JP2003268512A - 熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法とアルミニウム合金複合材 - Google Patents
熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法とアルミニウム合金複合材Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ろう付接合製品のブレージング材として用い
て、芯材などへのろう材の浸食を防止し、かつ加工性に
も優れた熱交換器用アルミニウム合金複合材とその製造
方法とを提供する。 【解決手段】 Ｓｉを０．０１〜１．０質量％（以下％
と略記する）、Ｆｅを０．１〜２．０％、Ｃｕを０．１
〜２．０％、Ｍｎを０．５〜２．０％、Ｔｉを０．２％
未満（０％を含む）含有し、残部がＡｌと不可避不純物
からなるアルミニウム合金芯材を５３０℃以上で１５時
間以上保持して均質化処理し、芯材の片面または両面に
Ａｌ−Ｓｉ系ろう材を合わせた後熱間圧延、冷間圧延を
行った後、中間焼鈍処理を行い完全に芯材を再結晶さ
せ、ついで１〜１０％の歪みを付与する熱交換器用アル
ミニウム合金複合材の製造方法とそれにより得られたア
ルミニウム合金複合材。
て、芯材などへのろう材の浸食を防止し、かつ加工性に
も優れた熱交換器用アルミニウム合金複合材とその製造
方法とを提供する。 【解決手段】 Ｓｉを０．０１〜１．０質量％（以下％
と略記する）、Ｆｅを０．１〜２．０％、Ｃｕを０．１
〜２．０％、Ｍｎを０．５〜２．０％、Ｔｉを０．２％
未満（０％を含む）含有し、残部がＡｌと不可避不純物
からなるアルミニウム合金芯材を５３０℃以上で１５時
間以上保持して均質化処理し、芯材の片面または両面に
Ａｌ−Ｓｉ系ろう材を合わせた後熱間圧延、冷間圧延を
行った後、中間焼鈍処理を行い完全に芯材を再結晶さ
せ、ついで１〜１０％の歪みを付与する熱交換器用アル
ミニウム合金複合材の製造方法とそれにより得られたア
ルミニウム合金複合材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は成形加工後組付けて
ろう付けされるろう付接合製品用アルミニウム合金複合
材に関するものである。さらに詳細には、熱交換器の積
層型エバポレータ及び積層型オイルクーラの流体通路を
形成する積層板、ラジエータのヘッダープレート等に使
用されるアルミニウム合金板等として好適な材料に関す
る。すなわち、成形加工性に優れ、ろう付に際しては芯
材へのろう拡散量が少なく、かつろうの流動性が良好で
あり、ろう付後の強度、耐食性、加工性に優れたアルミ
ニウム合金複合材に関するものである。
ろう付けされるろう付接合製品用アルミニウム合金複合
材に関するものである。さらに詳細には、熱交換器の積
層型エバポレータ及び積層型オイルクーラの流体通路を
形成する積層板、ラジエータのヘッダープレート等に使
用されるアルミニウム合金板等として好適な材料に関す
る。すなわち、成形加工性に優れ、ろう付に際しては芯
材へのろう拡散量が少なく、かつろうの流動性が良好で
あり、ろう付後の強度、耐食性、加工性に優れたアルミ
ニウム合金複合材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常の、エバポレータ、コンデンサなど
の熱交換器のコアは、例えば、図１に示すように、アル
ミニウム合金芯材の両面にろう材を被覆した複合材（ブ
レージングシート）を凹凸状にプレス成形加工し、この
凹凸状の冷媒通路形状体１の２枚を長さ方向の冷媒通路
２が形成されるように重ね合わせ、ろう付けして作製さ
れる。図中３はコルゲートフィン、４はろう付接合部、
５は上下方向の冷媒通路である。近年、軽量化に伴う材
料の板厚減少が進み、冷媒通路２を形成する熱交換器の
アルミニウム部材においては強度、耐食性及びろう付性
の向上が強く求められている。
の熱交換器のコアは、例えば、図１に示すように、アル
ミニウム合金芯材の両面にろう材を被覆した複合材（ブ
レージングシート）を凹凸状にプレス成形加工し、この
凹凸状の冷媒通路形状体１の２枚を長さ方向の冷媒通路
２が形成されるように重ね合わせ、ろう付けして作製さ
れる。図中３はコルゲートフィン、４はろう付接合部、
５は上下方向の冷媒通路である。近年、軽量化に伴う材
料の板厚減少が進み、冷媒通路２を形成する熱交換器の
アルミニウム部材においては強度、耐食性及びろう付性
の向上が強く求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記冷媒通路を形成す
るためのブレージングシートとしてのアルミニウム複合
材の芯材には、ろう付時の加熱で、ろう材がアルミニウ
ム合金芯材を侵食するろう拡散が発生する。ろう拡散は
ろう付部に供給されるべきろうの量を減らすことになる
ため、ろう切れや熱交換器としての耐圧強度の低下な
ど、ろう付不良が発生する。また、芯材のろう拡散部で
は、芯材がもつ本来の強度及び耐食性が大幅に低下する
ため、ろう付加熱後の熱交換器の性能が低下することに
なる。このようなろう拡散の抑制方法として、特開２０
００−０３８６３１にも示されるように、Ａｌ−Ｍｎ系
合金にＣｕやＦｅを適量添加した圧延材料に１〜５％の
予歪みを加えて、ろう付時の加熱で適正に再結晶させる
方法がある。しかしこの場合、歪みを加えるため加工硬
化が起こり、加工性が悪化し、成形時に割れが生じるな
どの問題を生じ、まだ満足しうるものではない。したが
って本発明の目的は、ろう付接合製品のブレージング材
として用いて、芯材などへのろう材の浸食を防止し、か
つ加工性にも優れた熱交換器用アルミニウム合金複合材
とその製造方法とを提供することを目的とする。
るためのブレージングシートとしてのアルミニウム複合
材の芯材には、ろう付時の加熱で、ろう材がアルミニウ
ム合金芯材を侵食するろう拡散が発生する。ろう拡散は
ろう付部に供給されるべきろうの量を減らすことになる
ため、ろう切れや熱交換器としての耐圧強度の低下な
ど、ろう付不良が発生する。また、芯材のろう拡散部で
は、芯材がもつ本来の強度及び耐食性が大幅に低下する
ため、ろう付加熱後の熱交換器の性能が低下することに
なる。このようなろう拡散の抑制方法として、特開２０
００−０３８６３１にも示されるように、Ａｌ−Ｍｎ系
合金にＣｕやＦｅを適量添加した圧延材料に１〜５％の
予歪みを加えて、ろう付時の加熱で適正に再結晶させる
方法がある。しかしこの場合、歪みを加えるため加工硬
化が起こり、加工性が悪化し、成形時に割れが生じるな
どの問題を生じ、まだ満足しうるものではない。したが
って本発明の目的は、ろう付接合製品のブレージング材
として用いて、芯材などへのろう材の浸食を防止し、か
つ加工性にも優れた熱交換器用アルミニウム合金複合材
とその製造方法とを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは芯
材などへのろうの侵食を防止し、かつ加工性にも優れた
材料を開発すべく鋭意研究を行い以下の知見を得た。す
なわち、Ａｌ−Ｍｎ系合金にＣｕやＦｅを適量添加した
合金芯材を均質化し、ろう材を合わせ圧延処理した材料
に予歪みを加えること、さらには必要に応じて、所定の
熱処理を施すことで芯材へのろうの侵食を抑制し、耐食
性、強度を確保したままかつ加工性を向上させることを
見出し本発明を完成させるに至った。
材などへのろうの侵食を防止し、かつ加工性にも優れた
材料を開発すべく鋭意研究を行い以下の知見を得た。す
なわち、Ａｌ−Ｍｎ系合金にＣｕやＦｅを適量添加した
合金芯材を均質化し、ろう材を合わせ圧延処理した材料
に予歪みを加えること、さらには必要に応じて、所定の
熱処理を施すことで芯材へのろうの侵食を抑制し、耐食
性、強度を確保したままかつ加工性を向上させることを
見出し本発明を完成させるに至った。
【０００５】すなわち本発明は（１）Ｓｉを０．０１〜
１．０質量％（以下％と略記する）、Ｆｅを０．１〜
２．０％、Ｃｕを０．１〜２．０％、Ｍｎを０．５〜
２．０％、Ｔｉを０．２％未満（０％を含む）含有し、
残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金芯
材を５３０℃以上で１５時間以上保持して均質化処理
し、芯材の片面または両面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材を合わ
せた後熱間圧延、冷間圧延を行った後、中間焼鈍処理を
行い完全に芯材を再結晶させ、ついで１〜１０％の歪み
を付与することを特徴とする熱交換器用アルミニウム合
金複合材の製造方法、（２）前記均質化処理が、５３０
℃以上で１５時間以上保持するのに代えて、５３０℃以
上、好ましくは５７０〜６２０℃、で２時間以上保持し
た後に冷却し、冷却途中の５００〜５６０℃で１時間以
上保持する処理であることを特徴とする（１）項記載の
熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法、（３）
中間焼鈍処理が、３２０〜４５０℃で１時間以上保持す
る処理であることを特徴とする（１）又は（２）項記載
の熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法、
（４）中間焼鈍処理が、３０℃／分以上で昇温し、３０
０〜５５０℃で１〜１８０秒間保持し、その後３０℃／
分以上で降温し冷却する処理であることを特徴とする
（１）又は（２）項記載の熱交換器用アルミニウム合金
複合材の製造方法、（５）１〜１０％の歪みを付与後、
熱処理を施すことを特徴とする（１）、（２）、（３）
又は（４）項記載の熱交換器用アルミニウム合金複合材
の製造方法、（６）１〜１０％の歪み付与後施す熱処理
が、２００〜３８０℃で１時間以上保持する処理である
ことを特徴とする（５）項記載の熱交換器用アルミニウ
ム合金複合材の製造方法、（７）１〜１０％の歪み付与
後施す熱処理が、３０℃／分以上で昇温し、２５０〜４
２０℃で１〜１８０秒間保持し、その後３０℃／分以上
で冷却する処理であることを特徴とする（５）項記載の
熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法、及び
（８）（１）〜（７）項に記載のいずれかの製造方法に
より製造されたことを特徴とする熱交換器用アルミニウ
ム合金複合材を提供するものである。
１．０質量％（以下％と略記する）、Ｆｅを０．１〜
２．０％、Ｃｕを０．１〜２．０％、Ｍｎを０．５〜
２．０％、Ｔｉを０．２％未満（０％を含む）含有し、
残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金芯
材を５３０℃以上で１５時間以上保持して均質化処理
し、芯材の片面または両面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材を合わ
せた後熱間圧延、冷間圧延を行った後、中間焼鈍処理を
行い完全に芯材を再結晶させ、ついで１〜１０％の歪み
を付与することを特徴とする熱交換器用アルミニウム合
金複合材の製造方法、（２）前記均質化処理が、５３０
℃以上で１５時間以上保持するのに代えて、５３０℃以
上、好ましくは５７０〜６２０℃、で２時間以上保持し
た後に冷却し、冷却途中の５００〜５６０℃で１時間以
上保持する処理であることを特徴とする（１）項記載の
熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法、（３）
中間焼鈍処理が、３２０〜４５０℃で１時間以上保持す
る処理であることを特徴とする（１）又は（２）項記載
の熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法、
（４）中間焼鈍処理が、３０℃／分以上で昇温し、３０
０〜５５０℃で１〜１８０秒間保持し、その後３０℃／
分以上で降温し冷却する処理であることを特徴とする
（１）又は（２）項記載の熱交換器用アルミニウム合金
複合材の製造方法、（５）１〜１０％の歪みを付与後、
熱処理を施すことを特徴とする（１）、（２）、（３）
又は（４）項記載の熱交換器用アルミニウム合金複合材
の製造方法、（６）１〜１０％の歪み付与後施す熱処理
が、２００〜３８０℃で１時間以上保持する処理である
ことを特徴とする（５）項記載の熱交換器用アルミニウ
ム合金複合材の製造方法、（７）１〜１０％の歪み付与
後施す熱処理が、３０℃／分以上で昇温し、２５０〜４
２０℃で１〜１８０秒間保持し、その後３０℃／分以上
で冷却する処理であることを特徴とする（５）項記載の
熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法、及び
（８）（１）〜（７）項に記載のいずれかの製造方法に
より製造されたことを特徴とする熱交換器用アルミニウ
ム合金複合材を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】まず、本発明の芯材の合金を構成
する成分元素について説明する。Ｓｉは、ろう拡散を抑
制しフィレットを形成するろうの量を多くするし、また
ろう付後の材料強度を高める作用を有しているので、
０．０１〜１．０質量％（以下％と略記する）含有す
る。下限値未満ではその効果は現れず、上限値を超える
とろう付温度でバーニングと呼ばれる溶融現象を生じる
恐れがある。Ｓｉの好ましい含有量は０．１〜０．６％
である。ＦｅおよびＣｕは強度向上と再結晶促進に効果
がある。ろう付加熱時に、ろう材が侵食を開始する直前
までに再結晶を完了させて、ろうの侵食を抑制する。Ｆ
ｅの含有量を０．１〜２．０％に規定する理由は、下限
値未満ではその効果が十分得られず、上限値を超えると
耐食性が低下するためである。Ｆｅの好ましい含有量は
０．１〜１．１％、さらに好ましくは０．２〜０．８％
である。
する成分元素について説明する。Ｓｉは、ろう拡散を抑
制しフィレットを形成するろうの量を多くするし、また
ろう付後の材料強度を高める作用を有しているので、
０．０１〜１．０質量％（以下％と略記する）含有す
る。下限値未満ではその効果は現れず、上限値を超える
とろう付温度でバーニングと呼ばれる溶融現象を生じる
恐れがある。Ｓｉの好ましい含有量は０．１〜０．６％
である。ＦｅおよびＣｕは強度向上と再結晶促進に効果
がある。ろう付加熱時に、ろう材が侵食を開始する直前
までに再結晶を完了させて、ろうの侵食を抑制する。Ｆ
ｅの含有量を０．１〜２．０％に規定する理由は、下限
値未満ではその効果が十分得られず、上限値を超えると
耐食性が低下するためである。Ｆｅの好ましい含有量は
０．１〜１．１％、さらに好ましくは０．２〜０．８％
である。
【０００７】Ｃｕの含有量を０．１〜２．０％に規定す
る理由は、下限値未満ではその効果が十分に得られず、
上限値を超えると母材（マトリックス）が溶融する恐れ
があるためである。Ｃｕの望ましい含有量は、０．１〜
１．１％、さらに好ましくは０．２〜０．８％である。
Ｃｕには、ろうの侵食を促進させる作用があるが、Ｆｅ
を同時添加することによりその侵食作用が抑制される。
Ｍｎはろう付時にアルミマトリックスに固溶して強度向
上に寄与する。その含有量を０．５〜２．０％に規定す
る理由は、０．５％未満ではその効果が十分に得られ
ず、２．０％を超えると圧延加工性や成形加工性などが
低下するためである。Ｍｎの特に好ましい含有量は０．
９〜１．６％である。Ｔｉは耐食性向上に寄与する。そ
の含有量を０．２％未満（０％を含む）に規定する理由
は、０．２％以上になるとろう付け時の芯材（アルミニ
ウム合金）の再結晶が抑制されるためである。
る理由は、下限値未満ではその効果が十分に得られず、
上限値を超えると母材（マトリックス）が溶融する恐れ
があるためである。Ｃｕの望ましい含有量は、０．１〜
１．１％、さらに好ましくは０．２〜０．８％である。
Ｃｕには、ろうの侵食を促進させる作用があるが、Ｆｅ
を同時添加することによりその侵食作用が抑制される。
Ｍｎはろう付時にアルミマトリックスに固溶して強度向
上に寄与する。その含有量を０．５〜２．０％に規定す
る理由は、０．５％未満ではその効果が十分に得られ
ず、２．０％を超えると圧延加工性や成形加工性などが
低下するためである。Ｍｎの特に好ましい含有量は０．
９〜１．６％である。Ｔｉは耐食性向上に寄与する。そ
の含有量を０．２％未満（０％を含む）に規定する理由
は、０．２％以上になるとろう付け時の芯材（アルミニ
ウム合金）の再結晶が抑制されるためである。
【０００８】次に、本発明の均質化処理の条件を規定し
た理由を説明する。ろう付加熱時に発生する芯材へのろ
う拡散は、ろうが溶融する時の芯材の結晶粒界あるいは
亜結晶粒界に沿って進行する。ブレージングシートが完
全に焼鈍されている材料の場合は、ろう付け加熱時に芯
材の再結晶は起こらないため、ろう拡散は芯材の結晶粒
界に沿って起こる。したがって、芯材の結晶粒度が細か
いほどろう拡散は発生しやすく、ろう拡散の発生しやす
さについては予測が容易である。一方、ブレージングシ
ートが成形加工により芯材に歪みが加えられた場合、ろ
う付け加熱時に再結晶粒界あるいは、亜結晶粒界が存在
するため部分再結晶が起こる。このとき、再結晶の挙動
は芯材中の析出物分布状況に影響されるため、析出物の
分布状態が異なるとろう拡散の発生状況は大きく変化
し、ろう付け加熱後の強度及び耐食性などの特性がばら
つく原因となるのである。このようなろう拡散のばらつ
きを低減するためには芯材の均質化処理を十分に行い、
析出物の分布を安定化するのが効果的である。
た理由を説明する。ろう付加熱時に発生する芯材へのろ
う拡散は、ろうが溶融する時の芯材の結晶粒界あるいは
亜結晶粒界に沿って進行する。ブレージングシートが完
全に焼鈍されている材料の場合は、ろう付け加熱時に芯
材の再結晶は起こらないため、ろう拡散は芯材の結晶粒
界に沿って起こる。したがって、芯材の結晶粒度が細か
いほどろう拡散は発生しやすく、ろう拡散の発生しやす
さについては予測が容易である。一方、ブレージングシ
ートが成形加工により芯材に歪みが加えられた場合、ろ
う付け加熱時に再結晶粒界あるいは、亜結晶粒界が存在
するため部分再結晶が起こる。このとき、再結晶の挙動
は芯材中の析出物分布状況に影響されるため、析出物の
分布状態が異なるとろう拡散の発生状況は大きく変化
し、ろう付け加熱後の強度及び耐食性などの特性がばら
つく原因となるのである。このようなろう拡散のばらつ
きを低減するためには芯材の均質化処理を十分に行い、
析出物の分布を安定化するのが効果的である。
【０００９】均質化条件としては、５３０℃以上で１５
時間以上保持して均質化処理をすることが好ましく、鋳
造時の冷却過程で発生した析出物を固溶させて芯材の組
織を安定化させることが可能である。なお、温度の上限
については、芯材が溶融を起こさない範囲で制御する必
要がある。また時間の下限については、それ以下である
と析出物の固溶が不十分な場合があり、ろう付時のろう
拡散発生の一要因となる。時間の上限についても芯材が
溶融を起こさない範囲で制御する必要があり、特に制限
はないが、経済的に可能な範囲で行うのがよい。また、
上記の均質化処理の保持時間は昇温中のアルミニウム合
金芯材が５３０℃を超えた時より起算し、降温中のアル
ミニウム合金芯材が５３０℃以下となるまでの時間を意
味する。さらに、ろう拡散がより少ない材料を得るため
に、均質化処理の条件を５３０℃以上の温度で、２時間
以上、好ましくは１５時間以上、より好ましくは５７０
〜６２０℃に２時間以上保持した後に冷却し、冷却途中
の５００〜５６０℃の温度で１時間以上保持することが
有効である。５３０℃以上、好ましくは５７０〜６２０
℃では芯材の析出物の固溶が進み、冷却途中５００〜５
６０℃で保持することにより析出が促進される。このよ
うにして、芯材の組織がより安定化し、ろう付け加熱時
のろう拡散発生を抑えることができる。
時間以上保持して均質化処理をすることが好ましく、鋳
造時の冷却過程で発生した析出物を固溶させて芯材の組
織を安定化させることが可能である。なお、温度の上限
については、芯材が溶融を起こさない範囲で制御する必
要がある。また時間の下限については、それ以下である
と析出物の固溶が不十分な場合があり、ろう付時のろう
拡散発生の一要因となる。時間の上限についても芯材が
溶融を起こさない範囲で制御する必要があり、特に制限
はないが、経済的に可能な範囲で行うのがよい。また、
上記の均質化処理の保持時間は昇温中のアルミニウム合
金芯材が５３０℃を超えた時より起算し、降温中のアル
ミニウム合金芯材が５３０℃以下となるまでの時間を意
味する。さらに、ろう拡散がより少ない材料を得るため
に、均質化処理の条件を５３０℃以上の温度で、２時間
以上、好ましくは１５時間以上、より好ましくは５７０
〜６２０℃に２時間以上保持した後に冷却し、冷却途中
の５００〜５６０℃の温度で１時間以上保持することが
有効である。５３０℃以上、好ましくは５７０〜６２０
℃では芯材の析出物の固溶が進み、冷却途中５００〜５
６０℃で保持することにより析出が促進される。このよ
うにして、芯材の組織がより安定化し、ろう付け加熱時
のろう拡散発生を抑えることができる。
【００１０】本発明による材料は、熱交換器用材料とし
てろう付前の成形加工性が必要とされるため、中間焼鈍
においては芯材が完全に再結晶されなければならない。
そのため、中間焼鈍の条件を３２０〜４５０℃で１時間
以上保持とするのが好ましい。中間焼鈍において、温度
が低すぎたり、また時間が短かすぎたりすると、再結晶
が不完全になる可能性がある。また、ただし、焼鈍温度
４５０℃以上は不経済であるとともに、結晶粒が粗大に
成長し成形加工性を低下させることがある。さらに成形
加工性を向上させるために、中間焼鈍の条件を、３０℃
／分以上で昇温し、３００〜５５０℃で１〜１８０秒間
保持した後、３０℃／分以上で冷却するとするのが好ま
しい。このことにより、芯材用アルミニウム合金材の再
結晶粒がより均一で細かくなり、加工性が確保される。
昇温速度と降温速度のいずれかが遅すぎてもまた保持温
度が高すぎてもまた保持時間が長すぎてもアルミニウム
合金材の結晶粒は粗大に成長するため好ましくない。保
持温度が低すぎたり、保持時間が短すぎると焼鈍中の再
結晶が不完全となるため好ましくない。
てろう付前の成形加工性が必要とされるため、中間焼鈍
においては芯材が完全に再結晶されなければならない。
そのため、中間焼鈍の条件を３２０〜４５０℃で１時間
以上保持とするのが好ましい。中間焼鈍において、温度
が低すぎたり、また時間が短かすぎたりすると、再結晶
が不完全になる可能性がある。また、ただし、焼鈍温度
４５０℃以上は不経済であるとともに、結晶粒が粗大に
成長し成形加工性を低下させることがある。さらに成形
加工性を向上させるために、中間焼鈍の条件を、３０℃
／分以上で昇温し、３００〜５５０℃で１〜１８０秒間
保持した後、３０℃／分以上で冷却するとするのが好ま
しい。このことにより、芯材用アルミニウム合金材の再
結晶粒がより均一で細かくなり、加工性が確保される。
昇温速度と降温速度のいずれかが遅すぎてもまた保持温
度が高すぎてもまた保持時間が長すぎてもアルミニウム
合金材の結晶粒は粗大に成長するため好ましくない。保
持温度が低すぎたり、保持時間が短すぎると焼鈍中の再
結晶が不完全となるため好ましくない。
【００１１】完全に再結晶した芯材からなるブレージン
グシートを成形すると、特定の加工歪が付与された部分
で不安定なろう拡散が発生する。Ａｌ−Ｍｎ系合金から
なる芯材では、前記ろう拡散が発生する歪み量は０〜１
％未満の間に存在することが確認された。一方、１％以
上の歪み量を加えてろう付け加熱すると、芯材はろう材
が溶融する以前の低温域で再結晶を完了するため、結果
としてろう付け時のろう拡散は発生しない。そこで、ブ
レージングシートにろう拡散が発生する歪み量を超えた
１％以上の加工歪みを予め付与することで、その後の成
形およびろう付加熱でろう拡散が少ない材料を得ること
ができる。付与する歪み量が１％未満では加工歪の低い
部分でろう拡散が発生する。また、付与する歪み量が１
０％を超えると材料の成形加工性が低下するため好まし
くない。さらに、熱交換器の中にはエバポレータ用プレ
ート材のように厳しい加工性の要求されるものがある。
そこで、このような用途に対応するには前述の歪みを付
与した後、必要に応じて熱処理を施すことができる。特
に付与する歪み量が１〜３％の場合には、歪み付与後の
熱処理を必ずしも行う必要はない。但し、歪み付与後の
熱処理を行わない場合、中間焼鈍条件は、３０℃／分以
上で昇温し、３００〜５５０℃で１〜１８０秒間保持し
た後、３０℃／分以上で降温し冷却する方法で行うこと
が好ましい。一方、付与する歪み量が３〜１０％の場合
には、歪み付与後の熱処理を行うのが特に好ましい。
グシートを成形すると、特定の加工歪が付与された部分
で不安定なろう拡散が発生する。Ａｌ−Ｍｎ系合金から
なる芯材では、前記ろう拡散が発生する歪み量は０〜１
％未満の間に存在することが確認された。一方、１％以
上の歪み量を加えてろう付け加熱すると、芯材はろう材
が溶融する以前の低温域で再結晶を完了するため、結果
としてろう付け時のろう拡散は発生しない。そこで、ブ
レージングシートにろう拡散が発生する歪み量を超えた
１％以上の加工歪みを予め付与することで、その後の成
形およびろう付加熱でろう拡散が少ない材料を得ること
ができる。付与する歪み量が１％未満では加工歪の低い
部分でろう拡散が発生する。また、付与する歪み量が１
０％を超えると材料の成形加工性が低下するため好まし
くない。さらに、熱交換器の中にはエバポレータ用プレ
ート材のように厳しい加工性の要求されるものがある。
そこで、このような用途に対応するには前述の歪みを付
与した後、必要に応じて熱処理を施すことができる。特
に付与する歪み量が１〜３％の場合には、歪み付与後の
熱処理を必ずしも行う必要はない。但し、歪み付与後の
熱処理を行わない場合、中間焼鈍条件は、３０℃／分以
上で昇温し、３００〜５５０℃で１〜１８０秒間保持し
た後、３０℃／分以上で降温し冷却する方法で行うこと
が好ましい。一方、付与する歪み量が３〜１０％の場合
には、歪み付与後の熱処理を行うのが特に好ましい。
【００１２】この歪み付与後の熱処理条件は、具体的に
は２００〜３８０℃の温度で１時間以上保持する熱処理
をする、あるいは３０℃／分以上で昇温し、２５０〜４
２０℃で１〜１８０秒間保持し、その後３０℃／分以上
の降温速度で冷却処理をするなどの方法が加工性を向上
させる上で好ましい。これらの範囲外の熱処理条件では
加工性の改善が顕著ではないことがある。本発明の製造
方法によるアルミニウム合金複合材は、エバポレータ、
ラジエータなどの熱交換器の冷媒通路管などのほか、ヘ
ッダープレートやタンクなどにも使用できる。この他、
ヒーターチューブやコンデンサチューブなどにも使用で
き、その他本発明の目的と同様であり、好ましくは板厚
が０．６ｍｍ以下ならばいかなる部材としても使用でき
る。
は２００〜３８０℃の温度で１時間以上保持する熱処理
をする、あるいは３０℃／分以上で昇温し、２５０〜４
２０℃で１〜１８０秒間保持し、その後３０℃／分以上
の降温速度で冷却処理をするなどの方法が加工性を向上
させる上で好ましい。これらの範囲外の熱処理条件では
加工性の改善が顕著ではないことがある。本発明の製造
方法によるアルミニウム合金複合材は、エバポレータ、
ラジエータなどの熱交換器の冷媒通路管などのほか、ヘ
ッダープレートやタンクなどにも使用できる。この他、
ヒーターチューブやコンデンサチューブなどにも使用で
き、その他本発明の目的と同様であり、好ましくは板厚
が０．６ｍｍ以下ならばいかなる部材としても使用でき
る。
【００１３】
【実施例】以下実施例及び比較例に基づいて本発明をさ
らに詳細に説明する。芯材として、０．２５％Ｓｉ、
０．５％Ｆｅ、０.１５％Ｃｕ、１．１％Ｍｎ、残部Ａ
ｌの組成をもつアルミニウム合金、ろう材としてＪＩＳ
４０４５合金を金型鋳造により鋳造した。芯材は表１
に示す温度と保持時間の条件で均質化処理を行い、面削
で厚さ４０ｍｍとした。ろう材は鋳塊を面削、熱間圧延
後、芯材の両面に片側のクラッド率１０％で合わせた。
前記合わせ材を５００℃まで加熱した後、３．５ｍｍま
で熱間圧延し、さらに冷間圧延により厚さ０．５ｍｍの
３層クラッド材とした。上記の冷間圧延材を表１のよう
な中間焼鈍を施して調質Ｏ材とした。さらに、テンショ
ンレベラーにより表１の加工率の歪みを付与して、予歪
み材を作製した。
らに詳細に説明する。芯材として、０．２５％Ｓｉ、
０．５％Ｆｅ、０.１５％Ｃｕ、１．１％Ｍｎ、残部Ａ
ｌの組成をもつアルミニウム合金、ろう材としてＪＩＳ
４０４５合金を金型鋳造により鋳造した。芯材は表１
に示す温度と保持時間の条件で均質化処理を行い、面削
で厚さ４０ｍｍとした。ろう材は鋳塊を面削、熱間圧延
後、芯材の両面に片側のクラッド率１０％で合わせた。
前記合わせ材を５００℃まで加熱した後、３．５ｍｍま
で熱間圧延し、さらに冷間圧延により厚さ０．５ｍｍの
３層クラッド材とした。上記の冷間圧延材を表１のよう
な中間焼鈍を施して調質Ｏ材とした。さらに、テンショ
ンレベラーにより表１の加工率の歪みを付与して、予歪
み材を作製した。
【００１４】先ず、各々の材料について成形性を評価す
るため、エリクセン試験を行い材料に亀裂が発生するま
での高さを測定した。また、図１の１のような冷媒通路
形状体に成形加工し（加工度０〜１５％）、成形加工性
を試験した。その結果を表１に併記する。また、成形加
工した冷媒通路形状体を、２枚を重ね合わせてろう付け
加熱を行い、図１の２と同様の冷媒通路を有する冷媒通
路管を作製した。ろう付けは、フッ化物系フラックスを
塗布した後、不活性ガス雰囲気中において６００℃で５
分の条件で行った。上記の冷媒通路管の断面よりろう拡
散の状態を観察した。さらに、冷媒通路管に対して腐食
試験を実施し、腐食試験後の孔食深さを測定した。腐食
試験は５％ＮａＣｌ水を４時間噴霧（４０℃，９８％Ｒ
Ｈ）→４時間乾燥（５５℃，３０％ＲＨ）→４時間湿潤
（５０℃，９８％ＲＨ）のサイクルを１ヶ月繰り返して
行った。結果を表１に併記する。
るため、エリクセン試験を行い材料に亀裂が発生するま
での高さを測定した。また、図１の１のような冷媒通路
形状体に成形加工し（加工度０〜１５％）、成形加工性
を試験した。その結果を表１に併記する。また、成形加
工した冷媒通路形状体を、２枚を重ね合わせてろう付け
加熱を行い、図１の２と同様の冷媒通路を有する冷媒通
路管を作製した。ろう付けは、フッ化物系フラックスを
塗布した後、不活性ガス雰囲気中において６００℃で５
分の条件で行った。上記の冷媒通路管の断面よりろう拡
散の状態を観察した。さらに、冷媒通路管に対して腐食
試験を実施し、腐食試験後の孔食深さを測定した。腐食
試験は５％ＮａＣｌ水を４時間噴霧（４０℃，９８％Ｒ
Ｈ）→４時間乾燥（５５℃，３０％ＲＨ）→４時間湿潤
（５０℃，９８％ＲＨ）のサイクルを１ヶ月繰り返して
行った。結果を表１に併記する。
【００１５】
【表１】
【００１６】表１から明らかなように、本発明の条件で
製造した材料Ｎｏ．３〜１５はいずれもろうの侵食が少
なく、腐食試験後の孔食深さも浅く、良好な耐食性を示
した。また、Ｎｏ．１，２，１６〜２８は均質化処理の
冷却途中で５４０℃で２時間保持したため、ろう侵食は
ほとんど見られず、耐食性も優れた結果となった。さら
に、Ｎｏ．３〜２８はひずみ付与後に仕上げ焼鈍を行う
ことでさらに成形性が良好なものとなり、成形加工によ
る割れの発生も見られなかった。一方、本発明以外の条
件で均質化処理をして製造した比較例１〜比較例３は加
工度が低い部分でろうの侵食が観察され、腐食試験でも
貫通孔食が発生した。比較例４は歪を付与していないた
め、ろうの侵食が観察され腐食試験で貫通孔食が発生し
た。比較例５は歪付与の加工率が本発明の条件よりも高
いため、冷媒通路形状体に成形する際に割れが発生し
た。
製造した材料Ｎｏ．３〜１５はいずれもろうの侵食が少
なく、腐食試験後の孔食深さも浅く、良好な耐食性を示
した。また、Ｎｏ．１，２，１６〜２８は均質化処理の
冷却途中で５４０℃で２時間保持したため、ろう侵食は
ほとんど見られず、耐食性も優れた結果となった。さら
に、Ｎｏ．３〜２８はひずみ付与後に仕上げ焼鈍を行う
ことでさらに成形性が良好なものとなり、成形加工によ
る割れの発生も見られなかった。一方、本発明以外の条
件で均質化処理をして製造した比較例１〜比較例３は加
工度が低い部分でろうの侵食が観察され、腐食試験でも
貫通孔食が発生した。比較例４は歪を付与していないた
め、ろうの侵食が観察され腐食試験で貫通孔食が発生し
た。比較例５は歪付与の加工率が本発明の条件よりも高
いため、冷媒通路形状体に成形する際に割れが発生し
た。
【００１７】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の製造方法
により製造したアルミニウム合金複合材は、いずれの加
工度においても、ろう拡散が少なく、優れた耐食性と高
強度を有する材料となる。また、熱処理条件を制御する
ことで、歪み付与による加工性の低下を防げるため、成
形加工が容易な材料となる。したがって、熱交換器用材
料として使用することで、長期にわたる信頼性を確保で
きるなど、工業上顕著な効果を奏する。
により製造したアルミニウム合金複合材は、いずれの加
工度においても、ろう拡散が少なく、優れた耐食性と高
強度を有する材料となる。また、熱処理条件を制御する
ことで、歪み付与による加工性の低下を防げるため、成
形加工が容易な材料となる。したがって、熱交換器用材
料として使用することで、長期にわたる信頼性を確保で
きるなど、工業上顕著な効果を奏する。
【図１】自動車用熱交換器（ラジエーター）の部分斜視
説明図である。
説明図である。
１ ブレージングシートより成形した冷媒を長さ方向に
通す冷媒通路形状体 ２ 長さ方向の冷媒通路 ３ コルゲートフィン ４ 接合部（平坦部） ５ 上下方向の冷媒通路
通す冷媒通路形状体 ２ 長さ方向の冷媒通路 ３ コルゲートフィン ４ 接合部（平坦部） ５ 上下方向の冷媒通路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｆ 1/00 Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３０Ｍ
６４０ ６４０Ａ
６５１ ６５１Ａ
６８２ ６８２
６８３ ６８３
６８５ ６８５Ｚ
６８６ ６８６Ｂ
６９１ ６９１Ａ
６９１Ｂ
６９１Ｃ
６９２ ６９２Ａ
６９３ ６９３Ａ
６９３Ｂ
６９４ ６９４Ａ
(72)発明者 土公 武宜
東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古
河電気工業株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｓｉを０．０１〜１．０質量％（以下％
と略記する）、Ｆｅを０．１〜２．０％、Ｃｕを０．１
〜２．０％、Ｍｎを０．５〜２．０％、Ｔｉを０．２％
未満（０％を含む）含有し、残部がＡｌと不可避不純物
からなるアルミニウム合金芯材を５３０℃以上で１５時
間以上保持して均質化処理し、芯材の片面または両面に
Ａｌ−Ｓｉ系ろう材を合わせた後熱間圧延、冷間圧延を
行った後、中間焼鈍処理を行い完全に芯材を再結晶さ
せ、ついで１〜１０％の歪みを付与することを特徴とす
る熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法。 - 【請求項２】 前記均質化処理が、５３０℃以上で１５
時間以上保持するのに代えて、５３０℃以上で２時間以
上保持した後に冷却し、冷却途中の５００〜５６０℃で
１時間以上保持する処理であることを特徴とする請求項
１記載の熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方
法。 - 【請求項３】 中間焼鈍処理が、３２０〜４５０℃で１
時間以上保持する処理であることを特徴とする請求項１
又は２記載の熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造
方法。 - 【請求項４】 中間焼鈍処理が、３０℃／分以上で昇温
し、３００〜５５０℃で１〜１８０秒間保持し、その後
３０℃／分以上で降温し冷却する処理であることを特徴
とする請求項１又は２記載の熱交換器用アルミニウム合
金複合材の製造方法。 - 【請求項５】 １〜１０％の歪みを付与後、熱処理を施
すことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の熱交
換器用アルミニウム合金複合材の製造方法。 - 【請求項６】 １〜１０％の歪み付与後施す熱処理が、
２００〜３８０℃で１時間以上保持する処理であること
を特徴とする請求項５記載の熱交換器用アルミニウム合
金複合材の製造方法。 - 【請求項７】 １〜１０％の歪み付与後施す熱処理が、
３０℃／分以上で昇温し、２５０〜４２０℃で１〜１８
０秒間保持し、その後３０℃／分以上で冷却する処理で
あることを特徴とする請求項５記載の熱交換器用アルミ
ニウム合金複合材の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７に記載のいずれかの製造方
法により製造されたことを特徴とする熱交換器用アルミ
ニウム合金複合材。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002064398A JP4053793B2 (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法とアルミニウム合金複合材 |
| EP03710263A EP1484425B1 (en) | 2002-03-08 | 2003-03-06 | Method for producing aluminum alloy composite material for heat exchanger |
| CNB2006101517275A CN100425726C (zh) | 2002-03-08 | 2003-03-06 | 热交换器用铝合金复合材料的制造方法和铝合金复合材料 |
| KR1020047014016A KR100955159B1 (ko) | 2002-03-08 | 2003-03-06 | 열교환기용 알루미늄합금 복합재의 제조방법 |
| CNB038050331A CN1321217C (zh) | 2002-03-08 | 2003-03-06 | 热交换器用铝合金复合材料的制造方法和铝合金复合材料 |
| PCT/JP2003/002652 WO2003076677A1 (fr) | 2002-03-08 | 2003-03-06 | Procede de production d'un materiau composite en alliage d'aluminium pour un echangeur thermique et materiau composite en alliage d'aluminium |
| DE60329170T DE60329170D1 (de) | 2002-03-08 | 2003-03-06 | Verfahren zur herstellung eines aluminiumlegierungsverbundwerkstoffs für wärmetauscher |
| US10/934,783 US20050067066A1 (en) | 2002-03-08 | 2004-09-07 | Method for producing an aluminum alloy composite material for a heat exchanger, and aluminum alloy composite material |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002064398A JP4053793B2 (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法とアルミニウム合金複合材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003268512A true JP2003268512A (ja) | 2003-09-25 |
| JP4053793B2 JP4053793B2 (ja) | 2008-02-27 |
Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002064398A Expired - Fee Related JP4053793B2 (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 熱交換器用アルミニウム合金複合材の製造方法とアルミニウム合金複合材 |
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| CN (2) | CN1321217C (ja) |
| DE (1) | DE60329170D1 (ja) |
| WO (1) | WO2003076677A1 (ja) |
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| JP2008517152A (ja) * | 2004-10-19 | 2008-05-22 | アレリス、アルミナム、コブレンツ、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング | アルミニウム合金ろう付けシートおよび軽量のろう付けした熱交換機組立品の製造方法 |
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| EP1992441B8 (en) | 2005-12-09 | 2012-12-26 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method of manufacturing a clad material |
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| JP4842040B2 (ja) | 2006-07-25 | 2011-12-21 | 富士通株式会社 | 電子機器 |
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