JP4328927B2 - 電気伝導性および熱伝導性に優れたアルミニウム合金材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気伝導性および熱伝導性に優れたアルミニウム合金材に関するものであり、詳しくは電子機器の導電部品および放熱部品、あるいはフィン材等の熱交換器部品の材料として利用するのに有用なアルミニウム合金材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金は軽量で成形加工性に優れているので、非常に多分野で使用されているが、近年地球環境保護や安全性への配慮から、特に自動車の軽量化が求められ、その構成製品、例えば熱交換器の軽量化のために一層の薄肉化が進められている。そのような製品の材料としてのアルミニウム合金には、強度、成形性、耐蝕性などと共に熱伝導性を確保することが必要であり、アルミニウムに種々の元素を添加し、強度や熱伝導性に優れたアルミニウム合金とすることが行われている。
熱伝導性を低下させることなく、強度を向上させるために添加元素としてＦｅ、Ｎｉを用いることが知られており、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の合金がフィン材に使用されている（特開平6-116668号公報）。又、熱伝導性を低下させず、より一層の強度を高めるために、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の合金に、更にＣｏを添加すること、或いはＣｕを添加することが提案され、いずれもフィン材として用いられれている（特開平6-136492号公報、特開平７-216485号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルミニウム合金の強度を向上させるために添加されるＦｅ、Ｎｉ元素は、他の元素に比較すると優れた特性を発現し得るが、これらの金属を添加するとアルミニウム純金属の熱伝導性、電気伝導性を低下させることは事実であり、従来提案されている合金は、熱伝導性と強度のバランスが必ずしも十分に満たされていない。
本発明の目的は、従来のＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金において、その強度を確保しつつ更に電気伝導性、熱伝導性を高めたアルミニウム合金を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、アルミニウム合金に求められる特性の中でも、特に相互に強く影響しあう強度と熱伝導性・電気伝導性、就中、高い熱伝導性と電気伝導性の性質のいずれをも充たすために、合金に添加される元素について種々検討した結果、所定量のＢ元素が極めて有効であることを見出し本発明に達した。即ち、本発明の要旨は、Ｂ０．００２〜０．０８ｗｔ％を含有し、更にＦｅ０．０５〜２．５ｗｔ％及びＮｉ０．０５〜２．５ｗｔ％を含有し、且つＦｅ及びＮｉの量に対するＢの割合が０．４〜６．５ｗｔ％であり、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とするアルミニウム合金材に存する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のアルミニウム合金材は、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金にＢを合金の必須成分として含むものであり、又Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金にＳｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃｏの少なくとも一種を添加した合金に、更にＢを必須成分として含有させたものであるが、このＢ成分を添加することにより、従来のＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の合金等の熱伝導性及び電気伝導性（以下、電気伝導性および熱伝導性双方を含めた意味で伝導性と表記する）をより向上させるものである。
本発明の合金材に添加されるＢの量は０．００２〜０．０８ｗｔ％、好ましくは０．００５〜０．０３ｗｔ％である。添加量が、０．００２ｗｔ％未満では伝導性向上効果は十分達成されず、他方０．０８ｗｔ％を超えるとＢが過剰となり、逆に伝導性向上の効果を減じる。
【０００６】
Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金（特開平6-116668号公報）、及びＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系の合金に、更にＣｏ或いはＣｕを添加した合金（特開平6-136492号公報、特開平７-216485号公報）において、Ｂを鋳塊組織の微細化の為に０．０３ｗｔ％以下で添加しても差し支えないことが示されている。しかしながら、鋳塊組織を微細化することは、結晶粒子の粒径が小さくなり、強度の向上をもたらすとしても、微細結晶はろう拡散が進行する原因となり、ろう付け性が悪くなるので必ずしも好ましくないとされていることを考慮すれば、これらの公報に記載の発明は、Ｂの添加により強度の向上を示唆するに過ぎず、本発明の主旨である伝導性の向上については全く意図していないことは明らかである。
【０００７】
Ｆｅ及び／又はＮｉは合金に強度を与えるために添加され、いずれか一方を添加しても両者を共に添加しても良いが、両者を共に添加するのが好ましい。Ｆｅ及びＮｉの添加量は、それぞれ０．０５〜２．５ｗｔ％、好ましくは０．３〜１．５ｗｔ％の範囲から選定される。Ｆｅ及びＮｉのそれぞれの添加量が０．０５ｗｔ％未満では強度が不足する。一方、２．５ｗｔ％を越えて過多に添加すると圧延、押出し成形等の加工性に支障をきたすので、いずれも好ましくない。
本発明合金における高い伝導性はＢ成分の添加により達せられるが、合金の伝導性と強度とは互いに関連しそのバランスが重要であり、Ｆｅ及び／又はＮｉの添加量に対するＢの添加量の割合を０．２〜６．５ｗｔ％、好ましくは０．４〜４．０ｗｔ％とするのが好ましい。
【０００８】
本発明の合金をダイカストで製造する場合、湯流れ性を改善するために必要に応じてＳｉを添加し、鋳造性に優れた合金とする。Ｓｉの添加量が、０．１ｗｔ％未満では湯流れ性改善効果は無い。４．０ｗｔ％を越えると伝導性が低下する。このためＳｉの添加量は０．１〜４．０ｗｔ％、好ましくは０．３〜３．０ｗｔ％の範囲で適宜選ばれる。
【０００９】
本発明の合金をフィン材に適用する場合、犠牲陽極効果を持たせるために必要に応じてＺｎを添加する。Ｚｎの添加量が０．１ｗｔ％未満ではその効果は十分ではなく、又４．０ｗｔ％を越えると伝導性が低下する。このためＺｎは、０．１〜４．０ｗｔ％、好ましくは０．３〜３．０ｗｔ％の範囲で添加される。
【００１０】
ＭｇおよびＣｕは合金の強度を更に向上させる場合に、必要に応じて添加する。Ｍｇ及びＣｕの添加量が、それぞれ０．０５ｗｔ％未満では効果は十分ではなく、１．０ｗｔ％を越えると伝導性が低下する。このためＭｇおよびＣｕの添加量を、それぞれ０．０５〜１．０ｗｔ％、好ましくは０．２〜０．７ｗｔ％の範囲で適宜選定する。
Ｃｏも合金の強度を更に向上させる場合に、必要に応じて添加する。Ｃｏの添加量が０．０５ｗｔ％未満では効果は十分ではない。又、２．０ｗｔ％を越えると伝導性が低下する。このためＣｏの添加量を０．０５〜２．０ｗｔ％、好ましくは０．３〜１．２ｗｔ％の範囲で選定する。
【００１１】
本発明の合金は、上記の合金成分の他、不可避的不純物を含有するが、必要に応じ他の特性の改善、例えば鋳造割れ防止、成形性向上、耐蝕性改善等のために添加される成分を含んでいても良い。そのような成分としては、例えば、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｉｎ等が挙げられるが、これらの成分は熱伝導性を低下させる恐れがあるので、０．１ｗｔ％以下とすることが必要である。
【００１２】
本発明のアルミニウム合金は、電気伝導性および熱伝導性に優れているのは勿論、強度も良好であるので、各種電子機器の導電部品および放熱部品、あるいはフィン材等の熱交換器部品の用材として使用することができる。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例により制限されるものではない。
尚、熱伝導性は導電率に比例する関係があることから、合金の導電率（ＩＡＣＳ％）測定の評価で同時に熱伝導性も評価できるので、以下の実施例においては導電率を測定した。
【００１４】
実施例及び比較例
表１に示した各組成の合金を金型に鋳造し、鋳塊の導電率を測定し評価した。合金調製のアルミニウムとしては純度９９．８ｗｔ％のものを用いた。
比較例の合金組成は、本発明例の組成からＢを除いた組成のものとした。
発明例のいずれの合金においても、Ｂの添加によって比較例の合金よりも導電率が高まっており、導電性が改善されたことが明白である。
【００１５】
【表１】

【００１６】
【発明の効果】
本発明のアルミニウム合金は、電気伝導性および熱伝導性の優れた電子機器の導電部品および放熱部品、あるいはフィン材等の熱交換器部品を提供することが出来るので工業的価値は極めて大きい。

Claims (1)

1. Ｂ０．００２〜０．０８ｗｔ％を含有し、更にＦｅ０．０５〜２．５ｗｔ％及びＮｉ０．０５〜２．５ｗｔ％を含有し、且つＦｅ及びＮｉの量に対するＢの割合が０．４〜６．５ｗｔ％であり、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とするアルミニウム合金材。