JP2753634B2 - Aluminum alloy composite sheet for tube material - Google Patents
Aluminum alloy composite sheet for tube materialInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高耐食性を有するラジエータ等のチューブ
材として用いられるアルミニウム合金複合材シートに関
し、特にチューブ材がノコロックろう付け法により組み
立てられる場合に著しい効果が期待される。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an aluminum alloy composite sheet used as a tube material for a radiator or the like having high corrosion resistance, and particularly to a case where the tube material is assembled by a Nocolok brazing method. Significant effects are expected.
（従来の技術及び解決しようとする課題） ろう付けラジエータのチューブ材としては、従来から
Al−Mn系合金3003等を芯材とし、Al−Si系ろう材をクラ
ッドしたブレージングシートが用いられてきた。(Conventional technology and problems to be solved) As a tube material of a brazing radiator,
A brazing sheet has been used in which an Al-Mn-based alloy 3003 or the like is used as a core material and an Al-Si-based brazing material is clad.
また、ラジエータのチューブ材の冷却水側からの腐食
を抑制する目的で、冷却水側にAl−Zn系合金7072をクラ
ッドした複合材の使用も行われている。Further, in order to suppress corrosion of the tube material of the radiator from the cooling water side, a composite material in which an Al-Zn alloy 7072 is clad on the cooling water side has been used.
しかしながら、冷却水側にAl−Zn系合金7072をクラッ
ドした複合材でも、ろう付け時の加熱によるZnの拡散に
よって防食効果が低下し、使用条件によっては耐食性が
十分とは言い難い。However, even with a composite material in which an Al-Zn-based alloy 7072 is clad on the cooling water side, the corrosion prevention effect is reduced due to the diffusion of Zn due to heating during brazing, and it is difficult to say that the corrosion resistance is sufficient depending on the use conditions.
そこで、耐食性の改善のために、ろう付け組立後に化
成処理が施されることもあるが、その場合には孔食その
ものの発生を防止するのが目的となり、その結果、欠陥
の無い皮膜が要求される。したがって、工程が複雑とな
り、コストアップが著しい。また、複雑な形状のラジエ
ータの内面に均一に化成処理を施すことは困難である等
の理由から、このような手段はあまり採用されていない
のが実情である。In order to improve corrosion resistance, a chemical conversion treatment may be applied after brazing, but in this case, the purpose is to prevent the occurrence of pitting corrosion, and as a result, a film without defects is required. Is done. Therefore, the process becomes complicated and the cost is significantly increased. In addition, it is difficult to uniformly apply a chemical conversion treatment to the inner surface of a radiator having a complicated shape.
本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、ろう付け性
を阻害することなく、高耐食性を有するラジエータ等の
チューブ材を低コストで提供し、またその製造方法を提
供することを目的とするものである。An object of the present invention is to provide a tube material such as a radiator having high corrosion resistance at low cost without obstructing the above-mentioned disadvantages of the prior art and hindering brazing properties, and an object of the present invention is to provide a method for producing the same. Things.
（課題を解決するための手段） 前述の如く、従来は、化成処理皮膜によるラジエータ
のチューブ内面の防食は、孔食発生を防止するために考
えられていたため、ろう付け後において処理しなければ
効果が得られないと考えられていた。したがって、化成
処理は、耐食性向上に有効と分かっていたにもかかわら
ず、コストアップが大きいために殆ど行われていないの
が実情であった。(Means for Solving the Problems) As described above, conventionally, the corrosion prevention of the inner surface of the radiator tube by the chemical conversion treatment film has been considered to prevent the occurrence of pitting corrosion. Was thought to be impossible. Therefore, despite the fact that the chemical conversion treatment was known to be effective in improving the corrosion resistance, the fact was that the chemical treatment was hardly performed due to a large increase in cost.
また、ラジエータのチューブ材内面に化成処理が施さ
れたにしても、犠牲陽極層を有しないチューブ材が殆ど
であり、更に、内面に犠牲陽極層を有するラジエータの
チューブ材では犠牲陽極効果を阻害させると考えられ、
化成処理が行われない場合もあった。Even if the inner surface of the tube material of the radiator is subjected to the chemical conversion treatment, most of the tube material does not have the sacrificial anode layer, and further, the tube material of the radiator having the sacrificial anode layer on the inner surface impairs the sacrificial anode effect. Thought to
In some cases, the chemical conversion treatment was not performed.
本発明者は、かゝる事情に鑑みて、ろう付け性を阻害
することなく高耐食性のラジエータのチューブ材を低コ
ストで製造し得る方策について鋭意研究を重ねた結果、
ここに本発明をなしたものである。In view of such circumstances, the present inventor has conducted intensive research on a method of manufacturing a tube material of a high corrosion resistance radiator at low cost without inhibiting brazing properties,
Here is the present invention.
すなわち、本発明は、芯材として、Mn:0.2〜1.5％及
びSi:1.0％以下を含み、Mg:0.2％以下に規制し、更に必
要によりCu:0.5％以下、Cr:03％以下及びZr:0.2％以下
の少なくとも１種を含有するアルミニウム合金を用い、
芯材の一面にAl−Si系よりなるろう材をクラッドすると
共に、反対面に純アルミ又はZn:2％以下を含むアルミニ
ウム合金を内面犠牲陽極用としてクラッドした構成を有
する、ノコロックろう付けで組み立てられるチューブ材
用のアルミニウムの合金複合材シートにおいて、その内
面犠牲陽極用クラッド材側表面に化成処理皮膜を生成さ
せたことを特徴とするチューブ材用アルミニウム合金複
合材シートを要旨とするものである。That is, the present invention includes, as a core material, Mn: 0.2 to 1.5% and Si: 1.0% or less, restricts Mg to 0.2% or less, and further requires Cu: 0.5% or less, Cr: 03% or less and Zr. : Using an aluminum alloy containing at least one of 0.2% or less,
Assembled by Nocoloc brazing, in which an Al-Si brazing material is clad on one surface of the core material and pure aluminum or an aluminum alloy containing Zn: 2% or less is clad on the other surface for the inner surface sacrificial anode. An aluminum alloy composite sheet for a tube material, wherein a chemical conversion coating is formed on the inner surface of the clad material side surface for a sacrificial anode in the aluminum alloy composite sheet for a tube material to be obtained. .
上記チューブ材用アルミニウム合金複合材シートは、
上記芯材の一面に上記ろう材をクラッドし、反対面に上
記内面犠牲陽極用クラッド材をクラッドしてなるアルミ
ニウム合金複合材シートを、常法により最終板厚のシー
トとし、調質処理を施した後、内面犠牲陽極用クラッド
材側表面にのみ化成処理を施すことにより製造すること
ができる。これに幅切りし、シーム溶接により電縫管に
してチューブ材を得ることができる。The aluminum alloy composite sheet for tube material is
An aluminum alloy composite sheet obtained by cladding the brazing material on one surface of the core material and the cladding material for the inner surface sacrificial anode on the opposite surface is made into a sheet having a final thickness by a conventional method, and subjected to a tempering treatment. After that, it can be manufactured by subjecting only the inner surface sacrificial anode cladding material side surface to a chemical conversion treatment. A tube material can be obtained by cutting this into a width and forming an electric resistance welded tube by seam welding.
以下に本発明を更に詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
（作用） 第１図に示すように、Al−Si系ろう材と接する芯材と
しては、不純物として含まれるMgが0.2％以下に規制さ
れた特定組成のアルミニウム合金を用いる。(Operation) As shown in FIG. 1, an aluminum alloy having a specific composition in which Mg contained as an impurity is regulated to 0.2% or less is used as a core material in contact with the Al-Si-based brazing material.
また、芯材の反対面（ろう材の反対面）側には、純ア
ルミ、又はZnを含有するアルミニウム合金を皮材として
クラッドする。Further, on the opposite side (opposite side of the brazing material) of the core material, pure aluminum or an aluminum alloy containing Zn is clad as a skin material.
このように作成されたアルミニウム合金複合材におい
て、この犠牲陽極用のクラッド材（皮材）の表面にの
み、シート（コイル）の状態で化成処理を施し、次いで
幅きりし、シーム溶接による電縫管の製造を行えば、コ
ストアップを極力抑制でき、また、防食効果にも優れる
ことが判明した。In the aluminum alloy composite material thus produced, only the surface of the clad material (skin material) for the sacrificial anode is subjected to a chemical conversion treatment in the form of a sheet (coil), then the width is increased, and the electric seam is welded by seam welding. It has been found that if the pipe is manufactured, the cost increase can be suppressed as much as possible and the anticorrosion effect is excellent.
ラジエータのチューブのような用途では、純アルミ又
はZnを含有するアルミニウム合金のクラッド層は芯材を
犠牲陽極的に保護するが、この表面に施した化成処理皮
膜は、カソード分極を増大させる効果を有し、その結
果、クラッド層の消失速度を抑制し、また、全ての使用
環境下で過剰防食による芯材のアルカリ腐食を防止する
結果、耐食性が著しく向上できる。In applications such as radiator tubes, a cladding layer of pure aluminum or an aluminum alloy containing Zn protects the core material like a sacrificial anode, but the chemical conversion coating applied to this surface has the effect of increasing cathode polarization. As a result, the rate of disappearance of the clad layer is suppressed, and the alkali corrosion of the core material due to excessive corrosion protection is prevented under all use environments, so that the corrosion resistance can be significantly improved.
ろう付け加熱前に施した化成処理皮膜は、ろう付け加
熱により無数の欠陥を生じることが予測されるが、化成
処理の目的が皮膜による孔食防止ではなく、カソード分
極の増大による耐食性向上であるため、ろう付け加熱に
よる皮膜欠陥の生成は実用上殆ど有害とはならない。The chemical conversion coating applied before brazing is expected to generate numerous defects by brazing, but the purpose of chemical conversion is not to prevent pitting corrosion by the coating but to improve corrosion resistance by increasing cathodic polarization. For this reason, the generation of film defects by brazing heating is practically not harmful.
また、幅広コイルで片面のみに化成処理を施している
ため、ろう材面に化成処理が付着してろう付け性を阻害
させるようなこともない。In addition, since the chemical conversion treatment is performed only on one surface of the wide coil, the chemical conversion treatment does not adhere to the brazing material surface and does not hinder the brazing property.
次に本発明における化学成分の限定理由について説明
する。Next, the reasons for limiting the chemical components in the present invention will be described.
芯材： ろう付け前の芯材中に含まれる不純物としてのMgの許
容量を0.2％以下に限定したのは、ろう付け性の低下を
防止するためであり、それ以上含有すると、特にノコロ
ック法によるろう付けにおいてろう付け性の低下を生じ
るため、好ましくない。Core material: The reason why the allowable amount of Mg as an impurity contained in the core material before brazing is limited to 0.2% or less is to prevent a decrease in brazing property, and if the content is more than that, especially the Nocoloc method is used. This is not preferable because brazing property is reduced in brazing by the method.
芯材中にMnを添加することにより、耐食性、ろう付け
性及び強度を向上できる。しかし、Mn添加量が0.2％未
満では効果が不十分であり、1.5％を超えて含有すると
巨大化合物を生成して加工性の低下を生じるため、好ま
しくない。By adding Mn to the core material, corrosion resistance, brazing properties and strength can be improved. However, if the added amount of Mn is less than 0.2%, the effect is insufficient, and if the added amount exceeds 1.5%, a giant compound is formed and the processability is lowered, which is not preferable.
同様に、Cu:0.5％以下、Cr:0.3％以下、Zr:0.2％まで
の添加は耐食性、ろう付け性及び強度を向上できるが、
上限値を超えるとその効果は飽和し、加工性の低下を生
じるため、好ましくない。但し、これらのCu、Cr及びZr
は、必要に応じて添加する。Similarly, addition of Cu: 0.5% or less, Cr: 0.3% or less, Zr: 0.2% or less can improve corrosion resistance, brazing property and strength,
If it exceeds the upper limit, the effect is saturated and the workability is lowered, which is not preferable. However, these Cu, Cr and Zr
Is added as needed.
また、芯材中にSiを添加することにより、強度が向上
するが、1.0％を超えると芯材の融点が低下してくるた
め、好ましくない。Further, the strength is improved by adding Si to the core material, but if it exceeds 1.0%, the melting point of the core material is lowered, which is not preferable.
皮材： 冷却水側にクラッドされる皮材としては、純アルミ又
はZn含有アルミニウム合金を用いる。Zn含有アルミニウ
ム合金に含まれるZnの含有量に関しては、ろう付け後に
おいて芯材を犠牲陽極的に防食できる濃度であれば良
く、このようなZn濃度が得られるZn含有量は、板厚、ろ
う付け条件等により異なるものの、2.0％以下の範囲で
ある。Zg含有量が2.0％を超えるとクラッド層の消耗が
増大するため、好ましくない。Skin material: Pure aluminum or Zn-containing aluminum alloy is used as the skin material clad on the cooling water side. Regarding the content of Zn contained in the Zn-containing aluminum alloy, any concentration may be used as long as the core material can be sacrificed as a sacrificial anode after brazing. Although it depends on the mounting conditions, it is within the range of 2.0% or less. If the Zg content is more than 2.0%, the clad layer is undesirably increased in consumption.
ろう材： ろう材としてはAl−Si系合金を用いるが、その成分組
成は特に制限されるものではない。例えば、4004、4045
等が挙げられる。Brazing material: An Al-Si alloy is used as the brazing material, but its component composition is not particularly limited. For example, 4004, 4045
And the like.
なお、芯材、皮材及びろう材の厚さは適宜決めること
ができる。The thicknesses of the core material, the skin material and the brazing material can be determined as appropriate.
上記構成を有するアルミニウム合金複合材シートの犠
牲陽極用合金クラッド材側表面に施される化成処理とし
ては、アルミニウム合金の表面に保護性の皮膜を形成さ
せ、かつ、ろう付け温度において安定であれば、特に制
限されないが、片面に化成処理を行うため、塗布タイプ
のリン酸クロメートや、ケイ酸塩処理が好ましい。As a chemical conversion treatment applied to the alloy clad material side surface for the sacrificial anode of the aluminum alloy composite material sheet having the above-described configuration, a protective film is formed on the surface of the aluminum alloy, and it is stable at the brazing temperature. Although not particularly limited, a coating type phosphoric acid chromate or a silicate treatment is preferable in order to perform a chemical conversion treatment on one surface.
化成処理を行う時期としては、最終圧延が終了し、調
質処理後、幅広い状態が最も低コストででき、ろう材面
に化成処理皮膜が生成するのを防止し易いため、最適で
ある。The timing of performing the chemical conversion treatment is optimal because the final rolling is completed, and after the tempering treatment, a wide range of conditions can be obtained at the lowest cost, and it is easy to prevent the formation of a chemical conversion coating on the brazing filler metal surface.
次に本発明の実施例を示す。 Next, examples of the present invention will be described.
（実施例） 第１表に示す化学成分を有するアルミニウム合金（一
部に純アルミを含む）を準備した。同表中、No.1〜No.5
が芯材であり、No.11〜No.14が冷却水側にクラッドされ
る皮材であり、No.20〜No.21がろう材である。(Example) An aluminum alloy (partially containing pure aluminum) having the chemical components shown in Table 1 was prepared. In the table, No. 1 to No. 5
Is a core material, Nos. 11 to 14 are cladding materials clad on the cooling water side, and No. 20 to No. 21 are brazing materials.
これらを組合せて、第２表に示すラジエータのチュー
ブ材用の素材（シート）を製作した。なお、同表中、N
o.40は皮材を設けない場合である。By combining these, materials (sheets) for radiator tube materials shown in Table 2 were produced. In the table, N
o.40 is the case without skin material.
次いで、チューブ材用素材の冷却水側にクラッドされ
る皮材面にのみ、第３表に示す条件で化成処理を施し、
供試材とした。チューブ材用素材と化成処理の組合わせ
を第４表に示す。なお、比較のため、ろう付け加熱後、
化成処理を施したチューブ材も製作した。Next, only the skin material surface clad on the cooling water side of the tube material is subjected to a chemical conversion treatment under the conditions shown in Table 3,
The test material was used. Table 4 shows the combinations of the tube material and the chemical conversion treatment. For comparison, after brazing heating,
A tube material subjected to a chemical conversion treatment was also manufactured.
第４表に示したチューブ材のろう材面に、ノコロック
用フラックスを5g/m塗布し、乾燥した後、露点−40℃の
N2ガス雰囲気中で600℃×５分間加熱した。5 g / m of Nocolok flux was applied to the brazing surface of the tube material shown in Table 4 and dried.
Heating was performed at 600 ° C. for 5 minutes in an N 2 gas atmosphere.
試験例１ 加熱後のチューブ材用素材の冷却水側にクラッドされ
た皮材側の耐食性を調査した。耐食性は、人工水（Cl:3
00ppm、SO4:100ppm、Cu:5ppm）中で88℃×８時間−室温
×16時間の温度条件で30日間の浸漬試験を行い、孔耐深
さを測定して評価した。その結果を第４表に併記する。Test Example 1 The corrosion resistance of the skin material side clad on the cooling water side of the tube material after heating was investigated. Corrosion resistance of artificial water (Cl: 3
(00 ppm, SO 4 : 100 ppm, Cu: 5 ppm) under a temperature condition of 88 ° C. × 8 hours−room temperature × 16 hours for 30 days, and the hole depth was measured and evaluated. The results are shown in Table 4.
試験例２ 前述のろう付け条件でろう付けを行った時のろう付け
性を流動係数の測定により評価した。その結果は、第４
表に示す通りであり、ろう付け前に化成処理を施して
も、ろう付け性の低下は認められない。Test Example 2 The brazing property when brazing was performed under the above brazing conditions was evaluated by measuring the flow coefficient. The result is the fourth
As shown in the table, even if a chemical conversion treatment is performed before brazing, no decrease in brazing property is observed.
試験例３ 各チューブ材用素材について引張試験を行った結果を
第４表に併記する。Test Example 3 The results of a tensile test performed on each tube material are also shown in Table 4.
以上の各試験結果を総合すると、本発明例はいずれ
も、ろう付け性を損なうことなく、優れた耐食性を有し
ており、低コストで製造できる。When the above test results are combined, all of the examples of the present invention have excellent corrosion resistance without impairing brazing properties and can be manufactured at low cost.
一方、比較例は、耐食性が劣り、或いは良好な耐食性
を有していても（No.63〜No.64、No.68）、製造コトス
が嵩み実用的でない。On the other hand, the comparative examples are inferior in corrosion resistance or have good corrosion resistance (No. 63 to No. 64, No. 68), but the production cost is bulky and not practical.
（発明の効果） 以上詳述した通り、本発明によれば、ラジエータ等の
チューブ材用素材において、特定の組成及び組合せのア
ルミ材にて複合材とし、しかもそのシート（コイル）状
態にて（すなわち、電縫管製造前及びろう付け加熱前）
皮材表面にのみ化成処理を施したものであるので、優れ
た耐食性が得られると共に、ろう付け後に化成処理を施
す場合に比べて著しく製造コストを低くできる。したが
って、高耐食性ラジエータのチューブ材が低コストで得
られるので、自動車用熱交換器等に使用した場合には、
薄肉軽量化、コストダウン等に顕著な効果が得られる。
特にノコロックろう付け法により組立てられる場合に著
しい効果が発揮される。なお、本発明はラジエータのチ
ューブ材に限定されるものではなく、ヒーターコア等、
ラジエータと同様の構造を有するもの全てに適用できる
ことは云うまでもない。 (Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, in a tube material such as a radiator, an aluminum material having a specific composition and combination is used as a composite material, and further, in a sheet (coil) state ( (Before ERW pipe production and brazing heating)
Since the chemical conversion treatment is performed only on the surface of the skin material, excellent corrosion resistance can be obtained, and the production cost can be significantly reduced as compared with the case where the chemical conversion treatment is performed after brazing. Therefore, since a tube material of a high corrosion resistance radiator can be obtained at low cost, when used for a heat exchanger for an automobile, etc.
A remarkable effect can be obtained for thinning and weight reduction and cost reduction.
In particular, a remarkable effect is exhibited when assembled by the Nocolok brazing method. It should be noted that the present invention is not limited to the radiator tube material, such as a heater core,
It goes without saying that the present invention can be applied to all devices having the same structure as the radiator.
第１図は本発明のアルミニウム合金製のチューブ材用素
材の断面構造を説明する図である。FIG. 1 is a view for explaining a cross-sectional structure of a tube material made of an aluminum alloy according to the present invention.
Claims (3)
Mn:0.2〜1.5％及びSi:1.0％以下を含み、Mg:0.2％以下
に規制したアルミニウム合金を用い、芯材の一面にAl−
Si系よりなるろう材をクラッドすると共に、反対面に純
アルミ又はZn:2％以下を含むアルミニウム合金を内面犠
牲陽極用としてクラッドした構成を有する、ノコロック
ろう付けで組み立てられるチューブ材用のアルミニウム
合金複合愛シートにおいて、その内面犠牲陽極用クラッ
ド材側表面に化成処理皮膜を生成させたことを特徴とす
るチューブ材用アルミニウム合金複合材シート。(1) In weight% (hereinafter the same), as a core material,
An aluminum alloy containing Mn: 0.2 to 1.5% and Si: 1.0% or less, and Mg: 0.2% or less is used.
Aluminum alloy for tube materials assembled by Nocolok brazing, comprising a structure in which a brazing material made of Si is clad and pure aluminum or an aluminum alloy containing Zn: 2% or less is clad on the opposite surface for an internal sacrificial anode. An aluminum alloy composite sheet for a tube material, wherein a chemical conversion coating is formed on the inner surface of the cladding material side for the sacrificial anode.
Mn:0.2〜1.5％及びSi:1.0％以下を含み、Mg:0.2％以下
に規制し、更にCu:0.5％以下、Cr:03％以下及びZr:0.2
％以下の少なくとも１種を含有するアルミニウム合金を
用い、芯材の一面にAl−Si系よりなるろう材をクラッド
すると共に、反対面に純アルミ又はZn:2％以下を含むア
ルミニウム合金を内面犠牲陽極用としてクラッドした構
成を有する、ノコロックろう付けで組み立てられるチュ
ーブ材用のアルミニウム合金複合材シートにおいて、そ
の内面犠牲陽極用クラッド材側表面に化成処理皮膜を生
成させたことを特徴とするチューブ材用アルミニウム合
金複合材シート。2. A core material as a core material in% by weight (hereinafter the same).
Mn: 0.2 to 1.5% and Si: 1.0% or less, regulated to Mg: 0.2% or less, further Cu: 0.5% or less, Cr: 03% or less and Zr: 0.2
% Of an aluminum alloy containing at least one kind of aluminum alloy, and one surface of the core material is clad with an Al-Si brazing material, and the other surface is made of pure aluminum or an aluminum alloy containing Zn: 2% or less. An aluminum alloy composite sheet for a tube material assembled by Nocolok brazing having a structure clad for an anode, wherein a chemical conversion coating is formed on the inner surface of the clad material side surface for a sacrificial anode. Alloy sheet for aluminum.
はケイ酸塩系である請求項１又は２に記載のチューブ材
用アルミニウム合金複合材シート。3. The aluminum alloy composite sheet for a tube material according to claim 1, wherein the chemical conversion coating is a chromic phosphate-based or silicate-based coating.
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