JPH05179380A - 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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JPH05179380A
JPH05179380A JP33754891A JP33754891A JPH05179380A JP H05179380 A JPH05179380 A JP H05179380A JP 33754891 A JP33754891 A JP 33754891A JP 33754891 A JP33754891 A JP 33754891A JP H05179380 A JPH05179380 A JP H05179380A
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JP
Japan
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less
brazing
aluminum alloy
fin
balance
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Application number
JP33754891A
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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
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/089Coatings, claddings or bonding layers made from metals or metal alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/016Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラジエーター,ヒーター等自動車熱交換器に
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,犠牲陽極作用等を改善する。 【構成】 Fe 0.5wt%(以下%と略記)以下,Si
0.5%以下,Mg0.05〜1.0%を含み、又は更にMn 0.3
%以下,Cr 0.3%以下,Zr 0.3%以下,Ti 0.3%
以下のうち1種又は2種以上又は/及びZn 0.5〜3
%,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
アルミニウム合金を芯材とし、その片面又は両面に、S
i 0.5〜7%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皮材としてクラッドしたフィン
材。

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に示すようにチューブ(2)間にフィン(1)を設
け、チューブ(2)両端にヘッダープレート(3)を設
け、ヘッダープレート(3)に樹脂タンク(4)を取付
けたもので、フィン(1),チューブ(2),ヘッダー
プレート(3)等のアルミニウム部材は弗化物系フラッ
クスを使用するろう付け工法により接合され、その後ヘ
ッダープレート(3)に樹脂タンク(4)を機械的な接
合方法(かしめ加工)により取付けてラジエーターを製
造している。これに使用されるフィン材はJIS 3003(A
l−0.15wt%Cu−1.1wt%Mn)合金にZnを1〜2w
t%(以下wt%を%と略記)添加した合金又は純Alに
ZnやZrを添加した合金が主に用いられ、板厚は0.08
〜0.11mmである。このような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
い程度の強度を有すること、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、犠牲陽極作用を
有し、チューブ材を腐食から守ること、優れた熱伝導性
を有し、放熱性に優れていることなどである。また弗化
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
アルミ化が日本においても急速に進んでいるが、軽量化
のためにフィン材の板厚を減少すると、放熱特性の低下
が問題となり、JIS 3003系合金の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
問題があり、採用には至っていない。一方熱伝導性に優
れるJIS 6XXX系合金の使用も考えられるが、添加成分の
Mgがフラックス中のFと反応し、フラックスの活性を
低下させるため、ろう付け性の低下をひきおこす問題が
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,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、Fe 0.5%
以下,Si 0.5%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を芯材
とし、その片面又は両面に、Si 0.5〜7%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,Si 0.5%以下,Mg0.05〜 1.0%を含
み、更にMn 0.3%以下,Cr 0.3%以下,Zr 0.3%
以下,Ti 0.3%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を
芯材とし、その片面又は両面に、Si 0.5〜7%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,Si 0.5%以下,Mg0.05〜 1.0%を含
み、更にZn 0.5〜3%,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を芯材とし、そ
の片面又は両面に、Si 0.5〜7%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の他の一つは、Fe
0.5%以下,Si 0.5%以下,Mg0.05〜 1.0%を含
み、更にMn 0.3%以下,Cr 0.3%以下,Zr 0.3%
以下,Ti 0.3%以下のうち1種又は2種以上を含み、
更にZn 0.5〜3%,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を芯材とし、その
片面又は両面に、Si 0.5〜7%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】本発明は上記構成とすることにより、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形成により強度向上を図ったもので
ある。芯材にAl−Si合金を使用するとろう付け加熱
時にサグがおき、ろう付けに支障をきたすが、芯材にA
l−Mg合金を、皮材にAl−Si合金を配置すること
で、サグを防止しつつフィン材の強度向上を図ったもの
である。またAl−Mg合金が直接フラックスと接しな
いために、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は
たせる。
【0010】以下芯材の成分限定理由について説明す
る。Fe含有量を 0.5%以下,Si含有量を 0.5%以下
と限定したのは、これ等はAl地金中に不純物として含
まれるもので、Fe含有量が 0.5%を越えるとろう付け
時のサグが顕著となり、Si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。
【0011】Mgは芯材中のSi及びろう付け加熱時に
皮材であるAl−Si合金から拡散するSiとMg2
iを形成し、フィンの強度を向上させる。しかしてMg
含有量を0.05〜 1.0%と限定したのは、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。
【0012】Mn 0.3%以下,Cr 0.3%以下,Zr
0.3%以下,Ti 0.3%以下のうち1種又は2種以上添
加するのは、耐熱性(耐サグ性)及び強度向上のためで
あり、これ以上添加すると熱伝導性を低下する。しかし
て 0.1%前後の添加が望ましく、複合添加する場合は合
計 0.3%程度にとどめることが望ましい。
【0013】Zn 0.5〜3%,In0.01〜 0.2%,Sn
0.01〜 0.2%のうち1種又は2種以上添加するのは、犠
牲陽極作用を与えるために添加するもので、チューブ材
にJIS 3003合金にかわる貴なアルミニウム合金、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。しかして下限未満では犠牲作用
が発揮せず、上限を越えると効果が飽和する。
【0014】次に皮材の成分限定理由について説明す
る。Siはフィンのろう付け後の強度を向上させるため
に添加するもので、その添加量を 0.5〜7%と限定した
のは、 0.5%未満ではろう付け後の強度向上が図れず、
7%を越えるとろう付け時に溶融し、フィンのサグが顕
著となるためである。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、Si含有量が7〜13
%であり、そしてろう付けのためにろう材層を溶融させ
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。
【0015】尚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、また犠牲陽極作用の点で皮材中のC
uも極力少なくした方がよい。この他皮材にはFe,M
n,Cr,Zr,Tiを強度向上の目的で添加してもよ
く、また皮材にZn,In,Snを犠牲陽極作用向上の
目的で添加してもよい。
【0016】本発明フィン材において、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Siが芯材に拡散するので片面クラッドでよい。なお
片面クラッド率は5〜20%でよい。
【0017】
【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。即ち金型
鋳造後、芯材は厚さ45mm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
延を施した後、冷間圧延を施して厚さ5mmの板とした。
これらの芯材と皮材を重ね合せて500℃で熱間圧延を行
ってクラッド材とした後、冷間圧延,中間焼鈍,最終冷
間圧延を行って、厚さ 0.1mm,H14調質のフィン材とし
た。
【0018】これ等フィン材について下記の試験を行
い、ろう付け後の強度及び導電率、ろう付けにおける接
合率及びサグの有無、フィン材と組み合せたチューブ材
の最大孔食深さを調査した。これ等の結果を表3に示
す。
【0019】ろう付け後の強度及び導電率として、上記
フィン材を 600℃のN2 ガス中で5分間加熱した後、引
張強度及び導電率を測定した。ろう付け性及び耐サグ性
として、図1に示すように厚さ 0.4mmのJIS 3003+0.5
%Cu合金の片面にJIS 4045(Al−10%Si)合金ろ
う材をクラッドしたブレージングシートを、該ろう材を
外側にして偏平形状に電縫管加工したチューブ(2)間
に、上記フィン材をコルゲート加工したフィン(1)を
配置し、KAlF4 とK2 AlF5 からなる弗化物フラ
ックスの5%濃度液を塗布し、600℃のN2 ガス中で5
分間加熱してろう付けを行い、ミニコアを作製し、これ
についてろう付け加熱時のサグの有無とフィンの接合率
を測定した。尚コルゲートフィンの山数は合計 100個と
した。またチューブ材の最大孔食深さは、上記ミニコア
を 300時間キャス試験(JISH8681)にかけチューブ材の
最大孔食深さを求めた。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】表3から明らかなように、本発明例はろう
付け後の強度は 140N/mm2 以上、導電率は45%IACS以上
を示し、ろう付け性も耐食性も良好で、従来例と比較
し、強度及び導電率がともに優れていることが判る。一
方比較例No.21,24は強度が劣り、比較例No.20,25は
導電率が劣り、比較例No.20,22,23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。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、ろう付け時にサグが発
生せず、ろう付け後には強度及び導電率が優れ、犠牲陽
極作用に優れたクラッドフィン材が得られ、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】本発明におけるろう付けテスト用のミニコアを
示す斜視図である。
【図2】ラジエーターの一例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 ヘッダープレート 4 樹脂タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F28F 1/32 G 9141−3L

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を芯材と
    し、その片面又は両面に、Si0.5〜7wt%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Mn
    0.3wt%以下,Cr0.3wt%以下,Zr0.3
    wt%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
    ニウム合金を芯材とし、その片面又は両面に、Si0.
    5〜7wt%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Zn
    0.5〜3wt%,In0.01〜0.2wt%,Sn
    0.01〜0.2wt%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
    金を芯材とし、その片面又は両面に、Si0.5〜7w
    t%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Mn
    0.3wt%以下,Cr0.3wt%以下,Zr0.3
    wt%以下,Ti0.3wt%以下のうち1種又は2種
    以上を含み、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を芯材とし、その片面又は両面
    に、Si0.5〜7wt%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。
JP33754891A 1991-11-27 1991-11-27 アルミニウム合金クラッドフィン材 Pending JPH05179380A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004156108A (ja) * 2002-11-07 2004-06-03 Denso Corp ろう付け用アルミニウムクラッド材
JP2006015388A (ja) * 2004-07-05 2006-01-19 Japan Atom Energy Res Inst 超細密フィン折り加工法
CZ301990B6 (cs) * 2000-02-03 2010-08-25 Corus L. P. Použití kompozitního materiálu ze slitiny hliníku jako výchozí suroviny pro holá žebra výmeníku tepla

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CZ301990B6 (cs) * 2000-02-03 2010-08-25 Corus L. P. Použití kompozitního materiálu ze slitiny hliníku jako výchozí suroviny pro holá žebra výmeníku tepla
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