A cink adagolásának a hatása akkor nem elegendõ, ha mennyisége nem elég. Ha azonban túl nagy mennyiségben adagolunk cinket, akkor ez az ötvözet olvadáspontját hátrányosan csökkenti a keményforrasztási hõmérséklet irányába. A találmány egy további elõnyös példakénti kiviteli alakja szerint a burkolóréteg a magréteg mindkét oldalán ki van alakítva, míg a közbensõ réteg a magrétegnek csak az egyik oldalán van kiképezve a magréteg és a burkolóréteg között. Mivel a keményforraszlemez általában az egyik oldalán van csak használva, és ez van a korróziós atmoszféra hatásának kitéve, ez az oldala célszerû, hogy ha tartalmaz a magréteg és a burkolóréteg között egy közbensõ réteget, annak érdekében, hogy a magréteget a korróziótól a keményforrasztást követõen is megvédje. A magréteg és a közbensõ réteg vastagságának az aránya elõnyösen magréteg/közbensõ réteg 0 tartományba essen, ahol a közbensõ réteg vastagsága elõnyösen legalább m. Ez a vastagság olyan többrétegû keményforraszlemez termékeknél elõnyös, ahol a terméknek az össz-vastagsága kb. 0,4 2 mm között van A magréteg vastagsága (a keményforraszlemez teljes vastagságához viszonyítva százalékban) elõnyösen 60 90%, a közbensõ réteg vastagsága (a keményforraszemez teljes vastagságához viszonyított százalékos értékben) elõnyösen 2%, a burkolóréteg vastagsága elõnyösen (a keményforraszlemez össz-vastagságához képest százalékban) 1%. A keményforrasztott összeállítás, amely a találmány szerint van kialakítva, egy keményforraszlemezt tartalmaz, a fent leírt magréteggel, egy közbensõ réteget a magréteg egyik vagy mindkét oldalán, és egy Al¹Si típusú (töltõötvözet) burkolóréteget a közbensõ réteg legalább egyikén, ami azt jelenti, hogy a réteges szerkezet legalább egyik oldalánál. A találmány magában foglalja a fent leírt keményforraszlemez felhasználását vagy a fent leírt összeállítás felhasználását keményforrasztási célokra, így például hõcserélõknél, például radiátoroknál, olajhûtõknél, közbensõ hûtõknél, hûtõmagnál, párologtatóknál vagy kondenzátoroknál vagy hasonló területeken, és hasonló szerelvényekben, amelyeket úgy állítanak elõ, hogy a keményforraszlemezeket egymáshoz csatolják egy megfelelõen kompakt összeállítás kialakításához, elsõsorban hõcsere céljaira. A találmány tárgya továbbá a 13. igénypont szerint leírt eljárás nagy szilárdságú jó korrózióállóságú alumíniumötvözet keményforraszlemez elõállítására. Elõnyös, ha egy négyszögletes mélyedést vágunk ki a magtuskóba úgy, hogy olyan mélyedést készítünk lehántolással, amelynek mérete megegyezik a hengerelt közbensõ elem és a szóban forgó melegen hengerelt burkolóelem méretével. Azután a mélyedésben a hengerelt közbensõ elembõl, és ennek a tetejére a hengerelt burkolóelembõl egy csíkot helyezünk el, majd a maganyag és a burkolóanyag közötti peremet hegesztõvarratként képezzük ki a rétegelt szerkezetnél, a rétegelt elemet azután melegen hengereljük, és elõnyösen hidegen hengereljük a megfelelõ hengerelt termék formájúra. A találmány egyik elõnyös kiviteli alakja szerint egy új eljárást hozunk létre többrétegû keményforraszlemez elõállítására. Az eljárás magában foglalja alumíniumötvözet több burkolóréteges vagy többréteges keményforraszlemez elõállítását, és az eljárás a következõ lépésekbõl áll: a) öntéssel létrehozunk egy burkolatöntvényt, ehhez azt a kompozíciót használjuk, mint magréteget, és elõnyösen Al¹Mn-ötvözet kompozíciót, amely AA3xxx típusú vagy tiszta alumíniumot, amely AA1xxx típusú, vagy Al¹Mg-Si-ötvözetet, amely AA6xxx típusú, elõnyösen cink adagolásával, mint közbensõ réteget használunk, amely a központi magréteg két oldalára vihetõ fel, és ily módon hozzuk létre a burkolat öntvényt (egy olyan öntvényt, amely három anyagréteget tartalmaz, egy központi magréteget, amely mindkét oldalán egy közbensõ anyaggal van borítva), b) homogenizáljuk és/vagy elõmelegítjük a burkolóöntvényt az öntés után, c) a burkolóréteg öntvényt öntünk, amely réteg Al¹Sialapú töltõötvözetet tartalmaz, homogenizáljuk

6 1 HU T2 2 és/vagy elõmelegítjük a burkolatréteg öntvényt az öntést követõen, majd a szóban forgó burkolóréteg öntvényt melegen hengereljük hengerelt burkolóelemmé, és d) egymásra helyezzük a szóban forgó burkolatöntvényt és a melegen hengerelt burkolóréteg elemet, és így alakítjuk ki a többrétegû elemet, e) a többrétegû elemet melegen hengereljük, és utána elõnyösen a többrétegû elemet hidegen hengereljük hengerelt termékké, f) elõnyösen a hidegen hengerelések között vagy elõtt lágyítjuk, g) elõnyösen a végleges lágyítást elvégezzük, és h) elõnyösen a hengerelt és elõnyösen közben és/vagy véglegesen lágyított terméket öregítjük. Ennek az eljárásnak az az elõnye, hogy a magöntvény és az ezzel integrált, a magöntvény két oldalán elhelyezkedõ közbensõ réteg egyidejûleg kerül öntésre, ily módon csökkennek a költségek, és a rétegek továbbítási problémái a hideg- vagy meleghengerelés során csökkennek. Egyéb burkolómegoldások, amelyek szokásosan ismertek, ilyen a szórásos burkolat vagy a folytonos öntés, szintén alkalmazhatók hasonló módon, és így lehet létrehozni a találmány szerinti többrétegû anyagot. A találmány tárgya továbbá eljárás keményforrasztott összeállítás elõállítására, ahogyan erre már utaltunk, oly módon, hogy az egymásra elhelyezett, keményforraszlapokból álló összeállítást, amely lemezek és a fentiek szerint kerültek elõállításra, elõnyösen burkolatöntvény öntésével, felmelegítjük a keményforrasztási hõmérsékletére. Egy tipikus keményforraszciklus tartalmaz például egy melegítést egy elsõ hõmérsékletre egy adott elsõ idõtartamon belül, és egy második hõmérsékletre egy második idõtartamon belül, majd egy pihentetés következik a második hõmérsékleten egy harmadik idõintervallum tartamára, majd az összeállítást adott hûtési sebességgel lehûtjük. Példaként említjük, hogy az elsõ hõmérséklet 00 0 C tartomány körül van, a második hõmérséklet kb C tartományban van, az elsõ idõtartam kb perc tartományban van, a második idõtartam kb. 3 7 perc tartományban van, a harmadik idõtartam kb. 2 4 perc tartományban van, és a hûtési sebesség kb. 0 C/perc 70 C/perc. Különféle keményforrasztási eljárások, így például a vákuumos keményforrasztás vagy a szabályozott atmoszférában történõ keményforrasztás, ez utóbbi például NOCOLOK-forrasztószer alkalmazásával alkalmazható, vagy forrasztószer nélküli keményforrasztás, elõnyösen nikkel és/vagy vas és/vagy kobalt is alkalmazásával. A találmány szerinti megoldás olyan keményforraszlemezt mutat be, amelynek van egy magrétege, amelyben intermetallikus anyagok vannak kis mennyiségben és egyenletesen elosztva. A magötvözet szemcsés szerkezete kissé hosszúkás, rekristallizált szemcséket tartalmaz, ahol az átlagos szemcseméret (szélesség hosszúság) kb. 7 m A magréteg felülete irányában csökkent réz koncentráció tapasztalható. Azáltal, hogy a felület közelében a réz koncentrációja alacsony, a magötvözet jelentõsen alacsonyabb korróziós potenciállal rendelkezik a felülete közelében, amely megközelíti a közbensõ réteg anyagának a korróziós potenciálját. Úgy gondoljuk, hogy ezáltal a közbensõ réteg a magréteget a perforálókorróziótól megvédi, elõnyösen pedig a pontszerû korróziótól. A közbensõ rétegbe történõ cink adagolása lehetõvé teszi, hogy az anyag még magasabb korróziós potenciálkülönbséggel rendelkezzen, és ezáltal az összes korróziós paramétert javul, ahogyan ez részletesebben a továbbiakban és a 4. táblázatban látható majd. A rajzok rövid ismertetése A találmány szerint kialakított keményforraszlemez egyéb jellemzõi és elõnyei a következõ részletes leírásból és a példakénti kiviteli alakokból látható. Néhány példát a mellékelt rajzokon mutatunk be: az 1. ábrán egy alap keményforraszlemez szerkezet látható vázlatosan, a 2. ábrán egy háromrétegû keményforraszlemez szerkezet látható vázlatosan, a 3. ábrán a találmány szerint kialakított ötrétegû szerkezet látható vázlatosan, a 4. ábrán pedig vázlatosan látható egy olyan keményforrasztott összeállítás egy metszete, ahol a 3. ábrán bemutatott keményforraszlemez szerkezeteket helyeztük egymásra. Az 1. ábrán látható egy keményforraszlemez alapszerkezete, amely tartalmaz egy 1 magréteget és két különálló 2 burkolóréteget. Ahogyan a 2. és a 3. ábrán látható, az 1 magréteg mindkét oldalán beborítható egy 2 burkolóréteggel, amely Al¹Si-alapú töltõötvözet típusú, vagy csak az egyik oldalán van 2 burkolóréteggel borítva, míg a másik oldala egy 3 közbensõ réteggel. A 3 közbensõ réteggel borított másik oldala van a korrozív atmoszféra hatásának kitéve. A találmány egy elõnyös példakénti kiviteli alakja látható a 3. és 4. ábrán. Az 1 magréteg két különálló 3 közbensõ réteg közé van elhelyezve, amelyek azután 2 burkolórétegekkel vannak borítva. Egy olyan összeállítás gyártásakor, amely a találmány szerinti keményforraszlemezt tartalmazza, a 2 burkolórétegek a két egymásra helyezett keményforraszlemez 4 sarkánál vannak összekötve keményforrasztás során, és ezáltal vannak keményforrasztással összekötve. Példa Egy laboratóriumi skálán nézve különbözõ alumíniumötvözetet öntöttünk ki olyan öntvényként, amelyeket Al¹Cu-ötvözet magrétegként használtunk fel nagy szilárdságú alumíniumötvözet keményforraszlemez elõállítására, és amelynek a vegyi összetétele az 1. táblázatban látható. Az öntött tuskót azután hengerelési egységekre fûrészeltük, amelyeknek mérete mm volt körülbelül. A homogenizálási kezelést követõen az egysé- 6

7 1 HU T2 2 geket beburkoltuk keményforrasz töltõréteggel, amely AA típusú ötvözet volt, és 0,4 vagy 1 mm¹méretre hengereltük egy olyan eljárás során, amely hasonlatos a keményforraszanyagok hengereléséhez használt szabványos eljáráshoz. A több burkolatú vagy többrétegû anyagot azután a végén egy lágyításnak vetettük alá, ahol teljesen kilágyítottuk C¹on 3 órán keresztül, és a felmelegítési és a hûtési sebesség kb. C/óra volt. Ezután a több burkolatú anyagot egy tipikus keményforraszciklusnak (tartózkodási idõ 4 perc 90 C¹on) vetettük alá. A több burkolatú ötvözet mechanikus paraméterei teljesen kilágyított állapotban forrasztás után és napos természetes öregítés után a 2. táblázatban vannak feltüntetve. 1. táblázat Az öntéshez használt mag alumíniumötvözet vegyi összetétele tömeg%-ban, maradvány alumínium és elkerülhetetlen szennyezõdések Ötvözet Ötvözõelemek Cu Si Mn Mg Fe Ti 1. 1,3 0,37 0, 0,69 0,2 0, ,73 0,28 0,31 0,76 0,2 0, ,98 0, 0, 0,88 0,26 0, ,1 0,18 0, 0,67 0,2 0,03. 2,0 0,18 0, 0,01 0,2 0,03 2. táblázat Az 1. táblázat 1. magöntvényeinek szilárdsági jellemzõi és megnyúlása teljesen kilágyított állapotban, keményforrasztás utáni szilárdság napi öregbítés után [Rp (p.b)] és kezdeti olvadási hõmérséklet (T¹Melt) Magötvözet Rp (MPa) Rm (MPa) A80 (%) Rp (p.b.) (MPa) T-olv. ( C) , , , , ,6 608 A 2. táblázat azt mutatja, hogy teljesen kilágyított állapotban a több burkolórétegû ötvözetek jelentõsen lágyak. A formálhatóság, amelyet a több burkolatú ötvözet megnyúlásával mértünk, nagyon jó volt (14 18%). A kezdeti olvadási pont 90 C fölött volt, és azt tapasztaltuk, hogy szilícium és magnézium adagolása jelentõsen csökkenti a kezdeti olvadási pontot, és hogyha kb. 2% szilikont adagolunk még az ötvözethez, akkor ez a kezdeti olvadási pontot kb. 1 C¹kal csökkenti. Ebbõl következik, hogy a szilíciumtartalom csökkenése növekvõ olvadási pontot eredményez. Különösen a 4 és számú ötvözeteknél mutatkoztak igen jó paraméterek (mechanikai paraméterek és olvadáspont), amelynek alacsony volt a szilíciumtartalma. A 2 és 4 számú ötvözeteket a hegesztés utáni húzószilárdság szempontjából vizsgálva nagyon jó értékeket tapasztaltunk, 1 MPa és 16 MPa került mérésre. Ezenkívül a 4. számú ötvözetet megvizsgáltuk abból a szempontból is, hogy két különbözõ közbensõ ötvözetet alkalmaztunk a magötvözet és a töltõötvözet közé. A laboratóriumi skálán két különbözõ alumíniumötvözetet öntöttünk, amelyek különbözõ ötvözetkompozíciót tartalmaztak a közbensõ rétegben. A kémiai összetételek a 3. táblázatban láthatók. 3. táblázat Öntött közbensõ rétegötvözetek vegyi összetétele tömegszázalékban, Zr 0,0, Ti 0,0, maradvány alumínium és elkerülhetetlen szennyezõdések Ötvözõelemek Közbensõ rétegötvözet Mn Si Cu Mg Zn Fe 1. 1,07 0,19 0, 0,02 0,00 0, ,0 0,19 0, 0,02 1,34 0,31 7

8 1 HU T2 2 Mindkét ötvözetet, mint ahogyan ez a 3. táblázaton is látható, egy olyan magréteggel együtt használtuk, amely az 1. táblázatban a 4 ötvözetnek megfelelõ összetételû. Mind a töltõréteg, mind a közbensõ réteg vastagsága a teljes vastagság %¹a volt. A keményforrasztás utáni mechanikus paraméterek a különbözõ többrétegû anyagokban 3 napos természetes öregítés után lettek megvizsgálva, és ezeket a 4. táblázatban adjuk meg. 4. táblázat Keményforrasztás utáni mechanikus paraméterek 3 napos természetes öregítést követõen, korróziós paraméterek (SWAAT teszt szerint az az ASTM G8¹ös szabványnak megfelelõen) a többrétegû anyagnál, különbözõ vastagságú kombinációkban, és nap után történõ vizsgálat esetében Ötvözet Mag/közbensõ réteg Rp (MPa) Rm (MPa) A80 (%) SWAAT (napok) Teljes vastagság (mm) ,4 29 0, ,4 49 0, ,3 0 1, ,0 0 1,0 Az SWAAT teszt szerinti vizsgálat kiváló korróziós viselkedést mutat az anyagok szempontjából, ha összehasonlítjuk a szabványos keményforrasz anyagokkal. Azt tapasztaltuk még ezenkívül, hogy ha a korrózióállóságot az SWAAT teszt szerint mértük, akkor az olyan közbensõ réteget tartalmazó többrétegû anyag esetében, ahol a közbensõ réteg cinket tartalmazott, jobb volt, mint az olyan közbensõ rétegen, amely nem tartalmazott cinket. A keményforrasztás utáni szilárdság a 4 számú ötvözet esetében 1 MPa volt, amely sokkal jobb, mint az összes, a technika állásából ismert magötvözeté. Ily módon tehát a találmány szerinti több burkolatú vagy többrétegû keményforraszlemeznek igen kiváló a keményforrasztás utáni szilárdsága, amely igen jó korróziós paraméterekkel is párosul, és viszonylag magas lesz a kezdeti olvadási hõmérséklet, éppen ezért igen jó keményforrasztási paramétereket biztosít a szerkezetnek. SZABADALMI IGÉNYPONTOK Nagy szilárdságú alumíniumötvözet keményforraszlemez, amelynek AL¹Cu magrétege (1), burkolórétegei (2) és legalább egy közbensõ rétege (3) van, a magréteg (1) a következõ összetételû (tömegszázalékban): Cu: 1,2 4,0 Mn: 0,1 0, Mg: 0,06 1, Si: 0, Zn: 0,4 Fe: 0,, és elõnyösen tartalmaz még egyet vagy többet az alábbiakból: Zr: 0,2 Cr: 0,2 V: 0,2 Ti: 0,2, a fennmaradó rész alumínium, valamint elkerülhetetlen elemek és szennyezõdések, a tekintett burkolórétegeket (2) Al¹Si-alapú töltõréteg-ötvözet képezi és a magréteg (1) mindkét oldalára fel vannak vive, továbbá a magréteg (1) legalább egyik oldalára közbensõ réteg (3) van felvive, a közbensõ réteg (3) vagy mesterséges anódanyagot tartalmaz, amely a magréteghez (1) képest kevésbé korrózióálló vagy védõanyagot tartalmaz, amely a magréteghez (1) képest jobban korrózióálló. 2. Az 1. igénypont szerinti keményforraszlemez, ahol a magréteg (1) Cu¹tartalma (tömeg%-ban) az 1,2 2, tartományban, elõnyösen pedig az 1,2 1,8 tartományban van. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti keményforraszlemez, ahol a magréteg (1) Mg¹tartalma (tömeg%-ban) a 0,2 0,9 tartományban, elõnyösen pedig a 0,3 0,8 tartományban van. 4. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerint keményforraszlemez, ahol a magréteg (1) Si¹tartalma (tömeg%-ban) a 0,1 0,2 tartományban van.. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerint keményforraszlemez, ahol a magréteg (1) Zn¹tartalma (tömeg%-ban) legfeljebb a 0,2¹ig terjedõ tartományban van. 6. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerint keményforraszlemez, ahol a magréteg (1) Fe¹tartalma (tömeg%-ban) a 0,1 0,4 tartományban, elõnyösen pedig a 0,1 0, tartományban van. 7. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerint keményforraszlemez, ahol a magréteg (1) legalább egyik oldalára közbensõ réteg (3) van felvive, a közbensõ réteg (3) korróziós potenciálkülönbsége a magréteghez (1) képest az ASTM G69 szerint mérve legalább mv, elõnyösen legalább mv/sce. 8. A 7. igénypont szerinti keményforraszlemez, ahol a közbensõ réteg (3) vagy AA3xxx típusú Al¹Mn-ötvözet kompozíciót vagy AA1xxx típusú tiszta alumíniumot vagy AA6xxx típusú Al¹Mg-Si-ötvözetet tartalmaz, amelyek mindegyike egészen 3%¹ig terjedõ tartományban cinkkel van adagolva. 9. A 7. vagy a 8. igénypont szerinti keményforraszlemez, ahol a közbensõ réteg (3) Al¹Mn-ötvözet kom- 8

9 1 HU T2 2 pozíció, amely kompozíciónak a következõ az összetétele (tömeg%-ban): Mn: 0,8 1, Si: 0, Cu: 0, Mg: 0,3 Fe: 0, Ti: 0,2, a fennmaradó rész alumínium, valamint elkerülhetetlen elemek és szennyezõdések.. A 7 9. igénypontok bármelyike szerinti keményforraszlemez, ahol a tekintett közbensõ réteg (3) mangán adagolása mellett vagy mangán helyett cinket tartalmaz 0, 2, tömeg% mennyiségben, elõnyösen 1 1, tömeg% mennyiségben. 11. Keményforrasztó összeállítás, amely az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti keményforraszlemezt tartalmazza, továbbá ahol az összeállítás olyan ötrétegû rétegezett keményforraszlemezbõl van összeállítva, amelynek magrétege (1), a magréteg mindegyik oldalán közbensõ rétege (3) és mindkét közbensõ rétegen (3) burkolórétege (2) van. 12. Az 1 6. igénypontok bármelyike szerinti alumíniumötvözet alkalmazása keményforraszlemez termékben vagy a 11. igénypont szerinti keményforrasztó összeállításban. 13. Eljárás nagy szilárdságú, jó korrózióállóságú alumíniumötvözet keményforraszlemez elõállítására, amely eljárás a következõ lépésekbõl áll: a) maganyagként öntés útján magöntvényt hozunk létre a következõ összetétellel (tömeg%-ban) Cu: 1,2 4,0 Mn: 0,1 0, Mg: 0,06 1, Si: 0, Zn: 0,4 Fe: 0,, amely elõnyösen tartalmaz még egyet vagy többet az alábbiakból: Zr: 0,2 Cr: 0,2 V: 0,2 Ti: 0,2, a fennmaradó rész alumínium, valamint elkerülhetetlen elemek és szennyezõdések, b) a magöntvényt az öntés után homogenizáljuk és/vagy elõmelegítjük, c) öntés útján közbensõ réteg öntvényt hozunk létre, amely vagy a maghoz képest kevésbé korrózióálló mesterséges anódanyagot, vagy a maghoz képest jobban korrózióálló védõanyagot tartalmaz, továbbá amely elõnyösen vagy AA3xxx típusú Al¹Mn-ötvözet kompozíció, vagy AA1xxx típusú tiszta alumínium, vagy AA6xxx típusú Al¹Mg-Si-ötvözet, adott esetben 3 tömeg%¹ig terjedõ cink adagolásával, az öntést követõen a közbensõ rétegöntvényt homogenizáljuk és/vagy elõmelegítjük, majd a közbensõ rétegöntvényt meleghengerlés útján hengerelt közbensõ rétegelemmé alakítjuk, d) burkolatöntvényt öntünk, amely Al¹Si-alapú töltõötvözetet tartalmaz, az öntést követõen a burkolatöntvényt homogenizáljuk és/vagy elõmelegítjük, majd a burkolatöntvényt meleghengerlés útján hengerelt burkolatelemmé alakítjuk, e) a magöntvényt, a közbensõ rétegelemet, valamint a meleghengerelt burkolatelemet egymásra helyezzük és ezáltal rétegelt elemet hozunk létre, f) a rétegelt elemet meleghengerléssel és adott esetben hideghengerléssel hengerelt termékké alakítjuk, g) adott esetben a rétegelt elemet a hideghengerelési járatok között lágyítjuk, h) adott esetben végsõ lágyítást végzünk, és i) a hengerelt és adott esetben köztes vagy végsõ lágyításon átesett terméket öregítjük. 14. Eljárás nagy szilárdságú, jó korrózióállóságú alumíniumötvözet keményforraszlemez elõállítására, amely eljárás a következõ lépésekbõl áll: a) több burkolatréteggel bíró öntvényt öntünk, amihez központi magrétegként (1) a 13. igénypont szerinti kompozíciót használjuk és a magréteg (1) mindkét oldalán közbensõ rétegként (3) a magréteghez képest kevésbé korrózióálló mesterséges anódanyagként vagy a magréteghez képest jobban korrózióálló védõanyagként AA3xxx típusú Al¹Mn-ötvözet kompozíciót, vagy AA1xxx típusú tiszta alumíniumot vagy AA6xxx típusú Al¹Mg-Si-ötvözetet használunk, adott esetben cink adagolásával, és ezáltal hozzuk létre a több burkolatrétegû öntvényt, b) a több burkolatrétegû öntvényt az öntést követõen homogenizáljuk és/vagy elõmelegítjük, c) Al¹Si-alapú töltõötvözetet tartalmazó burkolatöntvényt öntünk, a burkolatöntvényt az öntést követõen homogenizáljuk és/vagy elõmelegítjük, és a burkolatöntvényt meleghengerlés útján hengerelt burkolattal bíró elemmé alakítjuk, továbbá d) a több burkolórétegû öntvényt és a meleghengerelt burkolattal bíró elemet egymásra helyezzük, és ezáltal hozzuk létre a rétegelt terméket. 9

10 HU T2 Int. Cl.: B32B 1/01

11 HU T2 Int. Cl.: B32B 1/01 11

12 Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest