JPH04154932A - 自己耐食性および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金フィン材 - Google Patents

自己耐食性および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金フィン材

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JPH04154932A
JPH04154932A JP27343090A JP27343090A JPH04154932A JP H04154932 A JPH04154932 A JP H04154932A JP 27343090 A JP27343090 A JP 27343090A JP 27343090 A JP27343090 A JP 27343090A JP H04154932 A JPH04154932 A JP H04154932A
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corrosion resistance
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重徳 山内
Yuji Suzuki
祐治 鈴木
Kenji Kato
健志 加藤
Naoki Tokizane
直樹 時實
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、ラジェータやカーエアコンなどのようにフィ
ンと作動流体通路構成材料とがろう付により接合される
熱交換器用のアルミニウム合金フィン材に関し、特にろ
う何面の自己耐食性およびろう付は後の犠牲陽極効果に
すぐれたアルミニウム合金フィン材に関する。
[従来の技術] 自動車などのラジェータ、エアコン、インタークーラや
オイルクーラなどの熱交換器においては、Al−Cu系
合金、Al−Mn系合金、Al−Mn−Cu系合金など
の作動流体通路構成材料と、アルミニウム合金のフィン
材とがろう付けにより組立てられている。そして、フィ
ン材には、作動流体通路構成材料を防食するために犠牲
陽極効果が要求され、また、ろう付は時に高温加熱によ
って変形したり、ろうが侵食したりしないように優れた
耐高温座屈性が要求される。犠牲陽極効果を付与するた
めには、ZnSSnやInなどを添加して電気化学的に
卑にする方法(例えば特開昭53− H557、特開昭
54−58011)が有効であり、ろう付は時の変形や
、ろうの侵食を防ぐためにはMnの添加が有効である。
そして、これらの両特性を得るためにA l−Mn合金
にZn、SnやInなどを添加した方法(例えば特開昭
62−120455、特公昭5B−31383)もある
。又、耐高温座屈性(耐高温サグ性)をさらに向上させ
るためには、Cr、Ti、Zrなどを添加する方法(例
えば特開昭50−118919号公報参照)が提案され
ている。
[発明が解決しようとする課題] I n s S n sあるいはGaを含むフィン材の
場合、フィン材を製造してからろう付されるまでの間に
自己腐食が生じてしまうという問題がある。この自己腐
食はフィン材の保管中、輸送中あるいはろう何面の加工
中に生じ、特に高温高湿の気象条件下で生じやすいもの
である。
本発明は、この問題点を解決せんとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、In、Sn、あるいはGaを添加したフ
ィン材の自己腐食は、フィン材の製造工程中の加熱の際
に、これらの元素がフィン材表面部に濃縮し、このため
に生ずること、従って、この表面濃縮を一定量以下に抑
制すればフィン材の自己腐食が生じないことを見出し、
本発明を完成した。
すなわち、本発明は、 (1)  I n : 0.005〜0.1%、S n
 : 0.01〜0.1%およびG a : 0.01
〜0.2%のうち1種又は2種以上を含み、残部Alお
よび不可避不純物からなるアルミニウム合金製フィン材
であって、フィン材の表面部における’n5snおよび
Gaの最大濃度が各々5%以下であることを特徴とする
自己耐食性および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器用ア
ルミニウム合金フィン材であり、 (2)上記(1)にMn : 2.096以下、Mg 
: l.096以下、S i : l.(1%以下、F
 e : L、8%以下、Cu : 04%以下のうち
1種または2種以上を含有するもの、 (8)前記(1)にZ n : 2.096以下を含有
するもの、 (4)前記(2)にZ n : 2.096以下を含有
するもの、 (5)前記(1)にCr : 0.85%以下、Z r
 : 0.35%以下のうち1種または2種を含有する
もの、(6)前記(2)にCr : 0.35%以下、
Z r : 0.35%以下のうち1種または2種を含
有するもの、(7)前記(8)にCr : 0.85%
以下、Z r : 0.35%以下のうち1種または2
種を含有するもの、(8)前記(4)にCr : 0.
85%以下、Z r : 0.35%以下のうち1種ま
たは2種を含有するもの、である。
本発明における各成分の限定理由は次のとおりである。
I n、Sn、Ga :フィン材の電位を卑にし、犠牲
陽極効果を付与する。下限未満では効果が十分でなく、
上限を越えると効果が飽和するばかりでなく、自己耐食
性、圧延加工性が劣化する。
Mn:Mnはろう付は前およびろう付は後の強度を向上
させる。又、耐高温座屈性および成形加工性を改良する
。26096を越えると鋳造時に粗大化合物が生成して
圧延加工性を害する。
Mg:Mgはフィンの強度を向上させる。特にSiと共
存することにより時効硬化を生じ、熱伝導度をほとんど
下げることなく、強度を向上させる。l.096を越え
るとろう付性を害する。すなわちフッ化物フラックスろ
う付の場合はMgとフラックスが反応してろう付不良を
生じ、また真空ろう付の場合はMgの蒸発量が多くなっ
てろう付炉の清掃回数が多くなる。
Si:Siはフィンの強度を向上させる。l.096を
越えるとろう何時にフィン材の溶融が生じる。
Fe : Feはフィンの強度を向上させる。l.8%
を超えると鋳造時に粗大化合物が生成して圧延加工性を
害する。
Cu : Cuはフィンの強度を向上させる。0.3%
を越えると電位が貴になり、犠牲陽極効果が損なわれる
Zn:Znはフィン材の電位を更に卑にし、犠牲陽極効
果を向上させる。2.096を越えると自己耐食性が劣
化したり、真空ろう付は時の蒸発量が多くなって、ろう
付炉の清掃回数が増したりする。
Zr5Cr二耐高温座屈性を向上させる。上限を越える
と、鋳造時に粗大化合物が生成し、フィン材の製造が困
難となる。
フィン材表面部におけるIn5Sn、Gaの最大濃度:
In、SnあるいはGaを含む材料を加熱するとこれら
の元素が表面部(表面から約0.5 μl深さまでの範
囲)に濃縮する。フィン材の製造工程においては均質化
処理、熱間圧延の予備加熱、焼鈍などの加熱処理が行わ
れるので、表面濃縮の現象は避けることができない。
表面濃縮部の最大濃度が5%を越えるとフィン材の自己
耐食性が低下し、フィン材の製造中、保管中あるいは輸
送中などに腐食が生じ、フィン材のコルゲート加工中あ
るいはろう骨中に腐食生成物が飛散し、トラブルを生ず
る。従って、In5SnあるいはGaの表面の最大濃度
は各々5%以下にする必要がある。
表面の最大濃度を5%以下にする方法は、本発明の規定
するところではないが、いくつかの方法がある。材料の
加熱処理、なかでも最終工程に近い時点での加熱処理(
中間焼鈍や最終焼鈍)の温度が高温になるほどIn、S
nやGaの濃縮が著しくなるので、これらの焼鈍の温度
を400℃以下、望ましくは350℃以下にすることが
有効である。また、焼鈍温度が高くて5%を越える濃縮
が生ずる場合には、その後酸やアルカリ性の薬品による
エツチングあるいは機械的研磨などにより表面層を除去
する方法も有効である。
In5SnあるいはGaの表面濃縮はフィン材をろう付
する際にも生ずる。この表面濃縮はそのまま除去されず
に使用されることもあるし、また熱交換器のろう付後、
クロメート処理および塗装がなされる場合には、クロメ
ート処理中に表面濃縮部は除去されてしまう。表面濃縮
が除去されない場合には、フィン材の表面部の自己耐食
性は劣るが、その濃縮部の厚さは約0.5μ刊以下と極
めて薄いので、熱交換器のフィン材としての性能を阻害
するものではない。また、フィン材の犠牲陽極効果はフ
ィン材深部のIn。
SnあるいはGa量(平均的な量)によって確保され、
極く薄い表面層の濃縮には影響されない。従って、ろう
付後のフィン材表面の濃縮は除去されてもされなくても
性能上何ら変わらない。
その他の元素では本発明合金の効果を損わない範囲でT
iなどを含んでもよい。鋳造時の結晶粒微細化のために
合金元素として添加してもよいし、Al−Ti−B微細
化剤として添加してもよい。
[実施例] 第1表に示す合金N011〜9を溶解・鋳造し、均質化
処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍(430℃×3h
)および仕上げ冷間圧延を行も1、Q、10mm厚さの
フィン材を得た。これを製造法Bと呼ぶことにした。
一方、上記中間焼鈍の後、40℃の1%NaOH水溶液
中でエツチングして表面層を除去し、これに仕上げ冷間
圧延を行い、0.10mm厚さのフィン材としたものを
製造法Aとした。
更に、製造法Bと同様の工程で、中間焼鈍の条件のみを
290℃x2hとして、0.10mm厚さのフィン材と
したものを製造法Cとした。
第1表 このようにして得られたフィン材の表面部におけるI 
n SS n % G aの最大濃度をSIMS(Se
condary Jon Mass 5pectros
copy)により測定した。すなわち、第1図に示すよ
うに、SIMSによりフィン材表面から深さ方向の濃度
分布を測定し、0〜l.58mの範囲におけるピーク値
をもって最大濃度とした。次に自己腐食性を調べるため
に、温度40℃、相対湿度8096の恒温恒湿槽中に2
1日間放置し、自己腐食発生の有無を調べた。
次に、上記のように製造されたフィン材につき、ろう何
時と同様に5X 10’ Torr以下の真空中で59
0℃×3分間の加熱処理を行った後、犠牲陽極効果を評
価するため、pH3に調整した3%NaC1水溶液中に
8時間浸漬後、自然電極電位を測定した。
また、フィン材にコルゲート加工を施し、3003合金
を芯材とし4004合金を皮材(ろう材)とするプレー
ト材(厚さ0.8mm)の上に乗せて、真空ろう付けを
行い、この接合試験片についてCASS試験をJIS 
 DO201に基つき1ケ月間行い、プレートの最大腐
食深さの測定を行った。
結果を第2表に示す。
第2表 製造法Aまたは製造法Cを用いたもの(発明例)はいず
れも最大濃度が5%以下であり、自己腐食が発生してい
ない。製造法Bを用いたもの(比較例)はIn5Snあ
るいはGaの最大濃度が5%を越え、自己腐食が発生し
ている。
[発明の効果] 本発明によると、ろう何面の自己耐食性と、ろう何役の
犠牲陽極効果に優れたフィン材が提供でき、熱交換器の
長寿命化、缶頼性向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明におけるIn、Sn、Gaの表面濃度の
態様を示すグラフである。 特許出願人 住友軽金属工業株式会社 代理人 弁理士 小 松 秀 岳 代理人 弁理士 旭     宏

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) In:0.005〜0.1%(重量%、以下同
    じ)Sn:0.01〜0.1%およびGa:0.01〜
    0.2%のうち1種又は2種以上を含み、残部Alおよ
    び不可避不純物からなるアルミニウム合金製フィン材で
    あって、フィン材の表面部におけるIn、SnおよびG
    aの最大濃度が各々5%以下であることを特徴とする自
    己耐食性および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器用アル
    ミニウム合金フィン材。
  2. (2) In:0.005〜0.1%、Sn:0.01
    〜0.1%およびGa:0.01〜0.2%のうち1種
    または2種以上並びに、Mn:2.0%以下、Mg:1
    .0%以下、Si:1.0%以下、Fe:1.8%以下
    、Cu:0.3%以下のうち1種または2種以上を含み
    、残部Alおよび不可避不純物からなるアルミニウム合
    金製フィン材であって、フィン材の表面部におけるIn
    、SnおよびGaの最大濃度が各々5%以下であること
    を特徴とする自己耐食性および犠牲陽極効果にすぐれた
    熱交換器用アルミニウム合金フィン材。
  3. (3) In:0.005〜0.1%、Sn:0.01
    〜0.1%およびGa:0.01〜0.2%のうち1種
    または2種以上並びにZn:2.0%以下を含み、残部
    Alおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金製フ
    ィン材であって、フィン材の表面部におけるIn、Sn
    およびGaの最大濃度が各々5%以下であることを特徴
    とする自己耐食性および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換
    器用アルミニウム合金フィン材。
  4. (4) In:0.005〜0.1%、Sn:0.01
    〜0.1%およびGa:0.01〜0.2%のうち1種
    または2種以上並びにMn:2.0%以下、Mg:1.
    0%以下、Si:1.0%以下、Fe:1.8%以下、
    Cu:0.3%以下のうち1種又は2種以上さらにZn
    :2.0%以下を含み、残部A1および不可避不純物か
    らなるアルミニウム合金製フィン材であって、フィン材
    の表面部におけるIn、SnおよびGaの最大濃度が各
    々5%以下であることを特徴とする自己耐食性および犠
    牲陽極効果にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金フィ
    ン材。
  5. (5) In:0.005〜0.1%、Sn:0.01
    〜0.1%およびGa:0.01〜0.2%のうち1種
    または2種以上並びにCr:0.35%以下、Zr:0
    .35%以下のうち1種又は2種を含み、残部Alおよ
    び不可避不純物からなるアルミニウム合金製フィン材で
    あって、フィン材の表面部におけるIn、SnおよびG
    aの最大濃度が各々5%以下であることを特徴とする自
    己耐食性および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器用アル
    ミニウム合金フィン材。
  6. (6) In:0.005〜0.1%、Sn:0.01
    〜0.1%およびGa:0.01〜0.2%のうち1種
    または2種以上並びにMn:2.0%以下、Mg:1.
    0%以下、Si:1.0%以下、Fe:1.8%以下、
    Cu:0.3%以下のうち1種または2種以上、さらに
    Cr:0.35%以下、Zr:0.35%以下のうち1
    種又は2種を含み、残部Alおよび不可避不純物からな
    るアルミニウム合金製フィン材であって、フィン材の表
    面部におけるIn、SnおよびGaの最大濃度が各々5
    %以下であることを特徴とする自己耐食性および犠牲陽
    極効果にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金フィン材
  7. (7) In:0.005〜0.1%、Sn:0.01
    〜0.1%およびGa:0.01〜0.2%のうち1種
    または2種以上並びにCr:0.35%以下、Zr:0
    .35%以下のうち1種又は2種さらにZn:2.0%
    以下を含み、残部A1および不可避不純物からなるアル
    ミニウム合金製フィン材であって、フィン材の表面部に
    おけるIn、 SnおよびGaの最大濃度が各々5%以下であることを
    特徴とする自己耐食性および犠牲陽極効果にすぐれた熱
    交換器用アルミニウム合金フィン材。
  8. (8) In:0.005〜0.1%、Sn:0.01
    〜0.1%およびGa:0.01〜0.2%のうち1種
    または2種以上並びにMn:2.0%以下、Mg:1.
    0%以下、Si:1.096以下、Fe:l.8%以下
    、Cu:0.3%以下のうち1種または2種以上、およ
    びCr:0.35%以下、Zr:0.35%以下のうち
    1種又は2種、さらにZn:2.0%以下を含み、残部
    Alおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金製フ
    ィン材であって、フィン材の表面部におけるIn、 SnおよびGaの最大濃度が各々5%以下であることを
    特徴とする自己耐食性および犠牲陽極効果にすぐれた熱
    交換器用アルミニウム合金フィン材。
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