JPH05230578A - ろう付け後の強度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フィン材用アルミニウム合金 - Google Patents
ろう付け後の強度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フィン材用アルミニウム合金Info
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- JPH05230578A JPH05230578A JP4037830A JP3783092A JPH05230578A JP H05230578 A JPH05230578 A JP H05230578A JP 4037830 A JP4037830 A JP 4037830A JP 3783092 A JP3783092 A JP 3783092A JP H05230578 A JPH05230578 A JP H05230578A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ろう付後の熱伝導度、強度および犠牲陽極効
果に優れたフィン材を提供すること。 【構成】 Mn:1.5%を超え、2.2%以下、S
i:0.5〜1.2%、Fe:0.1〜0.6%、M
g:0.05〜1.0%、Zn:0.5〜2.0%、残
部Alおよび不可避不純物であるAl合金または上記成
分の外にZrおよび/またはCrを0.25%以下含有
するAl合金である熱交換器フィン材用アルミニウム合
金。
果に優れたフィン材を提供すること。 【構成】 Mn:1.5%を超え、2.2%以下、S
i:0.5〜1.2%、Fe:0.1〜0.6%、M
g:0.05〜1.0%、Zn:0.5〜2.0%、残
部Alおよび不可避不純物であるAl合金または上記成
分の外にZrおよび/またはCrを0.25%以下含有
するAl合金である熱交換器フィン材用アルミニウム合
金。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラジエータやカーエア
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のアルミニウム合金フィ
ン材に関し、ろう付け後の熱伝導度および強度が高く、
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。
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のアルミニウム合金フィ
ン材に関し、ろう付け後の熱伝導度および強度が高く、
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。
【0002】
【従来の技術】自動車などのラジエータ、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
ウム系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
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が要求される。ろう付
け時の変形やろうの侵食を防ぐためにはMnの添加が有
効であり、フィン材には3003や3203などのAl
−Mn系合金が用いられる。そして、犠牲陽極効果を付
与するためには、Al−Mn合金にZn、Sn、Inな
どを添加して電気化学的に卑にする方法(例えば特開昭
62−120455号公報参照)が、また、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。
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
ウム系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
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が要求される。ろう付
け時の変形やろうの侵食を防ぐためにはMnの添加が有
効であり、フィン材には3003や3203などのAl
−Mn系合金が用いられる。そして、犠牲陽極効果を付
与するためには、Al−Mn合金にZn、Sn、Inな
どを添加して電気化学的に卑にする方法(例えば特開昭
62−120455号公報参照)が、また、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。
【0003】
【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が強く、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し、また製品と
しての熱交換器の強度、耐久性が低下するという問題が
生じている。
換器の軽量化、コストの低減などの要求が強く、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し、また製品と
しての熱交換器の強度、耐久性が低下するという問題が
生じている。
【0004】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と強度を高めることが有効であ
る。Al−Mn系合金の場合、ろう付け時に高温でMn
が固溶するため、熱伝導度の低下が著しい。熱伝導性に
すぐれたフィン材として、Mn:0.1〜0.8%、Z
r:0.02〜0.2%およびSi:0.1〜0.8%
を含むアルミニウム合金も提案されているが(特開昭6
3−23260号公報参照)、この場合、Mnが少ない
ためにろう付け後の強度が低く使用中にフィン倒れや変
形が生じやすい。また、フィン材の電位が卑でないた
め、犠牲陽極効果が小さい。またSi:0.03〜0.
3%、Fe:0.05〜0.6%を含み、Zr:0.0
1〜0.4%、Mn:0.01〜0.3%の1種または
2種を含有するアルミニウム合金も提案されているが
(特開昭63−45352号公報参照)、この場合はフ
ィン材の電位が卑でないため、犠牲陽極効果が小さい。
さらに熱伝導度が高い純アルミニウム(1050、10
70など)にZn、Sn、InあるいはCr、Ti、Z
rなどを添加したフィン材を使用する試みも行われてい
るが、この場合、熱伝導度は高いもののろう付け後の強
度が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。
のフィン材の熱伝導度と強度を高めることが有効であ
る。Al−Mn系合金の場合、ろう付け時に高温でMn
が固溶するため、熱伝導度の低下が著しい。熱伝導性に
すぐれたフィン材として、Mn:0.1〜0.8%、Z
r:0.02〜0.2%およびSi:0.1〜0.8%
を含むアルミニウム合金も提案されているが(特開昭6
3−23260号公報参照)、この場合、Mnが少ない
ためにろう付け後の強度が低く使用中にフィン倒れや変
形が生じやすい。また、フィン材の電位が卑でないた
め、犠牲陽極効果が小さい。またSi:0.03〜0.
3%、Fe:0.05〜0.6%を含み、Zr:0.0
1〜0.4%、Mn:0.01〜0.3%の1種または
2種を含有するアルミニウム合金も提案されているが
(特開昭63−45352号公報参照)、この場合はフ
ィン材の電位が卑でないため、犠牲陽極効果が小さい。
さらに熱伝導度が高い純アルミニウム(1050、10
70など)にZn、Sn、InあるいはCr、Ti、Z
rなどを添加したフィン材を使用する試みも行われてい
るが、この場合、熱伝導度は高いもののろう付け後の強
度が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。
【0005】本発明者らは、ろう付後強度の高いフィン
材としてAl−Fe−Si−Mn−Mg系合金にIn、
Sn、Gaなどを添加した合金を提案している(特願平
2−248704)。他にも同様な提案がある(特開平
3−20436)。これらによってある程度の薄肉化は
可能となったが、更に薄肉化を計るにはろう付後強度を
更に高めることが必要である。
材としてAl−Fe−Si−Mn−Mg系合金にIn、
Sn、Gaなどを添加した合金を提案している(特願平
2−248704)。他にも同様な提案がある(特開平
3−20436)。これらによってある程度の薄肉化は
可能となったが、更に薄肉化を計るにはろう付後強度を
更に高めることが必要である。
【0006】本発明の目的は以上に示した問題点を解決
せんとするものであり、Mn、Siなどの成分を調整す
ることにより、ろう付け後の熱伝導度および強度が高
く、犠牲陽極効果に優れたアルミニウム合金フィン材を
提供するにある。。
せんとするものであり、Mn、Siなどの成分を調整す
ることにより、ろう付け後の熱伝導度および強度が高
く、犠牲陽極効果に優れたアルミニウム合金フィン材を
提供するにある。。
【0007】
【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、MnとSiとを共
存させて、Al−Mn−Si系の化合物を生成させ、さ
らにFeとMgを添加することによって、ろう付後の熱
伝導度と高強度を兼備させうること、およびさらにZn
を添加することによって、犠牲陽極効果にもすぐれてい
ることを見出し、本発明を完成した。
ルミニウム合金について検討を行い、MnとSiとを共
存させて、Al−Mn−Si系の化合物を生成させ、さ
らにFeとMgを添加することによって、ろう付後の熱
伝導度と高強度を兼備させうること、およびさらにZn
を添加することによって、犠牲陽極効果にもすぐれてい
ることを見出し、本発明を完成した。
【0008】上記発見に基づく本発明の構成は、特許請
求の範囲に記載のとおりの熱交換器フィン材用アルミニ
ウム合金である。
求の範囲に記載のとおりの熱交換器フィン材用アルミニ
ウム合金である。
【0009】これを要約すると、Mn:1.5%を超
え、2.2%以下、Si:0.5〜1.2%、Fe:
0.1〜0.6%、Mg:0.05〜1.0%、Zn:
0.5〜2.0%、残部Alおよび不可避不純物である
アルミニウム合金または上記成分の外に更に、Zr:
0.25%以下、および/またはCr:0.25%以下
を含有するアルミニウム合金である、熱交換器フィン材
用アルミニウム合金である。本発明における各成分の限
定理由は次のとおりである。
え、2.2%以下、Si:0.5〜1.2%、Fe:
0.1〜0.6%、Mg:0.05〜1.0%、Zn:
0.5〜2.0%、残部Alおよび不可避不純物である
アルミニウム合金または上記成分の外に更に、Zr:
0.25%以下、および/またはCr:0.25%以下
を含有するアルミニウム合金である、熱交換器フィン材
用アルミニウム合金である。本発明における各成分の限
定理由は次のとおりである。
【0010】Mn:MnはSiと共存させることにより
Al−Mn−Si系の化合物を生成してろう付け前およ
びろう付け後の強度を向上させる。また、耐高温座屈性
および成形加工性を改良する。1.5%以下では効果が
十分でなく、2.2%を超えると鋳造時に粗大な晶出物
が生成し、板材の製造が困難になり、またMnの固溶量
を増加させて熱伝導度が低下する。
Al−Mn−Si系の化合物を生成してろう付け前およ
びろう付け後の強度を向上させる。また、耐高温座屈性
および成形加工性を改良する。1.5%以下では効果が
十分でなく、2.2%を超えると鋳造時に粗大な晶出物
が生成し、板材の製造が困難になり、またMnの固溶量
を増加させて熱伝導度が低下する。
【0011】Si:SiはAl−Mn−Si系の化合物
を生成して強度を向上させ、また、Mnの固溶量を減少
させて熱伝導度を向上させる。その含有量が0.5%未
満では効果が十分でなく、1.2%を超えるとろう付時
にフィン材の溶融が生じる。Fe:FeはMnの固溶量
を抑制し、ろう付後熱伝導度を向上させる。0.1%未
満では効果が十分でなく、0.6%を超えると鋳造時に
Al−Mn−Fe系の粗大な晶出物が生成し、板材の製
造が困難になる。
を生成して強度を向上させ、また、Mnの固溶量を減少
させて熱伝導度を向上させる。その含有量が0.5%未
満では効果が十分でなく、1.2%を超えるとろう付時
にフィン材の溶融が生じる。Fe:FeはMnの固溶量
を抑制し、ろう付後熱伝導度を向上させる。0.1%未
満では効果が十分でなく、0.6%を超えると鋳造時に
Al−Mn−Fe系の粗大な晶出物が生成し、板材の製
造が困難になる。
【0012】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。0.
05%未満では効果が十分でない。1.0%を超えると
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。
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。0.
05%未満では効果が十分でない。1.0%を超えると
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。
【0013】Zn:Znはフィン材の電位を卑にし、犠
牲陽極効果を付与する。0.5%未満では効果が充分で
なく、2.0%を超えると自己耐食性が劣化したり、真
空ろう付けを適用する場合にはろう付け中にZn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。
牲陽極効果を付与する。0.5%未満では効果が充分で
なく、2.0%を超えると自己耐食性が劣化したり、真
空ろう付けを適用する場合にはろう付け中にZn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。
【0014】Zr、Cr:耐高温座屈性を向上させる。
上限を超えるとろう付後の熱伝導度が低下する。
上限を超えるとろう付後の熱伝導度が低下する。
【0015】
【実施例】第1表に示す合金No.1〜29を溶解・鋳造
し、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍および
仕上げ冷間圧延を行い、0.07mm厚さのフィン材を
得た。中間焼鈍の温度は300℃とした。
し、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍および
仕上げ冷間圧延を行い、0.07mm厚さのフィン材を
得た。中間焼鈍の温度は300℃とした。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】上記のように製造されたフィン材につき、
フッ化物フラックスを塗布した後、ろう付時と同様に窒
素ガス中で600℃×3分間の加熱処理を行った後、引
張試験、電気伝導度を測定した。一般に金属の熱伝導度
と電気伝導度との間には比例関係があるので、ここでは
熱伝導度に代えて電気伝導度(25℃)を測定した。ま
た、犠牲陽極効果を評価するため、pH3に調整した3
%NaCl水溶液中に8時間浸漬後、自然電極電位を測
定した。
フッ化物フラックスを塗布した後、ろう付時と同様に窒
素ガス中で600℃×3分間の加熱処理を行った後、引
張試験、電気伝導度を測定した。一般に金属の熱伝導度
と電気伝導度との間には比例関係があるので、ここでは
熱伝導度に代えて電気伝導度(25℃)を測定した。ま
た、犠牲陽極効果を評価するため、pH3に調整した3
%NaCl水溶液中に8時間浸漬後、自然電極電位を測
定した。
【0019】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4045合金を皮材(ろう材)
とするプレート材(厚さ0.6mm)の上に乗せて、フ
ッ化物フラックスろう付けを行い、ろう付け性を調べ
た。また、フィンとプレートの接合部についてCASS
試験をJIS D0201に基づき1ケ月間行い、プレ
ートの最大腐食深さの測定と、フィンの腐食状況を観察
した。
3003合金を芯材とし4045合金を皮材(ろう材)
とするプレート材(厚さ0.6mm)の上に乗せて、フ
ッ化物フラックスろう付けを行い、ろう付け性を調べ
た。また、フィンとプレートの接合部についてCASS
試験をJIS D0201に基づき1ケ月間行い、プレ
ートの最大腐食深さの測定と、フィンの腐食状況を観察
した。
【0020】結果を第2表に示す。
【0021】
【表3】
【0022】
【表4】
【0023】本発明合金No.1〜17は、引張強さが1
4kgf/mm2以上と高く、電気伝導度も43%以上
と高く(従来材の3004は39%)熱伝導度が高いこ
とを示している。また、ろう付け性も良好であり、自然
電極電位も−800から−830mVvsSCEの範囲
であり電気化学的に卑である。また、CASS試験後の
プレート材の最大腐食深さは、0.10〜0.13mm
と小さく犠牲陽極効果に優れている。また、フィンの腐
食状況も正常である。また、板材の製造性も問題なく良
好である。
4kgf/mm2以上と高く、電気伝導度も43%以上
と高く(従来材の3004は39%)熱伝導度が高いこ
とを示している。また、ろう付け性も良好であり、自然
電極電位も−800から−830mVvsSCEの範囲
であり電気化学的に卑である。また、CASS試験後の
プレート材の最大腐食深さは、0.10〜0.13mm
と小さく犠牲陽極効果に優れている。また、フィンの腐
食状況も正常である。また、板材の製造性も問題なく良
好である。
【0024】一方、比較合金のNo.18はMn量が少な
いために引張強さが低い。
いために引張強さが低い。
【0025】No.19はMn量が少ないために板材の製
造性が悪く、健全なフィン材が得られなかった。
造性が悪く、健全なフィン材が得られなかった。
【0026】No.20はSi量が少ないため引張強さが
低いとともに電気伝導度も低い。No.21はSi量が多
いためにろう付時に局部溶融が生じている。
低いとともに電気伝導度も低い。No.21はSi量が多
いためにろう付時に局部溶融が生じている。
【0027】No.22はFe量が少ないために電気伝導
度が低い。No.23はFe量が多いために板材の製造性
が悪く、健全なフィン材が得られなかった。
度が低い。No.23はFe量が多いために板材の製造性
が悪く、健全なフィン材が得られなかった。
【0028】No.24はMg量が少ないため引張強さが
低く、No.25はMg量が多いためにフラックスとMg
の反応が生じ、接合不良となっている。
低く、No.25はMg量が多いためにフラックスとMg
の反応が生じ、接合不良となっている。
【0029】No.26、29はZn量が少ないために自
然電極電位が3003合金と同程度まで貴になり、プレ
ートの最大腐食深さが大きい。すなわち、犠牲陽極効果
に劣るものである。
然電極電位が3003合金と同程度まで貴になり、プレ
ートの最大腐食深さが大きい。すなわち、犠牲陽極効果
に劣るものである。
【0030】No.27はZn量が多いためにフィンの腐
食消耗が顕著である。
食消耗が顕著である。
【0031】No.28はZr量、Cr量が多いために電
気伝導度が小さい。
気伝導度が小さい。
【0032】
【発明の効果】本発明によると、ろう付後の熱伝導度、
強度および犠牲陽極効果に優れた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。
強度および犠牲陽極効果に優れた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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 健志 東京都港区新橋5丁目11番3号 住友軽金 属工業株式会社内 (72)発明者 蘇 建堂 東京都港区新橋5丁目11番3号 住友軽金 属工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】Mn:1.5%を超え、2.2%以下、 Si:0.5〜1.2% Fe:0.1〜0.6% Mg:0.05〜1.0% Zn:0.5〜2.0% 残部Alおよび不可避不純物であることを特徴とする熱
交換器フィン材用アルミニウム合金。 - 【請求項2】Zr:0.25%以下 Cr:0.25%以下 のうち一種または二種を含有することを特徴とする請求
項1記載の熱交換器フィン材用アルミニウム合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4037830A JP2768393B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | ろう付け後の強度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フィン材用アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4037830A JP2768393B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | ろう付け後の強度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フィン材用アルミニウム合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05230578A true JPH05230578A (ja) | 1993-09-07 |
JP2768393B2 JP2768393B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=12508450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4037830A Expired - Fee Related JP2768393B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | ろう付け後の強度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フィン材用アルミニウム合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2768393B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010085081A (ja) * | 2008-09-02 | 2010-04-15 | Calsonic Kansei Corp | アルミニウム合金製熱交換器 |
US8945721B2 (en) | 2010-03-02 | 2015-02-03 | Mitsubishi Aluminum Co., Ltd. | Aluminum alloy heat exchanger |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55140098A (en) * | 1979-04-20 | 1980-11-01 | Fuji Heavy Ind Ltd | Heat exchanger |
JPH0320436A (ja) * | 1989-06-19 | 1991-01-29 | Honda Motor Co Ltd | 熱交換器フィン用アルミニウム合金 |
JPH03104838A (ja) * | 1989-09-19 | 1991-05-01 | Furukawa Alum Co Ltd | 気相ろう付け用アルミニウム合金犠牲フィン材 |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP4037830A patent/JP2768393B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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EP2159528A3 (en) * | 2008-09-02 | 2013-12-25 | Calsonic Kansei Corporation | Heat exchanger made of aluminum alloy and method of producing same |
EP2159528B1 (en) | 2008-09-02 | 2015-11-04 | Calsonic Kansei Corporation | Heat exchanger made of aluminum alloy |
US8945721B2 (en) | 2010-03-02 | 2015-02-03 | Mitsubishi Aluminum Co., Ltd. | Aluminum alloy heat exchanger |
US9328977B2 (en) | 2010-03-02 | 2016-05-03 | Mitsubishi Aluminum Co., Ltd. | Aluminum alloy heat exchanger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2768393B2 (ja) | 1998-06-25 |
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