JPH0873973A - 熱交換器用Al合金押出多穴チューブ材 - Google Patents
熱交換器用Al合金押出多穴チューブ材Info
- Publication number
- JPH0873973A JPH0873973A JP20957694A JP20957694A JPH0873973A JP H0873973 A JPH0873973 A JP H0873973A JP 20957694 A JP20957694 A JP 20957694A JP 20957694 A JP20957694 A JP 20957694A JP H0873973 A JPH0873973 A JP H0873973A
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- JP
- Japan
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- heat exchanger
- tube material
- tube
- alloy
- perforated tube
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ti:0.05〜0.5wt%を含み、残部
がAlと不可避的不純物とからなる熱交換器用Al合金
押出多穴チューブ材。 【効果】 耐孔食性が良好で、生産性(押出加工性)に
も優れる。
がAlと不可避的不純物とからなる熱交換器用Al合金
押出多穴チューブ材。 【効果】 耐孔食性が良好で、生産性(押出加工性)に
も優れる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はブレージングシートフィ
ンと組み合わせてろう接する熱交換器の冷媒通路を形成
する多穴チューブとして、押出加工性従って押出生産性
が良好で且つ優れた耐孔食性を有するAl合金押出多穴
チューブ材に関するものである。
ンと組み合わせてろう接する熱交換器の冷媒通路を形成
する多穴チューブとして、押出加工性従って押出生産性
が良好で且つ優れた耐孔食性を有するAl合金押出多穴
チューブ材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般にろう接により組み立てられる熱交
換器は冷媒通路を形成するチューブと空気側の冷却フィ
ンとからなり、通常フィンにはブレージングシートを用
いてろう接により金属的に接合されるが、カークーラー
用のコンデンサーやエバポレーターとする場合は、図1
に示す様に押出で形成した長手方向に冷媒通路1aを有
する多穴のチューブ1を用い、図2に示す様に蛇行状に
チューブ1を折り曲げ、チューブ間にブレージングシー
トを波形にしたフィン2を装着して各種ろう付け工法で
接合する、図3に示すようなサーペンタイン型と呼ばれ
る形式が広く用いられてきた。ここでチューブ断面形状
は各種あるが例えば図1の4穴形状においては幅22m
m、高さ5mm、肉厚0.8mmを代表的な寸法として
使用されていた。
換器は冷媒通路を形成するチューブと空気側の冷却フィ
ンとからなり、通常フィンにはブレージングシートを用
いてろう接により金属的に接合されるが、カークーラー
用のコンデンサーやエバポレーターとする場合は、図1
に示す様に押出で形成した長手方向に冷媒通路1aを有
する多穴のチューブ1を用い、図2に示す様に蛇行状に
チューブ1を折り曲げ、チューブ間にブレージングシー
トを波形にしたフィン2を装着して各種ろう付け工法で
接合する、図3に示すようなサーペンタイン型と呼ばれ
る形式が広く用いられてきた。ここでチューブ断面形状
は各種あるが例えば図1の4穴形状においては幅22m
m、高さ5mm、肉厚0.8mmを代表的な寸法として
使用されていた。
【0003】その構成材料としてフィン材には、例えば
A1050(純度99.5wt% 以上の純Al)やA30
03(Al−Cu−Mn系)を芯材としてA4043
(Al−Si系)やA4N43(Al−Si−Zn系)
を皮材とするブレージングシートを用いている。
A1050(純度99.5wt% 以上の純Al)やA30
03(Al−Cu−Mn系)を芯材としてA4043
(Al−Si系)やA4N43(Al−Si−Zn系)
を皮材とするブレージングシートを用いている。
【0004】チューブ材としては、A1050やA11
00(純度99.0wt% 以上の純Al)が用いられてき
たが、Al材はその特性から孔食形態の腐食が知られて
おり、カークーラー用のAl製熱交換器用チューブにつ
いては、その内面はフロン等の有機媒体に接しているた
め腐食の問題は生じないが、外面は高温多湿の環境に曝
されると孔食腐食が発生し、チューブ肉厚を貫通すると
内部に封入された冷媒が洩れてカークーラーとしても機
能を損なう問題がある。
00(純度99.0wt% 以上の純Al)が用いられてき
たが、Al材はその特性から孔食形態の腐食が知られて
おり、カークーラー用のAl製熱交換器用チューブにつ
いては、その内面はフロン等の有機媒体に接しているた
め腐食の問題は生じないが、外面は高温多湿の環境に曝
されると孔食腐食が発生し、チューブ肉厚を貫通すると
内部に封入された冷媒が洩れてカークーラーとしても機
能を損なう問題がある。
【0005】その問題を克服するため、純Alよりも電
位を貴にしたAl−Cu系、Al−Cu−Mn系、Al
−Cu−Mn−Mg系合金をチューブ材として、犠牲陽
極フィンと組み合わせる構成とすることでチューブを保
護する効果により耐食性が改善された。
位を貴にしたAl−Cu系、Al−Cu−Mn系、Al
−Cu−Mn−Mg系合金をチューブ材として、犠牲陽
極フィンと組み合わせる構成とすることでチューブを保
護する効果により耐食性が改善された。
【0006】他方、純Alのチューブ材の表面へ溶射等
によりチューブ製造工程中にZnを被覆する技術が開発
され、このZn被覆チューブを用いることで炉中ろう付
け工程中にチューブ表面にZn拡散層を形成し、この層
がAlより電位的に卑なことから電気化学的に犠牲層と
して働き、チューブ材の孔食腐食を防止する効果を有す
るため、A1050やA1100等の純Alのチューブ
であっても耐食性が飛躍的に改善した。
によりチューブ製造工程中にZnを被覆する技術が開発
され、このZn被覆チューブを用いることで炉中ろう付
け工程中にチューブ表面にZn拡散層を形成し、この層
がAlより電位的に卑なことから電気化学的に犠牲層と
して働き、チューブ材の孔食腐食を防止する効果を有す
るため、A1050やA1100等の純Alのチューブ
であっても耐食性が飛躍的に改善した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】近年高効率軽量型のコ
ンデンサーとして、図4に示すような複数のチューブを
並列状に配置すると共に、隣接したチューブ間にフィン
を配置して且つ各チューブの両端が一対のAl製ヘッダ
ー管に連通接続されてなるマルチフロー型と称する形式
のものが開発され、省フロン化も図れることから急速に
普及している。
ンデンサーとして、図4に示すような複数のチューブを
並列状に配置すると共に、隣接したチューブ間にフィン
を配置して且つ各チューブの両端が一対のAl製ヘッダ
ー管に連通接続されてなるマルチフロー型と称する形式
のものが開発され、省フロン化も図れることから急速に
普及している。
【0008】このマルチフロー型は熱交換性能に優れる
ため前記図3のサーペンタイン型よりも小型軽量になっ
ており、従って使用されるチューブ材は例えばその断面
形状が図5に示すような幅20mm、高さ2mm、肉厚
0.4mmを代表寸法とするように、図1のサーペンタ
イン型に使用される押出チューブ断面形状よりも小型薄
肉化しており、その単位重量も1/2以下になってい
る。
ため前記図3のサーペンタイン型よりも小型軽量になっ
ており、従って使用されるチューブ材は例えばその断面
形状が図5に示すような幅20mm、高さ2mm、肉厚
0.4mmを代表寸法とするように、図1のサーペンタ
イン型に使用される押出チューブ断面形状よりも小型薄
肉化しており、その単位重量も1/2以下になってい
る。
【0009】そこで問題になるのがチューブ材の製造コ
ストであり、基本的にはサーペンタイン型と同じAl合
金が適用されるが、純Alよりも耐食性を改善したAl
−Cu系、Al−Cu−Mn系、Al−Cu−Mn−M
g系では、Cu、MnやMgをAlに添加した場合、熱
間変形抵抗が増加し、押出性が低下して生産性が極端に
劣化するため、結果的にチューブ材の生産コストを安価
にできない問題がある。
ストであり、基本的にはサーペンタイン型と同じAl合
金が適用されるが、純Alよりも耐食性を改善したAl
−Cu系、Al−Cu−Mn系、Al−Cu−Mn−M
g系では、Cu、MnやMgをAlに添加した場合、熱
間変形抵抗が増加し、押出性が低下して生産性が極端に
劣化するため、結果的にチューブ材の生産コストを安価
にできない問題がある。
【0010】Zn被覆チューブでは、チューブ基材は純
Al系でよいため押出生産性は問題にならないが、溶射
等によりZn被覆を行うためのコストが上乗せされるこ
とから、やはりチューブの生産コストが高くなる問題が
ある。
Al系でよいため押出生産性は問題にならないが、溶射
等によりZn被覆を行うためのコストが上乗せされるこ
とから、やはりチューブの生産コストが高くなる問題が
ある。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明はチュー
ブ材の押出生産性を損なうことなく、純Alよりも耐孔
食性を改善し熱交換器としての必要十分な耐久性を得る
ことが可能なAl合金押出多穴チューブ材の提供を目的
とする。
ブ材の押出生産性を損なうことなく、純Alよりも耐孔
食性を改善し熱交換器としての必要十分な耐久性を得る
ことが可能なAl合金押出多穴チューブ材の提供を目的
とする。
【0012】これに鑑みて本発明者らは種々検討の結
果、純AlにTiを通常の結晶粒微細化目的以上に含有
させることで、電位を貴にすると共に腐食形態を孔食状
から層状に変える効果のあることを見いだし、且つ押出
加工性についてもTiを含むことにより、熱間での変形
抵抗が増加しない事実を見いだし、本発明を完成した。
果、純AlにTiを通常の結晶粒微細化目的以上に含有
させることで、電位を貴にすると共に腐食形態を孔食状
から層状に変える効果のあることを見いだし、且つ押出
加工性についてもTiを含むことにより、熱間での変形
抵抗が増加しない事実を見いだし、本発明を完成した。
【0013】即ち本発明の熱交換器用Al合金押出多穴
チューブ材は、Ti:0.05〜0.5wt%を含み、残部がAl
と不可避的不純物とからなることを特徴とするものであ
り、また望ましくは前記不可避的不純物のうち、Cu、
Mn、Mgの含有量をいずれも0.05wt% 以下とするもの
である。
チューブ材は、Ti:0.05〜0.5wt%を含み、残部がAl
と不可避的不純物とからなることを特徴とするものであ
り、また望ましくは前記不可避的不純物のうち、Cu、
Mn、Mgの含有量をいずれも0.05wt% 以下とするもの
である。
【0014】
【作用】本発明のチューブ材において、その合金組成を
上記の如く限定したのは次の理由によるものである。T
iの含有により電気化学的に電位を純Alよりも貴にす
ると共に、結晶粒界に晶出したTi化合物が押出成形時
に層状に分布することで腐食形態を層状にして耐孔食性
を向上する効果を有する。しかし、Ti含有量が0.05wt
% 未満では電位を貴にする効果が十分でないのと共に腐
食形態を層状にする効果が十分でない。Ti 含有量が0.
5wt%を越えると耐孔食性を向上させる効果が飽和すると
共に、Alと粗大な金属間化合物を形成してチューブ材
の表面欠陥になったり、本発明の目的の一つである押出
加工性を劣化するためである。
上記の如く限定したのは次の理由によるものである。T
iの含有により電気化学的に電位を純Alよりも貴にす
ると共に、結晶粒界に晶出したTi化合物が押出成形時
に層状に分布することで腐食形態を層状にして耐孔食性
を向上する効果を有する。しかし、Ti含有量が0.05wt
% 未満では電位を貴にする効果が十分でないのと共に腐
食形態を層状にする効果が十分でない。Ti 含有量が0.
5wt%を越えると耐孔食性を向上させる効果が飽和すると
共に、Alと粗大な金属間化合物を形成してチューブ材
の表面欠陥になったり、本発明の目的の一つである押出
加工性を劣化するためである。
【0015】その他の元素については、不可避的不純物
としてある程度許容されるが、特にCu、Mn、Mgに
ついては押出生産性を阻害するため、その許容される含
有量としては各々0.05wt% 以下に規制することが望まし
く、またFe、Si、Zn等は通常のAl地金に含有さ
れている程度は、本発明に悪影響はない。
としてある程度許容されるが、特にCu、Mn、Mgに
ついては押出生産性を阻害するため、その許容される含
有量としては各々0.05wt% 以下に規制することが望まし
く、またFe、Si、Zn等は通常のAl地金に含有さ
れている程度は、本発明に悪影響はない。
【0016】またチューブ形状については、小型のマル
チフロー型の熱交換器に使用される小型薄型多穴チュー
ブに適用して大きな効果が得られるが、従来のサーペン
タイン型の熱交換器用多穴チューブ材としても本発明の
チューブ材を適用することで押出生産性を向上する効果
を有することから、特にマルチフロー型の小型薄肉の熱
交換器用多穴チューブ材に限定されるものではない。
チフロー型の熱交換器に使用される小型薄型多穴チュー
ブに適用して大きな効果が得られるが、従来のサーペン
タイン型の熱交換器用多穴チューブ材としても本発明の
チューブ材を適用することで押出生産性を向上する効果
を有することから、特にマルチフロー型の小型薄肉の熱
交換器用多穴チューブ材に限定されるものではない。
【0017】尚、本発明の押出多穴チューブ材は、その
製造方法として直接押出法やコンフォーム押出法が同等
に適用できる。
製造方法として直接押出法やコンフォーム押出法が同等
に適用できる。
【0018】
【実施例】次に本発明の実施例について、比較例、従来
例と比較しながら説明する。表1に示す組成のAl合金
ビレット(直径220mm)を常法により水冷半連続鋳
造し、530℃×6時間の均質化処理を行った。押出は
直接押出機により押出温度480〜510℃に調節し、
図5に示すチューブ4(幅20mm、高さ2mm、肉厚
0.4mmで7穴)を、熱間で押出成形し、押出直後に
水冷して製造した。
例と比較しながら説明する。表1に示す組成のAl合金
ビレット(直径220mm)を常法により水冷半連続鋳
造し、530℃×6時間の均質化処理を行った。押出は
直接押出機により押出温度480〜510℃に調節し、
図5に示すチューブ4(幅20mm、高さ2mm、肉厚
0.4mmで7穴)を、熱間で押出成形し、押出直後に
水冷して製造した。
【0019】押出加工性の評価は上記鋳塊片から採取し
たサンプル(10×15×20mm)を、500℃で1
0mm/sec.の歪み速度で圧縮したときの変形抵抗
応力を測定することで行った。一方フィン材とするAl
合金はJIS3003(Al−1.1wt%Mn−0.06wt%C
u合金)を芯材としてJIS4N45(Al−10wt% S
i−1.0wt%Zn合金)を両面クラッドしたJISBAS
271Pの板厚0.11mmのものを用いて、これを高
さ10mm、フィンピッチ2mmのコルゲート状に加工
した。
たサンプル(10×15×20mm)を、500℃で1
0mm/sec.の歪み速度で圧縮したときの変形抵抗
応力を測定することで行った。一方フィン材とするAl
合金はJIS3003(Al−1.1wt%Mn−0.06wt%C
u合金)を芯材としてJIS4N45(Al−10wt% S
i−1.0wt%Zn合金)を両面クラッドしたJISBAS
271Pの板厚0.11mmのものを用いて、これを高
さ10mm、フィンピッチ2mmのコルゲート状に加工
した。
【0020】上記チューブとフィンを脱脂後、鉄製治具
で拘束してふっ化物系フラックス浴中に浸漬した後、2
00℃×15分間加熱乾燥してフラックスを塗布した。
これを露点−40℃の窒素ガス雰囲気中で600℃×3
分加熱することによりろう付けし、耐食性評価用の模擬
コアを作製した。
で拘束してふっ化物系フラックス浴中に浸漬した後、2
00℃×15分間加熱乾燥してフラックスを塗布した。
これを露点−40℃の窒素ガス雰囲気中で600℃×3
分加熱することによりろう付けし、耐食性評価用の模擬
コアを作製した。
【0021】耐食試験はJISH8681に規定された
キャス試験により、暴露時間720時間の後、チューブ
表面の最大腐食孔深さを測定することにより評価した。
キャス試験により、暴露時間720時間の後、チューブ
表面の最大腐食孔深さを測定することにより評価した。
【0022】耐食性の目安になる自然電位については、
ろう付け加熱後のチューブ材を、5%NaCl水溶液
(25℃)中で対比電極にAg/AgCl電極を用いて
30分浸漬後の値を測定した。
ろう付け加熱後のチューブ材を、5%NaCl水溶液
(25℃)中で対比電極にAg/AgCl電極を用いて
30分浸漬後の値を測定した。
【0023】押出加工性の目安となる熱間変形抵抗、耐
孔食性のいずれにも優れている場合を○、いずれかが劣
る場合を×として総合評価した。以上の結果を表2に記
した。
孔食性のいずれにも優れている場合を○、いずれかが劣
る場合を×として総合評価した。以上の結果を表2に記
した。
【0024】本発明例のNo1〜No4は従来例No7
のA1050と比較して、熱間変形抵抗は同等であり、
従って押出加工性も同等であるが、自然電位は貴であ
り、孔食深さも従来例No7が0.4mmの肉厚を貫通
したのに対して本発明例はいずれも約0.1mm程度と
耐孔食性が改善している。
のA1050と比較して、熱間変形抵抗は同等であり、
従って押出加工性も同等であるが、自然電位は貴であ
り、孔食深さも従来例No7が0.4mmの肉厚を貫通
したのに対して本発明例はいずれも約0.1mm程度と
耐孔食性が改善している。
【0025】従来例No8〜No10のCu、Mn、M
gを含有する従来の耐食性を改善した合金に対しては、
従来例No8〜No10の方が若干、耐孔食性は優れる
が、熱間変形抵抗については本発明例の方が20%以上
低減し、押出生産性に優れていることが判る。
gを含有する従来の耐食性を改善した合金に対しては、
従来例No8〜No10の方が若干、耐孔食性は優れる
が、熱間変形抵抗については本発明例の方が20%以上
低減し、押出生産性に優れていることが判る。
【0026】比較例No5はTi含有量が本発明範囲の
下限をしたまわる場合であるが、熱間変形抵抗(押出加
工性)は従来のA1050と同等であるが、耐孔食性に
及ぼす効果が不十分なため貫通腐食が発生し改善効果が
見られない。また、比較例No6はTi含有量が本発明
範囲をうわまわる場合であるが、耐孔食性は本発明例と
同等で飽和状態になっており、しかも熱間変形抵抗が極
端に大きく押出加工性が劣化し製造コストが高くなる問
題が生ずる。
下限をしたまわる場合であるが、熱間変形抵抗(押出加
工性)は従来のA1050と同等であるが、耐孔食性に
及ぼす効果が不十分なため貫通腐食が発生し改善効果が
見られない。また、比較例No6はTi含有量が本発明
範囲をうわまわる場合であるが、耐孔食性は本発明例と
同等で飽和状態になっており、しかも熱間変形抵抗が極
端に大きく押出加工性が劣化し製造コストが高くなる問
題が生ずる。
【0027】
【表1】 (注)No1 〜No7 のCu、Mn、Mg量は各々0.01wt% 以下である。
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】本発明に係る熱交換器用Al合金押出多
穴チューブ材は従来の押出多穴チューブ材で問題であっ
た耐孔食性と押出加工性の両特性の改善を図り、熱交換
器としての必要十分な耐久性と製造コストの低減が可能
になるなど、熱交換器用押出多穴チューブ材として顕著
な効果を奏するものである。
穴チューブ材は従来の押出多穴チューブ材で問題であっ
た耐孔食性と押出加工性の両特性の改善を図り、熱交換
器としての必要十分な耐久性と製造コストの低減が可能
になるなど、熱交換器用押出多穴チューブ材として顕著
な効果を奏するものである。
【図1】 熱交換器押出多穴チューブ(4穴)の一例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図2】 サーペンタイン型熱交換器の部分を示す斜視
図である。
図である。
【図3】 サーペンタイン型熱交換器の一例を示す正面
図である。
図である。
【図4】 マルチフロー型熱交換器の一例を示す正面図
である。
である。
【図5】 マルチフロー型熱交換器に用いられる小型薄
肉の押出多穴チューブ(7穴)の一例を示す斜視図であ
る。
肉の押出多穴チューブ(7穴)の一例を示す斜視図であ
る。
1、4 押出多穴チューブ 1a 冷媒通路 2、5 フィン 3、7 冷媒出入口部 6 ヘッダー管
Claims (2)
- 【請求項1】 Ti:0.05〜0.5wt%を含み、残部が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Al合金押出多穴チューブ材。 - 【請求項2】 前記不可避的不純物のうち、Cu、M
n、Mgの含有量はいずれも0.05wt% 以下であることを
特徴とする請求項1記載の熱交換器用Al合金押出多穴
チューブ材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20957694A JPH0873973A (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 熱交換器用Al合金押出多穴チューブ材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20957694A JPH0873973A (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 熱交換器用Al合金押出多穴チューブ材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0873973A true JPH0873973A (ja) | 1996-03-19 |
Family
ID=16575128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20957694A Pending JPH0873973A (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 熱交換器用Al合金押出多穴チューブ材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0873973A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997039156A1 (en) * | 1996-04-15 | 1997-10-23 | Alcan International Limited | Aluminium alloy and extrusion |
JP2008088468A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 熱交換器用押出合金の製造方法および熱交換器用扁平多穴管 |
-
1994
- 1994-09-02 JP JP20957694A patent/JPH0873973A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997039156A1 (en) * | 1996-04-15 | 1997-10-23 | Alcan International Limited | Aluminium alloy and extrusion |
JP2008088468A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 熱交換器用押出合金の製造方法および熱交換器用扁平多穴管 |
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