JPH02104643A

JPH02104643A - ブレージング用アルミニウム薄板の製造方法

Info

Publication number: JPH02104643A
Application number: JP21200189A
Authority: JP
Inventors: Takenobu Dokou; 武宜土公; Shigenori Asami; 浅見　重則; Motoyoshi Yamaguchi; 山口　元由
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1989-08-17
Filing date: 1989-08-17
Publication date: 1990-04-17

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、耐高温座屈性に優れたアルミニウム合金合せ
材（プレージングシート）の製造方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、自動車クーラー用コンデンサー、エバポレーター
などのアルミニウム合金からなる熱交換器は、押出多穴
チューブとコルゲートフィンから構成されている。

一般にこのような押出多穴チューブにはＪＩＳＡ　１０
５０　［９９，５ｗｔ％以上のＡｌ（以下−ｔ％を単に
％と略記する）］やＡ３００３　（ＡＩｌ−０，１５％
Ｃｕ−１，１％Ｍｎ）合金が用いられ、コルゲートフィ
ンニはＡ３００３あるいはＡ３２０３（Ａｆｆｉ−１，
１％Ｍｎ）合金を芯材とし、これの両面にＡｚ−ｓｉ系
合金、例えばＡ４３４３　（Ａｆｆｉ−７，５％Ｓｉ）
やＡ４００４　（Ａｆｆｉ−１０％　Ｓ　ｉ　−１，５
％Ｍｇ）がクラッドされた、いわゆるプレージングシー
トが用いられている。

ろう材のクラツド率は片面につき５〜１３％が標準で、
全板厚は０．１６閣が最も一般的に用いられている。

これらの熱交換器の製造は、一般に、５９０〜６２０℃
の温度に数分過熱して接合する、いわゆるブレージング
法で行われるが、この場合、ろう材表面の酸化皮膜を破
壊し、ろうの流動を促進させるため、フラックスを用い
るファーネスブレージング法や、ろう材中のＭｇ蒸発効
果（ゲッター作用）を利用する真空ブレージング法が主
として実用化されている。

ところで、上記熱交換器の製造コストを安（する１つの
手段として、素材の軽薄短小化、すなわちこの場合には
チューブ肉厚の薄肉化と、フィンの薄肉化が考えられる
。前者については当初１〜１．２■程度の肉厚のものが
使用されていたが、その後の研究の成果で、現在では０
，５〜０．６鴫程度まで薄肉化されたチューブが実用化
されるようになってきた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしフィンの薄肉化は旧態依然のまま０．１６ｔｘｍ
〜０．２　ｍであり、最小０．１６閣から変化していな
い。

これは前述したように熱交換器を製造するに当り、５９
０〜６２０°Ｃの高温で加熱するので、フィンの表面に
クランドされているろうが溶融し、それが芯材の方まで
拡散することによって、フィンの高温強度が低下し、そ
の結果フィンがつぶれる現象、いわゆる座屈が起りやす
いからである。すなわち従来のプレージングシートはこ
のような薄肉化の点では満足しうるちのでなかった。

本発明はかかる従来の欠点に迄み種々研究を行った結果
、高温度のブレージングによりフィンの潰れが生じ難い
耐高温座屈性に優れたアルミニウム合金薄板の製造方法
を見い出したものである。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは上記問題点を解決するため種々検討を重ね
た結果、Ｍｎ、Ｃｕを所定量含有しＦｅ、Ｓｌの量を規
制したアルミニウム合金を芯材とし、Ａｊ！−３ｔ系あ
るいはＡｌ−３ｉ　−Ｍｇ系ろう材を皮材として被覆し
た合せ材を加工する場合、熱間圧延終了後、直ちに、あ
るいは冷間圧延を行った後に焼鈍を行うが、耐高温座屈
性を向上させるためには、少なくとも２回以上の中間焼
鈍が必要であること、さらに、それらの焼鈍のうち最終
２回の中間焼鈍については冷間圧延率も重要であること
を知見し、詳細な検討を行った。その結果、合金組成に
よって冷間圧延、焼鈍工程に関して圧延率をある条件で
制御することが必要なことを見出した０本発明はこの知
見に基づきなされるに至ったものである。

すなわち本発明はＭ　ｎｏ、６〜２．０％、Ｆｅ０．３
％以下、３１０．６％以下、Ｃｕ０．０５％を越え０．
２％以下を含有し、残部Ａｌ（以上ｗｔ％）よりなるア
ルミニウム合金を芯材とし、Ａｆｆｉ−Ｓ　ｉ系もしく
はＡｌ−３１−Ｍｇ系ろう材を皮材とした合せ材の製造
において、（イ）加熱処理もしくは均質化処理を施した合せ材を熱
間圧延し、（ロ）熱間圧延以降の工程で少なくとも２回以上の中間
焼鈍を行い、（ハ）最後から２番目の中間焼鈍から最終中間焼鈍まで
の冷間圧延率Ｒ１（％）と最終の中間焼鈍から最終板厚
までの冷間圧延率Ｒｚ（％）が、１０≦Ｒ１≦４０．１０≦Ｒ，≦６０および２５≦ＲＩ　＋　Ｒｚの関係を満足するよう冷間圧延を行う二安ことを特徴と
するブレージング用アルミニウム薄板の製造方法である
。

次に本発明のフィン材の芯材に用いられるアルミ三つム
合金組成における各成分の作用を説明する。

Ｍｎは合金の強度を向上させるとともに、Ａ２−Ｍｎ−
ＦｅあるいはＡｌ−Ｍｎ−３ｉ系の微細な析出物を生じ
、再結晶粒を粗大化させ、ブレージング時の高温加熱の
際の耐高温座屈性を向上させる働きを持つ、その量が０
．６％未満では、その効果が小さく、２．０％を越えて
添加した場合は巨大晶出物が生じやすく、フィン材とし
ての成形性が悪くなる。

Ｆｅは、Ａ２、Ｍｎとの共存によってＡｎ−Ｍｎ−Ｆｅ
系の析出物を生じ、再結晶粒を粗大化させブレージング
時の高温加熱の際の耐高温座屈性を向上させるが、０．
３％を越えると晶出物の量が増え、再結晶の核サイトと
して働くため、再結晶粒が触細化し、逆に耐高温座屈性
を悪化させる。

Ｓｉは、Ａｌ−Ｍｎ−３ｉ系の微細な析出物を生じ、再
結晶粒を粗大化させ、ブレージング時の高温加熱の際の
耐高温座屈性を向上させる働きを持つが、０．６％を越
えると晶出物の量が増え再結晶粒が微細化し、耐高温座
屈性を悪化させる。

Ｃｕはフィンの押出チューブに対する電位を責にするた
め従来は添加は好ましくない元素と考えられていた。し
かし本発明者らがさまざまな検討を行った結果、Ｆｅの
添加量を０．３％以下に制限した場合、Ｃｕの添加は耐
高温座屈性を向上させるのに有効な働きを示すことを見
出した。そして、例えば特開昭６０−２１１０５６号に
示されているＣｕ添加を行っていない合金と比べ、その
耐高温座屈の挙動は異なっており、それゆえ最後から２
番目の中間焼鈍から最終中間焼鈍までの冷間圧延率およ
び最終冷間圧延率の範囲や、中間焼鈍の回数の設定が異
なったものとなる。これは、Ｆｅ添加量の少ない場合、
鋳造時にＣｕはＡｌ−Ｆｅ−Ｃｕ系の晶出物となる量が
少なく、その多くはマトリックス中に固溶しており、こ
れが後の熱処理の工程でＡｌ２−Ｃｕ−Ｍｎ系の析出物
として析出するため固溶Ｍｎ量を減らし、高温加熱の際
の再結晶をすみやかに進行させ耐高温座屈性を向上させ
るためである。

このような効果は０．０５％以下のＣｕ添加では小さく
、０．２％を越えるとフィンの電位が貴となり押出チュ
ーブ材に対する犠牲陽極効果が低下する。

なおその他の元素（Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｔｉ。

Ｚ「、Ｃａ、Ｌｉ等）は０．０５％以下であれば本発明
の効果に影響を与えない。

本発明方法においては、まず合せ材に均質化処理を施す
、この均質化処理は上記の組成を持った芯材を均質化処
理した後にＡｌ−３ｉ系、Ａｆｆｉ−Ｓｉ−Ｍｇ系の皮
材をクラッドするか、あるいは皮材をクラッドした後に
均質化処理して行われる。

均質化処理の温度が５８０℃を越えるとブレージング時
の再結晶粒度が微細化し、耐高温座屈性が悪化するため
、５８０°Ｃ以下で行うのが望ましい、なお、皮材をク
ラッドした後均質化処理を行う場合は、皮材の融点（Ａ
ｌ２−３ｉ系では５７７℃、Ａｌ２−Ｓｉ−Ｍｇ系では
５５５℃）以下の温度でなければならない、また、本発
明においては均質化処理をすることなく、芯材に皮材を
クラフトして、熱間圧延温度まで加熱するだけでも十分
要求特性を満足することができる。

次に、皮材の融点以下の温度に加熱し、熱間圧延を行う
が、この条件については特に規定する必要はない、また
、皮材をクラッドした後に均質化処理を行う場合は、こ
の均質化処理後、直ちに熱間圧延を行ってもよい。

熱間圧延終了後は、直ちに、あるいは冷間圧延を行った
後に中間焼鈍を行うが、耐高温座屈性を向上させるため
には、少なくとも２回以上の中間焼鈍が必要である。

さらに、それらの焼鈍のうち最後から２番目の焼鈍以降
については冷延率も重要であり、以下の条件で冷間圧延
を行う、Ｒ１を最後から２番目の焼鈍から最終焼鈍まで
の冷間圧延率（％）とし、Ｒ□を最終焼鈍から最終板厚
までの冷間圧延率（％）としたとき、１０≦Ｒ１≦４０
かつ１０≦Ｒ２≦６０かつ２５≦Ｒ＋　＋Ｒ，の条件を
満たすように冷間圧延を行う、このＲ１、Ｒ１で規制さ
れる冷間圧延率の範囲を第１図に示す。

中間焼鈍の温度、時間等は特に制限はないが通常３００
〜４００℃で０．５〜６時間である。

一般に、アルミニウム合金フィン材の高温座屈の原因と
しては、溶融した皮材が芯材の粒界あるいは、サブバウ
ンダリーを経路として拡散することが考えられ、したが
って、拡散を防ぐためにはブレージングの高温加熱の際
、すみやかに再結晶しくサブバウンダリーを消す）、シ
かも、再結晶粒が粗大である（粒界の面積を小にする）
ことが必要である。

本発明者らの研究によればブレージングの高温加熱時に
、再結晶が遅れる最大の原因は、加熱昇温時に、Ｍｎ、
Ｓｉ等の固溶元素が析出し、再結晶と競合することであ
り、それを防ぐためには、熱間圧延終了後に冷間圧延、
中間焼鈍をくり返し、析出物をあらかじめ十分マトリク
ス中に析出させることによって固溶Ｍｎ、Ｓｉｌを減ら
すことが有効であることが判明した。高温加熱以前に存
在するこれらの微細析出物は、再結晶をやや遅らせるが
通常は、問題となることはなく、むしろ、粒度を粗大化
する働きがあり、耐高温座屈性を向上させる。このよう
な効果を得るには、中間焼鈍は２回未満では不十分で、
少なくとも２回以上の中間焼鈍が必要である。

さらに最後から２番目の中間焼鈍から最終中間焼鈍まで
の冷間圧延率（Ｒ，）が１０％未満では、最終焼鈍時の
析出が不十分になるとともに、再結晶が生じず、ブレー
ジングの高温加熱の際にサブバウンダリーが残りやすく
なる。

また、最終冷間圧延率（Ｒ８）が１０％未満では加工度
が小さく、フレージング時の再結晶が遅れ、サブバウン
ダリーが残存し、耐高温座屈性が悪化する。逆に、Ｒ１
が６０％を越えると再結晶粒度が微細化し、耐高温座屈
性が悪化するとともに、フィン材としての成形性が悪化
する。

そこで、１０≦Ｒ，≦４０．１０≦Ｒ３≦６０の条件が
必要となる。さらに、１０≦Ｒ２≦１５の領域において
は、１０≦Ｒ８≦４０でも耐高温座屈性が悪化する場合
があり、２５≦Ｒ１＋ＲＥの条件も加える必要がある。

本発明において用いられる皮材としてのＡｌ−５ｉ系あ
るいはＡｌ−３１−Ｍｇ系ろう材の具体例としてはＡ４
３４３　（１！−７，５％Ｓｉ）とこれにＺｎを１％程
度加えたもの及びＡ４００４（Ａｌ！−１Ｑ％Ｓ　ｉ−
１，５％Ｍｇ）があるが、これに限定されるものではな
いゃ本発明により得られるフィン材の最終板厚は通常０．１
０〜０．２０ｍである。

（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。

実施例下記第１表に示すＡ−Ｈの組成を持つ鋳塊（３０４ＬＸ
　７００・ｘ１６００’　）を均質化処理した後、面前
しく一部は均質化処理せずに面前のみ）、Ａ４３４３相
当のＡ　ｌ−７，５％Ｓｉの皮材をクランド率片面１２
％で両面にクラッドした。その後、第２表に示すように
再加熱、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍を行い、０．１２閣
のフィン用プレージングシートを作製した。詳細な加工
方法を第２表に示す。

またこの加工方法阻１〜１４を第１図にプロットした０
図中数字は加工方法胤を示し、線で囲った範囲が本発明
の条件の範囲を示す。

上記のようにして得られたフィン材の耐高温座屈性及び
耐食性を試験した。この結果を第３表に示した。

（１）耐高温座屈性試験合金Ａ−Ｅを芯材とした加工方法１〜１４により加工し
て得たフィン用プレージングシートから幅２２ｒａａ、
長さ６０ｍ［Ｉの試料（２１）を作成し、これを第２図
（イ）、（ロ）のように台（２２）上に固定具（２３）
を用いてｔ　Ｘ２２’　Ｘ５Ｑ　　を片持ちで保持し、
６１０　’Ｃ１１０分間大気中で加熱する。第２図（ハ
）に示す加熱後の垂下量の大小で耐高温座屈性を評価す
る。この評価方において、垂下量が１５−以下であれば
実際のコンデンサーを組立て、ブレージングをした際に
問題がないことを確認した。

したがって、垂下量１５−以下を合格と判定する。

（２）フィン材によるチューブの耐孔食性試験第３図に
示すようにフィン材（３１）をコルゲート加工した後、
両側に０．８’Ｘ２０“Ｘ　１００’　　のＡ３００３
板〔チューブを想定）（３２）を非腐食性フランクスプ
レージング法でろう付けした。

この試片を塩水噴霧（ＪＩＳＺ２３７１に準じる）４０
００ｈｒのテストを行いＡ３００３仮に生じた孔食を調
べた。

（発明の効果）本発明によって、従来より一段と耐高温座屈性を向上さ
せることができ、よりフィン材の薄肉化が可能となる。

したがって本発明方法によれば非腐食性フラックスブレ
ージングおよびキャリアーガスブレージングに通ずるフ
ィン用アルミニウム薄板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法においてとられる冷間圧延率の範囲
の説明図であり、第２図（イ）、（ロ）、（ハ）はフィ
ン材の耐高温座屈性の試験方法の説明図、第３図はフィ
ン材の耐孔食性試験の説明図である。２１−　　・耐高温座屈性試験片、３１−−−一−フィ
ン材、３２−−−−チューブを想定したＡ３００３板特
許出願人　古河アルミニウム工業株式会社Ｒ２（％）第１図

Claims

【特許請求の範囲】　Ｍｎ０．６〜２．０％、Ｆｅ０．３％以下、Ｓｉ０．
６％以下、Ｃｕ０．０５％を越え０．２％以下を含有し
、残部Ａｌ（以上ｗｔ％）よりなるアルミニウム合金を
芯材とし、Ａｌ−Ｓｉ系もしくはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろ
う材を皮材とした合せ材の製造において、（イ）加熱処理もしくは均質化処理を施した合せ材を熱
間圧延し、（ロ）熱間圧延以降の工程で少なくとも２回以上の中間
焼鈍を行い、（ハ）最後から２番目の中間焼鈍から最終の中間焼鈍ま
での冷間圧延率Ｒ＿１（％）と最終の中間焼鈍から最終
板厚までの冷間圧延率Ｒ＿２（％）が、１０≦Ｒ＿１≦４０、１０≦Ｒ＿２≦６０および２５≦Ｒ＿１＋Ｒ＿２の関係を満足するよう冷間圧延を行うことを特徴とする
ブレージング用アルミニウム薄板の製造方法。