JP2815709B2 - 耐食性に優れたアルミニウム合金クラッド材 - Google Patents

耐食性に優れたアルミニウム合金クラッド材

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JP2815709B2 JP2408802A JP40880290A JP2815709B2 JP 2815709 B2 JP2815709 B2 JP 2815709B2 JP 2408802 A JP2408802 A JP 2408802A JP 40880290 A JP40880290 A JP 40880290A JP 2815709 B2 JP2815709 B2 JP 2815709B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ラジエーター、カー
ヒーター、インタークーラー等の各種熱交換器のチュー
ブ等に用いられる耐食性に優れたアルミニウム合金クラ
ッド材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、上記のような熱交換器の構成材料
として、特にラジエーター用熱交換器のチューブのよう
に耐食性が要求されるような場合には、加工性に優れた
A3003合金を心材としてその内面に犠牲腐食層とし
てのA7072合金からなる皮材が被覆されたクラッド
材が使用されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
アルミニウム合金クラッド材では次のような欠点があっ
た。
【0004】即ち、昨今のチューブ等熱交換器構成部材
の軽量化、コストダウンの要請に鑑み、チューブ等熱交
換器構成部材の薄肉化がはかられているが、心材の薄肉
化とともにA7072合金からなる皮材が30μm以下
に薄肉化されると、十分な防食効果を発揮し得ず、早期
に心材の腐食を招き易くなり、ひいては耐食性に劣ると
いう欠点があった。
【0005】この発明は、このような欠点を解消するた
めになされたものであって、皮材が30μm以下の厚さ
に薄肉化されたものでありながら、十分な防食効果を発
揮し得、耐食性に優れたものとなしうるアルミニウム合
金クラッド材の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、Mn:0.
5〜1.5wt%を含有するAl−Mn系合金からなる心
材の少なくとも片面に、Zn:2.0wt%を超え5.0
wt%以下を含有し、あるいはさらにMg:0.2〜1.
0wt%を含有し、残部アルミニウムおよび不可避不純物
からなり、かつ不純物としてのCu含有量が0.05wt
%以下に規制されたアルミニウム合金からなる厚さ30
μm以下の皮材がクラッドされていることを特徴とする
耐食性に優れたアルミニウム合金クラッド材によって達
成される。
【0007】先ず心材がAl−Mn系合金に限定される
のは、Mn(マンガン)の含有により、心材に強度、加
工性、及び心材自体の耐食性を付与することができ、ひ
いてはクラッド材全体の強度、加工性、耐食性を向上し
うるからである。しかし、Mnの含有量が0.5wt%未
満では、上記効果が少なく、逆に1.5wt%を超えても
上記効果が飽和し、コスト上昇に見合うだけの効果が得
られない虞れがあるばかりか、粗大晶出物を生成し、加
工性を劣化させる虞れがある。従って、Mnの含有量は
0.5〜1.5wt%とする必要がある。特に好ましいM
nの含有量は、0.7〜1.2wt%である。
【0008】心材には、Mnの他、例えばSi(珪
素)、Fe(鉄)、Cu(銅)等の第三元素の含有が許
容される。Siは、該クラッド材をろう付けした場合
に、ろう付後の強度向上に寄与するものであるが、0.
05wt%未満では、上記効果に乏しく、逆に0.3wt%
を超えると耐食性の悪化を招くおそれがある。従って、
Siを含有する場合の含有量は、0.05〜0.3wt%
程度とすべきである。特に好ましくは、0.1〜0.2
wt%とすべきである。Feは、結晶粒微細化と強度向上
及び高温での粒界腐食の抑制に寄与するものであるが、
0.03wt%未満ではその効果に乏しく、1.0wt%を
超えると効果が飽和する。従って、Feを含有する場合
の含有量は、0.03〜1.0wt%程度とすべきであ
る。特に好ましくは、0.1〜0.6wt%とすべきであ
る。Cuは皮材の陰極防食効果、外面(皮材の反対面)
からの腐食の進行防止に寄与するものであるが、0.0
5wt%未満ではその効果がなく、逆に0.2wt%を超え
ると、皮材へCuが拡散するため、心材と皮材の電位差
が小さくなり、皮材の陰極防食効果を阻害するという欠
点を派生する。従って、Cuを含有する場合の含有量
は、0.05〜0.2wt%程度とすべきである。特に好
ましくは、0.07〜0.15wt%とすべきである。
【0009】一方、皮材が30μm以下の厚さに規定さ
れるのは、30μmを超える厚さでは、クラッド材ひい
ては熱交換器などの軽量化及びコスト低減の効果が得ら
れないからである。
【0010】この発明では、皮材を30μm以下の厚さ
に規定したこととの関係で、皮材の組成としてZn:
2.0wt%を超え5.0wt%以下を含有するAl−Zn
系合金を用いるものとする。ここに、Zn(亜鉛)は皮
材を犠牲腐食させるための元素であり、これにより心材
ひいてはクラッド材の耐食性を向上させるのに有効な元
素である。しかし、2.0wt%以下の含有量では、その
効果がなく、逆に5.0wt%を超えると過腐食を招いて
逆に耐食性を悪化させるとか圧延性を阻害するという欠
点を派生する。特に好ましいZnの含有範囲は、2wt%
を超え4wt%以下である。
【0011】任意添加元素として皮材への含有が許容さ
れるMg(マグネシウム)も犠牲腐食による耐食性の向
上に寄与するものである。しかしその含有量が0.2wt
%未満ではその効果に乏しい。一方、1.0wt%を超え
てもその効果が飽和し、無駄となる。特に好ましいMg
の含有範囲は、0.3〜0.8wt%である。なお、皮材
にはSi:0.3wt%以下、Fe:0.3wt%以下程度
の不可避不純物の含有が許容される。また、不純物とし
てのCuの含有量は0.05wt%以下に規制されなけれ
ばならない。Cuの含有量が0.05wt%を超えると皮
材の電位が相対的に貴となってZnの犠牲腐食効果を阻
害するからである。特に好ましくは0.01wt%以下に
規制するのが良い。
【0012】この発明に係るアルミニウム合金クラッド
材の製造法は、特に限定されることはなく、通常のクラ
ッド材の製造方法と同様に行えば良い。即ち、アルミニ
ウム合金鋳塊に均質化処理、面削等を施したのち、熱間
圧延、冷間圧延を順次的に施して心材と皮材とをクラッ
ドすれば良い。
【0013】この発明に係るクラッド材は、皮材を腐食
環境側に配置して使用される。例えば、第1図に示すア
ルミニウム製ラジエーターのチューブ(1)として用い
る場合には、Al−Zn系合金からなる皮材(1b)を水
と接する内面材として用いるのが良い。なお、この皮材
(1b)は少なくとも心材(1a)の片面にクラッドされゝ
ば足り、片面側にはフィン(2)とろう接するためのろ
う材層(1c)をクラッドしても良い。なお、第1図に示
すラジエーターにおいて、各構成部材の組成の一例を示
すと次のとおりである。即ち、チューブ(1)(肉厚
0.18mm)の心材(1a)はAl−1wt%Mn−0.6
wt%Fe−0.2wt%Si−0.13wt%Cu合金、内
面皮材(1b)はAl−2.5wt%Zn合金、外面皮材
(1c)はBA4343合金で構成されている。フィン
(2)(肉厚0.07mm)は0.01〜0.1wt%のI
nを添加したAl−Mn系合金を用いるのが望ましく、
具体的にはAl−1wt%Mn−0.05wt%In合金で
構成されている。ヘッダー(3)(肉厚1.6mm)の心
材(3a)はA3003合金、内面皮材(3b)はA707
2合金、外面皮材(3c)はBA4045合金で構成され
ている。
【0014】
【実施例】次にこの発明の実施例を示す。
【0015】第1表に示す各種組成のアルミニウム合金
心材の片面に皮材がクラッドされたクラッド材を製作し
た。心材の厚さはいずれも1mmとし、皮材の厚さはいず
れも20μmとした。なお、試料No16、17について
は、心材単板を製作した。また、製造方法は以下に従っ
た。即ち、厚さ40mmの心材と皮材のスラブをそれぞれ
560℃×10時間均質化処理したのち、32mmの厚さ
まで面削した。次いで、500℃×30分加熱し、心材
については厚さ10mmまで皮材について厚さ0.2mmま
でそれぞれ熱間圧延を施した。次に、心材と皮材とをク
ラッドしたのち、500℃×30分加熱し、更に心材が
厚さ2mmになるまで熱間圧延したのち、さらに心材が厚
さ1mmになるまで冷間圧延することにより行った。
【0016】上記により製作したクラッド材を、N2
ス雰囲気中で605℃×10分の条件で加熱することに
よりろう付け相当の熱処理を行った。
【0017】次に、上記の各試料について腐食試験を行
い、各材料の腐食深さを測定した。腐食試験はASTM
規格D1384−87に準拠したグラスウェアーテスト
により行った。また、腐食液は、OY水(Cl- :20
0ppm、SO4 2-:60ppm、Fe3+:30pp
m、Cu2+:1ppm)、液温95±1℃を用い、テス
ト時間250時間の条件で行った。
【0018】その結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】上記表1の結果から、本発明実施品は、従
来品に較べて最大孔食深さが小さく耐食性に優れている
ことがわかる。なお、皮材の厚さを100μmとした以
外は、試料No13と同じクラッド材を用いて、上記と
同一条件で腐食試験を行い腐食深さを調べたところ、最
大孔食深さは50μm以下であった。
【0021】
【発明の効果】この発明は上述の次第で、皮材が30μ
m以下の厚さであるにも拘らず、皮材の優れた犠牲腐食
効果によってきわめて耐食性に優れたクラッド材となし
うる。しかも皮材が30μm以下の厚さに規定されてい
るから、軽量化及びコストダウンをはかりうるクラッド
材となしうる。その結果、優れた耐食性を維持しつつ軽
量化、コストダウンの要請を十分に満足し得る熱交換器
等の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のクラッド材を用いたアルミニウムラ
ジエータの一部を示す断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 寿浩 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (72)発明者 大塚 良達 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 岩井 一郎 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 佃 市三 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 井上 進 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 小堀 一博 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 湯浅 秀子 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−158312(JP,A) 特開 昭60−230953(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C22C 21/00 - 21/18

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mn:0.5〜1.5wt%を含有するA
    l−Mn系合金からなる心材の少なくとも片面に、Z
    n:2.0wt%を超え5.0wt%以下を含有し、残部ア
    ルミニウムおよび不可避不純物からなり、かつ不純物と
    してのCu含有量が0.05wt%以下に規制されたアル
    ミニウム合金からなる厚さ30μm以下の皮材がクラッ
    ドされていることを特徴とする耐食性に優れたアルミニ
    ウム合金クラッド材。
  2. 【請求項2】 Mn:0.5〜1.5wt%を含有するA
    l−Mn系合金からなる心材の少なくとも片面に、Z
    n:2.0wt%を超え5.0wt%以下、Mg:0.2〜
    1.0wt%を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純
    物からなり、かつ不純物としてのCu含有量が0.05
    wt%以下に規制されたアルミニウム合金からなる厚さ3
    0μm以下の皮材がクラッドされていることを特徴とす
    る耐食性に優れたアルミニウム合金クラッド材。
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