JP2786641B2 - 耐垂下性及び犠牲陽極効果に優れたろう付用アルミニウム合金薄板の製造方法 - Google Patents

耐垂下性及び犠牲陽極効果に優れたろう付用アルミニウム合金薄板の製造方法

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JP2786641B2 JP63266875A JP26687588A JP2786641B2 JP 2786641 B2 JP2786641 B2 JP 2786641B2 JP 63266875 A JP63266875 A JP 63266875A JP 26687588 A JP26687588 A JP 26687588A JP 2786641 B2 JP2786641 B2 JP 2786641B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、自動車用ラジエーター、カークーラー用
コンデンサ、エバポレーター等のアルミニウム製熱交換
器のフィン材等として、単体またはブレージングシート
の心材に使用されるろう付用およびアルミニウム合金薄
板の製造方法に関し、特にろう付加熱時の耐垂下性及び
ろう付後の犠牲陽極効果に優れたろう付用アルミニウム
合金薄板の製造方法に関する。
従来の技術 従来、上記のような熱交換器をろう付使用によって製
造する場合、フィン材としてAl−Mn合金薄板やあるいは
該薄板を心材としてその片面あるいは両面Al−Si系合金
ろう材をクラッドしたブレージングシートが用いられ、
このフィン材とチューブ材とをろう付接合することが行
われている。
ところで、熱交換器の軽量化、コストダウンの要請に
伴い、フィン材の板厚を可及的薄くすることが要求され
ているが、フィン材を薄肉化すると耐垂下性の劣化を招
き、ろう付加熱時の高温下で座屈等の変形を生じ易い。
従ってフィン材の薄肉化を実現するには成形性等を劣化
させることなくフィン材の耐垂下性を向上することが不
可欠である。
一方、熱交換器の軽量化等のためにフィン材のみなら
ずチューブ材に対しても薄肉化の要請があるが、チュー
ブを肉薄にすると耐食性が劣化するため、これを補うべ
くフィン材に犠牲陽極効果を有することも要求されてい
る。このような事情から、耐垂下性、犠牲陽極効果とも
に優れたフィン材の要請が高まっている。
ここに、耐垂下性の向上のためには、ろう付加熱時に
フィン材薄板に形成される再結晶粒径を大きくすること
が必要である。この理由は、再結晶粒径を大きくするこ
とによって高温強度の向上を図るためである。さらに
は、加熱中にフィン材薄板の結晶粒界を通して、溶融し
たろう材が薄板内部に進入侵食することから、結晶粒径
が小さいとろう材の侵食量が多くなり、その結果耐垂下
性の劣化を来たすからであり、逆に再結晶粒径が大きい
とろう材の侵食量は少なくなるからである。一方、犠牲
陽極効果の向上のためには、In、Zn等を添加することが
考えられる。
発明が解決しようとする課題 ところが、フィン材として従来使用されていたAl−Mn
合金薄板は耐垂下性が概して良くないうえに、In、Znを
添加すると尚更耐垂下性が劣化するという欠点があっ
た。
この発明はかかる技術的背景に鑑みてなされたもので
あって、耐垂下性及び犠牲陽極効果ともに優れたろう付
用アルミニウム合金薄板の製造方法の提供を目的とす
る。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、発明者は実験と研究を重
ねた結果、In、Znの添加により優れた犠牲陽極効果を発
揮しうるものでありながらも、ろう付加熱時の薄板の再
結晶粒径を粗大化して高温強度の増大、ろう材侵食の抑
制を図りえて、ひいては耐垂下性に優れたものとなしう
るろう付用アルミニウム合金薄板の製造方法を見出し、
この発明を完成しえたものである。
即ち、この発明に係る耐垂下性及び犠牲陽極効果に優
れたろう付用アルミニウム合金薄板の製造方法は、Mn:
0.8〜1.3wt%、Si:0.2〜0.7wt%を有し、残部アルミニ
ウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金を用
い、該アルミニウム合金鋳塊に均質化処理を行うことな
く350〜450℃の温度で熱間圧延を実施したのち、1次冷
間圧延と2次冷間圧延の間でのみ1回の中間焼鈍を350
〜420℃の温度で行い、かつ2次冷間圧延を圧下率20〜4
0%で行うことを特徴とする。
まず、薄板中の各元素の添加意義と限定理由について
説明する。
Mnは室温強度を向上させるとともに、Al及び後述のSi
と作用してAl−Mn−Si系の微細な析出物を生じ、この析
出物が再結晶を遅延させる。その結果、再結晶粒を粗大
化させひいては耐垂下性を向上させる。しかし0.8wt%
未満では該効果が少なく、逆に1.3wt%を超えると粗大
な析出物を生じ易くなる。この粗大な析出物は成形性を
悪化させるだけでなく、再結晶粒の核となって再結晶粒
を微細化し、高温強度の低下とろう材の侵食を招き耐垂
下性の劣化を派生する。
SiはAl−Mn−Si系の微細な析出物となり、熱伝導度を
向上させるとともに再結晶粒を粗大化させる効果があ
る。しかし0.2wt%以下ではその効果が少なく、0.7wt%
を超えると析出物が粗大になり再結晶粒の粗大化は望め
ない。
In、Znは薄板の電位をろう付される相手材、例えば薄
板を熱交換器のィンとして用いる場合には熱交換器のチ
ューブに対して卑とし、フィン材に犠牲陽極効果を与え
てチューブを防食する効果をもたらす。かかる効果の点
でIn、Znはともに均等物であり、そのいずれかの含有を
もって足りる。しかしIn:0.04wt%未満、Zn:0.1wt%未
満では前記効果に乏しく、逆にIn:0.1wt%、Zn:2.0wt%
を超える対垂下性を劣化させる。
上記必須添加元素に加えて、要すれば任意添加元素と
してZr、Crの含有が許容される。Zr、Crはフィン成形性
及び対垂下性を向上させる効果がある。かかる効果の点
で両元素は均等物であり、そのいずれか1種が含有され
れば足りる。しかしその含有量が総量で0.04wt%未満で
は上記効果に乏しく、逆に0.12wt%を超えると粗大な析
出物を生じ、再結晶粒が微細化してしまう。
上記各元素の他、不純物としてFe、Cu、Mg、Cr、Zn、
Ti等の元素の含有が許容される。このうち、FeはAl−Fe
系、Al−Mn−Fe系の粗大な析出物を生じ、再結晶の核と
なる。このため再結晶粒が微細化され高温強度が低下す
るばかりでなく、ろう付加熱時にろう材の薄板への侵食
を引起こすから、極力その含有量を少なくするのが良
く、望ましくは0.3wt%以下の含有量に規制するのが良
い。また、Cuは薄板の電位を貴としてIn、Znの添加効果
を減殺する作用があるため、これも極力その含有量を少
なくするのが良く、望ましくは0.05wt%以下の含有量に
規制するのが良い。
次に、上記組成を有するアルミニウム合金薄板の最も
好ましい製造方法として、この発明に係る製造方法を説
明する。この製造方法の基本的な考え方は、ろう付する
まで薄板に極力熱を加えないで再結晶の核となるMnの粗
大な析出物の形成を抑制すること、最終の圧下率を適性
範囲に規制して再結晶の駆動力を制御することにある。
また、ろう付するまで薄板に極力熱を加えないようにす
ることは、ブレージングシートの心材として使用する場
合に、In、Znのろう材層への拡散を防止することにもな
る。具体的には以下のとおりである。
即ち、常法に従う製造方法は、上記組成のアルミニウ
ム合金を溶解・鋳造したのち、得られた鋳塊に均質化処
理を行い、次いで熱間圧延、中間焼鈍、冷間圧延の各工
程を実施するが、この発明では、溶解・鋳造後均質化処
理を施すことなく熱間圧延する。このように均質化処理
を省略するのは、均質化処理を行うとMnがAl−Mn系、Al
−Mn−Fe系の粗大な析出物として形成され、再結晶の核
となって再結晶粒を微細化するため、これを避ける理由
からである。また熱間圧延は粗大な析出物の形成を極力
避けるために、あるいはIn、Znの拡散防止のために350
〜450℃の温度範囲で行わなければならない。
次に、熱間圧延後冷間圧延前の中間焼鈍を省略して冷
間圧延を行う。かつこの冷間圧延の途中即ち1次冷間圧
延と2次冷間圧延との間においてのみ、唯一の中間焼鈍
を350〜420℃の温度で行う。熱間圧延後冷汗圧延前の中
間焼鈍を省略するのは、前記と同じく粗大な析出物の形
成を抑制する等の理由からである。また1次冷間圧延と
2次冷間圧延との間で行う中間焼鈍は、歪を解放し圧延
を行い易くする目的と第2次圧延の圧下率を制御する目
的で行うものであるが、この中間焼鈍の温度が350〜420
℃に規定されるのは、350℃未満では上記効果に乏し
く、逆に420℃を超えると粗大な析出物が形成されて再
結晶粒が微細化され、対垂下性が劣化するからである。
かつまた、前記の2次冷間圧延は圧下率20〜40%で行う
ものとする。圧下率が上記に規定されるのは、20%未満
では再結晶が起こらずろう付時に結晶粒が不安定なまま
であり、ろう材が亜粒界に沿って薄板内部に侵食するか
らである。一方40%を超える圧下率では再結晶の駆動力
が大きすぎて結晶粒が微細化し、やはりろう材の侵食量
が多くなるからである。この2次冷間圧延により最終内
厚を得る。なお、前記1次冷間圧延の条件は特に限定さ
れることはなく、通常の冷間圧延の条件を採択すれば良
い。また、薄板をアルミニウムブレージングシートの心
材として用いる場合、熱間圧延工程で薄板の片面あるい
は両面にろう材層をクラッドすれば良い。
発明の効果 以上説明したように、請求項1に記載のアルミニウム
合金薄板の製造方法を用いることにより、優れた耐垂下
性及び犠牲陽極効果を有するアルミニウム合金薄板の提
供が可能となる。その結果、薄板の薄肉化が可能となり
熱交換器のフィン材として単体でまたはブレージングシ
ートの心材として用いるのに好適なアルミニウム合金薄
板を提供できる。しかもこのアルミニウム合金薄板は犠
牲陽極効果にも優れているから、熱交換器のチューブ材
等を薄肉化した場合の耐食性劣化を補うことが可能とな
り、製品の軽量化、コストダウンに大きく貢献しうる。
実施例 (実施例1) 下記第1表に示す組成の各種アルミニウム合金薄板を
心材とするブレージングシートを製造した。製造は、以
下の手順に従った。即ち、溶解・鋳造後均質化処理を施
すことなく各アルミニウム合金鋳塊を面削したのち、両
面にAl−Si合金からなるろう材を15%の割合でクラッド
し400℃で熱間圧延で肉厚3.2mmまで圧延した。次いで、
熱間圧延と冷汗圧延の間の中間焼鈍を施すことなく肉厚
0.2mmまで1次冷間圧延したのち、370×1時間の中間焼
鈍を実施し、さらに肉厚0.13mmまで2次冷間圧延を実施
してこれを最終肉厚とした。ここに2次冷間圧延におけ
る心材の圧下率は35%であった。
上記により得た各アルミニウムブレージングシートに
つき、耐垂下性試験、耐食性試験を行うとともに、フィ
ン高さ20mm×幅100mm×ピッチ20mmのコルゲート・ルー
バーフィンに加工したときの成形性を調べた。耐垂下性
試験は、幅20×長さ80mmの寸法に切出した試験片のうち
の長さ方向の一端から35mmまでの部分を水平に保持し、
残り45mmの部分を無支持状態に突出させ、この状態で真
空中にて605℃×5分保持したときの試験片の突出部分
における自由端の垂下量を測定することにより行った。
また耐食性試験は、A1100合金からなるチューブとろう
付して、これにJIS Z2371に基く塩水噴霧試験(SST)
を実施し、チューブの液洩れに至るまでの時間を測定し
た。また成形性は良好なものを○、不良のものを×で表
した。
それらの結果を下記第2表に示す。
(実施例2) 実施例1の第1表における合金記号A〜Gに示す組成
のアルミニウム合金を材料とし、これを溶解・鋳造して
アルミニウム合金鋳塊を製作した。次にこれら鋳塊を、
均質化処理を実施したのちあるいは実施することなく面
削した。次いで、両面にAl−Si合金からなるろう材を15
%の割合でクラッドし肉厚3.2mmまで熱間圧延を行っ
た。次に、中間焼鈍を実施しあるいは実施することなく
肉厚0.2mmまで1次冷間圧延したのち、中間焼鈍、2次
冷間圧延を順次的に実施して各種のアルミニウムブレー
ジングシートを製作した。各工程の有無及び処理条件を
第3表にまとめて示す。
上記により得たアルミニウムブレージングシートにつ
き、耐垂下性試験、耐食性試験を行うとともに成形性を
調べた。耐垂下性試験、耐食性試験、成形性の調査はい
ずれも実施例1と同じ条件で行った。その結果を併せて
第3表に示す。
以上の実施例1及び実施例2の結果から、この発明の
方法によって製造したろう付用アルミニウム合金薄板
は、耐垂下性、犠牲陽極効果共に選れており、また成形
性にも優れたものであることを確認しえた。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22F 1/00 651 C22F 1/00 651A 683 683 685 685Z 686 686A 691 691B 694 694B 694A (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C22F 1/04 - 1/057 C22C 21/00 - 21/18

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Mn:0.8〜1.3wt%、Si:0.2〜0.7wt%を含有
    し、さらにIn:0.04〜0.1wt%、Zn:0.1〜2.0wt%の1種
    または2種を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純
    物からなるアルミニウム合金を用い、該アルミニウム合
    金鋳塊に均質化処理を行うことなく350〜450℃の温度で
    熱間圧延を実施したのち、1次冷間圧延と2次冷間圧延
    の間でのみ1回の中間焼鈍を350〜420℃の温度で行い、
    かつ2次冷間圧延を圧下率20〜40%で行うことを特徴と
    する耐垂下性及び犠牲陽極効果に優れたろう付用アルミ
    ニウム合金薄板の製造方法。
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JPS60211056A (ja) * 1984-04-05 1985-10-23 Furukawa Alum Co Ltd ブレ−ジング用アルミニウム薄板の製造方法
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