JPH01198455A - 耐垂下性防食用フイン材の製造方法 - 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） 本発明は耐垂下性に優れた陰極防食用フィン材の製造方
法に関する。

（従来の技術） 一般にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる自動
車のラジェター、ヒーター及びクーラー用コンデンサー
、エバポレーターなどの熱交換器は表面にアルミニウム
ろうをクラッドしたクーリングチューブと放熱用のアル
ミニウムフィンとを組合わせて、真空ブレージング法に
よるろう骨接合で製造されている。

このようにして作られる熱交換器は、厳しい腐食環境で
の使用を考慮して、フィン材にその電位をチューブに比
べて適当に低くするような元素を添加することにより得
られる陰極防食効果を利用してチューブの耐食性を向上
させる方法がとられている。例えばその−例として陰極
防食用材料の添加元素としてｚｎを含むＡｌ　−Ｍｎ系
合金が実用化されており、又このような７．ｎ入りのフ
ィン材の欠点である真空ブレージング中のｚｎ蒸発によ
る陰極防食効果の劣化を防ぐためにｚｎに加えてＣａを
添加したフィン材も開発されてきた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ｚｎ、Ｃａを含有する陰極防食用フィン
材は近年の薄肉化傾向に対応して薄肉化すると、ろう付
時の高温（６００℃前後）において強度が低下し、耐垂
下性が劣化していわゆる座屈により変形するため、良好
なろう付性を確保できないなどの問題がしばしば発生し
た。従って、このような高温における変形のない材料が
要望されている。

本発明はろう付時の高温変形の生じない耐垂下性に優れ
た陰極防食用フィン材の製造方法を提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは従来の技術の欠点に鑑み種々研究を重ねた
結果、下記のような知見を得た。

すなわちアルミニウム合金フィン材の高温における座屈
は、一つにはその材料の融点が低いことに起因する。こ
れは高温強度の問題であり、例えば鉄や銅など、融点の
高い材料は高温強度が高いためその材料中の組織状態が
いかなるものであろうと高温での座屈による耐垂下性の
低下は生じない。従って強度向上のために、アルミニウ
ムにいろいろな合金元素を添加してもその結果その材料
の融点が下がれば、ろう付時の高温（約６００℃前後）
状態では著しく強度が低下し垂下は避けられない。融点
（固相線の温度）が約６２０℃より低下すると、著しい
垂下がおこり、目的のフィン材として不適となる。

次に約６２０℃以上の融点であってもそれのみでは完全
な垂下防止はできない。本発明者等は上記の融点条件に
加えて、ろう付加熱前の歪量が太き（なると垂下しやす
くなることを見いだした。

一般に高歪材料はど転移密度が高いため、低温にしてお
いても転位を通した空孔の拡散等が起こりやすく加工組
織から再結晶組織となる際に起こる。

結晶粒界の移動が起こりやすく、この結晶粒界の移動に
伴って、その粒界面積が多いほど変形が起こりやすい。

この現象は再結晶温度が３５０”Ｃより低いときに著し
い。本発明者等は更にこの比較的低温域（２５０〜４５
０”（：）における垂下機構のほかに、もう一つ高温域
における垂下機構があることを見いだした。これは高温
域（５５０”Ｃ〜６００℃）ですでに再結晶が完了した
後でも起こる現象で、このときの垂下量は、ろう付加熱
中の再結晶粒径が３００μｍより小さい場合に著しく、
再結晶粒径が３００μｍ以上であればその垂下量はかな
り小さかった。このことは非常に高温で。

しかも転位があまり存在しない状態で起こることから拡
散クリープの一種によるものと考えられる。

拡散クリープは転位とは関係なく結晶粒の面の間で拡散
によって物質が移動することによって変形そのものが生
ずるという現象で、従って各結晶粒径が小さいものほど
、また亜粒界が残っていれば亜結晶の粒径が小さいもの
ほど変形しやすいことになり、実際の現象とよく一致す
る。

本発明はこれらの知見に基づいてなされたものである。

すなわち本発明はＭ＋ｎ０．２〜１．５重量％（以下合
金組成における重量％を単に％と記す）、７．ｎｏ、２
〜２．０％、ＣａＯ００５〜０．５％、ｓｉｏ、０５〜
０．６％、Ｆｅ０．６％以下を含有し、残部Ａノと不可
避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金を卿質
化処理、熱間圧延及び冷間圧延後昇温速度４００℃／　
ｈ　ｒ以下で昇温して３５ｏ〜４５゜℃の温度において
中間焼鈍後、５０％以下の最終冷間圧延率で冷間加工を
施すことを特徴とする耐垂下性陰極防食用フィン材の製
造方法を提供するものである。

次に本発明の詳細な説明する。

本発明に使用するアルミニウム合金の成分及び成分組成
を選定及び限定した理由は次の通りである。

Ｍｎ含有量は０．２〜１．５％とする。ＭｎはＡＪ″−
Ｍｎ系及びＡ１１−Ｍｎ−８ｉ系その他微細な金属間化
合物を形成し、ろう付加熱時の再結晶温度を上げたり、
中間焼鈍後の再結晶粒径を太き（する効果があるほか、
高温強度を向上させる作用がある。

しかし、Ｍｎ含有量が０．２％未満では十分な効果が得
られず、１．５％を越えて含有させた場合はより一層の
向上効果は期待できない。尚、耐垂下性とともに、高い
熱交特性を得るためには、フィン材の熱伝導性（導電率
）を改善するため１、Ｍｎ含有量は、０．２〜０．６％
程度にするのがよい。

ｚｎ含有量は０．２〜２．０％とする。Ｚｎはその添加
によってアルミニウム合金の電位を下げる効果があり、
陰極防食に使用する犠牲陽極材として適している。しか
しｚｎ含有量が０．２％未満では効果が小さく、一方礼
Ｏ％を越えて含有させても一層の向上効果は期待できな
い。

Ｃａ含有量は０．０５〜０．５％とする。Ｃａはアルミ
ニウムを合金化すると、ｚｎと同様にその電位を下げ、
犠牲陽極材としての効果を示し、真空ブレージングによ
り蒸発して炉を汚染することがなく、又ｚｎと共存させ
ると表面層にＣａの酸化層を作りｚｎの蒸発も抑制する
効果がある。しかしＣａ含有量が０．０５％未満では陰
極防食効果を発揮する程、電位が十分に低くならず、一
方０．５％を越えて含有させてもより一層の向上効果が
期待できない。

Ｓｉ含有量は０．０５〜０．６％とする。ＳｉはＡｌ！
−Ｍｎ系やＡｌ　−Ｚｒ系の微細化合物の析出を促進さ
せる作用があり再結晶粒径を大きくしたり、高温強度を
高める効果がある。しかしＳｉ含有量が０．０５％未満
では効果が得られず、一方０．６％を越えて含有させる
と融点が下がり耐垂下性が劣化する。

Ｆｅ含有量は０．６％以下とする。ＦｅはＡｌ　−Ｍｎ
物によって再結晶温度を低下させ、再結晶粒径も小さく
して、耐垂下性を劣化させる。

本発明において使用されるアルミニウム合金中に含まれ
る不純物としては通常市販されているアルミニウム地金
に含まれる不純物程度であれば本発明の目的を損なうも
のではない。例えばＮｉ０００５％以下、Ｍｇ０．０５
％以下、Ｃｒｙ、０５％以下、その他の微量不純物の合
計が００１５％以下であれば、特に問題はない。

本発明において使用されるアルミニウム合金は上述の合
金組成によって、融点６２０℃以上にできる。融点を６
２０℃以上とするのは、真空プレーシングにおいて約６
００℃前後に加熱されるため、融点の低い素材は高温に
おける強度が著しく低下し、耐垂下性が著しく劣化する
からである。

アルミニウム合金の融点を６２０℃以上にすることは常
法に従い組成配合の適切な選択によりこれを達成するこ
とができる。

次ノ本発明におけるアルミニウム合金材の加工工程につ
いて説明する。

始めに上述の組成と融点を有するアルミニウム合金は、
常法により溶解鋳造され鋳塊とされる。

次にこの鋳塊に均質化処理、熱間圧延を施すが、この条
件等は格別限定されず常法に準じて設定すればよい。熱
間圧延後は冷間圧延に移るが、熱間圧延での材料間の析
出組織のばらつきが懸念される場合には熱間圧延後に焼
鈍を施してもよいが通常は必要ない。熱間圧延に続く冷
間圧延においても条件は常法に準じて設定すればよい。

均質化処理、熱間圧延及び冷間圧延処理後、本発明にお
いては昇温速度４００℃／　ｈ　ｒ以下で加熱昇温して
３５０〜４５０℃の温度において中間焼鈍した後、５０
％以下の最終冷間圧延率で冷間加工を施す。これら条件
の限定理由は次の通りである。

中間焼鈍加熱の昇温速度は４００℃／　ｈ　ｒ以下とす
る。昇温速度が４００℃／ｈｒを越えると、再結晶後に
析出が起こる結果となり、微細析出物による結晶粒の粗
大化が期待できないばかりでなく、析出前の歪がないこ
とから微細な析出物の量が減少することに基づいて最終
冷延板における再結晶終了温度も３５０℃より低くなり
耐垂下性が悪くなる。

中間焼鈍の温度は３５０〜４５０℃とする。焼鈍温度が
３５０℃未満では、合金元素の拡散速度が遅く充分な析
出が期待できず、一方４５０℃を越えると合金元素の固
溶量が大きくなり析出量が減少する。中間焼鈍処理時間
は特に限定しないが、４時間程度が好ましい。この中間
焼鈍は、最終冷延前に施せば充分であるが、必要に応じ
て２回以上の中間焼鈍を入れても何らさしつかえない。

中間焼鈍に続（最終冷間加工における圧延率は５０％以
下とする。圧延率が５０％を越えると、ろう付加熱時の
再結晶温度が３５０℃より低（なるのと同時に、再結晶
粒径が３００μｍ未満となリ、耐垂下性が著しく劣化す
る。

（実施例） 次の本発明を実施例に基づき更に詳細に説明する。

実施例 第１表に示すＩ〜■の組成をもつアルミニウム合金を常
法により鋳造し、各鋳塊な第２表に示すＡ−Ｈの工程条
件に従って加工処理してフィン材試料２８種を作製した
。この実験において、各合金の融点は熱分析で固相線温
度を測定し、それを融点として求めた。結果を第１表に
示す。

次に上記のようにして得られたフィン材について垂下試
験を行うと共に再結晶温度、再結晶粒径及び垂下試験後
のｚｎ残留比の試験に供した。得られた試験結果を第３
表に示す。

（１）垂下試験 垂下試験はフィン材から幅２２０、長さ６０ｍの試料（
１）を作成しこれを第１図（イ）のように台（２）上に
固定具（３）を用いて長さ５０關の片持ちで保持し、１
、　ＯＸ　１０”’　Ｔｏｒｒ真空中で３０分で昇温し
て６００℃の温度に１０分間加熱して、加熱後の供試材
の先端部との距離を第１図（ロ）に示すように垂下量と
して測定した。この垂下量は小さい程優れているもので
ある。

垂下試験後のｚｎ残留比は、垂下試験後に試験片を全量
溶解し化学分析でｚｎ量を測定し、垂下試験前のｚｎ量
（すなわちｚｎ成分量）との比の百分率で表したもので
ある。

（１１）再結晶温度及び再結晶粒径 再結晶温度は、再結晶終了温度のことであり、これはろ
う付のための昇温過程において完全に再。

結晶が終了する温度を意味する。再結晶温度は試料を各
温度に投入して１０分間加熱した場合の軟化曲線より求
めた。又この時の結晶粒径は、王水によるマクロエツチ
ングによって現出された結晶粒を、平均粒径３００μｍ
の基準ザンプルと比較することによって調べ、これより
大きい場合にはＯ印、小さい場合にはＸ印とした。

第　　３　　表 第３表から明らかなように、本発明方法により得られた
アルミニウム合金フィン材（実験隘１〜１５）は真空高
温下における垂下量は小さ（、ｚｎ残留比も高く耐垂下
性及び陰極防食性に優れる。

これに対し比較例の試料は再結晶温度が低く、再結晶粒
径も小さく、垂下量が大きく耐垂下性に劣り、又７．ｎ
残留比が少ないものもある。

（発明の効果） 本発明によれば、耐垂下性の優れた陰極防食効果を有す
るブレージング用フィン材を製造することができる。従
って、本発明方法によれば、真空ブレージング法により
製造される熱交換器のフィンの一層の薄肉化が可能であ
り、熱交換器の軽量化、コストダウンが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐垂下性を評価するための垂下性試験方法の説
明図である。 符号の説明

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｍｎ０．２〜１．５％、Ｚｎ０．２〜２．０％、Ｃａ
   ０．０５〜０．５％、Ｓｉ０．０５〜０．６％、Ｆｅ０
   ．６％以下を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる
   組成（以上重量％）を有するアルミニウム合金を、均質
   化処理、熱間圧延及び冷間圧延後昇温速度４００℃／ｈ
   ｒ以下で昇温して３５０〜４５０℃の温度において中間
   焼鈍した後、５０％以下の冷間圧延率で最終冷間加工を
   施すことを特徴とする耐垂下性防食用フイン材の製造方
   法。