JP3857336B2 - 電縫加工性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート条 - Google Patents
電縫加工性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート条 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の熱交換器のチューブ材として使用される熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートに関するものであり、さらに詳しくは、電縫加工によりチューブとするアルミニウム合金ブレージングシート条に関するものであり、本発明のブレージングシート条は電縫加工性が高く薄肉化が可能である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ラジエーター等の熱交換器は例えば図１に示すように複数本の偏平チューブ（１）の間にコルゲート状に加工した薄肉フィン（２）を一体に形成し、該偏平チューブ（１）の両端をヘッダー（３）とタンク（４）とで構成される空間にそれぞれ開口させ、一方のタンク側の空間から偏平チューブ（１）内を通して高温冷媒を他方のタンク（４）側の空間に送り、チューブ（１）およびフィン（２）の部分で熱交換して低温になった冷媒を再び循環させるものである。
【０００３】
このような熱交換器のチューブ材は例えばＪＩＳ３００３合金（Ａｌ−0.15wt％Ｃｕ− 1.1wt％Ｍｎ）を芯材とし、該芯材の内側、すなわち冷媒に常時触れている側には内張材としてＪＩＳ７０７２合金（Ａｌ−１wt％Ｚｎ）を、そして、該芯材の外側には、通常ＪＩＳ４０４５合金（Ａｌ−10wt％Ｓｉ）等のろう材をクラッドしたブレージングシートを電縫加工によりチューブ材として用いており、コルゲート加工を行ったフィン等の他の部材とともにブレージングにより一体に組み立てられている。ブレージング工法としては、フラックスブレージング法、非腐食性のフラックスを用いたノコロックブレージング法等が行われ、 600℃付近の温度に加熱してろう付けされる。
【０００４】
ところで、近年、熱交換器は軽量・小型化の方向にあり、そのために材料の薄肉化が望まれている。チューブ材の薄肉化を行うには、まず、材料の肉厚が減少する分強度を向上させ、耐食性を確保する必要がある。これに対して高強度合金がいくつか提案されており、芯材合金にＳｉやＣｕを多く添加することにより強度を向上させる方法や犠牲材にＭｇを含有させて強度を向上させる方法が有力視されている。しかし、近年このような高強度化により、薄肉化が進むにつれて従来生じていなかった問題が発生するようになった。これは、電縫加工が原因で生じる問題である。
【０００５】
すなわち、チューブ材の薄肉化を進めると、図２に示すような潰れが電縫加工時に電縫加工部に生じやすくなることが判明した。さらにこのような潰れが生じる場合にはミクロ割れの発生が多くなることも判明した。そして図２のような形状およびミクロ割れが原因で、電縫管の耐圧強度が低下し、熱交換器の繰り返し耐圧寿命が極端に低下することが判明した。また、チューブにミクロ割れが生じると液漏れや腐食の原因となり、製品として使用できなくなってしまう。
【０００６】
なおチューブ材は、先ず円筒状に成形され、相対する端縁部に沿って電縫加工溶接が行われるが、この際溶接部は溶接時に両側から押しつけられる為に潰れを生じ、その後この電縫加工管が冷却してからこれを偏平チューブに加工すると、図２に示すような形状になるものである。
【０００７】
そこで、発明者らが電縫加工時に潰れが生じる原因について検討を行った結果、電縫加工溶接の際にチューブは溶接部の両側から押しつけられているが、ブレージングシートの芯材の高温強度（変形抵抗）が高強度化した合金では小さく、また、薄肉化が進み、ブレージングシートの板厚が薄くなると両側からの押しつけ力が同じでも受ける応力は大きくなり潰れが生じやすくなることが判明した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような状況に鑑み鋭意検討の結果、ろう付後の強度に優れ、電縫加工による割れの生じない熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート条を開発したものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、Ｓｉ： 0.2wt％を越え 1.0wt％以下、Ｃｕ： 0.3wt％を越え 1.0wt％以下、Ｓｉ＋Ｃｕ： 0.7wt％を越え 1.6wt％以下、Ｆｅ：0.05wt％を越え 2.0wt％以下、Ｍｎ： 0.3wt％を越え 2.0wt％以下を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金で、ひずみ速度10／ｓでの 760Ｋでの変形抵抗をσ760 （ＭＰａ）、 800Ｋでの変形抵抗をσ800 （ＭＰａ）とし、 800Ｋ以上の絶対温度Ｔ（Ｋ）での変形抵抗σT （ＭＰａ）が、
log （２σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ１（Ｋ）とし、
log （1.1 σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ２（Ｋ）としたとき、Ｔ１とＴ２との温度差が20Ｋ以下であるアルミニウム合金を芯材とし、その片面にＭｇ：0.05wt％を越え 2.5wt％以下を含有し、Ｚｎ： 0.5wt％を越え 6.0wt％以下、Ｉｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下、Ｓｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のうち１種または２種以上を含有し残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を犠牲材としてクラッドし、他の片面にアルミニウム合金からなるろう材をクラッドした３層構造の電縫加工性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート条である。
【００１０】
また本発明の他の一つは、Ｓｉ： 0.2wt％を越え 1.0wt％以下、Ｃｕ： 0.3wt％を越え 1.0wt％以下、Ｓｉ＋Ｃｕ： 0.7wt％を越え 1.6wt％以下、Ｆｅ：0.05wt％を越え 2.0wt％以下、Ｍｎ： 0.3wt％を越え 2.0wt％以下を含有し、Ｍｇ：0.05wt％を越え 0.5wt％以下、Ｃｒ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下、Ｚｒ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下、Ｔｉ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下のうち１種または２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金で、ひずみ速度10／ｓでの 760Ｋでの変形抵抗をσ760 （ＭＰａ）、 800Ｋでの変形抵抗をσ800 （ＭＰａ）とし、 800Ｋ以上の絶対温度Ｔ（Ｋ）での変形抵抗σT （ＭＰａ）が、
log （２σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ１（Ｋ）とし、
log （1.1 σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ２（Ｋ）としたとき、Ｔ１とＴ２との温度差が20Ｋ以下であるアルミニウム合金を芯材とし、その片面にＭｇ：0.05wt％を越え 2.5wt％以下を含有し、Ｚｎ： 0.5wt％を越え 6.0wt％以下、Ｉｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下、Ｓｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のうち１種または２種以上を含有し残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を犠牲材としてクラッドし、他の片面にアルミニウム合金からなるろう材をクラッドした３層構造の電縫加工性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート条である。
【００１１】
まず、本発明のブレージングシート条の合金組成について説明する。
本発明に用いる芯材合金は高強度合金である。すなわち、芯材は、Ｓｉ： 0.2wt％を越え 1.0wt％以下、Ｃｕ： 0.3wt％を越え 1.0wt％以下、Ｓｉ＋Ｃｕ： 0.7wt％を越え 1.6wt％以下、Ｆｅ：0.05wt％を越え 2.0wt％以下、Ｍｎ： 0.3wt％を越え 2.0wt％以下を含有し残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金、あるいはこれにさらに、Ｍｇ：0.05wt％を越え 0.5wt％以下、Ｃｒ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下、Ｚｒ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下、Ｔｉ：0.03wt％を越え 0.3wt％のうち１種または２種以上を添加したアルミニウム合金である。
芯材合金の各添加元素の役割を以下に述べる。
【００１２】
Ｓｉは、強度向上に寄与するが電縫加工時の割れを生じやすくする。Ｓｉが 0.2wt％以下の場合強度向上効果が十分でなく、 1.0wt％を越えると後述する本発明の芯材の条件を満たさなくなる。したがって、Ｓｉは 0.2wt％を越え、 1.0wt％以下とするが、特に 0.8wt％以下で安定した電縫加工特性を示す。
【００１３】
Ｃｕはろう付後に固溶状態にて合金中に存在し、強度を向上させる。Ｃｕが 0.3wt％以下の場合強度向上効果が少ない。 1.0wt％を越えるとは融点が低下し、ろう付時に溶融すると共に、後述する本発明の芯材の条件を満たさなくなる。
【００１４】
さらに、ＳｉとＣｕは、Ｓｉ＋Ｃｕ： 0.7wt％を越え 1.6wt％以下の範囲とする。Ｓｉ＋Ｃｕが 0.7wt％以下の場合、本発明の条件（後述する）を考慮しなくとも、電縫加工性が良好なためである。また、Ｓｉ＋Ｃｕが 1.6wt％を越えると芯材の金属組織によらず、後述の本発明の条件を満たすことができず、良好な電縫加工ができない。
【００１５】
Ｆｅは、粗大な金属間化合物を合金中に分布させ、本発明のブレージングシートの結晶粒を微細にし、電縫加工時の割れを防止する作用を有する。その量が0.05wt％以下では上記作用が十分でなく、 2.0wt％を越えて添加した場合成形性が低下し、電縫加工時にブレージングシートが割れてしまう。
【００１６】
Ｍｎは、微細な金属間化合物を合金中に分布させ、耐食性を低下させることなく強度を向上させるための必須元素である。その量が 0.3wt％以下では上記作用が十分でなく、 2.0wt％を越えて添加した場合成形性が低下し、電縫加工時にブレージングシートが割れてしまう。
【００１７】
Ｍｇは合金中に固溶状態およびＭｇ2 Ｓｉの微細な析出相として存在し、強度を向上させる。0.05wt％以下では効果がなく、 0.5wt％を越えて添加すると非腐食性のフラックスを用いたろう付けをする場合にフラックスとＭｇが反応しろう付けができなくなる。
【００１８】
Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉはいずれも微細な金属間化合物を形成し合金の強度を向上させる働きを有する。しかし、それぞれ0.03wt％以下では効果がなく、それぞれ 0.3wt％を越えて添加した場合成形性が低下し、組付け等の加工時にブレージングシートが割れてしまう。
【００１９】
さらに、鋳塊組織の微細化のために添加されるＢ等、上記以外の元素はそれぞれ0.05wt％以下であれば含有されていてもかまわない。
【００２０】
以上が本発明の芯材合金の成分であるが、このような合金組成自体は従来から知られているものである。本発明の芯材の特徴は、上記合金組成を有し、かつ、ひずみ速度10／ｓでの 760Ｋでの変形抵抗をσ760 （ＭＰａ）、 800Ｋでの変形抵抗をσ800 （ＭＰａ）とし、 800Ｋ以上の絶対温度Ｔ（Ｋ）での変形抵抗σT （ＭＰａ）が、
log （２σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ１（Ｋ）とし、
log （1.1 σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ２（Ｋ）としたとき、Ｔ１とＴ２との温度差が20Ｋ以下であることを特徴とする材料に限定し、電縫加工性を向上させたことである。
以下にこの理由について述べる。
【００２１】
発明者らが電縫加工時の潰れの状況について詳細に調査したところ、合金組成によって潰れが生じにくかったり、同一合金でも製造工程の違いにより潰れが生じるものや生じないものがあることを見いだした。さらに詳細に検討したところ、潰れが生じる部分で芯材の熱間での変形抵抗が急激に低下していることを見いだし、本発明に至った。
【００２２】
ここで、アルミニウム合金の熱間での変形抵抗は、
で表すことができるとされている。したがって、ひずみ速度を一定とし、縦軸に変形抵抗を対数で、横軸を絶対温度の逆数でとって、グラフを示すと上記式の関係は図３のような直線で表すことができる。
【００２３】
発明者らは、ブレージングシートの芯材について各温度での変形抵抗を上記のグラフにプロットした。その結果、図４の例に示すように、 800Ｋ付近の温度ではグラフは実線の直線で示されるが、合金の融点（固相線）温度付近では 800Ｋ付近の直線を外装した破線の直線より変形抵抗が低下することを見いだした。そして、合金組成および金属組織によってこの低下の傾向が異なり、それと対応してブレージングシートの電縫加工時の潰れの発生状態が異なることを見いだした。すなわち、合金組成および金属組織によって図５の▲１▼のような関係の場合と▲２▼のような関係となる場合があるが、▲１▼の関係の方が電縫加工時の潰れが発生しにくいのである。これについて簡単に説明すると以下の通りである。
【００２４】
まず、電縫加工を行う際の条では、溶接部は両側から押しつけられており、溶融部近傍の変形抵抗が割れの発生と大きく関連している。そして、溶接部近傍の温度分布は溶接部から離れるほど温度が低下している。そのため、▲２▼のように変形抵抗が低下する温度範囲が広い場合、変形抵抗が低下する領域が広くなり潰れが発生しやすいのである。
本発明は、かかる背景の元に、電縫加工性に優れた材料となる条件を以下のように定量化したものである。
【００２５】
即ち 760Ｋから 800Ｋの間では温度（逆数）と変形抵抗（対数）はグラフ上に直線で表すことができるので、それを外装するような線上の各絶対温度Ｔでの変形抵抗σt は、 760Ｋと 800Ｋの変形抵抗が分かれば、（それぞれをσ760 、σ800 とすると）
log σt ＝
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
と表すことができる。これを図６に破線で示す。
対して、融点温度付近での各温度と変形抵抗との関係は実線のように表すことができる。
【００２６】
図６において、 800Ｋ以上の各温度Ｔでの実際の変形抵抗をσT とすると、log （２σT ）≦log σt となる最小温度（すなわちlog （２σT ）＝log σt となる温度）をＴ１とし、log （ 1.1σT ）≦log σt となる最小温度（すなわちlog （ 1.1σT ）＝log σt となる温度）をＴ２とすると、Ｔ１とＴ２の温度差（Ｔ１−Ｔ２）が溶接部近傍での変形抵抗低下領域範囲と対応するものである。そして、Ｔ１とＴ２の温度差が20Ｋ以下であると潰れが発生しないが、20Ｋを越えると潰れが発生するのである。
【００２７】
さて、本発明では先に述べた芯材合金の組成範囲において、このようにＴ１とＴ２との温度差を20Ｋ以下としたことで電縫加工性を向上させたものであるが、Ｔ１とＴ２との温度差を20Ｋ以下にするには、均質化処理、熱間圧延条件、焼鈍条件を適正化すればよい。その条件範囲はＳｉ＋Ｃｕ量が少ないほど広く、多いと狭くなる。具体的条件は合金毎に異なるので、実施例で例を挙げて後述する。基本的には、中間焼鈍を連続焼鈍法で行う場合は均質化処理温度および連続焼鈍温度を高める方向で、また中間焼鈍をバッチ焼鈍法で行う場合は均質化処理温度を低くする方向で達成できる。さらに、安定化焼鈍を行う場合、中間焼鈍後の冷間圧延率は小さくし、焼鈍温度を低く行う方向が望ましい。
【００２８】
なお変形抵抗の測定方法であるが、図７に示すような平面ひずみ圧縮試験で測定する。試験片は鋳塊に条と同じ条件の均質化処理を行った後に、トータル60％以上の圧延加工を行ったもので、条と同じ条件の焼鈍処理を行ったものとする。圧延加工が60％未満の場合、鋳塊組織が残るために、測定した変形抵抗の値が電縫管用条の値と対応しないためである。均質化処理および焼鈍は電縫加工での割れ性に影響を及ぼすために同一の熱を材料に加えないと正確な評価ができないためである。また、各温度での変形抵抗を測定する際の昇温速度は５Ｋ／ｓ以上で行う必要がある。５Ｋ／ｓ未満では、電縫加工時の条の昇温速度と比較して小さすぎるので特性が対応しない場合がある。加工量は 0.3程度まで行い、変形抵抗はその際の最大変形荷重を治具と試験片が接触している面積で割った値である。ひずみ速度は10／ｓとする。
【００２９】
次に本発明で製造するブレージングシートの犠牲層について説明する。本発明の犠牲層合金は、Ｍｇ：0.05wt％を越え 2.5wt％以下を含有し、Ｚｎ： 0.5wt％を越え 6.0wt％以下、Ｉｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下、Ｓｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下、Ｍｎ：0.05wt％を越え 1.6wt％以下のうち１種または２種以上を含有し残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金である。
【００３０】
Ｍｇの添加は犠牲効果を与えると共に犠牲層合金を高強度化し、材料全体の強度を向上させる。その量が0.05wt％以下では効果がなく、 2.5wt％を越えると融点が低下し、ろう付時に溶融してしまう。
【００３１】
Ｚｎの添加は犠牲効果を合金に与える。その量が 0.5wt％以下では効果が十分でなく、その量が 6.0wt％を越えると融点が低下し、本発明のろう合金を用いたとしてもろう付時に溶融してしまう。本発明のチューブ材の場合芯材に比較的多くのＣｕを含有しているため、 3.0〜５wt％のＺｎが最も適した量である。
【００３２】
Ｉｎ、Ｓｎの添加も犠牲効果を合金に与える。その量が 0.002wt％以下では効果が十分でなく、その量が 0.3wt％を越えると合金の圧延加工性が低下し、３層材のブレージングシートに用いる犠牲層としては適さなくなる。
【００３３】
本発明の犠牲層合金元素は以上の通りであるが、 3.0wt％〜５wt％のＺｎと 0.5wt％〜２wt％のＭｇを必須元素として含有し、その他の元素を１種または２種以上を含有したものが強度と耐食性の点から最も推奨されるものである。不可避的不純物として、Ｓｉは 0.5wt％以下であれば含有可能であるが、 0.1wt％以下が望ましい。Ｆｅは 0.8wt％以下であれば含有可能であるが、 0.1wt％以下が望ましい。強度向上のためのＣｒ、Ｚｒ、Ｔｉ等の上記以外の元素もそれぞれ0.05wt％以下であれば不純物元素として含有してもかまわない。
【００３４】
次に本発明のろう材合金について説明する。従来からろう材として用いられている４３４３合金（Ａｌ− 7.5wt％Ｓｉ）や４０４５合金等のＡｌ−Ｓｉ系合金をろう材として用いることが可能である。また、特開平７−９６３８５号公報に示されているような低温用ろう材を使用してもよい。
【００３５】
以上が本発明のブレージングシートの合金組成であるが、次に構成を説明する。本発明で製造する熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート条は図８に示すような３層構造を有する。すなわち、本発明のブレージングシート条は高強度アルミニウム合金を芯材（７）とし、この芯材の片面にろう材（６）、他の片面に犠牲材（８）を有するもので、電縫加工によりろう材を外側に、犠牲材を冷媒通路構成側にしたチューブとするための条である。また本ブレージングシート条の板厚は 0.3mm以下であり、犠牲層のクラッド率は５〜30％、ろう材のクラッド率は５〜30％である。
【００３６】
なお、本発明の条は調質は電縫加工の成形性やろう付時の耐ろう拡散性が優れたものになるように、調整すればよい。具体的には、最終冷間圧延率を10〜80％程度とし、必要に応じて最終板厚で低温焼鈍を行った調質が望ましい。
本発明では、電縫加工後の工程は特に限定しない。従来より行われているように、ろう付により熱交換器を製造すればよい。
【００３７】
【実施例】
以下に実施例により本発明を具体的に説明する。
【００３８】
（実施例１）
表１に示す組成および構成のアルミニウム合金チューブ材用の板厚0.25mmの３層ブレージングシート条材を製造した。熱間圧延コイルを得るまでの工程は通常の通りである。具体的には、芯材合金を 400mm厚にＤＣ鋳造後、表２に示すように 450℃〜 600℃の温度範囲で均質化処理し、面削後あらかじめ準備したろう材合金板および犠牲層合金板と合わせ、加熱後熱間圧延を行った。ろう材のクラッド率は10％、犠牲材のクラッド率は15％である。また、犠牲材中には不純物元素として、Ｆｅ、Ｓｉがそれぞれ0.01〜 0.2wt％の範囲内で含まれている。この両面クラッド材の熱間圧延コイルを各種板厚まで冷間圧延し、表２に示す種々の焼鈍条件で焼鈍を行った。さらに、0.25mmまで冷間圧延を行い、冷間圧延後に必要に応じて部分焼鈍を行った。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
また、表２の条件で均質化処理した各芯材合金のＤＣ鋳塊より、厚さ 100mmのサンプルを採取して30mmまで熱間圧延した後、15mmまで冷間圧延し、板厚以外の条件を表２に示す条件で焼鈍を行った。このような板材より、厚さ15mm（圧延まま）×幅20mm×長さ10mmの試験片を多数切り出し、 760Ｋ、 800Ｋおよび 800Ｋ以上の種々の温度で平面ひずみ圧縮試験を行い、温度と変形抵抗との関係を求めた。試験の昇温速度は50Ｋ／ｓで、圧縮面積は５mm×20mmである。試験のひずみ速度は10／ｓとし、ひずみ量 0.3まで加工を行い、最大荷重を断面積で割って変形抵抗とした。
【００４２】
得られた温度と変形抵抗との関係のグラフの一例（本発明例４）を図９に示す。
このグラフ中の直線（１）が 760Ｋおよび 800Ｋでの変形抵抗を結んだ直線
log σt ＝
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
である。ここで、
log （２σT ）＝log ２＋log σT
であるから、破線（１）よりlog ２小さな値の破線（２）とグラフとの交点の温度がＴ１となる。
さらに、
log （ 1.1σT ）＝log 1.1 ＋log σT
であるから、破線（１）よりlog 1.1 小さな値となる破線（３）とグラフとの交点の温度がＴ２となる。
このようにして求めたＴ１、Ｔ２およびＴ１とＴ２の温度差を表２に併記する。
【００４３】
（実施例２）
次に実施例１で得られた板厚0.25mmのコイル状板材を電縫管のサイズに合わせてスリッターして幅35.0mmの条材にした。得られた条材に対して電縫加工を行い、得られたチューブについて最大５ＭＰａの圧力まで加圧し、漏れの発生を調べる耐圧試験および断面観察を行った。また、得られた条材に対してＮ2 ガス中でろう付加熱を行い、引張試験を行った。これらの結果を表３に記した。ろう付加熱は合金番号Ｅ、Ｆ、Ｇで 580℃×５分、他の合金では 600℃×５分とした。
【００４４】
【表３】
【００４５】
比較例９〜12は本発明の組成範囲の合金であるが、Ｔ１とＴ２の温度差が20Ｋを越えているので、電縫加工で割れや潰れを生じており、耐圧値が低い。比較例13、14は本発明の芯材のＳｉおよびＣｕ量の範囲を外れており、電縫加工で割れを生じないが、ろう付後の強度が低い。また、従来例15も電縫加工で割れを生じないが、ろう付後の強度が低い。対して、本発明例では、ろう付後の強度が高いにもかかわらず、電縫加工で割れを生じていない。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明のアルミニウム合金材料は電縫加工時に割れが生じることがなく、高強度で、熱交換器を製造した場合、小型、軽量化が可能であり、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラジエーターを示す一部断面の斜視図である。
【図２】電縫加工時の潰れの発生状況を示す電縫管の断面図である。
【図３】アルミニウム合金の加熱温度と変形抵抗との関係を縦軸は変形抵抗を対数値で示し、横軸は絶対温度を逆数で示した線図である。
【図４】アルミニウム合金製ブレージングシートの芯材について図３と同様に加熱温度と変形抵抗との関係をプロットした線図である。
【図５】アルミニウム合金製ブレージングシート芯材について、電縫加工時に割れが生じにくい場合と生じ易い場合の加熱温度と変形抵抗との関係を示した線図である。
【図６】本発明の条件を説明するために、あるアルミニウム合金の加熱温度と変形抵抗との関係を示した線図である。
【図７】平面ひずみ圧縮試験の方法を示す説明図である。
【図８】本発明ブレージングシートの構造を示す断面図である。
【図９】本発明例４のアルミニウム合金芯材の加熱温度と変形抵抗との関係を、縦軸は変形抵抗を対数値で示して、横軸には絶対温度を逆数で示したグラフにプロットした線図である。
【符号の説明】
１ 偏平チューブ
２ フィン
３ ヘッダー
４ タンク
５ 電縫加工溶接部
６ ろう材
７ 芯材
８ 犠牲材
９ 試験片（アルミニウム合金）
10 治具
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の熱交換器のチューブ材として使用される熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートに関するものであり、さらに詳しくは、電縫加工によりチューブとするアルミニウム合金ブレージングシート条に関するものであり、本発明のブレージングシート条は電縫加工性が高く薄肉化が可能である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ラジエーター等の熱交換器は例えば図１に示すように複数本の偏平チューブ（１）の間にコルゲート状に加工した薄肉フィン（２）を一体に形成し、該偏平チューブ（１）の両端をヘッダー（３）とタンク（４）とで構成される空間にそれぞれ開口させ、一方のタンク側の空間から偏平チューブ（１）内を通して高温冷媒を他方のタンク（４）側の空間に送り、チューブ（１）およびフィン（２）の部分で熱交換して低温になった冷媒を再び循環させるものである。
【０００３】
このような熱交換器のチューブ材は例えばＪＩＳ３００３合金（Ａｌ−0.15wt％Ｃｕ− 1.1wt％Ｍｎ）を芯材とし、該芯材の内側、すなわち冷媒に常時触れている側には内張材としてＪＩＳ７０７２合金（Ａｌ−１wt％Ｚｎ）を、そして、該芯材の外側には、通常ＪＩＳ４０４５合金（Ａｌ−10wt％Ｓｉ）等のろう材をクラッドしたブレージングシートを電縫加工によりチューブ材として用いており、コルゲート加工を行ったフィン等の他の部材とともにブレージングにより一体に組み立てられている。ブレージング工法としては、フラックスブレージング法、非腐食性のフラックスを用いたノコロックブレージング法等が行われ、 600℃付近の温度に加熱してろう付けされる。
【０００４】
ところで、近年、熱交換器は軽量・小型化の方向にあり、そのために材料の薄肉化が望まれている。チューブ材の薄肉化を行うには、まず、材料の肉厚が減少する分強度を向上させ、耐食性を確保する必要がある。これに対して高強度合金がいくつか提案されており、芯材合金にＳｉやＣｕを多く添加することにより強度を向上させる方法や犠牲材にＭｇを含有させて強度を向上させる方法が有力視されている。しかし、近年このような高強度化により、薄肉化が進むにつれて従来生じていなかった問題が発生するようになった。これは、電縫加工が原因で生じる問題である。
【０００５】
すなわち、チューブ材の薄肉化を進めると、図２に示すような潰れが電縫加工時に電縫加工部に生じやすくなることが判明した。さらにこのような潰れが生じる場合にはミクロ割れの発生が多くなることも判明した。そして図２のような形状およびミクロ割れが原因で、電縫管の耐圧強度が低下し、熱交換器の繰り返し耐圧寿命が極端に低下することが判明した。また、チューブにミクロ割れが生じると液漏れや腐食の原因となり、製品として使用できなくなってしまう。
【０００６】
なおチューブ材は、先ず円筒状に成形され、相対する端縁部に沿って電縫加工溶接が行われるが、この際溶接部は溶接時に両側から押しつけられる為に潰れを生じ、その後この電縫加工管が冷却してからこれを偏平チューブに加工すると、図２に示すような形状になるものである。
【０００７】
そこで、発明者らが電縫加工時に潰れが生じる原因について検討を行った結果、電縫加工溶接の際にチューブは溶接部の両側から押しつけられているが、ブレージングシートの芯材の高温強度（変形抵抗）が高強度化した合金では小さく、また、薄肉化が進み、ブレージングシートの板厚が薄くなると両側からの押しつけ力が同じでも受ける応力は大きくなり潰れが生じやすくなることが判明した。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような状況に鑑み鋭意検討の結果、ろう付後の強度に優れ、電縫加工による割れの生じない熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート条を開発したものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、Ｓｉ： 0.2wt％を越え 1.0wt％以下、Ｃｕ： 0.3wt％を越え 1.0wt％以下、Ｓｉ＋Ｃｕ： 0.7wt％を越え 1.6wt％以下、Ｆｅ：0.05wt％を越え 2.0wt％以下、Ｍｎ： 0.3wt％を越え 2.0wt％以下を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金で、ひずみ速度10／ｓでの 760Ｋでの変形抵抗をσ760 （ＭＰａ）、 800Ｋでの変形抵抗をσ800 （ＭＰａ）とし、 800Ｋ以上の絶対温度Ｔ（Ｋ）での変形抵抗σT （ＭＰａ）が、
log （２σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ１（Ｋ）とし、
log （1.1 σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ２（Ｋ）としたとき、Ｔ１とＴ２との温度差が20Ｋ以下であるアルミニウム合金を芯材とし、その片面にＭｇ：0.05wt％を越え 2.5wt％以下を含有し、Ｚｎ： 0.5wt％を越え 6.0wt％以下、Ｉｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下、Ｓｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のうち１種または２種以上を含有し残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を犠牲材としてクラッドし、他の片面にアルミニウム合金からなるろう材をクラッドした３層構造の電縫加工性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート条である。
【００１０】
また本発明の他の一つは、Ｓｉ： 0.2wt％を越え 1.0wt％以下、Ｃｕ： 0.3wt％を越え 1.0wt％以下、Ｓｉ＋Ｃｕ： 0.7wt％を越え 1.6wt％以下、Ｆｅ：0.05wt％を越え 2.0wt％以下、Ｍｎ： 0.3wt％を越え 2.0wt％以下を含有し、Ｍｇ：0.05wt％を越え 0.5wt％以下、Ｃｒ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下、Ｚｒ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下、Ｔｉ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下のうち１種または２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金で、ひずみ速度10／ｓでの 760Ｋでの変形抵抗をσ760 （ＭＰａ）、 800Ｋでの変形抵抗をσ800 （ＭＰａ）とし、 800Ｋ以上の絶対温度Ｔ（Ｋ）での変形抵抗σT （ＭＰａ）が、
log （２σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ１（Ｋ）とし、
log （1.1 σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ２（Ｋ）としたとき、Ｔ１とＴ２との温度差が20Ｋ以下であるアルミニウム合金を芯材とし、その片面にＭｇ：0.05wt％を越え 2.5wt％以下を含有し、Ｚｎ： 0.5wt％を越え 6.0wt％以下、Ｉｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下、Ｓｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のうち１種または２種以上を含有し残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を犠牲材としてクラッドし、他の片面にアルミニウム合金からなるろう材をクラッドした３層構造の電縫加工性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート条である。
【００１１】
まず、本発明のブレージングシート条の合金組成について説明する。
本発明に用いる芯材合金は高強度合金である。すなわち、芯材は、Ｓｉ： 0.2wt％を越え 1.0wt％以下、Ｃｕ： 0.3wt％を越え 1.0wt％以下、Ｓｉ＋Ｃｕ： 0.7wt％を越え 1.6wt％以下、Ｆｅ：0.05wt％を越え 2.0wt％以下、Ｍｎ： 0.3wt％を越え 2.0wt％以下を含有し残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金、あるいはこれにさらに、Ｍｇ：0.05wt％を越え 0.5wt％以下、Ｃｒ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下、Ｚｒ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下、Ｔｉ：0.03wt％を越え 0.3wt％のうち１種または２種以上を添加したアルミニウム合金である。
芯材合金の各添加元素の役割を以下に述べる。
【００１２】
Ｓｉは、強度向上に寄与するが電縫加工時の割れを生じやすくする。Ｓｉが 0.2wt％以下の場合強度向上効果が十分でなく、 1.0wt％を越えると後述する本発明の芯材の条件を満たさなくなる。したがって、Ｓｉは 0.2wt％を越え、 1.0wt％以下とするが、特に 0.8wt％以下で安定した電縫加工特性を示す。
【００１３】
Ｃｕはろう付後に固溶状態にて合金中に存在し、強度を向上させる。Ｃｕが 0.3wt％以下の場合強度向上効果が少ない。 1.0wt％を越えるとは融点が低下し、ろう付時に溶融すると共に、後述する本発明の芯材の条件を満たさなくなる。
【００１４】
さらに、ＳｉとＣｕは、Ｓｉ＋Ｃｕ： 0.7wt％を越え 1.6wt％以下の範囲とする。Ｓｉ＋Ｃｕが 0.7wt％以下の場合、本発明の条件（後述する）を考慮しなくとも、電縫加工性が良好なためである。また、Ｓｉ＋Ｃｕが 1.6wt％を越えると芯材の金属組織によらず、後述の本発明の条件を満たすことができず、良好な電縫加工ができない。
【００１５】
Ｆｅは、粗大な金属間化合物を合金中に分布させ、本発明のブレージングシートの結晶粒を微細にし、電縫加工時の割れを防止する作用を有する。その量が0.05wt％以下では上記作用が十分でなく、 2.0wt％を越えて添加した場合成形性が低下し、電縫加工時にブレージングシートが割れてしまう。
【００１６】
Ｍｎは、微細な金属間化合物を合金中に分布させ、耐食性を低下させることなく強度を向上させるための必須元素である。その量が 0.3wt％以下では上記作用が十分でなく、 2.0wt％を越えて添加した場合成形性が低下し、電縫加工時にブレージングシートが割れてしまう。
【００１７】
Ｍｇは合金中に固溶状態およびＭｇ2 Ｓｉの微細な析出相として存在し、強度を向上させる。0.05wt％以下では効果がなく、 0.5wt％を越えて添加すると非腐食性のフラックスを用いたろう付けをする場合にフラックスとＭｇが反応しろう付けができなくなる。
【００１８】
Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉはいずれも微細な金属間化合物を形成し合金の強度を向上させる働きを有する。しかし、それぞれ0.03wt％以下では効果がなく、それぞれ 0.3wt％を越えて添加した場合成形性が低下し、組付け等の加工時にブレージングシートが割れてしまう。
【００１９】
さらに、鋳塊組織の微細化のために添加されるＢ等、上記以外の元素はそれぞれ0.05wt％以下であれば含有されていてもかまわない。
【００２０】
以上が本発明の芯材合金の成分であるが、このような合金組成自体は従来から知られているものである。本発明の芯材の特徴は、上記合金組成を有し、かつ、ひずみ速度10／ｓでの 760Ｋでの変形抵抗をσ760 （ＭＰａ）、 800Ｋでの変形抵抗をσ800 （ＭＰａ）とし、 800Ｋ以上の絶対温度Ｔ（Ｋ）での変形抵抗σT （ＭＰａ）が、
log （２σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ１（Ｋ）とし、
log （1.1 σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ２（Ｋ）としたとき、Ｔ１とＴ２との温度差が20Ｋ以下であることを特徴とする材料に限定し、電縫加工性を向上させたことである。
以下にこの理由について述べる。
【００２１】
発明者らが電縫加工時の潰れの状況について詳細に調査したところ、合金組成によって潰れが生じにくかったり、同一合金でも製造工程の違いにより潰れが生じるものや生じないものがあることを見いだした。さらに詳細に検討したところ、潰れが生じる部分で芯材の熱間での変形抵抗が急激に低下していることを見いだし、本発明に至った。
【００２２】
ここで、アルミニウム合金の熱間での変形抵抗は、
【００２３】
発明者らは、ブレージングシートの芯材について各温度での変形抵抗を上記のグラフにプロットした。その結果、図４の例に示すように、 800Ｋ付近の温度ではグラフは実線の直線で示されるが、合金の融点（固相線）温度付近では 800Ｋ付近の直線を外装した破線の直線より変形抵抗が低下することを見いだした。そして、合金組成および金属組織によってこの低下の傾向が異なり、それと対応してブレージングシートの電縫加工時の潰れの発生状態が異なることを見いだした。すなわち、合金組成および金属組織によって図５の▲１▼のような関係の場合と▲２▼のような関係となる場合があるが、▲１▼の関係の方が電縫加工時の潰れが発生しにくいのである。これについて簡単に説明すると以下の通りである。
【００２４】
まず、電縫加工を行う際の条では、溶接部は両側から押しつけられており、溶融部近傍の変形抵抗が割れの発生と大きく関連している。そして、溶接部近傍の温度分布は溶接部から離れるほど温度が低下している。そのため、▲２▼のように変形抵抗が低下する温度範囲が広い場合、変形抵抗が低下する領域が広くなり潰れが発生しやすいのである。
本発明は、かかる背景の元に、電縫加工性に優れた材料となる条件を以下のように定量化したものである。
【００２５】
即ち 760Ｋから 800Ｋの間では温度（逆数）と変形抵抗（対数）はグラフ上に直線で表すことができるので、それを外装するような線上の各絶対温度Ｔでの変形抵抗σt は、 760Ｋと 800Ｋの変形抵抗が分かれば、（それぞれをσ760 、σ800 とすると）
log σt ＝
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
と表すことができる。これを図６に破線で示す。
対して、融点温度付近での各温度と変形抵抗との関係は実線のように表すことができる。
【００２６】
図６において、 800Ｋ以上の各温度Ｔでの実際の変形抵抗をσT とすると、log （２σT ）≦log σt となる最小温度（すなわちlog （２σT ）＝log σt となる温度）をＴ１とし、log （ 1.1σT ）≦log σt となる最小温度（すなわちlog （ 1.1σT ）＝log σt となる温度）をＴ２とすると、Ｔ１とＴ２の温度差（Ｔ１−Ｔ２）が溶接部近傍での変形抵抗低下領域範囲と対応するものである。そして、Ｔ１とＴ２の温度差が20Ｋ以下であると潰れが発生しないが、20Ｋを越えると潰れが発生するのである。
【００２７】
さて、本発明では先に述べた芯材合金の組成範囲において、このようにＴ１とＴ２との温度差を20Ｋ以下としたことで電縫加工性を向上させたものであるが、Ｔ１とＴ２との温度差を20Ｋ以下にするには、均質化処理、熱間圧延条件、焼鈍条件を適正化すればよい。その条件範囲はＳｉ＋Ｃｕ量が少ないほど広く、多いと狭くなる。具体的条件は合金毎に異なるので、実施例で例を挙げて後述する。基本的には、中間焼鈍を連続焼鈍法で行う場合は均質化処理温度および連続焼鈍温度を高める方向で、また中間焼鈍をバッチ焼鈍法で行う場合は均質化処理温度を低くする方向で達成できる。さらに、安定化焼鈍を行う場合、中間焼鈍後の冷間圧延率は小さくし、焼鈍温度を低く行う方向が望ましい。
【００２８】
なお変形抵抗の測定方法であるが、図７に示すような平面ひずみ圧縮試験で測定する。試験片は鋳塊に条と同じ条件の均質化処理を行った後に、トータル60％以上の圧延加工を行ったもので、条と同じ条件の焼鈍処理を行ったものとする。圧延加工が60％未満の場合、鋳塊組織が残るために、測定した変形抵抗の値が電縫管用条の値と対応しないためである。均質化処理および焼鈍は電縫加工での割れ性に影響を及ぼすために同一の熱を材料に加えないと正確な評価ができないためである。また、各温度での変形抵抗を測定する際の昇温速度は５Ｋ／ｓ以上で行う必要がある。５Ｋ／ｓ未満では、電縫加工時の条の昇温速度と比較して小さすぎるので特性が対応しない場合がある。加工量は 0.3程度まで行い、変形抵抗はその際の最大変形荷重を治具と試験片が接触している面積で割った値である。ひずみ速度は10／ｓとする。
【００２９】
次に本発明で製造するブレージングシートの犠牲層について説明する。本発明の犠牲層合金は、Ｍｇ：0.05wt％を越え 2.5wt％以下を含有し、Ｚｎ： 0.5wt％を越え 6.0wt％以下、Ｉｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下、Ｓｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下、Ｍｎ：0.05wt％を越え 1.6wt％以下のうち１種または２種以上を含有し残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金である。
【００３０】
Ｍｇの添加は犠牲効果を与えると共に犠牲層合金を高強度化し、材料全体の強度を向上させる。その量が0.05wt％以下では効果がなく、 2.5wt％を越えると融点が低下し、ろう付時に溶融してしまう。
【００３１】
Ｚｎの添加は犠牲効果を合金に与える。その量が 0.5wt％以下では効果が十分でなく、その量が 6.0wt％を越えると融点が低下し、本発明のろう合金を用いたとしてもろう付時に溶融してしまう。本発明のチューブ材の場合芯材に比較的多くのＣｕを含有しているため、 3.0〜５wt％のＺｎが最も適した量である。
【００３２】
Ｉｎ、Ｓｎの添加も犠牲効果を合金に与える。その量が 0.002wt％以下では効果が十分でなく、その量が 0.3wt％を越えると合金の圧延加工性が低下し、３層材のブレージングシートに用いる犠牲層としては適さなくなる。
【００３３】
本発明の犠牲層合金元素は以上の通りであるが、 3.0wt％〜５wt％のＺｎと 0.5wt％〜２wt％のＭｇを必須元素として含有し、その他の元素を１種または２種以上を含有したものが強度と耐食性の点から最も推奨されるものである。不可避的不純物として、Ｓｉは 0.5wt％以下であれば含有可能であるが、 0.1wt％以下が望ましい。Ｆｅは 0.8wt％以下であれば含有可能であるが、 0.1wt％以下が望ましい。強度向上のためのＣｒ、Ｚｒ、Ｔｉ等の上記以外の元素もそれぞれ0.05wt％以下であれば不純物元素として含有してもかまわない。
【００３４】
次に本発明のろう材合金について説明する。従来からろう材として用いられている４３４３合金（Ａｌ− 7.5wt％Ｓｉ）や４０４５合金等のＡｌ−Ｓｉ系合金をろう材として用いることが可能である。また、特開平７−９６３８５号公報に示されているような低温用ろう材を使用してもよい。
【００３５】
以上が本発明のブレージングシートの合金組成であるが、次に構成を説明する。本発明で製造する熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート条は図８に示すような３層構造を有する。すなわち、本発明のブレージングシート条は高強度アルミニウム合金を芯材（７）とし、この芯材の片面にろう材（６）、他の片面に犠牲材（８）を有するもので、電縫加工によりろう材を外側に、犠牲材を冷媒通路構成側にしたチューブとするための条である。また本ブレージングシート条の板厚は 0.3mm以下であり、犠牲層のクラッド率は５〜30％、ろう材のクラッド率は５〜30％である。
【００３６】
なお、本発明の条は調質は電縫加工の成形性やろう付時の耐ろう拡散性が優れたものになるように、調整すればよい。具体的には、最終冷間圧延率を10〜80％程度とし、必要に応じて最終板厚で低温焼鈍を行った調質が望ましい。
本発明では、電縫加工後の工程は特に限定しない。従来より行われているように、ろう付により熱交換器を製造すればよい。
【００３７】
【実施例】
以下に実施例により本発明を具体的に説明する。
【００３８】
（実施例１）
表１に示す組成および構成のアルミニウム合金チューブ材用の板厚0.25mmの３層ブレージングシート条材を製造した。熱間圧延コイルを得るまでの工程は通常の通りである。具体的には、芯材合金を 400mm厚にＤＣ鋳造後、表２に示すように 450℃〜 600℃の温度範囲で均質化処理し、面削後あらかじめ準備したろう材合金板および犠牲層合金板と合わせ、加熱後熱間圧延を行った。ろう材のクラッド率は10％、犠牲材のクラッド率は15％である。また、犠牲材中には不純物元素として、Ｆｅ、Ｓｉがそれぞれ0.01〜 0.2wt％の範囲内で含まれている。この両面クラッド材の熱間圧延コイルを各種板厚まで冷間圧延し、表２に示す種々の焼鈍条件で焼鈍を行った。さらに、0.25mmまで冷間圧延を行い、冷間圧延後に必要に応じて部分焼鈍を行った。
【００３９】
【表１】
【表２】
また、表２の条件で均質化処理した各芯材合金のＤＣ鋳塊より、厚さ 100mmのサンプルを採取して30mmまで熱間圧延した後、15mmまで冷間圧延し、板厚以外の条件を表２に示す条件で焼鈍を行った。このような板材より、厚さ15mm（圧延まま）×幅20mm×長さ10mmの試験片を多数切り出し、 760Ｋ、 800Ｋおよび 800Ｋ以上の種々の温度で平面ひずみ圧縮試験を行い、温度と変形抵抗との関係を求めた。試験の昇温速度は50Ｋ／ｓで、圧縮面積は５mm×20mmである。試験のひずみ速度は10／ｓとし、ひずみ量 0.3まで加工を行い、最大荷重を断面積で割って変形抵抗とした。
【００４２】
得られた温度と変形抵抗との関係のグラフの一例（本発明例４）を図９に示す。
このグラフ中の直線（１）が 760Ｋおよび 800Ｋでの変形抵抗を結んだ直線
log σt ＝
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
である。ここで、
log （２σT ）＝log ２＋log σT
であるから、破線（１）よりlog ２小さな値の破線（２）とグラフとの交点の温度がＴ１となる。
さらに、
log （ 1.1σT ）＝log 1.1 ＋log σT
であるから、破線（１）よりlog 1.1 小さな値となる破線（３）とグラフとの交点の温度がＴ２となる。
このようにして求めたＴ１、Ｔ２およびＴ１とＴ２の温度差を表２に併記する。
【００４３】
（実施例２）
次に実施例１で得られた板厚0.25mmのコイル状板材を電縫管のサイズに合わせてスリッターして幅35.0mmの条材にした。得られた条材に対して電縫加工を行い、得られたチューブについて最大５ＭＰａの圧力まで加圧し、漏れの発生を調べる耐圧試験および断面観察を行った。また、得られた条材に対してＮ2 ガス中でろう付加熱を行い、引張試験を行った。これらの結果を表３に記した。ろう付加熱は合金番号Ｅ、Ｆ、Ｇで 580℃×５分、他の合金では 600℃×５分とした。
【００４４】
【表３】
比較例９〜12は本発明の組成範囲の合金であるが、Ｔ１とＴ２の温度差が20Ｋを越えているので、電縫加工で割れや潰れを生じており、耐圧値が低い。比較例13、14は本発明の芯材のＳｉおよびＣｕ量の範囲を外れており、電縫加工で割れを生じないが、ろう付後の強度が低い。また、従来例15も電縫加工で割れを生じないが、ろう付後の強度が低い。対して、本発明例では、ろう付後の強度が高いにもかかわらず、電縫加工で割れを生じていない。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明のアルミニウム合金材料は電縫加工時に割れが生じることがなく、高強度で、熱交換器を製造した場合、小型、軽量化が可能であり、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラジエーターを示す一部断面の斜視図である。
【図２】電縫加工時の潰れの発生状況を示す電縫管の断面図である。
【図３】アルミニウム合金の加熱温度と変形抵抗との関係を縦軸は変形抵抗を対数値で示し、横軸は絶対温度を逆数で示した線図である。
【図４】アルミニウム合金製ブレージングシートの芯材について図３と同様に加熱温度と変形抵抗との関係をプロットした線図である。
【図５】アルミニウム合金製ブレージングシート芯材について、電縫加工時に割れが生じにくい場合と生じ易い場合の加熱温度と変形抵抗との関係を示した線図である。
【図６】本発明の条件を説明するために、あるアルミニウム合金の加熱温度と変形抵抗との関係を示した線図である。
【図７】平面ひずみ圧縮試験の方法を示す説明図である。
【図８】本発明ブレージングシートの構造を示す断面図である。
【図９】本発明例４のアルミニウム合金芯材の加熱温度と変形抵抗との関係を、縦軸は変形抵抗を対数値で示して、横軸には絶対温度を逆数で示したグラフにプロットした線図である。
【符号の説明】
１ 偏平チューブ
２ フィン
３ ヘッダー
４ タンク
５ 電縫加工溶接部
６ ろう材
７ 芯材
８ 犠牲材
９ 試験片（アルミニウム合金）
10 治具
Claims (2)
- Ｓｉ： 0.2wt％を越え 1.0wt％以下、Ｃｕ： 0.3wt％を越え 1.0wt％以下、Ｓｉ＋Ｃｕ： 0.7wt％を越え 1.6wt％以下、Ｆｅ：0.05wt％を越え 2.0wt％以下、Ｍｎ： 0.3wt％を越え 2.0wt％以下を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金で、ひずみ速度10／ｓでの 760Ｋでの変形抵抗をσ760 （ＭＰａ）、 800Ｋでの変形抵抗をσ800 （ＭＰａ）とし、 800Ｋ以上の絶対温度Ｔ（Ｋ）での変形抵抗σT （ＭＰａ）が、
log （２σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ１（Ｋ）とし、
log （1.1 σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ２（Ｋ）としたとき、Ｔ１とＴ２との温度差が20Ｋ以下であるアルミニウム合金を芯材とし、その片面にＭｇ：0.05wt％を越え 2.5wt％以下を含有し、Ｚｎ： 0.5wt％を越え 6.0wt％以下、Ｉｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下、Ｓｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のうち１種または２種以上を含有し残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を犠牲材としてクラッドし、他の片面にアルミニウム合金からなるろう材をクラッドした３層構造の電縫加工性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート条。 - Ｓｉ： 0.2wt％を越え 1.0wt％以下、Ｃｕ： 0.3wt％を越え 1.0wt％以下、Ｓｉ＋Ｃｕ： 0.7wt％を越え 1.6wt％以下、Ｆｅ：0.05wt％を越え 2.0wt％以下、Ｍｎ： 0.3wt％を越え 2.0wt％以下を含有し、Ｍｇ：0.05wt％を越え 0.5wt％以下、Ｃｒ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下、Ｚｒ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下、Ｔｉ：0.03wt％を越え 0.3wt％以下のうち１種または２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金で、ひずみ速度10／ｓでの 760Ｋでの変形抵抗をσ760 （ＭＰａ）、 800Ｋでの変形抵抗をσ800 （ＭＰａ）とし、 800Ｋ以上の絶対温度Ｔ（Ｋ）での変形抵抗σT （ＭＰａ）が、
log （２σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ１（Ｋ）とし、
log （1.1 σT ）≦
15200 （log σ760 −log σ800 ）／Ｔ−19・log σ760 ＋20・log σ800
となる最小温度をＴ２（Ｋ）としたとき、Ｔ１とＴ２との温度差が20Ｋ以下であるアルミニウム合金を芯材とし、その片面にＭｇ：0.05wt％を越え 2.5wt％以下を含有し、Ｚｎ： 0.5wt％を越え 6.0wt％以下、Ｉｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下、Ｓｎ： 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のうち１種または２種以上を含有し残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を犠牲材としてクラッドし、他の片面にアルミニウム合金からなるろう材をクラッドした３層構造の電縫加工性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート条。
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| JP25456595A JP3857336B2 (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 電縫加工性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート条 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25456595A JP3857336B2 (ja) | 1995-09-06 | 1995-09-06 | 電縫加工性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート条 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0971833A JPH0971833A (ja) | 1997-03-18 |
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1995
- 1995-09-06 JP JP25456595A patent/JP3857336B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH0971833A (ja) | 1997-03-18 |
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