JPH0347940A - 熱交換器フィン用アルミニウム合金 - Google Patents

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、ろう付性により形成する熱交換器例えばラン
エータ、エアコン、コンデンザーエバポレータなどに使
用されるペアフィン用アルミニウム合金に関するもので
、特に非酸化性雰囲気中でフッ化物系フラックスを使用
するろう付において、高温にさらされても変形し卸く、
ろう付性及び強度が優れた熱交換器フィン用アルミニウ
ム合金を提供するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕一般に
アルミニウム合金製熱交換器は、第１図（イ）に示すエ
バポレータ、第１図（ロ）に示すコンデンサー、第１図
（ハ）に示すラジェータ、第１図（ニ）に示すドロンカ
ップエバポレータ等に広く使用されており、これ等の熱
交換器は、何れも図に示すように水等の温度媒体が流れ
るチューブ又はパイプ（１）にフィン（２）をろうイ・
Ｉしたものである。

このような熱交換器のフィン材には、ろう祠をクラッド
したフィン材（プレージングシート）やろう材を被着し
ていないベアのフィン材が用いられている。これらフィ
ン材は通常コルゲート加工されて使用されるが、このコ
ルゲート成形加工後のろう付は６００℃付近の高温にさ
らされるため、この加熱によってフィンに高温変形が生
じ、歪や座屈などによって良好なろう付性を確保できな
い等の問題がしばしば発生するようになった。特に最近
では熱交換器の軽量化及びコストダウンのためフィンの
より一層の薄肉化が望まれており、ベア材及びプレージ
ングシートの芯材には、高温で変形し難い材料であるこ
とが強く要望されるようになった。

［課題を解決するための手段］ 本発明はこれに鑑み種々研究の結果、成形性を低下させ
ずに、ろう付性、耐垂下性及び強度が優れた熱交換器フ
ィン用アルミニウム合金を開発したものである。

即ち本発明合金の一つは、Ｓｉ０．７〜１，０ｗｔ％（
以下Ｗ）％を％と略記）　、ＦＩｅ　０．０５〜０．４
％、Ｃｕ０．ｌ　〜０．２％、Ｍｎ１．０〜１．８％、
Ｍｇ０、００５〜０．０３％、　　Ｚｎ０．５〜２．０
％を含み、残部ＡＩと不可避的不純物からなることを特
徴とするものである。

また本発明合金の他の一つは、Ｓｉ０．７〜１．０％、
　　Ｆ　ｅ　０．０５〜０．４％、Ｃｕ０．Ｉ　〜０．
２％、Ｍｎ　１．０〜１．１％、Ｍ　ｇ　０．００５〜
０．０３％、Ｚ　ｎ０．５〜２．０％を含み、更にＣｒ
　０．２５％以下、Ｚｒ０１２５％以下の範囲内で何れ
か１種又は２種を含み、残部Ａ［と不可避的不純物から
なることを特徴とするものである。

「作　用」 本発明合金は上記組成からなり、各成分の作用とその量
を限定した理由を説明する。

Ｍｎは合金の強度を向上させると共に、ＡｌＭｎ系ある
いはＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系やＡｌＭｎ−８ｉ系の微細な析
出物を生じ、再結晶粒を粗大化させ、ろう付加熱時の耐
高温座屈性を向上させる。しかしてその含有量を１．０
〜１．８％と限定したのは、下限未満ではその効果が小
さく、上限を越えると巨大品出物が生じやすく、フィン
材として成形性が悪くなるためである。

ＦｅはＡＡ’、Ｍｎ、Ｓｉとの共存によッテＡＡ’−Ｆ
ｅ−Ｍｎ系とＡｌ−Ｆｅ−８ｉ系の析出物を生じ、再結
晶粒を粗大化させ、ろう付加熱時の耐高温座屈性を向上
させる。しかしてその含有量０．０５〜０．４％と限定
したのは、下限未満では耐高温座屈性の向上効果が不十
分であり、上限を越えるとＳｉやＭｎの固溶量が少なく
なり、ＳｉやＭｎの添加の本来の役１」である強度向上
の働きが低下してしまうためである。

Ｓｉは、Ａｌ−Ｍｎ−８ｉ系の微細な析出物を生じ、再
結晶粒を粗大化させ、ろう付加熱時の耐高温座屈性を向
上させる働きをする。しかしてその含有量を０．７〜１
．０％と限定したのは、ド限未満ではその効果が小さく
、上限を越えると逆に晶出物の効果で再結晶粒が微細化
し、耐高温座屈性を悪化させるためである。

Ｍｇを微量に添加した場合、次のような効果があられれ
る。

ろう付時、チューブやフィン等に含有されている微量の
Ｍｇとフラックスとの反応は、フラックスのもつ働き、
即ちフラックスがフィン表面の酸化膜を破壊してろう付
性を向上させるという働きを促進する。

Ｍｇ添加量が０．００５％未満てはその効果が不十分で
あり、０，０３％を超えると以下のような問題が生じて
くる。

即ちろう付する際にフッ化物系フラックスを使用した場
合、チューブやフィン等に含まれているＭｇｆｆ１が多
くなるほど、Ｍｇとフラックスが下記のように反応して
融点の高い生成物が生成される。

ＫＡｌＦ４　＋Ｍｇ−＋ＫＭｇＦ、十に、Ａｌ　Ｆ６そ
の結果フラックス自体の量が減少するため、フラックス
を使用する効果が低ドし、ろう（−１＋’１は劣化する
。更にろう付後ＭｇＦ、ＫＭｇＦ３が白い粉状となって
フィン表面に生成し、冷却性能を低下する。したがって
Ｍｇの含有量は０．００５〜０．０３％とすれば、Ｍｇ
添加の効果が十分に発揮される。

Ｚｎは、フィン材に犠牲陽極効果をもたせる働きをする
。しかしてその含有量を０゜５〜２．０％と限定したの
は、下限未満では効果が不十分であり、上限を越えると
耐高温座屈性を低下するためである。

Ｃｕは対高温座屈性を向上させる働きをする。

しかしてその含有量を０．１〜０．２％と限定したのは
、下限未満ては効果が不十分であり、上限を越えると、
Ｚｎのもつ犠牲陽極効果を低下してしまうためである。

Ｃｒ及びＺ　ｒは高温強度を向上させる働きをする。し
かしてその含有量をＣｒ　０．２５％以下、Ｚｒ０．２
５％以ド以上囲内で何れか１種又は２種と限定したのは
、何れも上限を越えると熱伝導性の低下が著しいためで
ある。

本発明合金は以下の添加元素の他に、鋳造時の結晶粒微
細化のためにＴｉやＢを０．０５％以下の範囲内で添加
しても差しつかえない。しかしこれ等の元素はフィンＨ
の熱伝導性を低下させる働きを有するので、その添加量
は少ないほど望ましい。

［実施例］ 以下本発明を実施例について説明する。

第１表に示す組成の合金を均質化処理した後、３００〜
５００℃で熱間圧延し、厚さ３．５ｍｍの板とした。こ
れを冷間圧延により、最終板厚（１，Ｉｍｍの板とする
際、途中所定の板厚で３６０〜４００°Ｃで２時間焼鈍
し、フィン材を作製した。

このようにして得られた厚さ０．Ｉｍｍのフィン材を使
用し、第１−図（ニ）に示すコルゲートフィンを用いた
ドロンカップエバポレータを試作し、フィンのろうイτ
ｊ性を評価すると共に、０．１ｍｍ厚のフィン材の耐高
温座屈性試験及びろう（＝Ｊ加熱後の引張強さを評価し
た。その結果を第２表に示す。

ろう付は非酸化性雰囲気中でフッ化物系フラックスを使
用して行なった。またフィンの耐高温座屈性試験は幅２
２ｍｍ、長さ６０ｍｍの試験片をすＪり出し、一端を５
０ｍｍ突出させて他端を固定した状態で６１０℃Ｘ１０
ｍ１ｎの加熱を行い、その時の前端の垂下量を測定し、
その垂下量の大小で耐高温座屈性を評価した。尚この評
価法において、垂下量が１５ｍｍ以下であれば、実際の
コンデンザー組み立て及びろう付加熱した際に問題がな
いことを確認した。フィンのろう付加熱後の引張試験は
、幅２０ｍｍ、長さ２００ｍｍの試片を圧延方向に切り
出し、６１０℃Ｘｌ０ｍ１ｎ加熱後、常温にて引張強さ
を測定した。

第２表 第１−表 第１−表及び第２表から明らかなように、本発明合金Ｎ
ｏ、　Ｉ〜Ｎｏ、　６は何れもろう付性が良好であり、
耐垂下性、耐座屈性に優れ、ろう付後の強度も従来合金
に比べて高い値をとっている。

これに対し比較合金Ｎ０１７はＭｎ量が０．４％しか添
加されておらず、またＦｅ量は０５８％と多く添加して
いるため、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系、Ａ１−Ｆｅ−８ｌ系の
析出物が生成しやすく、０ その分Ｍｎ、８４の固溶量が少なくなり、実際にエバポ
レータに組めたものの、フィン材に座屈が生じ、ろうイ
；１後の強度も従来合金に比べてかなり低くなった。

比較合金Ｎｏ、　８はＭｇを０．２４％と多く含むため
、ろう付不良を起し、またＭｎを０．７０％しか添加し
ていないため、実際にエバポレータに組み込んだ後、フ
ィンに座屈が生じており、ろう付後の強度も従来合金と
比べて低い。

比較合金Ｎｏ、　９はＭｇを０．９８％と多量に含むた
め、Ｍｇとフラックスが多量に反応し、ろう付不良を起
し、またＺｎを２．４％と多量に含むため垂下量が大き
くなり、耐垂下性が従来合金と比較して低下している。

［発明の効果］ このように本発明合金は、熱交換器フィン材として成形
性が低下せず、耐垂下性、ろう付性に優れ、かつ強度が
優れ、熱交換器の軽量化（フィンの薄肉化）を可能にす
る等工業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）〜（ニ）はそれぞれアルミニウム製熱交換
器の一例を示すもので、（イ）はエバポレータの斜視図
、（ロ）はコンデンサーの斜視図、（ハ）はラジェータ
の正面図、（ニ）はドロンカップエバポレータの側面図
である。 （１）チューブ又はパイプ （２）フィン １ ２ （イ） 第１ （ロ） （ハ） （ニ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉ０．７〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ０．０５〜０．
   ４ｗｔ％、Ｃｕ０．１〜０．２ｗｔ％、Ｍｎ１．０〜１
   ．８ｗｔ％、Ｍｇ０．００５〜０．０３ｗｔ％、Ｚｎ０
   ．５〜２．０ｗｔ％を含み、残部Ａｌと不可避的不純物
   からなる熱交換器フィン用アルミニウム合金。
2. （２）Ｓｉ０．７〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ０．０５〜０．
   ４ｗｔ％、Ｃｕ０．１〜０．２ｗｔ％、Ｍｎ１．０〜１
   ．８ｗｔ％、Ｍｇ０．００５〜０．０３ｗｔ％、Ｚｎ０
   ．５〜２．０ｗｔ％を含み、更にＣｒ０．２５ｗｔ％以
   下、Ｚｒ０．２５ｗｔ％以下の範囲内で何れか１種又は
   ２種を含み、残部Ａｌと不可避的不純物からなる熱交換
   器フィン用アルミニウム合金。