JPH0678579B2 - ろう付加熱用アルミニウム合金フィン材 - Google Patents

ろう付加熱用アルミニウム合金フィン材

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JPH0678579B2
JPH0678579B2 JP63283739A JP28373988A JPH0678579B2 JP H0678579 B2 JPH0678579 B2 JP H0678579B2 JP 63283739 A JP63283739 A JP 63283739A JP 28373988 A JP28373988 A JP 28373988A JP H0678579 B2 JPH0678579 B2 JP H0678579B2
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光夫 橋浦
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Denso Corp
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はろう付加熱用アルミニウム合金フィン材に関す
るもので、特に自動車用ラジエーターやエバポレーター
等の熱交換器のフィン材においてフィン加工性が良く、
組付けろう付け加熱時の変形が少なく、かつろう付け後
の熱伝導率を向上むるものである。
〔従来の技術〕 熱交換器、例ば自動車用ラジエーターは第2図に示すよ
うに、表面にろう材をクラッドした偏平チューブ(3)
とベアーのコルゲートフィン(1)を積層し、チェーブ
(3)の両端(図は上部のみを示す)にヘッダー(4)
を取付け、これをろう付け接合した後、ヘッダー(4)
にパッキング(5)を介してタンク(6)を結合したも
のである。また自動車用エバポレーターは第3図に示す
ように冷媒通路(7),(7′)を形成するブレージン
グシートからなるチューブ構成シート(8),(8′)
とベアのコルゲートフィン(1)とを交互に積層し、こ
れをろう付加熱用接合したものである。これ等熱交換器
のフィン材には板厚0.1mm前後のAl−Mn系合金であるJIS
3003合金が用いられ、冷媒の通を形成するチューブ材
を外側からの外気腐食による貫通孔食発生を防止する目
的で犠牲作用を付与するため、Zn,Sn,In等Alの電位を卑
にする元素を添加したものも用いられている。
このよなフィン材はコルゲート加工,チューブ材の組付
け等常温での加工に対し、適度な強度を有することが必
要である。またフィン材はろう付け加熱時に600℃の高
温にさらされるため、チューブや治具等の拘束により、
最も薄いフィン材に変形が生じ、コア変形、ろう付け不
具合等が発生する場合あり、高温における強度,耐サグ
性が必要である。しかしてJIS 3003合金からなるフィ
ン材の強度はH14材で14〜18kg/mm2程度である。
〔発明が解決しようとする課題〕
近年熱交換器はコンパクト化と共に高性能化のニーズが
強くなり、フィン材の薄肉化と共に熱伝導性の向上が強
く望まれている。JIS 3003合金は強度的に薄肉化の対
応が可能であるが、薄肉化に際して熱放散のためのフィ
ン材断面積の減少に伴い、フィン材の熱伝導性の向上が
必要となるにもかかわらず、添加されたMn(約1.1wt
%)の固溶により、熱伝導性は導電率で40%IACSとAl合
金材の中でも下位に位置するところから、高性能化には
支障をきたし、使用には問題があった。
〔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、強度と熱伝導性の
バランスがとれ、特にろう付け加熱が加わるラジエータ
ーやエバポレーター用のフィン材として、ろう付けによ
る高温変形やサグに強い熱伝導性用アルミニウム合金フ
ィン材を開発したものである。
即ち本発明フィン材の一つは、Si0.45〜1.0wt%(以下w
t%を%と略記),Fe0.45〜3.0%,Zr0.01〜0.3%を含
み、残部Alと不可避的不純物からなることを特徴とする
ものである。
また本発明フィン材の他の一つは、Si0.45〜1.0%,Fe0.
45〜3.0%,Zr0.01〜0.3%,Zn1.1〜2.0%を含み、残部Al
と不可避的不純物からなることを特徴とするものであ
る。
〔作 用〕
本発明フィン材において合金組成を上記の如く限定した
のは次の理由によるものである。
Si及びFeはフィン材の強度向に効果がある。しかしてSi
含有量を0.45〜1.0%と限定したのは、0.45%未満では
効果がなく、1.0を越えると融点が低下し、ろう付け時
のサグが顕著となり、かつ熱伝導性を低下するためであ
る。またFe含有量を0.45〜3.0%と限定したのは、0.45
未満では効果がなく、3.0%を越えると効果が飽和する
ばかりか、塑性加工性を低下るためである。
ところで本発明フィン材に添加する上記のSiとFeについ
て、これら両者の多量添加による熱伝導性への良好な作
用効果について説明する。
従来Al中へのSiやFeは添加量が増える程それに比例して
熱伝導性低下すると考えられていた。しかしながら本発
明者らの検討の結果、先ずFeにおいては0.45wt%以上添
加しても熱伝導性は低下しないことを見い出した。そし
てその原因を調べたところ、熱伝導性はAl中の固溶元素
量に対応しており固溶元素量が多い程熱伝導性は低下す
るがFeは固溶限が小さいために少量の添加で固溶Fe量は
飽和してしまい、0.45wt%以上添加しても固溶Fe量は増
えないので熱伝導性低下しないことが判った。
次にSiについては、従来のFeが0.3wt%以下程度の少量
含有されている場合のAl合金に対してはSiの添加量に比
例して、即ち固溶Si量に比例して該合金の熱伝導性は低
下するが、本発明のようにFe含有量が0.45〜3.0wt%と
多量の場合はSiを多量に添加してもその大部分が固溶し
ないFeと化合物を形成するため、固溶Si量は増えず従っ
て熱伝導性は低下しないと考えられる。
このような考え方により従来では考えられなかった量の
SiとFeの添加が可能になり、熱伝導性を低下させずに強
度を向上させることができたものである。
Zrはフィン材の強度及び耐サグ性を向上し、グレンサイ
ズを粗大として高温変形を防止する効果がある。しかし
てZr含有量を0.01〜0.3%と限定したのは、0.01%未満
では効果がなく、0.3%を越えると効果が飽和するばか
りか、塑性加工性及び導電率を低下するためである。
Znはフィン材を卑として犠牲陽極作用を増す効果があ
る。しかしてZn1.1〜2.0%を添加したのは、下限未満で
は効果がなく、上限を越えると効果が飽和し、かつ導電
率を低下するからである。
尚上記成分以外に必要に応じてMn,Cu,Cr,Mg等を添加す
れば、更にフィンの強度を向上することができる。その
場合添加量は0.3%以下とする。
上記組成の本発明のフィン材は次の様にして造られる。
上記成分の合金を鋳造後、450〜600℃均質化処理し、こ
れに熱間圧延と冷間圧延を加え途中1回以上の中間焼純
を入れ、最後の中間焼純から最終板厚まで15〜60%の冷
間圧延率で圧延すればよい。
均質化処理温度は低温ほどフィン材のグレンサイズが粗
大となり、耐サグ性を向上する。また最終冷間圧延率を
15〜60%とすることで、フィン材に適度の硬度をもた
せ、コルゲート成形,コア組み時のフィンの潰れ変性を
防止することが可能となり、ろう付け時の耐サグ性も向
上することができる。
以下本発明の実施例について説明する。
〔実施例〕
第1表に示す組成のフィン材を常法により金型に鋳造
し、面削してから520℃で3時間均質化処理を行ない、
その後熱間圧延により厚さ5mmとし、続いて冷間圧延に
より厚さ0.15mmとした。これを380で2時間中間焼純し
た後、冷間圧延により厚さ0.1mmに仕上げた。
このフィン材についてろう付けを模して600℃で10分間
大気中で加熱した後、引張強さと導電率を測定した。ま
た第1図にすようにフィン材(1)の一端を治具(2)
により固定し、該治具(2)よりフィン材(1)を50mm
の長さに突出させ、これをろう付けを模して600℃で10
分間大気中で加熱し、その際のサグ量(N)を測定し、
3個の平均値を求めた。
また上記フィン材をコルゲート加工し、JIS 3003合金
を芯材として外面側にJIS 4343合金ろう付けをクラッ
ドした板厚0.4mmの電縫チューブと組み合せ、フッ化物
系フラックスを用いてN2ガス中600℃で10分間ろう付け
を行ない、ラジエーターのフィンとチューブを接合した
ミニコアを作製し、これを720時間のCASS試験(JIS H
8681)を行ない、チューブに発生するピットの深さを焦
点深度法により測定した。これ等の結果を第2表に示
す。
第1表及び第2表から明かなように、本発明フィン材N
o.1〜4は何れもろう付け後の強度9kg/mm2以上,導電率
50%IACS以上の特性を示し、ろう付け加熱時のサグ量も
18mm以下と優れ、JIS 3003合金からなる従来フィン材N
o.8と比較し、ろう付け後の導電率がはるかに高く、か
つ同等の犠牲作用を示し、強度面で若干劣るものの、フ
ィンの形状,ピッチ,コルゲート高さ等の調整により、
十分使用可能である。
これに対しSi又はFe含有量の少ない比較フィン材No.5〜
6はろう付け後の強度が劣り、またZn含有量が多い比較
フィン材No.7でチューブの防食効果が飽和し、逆にフィ
ン材として腐食が顕著となる。
以上ベアーのフィン材について説明したが、本発明フィ
ン材はサーペンタイン型のコンデンサーやエバポレータ
ーのろう材けをクラッドしたフィンの芯材としても同様
に使用することができる。
〔発明の効果〕
このように本発明フィン材によれば、コルゲートフィン
の形状を若干変化させることにより、ろう付け前後のフ
ィンの座屈がなく、熱交換性能が優れ、かつ構造強度の
十分な熱交換器の製造が可能となり、フィンの薄肉化に
際して放熱面積の減少による熱交換性能のダウンをある
程度補うことができる顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はサグテストの一例を示す側面図、第2図は自動
車用ラジエーターの一例を示す斜視図、第3図は自動車
用エバポレーターの一例を示す要部斜視図である。 1……フィン 2……治具 3……偏平チューブ 4……ヘッダー 5……パッキング 6……タンク 7,7′……冷媒通路 8,8′……チューブ構成シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋浦 光夫 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 長谷川 義治 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−45352(JP,A) 特開 昭63−186846(JP,A) 特開 昭62−127446(JP,A) 特開 昭62−80287(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Si0.45〜1.0wt%,Fe0.45〜3.0wt%,Zr0.01
    〜0.3wt%を含み、残部Alと不可避的不純物からなるろ
    う付加熱用アルミニウム合金フィン材。
  2. 【請求項2】Si0.45〜1.0wt%,Fe0.45〜3.0wt%,Zr0.01
    〜0.3wt%,Zn1.1〜2.0wt%を含み、残部Alと不可避的不
    純物からなるろう付加熱用アルミニウム合金フィン材。
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