JPS6015709B2 - アルミニウム熱交換器用ブレ−ジングシ−ト - Google Patents

アルミニウム熱交換器用ブレ−ジングシ−ト

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JPS6015709B2
JPS6015709B2 JP57183342A JP18334282A JPS6015709B2 JP S6015709 B2 JPS6015709 B2 JP S6015709B2 JP 57183342 A JP57183342 A JP 57183342A JP 18334282 A JP18334282 A JP 18334282A JP S6015709 B2 JPS6015709 B2 JP S6015709B2
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alloy
core
sacrificial anode
clad
core material
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俊裕 石井
寛 川瀬
敏雅 平野
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 本発明は冷媒に水を使用するアルミニウム熱交換器用プ
レージングシートに関するもので、特に耐食性を向上せ
しめたものである。
一般にフレオン等の腐食性の少なし、冷煤を用いた熱交
換器、例えばカーェアコンにはアルミニウム熱交換器が
用いられていたが、最近アルミニウム熱交換器は軽量で
放熱性が優れているところから自動車のラジエーターに
も使用されようになった。
ラジエーターは第1図に示すように水を通すチューブー
間にコルゲートフイン2を設けてコアー3を形成し、該
コアー3の上下にコアプレート4a,4bと左右にサイ
ドブラケット5a,5bを設け、その上下にタンク6a
,6bを取付けたもので、通常プレージングにより接合
している。このよなラジエーターにおいて、チューブ内
を通過する冷却水に適切なィンヒビターを添加すれば問
題はないが、ィンヒビターを添加しない水、例えば水道
水、地下水あらるし、は工業用水など一般の水を通過さ
せると孔食を起す欠点があった。従来このような孔食を
防止するため、AI−0.05〜0.20wt%Cu−
1.0〜1.5M%Mn(以下wt%を%と略記)の3
003合金を芯材とし、水と接する面に山一0.8〜1
.3%Znの7072合金を犠牲陽極材とし、他面に山
一9.0〜10.5%Si−1.0〜2.0%Mgの4
004合金をろう材としてクラッドしたプレージングシ
ートを用いているが、最近公害上の問題から鞍合には真
空プレージング法が用いられるようになった。しかるに
真空プレージングを行なうと犠牲陽極材中のZnが飛散
し、良好な陰極防食効果が得られないようになる。この
ため7072合金にCaやLiを添加してZnの飛散を
防止したり、高純AIに電極電位の低いSnやlnを添
加した犠牲陽極材が提案されている。
しかしこのような陰極防食法によっても、芯村である3
003合金やAI−0.2〜0.5%Si−0.15〜
0.40%Cu−0.4〜0.8%Mgの6951合金
は、真空プレージング時の加熱条件によって粒界腐食を
発生し易くなり、条件によっては深い孔食を発生する欠
点があった。本発明はこれに鑑み種々の検討の結果、従
来の3003合金や6951合金に比較してはるかに優
れた耐孔食性を示す芯材を開発し、真空プレージング法
により組立てるアルミニウム熱交換器用プレージングシ
ートを得たものである。即ち本発明プレージングシート
の一つは、Cuo.1〜0.8%とCro.1〜0.3
%を含み、残部Nと不可避的不純物からなるアルミニウ
ム合金を芯材とし、その一方の面にAI合金の犠牲陽極
材をクラツドし、他方の面にAI合金のろう材をクラッ
ドしたことを特徴とするものである。
また本発明プレージングシートの他のひとつは、Cuo
.1〜0.8%とCro.1〜0.3%を含み、Mnl
.5%以下、Mg0.3%以下、Zno.3%以下、Z
ro.3%以下の範囲内で何れか1種又は2種以上を含
み、残部AIと不可被的不純物からなるアルミニウム合
金を芯材とし、その一方の面にM合金の犠牲陽極材をク
ラッドし、他方の面にろう村をクラッドしたことを特徴
とするものである。
本発明において、芯材としてAIにCuとCrを含有せ
しめたのは、Cuの添加により芯材の電位を貴にすると
共に強度を向上し、CuとCrの共存によまり芯材とし
ての粒界腐食感受性を低下させるためで、Cu含有量を
0.1〜0.8%、Cr含有量を0.1〜0.3%と限
定したのは、Cu含有量が0.1%未満では強度向上と
粒界腐食感受性低下があまり認められず、0.8%を越
えると、前記効果が飽和すると共に自己腐食が高くなり
、芯材自体の融点が低くなってろう付け性が損なわれる
ためであり、Cr含有量が0.1%未満では粒界腐食感
受性低下があまり認められず、0.3%を越えると記効
果が飽和すると共に、マトリックス中に粗大な金属間化
合物を生成し、芯材としてのめ塑性加工性を損なうため
である。
また上記芯材はMn,Mg,Zn,Zrの何れか1種又
は2種以上を添加することにより更に耐食性の向上と強
度のアップを計ることができる。
しかしてMn含有量を1.5%以下と限定したのは、M
nは特に芯材の耐食性強度向上に有効なるも、1.5%
を越えると塑性加工性を損なうばかりか、逆に粒界腐食
感受性を高めるためであり、Mg含有量を0.3%以下
と限定したのは、Mgは特に芯材の耐食性の向上に有効
なるも、0.3%を越えるとプレージング時のろう材の
拡散を速め、良好なろう付け性が得られなくなるためで
ある。またZn含有量を0.3%以下と限定しのは、Z
nは孔食発生を抑制する所謂全面腐食の傾向を示すも、
0.3%を越えると自己腐食を増大するばかりか、芯村
の電位を逆に低下させるためであり、更にZ【含有量を
0.3%以下と限定したのは、Zrは特に粒界腐食感受
性を低下させるのに有効なるも、0.3%を越えると粗
大な合嵐間化合物を生成し、塑性加工性を著しく損なう
ためである。尚一般のアルミニウム合金において行なわ
れている結晶粒微細化のための徴量のTj添加は本発明
における芯材においても有効であり、0.15%以下の
範囲内で添加するとよい。
また不可避的不純物とは通常のアルミニウム地金に含ま
れている通常の不純物のことである。本発明は上記芯材
の一方の面にAI−Ca合金系又はAI−Zn−Ca合
金系などの犠牲陽極材をクラッドし、他方の面にN−S
i−Mg合金系などのろう材をクラツドしてもので、A
I−Ca合金系としては、例えば純度99.7%以上の
純AIにCaを徴量添加することにより、マトリックス
中のFe,Siと結合させてマトリックスを清浄化し、
電位をより低くして高純AIの犠牲腐食効果を高めたも
ので、Caの添加量は0.01〜0.1%とすることが
望ましい。
また祉−Zn−Ca合金系としては、7072合金に真
空プレージング時のZnの飛散を防止するためにCaを
0.2〜0.5%添加したもので、Caは酸化皮膜を生
成し、これがバリャーとなってZnの飛散を抑制して、
残留Znによって犠牲陽極の効果を発揮させるものであ
る。Caは真空プレージング時に全く飛散することがな
く、また悪影響を及ぼすこともない。またAI−Si−
Mg合金系ろう材としては4004合金を始め、これに
Biを0.02〜0.20%含有せしめた4104合金
、或いはSb,Sn,氏等の元素を徴量含有せしめたそ
の他のアルミニウム合金ろう材を使用することができる
。本発明プレージングシートにおける犠牲陽極材の全板
厚に対するクラッド比率は板厚によって異なるが、一般
には2〜15%、本発明の主目的であるラジエーター用
チューブでは7〜13%が最適である。またろう材の全
板厚に対するクラッド比率も7〜13%が最も好ましい
範囲である。このような本発明プレージングシートを用
いて、例えばラジエーターのチューブを形成する場合に
は、最終板厚0.3〜0.5肋(調貿日14)とし、第
2図に示すようにろう材7を外側に、犠牲陽極材8を内
側にして、チューブ状に成形し、一般には合せ目を高周
波溶接により露縫してチューブ1を形成する。このチュ
ーブを用いてラジエーターを組立てる場合には第2図に
示すようにチューブ1間にコルゲ−トフイン2を、上下
にコアープレート4a,4bとタンク6a,6b(但し
樹脂製タンクの場合はこれを除く)左右にサイドプラケ
ツト5a,5bを組み合せ、これを真空プレージングに
より接合すればよい。以下本発明を実施例について説明
する。
実施例 1 第1表に示す組成の芯村、犠牲陽極材、ろう材を常法に
より溶製して鋳造し、各銭塊を均熱処理して熱間圧延し
た後冷間圧延し、それぞれ厚さ0.4側の板に仕上げた
また同様の工程で芯村の一方の面に犠牲陽極材を、他方
の面にろう材をクラッドし、厚さ0.4側の板に仕上げ
た。尚犠牲陽極板とろう材のクラッド率はそれぞれ全体
の厚さの10%とした。第1表 組 成(努) 材 料 別 豚 Cu Cr Nh Mg
Zn Zr Ca Si Bi Aと〃(
6951) 26 0.25 − − 0.6
− − − 0.35 − 〃犠牲陽極材
27
0.07 − 〃″ 28
− − − − 1.9 −
0.3 − − 〃ろう材(4104)
29 − 1.5
10 0.1 〃これ等の板材を真空(
5×10‐5のr)中600qCの温度で十分間加熱し
し後、5%NaC1(溶温25℃)中で飽和甘束電極を
基準に自然電位を測定した。
またCu2十イオンを1oppm添加した水道水中に浸
潰し、水温を8000で8時間、室温で1筋時間のサイ
クルで変化させ、3ケ月間の腐食試験を行ない、3枚中
の最大孔食深さを求めた。尚クラッド材についてはろう
村面をポリエステルテープでシールした。また0.1%
NaC1(綾溢25℃)中でアノード電解(電流密度0
.松/地)を3時間行ない、断面を検鏡により粒界腐食
を測定した。これ等の結果を第2表に示す。第2表 使用材料 修 自然電位 最大孔食深さ粒界方食
クラット材の最大孔食深さ(物)■vvssce)(
物) 感受性 犠牲陽極友セ7 犠牲陽極材28
本発明用芯材 1 −685 0.26
○ 0.04 0.04〃
2 −690 0.23 0
0.04 0.04〃 3 −6
90 0.23 0 0.04
0.04〃 4 −700 0
.24 0 0.04 0.0
4〃 5 −695 0.27
0 0.04 0.04〃
6 −680 0.30 0
0.04 0.04〃 7
−715 0.32 △ 0
.04 0.04; き ニ詳言 8:多
g 8:8三 88三〃 10 −71
0 0.21 ○ 0.04
0.04〃 11 −710
0.35 △ 0.04
0.04″ 12 − 710
0.36 △ 0.04
0.04〃 13 −670
0.26 0 0.04 0
.04〃 14 −705 0.20
○ 0.04 0.04〃
15 −690 0.27 ○
0.04 0.04〃 16
−700 0.29 △ 0.
04 0.04比較用芯材 17 −7
50 0.24 ○ 0.21
0.22〃 19 −700 0.
25 0 0.13 0.14〃
20 −700 0.28
○ 0.10 0.13〃
21 −700 0.38 ×
o.11 0.12〃
22 −720 0.28 ×
o.10 0.11〃 23
−740 0.25 0 0.15
0.17〃 24 −705
0.25 ○ 0.04 0.
04従来用芯剤〃(3003)25 −710
0.4(貫通) × 0.10 0.
09〃(6951) 26 −700 0.4
(貫通) x o.3o o.25使用
材料 修 自然電位 最大孔食深さ粒界方食
クラット材の最大孔食深さ(帆)他vvssce)(帆
) 感受性 犠牲陽極枝セ7 犠牲陽極材28犠
牲陽極材 27 −780〃 28 −820
− − − ・(庄)電解テ
ストにおける粒界腐食感受性において,〇印は粒界腐食
をし、△印は粒界腐食がわずかに発生、×印は粒界腐食
が多発したものを示す。
第1表及び第2表から明らかなように本発明用芯材は従
釆用芯材と比較し自然電位が高く犠牲陽極材との間に陰
極防食効果を充分に発揮する電位差を示し、芯材単独で
も従来用芯材より耐孔食性及び耐粒界腐食性の点でも優
れており、クラツド材とした場合に犠牲陽極層(厚さ0
.04側)で孔食が止まっていることが判る。これに対
し本発明用芯材の組成範囲より外れる比較用芯材、例え
ばCu含有量の少ないNO.17材では、芯材の電位が
低く、クラツド材にした場合の耐孔食性が本発明材より
劣る。
またCu含有量の多いNO.18材では、‐芯材単独で
の耐孔食性が劣りクラッド材にしても本発明材程耐孔食
性は良くない。同時に塑性加工性が劣る。Cu含有量の
少ないNO.19材では、NO.17材とほぼ同様なこ
とが言える。
またCr含有量の多いNO.20材では本発明用芯材と
ほぼ同等の耐食性を有するものの粗大なAI−Cr化合
物の生成により塑性加工性が著しく劣る。更にMn,M
g,Zn又はZrの含有量の多い比較用芯材では、単独
で本発明用芯材と同程度の耐食性を示すものもあるがク
ラッド材とした場合の耐孔食性が劣り、孔食が犠牲陽極
層を通して芯材に達している。
また比較用芯材NO.24ではクラッド材として本発明
クラッド材と同等の耐食性を示すも、塑性加工性が著し
く劣り、クラッド材として使用するには不適当であった
。実施例 2 第1表に示す本発明用芯材NO.5,NO.7,NO.
12及びNO.14の一方の面に第1表に示す犠牲陽極
材NO.27,NO.28の何れかを、他方の面に第1
表に示すろう村NO.29をクラッドし、厚さ0.4側
のプレージングシートを作成し。
犠牲陽極材とろう材のクラッド率はそれぞれ全板厚の1
0%とした。このプレージングシートを第2図に示すよ
うに成形加工して高周波熔接によりチューブとし、これ
を第3図に示すようにコルゲートフイン、コアープレー
ト、サイドブラケツト及びタンクを組合わせ、真空(5
×10‐5tor)中で加熱(60000、10分間)
してプレージングし、ラジエーターを製造した。これ等
のラジエーターの内部にCu2十イオンを1のpm添加
した水道水を8ぴ○の温度で8時間、続いて室温で1筋
時間のサイクルで6ケ月間循環させ、チューブ内面の孔
食の深さを測定した。その結果を第1表に示す。従来用
芯材NO.25,NO.26を用いたプレージングシー
トからなるチユブを用いたラジエーターの場合と比較し
て第3表に示した。第3表 第3表から明らかなように本発明プレージングシートを
用いたラジエーターのチューブでは何れも孔食が犠牲陽
極層の厚さ(0.04肋)以上に進行していない。
また粒界腐食も見られないことが判る。これに対し従来
のプレージングシートを用いたものでは孔食が芯材にま
で達し、芯材には粒界腐食の発生が認められた。このよ
うに本発明によれば冷媒に水を使用するアルミニウム熱
交換器の耐食性を向上し、該熱交換器の寿命を著しく向
上し得る顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は自動車用ラジエーターの一例を示す正面図、第
2図は冷蝶である水を通すチューブの一例を示す斜視図
である。 1…チューブ、2…コルゲートフイン、3…コアー、4
a,4b…コアープレート、5a,5b…サイドプラケ
ツト、6a,6b…タンク、7…ろう材、8・・・犠牲
陽極材。 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Cu0.1〜0.8wt%とCr0.1〜0.3t
    w%を含み、残部Alと不可避的不純物からなるアルミ
    ニウム合金を芯材とし、その一方の面にAl合金の犠牲
    陽極材をクラツドし、他方の面にAl合金のろう材をク
    ラツドしたことを特徴とするアルミニウム熱交換器用ブ
    レージングシート。 2 Cu0.1〜0.8wt%とCr0.1〜0.3w
    t%を含み、Mn1.5wt%以下、Mg0.3wt%
    以下、Zn0.3wt%以下、Zr0.3wt%以下の
    範囲内で何れか1種又は2種以上を含み、残部Alと不
    可避的不純物からなるアルミニウム合金を芯材とし、そ
    の一方の面にAl合金の犠牲陽極材をクラツドし、他方
    の面にAl合金のろうをクラツドしたことを特徴とする
    アルミニウム熱交換器用ブレージングシート。
JP57183342A 1982-10-19 1982-10-19 アルミニウム熱交換器用ブレ−ジングシ−ト Expired JPS6015709B2 (ja)

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