JPH0210216B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、すぐれた高温耐サグ性、熱伝導
性、および犠牲陽極効果を有する熱交換器フイン
材に関するものである。 従来、一般に、例えば自動車のラジエータや、
空調機器などにはAl合金製熱交換器が広く使用
されている。 この熱交換器は、通常、Al合金の板材の片面
または両面にAl−Si系合金のろう材をクラツド
してなるブレージングシート、あるいはAl合金
の板材で構成されたフイン材を、Al合金の板材、
あるいはAl合金の板材の表面側にAl−Si系合金
のろう材をクラツドしてなるブレージングシート
から成形された管材に、真空中、不活性ガス中、
あるいはフラツクスを用いた大気中、580〜620℃
の温度で、ろう付けすることによつて製造されて
いる。 したがつて、熱交換器フイン材には、ろう付け
時におけるろう材の溶融温度以上の高温加熱に対
して変形しない十分な高温耐サグ性、ろう付け後
に良好な熱交換性能を発揮する高い熱伝導性、さ
らに管材をよく防食し、これに貫通孔にまで発展
する孔食を発生させないようにするための犠牲陽
極効果を具備することが要求されるが、従来提案
されている各種の熱交換器フイン材は、いずれも
これらの高温耐サグ性、熱伝導性、および犠牲陽
極効果のうちの少なくともいずれかの特性に劣る
のが現状である。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、高温耐サグ性、熱伝導性、および犠牲陽極効
果を具備した熱交換器フイン材を開発すべく研究
を行なつた結果、重量％で（以下％は重量％を示
す）、 Si：0.1〜0.8％、Zr：0.02〜0.2％、 Zn：0.3〜２％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Mn：0.1〜0.5％、Cr：0.05〜0.3％、 Mg：0.1〜1.5％、Cu：0.05〜0.7％、 のうちの１種または２種以上、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
成を有するAl合金の芯材の両面に、 Mg：0.1〜1.2％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
成を有するAl合金の皮材を0.005〜0.04mmの層厚
でクラツドしてなる３層複合板で熱交換器フイン
材を構成すると、この結果の熱交換器フイン材に
おいては、上記芯材によつてすぐれた高温耐サグ
性、犠牲陽極効果、および熱伝導性が確保され、
一方上記皮材によつて、熱交換器のろう付けによ
る製造に際して、上記芯材よりのZn蒸発が阻止
されて芯材のもつすぐれた犠牲陽極効果がろう付
け後も保持されるばかりでなく、皮材自体もすぐ
れた犠牲陽極効果を耐孔食性を具備することか
ら、ろう付け時にフイン形状に変化が起らず、か
つろう付け後もすぐれた熱伝導性と犠牲陽極効果
を発揮するようになるという知見を得たのであ
る。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に３層複合板を構成する芯材お
よび皮材の成分組成、並びに皮材の層厚を上記の
通りに限定した理由を説明する。 Ａ 芯 材 (a) SiおよびZr これらの成分は、Alと結合して素地中に
微細にして均一に分散析出するAl−Zr−Si
化合物を形成し、このAl−Zr−Si化合物に
は芯材の再結晶温度を上昇させる作用がある
ので、ろう付け加熱時に再結晶粒が粗大化す
るようになり、この粗大再結晶粒によつてろ
う付け時に変形が発生しないすぐれた高温耐
サグ性が確保され、さらに前記Al−Zr−Si
化合物はAl素地のもつすぐれた熱伝導性を
阻害しない性質をもつので、すぐれた熱伝導
性も保持されるようになるが、その含有量
が、それぞれSi：0.1％未満およびZr：0.02
％未満では所望の高温耐サグ性を確保するこ
とができず、一方Si：0.8％およびZr：0.2％
をそれぞれ越えて含有させると、前記Al−
Zr−Si化合物の量が多くなりすぎて熱伝導性
に低下傾向が現われるようになることから、
その含有量を、それぞれSi：0.1〜0.8％、
Zr：0.02〜0.2％と定めた。 (b) Zn Zn成分には、芯材を電気化学的に卑にし、
もつてフイン材が十分な犠牲陽極効果を発揮
して管材をよく防食する作用があるがその含
有量が0.3％未満では所望の犠牲陽極効果を
確保することができず、一方２％を越えて含
有させると、電気化学的に卑になり過ぎてし
まい、フイン材としての犠牲陽極効果が促進
され過ぎて、フイン材自体の腐食量が増大す
るようになることから、その含有量を0.3〜
２％と定めた。 (c) MnおよびCr これらの成分には、それぞれAlと結合し
てAl−Mn−Si化合物およびAl−Cr化合物を
形成し、素地中に微細均一に分散析出して、
特に上記Al−Zr−Si化合物との共存におい
て、再結晶粒の粗大化を一段と促進し、もつ
てフイン材の高温耐サグ性をより一層向上せ
しめる作用があるので、特にすぐれた高温耐
サグ性が要求される場合に必要に応じて含有
されるが、その含有量が、それぞれMn：0.1
％未満およびCr：0.05％未満では所望の高温
耐サグ性向上効果が得られず、一方Mn：0.5
％およびCr：0.3％をそれぞれ越えて含有さ
せると、熱伝導性が低下するようになること
から、その含有量を、Mn：0.1〜0.5％、
Cr：0.05〜0.3％と定めた。 (d) MgおよびCu これらの成分には、素地に固溶して、芯材
の強度を向上させる作用があるので、特にフ
イン材に高強度が要求される場合に必要に応
じて含有されるが、その含有量が、それぞれ
Mg：0.1％未満およびCu：0.05％未満では所
望の強度向上効果が得られず、一方Mg：1.5
％およびCu：0.7％をそれぞれ越えて含有さ
せると、再結晶粒の粗大化が阻害されるよう
になり、高温耐サグ性が劣化するようになる
ことから、その含有量を、それぞれMg：0.1
〜1.5％、Cu：0.05〜0.7％と定めた。 Ｂ 皮 材 (a) Mg Mg成分には、皮材をより電気化学的に卑
にし、もつてフイン材の犠牲陽極効果と耐孔
食性をより一段と向上させる作用があるが、
その含有量が0.1％未満では前記作用に所望
の向上効果が得られず、一方1.2％を越て含
有させると、加工性が劣化するようになるこ
とから、その含有量を0.1〜1.2％と定めた。 (b) 層 厚 上記の通り、皮材にはろう付け加熱時に芯
材よりのZn蒸発を抑制して、芯材中のZn含
有量の著しい低減を阻止し、もつて芯材のも
つすぐれた犠牲陽極効果を保持する作用があ
るほか、自身もすぐれた犠牲陽極効果と耐孔
食性を具備するが、その層厚が0.005mm未満
ではろう付へ加熱時に芯材より拡散したZn
が皮材表面にまで達し、皮材表面より比較的
多量のZn蒸発が起つて所望のZn蒸発抑制効
果を確保することができないので、0.005mm
以上の層厚にする必要があるが、その層厚は
0.04mmまでで十分であり、経済性を考慮し
て、その層厚を0.005〜0.04mmと定めた。 つぎに、この発明の熱交換器フイン材を実施例
により具体的に説明する。 通常の溶解鋳造法により、それぞれ第１表に示
される成分組成をもつた本発明芯材用Al合金１
〜24、従来フイン材用Al合金1′，2′、本発明皮材
用Al合金ａ，ｂ、管材用Al合金、および管材の
ろう材用Al合金を溶製し、鋳造して鋳塊とした。 ついで、この結果得られた各種のAl合金鋳塊
に熱間圧延を施して板厚：８mmの熱延板とし、さ
らに従来フイン材用Al合金1′，2′、本発明皮材用
Al合金ａ，ｂ、および管材のろう材用Al合金に
は冷間圧延を施して板厚：１mmの

【表】

【表】

【表】 冷延板とし、引続いて上記板厚：８mmの本発明芯
材用Al合金１〜24の熱延板の両面に、上記板
厚：１mmの本発明皮材用Al合金ａ，ｂの冷延板
をそれぞれ重ね合わせ、熱間圧延にてクラツドし
て板厚：２mmとし、さらにこれと、前記板厚：１
mmの従来フイン材用Al合金の冷延板に２℃/min
の昇温速度で加熱して温度：370℃に２時間保持
の中間焼鈍をはさみながら冷間圧延を繰り返し行
ない、最終冷間圧延率を30％とすることによつて
３層複合板からなる板厚：0.16mmを有する本発明
熱交換器フイン材１〜48（皮材の層厚：各0.016
mm）および単層板の従来熱交換器フイン材１，２
をそれぞれ製造した。また、板厚：８mmの管材用
Al合金の熱延板の片面には、上記板厚：１mmの
管材のろう材用Al合金を重ね合わせ、熱間圧延
にて板厚：２mmとし、さらに続いて上記条件の中
間焼鈍を行ないながら冷間圧延を施してブレージ
ングシートとしてなる板厚：0.4mmの管材を製造
した。

【表】

【表】

【表】 つぎに、この結果得られた本発明熱交換器フイ
ン材１〜48および従来熱交換器フイン材１，２に
ついて、高温耐サグ性試験、伝導性試験、および
犠牲陽極試験をそれぞれ行なつた。 まず、高温耐サグ性試験では、幅：30mm×長
さ：140mmの寸法をもつた試験片を切出し、この
試験片を、その長さの30mmがステンレス鋼台板か
ら水平に突き出るように固定し、この状態で、圧
力：10^-4torrの真空中、温度：620℃に５分間加
熱保持後の試験片の下方への垂下値（試験片先端
部の降下高さ）を測定した。 また、電導性試験では、上記高温耐サグ性試験
後の試験片の電導度を測定した。 さらに、犠牲陽極試験では、上記高温耐サグ性
試験後の試験片を用い、この試験片を１規定の食
塩水中に浸漬し、試験片に局部溶解が発生したと
きの電位（孔食電位）を飽和カロメル電極を基準
として測定した。また、さらに、犠牲陽極試験で
は、上記本発明熱交換器フイン材１〜48および従
来熱交換器フイン材１，２のそれぞれから幅：30
mm×長さ：50mmの試験片を、一方上記管材からは
幅：40mm×長さ：50mmの寸法をもつた試験片を切
出し、前記管材試験片をろう材面を上に水平に置
き、この上面中央部に長さ方向にそつて上記本発
明熱交換器フイン材１〜48および従来熱交換器フ
イン材１，２の試験片をそれぞれ垂直に立設し、
この状態で圧力：10^-4torrの真空中、温度：620
℃に５分間加熱して、これら両試験片をろう付け
し、ついで1ppmのCu⁺⁺イオンを含有する温度：
40℃の水道水中に30日間浸漬の水道水浸漬試験、
並びに30日間のCASS試験を行ない、それぞれ管
材用Al合金複合シートの表面に発生した孔食数
および最大孔食深さを測定した。これらの結果を
第２表に示した。 第２表に示される結果から、従来熱交換器フイ
ン材１は、すぐれた熱伝導性および犠牲陽極効果
をもつものの、高温耐サグ性に劣るものであり、
また従来熱交換器フイン材２は、高温耐サグ性、
熱伝導性、および犠牲陽極効果のいずれにも満足
する結果を示さないのに対して、本発明熱交換器
フイン材１〜48は、いずれもすぐれた高温耐サグ
性、熱伝導性、および犠牲陽極効果をすべて兼ね
備えていることが明らかである。 上述のように、この発明の熱交換器フイン材
は、すぐれた高温耐サグ性、熱伝導性、および犠
牲陽極効果を具備するので、熱交換器の製造上お
よび実用上きわめてすぐれた性能を発揮し、熱交
換器の著しく長期に亘つての使用を可能とするの
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Si：0.1〜0.8％、Zr：0.02〜0.2％、 Zn：0.3〜２％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成を有するAl合金の芯材の両面に、 Mg：0.1〜1.2％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成（以上重量％）を有するAl合金の皮材を0.005
   〜0.04mmの層厚でクラツドしてなる３層複合板で
   構成したことを特徴とする高温耐サグ性、熱伝導
   性、および犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器フイ
   ン材。 ２ Si：0.1〜0.8％、Zr：0.02〜0.2％、 Zn：0.3〜２％、 を含有し、さらに、 Mn：0.1〜0.5％、Cr：0.05〜0.3％、 のうちの１種または２種、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成を有するAl合金の芯材の両面に、 Mg：0.1〜1.2％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成（以上重量％）を有するAl合金の皮材を0.005
   〜0.04mmの層厚でクラツドしてなる３層複合板で
   構成したことを特徴とする高温耐サグ性、熱伝導
   性、および犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器フイ
   ン材。 ３ Si：0.1〜0.8％、Zr：0.02〜0.2％、 Zn：0.3〜２％、 を含有し、さらに、 Mg：0.1〜1.5％、Cu：0.05〜0.7％、 のうちの１種または２種、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成を有するAl合金の芯材の両面に、 Mg：0.1〜1.2％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成（以上重量％）を有するAl合金の皮材を0.005
   〜0.04mmの層厚でクラツドしてなる３層複合板で
   構成したことを特徴とする高温耐サグ性、熱伝導
   性、および犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器フイ
   ン材。 ４ Si：0.1〜0.8％、Zr：0.02〜0.2％、 Zn：0.3〜２％、 を含有し、さらに、 Mn：0.1〜0.5％、Cr：0.05〜0.3％、 のうちの１種または２種と、 Mg：0.1〜1.5％、Cu：0.05〜0.7％、 のうちの１種または２種、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成を有するAl合金の芯材の両面に、 Mg：0.1〜1.2％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
   成（以上重量％）を有するAl合金の皮材を0.005
   〜0.04mmの層厚でクラツドしてなる３層複合板で
   構成したことを特徴とする高温耐サグ性、熱伝導
   性、および犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器フイ
   ン材。