JPH04193927A - ろう付け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果にすぐれたアルミニウム熱交換器用ブレージングフィン材 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、カーエアコンのコンデンサやエバポレータ、
あるいはラジェータ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Ａｌ熱交換器のブ
レージングフィン材に関し、特にろう付後の熱伝導度か
高く、犠牲陽極効果にすくれたフィン材に関する。また
、ろう付によって組立てられるルームエアコン用熱交換
器のブレージングフィン材にも適する。

［従来の技術］ カーエアコンのコンデンサやエバポレータ、自動車など
のラジェータ、ヒータ、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−Ｍ　ｎ　−％　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
がろう付により組立てられている。ろう材は通路構成材
料側に配置する場合とフィン材側に配置する場合がある
。後者の場合フィン材として、アルミニウム合金を芯材
とし、その両面にＡｌ−３ｉ系合金ろう材をクラッドし
た複合材が用いられる。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、又、ろう付け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か要求
される。ろう付け時の変形やろうの侵食を防くにはＭ　
ｎの添加が有効であり、芯材には３００３合金や３２０
３合金などのＡｌ−Ｍｎ系合金か用いられる。そして、
犠牲陽極効果を付与するためには、Ａｌ−Ｍｎ合金にＺ
ｎ、Ｓｎ。

Ｉｎなどを添加して電気化学的に卑にする方法（例えば
特公昭５Ｂ−１２３９５号公報参照）が、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、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ｚｒなとを添加する方法（例えば特開昭５４
−８１３５４号公報参照）が提案されている。

又、本出願人らは、先にＭｎを含有させることな（Ｆｅ
を増量含有させることにより、強度、熱伝導度に優れた
熱交換器フィン材（特願平１−２１８［１ｉ４７、特願
平１−２１８８４９）を提案した。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、近年、熱交換器の軽量化、コストの低減など
の要求か強く、これに対応するためには熱交換器の構成
材料（作動流体通路構成材やフィン材など）を薄肉化す
ることが必要となっている。しかしフィン材を薄肉化す
ると伝熱断面積が小さくなるために、熱交換性能に支障
をきたすという問題か生じている。

この問題を解消するためには、ろう付け後のフィン材の
熱伝導度を高めることか有効であるか、Ａｌ−Ｍｎ系合
金の場合、ろう付け時に高温でＭｎか固溶するため、熱
伝導度の低下か著しい。又、熱伝導度を高めるために、
純アルミニウム（１０５０，１０７０など）にＺｎ、Ｓ
ｎ、ＩｎあるいはＣｒ、Ｔｉ、Ｚｒなどを添加したフィ
ン材を使用する試みも行なわれているか、この場合、耐
高温座屈性に劣り、又、熱伝導度は高いもののろう付け
後の強度か低いためにフィン倒れが生じやすく、問題の
根本的な解決にはなっていない。

更に最近になって通路構成材料として亜鉛被。

環チューブか使われることが多くなり、この場合ろう何
時に亜鉛拡散層を形成し、チューブの防食をはかってい
る。そして、このようなチューブと従来のフィン材すな
わちＡｔ−ＭｎにＺｎＳＳｎ、Ｉｎなどを添加したフィ
ン材とをろう付して用いると、フィンよりも亜鉛拡散層
の方が電位が卑であるため、フィンよりも亜鉛拡散層が
先に腐食し、チューブからフィンが離脱してしまうとい
う問題がある。

先に提案したｒ　Ｍ　ｎを含有させることなくＦｅを増
量含有させることにより、強度、熱伝導度に優れた熱交
換器フィン材」は、芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材が
存在しないので、裸の（ろう材を有さない）チューブ材
との接合には適さない。

本発明はこれらの点を根本的に解決せんとす・るもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、種々のアルミニウム合金について検討を
行い、従来のＡｌ−Ｍｎ系合金を芯材とするフィン材に
比べてろう付け後の熱伝導度か大幅に向上し、強度も高
く、犠牲陽極効果、特に亜鉛被覆チューブに対する犠牲
陽極効果および耐高温座屈性に優れたブレージングフィ
ン材を見出し、本発明を完成した 即ち、本発明は、Ｆ　ｅ　：　　０．８〜１．８％を含
み、Ｚ　ｎ　：　　０．３〜３．０％、Ｉ　ｎ　：　０
．００５〜０．２％およびＳ　ｎ　：　０．０１〜０．
２％のうち１種又は２種以上を含有し、更にＺ　ｒ　：
　０．０５〜０．２５％、Ｃｒ：０．０５〜０．２５％
の１種または２種を含有し、不純物としてのＭｎを０．
３％以下とし、残部Ａ１及びその他不可避的不純物から
なるアルミニウム合金を芯材とし、その両面にＡｌ−３
ｉ系ろう材をクラッドしたことを特徴とするろう付け後
の熱伝導性及び犠牲陽極効果にすぐれたＡｌ熱交換器用
ブレージングフィン材である。

本発明における各成分の限定理由は下記のとおりである
。

（１）芯材 Ｆｅ：Ｆｅは合金の強度すなわちろう付け前のフィン材
の強度とともにろう付け後の強度を向上させる。本発明
合金はＭｎを含まないために、強度向上のためには、０
．８％以上のＦｅが必要である。Ｆｅか多いほど強度が
向上し、１．０％以上が望ましい。一方、１．８％を超
えると鋳造時に粗大な晶出物か生成し、板材の製造が困
難になる。

ＦｅはＭ　ｎと異なり、ろう何時に固溶して熱伝導度を
下げたり電位を責にしたりすることがないので、熱伝導
度および犠牲陽極効果特に亜鉛被覆チューブに対する犠
牲陽極効果に優れたフィン材の芯材への添加元素として
適する。

Ｚ　ｎ　ＳＩ　ｎ　％　Ｓ　ｎ　：フイン材の電位を卑
にし、犠牲陽極効果を付与する。特にＡｌ−Ｆｅ系合金
にこれらの元素を添加すると効果的に電位が卑になり、
特に亜鉛被覆チューブへの犠牲陽極効果が良好となる。

下限未満では効果が十分でなく、上限を越えると自己耐
食性が劣化する。

Ｚｒ、Ｃｒ：ＺｒおよびＣｒは耐高温座屈性を向上させ
る。下限未満ては効果が十分てなく、上限を越えるとろ
う付後の熱伝導度か低下する。

Ｍｎ、不純物としてのＭ　ｎは、前述のように含有量か
多くなると、熱伝導度か低下するほか電位を責にするの
で少ないほうか好ましい。しかし、その含有量か０　、
３　％以下であれば許容される。

その他の元素では、本発明合金の効果を損わない範囲で
、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｔｉなどを含んでもよい。ただし、いず
れも含有量か多くなると熱伝導度か低下する。従って、
Ｓｉは０．６％以下、Ｍｇは０　、２９６以下、Ｔｉは
０．０５％以下にすることか望ましい。Ｍｇはフッ化物
フラックスろう付けを行う場合にはフラックスと反応す
るので更に低く、すなわち０．１％以下に抑えることか
望ましい。Ｔｉは鋳造時の結晶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
て添加してもよいか、上記の範囲内に抑えることが望ま
しい。

また、Ｇａ５Ｂ１もフィン材の電位を更に卑にし、犠牲
陽極効果を高めるので添加してもよい。

（２）ろう材 ろう材としてはＡｌ−３ｉ系合金を用いる。

通常６〜１３％のＳｉを含む合金を用いる。ろう材中の
Ｓｉの一部は、ろう材中に芯材中に拡散（固体拡散）し
、強度向上に寄与する。

又、フィン材全体の犠牲陽極効果を高めるためにろう材
中にＺｎＳ　Ｉｎ、あるいはＳｎを添加してもよい。

［実施例］ 実施例１ 第１表に示すＡ−Ｒの芯材用合金と、ろう材用合金４０
４５　（Ａｌ−１０％Ｓｔ）を溶解、鋳造した。

芯材用合金の鋳塊に均質化処理を施し、これと・　　予
め熱間圧延しておいたろう材とを組合せて、熱間合せ圧
延、冷間圧延、中間焼鈍および仕上げ冷間圧延を行い、
０．１３ｍｍ　（ろう材クラッド率：両面１０％）のブ
レージングフィン材Ｎｏ、１〜１８を作製した。次にろ
う付け時と同様に窒素ガス中で６００℃×３分間の加熱
を行った後、引張試験、電気伝導度測定を行い、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。なお、一般に金属の熱伝導度と電
気伝導度は比例関係にあるので、ここでは熱伝導度に代
えて電気伝導度（２５℃において）を測定したものであ
る。また６００℃×３分間の加熱の後、芯材中へのろう
の侵食状況を断面金属組織により観察し、ろう付性を判
断した。

以上の結果を第２表に示す。

本発明例Ｎｏ、１〜７の場合、ろう付後の引張強さ及び
電気伝導度が従来のフィン材Ｎｏ、１８より高く、ろう
付性も良好であり、自然電極電位も卑であって犠牲陽極
効果にすぐれている。

比較例Ｎｏ、８は芯材中のＦｅが少ないために引張強さ
が低く、Ｎｏ、９は逆にＦｅが多いために健全なフィン
材か得られていない。

Ｎｏ、１０は芯材中のＺｎ、Ｉｎ、およびＳｎか少ない
ために自然電極電位がやや貴である。

Ｎｏ、１１はＺｎが多いために電気伝導度がやや低い。

Ｎｏ、１２．１３は、ＩｎまたはＳｎが多いが、この評
価では不具合が出ていない。

Ｎｏ、１４は芯材中のＺｒ５Ｃｒが少ないためにろう付
性が不良である。Ｎｏ、１５およびＮｏ、１６はＺｒ又
はＣｒか多いために電気伝導度が低い。

Ｎｏ、１７は芯材中の’ｔｖ１　ｎが多いために、電気
伝導度か低く、自然電極電位もやや責である。

Ｎｏ、１８は３００３＋Ｚ　ｎ合金を芯材とした従来の
フィン材であるか、引張り強さがやや低く、電気伝導度
か低く、自然電極電位もやや責である。

第１表 零３００３にＺｎを添加しｔこもの 第２表 実施例２ 実施例１で作製したブレージングフィン材をコルゲート
加工し、亜鉛溶射押出チューブ（材ｆ　＋　Ａｌ−０，
ｌＣｕ−０，３Ｍｎ、Ｚｎ付着ｍ　：　１２ｇ／ｍ　　
２）　　と１合せてフッ化物フラックスろう付し、第１
図つような試験片を作成した。この試験片を４週４のＣ
ＡＳＳ試験（ＪＩＳ　Ｄ　０２０１）および４週間の塩
水１霧試験（ＪＩＳ　Ｚ　２３７１）に供し、チューブ
の最大１食深さ、フィンの腐食状況およびフィンのチュ
ーブからの離脱状況を調べた。

結果を第３表に示す。

本発明例Ｎｏ、１〜７の場合、最大腐食深さが１さく、
フィンの腐食状況も異常なく、フィンつ離脱も生じてい
ない。

比較例Ｎｏ、８〜１８の場合、チューブが亜鉛溶」チュ
ーブであるので最大腐食深さが小さいが、Ｊｏ、１Ｏ１
Ｎｏ、１７、Ｎｏ、Ｉ８においてフィンの離脱く生し、
Ｎｏ、１１〜１３においてフィンの消耗が顕＝である。

第３表 実施例３ 実施例１で作成したブレージングフィン材ヲコルゲート
加工し、裸の押出チューブ（材質：Ａｔ−０，ｌＣｕ−
０，３Ｍｎ）と組合せてフッ化物フラックスろう付し、
第１図のような試験片を作成した。

この試験片を４週間の５ＷＡＡＴ試験（ＡＳＴＭ　Ｇ４
３）に供し、フィン接合部のチューブの最大腐食深さ、
防食距離（フィン非接合部で深い孔食か発生した点から
フィン接合部までの最短距離）、フィンの腐食状況を調
べた。

結果を第４表に示す。

第４表 本発明例Ｎｏ、１〜７の場合、最大腐食深さが小さく、
防食距離も大きく、フィンの腐食状況も異常ない。

比較例Ｎｏ、８〜１８についてみると、Ｎｏ、１０にお
いてＺｎ、ＩｎｓおよびＳｎが少ないために最大腐食深
さか大きく、防食距離か短い。Ｎｏ。

１１〜１３の場合Ｚｎ、Ｉ’ｎ、またはＳｎが多いため
にフィンの消耗が顕著である。Ｎｏ、１７の場合Ｍｎが
多いために防食距離が短い。従来のフィン材Ｎｏ、１８
の場合、芯材が３００３＋　Ｚ　ｎであるため防食距離
が短い。

［発明の効果］ 本発明によると、ろう付後の熱伝導度、犠牲陽極効果、
特に亜鉛被覆チューブに対する犠牲陽極効果にもすぐれ
るフィン材が提供でき、フィン材の薄肉化が可能となり
、熱交換器の軽量化、低コスト化に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図イは本発明の効果を試験するための試験片の正面
図、同口は同端面図である。 １・・・フィン、　２・・・チューブ。 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｆｅ：０．８〜１．８％（重量％、以下同じ）を含み
   、Ｚｎ：０．３〜３．０％、Ｉｎ：０．００５〜０．２
   ％およびＳｎ：０．０１〜０．２％のうち１種又は２種
   以上を含有し、更にＺｒ：０．０５〜０．２５％、Ｃｒ
   ：０．０５〜０．２５％の１種または２種を含有し、不
   純物としてのＭｎを０．３％以下とし、残部Ａｌ及びそ
   の他不可避的不純物からなるアルミニウム合金を芯材と
   し、その両面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたこと
   を特徴とするろう付け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果に
   すぐれたＡｌ熱交換器用ブレージングフィン材。