JP3360416B2 - 伸び加工性に優れたアルミニウム合金板及びその製造方法 - Google Patents

伸び加工性に優れたアルミニウム合金板及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、家庭用のルームエアコ
ンや電気冷蔵庫、自動車用のエアコンやオイルクーラー
及びラジエーター、並びに産業用の冷凍設備等に代表さ
れる各種熱交換器のフィン材として好適なアルミニウム
合金板及びその製造方法に関し、詳細には伸び加工性に
優れたアルミニウム合金板及びその製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】熱交換器用のコアとしては種々のものが
あるが、代表的には図1に示す様に整列されたフィン1
のチューブ挿入孔にチューブ2を挿入して組み立てられ
たものが挙げられる。上記フィン1の素材としてはアル
ミニウム合金が用いられ、特にJIS規格の1100合
金や1350合金が用いられている。ところでフィン1
にチューブ2が挿入されるにあたっては、図2(a)に
示す様にフィン1のチューブ挿入孔にまずカラー部1a
が成形され、次に図2(b)に示す様にカラー部1aの
高さを増すための加工、換言すればカラー部を伸ばす成
形加工(以下伸び加工という)が施される。この伸び加
工はカラー部1aを可及的に高く形成することにより、
チューブが挿入された際にチューブとフィン材が接触す
る伝熱面積を広くして熱交換効率の向上を図ろうとする
ものである。しかしながら従来のアルミニウム合金を用
いると、伸び加工を施す際に上記カラー部に割れが生じ
てチューブから離れ、チューブとフィンの接触面積が低
下して熱交換効率はかえって減少することがあった。即
ち従来のアルミニウム合金は伸び加工性に乏しいという
問題を有していた。
【0003】そこでアルミニウム合金の伸び加工性の向
上を目的として、特開昭61−276706には表面が
粗面化された圧延ロールを用い、圧延時に板表面をある
程度粗面化させておくことによって、伸び加工性を向上
させる技術が開示されている。この技術はアルミニウム
合金板の表面を粗面化して伸び加工性を向上させる技術
であるが、アルミニウム合金板の素材成分の観点からは
充分検討されておらず改善の余地を残している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、熱交換器のフィン材とし
て好適であり、伸び加工性に優れたアルミニウム合金板
及びその製造方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明のアルミニウム合金板とは、上記目的を
達成した本発明とは、Feを0.1〜1.0重量%含有
して残部がAlと不可避不純物からなるアルミニウム合
金を、連続鋳造後、熱間圧延可能な温度に保持しなが
ら、もしくは、鋳片温度が実質的に降下しないうちに熱
間圧延し、更に冷間圧延を行なって所定の板厚に圧下し
て合金板とし、Feを含む不溶性化合物粒の最大長さが
1.0μm以下、且つ体積分率が1.0%以下であるこ
とを要旨とするものである。
【0006】そして上記アルミニウム合金板を製造する
為の好適手段の一つとして、連続鋳造後の移動帯板また
は鋳片を熱間圧延温度以上に保持された状態で直ちに、
あるいは熱間圧延温度に調整してから熱間圧延する方法
を本発明は提供するものである。
【0007】
【作用】本発明者らはアルミニウム合金板の伸び加工性
を向上させるという課題について鋭意研究を重ねた結
果、連続鋳造によりFeを含む不溶性化合物粒の最大長
さを1.0μm以下で、しかもその体積分率を1%以下
に制御したアルミニウム合金板をフィン材として用いた
場合、伸び加工性を向上させることができるとの知見を
得た。
【0008】本発明のアルミニウム合金板では、結晶粒
を微細化して伸び加工性を向上させる目的で、Feを
0.1〜1.0重量%の範囲で含有させることが必要で
ある。Fe含有量が0.1重量%未満では効果が十分に
表れず、一方1.0重量%を超えると不溶性化合物が必
要以上に多く形成され、伸び加工性がかえって損なわれ
る。尚Fe含有量の好ましい下限は0.15重量%であ
り、より好ましい下限は0.2重量%である。またFe
含有量の好ましい上限は0.8重量%であり、より好ま
しい上限は0.6重量%である。
【0009】本発明に係るアルミニウム合金板において
は、Feを含む不溶性化合物粒の最大長さ及びその体積
分率を制御することが非常に重要であり、上記不溶性化
合物粒の最大長さは1.0μm以下であり、かつその体
積分率が1.0%以下である場合においてのみ、優れた
伸び加工性を得ることができる。尚上記不溶性化合物粒
の最大長さは、0.8μm以下が望ましく、0.6μm
以下がより好ましい。一方不溶性化合物の体積分率は
0.8%以下が好ましく、0.4%以下であればより望
ましい。
【0010】上記不溶性化合物粒の最大長さとは、例え
ば球状や円盤状の結晶であれば最大直径を与える様な切
断面を形成した時の最大直径であり、また略立方体や略
直方体の結晶であれば最も長い対角線の長さを指し、不
特定な形状の結晶であれば最も離れた表面上の2点間の
長さを言う。尚上記不溶性化合物粒の最大長さを測定す
るにあたっては、電子顕微鏡を用い顕微鏡視野で算出す
ればよい。
【0011】上記不溶性化合物粒の最大長さ及び体積分
率を制御するには、連続鋳造法を採用し連続鋳造後熱間
圧延及び冷間圧延により所定の板厚に圧下すればよく、
その他の製造条件については特に制限されるものではな
いが、以下の製造方法が好ましい方法として例示でき
る。まず本発明に係る合金組成を有するAl合金を溶融
体とし、この溶融体を連続鋳造する。連続鋳造法として
は、水冷式連続鋳造法、双ロール式連続鋳造法、ベルト
式連続鋳造法、ブロック式連続鋳造法などを採用するこ
とができるが、連続鋳造から熱間圧延工程への移行時期
は、鋳片内部が固相線温度以下にまで低下して完全に凝
固した後にタイミングを合わせるのが好ましい。
【0012】また本発明は、連続鋳造して得られる移動
帯板の温度を熱間圧延温度以上に保持して直ちに熱間圧
延し、引き続いて、若しくは一旦巻き取ってから冷間圧
延工程へ送る所謂連鋳・直送圧延方法に有利に適用され
るが、この他連続鋳造の後、一旦保持し、鋳片温度が実
質的に降下しないうちに熱間圧延へ送り、更に冷間圧延
を行なう方法にも適用することができる。
【0013】尚熱間圧延の開始温度は450〜550℃
の範囲が好ましく、300〜400℃の仕上げ温度で終
了することが望ましい。連続鋳造法では通常10〜30
mm程度の肉厚の移動帯板が連続的に製造され、これを
熱間圧延及び冷間圧延を行うことによって、0.1〜
1.0mm程度の肉厚のAl合金板に圧延される。圧下
率としては50%以上が好ましい。
【0014】
【実施例】表1に示す組成のAl合金(No.1〜4)
を溶融体とし、連続鋳造法により肉厚20mmの移動帯
板を作製し、直ちに熱間圧延を施し厚さ3mmの板材と
した。熱間圧延の圧延開始温度は500℃、終了温度は
400℃であった。さらに冷間圧延で0.15mmの厚
さとし、550℃で60秒間の急速加熱焼鈍を施した。
【0015】尚伸び加工性の尺度としては、限界伸び加
工率を用いた。図2はフィン1の一部断面図であるが、
カラー部1aの高さをh0 からhにする伸び加工をしよ
うとすると,チューブ挿入孔の穴径をd0 からdに増大
させることが必要である。ここで穴径dをカラー部に割
れ等の欠陥を生じさせずに伸び加工を行い得る最大の穴
径であるとすれば、上記限界伸び加工率は下記の式
(1)により算出され、この値が大きいほど伸び加工性
はよくなる。
【0016】 限界伸び加工率(%)=[(d−d0 )/d0 ]×100 … 式(1) また不溶性化合物粒の最大長さ及び体積分率は、走査型
電子顕微鏡で観察し画像解析を行なった。結果は表2示
す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】No.1〜3は本発明に係る成分組成を満
足するアルミニウム合金であって、不溶性化合物粒の最
大長さが1.0μm以下で、しかも体積分率が1.0%
以下であることから限界伸び加工率が高い。No.4は
Fe含有量が1.0重量%を超える場合の比較例であっ
て、不溶性化合物粒の最大長さが1.0μmを超えると
共に、体積分率が1.0%を超えることから、限界伸び
加工率が低い。
【0020】No.5はFe含有量が少な過ぎる場合の
比較例であって、不溶性化合物粒の最大長さ及び体積分
率に関しては本発明範囲を満足しているものの、結晶粒
が粗大化してやはり限界伸び加工率が低い。No.6及
びNo.7は、連続鋳造法ではなく通常の方法で鋳造し
た後、熱間圧延及び冷間圧延を施して厚さ0.15mm
の板材とした従来例であって、No.6はJIS規格1
100合金を用い、No.7は実施例2と同じ組成の合
金を用いたものである。No.6及びNo.7のいずれ
も、不溶性化合物粒の最大長さが1.0μmを超えて粗
大であると共に、体積分率が1.0%を超えており、限
界伸び加工率が低い。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、連
続鋳造法によりアルミニウム合金板中における不溶性化
合物粒の最大長さを1.0μm以下とし、しかもその体
積分率を1.0%以下に制御しているので、熱交換器の
フィン材とした際に伸び加工性に優れたアルミニウム合
金板が提供できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアルミニウム合金板が好適に用い
られるフィン材と、チューブを示す概略図である。
【図2】(a),(b)は伸び加工を行う前後のフィン
材の一部断面形状を示す概略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−31455(JP,A) 特開 平6−93396(JP,A) 特開 平6−93397(JP,A) 特開 平3−8501(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 21/00 - 21/18 C22F 1/04 - 1/057

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Feを0.1〜1.0重量%含有して残部
    がAlと不可避不純物からなるアルミニウム合金を、連
    続鋳造後、熱間圧延可能な温度に保持しながら、もしく
    は、鋳片温度が実質的に降下しないうちに熱間圧延し、
    更に冷間圧延を行なって所定の板厚に圧下してなる合金
    板であって、Feを含む不溶性化合物粒の最大長さが
    1.0μm以下、且つ体積分率が1.0%以下であるこ
    とを特徴とする伸び加工性に優れたアルミニウム合金
    板。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のアルミニウム合金板を製
    造するにあたり、連続鋳造後の鋳片温度を熱間圧延温度
    以上に保持して熱間圧延することを特徴とする伸び加工
    性に優れたアルミニウム合金板の製造方法。
  3. 【請求項3】 連続鋳造された移動帯板を直ちに熱間圧
    延工程へ送る請求項2記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 連続鋳造された鋳片を、熱間圧延温度に
    調整して熱間圧延工程へ送る請求項2に記載の製造方
    法。
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