JPS5812332B2

JPS5812332B2 - 熱交換器用材料

Info

Publication number: JPS5812332B2
Application number: JP50119933A
Authority: JP
Inventors: 碓井栄喜; 村門博; 中田和宏; 藤原明
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1975-10-03
Filing date: 1975-10-03
Publication date: 1983-03-08
Also published as: JPS5243715A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、成形性に優れ、かつ犠牲陽極特性を有する熱
交換器用材料に関するものである。

従来、オールアルミニウム製熱交換器用のフィン材、殊
にフィンアンドチューブ型においては、チューブ本体の
アルミニウムの腐蝕を防止することが重要な課題である
。

このためフィン材の方が優先腐蝕しチューブ本体のアル
ミニウムの腐蝕を防止するべくフィン材に７０７２合金
（純アルミニウムに１％のＺｎを添加し電極電位を下げ
たもの）を採用することが提案されている。

しかしながら上記７０７２合金をＯ材あるいはＨ２２材
等σｂｌＯ〜１３ＫＩ／１ｌ２程度のいわゆる軟質材と
してそのまま薄肉化したのでは、フィンの成形技術上に
おいても、またフィンの用途上においても種々問題点が
あり、とうてい実用に供し難い。

すなわち成形技術上について説明すれば、・ンドリンク
難があり、またフィン材の成形法すなわちフィンに対す
るチューブの挿通孔部分の成形法（通称７ランジ成形方
式）では割れ等の欠陥を生じやすい等の問題点があシ、
また用途上について説明すれば、フィンとチューブとの
密着度が充分得られず、その結果、伝熱効率が充分得ら
れない問題点がある。

本発明は、上記した技術背景において、強度が高くしか
も成形性に優れ、かつ犠牲陽極的特性を有する熱交換器
用材料を提供することを目的としてなされたものである
。

すなわち本発明は、Ｚｎ０．５〜２．０重量％を含み、
更にＴｉ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｏｒ，ＶのＡ’と包晶反応をす
る元素を単独添加の場合０．０５〜０．４重量％、複合
添加の場合総量で０．０５〜０．５重量％含み、残部ｋ
ｌ及び不純物からなる成形性に優れ、犠牲陽極特性を有
する熱交換器用材料である。

更に本発明では上記成分に加えて、Ｏｕ０．０２〜０．
２５重量％、Ｍｇ０．１〜０．３重量％、Ｍｎ０．１〜
０．３重量％の１種又は２種以上、及びＦｅＯ．１５〜
０．７重量％との一方又は双方を含有せしめることもで
きる。

本発明においてＺｎは電極電位を卑として犠牲陽極特性
をもたせるために必要な元素であり、このためには０．
５％以上含有せしめる必要があるが、一方２．０％を越
えると腐食性が劣化するので、Ｚｎ０．５〜２．０％と
する。

次に、Ａ［と包晶反応をする元素としてはＴｉ，Ｚｒ，
Ｍｏ，Ｏｒ，Ｖの元素を挙げることができる。

これらの元素は、成形性、特に穴拡げ加工性を向上せし
め、また軟化特性曲線の傾きをゆるやかにして軟化しに
くくする効果があり、単独添加の場合その含有量が０．
０５％未満ではこれら効果が発揮されず、特にバー・オ
ーク方式のフィン加工を行なつた場合にカラ一端線にお
ける微細なクラックの発生が防止できず、一方０．４％
を越えて含有してもそれ以上の効果は出す、鋳造性が悪
くなり、巨大化合物が発生しやすくなる等の問題が生ず
る。

よって単独添加の場合には０．０５〜０．４％とする。

また複合添加の場合には同様の理由で総量として，０．
０５〜０．５％とする。

Ｏｕ，Ｍｇ，Ｍｎはいずれも強度向上に寄与する元素で
あって必要に応じて添加されるが、ＯｕＯ．０２％未満
、Ｍｇ０．１未満、Ｍｎ０．１％未満では実質的にその
効果が発揮されず、一方Ｃｕ０．２５％超では耐食性の
低下をきたし、またＭｇ０．３％超、Ｍｎ０．３％超で
はいずれも包晶反応元素の効果を低下させる。

したがってＯｕＯ．０２〜０．２５％、Ｍｇ０．１〜０
．３％、Ｍｎ０．１〜０．３％とする。

またＦｅはフィン成形時の焼付防止効果があり、したが
って過酷な成形を受ける条件にあってはＦｅの添加が望
ましい。

このためにはＦｅ０．１５％以上の含有が必要であるが
、一方ＦｅＯ．７％超では耐食性の低下、包晶反応元素
の効果の低下をきたす。

したがってＦｅＯ．１５〜０．７％とする。

尚、浴湯の酸化防止用としてのＢｅの使用（０．００２
％未満）、鋳造時の結晶粒微細化材としてのＴｉ，Ｂの
使用（Ｔｉ０．０４％未満、ＢＯ．０１％未満）は許容
ざれる。

またＳｉは不純物として０．４％程度以下の含有は許容
される。

次に本発明の熱交換器用材料としてのＡｌ合金薄板の製
造について述べる。

まず上記の化学組成に調整されたＡｌ合金は造塊により
スラブとされ、ついで熱間圧延される。

熱間圧延前に均熱処理するかしないかは選択できる。

すなわち、本発明においては均熱化するかしないかによ
っては、製品の性質に差がないことを実験の結果、確認
しているので、スラブサイズ等等の条件を考慮して、常
法の圧延プログラムに従って適宜決定すればよい。

尚、均熱処理をする際には常法と同様、（４００〜６０
０）℃Ｘ（１〜４８）ｈｒとする。

次に熱間圧延時の条件は、次後の工程である冷間圧延と
の関係で圧延プログラムが決定されるが、例えば、仕上
厚さ３〜２５１１ｔ、熱間圧延終了温度２５０〜５００
℃である。

熱延材は次に冷間圧延される。

この際、仕上冷間圧延の加工率は２０％以上であること
が望ましい。

仕上冷間圧延加工率２０％以下の場合、所望の強度と成
形性が得られない。

またさらに望ましい仕上冷間圧延加工率は７０％以上で
ある。

この条件によりＨ１，等の硬質材を得ることができる。

前記熱間圧延と上記仕上げ冷間圧延との間に、圧延プロ
グラム次第では、中間の冷間圧延を行なってもよく、ま
た冷間圧延前後に焼鈍を常法に従って行なってもよい。

なお、仕上冷間圧延前に中間焼鈍を行なえば、行なわな
い場合に比較してより成形性が向上する。

したがって、成形性がより多く求められる製品にあって
は中間焼鈍を行なうのが望ましい。

この際、中間焼鈍の条件は、コイルで焼鈍するいわゆる
バッチタイプの焼鈍の場合は４００℃以下で行い、連続
郷鈍などの急速加熱による場合は、さらに高い温度、す
なわち４００〜６００℃でも可能である。

その理由は、バッチタイプで行なう場合には、加熱速度
が遅いので、４００℃以上で焼鈍すると再結晶粒が粗大
して、成形性に著しい悪影響を与えるからである。

連続焼鈍の場合には、そのようなことはない。

以上の条件で作られた冷間圧延材はＨ１，材すなわちσ
ｂ（抗張力）１８ＫＩ／ｍｍ２程度であって強度にすぐ
れ、かつ成形性にもすぐれた犠牲陽極特性を有する硬質
の薄板が得られる。

上記薄板自身、成形性にすぐれ、かつ強度も高く充分実
用に供し得るが、より高い成形性を求められるものにお
いては、次の条件すなわち、比較的低温領域で調質焼鈍
（Ｈ２，処理等）するのがよい。

すなわち（１５０〜２５０）℃Ｘ（１〜６）ｈｒの条件
で焼鈍する。

本発明の材料では軟化特性曲線がきわめてゆるやかであ
り、かつ低温領域においてはその傾向が特に顕著である
から、上記低温焼鈍によれば強度は低下することが少な
いにもかかわらず成形が向上することである。

さらに前記冷間圧延材を素材として軟質材を得ることも
可能であり、その要望に対応するには、比較的高温領域
すなわち、コイル形でぱ４００Ｃ以下、連続焼鈍などの
急速加熱による場合は４００〜６００Ｃで調資焼鈍（Ｈ
２２処理等）すればよい。

本発明の材料は高温領域においても軟化特性曲線がゆる
やかであるので、調質焼鈍に許容される温度範囲が広く
、したがって温度制御が容易である。

すなわち生産性がすぐれている点でも本発明の材料はす
ぐれているといえる。

次に本発明の実施例を比較例と共に示す。

〔実施例１：特許請求の範囲第１項〕半連続鋳造法によりアルミニウム合金鋳塊を作製し面削
を施し供試材とした。

この供試材の化学成分を第１表に示す。

これら供試材を５４０Ｃ×６時間均熱処理した後、熱間
圧延し（５９１ｔ）、冷間圧延して０．１５ｍｊｔＯ板
とし、Ｈ２９又はＨ２２の調質処理をした。

得られた板について穴拡げ加工性及び犠牲陽極特性を調
査した。

その結果を第２表に示す。

第２表から知られるように、本発明材料は従来例である
７０７２合金に比べて穴拡げ加工性に優れており、また
７０７２合金と同様の犠牲陽極特性を有している。

注１）○割れなし、Δくびれ（割れに至る前の段階）、
×割れ注２）穴拡げ率は最初の打ち抜き穴径をｄとし、
穴拡げポンチ径をＤとした場合が成形性に優れているこ
とになる。

注３）電極電位は３％ＮａＣｌ、大気解放での値である
。

〔実施例２：特許請求の範囲第２項〕半連続鋳造法によりアルミニウム合金鋳塊を作製し、面
削を施こし供試材とした。

この供試材の化学成分を第３表に示す。

これら供試材を４８０ＣＸ２時間均熱処理した後、熱間
圧延し（３．５ｍｌｔ）、冷間圧延して０．１５Ｍｍｔ
Ｏ板とし、Ｈ２９又はＨ２２の調質処理をした。

その結果を第４表に示す。

第４表から知られるように、本発明材料は従来例である
７０７２合金に比べて穴拡げ加工性に優れており、また
７０７２合金と同様の犠牲陽極特性を有している。

〔実施例３：特許請求の範囲第３，４項〕半連続鋳造
法によりアルミニウム合金鋳塊を作製し、面削を施こし
供試材とした。

この供試材の化学成分を第５表に示す。

これら供試材を５４０℃×２時間均熱処理した後、熱間
圧延し（３．０ｍｍｔ），冷間圧延して０．１１ｍｉｔ
Ｏ板とし、Ｈ２９又はＨ２２の調質処理をした。

その結果を第６表に示す。第６表から知られるように、
本発明材料は従来例である７０７２合金に比べて穴拡げ
加工法に優れており、また７０７２合金と同様の犠牲陽
極特性を有しており、純Ａｌ系の１０５０合金、Ａｌ−
Ｍｎ系の３００３合金に比べてより改善された犠牲陽極
特性を有している。

注）１０５０合金の電極電位は０．７５０■ｖ８ＳＣＥ
３００３合金の〃０．７３０■ｖｓＳＣＥ
以上述べて来たように、本発明による熱交換器材料は、
特にオールアルミニウム製熱交換器用のフィン材として
、成形性に優れ、犠牲陽極特性を有しており、硬質薄肉
化が可能となる。

また硬質化によりフィンとフィンチューブとの密着度が
高くなるため熱交率が向上する。

Claims

【特許請求の範囲】ＩＺｎ０．５〜２．０重量％を含み、かつＴｉ，Ｚｒ
，Ｍｏ，Ｏｒ，ＶのＡｌと包晶反応をする元素を単独添
加の場合０．０５〜０．４重量％、複合添加の場合総量
で０．０５〜０．５重量％含み、残部Ａ？及び不純物か
らなる成形性に優れ、犠牲陽極特性を有する熱交換器用
材料。２Ｚｎ０．５〜２．０重量％を含み、かつＴｉ，Ｚｒ
．Ｍｏ，Ｏｒ，ＶのＡｌと包晶反応をする元素を単独添
加の場合０．０５〜０．４重量％、複合添加の場合総量
で０．０５〜０．５重量％含み、更にＯｕＯ．０２〜０
．２５重量％、Ｍｇ０．１〜０．３重量％、Ｍｎ０．１
〜０，３重量％の１種又は２種以上を含み、残部Ａｉ及
び不純物からなる成形性に優れ、犠牲陽極特性を有する
熱交換器用材料。３Ｚｎ０．５〜２．０重量％を含み、かつＴｉ，Ｚｒ
，Ｍｏ，Ｏｒ，ＶのＡｌと包晶反応をする元素を単独添
加の場合０．０５〜０．４重量％、複合添加の場合総量
で０．０５〜０．５重量％含み、更にＦｅＯ．１５〜〜
０．７重量％を含み、残部ｋｌ及び不純物からなる成形
性に優れ、犠牲陽極特性を有する熱交換器用材料。４Ｚｎ０．５〜２．０重量％を含み、かつＴｉ，Ｚｒ
，Ｍｏ，Ｏｒ，ＶのＡｌと包晶反応をする元素を単独添
加の場合０．０５〜０．４重量％、複合添加の場合総量
で０．０５〜０．５重量％含み、更にＯｕ０．０２〜０
．２５重量％、Ｍｇ０．１〜０．３重量％、Ｍｎ０．１
〜０．３重量％、Ｍｎ０．１〜０．３重量％の１種又は
２種以上とＦｅＯ．１５〜０．７重量％とを含み、残部
Ａ／及び不純物からなる成形性に優れ、犠牲陽極特性を
有する熱交換器用材料。