JP3810902B2

JP3810902B2 - Aluminum alloy fin material and method for producing aluminum alloy fin material

Info

Publication number: JP3810902B2
Application number: JP24708597A
Authority: JP
Inventors: 学野中
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-09-11
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-09-11
Also published as: JPH1180869A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調機のアルミニウムフィンに使用されるアルミニウム合金フィン材およびその製造方法に関し、特にドロータイプの成形加工により、薄肉でしかも高いフィンピッチのフィンへの成形が可能となるアルミニウム合金フィン材およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱交換器用アルミニウムフィン材の成形加工においては、主として、張り出し、絞り、ピアスバーリング、アイアニング、およびフレアーの各加工の組み合わせによって行われている。この中で、一般的にドロータイプと呼ばれている加工方式（以下ドロー成形と言う）においては、図１（ａ）〜（ｆ）に順次示す通り、アルミニウム合金フィン材（板）１のプレート部３を、張り出し（図1(a)）、２〜３段階の絞り（図1(b)〜(d) ）、ピアスバーリング（図1(e)）、リフレア（図1(f)）の、各加工工程によりアルミニウム合金フィン材が成形（カラー成形）加工され、所望高さ（フィンピッチ乃至カラーハイト）のカラー２が成形されていく。
【０００３】
近年、空調機などの熱交換器用アルミニウムフィンも、フロン規制に沿った新冷媒への切り替えや空調機自身のコンパクト化や軽量化或いは高性能化などにより、益々薄肉化が図られ、この薄肉化でのフィンの成形性などの加工性向上が求められている。この薄肉化でのフィンの成形性は、例えば肉厚が０．１２ｍｍ以下の場合に、フィンピッチ（前記図1(f)のカラー２の高さ）が２．３ｍｍ以上の高さのフィンが成形可能なことが要求されている。
【０００４】
従来より、フィンへのドロー成形には、一般的に、ＪＩＳ１０５０、１１００、１２００等のアルミニウム合金板で、質別Ｈ２２の調質材が使用されている。しかし、これらのアルミニウム合金フィン材では、フィンピッチが最大２．２ｍｍ程度までしか成形加工できない。これらのアルミニウム合金フィン材では、フィンピッチが２．３ｍｍ以上の成形加工では成形性が不足し、前記ドロー成形のうち、特に張り出しまたは絞り工程において、成形中に材料が破断し、所定高さのカラー成形ができないことによる。
【０００５】
このため、この薄肉（０．１２ｍｍ以下）で、高いフィンピッチ（２．３ｍｍ以上）のフィンへのドロー成形において、従来から、ドロー成形の加工側の改良とともに、アルミニウム合金フィン材の素材側から成形性を向上させるための努力が種々なされている。
【０００６】
例えば、特開平5 −271833号公報では、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｆｅ：０．１０〜１．０％、Ｍｎ：０．１０〜０．５０％、Ｔｉ：０．０１〜０．１５％を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる化学成分からなり、かつ、金属組織中に微細な（直径０．１μｍ以下）金属間化合物を多数（１０個／μｍ³以上）分布させたアルミニウム合金フィン材が開示されている。また、このアルミニウム合金フィン材の製造方法として、前記化学成分のアルミニウム合金鋳塊を４３０〜５８０℃で均質化熱処理し、その後この温度からの温度低下が５０℃以内であるうちに熱間圧延を行った後に、８０％以上の圧下率で冷間圧延し、更に２５０〜３５０℃の温度で調質焼鈍を行い、前記金属組織中に微細な金属間化合物を多数分布させることが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発明者が知見したところによれば、この特開平5 −271833号公報に開示されたアルミニウム合金フィン材は、特にＭｎおよびＭｎとＡｌの金属間化合物を含んでいるため、材料が加工硬化し易く、強度が高くなるとともに、成形性に必要な伸びやエリクセン値が低下するため、前記ＪＩＳ規格のアルミニウム合金板と同様、フィンピッチが２．３ｍｍ以上の成形加工では、成形中に材料が破断し、フィンピッチが最大２．２ｍｍまでしか成形加工できない。実際、同公報の発明の効果の欄にも、この発明ではフィンピッチが最大２．２ｍｍまで成形加工できるとしている。因みに、このＭｎ乃至ＭｎとＡｌの金属間化合物を含んでいるアルミニウム合金フィン材自体は、前記強度が高いゆえに、しごき加工が入り、ある程度の材料強度を必要とするドローレスタイプの加工方式や、比較的低いフィンピッチのドロー成形に現に使用されている。
【０００８】
このため、ドロー成形で、前記薄肉かつ高いピッチのフィンを得るためには、前記ＪＩＳ規格のアルミニウム合金板を、より軟質化して成形性を向上させた質別Ｏ材を、フィン材として使用せざるを得なかった。しかし、このＯ材では材料強度が低くなり、フィンとしての強度（剛性）が不足するため、フィンピッチが２．３ｍｍ以上のフィンをドロー成形で得るためには、材料の肉厚を厚くせざるを得ない。このため、フィン材の薄肉化や軽量化あるいはコストダウン、更には、空調機自身のコンパクト化や軽量化或いは高性能化が図れないという問題点があった。
【０００９】
したがって、これら従来技術の通り、空調機のコンパクト化や軽量化或いは高性能化に対応して、肉厚で０．１２ｍｍ以下の薄肉で、フィンピッチが２．３ｍｍ以上のフィンをドロー成形で得るに適したアルミニウム合金フィン材は、これまで無かったのが実情である。
【００１０】
本発明は、これら従来技術の問題点に鑑み、肉厚が０．１２ｍｍ以下の薄肉であっても、フィンピッチが２．３ｍｍ以上のフィンをドロー成形で得ることができるアルミニウム合金フィン材およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るアルミニウム合金フィン材は、肉厚が０．１２ｍｍ以下の薄肉であり、かつアルミニウム合金の化学成分・組成が、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｆｅ：０．７０〜１．０％を含み、かつＦｅとＳｉとの含有量の比率Ｆｅ／Ｓｉが８以上であり、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるとともに、最大結晶粒径が３０μｍ以下であることを要旨とする。
【００１２】
肉厚で０．１２ｍｍ以下、フィンピッチが２．３ｍｍ以上のフィンへのドロー成形において、特に前記張り出し、または絞りにおける成形性を確保し、成形中の材料の破断を防止するためには、アルミニウム合金フィン材の成形性、特に伸びとエリクセン値の向上が不可欠である。この点、本発明者らは、質別Ｈ２２材において、アルミニウム合金フィン材の材料の加工硬化を抑制したまま、この伸びとエリクセン値を向上させる手法について鋭意検討の結果、特にアルミニウム合金フィン材の最大結晶粒径を一定値以下に細かくすればよいことを知見して、本発明をなしたものである。
【００１３】
具体的には、冷間圧延および仕上げ焼鈍後の、より好ましくは質別Ｈ２２の調質を施した後の、そして要はドロー成形前のアルミニウム合金フィン材（アルミニウム合金板）の最大結晶粒径を３０μｍ以下とする。そして、このアルミニウム合金フィン材の最大結晶粒径は、化学成分と、製造条件、特に熱間圧延条件に大きな影響を受けるため、本発明では、アルミニウム合金フィン材の製造方法の改良も合わせてなしたものである。
【００１４】
したがって、本発明に係るアルミニウム合金フィン材の製造方法は、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｆｅ：０．７０〜１．０％を含み、かつＦｅとＳｉとの含有量の比率Ｆｅ／Ｓｉが８以上であり、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金鋳塊を４５０〜６００℃で均質化熱処理し、その後圧延終了温度が２５０℃以下で熱間圧延を行った後に、０．１２ｍｍ以下の板厚に８０％以上の加工率で冷間圧延するとともに仕上げ焼鈍後の最大結晶粒径を３０μｍ以下とすることを要旨とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の物の発明においては、アルミニウム合金フィン材の最大結晶粒度を３０μｍ以下とするために、化学成分としてＳｉとＦｅ量およびＦｅとＳｉとの比、Ｆｅ／Ｓｉを一定量に制御し、Ａｌ−Ｆｅ系化合物の核形成効果を利用する。また、方法の発明においては、アルミニウム合金フィン材の最大結晶粒径を３０μｍ以下とするために、特に熱間圧延終了温度を出来るだけ低い温度とする。
【００１６】
まず、本発明に係るアルミニウム合金フィン材の化学成分組成について説明する。Ｓｉは、結晶粒径の微細化に悪影響を及ぼす不純物である。したがって出来るだけ少ない方が好ましい。しかし、Ｓｉは、アルミニウム原料（地金）中に不純物として含まれ、必然的に鋳塊に含まれる。その含有量が０．１０％を超えるて含まれると、Ａｌ−Ｆｅ系化合物の核形成効果を低減させ、結果として結晶粒径を大きくする。したがって、Ｓｉは０．１０％を許容限界量とし、これ以上鋳塊に含まれる場合には、０．１０％以下に低減する。
【００１７】
Ｆｅは、本発明において重要な元素であり、本発明が対象とするＪＩＳ１１００相当の純アルミニウム系材料では、特に本発明アルミニウム合金フィン材の結晶粒径への影響が大きく、Ｆｅ含有量が増加するほど結晶粒径が小さくなる。一方、Ｆｅ含有量が０．７０％未満では、結晶粒径の微細化効果が無くなり、最大結晶粒径を３０μｍ以下にすることが困難となる。また、逆にＦｅ含有量が１．０％を超えても、結晶粒径の細粒化効果は少なくなり、かつ材料の加工硬化が大きくなり、冷間圧延性を低下させるとともに、ドロー成形における伸びとエリクセン値も低下させる。したがって、Ｆｅ含有量は０．７０〜１．０％の範囲とする。
【００１８】
また、ＦｅとＳｉとの含有量の比率Ｆｅ／Ｓｉは、本発明では重要な規定であり、例えＦｅ含有量が０．７０％以上あっても、また、Ｓｉ含有量が０．１０％以下であっても、Ｆｅ／Ｓｉが８未満では、前記Ａｌ−Ｆｅ系化合物が少なくなり、この化合物の核形成効果（Ｆｅの効果）が少なくなって、結晶粒径の細粒化効果が少なくなり、最大結晶粒径を３０μｍ以下にすることが困難となる。したがって、ＦｅとＳｉ含有量の各々を規定するとともに、合わせてＦｅ／Ｓｉを８以上とする。
【００１９】
この他、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉ等の元素は、本発明では不純物である。これら不純物は、アルミニウム合金中に、アルミ地金やアルミスクラップ（屑）などの溶解原料中から、必然的に混入する。そしてこれら不純物元素は、概ね本発明のＦｅによる結晶粒径の細粒化効果に対して悪影響を与えたり、材料を加工硬化させ易く、成形性に必要な伸びやエリクセン値が低下し、ドロー成形性を低下させる可能性がある。したがって、本発明では、これら不純物量を規制することが好ましい。より具体的には、Ｃｕは０．２０％以下、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉは各々０．０５％以下、とすることが好ましい。また、これら以外の金属元素でも、前記成形性等への悪影響を与える点は同じであるので、アルミスクラップ（屑）などの溶解原料中から多量に含有する可能性がある場合は、それら不純物金属元素を各々０．０５％以下、合計で０．１５％に規制することが好ましい。
【００２０】
本発明における結晶粒径の規定は、最大結晶粒径で行う。最大結晶粒径の特定は、アルミニウム合金フイン材（板）表面を研磨して光学顕微鏡により観察し、例えば観察視野の広さ５ｍｍ²内での最も大きい結晶の粒径を測定して行う。結晶粒径の特定には、他に平均結晶粒径で行う方法もあるが、アルミニウム合金フイン材の結晶粒毎の大きさが均一ではないため、本発明におけるドロー成形性改善に直結する伸びとエリクセン値との関連性が弱く、ドロー成形性改善の明確な尺度とならない。この点、本発明者らが知見したところによれば、アルミニウム合金フイン材の最大結晶粒径は、ドロー成形性と密接な関連を持ち、最大結晶粒径が小さいほどドロー成形性が良くなり、高いフィンピッチのフィンが加工可能である。なお、アルミニウム合金フイン材の最大結晶粒径は、勿論伸びやエリクセン値とも相関するが、直接的にドロー成形性とより密接な関連を持つ。言い換えると、伸びやエリクセン値が同じレベルであったとしても、最大結晶粒径がより小さい方がドロー成形性に優れる。これに対し、アルミニウム合金フイン材の最大結晶粒径が大きいほどドロー成形性が大きく劣化し、特に最大結晶粒径が３０μｍを超えた場合には、肉厚で０．１２ｍｍ以下、フィンピッチが２．３ｍｍ以上のフィンをドロー成形にて得られなくなる。したがって、アルミニウム合金フイン材の最大結晶粒径は３０μｍ以下とする必要がある。また、更にフィンピッチが高い、具体的には肉厚で０．１２ｍｍ以下、フィンピッチが３．０ｍｍ以上のフィンをドロー成形にて得る場合には、最大結晶粒径をより小さい２０μｍ以下とすることが好ましい。
【００２１】
次に、本発明に係るアルミニウム合金フイン材の製造方法について説明する。まず、前記本発明の成分範囲内に調整されたアルミニウム合金鋳塊を、例えば、半連続鋳造法（ＤＣ鋳造法）等の通常の溶解鋳造法を適宜選択して製造する。
【００２２】
次いで、アルミニウム合金鋳塊に常法により均質化熱処理を施す。但し、この均質化温度は、アルミニウム合金のフィン成形性等の加工性に影響を与える。即ち、この均質化温度が４５０℃未満では、鋳塊の均質化が不十分となり、アルミニウム合金の最大結晶粒径が３０μｍを超えて粗大化し、伸びやエリクセン値が低くなり、ドロー成形性を劣化させる。また、この均質化をより確実に行うためには５００℃以上とすることが好ましい。一方、均質化処理温度をあまり高くする必要はなく、却って、５７０乃至６００℃の温度を超えて均質化処理を施すと、バーニング等が発生し表面性状等の不具合を招く可能性もあり、また不経済である。したがって、均質化処理温度は４５０〜６００℃、より好ましくは４５０〜５７０℃の範囲とする。
【００２３】
この均質化処理を施したアルミニウム合金鋳塊を、終了温度２５０℃以下で熱間圧延を行う。この熱間圧延終了温度は、本発明において重要な製造条件であり、アルミニウム合金フィン材の最大結晶粒径を決定する要因となる。熱間圧延終了温度が２５０℃を超えると、結晶粒径が大きくなり過ぎ、本発明で規定する３０μｍ以下の最大結晶粒径が得られない。但し、２００℃未満の熱間圧延終了温度では、材料の圧延性が低下し、圧延自体が困難になるため、下限の温度は２００℃とすることが好ましい。
【００２４】
この熱間圧延後、常法により、冷間圧延を一回、あるいはそれ以上行って所定の最終板厚とし仕上げ焼鈍（調質焼鈍）を行う。なお、バッチ炉、連続焼鈍炉等で行う熱間圧延後の荒焼鈍や、冷間圧延と冷間圧延との間に行う中間焼鈍は、必要により入れてもよいが、特に中間焼鈍はアルミニウム合金の結晶粒径を粗大化し、ドロー成形性を劣化させるなど、材料特性に悪影響があるので、行わない方が好ましい。
【００２５】
冷間圧延の加工率は、後述するドロー成形性の点で大きいほど好ましく、具体的には８０％以上、より好ましくは９０％以上とする。これは、仕上げ焼鈍前の冷間圧延の加工率が、仕上げ焼鈍による再結晶粒の安定化に影響するからである。冷間圧延の加工率が８０％未満では、再結晶粒径の粗大化が顕著となり、アルミニウム合金フィン材の最大結晶粒径が３０μｍを超えて粗大化し、伸びやエリクセン値が低くなり、ドロー成形性を劣化させる。また、最大結晶粒径を２０μｍ以下として、ドロー成形性をより向上させるためには、冷間圧延の加工率を９０％以上とするのが好ましい。
【００２６】
冷間圧延後の仕上げ焼鈍は、質別Ｈ２２相当に調質するために必要である。より好ましい条件は、バッチ炉焼鈍などにより、２２０〜２８０℃の温度範囲で、１〜４時間保持した後、放冷ないし急冷する。保持時間が１時間未満では調質効果が不足し、保持時間は４時間以上でもよいが、生産性や経済性の点から４時間以内が好ましい。前記加熱温度は、２８０℃以上の加熱ではＯ材のように軟質となりすぎ、アルミニウム合金フィン材の最大結晶粒径を粗大化させてしまう。また前記２２０〜２８０℃未満の加熱では調質効果がない。
【００２７】
【実施例】
表１に示す化学成分を有する、厚さ６００ｍｍのアルミニウム合金鋳塊をＤＣ鋳造法にて鋳造し、面削後、５４０℃の温度で４時間均質化熱処理を行い、次いで熱間圧延により厚さ３．０ｍｍのホットコイル（熱間圧延上がりコイル）とした。このホットコイルを０．１１０ｍｍの板厚まで、熱間圧延後の荒焼鈍や、冷間圧延の間に行う中間焼鈍などを行わずに、冷間圧延（圧延率９６％）したアルミニウム合金板に、２４０〜２６０℃で４時間の仕上げ焼鈍を行い、質別Ｈ２２相当に調質した。なお、アルミニウム合金の不純物量について、表１の発明例、比較例ともＣｕは０．２０％以下、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉは各々０．０５％以下の、分析限界以下の低いレベルとした。
【００２８】
このように作成したアルミニウム合金フィン材について、ＪＩＳ５号試験片での引張り試験およびＪＩＳ−Ｚ２２４７（Ａ法）によるエリクセン試験にて、機械的性質を求めた。また最大結晶粒径について、アルミニウム合金フィン材表面を研磨して光学顕微鏡により観察し、観察視野の広さ５ｍｍ²内での最も大きい結晶粒径で測定した。これらのアルミニウム合金フィン材を、ドロータイプのフィン成形金型を用い、前記図１の工程および形状で、フィンピッチが１．８から３．０ｍｍの各ピッチにフィン成形を行った。フィン成形の結果について各フィンピッチにおいて、成形したフィンを観察し、アルミニウム合金材料に亀裂または破断が生じずに、良好に成形できたものを○、材料に少しでも亀裂または破断が生じたものを×とした。これらの結果をまとめて表１に示す。
【００２９】
表１において、Ｎｏ．１〜４は本発明例であり、最大結晶粒径が３０μｍ以下であり、また成形性に必要な伸びやエリクセン値が高い。このため、０．１１０ｍｍの薄肉材でも、２．３ｍｍ以上のフィンピッチである２．６ｍｍまでドロー成形することが可能である。そして、最大結晶粒径が２０μｍ以下の場合（Ｎｏ．１、２）では、３．０ｍｍのフィンピッチまでドロー成形することが可能である。これに対し、比較例Ｎｏ．５はＳｉ量が上限量を超えておりＦｅ／Ｓｉが下限をはずれ、比較例Ｎｏ．６はＦｅ量が下限量を下回り、比較例Ｎｏ．７はＦｅ／Ｓｉが下限をはずれ、比較例Ｎｏ．８、９は熱間圧延終了温度が高すぎ、いずれも最大結晶粒径が３０μｍを超え、また成形性に必要な伸びやエリクセン値も低い。このため、これら比較例は、１．８乃至２．０ｍｍのフィンピッチまでしかドロー成形することができない。
【００３０】
また、発明例Ｎｏ．１と、化学成分が同じで、Ｃｕを０．２０％、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉを各々０．０５％程度含む（各不純物を各々の好ましい上限値含む）アルミニウム合金フィン材を、発明例Ｎｏ．１と同一の条件で製造し、ドロー成形した結果、最大結晶粒径は２０μｍ以下であったにも拘らず、成形性に必要な伸びやエリクセン値が、前記比較例よりは優れるものの、他の本発明例よりも不足しており、２．３ｍｍのフィンピッチまでしか良好にドロー成形することができなかった。したがって、２．３ｍｍより更に高いフィンピッチまでドロー成形するためには、アルミニウム合金フィン材の前記不純物量を前記値以下にできるだけ低減する必要があることが分かる。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るドロー成形されるアルミニウム合金フィン材およびその製造方法によれば、肉厚で０．１２ｍｍ以下の薄肉材料でも、フィンピッチが２．３ｍｍ以上のフィンをドロー成形で得ることができる。したがって、アルミニウム合金フィン材自身の薄肉化やコストダウン、熱交換器用アルミニウムフィンの薄肉化や高フィンピッチ化、ひいては、空調機自体の性能向上や軽量化、コンパクト化を達成できる点で工業的な意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ドロー成形の一般的な工程例を示す説明図である。
【符号の説明】
１；アルミニウム合金フィン材２；カラー
３；プレート部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aluminum alloy fin material used for an aluminum fin of an air conditioner and a method for manufacturing the same, and in particular, an aluminum alloy fin material that can be formed into a thin and high fin pitch fin by a draw type molding process. And a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Generally, in the forming process of the aluminum fin material for a heat exchanger, it is mainly performed by a combination of each process of overhang, drawing, piercing burring, ironing, and flare. Among these, in a processing method generally referred to as a draw type (hereinafter referred to as “draw molding”), a plate of an aluminum alloy fin material (plate) 1 as shown sequentially in FIGS. Part 3 of the overhang (Fig. 1 (a)), two or three stages of throttle (Figs. 1 (b) to (d)), pierce burring (Fig. 1 (e)), reflare (Fig. 1 (f)) The aluminum alloy fin material is formed (color forming) by each processing step, and the collar 2 having a desired height (fin pitch or color height) is formed.
[0003]
In recent years, aluminum fins for heat exchangers such as air conditioners have also been made thinner and thinner by switching to new refrigerants in accordance with chlorofluorocarbon regulations, making the air conditioners themselves more compact, lighter, and higher performance. Improvements in workability such as fin formability are required. For example, when the thickness is 0.12 mm or less, the fin has a fin pitch (the height of the collar 2 in FIG. 1 (f)) of 2.3 mm or more. It is required to be moldable.
[0004]
Conventionally, a tempered material of grade H22, which is an aluminum alloy plate such as JIS1050, 1100, 1200 or the like, is generally used for draw forming into fins. However, these aluminum alloy fin materials can be molded only up to a maximum fin pitch of about 2.2 mm. In these aluminum alloy fin materials, the moldability is insufficient in a molding process with a fin pitch of 2.3 mm or more, and in the draw molding, particularly in the overhanging or drawing process, the material breaks during the molding, and the predetermined height is reached. This is because color molding is not possible.
[0005]
For this reason, in draw molding to fins with this thin wall (0.12 mm or less) and high fin pitch (2.3 mm or more), from the past, along with improvements on the processing side of draw molding, from the material side of the aluminum alloy fin material Various efforts have been made to improve moldability.
[0006]
For example, in JP-A-5-271833, Si: 0.10% or less, Fe: 0.10 to 1.0%, Mn: 0.10 to 0.50%, Ti: 0.01 to 0.15 %, An aluminum alloy comprising a chemical component consisting of the balance Al and inevitable impurities, and a large number (10 / μm ³ or more) of fine intermetallic compounds (diameter 0.1 μm or less) distributed in the metal structure A fin material is disclosed. In addition, as a method for producing the aluminum alloy fin material, the aluminum alloy ingot of the chemical component is subjected to homogenization heat treatment at 430 to 580 ° C., and then hot rolling is performed while the temperature drop from this temperature is within 50 ° C. After performing, it is disclosed that cold rolling is performed at a rolling reduction of 80% or more, and temper annealing is further performed at a temperature of 250 to 350 ° C. to distribute a large number of fine intermetallic compounds in the metal structure. .
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the inventor has found that the aluminum alloy fin material disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-271833 particularly contains Mn and an intermetallic compound of Mn and Al, so that the material is work-hardened. Since the strength and strength are increased, and the elongation and Erichsen value required for formability are reduced, the material having a fin pitch of 2.3 mm or more is formed during molding in the same manner as the aluminum alloy plate of the JIS standard. It breaks and can only be molded up to a maximum fin pitch of 2.2 mm. Actually, in the column of the effect of the invention of the publication, the present invention states that the fin pitch can be formed up to a maximum of 2.2 mm. Incidentally, the aluminum alloy fin material itself containing the intermetallic compound of Mn or Mn and Al, because of the high strength, ironing processing, drawless type processing method that requires a certain degree of material strength, comparison It is currently used for draw molding with low fin pitch.
[0008]
For this reason, in order to obtain the thin-walled and high-pitch fins by draw molding, the grade O material, which is made by softening the JIS standard aluminum alloy plate and improving the formability, is used as the fin material. I had to. However, since the material strength of the O material is low and the strength (rigidity) as a fin is insufficient, in order to obtain a fin having a fin pitch of 2.3 mm or more by draw molding, the thickness of the material must be increased. I do not get. For this reason, there existed a problem that fin material thickness reduction, weight reduction, or cost reduction, and further, air conditioning machine itself could not be reduced in size, weight, or performance.
[0009]
Therefore, as in these conventional technologies, a fin having a thin wall thickness of 0.12 mm or less and a fin pitch of 2.3 mm or more is obtained by draw molding in response to the downsizing, weight reduction or high performance of the air conditioner. In fact, there has been no aluminum alloy fin material suitable for the above.
[0010]
In view of these problems of the prior art, the present invention provides an aluminum alloy fin material capable of obtaining a fin having a fin pitch of 2.3 mm or more by draw molding even if the wall thickness is 0.12 mm or less, and its An object is to provide a manufacturing method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the aluminum alloy fin material according to the present invention has a thin wall thickness of 0.12 mm or less, and the chemical composition and composition of the aluminum alloy is Si: 0.10% or less, Fe : 0.70 to 1.0%, Fe / Si content ratio Fe / Si is 8 or more, the balance is Al and inevitable impurities, and the maximum crystal grain size is 30 μm or less This is the gist.
[0012]
In draw molding to fins having a wall thickness of 0.12 mm or less and a fin pitch of 2.3 mm or more, in order to ensure the formability especially in the overhanging or drawing and to prevent the material from being broken during molding, aluminum It is essential to improve the formability of the alloy fin material, particularly the elongation and Erichsen value. In this regard, the present inventors have conducted intensive studies on methods for improving the elongation and Erichsen value while suppressing the work hardening of the aluminum alloy fin material in the graded H22 material. The present invention has been made based on the knowledge that the maximum crystal grain size should be fined below a certain value.
[0013]
Specifically, the maximum grain size of the aluminum alloy fin material (aluminum alloy sheet) after cold rolling and finish annealing, more preferably after tempering according to grade H22, and before draw forming. Is 30 μm or less. Since the maximum crystal grain size of the aluminum alloy fin material is greatly influenced by chemical components and production conditions, particularly hot rolling conditions, the present invention is not limited to the improvement of the production method of the aluminum alloy fin material. It is a thing.
[0014]
Therefore, the manufacturing method of the aluminum alloy fin material according to the present invention includes Si: 0.10% or less, Fe: 0.70 to 1.0%, and the content ratio Fe / Si of Fe and Si is The aluminum alloy ingot consisting of the balance Al and unavoidable impurities is 8 or more, homogenized by heat treatment at 450 to 600 ° C., and then hot-rolled at a rolling end temperature of 250 ° C. or less, and then 0.12 mm or less. The gist is that the sheet thickness is cold-rolled at a processing rate of 80% or more and the maximum crystal grain size after finish annealing is 30 μm or less.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the invention of the product of the present invention, in order to set the maximum grain size of the aluminum alloy fin material to 30 μm or less, as a chemical component, the ratio of Si and Fe and the ratio of Fe and Si, Fe / Si is controlled to a constant amount, The nucleation effect of the Al—Fe compound is used. Further, in the invention of the method, in order to set the maximum crystal grain size of the aluminum alloy fin material to 30 μm or less, the hot rolling end temperature is made as low as possible.
[0016]
First, the chemical component composition of the aluminum alloy fin material according to the present invention will be described. Si is an impurity that adversely affects the refinement of the crystal grain size. Therefore, it is preferable to have as few as possible. However, Si is contained as an impurity in the aluminum raw material (metal), and is necessarily contained in the ingot. If the content exceeds 0.10%, the nucleation effect of the Al—Fe-based compound is reduced, and as a result, the crystal grain size is increased. Accordingly, Si has an allowable limit of 0.10%, and when it is included in the ingot more than this, it is reduced to 0.10% or less.
[0017]
Fe is an important element in the present invention, and in the pure aluminum material equivalent to JIS 1100 targeted by the present invention, the influence on the crystal grain size of the aluminum alloy fin material of the present invention is particularly large, and the Fe content increases. The smaller the crystal grain size is. On the other hand, if the Fe content is less than 0.70%, the effect of refining the crystal grain size is lost, and it becomes difficult to make the maximum crystal grain size 30 μm or less. Conversely, even if the Fe content exceeds 1.0%, the effect of refining the crystal grain size is reduced, the work hardening of the material is increased, the cold rolling property is lowered, and the draw molding is performed. Elongation and Erichsen values are also reduced. Therefore, the Fe content is in the range of 0.70 to 1.0%.
[0018]
Further, the ratio Fe / Si of the content of Fe and Si is an important rule in the present invention. For example, even if the Fe content is 0.70% or more, the Si content is 0.10% or less. However, if Fe / Si is less than 8, the Al-Fe compound is reduced, the nucleation effect of this compound (the effect of Fe) is reduced, and the effect of refining the crystal grain size is reduced. It is difficult to make the maximum crystal grain size 30 μm or less. Therefore, each of the Fe and Si contents is specified, and the total Fe / Si is 8 or more.
[0019]
In addition, elements such as Cu, Mn, Mg, Cr, Zn, and Ti are impurities in the present invention. These impurities are inevitably mixed into the aluminum alloy from melting raw materials such as aluminum ingots and aluminum scrap (scraps). These impurity elements generally have an adverse effect on the effect of reducing the grain size due to the Fe of the present invention, are easy to work harden the material, decrease the elongation and Erichsen values required for moldability, and draw molding May be reduced. Therefore, in the present invention, it is preferable to regulate the amount of these impurities. More specifically, Cu is preferably 0.20% or less, and Mn, Mg, Cr, Zn, and Ti are each 0.05% or less. In addition, since the metal elements other than these have the same adverse effect on the formability and the like, if there is a possibility that they are contained in a large amount from dissolved raw materials such as aluminum scrap (scraps), these impurity metals It is preferable to restrict the elements to 0.05% or less and 0.15% in total.
[0020]
The crystal grain size in the present invention is defined by the maximum crystal grain size. The maximum crystal grain size is specified by polishing the surface of the aluminum alloy fin material (plate) and observing it with an optical microscope, for example, by measuring the grain size of the largest crystal within an observation field of 5 mm ² . In order to specify the crystal grain size, there is another method in which the average crystal grain size is used, but since the size of each crystal grain of the aluminum alloy fin material is not uniform, the elongation directly linked to the improvement of the draw formability in the present invention The relationship with the Erichsen value is weak, and it is not a clear measure for improving drawability. In this regard, the present inventors have found that the maximum crystal grain size of the aluminum alloy fin material is closely related to the draw moldability, and the smaller the maximum crystal grain size, the better the draw moldability, High fin pitch fins can be machined. The maximum crystal grain size of the aluminum alloy fin material is of course correlated with the elongation and the Erichsen value, but is directly related to the draw formability. In other words, even if the elongation and Erichsen value are the same level, the smaller the maximum crystal grain size, the better the draw moldability. On the other hand, as the maximum crystal grain size of the aluminum alloy fin material increases, the draw formability deteriorates greatly. In particular, when the maximum crystal grain size exceeds 30 μm, the thickness is 0.12 mm or less and the fin pitch is 2 . Fins of 3 mm or more cannot be obtained by draw molding. Therefore, the maximum crystal grain size of the aluminum alloy fin material needs to be 30 μm or less. Further, when a fin having a higher fin pitch, specifically, a thickness of 0.12 mm or less and a fin pitch of 3.0 mm or more is obtained by draw molding, the maximum crystal grain size is set to 20 μm or less. It is preferable.
[0021]
Next, the manufacturing method of the aluminum alloy fin material which concerns on this invention is demonstrated. First, an aluminum alloy ingot adjusted within the component range of the present invention is produced by appropriately selecting a normal melting casting method such as a semi-continuous casting method (DC casting method), for example.
[0022]
Next, the aluminum alloy ingot is subjected to homogenization heat treatment by a conventional method. However, this homogenization temperature affects workability such as fin formability of the aluminum alloy. That is, if the homogenization temperature is less than 450 ° C., the ingot is not sufficiently homogenized, the maximum crystal grain size of the aluminum alloy becomes larger than 30 μm, the elongation and Erichsen values are lowered, and the draw formability is deteriorated. Let Moreover, in order to perform this homogenization more reliably, it is preferable to set it as 500 degreeC or more. On the other hand, it is not necessary to make the homogenization temperature too high. On the other hand, if the homogenization is performed at a temperature exceeding 570 to 600 ° C., burning or the like may occur, which may cause problems such as surface properties. It is uneconomical. Therefore, the homogenization treatment temperature is set to 450 to 600 ° C, more preferably 450 to 570 ° C.
[0023]
The aluminum alloy ingot subjected to the homogenization treatment is hot-rolled at an end temperature of 250 ° C. or lower. This hot rolling end temperature is an important production condition in the present invention, and is a factor for determining the maximum crystal grain size of the aluminum alloy fin material. When the hot rolling finish temperature exceeds 250 ° C., the crystal grain size becomes too large, and the maximum crystal grain size of 30 μm or less defined in the present invention cannot be obtained. However, at the hot rolling end temperature of less than 200 ° C., the rollability of the material is lowered and rolling itself becomes difficult, so the lower limit temperature is preferably 200 ° C.
[0024]
After this hot rolling, cold rolling is performed once or more by a conventional method to achieve a predetermined final plate thickness and finish annealing (temper annealing). In addition, rough annealing after hot rolling performed in a batch furnace, continuous annealing furnace, etc., or intermediate annealing performed between cold rolling and cold rolling may be included as necessary. Since the material properties are adversely affected, for example, by coarsening the crystal grain size and deteriorating draw moldability, it is preferable not to perform this.
[0025]
The cold rolling processing rate is preferably as large as possible in terms of draw formability, which will be described later, specifically 80% or more, more preferably 90% or more. This is because the processing rate of cold rolling before finish annealing affects the stabilization of recrystallized grains by finish annealing. If the processing rate of cold rolling is less than 80%, the recrystallized grain size becomes prominent, the maximum crystal grain size of the aluminum alloy fin material becomes larger than 30 μm, the elongation and Erichsen values become low, and draw forming is performed. Deteriorate the sex. In order to further improve the draw formability by setting the maximum crystal grain size to 20 μm or less, it is preferable to set the cold rolling processing rate to 90% or more.
[0026]
Finish annealing after cold rolling is necessary for tempering to a quality equivalent to H22. A more preferable condition is that the temperature is kept at 220 to 280 ° C. for 1 to 4 hours by annealing in a batch furnace, and then allowed to cool or rapidly cool. If the holding time is less than 1 hour, the tempering effect is insufficient, and the holding time may be 4 hours or more, but is preferably within 4 hours from the viewpoint of productivity and economy. When the heating temperature is 280 ° C. or higher, it becomes too soft like the O material, and the maximum crystal grain size of the aluminum alloy fin material becomes coarse. Moreover, there is no tempering effect in the said heating below 220-280 degreeC.
[0027]
【Example】
A 600 mm-thick aluminum alloy ingot having the chemical components shown in Table 1 is cast by a DC casting method, and after face chamfering, homogenized heat treatment is performed at a temperature of 540 ° C. for 4 hours, and then the thickness is obtained by hot rolling. A 3.0 mm hot coil (hot rolled up coil) was used. An aluminum alloy sheet that has been cold-rolled (rolling rate: 96%) without hot annealing the hot coil up to a thickness of 0.110 mm without performing rough annealing after hot rolling or intermediate annealing during cold rolling. Finish annealing was performed at 240 to 260 ° C. for 4 hours, and tempered to a quality equivalent to H22. Regarding the amount of impurities in the aluminum alloy, Cu is 0.20% or less in each of the invention examples and comparative examples in Table 1, and Mn, Mg, Cr, Zn, and Ti are each 0.05% or less, and are low levels below the analysis limit It was.
[0028]
The mechanical properties of the aluminum alloy fin material thus prepared were determined by a tensile test using a JIS No. 5 test piece and an Erichsen test by JIS-Z2247 (Method A). The maximum crystal grain size was measured by polishing the aluminum alloy fin material surface with an optical microscope and measuring the largest crystal grain size within an observation field of 5 mm ² . These aluminum alloy fin materials were formed into fins with a pitch of 1.8 to 3.0 mm using a draw type fin molding die in the process and shape shown in FIG. Regarding the fin forming results, at each fin pitch, the formed fins were observed, and the aluminum alloy material did not crack or break. X. These results are summarized in Table 1.
[0029]
In Table 1, no. 1-4 are examples of the present invention, the maximum crystal grain size is 30 μm or less, and the elongation and Erichsen value required for moldability are high. For this reason, even a thin material of 0.110 mm can be drawn to 2.6 mm, which is a fin pitch of 2.3 mm or more. When the maximum crystal grain size is 20 μm or less (Nos. 1 and 2), draw molding can be performed up to a fin pitch of 3.0 mm. In contrast, Comparative Example No. In No. 5, the amount of Si exceeded the upper limit, and Fe / Si deviated from the lower limit. No. 6 has Fe amount lower than the lower limit, and Comparative Example No. No. 7 has Fe / Si exceeding the lower limit. In Nos. 8 and 9, the hot rolling end temperature is too high, and the maximum crystal grain size exceeds 30 μm, and the elongation and Erichsen value necessary for formability are low. For this reason, these comparative examples can be drawn only up to a fin pitch of 1.8 to 2.0 mm.
[0030]
In addition, Invention Example No. 1, an aluminum alloy fin material having the same chemical composition and containing about 0.20% of Cu and about 0.05% of Mn, Mg, Cr, Zn, and Ti (including respective preferred upper limits for each impurity), Invention Example No. Although the maximum crystal grain size was 20 μm or less as a result of producing and drawing under the same conditions as in No. 1, the elongation and Erichsen values required for moldability were superior to those of the comparative example, It was insufficient as compared with the examples of the present invention, and it was only possible to draw-form well up to a fin pitch of 2.3 mm. Therefore, it can be seen that in order to draw-form to a fin pitch higher than 2.3 mm, it is necessary to reduce the impurity amount of the aluminum alloy fin material to the value or less as much as possible.
[0031]
[Table 1]

[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the aluminum alloy fin material to be drawn and the manufacturing method thereof according to the present invention, a fin having a fin pitch of 2.3 mm or more is drawn even with a thin material having a thickness of 0.12 mm or less. Can be obtained at Therefore, the aluminum alloy fin material itself can be made thinner and lower in cost, and the aluminum fins for heat exchangers can be made thinner and have a higher fin pitch, which in turn can improve the performance, weight and size of the air conditioner itself. Significance is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a general process example of draw molding.
[Explanation of symbols]
1; Aluminum alloy fin material 2; Collar 3; Plate part

Claims

An aluminum alloy fin material having a plate thickness of 0.12 mm or less, including Si: 0.10% or less, Fe: 0.70 to 1.0%, and a ratio of the content of Fe and Si Fe / Si Is an aluminum alloy fin material excellent in workability to a fin by draw molding, having a balance of 8 or more, the balance being Al and inevitable impurities, and a maximum crystal grain size of 30 μm or less.

The aluminum alloy fin material according to claim 1, wherein the maximum crystal grain size is 20 μm or less.

The aluminum alloy fin material according to claim 1 or 2, wherein Cu is 0.20% or less and Mn, Mg, Cr, Zn, and Ti are each 0.05% or less as the inevitable impurities.

The aluminum alloy fin material according to any one of claims 1 to 3, wherein the aluminum alloy fin material is tempered according to quality H22.

The aluminum alloy fin material according to any one of claims 1 to 4, wherein a pitch of the fins is 2.3 mm or more.

Aluminum alloy containing Si: 0.10% or less, Fe: 0.70-1.0%, Fe / Si content ratio Fe / Si of 8 or more, the balance being Al and inevitable impurities The ingot is subjected to homogenization heat treatment at 450 to 600 ° C. , followed by hot rolling at a rolling end temperature of 250 ° C. or lower, and then cold rolled to a sheet thickness of 0.12 mm or less at a processing rate of 80% or more. The manufacturing method of the aluminum alloy fin material excellent in the workability to the fin by the draw molding which makes the maximum crystal grain size after finishing annealing into 30 micrometers or less.

The method for producing an aluminum alloy fin material according to claim 6, wherein the maximum crystal grain size is 20 μm or less.

The method for producing an aluminum alloy fin material according to claim 6 or 7, wherein Cu is 0.20% or less and Mn, Mg, Cr, Zn, and Ti are each 0.05% or less as the inevitable impurities.

The method for producing an aluminum alloy fin material according to any one of claims 6 to 8 , wherein annealing is not performed after the hot rolling and during the cold rolling .

The method for producing an aluminum alloy fin material according to any one of claims 6 to 9, wherein the hot rolling end temperature is in a temperature range of 200 to 250 ° C.

The manufacturing method of the aluminum alloy fin material of any one of Claims 6 thru | or 10 which makes the processing rate of the said cold rolling 90% or more .

The manufacturing method of the aluminum alloy fin material of any one of Claims 6 thru | or 11 which performs tempering of quality H22 by the said finish annealing .

The method for producing an aluminum alloy fin material according to any one of claims 6 to 12, wherein a pitch of the fins is 2.3 mm or more .