JPH0379737A - 熱伝導性および耐食性に優れた熱交換器用アルミニウムフィン材 - 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】 皮栗圭旦机且公互 アルミニウム製熱交換器に用いる熱伝導性および耐食性
に優れた熱交換器用アルミニウムフィン材に関する。

災来生狡徨 アルミニウムは、加工性および熱伝導性等が良好なこと
から、車両、家電等の熱交換器の素材に広く使用されて
いる。

熱交換器は主に通液管とフィンで構成され、通液管の防
食のために、フィンに犠牲陽極作用を持たせている。

熱交換器の多くはこれらの通液管とフィンとをろう付け
して製造されている。

近年高性能で小型□なものが求められ、この要求を達成
するためには、フィンはより優れた熱伝導性あるいはよ
り高い強度が必要になってきた。

より高い強度を有するフィンとしては、ＦｅおよびＺｎ
を含有する超急冷凝固組織を有するアルミニウム薄板で
構成されているものが提案されている（特開昭６２−１
０７０５０）。

しかしながら、この薄板で構成されるフィンは熱伝導性
が低い問題点がある。

また、より優れた熱伝導性を有するフィンとしては、Ｆ
ｅ　０．２０ｗｔ％以下、Ｓｔ　０．１ｗｔ％以下、Ｚ
ｎ０１０２〜２ｗｔｌ含有したアル果ニウム薄板で構成
されているものが提案されている（特開昭６０１８７６
５３）。

又里匁豊塁 ところで、熱交換器の熱伝導性はフィンを構成する素材
自体の持つ熱伝導性ばかりでなく、使用中のフィンの形
態によっても影響を受ける。すなわち、使用中に腐食に
よってフィンに孔があき、一部が分離または脱落しても
熱交換器の熱伝導性が低下する。とくに犠牲陽極作用を
持つフィンは、使用中にフィンの一部が脱落し易く熱交
換器の熱伝導性を低下する。このフィンの分離、脱落は
フィンの腐食タイプに左右され、孔食タイプに多く発生
する。

上述の特開昭６０−１８７６５３に記載されているフィ
ン材は、優れた耐孔食性を有している反面、強度の低い
問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決したものであって、そ
の目的とするところは、熱伝導性に優れかつ強度もある
程度あり、しかも腐食が全面腐食タイプであるフィン材
を提供することである。

星羅脛夾企王段 発明者らは、上述の問題点を解決するために接種検討し
た結果、ＦｅおよびＺｎを含有する鋳塊を半連続鋳造法
で鋳造し、該鋳塊を圧延して得られた薄板から形成した
フィンは熱伝導性に優れ、しかもＦｅ含有量を所定量以
上とすることによって腐食が全面腐食タイプになること
を見出し本発明を完成したものである。

すなわち本発明はＦｅ　１．１〜２．ＯｗｔｌおよびＺ
ｎＯ１５〜２．０ｗｔ％を含有し、残部Ａｌおよび不純
物からなる溶湯を鋳造し、得られた鋳塊に圧延加工を施
した薄板で形成されていることを特徴とする熱伝導性お
よび耐食性に優れた熱交換器用アルミニウムフィン材で
ある。

在−里 Ｆｅ　１．１〜２．０　ｗｔ！ Ｆｅは溶湯を鋳塊とすることによって比較的粗大なＦｅ
Ａｌ１化合物とし、熱伝導性をそれほど阻害せずに強度
を高めると共にＺｎとの共存によってフィンの腐食形態
を全面腐食タイプとし、使用中にフィンに孔があき、フ
ィンの一部が脱落し熱交換器の熱伝導性が低下するのを
防ぐためのものであって、その含有量が下限値以下では
強度および全面腐食に対する効果が少なく、また上限値
以上では熱伝導性が低下すると共に、鋳塊にＡｌ　−Ｆ
ｅ系の粗大な化合物が晶出し、圧延性を低下し、またフ
ィンの腐食形態を孔食タイプにする。

このフィンの孔食は、Ａｌ　−Ｆｅ系の化合物がマトリ
ックスに対して電位的に高く異質核となった時に腐食の
発生点となり、その発生数が少ない時にその発生部に腐
食が集中し、平面的に見て孔食タイプと認められるもの
と考えられるので、Ｆｅの含有量が少なければマトリッ
クスが均一で全面腐食タイプとなり、Ｆｅの含有量が増
加するに従って異質核となって孔食タイプに移行し、さ
らに増加すればマトリックスの電位が一様となり全面腐
食タイプとなるものと思われる。

Ｚｎ　０．５〜２．０１ｙｔＸ Ｚｎはフィンの電位を卑にすると共に、Ｆｅとの共存に
よってフィンの腐食形態を全面腐食タイプとし熱交換器
の熱伝導性が低下するのを防ぐためのものであって、そ
の含有量が下限値以下では効果が十分でなく、また上限
値以上では自己腐食量が多くなり、フィンの寿命が短く
なり熱交換器の性能を低下する。

Ｍｇ　０．１〜０．８　ｗｔｌおよびＺｒ　０．０２〜
０．２５　ｗｔｌの一種または二種 ＭｇおよびＺｒはフィンに強度を付与するためのもので
、その含有量が下限値以下では効果が十分でなく、また
上限値以上ではフィンの熱伝導性が低下する。特に陶の
場合はろう付は工程における高温過程でマトリックス中
のＭｇの固溶量が増加し常温における強度が向上し、ま
たＺｒの場合はろう付は工程における高温過程で結晶粒
の再結晶温度を高め高温における強度が向上するので、
フィンの変形を防止することができる。

この他、不純物としてのＭｎ　、　Ｓｉ　、　Ｃｕの含
有はまた、鋳造に際して鋳造割れが発生するときは、常
法により鋳造組織の微細化剤を添加すれば防止すること
ができるが、微細化剤としてＴｉおよびＢを使用する場
合は、ＴｉおよびＢの含有によってフィンの熱伝導性が
低下するので、その含有量はＴｉのみの時は０．０５ｗ
ｔＸ以下、ＴｉおよびＢを併用する時はＴｉ　０．０５
ｗｔＸ以下、Ｂｏ、　０１　ｗｔ＄以下とするのが好ま
しい。

本発明に係る上記組成の溶湯は水冷式半連続鋳造法でい
ったん鋳塊を鋳造する。この方法における溶湯の冷却速
度は１〜ｂ 、含有するＦｅのほとんどが比較的粗いＦｅ　Ａｌｓ　
、Ｆｅｔ４ｉ４、Ｆｅ　Ａｆａ等のＡｌ−Ｆｅ系化合物
として晶出する。Ｆｅがこのように晶出することによっ
て熱伝導性をそれほど低下させることなく、微細に晶出
した化合物によって素材の強度を向上するものである。

またＺｎはほとんど固溶し、Ｆｅとの共存によってフィ
ンの腐食形態を全面腐食タイプとし熱交換器の熱伝導性
が低下するのを防ぐものである上記鋳造法で得た鋳塊は
、４３０〜５５０℃の温度で均質化処理後常法にまり熱
延および冷延加工して０．０３〜０．３ｍｍの厚さとし
、所要の強度にｍ質してフィン用の薄板とし、この薄板
からフィンを成形するものである。

また、常法によってろう材をクランドした薄板とし、こ
の薄板からフィンを成形するものである。

尖旌拠 各種組成のアルミニウム合金を水冷式半連続鋳造法で鋳
造し、厚さ１２０ｍｍの鋳塊とした。組成を第１表に示
す。該鋳塊を４８０℃の温度に１時間保持して均質化処
理後熱延して厚さ５ｍｍの板とし、ついで冷延して厚さ
０．４２ｍｍとし、この板を４００℃の温度に１時間保
持して焼鈍処理した。

つぎにこの板を冷延して厚さ０．３０ｍｍの薄板とし、
この薄板をろう付は工程を想定して、６００℃の温度に
３分間保持した後５０℃／分の冷却速度で冷却し、導電
率および引張特性の測定および耐食性の評価試験を行っ
た。結果を第２表に示す。

導電性は熱伝導性と比例するので、導電率を測定するこ
とによって熱伝導性の高低を判定した。

耐食性の評価試験は交互浸漬試験でおこなった。

試験条件は酢酸でｐＨ３に調整した４０℃の５ｗｔχ食
塩水に１０分間浸漬し、つぎに室温で５０分間乾燥させ
（１時間／１サイクル〉、７２回繰り返す方法である。

またＺｒの添加効果を確認するために、試料番号３およ
び１２の薄板の高温における変形量を測定した。

測定方法は、突き出し長さを３０１１ＩＩＩ＋とし、６
００℃の温度に３分間保持して突き出し部先端のサグ量
を測定した。

結果を第２表に示す。

（以下余白） 第２表の結果から、本発明に係る薄板（試料番号３．４
．９，１０，１２．１４）は強度、導電性共に優れ、腐
食形態が全面腐食タイプであることが判る。これに対し
て、本発明から外れるもの（試料番号１．　２．　５．
　６．　７．　８．　１１．　１３゜１５）は上記特性
のいずれかに劣ることが判る。

またＺｒの含有する薄板（試料番号１２）はＺｒの含有
していない薄板（試料番号３）に較べてサグ量が小さく
高温における強度の優れていることが判る。

発１影１纒果 以上述べたように、本発明に係るフィン材は、強度も高
く、しかも導電率、腐食タイプ共に優れているから、長
期に亘って熱伝導性の良好なフィンを構成でき、このよ
うなフィンを適用すれば高性能で小型な熱交換器の製造
が可能になる等の効果を有する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ１．１〜２．０ｗｔ％およびＺｎ０．５〜２
   ．０ｗｔ％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなる溶
   湯を鋳造し、得られた鋳塊に圧延加工を施した薄板で形
   成されていることを特徴とする熱伝導性および耐食性に
   優れた熱交換器用アルミニウムフィン材。
2. （２）Ｆｅ１．１〜２．０ｗｔ％およびＺｎ０．５〜２
   ．０ｗｔ％を含有し、さらにＭｇ０．１〜０．８ｗｔ％
   およびＺｒ０．０２〜０．２５ｗｔ％の一種または二種
   を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなる溶湯を鋳造し
   、得られた鋳塊に圧延加工を施した薄板で形成されてい
   ることを特徴とする熱伝導性および耐食性に優れた熱交
   換器用アルミニウムフィン材。