JPH01176046A - アルミニウム合金ブレージングシート - Google Patents

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） 本発明はアルミニウム合金プレージングシートに関し、
より詳しくは自動車などの熱交換器用として好適な成形
性、ろう付性、耐孔食性、熱伝導性に優れたアルミニウ
ム合金プレージングシートに関する。

（従来の技術） 従来、自動車用のアルミニウム合金製熱交換器のうちで
、オイルクーラー、インタークーラー、カーエアコンの
エバポレーター等は例えば第１図に示すような積層型構
造のものが用いられている。第１図（イ）及び（ロ）は
積層型エバポレーターのそれぞれ正面図及び斜視（一部
省略）図である。図において、符号１０はエバポレータ
ーを示し、このエバポレーター１０は冷媒通路を形成す
るようプレス成形したプレージングシートからなるタン
クプレート（１１）、（１１）・・・を積層し、その間
に熱交換をよくするためコルゲートしたフィン材（１２
）、（１２）・・・をはさんで組立て、真空ろう付で接
合される。

通常、このタンクプレート（１１）にはＪＩＳ３００３
．３００５等の３０００系アルミニウム合金を芯材とし
、その両面にＪＩＳ　　４００４．４１０４合金等のろ
う材をクラッド（片面クラッド率１０〜１５％）した板
厚０．５〜１．２ｍ膿のアルミニウム合金プレージング
シートが用いられる。また、フィン材（１２）としては
ＪＩＳｌ　０００系、３０００系等のアルミニウム材又
はアルミニウム合金材が板厚０．１〜０．３ｍｍで使用
されている。

これら積層型の熱交換器は外部からの腐食に対する保護
のためフィン材としてその電位を卑にするＳｎ、Ｚｎ等
を含んだ犠牲陽極材料を用い、冷媒通路を形成するプレ
ージンクシートを防食している。

ところで最近、自動車熱交換器の軽量化が図られており
、従来材よりも薄肉化が可能な高強度材、耐食材の開発
が要望されている。その対策の１つとしてＡ　ｌ　−Ｍ
　ｎ　−Ｃｕ糸芯材のプレージングシートが用いられて
いる。これはＪＩＳ３００３合金にＣｕを添加し、強度
向上させるとともに芯材電位を責にすることでフィンの
防食効果を向上させるものである。

一方、軽量化の方策として、上記のように使用材料の薄
肉化を図るのではなく、熱交換器の構造を変える方法が
あり、例えば第２図及び第３図に示すようなタンクプレ
ートを用いた積層エバポレーターも開発されている。

第２図のタンクプレート２１においてタンク部が２２ａ
、２２ｂに分割されており、プレージングシートにおい
てタンク部２２ａ、２２ｂ等のプレス成形性が特に要求
される。

第３図（イ）は第２図に示すようなタンクプレートを使
用したエバポレーターコア３１を模式的に示す側面図、
同図（ロ）はその斜視図である。同図においてプレージ
ングシートからなるタンクプレートを用いたコア３１は
、パーティション３２によって分画された上下２室３３
及び３４からなり、さらに各室は第３図（ロ）に示すよ
うに左右２室３３ａ、３３ｂ及び３４ａ、３４ｂに分割
されており、入口３５から導入された冷媒は下室３３の
左右の両室３３ａ、３３ｂを順次通ったのち矢印ａに示
すように上室３４に入り同様に左右の２室を通ったのち
、出口３６より排出される。第３図（ロ）において点線
の矢印は下室の冷媒の流れを、実線の矢印は上室の冷媒
の流れを示す。同図の場合においてもプレージングシー
トは薄膜化されるが、従来のプレージングシートより高
い強度と成形性が要求される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来使用されてきたＪＩＳ３００３合金
を芯材とするプレージングシートはろう付加熱により０
材強度１１〜１２ｋｇｆ／ｍｍ″を示すにすぎず、積層
エバポレーター等では薄肉化の限界にきている。

一方、Ａ文−Ｍ　ｎ　−Ｃｕ系合金を芯材とするプレー
ジングシートは０材強度は１４〜１５ｋｇｆ／ｍｍ″を
示すものの、プレス成形の際に必要な伸びが２０〜３０
％（３００３００３合金〜３５％）と小さく、タンクプ
レート設計上の自由度が小さい。

また、冷媒通路を形成するプレージングシートの熱伝導
性は３００３００３合金とするプレージングシートでは
不十分であり、１０５０．１１００合金を芯材とするプ
レージングシートの使用も考えられるがこれらは０材強
度が低く（７〜８ｋ　ｇ　ｆ　／ｍｒｎ”）　、電位も
３００３００３合金２０ｍ　Ｖ　）と比較して卑（−７
８０〜−７４０ｍ　Ｖ　）であり、フィンの防食効果が
低下することなどから実用には至っていない。

さらに、第２図及び第３図に示すような構造のタンクプ
レートを用いたエバポレーターは冷媒通路かより複雑で
あるため、これに使用するプレージングシートは上記の
薄肉化時の強度、熱伝導性に加えてさらに成形性の向上
が必要である。

したがって本発明の目的は、熱交換器の冷媒通路（コア
）形成用として複雑形状のプレス成形を可能とし、熱交
換器の構造面からの熱交換性能向上を図るとともに、ろ
う付性、耐孔食性は従来材以上の性能を維持しつつ、さ
らに冷媒通路構成材の熱伝導性の向上を図ることで熱交
換器の軽量化を実現することができるアルミニウム合金
プレージングシートを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は上記の問題点を解決するため、鋭意研究を続
けた結果、Ｃｕを所定量含有し、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｉなら
びにＭｇ、Ｃｒ、Ｚｒ及びＴｉの含有量を規制したアル
ミニウム合金を芯材とし、かつその芯材の結晶粒度を一
定範囲内にしたプレージングシートが上記目的に満足し
うろことを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、Ｍｎ０．５重量％（以下単に％と記
す）以下、Ｃｕ　０．１〜０．８％、Ｆｅ０．２％以下
、Ｓｉ０．１５％以下を含み、さらにＭｇ０．３％以下
、Ｃｒ０．３％以下、Ｚｒｏｊ％以下、Ｔｉ００３％以
下のうち１種以上を合計０．３％以下含有し、残部がＡ
ｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金を芯材とし
、該芯材のアルミニウム合金中の結晶粒度を４０〜４０
０μｍとしたことを特徴とするアルミニウム合金プレー
ジングシートを提供するものである。

本発明のプレージングシートの芯材に用いられるアルミ
ニウム合金に含有される各成分の作用及びその添加量を
限定した理由は次の通りである。

Ｍｎ添加量は０．５％以下とする。Ｍｎは強度及び耐孔
食性を向上させ、芯材の電位を責にするが、Ｍｎ添加量
が０．５％を越えるとプレス成形性及び熱伝導性能が低
下する。

Ｃｕ添加量は０．１〜０．８％とする。Ｃｕは強度及び
耐孔食性を向上させる。また芯材の電位を責にする効果
はＭｎ以上である。しかしＣｕ添加量が０．．３％未満
では電位資化及び耐孔食性向上の効果はなく、０．８％
を越えると熱伝導性能も低下するとともにプレス成形性
も低下する。

Ｆｅ添加量はグレンサイズコントロールのため０．２％
以下に規制する。Ｆｅ添加量が０．２％を越えると耐孔
食性を低下させ、グレンサイズも小さくなり、ろう材の
芯材中への拡散が大きくなり、ろう付性を低下させる。

Ｓｉ添加量は０．１５％以下とする。Ｓｉ添加量が０．
１５％を越えるとカソードとして働き耐孔食性を低下さ
せる。

Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｒ及びＴｉの添加量はそれぞれ０．３％
以下とし、かつこの４種元素の合計添加量も０．３％以
下とする。Ｍｇ、Ｃｒは芯材の強度を向上させ、Ｚｒ、
Ｔｉは０材の結晶粒を断面でＬ（圧延）方向に層状に伸
びた形態として耐孔食性を向上させる。しかし、各元素
それぞれ単独の場合の添加量及び合計添加量が０．３％
を越えると加工性及び熱伝導性を低下させる。またＭｇ
添加量か０．３％を越えるとろう材の芯材中への拡散を
促進し、ろう付性を低下させる。

次に本発明のプレージングシートの芯材の結晶粒度は４
０〜４００μｍとする。結晶粒度をこの範囲内にするこ
とにより成形性、ろう付性、耐孔食性のバランスを達成
できる。すなわち、結晶粒度４０ｇｍ未満では成形性は
優れるがろう材の芯材への拡散が大となり、ろう付性が
低下する。結晶粒度が４００μｍを越えるとろう付性、
耐孔食性は優れるが成形時に肌荒れ等を生じ、寸法精度
の低下をきたす。

本発明のプレージングシートの芯材の結晶粒度の調整は
常法（例えばソーキング温度、時間のコントロール等）
により行うことかできる。

本発明のプレージングシートに用いられるろう材は特に
限定されず、通常用いられるろう材（真空ロウ付用のＪ
ＩＳ　　４００４．４１０４（７）ほか各種フラックス
ろう材用ＪＩＳ　　４３４３．４０４５等）を使用する
ことができる。また本発明のプレージングシートの製造
は上記の芯材の組成及び結晶粒度調整を除き特に限定さ
れず、常法に従って行うことかできる。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。

実施例１ 第１表に示す組成のアルミニウム合金を芯材とし、その
両面にＪＩＳ　　４００４合金ろう材をクラッド（片面
クラツド率１０％）したプレージングシートを常法によ
り作製した。これらのプレージングシートの最終板厚は
０．６ｍ組調質はＯ材である。

得られた調質Ｏ材プレージングシートの芯材の結晶粒度
を測定した。その結果を第１表に示す。なお、結晶粒度
はソーキング温度を４８０〜６００℃の範囲で変化させ
ることにより調整した。

次に得られたプレージングシートのＯ材強度、エリクセ
ン値を測定するとともに、５ｘｉｏ−５Ｔｏｒｒの真空
度で６００℃に３分間加熱してコルゲートフィン材との
真空ろう付を行い、キャス試験による耐孔食性評価及び
導電率測定を行った。

また、下記に示す間隙充填試験によりろう付性を試験し
た。結果を第２表に示す。

［間隙充填試験］ 第４図は間隙充填試験の説明図であり、同図において符
号（４１）は試料プレージングシート、（４２）はあて
板、（４３）はスペーサーである。試験は図に示すよう
に試料プレージンクシー）−（４１）を垂直においたあ
て板（４２）の上に乗せ、その間に直径３■のスペーサ
ー（４３）をプレージングシート（４１）の１方の縁か
ら５０ｍ１１の位置に挿入し、そのまま６００°Ｃで３
分間加熱ろう付する。冷却後、プレージングシート（４
１）とあて板（４２）のろう付された長さを測定し、間
隙充填長さとして示す。この長さが長い方がろう材の芯
材中への拡散か少なく、ろう付性か良好と判定される。

第２表から明らかなように、本発明のアルミニウム合金
プレージングシート（試料Ｎｏ、１〜９）は０材強度が
高く、エリクセン値は１０ｍｍ以上で成形性が従来のＪ
ＩＳ　　３００３合金使用例（試料Ｎｏ、２０）より優
れ、孔食深さはろう材層が犠牲層として作用し、芯材の
Ｓｉ拡散層までの深さで止っていて耐孔食性が良好であ
る。さらにｌＡＣ３による導電率も４３％以上で優れて
いる。また間隙充填長さも２５ｍｍ以上でろう付性にも
優れている。これに対し、比較例（試料Ｎｏ。

１０〜１９）はろう付性、成形性、０材強度、耐孔食性
、導電率の何れかの品質において劣っている。

（発明の効果） このように、本発明によれば成形性、耐孔食性、ろう付
性に優れ、熱交換性能を向上させるアルミニウム合金プ
レージングシートが提供される。本発明によれば複雑形
状のコアの製造が可能となり、コアの耐圧強度の向上を
図ることができ、コアの小型、軽量化が達成され、コス
トの低減が可能となる。したがって本発明のアルミニウ
ム合金プレージングシートにより薄肉化、複雑形状化さ
れた積層型熱交換器の製造が可能となり、熱交換器の小
型化、軽量化及び製造コストの低減に効果が奏せられる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）及び（ロ）は積層型エバポレーターのそれ
ぞれ正面図及び斜視図であり、第２図は新型エバポレー
ターに使用されるタンクプレートの斜視図、第３図（イ
）、（ロ）は新型エバポレータのそれぞれ側面図及び斜
視図である。第４図は間隙充填長さ試験の説明図である
。 符号の説明 １０・・・エバポレーター １１．２１・・・タンクプレート ３１・・・新型エバポレーターコア １２・・・フィン 第　　１　　図 （イ）　　　　　　　　　　　　　（ロ）第　　２　　
図 第３図 （イ〕 （ロ） 第　　４　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｍｎ０．５％以下、Ｃｕ０．１〜０．８％、Ｆｅ０．
   ２％以下、Ｓｉ０．１５％以下を含み、さらにＭｇ０．
   ３％以下、Ｃｒ０．３％以下、Ｚｒ０．３％以下、Ｔｉ
   ０．３％以下のうち１種以上を合計０．３％（以上重量
   ％）以下含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるア
   ルミニウム合金を芯材とし、該芯材のアルミニウム合金
   中の結晶粒度を４０〜４００μｍとしたことを特徴とす
   るアルミニウム合金ブレージングシート。