JP4424569B2

JP4424569B2 - 造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材およびその製造方法

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Publication number: JP4424569B2
Application number: JP35551599A
Authority: JP
Inventors: 美房正路; 啓路佐野; 宏和田中
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: JP2001170794A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材、詳しくは、自動車のラジエータ、ヒータなど、ろう付けによって接合される熱交換器の流体通路構成材（チューブ材）として好適に使用でき、とくに溶接偏平管として造管された場合における造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度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、ラジエータやヒータコアなど、自動車用熱交換器のチューブ材としては、ＪＩＳＡ３００３合金、同３００５合金、同３２０５合金などのＡｌ―Ｍｎ系合金を芯材とし、該芯材の一方の面にＪＩＳＢＡ４３４３合金、同４０４５合金、同４０４７合金、同４１０４合金などのＡｌ―Ｓｉ系合金からなるろう材をクラッドし、他の面にＡｌ―Ｚｎ系合金やＡｌ−Ｚｎ―Ｍｇ系合金からなる犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウム合金の３層クラッド材が使用されている。
【０００３】
Ａｌ−Ｓｉ系のろう材は、チューブとフインとの接合、チューブとヘッダープレートとのろう付けのためにクラッドされるものであり、ろう付け方法としては、不活性ガス雰囲気中でフッ化物系フラックスを用いて行うろう付け方法が一般的に適用されるが、真空ろう付け方法が採用されることもある。一方、犠牲陽極材はチューブの内面を構成し、熱交換器の使用中に作動流体と接して犠牲陽極作用を発揮して、芯材の孔食発生や隙間腐食を防止する。
【０００４】
自動車のラジエータやヒータなどに使用されるチューブ（偏平管）は、ろう材／芯材／犠牲陽極材からなる上記３層クラッド板材を、所定の幅で帯状に切断して溶接偏平管用素材とし、この素材を犠牲陽極材を内側にして管状に成形加工しながら素材の端面を突き合わせて連続的に溶接した後、溶接部のビードを切削除去し、ついで偏平管状に成形加工して所定の寸法とし、さらに所定の長さに切断加工することにより製造される。
【０００５】
近年、環境問題、さらには省エネルギー、低コスト化に対する要求から、自動車の軽量化が推進されており、これに伴って自動車用熱交換器に対する軽量化も強く要求され、チューブ材などの熱交換器構成材料をさらに薄肉化することが必要となってきている。しかしながら、ラジエータやヒーターに用いられるチューブ材を薄肉化し、特定の強度を維持するために各種の元素を添加すると耐食性が損なわれたり、材料の薄肉化に起因して溶接扁平管の造管性が悪くなり、熱交換器の生産性が著しく阻害され、熱交換器の耐久性に問題が生じる。
【０００６】
通常、自動車のラジエータやヒータなどに使用されるチューブ（偏平管）の製造においては、管形状に曲成する成形加工、端面の突合わせ溶接、溶接部のビード削除、偏平管への成形加工、所定寸法への切断加工は連続ラインを使用して、１００ｍ／分程度の高速条件下で行われる。そのため、造管された溶接偏平管の溶接部には各種の欠陥が発生して品質上の問題が生じ易く、従って、とくに高品質、高生産性の観点から、造管性に優れた材料が望まれている。
【０００７】
溶接偏平管の造管性の向上を図る方法として、例えばブレージングシートの製法を改善したり（特開平７−２８６２５０号公報）、芯材の結晶粒径を制御したり（特開平８−２８３８９１号公報）することにより溶接性を改善する方法や、ブレージングシートの強度特性を限定したり（特開平４−６６２９２号公報）、耳率を制御したり（特開平４−２７６０３９号公報）することにより、溶接偏平管の切断性を改善する方法が提案されている。上記の各手段により溶接偏平管の造管性はある程度改善することができるが、材料の薄肉化に伴って使用される材料によっては、造管性の良否にバラツキが生じることがあり、製品歩留まりの向上、コスト低減の観点から、造管性についてより一層の向上が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、当該技術分野における上記従来の問題点を解消し、薄肉化された熱交換器の作動流体通路構成材料を開発するために、造管性、ろう付け性、耐食性、強度特性に対する合金成分とその組み合わせの効果、素材組織の影響などについて多角的な実験、検討を重ねた結果としてなされたものであり、その目的は、造管性に優れ、すなわち、管形状への曲成加工、端面の突合わせ溶接を安定して行うことができ、さらに耐食性、強度特性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１による造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材は、芯材の一方の面に犠牲陽極材をクラッドし、他方の面にＡｌ−Ｓｉ系のろう材をクラッドしたアルミニウム合金クラッド材であって、芯材はＭｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．０６％以上０．５％未満、Ｆｅ：０．０１〜０．４％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、犠牲陽極材は、Ｚｎ：０．５〜４．０％、Ｉｎ：０．００５〜０．１％、Ｓｎ：０．０１〜０．１％のうちの１種または２種以上を含有し、さらにＳｉ：０．０１〜０．５％、Ｆｅ：０．０１〜０．５％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、芯材のマトリックスが繊維組織であり、クラッド材の引張り強さが１７０〜２６０ＭＰａであり、管形状に曲成し、突合わせ溶接して溶接偏平管に成形し、作動流体通路に用いることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２による造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材は、請求項１において、芯材が、さらにＴｉ：０．０６〜０．３５％を含有することを特徴とし、本発明の請求項３による造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材は、請求項１または２において、芯材が、さらにＭｇ：０．０６〜０．４％を含有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４による造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材は、請求項１〜３のいずれかにおいて、犠牲陽極材が、さらにＭｇ：０．５〜２．５％を含有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５による造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材の製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム合金クラッド材を製造する方法であって、請求項１〜４のいずれかに記載の組成を有する芯材と犠牲陽極材、および前記Ａｌ−Ｓｉ系のろう材の鋳塊を、必要に応じて均質化処理した後、それぞれ所定の厚さまで熱間圧延し、ついで芯材、犠牲陽極材およびろう材を組み合わせて、熱間圧延によりクラッド材とし、さらに所定の厚さまで冷間圧延した後、焼鈍および冷間圧延を経て製造し、該焼鈍を芯材の再結晶温度より低い温度で行うことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の造管性および耐食性に優れた熱交換機用高強度アルミニウム合金クラッド材を構成する各成分の限定理由およびその作用について以下に詳述する。
【００１４】
＜芯材合金構成成分＞
Ｍｎは、芯材の強度を向上させるよう機能する。Ｍｎの好ましい含有量は０．６〜２．０％の範囲であり、その含有量が０．６％未満では十分な効果が得られず、２．０％を越えると鋳造時に粗大な化合物が生成し、素材の圧延加工性が劣化して健全な材料が得難くなる。
【００１５】
Ｃｕは、芯材の強度を高めると共にその電位を貴にすることにより、犠牲陽極材およびろう材との電位差を大きくし、犠牲陽極材の防食効果およびろう材の犠牲陽極効果による防食作用を増大させ、クラッド材の耐食性の向上に寄与する。また、芯材中のＣｕは、ろう付け加熱の際に犠牲陽極材中およびろう材中に拡散して、なだらかな濃度勾配を形成する。その結果、芯材側の電位が貴となり、犠牲陽極材およびろう材の表面側の電位が卑となって、犠牲陽極材中およびろう材中になだらかな電位勾配が形成され、腐食形態を横広がりの全面腐食型にする。Ｃｕの好ましい含有量は０．３〜１．０％であり、含有量が０．３％未満ではその効果が十分ではなく、１．０％を越えると融点が低下して、ろう付け時に局部的な溶融が生じるおそれがある。
【００１６】
Ｓｉは、芯材の強度を高める作用を有するが、０．５％以上含有すると、とくに厳しい腐食環境下で長期間使用された場合、芯材が腐食し、貫通腐食に至ることがあるため、０．５％未満とするのが好ましい。好ましい含有範囲は０．０６％以上０．５％未満である。
【００１７】
Ｆｅは、アルミニウム地金に不純物として含有されるものであるが、アルミニウム母材に対してカソードとして作用するため、芯材の耐食性を低下させるよう作用する。従って、その含有量は極力低く押さえることが望ましいが、Ｆｅの含有量が極めて少ない高純度のアルミニウム地金は、コスト高であり実用に供し得ないから、実用上その弊害を許容しうる範囲としてＦｅの含有量は、０．０１〜０．４％とする。
【００１８】
Ｔｉは、芯材の耐食性をより一層向上させるよう機能する。すなわち、Ｔｉは濃度の高い領域と低い領域とに分かれ、それらが板厚方向に交互に分布して層状となり、Ｔｉ濃度の低い領域が高い領域に比較して優先的に腐食することにより、腐食形態が層状となるため板厚方向への腐食の進行が妨げられ、その結果、材料の耐孔食性が向上する。Ｔｉの好ましい含有量は、０．０６〜０．３５％の範囲であり、その含有量が０．０６％未満ではその効果が十分でなく、０．３５％を越えると、鋳造時に粗大な化合物が生成し、素材の圧延加工性が阻害され、健全な材料が得難くなる。
【００１９】
Ｍｇは、芯材の強度を高めるよう作用する。Ｍｇの好ましい含有量は０．０６〜０．４％の範囲であり、その含有量が０．０６％未満では十分な効果が得られず、０．４％を越えると、Ｓｉと反応してＭｇ₂Ｓｉを生成し耐食性を顕著に劣化させる。
【００２０】
その他の元素して、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｚｒなどの不可避不純物元素は、本発明の効果の妨げない範囲において芯材中に含有することが容認される。但し、Ｚｎは、芯材の電位を卑にし、犠牲陽極材およびろう材との電位差を小さくして耐食性の低下を招くので、その含有量を０．２％以下に制限することが望ましい。また、ＣｒおよびＺｒは、組織の微細化を図るなどの目的で添加することを妨げないが、加工性を害するおそれがあるため、その含有量を０．３％以下に制限することが好ましい。
【００２１】
＜ろう材合金構成成分＞
本発明におけるろう材合金としては、Ａｌ−Ｓｉ系、ＡｌーＳｉ―Ｍｇ系、Ａｌ―Ｓｉ―Ｍｇ―Ｂｉ系、Ａｌ−Ｓｉ―Ｍｇ―Ｂｅ系、Ａｌ−Ｓi-Ｂｉ系、Ａｌ−Ｓｉ―Ｂｅ系、Ａｌ−Ｓｉ―Ｂｉ―Ｂｅ系などのＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材、例えばＪＩＳＢＡ４３４３合金（Ａｌ―７．５％Ｓｉ）、同４０４５合金（Ａｌ―１０％Ｓｉ）、４０４７合金（Ａｌ―１２％Ｓｉ）、４１０４合金（Ａｌ―１０％Ｓｉ―１．５％Ｍｇ−０．１％Ｂｉ）など、従来公知のアルミニウム合金の中から適宜選択される。
【００２２】
上記ろう材には、ろう付け性を改善することを目的として、少量の、例えば０．２％以下のＢｉ、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｎａのうちから選ばれた１種または２種以上の元素を含有させることができる。また、ろう材の電位を卑にすることにより、芯材に対するろう材の電位差を大きくして、ろう材に犠牲陽極効果を与えてクラッド材の耐食性を向上させることを目的として、少量のＺｎ、ＩｎおよびＳｎのうちの１種または２種以上含有させてもよい。
【００２３】
＜犠牲陽極材合金構成成分＞
Ｚｎは、犠牲陽極材の電位を卑にして、犠牲陽極材に、芯材に対する優れた犠牲陽極効果を付与し、クラッド材の腐食の形態を全面腐食型にして、孔食や隙間腐食を抑制するよう機能する。Ｚｎの好ましい含有量は０．５〜４．０％の範囲であり、その含有量が０．５％未満では十分な効果が得られず、４．０％を越えて含有するとその効果が飽和して、それ以上の効果が期待できないと共に、犠牲陽極材そのものの自己耐食性が低下して腐食消耗が増大するため、犠牲陽極効果が長期にわたって持続できない。
【００２４】
Ｉｎは、犠牲陽極材の電位を卑にして、犠牲陽極材に、芯材に対する優れた犠牲陽極効果を付与し、クラッド材の腐食の形態を全面腐食型にして、孔食や隙間腐食を抑制するよう機能する。好ましいＩｎの含有量は、０．００５〜０．１％の範囲であり、その含有量が０．００５％未満では所望の効果が期待できず、含有量が０．１％を越えると、自己耐食性が低下して犠牲陽極材の腐食消耗が増大し、また、圧延加工性も低下する。
【００２５】
Ｓｎも、犠牲陽極材の電位を卑にして、犠牲陽極材に、芯材に対する優れた犠牲陽極効果を付与し、クラッド材の腐食の形態を全面腐食型にして、孔食や隙間腐食を抑制するよう機能する。好ましいＳｎの含有量は、０．０１〜０．１％の範囲であり、その含有量が０．０１％未満では所望の効果が期待できず、含有量が０．１％を越えると、自己耐食性が低下して犠牲陽極材の腐食消耗が増大し、また、圧延加工性も低下する。
【００２６】
ＳｉおよびＦｅは、アルミニウム地金に不純物として存在し、いずれも、アルミニウム母材に対してカソードとして作用し自己耐食性を低下させる。従って、それらの含有量は、Ｓｉ０．５％以下、Ｆｅ０．５％以下に制限することが望ましい。しかしながら、ＳｉおよびＦｅの含有量を極端に低く押さえた高純度のアルミニウム地金は、コスト高で実用に供し得ないため、本発明においては、それらの許容範囲を共に０．０１〜０．５％に限定する。
【００２７】
Ｍｇは、クラッド材の強度を高めるよう作用する。好ましいＭｇの含有量は、０．５〜２．５％の範囲であり、その含有量が０．５％未満では十分な効果が得られず、２．５％を越えると素材の圧延加工性が妨げられ、健全な材料が得難くなる。
【００２８】
その他の元素として、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉなどは、本発明の効果の妨げとならない範囲において含まれてもよい。但し、ＭｎおよびＣｕは、犠牲陽極材の電位を貴にし、芯材との電位差を小さくして犠牲陽極効果を低下させるので、それぞれの含有量を０．３％以下に制限することが望ましく、また、Ｃｒ、ＺｒおよびＴｉの各元素は、素材の結晶粒径を制御することを目的に添加することを妨げないが、加工性を害するおそれがあるためそれぞれ０．３％を超えない範囲で添加することが望ましい。
【００２９】
＜芯材の組織＞
本発明において、芯材マトリックスの組織は繊維組織とすることが重要な要件である。芯材マトリックスを繊維組織とすることにより、造管工程におけるクラッド材の管形状への成形加工性や端面の突き合わせ溶接性が良好となり、造管における形状や品質のバラツキを低減することができる。芯材の組織が再結晶組織や繊維組織と再結晶組織との混合組織の場合には、造管工程におけるクラッド材の管形状への成形加工性が不均一となることがあり、それに起因してその後の端面の突き合わせ溶接性が低下するため、溶接欠陥が発生し易くなり、造管後の溶接偏平管の耐圧強度が低下するなど、品質上のバラツキが大きくなって、製造歩留まりや生産性が低下する。なお、芯材マトリックスを繊維組織とするための手法としては、アルミニウム合金クラッド材製造時の焼鈍処理温度を、芯材合金の再結晶温度よりも低い温度に調整する方法を採用するのが好ましい。
【００３０】
＜クラッド材の強度＞
本発明においては、造管前におけるアルミニウム合金クラッド材の引張り強さを１７０〜２６０ＭＰａの範囲に調整することが重要である。造管前のクラッド材の引張り強さは、造管工程におけるクラッド材の管形状への成形加工性および端面の突き合わせ溶接性に影響する。引張り強さが１７０ＭＰａ未満では管形状への成型加工時に局部変形が生じ易く、突き合わせ溶接が難しくなり、２６０ＭＰａを越えると、管形状への成型加工時のスプリングバック大きくなって、突き合わせ溶接が困難になり、健全な溶接扁平管が得難くなる。なお、クラッド材の強度を上記の強度に調整するための手法としては、クラッド材を製造する際の焼鈍処理温度、冷間圧延の加工度を調整する方法を採用することができる。
【００３１】
本発明の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、芯材、犠牲陽極材およびろう材を構成するアルミニウム合金を、例えば半連続鋳造法により造塊し、必要に応じて均質化処理した後、それぞれ所定の厚さまで熱間圧延し、ついで各材料を組み合わせ、常法に従って熱間圧延によりクラッド材とし、さらに所定の厚さまで冷間圧延した後、必要により焼鈍および冷間圧延を繰り返すという工程を経て製造される。
【００３２】
本発明の構成によれば、芯材マトリックスを繊維組織にすることによりクラッド材の成形性と溶接性を向上させ、芯材中に含有されるＭｎ、Ｃｕの作用によりろう付け後の強度を高め、Ｓｉ含有量を調整して厳しい環境下での耐食性を維持し、不純物としてのＦｅの含有量を制限すると共にＴｉを含有させて自己耐食性を向上させ、さらに、犠牲陽極材中のＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎの添加量を調整することにより、犠牲陽極効果を付与してクラッド材の耐食性を一層向上させ、特に、溶接偏平管の造管性および耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材とすることができる。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と対比しながらさらに具体的に説明する。なお、本実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３４】
実施例１
連続鋳造法により、表１に示す組成を有する芯材用アルミニウム合金を造塊し、得られた鋳塊を均質化処理した後、厚さ２５ｍｍに面削して芯材素材とした。また、表２に示す組成を有する犠牲陽極材用アルミニウム合金およびろう材用合金、ＪＩＳ４０４５（Ａｌ―１０％Ｓｉ）を、芯材用合金と同様に鋳造、面削した後、熱間圧延を施し、それぞれ厚さ３ｍｍの皮材とし、ついでこのろう材および犠牲陽極材を、上記芯材の両面に重ね合わせて熱間圧延を行い、厚さ３ｍｍのクラッド材を得た。その後、冷間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延を行って、厚さ０．２５ｍｍの３層のクラッド材（調質Ｈ１４材）を作製した。なお、該クラッド材の組織および引張り強さは、中間焼鈍温度および冷間圧延の加工度を調整することにより変化させた。
【００３５】
上記の工程により得られたクラッド材（以下、試験材）について、引張り試験を行った。また、試験材を、ろう材表面側から板厚方向に研磨して芯材表面を露出させ、芯材表面のミクロ組織を顕微鏡で観察することにより芯材の組織を調査した。
【００３６】
さらに、試験材を、ろう付け条件と同様に、フッ化物系ろう付け加熱処理（以下、ＮＢ加熱）として、フッ化物系フラックス（濃度３％）を塗布した後、窒素ガス雰囲気中、６００℃で５分間の加熱を行い、加熱後の試験材について引張り試験を行なった。
【００３７】
造管性の評価については、試験材を所定の幅寸法で帯状に切断し、溶接偏平管の連続製造装置を用いて、幅１６ｍｍ、高さ（厚さ）１．８ｍｍの溶接偏平管に造管した後、溶接偏平管内部の耐圧試験を実施して、耐圧強度（破壊強度）が５．０ＭＰａ（５０Ｋｇｆ／ｃｍ²）以上のものを造管性良好（○）と評価し、耐圧強度が５．０ＭＰａ未満で造管性が不安定、あるいは造管が困難なものを造管性不良（×）と評価した。
【００３８】
内面側（犠牲陽極材側）の耐食性の評価については、単板のろう付け加熱試験片について、外面側（ろう材側）をシールした後、Ｃｌ^-１００ｐｐｍ、ＳＯ₄ ^2-１００ｐｐｍ、ＨＣＯ₃ ^-１００ｐｐｍ、Ｃｕ²⁺１０ｐｐｍを含む水溶液中に浸漬して、８０℃で８時間加熱し、その後室温まで放冷しながら１６時間放置というサイクルを繰り返し、１２週間の試験を実施した後、内面側からの最大腐食深さを測定することによって行った。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【表２】

【００４１】
【表３】

【００４２】
試験、測定および評価結果を表３に示す。表３にみられるように、本発明に従う試験材（クラッド材）Ｎｏ．１〜１６はいずれも、素材の組織がすべて繊維状であり、素材の引張り強さは１７０ＭＰａ以上で、優れた造管性を示した。また、内面側浸漬試験後の最大腐食深さは、０．０５〜０．１２ｍｍと浅く、内面側の耐食性が優れていることを示している。ろう付け後に相当する引張り強さは、いずれも１４０ＭＰａ以上の優れた強度を示した。なお、本発明に従って作製されたクラッド材はいずれも、素材の圧延加工性などの製造性に問題がないことが確認された。
【００４３】
比較例１
表４に示す組成を有する芯材用アルミニウム合金を、実施例１と同様にして造塊、均質化処理、面削して芯材素材とし、表５に示す組成を有する犠牲陽極材用アルミニウム合金およびろう材用合金、ＪＩＳ４０４５を、実施例１と同様にして造塊、面削、熱間圧延して３．０ｍｍ厚さの皮材とし、ろう材および犠牲陽極材を芯材の両面に重ね合わせ、実施例１と同じ工程を経て、厚さ０．２５ｍｍの３層クラッド材（調質Ｈ１４材）を得た。得られたクラッド材を試験材として実施例１と同一の方法に従って、各種の試験、測定、評価を行った、結果を表６および表７に示す。
【００４４】
【表４】

【００４５】
【表５】

【００４６】
【表６】

【００４７】
【表７】

【００４８】
表６および表７に示すように、本発明の条件を外れた試験材Ｎｏ．１７〜３９はいずれも、熱交換器用クラッド材として十分な性能をそなえていない。すなわち試験材Ｎｏ．１７は、犠牲陽極材中のＺｎ、ＩｎおよびＳｎの含有量が少ないため、犠牲陽極効果が不十分で耐食性が劣り、内面側の腐食試験で貫通孔が生じた。また、犠牲陽極材用合金のＦｅ含有量が極めて少ない高純度アルミニウム地金を採用したため、コストが高く実用に供し得ないものであった。
【００４９】
試験材Ｎｏ．１８、１９は、犠牲陽極材中のＳｉおよびＦｅの含有量が多いため、自己耐食性が低下して内面側の腐食試験で貫通孔が生じた。試験材Ｎｏ．２０〜２２は、犠牲陽極材中のＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎの含有量が多いため、内面側の腐食試験後の犠牲陽極材の腐食消耗が激しく、犠牲陽極効果が長期に持続しない。
【００５０】
試験材Ｎｏ．２３は、犠牲陽極材中のＭｇ含有量が多いため、素材の圧延が困難となり健全な材料が得られず、試験材Ｎｏ．２４は、芯材のＭｎ含有量が少ないため、ＮＢ加熱後の引張り強さが低下し、試験材Ｎｏ．２５は、芯材のＭｎ含有量が多すぎるため素材の圧延加工が困難となり、健全な材料が得られなかった。
【００５１】
試験材Ｎｏ．２６は、芯材がＪＩＳ３００３合金材に相当し、芯材中のＣｕ含有量が少ないため、ＮＢ加熱後の引張り強さが低く、また、耐食性も低下し、内面側の腐食試験で貫通孔が生じた。試験材Ｎｏ．２７は、芯材中のＣｕの含有量が多すぎるため、ろう付け時の加熱により芯材に局部溶融が生じた。
【００５２】
試験材Ｎｏ．２８は、芯材中のＳｉ含有量が少ないため、ＮＢ加熱後の引張り強さが低く、試験材Ｎｏ．２９は、芯材中のＳｉ含有量が多いため、内面側の腐食試験において貫通孔が生じた。試験材Ｎｏ．３０は、芯材合金中のＦｅ含有量の極めて少ない高純度アルミニウム地金を採用したため、コスト高となり実用的でなく、試験材Ｎｏ．３１は、Ｆｅ含有量が多すぎて耐食性が劣り、内面側の腐食試験で貫通孔が生じた。
【００５３】
試験材Ｎｏ．３２は、芯材中のＴｉ含有量が少ないため、内面側腐食試験による最大腐食深さが、本発明による３層クラッド材と比較して深く、耐食性に問題が残り、試験材Ｎｏ．３３は、芯材中のＴｉの含有量が多すぎるため、素材の圧延が困難となり健全な材料が得られない。
【００５４】
試験材Ｎｏ．３４は、芯材中のＭｇの含有量が少ないため、ＮＢ加熱後の引張り強さが低く、試験材Ｎｏ．３５は、芯材中のＭｇの含有量が多すぎるため耐食性が低下して、内面側の腐食試験で貫通孔が生じた。
【００５５】
試験材Ｎｏ．３６と３７は、芯材の組織が再結晶組織のため，突き合わせ溶接が困難で、造管性が不安定となり耐圧強度に不足を生じた。試験材Ｎｏ．３８は、素材の引張り強さが低く、突き合わせ溶接が困難となり、造管性が低下して健全な溶接偏平管が得られなかった。また、試験材Ｎｏ．３９は、素材の引張り強さが高すぎるために突き合わせ溶接が難しく造管が困難となり、健全な溶接偏平管が得られなかった。
【００５６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、素材の強度を最適化すると共に、芯材マトリックスの組織を繊維状に制御し、且つ芯材および犠牲陽極材成分の最適化を図ることにより、優れた造管性および耐食性を達成した熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材およびその製造方法が提供される。当該アルミニウム合金クラッド材は、自動車用熱交換器の作動流体通路構成材料として好適に使用することができ、材料のより一層の薄肉化が可能となり、ラジエータ、ヒータなどの熱交換器の生産性の向上、軽量化、長寿命化が達成可能となる。

Claims

芯材の一方の面に犠牲陽極材をクラッドし、他方の面にＡｌ−Ｓｉ系のろう材をクラッドしたアルミニウム合金クラッド材であって、芯材はＭｎ：０．６〜２．０％（重量％、以下同じ）、Ｃｕ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．０６％以上０．５％未満、Ｆｅ：０．０１〜０．４％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、犠牲陽極材は、Ｚｎ：０．５〜４．０％、Ｉｎ：０．００５〜０．１％、Ｓｎ：０．０１〜０．１％のうちの１種または２種以上を含有し、さらにＳｉ：０．０１〜０．５％、Ｆｅ：０．０１〜０．５％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、芯材のマトリックスが繊維組織であり、クラッド材の引張り強さが１７０〜２６０ＭＰａであり、管形状に曲成し、突合わせ溶接して溶接偏平管に成形し、作動流体通路に用いることを特徴とする造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材。
芯材が、さらにＴｉ：０．０６〜０．３５％を含有することを特徴とする請求項１に記載の造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材。
芯材が、さらにＭｇ：０．０６〜０．４％を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材。
犠牲陽極材が、さらにＭｇ：０．５〜２．５％を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材。
請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム合金クラッド材を製造する方法であって、請求項１〜４のいずれかに記載の組成を有する芯材と犠牲陽極材、および前記Ａｌ−Ｓｉ系のろう材の鋳塊を、必要に応じて均質化処理した後、それぞれ所定の厚さまで熱間圧延し、ついで芯材、犠牲陽極材およびろう材を組み合わせて、熱間圧延によりクラッド材とし、さらに所定の厚さまで冷間圧延した後、焼鈍および冷間圧延を経て製造し、該焼鈍を芯材の再結晶温度より低い温度で行うことを特徴とする造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材の製造方法。