JPH11172386A - 耐エロージョン性に優れた熱交換器用Ａｌ合金フィン材の製造方法 - Google Patents
耐エロージョン性に優れた熱交換器用Ａｌ合金フィン材の製造方法Info
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- JPH11172386A JPH11172386A JP34129997A JP34129997A JPH11172386A JP H11172386 A JPH11172386 A JP H11172386A JP 34129997 A JP34129997 A JP 34129997A JP 34129997 A JP34129997 A JP 34129997A JP H11172386 A JPH11172386 A JP H11172386A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐エロージョン性に優れた熱交換器用Ａｌ合
金フィン材の製造方法を提供する。 【解決手段】 Ａｌ合金を鋳型に鋳造し、ただちに冷却
速度：１５℃／ｓｅｃ〜１０００℃／ｓｅｃで冷却して
得られたインゴットに冷間圧延および中間焼鈍を施し、
最終冷間圧延を圧延率：５〜３５％で行う。
金フィン材の製造方法を提供する。 【解決手段】 Ａｌ合金を鋳型に鋳造し、ただちに冷却
速度：１５℃／ｓｅｃ〜１０００℃／ｓｅｃで冷却して
得られたインゴットに冷間圧延および中間焼鈍を施し、
最終冷間圧延を圧延率：５〜３５％で行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、耐エロージョン
性に優れた熱交換器用Ａｌ合金フィン材の製造方法に関
するものである。
性に優れた熱交換器用Ａｌ合金フィン材の製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に自動車のラジエータなどと
して用いられている熱交換器の構造部材であるフィン材
は、冷媒通路形成体（例えば、管材）にろう付けして金
属的に結合させ、伝熱面積を広くすることにより、熱交
換効率の向上を図っている。これらフィン材として通常
はＡＡ１０５０合金、ＡＡ３００３合金などが用いられ
ている。
して用いられている熱交換器の構造部材であるフィン材
は、冷媒通路形成体（例えば、管材）にろう付けして金
属的に結合させ、伝熱面積を広くすることにより、熱交
換効率の向上を図っている。これらフィン材として通常
はＡＡ１０５０合金、ＡＡ３００３合金などが用いられ
ている。
【０００３】フィン材を冷媒通路形成体にろう付けする
際に、図１の一部拡大断面図に示されるように、フィン
材１および冷媒通路形成体２の一部は溶融ろうによって
溶解される共にフィン材と冷媒通路形成体の隙間が溶融
ろうによって充填されてフィレット３を形成し、このフ
ィレット３によりフィン材１と冷媒通路形成体２の強固
な接合がなされている。この場合、フィン材１および冷
媒通路形成体２の一部が溶融ろうによって溶解されるこ
とをエロージョン（侵食）といい、この侵食された部分
をエロージョン部４という。適度な厚さのエロージョン
部４の存在はフィン材と冷媒通路形成体の強固な接合に
大きく寄与している。
際に、図１の一部拡大断面図に示されるように、フィン
材１および冷媒通路形成体２の一部は溶融ろうによって
溶解される共にフィン材と冷媒通路形成体の隙間が溶融
ろうによって充填されてフィレット３を形成し、このフ
ィレット３によりフィン材１と冷媒通路形成体２の強固
な接合がなされている。この場合、フィン材１および冷
媒通路形成体２の一部が溶融ろうによって溶解されるこ
とをエロージョン（侵食）といい、この侵食された部分
をエロージョン部４という。適度な厚さのエロージョン
部４の存在はフィン材と冷媒通路形成体の強固な接合に
大きく寄与している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、自動車などの燃
費の向上から、自動車部品の１つである熱交換器につい
ても軽量化および小型化が求められており、熱交換器の
フィン材についても薄肉化されて熱交換器の軽量化およ
び小型化が促進されている。しかし、従来のフィン材は
溶融ろうによってエロージョン（侵食）されやすく、こ
のエロージョン（侵食）されやすい薄肉のフィン材を冷
媒通路形成体にろう付けすると、フィン材が薄肉である
ために、図２の拡大断面図に示されるように、フィン材
１の厚さに比べてエロージョン部４が大きくなり、フィ
レット３に接する部分のフィン材１の肉厚ｔが極端に薄
くなって、最悪の場合はエロージョン部４がフィン材１
を貫通し、熱交換器のフィン材として必要な耐圧強度お
よび構造を保てなくなるばかりでなく熱交換機能の低下
は避けられないという問題が生じてきた。
費の向上から、自動車部品の１つである熱交換器につい
ても軽量化および小型化が求められており、熱交換器の
フィン材についても薄肉化されて熱交換器の軽量化およ
び小型化が促進されている。しかし、従来のフィン材は
溶融ろうによってエロージョン（侵食）されやすく、こ
のエロージョン（侵食）されやすい薄肉のフィン材を冷
媒通路形成体にろう付けすると、フィン材が薄肉である
ために、図２の拡大断面図に示されるように、フィン材
１の厚さに比べてエロージョン部４が大きくなり、フィ
レット３に接する部分のフィン材１の肉厚ｔが極端に薄
くなって、最悪の場合はエロージョン部４がフィン材１
を貫通し、熱交換器のフィン材として必要な耐圧強度お
よび構造を保てなくなるばかりでなく熱交換機能の低下
は避けられないという問題が生じてきた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、強度および熱伝導度を低下させ
ることなく耐エロージョン性に優れたフィン材を得るべ
く研究を行なった結果、以下のことが分かったのであ
る。すなわち、（ａ）フィン材の溶融ろうによるエロー
ジョンは、一般に結晶粒内部と粒界で生じるが、従来の
フィン材であるＡＡ１０５０合金、ＡＡ３００３合金な
どは結晶粒界で優先的に進行してること、（ｂ）粒界で
のエロージョンの進行は粒界の性質に大きく依存してい
ること、すなわち、隣接する結晶の方位の違いが大きい
ほどエロージョンが激しく起きること、（ｃ）したがっ
て、フィン材の溶融ろうによるエロージョンを抑えるた
めには、結晶粒を大きくして結晶粒界を少なくし、さら
に隣接する結晶の方位を近いものにすればよいこと、
（ｄ）結晶粒を大きくし隣接する結晶の方位を近いもの
にするには、Ａｌ合金を鋳型に鋳造した後ただちに冷却
速度：１５℃／ｓｅｃ〜１０００℃／ｓｅｃで冷却し、
得られたインゴットを熱間圧延することなく冷間圧延お
よび中間焼鈍を施し、最終冷間圧延を通常よりも低い圧
延率：５〜３５％で行うことにより得られること、など
が分かったのである。
上述のような観点から、強度および熱伝導度を低下させ
ることなく耐エロージョン性に優れたフィン材を得るべ
く研究を行なった結果、以下のことが分かったのであ
る。すなわち、（ａ）フィン材の溶融ろうによるエロー
ジョンは、一般に結晶粒内部と粒界で生じるが、従来の
フィン材であるＡＡ１０５０合金、ＡＡ３００３合金な
どは結晶粒界で優先的に進行してること、（ｂ）粒界で
のエロージョンの進行は粒界の性質に大きく依存してい
ること、すなわち、隣接する結晶の方位の違いが大きい
ほどエロージョンが激しく起きること、（ｃ）したがっ
て、フィン材の溶融ろうによるエロージョンを抑えるた
めには、結晶粒を大きくして結晶粒界を少なくし、さら
に隣接する結晶の方位を近いものにすればよいこと、
（ｄ）結晶粒を大きくし隣接する結晶の方位を近いもの
にするには、Ａｌ合金を鋳型に鋳造した後ただちに冷却
速度：１５℃／ｓｅｃ〜１０００℃／ｓｅｃで冷却し、
得られたインゴットを熱間圧延することなく冷間圧延お
よび中間焼鈍を施し、最終冷間圧延を通常よりも低い圧
延率：５〜３５％で行うことにより得られること、など
が分かったのである。
【０００６】この発明は、かかる研究結果に基づいて成
されたものであって、Ａｌ合金を鋳型に鋳造すると同時
に冷却速度：１５℃／ｓｅｃ〜１０００℃／ｓｅｃで冷
却して得られたインゴットを冷間圧延し、中間焼鈍を施
したのち圧延率：５〜３５％の最終冷間圧延を行う耐エ
ロージョン性に優れた熱交換器用Ａｌ合金フィン材の製
造方法、に特徴を有するものである。
されたものであって、Ａｌ合金を鋳型に鋳造すると同時
に冷却速度：１５℃／ｓｅｃ〜１０００℃／ｓｅｃで冷
却して得られたインゴットを冷間圧延し、中間焼鈍を施
したのち圧延率：５〜３５％の最終冷間圧延を行う耐エ
ロージョン性に優れた熱交換器用Ａｌ合金フィン材の製
造方法、に特徴を有するものである。
【０００７】この発明の耐エロージョン性に優れたフィ
ン材の製造条件を上記の通りに限定した理由を説明す
る。 （ａ）インゴット鋳造時の冷却速度 インゴット鋳造と同時に冷却する速度（以下、インゴッ
ト鋳造時の冷却速度という）を大きくすると溶質元素の
晶出物量の少ないインゴットが得られ、この晶出物量が
少ないインゴットを最終冷間圧延前に中間焼鈍すると結
晶粒が粗大化し、耐エロージョン性が向上する。したが
って、インゴット鋳造時の冷却速度が大きいほど溶質元
素の晶出物量が減るので好ましいが、冷却速度が１５℃
／ｓｅｃ．未満では溶質元素の晶出物量が多く発生し過
ぎて、最終冷間圧延前の中間焼鈍時に発生する結晶粒が
小さくなり過ぎるので好ましくなく、一方、インゴット
鋳造時の冷却速度は１０００℃／ｓｅｃ．が限界である
から、インゴット鋳造時の冷却速度は１５℃／ｓｅｃ．
〜１０００℃／ｓｅｃ．に定めた。インゴット鋳造時の
冷却速度の一層好ましい範囲は５０℃／ｓｅｃ．〜５０
０℃／ｓｅｃ．である。
ン材の製造条件を上記の通りに限定した理由を説明す
る。 （ａ）インゴット鋳造時の冷却速度 インゴット鋳造と同時に冷却する速度（以下、インゴッ
ト鋳造時の冷却速度という）を大きくすると溶質元素の
晶出物量の少ないインゴットが得られ、この晶出物量が
少ないインゴットを最終冷間圧延前に中間焼鈍すると結
晶粒が粗大化し、耐エロージョン性が向上する。したが
って、インゴット鋳造時の冷却速度が大きいほど溶質元
素の晶出物量が減るので好ましいが、冷却速度が１５℃
／ｓｅｃ．未満では溶質元素の晶出物量が多く発生し過
ぎて、最終冷間圧延前の中間焼鈍時に発生する結晶粒が
小さくなり過ぎるので好ましくなく、一方、インゴット
鋳造時の冷却速度は１０００℃／ｓｅｃ．が限界である
から、インゴット鋳造時の冷却速度は１５℃／ｓｅｃ．
〜１０００℃／ｓｅｃ．に定めた。インゴット鋳造時の
冷却速度の一層好ましい範囲は５０℃／ｓｅｃ．〜５０
０℃／ｓｅｃ．である。
【０００８】（ｂ）最終冷間圧延の圧延率 前記インゴット鋳造時の冷却速度は１５℃／ｓｅｃ．〜
１０００℃／ｓｅｃ．で冷却して得られたインゴットを
冷間圧延し、中間焼鈍して結晶粒を粗大化したのち最終
冷間圧延する時のこの発明の圧延率は、従来の最終冷間
圧延の圧延率：４０〜８０％に対してこれよりも低い圧
延率：５〜３５％（好ましくは、１０〜２９％）で行
う。この低い圧延率の最終冷間圧延を行うことは、中間
焼鈍で粗大化した結晶粒を維持しつつ隣接する結晶の結
晶方位をより近くするためであるが、最終冷間圧延時の
圧延率が５％未満では隣接する結晶の結晶方位が近くな
らず、一方、圧延率が３５％を越えると完全な圧延加工
組織（繊維組織）となり、この組織を有するフィン材を
ろう付けすると、ろうが溶融する直前の温度で微細な再
結晶粒が発生し、また隣接する結晶の結晶方位が近くな
る効果も半減するので好ましくないという理由によるも
のである。
１０００℃／ｓｅｃ．で冷却して得られたインゴットを
冷間圧延し、中間焼鈍して結晶粒を粗大化したのち最終
冷間圧延する時のこの発明の圧延率は、従来の最終冷間
圧延の圧延率：４０〜８０％に対してこれよりも低い圧
延率：５〜３５％（好ましくは、１０〜２９％）で行
う。この低い圧延率の最終冷間圧延を行うことは、中間
焼鈍で粗大化した結晶粒を維持しつつ隣接する結晶の結
晶方位をより近くするためであるが、最終冷間圧延時の
圧延率が５％未満では隣接する結晶の結晶方位が近くな
らず、一方、圧延率が３５％を越えると完全な圧延加工
組織（繊維組織）となり、この組織を有するフィン材を
ろう付けすると、ろうが溶融する直前の温度で微細な再
結晶粒が発生し、また隣接する結晶の結晶方位が近くな
る効果も半減するので好ましくないという理由によるも
のである。
【０００９】
【発明の実施の形態】表１に示される成分組成をもった
Ａｌ合金Ａ〜Ｆを用意した。
Ａｌ合金Ａ〜Ｆを用意した。
【００１０】
【表１】
【００１１】これらＡｌ合金Ａ〜Ｆを通常の溶解法によ
り溶解し、得られたＡｌ合金溶湯を幅：２００mm×長
さ：５００mm×厚さ：１０mmの寸法のキャビティをもっ
た金型に鋳造し、冷却水量を変えることにより表２〜表
３に示される冷却速度で冷却し、インゴットを製造し
た。このインゴットを冷間圧延して冷延板とした後、４
５０℃、２時間保持の条件で中間焼鈍し、ついで表２〜
表３に示される圧延率で最終冷間圧延し、板厚：１００
μｍのフィン材を製造することにより発明法１〜１３お
よび比較法１〜７を実施した。
り溶解し、得られたＡｌ合金溶湯を幅：２００mm×長
さ：５００mm×厚さ：１０mmの寸法のキャビティをもっ
た金型に鋳造し、冷却水量を変えることにより表２〜表
３に示される冷却速度で冷却し、インゴットを製造し
た。このインゴットを冷間圧延して冷延板とした後、４
５０℃、２時間保持の条件で中間焼鈍し、ついで表２〜
表３に示される圧延率で最終冷間圧延し、板厚：１００
μｍのフィン材を製造することにより発明法１〜１３お
よび比較法１〜７を実施した。
【００１２】さらに、Ａｌ合金Ａのインゴットを表３に
示される冷却速度で冷却し、得られたインゴットを通常
の条件で均熱処理し、熱間圧延し、さらに通常の条件で
中間焼鈍を必要に応じて加えながら冷間圧延することに
より厚さ：１００μｍの冷延板とすることにより従来法
を実施した。
示される冷却速度で冷却し、得られたインゴットを通常
の条件で均熱処理し、熱間圧延し、さらに通常の条件で
中間焼鈍を必要に応じて加えながら冷間圧延することに
より厚さ：１００μｍの冷延板とすることにより従来法
を実施した。
【００１３】一方、心材としてＡｌ−１重量％Ｍｎ−
０．１５重量％Ｃｕ（ＡＡ３００３）を用意し、さらに
ろう材としてＡｌ−７．５重量％Ｓｉ（ＡＡ４３４３）
を用意し、心材：ろう材＝８５：１５のクラッド率とな
るように心材の片面にろう材をクラッドした厚さ：０．
３ｍｍのブレージングシートを作製した。このブレージ
ングシートの片面にコルゲート加工を施した本発明法１
〜１３、比較法１〜７および従来法でそれぞれ作製した
フィン材を組み付け、これにフラックスを塗布した後、
ろう付け熱処理し、その後断面の観察を行うことによ
り、ろうによるフィンの最大エロージョン深さ（図１の
エロージョン部４の厚さＨ）を測定し、その結果を表２
〜表３に示した。
０．１５重量％Ｃｕ（ＡＡ３００３）を用意し、さらに
ろう材としてＡｌ−７．５重量％Ｓｉ（ＡＡ４３４３）
を用意し、心材：ろう材＝８５：１５のクラッド率とな
るように心材の片面にろう材をクラッドした厚さ：０．
３ｍｍのブレージングシートを作製した。このブレージ
ングシートの片面にコルゲート加工を施した本発明法１
〜１３、比較法１〜７および従来法でそれぞれ作製した
フィン材を組み付け、これにフラックスを塗布した後、
ろう付け熱処理し、その後断面の観察を行うことによ
り、ろうによるフィンの最大エロージョン深さ（図１の
エロージョン部４の厚さＨ）を測定し、その結果を表２
〜表３に示した。
【００１４】
【表２】
【００１５】
【表３】 （＊印は、この発明から外れている値を示す）
【００１６】表１〜表３に示される結果から、本発明法
１〜１３により得られたフィン材は、従来法により得ら
れたフィン材と比べて、溶融ろうによる最大エロージョ
ン深さが小さく、貫通がないところから、この発明の方
法は従来よりも格段に優れた耐エロージョン性を有する
フィン材を提供できることが明らかである。
１〜１３により得られたフィン材は、従来法により得ら
れたフィン材と比べて、溶融ろうによる最大エロージョ
ン深さが小さく、貫通がないところから、この発明の方
法は従来よりも格段に優れた耐エロージョン性を有する
フィン材を提供できることが明らかである。
【００１７】一方、比較法１〜７に見られるように、こ
の発明の範囲から外れた条件で製造したフィン材（表３
において、この発明の範囲から外れた条件に＊印を付し
て示した）は、溶融ろうによるフィン材のエロージョン
による最大エロージョン深さが大きかったり貫通が生じ
たりして好ましくないことが分かる。
の発明の範囲から外れた条件で製造したフィン材（表３
において、この発明の範囲から外れた条件に＊印を付し
て示した）は、溶融ろうによるフィン材のエロージョン
による最大エロージョン深さが大きかったり貫通が生じ
たりして好ましくないことが分かる。
【００１８】
【発明の効果】上述のように、この発明の熱交換器用Ａ
ｌ合金フィン材の製造方法によると、耐エロージョン性
に優れたフィン材を提供することができるので、Ａｌ熱
交換器は軽量化および小型化が可能であると共に、熱交
換機能の一層の向上に役立つものである。
ｌ合金フィン材の製造方法によると、耐エロージョン性
に優れたフィン材を提供することができるので、Ａｌ熱
交換器は軽量化および小型化が可能であると共に、熱交
換機能の一層の向上に役立つものである。
【図１】フィン材を冷媒通路形成体にろう付けして得ら
れた接合部の一部拡大断面図である。
れた接合部の一部拡大断面図である。
【図２】フィン材を冷媒通路形成体にろう付けして得ら
れた接合部の一部拡大断面図である。
れた接合部の一部拡大断面図である。
１ フィン材、 ２ 冷媒通路形成体、 ３ フィレット、 ４ エロージョン部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８１ ６８２ ６８２ ６８５ ６８５Ｚ ６９２ ６９２Ａ ６９４ ６９４Ａ
Claims (1)
- 【請求項１】 Ａｌ合金を鋳型に鋳造すると同時に冷却
速度：１５℃／ｓｅｃ〜１０００℃／ｓｅｃで冷却して
得られたインゴットを冷間圧延し、中間焼鈍を施したの
ち圧延率：５〜３５％の最終冷間圧延を行うことを特徴
とする耐エロージョン性に優れた熱交換器用Ａｌ合金フ
ィン材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34129997A JPH11172386A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 耐エロージョン性に優れた熱交換器用Ａｌ合金フィン材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34129997A JPH11172386A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 耐エロージョン性に優れた熱交換器用Ａｌ合金フィン材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11172386A true JPH11172386A (ja) | 1999-06-29 |
Family
ID=18344981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34129997A Pending JPH11172386A (ja) | 1997-12-11 | 1997-12-11 | 耐エロージョン性に優れた熱交換器用Ａｌ合金フィン材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11172386A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002256403A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-11 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 熱交換器のフィン材の製造方法 |
-
1997
- 1997-12-11 JP JP34129997A patent/JPH11172386A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002256403A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-11 | Mitsubishi Alum Co Ltd | 熱交換器のフィン材の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040330 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060925 |