JPH05171324A - アルミニウム合金クラッドフィン材 - Google Patents

アルミニウム合金クラッドフィン材

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JPH05171324A
JPH05171324A JP35640391A JP35640391A JPH05171324A JP H05171324 A JPH05171324 A JP H05171324A JP 35640391 A JP35640391 A JP 35640391A JP 35640391 A JP35640391 A JP 35640391A JP H05171324 A JPH05171324 A JP H05171324A
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JP
Japan
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less
aluminum alloy
brazing
clad
balance
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JP35640391A
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English (en)
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Kazunori Ishikawa
和徳 石川
Motoyoshi Yamaguchi
元由 山口
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラジエーター、ヒーター等自動車用熱交換器
に使用されるアルミニウム合金クラッドフィン材の熱伝
導性、強度、ろう付け性、犠牲陽極作用を改善する。 【構成】 Fe0.5wt%(以下単に%と記す)以下、
Si0.5%以下、Mg0.05〜1.0%を含み、又
は更にMn0.3%以下、Cr0.3%以下、Zr0.
3%以下、Ti0.3%以下のうち1種又は2種以上、
又は/及びZn0.5〜5wt%、In0.01〜0.2
%、Sn0.01〜0.2%のうち1種又は2種以上を
含み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム
合金を芯材とし、その片面又は両面に、Si0.5〜7
%、Zr0.05〜0.3%を含み、残部Alとと不可
避的不純物からなるアルミニウム合金を皮材としてクラ
ッドする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラジエーター、ヒータ
ー等自動車用熱交換器に使用されるアルミニウム合金ク
ラッドフィン材に関するもので、ろう付け時のサグが少
なく、ろう付け後の強度、導電率を改善したものであ
る。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム合金製ラジエーターは、図
2に示すように、複数のチューブ(2)間にコルゲート加
工したフィン(1) を設け、チューブ(2) 両端にヘッダー
プレート(3) を設けてタンク(4) を取付けたもので、チ
ューブ(2) 、フィン(1) 、ヘッダープレート(3) にはア
ルミニウム合金を用い、タンク(1) には樹脂が用いられ
る。アルミニウム合金からなるチューブ(2) 、フィン
(1) 、ヘッダープレート(3) はフッ化物系フラックスを
使用するろう付け法により接合され、その後タンク(4)
が機械的な接合法(かしめ加工)により取付けられてラ
ジエーターが製造される。このようなラジエーターのフ
ィン材にはJIS3003合金(Al−0.15wt%C
u−1.1wt%Mn)にZnを1〜2wt%(以下wt%を
%と略記)添加した合金、又は純AlにZnやZrを添
加した合金が用いられ、その板厚は0.08〜0.11
mmである。ラジエーター用フィン材に求められる特性
は、600℃のろう付け加熱時に、サグ(つぶれ)がお
きない程度の強度を有し、ろう付け後に所定の強度を有
し、コアの構造強度を維持すること、更に犠牲陽極作用
を有し、チューブを腐食から守ると共に、優れた熱伝導
性を有し、放熱性に優れていることである。またフッ化
物を使用するろう付けにおいて、ろう付け性が良いこと
も必要条件である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、ラジエーターの
軽量化が要望され、そのアルミ化が日本においても急速
に進んでいるが、さらなる軽量化のためにフィンの板厚
を減少すると放熱性の低下が問題となり、JIS300
3合金製フィンから熱伝導性に優れた純Al製フィンへ
の移行が検討されている。しかし単純に純Al製フィン
に変更しただけでは、強度上問題が生じ採用には至って
いない。熱伝導性に優れたJIS6×××系合金の使用
も考えられるが、添加成分のMgがフラックスの中のF
と反応し、フラックスの活性を低下させ、ろう付け性の
低下をひきおこす場合がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、熱伝導性、強度、ろう付け性、犠牲陽極作
用等すべての面で優れたアルミニウム合金クラッドフィ
ン材を開発したものである。
【0005】即ち本発明フィン材の一つは、Fe0.5
%以下、Si0.5%以下、Mg0.05〜1.0%を
含み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム
合金板を芯材とし、その片面又は両面に、Si0.5〜
7%、Zr0.05〜0.3%を含み、残部Alと不可
避的不純物からなるアルミニウム合金板を皮材としてク
ラッドしたことを特徴とするものである。
【0006】また本発明フィン材の他の一つは、Fe
0.5%以下、Si0.5%以下、Mg0.05〜1.
0%を含み、更にMn0.3%以下、Cr0.3%以
下、Zr0.3%以下、Ti0.3%以下のうち1種又
は2種以上を含み、残部Alと不可避的不純物からなる
アルミニウム合金板を芯材とし、その片面又は両面に、
Si0.5〜7%、Zr0.05〜0.3%を含み、残
部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合金板を
皮材としてクラッドしたことを特徴とするものである。
【0007】また本発明フィン材の他の一つは、Fe
0.5%以下、Si0.5%以下、Mg0.05〜1.
0%を含み、更にZn0.5〜3%、In0.01〜
0.2%、Sn0.01〜0.2%のうち1種又は2種
以上を含み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミ
ニウム合金板を芯材とし、その片面又は両面に、Si
0.5〜7%、Zr0.05〜0.3%を含み、残部A
lと不可避的不純物からなるアルミニウム合金板を皮材
としてクラッドしたことを特徴とするものである。
【0008】更に本発明フィン材に他の一つは、Fe
0.5%以下、Si0.5%以下、Mg0.05〜1.
0%を含み、更にMn0.3%以下、Cr0.3%以
下、Zr0.3%以下、Ti0.3%以下のうち1種又
は2種以上と、Zn0.5〜3%、In0.01〜0.
2%、Sn0.01〜0.2%のうち1種又は2種以上
を含み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウ
ム合金板を芯材とし、その片面又は両面に、Si0.5
〜7%、Zr0.05〜0.3%を含み、残部Alと不
可避的不純物からなるアルミニウム合金板を皮材として
クラッドしたことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明は、上記の如くAl−Mg系合金を芯材
とし、その片面又は両面に、Al−Si系合金を皮材と
してクラッドしたもので、皮材中のSiをろう付け加熱
により芯材に拡散させ、芯材の固溶硬化及びMg2 Si
形成による強度向上を図るものである。芯材にAl−S
i系合金を使用すると、ろう付け加熱時にはサグがお
き、ろう付けに支障をきたすが、芯材にAl−Mg系合
金を、皮材にAl−Si系合金を配置することで、サグ
を防止しつつ、フィンの強度向上を図ることができる。
またAl−Mg系合金が直接フラックスに接しないた
め、ろう付け加熱時のフラックス中のFとMgの反応に
よるフラックス活性の低下の問題も抑制され、ろう付け
性劣化の問題もない。更に真空ろう付けに用いても、芯
材からのMg蒸発を抑制でき、フィンの強度向上が果せ
る。
【0010】本発明における芯材成分を前記の如く限定
したものは次の理由によるものである。
【0011】Fe含有量を0.5%以下と限定したの
は、Feは不可避的にAl地金に含まれ、その含有量が
0.5%を越えると、ろう付け時のサグが顕著となるた
めである。
【0012】Si含有量を0.5%以下と限定したの
は、Feと同様不可避的にAl地金に含まれ、その含有
量が0.5%を越えると、サグが顕著となるばかりか、
熱伝導性が低下するためである。
【0013】Mg含有量を0.05〜1.0%と限定し
たのは、芯材中のSi及びろう付け加熱時に皮材から拡
散するSiとMg2 Siを形成し、フィン材の強度を向
上するも、0.05%未満では効果がなく、1.0%を
越えると効果が飽和するばかりか、フラックスろう付け
性を低下させるためである。
【0014】Mn0.3%以下、Cr0.3%以下、Z
r0.3%以下、Ti0.3%以下のうち1種又は2種
以上を添加するのは、耐サグ性及び強度を向上するため
に添加するもので、何れもこれ以上添加すると熱伝導性
が低下するため上限を設けたもので、望ましくは何れも
0.1%前後の添加とし、複合添加する場合は合計0.
3%程度にするのがよい。
【0015】Zn0.5〜3%、In0.01〜0.2
%、Sn0.01〜0.2%のうち1種又は2種以上添
加するのは、フィンに犠牲陽極作用を与えるためで、チ
ューブ材にJIS3003合金にかわる貴なAl合金、
例えばAl−1.1%Mn−0.5%Cu合金を使用す
る場合には添加の必要はない。しかして添加量を上記の
如く限定したのは、下限未満では効果がなく、上限を越
えると効果が飽和するばかりか、成形性を低下するため
である。
【0016】次に本発明における皮材成分を前記の如く
限定したのは、次の理由によるものである。
【0017】Si含有量を0.5〜7%と限定したの
は、ろう付け加熱により芯材に拡散させて、芯材中のM
gとMg2 Siを形成し、ろう付け後の強度を向上させ
るも下限未満では効果がなく、上限を越えるとろう付け
加熱時に皮材が溶融し、フィンのサグが顕著となるため
である。
【0018】Zr含有量を0.05〜0.3%と限定し
たのは、Zrの添加は皮材自体の耐サグ性を向上する
も、下限未満では効果がなく、上限を越えると塑性加工
性を低下するためである。
【0019】尚、一般にろう材を芯材の両面にクラッド
したブレージングフィン材は、ろう材のSi含有量は7
〜13%であり、ろう付けのためろう材を溶融させる
が、本発明ではチューブ側のろう材が溶融するため、フ
ィン材を溶融させる必要はない。
【0020】またろう付け性の点で皮材中のMgは極力
少なくした方がよく、犠牲陽極作用の点で皮材中のCu
も極力少なくした方がよい。また皮材の不可避的不純物
としてはFe、Mn、Cr、Ti等があるが、Feは
0.5%以下、Mn、Cr、Tiは0.3%以下ならば
本発明の目的を害しない。
【0021】本発明において、皮材は芯材の片面のみの
クラッドでも、両面クラッドでもよいが、フィン板厚が
0.1mm以下の場合は、ろう付け加熱で十分皮材中のS
iが芯材に拡散するので、片面クラッドでよい。クラッ
ド率は5〜20%でよい。
【0022】
【実施例】以下本発明を実施例について説明する。表1
に示す芯材と表2に示す皮材(但し、表2中のFeは不
純物)を使用し、皮材クラッド率10%の片面クラッド
材を常法により製造した。なお表1中JIS1070合
金とはAl99.70%の純Alである。即ち金型に鋳
造後、芯材は45mm厚さに面削し、500℃で3時間ソ
ーキング処理を施した。一方皮材は面削後500℃で熱
間圧延し、次に冷間圧延により厚さ5mmとした。これ等
の芯材と皮材を重ね合せて500℃で熱間圧着圧延を行
い、クラッド材とした。これを冷間圧延、中間焼鈍、最
終冷間圧延の工程で加工し、厚さ0.1mmのH14調質
材からなるクラッドフィン材を製造した。
【0023】上記クラッドフィン材について、下記実験
を行いクラッドフィン材のろう付け後の強度、導電率、
ろう付けによる接合率、サグの有無、犠牲陽極作用とし
て使用したチューブの最大孔食深さを測定した。これ等
の結果を表3に示す。
【0024】ろう付け後の強度及び伝導率は、フィン材
を610℃のN2 ガス中で5分間の加熱を行い、これに
ついて強度及び導電率を測定した。ろう付けによる接合
率及びサグの有無は、JIS3003+0.5%Cu合
金を芯材とし、その片面にJIS4045合金(Al−
10%Si)ろう材をクラッドしたブレージングシート
を、ろう材を外側にして偏平形状に電縫溶接した板厚
0.4mmのチューブ材と、コルゲート加工したクラッド
フィン材からなるフィンを用い、図1に示すようにチュ
ーブ材(2) 間にフィン(1) を取付け、KAlF4 とK2
AlF5 からなるフッ化物フラックスの5%溶液を塗布
し、610℃のN2 ガス中で5分間ろう付け加熱を行っ
てミニコアを作成し、これについて接合率とサグの有無
を調べた。チューブの最大孔食深さは、上記ミニコアを
300時間キヤス試験(JISH8681)にかけ、チ
ューブの最大孔食深さを調べた。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】表3から明らかなように、本発明例は何れ
もろう付け後の強度が145N/mm2 以上、導電率も43
%IACS以上を示し、ろう付け不具合もなく、犠牲陽
極作用も良好であり、従来例と比較してはるかに優れて
いることが判る。一方比較例No. 19,23は強度が劣
り、比較例No. 20,24は導電率が劣り、比較例No.
18,21,22はろう付け時にサグが発生し、ろう付
け性が劣ることが判る。
【0029】
【発明の効果】このように本発明によれば、ろう付け時
のサグが少なく、ろう付け後の強度、導電率が優れたフ
ィン材が得られ、ラジエーターフィンの薄肉化、ラジエ
ーターの軽量化、放熱特性の改善が図れる等工業上顕著
な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実験用ミニコアの斜視図である。
【図2】ラジエーターの構造を一部切欠いて示す斜視図
である。
【符号の説明】 1 フィン 2 チューブ 3 ヘッダ 4 タンク

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Fe0.5wt%以下、Si0.5wt%以
    下、Mg0.05〜1.0wt%を含み、残部Alと不可
    避的不純物からなるアルミニウム合金板を芯材とし、そ
    の片面又は両面に、Si0.5〜7wt%、Zr0.05
    〜0.3wt%を含み、残部Alと不可避的不純物からな
    るアルミニウム合金板を皮材としてクラッドしたことを
    特徴とするアルミニウム合金クラッドフィン材。
  2. 【請求項2】 Fe0.5wt%以下、Si0.5wt%以
    下、Mg0.05〜1.0wt%を含み、更にMn0.3
    wt%以下、Cr0.3wt%以下、Zr0.3wt%以下、
    Ti0.3wt%以下のうち1種又は2種以上を含み、残
    部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合金板を
    芯材とし、その片面又は両面に、Si0.5〜7wt%、
    Zr0.05〜0.3wt%を含み、残部Alと不可避的
    不純物からなるアルミニウム合金板を皮材としてクラッ
    ドしたことを特徴とするアルミニウム合金クラッドフィ
    ン材。
  3. 【請求項3】 Fe0.5wt%以下、Si0.5wt%以
    下、Mg0.05〜1.0wt%を含み、更にZn0.5
    〜3wt%、In0.01〜0.2wt%、Sn0.01〜
    0.2wt%のうち1種又は2種以上を含み、残部Alと
    不可避的不純物からなるアルミニウム合金板を芯材と
    し、その片面又は両面に、Si0.5〜7wt%、Zr
    0.05〜0.3wt%を含み、残部Alと不可避的不純
    物からなるアルミニウム合金板を皮材としてクラッドし
    たことを特徴とするアルミニウム合金クラッドフィン
    材。
  4. 【請求項4】 Fe0.5wt%以下、Si0.5wt%以
    下、Mg0.05〜1.0wt%を含み、更にMn0.3
    wt%以下、Cr0.3wt%以下、Zr0.3wt%、Ti
    0.3wt%以下のうち1種又は2種以上と、Zn0.5
    〜3wt%、In0.01〜0.2wt%、Sn0.01〜
    0.2wt%のうち1種又は2種以上を含み、残部Alと
    不可避的不純物からなるアルミニウム合金板を芯材と
    し、その片面又は両面にSi0.5〜7wt%、Zr0.
    05〜0.3wt%を含み、残部Alと不可避的不純物か
    らなるアルミニウム合金板を皮材としてクラッドしたこ
    とを特徴とするアルミニウム合金クラッドフィン材。
JP35640391A 1991-12-24 1991-12-24 アルミニウム合金クラッドフィン材 Pending JPH05171324A (ja)

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