JPH06136477A - 熱交換器用アルミニウム合金フィン材 - Google Patents

熱交換器用アルミニウム合金フィン材

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JPH06136477A
JPH06136477A JP30817092A JP30817092A JPH06136477A JP H06136477 A JPH06136477 A JP H06136477A JP 30817092 A JP30817092 A JP 30817092A JP 30817092 A JP30817092 A JP 30817092A JP H06136477 A JPH06136477 A JP H06136477A
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JP
Japan
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less
fin material
heat exchanger
alloy
strength
Prior art date
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Application number
JP30817092A
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English (en)
Inventor
Fujio Himuro
富士雄 檜室
Takenobu Dokou
武宜 土公
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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  • Prevention Of Electric Corrosion (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 強度と熱伝導性に優れた熱交換器用アルミニ
ウム合金フィン材を提供する。 【構成】 (1) 0.3wt%を超え0.8wt%以下のS
i、0.4wt%を超え1.2wt%以下のFe、0.1wt
%を超え1.2wt%以下のCoを含有し、残部Alと不
可避的不純物とからなることを特徴とする熱交換器用ア
ルミニウム合金フィン材。 (2) 0.3wt%を超え0.8wt%以下のSi、0.4wt
%を超え1.2wt%以下のFe、0.1wt%を超え1.
2wt%以下のCo、0.03wt%を超え0.2wt%以下
のZrを含有し、残部Alと不可避的不純物とからなる
ことを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金フィン
材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高熱伝導性を有する熱
交換器用アルミニウム合金フィン材に関するものであ
り、さらに詳しくは、特にろう付法によって製造される
自動車用熱交換器であるラジエーター、ヒーター、コン
デンサー等のフィンとして使用されるアルミニウム合金
フィン材に関するものである。
【0002】
【従来の技術およびその課題】自動車用熱交換器の多く
はAlおよびAl合金が使用されておりろう付法により
製造されている。通常ろう付はAl−Si系のろう材が
用いられ、そのためろう付は600℃程度の高温で行わ
れる。ラジエーター等の熱交換器は例えば図1に示すよ
うに複数本の偏平チューブ(1) の間にコルゲート状に加
工した薄肉フィン(2) を一体に形成し、該偏平チューブ
(1) の両端はヘッダー(3) とタンク(4)とで構成される
空間にそれぞれ開口しており、一方のタンク側の空間か
ら偏平チューブ(1) 内を通して高温冷媒を他方のタンク
(4) 側の空間に送り、偏平チューブ(1) および薄肉フィ
ン(2) の部分で熱交換して低温になった冷媒を再び循環
させるものである。
【0003】ところで、近年、熱交換器は軽量・小型化
の方向にあり、そのためには熱交換器の熱効率の向上が
必要であり、材料の熱伝導性の向上が望まれている。特
に、フィン材の熱伝導性の向上が検討されており、合金
組成を純アルミニウムに近づけた合金のフィン材が高熱
伝導性フィンとして提案されている。しかしながら、フ
ィンを薄肉化した場合、フィンの強度が十分でないと熱
交換器の組付け時にフィンが潰れたり、熱交換器として
使用時に破壊してしまうという問題がある。純アルミニ
ウム系合金フィンの場合、強度が不足してしまう欠点を
有しており、高強度で熱伝導性を向上させたフィン材は
いまだ開発されていない。これは、高強度化にはMn等
の合金元素の添加が有効であるが、熱交換器を製造する
工程に600℃付近まで加熱されるブレージングがある
ため、ブレージング加熱中に、合金に添加した元素が再
固溶し、熱伝導性の向上を阻害するためである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこれに鑑
み、ろう付後の強度と熱伝導性が高いフィン材を開発す
るには、SiおよびFe量を適正化し熱伝導性を向上さ
せ、さらに熱伝導性を低下させることなく強度の向上効
果が大きい合金元素を見出せれば問題が解決できると考
え、本発明に到った。すなわち、本発明は、ろう付後の
熱伝導性と強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金フ
ィン材を開発したものであり、請求項1記載の発明は、
0.3wt%を超え0.8wt%以下のSi、0.4wt%を
超え1.2wt%以下のFe、0.1wt%を超え1.2wt
%以下のCoを含有し、残部Alと不可避的不純物とか
らなることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金フ
ィン材であり、請求項2記載の発明は、0.3wt%を超
え0.8wt%以下のSi、0.4wt%を超え1.2wt%
以下のFe、0.1wt%を超え1.2wt%以下のCo、
0.03wt%を超え0.2wt%以下のZrを含有し、残
部Alと不可避的不純物とからなることを特徴とする熱
交換器用アルミニウム合金フィン材であり、請求項3記
載の発明は、0.3wt%を超え0.8wt%以下のSi、
0.4wt%を超え1.2wt%以下のFe、0.1wt%を
超え1.2wt%以下のCoを含有し、さらに2.0wt%
以下のZn、0.3wt%以下のIn、0.3wt%以下の
Snのうちの1種または2種以上を含有し、残部Alと
不可避的不純物とからなることを特徴とする熱交換器用
アルミニウム合金フィン材であり、請求項4記載の発明
は、0.3wt%を超え0.8wt%以下のSi、0.4wt
%を超え1.2wt%以下のFe、0.1wt%を超え1.
2wt%以下のCo、0.03wt%を超え0.2wt%以下
のZrを含有し、さらに2.0wt%以下のZn、0.3
wt%以下のIn、0.3wt%以下のSnのうちの1種ま
たは2種以上を含有し、残部Alと不可避的不純物とか
らなることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金フ
ィン材である。
【0005】
【作用】本発明フィン材の添加元素の役割および合金組
成の限定理由について説明する。Siは、その添加によ
り強度を向上させる。特に、FeやCoと共存する場
合、FeやCoの析出を促進する作用を有するため、分
散強化に寄与する金属間化合物を増やし、強度を向上さ
せる。さらに、FeおよびCoの析出を促進することで
フィン材中に固溶しているFeおよびCoの固溶量を減
らすので、熱伝導性を向上させる。Siが0.3wt%以
下の場合上記強度向上の効果が十分でなく、0.8wt%
を超えても、FeおよびCoの析出を促進する作用は変
わらないが、逆にSiの固溶量が増え、熱伝導性が低下
する。したがって、Siは0.3wt%を超え0.8wt%
以下とするが、特に0.3〜0.6wt%で安定した特性
を示す。
【0006】FeはSiと結合して金属間化合物を形成
し、合金の強度を向上させる働きを有する。Fe量が
0.4wt%以下ではSiの固溶量が増えて熱伝導性が低
下し、1.2wt%を超えると成形性が低下し、フィンの
コルゲート成形ができにくくなる。
【0007】Coは、微細な金属間化合物を合金中に分
散させ、強度を向上させる。Siとともに添加すること
で、非常に析出しやすくなるため、熱伝導性を低下させ
ることなく強度を向上させることができる元素である。
その量が0.1wt%以下では効果が十分でなく、1.2
wt%を超えて添加した場合、成形性が低下し、フィンの
コルゲート成形ができにくくなる。
【0008】Zrは、微細な金属間化合物を形成してろ
う付加熱時の再結晶を抑制することにより、フィンの再
結晶粒を大きくする働きを有する。再結晶粒が小さくな
った場合、ろう付中にフィンにろうが拡散して、フィン
が潰れやすくなるので、再結晶粒は大きいほど望まし
い。本合金において、Si、FeおよびCoの添加だけ
では再結晶粒の大きさが不充分な場合にZrを添加する
とよい。その量が0.03wt%以下では効果が十分でな
く、0.2wt%を超えて添加しても、効果は変わりな
く、逆に熱伝導性が低下する。
【0009】本発明合金ではさらに2.0wt%以下のZ
n、0.3wt%以下のIn、0.3wt%以下のSnのう
ちの1種または2種以上を添加することがある。これら
は、フィン材に犠牲陽極効果を付与するために添加され
るものであり、それぞれ、上記量を超えて添加した場
合、熱伝導性が低下する。
【0010】本発明合金の不可避不純物としては、鋳塊
組織の微細化のために添加されるTiやB等があり、こ
れらの元素はそれぞれ0.03wt%以下であれば添加さ
れていても差し支えない。
【0011】以上が本発明の合金組成であるが、本発明
フィン材はベア材として用いられることが可能であり、
また、ブレージングシートフィンの芯材として用いるこ
とも可能である。後者の場合のろう材は従来より使用さ
れているろう合金をそのまま使用しても構わない。
【0012】本発明のフィン材を用いる熱交換器は、自
動車用のラジエーター、コンデンサー、エパポレータ
ー、オイルクーラー等を挙げることが出来るが、これら
に限定するものではない。
【0013】また、本発明のフィン材をろう付する方法
は従来より行われている非腐食性フラックスろう付、フ
ラックスろう付、真空ろう付等、いずれでも可能であ
る。
【0014】本発明のフィン材の製造は、半連続鋳造に
より鋳塊を製造し、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍の工程で
製造可能であり、また、連続鋳造圧延、冷間圧延、焼鈍
の工程でも製造可能である。
【0015】
【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
る。表1に示す合金組成のアルミニウム合金フィン材
(板厚60μm、H14調質)を常法により作製した。
これらのフィン材のろう付加熱後の強度と導電率を測定
した。ろう付加熱の条件は窒素ガス中で600℃×5分
で行った。結果を表2に示す。ここで、導電率は熱伝導
性の指標であり、フィンの導電率が5%IACS向上す
ると熱交換器の熱効率は1%程度向上する。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】表2から明らかなように従来例および比較
例のフィン材は引張強さと導電率の両者に優れているも
のがないのに対して、本発明例フィン材は引張強さと導
電率に優れた値を示している。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように本発明のフィン材は高
強度で熱伝導性に優れ、工業上顕著な効果を奏するもの
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ラジエーターを示す一部断面の斜視図。
【符号の説明】
1 偏平チューブ 2 薄肉フィン 3 ヘッダー 4 タンク

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 0.3wt%を超え0.8wt%以下のS
    i、0.4wt%を超え1.2wt%以下のFe、0.1wt
    %を超え1.2wt%以下のCoを含有し、残部Alと不
    可避的不純物とからなることを特徴とする熱交換器用ア
    ルミニウム合金フィン材。
  2. 【請求項2】 0.3wt%を超え0.8wt%以下のS
    i、0.4wt%を超え1.2wt%以下のFe、0.1wt
    %を超え1.2wt%以下のCo、0.03wt%を超え
    0.2wt%以下のZrを含有し、残部Alと不可避的不
    純物とからなることを特徴とする熱交換器用アルミニウ
    ム合金フィン材。
  3. 【請求項3】 0.3wt%を超え0.8wt%以下のS
    i、0.4wt%を超え1.2wt%以下のFe、0.1wt
    %を超え1.2wt%以下のCoを含有し、さらに2.0
    wt%以下のZn、0.3wt%以下のIn、0.3wt%以
    下のSnのうちの1種または2種以上を含有し、残部A
    lと不可避的不純物とからなることを特徴とする熱交換
    器用アルミニウム合金フィン材。
  4. 【請求項4】 0.3wt%を超え0.8wt%以下のS
    i、0.4wt%を超え1.2wt%以下のFe、0.1wt
    %を超え1.2wt%以下のCo、0.03wt%を超え
    0.2wt%以下のZrを含有し、さらに2.0wt%以下
    のZn、0.3wt%以下のIn、0.3wt%以下のSn
    のうちの1種または2種以上を含有し、残部Alと不可
    避的不純物とからなることを特徴とする熱交換器用アル
    ミニウム合金フィン材。
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