[发明专利]Al-Mn铝合金制成的机械强度提高的挤压产品

说明书

技术领域

本发明涉及Al-Mn铝合金(按照铝协会(Aluminum Association)的命名规范为3000系)制成的机械强度提高的挤压产品(produit filé)，尤其涉及主要用于汽车结构中的管道或者热交换器的管子。

背景技术

目前，在法国出售的车辆中，四分之三设置有空气调节设备。到2020年，十分之九的车辆要进行空气调节。汽车的空气调节设备对气候变化有着不可忽略的影响，这主要有两个原因。第一个原因是它导致燃料的过量消耗。这在很大程度上取决于车辆类型以及如何使用空调，但据估计平均可达耗油量的7％。第二个原因与致冷剂的损耗有关。目前通常使用的致冷剂(HFC-R134a、CH2FCF3)对温室效应的影响比等质量的二氧化碳(CO2)高出约一千四百倍，通常认为，每辆车每年泄漏致冷循环的内容物(约900g)的三分之一。

当前许多研究致力于将空气调节系统中的氢氟烃(HFC)替换为CO2。虽然CO2也是一种温室效应气体，但它的影响要比HFC小很多，这就能够减小与泄漏有关的排放危害。

使用CO2作为致冷气体的空气调节器的运行是基于对气体进行压缩和减压。压缩机将CO2压缩至高压状态，然后其通过气体冷却器(通常称为冷凝器，但是在这里，当致冷剂为CO2时不发生冷凝)，然后进入内部热交换器(这样即可与低压区进行热交换)。总是气体的CO2于是流进降压器，从降压器中流出液体，这就使得能够通过流经蒸发器使驾驶室降温。随后低压气体逐渐积累，然后在内部热交换器中流通，并返回压缩机进行新的循环。可利用铝制的挤压产品来制造热交换器(气体冷却器、蒸发器)并且/或者制备可使致冷剂在致冷回路的不同部件之间流通的管道。

由于CO2必须采用很高的压力，所以将其用作致冷剂是很困难的。实际上，与HFC-134a相比，CO2的临界温度更低而临界压强更高，这使得空气调节系统要在比目前使用的更高的压强和温度下运行，而不管是在回路的高压部分还是低压部分中。因此，在空气调节回路中使用的材料应该比目前的材料更加坚固，同时在制造、成形、组装和抗腐蚀性方面保持至少等同的性能。为了实现良好的致冷效果，需要将CO2压缩至大约100至200巴的强压。因此，为了能够将CO2用作致冷剂，管道应该承受130-170℃的高温下200巴的工作压强，这比目前的条件高：大约5巴/60℃。

已经提出一些合金用于制备将CO2用作致冷气体的空气调节系统的热交换器(气体冷却器、蒸发器)的平直管。

JP 2005-068557描述了一种合金，其组成为(重量％)Mn：0.8-2，Cu：0.22-0.6，Ti：0.01-0.2，Fe：0.01-0.4，Zn≤0.2，Sn≤0.018，In≤0.02。

JP 2007-070699描述了一种合金，其组成为(重量％)Si：0.31-0.7，Fe：0.3-0.6，Mn：0.01-0.4，以及任选地Ti 0.01-0.3，Zr 0.05-0.3，Cr0.05-0.3。

这些合金似乎不能达到某些所需的硬度性能，特别是当用作管道系统中的管时。

另外，已知多种3XXX系合金可用于制造利用常规致冷气体的空气调节设备中的管子。

Reynolds Metals的专利申请WO 97/46726涉及一种标号为X3030的合金，其组成为(重量％)Mn：0.1-0.5，Cu＜0.03，Mg＜0.01，Zn：0.06-1.0，Si：0.05-0.12，Fe＜0.50，Ti：0.03-0.30，Cr＜0.50，余量为铝。添加Zn和Ti有助于改善抗腐蚀性。Cr优选保持在0.20％以下。

同一公司的专利申请WO 99/18250涉及一种标号为X3020的合金，该合金通过添加Mg(最高1％)和Zr(最高0.30％)而具有比X3030更加优良的可成型性。Cr优选保持在0.02％以下，甚至0.01％以下，Ti优选保持在0.12％以上，Zn优选保持在0.1％以上。

Norsk Hydro的专利申请WO 00/50656涉及一种合金，其组成为Si：0.05-0.15，Fe：0.06-0.35，Cu＜0.10，Mn：0.01-1.0，Mg：0.02-0.60，Cr＜0.25，Zn：0.05-0.70，Ti＜0.25，Zr＜0.20。Cr优选保持在0.15％以下，并且仅出于重复利用其他合金制品废料的考虑才被允许。Zn优选保持在0.1％以上。