JPH10183283A - 耐孔食性に優れたアルミニウム合金クラッド材 - Google Patents

耐孔食性に優れたアルミニウム合金クラッド材

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JPH10183283A
JPH10183283A JP35580296A JP35580296A JPH10183283A JP H10183283 A JPH10183283 A JP H10183283A JP 35580296 A JP35580296 A JP 35580296A JP 35580296 A JP35580296 A JP 35580296A JP H10183283 A JPH10183283 A JP H10183283A
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JP
Japan
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clad
corrosion resistance
core material
aluminum alloy
pitting corrosion
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JP35580296A
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Shu Kuroda
周 黒田
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】 【課題】 クラッド材における孔食の進行を抑制す
る。 【解決手段】 Al合金芯材の片面または両面に、S
n:0.03〜0.15%、Fe:0.1〜1.0%を
含有し、残部がAlと不可避不純物からなる皮材をクラ
ッドする。 【効果】 皮材における腐食が面状腐食形態になっ
て局部的な孔食の進行が防止され、効果的な陽極作用が
得られ、結果としてクラッド材における耐孔食性が改善
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐孔食性を改善し
たアルミニウム合金クラッド材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、AlやAl合金は強固な自然酸
化皮膜で覆われているので耐食性に優れていることが知
られているが、この酸化皮膜が何らかの原因で局部的に
破れると、この部分のみで腐食を生じて深さ方向に腐食
が進行し、いわゆる「孔食」が発生して早期に貫通孔が
生ずるという問題がある。特に、自動車用熱交換器のラ
ジエータやヒータコア等のように腐食環境で使用される
製品では、上記現象が顕著になるため、その対策として
片面に芯材よりも電気化学的に卑な犠牲陽極皮材を貼り
あわせたクラッド材が用いられている。このクラッド材
では、皮材と芯材との電気化学的性質の差によって皮材
が優先的に腐食されることを利用して芯材の防食を図っ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、犠牲陽極皮材
における腐食も、局部的な孔食の発生になりやすく、し
たがって犠牲陽極材が溶け残されたまま腐食が芯材内部
へ進行してしまうため陽極効率が低く、薄肉材料では比
較的早期に貫通孔が生じてしまうという問題がある。本
発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、皮
材の陽極効率を高め、よって芯材の耐食性を効果的に向
上させたアルミニウム合金クラッド材を提供することを
目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者達は、種々検討した結果、優れた耐孔食性
を維持したまま巨視的孔食を抑えるには、皮材において
微視的な孔食を高密度で形成させれば良いことを見いだ
した。また、Al合金ではこの微視的な孔食はAl中に
分散する異種金属の粒子との界面で優先的に発生するこ
とが分かった。したがって、上記目的のためにはAl中
に固溶度が少なく、かつ、Alと化合物を形成しない元
素を含む合金を用い、この元素よりなる粒子をいかに高
密度で、かつ、均一に分散させ、それぞれの粒子に対応
する孔食を均一に発生させられるかがポイントとなる。
さらには、いかにして孔食の発生起点とはならないマト
リックスの溶解を進行させ、微視的孔食の深さ方向への
成長速度と同程度にするのかがポイントとなる。
【0005】すなわち、本発明の耐孔食性に優れたアル
ミニウム合金クラッド材のうち第1の発明は、Al合金
芯材の片面または両面に、重量%で、Sn:0.03〜
0.15%、Fe:0.1〜1.0%を含有し、残部が
Alと不可避不純物からなる皮材がクラッドされている
ことを特徴とする。
【0006】第2の発明は、第1の発明において、皮材
中に、Sn粒子が平均で106/cm2以上の密度で分散
していることを特徴とする。第3の発明は、第1または
第2の発明において、皮材成分として、さらに、重量%
で、Mg:0.1〜2.0%を含有することを特徴とす
る。
【0007】第4の発明は、第1〜第3の発明におい
て、芯材は、重量%で、Mn:0.3〜1.8%、S
i:0.05〜1.0%、Cu:0.02〜0.8%を
含有し、残部がAlと不可避不純物からなる組成のAl
合金であることを特徴とする。第5の発明は、第4の発
明において、芯材成分として、さらに、重量%で、T
i:0.02〜0.2%、Zr:0.02〜0.2%の
うち一種又は二種を含有することを特徴とする。
【0008】第6の発明は、第1〜第5の発明におい
て、Al合金芯材の片面に皮材がクラッドされ、該芯材
の他面にろう材がクラッドされていることを特徴とす
る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のアルミニウム合金クラッ
ド材は、アルミニウム合金芯材の片面または両面に皮材
がクラッドされたものであり、芯材の片面のみに皮材を
クラッドする際には、芯材の他面には、何もクラッドし
ないものでもよく、また、他の目的でろう材等の材料を
クラッドするものであってもよい。また、芯材、ろう材
の種別は特に限定されないが、通常は高強度のAl−M
n系合金が使用され、ろう材にはAl−Si系合金が使
用される。
【0010】上記クラッド材の製造方法は特に限定され
るものではなく、常法により製造することができるが、
通常は、圧延によるクラッドがなされる。なお、上記ク
ラッド材におけるそれぞれの板厚比も特に限定されるも
のではない。また、本発明では、皮材の耐孔食性が改善
されることにより皮材の薄肉化が可能であるが、本発明
としては特に皮材の厚さが限定されるものではなく、芯
材等のその他の材料の板厚も限定されるものではない。
上記により得られたクラッド材は、適当な加工等を経て
所望の製品や部材として使用することができ、また、ろ
う付用の部材として使用することもできる。
【0011】そして、本発明のクラッド材は、皮材にお
いて耐孔食性が改善され、よって芯材に対する陽極効果
が十分なものとなり、芯材の防食を確実にする。これを
具体的に説明すると、通常、Al中のSnは高温ではあ
る程度固溶するのに対し、室温ではほとんど固溶しな
い。これを溶体化処理後急冷すると強制固溶するが、徐
冷すると析出する。徐冷の時の析出では、通常は粗大な
粒子が低密度で形成される。これに対してFeを含有す
る合金ではAl−Fe化合物上に優先してSnが析出す
るので、Al−Fe化合物の分布に応じて、Sn析出物
がより高密度で形成されるようになり、腐食によって生
じる孔食も高密度となる。この高密度の孔食により、腐
食が進行すると全面溶解型の腐食形態になり、局部的に
深さ方向に腐食が進行するのを抑制し、結果として耐孔
食性を向上させる。これにより皮材の犠牲材としての陽
極作用が確実に発揮され、よって芯材の防食が図られる
ことになる。上記観点を含めて選定された皮材等の成分
限定理由を以下に説明する。
【0012】(皮材) Sn:0.03〜0.15% Snは、Feとの共存によってマトリックス中に、高密
度、微細に析出分散して微視的孔食の発生源となる。こ
こで、Snが0.03%未満であると、Sn析出物が十
分に得られず、上記作用が得られない。一方、Sn含有
量が0.15%を越えると、Sn析出物が粗大化して却
って十分な密度が得られず、上記作用が不十分になる。
これらの点からSn含有量を上記範囲に限定する。な
お、同様の理由で下限を0.05%、上限を0.13%
とするのが望ましく、さらに、下限を0.07%、上限
を0.12%とするのが一層望ましい。
【0013】また、上記Snが析出する結果、そのSn
粒子が平均で106/cm2以上の密度で分散しているの
が望ましく、このときに、確実に微視的孔食の数が多く
なって巨視的には全面溶解となる。なお、上記密度(1
6/cm2以上)は、少なくとも皮材の表面部で実質的
に達成されていればよいが、皮材の全体積においても実
質的に上記数値(106/cm2)以上であるのが望まし
い。
【0014】Fe:0.1〜1.0% Feは、マトリックス中でFe化合物を形成し、この化
合物がSnの析出起点になり、高密度のSn粒子の析出
を可能にする。なお、Fe含有量が0.1%未満である
と、充分な数のAl−Fe化合物が形成されず、上記作
用が十分に得られない。一方、Fe含有量が1.0%を
越えると、粗大なFe化合物が形成されて耐食性が低下
する。これらのためFe含有量を上記範囲に限定した。
なお、同様の理由で下限を0.2%、上限を0.8%と
するのが望ましく、さらに、下限を0.3%、上限を
0.7%とするのが一層望ましい。
【0015】Mg:0.1〜2.0% Mgはマトリックス中に固溶して材料強度を向上させ、
さらに熱処理等により芯材中に拡散し、芯材中のSiと
Mg2Siを形成して芯材の強度を向上させる作用があ
るため所望により含有させる。なお、Mg含有量が0.
1%未満であると、上記作用が十分に得られず、一方、
2.0%を越えると、加工性が低下するため、Mg含有
量を上記範囲とする。なお、同様の理由で下限を0.3
%、上限を1.5%とするのが望ましく、さらに、下限
を0.7%、上限を1.2%とするのが一層望ましい。
【0016】(芯材)芯材として用いられるAl−Mn
系合金の望ましい一形態を説明する。 Mn:0.3〜1.8% Mnは、Al−Mn系化合物としてマトリックス中に分
散し、耐食性を低下させることなく強度を向上させる。
なお、Mn含有量が0.3%未満であると、上記作用が
十分に得られず、一方、1.8%を越えると、加工性が
低下するので、Mnの含有量を上記範囲に限定する。な
お、同様の理由で下限を0.7%、上限を1.5%とす
るのが望ましい。
【0017】Si:0.05〜1.0% Siは、Al−Mn−Si系化合物としてマトリックス
中に分散し、あるいはマトリックスに固溶して強度を向
上させる。さらに熱処理等により皮材から拡散したMg
とMg2Siを形成し強度を向上させる。なお、Si含
有量が0.05%未満であると、上記作用が十分に得ら
れず、一方、1.0%を越えると、融点が低下し、ろう
付熱処理時に溶融してしまう。またSi粒子の析出・晶
出により腐食速度が増加し、耐食性が低下する。これら
のため、Si含有量は上記範囲とする。なお、同様の理
由で下限を0.2%、上限を0.7%とするのが望まし
い。
【0018】Cu:0.02〜0.8% Cuは、マトリックスに固溶して強度を向上させ、ま
た、芯材の電気化学的性質を貴にし、皮材(及びろう
材)との電位差を大きくして防食上有効な電位分布を形
成する。なお、Cuの含有量が0.02%未満である
と、上記作用が十分に得られず、一方、0.8%を越え
ると、融点が低下し、ろう付熱処理時に溶融してしま
う。また、粒界腐食が起こり耐食性が低下する。これら
のため、Cu含有量を上記範囲とする。なお、同様の理
由で下限を0.3%、上限を0.5%とするのが望まし
い。
【0019】Ti、Zr:0.02〜0.2% Ti、Zrは、ろう付後に微細な金属間化合物として分
散し、強度を向上させるので、所望により1種以上を含
有させる。なお、これら含有量がそれぞれ0.02%未
満であると、上記作用が十分に得られず、一方、0.2
%を越えると加工性が低下するので、Ti、Zrの含有
量を上記範囲とする。なお、同様の理由で、それぞれ下
限を0.05%、上限を0.15%とするのが望まし
い。
【0020】なお、皮材においてSnを高密度に析出さ
せるためには、上記成分の特定に加え、製造上、Snを
析出させる配慮をするのが望ましい。前述したように、
Al中のSnは溶体化処理後急冷すると強制固溶するた
め、溶体化状態からは急冷を避けて徐冷するのが望まし
い。なお、溶体化状態は、積極的な熱処理の他、ろう付
時の加熱によっても得ることができる。Snを固溶させ
ることなく十分に析出させるためには、溶体化の状態
(通常は580℃以上)から45℃/min以下(望ま
しくは30℃/min以下)の冷却速度で冷却するのが
望ましいが、この徐冷状態は、少なくとも450℃(望
ましくは300℃)まで維持するものであればよく、そ
の後は、急冷することによってもSnの析出は妨げられ
ない。また、上記徐冷を行わない場合でも、300〜5
00℃で1〜60分保持する熱処理によってSnを析出
させることもでき、上記徐冷と組み合わせることもでき
る。上記保持後は急冷することもできる。
【0021】
【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。皮材と
して表1に示す合金を用意し、芯材としてAl−1.0
Mn−0.5Si−0.15Cu合金1とAl−1.2
Mn−0.1Si−0.5Cu−0.11Ti合金2を
用意した。次いで、上記皮材と芯材とを表1に示す組み
合わせで選択し、板厚:0.5mm、クラッド率:10
%、調質:O材のクラッド材を作製した後、600℃×
3minのろう付相当熱処理を行い、その後、それぞれ
0.5℃/min(炉冷相当)、15℃/min(徐冷
相当)、100℃/min(空冷相当)の速度で冷却し
た。得られた試験片について、それぞれSEMで観察
し、単位面積当たりの微細粒子の数を数えることによっ
てSn粒子密度を測定し、さらに、Cu2+10ppm添
加の水道水に30日間浸漬し、孔食の発生数、最大孔食
深さを測定した。これらの結果は表2に示した。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】表2から明らかなように、本発明材では、
孔食が高密度で発生しており、最大孔食深さが大幅に小
さくなっている。なお、発明材の中でも、ろう付相当熱
処理後の冷却速度を100℃/minにして急冷したも
のは、Sn粒子密度、孔食密度ともにその他の発明材よ
りも小さくなり、最大孔食深さも深くなっている。した
がって、熱処理後の冷却を徐冷とした方が、耐孔食性の
改善に有利であることが示されている。一方、比較材は
いずれも、Sn粒子密度、孔食密度とも発明材よりも大
幅に少なく、したがって最大孔食深さが数倍深く、耐孔
食性に劣っていることが示されている。なお、上記実施
例では、芯材の片面に皮材をクラッドし、他面には何も
クラッドしていないものについて説明したが、前述した
ように他面にろう材等をクラッドしたものであっても同
様の作用を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐孔食性
に優れたアルミニウム合金クラッド材によれば、Al合
金芯材の片面または両面に、重量%で、Sn:0.03
〜0.15%、Fe:0.1〜1.0%を含有し、残部
がAlと不可避不純物からなる皮材をクラッドしたの
で、皮材の腐食が面状腐食形態になって耐孔食性が改善
され、よって皮材の犠牲作用が確実になり、結果として
クラッド材全体の耐食性が向上する。また、上記成分に
Mgを0.1〜2.0%含有させれば、上記作用が得ら
れるとともに、皮材、芯材の強度を向上させることがで
きる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Al合金芯材の片面または両面に、重量
    %で、Sn:0.03〜0.15%、Fe:0.1〜
    1.0%を含有し、残部がAlと不可避不純物からなる
    皮材がクラッドされていることを特徴とする耐孔食性に
    優れたアルミニウム合金クラッド材
  2. 【請求項2】 皮材中に、Sn粒子が平均で106/c
    2以上の密度で分散していることを特徴とする請求項
    1記載の耐孔食性に優れたアルミニウム合金クラッド材
  3. 【請求項3】 皮材成分として、さらに、重量%で、M
    g:0.1〜2.0%を含有することを特徴とする請求
    項1または2に記載の耐孔食性に優れたアルミニウム合
    金クラッド材
  4. 【請求項4】 芯材は、重量%で、Mn:0.3〜1.
    8%、Si:0.05〜1.0%、Cu:0.02〜
    0.8%を含有し、残部がAlと不可避不純物からなる
    組成のAl合金であることを特徴とする請求項1〜3の
    いずれかに記載の耐孔食性に優れたアルミニウム合金ク
    ラッド材
  5. 【請求項5】 芯材成分として、さらに、重量%で、T
    i:0.02〜0.2%、Zr:0.02〜0.2%の
    うち一種又は二種を含有することを特徴とする請求項4
    に記載の耐孔食性に優れたアルミニウム合金クラッド材
  6. 【請求項6】 Al合金芯材の片面に皮材がクラッドさ
    れ、該芯材の他面にろう材がクラッドされていることを
    特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の耐孔食性に
    優れたアルミニウム合金クラッド材
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6736911B1 (en) 1999-07-09 2004-05-18 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha Aluminum alloy, aluminum alloy foil, container and method of preparing aluminum alloy foil

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6736911B1 (en) 1999-07-09 2004-05-18 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha Aluminum alloy, aluminum alloy foil, container and method of preparing aluminum alloy foil

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