JPH1161306A - 熱交換器用アルミニウム合金複合材 - Google Patents
熱交換器用アルミニウム合金複合材Info
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- JPH1161306A JPH1161306A JP21226697A JP21226697A JPH1161306A JP H1161306 A JPH1161306 A JP H1161306A JP 21226697 A JP21226697 A JP 21226697A JP 21226697 A JP21226697 A JP 21226697A JP H1161306 A JPH1161306 A JP H1161306A
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
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- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/084—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
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- F28D1/05316—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
- F28D1/05333—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐食性をより高めた熱交換器用アルミニウム
合金複合材を提供する。 【解決手段】 Ａｌ合金芯材のそれぞれの片面に、Ｚｎ
１．０〜６．０％、Ｍｎ ０．２〜２．０％（以上％
は重量％を示す。）を含有し、残部Ａｌ及びその他不可
避不純物からなるＡｌ合金であって、かつ、平均粒径が
０．１〜０．８μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物を数密
度２．０×１０9 個／ｍｍ3 以上で含有することにより
腐食電流値を４０μＡ／ｃｍ2 以下としたＡｌ合金から
なる犠牲陽極材と、所定量のＳｉを含有するＡｌ−Ｓｉ
系合金のろう材とをクラッドしてなる熱交換器用アルミ
ニウム合金複合材。
合金複合材を提供する。 【解決手段】 Ａｌ合金芯材のそれぞれの片面に、Ｚｎ
１．０〜６．０％、Ｍｎ ０．２〜２．０％（以上％
は重量％を示す。）を含有し、残部Ａｌ及びその他不可
避不純物からなるＡｌ合金であって、かつ、平均粒径が
０．１〜０．８μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物を数密
度２．０×１０9 個／ｍｍ3 以上で含有することにより
腐食電流値を４０μＡ／ｃｍ2 以下としたＡｌ合金から
なる犠牲陽極材と、所定量のＳｉを含有するＡｌ−Ｓｉ
系合金のろう材とをクラッドしてなる熱交換器用アルミ
ニウム合金複合材。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車用熱交換器等
に用いられる薄肉のＡｌ合金複合材に関するものであ
り、更に詳しくはろう付け法により形成された熱交換器
の冷媒通路を形成するチューブ管の材料として好適な３
層構造のＡｌ合金複合材に関するものである。
に用いられる薄肉のＡｌ合金複合材に関するものであ
り、更に詳しくはろう付け法により形成された熱交換器
の冷媒通路を形成するチューブ管の材料として好適な３
層構造のＡｌ合金複合材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通常のＡｌ製熱交換器、例えばラジエー
ターの１例を図１の（イ）、（ロ）に示す。図１の
（イ）は正面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ線断面図であ
り、同図に示すように、このラジエーターは、冷媒を通
すチューブ管１間にフィン２を配置し、チューブ管１の
両端にヘッダープレート３を取り付けて、コア４を組み
立て、ろう付け後にヘッダープレート３にパッキング６
を介して樹脂タンク５、５’を取り付けてなる。フィン
２にはＪＩＳ３００３合金組成にＺｎを１．５％（以
下、特に断わらない限り組成を示す％は重量％をい
う。）程度添加した厚さ０．１ｍｍ前後の板を用い、チ
ューブ管には冷媒側の孔食発生を防止するために、ＪＩ
Ｓ３００３合金組成にＳｉ、Ｃｕ等を添加した合金芯材
の内側（冷媒側）にＪＩＳ７０７２合金あるいはそれに
Ｍｇ等を添加した合金を犠牲陽極材としてクラッドした
厚さ０．３〜０．２ｍｍのブレージングシートを用い、
ヘッダープレート３には厚さ１．０〜１．３ｍｍのチュ
ーブ管１と同様の材質のブレージングシートが用いられ
ている。
ターの１例を図１の（イ）、（ロ）に示す。図１の
（イ）は正面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ線断面図であ
り、同図に示すように、このラジエーターは、冷媒を通
すチューブ管１間にフィン２を配置し、チューブ管１の
両端にヘッダープレート３を取り付けて、コア４を組み
立て、ろう付け後にヘッダープレート３にパッキング６
を介して樹脂タンク５、５’を取り付けてなる。フィン
２にはＪＩＳ３００３合金組成にＺｎを１．５％（以
下、特に断わらない限り組成を示す％は重量％をい
う。）程度添加した厚さ０．１ｍｍ前後の板を用い、チ
ューブ管には冷媒側の孔食発生を防止するために、ＪＩ
Ｓ３００３合金組成にＳｉ、Ｃｕ等を添加した合金芯材
の内側（冷媒側）にＪＩＳ７０７２合金あるいはそれに
Ｍｇ等を添加した合金を犠牲陽極材としてクラッドした
厚さ０．３〜０．２ｍｍのブレージングシートを用い、
ヘッダープレート３には厚さ１．０〜１．３ｍｍのチュ
ーブ管１と同様の材質のブレージングシートが用いられ
ている。
【０００３】これらブレージングシートはろう付け加熱
時に５８０〜６１０℃程度の雰囲気にさらされ、これに
より上記犠牲陽極材中のＺｎは芯材中に拡散する。図２
はこの状態を示し、図２の（イ）はろう付け前、図２の
（ロ）はろう付け後である。このＺｎ拡散層は優先腐食
するので、冷媒側から発生する孔食は深く成長せず、浅
く広い孔食形態をとり、長期の耐孔食性を示すようにな
る。Ａｌ−Ｚｎ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍ
ｇ−Ｉｎ系犠牲陽極合金自体は浅く広い孔食形態（面
食）をとる特徴があり、さらに芯材とこれら犠牲陽極材
との電位差により、芯材が暴露した後も犠牲陽極材が優
先的に腐食され、芯材の腐食を防止する。
時に５８０〜６１０℃程度の雰囲気にさらされ、これに
より上記犠牲陽極材中のＺｎは芯材中に拡散する。図２
はこの状態を示し、図２の（イ）はろう付け前、図２の
（ロ）はろう付け後である。このＺｎ拡散層は優先腐食
するので、冷媒側から発生する孔食は深く成長せず、浅
く広い孔食形態をとり、長期の耐孔食性を示すようにな
る。Ａｌ−Ｚｎ系、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍ
ｇ−Ｉｎ系犠牲陽極合金自体は浅く広い孔食形態（面
食）をとる特徴があり、さらに芯材とこれら犠牲陽極材
との電位差により、芯材が暴露した後も犠牲陽極材が優
先的に腐食され、芯材の腐食を防止する。
【０００４】このような従来のアルミニウム合金複合材
としては、所定量のＺｎ及びＭｎを含有させて、強度を
向上したアルミニウム合金の犠牲陽極材を用いる技術が
提案されている（特開昭５６−１２７１９４号、同５８
−１１３３６７号など）。しかし、犠牲陽極材中のＭｎ
は強度向上のためあるいは電位を貴にするためであり、
耐食性の向上を目的とするものではない。しかし、最近
の軽量化に伴う板厚減少の一方で、熱交換器の高機能化
に伴い、チューブ管内部の液流速が従来に比べて非常に
速くなっており、上記のような従来の犠牲陽極材では十
分な防食効果が得られなくなっている。すなわち、チュ
ーブ管内部の液流速が速くなればなる程、腐食速度が増
進されるので、これに対応できる、より高い耐食性（自
己耐食性あるいは犠牲防食性）を示すアルミニウム合金
複合材料の開発が要求されている。
としては、所定量のＺｎ及びＭｎを含有させて、強度を
向上したアルミニウム合金の犠牲陽極材を用いる技術が
提案されている（特開昭５６−１２７１９４号、同５８
−１１３３６７号など）。しかし、犠牲陽極材中のＭｎ
は強度向上のためあるいは電位を貴にするためであり、
耐食性の向上を目的とするものではない。しかし、最近
の軽量化に伴う板厚減少の一方で、熱交換器の高機能化
に伴い、チューブ管内部の液流速が従来に比べて非常に
速くなっており、上記のような従来の犠牲陽極材では十
分な防食効果が得られなくなっている。すなわち、チュ
ーブ管内部の液流速が速くなればなる程、腐食速度が増
進されるので、これに対応できる、より高い耐食性（自
己耐食性あるいは犠牲防食性）を示すアルミニウム合金
複合材料の開発が要求されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、耐食性を一層高めた熱交換器用アルミニウム合金
複合材を提供することである。さらに詳しくは、本発明
の目的は、チューブ内面の冷媒側環境において、液流速
の上昇下においてエロージョン・コロージョン現象を起
こしにくい熱交換器用アルミニウム合金複合材を提供す
ることを目的とする。
的は、耐食性を一層高めた熱交換器用アルミニウム合金
複合材を提供することである。さらに詳しくは、本発明
の目的は、チューブ内面の冷媒側環境において、液流速
の上昇下においてエロージョン・コロージョン現象を起
こしにくい熱交換器用アルミニウム合金複合材を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するため鋭意研究を重ねた結果、犠牲陽極材のＺ
ｎ、Ｍｎ量を規定した上で、犠牲陽極材中のＡｌ−Ｍｎ
系化合物の粒径及び分布を制御することにより、犠牲陽
極材の防食作用に伴う腐食電流値を低減させることがで
き、これにより流速の大きい環境下でもエロージョン・
コロージョンを起こしにくく、長期間犠牲陽極材の機能
を維持し、耐食性を大幅に向上させうることを見いだ
し、この知見にさらに研究を重ね、本発明をなすにいた
った。すなわち本発明は、（１）Ａｌ合金芯材のそれぞ
れの片面に、Ｚｎ １．０〜％６．０％、Ｍｎ ０．２
〜２．０％（以上％は重量％を示す。）を含有し、残部
Ａｌ及びその他不可避不純物からなるＡｌ合金であっ
て、かつ、平均粒径が０．１〜０．８μｍのＡｌ−Ｍｎ
系金属間化合物を数密度２．０×１０9 個／ｍｍ3 以上
で含有するＡｌ合金からなる犠牲陽極材と、所定量のＳ
ｉを含有するＡｌ−Ｓｉ系合金のろう材とをクラッドし
てなることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金複
合材、（２）上記の犠牲陽極材のＡｌ合金が、Ｉｎ
０．００５〜０．５％、Ｓｎ ０．００５〜０．５％、
Ｓｉ０．０２〜１．２％、Ｇｅ ０．００５〜２．０％
のうち１種または２種以上を含有することを特徴とする
（１）項記載の熱交換器用アルミニウム合金複合材、及
び（３）前記犠牲陽極材の腐食電流値が４０μＡ／ｃｍ
2 以下であることを特徴とする（１）又は（２）項記載
の熱交換器用アルミニウム合金複合材を提供するもので
ある。本発明によれば犠牲陽極材の腐食溶解（腐食電
流）を低く抑えながら、芯材を効率よく防食し、エロー
ジョンを抑制できる。本発明においては、犠牲陽極材中
のＡｌ−Ｍｎ系化合物の大きさと分布を規定すること
で、犠牲陽極材の腐食電流値を著しく低減させる効果が
あり、これによりチューブ内を流れる流体の流速の大き
い使用環境下でもエロージョン・コロージョンを起こし
にくく、長期間犠牲陽極材の機能を維持し、耐食性を大
幅に向上させることができる。
解決するため鋭意研究を重ねた結果、犠牲陽極材のＺ
ｎ、Ｍｎ量を規定した上で、犠牲陽極材中のＡｌ−Ｍｎ
系化合物の粒径及び分布を制御することにより、犠牲陽
極材の防食作用に伴う腐食電流値を低減させることがで
き、これにより流速の大きい環境下でもエロージョン・
コロージョンを起こしにくく、長期間犠牲陽極材の機能
を維持し、耐食性を大幅に向上させうることを見いだ
し、この知見にさらに研究を重ね、本発明をなすにいた
った。すなわち本発明は、（１）Ａｌ合金芯材のそれぞ
れの片面に、Ｚｎ １．０〜％６．０％、Ｍｎ ０．２
〜２．０％（以上％は重量％を示す。）を含有し、残部
Ａｌ及びその他不可避不純物からなるＡｌ合金であっ
て、かつ、平均粒径が０．１〜０．８μｍのＡｌ−Ｍｎ
系金属間化合物を数密度２．０×１０9 個／ｍｍ3 以上
で含有するＡｌ合金からなる犠牲陽極材と、所定量のＳ
ｉを含有するＡｌ−Ｓｉ系合金のろう材とをクラッドし
てなることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金複
合材、（２）上記の犠牲陽極材のＡｌ合金が、Ｉｎ
０．００５〜０．５％、Ｓｎ ０．００５〜０．５％、
Ｓｉ０．０２〜１．２％、Ｇｅ ０．００５〜２．０％
のうち１種または２種以上を含有することを特徴とする
（１）項記載の熱交換器用アルミニウム合金複合材、及
び（３）前記犠牲陽極材の腐食電流値が４０μＡ／ｃｍ
2 以下であることを特徴とする（１）又は（２）項記載
の熱交換器用アルミニウム合金複合材を提供するもので
ある。本発明によれば犠牲陽極材の腐食溶解（腐食電
流）を低く抑えながら、芯材を効率よく防食し、エロー
ジョンを抑制できる。本発明においては、犠牲陽極材中
のＡｌ−Ｍｎ系化合物の大きさと分布を規定すること
で、犠牲陽極材の腐食電流値を著しく低減させる効果が
あり、これによりチューブ内を流れる流体の流速の大き
い使用環境下でもエロージョン・コロージョンを起こし
にくく、長期間犠牲陽極材の機能を維持し、耐食性を大
幅に向上させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明において用いられる犠牲陽
極材は耐食性（自己耐食性及び犠牲防食性）の作用が優
れる。犠牲陽極材中のＺｎは１．０〜６．０％とする。
Ｚｎは、腐食環境が酸性側あるいはアルカリ性側のいず
れにおいても犠牲防食効果を十分に大きくさせる。Ｚｎ
の添加量が１．０％未満では特に酸性環境での犠牲防食
能を維持することができない。６．０％を越える場合に
は、アルカリ性環境において酸化皮膜抑制効果と犠牲防
食能維持効果が大幅に低下してしまう恐れがあり、また
ろう付け加熱時の温度によっては犠牲陽極材と芯材との
界面近傍で材料溶融が発生する恐れがある。好ましくは
Ｚｎ添加量は２．５％〜４．５％である。
極材は耐食性（自己耐食性及び犠牲防食性）の作用が優
れる。犠牲陽極材中のＺｎは１．０〜６．０％とする。
Ｚｎは、腐食環境が酸性側あるいはアルカリ性側のいず
れにおいても犠牲防食効果を十分に大きくさせる。Ｚｎ
の添加量が１．０％未満では特に酸性環境での犠牲防食
能を維持することができない。６．０％を越える場合に
は、アルカリ性環境において酸化皮膜抑制効果と犠牲防
食能維持効果が大幅に低下してしまう恐れがあり、また
ろう付け加熱時の温度によっては犠牲陽極材と芯材との
界面近傍で材料溶融が発生する恐れがある。好ましくは
Ｚｎ添加量は２．５％〜４．５％である。
【０００８】Ｍｎは０．２〜２．０％とする。ＭｎはＡ
ｌ−Ｍｎ系化合物分布を規制し、エロージョン・コロー
ジョンの問題の解決に作用する。Ｍｎは、０．２％未満
では上記効果が十分に発揮されず、２．０％を越える場
合には電縫加工あるいは折り曲げろう付け加工によりチ
ューブ管を製造した際に、溶接欠陥（ミクロ割れ）ある
いは折り曲げ加工寸法不良の問題を引き起こす恐れがあ
るからである。本発明において、犠牲陽極材中のＡｌ−
Ｍｎ系金属間化合物の平均粒径を０．１〜０．８μｍと
し、その数密度を２．０×１０9 個／ｍｍ3 以上とする
のは、この範囲外の化合物分布では犠牲陽極材の防食に
伴う腐食電流を低減しエロージョン・コロージョンを抑
制する効果が不十分のためである。本発明では、このよ
うにすることにより前記のように犠牲材腐食電流値を従
来の犠牲陽極材の値よりも著しく抑制、減少できる。図
３には、本発明の犠牲陽極材の電気化学測定結果を模式
図として示す。図３より、Ａｌ−Ｍｎ化合物の分布を本
発明の範囲にコントロールすることにより、アノード曲
線とカソード曲線の交点に相当するいわゆる腐食電流が
著しく減少することが判る。犠牲材の腐食電流値が４０
μＡ／ｃｍ2 以下であれば、上記効果が発揮される。図
３中、Ａ、Ｂが、本発明例及び従来例のアノード、カソ
ード両分極曲線の交点をそれぞれ示し、本発明はこの交
点が点線Ｃ（電流４０μＡ／ｃｍ2 に相当）から左側に
ある。本発明においては腐食環境によってはさらに犠牲
陽極材へＩｎ、Ｓｎ、Ｇｅを所定量選択規定することに
より、長期間優れた耐食性を維持させることができる。
Ｇｅ添加量は０．００５〜２．０％が好ましい。０．０
０５％未満ではアルカリ性環境下で犠牲陽極材表面の酸
化皮膜形成を抑制する効果がほとんどなく、そのため十
分な犠牲防食機能を維持することが困難となる。２．０
％を越えても上記効果はそれ以上向上しないだけでな
く、材料製造時の圧延性、歩留まりが低下して量産上の
問題が出てくる。より好ましいＧｅ添加量は０．２〜
１．５％である。Ｉｎ、Ｓｎ添加の効果は、Ｚｎと同様
である。０．００５未満では犠牲効果が不足し、０．５
％を越えた場合には材料製造時の圧延性が低下しコイル
端部が割れるという問題が起きる恐れがある。なお、こ
れらの添加量は好ましくは０．０２〜０．２％である。
また、Ｓｉの添加により犠牲陽極材しいては複合材の強
度が上昇し、熱交換器の耐久性向上に寄与する。添加量
を０．０２〜１．２％としたのは、０．０２未満では上
記効果が不十分であり、１．２％を越えると単体Ｓｉに
よる深い孔食を引き起こす恐れがある。より好ましい添
加量は０．３〜０．７％である。
ｌ−Ｍｎ系化合物分布を規制し、エロージョン・コロー
ジョンの問題の解決に作用する。Ｍｎは、０．２％未満
では上記効果が十分に発揮されず、２．０％を越える場
合には電縫加工あるいは折り曲げろう付け加工によりチ
ューブ管を製造した際に、溶接欠陥（ミクロ割れ）ある
いは折り曲げ加工寸法不良の問題を引き起こす恐れがあ
るからである。本発明において、犠牲陽極材中のＡｌ−
Ｍｎ系金属間化合物の平均粒径を０．１〜０．８μｍと
し、その数密度を２．０×１０9 個／ｍｍ3 以上とする
のは、この範囲外の化合物分布では犠牲陽極材の防食に
伴う腐食電流を低減しエロージョン・コロージョンを抑
制する効果が不十分のためである。本発明では、このよ
うにすることにより前記のように犠牲材腐食電流値を従
来の犠牲陽極材の値よりも著しく抑制、減少できる。図
３には、本発明の犠牲陽極材の電気化学測定結果を模式
図として示す。図３より、Ａｌ−Ｍｎ化合物の分布を本
発明の範囲にコントロールすることにより、アノード曲
線とカソード曲線の交点に相当するいわゆる腐食電流が
著しく減少することが判る。犠牲材の腐食電流値が４０
μＡ／ｃｍ2 以下であれば、上記効果が発揮される。図
３中、Ａ、Ｂが、本発明例及び従来例のアノード、カソ
ード両分極曲線の交点をそれぞれ示し、本発明はこの交
点が点線Ｃ（電流４０μＡ／ｃｍ2 に相当）から左側に
ある。本発明においては腐食環境によってはさらに犠牲
陽極材へＩｎ、Ｓｎ、Ｇｅを所定量選択規定することに
より、長期間優れた耐食性を維持させることができる。
Ｇｅ添加量は０．００５〜２．０％が好ましい。０．０
０５％未満ではアルカリ性環境下で犠牲陽極材表面の酸
化皮膜形成を抑制する効果がほとんどなく、そのため十
分な犠牲防食機能を維持することが困難となる。２．０
％を越えても上記効果はそれ以上向上しないだけでな
く、材料製造時の圧延性、歩留まりが低下して量産上の
問題が出てくる。より好ましいＧｅ添加量は０．２〜
１．５％である。Ｉｎ、Ｓｎ添加の効果は、Ｚｎと同様
である。０．００５未満では犠牲効果が不足し、０．５
％を越えた場合には材料製造時の圧延性が低下しコイル
端部が割れるという問題が起きる恐れがある。なお、こ
れらの添加量は好ましくは０．０２〜０．２％である。
また、Ｓｉの添加により犠牲陽極材しいては複合材の強
度が上昇し、熱交換器の耐久性向上に寄与する。添加量
を０．０２〜１．２％としたのは、０．０２未満では上
記効果が不十分であり、１．２％を越えると単体Ｓｉに
よる深い孔食を引き起こす恐れがある。より好ましい添
加量は０．３〜０．７％である。
【０００９】本発明において芯材については特に制限は
ない。３００３合金組成をベースにＳｉ、ＣｕおよびＭ
ｎ添加で強度向上を図ってもよい。Ｃｒ、Ｚｒ、Ｍｇ、
Ｔｉも強度向上を目的に適宜添加してもよい。本発明に
おけるろう材としては、特に制限はなく、例えばＡｌ−
Ｓｉ系のＪＩＳ４３４３、ＪＩＳ４０４５合金およびＪ
ＩＳ４００４合金等が使用できる。
ない。３００３合金組成をベースにＳｉ、ＣｕおよびＭ
ｎ添加で強度向上を図ってもよい。Ｃｒ、Ｚｒ、Ｍｇ、
Ｔｉも強度向上を目的に適宜添加してもよい。本発明に
おけるろう材としては、特に制限はなく、例えばＡｌ−
Ｓｉ系のＪＩＳ４３４３、ＪＩＳ４０４５合金およびＪ
ＩＳ４００４合金等が使用できる。
【００１０】このような熱交換器アルミニウム合金複合
材は次のようにして調製できる。犠牲陽極材中のＡｌ−
Ｍｎ系金属間化合物分布の制御は犠牲陽極材圧延前の均
質化処理温度を４４０〜５２０℃で行うことにより実現
できる。４４０℃未満では鋳塊組織を均一化することが
困難である。５２０℃を越えて行う場合には、化合物の
粗大化が活発となり、分布を本発明の上記規定通りとす
ることが困難となる。上記温度での保持時間は３〜９時
間が好ましい。犠牲陽極材の均質化処理温度だけでな
く、その後工程であるクラッド圧延開始温度の規定も重
要であり、クラッド温度は４２０〜５２０℃で行うのが
よい。この温度が４２０℃未満ではクラッド圧延時に犠
牲陽極材が芯材から剥れる現象が出る恐れがある。５２
０℃を越えて行う場合、クラッド圧着不良の問題はない
が、本発明で規定した犠牲陽極材の化合物分布を満足す
ることが困難となる。その他、冷間圧延、中間焼鈍条件
は特に限定されるものでない。
材は次のようにして調製できる。犠牲陽極材中のＡｌ−
Ｍｎ系金属間化合物分布の制御は犠牲陽極材圧延前の均
質化処理温度を４４０〜５２０℃で行うことにより実現
できる。４４０℃未満では鋳塊組織を均一化することが
困難である。５２０℃を越えて行う場合には、化合物の
粗大化が活発となり、分布を本発明の上記規定通りとす
ることが困難となる。上記温度での保持時間は３〜９時
間が好ましい。犠牲陽極材の均質化処理温度だけでな
く、その後工程であるクラッド圧延開始温度の規定も重
要であり、クラッド温度は４２０〜５２０℃で行うのが
よい。この温度が４２０℃未満ではクラッド圧延時に犠
牲陽極材が芯材から剥れる現象が出る恐れがある。５２
０℃を越えて行う場合、クラッド圧着不良の問題はない
が、本発明で規定した犠牲陽極材の化合物分布を満足す
ることが困難となる。その他、冷間圧延、中間焼鈍条件
は特に限定されるものでない。
【００１１】本発明のＡｌ合金複合材は、ラジエーター
チューブ管の他に、ラジエーターのヘッダープレートに
も使用でき、その他本発明の目的と同様であればいかな
る部材、たとえばヒーターコアあるいはドロンカップエ
バポレーターのチューブシート、ヘッダー管としても十
分に使用できる。本発明のアルミニウム合金複合材にお
いて、犠牲陽極材のクラッド率は特に制限はないが、全
複合材板厚に対し（厚みで）８〜２０％が好ましく、１
２〜１７％がより好ましい。また、ろう材のクラッド率
は従来のものと特に異ならず、全複合材に対して通常５
〜１５％、好ましくは８〜１２％である。本発明の熱交
換器アルミニウム合金複合材の厚みは、用途、熱交換器
の種類などにより異なるが通常０．２〜０．４ｍｍであ
る。
チューブ管の他に、ラジエーターのヘッダープレートに
も使用でき、その他本発明の目的と同様であればいかな
る部材、たとえばヒーターコアあるいはドロンカップエ
バポレーターのチューブシート、ヘッダー管としても十
分に使用できる。本発明のアルミニウム合金複合材にお
いて、犠牲陽極材のクラッド率は特に制限はないが、全
複合材板厚に対し（厚みで）８〜２０％が好ましく、１
２〜１７％がより好ましい。また、ろう材のクラッド率
は従来のものと特に異ならず、全複合材に対して通常５
〜１５％、好ましくは８〜１２％である。本発明の熱交
換器アルミニウム合金複合材の厚みは、用途、熱交換器
の種類などにより異なるが通常０．２〜０．４ｍｍであ
る。
【００１２】
【実施例】次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説
明する。 実施例１ 表１に示す組成の犠牲陽極材と芯材の組み合わせ合金１
７種類を金型鋳造により鋳造して、各々両面面削後、犠
牲陽極材は表２に示す条件で均質化処理を施し、熱間圧
延により厚さ５ｍｍ、芯材は面削のみで４０ｍｍに仕上
げた。すなわち、犠牲陽極材の複合材全体（ろう材も含
む）に対するクラッド率が１０％となるようにした。な
お表２中の比較試料Ｎｏ．１８は本発明の合金Ｎｏ．３
において犠牲陽極材の均質化処理を表記のように変更し
た以外は本発明の試料Ｎｏ．３と全く同様である。ろう
材はＪＩＳ４３４３合金を用い、犠牲陽極材同様金型鋳
造し、面削後、熱間圧延を行い５ｍｍ厚とした。すなわ
ち複合材全体に対するクラッド率を１０％とした。ろう
材、芯材、犠牲陽極材の３枚をこの順に重ねて、表２に
示す条件で熱間圧延を開始し、厚さ３．５ｍｍの３層の
クラッド材とした。その後冷間圧延により０．２９ｍｍ
厚とし、３４０℃×２時間の中間焼鈍を施して最終的に
は厚さ０．２５ｍｍまで冷間圧延し、Ｈ１４材の試料と
した。これらの試料について犠牲陽極材中の平均粒径
０．１〜０．８μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物数密度
については、精密カッター（ミクロトーム装置）により
圧延方向に垂直方向に薄片を切り出し、透過電子顕微鏡
で測定した。その後、等厚干渉縞で試料膜厚を決定し、
視野範囲中にある金属間化合物のうち、平均粒径が０．
１〜０．８μｍのＡｌ−Ｍｎ系化合物のものの数密度を
次式によって計算した。
明する。 実施例１ 表１に示す組成の犠牲陽極材と芯材の組み合わせ合金１
７種類を金型鋳造により鋳造して、各々両面面削後、犠
牲陽極材は表２に示す条件で均質化処理を施し、熱間圧
延により厚さ５ｍｍ、芯材は面削のみで４０ｍｍに仕上
げた。すなわち、犠牲陽極材の複合材全体（ろう材も含
む）に対するクラッド率が１０％となるようにした。な
お表２中の比較試料Ｎｏ．１８は本発明の合金Ｎｏ．３
において犠牲陽極材の均質化処理を表記のように変更し
た以外は本発明の試料Ｎｏ．３と全く同様である。ろう
材はＪＩＳ４３４３合金を用い、犠牲陽極材同様金型鋳
造し、面削後、熱間圧延を行い５ｍｍ厚とした。すなわ
ち複合材全体に対するクラッド率を１０％とした。ろう
材、芯材、犠牲陽極材の３枚をこの順に重ねて、表２に
示す条件で熱間圧延を開始し、厚さ３．５ｍｍの３層の
クラッド材とした。その後冷間圧延により０．２９ｍｍ
厚とし、３４０℃×２時間の中間焼鈍を施して最終的に
は厚さ０．２５ｍｍまで冷間圧延し、Ｈ１４材の試料と
した。これらの試料について犠牲陽極材中の平均粒径
０．１〜０．８μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物数密度
については、精密カッター（ミクロトーム装置）により
圧延方向に垂直方向に薄片を切り出し、透過電子顕微鏡
で測定した。その後、等厚干渉縞で試料膜厚を決定し、
視野範囲中にある金属間化合物のうち、平均粒径が０．
１〜０．８μｍのＡｌ−Ｍｎ系化合物のものの数密度を
次式によって計算した。
【００１３】
【数１】
【００１４】犠牲陽極材の腐食電流値の測定条件は以下
の通りである。照合電極として、標準カロメル電極を使
用し、電解液として３．５％食塩水を用い、温度４０℃
で面積１ｃｍ2 の試料を掃引速度２０ｍＶ／ｍｉｎ、自
然電位測定時間５分間で測定した。腐食電流値は、この
ようにして得られたアノード、カソード両分極曲線の交
点（図３のＡ又はＢ）に相当する電流値である。試料の
耐食性は以下の方法で評価した。本発明複合材試料、比
較合金複合材試料をそれぞれ電縫加工によりチューブ管
とし、これらチューブ管を板厚０．０７ｍｍのＡｌ−
０．５％Ｓｉ−０．２％Ｃｕ−１．０％Ｍｎ−２．０％
Ｚｎ合金からなるコルゲート加工したフィンと板厚１．
２ｍｍのヘッダープレート、およびサイドプレート（４
３４３ろう材、Ａｌ−１．５％Ｚｎ犠牲陽極材を各々１
０％ずつクラッドした芯材３００３＋０．１５％Ｍｇか
らなるＡｌ合金複合材）を用いて熱交換器を作製した。
下記２タイプの腐食液による循環腐食試験とチューブ板
犠牲陽極材側へ高速流速液を衝突させるエロージョン試
験を実施し、犠牲陽極材側から発生した最大孔食深さを
測定した。これら結果を表２に示す。
の通りである。照合電極として、標準カロメル電極を使
用し、電解液として３．５％食塩水を用い、温度４０℃
で面積１ｃｍ2 の試料を掃引速度２０ｍＶ／ｍｉｎ、自
然電位測定時間５分間で測定した。腐食電流値は、この
ようにして得られたアノード、カソード両分極曲線の交
点（図３のＡ又はＢ）に相当する電流値である。試料の
耐食性は以下の方法で評価した。本発明複合材試料、比
較合金複合材試料をそれぞれ電縫加工によりチューブ管
とし、これらチューブ管を板厚０．０７ｍｍのＡｌ−
０．５％Ｓｉ−０．２％Ｃｕ−１．０％Ｍｎ−２．０％
Ｚｎ合金からなるコルゲート加工したフィンと板厚１．
２ｍｍのヘッダープレート、およびサイドプレート（４
３４３ろう材、Ａｌ−１．５％Ｚｎ犠牲陽極材を各々１
０％ずつクラッドした芯材３００３＋０．１５％Ｍｇか
らなるＡｌ合金複合材）を用いて熱交換器を作製した。
下記２タイプの腐食液による循環腐食試験とチューブ板
犠牲陽極材側へ高速流速液を衝突させるエロージョン試
験を実施し、犠牲陽極材側から発生した最大孔食深さを
測定した。これら結果を表２に示す。
【００１５】＜腐食試験の液条件＞ 酸性側過酷試験 液種：水道水＋１０ｐｐｍＣｕイオン＋１５０ｐｐｍＣ
ｌイオン；ｐＨ３ 試験条件：８５℃×１０時間と室温×１４時間のサイク
ル試験を５ケ月行う。 アルカリ性側過酷試験 液種：水道水＋２００ｐｐｍＣＯ3 2- イオン＋５０ｐｐ
ｍＣｌイオン；ｐＨ９ 試験条件：８５℃×１０時間と室温×１４時間のサイク
ル試験を５ケ月行う。 耐エロージョン・コロージョン試験 液種：水道水＋２００ｐｐｍＣＯ3 2- イオン＋５０ｐｐ
ｍＣｌイオン；ｐＨ１０ 条件：試験機液が出るノズル径：２ｍｍφ、ノズルから
試料までの垂直距離：５ｍｍ 流速８ｍ／ｓｅｃ．で４０℃×１週間の連続試験を行っ
た。
ｌイオン；ｐＨ３ 試験条件：８５℃×１０時間と室温×１４時間のサイク
ル試験を５ケ月行う。 アルカリ性側過酷試験 液種：水道水＋２００ｐｐｍＣＯ3 2- イオン＋５０ｐｐ
ｍＣｌイオン；ｐＨ９ 試験条件：８５℃×１０時間と室温×１４時間のサイク
ル試験を５ケ月行う。 耐エロージョン・コロージョン試験 液種：水道水＋２００ｐｐｍＣＯ3 2- イオン＋５０ｐｐ
ｍＣｌイオン；ｐＨ１０ 条件：試験機液が出るノズル径：２ｍｍφ、ノズルから
試料までの垂直距離：５ｍｍ 流速８ｍ／ｓｅｃ．で４０℃×１週間の連続試験を行っ
た。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】表２から明らかなように、本発明複合材の
試料Ｎｏ．１〜１５は酸性環境、アルカリ性環境のいず
れの腐食試験においても孔食深さが８０μｍ以下であ
り、優れた耐食性を確保する。さらに、チューブ内の液
流速が大きい場合でもエロージョン現象の起点となるよ
うな表面の化学的溶解などが抑制されて、結果として最
大孔食深さも７０μｍ以下である。一方、合金組成が本
発明の範囲を外れる比較試料Ｎｏ．１６は酸性側および
アルカリ性側試験環境で耐食性が劣り、さらにエロージ
ョン試験でも腐食が顕著に進行し、貫通孔を発生するに
至っている。またＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物の粒子密度
が低い比較試料Ｎｏ．１７でも貫通孔を発生した。以上
から明らかなように、本発明によるＡｌ合金複合材試料
は、酸性側だけでなくアルカリ性側の腐食環境において
も優れた犠牲防食能を確保して長期間にわたり腐食孔食
が進行しない優れた耐食性を得るのである。さらにエロ
ージョンが進行し易い環境でも、犠牲陽極材表面が化学
的に溶解しにくく、耐エロージョン性が大幅に改善され
るなど、従来の問題を解決でき、工業上顕著な効果を奏
するのである。
試料Ｎｏ．１〜１５は酸性環境、アルカリ性環境のいず
れの腐食試験においても孔食深さが８０μｍ以下であ
り、優れた耐食性を確保する。さらに、チューブ内の液
流速が大きい場合でもエロージョン現象の起点となるよ
うな表面の化学的溶解などが抑制されて、結果として最
大孔食深さも７０μｍ以下である。一方、合金組成が本
発明の範囲を外れる比較試料Ｎｏ．１６は酸性側および
アルカリ性側試験環境で耐食性が劣り、さらにエロージ
ョン試験でも腐食が顕著に進行し、貫通孔を発生するに
至っている。またＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物の粒子密度
が低い比較試料Ｎｏ．１７でも貫通孔を発生した。以上
から明らかなように、本発明によるＡｌ合金複合材試料
は、酸性側だけでなくアルカリ性側の腐食環境において
も優れた犠牲防食能を確保して長期間にわたり腐食孔食
が進行しない優れた耐食性を得るのである。さらにエロ
ージョンが進行し易い環境でも、犠牲陽極材表面が化学
的に溶解しにくく、耐エロージョン性が大幅に改善され
るなど、従来の問題を解決でき、工業上顕著な効果を奏
するのである。
【００１９】
【発明の効果】本発明の熱交換器用アルミニウム合金複
合材として犠牲陽極材による防食作用が優れ、熱交換器
の冷媒側からの孔食は深く生長することなく長期の耐孔
食性を示し耐食性が著しく高い熱交換器を製造すること
ができる。
合材として犠牲陽極材による防食作用が優れ、熱交換器
の冷媒側からの孔食は深く生長することなく長期の耐孔
食性を示し耐食性が著しく高い熱交換器を製造すること
ができる。
【図１】（イ）は従来のラジエーターの一例を示す正面
図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ線断面図である。
図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】犠牲陽極材中のＺｎの芯材中への拡散状態の説
明図であり、（イ）はろう付け前、（ロ）はろう付け後
を示す。
明図であり、（イ）はろう付け前、（ロ）はろう付け後
を示す。
【図３】本発明の犠牲陽極材の電気化学的測定結果を従
来のものとの比較で示したグラフである。
来のものとの比較で示したグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】 Ａｌ合金芯材のそれぞれの片面に、Ｚｎ
１．０〜６．０％、Ｍｎ ０．２〜２．０％（以上％
は重量％を示す。）を含有し、残部Ａｌ及びその他不可
避不純物からなるＡｌ合金であって、かつ、平均粒径が
０．１〜０．８μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物を数密
度２．０×１０9 個／ｍｍ3 以上で含有するＡｌ合金か
らなる犠牲陽極材と、所定量のＳｉを含有するＡｌ−Ｓ
ｉ系合金のろう材とをクラッドしてなることを特徴とす
る熱交換器用アルミニウム合金複合材。 - 【請求項２】 上記の犠牲陽極材のＡｌ合金が、Ｉｎ
０．００５〜０．５％、Ｓｎ ０．００５〜０．５％、
Ｓｉ ０．０２〜１．２％、Ｇｅ ０．００５〜２．０
％のうち１種または２種以上を含有することを特徴とす
る請求項１記載の熱交換器用アルミニウム合金複合材。 - 【請求項３】 前記犠牲陽極材の腐食電流値が４０μＡ
／ｃｍ2 以下であることを特徴とする請求項１又は２記
載の熱交換器用アルミニウム合金複合材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21226697A JPH1161306A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 熱交換器用アルミニウム合金複合材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21226697A JPH1161306A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 熱交換器用アルミニウム合金複合材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1161306A true JPH1161306A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16619744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21226697A Pending JPH1161306A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | 熱交換器用アルミニウム合金複合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1161306A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002055256A1 (en) * | 2001-01-16 | 2002-07-18 | Pechiney Rhenalu | Brazing sheet and method |
| WO2005028153A1 (ja) | 2003-09-18 | 2005-03-31 | Kobe Alcoa Transportation Products Ltd. | ろう付用アルミニウム合金複合材及びそれを使用した熱交換器 |
| WO2007042206A1 (en) * | 2005-10-13 | 2007-04-19 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Multi-layered brazing sheet |
| EP1799447A2 (en) * | 2004-10-13 | 2007-06-27 | Alcoa Inc. | Recovered high strength multi-layer aluminum brazing sheet products |
| JP2011241448A (ja) * | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Furukawa-Sky Aluminum Corp | 耐アルカリ性に優れたアルミニウム合金クラッド材 |
| US8501327B2 (en) | 2009-01-22 | 2013-08-06 | Kobe Steel, Ltd. | Aluminum alloy clad sheet for heat exchanger |
| JP2014015665A (ja) * | 2012-07-09 | 2014-01-30 | Uacj Corp | アルミニウム合金複合材および熱交換器 |
| US8668993B2 (en) | 2009-07-28 | 2014-03-11 | Kobe Steel, Ltd. | Aluminum alloy clad material |
-
1997
- 1997-08-06 JP JP21226697A patent/JPH1161306A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002055256A1 (en) * | 2001-01-16 | 2002-07-18 | Pechiney Rhenalu | Brazing sheet and method |
| US6667115B2 (en) | 2001-01-16 | 2003-12-23 | Pechiney Rolled Products | Brazing sheet and method |
| WO2005028153A1 (ja) | 2003-09-18 | 2005-03-31 | Kobe Alcoa Transportation Products Ltd. | ろう付用アルミニウム合金複合材及びそれを使用した熱交換器 |
| US7387844B2 (en) | 2003-09-18 | 2008-06-17 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Aluminum alloy composite for brazing and heat exchanger including the same |
| EP1799447A2 (en) * | 2004-10-13 | 2007-06-27 | Alcoa Inc. | Recovered high strength multi-layer aluminum brazing sheet products |
| EP1799447A4 (en) * | 2004-10-13 | 2008-11-12 | Alcoa Inc | ALUMINUM SOLDERING PRODUCTS ALUMINUM MULTILAYER RESTORED HIGH RESISTANCE |
| WO2007042206A1 (en) * | 2005-10-13 | 2007-04-19 | Aleris Aluminum Koblenz Gmbh | Multi-layered brazing sheet |
| US8501327B2 (en) | 2009-01-22 | 2013-08-06 | Kobe Steel, Ltd. | Aluminum alloy clad sheet for heat exchanger |
| US8524377B2 (en) | 2009-01-22 | 2013-09-03 | Kobe Steel, Ltd. | Aluminum alloy clad sheet for heat exchanger |
| US8668993B2 (en) | 2009-07-28 | 2014-03-11 | Kobe Steel, Ltd. | Aluminum alloy clad material |
| JP2011241448A (ja) * | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Furukawa-Sky Aluminum Corp | 耐アルカリ性に優れたアルミニウム合金クラッド材 |
| JP2014015665A (ja) * | 2012-07-09 | 2014-01-30 | Uacj Corp | アルミニウム合金複合材および熱交換器 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Effective date: 20040202 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040324 |
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Effective date: 20050802 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051129 |