JPH1121649A - 微小構造断面の熱交換器押出チューブ用アルミニウム合金および微小構造断面の熱交換器押出チューブの製造方法 - Google Patents
微小構造断面の熱交換器押出チューブ用アルミニウム合金および微小構造断面の熱交換器押出チューブの製造方法Info
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- JPH1121649A JPH1121649A JP36248897A JP36248897A JPH1121649A JP H1121649 A JPH1121649 A JP H1121649A JP 36248897 A JP36248897 A JP 36248897A JP 36248897 A JP36248897 A JP 36248897A JP H1121649 A JPH1121649 A JP H1121649A
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Abstract
熱交換器用押出チューブ用押出成形材を能率的且つ安定
に製造することのできるアルミニウム合金および微小構
造断面の熱交換器押出チューブの製造方法を提供する。 【構成】 wt%で、Fe:0.15〜0.35%、Si:0.15
%以下、Zn:0.03%未満、Cu:0.35〜0.55%、Z
r:0.02〜0.05%未満、Ti:0.003〜0.010%
を含有し、Fe/Si≧2.5であって、残部がAlおよび不可
避不純物であって、熱交換器押出チューブ用とする。
Description
押出チューブ用アルミニウム合金に係り、耐食性に優
れ、しかも微小断面構造をもった熱交換器押出チューブ
用押出成形材を能率的且つ安定に製造することのできる
アルミニウム合金および微小構造断面の熱交換器押出チ
ューブの製造方法を提供しようとするものである。
形があり、又アルミニウム材の特質である伝熱性、軽量
性を利用して熱交換器や車載機器用部材とされることが
多い。然してこのようなカーエアコン用熱交換器におけ
るチューブ材としては従来一般的にA1050のような
純アルミニウム材やAl−Mn系合金、あるいは前記純アル
ミニウム材にCuを0.4〜0.6%含有させた改良型合金が
主として用いられている。
て、本出願人側においては腐食環境の厳しい条件下にお
いても孔食などの発生を抑制し得るものとして特開昭6
0−238438(特公平3−44137)のような耐
孔食性アルミニウム合金を提案している。
前記熱交換器用チューブなどにおいて熱交換作用を向上
する目的において、図1に示すような形状に関し、長径
が20〜30mm、短径が3〜6mm、肉厚が0.3〜0.7m
m、通孔の微小突条の半径が0.1〜0.2mm、通孔の数が
複数個あるような精密な断面構造が要請され、又薄肉
化、小型化と共に耐食性などがさらに要請され、このよ
うな要請を前記一般技術において高生産性をもって実現
することは困難となっている。またJIS1050(S
i:0.10、Fe:0.24、Cu:0.00、Zn:0.00、Z
r:0.00、Ti:0.006)のような従来使われていた
純アルミニウム材などはオレンジピールが発生し易く、
しかも耐食性に劣り、更に押出成形後の曲げ加工によっ
て微小割れや表面結晶粒の粗大化に伴う劣化が著しくな
るなど熱交換器押出チューブ用としては決定的な不利を
有している。
平3−44137)のものにおいては耐食性に優れてい
るとしても押出成形性が必ずしも好ましいものでなく、
前記したような精密な断面構造をもった押出成形材を好
ましい生産性を以て安定に得ることができない。更には
押出速度を上げようとすれば押出欠陥もそれなりに発生
する。
従来のものにおける技術的課題を解消することについて
検討を重ねた結果、本出願人の出願である特開昭60−
238438をベースに改良を重ね、特定の成分組成の
アルミニウム合金とすることによって適切な耐食性を具
備すると共に熱交換器押出チューブ用としての前記した
微小断面構造を好ましい生産性を以て実現することに成
功したものであって、以下の如くである。
避不純物であって、熱交換器押出チューブ用とされたこ
とを特徴とした微小構造断面の熱交換器押出チューブ用
アルミニウム合金。
避不純物であるアルミニウム半連続鋳造ビレットを50
〜300℃/hrの加熱速度で昇温し、500〜610℃
で0.5〜8時間均質化処理後、200〜500℃/hrの
冷却速度で冷却することによりZrおよびFeを含有する金
属間化合物を微細に析出させ、該ビレットを予熱後押出
し、押出後の再結晶粒が30μm 以下になるよう制御さ
れたことを特徴とする微小構造断面の熱交換器押出チュ
ーブの製造方法。
合金の強度向上をなし、0.15%以上含有させることに
よって適切な強度を得しめるが、一方0.35%を越える
と耐食性が低下するので、これを上限とする。特に0.1
5〜0.22%として高速押出しにおける表面肌荒れ、あ
るいは大きなむしれの発生および形状不良を防止する。
−Fe−Siのような金属間化合物を晶出し押出性を低下さ
せるので不純物として少い程好ましく、従って0.15%
を上限とすることが必要である。
食電位を適切に保持せしめるものの、0.03%以上含有
すると押出成形性を阻害し、微小断面構造材を適切に押
出成形することが困難となるので、押出成形性を重視す
る本願においてはスクラップから混入される不純物とし
て少ない程好ましく、従って0.03%未満とすることが
必要である。
0N/mm2 以上の強度を与えるために添加する。またZn
と同様に孔食電位の保持に寄与する元素であって、前記
したようにZnを0.03%未満として制限された条件下に
おいて好ましい孔食電位を確保するには0.35%以上含
有させることが必要である。然しこのCuが多量となると
Siと同様に金属間化合物を発生させ、押出圧力増加を必
要として押出速度が低下することとなるので0.55%以
下に制限することが必要である。
件下における有効な材料強度を得しめ、又押出中に微細
な30μm以下のような微細再結晶粒を得しめるもので
あり、押出性特に高速での押出時における表面肌荒れ防
止に効果を有するものであって、押出速度向上のために
非常に大切な元素である。このためには0.02%以上が
必要である。一方その上限を0.05%とすることによっ
て他の元素との間における金属間化合物の発生を的確に
制御し、押出力増大を回避して薄肉複雑な微小断面構造
材としてピックアップ等の欠陥部の発生を防止し好まし
い特性を得しめるもので、特に0.05%未満としたこと
により熱交換器押出チューブとして適切な製品を得るこ
とができる。
織の結晶粒の微細化を図ると共に組織を安定化する上に
おいて枢要であって、0.003%以上を含有させること
が好ましく、一方0.010%を超えて含有させてもその
効果が飽和し金属間化合物の発生などを来すので、これ
を上限とすることが必要である。
不純物範囲内でその上限を0.15%と制限するものであ
るが、このSiがそれなりにFeと共に存在すると、Al−Fe
−Si系の金属間化合物が生ずることになり、この化合物
中で特にβ−Al・Fe・Siはビレットの均質化処理中にマ
トリックスに溶解し難い。即ち、斯様なβ−Al・Fe・Si
は、Fe/Siが2.5未満の条件下で発生し易く、微細断面
構造の押出成形性を阻害することとなるのでFe/Siを2.
5以上とすることが必要である。
分組成の金属体を有効に作用させるため、一般的に半連
続鋳造して得られたビレットを500〜610℃の温度
範囲で0.5〜8時間程度加熱し均質化処理するに当っ
て、その目標温度まで50〜300℃/hrの加熱速度で
昇温し、ZrおよびFe系の金属間化合物を微細に析出さ
せ、Cu、Si等を固溶させるために500〜610℃の温
度範囲で保持した後、冷却はなるべく金属間化合物の析
出を押えるために200〜500℃/hrで実施する。即
ちこのような条件で十分なビレット品質を得ることが可
能であるが、更に前記500〜610℃の所定温度に加
熱中に400〜450℃で0.5hr保持し、その後に該所
定温度へ急速加熱することによりZrおよびFeその他の遷
移元素を含有する金属間化合物をさらに微細に析出さ
せ、上記ビレットによる押出材の押出時の再結晶粒を微
細化して押出速度を上げても押出成形材の表面状態、品
質向上を得しめる。
実施例について説明すると、wt%で、Si:0.07%,F
e:0.22%,Cu:0.40%,Zn:0.02%,Zr:0.0
4%,Ti:0.008%を含有し、残部がAlおよび不可避
不純物からなり、Fe/Siが3.1の組成をもったアルミニ
ウム合金溶湯を半連続鋳造して178mmφ×500mmL
の本発明によるビレットを得た。
示した組成範囲で耐食性や押出成形性を充分に考慮して
Si:0.07%,Fe:0.22%,Cu:0.40%,Ti:0.0
08%と何れも本発明の範囲内を含有したものであっ
て、Znは0.07%,Zr:0.15%とそれぞれ本発明材よ
り高い含有量とし、残部がAlおよび不可避不純物よりな
るものを準備した。比較材は本発明によるビレットと同
じ寸法として製作した。
材の各ビレットを200℃/hrの加熱速度で昇温し、5
80℃×5時間の均質化処理後、300℃/hrの冷却速
度で常温まで冷却した。その後添附図面の図1に示すよ
うな熱交換器用扁平チューブを夫々押出成形した。即ち
長径22mmで、短径が5mmのものであって、肉厚が0.6
mmの扁平管体1であり、その中間に肉厚が0.6mmの仕切
壁2を2.7mm間隔で5つ配設して扁平管体1内を6つに
区分し、それらの区分された通孔3の内面に微小突条4
を配設して表面積を大ならしめたものである。
図2に拡大して示す如くであって、半径が0.15mmの比
較的径の大きい溝部41の間に半径が0.05mmと比較的
径の小さい突条42を0.5mm間隔のピッチを採って列設
したものである。
るビレットを用いて前記した図1、2に示すような微小
断面をもった扁平管を、ビレット予熱温度400℃の温
度条件により押出速度80m/min で押出成形したとき
の各供試材の押出圧力を測定した。その結果を比で示す
と、次の表1の如くである。即ち当然のことながらZr、
Zn等の合金元素の少ない本発明材は押出圧力が小さい。
そこで生産性に影響を与える限界押出速度を測定した。
試材を押出成形し、押出欠陥の生じない最大の押出速度
(押出限界速度)を測定した。その結果を表1に示す
が、これらの結果から本発明材は押出限界速度が高く、
生産性に優れていることがわかる。すなわち熱交チュー
ブとしての機械的性質を満たしている合金材の本発明材
と比較材を比較すると押出速度が57%も向上している
ことが判る。
する押出欠陥は表1に示したような欠陥であり、この発
生のある製品は熱交用チューブとしては使用できない。
またCass試験試験による耐食性についていうならば、本
発明材および比較材は5日でピット深さが0.07mmまた
は0.06mmであるから本発明品は実質的に耐食性を維持
しながら押出速度を大幅に向上させたことが判る。
微小構造断面を有し、機械的性質及び耐食性に優れた熱
交チューブを従来よりも大きな生産性を以て成形し得る
ものであって、品質的に優れ且つ熱交換器押出チューブ
用としての利用特性においても良好な製品を安定して製
造提供し得るものであるから工業的にその効果の大きい
発明である。
成形材の1例についての断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 wt%で、 Fe:0.15〜0.35%、 Si:0.15%以下、 Zn:0.03%未満、 Cu:0.35〜0.55%、 Zr:0.02〜0.05%未満、 Ti:0.003〜0.010% を含有し、Fe/Si≧2.5であって、残部がAlおよび不可
避不純物であって、熱交換器押出チューブ用とされたこ
とを特徴とした微小構造断面の熱交換器押出チューブ用
アルミニウム合金。 - 【請求項2】 wt%で、 Fe:0.15〜0.35%、 Si:0.15%以下、 Zn:0.03%未満、 Cu:0.35〜0.55%、 Zr:0.02〜0.05%未満、 Ti:0.003〜0.010% を含有し、Fe/Si≧2.5であって、残部がAlおよび不可
避不純物であるアルミニウム半連続鋳造ビレットを50
〜300℃/hrの加熱速度で昇温し、500〜610℃
で0.5〜8時間均質化処理後、200〜500℃/hrの
冷却速度で冷却することによりZrおよびFeを含有する金
属間化合物を微細に析出させ、該ビレットを予熱後押出
し、押出後の再結晶粒が30μm 以下になるよう制御さ
れたことを特徴とする微小構造断面の熱交換器押出チュ
ーブの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09362488A JP3097642B2 (ja) | 1997-12-15 | 1997-12-15 | 微小構造断面の熱交換器押出チューブ用アルミニウム合金および微小構造断面の熱交換器押出チューブの製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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WO2018216832A1 (ko) | 2017-05-25 | 2018-11-29 | 손희식 | 합금 조성과 합금 전위의 조절을 이용한 고내식 열교환기 시스템 |
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1997
- 1997-12-15 JP JP09362488A patent/JP3097642B2/ja not_active Expired - Lifetime
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WO2018216832A1 (ko) | 2017-05-25 | 2018-11-29 | 손희식 | 합금 조성과 합금 전위의 조절을 이용한 고내식 열교환기 시스템 |
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