JP2009046703A - 耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管及び熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】耐食性に優れ、十分な強度を有し、薄肉化可能な熱交換器用押出扁平多穴管及び熱交換器を提供することを目的とする。
【解決手段】質量％でＳｉ：０．０１〜０．３０％、Ｆｅ：０．０１〜０．３０％、Ｃｕ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．２５％、Ｔｉ：０〜０．１５％含有し、ＺｒとＴｉとの合計が０．３％以下であり、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ^２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であり、外表面にＺｎフラックス層を設けてなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーエアコンなどの自動車用熱交換器に好適に用いることができる耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管及び熱交換器に関する。

従来から、カーエアコンのコンデンサやエバポレータなどの自動車用熱交換器には、純アルミニウムやアルミニウム合金を押出加工してなるチューブや扁平多穴管が用いられている。

一般に、熱交換器は、図２に示されるように、ヘッダーパイプ５と称される左右一対の管体と、そのヘッダーパイプ５の間に互いに平行に間隔を空けて設けられたアルミニウム合金からなる多数のチューブ１と、チューブ１、１同士の間に設けられたフィン６とで構成されている。そして各チューブ１…の内部空間とヘッダーパイプ５の内部空間を連通させ、ヘッダーパイプ５の内部空間と各チューブ１の内部空間に媒体を循環させ、前記フィン６を介して効率良く熱交換ができるようになっている。

この熱交換器を構成する各チューブ１は、図１の斜視図に示されるような複数の冷媒通路穴４を有する断面偏平状のＡｌ合金押出管３の表面に、ろう材粉末を含有したフラックスを塗布することによりフラックス層２を形成した熱交換器用押出扁平多穴管１１を用いて製造されることが知られており、前記フラックス層２に含まれるろう材としては、Ｓｉ粉末、Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末、またはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金粉末が使用されることも知られている。

熱交換器用押出扁平多穴管１１を用いて熱交換器を作製するには、互いに平行に間隔を空けて設けられたヘッダーパイプ５に対して熱交換器用押出扁平多穴管１１を直角に架設し、各熱交換器用押出扁平多穴管１１の端部をヘッダーパイプ５の側面に設けられた開口（図示せず）に挿入し、この熱交換器用押出扁平多穴管１１の間に波形のフィン６を配置して組み立て、得られた組立体を加熱炉に装入し加熱すると、熱交換器用押出扁平多穴管１１のろう材によりヘッダーパイプ５とチューブ１がろう付けされ固定されるとともにチューブ１、１同士の間に波形のフィン６がろう付けされ固定された熱交換器が得られる。

一般に、熱交換器を構成するチューブ１の肉厚は、熱交換を効率よく行う観点から、ヘッダーパイプ５などに比べて薄くなっている。このため、チューブ１とヘッダーパイプ５がほぼ同一の速度で腐食した場合、先にチューブ１に穴が空き、そこから媒体が漏れるおそれがある。従って熱交換器では、主にチューブ１の防食対策が重要な課題になっている。

また、熱交換器用押出扁平多穴管１１では、組立性、ろう付け性、熱交換器の強度・耐食性などについて所定の条件を満たすことが要求されている。さらに、このような熱交換器用押出扁平多穴管１１は、一般に、幅５〜５０ｍｍ、高さ１〜５ｍｍの断面形状とされており、所定の寸法精度や表面粗さなどの条件を満たすことが要求されている。

このような条件を満たす熱交換器用押出扁平多穴管１１を実現できる材料としては、押出性の良好な純アルミニウムや、少量のＣｕが含有されたアルミニウム合金などが挙げられ、広く使用されている（例えば、特許文献１）。

このＣｕの添加は、製品強度を高める一方で、適度な添加量に制御する事により高温での変形抵抗が低減し、押出性の改善に寄与している。
一方、熱交換器用押出扁平多穴管１１を腐食環境下で使用した場合には孔食などの局部腐食が生じることがあるが、特に近年の軽量・薄肉化を図った場合には比較的早期に貫通孔が生じ、使用に耐えられなくなる虞があった。
この耐食性の問題に関しては、チューブ表面にＺｎを被覆して製品のろう付け時の加熱でチューブ内面へと拡散させる手法が用いられており、実環境ではチューブ肉厚が比較的厚い場合にはＺｎのいわゆる犠牲陽極効果によって局部腐食に進行を最小限に抑える方法が用いられていた。
例えば、特許文献２には、表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けた熱交換器用チューブが記載されている。
特開２００１−２６８３２号公報 特開２００４−２４４６９６号公報

しかしながら、このチューブ肉厚が０．３ｍｍより薄くなると、従来の肉厚では看過できた局部腐食でも材料強度の著しい低下が起こり、熱交換器冷媒の内圧によって、この局部腐食での変形が進み、容易に破断に至る傾向がある。このことから更なる耐食性向上が求められた。

現在、広く用いられている合金としては、純アルミに少量のＣｕを添加した合金があるが、経時変化や加熱によってそれまで固溶していたＣｕが析出し、粒界腐食による耐食性の著しい劣化（早期貫通孔の発生）に至るケースが考えられ、問題となっていた。

そこで、合金添加元素および添加量を見直し、現行よりも耐食性の優れるチューブ材の検討を行った。前記の如く、耐食性劣化の原因となるＣｕ添加量の低減を検討した。ただ、Ｃｕ添加量を低減した場合、機械的性質の低下に直結するため、多元素による強度補完が必須となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐食性に優れ、十分な強度を有し、薄肉化可能な熱交換器用押出扁平多穴管を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、上記の熱交換器用押出扁平多穴管を用い、耐食性に優れ、十分な強度を有する熱交換器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明者は、前述の強度補完元素について鋭意検討した結果、耐食性および押出性を劣化させない条件を満たすものとしてＴｉ、Ｚｒが求められた。そして、このＴｉ、Ｚｒは機械的性質の補完ができるだけでなく、Ａｌ−Ｔｉ系、Ａｌ−Ｚｒ系化合物をそれぞれ形成し、押出時の金型クリーニング効果を発揮することや、チューブ組織の扁平化を促し、孔食状腐食による貫通孔発生を遅延させる効果があることを見出した。またＣｕ固溶量を制御することで前記のＴｉによる耐食性向上効果を更に有効とする手段を発明した。そして、更なる耐食性を付与するためにＺｎを被覆する方法を考案し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は以下の構成からなる。

（１）本発明の熱交換器用押出扁平多穴管は、質量％でＳｉ：０．０１〜０．３０％、Ｆｅ：０．０１〜０．３０％、Ｃｕ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．２５％、Ｔｉ：０〜０．１５％含有し、ＺｒとＴｉとの合計が０．３％以下であり、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ^２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であり、外表面にＺｎフラックス層を設けてなることを特徴とする。

（２）また、本発明の熱交換器用押出扁平多穴管は、Ｔｉを０．０５〜０．１５質量％含有することができる。

（３）また、本発明の熱交換器用押出扁平多穴管は、前記Ｚｎフラックス層がＺｎＦ_２，ＺｎＣｌ_２，ＫＺｎＦ_３のいずれか１種又は２種以上からなることができる。

（４）また、本発明の熱交換器は、（１）〜（３）のいずれかに記載の熱交換器用押出扁平多穴管を備えたことを特徴とする。

本発明の熱交換器用押出扁平多穴管によれば、質量％でＳｉ：０．０１〜０．３０％、Ｆｅ：０．０１〜０．３０％、Ｃｕ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．２５％、Ｔｉ：０〜０．１５％含有し、ＺｒとＴｉとの合計が０．３％以下であり、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ^２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であり、外表面にＺｎフラックス層を設けてなることで、耐食性劣化の原因となるＣｕ添加量を低減した上で、Ｃｕ低減による機械的性質の低下を防ぐための強度補完元素として、Ｔｉ、Ｚｒを含有することで、耐食性および押出性を劣化させずに機械的性質の補完ができる。更に、Ｔｉの添加によりＡｌ−Ｔｉ系、Ａｌ−Ｚｒ系化合物をそれぞれ形成できるため、押出時の金型クリーニング効果を発揮する。また、Ｔｉの添加により、押出多穴管の組織の扁平化を促し、孔食状腐食による貫通孔発生を抑制する効果がある。

次に、Ｃｕ固溶量を可能な限り低減することで、その後の経時変化や加熱による粒界腐食を防止し、かつＴｉによる耐食性向上効果を更に有効とする。このＣｕ固溶量を低減するということは、すなわちＣｕを析出するということであり、このＣｕを析出させる手段として、ＡｌＦｅＳｉ安定相の発生を利用する。ＣｕはＳｉと似た挙動を示すことから、ＡｌＦｅＳｉ安定相を築くということは、ＡｌＦｅＳｉ（Ｃｕ）安定相を築くことに共通する。このようにして、Ｃｕを析出させ、合金中における固溶量を低減することで、耐食性を向上させることができる。

また、Ｚｎフラックス層を被覆することで、更に耐食性を付与できる。被覆方法として、Ｚｎフラックス（Ｆｌｕｘ）（例えば、ＺｎＦ_２、ＺｎＣｌ_２、ＫＺｎＦ_３など）を塗布した場合、薄くかつ均一な犠牲陽極層を得ることができ、図２に示すようにチューブと多穴管とヘッダーパイプを組み付けてからろう付けする場合、コア組み付け後のフラックス塗布が省ける利点がある。このＺｎフラックスによる犠牲陽極効果を妨げるものとしてＣｕが挙げられるが、今回の発明によってＣｕ添加量を低減できていることや、Ｃｕ固溶量を低減できていることも耐食性向上効果を更に有効とする。

また、本発明の熱交換器は、上記の熱交換器用押出扁平多穴管を備えたことで、合金組織の調整と犠牲陽極層との組み合わせによる耐食性向上が可能となる。

以下、本発明に係る耐食性に熱交換器用押出扁平多穴管及び熱交換器について例を挙げて詳細に説明する。
本実施形態の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管は、質量％でＳｉ：０．０１〜０．３０％、Ｆｅ：０．０１〜０．３０％、Ｃｕ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：０．０５〜０．３０％からなる組成に、Ｚｒを０．０５〜０．２５％含有、またはＺｒを０．０５〜０．１５％、Ｔｉを０．０５〜０．１５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ^２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であり、外表面にＺｎフラックス層を設けてなることを特徴とする。

［アルミニウム合金の成分組成］
本発明に係る耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管に用いるアルミニウム合金の成分組成について説明する。以下に記載する各元素の含有量は、特に規定しない限り質量％である。

「Ｓｉ」０．０１〜０．３０％
本発明を構成する熱交換器用押出扁平多穴管において、Ｓｉを含有させることでＡｌＦｅＳｉ安定相を発生させ、Ｃｕを析出させることができる。ＣｕはＳｉと似た挙動を示すことから、ＡｌＦｅＳｉ安定相を築くということは、ＡｌＦｅＳｉ（Ｃｕ）安定相を築くことに共通する。そして、その後の経時変化や加熱による粒界腐食を防止し、かつＴｉによる耐食性向上効果を更に有効とする。
Ｓｉの含有量が０．０１％未満であると、マトリックス中にＡｌＦｅＳｉ安定相を生じさせる効果が十分に得られず、Ｃｕの析出が不十分となるため、耐食性を十分に向上させることができない場合がある。また、Ｓｉの含有量が０．０１％未満であると、強度が不十分となるため好ましくない。また、Ｓｉの含有量が０．３０％を超えると、低融点化合物が形成されやすくなり、高速押出の押出加工熱に起因するピックアップが生じやすくなる。

「Ｆｅ」０．０１〜０．３０％
本発明を構成する熱交換器用押出扁平多穴管において、アルミニウム合金にＦｅを含有させることにより、マトリックス中にＡｌＦｅＳｉ安定相を生じさせることができる。また、Ｆｅは、分散強化によってアルミニウム合金の強度を向上させる一方、粗大な晶出物を生成しやすく、合金の腐食速度を増大させて、耐食性を低下させる虞がある。また、Ｆｅを含有させることによって、生成した晶出物が再結晶の核となるため、ろう付け時の再結晶が微細となり、耐ろう侵食性が低下する場合がある。このため、Ｆｅの含有量は、質量％で０．０１〜０．３０であることが望ましい。Ｆｅの含有量を０．０１〜０．３０とすることにより、耐食性、ろう付性を劣化させることなく、強度を向上させることができる。

「Ｃｕ」０．０５〜０．４０％
本発明を構成する熱交換器用押出扁平多穴管において、Ｃｕは、熱交換器用押出扁平多穴管の強度、耐食性、押出性を向上させる作用がある。
Ｃｕの含有量が０．０５％未満であると、熱交換器用押出扁平多穴管の強度、耐食性が不十分となるため好ましくない。また、Ｃｕの含有量が０．４０％を超えると、低融点化合物が形成されやすくなり、押出時の変形抵抗が上昇して高速押出が困難となる虞が生じ、高速押出時の加工熱によって生じるアルミ滓に起因するピックアップが生じ易くなるため好ましくない。また、Ｃｕの含有量が０．４０％を超えると、低融点化合物が形成されやすくなり、高速押出の押出加工熱によって生じるアルミ滓に起因するピックアップが生じやすくなる。

「Ｍｎ」０．０５〜０．３０％
本発明を構成する熱交換器用押出扁平多穴管において、Ｍｎは、熱交換器用押出扁平多穴管の強度および耐食性を向上させる作用がある。
Ｍｎの含有量が０．０５％未満であると、熱交換器用押出扁平多穴管の強度および耐食性が不十分となるため好ましくない。また、Ｍｎの含有量が０．３０％を超えると、押出時の変形抵抗が上昇して高速押出が困難となる虞が生じるため好ましくない。また、Ｍｎの含有量が０．３０％を超えると、高速押出時にピックアップが生じやすくなる。

「Ｚｒ」０．０５〜０．２５％
本発明を構成する熱交換器用押出扁平多穴管において、Ｚｒは、熱交換器用押出扁平多穴管の強度の向上、および金型への清浄効果によって押出性を向上させる作用や、押出装置の金型とアルミニウム合金との接触部分の高速押出時における潤滑性を向上させてピックアップの発生を抑制するとともに、金型の磨耗性を向上させる作用がある。
Ｚｒの含有量が０．０５％未満であると、熱交換器用押出扁平多穴管の強度が不十分となるため好ましくない。また、Ｚｒの含有量が０．０５％未満であると、金型への清浄効果が十分に得られない虞や、高速押出時におけるピックアップの発生を十分に抑制できない虞が生じる。また、Ｚｒの含有量が０．２５％を超えると、鋳造性が低下して割れなどが生じやすくなるため好ましくない。さらに、Ｚｒの含有量が０．２５％を超えると、粗大なＺｒ化合物が発生しやすくなって、アルミニウム合金中の成分が不均一となり、素材の品質を損なうことになるため好ましくない。

また、本発明を構成する熱交換器用押出扁平多穴管においては、ＺｒとＴｉとの合計が０．３％以下となる範囲で必要に応じてＴｉを０〜０．１５％、好ましくは０．０５〜０．１５％含有することができる。

「Ｔｉ」０〜０．１５％
本発明を構成する熱交換器用押出扁平多穴管において、Ｔｉは、Ｚｒと共に含有されることで、組織を扁平化させることができ、アルミニウム合金の断面厚み方向への腐食の進行を抑制して、局部腐食による貫通孔の形成を遅延させることができ、耐食性を向上させることができる。Ｔｉの含有量が０．０５５未満であると、ＴｉとＺｒとを共に含有させることによって得られる上記作用が十分に得られない場合がある。また、Ｔｉの含有量が０．１５％を超えると、金型の磨耗性が低下するとともに、鋳造性が低下して割れなどが生じやすくなるため好ましくない。さらに、Ｔｉの含有量が０．１５％を超えると、粗大なＴｉ化合物が発生しやすくなって、アルミニウム合金中の成分が不均一となり、素材の品質を損なうことになるため好ましくない。

［ＡｌＦｅＳｉ安定相］
本発明の熱交換器用押出扁平多穴管では、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ^２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であるものとすることが好ましい。このようなアルミニウム合金は、マトリックス中のＳｉがＡｌＦｅＳｉ安定相と共にＡｌＦｅＳｉ（Ｃｕ）安定相として析出されたものとなる。ここで、マトリックス中に分散している粒子の粒子面積１．０μｍ^２未満の粒子は、粒子の容量が少ないため、押出時の加熱（予熱、加工熱、摩擦熱）によって、容易にＳｉの固溶が生じ、効果的にＳｉをＡｌＦｅＳｉ安定相として析出させることができないため、好ましくない。上記面積率が０．１％未満であると、ＳｉをＡｌＦｅＳｉ安定相として析出させる効果や、ＣｕをＡｌＦｅＳｉ（Ｃｕ）安定相として析出させることによる効果が十分に得られないため、好ましくない。また、上記面積率を０．５％以上としても、ＳｉやＣｕを析出させることによる効果が飽和するため、耐食性の向上は見られない。

なお、ＡｌＦｅＳｉ相にはＡｌＦｅＳｉ安定相だけでなく、ＡｌＦｅＳｉ準安定相もある。ＡｌＦｅＳｉ準安定相は、粒子面積が１．０μｍ^２以上であっても、押出時の加熱によって容易にＳｉの固溶が生じてしまうため、マトリックス中のＳｉ濃度を向上させてしまうので本発明の目的達成には不利となる。
ここで、「ＡｌＦｅＳｉ安定相」とは、ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：エネルギー分散型Ｘ線分光法）により測定したＦｅ，Ｓｉ原子濃度の比（＝Ｆｅ原子濃度／Ｓｉ原子濃度）が３．５未満であるものを意味する。
また、「ＡｌＦｅＳｉ準安定相」とは、ＥＤＸにより測定したＦｅ，Ｓｉ原子濃度の比（＝Ｆｅ原子濃度／Ｓｉ原子濃度）が３．５〜７．０であるものを意味する。

マトリックス中にＣｕが固溶していると、様々な問題が生じる。まず、加熱や経時変化でＳｉとともに析出し、粒界近傍にＣｕ−Ｓｉ欠乏相を形成して粒界腐食が発生する。また、マトリックスの電位が貴になり、ＡｌＺｒ、ＡｌＴｉ粒子と電位差がとれなくなることや、Ｚｎ Ｆｌｕｘによる犠牲陽極効果を阻害するなどの問題が生じる。このようなことが原因で、押出チューブに早期貫通孔が発生し、耐食性が劣化する。
そのため、Ｃｕの固溶量の低減を検討し、Ｃｕを析出させる手段として、ＡｌＦｅＳｉすなわちＡｌＦｅＳｉ（Ｃｕ）を析出する方法を採用した。マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ^２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％未満であると効果が得られないため、好ましくない。また、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．５％以上であると飽和する。そのため、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であるアルミニウム合金を用いることが好ましい。

この方法によって、加熱や経時変化によるＣｕ析出を防止でき、粒界腐食を防止できる。また、ＡｌＴｉ粒子との電位差が得られ、層状腐食を促進することから、孔食性腐食が防止できる。また、Ｚｎフラックスによる犠牲陽極効果も増加する。したがって、熱交換器用押出扁平多穴管における耐食性の向上が可能になる。

続いて、本発明に係る熱交換器用押出扁平多穴管の製造方法について説明する。ただし、これは一例であって、本発明は以下の製造方法に限定されない。

［熱交換器用押出扁平多穴管の製造方法］
本実施形態においては、アルミニウム合金を均質化処理する工程において、第１熱処理と冷却工程と第２熱処理とを順に行なう。
「第１熱処理」
第１熱処理においては、上記のアルミニウム合金を５６０℃〜６２０℃の範囲の温度、より好ましくは５９０℃超〜６１０℃の範囲の温度で１時間〜１８時間、より好ましくは３時間〜１０時間保持する。
第１熱処理を行なうことで、Ｃｕや不可避不純物として含まれるＳｉなどの低融点元素を均一に分布させ、高速押出時にピックアップを発生させる元素を固溶させて、ピックアップの発生を抑制することができる。また、アルミニウム合金中に均一に拡散しにくいＺｒを、アルミニウム合金中に均一に拡散させることができる。

第１熱処理の処理温度が上記範囲よりも低い場合や処理時間が上記範囲よりも短い場合には、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｚｒなどの元素の分布が不均一となったり、高速押出時にピックアップを発生させる元素の固溶が不十分となり、高速押出時におけるピックアップの発生を十分に抑制できなかったりする虞が生じる。また、第１熱処理の処理温度が上記範囲よりも高い場合や処理時間が上記範囲よりも長い場合には、アルミニウム合金の一部が溶解する虞があるし、第１熱処理を行なうことによる費用が大きくなり、経済的に不利となる。

「冷却工程」
冷却工程は、第１熱処理の後、第２熱処理の前に、第１熱処理によって高温となったアルミニウム合金を常温とする工程である。
アルミニウム合金中に析出されたＺｒ化合物は、押出装置の金型と熱交換器用押出合金との接触部分の高速押出時における潤滑性を向上させてピックアップの発生を抑制するとともに、金型の磨耗性を向上させる。Ｚｒ化合物からなる析出物（サイト）の大きさは、均質化処理における温度が高温であるほど大きく、低温であるほど小さくなり、Ｚｒ化合物からなる析出物の数は、均質化処理における温度が高温であるほど少なく、低温であるほど多くなる。したがって、冷却工程により、Ｚｒ化合物からなる析出物の核となる大きさの小さい析出物を多数形成しておくことで、第２熱処理において、冷却工程で形成された小さい析出物を軸としたＺｒ化合物の析出を促進することができ、大きい析出物を多数形成することができる。

冷却工程においては、第１熱処理後のアルミニウム合金を、好ましくは２０℃／ｍｉｎ〜１００℃／ｍｉｎ、より好ましくは４０℃／ｍｉｎ〜６０℃／ｍｉｎの冷却速度で冷却する。冷却速度を２０℃／ｍｉｎ未満としても、冷却工程を行うことによるＺｒ化合物からなる析出物の核の形成効果に変化はないし、冷却工程に要する時間が長くなるため好ましくない。また、冷却速度が１００℃／ｍｉｎを超えると、冷却工程を行っても、Ｚｒ化合物からなる析出物の核が十分に形成されない虞がある。

「第２熱処理」
第２熱処理は、第１熱処理後のアルミニウム合金を４５０℃〜５２０℃の範囲の温度、より好ましくは４８０℃〜５１０℃の範囲の温度で２時間超〜１８時間、より好ましくは３時間〜１０時間保持する。
第２熱処理を行なうことで、第１熱処理によって一旦固溶したＳｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｒを前記冷却工程で形成した析出物（サイト）と結合させることで、押出装置の金型と熱交換器用押出合金との接触部分の高速押出時における潤滑性を向上させ、ピックアップの発生を抑制するとともに、金型の磨耗性を向上させることができる。

第２熱処理の処理温度が上記範囲よりも低い場合や処理時間が上記範囲よりも短い場合には、ＡｌＦｅＳｉ安定相およびＡｌＦｅＳｉ（Ｃｕ）安定相の析出物を十分に析出させることができない虞や、アルミニウム合金中に析出物を十分に拡散させることができない虞が生じる。また、第２熱処理の処理温度が上記範囲よりも高い場合は、アルミニウム合金中における元素の拡散が活発となり、アルミニウム合金中の元素が拡散して、ＡｌＦｅＳｉ安定相およびＡｌＦｅＳｉ（Ｃｕ）安定相の析出物が析出されにくくなり、上記範囲よりも処理時間を長くしても、得られる効果は変わらず、むしろ経済的に不利となる。

なお、上記均質化処理における加熱方法や加熱炉の構造等については特に限定されない。また、均質化処理する工程の後のアルミニウム合金を押出すことにより熱交換器用押出合金が得られる。ここでの押出において、押出形状は特に限定されるものではなく、熱交換器の形状等に応じて押出形状が選定される。また、押出方法（方式）については特に限定されるものではなく、押出形状等に合わせて適宜常法の方法を採用することができる。

このような熱交換器用押出合金は、熱交換器用の材料として使用されるものであり、例えば、熱媒体を流通させる熱交換器用押出扁平多穴管などとして用いられる。また、熱交換器の使用場所は、特に限定されるものではないが、自動車用の熱交換器に好適である。また、自動車用の熱交換器として、具体的にはコンデンサ、エバポレータ、インタクーラ等の用途に好適に使用できる。
また、このような熱交換器用押出扁平多穴管は、熱交換器用の部品として使用するに際し、他部材（例えばフィンやヘッダパイプ）と組み付けて、通常はろう付けにより接合される。なお、本発明においては、ろう付けの際の雰囲気や加熱温度、時間などの条件について、特に限定されるものではなく、ろう付け方法も特に限定されない。

このような熱交換器用押出扁平多穴管は、高速押出により製造がなされた場合であっても、表面にピックアップのない良好なものとなる。また、このような熱交換器用押出扁平多穴管は、高い強度を有しており、かつ高速押出により薄肉化および小断面積化された熱交換器用押出扁平多穴管の製造がなされた場合であっても、押出形状の寸法精度が十分に高い良好なものとなる。

また、上述した実施形態のように、アルミニウム合金を均質化処理する工程において、第１熱処理の後、第２熱処理の前に冷却工程を行った場合、第２熱処理において、冷却工程で形成された小さい析出物にＳｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｒの結合を促進することができ、大きい析出物を多数形成することができ、より一層、ピックアップの発生を抑制することができるとともに、より一層、金型の磨耗性を向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、アルミニウム合金を均質化処理する工程において、第１熱処理と冷却工程と第２熱処理とを順に行なったが、第１熱処理と第２熱処理のみを行なってもよい。この場合においても、十分な強度および耐食性を有し、高速押出により多穴管を製造した場合に表面にピックアップの発生しない多穴管を製造できる。また、冷却工程を行なわない場合、第２熱処理のために常温から所定の温度まで再度加熱する必要がないので、冷却工程を行なう場合と比較して、製造に必要なエネルギーを削減できる。また、冷却工程を行なわない場合、冷却工程を行なう場合と比較して、製造工程を削減できるので、製造効率を向上させることができる。

［Ｚｎフラックス層］
このようにして得られた押出合金材の外表面に、フラックス層を設ける。
フラックス層には、Ｚｎが少なくとも含まれるが、Ｚｎの他に、Ｚｎを含まないＺｎ非含有フラックス層が含まれていても良い。
Ｚｎ含有フラックスには、例えばＺｎＦ_２、ＺｎＣｌ_２、ＫＺｎＦ_３等のＺｎ化合物が少なくとも１種以上含まれることが好ましい。また、Ｚｎ非含有フラックスには、例えば、ＬｉＦ，ＫＦ，ＣａＦ_２、ＡｌＦ_３、ＳｉＦ_４などの弗化物や、前記弗化物の錯化合物であるＫＡｌＦ_４、ＫＡｌＦ_３などが少なくとも１種以上含まれることが好ましい。
熱交換器用押出扁平多穴管（以下、チューブと略す。）のフラックス層にＺｎ含有層を含有させることで、ろう付け後のチューブ表面にＺｎ拡散層（ろう材層）が形成され、このＺｎ拡散層が犠牲陽極層として機能することによりチューブの防食効果を高めることができる。

チューブに対するＺｎ含有フラックスの塗布量は５ｇ／ｍ^２以上２０ｇ／ｍ^２以下の範囲が好ましい。塗布量が５ｇ／ｍ^２未満であると、Ｚｎ拡散層の形成が不十分となって防食効果が充分に得られないので好ましくなく、塗布量が２０ｇ／ｍ^２を超えると、チューブと他の部品との接合部であるフィレット部に過剰のＺｎが集中し、その接合部において腐食速度が速まるので好ましくない。

［熱交換器］
上記のチューブに、熱交換器用ヘッダーパイプやフィンをろう付けすることにより、熱交換器を構成することができる。
すなわち、この熱交換器は、本発明に係る熱交換器用押出扁平多穴管と、熱交換器用ヘッダーパイプとフィンとが接合されて構成される。即ち、従来の技術において説明した熱交換器と同様に、熱交換器用ヘッダーパイプと称される左右一対の管体と、その熱交換器用ヘッダーパイプの間に互いに平行に間隔を空けて設けられた複数のチューブと、チューブ同士の間に設けられたフィンとで構成されている。そして各チューブの内部空間と熱交換器用ヘッダーパイプの内部空間を連通させ、熱交換器用ヘッダーパイプの内部空間と各チューブの内部空間に媒体を循環させ、フィンを介して効率良く熱交換ができるようになっている。

「実施例１〜実施例７、比較例１〜比較例７」
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
表１に示す成分を含有するアルミニウム合金を鋳造してなるビレットを製作した。このビレットに、表２に示す均質化処理を行なった。そして均質化処理後のビレットを以下に示す条件で押出すことにより、図１に示す複数の媒体通路用穴４を有する断面形状の熱交換器用押出扁平多穴管１１を得た。

このようにして得られた熱交換器用押出扁平多穴管１１に、所定の条件で外部形状を整える圧延加工を行ない、鋳造割れ、表面粗さ、ＡｌＦｅＳｉ安定相面積率を測定した。

「鋳造割れ」
鋳造割れの測定は、クラウトレーマー社製ＵＳＭ２５Ｊにより二極判定を行なった。評価方法は、鋳造割れが○であるとは、ビレットに次工程の押出で不具合が出るような割れが発生していなかったことを意味し、鋳造割れが×であるとは、ビレットに次工程の押出で不具合が出るような割れが発生していたことを意味する。

「チューブ表面粗さ」
チューブ表面粗さは金型磨耗が進行すると悪化する傾向があり、フラックスやＳＢＬを塗布した際にムラにつながる。また、ろう付け時にヘッダーのろうが凹凸溝に導かれ、チューブ上に流れてきて、エロージョンが発生しチューブに貫通孔が発生しやすくなる。
そのため、チューブ表面粗さの測定として、チューブ幅方向におけるＲ_ｍａｘの値を計測し、Ｒ_ｍａｘの値が１５μｍ以上になると好ましくないと判断した。

ＡｌＦｅＳｉ安定相面積率の測定方法は、測定面積１ｍｍ^２の測定視野内に存在する全粒子について、ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によりＦｅ、Ｓｉ原子濃度を測定した。ＡｌＦｅＳｉ安定相の判定基準は、ＦｅとＳｉの原子濃度の比（＝Ｆｅ原子濃度／Ｓｉ原子濃度）が３．５未満であることとした。そして、以下の式（１）により、ＡｌＦｅＳｉ安定相総面積率（％）を算出した。
ＡｌＦｅＳｉ安定相総面積率（％）＝ＡｌＦｅＳｉ安定相総面積÷測定面積×１００・・・（１）

続いて、これらの熱交換器用押出扁平多穴管１１にＺｎ Ｆｌｕｘ（ＫＺｎＦ_３）を８ｇ／ｍ^２塗布して、Ｚｎ含有層２を設けた。更に、６００℃、３ｍｉｎの条件でろう付け加熱した後、その熱交換器用押出扁平多穴管１１を長手方向に引張試験機にて引っ張る方法により熱交換器用押出扁平多穴管１１の強度を測定した。

更に、これらの熱交換器用押出扁平多穴管１１を、図２に示すような、両面ろうを有するフィン６と組み合わせたコアを作製して、ＳＷＡＡＴ（Ｓｅａ Ｗａｔｅｒ Ａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ Ｔｅｓｔ、人工海水噴霧試験）評価を行なった。試験方法は、ＡＳＴＭ（Ｇ８５−８５）規格に則り、以下の条件で（１）および（２）を２サイクル行い実施した。
（１）人工海水（ｐＨ＝３）噴霧：５０℃、０．５時間
（２）湿潤：５０℃、１．５時間
以上の結果を表３に示す。

表３より、実施例１〜実施例７では、いずれもＡｌＦｅＳｉ安定相の面積率（％）が０．１％以上０．５％未満であり、ろう付け後強度６５（ＭＰａ）以上の十分な強度が得られ、鋳造割れの評価も○であり、表面粗さ（Ｒ_ｍａｘ）１５μｍ未満であった。
更に、ＳＷＡＡＴ評価では、ＳＷＡＡＴ貫通日数が３０日を超え、耐食性の向上が確認できた。

これに対し、比較例１では、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｔｉの添加量が少なすぎることから、相対的にアルミの純度が高くなったため、ろう付後強度が６０ＭＰａ未満と低く、強度が不十分であった。
また、比較例２では、各元素の添加量が何れも多すぎるため、ろう付後強度は高いが、鋳造割れの評価が×となった。
また、比較例３では、Ｚｒとの合計ではなくＴｉのみで０．３％添加したため、表面粗さが基準値１５μｍを超えた。
また、比較例４では、ＺｒおよびＴｉの添加量が多すぎるため、表面粗さが基準値１５μｍを超えた。
また、比較例５〜７では、均質化処理において、第１熱処理の後、冷却工程を２００℃で行ない、第２熱処理を行なわず、ＡｌＦｅＳｉ安定相総面積率が０．１％未満となったため、ＳＷＡＡＴ貫通日数が２０日未満であった。

図１は本発明の熱交換器用押出扁平多穴管の一例を示した斜視図である。 図２は熱交換器の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１・・・チューブ、２・・・フラックス層（Ｚｎ含有層）、３・・・押出管、４・・・媒体通路用穴、５・・・ヘッダーパイプ、６・・・フィン、１１・・・熱交換器用押出扁平多穴管。

Claims (4)

1. 質量％でＳｉ：０．０１〜０．３０％、Ｆｅ：０．０１〜０．３０％、Ｃｕ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：０．０５〜０．３０％、Ｚｒ：０．０５〜０．２５％、Ｔｉ：０〜０．１５％含有し、ＺｒとＴｉとの合計が０．３％以下であり、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、
   マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ^２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であり、外表面にＺｎフラックス層を設けてなることを特徴とする熱交換器用押出扁平多穴管。
2. Ｔｉを０．０５〜０．１５質量％含有することを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器用押出扁平多穴管。
3. 前記Ｚｎフラックス層がＺｎＦ_２，ＺｎＣｌ_２，ＫＺｎＦ_３のいずれか１種又は２種以上からなることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器用押出扁平多穴管。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用押出扁平多穴管を備えたことを特徴とする熱交換器。

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