JP2014141702A - アルミニウム合金クラッド材および該クラッド材を成形したチューブを組み付けた熱交換器 - Google Patents

アルミニウム合金クラッド材および該クラッド材を成形したチューブを組み付けた熱交換器 Download PDF

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Abstract

【目的】チューブに成形した場合、外面の耐食性に優れた熱交換器用チューブを得ることができるアルミニウム合金クラッド材を提供する。
【構成】心材の一方の面に内皮材をクラッドし、他方の面に犠牲陽極材をクラッドした３層構造のアルミニウム合金クラッド材であって、心材がＭｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．０３〜１．０％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金、犠牲陽極材がＺｎ：０．５〜６．０％、Ｃｕ：０．０３〜０．３％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｚｎ−Ｃｕ合金、内皮材がＭｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．２〜１．５％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金であり、心材、内皮材および犠牲陽極材のＣｕ量％が（犠牲陽極材のＣｕ％）≦（心材のＣｕ％）≦（内皮材のＣｕ％）の関係にある。心材と犠牲陽極材からなる２層構造のアルミニウム合金クラッド材とすることもできる。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルミニウム合金クラッド材、詳しくは、チューブに成形した場合、外面の耐食性に優れた熱交換器用チューブを得ることができるアルミニウム合金クラッド材、および該クラッド材を成形したチューブを組み付けた熱交換器に関する。
従来、ろう付けにより接合一体化されるアルミニウム製熱交換器の冷媒通路管としては、アルミニウム合金押出管またはアルミニウム合金板材を曲成してなるチューブが適用されている。これらの冷媒通路管は、外面（大気側）の耐食性向上のために、冷媒通路管の外面となる側に、押出管についてはＺｎ溶射を行い、板材を曲成してなるチューブについてはＡｌ−Ｚｎ系合金をクラッドして、Ｚｎ拡散層による犠牲陽極効果を狙った設計がなされている。
近年、とくに自動車用熱交換器においては、構成材料の薄肉化、高耐食化が要請され、犠牲陽極材のＺｎ含有量低減による犠牲陽極層の腐食速度低減や犠牲陽極層厚さの増大が求められている。しかしながら、従来の押出管では、溶射効率の面からＺｎ溶射量の低減は難しく、板材を曲成してなるチューブにおいても、心材に含有されるＣｕの拡散の影響により犠牲陽極材の電位が貴になって、Ｚｎ量を低減すると犠牲陽極効果を得るのに十分な電位差が確保できなくなるため、犠牲陽極材のＺｎ含有量を低減することは困難であり、また、犠牲陽極層厚さの増大についても、製造コストの観点からクラッド率を増大することは難しい。
内面側のろう材に心材より多くのＣｕを添加して、ろう付け後において、外面側から内面側に向かって電位が貴になるように電位勾配を付与したブレージングシートや、外面側のろう材にＺｎを添加するとともに内面側のろう材にＣｕを添加し、Ｚｎ、Ｃｕを特定の添加比率にすることによって形成されたＺｎとＣｕの濃度勾配により、電位がブレージングシートの外面から内面方向に貴になるようにしたブレージングシートも提案されているが、ろう材から拡散されるＣｕにより形成される電位が貴な層が薄く、電位が貴な層と心材の電位差も小さいため、腐食によって心材が殆ど消耗し、貫通孔が発生する直前の状態では、貫通孔の発生を抑制する効果は十分ではない。
特開２０１１−２２４６５６号公報 特開２００９−１２７１２１号公報 特開２００７−２４７０２１号公報
発明者らは、上記の問題を解決するために、アルミニウム合金板材を曲成してなるチューブについて、チューブを構成するアルミニウム合金クラッド材の構成、クラッド材各層の合金組成と耐食性との関連について試験、検討を行った結果、チューブを構成するアルミニウム合金クラッド材の構成を、心材と犠牲陽極材の２層構造、または心材の一方の面に犠牲陽極材をクラッドし、他方の面に心材よりも電位が貴な内皮材を配した３層構造としたものにおいて、犠牲陽極材に微量のＣｕを含有させた場合、犠牲陽極材の腐食速度が抑制されて犠牲陽極材が長期にわたり残存し、貫通孔の発生を抑制することが可能となり、外面（大気側）の耐食性が向上することを見出した。とくに３層構造においては、心材が内皮材に対して犠牲陽極効果を発揮するため、内皮材に対して犠牲陽極材と心材が犠牲陽極層となり、結果として犠牲陽極層の厚さが増大することとなり、より長期にわたり貫通孔の発生を抑制することが可能となる。
本発明は、上記の知見に基づいて、さらに試験、検討を重ねた結果としてなされたものであり、その目的は、チューブに成形した場合、外面の耐食性に優れた熱交換器用チューブを得ることができるアルミニウム合金クラッド材、および該クラッド材を成形したチューブを組み付けた熱交換器を提供することにある。
上記の目的を達成するための請求項１によるアルミニウム合金クラッド材は、心材の一方の面に犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウム合金クラッド材であって、心材が、Ｍｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．０３〜１．０％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金であり、犠牲陽極材が、Ｚｎ：０．５〜６．０％、Ｃｕ：０．０３〜０．３％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｚｎ−Ｃｕ合金であり、心材および犠牲陽極材のＣｕ含有量が（犠牲陽極材のＣｕ含有量％）≦（心材のＣｕ含有量％）の関係にあることを特徴とする。以下の説明において、合金％は全て質量％で示す。
請求項２によるアルミニウム合金クラッド材は、請求項１において、前記心材が、さらにＳｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下の１種または２種を含有することを特徴とする。
請求項３によるアルミニウム合金クラッド材は、請求項１または２において、前記心材が、さらにＴｉ：０．０１〜０．３％を含有することを特徴とする。
請求項４によるアルミニウム合金クラッド材は、心材の一方の面に内皮材をクラッドし、他方の面に犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウム合金クラッド材であって、心材が、Ｍｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．０３〜１．０％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金であり、内皮材が、Ｍｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．２〜１．５％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金であり、犠牲陽極材が、Ｚｎ：０．５〜６．０％、Ｃｕ：０．０３〜０．３％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｚｎ−Ｃｕ合金であり、心材、内皮材および犠牲陽極材のＣｕ含有量が（犠牲陽極材のＣｕ含有量％）≦（心材のＣｕ含有量％）≦（内皮材のＣｕ含有量％）の関係にあることを特徴とする。
請求項５によるアルミニウム合金クラッド材は、請求項４において、前記心材が、さらにＳｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下の１種または２種を含有することを特徴とする。
請求項６によるアルミニウム合金クラッド材は、請求項４または５において、前記心材が、さらにＴｉ：０．０１〜０．３％を含有することを特徴とする。
請求項７によるアルミニウム合金クラッド材は、請求項４〜６のいずれかにおいて、前記内皮材が、さらにＳｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下の１種または２種を含有することを特徴とする。
請求項８によるアルミニウム合金クラッド材は、請求項４〜７のいずれかにおいて、前記内皮材が、さらにＴｉ：０．０１〜０．３％を含有することを特徴とする。
請求項９によるアルミニウム合金クラッド材は、請求項１〜８のいずれかにおいて、前記犠牲陽極材が、さらにＳｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下、Ｍｎ：１．５％以下の１種または２種以上を含有することを特徴とする。
請求項１０による熱交換器は、請求項１〜９のいずれかに記載のアルミニウム合金クラッド材を、内皮材が冷媒通路側、犠牲陽極材が大気側になるようにチューブに成形し、該チューブにアルミニウムフィンを組み付け、ろう付けしてなることを特徴とする。
本発明によれば、チューブに成形した場合、外面の耐食性に優れ、熱交換器、とくに自動車用熱交換器のチューブの素材として好適に使用することができるアルミニウム合金クラッド材、および該アルミニウム合金クラッド材を成形したチューブを組み付けた熱交換器が提供される。
本発明のアルミニウム合金クラッド材を成形した熱交換器用チューブの実施例を示す断面図である。 本発明のアルミニウム合金クラッド材を成形した熱交換器用チューブの他の実施例を示す断面図である。
本発明のアルミニウム合金クラッド材は、前記のように、その構成を心材と犠牲陽極材からなる２層構造、または心材の一方の面に犠牲陽極材を配し、他方の面に心材よりも電位が貴な内皮材を配した３層構造とし、犠牲陽極材にＣｕを含有させてなるものであり、内皮材が冷媒通路側、犠牲陽極材が大気側になるようにチューブに成形して熱交換器に組み付けられると、犠牲陽極材の腐食速度が抑制され、犠牲陽極材による犠牲陽極効果が長期間持続するため、長期にわたり貫通孔の発生を抑制することが可能となり、外面（大気側）の耐食性の向上が達成される。とくに３層構造においては、心材が内皮材にして犠牲陽極効果を発揮するため、内皮材に対して犠牲陽極材と心材が犠牲陽極層となり、結果として犠牲陽極層の厚さが増大することとなり、より長期にわたり貫通孔の発生を抑制することが可能となる。
２層構造の基本構成において、心材としては、Ｍｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．０３〜１．０％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金、犠牲陽極材としては、Ｚｎ：０．５〜６．０％、Ｃｕ：０．０３〜０．３％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｚｎ−Ｃｕ合金が適用される。但し、心材および犠牲陽極材のＣｕ含有量が（犠牲陽極材のＣｕ含有量％）≦（心材のＣｕ含有量％）の関係にあるようにする。
心材には、Ｓｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下の１種または２種を含有させることができ、Ｔｉ：０．０１〜０．３％を含有させることができる。また、犠牲陽極材には、Ｓｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下、Ｍｎ：１．５％以下の１種または２種以上を含有させることができる。
３層構造の基本構成においては、心材として、Ｍｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．０３〜１．０％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金、内皮材として、Ｍｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．２〜１．５％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金、犠牲陽極材として、Ｚｎ：０．５〜６．０％、Ｃｕ：０．０３〜０．３％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｚｎ−Ｃｕ合金が適用される。但し、心材、内皮材および犠牲陽極材のＣｕ含有量が（犠牲陽極材のＣｕ含有量％）≦（心材のＣｕ含有量％）≦（内皮材のＣｕ含有量％）の関係にあるようにする。
心材には、Ｓｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下の１種または２種を含有させることができ、Ｔｉ：０．０１〜０．３％を含有させることができる。内皮材には、Ｓｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下の１種または２種を含有させることができ、Ｔｉ：０．０１〜０．３％を含有させることができる。また、犠牲陽極材には、Ｓｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下、Ｍｎ：１．５％以下の１種または２種以上を含有させることができる。
以下、心材、内皮材および犠牲陽極材の合金成分の意義および限定理由について説明する。
（犠牲陽極材）
Ｚｎ：
犠牲陽極材中のＺｎは電位を貴にするよう機能し、心材、内皮材との電位のバランス調整のために含有させる。Ｚｎの好ましい含有量は０．５〜６．０％の範囲であり、０．５％未満ではその効果が十分でなく、６．０％を超えると、自己腐食速度が増大して耐食寿命が低下する。Ｚｎのさらに好ましい含有量範囲は１．０〜５．０％である。
Ｃｕ：
Ｃｕは犠牲陽極材の腐食速度を抑制するよう機能する。Ｃｕの好ましい含有量は０．０３〜０．３％の範囲であり、０．０３％未満では十分な腐食速度抑制効果が得られず、０．３％を超えると、電位が貴になるため犠牲陽極効果が得難くなる。Ｃｕのさらに好ましい含有範囲は０．０３〜０．２％である。
Ｓｉ：
Ｓｉは強度を向上させるよう機能する。Ｓｉの好ましい含有量は１．５％以下の範囲であり、１．５％を超えると自己腐食速度が増大する。Ｓｉのさらに好ましい含有範囲は０.５％以下である。
Ｆｅ：
Ｆｅは強度を向上させるよう機能する。Ｆｅの好ましい含有量は０．７％以下の範囲であり、０．７％を超えると自己腐食速度が増大する。
Ｍｎ：
Ｍｎは強度を向上させるよう機能する。Ｍｎの好ましい含有量は１．５％以下の範囲であり、１．５％を超えると自己腐食速度が増大する。Ｍｎのさらに好ましい含有範囲は０．５％以下である。なお、犠牲陽極材には、それぞれ０．３％以下のＩｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、ＺｒおよびＢが含有されていても本発明の効果が損なわれることはない。
（心材）
Ｍｎ：
Ｍｎは強度を向上させるよう機能する。Ｍｎの好ましい含有量は０．６〜２．０％の範囲であり、０．６％未満ではその効果が十分でなく、２．０％を超えると圧延が困難となる。Ｍｎのさらに好ましい含有範囲は１．０〜２．０％である。
Ｃｕ：
Ｃｕは心材の電位を貴にするよう機能し、犠牲陽極材、内皮材との電位のバランス調整のために含有させる。心材中のＣｕ含有量が犠牲陽極材のＣｕ含有量未満になると、犠牲陽極材との電位差が確保できなくなるため、心材中のＣｕ含有量は犠牲陽極材のＣｕ含有量以上とするのが好ましい。また、心材中のＣｕはろう付け加熱時に犠牲陽極材中に拡散し、犠牲陽極材との電位差を小さくするので、心材のＣｕ含有量は１．５％以下とするのが好ましい。３層構造のクラッド材においては、心材中のＣｕ含有量が内皮材中のＣｕ含有量以上となると、内皮材との電位差が確保できなくなるため、３層構造のクラッド材における心材中のＣｕ含有量は内皮材中のＣｕ含有量未満とするのが好ましい。Ｃｕのさらに好ましい含有範囲は０．６％以下である。
Ｓｉ：
Ｓｉは強度を向上させるよう機能する。Ｓｉの好ましい含有量は１．５％以下の範囲であり、１．５％を超えると融点が低下して、ろう付け時に溶融し易くなる。Ｓｉのさらに好ましい含有範囲は０．８％以下である。
Ｆｅ：
Ｆｅは強度を向上させるよう機能する。Ｆｅの好ましい含有量は０．７％以下の範囲であり、０．７％を超えると自己腐食速度が増大する。
Ｔｉ：
Ｔｉは、心材の板厚方向に濃度の高い領域と低い領域とに分かれ、それらが交互に分布する層状となり、Ｔｉ濃度の低い領域が高い領域に比べ優先的に腐食する結果、腐食形態を層状にする効果を有し、それにより板厚方向への腐食の進行を妨げて耐食性を向上させる。Ｔｉの好ましい含有量は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％を超えると、巨大な晶出物が生成して成形性が害される。なお、心材には、それぞれ０．３％以下のＶ、Ｃｒ、ＺｒおよびＢが含有されていても本発明の効果が損なわれることはない。
（内皮材）
Ｍｎ：
Ｍｎは強度を向上させるよう機能する。Ｍｎの好ましい含有量は０．６〜２．０％の範囲であり、０．６％未満ではその効果が十分でなく、２．０％を超えると圧延が困難となる。Ｍｎのさらに好ましい含有範囲は１．０〜２．０％である。
Ｓｉ：
Ｓｉは強度を向上させるよう機能する。Ｓｉの好ましい含有量は１．５％以下の範囲であり、１．５％を超えると融点が低下して、ろう付け時に溶融し易くなる。
Ｆｅ：
Ｆｅは強度を向上させるよう機能する。Ｆｅの好ましい含有量は０．７％以下の範囲であり、０．７％を超えると自己腐食速度が増大する。
Ｃｕ：
Ｃｕは内皮材の電位を貴にするよう機能し、心材との電位のバランス調整のために含有させる。Ｃｕの好ましい含有量は０．２〜１．５％の範囲であり、（心材のＣｕ含有量％）≦（内皮材のＣｕ含有量％）となる範囲で、１．５％を超えると融点が低下して、ろう付け時に溶融し易くなる。内皮材のＣｕ含有量が心材のＣｕ含有量より少ない場合は、心材が内皮材に対して犠牲陽極材として作用しなくなるため、耐食寿命が低下する。内皮材のＣｕのさらに好ましい含有範囲は０．８％以下である。
Ｔｉ：
Ｔｉは、内皮材の板厚方向に濃度の高い領域と低い領域とに分かれ、それらが交互に分布する層状となり、Ｔｉ濃度の低い領域が高い領域に比べ優先的に腐食する結果、腐食形態を層状にする効果を有し、それにより板厚方向への腐食の進行を妨げて耐食性を向上させる。Ｔｉの好ましい含有量は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％を超えると、巨大な晶出物が生成して成形性が害される。なお、内皮材には、それぞれ０．３％以下のＶ、Ｃｒ、ＺｒおよびＢが含有されていても本発明の効果が損なわれることはない。
なお、犠牲陽極材、心材および内皮材中のＳｉおよびＦｅの含有量については、高純度地金を用いると製造コストの高騰を招くので、ＳｉおよびＦｅの含有量をいずれも０．０３％未満とすることは好ましくない。
本発明におけるクラッド構成は、犠牲陽極材のクラッド率を５〜３０％、３層構造のものにおいては、内皮材のクラッド率を５〜３０％とするのが好ましい。犠牲陽極材のクラッド率が５％未満では、ろう付け時の拡散により犠牲陽極材中のＺｎ量が低下して十分な犠牲陽極効果が得難くなる。犠牲陽極材のクラッド率が３０％を超えるとクラッド圧延が困難となる。より好ましい犠牲陽極材のクラッド率は１０〜３０％である。内皮材のクラッド率が５％未満では、ろう付け時の拡散により内皮材中のＣｕ濃度が低下して心材との電位差が小さくなり、心材の犠牲陽極効果が得難くなる。内皮材のクラッド率が３０％を超えるとクラッド圧延が困難となる。より好ましい内皮材のクラッド率は１０〜３０％である。
本発明のアルミニウム合金クラッド材は、内皮材が冷媒通路側、犠牲陽極材が大気側（外面側）になるようにチューブに成形し、このチューブの外面側（大気側）に、あるいは外面側と内面側（冷媒流路側）にアルミニウムフィンを組み付けて、ろう付け接合し、熱交換器とする。
チューブ材１の作製は、例えば、図１に示すように、アルミニウム合金クラッド材２をチューブに成形後、両面にろう材を配したブレージングシートからなるインナーフィン３を装入し、チューブの継ぎ目４をインナーフィン３のろう材でろう付け接合する手法、図２に示すように、予めアルミニウム合金クラッド材２の犠牲陽極材側にペーストろう５を塗布してチューブに成形し、または、チューブへの成形後にペーストろう５を塗布し、ペーストろう５により継ぎ目４をろう付け接合する手法により行われる。
本発明のアルミニウム合金クラッド材を、２層構造のものにおいては心材、３層構造のものにおいては内皮材が冷媒通路側、犠牲陽極材が大気側（外面側）になるようにチューブに成形し、このチューブにアルミニウムフィンを組み付けて、６００℃の温度で３分間ろう付け加熱、両者を接合して熱交換器を作製した場合、組み付けられたチューブにおける犠牲陽極材、心材および内皮材の電位は、（犠牲陽極材の電位）＜（心材の電位）＜（３層構造の内皮材の電位）の関係となり、犠牲陽極材は心材に対して犠牲陽極効果を発揮する。本発明によるＡｌ−Ｚｎ−Ｃｕ系合金の犠牲陽極材は、一般的なＡｌ−Ｚｎ系合金の犠牲陽極材よりも腐食速度が遅く、犠牲陽極効果が作用する期間が長くなるため耐食性の向上が達成できる。また、３層構造のものでは、心材が内皮材に対して犠牲陽極効果を発揮するため、結果として犠牲陽極層の厚さが増大することとなり、犠牲陽極材と心材のいずれもが腐食によりその殆どが消耗しても、電位の貴な内皮材が残存することによって貫通孔の発生を抑制することが可能となり、外面（大気側）の耐食性のさらなる向上が達成される。
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、本発明はこれらに限定されない。
実施例１
半連続鋳造により表１に示す組成を有する犠牲陽極材用合金（Ｓ１〜Ｓ１１）、表２に示す組成を有する心材用合金および内皮材用合金（Ｃ１〜Ｃ２０）を造塊し、得られた鋳塊のうち、犠牲陽極材用合金鋳塊については５００℃で８時間の均質化処理を行った後、開始温度５００℃で熱間圧延して所定厚さとし、心材および内皮材用合金鋳塊については５００℃で８時間の均質化処理を行った後、心材用合金鋳塊は面削し、内皮材用合金鋳塊は開始温度５００℃で熱間圧延して所定厚さとした。
ついで、犠牲陽極材用合金および内皮材用合金の熱間圧延材を面削後、各アルミニウム合金を、表３に示す組み合わせで重ね合わせて、開始温度５００℃で３ｍｍ厚さまで熱間圧延し、さらに冷間圧延した後、４００℃の温度で中間焼鈍を行い、その後、冷間圧延を行って厚さ０．２ｍｍのアルミニウム合金クラッド板材（試験材１〜３１）を得た。
比較例１
半連続鋳造により表１に示す組成を有する犠牲陽極材用合金（Ｓ１２〜Ｓ１８）、表２に示す組成を有する心材用合金および内皮材用合金（Ｃ２１〜Ｃ２６）を造塊し、さらに、実施例１で造塊された犠牲陽極材用合金（Ｓ１）、心材用合金および内皮材用合金（Ｃ１、Ｃ１１）を用い、これらの鋳塊のうち、犠牲陽極材用合金鋳塊については５００℃で８時間の均質化処理を行った後、開始温度５００℃で熱間圧延して所定厚さとし、心材および内皮材用合金鋳塊については５００℃で８時間の均質化処理を行った後、心材用合金鋳塊は面削し、内皮材用合金鋳塊は開始温度５００℃で熱間圧延して所定厚さとした。なお、表１〜２において、本発明の条件を外れたものには下線を付した。
ついで、犠牲陽極材用合金および内皮材用合金の熱間圧延材を面削後、各アルミニウム合金を、表４に示す組み合わせで重ね合わせて、開始温度５００℃で３ｍｍ厚さまで熱間圧延し、さらに冷間圧延した後、４００℃の温度で中間焼鈍を行い、その後、冷間圧延を行って厚さ０．２ｍｍのアルミニウム合金クラッド板材（試験材１０１〜１１４）を得た。
得られた試験材について、ろう付け加熱相当の６００℃で３分間の加熱を加えた後、以下の方法で電位測定、引張試験、腐食試験を行った。結果を表３〜４に示す。
（電位測定）
試験材の電位は、酢酸を用いてｐＨ３に調整した５％ＮａＣｌ水溶液中で室温にて測定した。犠牲陽極材の電位は、犠牲陽極材側表面以外をマスキングして測定し、内皮材の電位は内皮材側表面以外をマスキングして測定した。また、心材の電位は、犠牲陽極材面側より心材厚さ中央まで試験材を研削し、研削面以外をマスキングして測定した。
（引張試験）
試験材をＪＩＳ−５号試験片に成形し、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠して引張試験を行い、３００３合金のＯ材相当強度（９５ＭＰａ）以上の引張強さを有するものを合格とした。
（腐食試験）
マスキングにより犠牲陽極材面を露出させた試験片について、ＳＷＡＡＴ試験（ＡＳＴＭ Ｇ８５）を行って耐食性を評価し、１０００時間経過時点で貫通孔が生じなかったものを合格（○）とし、とくに１５００時間経過時点でも貫通孔が生じなかったものを優良（◎）と評価し、１０００時間未満で貫通孔を生じたものを不合格（×）と評価した。
Figure 2014141702
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表３にみられるように、本発明に従う試験材１〜３１はいずれも、ＳＷＡＡＴ試験において貫通孔を生じなかった。とくに、内皮材を配した試験材１４〜３１は、より長時間貫通孔を生じなかった。また、これらのアルミニウム合金クラッド材を、内皮材が冷媒通路側、犠牲陽極材が大気側（外面側）になるようにチューブに成形し、このチューブにアルミニウムフィンを組み付けて、６００℃の温度で３分間ろう付け加熱、両者を接合して熱交換器を作製したところ、改善された外面（大気側）の耐食性が得られることが確認された。
これに対して、表４に示すように、試験材１０１、１０９は犠牲陽極材のＳｉ量が多いため、試験材１０２は犠牲陽極材のＦｅ量が多いため、また試験材１０５は犠牲陽極材のＭｎ量が多いため、いずれも犠牲陽極材の自己腐食量が多くなり、ＳＷＡＡＴ試験で貫通孔が生じた。試験材１０３は犠牲陽極材のＣｕ量が少ないため犠牲陽極材の自己腐食量が大きくなり、ＳＷＡＡＴ試験で貫通孔が生じた。試験材１０４は犠牲陽極材のＣｕ量が多いため、試験材１０６は犠牲陽極材のＺｎ量が少ないため犠牲陽極効果が十分でなく、ＳＷＡＡＴ試験で貫通孔が生じた。試験材１０７は犠牲陽極材のＺｎ量が多いため、犠牲陽極材の自己腐食量が多くなり、ＳＷＡＡＴ試験で貫通孔が生じた。試験材１０８は心材のＣｕ量が少ないため犠牲陽極効果が十分でなく、ＳＷＡＡＴ試験で貫通孔が生じた。
試験材１１０は心材のＳｉ量が多いため、ろう付け加熱時に心材が溶融した。試験材１１１は心材のＦｅ量が多いため、心材の自己腐食量が多くなり、ＳＷＡＡＴ試験で貫通孔が生じた。試験材１１２は心材のＭｎ量が少ないため、引張強度が低かった。
試験材１１３は内皮材のＣｕ量が多いため、ろう付け加熱時に内皮材が溶融した。試験材１１４は内皮材のＭｎ量が多いため冷間圧延時に割れが生じ、健全なクラッド材を得ることができなかった。
１ チューブ材
２ アルミニウム合金クラッド材
３ インナーフィン
４ 継ぎ目
５ ペーストろう

Claims (10)

  1. 心材の一方の面に犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウム合金クラッド材であって、心材が、Ｍｎ：０．６〜２．０％（質量％、以下同じ）、Ｃｕ：０．０３〜１．０％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金であり、犠牲陽極材が、Ｚｎ：０．５〜６．０％、Ｃｕ：０．０３〜０．３％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｚｎ−Ｃｕ合金であり、心材および犠牲陽極材のＣｕ含有量が（犠牲陽極材のＣｕ含有量％）≦（心材のＣｕ含有量％）の関係にあることを特徴とするアルミニウム合金クラッド材。
  2. 前記心材が、さらにＳｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下の１種または２種を含有することを特徴とする請求項１記載のアルミニウム合金クラッド材。
  3. 前記心材が、さらにＴｉ：０．０１〜０．３％を含有することを特徴とする請求項１または２記載のアルミニウム合金クラッド材。
  4. 心材の一方の面に内皮材をクラッドし、他方の面に犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウム合金クラッド材であって、心材が、Ｍｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．０３〜１．０％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金であり、内皮材が、Ｍｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．２〜１．５％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金であり、犠牲陽極材が、Ｚｎ：０．５〜６．０％、Ｃｕ：０．０３〜０．３％を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｚｎ−Ｃｕ合金であり、心材、内皮材および犠牲陽極材のＣｕ含有量が（犠牲陽極材のＣｕ含有量％）≦（心材のＣｕ含有量％）≦（内皮材のＣｕ含有量％）の関係にあることを特徴とするアルミニウム合金クラッド材。
  5. 前記心材が、さらにＳｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下の１種または２種を含有することを特徴とする請求項４記載のアルミニウム合金クラッド材。
  6. 前記心材が、さらにＴｉ：０．０１〜０．３％を含有することを特徴とする請求項４または５記載のアルミニウム合金クラッド材。
  7. 前記内皮材が、さらにＳｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下の１種または２種を含有することを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載のアルミニウム合金クラッド材。
  8. 前記内皮材が、さらにＴｉ：０．０１〜０．３％を含有することを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のアルミニウム合金クラッド材。
  9. 前記犠牲陽極材が、さらにＳｉ：１．５％以下、Ｆｅ：０．７％以下、Ｍｎ：１．５％以下の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアルミニウム合金クラッド材。
  10. 請求項１〜９のいずれかに記載のアルミニウム合金クラッド材を、内皮材が冷媒通路側、犠牲陽極材が大気側になるようにチューブに成形し、該チューブにアルミニウムフィンを組み付け、ろう付けしてなることを特徴とする熱交換器。
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