JPH0332626B2

JPH0332626B2 -

Info

Publication number: JPH0332626B2
Application number: JP6669384A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kawase; Nobuo Sato; Yoshiro Togami
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1984-04-05
Filing date: 1984-04-05
Publication date: 1991-05-14
Also published as: JPS60211056A

Description

【発明の詳細な説明】

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（ブレージングシート）の製造方法に
関するものである。従来、アルミニウム合金からなる熱交換器は、
第１図のイ，ロに示すように押出多穴チユーブ１
とコルゲートフイン２から構成されている。イは
自動車エアコン用のコンデンサーロは同じくエバ
ポレーターの代表的外観を示す。一般にこのような押出多穴チユーブには
JISA1050〔99.5wt％以上のAl（以下wt％を単に％
と略記）〕やA3003（Al−0.15％Cu−1.1％Mn）合
金が用いられ、コルゲートフインA3003あるいは
A3203（Al−1.1％Mn）を芯材とし、これの両面
にAl−Si系合金、例えばA4343（Al−7.5％Si）や
A4004（Al−10％Si−1.5％Mg）がクラツドされ
た、いわゆるブ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８〜13％が
標準で、全板厚は0.16mmが最も一般的に用いられ
ている。これら熱交換器の製造は、一般に、590〜620℃
の温度に数分加熱して接合する、いわゆるブレー
ジング法で行なわれるが、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、フラツクスを用いるフアーネスブレージング
法や、ろう材中のMg蒸発効果（ゲツター作用）
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くす
る１つの手段として、素材の軽薄短小化、すなわ
ちこの場合にはチユーブ肉厚の薄肉化と、フイン
の薄肉化が考えられる。前者については当初１〜
1.2mm程度の肉厚の物が使用されていたが、その
後の研究の成果で、現在では0.5〜0.6mm程度まで
薄肉化されたチユーブが実用化されるようになつ
てきた。しかし後者の、フインの薄肉化は旧態依然のま
ま0.16〜0.2mmであり、最少0.16mm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、590〜620℃の高温で加熱するので、フイ
ンの表面にクラツ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つて、フイン
の高温強度が低下し、その結果フインがつぶれる
現象、いわゆる座屈が起りやすいからである。す
なわち従来のブ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ものでなかつた。本発明はかかる従来の欠点に鑑み種々研究を行
なつた結果、高温度のブレージングによりフイン
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。すなわち、フインの座屈は溶融ろうの芯材中へ
の拡散が最大の要因であることをつきとめ、その
防止策を種々検討したところ、ブレージング過程
で、ろうが溶融する直前において芯材組織が完全
に再結晶し、しかもその結晶粒度をできる限り大
きくするとともに、再結晶の途中で起る回復領
域、すなわち亜結晶（粒径１〜5μ）の存在を出
来るだけ少なくするような状態にすることがフイ
ンの座屈防止に有効であること、そしてこのよう
な現象には特に芯材の合金組成、均質化処理条
件、及び冷間圧延中の中間焼鈍条件及びその後の
圧延率が密接に関係することが判つた。すなわち本発明はMn0.6〜2.0％、Fe0.3％以
下、Si0.6％以下残部Alを有してなるアルミニウ
ム合金を芯材とし、Al−Si系ろう材をこの両面
に被覆したクラツド材を製造するに当り、均質化
処理を行なわないかもしくは560℃以下で行なつ
た芯材にろう材を被覆し、熱間圧延後の冷間圧延
工程中に、２回の中間焼鈍を行ない、第１中間焼
鈍後の圧延率を15〜40％、第２中間焼鈍後の圧延
率を15〜35％とすることを特徴とした耐高温座屈
性に優れたブレージング用アルミニウム薄板の製
造方法を提供するものである。以下本発明方法を詳細に説明する。本発明において芯材のアルミニウム合金の添加
元素及びその添加量を前記の如く限定した理由は
次の通りである。 Mnは本発明方法に用いられる合金の硬化要素
として必要なものであり、この添加量を0.6〜2.0
％とする。その量が0.6％未満ではその効果が小
さく、また2.0％を越えて添加しても効果が飽和
するばかりでなく、塑性加工性が著しく低下し、
薄板の製造が困難となる。 Feは再結晶時の生長核となる。これを0.3％を
越えて添加すると再結晶の粒度が細かくなりやす
く、ろうの粒界拡散を促進して、耐高温座屈性を
低下させてしまう。好ましくは0.01〜0.2％の範
囲とする。 SiもFeと同様に再結晶粒度の調整に役立つ元
素で、その添加量を0.6％以下としたのは、0.6％
を越えて添加しても上記効果は飽和するばかりで
なく、芯材の融点を降下させて、高温での強度が
低下し、これは耐高温座屈性に対して好ましくな
いからである。Siの好ましい添加量は0.2〜0.4％
である。なおその他の元素（Cu、Mg、Zn、Cr、Ti、
Zr等）は0.05％以下、好ましくは0.01％以下に規
制するのが結晶粒を大きく調整するためには有効
である。次に上記組成の合金を鋳造、圧延及び熱処理を
施して薄板にするまでの工程について順次説明す
る。先ず上記成分のアルミニウム合金を鋳造して所
望形状の鋳塊を製造する。従来圧延に先立つて高
温（約約600℃）で均質化処理を行なうが、本発
明ではこの温度は560℃以下とする。その限定理
由は560℃を越える温度で均質化処理を行うと、
Mn、Fe等の細かな化合物が多く析出し、これが
後の再結晶の核となり再結晶粒度が小さくなり、
ろうの粒界拡散を促進するからである。したがつ
てこの均質化処理を省略してもよい。しかし、
Mnの偏析や鋳造組織の不均一性が、後の薄板の
フイン加工等に悪影響を及ぼすこともあることを
考慮し400〜560℃の温度で均質化処理するのが望
ましい。その実体温度での保持時間は通常行われ
ている２時間以上が好ましい。均質化処理後、ろう材を圧着する鋳肌面は通常
面削を行ない、Al−Si系ろう材を両面に被覆し
て次の熱間圧延工程に移るが、Al−Si系ろう材
の成分、組成はブレージング方法によつて異な
る。本発明の実施例では主として真空ブレージン
グ用のA4004（Al−10％Si−1.5％Mg）を示して
あるが、フラツクスを用いるブレージング法では
A4343（Al−7.5％Si）やA4045（Al−10％Si）を
用いることができるし、その他のブレージング法
でも適当なAl−Si系ろう材を選択して用いれば
本発明の効果を損なうものではない。ろう材のク
ラツド率も特に制限はなく、通常片面につき全板
厚の５〜15％であるが、薄板のフイン用としては
８〜13％の範囲が好ましい。次に熱間圧延は、通常の条件350〜500℃の温度
で行なうが、400〜500℃の範囲が良い。熱間圧延終了の板厚は２〜６mmの範囲で良いが
これも望ましくは３〜４mmが後の再結晶粒度調整
に適切である。次に、この熱間圧延した板材を冷
間圧延をして所望の板厚に減少させるが、その圧
延過程で２回の中間焼鈍を行なう。第１中間焼鈍後の圧延率は、ブレージング時ろ
う溶融直前の芯材組織において、液相のろうに溶
出しやすい亜結晶（粒径１〜5μ）の存在に大き
く関与する。この圧延率は15〜40％とすることが
必要であり、15％未満では亜結晶が多く残存し、
これが液相のろう中に溶出するため、固相の芯材
が薄くなり座屈が起りやすくなる。また40％を越
えてもあまり影響はないが、次工程での板厚調整
が難かしくするのと、再結晶粒度が細かくなり過
ぎ、今度はろうの粒界拡散が進み、粒界が液相化
して、座屈しやすくなる。第２中間焼鈍後の最終圧延率は、ろう溶融直前
の再結晶粒の大きさ調整に大きく関与するもの
で、その圧延率を15〜35％とするのは、15％未満
では、ろう溶融直前、再結晶が起りにくく、しか
も１〜5μの亜結晶が多く存在し、これが溶融ろ
うに溶出して、結果としては固相の芯部が薄くな
つて座屈しやすくなるからである。35％を越える
と、ろう溶融直前、再結晶は完全に終了するが、
その粒度が小さくなるため、ろう（Si）が粒界に
拡散しやすく、その影響で粒界に液相部が多く生
成して、その結果座屈しやすくなるからである。なお第１及び第２の中間焼鈍の温度は、一般的
な320〜400℃でよく、その実体温度での保持時間
は２時間以上が好ましい。次に本発明を実施例に基づき以下詳細に説明す
る。実施例１第１表に示す組成の芯用合金No.１〜12を鋳造
し、520℃で３時間均質化処理して、表面を面削
後Al−10％Si−1.5％Mgろう材を両面に被覆（片
面につき12％）した。しかる後400℃で熱間圧延
して3.5mmの板厚とし、その後0.21mmまで冷間圧
延して、そこで第１中間焼鈍として360℃、２時
間の加熱を行なつた。次に0.16mmまで冷間圧延
（圧延率24％）して、そこで第２中間焼鈍を第１
中間焼鈍と同条件で行い、しかる後最終の冷間圧
延（圧延率19％）を行なつて厚さ0.13mmとした。これらの供試材を幅22mm、長さ70mmに切断して
試験片を作成し、これを第２図に示す如きステン
レス製の測定治具３に、その先端より50mm突出さ
せて固定４した。これを５×10^-5Torrの真空中
で600℃に10分間保持した後取出して、試験片の
垂下量Ｌを測定した。その結果を第１表に併記し
た。この場合垂下量が15mm以下の時、耐高温座屈
性を良好と評価した。なお垂下量と高温座屈性とは、ほぼ比例関係に
あることが判つている。また、本発明の芯材成分範囲外の比較例として
No.13〜17と従来材No.18及び19（JIS A3203
A3003）を芯材としたブレージングシートについ
ても上記と同様に製造し、耐高温座屈性の評価を
行ない、その結果を第１表に併記した。ただし従来材No.18及び19については、現行の製
造工程により第１中間焼鈍は省略した。本発明合金を芯材とするブレージングシートは
何れも垂下量が15mm以下で、耐高温座屈性が優れ
ていた。一方比較合金、従来合金ではNo.14を除いて垂下
性は何れも15mmを越えており、このような状態で
はコルゲート加工して、熱交換器コアーを組立
て、ろう付を行なうと、フインが座屈してしま
い、いわゆる耐高温座屈性が著しく劣ることにな
る。なおNo.14は垂下量が15mm以下で、耐高温座屈性
は優れているが、Mnが多いため、塑性加工性が
悪く量産材としては製造が困難である。

【表】実施例２ Mn1.1％、Fe0.1％、Si0.3％、残部Alからなる
合金を鋳造し、480℃で３時間均質化処理して、
表面を面削後Al−10％Si−1.5％Mgろう材を両面
に被覆（片面につき12％）した。しかる後450℃
で熱間圧延して3.8mmの板厚とし、その後第１焼
鈍時の板厚までそれぞれ冷間圧延し、第２表に示
す工程に従い0.13mmの供試材を作つた。これらに
ついて実施例１と同様に耐高温座屈性を評価する
垂下量(L)の試験を行ない、その結果を第２表に併
記した。なお本発明の範囲から外れる比較工程と
従来工程についても同様に試験を行いその結果を
第２表に併記した。本発明の製造工程（Ａ〜Ｈ）によれば、垂下量
が何れも15mm以下で、耐高温座屈性は優れてい
た。それに比べ比較製造工程（Ｉ〜Ｎ）あるいは
従来工程（Ｏ〜Ｐ）によるものは垂下量が何れも
15mmを越えており、耐高温座屈性が劣ることが明
らかである。

【表】

【表】実施例３ Mn1.1％、Fe0.25％、Si0.4％残部Alからなる
合金を鋳造し、第３表に示す条件で均質化処理を
した後、面削を行ない、これを芯材とし、Al−
10％Si−1.5％Mgろう材を両面に被覆（片面につ
き12％）した。しかる後第３表に示す各温度で熱
間圧延を開始し、各板厚まで熱間圧延した。これ
らを室温まで冷却後冷間圧延にて0.21mmまで圧延
し、第３表に示す各温度で第１中間焼鈍を行な
い、その後0.16mmまで冷間圧延（圧延率24％）し
た。ここでさらに第３表に示す各温度で第２中間
焼鈍を行なつた後最終0.13mmまで圧延（圧延率19
％）し供試材とした。これらの試料を実施例１と同様に真空加熱して
垂下量を調べた。その結果を第３表に併記する。
この結果より本発明方法の均質化処理条件（均質
化処理を行なわないかもしくは560℃以下で行な
う。）では何れも垂下量が15mm以下で耐高温座屈
性が優れているのに対し、均質化処理温度が560
℃を越えると（E′）垂下量が20mmに増大すること
がわかる。

【表】

【表】実施例４ Mn1.1％、Fe0.15％、Si0.3％、残部Alからな
る合金を鋳造し520℃で３時間均質化処理して、
表面面削後Al−7.5％ろう材を両面に被覆（片面
につき10％）した。しかる後480℃で熱間圧延し
て3.5mmの板厚として、その後冷間圧延を行なつ
た。続いて２回の中間焼鈍及び冷間圧延を行ない
（第１中間焼鈍後の圧延率を24％、第２中間焼鈍
後の最終圧延率を19％とした）、第４表に示す板
厚の試料をそれぞれ作成し、実施例１と同様に耐
高温座屈性を評価する垂下量(L)を測定し、その結
果を第４表に併記した。これによれば板厚0.08mmでも本発明成分、製造
工程によれば、垂下量15mm以下で、耐高温座屈性
が優れていることが判る。

【表】このように本発明方法によれば耐高温座屈性の
すぐれたブレージング用アルミニウム薄板を製造
できる。したがつて、本発明方法によれば、熱交
換器のコルゲートフィンの一層の薄肉化が可能
（肉厚0.08〜0.13mm）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図はアルミニウム熱交換器の斜視図であ
り、同図イはカーエアコン用のコンデンサーロは
エバポレーター、第２図は耐高温座屈性を評価す
るための垂下テスト試験方法の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１ Mn0.6〜2.0％、Fe0.3％以下、Si0.6％以下、
残部Al（以上wt％）を有してなるアルミニウム合
金を芯材とし、Al−Si系ろう材をこの両面に被
覆したクラツド材を製造するに当たり、均質化処
理を行なわないかもしくは560℃以下で行なつた
芯材にろう材を被覆し、熱間圧延後の冷間圧延工
程中に２回の中間焼鈍を行ない、第１中間焼鈍後
の圧延率を15〜40％、第２中間焼鈍後の最終圧延
率を15〜35％とすることを特徴とした耐高温座屈
性に優れたブレージング用アルミニウム薄板の製
造方法。