JPH06271963A - 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Info
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- JPH06271963A JPH06271963A JP8418493A JP8418493A JPH06271963A JP H06271963 A JPH06271963 A JP H06271963A JP 8418493 A JP8418493 A JP 8418493A JP 8418493 A JP8418493 A JP 8418493A JP H06271963 A JPH06271963 A JP H06271963A
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Abstract
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、0.5wt%を超え1.5wt%以下のFe、0.1wt
%を超え2.0wt%以下のNi、0.01wt%を超え
2.0wt%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、0.5wt
%を超え1.5wt%以下のFe、0.1wt%を超え2.
0wt%以下のNi、0.01wt%を超え2.0wt%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
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。
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。
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。
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、0.5wt%を
超え1.5wt%以下のFe、0.1wt%を超え2.0wt
%以下のNi、0.01wt%を超え2.0wt%以下のC
o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、0.5wt%を超え1.5wt%以下のF
e、0.1wt%を超え2.0wt%以下のNi、0.01
wt%を超え2.0wt%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、0.3
wt%を超え0.8wt%以下のSi、0.5wt%を超え
1.5wt%以下のFe、0.1wt%を超え2.0wt%以
下のNi、0.01wt%を超え2.0wt%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0.8
wt%以下のSi、0.5wt%を超え1.5wt%以下のF
e、0.1wt%を超え2.0wt%以下のNi、0.01
wt%を超え2.0wt%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である。
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。Siそのものが固溶硬化して強度
を向上させるに加え、特にFeやNiおよびCoと共存
する場合、FeやNiおよび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やNi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
やNi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%以下の場合上記効果が十分
でなく、0.8wt%を超えるとブレージング加熱時にろ
うの拡散が大きくなり、ろう付け性が低下する。したが
って、Siは0.3wt%を超え0.8wt%以下とする
が、特に0.3wt%を超え0.6wt%以下で安定した特
性を示す。
金属間化合物として存在する。前者は強度を向上させる
が、熱伝導性を大きく低下させる。後者は、分散強化に
よりわずかに強度を向上させるが、Siと金属間化合物
を形成してSi添加による強度向上効果を逆に減じる作
用がある。ここで、Fe添加量が0.5wt%以下では強
度向上効果が十分でなく、1.5wt%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。
を行った結果、熱伝導性を低下することなく強度を向上
させる効果を有することを知見した、本発明における重
要な添加元素である。すなわち、NiおよびCoは固溶
硬化により強度を向上させるが、同時にNiおよびCo
の固溶量に相当するFeの固溶量を減じさせる作用を有
するのである。FeとNiおよびCoでは固溶した際
に、強度の向上に対する効果はほぼ同じであるが、熱伝
導性の低下はNiおよびCoの方が格段に少ないのであ
る。そのため、上記Fe量を含有した合金にNiおよび
Coを添加すると、熱伝導性が低下することなく強度が
向上するのである。ここで、NiとCoでは、上記効果
はNiの方が大であるが、CoはFe系の金属間化合物
発生の核となり、上記効果を促進する作用を有する。し
たがって、Niの添加量は0.1wt%以下では効果が十
分でないが、Coの添加量は0.01wt%を超えれば効
果がある。また、両者とも、2.0wt%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。
え0.2wt%以下のZrを添加する場合がある。Zr
は、ろう付時に生じる再結晶粒を粗大化し、フィンの垂
下性ならびにフィンへのろうの拡散を防止する働きを有
する。0.03wt%以下の添加ではその働きが十分でな
い。しかし、発明者らが調べたところ、Zrは強度向上
させる働きをほとんど有さず、熱伝導性を低下させる元
素であるのでその添加の上限を0.2wt%と定めた。
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。
外の理由で添加される元素であるが、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。また、Cu、Mn、Mg、Na、Cd、P
b、Bi、Ca、Li、Cr、K、V等の元素が強度向
上や鋳塊割れ防止や成形性向上等の理由で添加される場
合、それぞれ0.03wt%以下を必須条件とする。これ
らの元素は、いずれも、添加した場合熱伝導性を低下さ
せるためである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (4)
- 【請求項1】 0.3wt%を超え0.8wt%以下のS
i、0.5wt%を超え1.5wt%以下のFe、0.1wt
%を超え2.0wt%以下のNi、0.01wt%を超え
2.0wt%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。 - 【請求項2】 0.3wt%を超え0.8wt%以下のS
i、0.5wt%を超え1.5wt%以下のFe、0.1wt
%を超え2.0wt%以下のNi、0.01wt%を超え
2.0wt%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。 - 【請求項3】 0.3wt%を超え0.8wt%以下のS
i、0.5wt%を超え1.5wt%以下のFe、0.1wt
%を超え2.0wt%以下のNi、0.01wt%を超え
2.0wt%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。 - 【請求項4】 0.3wt%を超え0.8wt%以下のS
i、0.5wt%を超え1.5wt%以下のFe、0.1wt
%を超え2.0wt%以下のNi、0.01wt%を超え
2.0wt%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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08418493A JP3256910B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 熱交換器用アルミニウム合金フィン材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08418493A JP3256910B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 熱交換器用アルミニウム合金フィン材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06271963A true JPH06271963A (ja) | 1994-09-27 |
JP3256910B2 JP3256910B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP08418493A Expired - Fee Related JP3256910B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | 熱交換器用アルミニウム合金フィン材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3256910B2 (ja) |
-
1993
- 1993-03-18 JP JP08418493A patent/JP3256910B2/ja not_active Expired - Fee Related
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