JPH08218143A

JPH08218143A - 熱交換器コネクタ用アルミニウム合金押出材及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08218143A
Application number: JP2501295A
Authority: JP
Inventors: Akira Ichinose; 晃市之瀬
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1995-02-14
Publication date: 1996-08-27

Abstract

(57)【要約】【目的】アルミニウム製熱交換器の配管部品のコネク
タに好適なアルミニウム合金押出材、及びその製造方法
を提供する。【構成】Ｓｉ 0.5〜2.5 wt％、Ｆｅ 0.2〜1.0 wt％、
Ｚｎ 0.45 〜1.5 wt％、Ｍｇ 0.1〜1.0 wt％、Ｃｕ0.05
〜1.0 wt％、Ｍｎ 0.4〜1.5 wt％を含有し、残部がＡｌ
及び不可避的不純物よりなることを特徴とする熱交換器
コネクタ用アルミニウム合金押出材。又前記組成のＡｌ
合金鋳塊を 420〜580 ℃で２〜24時間の均質化処理をし
た後、 420〜550 ℃で熱間押出を行ってプレス焼入を施
し、しかる後、人工時効処理として 100〜200 ℃で２〜
24時間の熱処理を行うＡｌ合金押出材の製造方法。【効果】Ａｌ製熱交換器の屑を原料に利用でき、ろう付
け性に優れ、ポートホール押出材の溶着部分に腐食が発
生せず、従来材より強度と品質に優れる。前記押出材
は、通常の製造工程に従って容易に製造することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用エアコン等に
用いられるアルミニウム製熱交換器の配管部品であるコ
ネクタ（ハーフユニオン及びナット）等に好適なアルミ
ニウム合金押出材及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に自動車用エアコンは、図１に示す
ように、アルミニウム製熱交換器からなるコンデンサー
(1) とエバポレーター(2) を配管(3) で連結し、その間
にフレオン等の冷媒を圧縮するコンプレッサー(4) とレ
シーバー(5) を取付けたもので、それぞれの部品はコネ
クタにより接続されている。前記コネクタはハーフユニ
オン(6) とナット(7) から構成されている。このハーフ
ユニオンには通常アルミニウム合金が使用されており、
ナットにもアルミニウム合金が使用されている。これら
の材料にはJIS-7NO1合金、JIS-3004合金、JIS-6061合金
等が用いられている。又ハーフユニオンやナットは、前
記合金鋳塊を、例えば外周六角の中空棒材に押出し、こ
の中空棒材を機械加工して製造されている。前記中空棒
材は従来マンドレル押出法（メタルに継ぎ目のない押出
法）により加工されていたが、近年、押出速度が速く、
焼付きが生じず、表面品質が良好なポートホール押出法
（メタルに継ぎ目のある押出法）により製造されるよう
になった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】現在、種々のアルミニ
ウム合金が、圧延材、押出材、鋳鍛造材等として製造さ
れており、そこで発生する屑はそれぞれの原料に転回さ
れ、資源の有効利用、環境保全、経費節減が計られてい
る。しかし、自動車の熱交換器（エアコン、ラジエータ
ー等）は合わせ材が使用されている為、その含有成分が
特殊であり、その発生屑は元の展伸材には転回できず、
鋳物用等の低級原料に回されている。又前記のハーフユ
ニオンは配管にろう付けされているが、従来合金（JIS-
7NO1合金、JIS-3004合金、JIS-6061合金等）はろう付け
性が必ずしも良くなかった。又ポートホール押出材はメ
タル継ぎ目の溶着部分が腐食し易いという問題があっ
た。本発明の目的は、アルミニウム製熱交換器の屑を
原料に利用でき、ろう付け性に優れ、ポートホール
押出材の溶着部分が腐食せず、従来材より強度や品質
等の実用特性に優れた熱交換器コネクタ用アルミニウム
合金押出材及びその製造方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、Ｓｉ
0.5 〜2.5 wt％、Ｆｅ0.2 〜1.00wt％、Ｚｎ0.45〜 1.5
wt％、Ｍｇ0.1 〜1.0 wt％、Ｃｕ0.05〜1.0 wt％、Ｍｎ
0.4 〜1.5 wt％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純
物よりなることを特徴とする熱交換器コネクター用アル
ミニウム合金押出材である。

【０００５】又請求項２の発明は、Ｓｉ 0.5〜2.5 wt
％、Ｆｅ 0.2〜1.0 wt％、Ｚｎ 0.45〜1.5 wt％、Ｍｇ
0.1〜1.0 wt％、Ｃｕ0.05〜1.0 wt％、Ｍｎ 0.4〜1.5 w
t％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物よりなる
アルミニウム合金鋳塊を 420〜580 ℃で２〜24時間の均
質化処理をした後、 420〜550 ℃で熱間押出を行ってプ
レス焼入を施し、しかる後、人工時効処理として 100〜
200 ℃で２〜24時間の熱処理を行うことを特徴とする熱
交換器コネクタ用アルミニウム合金押出材の製造方法で
ある。

【０００６】

【作用】次に本発明合金押出材における合金元素の添加
理由及びその含有量の限定理由について説明する。Ｓｉ
はＭｇと共存することにより析出物を生成して機械的性
質の向上に寄与する。その含有量を 0.5〜2.5 wt％に限
定した理由は、 0.5wt％未満ではその効果が十分に得ら
れず、 2.5wt％を超えて含有させても機械的性質向上の
効果が飽和する上、ろう付け性が低下する為である。Ｆ
ｅは機械的性質、特に靱性の向上に寄与する。その含有
量を 0.2〜1.0 wt％に限定した理由は、 0.2wt％未満で
はその効果が十分に得られず、1.0 wt％を超えて含有さ
せてもその効果が飽和する上、粗大な金属間化合物が生
成し加工性が低下する為である。Ｚｎは機械的性質を向
上させる効果がある。その含有量を0.45〜1.5 wt％に限
定した理由は、0.45wt％未満ではその効果が十分に得ら
れず、 1.5wt％を超えると溶融開始温度が低下して応力
腐食割れやバーニングが生じ易くなる為である。Ｍｇは
Ｓｉ又はＺｎと共存することにより析出物を生成して機
械的性質を向上させる。その含有量を 0.1〜1.0 wt％に
限定した理由は、 0.1wt％未満ではその効果が十分に得
られず、 1.0wt％を超えるとろう付け性が低下する為で
ある。Ｃｕは機械的性質の向上に寄与する。その含有量
を0.05〜1.0 wt％に限定した理由は、0.05wt％未満では
その効果が十分に得られず、 1.0wt％を超えると自己腐
食し易くなる為である。Ｍｎは機械的性質向上に寄与す
る。その含有量を 0.4〜1.5 wt％に限定した理由は、
0.4wt％未満ではその効果が十分に得られず、 1.5wt％
を超えると巨大なＡｌ−Ｍｎ化合物が晶出又は析出して
加工性が低下する為である。尚、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｂｉ等の
不純物元素は、各々が0.05wt％以下であれば、本発明の
効果に悪影響を及ぼさないので含有されていても差し支
えない。

【０００７】次に、請求項２の発明である押出材の製造
方法について説明する。本発明は、前記の組成の合金を
用いて、製造の各段階での温度条件や処理時間を限定す
ることにより所期の目的を達成するものである。次にこ
の製造条件について説明する。

【０００８】まず、前記組成の合金の鋳塊に均質化処理
を施す。この均質化処理はＦｅ、Ｍｎ、Ｃｒ等の化合物
を微細均一に分散させるために比較的高温で行う。ただ
し 580℃を超える温度や24時間を超えて処理すると、析
出物が粗大化して押出性、焼入感受性等の特性が悪化す
る。一方、 420℃未満や２時間未満の処理では均質化が
不充分である。従って本発明において均質化処理は、 4
20〜 580℃×２〜24時間の条件で行う。

【０００９】次に鋳塊を押出温度まで加熱して熱間押出
加工を行い、その後にプレス焼入（例えばファン空冷、
ミスト冷却、水冷）を行う。なおプレス焼入とは、熱間
押出温度を利用して溶体化熱処理がなされ、押出形材が
高温のうちに押出直後に水冷、空冷等により焼入を行う
ことをいう。押出温度については 420〜 550℃の範囲で
押出を行う。従来合金ではこの温度条件で押出加工する
と、再結晶が進行し、粗大な再結晶が生成するため耐Ｓ
ＣＣ性が著しく低下し、また粗大な金属間化合物が生成
するため、押出加工性、成形性、耐食性等が悪化する。
しかしながら本発明に係わる組成の合金においては、含
有Ｍｎが再結晶粒のない繊維状組織にすると共にこの組
織を微細に分散させることにより再結晶の進行を抑制
し、また、Ｆｅ、Ｓｉの含有量を限定したことにより粗
大金属間化合物の生成を抑え、さらにＣｕの含有で耐Ｓ
ＣＣ性が大幅に向上することにより、押出加工を可能と
している。

【００１０】そして、高温で押出加工した材料に対する
プレス焼入は生産性を向上する上で大きなポイントとな
る。一般的に合金の焼入感受性は冷却速度を規定する
が、急冷による強度アップが一般的である。一方、本発
明合金は、ファン空冷等の押出時の冷却速度が遅く、熱
的歪みによる断面形状変化を小さく抑え、高速押出を可
能にする冷却方法と、水冷等の冷却速度が速く、従来合
金並の強度を得る冷却方法のどちらにも適応可能な合金
である。つまり焼入感受性が鈍感であるため種々のプレ
ス焼入（ファン空冷、ミスト冷却、水冷等）が可能とな
る。尚このプレス焼入に代えて別途通常の溶体化処理焼
入を施してもよいのはもちろんである。これらいずれの
場合もその後の人工時効処理により強度が大幅に上昇す
る。

【００１１】ただし、 550℃を超える温度で押出加工を
行うと、再結晶や粗大金属間化合物の生成が進行し、各
特性が劣化する。従って本発明においては、押出加工の
温度は 420〜 550℃の温度範囲に限定した。

【００１２】プレス焼入後常温まで冷却された押出材に
人工時効処理を施すが、人工時効処理は 100〜 200℃で
２〜24時間の条件で行う。ここで、 200℃を超える温度
で処理を行うと粗大金属間化合物が析出し、成形性、耐
食性を劣化する。一方、 100℃未満の温度で処理を行う
と析出物の成長が不充分となり、強度が不足する。さら
に生産性を考慮して、本発明においては２〜24時間の条
件で行うことにする。

【００１３】上記本発明の製造方法で使用する原材料と
しては、コスト低減の点から自動車のアルミニウム合金
製熱交換器を製造する際に発生する屑を用い、これらを
溶解して上記組成の合金溶湯を得るのが良い。なお該溶
湯の合金組成が上記組成範囲の下限に満たない場合は不
足元素を添加して溶湯の合金組成を調整すればよい。

【００１４】

【実施例】次に本発明を実施例により詳細に説明する。（実施例１）表１に示す合金組成の本発明例品 (No.1〜
13) と比較例品 (No.14 〜25) の各々の合金をＤＣ鋳造
法（竪型半連続鋳造法）により 219mmφのビレットに鋳
造した。得られたビレットのうち、No.1〜25のビレット
は、 520℃×10時間均質化処理したのち、ポートホール
押出法により、外周が六角で内周が円形の中空六角棒に
押出した。押出温度は 510℃で、水冷によりプレス焼入
れした。次に前記プレス冷却材に 180℃×８時間の人工
時効処理を施し、次いでこれを機械加工してハーフユニ
オンを製造した。従来例品として、JIS-7NO1合金(No.2
6) とJIS-3004合金(No.27) についても同様の方法によ
りハーフユニオンを製造した。但し、均質化処理はそれ
ぞれ 520℃×10Hr,480℃×12Hr、押出温度はそれぞれ 5
00℃,520℃、人工時効処理はそれぞれ 165℃×7Hr, 180
℃×8Hr の条件で施した。

【００１５】得られたハーフユニオンについて、加工
性、ろう付性、ろう付け後30日経過時の硬度、応力腐食
割れ性、及び自己腐食性について調査した。更に総合評
価を行った。加工性は、熱間押出時の割れの有無につい
て評価した。割れを生じなかったものを○、割れを生じ
たものを×と判定した。ろう付け性は、前記ハーフユニ
オンと押出多穴チューブをろう付けし、ろう付け部分の
フイレットの形状を観察して判定した。ろう付けは、図
２に示すように、洗浄後のハーフユニオン(6) とJIS-30
03合金製の押出多穴チューブ(9) を組合せ、双方の接合
部にJIS-4045のろう材(8) を置き、接合部にフルオロア
ルミン酸カリウム系フラックスの懸濁液を塗布し 200℃
に加熱して乾燥した後、窒素ガス雰囲気の電気炉内で 6
00℃で３分間加熱して行った。ろう付け部分のフィレッ
ト形状が良好なものを○、不良なものを×、やや不良の
ものを△と判定した。硬度は、自然時効を考慮してろう
付け後30日経過後の硬度を測定した。従来例品の硬度よ
りも高いものを○、低いものを×として判定した。応力
腐食割れ性は、室温の 3.5wt％NaCl水溶液を試験液に用
いた連続浸漬法により行った。負荷応力は0.2%耐力の95
％とした。クラック発生までの時間が、従来例品より長
いものを○、短いものを×と判定した。自己腐食性は、
Cu²⁺イオンを10ppm 添加した水道水中に最大８ヶ月間浸
漬し、88℃×８時間と室温×16時間のサイクル腐食試験
を行い、サンプル表面に発生したピットの有無を調べ
た。ピットのないものを○、ピットのあるものを×と評
価した。結果を表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１より明らかなように、本発明例品(No.
1 〜13) は、加工性、ろう付性、硬度（強度）、応力腐
食割れ性、及び自己腐食性の全調査項目において、従来
品を上回った。これに対し、比較例品(No.14〜25) は、
合金組成が本発明組成から外れた為硬度を除く調査項目
のいずれかが低下した。No.19 はＺｎ含有量が多かった
為、バーニングを起こした。従来合金のJIS-3004合金(N
o.26) とJIS-7NO1合金(No.27) はろう付け性が劣りコネ
クタ用合金としては必ずしも適さない。

【００１８】（実施例２）表１に示したNo.2の合金組成
のビレットについて、製造条件を種々に変えてハーフユ
ニオンを製造した。得られたハーフユニオンについて実
施例１と同じ方法により加工性、ろう付性、硬度、応力
腐食割れ性、及び自己腐食性を調査した。調査及び判定
は実施例１と同じ方法により行った。結果を表２に示
す。

【００１９】

【表２】

【００２０】表２より明らかなように、本発明例品(No.
28〜33) はいずれも、加工性、ろう付性、硬度（強
度）、応力腐食割れ性、及び自己腐食性に優れるもので
あった。他方、比較例品(No.34〜41) は、本発明の加工
条件を外れた為、加工性、硬度（強度）、応力腐食割れ
性、自己腐食性のうちのいずれかの特性が低下した。

【００２１】（実施例３）JIS-3003合金の芯材の片面に
JIS-7072合金を犠牲材とし、他面にJIS-4045合金をろう
材としてクラッドしたブレージングシート屑に、JIS-10
00系合金屑をブレンドして、表１に示したNo.2の合金組
成のビレットを鋳造し、このビレットを実施例１と同じ
方法により押出して中空押出棒を製造し、更にこれをハ
ーフユニオンに機械加工した。得られたハーフユニオン
について実施例１と同じ調査を行った。その結果、バー
ジン原料を用いた場合と同じ特性及び品質が得られるこ
とが判明した。

【００２２】以上、ハーフユニオンを製造する場合につ
いて説明したが、本発明は、ナットの製造に応用しても
同様な効果が得られる。又合金に、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｂｉ等
が含有されていても同様の効果が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のコネクタ用
アルミニウム合金押出材は、アルミニウム製熱交換器の
屑を原料に利用でき、ろう付け性に優れ、ポートホール
押出材の溶着部分に腐食が発生せず、従来材より機械的
性質等に優れている。又前記本発明の押出材は、通常の
製造工程により容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車用エアコンの構成図である。

【図２】配管コネクタの説明図である。

【符号の説明】

１──コンデンサー２──エバポレーター３──配管４──コンプレッサー５──レシーバー６──ハーフユニオン７──ナット８──ろう材９──押出多穴チューブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｉ 0.5〜2.5 wt％、Ｆｅ 0.2〜1.0 wt
％、Ｚｎ 0.45 〜1.5 wt％、Ｍｇ 0.1〜1.0 wt％、Ｃｕ
0.05〜1.0 wt％、Ｍｎ 0.4〜1.5 wt％を含有し、残部が
Ａｌ及び不可避的不純物よりなることを特徴とする熱交
換器コネクタ用アルミニウム合金押出材。
【請求項２】Ｓｉ 0.5〜2.5 wt％、Ｆｅ 0.2〜1.0 wt
％、Ｚｎ 0.45 〜1.5 wt％、Ｍｇ 0.1〜1.0 wt％、Ｃｕ
0.05〜1.0 wt％、Ｍｎ 0.4〜1.5 wt％を含有し、残部が
Ａｌ及び不可避的不純物よりなるアルミニウム合金鋳塊
を 420〜580℃で２〜24時間の均質化処理をした後、 42
0〜550 ℃で熱間押出を行ってプレス焼入を施し、しか
る後、人工時効処理として 100〜200 ℃で２〜24時間の
熱処理を行うことを特徴とする熱交換器コネクタ用アル
ミニウム合金押出材の製造方法。