JPH01162743A - 熱交換器用アルミニウム合金および合わせ材 - Google Patents

熱交換器用アルミニウム合金および合わせ材

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JPH01162743A
JPH01162743A JP31976887A JP31976887A JPH01162743A JP H01162743 A JPH01162743 A JP H01162743A JP 31976887 A JP31976887 A JP 31976887A JP 31976887 A JP31976887 A JP 31976887A JP H01162743 A JPH01162743 A JP H01162743A
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JP
Japan
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alloy
brazing
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aluminum alloy
formability
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JP31976887A
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Kunihiko Kishino
邦彦 岸野
Katsutoshi Sasaki
佐々木 勝敏
Kazunori Ishikawa
石川 和徳
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱交換器に用いるアルミニウム合金および合わ
せ材に関し、特にろう付は前の成形加工性に優れ、かつ
ろう付は後の強度に優れたアルミニウム合金およびその
合わせ材に係るものである。
[従来の技術とその問題点] 従来熱交換器、特に自動車用熱交換器であるラジェータ
ー、ヒーター、オイルクーラーおよびエアコン用のエバ
ポレータ、コンデンサ等の多くはA2合金製であり、所
望の形状に成形後組み付け、ろう付により接合されてい
る。これら熱交換器用の材料としては第1表に示すA2
またはA2合金がある。これらANまたはAIV、合金
は焼鈍状態もしくは多少の加工硬化状態で成形加工され
る。
これらのA2またはA2合金を単独で使用する場合とし
てはエアコン用熱交換器の押出多穴チューブ、積層タイ
プのエバポレータやオイルクーラーのフィン或いはオー
ルAlタイプのラジェーターの配管等があり、さらにこ
れらのAlまたはAl合金を合わせ材として使う場合は
第2表に示すようなアルミニウム合余ろう材を皮材とし
第1表のAfiまたはAn合金芯材の片面或いは両面に
クランドしたフルレージングシートが用し)られる。
上記のプレージングシートの使用例としてはエアコン用
熱交換器のフィン材、積層タイプのエバポレータやオイ
ルクーラーのシート材およびラジェーターのチューブ、
ヘッダー或いはタンク材等があり、さらにラジェーター
のチューブ゛、へンダー材では冷却水または冷却液の流
れる部材内部の耐食性向上のために冷却水または冷却液
と接触するプレージングシートの面に芯材より電位の低
い犠牲陽極層を設けて貫通孔食の発生を防止している材
料よりも使用されている。
また家庭用や業務用エアコン等の熱交換器のフィン材に
もA2合金が使われている。
近年熱交換器の小型化、効率化の要望が強くなり熱交換
器の各部材は放熱性を向上する目的で形状が複雑化する
傾向にある。また同時に軽量化を図るため各部材の肉厚
は減少する傾向にもある。
このため熱交換器用材料には複雑な形状に成形が可能な
、高い延性および成形性と薄肉化に対応し得る高い強度
とを合わせ持つことが要求されている。しかし従来の材
料においては第1表から明らかなように高い延性を有す
る材料は強度が低く、また高い強度を有する材料は延性
が低い相反する性質があり、したがって高い延性、成形
性とろう付は後にも高強度を同時に有する材料はなかっ
た。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記の問題について検討の結果なされたもので
、ろう付は前の成形加工工程においては高い延性と成形
性を有し、かつろう付は後のき強度も従来合金と同等以
上の性能を有する熱交換器用アルミニウム合金および合
わせ材を開発したものである。
〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明はS
r0.1〜0.6イt%、Mg0.I −0,38wt
%、Cu0.1 〜1.5wt%、T i 0.001
〜 0.1wt%およびF e0.05−1.5wt%
、Cr 0.01〜0.4wt%、Z r0.01〜0
.2wt%、B 0.0001〜0.1wt%のいずれ
か1種または2種以上を含み残部Alからなる熱交換器
用アルミニウム合金を第1発明とし、S i0.1〜0
.6wt%、M g0.1〜0.38wt%、Cu0.
1〜1.5wt%、T i 0.001〜0.1wt%
およびFe0.os〜1.5wt%、Cr0.01〜0
.4wt%、Z「0.01〜0.2wt%、BO.00
01〜0.1wt%のいずれか1種または2種以上を含
み残部Afからなるアルミニウム合金を芯材とし、該芯
材の片面もしくは両面にSi5wt%以上を含むアルミ
ニウム合金ろう材または/および芯材よりも50mv以
上卑な電位を有するアルミニウム合金皮材をクランドし
てなる熱交換器用アルミニウム合金合わせ材を第2発明
とするものである。
すなわち本発明はA2にS i、Mg、Cu、Tiおよ
びこれにFe、Cr、Zr、Bのいずれか1種または2
[!以上を添加することにより、ろう付は前の成形加工
性を向上せしめ、かつろう付は後の強度に優れた熱交換
器用アルミニウム合金としたものであり、また上記合金
を芯材とし、この片面もしくは両面にSi5wt%以上
を含むアルミニウム合金ろう材または/および芯材より
も50mν以上卑な電位を有するアルミニウム合金皮材
をクラッドして強度および耐食性に優れた熱交換器用ア
ルミニウム合金合わせ材としたものである。
以下に本発明において合金組成を上記のように限定した
理由について述べる。
先ずSiは主として単体もしくはMgと共にMgzS 
iの析出物を生じるが、本発明材が焼鈍状態にある場合
はSiは単体もしくはやや粗大なMg2Si析出物とし
て存在し、材料強度には殆ど寄与しない。しかし材料が
ろう付は加熱を受けると、これら析出物を構成する原子
は拡散し、母相中に固溶し析出物は消滅していく。さら
にろう付は終了後の冷却時および冷却後に室温に置かれ
ることにより、SiはMgと共に極めて微細なM g 
zSiの析出物を止じる。この微細な析出物は材料の強
度を顕著に向上させる効果を生じる。Siが0.1wt
%未満ではろう付は後の強度が充分ではなく、0.6w
t%を越えるとろう付は時にろう材中ののStが拡散し
、材料中のSiと共に結晶粒界を脆弱にするおそれがあ
る。特に0.25〜0.5wt%の範囲で添加すること
が好ましい。
Mgはマトリックス中に固溶すると同時にSiと共にM
gzsiの析出を生じる。マトリックス中に固溶するM
gは材料の延性と強度とを同時に向上させる。材料が焼
鈍状態にある場合はMgはマトリックスに固溶すると共
に前記のように強度に殆ど寄与しないやや粗大なMgz
Si析出物として存在するが、ろう付加熱およびその後
の冷却と室温放置により極めて微細な析出物とマトリッ
クス中への固溶元素として、それぞれ存在する。
このためMgは焼鈍状態においては延性の向上に、ろう
付は加熱後においては強度と延性の向上に寄与する。0
.1wt%未満ではこれらの効果が充分でなく、0.3
8wt%を越えると耐食性が低下し特に耐粒間腐食性が
劣化する。特に0.2〜0.35wt%の範囲で添加す
ることが好ましい。
CuはAl−Cu系、Aj!−Cu−Mg系の微細な析
出物を生じろう付は加熱後の強度に寄与すると共に材料
の電位を責にし、耐食性を向上させる。  0.1wt
%未満ではこれらの効果が充分ではなく、1.5wt%
を越えるとろう付は前の延性、成形性を低下させるだけ
でなく、ろう付は後においても析出物が粗大化し耐食性
を低下させる。特に0.2〜0.8wt%の範囲で添加
することが望ましい。
Tiは材料の組織を均一化し、成形性を向上させる効果
があるが0.001wt%未満ではその効果が充分でな
く、0.1wt%を越えると鋳造時に粗大な金属間化合
物が生じ成形性、耐食性を低下させる。
さらにFe、Cr、Zr、Bの各元素は材料中の再結晶
の粒を微細にし、その結果、特にろう付は前の成形加工
時の延性、成形性の向上に寄与する。それぞれ下限未満
では、これらの効果が充分でなく、上限を越えると延性
、成形性を低下させる。これらの各元素の効果は同様で
あるが、効果の大きさは若干具なり、Bは他の元素より
小さく、Cr、Zrは、組織コントロール効果は大きい
が同時に強度が向上する傾向があり添加量が増大した場
合に延性、成形性を低下させる場合がありこれらを2種
以上添加する場合注意を要する。Feはこれらの元素の
内で最も特性をコントロールし易い元素であるが、同時
に若干の耐食性の低下をもたらす場合がある。したがっ
てこれらの元素は単独でも効果は得られるが、2種以上
の元素を適量複合添加することが好ましく、合計の添加
量は0.8iit%を越えないことが望ましい。
なお上記の説明において焼鈍状態について述べた現象お
よび効果は材料が加工硬化を受けている場′合において
も全く同様であり、本発明材を成形加工する際の状態は
完全に焼鈍されている状態もの、或いはこれに多少の加
工を加えた状態のもの何れでも差し支えない。
次に本発明の上記アルミニウム合金を芯材とした合わせ
材について説明する。
先ず合わせ材の1つは上記/1合金を芯材とし、その片
面または両面にSi5wt%以上含むろう材をクラッド
するものであるが、ろう材のSi含有量を5wt%以上
と限定したのは5wt%未満では液相線温度が高いため
ろう材が十分熔融せずろう付けが困難となるからである
。このため通常のろう材は5〜15−t%のSiを含有
するものが使用されており、さらにろう付は性改善の目
的でBe、B1、、Mg等を微量添加するのも良い。ま
たろう材を陰極防食の犠牲層として作用させるためにZ
n、Snなどを少量添加してもよい。なおろう材は芯材
の片面または両面に全肉厚の3〜30%、より好ましく
は5〜15%の範囲でクラッドするのが良い。
またこのような合わせ材は必要に応じて多層にクラッド
する場合があるが、その場合に本発明合金と該ろう材と
は互いに接している必要かはなくそれらの間に1層もし
くは複数層の合金層を介してクラッドしても良い。
さらに本発明に係るAffi合金合合金材の他の1つは
上記A1合金を芯材とし、その片面または両面に芯材よ
り50mv以上卑な電位を有するA42合金をクラッド
するものであるが咳、11合金の電位を卑とするのはA
1合金が陰極防食における犠牲層として作用し芯材を保
護するためであり、その電位を50mv以上としたのは
これ未満では十分な効果が得られないからであり、例え
ばAI!、にZn、Sn、InなどをZnは0.2〜3
wt%、Sn、Inは0.01〜0.1wt%添加した
Af金合金適用できる。
なおこの犠牲層は全肉厚の1〜20%、より好ましくは
3〜20%の範囲でクラッドするのが良い。
またこのような合わせ材を多層にクラッドする場合は本
発明合金に係る芯材と犠牲層とは直接接している必要は
なく、犠牲層は芯材に対して50mv以上卑な電位を有
していれば良い。
さらに本発明に係るA1合金合わせ材の他の1つは、上
記A1合金を芯材とし、その片面もしくは両面に皮材を
クラッドし、さらにその上の片面もしくは両面にろう材
をクラッドして、耐食性とろう付は性を改善したもので
ある。この場合においても芯材と皮材および皮材とろう
材は前記したように中間層を設けて多層とすることもで
きる。
以上の本発明合金および合わせ材はフラックスろう付け
、不活性雰囲気ろう付けおよび真空ろう付は等いかなる
ろう付は工法用材料としても使用できる。さらにこれら
合金および合わせ材は常法により製造することができる
〔実施例〕
以下に本発明の一実施例について説明する。
実施例1 第3表に示す組成の合金をDC鋳造により厚さ70+m
e、巾300mの鋳塊を得た。これを片面3mづつ面側
し、600°Cで3時間均質化処理を施した後熱間圧延
、冷間圧延により1m厚さの板材とし、400°C2時
間の焼鈍処理を施し供試材とした。この供試材のろう付
は前における強度、延性を引張試験により、また成形性
をエリクセン値により評価した。さらに600°Cで5
分のろう付は加熱を行なった後の強度を引張試験により
評価した。この結果を第3表に併記した。
第3表より明らかなように本発明合金のN0. 1〜N
α4は本発明の組成範囲を外れる比較合金N025〜N
α8および従来合金に比べてろう付は前の延性、成形性
に優れている。例えば延性、成形性が本発明合金に比較
的近いNα6或いは1050合金はろう付は後の強度が
本発明合金より劣っている。逆にろう付は後の強度が本
発明合金に近いNα5および3003合金、或いは本発
明以上の強度を有する69Si合金はろう付は前の延性
、成形性において本発明合金より著しく劣る。このよう
に本発明合金は、ろう付は前の延性、成形性とろう付は
後の強度とのバランスにおいて優れていることが判る。
実施例2 第3表に示した本発明合金N0. 1および従来合金の
3003合金、69Si合金の厚さ70胴、巾300m
mの鋳塊を作製し、これを600’Cで3時間の均質化
処理後、片面3Mづつ固剤しその片面に皮材として70
72合金を、その反対面にろう材として4045合金を
それぞれ全板厚の10%(8mm)づつクラッドし熱間
圧延、冷間圧延によりIInIm厚さの板材とし、これ
に400°Cで2時間の焼鈍処理を施して供試材とした
。この供試材のろう付は前の強度および延性を引張試験
により、成形性をエリクセン値により測定した。またこ
の供試材を600℃で5分のN2ガス雰囲気中でフルオ
ロアルミン酸カリウム塩フランクス懸濁液を塗布して加
熱ろう付けを行なった後、強度を引張試験、耐食性をC
ASS試験500時間(4045合金面はシールし、7
072合金面から試験)の試験を行なった。この結果は
第4表に示す。
第4表から明らかなように本発明材料は比較材より、ろ
う付は前の延性、成形性において優れ、かつろう付は後
においては耐食性が同等のB材より強度が優れ、強度の
優れるC材より耐食性が優れていることが判る。
〔効果〕
以上に説明したように本発明によれば、ろう付は前の成
形加工性に優れ、複雑な形状の加工が可能であり、かつ
、ろう付は加熱後においても従来材料と同等以上の強度
と耐食性を有する熱交fA器用アルミニウム合金および
合わせ材が得られるもので工業上顕著な効果を奏するも
のである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Si0.1〜0.6wt%、Mg0.1〜0.3
    8wt%、Cu0.1〜1.5wt%、Ti0.001
    〜0.1wt%およびFe0.05〜1.5wt%、C
    r0.01〜0.4wt%、Zr0.01〜0.2wt
    %、BO.0001〜0.1wt%のいずれか1種また
    は2種以上を含み残部Alからなる熱交換器用アルミニ
    ウム合金。
  2. (2)Si0.1〜0.6wt%、Mg0.1〜0.3
    8wt%、Cu0.1〜1.5wt%、Ti0.001
    〜0.1wt%およびFe0.05〜1.5wt%、C
    r0.01〜0.4wt%、Zr0.01〜0.2wt
    %、BO.0001〜0.1wt%のいずれか1種また
    は2種以上を含み残部Alからなるアルミニウム合金を
    芯材とし、該芯材の片面もしくは両面にSi5wt%以
    上を含むアルミニウム合金ろう材または/および芯材よ
    りも50mv以上卑な電位を有するアルミニウム合金皮
    材をクラッドしてなる熱交換器用アルミニウム合金合わ
    せ材。
JP31976887A 1987-12-17 1987-12-17 熱交換器用アルミニウム合金および合わせ材 Pending JPH01162743A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04232222A (ja) * 1990-12-28 1992-08-20 Honda Motor Co Ltd 耐食性に優れたアルミニウム合金クラッド材

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59100251A (ja) * 1982-11-30 1984-06-09 Kobe Steel Ltd ろう付用高強度耐蝕アルミニウム合金
JPS59150052A (ja) * 1983-02-14 1984-08-28 Kobe Steel Ltd ろう付熱交換器用a1複合材料

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