JP2004218045A

JP2004218045A - Aluminum alloy clad material for heat exchanger

Info

Publication number: JP2004218045A
Application number: JP2003009702A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Tanaka; 宏和田中; Yoshifusa Shoji; 美房正路
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: JP3968026B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aluminum alloy clad material which has superior formability, brazing property and corrosion resistance, and is suitably used for materials of a tube, a plate and piping in a heat exchanger made of an aluminum alloy, particularly in an automotive heat exchanger. <P>SOLUTION: The clad material of the aluminum alloy has brazing filler materials of an Al-Si alloy each cladded on both surfaces of a core material. The core material comprises 0.7-2.0% Si, 0.5-1.0% Fe, 0.8-1.8% Mn, 0.02-0.3% Cr, 0.02-0.3% Zr and the balance Al with impurities. The brazing filler material comprises 6-13% Si and the balance Al with impurities, or 6-13% Si, 0.5-5.0% Zn and the balance Al with impurities. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、不活性ガス雰囲気中でフッ化物フラックスを用いたろう付けによって、エバポレータ、コンデンサ、ラジエータ、ヒータコア、オイルクーラ、インタークーラ等のアルミニウム製熱交換器を製造するに際し、その構造部材であるチューブ材やプレート材として好適なアルミニウム合金クラッド材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用熱交換器のエバポレータ、コンデンサ、ラジエータ、ヒーターコア、オイルクーラ、インタークーラ等のプレート材は、プレス加工や曲げ加工等を経た後、ろう付け接合され、チューブ材は、ロールフォーミング加工を経た後、溶接またはろう付け接合される。
【０００３】
従来、プレート材やチューブ材としては、ＪＩＳＡ３００３などのＡｌ−Ｍｎ系合金を芯材とし、この芯材にＡｌ−Ｓｉ合金ろう材をクラッドした材料が用いられているが、近年における熱交換器の軽量化の要請から部材の薄肉化がますます進行しており、芯材についても、ＪＩＳＡ３００３合金に対して、強度向上のためにＣｕの添加が行われている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、高強度の芯材を用いたクラッド材においては、プレス加工、曲げ加工あるいはロールフォーミング加工時にスプリングバックにより所定の寸法精度が得られない等の問題がある。また、芯材への多量のＣｕの添加は融点を低下させ、ろう付け加熱時にエロージョンなどのろう付け不良が生じ易くなり、ろう付け不良率の増加により製造コストを高める要因となっている。
【０００５】
さらに、芯材のＣｕは芯材の自己耐食性を低下させる。ろう材に犠牲陽極効果を付与する手法として、ろう材にＺｎを添加した場合には、ろう付け加熱中に芯材のＣｕがろう材中に拡散するため、ろう材の電位が犠牲陽極効果を発揮し得るほど十分に卑にはならず、ろう材の犠牲陽極効果が得られない。また、ろう付け加熱中にろう材のＺｎが芯材中に拡散してＺｎの濃度勾配が形成され、その結果板厚方向に電位勾配が形成されるが、芯材にＣｕが存在すると電位勾配が打ち消されてしまい、Ｚｎによる犠牲陽極効果を得ることができないという問題もあり、芯材にＣｕが添加されているクラッド材では十分な耐食性の向上が期待できない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−２１２３３号公報（請求項１）
【特許文献２】
特開平８−１３４５４７公報（請求項１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、チューブ材やプレート材用のクラッド材について、プレス加工、曲げ加工やロールフォーミング時のスプリングバックの低減、ろう付け性、耐食性の向上を達成するための芯材および犠牲陽極材の組成の組合わせについて多角的に試験、検討を加えた結果、芯材にＣｕを添加することなく多量のＳｉ、Ｆｅを添加することにより芯材中にＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物を多量に晶出させて、芯材中のＳｉやＭｎの固溶度を低下させることにより、加工時のスプリングバック量が低減し、成形性が向上することを見出した。
【０００８】
また、芯材にＦｅを添加することにより芯材マトリックス中にＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物が多数晶出し、該化合物が腐食の起点となるため腐食形態が全面腐食型となり、孔食の発生が抑制されて板厚方法への腐食の進行が遅くなること、ろう材にＺｎを添加することにより、ろう材が犠牲陽極材として有効に作用するとともに、ろう材のＺｎがろう付け加熱中に芯材中に拡散して、ろう材と芯材の界面から芯材中心部にかけてＺｎの濃度勾配が生じ、その結果板厚方向に電位勾配が形成されて芯材の一部も犠牲陽極効果を発揮するようになること、この電位勾配による芯材の一部の犠牲陽極効果は、前記芯材へのＦｅ添加による全面腐食型の腐食形態によりより強固なものとなること、ろう材にＦｅを添加した場合には、ろう材中にＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系の晶出物が形成され、この晶出物が腐食の起点となるため腐食形態が全面腐食型となり、孔食の発生が抑制されて板厚方法への腐食の進行が遅くなることを見出した。
【０００９】
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その目的は、優れた成形性、ろう付け性および耐食性をそなえ、熱交換器、とくにエバポレータ、コンデンサ、ラジエータ、ヒーターコア、オイルクーラ、インタークーラなどの自動車用熱交換器のチューブ材、ヘッダプレート材として好適に使用することができる熱交換器用アルミニウム合金クラッド材を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の請求項１による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドしたアルミニウム合金のクラッド材であって、芯材がＳｉ：０．７〜２．０％、Ｆｅ：０．５〜１．０％、Ｍｎ：０．８〜１．８％、Ｃｒ：０．０２〜０．３％およびＺｒ：０．０２〜０．３％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金であり、ろう材がＳｉ：６〜１３％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴とする。
【００１１】
請求項２による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドしたアルミニウム合金のクラッド材であって、芯材がＳｉ：０．７〜２．０％、Ｆｅ：０．５〜１．０％、Ｍｎ：０．８〜１．８％、Ｃｒ：０．０２〜０．３％およびＺｒ：０．０２〜０．３％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金であり、ろう材がＳｉ：６〜１３％、Ｚｎ：０．５〜５．０％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドしたアルミニウム合金のクラッド材であって、芯材がＳｉ：０．７〜２．０％、Ｆｅ：０．５〜１．０％、Ｍｎ：０．８〜１．８％、Ｃｒ：０．０２〜０．３％およびＺｒ：０．０２〜０．３％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金であり、芯材の一方の面にクラッドされるろう材がＳｉ：６〜１３％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金であり、他方の面にクラッドされるろう材がＳｉ：６〜１３％、Ｚｎ：０．５〜５．０％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１〜３のいずれかにおいて、芯材の両面にクラッドされた前記ろう材または芯材の両面にクラッドされた前記ろう材のうち一方のろう材が、さらにＩｎ：０．００１〜０．０５％、Ｓｎ：０．００１〜０．０５％のうちの１種または２種を含有することを特徴とする。
【００１４】
請求項５による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１〜４のいずれかにおいて、芯材の両面にクラッドされた前記ろう材または芯材の両面にクラッドされた前記ろう材のうち一方のろう材が、さらにＳｒ：０．００５〜０．１％を含有することを特徴とする。
【００１５】
請求項６による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１〜５のいずれかにおいて、芯材の両面にクラッドされた前記ろう材または芯材の両面にクラッドされた前記ろう材のうち一方のろう材が、さらにＦｅ：０．８〜２．０％を含有することを特徴とする。
【００１６】
請求項７による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１〜６のいずれかにおいて、前記芯材が、さらにＶ：０．０１〜０．３％、Ｍｇ：０．０１〜０．５％、Ｂ：０．０１〜０．３％のうちの１種または２種以上を含有することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のアルミニウム合金クラッド材における合金成分の意義および限定理由について説明する。
【００１８】
１．芯材について；
Ｓｉ：０．７〜２．０％
Ｓｉは、芯材の強度を向上させる機能を有するとともに、Ｍｎ、ＦｅとともにＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物を多量に晶出させて芯材中のＳｉ、Ｍｎの固溶度を低下させ、成形時のスプリングバック量を低減する。Ｓｉの好ましい含有量は０．７〜２．０％の範囲であり、０．７％未満ではその効果が十分でなく、２．０％を越えると耐食性が低下するとともに、芯材の融点を下げ、ろう付け時に局部溶融が生じ易くなる。Ｓｉのさらに好ましい含有範囲は０．８〜１．１％、最も好ましい含有範囲は０．８〜１．０％である。
【００１９】
Ｆｅ：０．５〜１．０％
Ｆｅは、芯材の強度を向上させる機能を有するとともに、Ｍｎ、ＳｉとともにＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物を多量に晶出させ、芯材中のＳｉ、Ｍｎの固溶度を低下させ、成形時のスプリングバック量を低減する。さらに、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物が腐食の起点となり孔食が分散されることで耐食性が向上する。Ｆｅの好ましい含有量は０．５〜１．０％の範囲であり、０．５％未満ではその効果が十分でなく、１．０％を越えると芯材の自己耐食性が低下する。Ｆｅのさらに好ましい含有範囲は０．５〜０．８％である。
【００２０】
Ｍｎ：０．８〜１．８％
Ｍｎは、芯材の強度を向上させるよう機能する。Ｍｎの好ましい含有量は０．８〜１．８％の範囲であり、Ｍｎ含有量が０．８％未満ではその効果が小さく、１．８％を越えると、鋳造時に粗大な化合物が生成し、圧延加工性が低下して健全な板材が得難くなる。Ｍｎのさらに好ましい含有量は１．０〜１．３％である。
【００２１】
Ｃｒ、Ｚｒ：０．０２〜０．３％
Ｃｒ、Ｚｒは、芯材の強度を向上させるよう機能するとともに、芯材の結晶粒度を粗大化して、ろう付け加熱中のろう材Ｓｉの粒界拡散を抑制する。Ｃｒ、Ｚｒの好ましい含有量は、それぞれ０．０２〜０．３％の範囲であり、０．０２％未満ではその効果が小さく、０．３％を越えると効果が飽和する。Ｃｒ、Ｚｒのさらに好ましい含有範囲は、それぞれ０．０５〜０．２％である。
【００２２】
Ｖ、Ｂ：０．０１〜０．３％
ＶとＢは、芯材の結晶粒度を粗大化して、ろう付け加熱時におけるろう材の粒界拡散を抑制する。Ｖ、Ｂの好ましい含有量は、それぞれ０．０１〜０．３％の範囲であり、０．０１％未満ではその効果が十分でなく、０．３％を越えると効果が飽和してそれ以上の効果の向上が得られない。
【００２３】
Ｍｇ：０．５％以下
Ｍｇは、芯材の強度を向上させる効果を有するが、ろう付け性低下の観点から０．５％以下に制限する。Ｍｇが０．５％を越えて含有すると、フッ化物を使用する不活性雰囲気ろう付けにおいて、Ｍｇがフッ化物系フラックスと反応してろう付け性を低下させるとともに、Ｍｇのフッ化物が生成してろう付け部の外観がわるくなる。Ｍｇのさらに好ましい含有範囲は０．１５％以下である。
【００２４】
２．ろう材について；
Ｓｉ：６〜１３％
Ｓｉは、Ａｌの融点を下げて流動性を高め、ろうの機能を発揮させる元素である。Ｓｉの好ましい含有量は６〜１３％の範囲であり、Ｓｉ含有量が６％未満では流動性が低下して、ろうとして有効に作用しない。１３％を超えると融点が低下して、圧延で割れなどの欠陥が生じ、健全な板材の製造が難しくなる。
【００２５】
Ｚｎ：０．５〜５．０％
Ｚｎは、ろう材の電位を卑にし、芯材に対する犠牲陽極効果を発揮させ、芯材の孔食や隙間腐食の発生を防止する。Ｚｎの好ましい含有量は０．５〜５．０％の範囲であり、Ｚｎの含有量が０．５％未満ではその効果が小さく、５．０％を超えて含有するとろう材の自己腐食量が増大する。Ｚｎのさらに好ましい含有範囲は０．９〜１．５％である。
【００２６】
Ｉｎ、Ｓｎ：０．００１〜０．０５％以下
ＩｎまたはＳｎは、微量の添加によってろう材の電位を卑とし、芯材に対する犠牲陽極効果によって芯材の孔食や隙間腐食の発生を防止する。Ｉｎ、Ｓｎの好ましい含有範囲は、それぞれ０．００１〜０．０５％であり、０．００１％未満ではその効果が小さく、０．０５％を超えて含有するとろう材の自己腐食量が増大する。Ｉｎ、Ｓｎのさらに好ましい含有量は、それぞれ０．０１〜０．０３％である。
【００２７】
Ｓｒ：０．００５〜０．１％
Ｓｒは、ろう材中のＳｉ粒子を微細かつ均一に分散させる効果がある。Ｓｉ粒子が微細かつ均一に分散することにより、ろうの溶融が均一になり、ろう付け性が改善される。Ｓｒの好ましい含有量は０．００５〜０．１％のい範囲であり、０．００５％未満ではその効果が少なく、０．１％を越えると効果が飽和する。Ｓｒのさらに好ましい含有量は０．０１〜０．０３％である。なお、Ｎａ：１〜１００ｐｐｍ、Ｓｂ：０．００１〜０．５％を添加しても同等の効果が得られる。
【００２８】
Ｆｅ：０．８〜２．０％
Ｆｅは、Ａｌ−Ｆｅ系またはＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物を形成し、これらの化合物が腐食の起点となり孔食を分散させる結果、外面の耐食性が向上する。Ｆｅの好ましい含有量は０．８〜２．０％の範囲であり、０．８％未満ではその効果が十分でなく、２．０％を越えると耐食性が低下する。Ｆｅのさらに好ましい含有範囲は０．８〜１．０％である。Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｒ、Ｆｅは、芯材の両面にクラッドされるろう材において、両面側のろう材に添加することもでき、片面側のろう材（一方のろう材）にのみ添加することもできる。
【００２９】
本発明のアルミニウム合金クラッド材は、芯材およびろう材を構成するアルミニウム合金を、たとえば、連続鋳造により造塊し、必要に応じて均質化処理後、ろう材用アルミニウム合金の鋳塊については所定厚さまで熱間圧延し、ついで、芯材用アルミニウム合金鋳塊と組み合わせて、常法に従って熱間圧延によりクラッド材とし、その後冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延により所定の厚さとすることによって製造される。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明し、その効果を実証する。これらの実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３１】
実施例１
連続鋳造によって表１〜２に示す芯材用合金、表３〜４に示すろう材用合金のそれぞれの鋳魂を鋳造し、芯材用鋳塊については均質化処理を行った。ろう材用鋳塊は、熱間圧延を施して所定の厚さとし、これらと芯材用鋳塊とを合わせて熱間圧延し、クラッド素材を得た。その後、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延によって厚さ０．２５ｍｍの板（クラッド板材、Ｈ１４）を得た。クラッドの構成は、芯材の両面にろう材を配し、ろう材の厚さはそれぞれ０．０２５ｍｍとした。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
【表３】

【００３５】
【表４】

【００３６】
得られたクラッド板材（試験材）から、幅２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの試験片を採取し、先端部ｒ１．３ｍｍの治具で１８０°曲げ加工（ＪＩＳＺ２２４８押曲げ法）を行い、曲げ加工後のスプリングバック量（開いた角度）を測定した。
【００３７】
また、得られたクラッド材（試験材）を、窒素ガス中でフッ化物フラックスを用いて６００ ℃（材料温度、ろう付け温度）に加熱した後、引張試験および腐食試験を行った。腐食試験はＣＡＳＳ試験により行い、最大腐食深さを測定した。供試面を上皮面とし、下皮面と端面はシール（シリコン樹脂でシーリング）した。試験期間は１０日とした。
【００３８】
さらに、ろう付け試験として、図１に示すように、得られたクラッド板（試験材）で、Ａｌ−１．２％Ｍｎ−１．０％Ｚｎ合金からなる厚さ０．１ｍｍのコルゲートフィン材を挟んだ形のミニコアを作製し、窒素ガス中でフッ化物フラックスを用いて６００ ℃（材料温度、ろう付け温度）に加熱した後、クラッド材（試験材）とフィン材とのろう付け状態を確認し、完全にろう付けされたものは合格（○）、ろう付けされない個所が生じたものを不良（×）とした。
【００３９】
曲げ加工後のスプリングバック量、引張性質、腐食試験およびろう付け試験の結果を表３〜５に示す。表３〜５にみられるように、本発明に従う試験材番号１から番号５５のクラッド材は、成形性、ろう付け性に優れ、１３０ＭＰａ以上の高強度を有し、最大腐食深さが０．０８５ｍｍ以下の良好な耐食性をそなえている。
【００４０】
【表５】

【００４１】
【表６】

【００４２】
【表７】

【００４３】
比較例１
連続鋳造によって表８に示す芯材用合金および表９に示すろう材用合金のそれぞれの鋳魂を鋳造し、実施例１と同一の工程により厚さ０．２５ｍｍの板（クラッド板材、Ｈ１４）を得た。クラッドの構成は、実施例１と同様、芯材の両面にろう材を配し、ろう材の厚さは０．０２５ｍｍとした。なお、表８〜９において、本発明の条件を外れたものには下線を付した。
【００４４】
得られたクラッド板材（試験材）について、実施例１と同じ方法により、曲げ加工後のスプリングバック量（開いた角度）を測定し、引張試験、腐食試験およびろう付け試験を行った。結果を表１０に示す。
【００４５】
【表８】

【００４６】
【表９】

【００４７】
【表１０】

《表注》腐食試験＊：貫通孔発生
【００４８】
表１０に示すように、番号５６のクラッド材は、上皮材のＳｉ含有量が５．０％と低いため、ろう付け試験でろう付けができない個所が生じた。番号５７のクラッド材は、上皮材のＳｉ含有量が１４．０％と高いため、健全なクラッド材が得られなった。番号５８のクラッド材は上皮材のＺｎ含有量が多いため、番号５９のクラッド材は上皮材のＩｎ含有量が多いため、番号６０のクラッド材は上皮材のＳｎ含有量が多いため、また番号６１のクラッド材は上皮材のＦｅ含有量が多いため、いずれも耐食性が劣っている。
【００４９】
番号６２のクラッド材は、芯材のＳｉ含有量が０．６％と少ないため、曲げ試験後のスプリングバック量が大きい。番号６３のクラッド材は、芯材のＳｉ含有量が１．５％と多いため耐食性が劣り、ろう付け時に局部溶融が生じた。番号６４のクラッド材は、芯材のＦｅ含有量が０．３％と少ないため、曲げ試験後のスプリングバック量が大きい。番号６５のクラッド材は、芯材のＦｅ含有量が１．５％と多いため、耐食性が劣っている。
【００５０】
番号６６のクラッド材は、芯材のＭｎ含有量が０．５０％と少ないため引張強さが劣っている。番号６７のクラッド材は芯材のＭｎ含有量が２．００％と多いため、圧延加工性が悪く健全なクラッド材が得られなかった。番号６８のクラッド材は、芯材のＣｒの含有量が少ないため、また番号６９のクラッド材は、芯材のＺｒの含有量が少ないため、いずれもろう付け試験でろう付けされない個所が生じた。番号７０のクラッド材は、芯材がＣｕを含有するため、曲げ試験後のスプリングバック量が大きく、腐食試験で貫通孔が生じ、ろう付け性も劣っている。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた成形性、ろう付け性および耐食性をそなえ、アルミニウム合金製熱交換器、とくに自動車用熱交換器のチューブ材、プレート材の素材として好適に使用することができる高強度のアルミニウム合金クラッド材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ろう付け試験における試験材（クラッド材）の配置を示す図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a tube as a structural member for manufacturing an aluminum heat exchanger such as an evaporator, a condenser, a radiator, a heater core, an oil cooler, and an intercooler by brazing using a fluoride flux in an inert gas atmosphere. The present invention relates to an aluminum alloy clad material suitable as a material or a plate material.
[0002]
[Prior art]
Plate materials such as evaporators, condensers, radiators, heater cores, oil coolers, and intercoolers for automotive heat exchangers are subjected to press working, bending work, etc., then brazed, and tube materials are subjected to roll forming work. Later, it is welded or brazed.
[0003]
Conventionally, as a plate material or a tube material, a material in which an Al-Mn-based alloy such as JIS A3003 is used as a core material and an Al-Si alloy brazing material is clad on the core material is used. In order to improve the strength of the core material, Cu is added to the JIS A3003 alloy in order to improve the strength. Patent Document 2).
[0004]
However, a clad material using a high-strength core material has a problem that a predetermined dimensional accuracy cannot be obtained due to springback at the time of pressing, bending, or roll forming. In addition, the addition of a large amount of Cu to the core material lowers the melting point, easily causes brazing defects such as erosion at the time of brazing and heating, and causes an increase in the rate of defective brazing, thereby increasing manufacturing costs.
[0005]
Further, Cu of the core material lowers the self-corrosion resistance of the core material. As a technique for imparting a sacrificial anode effect to a brazing material, when Zn is added to the brazing material, Cu of the core material diffuses into the brazing material during brazing heating, so that the potential of the brazing material reduces the sacrificial anode effect. It is not sufficiently low to be able to exhibit, and the sacrificial anode effect of the brazing material cannot be obtained. Also, during the brazing heating, Zn of the brazing material diffuses into the core material to form a concentration gradient of Zn. As a result, a potential gradient is formed in the thickness direction. There is also a problem that the sacrificial anode effect of Zn cannot be obtained, and a sufficient improvement in corrosion resistance cannot be expected with a clad material in which Cu is added to the core material.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-6-21233 (Claim 1)
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-13447 (Claim 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have developed a core material and a sacrificial anode material for a tube material and a clad material for a plate material to achieve a reduction in springback during press working, bending work and roll forming, brazing property, and improvement in corrosion resistance. As a result of various tests and examinations on composition combinations, a large amount of Al-Mn-Fe-Si-based compound was added to the core material by adding a large amount of Si and Fe without adding Cu to the core material. By reducing the solid solubility of Si and Mn in the core material by crystallizing, the amount of springback at the time of processing is reduced and the formability is improved.
[0008]
In addition, by adding Fe to the core material, a large number of Al-Mn-Fe-Si-based compounds crystallize in the core material matrix, and the compound becomes a starting point of corrosion, so that the corrosion mode becomes a general corrosion type, and pitting corrosion occurs. By suppressing the generation and slowing the progress of corrosion to the sheet thickness method, and by adding Zn to the brazing material, the brazing material effectively functions as a sacrificial anode material, and the brazing material Zn is heated during brazing. Is diffused into the core material, and a Zn concentration gradient is generated from the interface between the brazing material and the core material to the center of the core material. As a result, a potential gradient is formed in the thickness direction, and a part of the core material also has a sacrificial anode effect. That the sacrificial anode effect of a part of the core material due to the potential gradient becomes stronger due to a general corrosion type corrosion form due to the addition of Fe to the core material. When A is added, A An l-Fe-Si crystallized substance is formed, and the crystallized substance serves as a starting point of the corrosion, so that the corrosion form becomes a whole-corrosion type, the occurrence of pitting corrosion is suppressed, and the corrosion proceeds to the sheet thickness method. I found it to be slow.
[0009]
The present invention has been made based on the above findings, and its object is to provide excellent moldability, brazing properties and corrosion resistance, a heat exchanger, especially an evaporator, a condenser, a radiator, a heater core, an oil cooler, An object of the present invention is to provide an aluminum alloy clad material for a heat exchanger that can be suitably used as a tube material and a header plate material for a heat exchanger for an automobile such as an intercooler.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
An aluminum alloy clad material for a heat exchanger according to claim 1 of the present invention for achieving the above object is a clad material of an aluminum alloy in which an Al-Si alloy brazing material is clad on both surfaces of a core material. Are Si: 0.7 to 2.0%, Fe: 0.5 to 1.0%, Mn: 0.8 to 1.8%, Cr: 0.02 to 0.3%, and Zr: 0.02. An aluminum alloy containing 0.3% to 0.3% and the balance of Al and impurities, and the brazing material is an aluminum alloy containing 6 to 13% of Si and a balance of Al and impurities.
[0011]
An aluminum alloy clad material for a heat exchanger according to claim 2 is a clad material of an aluminum alloy in which an Al-Si-based alloy brazing material is clad on both surfaces of a core material, wherein the core material is Si: 0.7 to 2.0%. , Fe: 0.5-1.0%, Mn: 0.8-1.8%, Cr: 0.02-0.3%, and Zr: 0.02-0.3%, with the balance being Al And an aluminum alloy comprising impurities, wherein the brazing material contains Si: 6 to 13% and Zn: 0.5 to 5.0%, and is an aluminum alloy comprising the balance of Al and impurities.
[0012]
An aluminum alloy clad material for a heat exchanger according to claim 3 is an aluminum alloy clad material in which an Al-Si based brazing material is clad on both surfaces of a core material, wherein the core material is Si: 0.7 to 2.0%. , Fe: 0.5-1.0%, Mn: 0.8-1.8%, Cr: 0.02-0.3%, and Zr: 0.02-0.3%, with the balance being Al And a brazing material clad on one surface of the core material is an aluminum alloy containing 6 to 13% of Si, the balance being Al and impurities, and clad on the other surface. It is characterized in that the brazing material is an aluminum alloy containing 6 to 13% of Si and 0.5 to 5.0% of Zn, the balance being Al and impurities.
[0013]
The aluminum alloy clad material for a heat exchanger according to claim 4 is, in any one of claims 1 to 3, one of the brazing material clad on both surfaces of the core material or the brazing material clad on both surfaces of the core material. It is characterized in that the brazing material further contains one or two of In: 0.001 to 0.05% and Sn: 0.001 to 0.05%.
[0014]
The aluminum alloy clad material for a heat exchanger according to claim 5 is the brazing material clad on both surfaces of the core material or the brazing material clad on both surfaces of the core material according to any one of claims 1 to 4. It is characterized in that the brazing material further contains Sr: 0.005 to 0.1%.
[0015]
The aluminum alloy clad material for a heat exchanger according to claim 6 is the one according to any one of claims 1 to 5, wherein the brazing material is clad on both surfaces of the core material or the brazing material clad on both surfaces of the core material. It is characterized in that the brazing material further contains Fe: 0.8 to 2.0%.
[0016]
In the aluminum alloy clad material for a heat exchanger according to claim 7, the core material according to any one of claims 1 to 6, wherein V: 0.01 to 0.3% and Mg: 0.01 to 0.5%. , B: one or more of 0.01 to 0.3%.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The significance of the alloy components in the aluminum alloy clad material of the present invention and the reasons for limitation will be described.
[0018]
1. About core material;
Si: 0.7 to 2.0%
Si has a function of improving the strength of the core material, and also crystallizes a large amount of an Al-Mn-Fe-Si-based compound together with Mn and Fe to lower the solid solubility of Si and Mn in the core material, Reduces the amount of springback during molding. The preferable content of Si is in the range of 0.7 to 2.0%. If the content is less than 0.7%, the effect is not sufficient. If the content exceeds 2.0%, the corrosion resistance is reduced and the melting point of the core material is lowered. Lowering and local melting are likely to occur during brazing. The more preferable content range of Si is 0.8 to 1.1%, and the most preferable content range is 0.8 to 1.0%.
[0019]
Fe: 0.5 to 1.0%
Fe not only has a function of improving the strength of the core material, but also crystallizes a large amount of an Al-Mn-Fe-Si-based compound together with Mn and Si, and lowers the solid solubility of Si and Mn in the core material. Reduces the amount of springback during molding. Further, the Al-Mn-Fe-Si-based compound serves as a starting point of corrosion to disperse pitting corrosion, thereby improving corrosion resistance. The preferred content of Fe is in the range of 0.5 to 1.0%. If the content is less than 0.5%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 1.0%, the self-corrosion resistance of the core material is reduced. The more preferable content range of Fe is 0.5 to 0.8%.
[0020]
Mn: 0.8 to 1.8%
Mn functions to improve the strength of the core material. The preferable content of Mn is in the range of 0.8 to 1.8%. When the Mn content is less than 0.8%, the effect is small, and when it exceeds 1.8%, a coarse compound is formed at the time of casting. In addition, the rolling processability is reduced, and it is difficult to obtain a sound plate. The more preferable content of Mn is 1.0 to 1.3%.
[0021]
Cr, Zr: 0.02 to 0.3%
Cr and Zr function to improve the strength of the core material, increase the crystal grain size of the core material, and suppress the grain boundary diffusion of the brazing material Si during brazing heating. The preferable contents of Cr and Zr are in the range of 0.02 to 0.3%, respectively. If the content is less than 0.02%, the effect is small, and if it exceeds 0.3%, the effect is saturated. The more preferable content ranges of Cr and Zr are each 0.05 to 0.2%.
[0022]
V, B: 0.01 to 0.3%
V and B increase the crystal grain size of the core material and suppress the grain boundary diffusion of the brazing material during brazing heating. The preferred contents of V and B are in the range of 0.01 to 0.3%, respectively. If the content is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 0.3%, the effect is saturated and becomes higher. The effect of the above cannot be improved.
[0023]
Mg: 0.5% or less Mg has the effect of improving the strength of the core material, but is limited to 0.5% or less from the viewpoint of lowering the brazing property. If the content of Mg exceeds 0.5%, in the inert atmosphere brazing using fluoride, Mg reacts with the fluoride-based flux to lower the brazing property, and the fluoride of Mg is generated. The appearance of the brazed part becomes worse. A more preferred content range of Mg is 0.15% or less.
[0024]
2. Brazing material;
Si: 6 to 13%
Si is an element that lowers the melting point of Al to increase fluidity and exerts a wax function. The preferred content of Si is in the range of 6 to 13%. If the content of Si is less than 6%, the fluidity is reduced and the brazing does not work effectively. If it exceeds 13%, the melting point is lowered, and defects such as cracks are generated by rolling, making it difficult to produce a sound board.
[0025]
Zn: 0.5 to 5.0%
Zn lowers the potential of the brazing material, exerts a sacrificial anode effect on the core material, and prevents pitting and crevice corrosion of the core material. The preferable content of Zn is in the range of 0.5 to 5.0%. When the content of Zn is less than 0.5%, the effect is small, and when the content of Zn exceeds 5.0%, the self-corrosion amount of the brazing filler metal is reduced. Increase. The more preferable content range of Zn is 0.9 to 1.5%.
[0026]
In, Sn: 0.001 to 0.05% or less In or Sn makes the potential of the brazing filler metal base by adding a small amount, and prevents pitting or crevice corrosion of the core by the sacrificial anode effect on the core. I do. The preferred content ranges of In and Sn are 0.001 to 0.05%, respectively. If the content is less than 0.001%, the effect is small, and if the content exceeds 0.05%, the amount of self-corrosion of the brazing material increases. . The more preferable contents of In and Sn are each 0.01 to 0.03%.
[0027]
Sr: 0.005 to 0.1%
Sr has the effect of finely and uniformly dispersing the Si particles in the brazing material. When the Si particles are finely and uniformly dispersed, the melting of the brazing becomes uniform and the brazing property is improved. The preferable content of Sr is in the range of 0.005 to 0.1%. When the content is less than 0.005%, the effect is small, and when it exceeds 0.1%, the effect is saturated. The more preferable content of Sr is 0.01 to 0.03%. The same effect can be obtained by adding Na: 1 to 100 ppm and Sb: 0.001 to 0.5%.
[0028]
Fe: 0.8 to 2.0%
Fe forms Al-Fe-based or Al-Fe-Si-based compounds, and these compounds act as corrosion starting points to disperse pitting corrosion, thereby improving the corrosion resistance of the outer surface. The preferred content of Fe is in the range of 0.8 to 2.0%. If the content is less than 0.8%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 2.0%, the corrosion resistance is reduced. The more preferable content range of Fe is 0.8 to 1.0%. In, Sn, Sr, and Fe can be added to the brazing material on both surfaces of the brazing material clad on both surfaces of the core material, or can be added only to the brazing material on one surface (one brazing material). it can.
[0029]
The aluminum alloy clad material of the present invention is obtained by, for example, ingoting the aluminum alloy constituting the core material and the brazing material by continuous casting, and after homogenizing as necessary, the ingot of the aluminum alloy for brazing material is specified. By hot rolling to a thickness, then, in combination with the aluminum alloy ingot for core material, by hot rolling according to the usual method to a clad material, then cold rolling, intermediate annealing, by cold rolling to a predetermined thickness Manufactured.
[0030]
【Example】
Hereinafter, examples of the present invention will be described in comparison with comparative examples, and the effects thereof will be demonstrated. These examples show one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
[0031]
Example 1
Each casting alloy of the alloy for the core material shown in Tables 1 and 2 and the alloy for the brazing material shown in Tables 3 and 4 were cast by continuous casting, and the ingot for the core material was homogenized. The ingot for brazing material was subjected to hot rolling to a predetermined thickness, and these and the ingot for core material were hot-rolled together to obtain a clad material. Thereafter, a plate (cladding plate, H14) having a thickness of 0.25 mm was obtained by cold rolling, intermediate annealing, and cold rolling. The configuration of the clad was such that a brazing material was disposed on both sides of the core material, and the thickness of the brazing material was 0.025 mm.
[0032]
[Table 1]

[0033]
[Table 2]

[0034]
[Table 3]

[0035]
[Table 4]

[0036]
A test piece having a width of 20 mm and a length of 150 mm was sampled from the obtained clad plate material (test material), and subjected to a 180 ° bending process (JIS Z2248 press bending method) with a jig having a tip portion of 1.3 mm. Was measured for the amount of springback (open angle).
[0037]
Further, the obtained clad material (test material) was heated to 600 ° C. (material temperature, brazing temperature) using a fluoride flux in nitrogen gas, and then a tensile test and a corrosion test were performed. The corrosion test was performed by a CASS test, and the maximum corrosion depth was measured. The test surface was the epithelial surface, and the lower skin surface and the end surface were sealed (sealed with silicone resin). The test period was 10 days.
[0038]
Further, as a brazing test, as shown in FIG. 1, a 0.1 mm thick corrugated fin material made of an Al-1.2% Mn-1.0% Zn alloy was obtained from the obtained clad plate (test material). A mini core with a shape sandwiching it is manufactured and heated to 600 ° C. (material temperature, brazing temperature) using a fluoride flux in nitrogen gas, and the brazing state of the clad material (test material) and the fin material is determined. After confirming, a completely brazed product was evaluated as acceptable (○), and a portion where no brazing occurred was evaluated as defective (x).
[0039]
Tables 3 to 5 show the springback amount after bending, the tensile properties, the results of the corrosion test and the brazing test. As shown in Tables 3 to 5, the clad materials of test materials No. 1 to No. 55 according to the present invention are excellent in formability and brazing property, have high strength of 130 MPa or more, and have a maximum corrosion depth of 0.1 MPa. It has good corrosion resistance of 085 mm or less.
[0040]
[Table 5]

[0041]
[Table 6]

[0042]
[Table 7]

[0043]
Comparative Example 1
Each casting alloy of the alloy for the core material shown in Table 8 and the alloy for the brazing material shown in Table 9 were cast by continuous casting, and a plate having a thickness of 0.25 mm (cladding plate material, H14) was produced in the same process as in Example 1. Got. The configuration of the clad was the same as in Example 1, with brazing material disposed on both sides of the core material, and the thickness of the brazing material was 0.025 mm 2. In Tables 8 and 9, those outside the conditions of the present invention are underlined.
[0044]
With respect to the obtained clad plate material (test material), the springback amount (open angle) after bending was measured by the same method as in Example 1, and a tensile test, a corrosion test, and a brazing test were performed. Table 10 shows the results.
[0045]
[Table 8]

[0046]
[Table 9]

[0047]
[Table 10]

<< Table Note >> Corrosion test *: Through-hole generation
As shown in Table 10, in the clad material of No. 56, since the Si content of the epithelial material was as low as 5.0%, there were places where brazing could not be performed in the brazing test. In the clad material of No. 57, since the Si content of the epithelial material was as high as 14.0%, a sound clad material could not be obtained. The clad material of No. 58 has a high Zn content in the epithelial material, the clad material of No. 59 has a large In content of the epithelial material, and the clad material of No. 60 has a large Sn content in the epithelial material. Since the clad material No. 61 has a high Fe content in the epithelial material, all of them have poor corrosion resistance.
[0049]
The clad material of No. 62 has a large springback amount after the bending test because the Si content of the core material is as small as 0.6%. The clad material of No. 63 was inferior in corrosion resistance due to the high Si content of the core material of 1.5%, and caused local melting during brazing. The clad material of No. 64 has a large amount of springback after the bending test because the Fe content of the core material is as small as 0.3%. The clad material of No. 65 is inferior in corrosion resistance because the Fe content of the core material is as large as 1.5%.
[0050]
The clad material of No. 66 is inferior in tensile strength because the Mn content of the core material is as small as 0.50%. Since the clad material of No. 67 had a large Mn content of the core material of 2.00%, rolling workability was poor and a sound clad material could not be obtained. Since the clad material of No. 68 had a low Cr content in the core material, and the clad material of No. 69 had a low Zr content in the core material, there were places that were not brazed in the brazing test. . In the clad material of No. 70, since the core material contains Cu, the amount of springback after the bending test is large, a through hole is formed in the corrosion test, and the brazing property is inferior.
[0051]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it has excellent formability, brazing property, and corrosion resistance, and has high strength which can be suitably used as a material of a tube material and a plate material of a heat exchanger made of an aluminum alloy, especially a heat exchanger for an automobile. Is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an arrangement of a test material (cladding material) in a brazing test.

Claims

An aluminum alloy clad material in which an Al-Si alloy brazing material is clad on both sides of a core material, wherein the core material is Si: 0.7 to 2.0% (mass%, the same applies hereinafter), Fe: 0.5 Aluminum alloy containing 0.1 to 1.0%, Mn: 0.8 to 1.8%, Cr: 0.02 to 0.3%, and Zr: 0.02 to 0.3%, with the balance being Al and impurities An aluminum alloy clad material for a heat exchanger, wherein the brazing material is an aluminum alloy containing 6 to 13% of Si and the balance being Al and impurities.

An aluminum alloy clad material in which an Al-Si alloy brazing material is clad on both surfaces of a core material, wherein the core material is Si: 0.7 to 2.0%, Fe: 0.5 to 1.0%, Mn : 0.8 to 1.8%, Cr: 0.02 to 0.3% and Zr: 0.02 to 0.3%, an aluminum alloy comprising the balance of Al and impurities, and the brazing filler metal is Si An aluminum alloy clad material for a heat exchanger, comprising an aluminum alloy containing 6 to 13% and Zn: 0.5 to 5.0%, the balance being Al and impurities.

An aluminum alloy clad material in which an Al-Si alloy brazing material is clad on both surfaces of a core material, wherein the core material is Si: 0.7 to 2.0%, Fe: 0.5 to 1.0%, Mn : An aluminum alloy containing 0.8 to 1.8%, Cr: 0.02 to 0.3% and Zr: 0.02 to 0.3%, the balance being Al and impurities, and one of the core materials The brazing material clad on the surface is an aluminum alloy containing 6 to 13% of Si, the balance being Al and impurities, and the brazing material clad on the other surface is 6 to 13% of Si and Zn: 0%. An aluminum alloy clad material for a heat exchanger, comprising an aluminum alloy containing 0.5 to 5.0% and the balance being Al and impurities.

The brazing material clad on both sides of the core material or one of the brazing materials clad on both surfaces of the core material further contains In: 0.001 to 0.05% and Sn: 0.001 to 0. The aluminum alloy clad material for a heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein the clad material contains one or two of 0.05%.

The brazing material clad on both surfaces of the core material or one of the brazing materials clad on both surfaces of the core material further contains Sr: 0.005 to 0.1%. The aluminum alloy clad material for a heat exchanger according to claim 1.

The brazing material clad on both sides of the core material or one of the brazing materials clad on both surfaces of the core material further contains Fe: 0.8 to 2.0%. An aluminum alloy clad material for a heat exchanger according to claim 1.

The core material further contains one or more of V: 0.01 to 0.3%, Mg: 0.01 to 0.5%, and B: 0.01 to 0.3%. The aluminum alloy clad material for a heat exchanger according to any one of claims 1 to 6, wherein: