JPH02290939A - 高温強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金フィン材 - Google Patents
高温強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金フィン材Info
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- JPH02290939A JPH02290939A JP11064189A JP11064189A JPH02290939A JP H02290939 A JPH02290939 A JP H02290939A JP 11064189 A JP11064189 A JP 11064189A JP 11064189 A JP11064189 A JP 11064189A JP H02290939 A JPH02290939 A JP H02290939A
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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。
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
この発明は、自動車用ラジエーター、自動車用コンデン
サー、エバポレータ等の熱交換器用フィンとして、ベア
ー材もしくはブレージングシートの芯材の形態で使用さ
れるアルミニウム合金フィン材、特に組織の調整により
高温強度に優れるものとしたフィン材に関する。
サー、エバポレータ等の熱交換器用フィンとして、ベア
ー材もしくはブレージングシートの芯材の形態で使用さ
れるアルミニウム合金フィン材、特に組織の調整により
高温強度に優れるものとしたフィン材に関する。
従来の技術
自動車用クーラーのエバポレータやコンデンサに代表さ
れる熱交換器用のフィン材には、Ａ３００３合金等のＡ
Ω−Ｍｎ系合金薄板によるベアー材、あるいは該合金薄
板を芯材としてその両面または片面にＡρ−Ｓｊ系、Ａ
ρ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる皮材をクラッドしたプレ
ージングシ一トが用いられている。これらのフィン材は
、コルゲート状等に成形されたのち、熱交換器の組立に
さいして、６００℃前後に加熱してチューブにろう付け
される。従ってフィン材としては、それ自体に良好な成
形性やろう付け性、熱伝導性等が要求されるのはもとよ
り、ろう付け時の加熱下において座届変形や曲がりを生
じないだけの高温強度が要求される。
れる熱交換器用のフィン材には、Ａ３００３合金等のＡ
Ω−Ｍｎ系合金薄板によるベアー材、あるいは該合金薄
板を芯材としてその両面または片面にＡρ−Ｓｊ系、Ａ
ρ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなる皮材をクラッドしたプレ
ージングシ一トが用いられている。これらのフィン材は
、コルゲート状等に成形されたのち、熱交換器の組立に
さいして、６００℃前後に加熱してチューブにろう付け
される。従ってフィン材としては、それ自体に良好な成
形性やろう付け性、熱伝導性等が要求されるのはもとよ
り、ろう付け時の加熱下において座届変形や曲がりを生
じないだけの高温強度が要求される。
ところが、フィン材の板厚は、従来一般に使用されてい
るフィン材でさえ、０．１４〜０．１６ｍ程度とかなり
薄いものであるにもか＼わらず、最近では軽量化、コス
トダウンのために板厚を更に一層薄いものとすることが
強く要望されるに至っている。そしてこの要望に応ずる
ためにはフィン材の一層の高温強度の向上をはかること
が強く望まれる。
るフィン材でさえ、０．１４〜０．１６ｍ程度とかなり
薄いものであるにもか＼わらず、最近では軽量化、コス
トダウンのために板厚を更に一層薄いものとすることが
強く要望されるに至っている。そしてこの要望に応ずる
ためにはフィン材の一層の高温強度の向上をはかること
が強く望まれる。
このような要請に対し、従来、フィン材の高温強度を向
上させるための手段として、組成の面から例えばＺｒや
Ｃ『、あるいはＭＯ等の成分を微量添加する改善手段（
例えば特開昭６３−１２５６３５号、同６３−１２５６
４５号、同６Ｂ−１２５６３６号等）のほか、製造工程
の面からも例えば熱間圧延を２回行うことによる改善手
段（例えば特開昭６３−１２５６４５号）等が提案され
ているが、更に基本的には、材料科学的な考え方に基づ
き、一般的に再結晶粒径を大きく粗大なものとすること
によって、ろう付け時の耐座屈変形性の改善をはかるこ
とが行われており、例えば結晶粒径を４００μｍ以上の
ものとすることによって高温強度を向上させる提案もな
されている（特開昭６１−１０４０４２号）。
上させるための手段として、組成の面から例えばＺｒや
Ｃ『、あるいはＭＯ等の成分を微量添加する改善手段（
例えば特開昭６３−１２５６３５号、同６３−１２５６
４５号、同６Ｂ−１２５６３６号等）のほか、製造工程
の面からも例えば熱間圧延を２回行うことによる改善手
段（例えば特開昭６３−１２５６４５号）等が提案され
ているが、更に基本的には、材料科学的な考え方に基づ
き、一般的に再結晶粒径を大きく粗大なものとすること
によって、ろう付け時の耐座屈変形性の改善をはかるこ
とが行われており、例えば結晶粒径を４００μｍ以上の
ものとすることによって高温強度を向上させる提案もな
されている（特開昭６１−１０４０４２号）。
このように、フィン材の再結晶粒径を大きく粗大なもの
に制御することは、確かにろう付け時のフィン材の耐座
屈変形性能を向上させる上からは本質的に最も有効な手
段の１つである。
に制御することは、確かにろう付け時のフィン材の耐座
屈変形性能を向上させる上からは本質的に最も有効な手
段の１つである。
即ち、一般に金属では粒界と粒内の強度が等しくなる温
度以上では、粗大粒の方が強度があるといわれており、
Ａ３００３合金に代表されるフィン材でもその通りであ
ることが認められる。
度以上では、粗大粒の方が強度があるといわれており、
Ａ３００３合金に代表されるフィン材でもその通りであ
ることが認められる。
また一方、フィン材では結晶粒の粗大化と＼もに、ろう
付け時に、溶融したろう材の浸入経路となる粒界も少な
くなるため、フィン材の強度を劣化させる要因となるＳ
ｊ侵食を少ないものとなしうる点でも有効である。
付け時に、溶融したろう材の浸入経路となる粒界も少な
くなるため、フィン材の強度を劣化させる要因となるＳ
ｊ侵食を少ないものとなしうる点でも有効である。
発明が解決しようとする課題
ところが、フィン材の薄肉化を更に進めるべくフィン材
の高温強度の向上を狙って種々の実験と研究を重ねたと
ころ、本発明者らは、たり単に結晶粒を大きくするだけ
では高温強度の向上をはかることに未だ不十分であり、
結晶粒径以外にもそれに影響する他の因子があることを
突きとめた。即ち、同じ組成のＡρ合金を用いて、同じ
程度の再結晶粒径範囲にコントロールしても、製造条件
によっては得られたフィン材の高温強度に相当大きな差
異を生ずるという結果が得られた。
の高温強度の向上を狙って種々の実験と研究を重ねたと
ころ、本発明者らは、たり単に結晶粒を大きくするだけ
では高温強度の向上をはかることに未だ不十分であり、
結晶粒径以外にもそれに影響する他の因子があることを
突きとめた。即ち、同じ組成のＡρ合金を用いて、同じ
程度の再結晶粒径範囲にコントロールしても、製造条件
によっては得られたフィン材の高温強度に相当大きな差
異を生ずるという結果が得られた。
そこで、上記の影響因子を見出すべく更に種々研究の結
果、結晶粒の大きさ以外に、その形状要素が高温強度に
大きく影響していることを見出すに至り、本発明を完成
したものである。
果、結晶粒の大きさ以外に、その形状要素が高温強度に
大きく影響していることを見出すに至り、本発明を完成
したものである。
課題を解決するための手段
即ち、本発明者らは、種々研究の結果、フィン材の高温
強度を十分に満足程度にまで向上するためには、ろう付
け加熱時にもたらされる再結晶粒径を可及的大きくコン
トロールすべきであることはもちろんであるが、そのほ
かに、結晶粒の形状においてそのアスベクト比を大きい
ものとすることが必要であることを知り得た。
強度を十分に満足程度にまで向上するためには、ろう付
け加熱時にもたらされる再結晶粒径を可及的大きくコン
トロールすべきであることはもちろんであるが、そのほ
かに、結晶粒の形状においてそのアスベクト比を大きい
ものとすることが必要であることを知り得た。
このような知見に基づくこの発明の要旨とするところは
、ベアー材もしくはプレージングシ一トの芯材として熱
交換器用フィンに使用されるアルミニウム合金フィン材
において、再結晶粒径が２００μｍ以上であり、かつ該
結晶粒の圧延方向長さ（ρ）と厚み（ｄ）の比（ρ／ｄ
）が２０以上であることを特徴とする高温強度に優れた
熱交換器用アルミニウム合金フィン材である。
、ベアー材もしくはプレージングシ一トの芯材として熱
交換器用フィンに使用されるアルミニウム合金フィン材
において、再結晶粒径が２００μｍ以上であり、かつ該
結晶粒の圧延方向長さ（ρ）と厚み（ｄ）の比（ρ／ｄ
）が２０以上であることを特徴とする高温強度に優れた
熱交換器用アルミニウム合金フィン材である。
以下、この発明の構成要素の限定理由及びフィン材の製
造等について説明する。
造等について説明する。
ろう付け時の約６００℃前後の加熱によって生じる再結
晶の平均粒径を２００μｍ以上と規定するのは、２００
μｍ未満の場合には前述したような材料科学的な理由か
ら、十分な高温強度の向上効果を望めないこと、そして
又、ろう付け加熱中にフィン材の粒界にろう材が侵入す
ることによって起こる所謂Ｓｌ腐食の傾向が増大し、結
果的にろう付け時の耐座屈変形性を十分に確保し得ない
からである。
晶の平均粒径を２００μｍ以上と規定するのは、２００
μｍ未満の場合には前述したような材料科学的な理由か
ら、十分な高温強度の向上効果を望めないこと、そして
又、ろう付け加熱中にフィン材の粒界にろう材が侵入す
ることによって起こる所謂Ｓｌ腐食の傾向が増大し、結
果的にろう付け時の耐座屈変形性を十分に確保し得ない
からである。
また、同結晶粒の圧延方向の長さ（Ｑ）と厚み（ｄ）の
比（ｕ／ｄ）は、要するところアスペクト比であり、こ
れを２０以上に規定するのは、それ未満だとたとえ結晶
粒径が十分に大きいものである場合においても、フィン
材に所期する高温強度の向上効果を得ることがてきない
からである。最も好ましくは、上記の比ＣＱ／ｄ）は２
５以上とするのがよい。
比（ｕ／ｄ）は、要するところアスペクト比であり、こ
れを２０以上に規定するのは、それ未満だとたとえ結晶
粒径が十分に大きいものである場合においても、フィン
材に所期する高温強度の向上効果を得ることがてきない
からである。最も好ましくは、上記の比ＣＱ／ｄ）は２
５以上とするのがよい。
上記の再結晶粒径条件と結晶粒のアスベクト比条件とは
、双方が同時に満足されてはじめて、フィン材の高温強
度を十分に向上し、ろう付け加熱時におけるその座屈変
形を確実に防止しうるちのである。
、双方が同時に満足されてはじめて、フィン材の高温強
度を十分に向上し、ろう付け加熱時におけるその座屈変
形を確実に防止しうるちのである。
このような再結晶粒径と、結晶粒アスベクト比の同時調
整は、フィン材の製造条件の適当な設定によって達成す
ることができる。この製造条件としては、第１には常法
によって鋳造したアルミニウム合金鋳塊を均質化処理を
施すことなくそのま＼熱間圧延することであり、また第
２には熱間圧延後の熱延板、即ちホットコイルに対して
これを焼鈍することなくそのま＼冷間圧延に供すること
であり、更に第３には、熱延板に対してエないし複数回
に実施する冷間圧延を７０％以上の圧下率で行い、次い
で３５０〜４２０℃でｌ〜２時間の中間焼鈍を施したの
ち、最終冷間圧延を１５〜４０％の圧下率のもとに実施
することである。これらの条件を満足する製造工程の適
当な組合わせにより、得られるフィン材において前記の
再結晶粒径条件及びアスペクト比条件を同時に満足せし
めることが可能である。
整は、フィン材の製造条件の適当な設定によって達成す
ることができる。この製造条件としては、第１には常法
によって鋳造したアルミニウム合金鋳塊を均質化処理を
施すことなくそのま＼熱間圧延することであり、また第
２には熱間圧延後の熱延板、即ちホットコイルに対して
これを焼鈍することなくそのま＼冷間圧延に供すること
であり、更に第３には、熱延板に対してエないし複数回
に実施する冷間圧延を７０％以上の圧下率で行い、次い
で３５０〜４２０℃でｌ〜２時間の中間焼鈍を施したの
ち、最終冷間圧延を１５〜４０％の圧下率のもとに実施
することである。これらの条件を満足する製造工程の適
当な組合わせにより、得られるフィン材において前記の
再結晶粒径条件及びアスペクト比条件を同時に満足せし
めることが可能である。
この発明で対象とするアルミニウム合金フィン材の合金
組成は特に限定されるものではなく、従来一般にフィン
材用合金として既知であるものを適宜に選択使用できる
。特に好適なフィン材用アルミニウム合金としては、例
えばＭｎ：０．７〜１，５％、］：０．７％以下（好適
には０．２〜０．７％）を含有し、Ｆｅ：０．４％以下
、Ｃｕ ：０．０５％以下にそれらの含有量が規制され
、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなるアルミ
ニウム合金、あるいは更に、結晶粒を粗大化させる目的
で、上記組成に加えてＣｒ ＳＺｒ １及びそれらと同
効の元素の少なくとも１種以上を０．０１〜０．２０％
を含有するもの、あるいは更にまた防食効果の向上のた
めにＩｎ ：０．０１〜０．１％、Ｚｎ：０． １〜
２． ０％の少なくともいずれが一方を含有するもの
等を使用しうる。その他のＡΩ一Ｍｎ系合金、ＡΩ−Ｍ
ｇ−Ｓｊ系合金等も適用可能である。
組成は特に限定されるものではなく、従来一般にフィン
材用合金として既知であるものを適宜に選択使用できる
。特に好適なフィン材用アルミニウム合金としては、例
えばＭｎ：０．７〜１，５％、］：０．７％以下（好適
には０．２〜０．７％）を含有し、Ｆｅ：０．４％以下
、Ｃｕ ：０．０５％以下にそれらの含有量が規制され
、残部がアルミニウム及び不可避不純物からなるアルミ
ニウム合金、あるいは更に、結晶粒を粗大化させる目的
で、上記組成に加えてＣｒ ＳＺｒ １及びそれらと同
効の元素の少なくとも１種以上を０．０１〜０．２０％
を含有するもの、あるいは更にまた防食効果の向上のた
めにＩｎ ：０．０１〜０．１％、Ｚｎ：０． １〜
２． ０％の少なくともいずれが一方を含有するもの
等を使用しうる。その他のＡΩ一Ｍｎ系合金、ＡΩ−Ｍ
ｇ−Ｓｊ系合金等も適用可能である。
実施例
（実施例）
第１表に示すＡ，Ｂ，Ｃの各ＡΩ合金を常法に従って鋳
造し、それらの鋳塊を均質化処理を施すことなくそのま
＼熱間圧延し、得られた熱延板をいずれも７０％以上の
圧下率で冷間圧延を施して厚さ１．５ｍの板とした。次
いで、それらの板をそれぞれ３５０〜４２０℃で１〜２
時間の範囲で中間焼鈍したのち、いずれも約３３％の圧
下率で最終冷間圧延し、厚さ１． ０ｍｍのフィン材
を得た。
造し、それらの鋳塊を均質化処理を施すことなくそのま
＼熱間圧延し、得られた熱延板をいずれも７０％以上の
圧下率で冷間圧延を施して厚さ１．５ｍの板とした。次
いで、それらの板をそれぞれ３５０〜４２０℃で１〜２
時間の範囲で中間焼鈍したのち、いずれも約３３％の圧
下率で最終冷間圧延し、厚さ１． ０ｍｍのフィン材
を得た。
（比較例）
第１表に示すＡＳＢ，Ｃの各アルミニウム合金鋳塊を、
予め６００℃で１０時間の均質化処理したのち、熱間圧
延して厚さ４．０＃の各熱延板とした。次いでこの熱延
板を３７０”Ｃで１時間の焼鈍処理したのち、冷間圧延
して１．５ｍの板とし、以降前記実施例の場合と同様に
中間焼鈍処理後最終冷間圧延して厚さ１．０ｍｍのフィ
ン材とした。
予め６００℃で１０時間の均質化処理したのち、熱間圧
延して厚さ４．０＃の各熱延板とした。次いでこの熱延
板を３７０”Ｃで１時間の焼鈍処理したのち、冷間圧延
して１．５ｍの板とし、以降前記実施例の場合と同様に
中間焼鈍処理後最終冷間圧延して厚さ１．０ｍｍのフィ
ン材とした。
第１表
上記実施例及び比較例で得た各３個ずつのフィン材から
ＪＩＳ７号試験片を作成し、ひずみ速度３．５Ｘ１０−
３で６００℃における高温強度を測定すると〜もに、６
００’Ｃに加熱したフィン材から、その再結晶粒径と、
結晶粒の圧延方向の長さ（Ｎ）と厚さ（ｄ）の比（Ｄ／
ｄ）すなわちアスベクト比を求めた。
ＪＩＳ７号試験片を作成し、ひずみ速度３．５Ｘ１０−
３で６００℃における高温強度を測定すると〜もに、６
００’Ｃに加熱したフィン材から、その再結晶粒径と、
結晶粒の圧延方向の長さ（Ｎ）と厚さ（ｄ）の比（Ｄ／
ｄ）すなわちアスベクト比を求めた。
その結果を下記第２表に示す。
第２表
第２表に示される高温強度比較の結果において、再結晶
粒径２００μｍ以上、アスペクト比２０以上の両条件を
同時に満足する発明実施例Ｎｏ．１〜３のフィン材は、
いずれも１．０Ｎｇ／ｍ＃ｉ以上の優れた高温強度を示
し、厚さ１．ｏｍｍの極薄のフィン材であるにも拘らず
、ろう付け時の６００℃前後の加熱下においても十分な
耐座屈変形特性を有することを予見しうるちのであった
。これに対し、比較例のＮｏ．４〜６のフィン材は、結
晶粒径において２００μｍをこえるＮｏ−４、５のフィ
ン材であっても、アスペクト比が小さいことに起因して
、高温強度が劣り耐座屈変形特性のために要求される１
．０Ｎｆｆ／一以上の強度を保有し得ないものであった
。
粒径２００μｍ以上、アスペクト比２０以上の両条件を
同時に満足する発明実施例Ｎｏ．１〜３のフィン材は、
いずれも１．０Ｎｇ／ｍ＃ｉ以上の優れた高温強度を示
し、厚さ１．ｏｍｍの極薄のフィン材であるにも拘らず
、ろう付け時の６００℃前後の加熱下においても十分な
耐座屈変形特性を有することを予見しうるちのであった
。これに対し、比較例のＮｏ．４〜６のフィン材は、結
晶粒径において２００μｍをこえるＮｏ−４、５のフィ
ン材であっても、アスペクト比が小さいことに起因して
、高温強度が劣り耐座屈変形特性のために要求される１
．０Ｎｆｆ／一以上の強度を保有し得ないものであった
。
発明の効果
この発明に係る熱交換器用アルミニウム合金フィン材は
、上記実施例からも明らかなように、高温強度に優れた
ものであり、ろう付け時の加熱温度である６００℃前後
に加熱される条件下でなお優れた耐高温変形特性を有す
る。従って、フィン材を従来品より更に一層薄肉化する
ことを可能とし、コストダウン、熱交換器の軽量化に貢
献を果しつ〜、ろう付け時のフィン材の耐座屈変形性の
向上により、熱交換器の製造の歩留りを向上しうる。
、上記実施例からも明らかなように、高温強度に優れた
ものであり、ろう付け時の加熱温度である６００℃前後
に加熱される条件下でなお優れた耐高温変形特性を有す
る。従って、フィン材を従来品より更に一層薄肉化する
ことを可能とし、コストダウン、熱交換器の軽量化に貢
献を果しつ〜、ろう付け時のフィン材の耐座屈変形性の
向上により、熱交換器の製造の歩留りを向上しうる。
以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ベアー材もしくはブレージングシートの芯材として熱交
換器用フィンに使用されるアルミニウム合金フィン材に
おいて、 再結晶粒径が２００μｍ以上であり、かつ該結晶粒の圧
延方向長さ（Ω）と厚み（ｄ）の比（Ｄ／ｄ）が２０以
上であることを特徴とする高温強度に優れた熱交換器用
アルミニウム合金フィン材。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11064189A JPH02290939A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 高温強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金フィン材 |
| US07/424,083 US5021106A (en) | 1988-10-21 | 1989-10-19 | Brazeable aluminum alloy sheet and process of making same |
| CA002001140A CA2001140C (en) | 1988-10-21 | 1989-10-20 | Brazeable aluminum alloy sheet and process of making same |
| DE89310885T DE68910935T2 (de) | 1988-10-21 | 1989-10-23 | Lötbares Blech aus Aluminiumlegierung und Verfahren zu dessen Herstellung. |
| EP89310885A EP0365367B1 (en) | 1988-10-21 | 1989-10-23 | Brazeable aluminum alloy sheet and process for its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11064189A JPH02290939A (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 高温強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金フィン材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02290939A true JPH02290939A (ja) | 1990-11-30 |
Family
ID=14540861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11064189A Pending JPH02290939A (ja) | 1988-10-21 | 1989-04-28 | 高温強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金フィン材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02290939A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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