JPH02236251A

JPH02236251A - 耐食性アルミニウム合金及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02236251A
Application number: JP5456189A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Hara; 利久原; Osamu Takezoe; 竹添　修
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-03-07
Filing date: 1989-03-07
Publication date: 1990-09-19

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］本発明は押出性及び耐食性が優れた耐食性アルミニウム
合金及びその製造方法に関し、特に、自動車用クーラー
の熱交換器部材又はその配管材として好適の耐食性アル
ミニウム合金及びその製造方法に関する。

［従来の技術コ自動車用クーラーの熱交換器（コンデンサーエバポレー
タ）又は配管は、水又は塩分を含む厳しい腐食環境に曝
される。従って、これらの部材には耐食性が優れたアル
ミニウム合金を使用する必要がある。従来、これらの熱
交換器又は配管用材料として、ＪＩＳＩＩＯＯ又は３０
０３Ａ　７合金が使用されている。

この熱交換器においては、冷媒の通路となる部材に、腐
食による貫通孔が発生すると、冷媒が漏れて熱交換器と
しての機能を果たさなくなり、腐食孔は熱交換器の致命
的な欠陥となる。従って、冷媒通路となる部材の耐食性
の向上が最重要の課題である。

［発明が解決しようとする課題コしかしながら、前述のＪＩＳＩＩＯＯ及び３００３Ａ　
７合金はいずれも耐孔食性が不十分であるという問題点
を有する。また、上記熱交換器はろう付によって製造さ
れるが、耐食性アルミニウム合金として一般的なＪ　Ｉ
　Ｓ　３００３Ａ　７合金も、このろう付加熱を受ける
と、含有成分Ｍｎの析出のために、粒界腐食を起こし易
くなる。

更に、これらの部材は押出加工によって製造されるが、
３００３Ａｌ合金は押出時の変形抵抗が高いため、押出
速度が低いので生産性が悪い。また、このＡｌ合金は強
度が低いので、近時、高まっている部材薄肉化の要求に
対応しにくい。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
押出性及び耐食性が優れていると共に、高強度の耐食性
アルミニウム合金及びそ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コ本願の第１発明に係る耐食性アルミニウム合金は、Ｍｎ
を０．３乃至０．７重量％、Ｃｒを０．０５乃至０．２
重量％の割合で含存し、残部がＡ！及び不可避的不純物
により構成されている。この場合に、不純物元素である
Ｓｉ及びＦｅの各元素を夫々０．２重量％以下及び０．
３重量％以下に規制すると共に、ＡｊＦｅ系及びＡｌ−
Ｆｅ−Ｓｉ系第２相粒子の球換算最大径を１．５μｍ以
下に規制する。

また、本願の第２発明に係る耐食性アルミニウム合金は
、前記第１発明に対し、更にＣｕを０．１乃至０．２５
重量％含有する。

更に、本願の第３発明に係る耐食性アルミニウム合金は
、Ｃｕを０．１乃至ＯＪ重量％、Ｃｒを０．０５乃至０
．２重量％の割合で含有し、残部がＡ！及び不可避的不
純物により構成されている。この場合に、不純物元素で
あるＳｉ及びＦｅの各元素を夫々０．２重量％以下及び
０．３重量％以下に規制すると共に、Ａ　Ｉ　　Ｆ　ｅ
系及びＡｌーＦｅ−Ｓｉ系第２相粒子の球換算最大径を
１．５μｍ以下に規制する。

更にまた、本願の第４発明に係る耐食性アルミニウム合
金の製造方法は、上述のいずれかの組成を有するアルミ
ニウム合金の溶湯を溶製する工程と、この溶湯を鋳造す
る工程と、得られた鋳塊を４５０乃至５００″Ｃの温度
に５乃至９時間加熱して均質化処理を施す工程とを有す
る。

［作用コ次に、上述の本発明に係る各アルミニウム合金の各成分
の添加理由及びその組成限定理由について説明する。

ｋ１ＭｎはＡ１合金中に不純物として含まれるＦｅと結合し
て、Ａ　ｌ　ｅ　　（Ｍｎ　Ｆ　ｅ　）なる化合物を生
成することにより、Ａｌ。Ｆｅ又はＡｉｅＦｅとして存
在する晶出物を減少させて、耐食性を向上させる。即ち
、Ａｌ３Ｆｅ又はＡｌ．Ｆｅはアルミニウム母材に対し
て電位的にカソードとなるため、アルミニウム合金の孔
食を促進するが、Ａ！ｅ　　（ＭｎＦｅ）はアルミニウ
ム母材の電位に近いため、カソードとならずアルミニウ
ム合金の孔食が抑制される。

しかし、Ｍｎ量が多くなると、粒界腐食の感受性が高く
なると共に、変形抵抗が高くなって、押出性が悪くなる
。

上述の耐孔食性を維持するためには、Ｍｎ含有量は０．
３重量％以上必要である。一方、粒界腐食を防止し、押
出性の低下を許容範囲内とするためには、Ｍｎ含有量は
０．７重量％以下にすることが必要である。

このような理由で、Ｍｎ含有量は０．３乃至０．７重量
％にする。

二二Ｃｒはアルミニウム合金の結晶粒形状を繊維状とし、粒
界腐食が肉厚方向へ進行することを抑制する。これによ
って、腐食によるアルミニウム部材の貫通を防止する。

Ｃｒ含有量が０．０５重量％未満の場合は上述の貫通防
止効果が得られず、一方０．２重量％を超えると変形抵
抗が高くなって押出性を阻害する。従って、Ｃｒ含Ｗｆ
ｉは０．０５乃至０．２重Ｈ％とする。

Ω」一Ｃｕはアルミニウム合金の電位を責にし、他部材の犠牲
陽極効果によって、耐孔食性を高める元素である。また
、ＣＵイオンを含む腐食環境下においては、アルミニウ
ム合金部材中に含宵されていたＣｕがアルミニウム合金
部材表面に溶出し、腐食環境との相対電位差を小さくす
ることにより、防食効果を発揮する。

Ｃｕ含育量が（１．１重量％未溝の場合は犠牲陽極効果
及びＣｕイオン含有腐食環境における防食効果を期待す
ることができない。従ってＣｕ含有量はθ．１％以上と
する。

一方、Ｃｕの添加によりアルミニウム合金部材の押出性
が低下する。このため、部材中にＣｕと同様の耐孔食性
及び防食作用を有するＭｎが０．３乃至０．７重量％の
割合で含有される場合は、Ｃｕの含有量を０．２５重量
％以下に抑制する。この節囲であれば、押出性を実質的
に低下させることはない。

一方、アルミニウム合金部材中に変形抵抗を高めるＭｎ
を含有しない場合は、Ｃｕの含有量を更に多くしても押
出性の低下は許容範囲内となるが、Ｃｕは本来的に耐食
性を低下させる元素であるから、その含有量が０．６重
量％を超える場合のように、犠牲陽極効果が生じないよ
うな領域においては腐食を促進させてしまうこととなる
。従って、Ｃｕ含有量は０．６重量％以下に規制する必
要がある。

このため、Ｍｎを含有する本願の第２発明におけるＣｕ
含有量は０．１乃至０．２５重量％とし、Ｍｎを含有し
ない本願の第３発明におけるＣｕ含有量は０．１乃至０
．６重量％とする。

１二不純物成分のＳｉは粒界腐食感受性を高めると共に、電
位上のカソードとなってアルミニウム合金の孔食を促進
する。このような孔食を防止するため、Ｓｉ含有量は０
．２重量％以下に規制する。

ＬＬＳｉと同じく不純物成分であるＦｅも、前述の如く、ア
ルミニウム合金の孔食を促進するものである。このよう
な孔食を防止するため、Ｆｅ含有量は０．３重量％以下
に規制する。

二二Ｃｒと同様にアルミニウ合金の結晶粒形状を繊維状とす
る成分としてＴｉがあり、各請求項に示す成分と共に、
このＴｉを０　．００５乃至０．０５重量％だけアルミ
ニウム合金中に含有させてもよい。これにより、良好な
耐食性を得ることができる。

次に、本発明に係るアルミニウム合金の金属組織限定理
由について説明する。

本顕発明者等は、耐食性と、Ａｌ−Ｆｅ系等の第２相粒
子の大きさとの関係を調査した結果、第２相粒子の粒子
径が増大すると、耐食性が低下することを見い出した。

特に、第２相粒子であるＦ　ｅ　Ａ　Ｉ！　＊及びＦｅ
Ａｌ．等のＡｌーＦｅ系品出物並びにＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ
系晶出物の球換算最大径が１．５μｍを超えると、耐食
性が著しく低下する。このため本発明においては、Ａｌ
ーＦｅ系及びＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系第２相粒子の球換算最
大径を１．５μｍ以下に規制する。

なお、球換算最大径Ｓは、下記（１）式により算出した
ものである。

但し、Ｓ１乃至Ｓ５は第２層粒子の中で太きいものから
順に５個選択して得た球換算径である。また、球換算径
とは断面面積が同一の球を想定してその球の直径である
。

また、本発明方法においては、上述の成分を上述の組成
で有するアルミ二ウム合金を溶製した後、この溶湯を鋳
造し、得られた鋳塊を４５０乃至５００゜Ｃの比較的低
い温度に５乃至９時間加熱保持して均質化処理を施す。

これにより、アルミニウム合金中の各元素が均質化され
ると共に、Ａｌ−Ｆｅ系及びＡｌーＦｅ−Ｓｉ系第２相
粒子の球換算最大径が１．５μｍ以下になり、耐食性及
び押出性が優れた耐食性アルミニウム合金を得ることが
できる。

［実施例コ次に、本発明の実施例について説明する。

下記第１表に示す成分のアルミニウム合金を通常の方法
で溶製し、直径が１５５　ｍｍの鋳塊を得た。

次に、この鋳塊を下記第２表に示す温度及び時間で均質
化処理した。

第１表第２表次いで、この鋳塊を押出し加工して、第５図に示すカー
クーラーコンデンサ用多穴形材１を得た。

そして、この多穴形材１間にコルゲートフィン２を配置
し、非腐食性フラックスを使用して両者をろう付した。

このコルゲートフィン２は４３４３Ａ　１合金を側材と
し、Ｚｎを１重澄％添加した３００３Ａｉ合金を芯材と
するものである。また、ろう付は露点が−４５℃の雰囲
気下で６００℃に３分間加熱することにより行なった。

ろう付後、キャス試験によって各実施例及び比較例合金
の耐食性を比較した。また、各合金の第２相粒子の球換
算最大径も測定した。これらの結果を第２表に併せて示
す。

但し、第２表中の溶着部孔食発生割合は下記（２）式に
より算出した。

Ａ＝（ノ／Ｌ）ｘｔｏｏ　　　　　　　　・・・（２）
但し、Ａ：溶着部孔食発生割合！：孔食発生部長さの合計長Ｌ：溶着部全長この第２表から明らかなように、４７０″Ｃの温度に６
時間保持して均質化処理を行なった実施例１は第２相粒
子の球換算最大径が１．０μｍと小さく、溶着部孔食の
発生割合が５．５％と極めて低く耐食性が優れている。

一方、均質化処理温度が高い比較例１乃至３は第２相粒
子の球換算最大径が２．１μｍ以上と大きく、溶着部孔
食発生割合がＩＧ．２％以上であり、耐食性が悪い。

第１図は実施例１合金材の金属組織を示す金属顕微鏡写
真、第２図乃至第４図は比較例１乃至３合金材の金属組
織を示す金属顕微鏡写真である。

但し、いずれも倍率は１５００倍である。

この第１図乃至第４図から明らかなように、本実施例方
法により均質化処理した実施例１の合金の組織は第２相
粒子が極めて小さく形成されている。一方、比較例１乃
至３においては第２相粒子が大きなものとなっている。

これにより、前述したように、実施例１は耐食性が極め
て優れたものとなり、比較例１乃至３は耐食性が劣るも
のとなる。

［発明の効果コ本発明によれば、耐食性が優れており、孔食及び粒界腐
食が抑制されると共に、押出加工性が良好の耐食性アル
ミニウム合金が得られ、自動車用クーラーの熱交換器又
はその配管用アルミニウム合金として極めて有益である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例合金材の組織を示す金属顕微鏡
写真、第２図乃至第４図は各比較例合金材の組織を示す
金属顕微鏡写真、第５図は腐食試験にて使用した試験材
を示す斜視図である。１；多穴形材、２；コルゲートフィン１５００彦第図第図１５００埼１５００傍

Claims

【特許請求の範囲】

（１）０．３乃至０．７重量％のＭｎ及び０．０５乃至
０．２重量％のＣｒを含有し、残部がＡｌ及び不可避的
不純物であり、不純物元素のＳｉの含有量を０．２重量
％以下に規制し、Ｆｅの含有量を０．３重量％以下に規
制した組成を有し、Ａｌ−Ｆｅ系及びＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ
系第２相粒子の球換算最大径が１．５μｍ以下であるこ
とを特徴とする耐食性アルミニウム合金。
（２）０．３乃至０．７重量％のＭｎ、０．０５乃至０
．２重量％のＣｒ及び０．１乃至０．２５重量％のＣｕ
を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であり、不純
物元素のＳｉの含有量を０．２重量％以下に規制し、Ｆ
ｅの含有量を０．３重量％以下に規制した組成を有し、
Ａｌ−Ｆｅ系及びＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系第２相粒子の球換
算最大径が１．５μｍ以下であることを特徴とする耐食
性アルミニウム合金。
（３）０．１乃至０．６重量％のＣｕ及び０．０５乃至
０．２重量％のＣｒを含有し、残部がＡｌ及び不可避的
不純物であり、不純物元素のＳｉの含有量を０．２重量
％以下に規制し、Ｆｅの含有量を０．３重量％以下に規
制した組成を有し、Ａｌ−Ｆｅ系及びＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ
系第２相粒子の球換算最大径が１．５μｍ以下であるこ
とを特徴とする耐食性アルミニウム合金。
（４）請求項１乃至３のいずれか１項に記載の組成を有
するアルミニウム合金の溶湯を溶製する工程と、この溶
湯を鋳造する工程と、得られた鋳塊を４５０乃至５００
℃の温度に５乃至９時間加熱して均質化処理を施す工程
とを有することを特徴とする耐食性アルミニウム合金の
製造方法。