JP5632140B2 - Aluminum alloy automotive heat exchanger and method of manufacturing the same - Google Patents

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Description

本発明は、アルミニウム合金製自動車用熱交換器およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an aluminum alloy automotive heat exchanger and a method for manufacturing the same.

エバポレータ、コンデンサ等の自動車用熱交換器には、一般に軽量性と熱伝導性が良好なアルミニウム合金の押出チューブからなる冷媒通路管が使用されており、これらの熱交換器の製造においては、例えばアルミニウム合金押出材のチューブ表面にフッ化物系フラックスを付着させ、フィン材等の部材と所定構造に組み付けた後、不活性ガス雰囲気の加熱炉内においてろう付け接合する方法が一般的に採用されている。   In heat exchangers for automobiles such as evaporators and condensers, refrigerant passage tubes made of aluminum alloy extruded tubes with good lightness and heat conductivity are generally used. In the production of these heat exchangers, for example, A method is generally adopted in which a fluoride-based flux is attached to the tube surface of an aluminum alloy extruded material, and after being assembled with a member such as a fin material in a predetermined structure, brazing is performed in a heating furnace in an inert gas atmosphere. Yes.

一般に、自動車用熱交換器の冷媒通路管用押出チューブには、冷媒流路として複数の仕切によって区画された複数の中空部を有する多穴管が使用されている。近年、環境負荷低減の観点から、自動車の燃費向上のために熱交換器の軽量化が要請され、これに伴いチューブの薄肉化が要求されているが、この要求によりさらなる断面積の減少が求められており、押出比(コンテナ断面積/押出材断面積)は数百から数千になっている。従って、冷媒通路管材としては、押出性を考慮して押出加工性の良好な純アルミニウム系の材料が使用されている。   In general, a multi-hole pipe having a plurality of hollow portions partitioned by a plurality of partitions as a refrigerant flow path is used for an extruded tube for a refrigerant passage pipe of an automotive heat exchanger. In recent years, from the viewpoint of reducing environmental impact, it has been required to reduce the weight of heat exchangers in order to improve the fuel efficiency of automobiles, and as a result, it has been required to reduce the thickness of tubes. The extrusion ratio (container cross-sectional area / extruded cross-sectional area) is several hundred to several thousand. Therefore, pure aluminum-based material having good extrudability is used as the refrigerant passage tube material in consideration of extrudability.

今後は一層の軽量化が促進され、それに伴ってチューブの薄肉化もさらに進行するものと予想される。そうした場合、チューブの材料自体の高強度化が必要となる。また、近年、地球温暖化防止のため、冷媒に従来使用しているフロンに替えて自然冷媒のCOを使用する動きがある。CO冷媒は、従来のフロン冷媒よりも作動圧力が高く、このことからもチューブ材料の高強度化が必要となってくる。 In the future, further weight reduction will be promoted, and it is expected that the thickness of the tube will be further reduced. In such a case, it is necessary to increase the strength of the tube material itself. In recent years, there has been a movement to use CO 2 which is a natural refrigerant in place of CFCs conventionally used as a refrigerant in order to prevent global warming. The CO 2 refrigerant has a higher operating pressure than the conventional chlorofluorocarbon refrigerant, and it is necessary to increase the strength of the tube material.

チューブ材料の高強度化には、Si、Cu、Mn、Mg等の添加が有効であるが、ろう付けを行う材料中にMgが含有されていると、加熱過程で溶融したフッ化物系フラックスが材料中のMgと反応し、MgF、KMgFなどの化合物を生成し、フラックスの活性度が低下してろう付け性が著しく低下する。また、CO冷媒を使用した熱交換器の場合では、作動温度が150℃付近の高温になるため、材料中にCuが含有されていると、粒界腐食感受性が顕著に高まる。粒界腐食が発生すると早期に冷媒洩れが発生し、熱交換器のチューブとしての機能を果たすことができなくなる。 Addition of Si, Cu, Mn, Mg, etc. is effective for increasing the strength of the tube material. However, if Mg is contained in the material to be brazed, the fluoride-based flux melted during the heating process It reacts with Mg in the material to produce compounds such as MgF 2 and KMgF 3, and the activity of the flux is lowered and the brazing property is remarkably lowered. In the case of a heat exchanger using a CO 2 refrigerant, the operating temperature is as high as about 150 ° C. Therefore, if Cu is contained in the material, the intergranular corrosion sensitivity is remarkably increased. When intergranular corrosion occurs, refrigerant leaks at an early stage and cannot function as a heat exchanger tube.

従って、高強度化の達成には、SiおよびMnの添加に依らざるを得ない。しかしながら、Mn、Siを高濃度に添加した合金は、母相中に固溶したMn、Siが変形抵抗を増大させ、例えば前記の多穴管のように押出比が数百から数千に及ぶものでは、従来の純アルミニウム系の材料に比べて押出性が極端に劣る。この場合の押出性とは、押出に必要なラム圧力や、多穴管の中空部の仕切の欠損が生じないで得られる最大の押出速度(限界押出速度)を評価の指標として、ラム圧力が高いものほどあるいは限界押出速度が低いものほど押出性が劣ることとなる。Mn、Siを高濃度に添加した合金では、従来の純アルミニウム系の材料と比べて、ラム圧力が上昇しダイスの破損や磨耗が生じ易くなるとともに、限界押出速度も低下するため、生産性が低下する。   Therefore, the achievement of high strength is dependent on the addition of Si and Mn. However, in an alloy in which Mn and Si are added at a high concentration, Mn and Si dissolved in the matrix phase increase the deformation resistance. For example, the extrusion ratio ranges from several hundred to several thousand like the above-mentioned multi-hole pipe. However, the extrudability is extremely inferior to conventional pure aluminum materials. In this case, extrudability refers to the ram pressure required for extrusion and the maximum extrusion speed (limit extrusion speed) that can be obtained without causing the loss of the partition of the hollow part of the multi-hole tube. The higher the value or the lower the limit extrusion speed, the lower the extrudability. Compared to conventional pure aluminum materials, alloys with high concentrations of Mn and Si are more susceptible to ram pressure and die breakage and wear, and the lower limit extrusion speed reduces productivity. descend.

押出合金の高強度化および押出性向上を得る手法として、高強度化のためにSi、Mnを添加し、押出性向上のために高温の均質化処理と低温のそれを組み合わせて実施することにより、母相中の溶質元素の固溶量を減少させ、変形抵抗を低下させる方法が提案されている。しかしこの場合、元々の溶質元素の添加量が多い分、高強度は狙えるが押出性の向上、特に押出速度の向上には限界があり、高強度と押出性すなわち生産性を完全に両立することは困難である。   To increase the strength of the extruded alloy and improve the extrudability, Si and Mn are added to increase the strength, and high temperature homogenization treatment and low temperature are combined to improve the extrudability. A method has been proposed in which the amount of solute elements in the matrix phase is reduced to reduce the deformation resistance. However, in this case, since the amount of the original solute element added is large, high strength can be aimed at, but there is a limit to improving the extrudability, especially the extrusion speed, and both high strength and extrudability, that is, productivity must be completely compatible. It is difficult.

また、自動車用熱交換器の冷媒通路管用の押出チューブは、使用中、腐食による貫通が生じた場合、冷媒漏れが発生し熱交換器としての機能を果たすことができなくなるため、従来は押出チューブの表面にあらかじめ溶射などによりZnを付着させておき、ろう付け時にZnを拡散させて、チューブ表層にZn拡散層を形成し、Zn拡散層がそれより深部に対して犠牲陽極として働き、板厚方向への腐食を抑制し貫通寿命を延ばしているが、この場合、チューブには押し出された後にZn溶射等のZn付着工程が必要となり、さらに、ろう付けに必要となるフッ化物系フラックスの塗布工程、あるいは熱交換器コアに組付けられた後にコア全体へのフラックス塗布工程が必要となることから、製造コストの上昇を招いてしまう。   In addition, the extruded tube for the refrigerant passage tube of the automotive heat exchanger, when penetration occurs due to corrosion during use, the refrigerant leaks and cannot function as a heat exchanger. Zn is adhered to the surface of the substrate in advance by spraying or the like, and Zn is diffused during brazing to form a Zn diffusion layer on the tube surface layer. The Zn diffusion layer functions as a sacrificial anode deeper than that, and the plate thickness In this case, after the tube is extruded, a Zn deposition process such as Zn spraying is required, and in addition, the application of fluoride flux necessary for brazing is applied. Since a flux coating process is required for the entire core after the process or the heat exchanger core is assembled, the manufacturing cost is increased.

さらに、そのチューブにはろう材が付与されていないため、組み付けるフィン材として、ろう材がクラッドされたブレージングフィン材が必要となる。このことも、ろう材がクラッドされていないベアフィン材を使用する場合と比べてコストを上昇させる。そこで一般的にSi粉末とフッ化物系フラックスを混合したものを押出チューブ表面に予め付着させ、Znを含有した電位が卑なベアフィンと組み合わせてろう付けして熱交換器を製造し、フィンを犠牲陽極として防食する手段が採用されてきた。   Further, since no brazing material is applied to the tube, a brazing fin material clad with a brazing material is required as a fin material to be assembled. This also increases the cost compared to the case of using a bare fin material in which the brazing material is not clad. Therefore, in general, a mixture of Si powder and fluoride flux is pre-adhered to the surface of the extruded tube and brazed in combination with bare fins with a low potential containing Zn to manufacture a heat exchanger and sacrifice the fins. Means for corrosion protection have been employed as the anode.

この場合、Znの付着工程を省略でき、かつ安価なベアフィンを使用できるため、コスト低減が図れるが、ヘッダ近傍のフィンがない部位、あるいはフィンが存在してもフィンからの距離が離れた部位の防食が困難となる。この問題を解決する手段として、芯材に0.5%以上のCuを添加し、かつ芯材鋳塊の均質化処理を施さないブレージングシートを用いてチューブを作製し、ろう付け加熱時に表層にクラッドされたろう材からSiが拡散した層に、Al、Mn、Siを含む化合物を含む層を形成させて、その部位の電位を卑にして犠牲陽極としチューブプレートを防食する方法が提案されている。   In this case, the step of attaching Zn can be omitted, and an inexpensive bare fin can be used, so the cost can be reduced. However, there is no fin in the vicinity of the header, or there is no fin even if there is a fin. It becomes difficult to prevent corrosion. As a means to solve this problem, a tube is produced using a brazing sheet in which 0.5% or more of Cu is added to the core material and the core material ingot is not homogenized, and the surface layer is formed during brazing heating. A method is proposed in which a layer containing a compound containing Al, Mn, and Si is formed in a layer in which Si is diffused from a clad brazing material, and the tube plate is used as a sacrificial anode to prevent corrosion of the tube plate. .

しかしながら、実際には、芯材のCuがろう材中に拡散して流動することにより、プレート表層部のCu濃度が低下するため、プレート表層部の電位が卑になることから、このCu低濃度部が犠牲陽極として防食効果を高めていることが明らかになっており、ろう材をクラッドすることができない押出材に適用することはできない。板材では押出材のような複雑な冷媒流路を形成させることは困難であり、熱交換性能が低下するという問題があり、押出材に前記のようにCuを添加した場合は高温での粒界腐食感受性が大きくなる。また、押出材の場合、鋳塊に均質化処理を施さないと押出性が極端に低下する。   However, in actuality, the Cu concentration in the plate surface layer portion decreases due to the diffusion and flow of Cu in the core material into the brazing material. It has become clear that the part has enhanced the anticorrosion effect as a sacrificial anode, and cannot be applied to an extruded material that cannot be clad with a brazing material. In a plate material, it is difficult to form a complicated refrigerant flow path like an extruded material, and there is a problem that heat exchange performance is lowered. When Cu is added to the extruded material as described above, the grain boundary at high temperature Corrosion sensitivity increases. In the case of an extruded material, extrudability is extremely reduced unless the ingot is subjected to a homogenization treatment.

熱交換器用アルミニウム製押出多穴扁平チューブの表面に、Si粉末とZn弗化物を塗布し、Zn弗化物とチューブ材のアルミニウムと置換反応してZn拡散層を形成することにより耐食性を向上させることも提案されているが、Zn拡散層の部分は犠牲陽極層として有効に発揮するものの、犠牲陽極部分が優先的に腐食してしまうという問題がある。   To improve corrosion resistance by applying Si powder and Zn fluoride to the surface of aluminum extruded multi-hole flat tube for heat exchanger, and forming Zn diffusion layer by substitution reaction with Zn fluoride and aluminum of tube material Although the Zn diffusion layer portion is effectively exhibited as a sacrificial anode layer, there is a problem that the sacrificial anode portion is preferentially corroded.

Al−Mn合金のSi量を低減することにより、表面がより卑で内部に入るほど貴となる電位勾配を形成する押出チューブが提案されているが、発明者らが検討したところによれば、このような特性を得るためには適正な均質化処理条件が必要であることが見出された。   By reducing the amount of Si in the Al-Mn alloy, an extruded tube has been proposed that forms a potential gradient that becomes noble as the surface enters the base with a lower base, but the inventors have examined, It has been found that proper homogenization conditions are necessary to obtain such properties.

特開2005−256166号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-256166 特開昭61−202772号公報Japanese Patent Laid-Open No. 61-202772 特表平8−508542号公報Japanese National Patent Publication No. 8-508542 特開2003−094165号公報JP 2003-094165 A 特開2009−58167号公報JP 2009-58167 A

本発明は、自動車用熱交換器の冷媒通路材における上記従来の問題を解消するためになされたものであり、その目的は、強度および耐食性を向上させ、かつ生産性向上と低コスト化を実現させた冷媒通路管を組み込んだアルミニウム合金製自動車用熱交換器とその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems in the refrigerant passage material of an automobile heat exchanger, and its purpose is to improve strength and corrosion resistance, and to improve productivity and reduce costs. Another object of the present invention is to provide an aluminum alloy automobile heat exchanger in which the refrigerant passage pipe is incorporated, and a method for manufacturing the same.

上記の目的を達成するための請求項1によるアルミニウム合金製自動車用熱交換器は、アルミニウム合金押出材からなる冷媒通路管の表面に、Si粉末とフッ化物系フラックス粉末からなる混合物にバインダを添加した塗装剤を塗布して、ろう付けして組み立てられる自動車用熱交換器であって、冷媒通路管が、Mn:0.5〜1.7%(質量%、以下同じ)を含有し、Cu:0.10%未満、Si:0.20%未満、Fe:0.15%以下、Mg:0.10%未満に制限し、残部Alおよび不可避的不純物からなる組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を、350℃〜580℃の温度で4時間以上保持する均質化処理を施した後、熱間押出加工することにより製造されたアルミニウム合金押出材から構成され、ろう付け加熱後の冷媒通路管の表層部にSi拡散層が形成されており、該Si拡散層にAl−Mn−Si系金属間化合物の析出帯が形成されていることを特徴とする。 To achieve the above object, an aluminum alloy automotive heat exchanger according to claim 1 adds a binder to a mixture of Si powder and fluoride flux powder on the surface of a refrigerant passage tube made of an aluminum alloy extruded material. A heat exchanger for automobiles that is assembled by brazing and applying the above-mentioned coating agent, the refrigerant passage tube containing Mn: 0.5 to 1.7% (mass%, the same applies hereinafter), Cu : Less than 0.10%, Si: less than 0.20%, Fe: less than 0.15% , Mg: less than 0.10% , ingot of aluminum alloy having a composition consisting of the balance Al and inevitable impurities Is made of an aluminum alloy extruded material produced by hot extrusion after being subjected to a homogenization treatment at a temperature of 350 ° C. to 580 ° C. for 4 hours or more, and a refrigerant passage tube after brazing heating An Si-diffusion layer is formed in the surface layer part of this, and a precipitation zone of an Al-Mn-Si intermetallic compound is formed in the Si diffusion layer.

請求項2によるアルミニウム合金製自動車用熱交換器は、請求項1において、前記冷媒通路管を構成するアルミニウム合金押出材が、さらにTi:0.30%以下、Sr:0.10%以下、Zr:0.30%以下のうちの1種以上を含有することを特徴とする。 The aluminum alloy automotive heat exchanger according to claim 2 is the aluminum alloy extruded material constituting the refrigerant passage pipe according to claim 1, further comprising: Ti: 0.30% or less, Sr: 0.10% or less, Zr : One or more of 0.30% or less are contained .

請求項によるアルミニウム合金製自動車用熱交換器の製造方法は、請求項1または2に記載のアルミニウム合金製自動車用熱交換器を製造する方法であって、前記混合物中のSi粉末とフッ化物系フラックス粉末の混合比は10:90〜40:60の範囲であり、バインダは前記塗装剤全体の5〜40%となるように添加し、Si粉末とフッ化物系フラックス粉末の合計量が5〜30g/mとなるように前記冷媒通路管の外表面に塗装して、ろう付け加熱を施し、前記冷媒通路管の表層部にSi拡散層を形成するとともに、該Si拡散層にAl−Mn−Si系金属間化合物の析出帯を形成することを特徴とする。 A method for producing an aluminum alloy automobile heat exchanger according to claim 3 is a method for producing an aluminum alloy automobile heat exchanger according to claim 1 or 2 , wherein the Si powder and fluoride in the mixture are produced. The mixing ratio of the system flux powder is in the range of 10:90 to 40:60, the binder is added so as to be 5 to 40% of the entire coating agent, and the total amount of Si powder and fluoride system flux powder is 5 The outer surface of the refrigerant passage tube is coated to ˜30 g / m 2 and brazed and heated to form a Si diffusion layer on the surface layer of the refrigerant passage tube, and Al— It is characterized by forming a precipitation zone of Mn-Si intermetallic compound.

本発明によれば、自動車用熱交換器において、強度および耐食性を改善し、かつ生産性向上と低コスト化を実現したアルミニウム合金押出材からなる冷媒通路管を組み込んでろう付け接合してなるアルミニウム合金製自動車用熱交換器とその製造方法が提供される。当該アルミニウム合金製自動車用熱交換器は良好な耐食性を有しており、自動車用熱交換器として厳しい腐食環境に曝されても良好な耐久性を発揮することができる。 According to the present invention, in an automotive heat exchanger, aluminum formed by brazing and joining a refrigerant passage tube made of an aluminum alloy extruded material that has improved strength and corrosion resistance , and has improved productivity and reduced cost. An alloy automotive heat exchanger and a method of manufacturing the same are provided. The aluminum alloy automotive heat exchanger has good corrosion resistance, and can exhibit good durability even when exposed to a severe corrosive environment as an automotive heat exchanger.

本発明の自動車用熱交換器の冷媒通路管用アルミニウム合金押出材の合金成分の意義および限定理由について説明する。
Mn:
Mnの添加は、同じ量のSi、CuあるいはMgを添加した場合と比べて、押出性、特に限界押出速度の低下が著しく小さい。同じ強度になるようにSi、CuあるいはMgを添加した場合と比べても、Mn添加の場合が最も限界押出速度の低下が小さく、Mnは高強度と押出性すなわち生産性を両立できる添加成分である。
The significance and reason for limitation of the alloy component of the aluminum alloy extruded material for the refrigerant passage tube of the automotive heat exchanger of the present invention will be described.
Mn:
When Mn is added, the decrease in extrudability, particularly the limit extrusion rate, is significantly smaller than when the same amount of Si, Cu or Mg is added. Compared to the case where Si, Cu or Mg is added so as to have the same strength, the decrease in the limit extrusion speed is the smallest when Mn is added, and Mn is an additive component that can achieve both high strength and extrudability, that is, productivity. is there.

Mnは、自動車用熱交換器をろう付け加熱により接合した際、母相中に固溶し、従来の自動車用熱交換器の冷媒通路として適用する押出多穴管用合金である純アルミニウム系合金と比べて高強度化が可能になる。Mnの好ましい含有量は0.5〜1.7%の範囲であり、0.5%未満では高強度化効果は小さく、1.7%を超えて含有すると押出性が低下する。Mnのより好ましい含有範囲は0.6%〜1.5%である。   Mn is a pure aluminum alloy that is an alloy for extruded multi-hole pipes that dissolves in the matrix phase and is applied as a refrigerant passage for conventional automotive heat exchangers when joining automotive heat exchangers by brazing heating. Higher strength can be achieved. The preferable content of Mn is in the range of 0.5 to 1.7%. If it is less than 0.5%, the effect of increasing the strength is small, and if it exceeds 1.7%, the extrudability decreases. A more preferable content range of Mn is 0.6% to 1.5%.

Cu:
Cuは0.10%未満の範囲に制限する。自動車用熱交換器において、特にCO冷媒サイクルなどでの使用においては、作動温度が150℃付近の高温になるため、冷媒通路管用アルミニウム合金押出材の粒界へのCuの析出が顕著に生じ易くなり、粒界へのCuの析出により粒界腐食感受性が生じ易くなる。Cu量を0.10%未満とすることにより、粒界腐食を抑制することが可能になる。また、Cuの添加は、前記のようにMnと比べて著しく押出性を低下させるため、この点からも含有量は制限する必要がある。これらをより効果的に得るためのCuのさらに好ましい含有範囲は0.05%以下である。
Cu:
Cu is limited to a range of less than 0.10%. In an automotive heat exchanger, particularly when used in a CO 2 refrigerant cycle, etc., the operating temperature becomes a high temperature of around 150 ° C., so that the precipitation of Cu at the grain boundaries of the aluminum alloy extruded material for refrigerant passage pipes is noticeably generated. It becomes easy, and it becomes easy to produce intergranular corrosion sensitivity by precipitation of Cu to a grain boundary. By setting the amount of Cu to less than 0.10%, intergranular corrosion can be suppressed. Moreover, since addition of Cu significantly reduces the extrudability as compared with Mn as described above, the content needs to be limited also from this point. The more preferable content range of Cu for obtaining these more effectively is 0.05% or less.

Si:
Siは0.20%未満に制限する。冷媒通路管の表面に塗布されたSi粉末はろう付け加熱により冷媒通路管の表面部分を溶融させ、Al−Si共晶ろう材を生成するとともに、冷媒通路管にも固相拡散する。拡散したSiは、冷媒通路管用アルミニウム合金中の固溶MnとAl−Mn−Si系金属間化合物を形成し析出する。このため、冷媒通路管用アルミニウム合金押出材のSi拡散層はMnおよびSiの固溶度が低くなり、Si拡散層よりも深い部位、即ちSiが未拡散の部位と比べて電位が卑になる。これにより、冷媒通路管表層のSi拡散層は犠牲陽極層として作用し、深さ方向への腐食貫通寿命を向上させることができる。
Si:
Si is limited to less than 0.20%. The Si powder applied to the surface of the refrigerant passage tube melts the surface portion of the refrigerant passage tube by brazing heating to produce an Al—Si eutectic brazing material and also solid-phase diffuses in the refrigerant passage tube. The diffused Si is precipitated by forming a solid solution Mn and an Al—Mn—Si intermetallic compound in the aluminum alloy for the refrigerant passage tube. For this reason, the Si diffusion layer of the aluminum alloy extruded material for refrigerant passage tubes has a lower solid solubility of Mn and Si, and the potential is lower than that of a portion deeper than the Si diffusion layer, that is, a portion where Si is not diffused. Thereby, the Si diffusion layer on the surface layer of the refrigerant passage tube acts as a sacrificial anode layer, and the corrosion penetration life in the depth direction can be improved.

Si量が0.20%以上では、鋳造時にAl−Mn−Si系金属間化合物として析出するため、Mn固溶度が低下してしまう。このため、ろう付け加熱の際にSiが押出材中に拡散しても、それによるAl−Mn−Si系金属間化合物の析出が生じ難くなり、冷媒通路管の表層からSi拡散層深さまでにおける電位の変化が少ないばかりでなく、Siの固溶量が多くなるため逆にSi拡散層の電位が貴になってしまう。したがって、表面からSi拡散層深さまでが犠牲陽極層として作用せず、腐食貫通寿命は向上しない。Siのより好ましい範囲は0.10%未満であり、さらに好ましい範囲は0.05%以下である。   If the Si content is 0.20% or more, it precipitates as an Al—Mn—Si intermetallic compound at the time of casting, so that the Mn solid solubility decreases. For this reason, even if Si diffuses into the extruded material during brazing heating, precipitation of Al-Mn-Si intermetallic compounds due to this hardly occurs, and from the surface layer of the refrigerant passage tube to the depth of the Si diffusion layer. Not only is the change in potential small, but the amount of Si dissolved increases, so that the potential of the Si diffusion layer becomes noble. Accordingly, the depth from the surface to the depth of the Si diffusion layer does not act as a sacrificial anode layer, and the corrosion penetration life is not improved. A more preferable range of Si is less than 0.10%, and a more preferable range is 0.05% or less.

Fe:
Fe量が0.30%以上では、冷媒通路管用アルミニウム合金中でAl−Mn−Fe系金属間化合物、あるいはAl−Mn−Fe−Si系金属間化合物が形成して、Mnの固溶度が低下する。このため、ろう付け加熱時において、Si拡散による固溶Mnの析出が不十分になってしまう。さらにFe量が増加すると押出性を低下させ、かつ電位の貴なAl−Mn−Fe系金属間化合物が増加するため自己耐食性が低下する。本発明においては、Fe含有量を0.15%以下の範囲に制限する。
Fe:
When the Fe content is 0.30% or more, an Al—Mn—Fe intermetallic compound or an Al—Mn—Fe—Si intermetallic compound is formed in the aluminum alloy for refrigerant passage tubes, and the solid solubility of Mn is increased. descend. For this reason, during brazing heating, precipitation of solute Mn by Si diffusion becomes insufficient. Further, when the amount of Fe is increased, the extrudability is lowered and the Al-Mn-Fe intermetallic compound having a noble potential is increased, so that the self-corrosion resistance is lowered. In the present invention, the Fe content is limited to a range of 0.15% or less.

Mg:
Mgは0.10%未満に制限する。Mg量が0.10%以上では、ろう付け加熱過程に、溶融したフッ化物系フラックスがMgと反応し、MgF、KMgFなどの化合物を生成し、フラックスの活性度が低下してろう付け性が著しく低下する。また、Mgは押出性を著しく低下させる。Mgのさらに好ましい含有範囲は0.05%以下である。
Mg:
Mg is limited to less than 0.10%. If the Mg content is 0.10% or more, the molten fluoride flux reacts with Mg during the brazing heating process to produce compounds such as MgF 2 and KMgF 3, and the activity of the flux decreases and brazing occurs. Remarkably deteriorates. Mg also significantly reduces extrudability. A more preferable content range of Mg is 0.05% or less.

Ti、Sr、Zr:
Tiは、押出材中にTiの高濃度の領域と低濃度の領域を形成し、これらの領域が材料の肉厚方向に交互に層状に分布し、Tiが低濃度の領域は高濃度の領域に比べて優先的に腐食するために、腐食形態が層状になり肉厚方向への腐食の進行が抑制される。これにより耐孔食性および耐粒界腐食性が向上する。さらに、Ti添加により常温及び高温での強度が向上する。Tiの好ましい含有量は0.30%以下の範囲であり、0.30%を超えると、鋳造時に巨大晶出物が生成し、健全な押出材の製造が困難となる。
Ti, Sr, Zr:
Ti forms a high-concentration region and a low-concentration region in the extruded material, and these regions are alternately distributed in the thickness direction of the material, and a low-concentration region is a high-concentration region. Therefore, the corrosion form is layered and the progress of corrosion in the thickness direction is suppressed. This improves pitting corrosion resistance and intergranular corrosion resistance. Further, the addition of Ti improves the strength at normal temperature and high temperature. The preferable content of Ti is in the range of 0.30% or less, and if it exceeds 0.30%, a giant crystallized product is produced during casting, and it becomes difficult to produce a sound extruded material.

Srを添加した場合、予め押出材の表面に塗布されたSi粉末がろう付け加熱時に母材のAlと反応してAl−Si合金液相ろうを生じ、冷却時に凝固する際、晶出する共晶組織が微細化され分散する。これにより、材料表面のアノードサイトとなる共晶組織が分散されるため、腐食が均一に分散し面状の腐食形態になり耐食性が向上する。Srの好ましい含有量は0.10%以下の範囲であり、0.10%を超えると、Al−Si−Sr系化合物が晶出し共晶組織が微細化し難くなる。   When Sr is added, the Si powder previously applied to the surface of the extruded material reacts with Al of the base material during brazing heating to produce an Al-Si alloy liquid phase brazing, and is co-crystallized when solidified during cooling. The crystal structure is refined and dispersed. Thereby, since the eutectic structure which becomes the anode site on the surface of the material is dispersed, the corrosion is uniformly dispersed to form a planar corrosion form and the corrosion resistance is improved. The preferable content of Sr is in the range of 0.10% or less, and if it exceeds 0.10%, the Al—Si—Sr-based compound crystallizes and the eutectic structure is difficult to refine.

Zrを添加した場合、ろう付け加熱時に押出材が再結晶するが、その際の再結晶粒が粗大化する。その結果、押出材の粒界密度を低下させることができ、押出材の表面に予め塗布したSi粉末により生じるAl−Si合金液相ろうが、押出材の結晶粒界へ浸透することを抑制でき、粒界への優先的な腐食が生じることを抑制することができる。Zrの好ましい含有量は0.30%以下の範囲であり、0.30%を超えると、鋳造時に巨大晶出物が生成し、健全な押出材の製造が困難となる。Ti、Sr、Zrを複合添加した場合は、その効果も複合的に得られる。   When Zr is added, the extruded material recrystallizes during brazing heating, but the recrystallized grains at that time become coarse. As a result, the grain boundary density of the extruded material can be reduced, and the Al-Si alloy liquid phase brazing generated by the Si powder previously applied to the surface of the extruded material can be prevented from penetrating into the crystal grain boundaries of the extruded material. It is possible to suppress the occurrence of preferential corrosion on the grain boundaries. The preferable content of Zr is in the range of 0.30% or less, and if it exceeds 0.30%, a giant crystallized product is produced at the time of casting, making it difficult to produce a sound extruded material. When Ti, Sr, and Zr are added in combination, the effect is also obtained in combination.

冷媒通路管用アルミニウム合金押出材の製造:
本発明の冷媒通路管用アルミニウム合金押出材の製造方法について説明する。
上記の組成を有する冷媒通路管用アルミニウム合金を溶解、通常の半連続鋳造により造塊し、得られた鋳塊に対して、350℃〜580℃の温度で4時間以上保持する均質化処理を施した後、熱間押出加工する。この処理により、鋳造凝固時に形成される粗大な晶出物が分解あるいは粒状化して、鋳造時に生じた偏析層などの不均一な組織を均質化させ、押出性を向上させることができるとともに、微細なAl−Mn系金属間化合物を析出させることができる。押出材中のAl−Mn系金属間化合物が微細であるため、ろう付け加熱した際、押出材中にMnが再固溶し、冷媒通路管の電位を貴にすることができる。
Manufacture of aluminum alloy extrusions for refrigerant passage tubes:
The manufacturing method of the aluminum alloy extrusion material for refrigerant passage pipes of the present invention is explained.
The aluminum alloy for refrigerant passage pipes having the above composition is melted, ingot is formed by ordinary semi-continuous casting, and the resulting ingot is subjected to a homogenization treatment at a temperature of 350 ° C. to 580 ° C. for 4 hours or more. Then, hot extrusion is performed. This treatment decomposes or granulates coarse crystals formed during casting solidification, homogenizes non-uniform structures such as segregation layers produced during casting, and improves extrudability. Al-Mn based intermetallic compounds can be precipitated. Since the Al—Mn intermetallic compound in the extruded material is fine, when brazed and heated, Mn re-dissolves in the extruded material, and the potential of the refrigerant passage tube can be made noble.

一方、本発明においては、ろう付け加熱前に冷媒通路管用アルミニウム合金押出材の表面に予めSi粉末を付着させるため、ろう付け加熱時にアルミニウム合金押出材とSi粉末が合金化し、Al−Si合金溶融ろうが形成されるとともに、押出材の表層部にSiが拡散する。そのSi拡散層内では再固溶したMnとSiが結合し、Al−Mn−Si系金属間化合物が析出する。このため、Si拡散層内ではMn、Siの固溶度が低下し、Siが拡散せずMn固溶度が高い深部と比べて電位が卑になり、犠牲陽極層を形成することができる。この犠牲陽極層の形成により、ろう付け後の熱交換器を実環境で使用する際には耐食性を向上させることができる。   On the other hand, in the present invention, since the Si powder is preliminarily adhered to the surface of the aluminum alloy extruded material for the refrigerant passage tube before the brazing heating, the aluminum alloy extruded material and the Si powder are alloyed during the brazing heating, and the Al-Si alloy is melted. As the wax is formed, Si diffuses into the surface layer of the extruded material. In the Si diffusion layer, re-dissolved Mn and Si are bonded, and an Al—Mn—Si intermetallic compound is precipitated. For this reason, the solid solubility of Mn and Si decreases in the Si diffusion layer, and the potential becomes lower than that of the deep portion where Si does not diffuse and the Mn solid solubility is high, so that a sacrificial anode layer can be formed. By forming this sacrificial anode layer, the corrosion resistance can be improved when the brazed heat exchanger is used in an actual environment.

均質化処理温度が350℃未満では、鋳造凝固時に形成される粗大な晶出物の分解や粒状化が不十分となり、また、580℃を超える温度ではAl−Mn系金属間化合物の析出が十分でなく、押出性が低下するとともに、Al−Mn系金属間化合物が粗大になってしまうため、ろう付け時の再固溶が生じ難くなり、押出材の電位が貴になり難い。さらに好ましい均質化処理温度は430〜570℃である。また、好ましい均質化処理時間は10時間以上であり、10時間未満では効果が少なく、24時間を超えて処理を行っても、それ以上の効果は得られ難く、逆に不経済となるため、好ましい均質化処理時間は10〜24時間である。   If the homogenization temperature is less than 350 ° C., the decomposition and granulation of coarse crystals formed during casting solidification is insufficient, and if the temperature exceeds 580 ° C., precipitation of Al—Mn intermetallic compounds is sufficient. In addition, since the extrudability deteriorates and the Al—Mn intermetallic compound becomes coarse, re-dissolution during brazing hardly occurs, and the potential of the extruded material is difficult to be noble. A more preferable homogenization treatment temperature is 430 to 570 ° C. Further, the preferable homogenization treatment time is 10 hours or more, less effect is less than 10 hours, even if the treatment is performed for more than 24 hours, it is difficult to obtain further effects, and conversely, it becomes uneconomical. A preferred homogenization time is 10 to 24 hours.

Si粉末とフッ化物系フラックス粉末とバインダの混合物:
本発明においては、押出材の表面にSi粉末とフッ化物系フラックス粉末からなる混合物にバインダを添加した塗装剤を塗布する。その目的は次のとおりである。Si粉末はろう付け時に押出材のAlと反応してAl−Si液相ろうを生じ、フィン材やヘッダ材と押出材との接合を行うことが可能となる。フッ化物系フラックス粉末は、ろう付け時に押出材表面に存在する酸化皮膜を破壊し、ろう付けを可能にする。Si粉末が溶融し、冷媒通路管の表層に拡散することにより形成されるSi拡散層により、Al−Mn−Si系金属間化合物の析出が生じ、Mn固溶量が低減する。Mn固溶量の低減による電位卑化効果により、押出材の表面から深部にかけて、表面が卑で深部が貴な電位勾配を形成することができ、表層部が犠牲陽極となって深部を防食することができる。
Mixture of Si powder, fluoride flux powder and binder:
In this invention, the coating agent which added the binder to the mixture which consists of Si powder and fluoride system flux powder is apply | coated to the surface of an extrusion material. The purpose is as follows. The Si powder reacts with Al in the extruded material during brazing to produce an Al-Si liquid phase brazing, and the fin material or header material can be joined to the extruded material. Fluoride-based flux powder breaks the oxide film present on the surface of the extruded material during brazing, and enables brazing. The Si diffusion layer formed by melting the Si powder and diffusing into the surface layer of the refrigerant passage tube causes precipitation of the Al—Mn—Si intermetallic compound, thereby reducing the Mn solid solution amount. The potential base effect by reducing the amount of Mn solid solution can form a potential gradient in which the surface is base and the deep part is noble from the surface to the deep part of the extruded material, and the surface part becomes a sacrificial anode to prevent corrosion of the deep part. be able to.

本発明において冷媒通路管押出材の表面に塗布するSi粉末とフッ化物系フラックス粉末を含む混合物は、Si粉末の最大粒子径が100μm以下、フッ化物系フラックス粉末が平均粒径で5μm程度のものを使用して構成される。フッ化物系フラックスとしては、KAlF、KAlF、KAlF・HO、KAlF、AlFなどのフルオロアルミン酸カリウム系フラックスや、CsAlF、CsAlF・2HO、CsAlF・HOなどのルオロアルミン酸セシウム系フラックスなどが挙げられる。ZnF、KZnFのようにZnを含有する化合物系フラックスは、ろう付け中にZnが冷媒通路管の表面に拡散してZn拡散層を形成するため、犠牲陽極効果の高い冷媒通路管が得られるが、本発明ではZnを含有しないフラックスを用いる場合においても、犠牲陽極効果が得られる。Si粉末粒径は小さいほどろう付け加熱時に生じるAl−Si液相ろうの流動性が向上し、かつ押出材への侵食も抑制される。Si粉末の最大粒径は好ましくは30μm以下であり、さらに好ましくは15μm以下である。 In the present invention, the mixture containing Si powder and fluoride flux powder applied to the surface of the refrigerant passage tube extruded material has a maximum particle size of Si powder of 100 μm or less and a fluoride flux powder having an average particle size of about 5 μm. Configured using Fluoride fluxes include potassium fluoroaluminate fluxes such as KAlF 4 , K 2 AlF 5 , K 2 AlF 5 .H 2 O, K 3 AlF 6 , AlF 3 , Cs 8 AlF 6 , CsAlF 4 · 2H Examples thereof include cesium uroaluminate-based fluxes such as 2 O and Cs 2 AlF 5 .H 2 O. Compound fluxes containing Zn, such as ZnF 2 and KZnF 3 , diffuse Zn on the surface of the refrigerant passage tube during brazing to form a Zn diffusion layer, so that a refrigerant passage tube with a high sacrificial anode effect is obtained. However, in the present invention, the sacrificial anode effect can be obtained even when a flux containing no Zn is used. The smaller the Si powder particle size, the better the fluidity of the Al-Si liquid phase brazing that occurs during brazing heating, and the erosion of the extruded material is also suppressed. The maximum particle size of the Si powder is preferably 30 μm or less, and more preferably 15 μm or less.

Si粉末とフッ化物系フラックス粉末の混合比率は、10:90〜40:60とする。Si粉末比率が10:90未満、すなわち10%未満では、ろう付け時に十分な液相ろうが生成せず、接合不良を生じ易くなる。Si粉末比率が40:60を超えると、すなわち40%を超えると、フラックス量の低下によるろう付け性の低下が生じる。また、これらの混合粉末を塗布する際、密着性を向上させるため、さらにアクリル樹脂などのバインダを添加した塗装剤として押出材の表面に塗布する。バインダの比率は塗装剤全体の5〜40%とする。バインダ比率が塗装剤全体の5%未満では、塗布した塗装剤の剥離が生じ易くなる。バインダ比率が塗装剤全体の40%を超えると、ろう付け性が低下する。   The mixing ratio of the Si powder and the fluoride-based flux powder is 10:90 to 40:60. When the Si powder ratio is less than 10:90, that is, less than 10%, a sufficient liquid phase brazing is not generated at the time of brazing, and bonding failure is likely to occur. When the Si powder ratio exceeds 40:60, that is, when it exceeds 40%, the brazing property decreases due to the decrease in the flux amount. Moreover, when applying these mixed powders, in order to improve adhesion, it is applied to the surface of the extruded material as a coating agent to which a binder such as an acrylic resin is further added. The binder ratio is 5 to 40% of the entire coating agent. When the binder ratio is less than 5% of the entire coating agent, the applied coating agent is easily peeled off. When the binder ratio exceeds 40% of the entire coating agent, the brazing property is lowered.

Si粉末とフッ化物系フラックス粉末の混合物の塗布量は5〜30g/mが適正である。5g/m未満では接合性が低下し、30g/mを超えると、生成するろう量が多くなりフィンや押出材の溶融、溶解が生じ易くなる。また、熱交換器に組み付けた際の押出材とフィン材の間の付着膜の厚さが厚くなるため、ろう付け加熱時に溶融して膜厚減少が生じた場合、コア全体の寸法減少を生じてしまう。これらの混合物はロールコートにより冷媒通路管に塗装することができる。 An appropriate coating amount of the mixture of the Si powder and the fluoride-based flux powder is 5 to 30 g / m 2 . If it is less than 5 g / m 2 , the bondability is reduced, and if it exceeds 30 g / m 2 , the amount of wax produced increases, and the fins and extruded materials are likely to melt and dissolve. In addition, since the thickness of the adhesion film between the extruded material and the fin material increases when assembled in a heat exchanger, when the film thickness decreases due to melting during brazing heating, the overall core size decreases. End up. These mixtures can be applied to the refrigerant passage tube by roll coating.

本発明による冷媒通路管を用いて熱交換器を製造した場合、冷媒通路管とヘッダ材の嵌合部のろう付け不良を抑制することができる。すなわち、冷媒通路管とヘッダ材との嵌合部は主にヘッダ材に付与されたろう材により接合されるが、冷媒通路管の表面もSi粉末が付着しており、ろう付け時にはSi粉末と冷媒通路管の表層部が溶融して生じた液相ろうに覆われるため、ヘッダ材のろうは冷媒通路管表面の液相ろうとつながり、自由に流動することができる。冷媒通路管にはヘッダと反対側にフィンとの接合部があり、前記ヘッダ材のろうは冷媒通路管表面を伝い、表面張力によりフィン接合部へ引かれる。このため、ヘッダと冷媒通路管勘合部ではろうが不足し、ろう付け不良を生じる。とくに、従来の純アルミニウム系合金やそれにCuを添加した合金で構成される冷媒通路管を使用した場合にはろう付け不良を生じる。これに対して、冷媒通路管を本発明のアルミニウム合金で構成した場合は、前記従来合金の冷媒通路管を使用した場合と同じろう材量のヘッダ材を使用した場合でも、冷媒通路管とヘッダ材の嵌合部でのろう付け不良は生じない。これは、本発明の冷媒通路管用アルミニウム合金では、表面にAl−Mn系の析出物が存在するため、これが抵抗になり、従来の冷媒通路管用合金である純アルミニウム系合金やそれにCuを添加した合金と比べて表面での液相ろうの濡れ広がり性を抑制することができ、ヘッダ材のろうが冷媒通路管表面を伝いフィン接合部へ流入することを抑制できる。さらに、本発明においては、Si粉末とフッ化物系フラックス粉末からなる混合物にバイインダを添加した塗装剤を冷媒通路管表面に塗布してフィン材と接合させるため、従来のZn溶射などを冷媒通路管表面に施す場合と比べてフィン材接合部フィレットのZn濃度を低く抑えることができる。そのため、フィン接合部フィレットの優先腐食を抑制でき、フィン剥がれを抑制することができる。   When the heat exchanger is manufactured using the refrigerant passage pipe according to the present invention, it is possible to suppress the brazing failure of the fitting portion between the refrigerant passage pipe and the header material. That is, the fitting portion between the refrigerant passage tube and the header material is joined mainly by the brazing material applied to the header material, but the surface of the refrigerant passage tube is also attached with Si powder, and at the time of brazing, the Si powder and the refrigerant are bonded. Since the surface layer portion of the passage pipe is covered with the liquid phase wax generated by melting, the wax of the header material is connected to the liquid phase wax on the surface of the refrigerant passage pipe and can flow freely. The refrigerant passage pipe has a joint portion with fins on the opposite side of the header, and the solder of the header material travels along the surface of the refrigerant passage pipe and is pulled to the fin joint portion by surface tension. For this reason, brazing is insufficient at the header and the refrigerant passage pipe fitting portion, resulting in poor brazing. In particular, when a refrigerant passage pipe made of a conventional pure aluminum alloy or an alloy to which Cu is added is used, brazing failure occurs. On the other hand, when the refrigerant passage pipe is made of the aluminum alloy of the present invention, the refrigerant passage pipe and the header can be used even when the header material having the same amount of brazing material as that of the conventional alloy refrigerant passage pipe is used. There is no brazing failure at the fitting part of the material. This is because the Al—Mn-based precipitates exist on the surface of the aluminum alloy for refrigerant passage pipes according to the present invention, which becomes resistance, and pure aluminum-based alloy, which is a conventional alloy for refrigerant passage pipes, and Cu are added thereto. Compared with the alloy, the wetting and spreading of the liquid phase brazing on the surface can be suppressed, and the brazing of the header material can be suppressed from flowing along the surface of the refrigerant passage tube to the fin joint. Furthermore, in the present invention, since a coating agent obtained by adding a binder to a mixture of Si powder and fluoride-based flux powder is applied to the surface of the refrigerant passage tube and joined to the fin material, conventional Zn spraying or the like is applied to the refrigerant passage tube. Compared with the case where it is applied to the surface, the Zn concentration of the fin material joint fillet can be kept low. Therefore, preferential corrosion of the fin joint fillet can be suppressed, and fin peeling can be suppressed.

本発明によるアルミニウム合金製熱交換器は、上記の組成を有するアルミニウム合金からなる冷媒通路管を組み合わせ、常法に従って、ろう付けにより製造することができ、その製造方法は特に限定されない。また、冷媒通路管合金の均質化処理における加熱方法や加熱炉の構造等についても特に限定されない。さらに、冷媒通路管用アルミニウム合金押出材の押出形状は、その用途、例えば熱交換器の形状等に応じて選定される。押出に際しては、材料の押出性が良好であるので、ホロー形状の多孔ダイを用いて良好に押出することも可能である。アルミニウム合金押出材からなる冷媒通路管は熱交換器用部品として使用するに際し、他部材(例えばフィン材やヘッダ材)と組み付けて、通常はろう付けにより接合する。フィン材としてはベアフィンが好適に用いられる。フィン材の製造方法は、半連続鋳造により鋳塊を作製し、熱間圧延−冷間圧延−中間焼鈍−冷間圧延によるものが一般的であるが、中間焼鈍を省略することもできる。また、連続鋳造圧延により溶湯から直接熱延板を作製し、これを冷間圧延することにより製造する方法も可能である。また、ろう材を芯材の両面にクラッドしたブレージングフィン材を使用することもでき、この場合は、フィンと冷媒通路管とのろう付け不良を確実に低減することができる。なお、ろう付け時の雰囲気や加熱温度、時間については特に限定されるものではなく、ろう付け方法も特に限定されない。   The aluminum alloy heat exchanger according to the present invention can be manufactured by brazing according to a conventional method by combining refrigerant passage tubes made of an aluminum alloy having the above composition, and the manufacturing method is not particularly limited. Further, the heating method in the homogenization treatment of the refrigerant passage tube alloy, the structure of the heating furnace, and the like are not particularly limited. Furthermore, the extrusion shape of the aluminum alloy extruded material for the refrigerant passage tube is selected according to its use, for example, the shape of the heat exchanger. In extruding, since the extrudability of the material is good, it is possible to extrude well using a hollow porous die. When the refrigerant passage tube made of an aluminum alloy extruded material is used as a heat exchanger component, it is assembled with another member (for example, a fin material or a header material) and usually joined by brazing. A bare fin is preferably used as the fin material. The fin material manufacturing method is generally an ingot produced by semi-continuous casting and hot rolling-cold rolling-intermediate annealing-cold rolling, but the intermediate annealing can be omitted. Moreover, the method of manufacturing a hot-rolled sheet directly from a molten metal by continuous casting rolling, and cold-rolling this is also possible. Also, a brazing fin material in which a brazing material is clad on both surfaces of the core material can be used. In this case, the brazing failure between the fin and the refrigerant passage pipe can be surely reduced. The atmosphere, heating temperature, and time during brazing are not particularly limited, and the brazing method is not particularly limited.

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明し、本発明の効果を実証する。これらの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ない。   Examples of the present invention will be described below in comparison with comparative examples to demonstrate the effects of the present invention. These examples show one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

実施例1、比較例1
冷媒通路管用として、発明材として表1に示す組成を有するアルミニウム合金A〜Kのビレット、および、比較材として表2に示す組成を有するアルミニウム合金L〜Vのビレットを鋳造した。なお、アルミニウム合金Vは従来合金として一般的に広く使用されているものである。これらのビレットを用いて、以下の試験1、2、3を実施した。
Example 1 and Comparative Example 1
For refrigerant passage pipes, billets of aluminum alloys AK having the compositions shown in Table 1 as invention materials and billets of aluminum alloys LV having compositions shown in Table 2 as comparative materials were cast. Aluminum alloy V is generally widely used as a conventional alloy. The following tests 1, 2, and 3 were carried out using these billets.

(試験1)
発明材および比較材について、ビレットを500℃で10hの均質化処理後、多穴管に熱間押出加工した。その際、押出時の限界押出速度比(アルミニウム合金Vの限界押出速度との比率)を調査した。その結果を表3および表4に示す。限界押出速度比が1.0を超えるものは押出性良好、1.0以下のものは押出性不良と評価する。
(Test 1)
About the invention material and the comparative material, the billet was hot-extruded into a multi-hole tube after homogenization treatment at 500 ° C. for 10 hours. At that time, the limit extrusion speed ratio at the time of extrusion (ratio with the limit extrusion speed of the aluminum alloy V) was investigated. The results are shown in Tables 3 and 4. When the limit extrusion speed ratio exceeds 1.0, the extrudability is evaluated as good, and when the ratio is 1.0 or less, the extrudability is evaluated as poor.

(試験2)
試験1で熱間押出加工した多穴管について、ろう付け加熱を実施した。加熱条件は窒素ガス雰囲気中で平均50℃/minの昇温速度にて600℃まで加熱し、3分保持後に室温まで降温した。その後、常温にて引張試験を実施した。その結果を表3および表4に示す。引張強さがアルミニウム合金Vを超えるものは良好とし、アルミニウム合金V以下のものは不良と評価する。
(Test 2)
The multi-hole tube hot-extruded in Test 1 was brazed and heated. The heating conditions were heating to 600 ° C. at a temperature increase rate of 50 ° C./min on average in a nitrogen gas atmosphere, and holding down for 3 minutes followed by cooling to room temperature. Thereafter, a tensile test was performed at room temperature. The results are shown in Tables 3 and 4. Those having a tensile strength exceeding the aluminum alloy V are considered good, and those having an aluminum alloy V or less are evaluated as poor.

(試験3)
発明材CおよびDのビレットについて、表5および表6に示す条件で均質化処理を行い、同様にして多穴管に熱間押出加工し、押出時の限界押出速度比(アルミニウム合金Vの限界押出速度との比率)を調査した。昇温速度は50℃/h、降温速度は炉出放冷とした。結果を表5および表6に示す。限界押出速度比が1.0を超えるものは押出性良好、1.0以下のものは押出性不良と評価する。
(Test 3)
The billets of the inventive materials C and D were homogenized under the conditions shown in Tables 5 and 6 and hot-extruded into a multi-hole tube in the same manner, and the limit extrusion speed ratio during extrusion (limit of the aluminum alloy V) The ratio to the extrusion speed) was investigated. The temperature rising rate was 50 ° C./h, and the temperature decreasing rate was left in the furnace. The results are shown in Tables 5 and 6. When the limit extrusion speed ratio exceeds 1.0, the extrudability is evaluated as good, and when the ratio is 1.0 or less, the extrudability is evaluated as poor.

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表3、表4に示すように、発明材A〜Kは限界押出速度比および強度の両方において優れた結果が得られたが、本発明の条件を外れた組成を有する比較材L〜Uにおいては、限界押出速度比、強度のいずれかにおいて劣っていた。   As shown in Tables 3 and 4, the inventive materials AK obtained excellent results in both the limit extrusion speed ratio and the strength, but in the comparative materials L to U having compositions outside the conditions of the present invention. Was inferior in either the limit extrusion speed ratio or the strength.

表5、表6に示すように、本発明の組成を有する発明材CおよびDのビレットについて、表5に従って本発明の条件で均質化処理を行ったものは、優れた限界押出速度比が得られたが、本発明の条件を外れた条件で均質化処理を行ったものは、限界押出速度比が劣っていた。   As shown in Tables 5 and 6, the billets of the inventive materials C and D having the composition of the present invention were homogenized under the conditions of the present invention according to Table 5, and an excellent limit extrusion rate ratio was obtained. However, those subjected to homogenization under conditions outside the conditions of the present invention had a poor limit extrusion rate ratio.

実施例2、比較例2
発明材として表1に示す組成を有するアルミニウム合金A〜K、比較材として表2に示す組成を有するアルミニウム合金C、Vのスラブを用いて、表5および表6に示す均質化処理を施し多穴管に押出した。
Example 2 and Comparative Example 2
Using the slabs of aluminum alloys A to K having the composition shown in Table 1 as the inventive material and aluminum alloys C and V having the composition shown in Table 2 as the comparative material, the homogenization treatment shown in Table 5 and Table 6 was performed and applied. Extruded into a hole tube.

得られた多穴管を試験材として、表7および表8に示す比率で混合したSi粉末とノコロックフラックス粉末の混合物にアクリル樹脂バインダを添加した塗装剤を、表7および表8に示す塗装量で表面にロールコートにより塗装し、ろう付け加熱を施した。その後、以下の試験4〜6を実施した。それらの評価結果を表7および表8に示す。なお、ろう付け加熱、窒素ガス雰囲気中で平均50℃/minの昇温速度にて600℃まで加熱し、3分保持後に室温まで降温する条件で行った。   Using the obtained multi-hole tube as a test material, coating agents obtained by adding an acrylic resin binder to a mixture of Si powder and Noclock flux powder mixed at the ratios shown in Table 7 and Table 8 are shown in Table 7 and Table 8. The surface was coated with a roll coat in an amount and brazed and heated. Thereafter, the following tests 4 to 6 were performed. The evaluation results are shown in Table 7 and Table 8. In addition, it carried out on the conditions which heat to brazing heating and 600 degreeC by the temperature increase rate of 50 degreeC / min on average in nitrogen gas atmosphere, and temperature-fall to room temperature after hold | maintaining for 3 minutes.

(試験4)
ろう付け加熱後の押出多穴管について、高温使用を模擬して150℃で120時間熱処理を施した後、ISO11846 method Bに規定される方法で粒界腐食試験を実施した。粒界腐食が発生しなかったものは良好、粒界腐食が発生したものは不良と評価した。
(Test 4)
The extruded multi-hole tube after brazing heating was subjected to heat treatment at 150 ° C. for 120 hours simulating high temperature use, and then subjected to intergranular corrosion test by the method specified in ISO11846 method B. Those in which intergranular corrosion did not occur were evaluated as good, and those in which intergranular corrosion occurred were evaluated as poor.

(試験5)
ろう付け加熱後の押出多穴管表面と深部の電位およびそれらの電位差を測定した。電位は、表面はろう付けのままの表面を、深部は表面から150μmの深さまで面削し、Si及びZn拡散の及んでいない部位を測定した。測定は、酢酸でpH3に調製した5%NaCl水溶液中に24時間浸漬して行い、10時間以降の安定した測定値の平均を採用した。なお、参照電極は飽和カロメル電極を用いた。
(Test 5)
The potential of the extruded multi-hole tube surface and the deep part after brazing heating and the potential difference between them were measured. The potential was measured by grinding the surface as it was brazed, the deep part from the surface to a depth of 150 μm, and the site where Si and Zn did not diffuse. The measurement was performed by immersing in a 5% NaCl aqueous solution adjusted to pH 3 with acetic acid for 24 hours, and the average of stable measurement values after 10 hours was adopted. A saturated calomel electrode was used as the reference electrode.

(試験6)
ろう付け加熱後の押出多穴管について、ASTM−G85−Annex A3に規定されるSWAAT試験を1000h実施した。最大腐食深さ0.05mm以下を優良(◎)、0.05mmを超え0.10mm以下を○、0.10mmを超え0.20mm以下を△、0.20mmを超えるものを不良(×)と評価した。
(Test 6)
The SWAAT test defined in ASTM-G85-Annex A3 was performed for 1000 h on the extruded multi-hole tube after brazing heating. The maximum corrosion depth of 0.05 mm or less is excellent (◎), 0.05 mm to 0.10 mm or less ○, 0.10 mm to 0.20 mm or less △, 0.20 mm or more to bad (x) evaluated.

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表7に示すように、本発明に従う試験材1〜13には粒界腐食が認められなかった。これに対して、表8に示すように、本発明の条件を外れた条件で作製された試験材14〜23においては、試験材23(Cuを含有する冷媒通路管を使用)に顕著に粒界腐食が発生した。   As shown in Table 7, intergranular corrosion was not observed in the test materials 1 to 13 according to the present invention. On the other hand, as shown in Table 8, in the test materials 14 to 23 produced under conditions other than the conditions of the present invention, the test material 23 (using a refrigerant passage tube containing Cu) is markedly grained. Boundary corrosion occurred.

本発明に従う試験材1〜13においては、Si拡散層内に十分なAl−Mn−Si系金属間化合物の析出が生じており、このため表面が深部に対して卑な電位となり、表面と深部の電位差は25mVであった。   In the test materials 1 to 13 according to the present invention, sufficient Al—Mn—Si intermetallic compound is precipitated in the Si diffusion layer, so that the surface has a base potential with respect to the deep portion, and the surface and the deep portion. The potential difference was 25 mV.

これに対して、本発明の条件を外れた条件で作製された試験材14〜23においては、均質化処理温度が本発明の範囲より高いもの(試験材16)では、Si拡散層内でのAlMnSi系金属間化合物の析出が不十分であり、かつ拡散Siが固溶したことにより表面電位の方が深部より貴になっていた。本発明に従って均質化処理された場合でも、Cuを含有する場合(試験材23)には、拡散Siの固溶による電位貴化と、CuによるZnの電位卑化効果の相殺により、表面が深部に対して同等の電位となっていた。   On the other hand, in the test materials 14 to 23 manufactured under conditions other than the conditions of the present invention, the test material 14 to 23 having a homogenization temperature higher than the range of the present invention (test material 16) The precipitation of the AlMnSi-based intermetallic compound was insufficient, and the diffusion of Si in the solid solution caused the surface potential to be noble from the deeper part. Even when homogenized according to the present invention, when Cu is contained (test material 23), the surface becomes deeper due to the potential nomination due to solid solution of diffusion Si and the offset of the potential lowering effect of Zn due to Cu. The electric potential was equivalent to that.

SWAAT試験においては、本発明に従う試験材1〜13は、いずれも表面と深部で十分な電位差が得られていたため、最大腐食深さは浅く優れた耐食性を示した。これに対して、本発明の条件を外れた条件で作製された試験材14〜23においては、表面と深部で同等な電位のもの(試験材23)、表面の電位の方が貴になっていたもの(試験材16)の最大腐食深さが大きかった。なお、本発明の条件を外れた条件で作製された試験材14〜23のうち、試験材14、15、17〜22は耐食性評価結果が良好であったが、押出不良、塗膜剥がれ不良、あるいはろう付け不良などの不具合が生じた。   In the SWAAT test, since all of the test materials 1 to 13 according to the present invention had a sufficient potential difference between the surface and the deep portion, the maximum corrosion depth was shallow and excellent corrosion resistance was exhibited. On the other hand, in the test materials 14 to 23 manufactured under conditions other than the conditions of the present invention, those having the same potential at the surface and in the deep portion (test material 23), the surface potential is more noble. The maximum corrosion depth of the sample (test material 16) was large. In addition, among the test materials 14 to 23 produced under conditions other than the conditions of the present invention, the test materials 14, 15, and 17 to 22 had good corrosion resistance evaluation results, but the extrusion failure, the coating film peeling failure, Or, problems such as poor brazing occurred.

Claims (3)

アルミニウム合金押出材からなる冷媒通路管の表面に、Si粉末とフッ化物系フラックス粉末からなる混合物にバインダを添加した塗装剤を塗布して、ろう付けして組み立てられる自動車用熱交換器であって、冷媒通路管が、Mn:0.5〜1.7%(質量%、以下同じ)を含有し、Cu:0.10%未満、Si:0.20%未満、Fe:0.15%以下、Mg:0.10%未満に制限し、残部Alおよび不可避的不純物からなる組成を有するアルミニウム合金の鋳塊を、350℃〜580℃の温度で4時間以上保持する均質化処理を施した後、熱間押出加工することにより製造されたアルミニウム合金押出材から構成され、ろう付け加熱後の冷媒通路管の表層部にSi拡散層が形成されており、該Si拡散層にAl−Mn−Si系金属間化合物の析出帯が形成されていることを特徴とするアルミニウム合金製自動車用熱交換器。 A heat exchanger for an automobile that is assembled by applying a coating agent in which a binder is added to a mixture of Si powder and fluoride-based flux powder to the surface of a refrigerant passage tube made of an aluminum alloy extruded material and brazing. The refrigerant passage tube contains Mn: 0.5 to 1.7% (mass%, the same shall apply hereinafter), Cu: less than 0.10%, Si: less than 0.20%, Fe: 0.15% or less Mg: After being subjected to a homogenization treatment in which an ingot of aluminum alloy having a composition composed of the balance Al and unavoidable impurities is held at a temperature of 350 ° C. to 580 ° C. for 4 hours or longer. The Si diffusion layer is formed in the surface layer portion of the refrigerant passage tube after brazing and heating, and is formed of an aluminum alloy extruded material manufactured by hot extrusion, and the Si diffusion layer is formed of Al-Mn-Si. Intermetallic A heat exchanger for an automobile made of an aluminum alloy, wherein a precipitation zone of a compound is formed. 前記冷媒通路管を構成するアルミニウム合金押出材が、さらにTi:0.30%以下、Sr:0.10%以下、Zr:0.30%以下のうちの1種以上を含有することを特徴とする請求項1記載のアルミニウム合金製自動車用熱交換器。 The extruded aluminum alloy material constituting the refrigerant passage tube further contains one or more of Ti: 0.30% or less, Sr: 0.10% or less, Zr: 0.30% or less. The aluminum alloy automotive heat exchanger according to claim 1. 前記混合物中のSi粉末とフッ化物系フラックス粉末の混合比は10:90〜40:60の範囲であり、バインダは前記塗装剤全体の5〜40%となるように添加し、Si粉末とフッ化物系フラックス粉末の合計量が5〜30g/mとなるように前記冷媒通路管の外表面に塗装して、ろう付け加熱を施し、前記冷媒通路管の表層部にSi拡散層を形成するとともに、該Si拡散層にAl−Mn−Si系金属間化合物の析出帯を形成することを特徴とする請求項1または2に記載のアルミニウム合金製自動車用熱交換器の製造方法。 The mixing ratio of the Si powder to the fluoride-based flux powder in the mixture is in the range of 10:90 to 40:60, and the binder is added so as to be 5 to 40% of the entire coating agent. The outer surface of the refrigerant passage tube is coated so that the total amount of the fluoride-based flux powder is 5 to 30 g / m 2 , brazed and heated, and a Si diffusion layer is formed on the surface layer portion of the refrigerant passage tube. together, according to claim 1 or 2 manufacturing method of an aluminum alloy automotive heat exchanger according to and forming a deposition zone of the Si diffusion layer on the Al-Mn-Si-based intermetallic compound.
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