JPH06145859A - 耐孔食性のすぐれた熱交換器用高強度Al合金クラッド材 - Google Patents

耐孔食性のすぐれた熱交換器用高強度Al合金クラッド材

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JPH06145859A
JPH06145859A JP31420492A JP31420492A JPH06145859A JP H06145859 A JPH06145859 A JP H06145859A JP 31420492 A JP31420492 A JP 31420492A JP 31420492 A JP31420492 A JP 31420492A JP H06145859 A JPH06145859 A JP H06145859A
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JP
Japan
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alloy
clad
core material
corrosion resistance
heat exchanger
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JP31420492A
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Takeshi Itagaki
武志 板垣
Ken Toma
建 当摩
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MA Aluminum Corp
Original Assignee
Mitsubishi Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ろう付けにより熱交換器に組立てられた後で
も高強度とすぐれた耐孔食性を保持するAl合金クラッ
ド材を提供する。 【構成】 熱交換器の構造部材として用いられるAl合
金クラッド材が、Mn:0.7〜1.5%、Cu:0.
3〜0.7%、Ti:0.05〜0.25%を含有し、
さらに必要に応じてMg:0.05〜0.5%、Si:
0.3〜1.3%、Cr:0.05〜0.25%、Z
r:0.05〜0.25%、およびV:0.01〜0.
2%のうちの1種以上を含有し、残りがAlと不可避不
純物からなる組成を有するAl合金の芯材の片面または
両面に、Mg:1.2〜3.5%、Zn:2.1〜5%
を含有し、さらに必要に応じてIn:0.001〜0.
03%およびSn:0.01〜0.15%のうちの1種
以上を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成
を有するAl合金の皮材をクラッドしたものからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱交換器をろう付け
により組立て製造するに際して、前記熱交換器の構造部
材である管体やヘッダープレートなどとして用いた場合
に、前記ろう付け後の熱交換器において高強度を有し、
かつ犠牲陽極効果を発揮してすぐれた耐孔食性を示すA
l合金クラッド材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば自動車のラジエータやオイ
ルクーラ、さらにインタークーラなどの熱交換器をろう
付けにて組立て製造するに際して、これらの構造部材で
ある管体やヘッダープレートなどに各種のAl合金クラ
ッド材が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のAl合
金クラッド材においては、熱交換器にろう付け組立てさ
れて実用に供した場合、ろう付け時に構成成分が相互に
拡散し合うため、芯材にあっては強度が低下し、皮材に
あっては電気化学的に貴になり、芯材との間の電位差が
小さくなるため、犠牲陽極効果が低下し、孔食が発生し
易くなるという問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、ろう付け後もすぐれた耐孔食性
を示す熱交換器用高強度Al合金クラッド材を開発すべ
く研究を行なった結果、 (a) 芯材が、重量%で(以下、%は重量%を示
す)、 Mn:0.7〜1.5%、 Cu:0.3〜0.7
%、Ti:0.05〜0.25%、を含有し、さらに必
要に応じて、 Mg:0.05〜0.5%、 Si:0.3〜1.3
%、Cr:0.05〜0.25%、Zr:0.05〜
0.25%、V:0.01〜0.2%、のうちの1種ま
たは2種以上、を含有し、残りがAlと不可避不純物か
らなる組成を有するAl合金で構成され、かつ前記芯材
の片面または両面にクラッドされる皮材が、 Mg:1.2〜3.5%、 Zn:2.1〜5%、
を含有し、さらに必要に応じて、 In:0.001〜0.03%、Sn:0.01〜0.
15%、のうちの1種または2種、を含有し、残りがA
lと不可避不純物からなる組成を有するAl合金で構成
されたAl合金クラッド材。 (b) 芯材が、同じく上記(a)に示される組成の芯
材と同じ組成を有するAl合金で構成され、前記芯材の
片面にクラッドされる皮材が、同じく上記(a)に示さ
れる組成の皮材と同じ組成を有するAl合金で構成さ
れ、さらに上記芯材のもう一方の片面にクラッドされる
ろう材が、Si:5〜15%を含有するAl−Si系合
金で構成されたAl合金クラッド材。 以上(a)または(b)のAl合金クラッド材は、これ
を熱交換器の構造部材として用いた場合、ろう付け後に
おいて、高強度を有するほか、皮材が芯材に比して電気
化学的に著しく卑な状態を保持することから、皮材がす
ぐれた犠牲陽極効果を発揮し、芯材の耐孔食性に寄与す
るという研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、以下にAl合金クラッド材を構
成する芯材および皮材、さらにろう材について、これを
構成するAl合金の成分組成を上記の通りに限定した理
由を説明する。
【0006】A.芯材 (a) Mn Mn成分には、素地に分散分布するAl−Mn系金属間
化合物を形成して強度を向上させる作用があるが、その
含有量が0.7%未満では所望の強度向上効果が得られ
ず、一方その含有量が1.5%を越えると加工性が低下
するようになることから、その含有量を0.7〜1.5
%と定めた。
【0007】(b) Cu Cu成分には、素地に固溶して強度を向上させるほか、
電気化学的に貴にして皮材との電位差を大きくし、もっ
て皮材による犠牲陽極効果を確実なものにする作用があ
るが、その含有量が0.3%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が0.7%を越えると
耐食性が低下するようになることから、その含有量を
0.3〜0.7%と定めた。
【0008】(c) Ti Ti成分には、Alと結合し、素地に分散する金属間化
合物を形成して強度を向上させるほか、ろう付け時に皮
材から拡散流入するMgおよびZnによる粒界腐食を防
止する作用があるが、その含有量が0.05%未満では
前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が
0.25%を越えると加工性が低下するようになること
から、その含有量を0.05〜0.25%と定めた。
【0009】(d) Mg,Si,Cr,Zr、および
V これらの成分には、いずれも素地に析出分散する微細な
各種化合物を形成して強度を向上させる作用があるので
必要に応じて含有されるが、その含有量がそれぞれM
g:0.05%未満、Si:0.3%未満、Cr:0.
05%未満、Zr:0.05%未満、およびV:0.0
1%未満では、所望の強度向上効果が得られず、一方そ
の含有量が、それぞれMg:0.5%、Si:1.3
%、Cr:0.25%、Zr:0.25%、およびV:
0.2%を越えると、加工性やろう付け性が低下した
り、融点の低下によるろう付け時の局部溶融や座屈が発
生し易くなることから、その含有量を、それぞれMg:
0.05〜0.5%、Si:0.3〜1.3%、Cr:
0.05〜0.25%、Zr:0.05〜0.25%、
およびV:0.01〜0.2%と定めた。
【0010】B.皮材 (a) MgおよびZn これらの成分には、その一部がろう付け時に芯材内に拡
散固溶し、ろう付け後MgZn2 として析出して芯材の
強度を一段と向上させるほか、Znにあっては皮材との
境界面から芯材内部に向って濃度勾配をもつようにな
り、これによって芯材の表面から内に向かって電位が漸
次高くなる電位勾配が形成されるようになるので、芯材
を薄肉化した場合でも、また苛酷な腐食環境におかれて
も孔食発生が著しく抑制されるようになり、さらに皮材
においては、これら成分の高含有によって皮材の電位を
下げて芯材に対する犠牲陽極効果を十分に発揮せしめる
作用があるが、その含有量がMg:1.2%未満および
Zn:2.1%未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方Mgにあっては3.5%を越えると融点が低下
して、ろう付け時に局部溶融が生じるようになり、また
Znにあってはその含有量が5%を越えると全面腐食の
進行が急激に速くなることから、その含有量をそれぞれ
Mg:1.2〜3.5%、Zn:2.1〜5%と定め
た。
【0011】(b) InおよびSn これらの成分には、皮材を一段と電気化学的に卑にし、
芯材に対する犠牲陽極効果を顕著なものにする作用があ
るので、必要に応じて含有されるが、その含有量が、そ
れぞれIn:0.001%未満およびSn:0.01%
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含
有量がそれぞれIn:0.03%およびSn:0.15
%を越えると皮材の腐食進行が加速されるようになるこ
とから、その含有量をIn:0.001〜0.03%、
Sn:0.01〜0.15%と定めた。
【0012】C.ろう材 Si成分には、Alの溶融点を低下させ、ろう付け機能
を発揮させる作用があるが、その含有量が5%未満では
溶融点の低下が不十分で、高温ろう付けが必要となるの
で望ましくなく、一方その含有量が15%を越えると加
工性が急激に低下するようになることから、その含有量
を5〜15%を定めた。
【0013】
【実施例】つぎに、この発明のAl合金クラッド材を実
施例により具体的に説明する。通常の溶解鋳造法によ
り、それぞれ表1〜3に示される成分組成をもった芯材
用Al合金A−1〜A−17、皮材用Al合金B−1〜
B−14、およびろう材用Al合金C−1,C−2を溶
製し、水冷鋳型に鋳造して鋳塊とし、これらの鋳塊に、
500〜600℃の範囲内の所定温度に12時間保持の
均質化処理を施し、ついで熱間圧延を施して、芯材用A
l合金は9.6mmと10.8mmの2種類の厚さとし、皮
材用Al合金とろう材用Al合金の厚さは1.2mmと
し、これを表4〜6に示される組合せで、両面クラッド
の場合は厚さ:9.6mm、片面クラッドの場合は厚さ:
10.8mmの芯材をそれぞれ用いて重ね合わせ、熱間圧
延にてクラッドし、引続いて必要に応じて中間焼鈍を加
えながら冷間圧延を施すことにより、いずれも厚さ:
0.3mmを有する本発明Al合金クラッド材1〜34お
よび比較Al合金クラッド材1〜6をそれぞれ製造し
た。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】
【0018】
【表5】
【0019】
【表6】
【0020】なお、比較Al合金クラッド材1〜6は、
いずれもこれを構成するAl合金芯材および皮材の構成
成分のうちのいずれかの成分含有量(表1,2に*印を
付す)がこの発明の範囲から外れたものである。
【0021】ついで、この結果得られた各種Al合金ク
ラッド材から、内側を皮材とした内径:10mmの管体を
溶接にて成形し、これにろう材用Al合金C−1を用い
た場合は窒素雰囲気とし、また同C−2を用いた場合は
10-4torrの真空雰囲気とし、いずれも温度:610℃
に5分間保持後冷却のろう付け加熱条件に相当する加熱
を施した状態で、前記管体に作動流体としてCu++イオ
ン:1ppm を含有する温度:90℃の水道水を40l/
min の流量で30日間通過させる腐食試験を行ない、最
大孔食深さを測定した。この測定結果を表4〜6に、強
度を評価する目的で測定した引張強さと共に示した。
【0022】
【発明の効果】表1〜6に示される結果から、本発明A
l合金クラッド材1〜34は、いずれもろう付け加熱後
も皮材が芯材に対して十分に電気化学的に卑であること
から、皮材が十分に犠牲陽極効果を発揮し、孔食の発生
を著しく抑制し、かつ高強度を保持するのに対して、比
較Al合金クラッド材1〜6に見られるように、芯材あ
るいは皮材を構成するAl合金の構成成分のうちのいず
れかの成分含有量でもこの発明の範囲から外れると耐孔
食性および強度のうちの少なくともいずれかの特性が劣
ったものになることが明らかである。
【0023】上述のように、この発明のAl合金クラッ
ド材は、ろう付け組立てにより製造される熱交換器の構
造部材として用いた場合、ろう付け後においても高強度
とすぐれた耐孔食性を有するので、熱交換器は長期に亘
ってすぐれた性能を発揮し、かつこれの薄肉化を可能と
するので熱交換器の軽量化および小型化に寄与すること
ができるなど工業上有用な特性を有するのである。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 Mn:0.7〜1.5%、 Cu:0.3〜0.7
    %、 Ti:0.05〜0.25%、を含有し、残りがAlと
    不可避不純物からなる組成を有するAl合金の芯材の片
    面または両面に、 Mg:1.2〜3.5%、 Zn:2.1〜5%、を
    含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有す
    るAl合金の皮材をクラッドしてなる耐孔食性のすぐれ
    た熱交換器用高強度Al合金クラッド材。
  2. 【請求項2】 重量%で、 Mn:0.7〜1.5%、 Cu:0.3〜0.7
    %、 Ti:0.05〜0.25%、を含有し、さらに、 Mg:0.05〜0.5%、 Si:0.3〜1.3
    %、 Cr:0.05〜0.25%、Zr:0.05〜0.2
    5%、 V:0.01〜0.2%、のうちの1種または2種以
    上、を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成
    を有するAl合金の芯材の片面または両面に、 Mg:1.2〜3.5%、 Zn:2.1〜5%、を
    含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有す
    るAl合金の皮材をクラッドしてなる耐孔食性のすぐれ
    た熱交換器用高強度Al合金クラッド材。
  3. 【請求項3】 重量%で、 Mn:0.7〜1.5%、 Cu:0.3〜0.7
    %、 Ti:0.05〜0.25%、を含有し、残りがAlと
    不可避不純物からなる組成を有するAl合金の芯材の片
    面または両面に、 Mg:1.2〜3.5%、 Zn:2.1〜5%、
    を含有し、さらに、 In:0.001〜0.03%、Sn:0.01〜0.
    15%、のうちの1種または2種、を含有し、残りがA
    lと不可避不純物からなる組成を有するAl合金の皮材
    をクラッドしてなる耐孔食性のすぐれた熱交換器用高強
    度Al合金クラッド材。
  4. 【請求項4】 重量%で、 Mn:0.7〜1.5%、 Cu:0.3〜0.7
    %、 Ti:0.05〜0.25%、を含有し、さらに、 Mg:0.05〜0.5%、 Si:0.3〜1.3
    %、 Cr:0.05〜0.25%、Zr:0.05〜0.2
    5%、 V:0.01〜0.2%、のうちの1種または2種以
    上、を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成
    を有するAl合金の芯材の片面または両面に、 Mg:1.2〜3.5%、 Zn:2.1〜5%、
    を含有し、さらに、 In:0.001〜0.03%、Sn:0.01〜0.
    15%、のうちの1種または2種、を含有し、残りがA
    lと不可避不純物からなる組成を有するAl合金の皮材
    をクラッドしてなる耐孔食性のすぐれた熱交換器用高強
    度Al合金クラッド材。
  5. 【請求項5】 重量%で、 Mn:0.7〜1.5%、 Cu:0.3〜0.7
    %、 Ti:0.05〜0.25%、を含有し、残りがAlと
    不可避不純物からなる組成を有するAl合金の芯材の一
    方面には、 Mg:1.2〜3.5%、 Zn:2.1〜5%、を
    含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有す
    るAl合金の皮材を、さらに上記芯材の他方面には、S
    i:5〜15%を含有するAl−Si系合金のろう材を
    クラッドしてなる耐孔食性のすぐれた熱交換器用高強度
    Al合金クラッド材。
  6. 【請求項6】 重量%で、 Mn:0.7〜1.5%、 Cu:0.3〜0.7
    %、 Ti:0.05〜0.25%、を含有し、さらに、 Mg:0.05〜0.5%、 Si:0.3〜1.3
    %、 Cr:0.05〜0.25%、Zr:0.05〜0.2
    5%、 V:0.01〜0.2%、のうちの1種または2種以
    上、を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成
    を有するAl合金の芯材の一方面には、 Mg:1.2〜3.5%、 Zn:2.1〜5%、を
    含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有す
    るAl合金の皮材を、 さらに上記芯材の他方面には、Si:5〜15%を含有
    するAl−Si系合金のろう材をクラッドしてなる耐孔
    食性のすぐれた熱交換器用高強度Al合金クラッド材。
  7. 【請求項7】 重量%で、 Mn:0.7〜1.5%、 Cu:0.3〜0.7
    %、 Ti:0.05〜0.25%、を含有し、残りがAlと
    不可避不純物からなる組成を有するAl合金の芯材の一
    方面には、 Mg:1.2〜3.5%、 Zn:2.1〜5%、
    を含有し、さらに、 In:0.001〜0.03%、Sn:0.01〜0.
    15%、のうちの1種または2種、を含有し、残りがA
    lと不可避不純物からなる組成を有するAl合金の皮材
    を、 さらに上記芯材の他方面には、Si:5〜15%を含有
    するAl−Si系合金のろう材をクラッドしてなる耐孔
    食性のすぐれた熱交換器用高強度Al合金クラッド材。
  8. 【請求項8】 重量%で、 Mn:0.7〜1.5%、 Cu:0.3〜0.7
    %、 Ti:0.05〜0.25%、を含有し、さらに、 Mg:0.05〜0.5%、 Si:0.3〜1.3
    %、 Cr:0.05〜0.25%、Zr:0.05〜0.2
    5%、 V:0.01〜0.2%、のうちの1種または2種以
    上、を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成
    を有するAl合金の芯材の一方面には、 Mg:1.2〜3.5%、 Zn:2.1〜5%、
    を含有し、さらに、 In:0.001〜0.03%、Sn:0.01〜0.
    15%、のうちの1種または2種、を含有し、残りがA
    lと不可避不純物からなる組成を有するAl合金の皮材
    を、 さらに上記芯材の他方面には、Si:5〜15%を含有
    するAl−Si系合金のろう材をクラッドしてなる耐孔
    食性のすぐれた熱交換器用高強度Al合金クラッド材。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0712681A2 (en) 1994-11-11 1996-05-22 The Furukawa Electric Co., Ltd. Aluminum alloy brazing sheet, method of producing said brazing sheet, heat-exchanger used said brazing sheet and method of producing said heat-exchanger
US6656628B2 (en) 2000-07-28 2003-12-02 Tao-Kuang Chang Power generating method using seawater and power generating apparatus using the method
JP2019210512A (ja) * 2018-06-05 2019-12-12 三菱アルミニウム株式会社 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート及び熱交換器の製造方法

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