JPS60248859A - 超高圧用プレ−トフイン型熱交換器のフイン材 - Google Patents

超高圧用プレ−トフイン型熱交換器のフイン材

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JPS60248859A
JPS60248859A JP59104457A JP10445784A JPS60248859A JP S60248859 A JPS60248859 A JP S60248859A JP 59104457 A JP59104457 A JP 59104457A JP 10445784 A JP10445784 A JP 10445784A JP S60248859 A JPS60248859 A JP S60248859A
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fin
brazing
strength
alloy
heat exchanger
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Sadahiko Sugiyama
杉山 禎彦
Keizo Nanba
難波 圭三
Riki Hagiwara
萩原 理樹
Takeshi Seiko
青黄 彪
Shosuke Iwasaki
岩崎 省介
Tetsuo Abiko
安孫子 哲男
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Nippon Steel Corp
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Sumitomo Precision Products Co Ltd
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ろう付は方法で一体に製造されるプレートフ
ィン型熱交換器、特に超高圧用プレートフィン型熱交換
器におけるフィン材に関するものである。
従来の技術 従来、アルミニウム合金を用いてろう付は方法により製
造されるプレートフィン型熱交換器のフィン材には、ろ
う付は性の良いA3003合金が広く用いられている。
しかし、熱交換器の設計圧力が55kg/cn+2G以
上になると、該合金の抗張力が不足するため、このよう
な超高圧での使用に適用させる場合には、A3003合
金に代えてA 3004合金がフィン材に使用されてい
る。このA 3004合金はその強度が高(、A 30
03合金の約1.5倍であるが、成形性の面でフィン材
として十分使いうるちのである。
が 決しようとする4 前記A 3004合金のフィン材のろう付けは、Al−
Si合金ろう(Si含有率6.8〜13%程度)を用い
て、一般に580℃〜eio ℃の範囲で行なわれてい
るが、大型で、かつ設計強度を上げるために板厚が厚く
ピッチの細かいフィンを使用した高密度な熱交換器の場
合、この熱交換器′のすべでのろう付は部が一様にろう
付は温度に達するには、予熱時間も含めて長時間を要す
る。それ故、比較的早い時間にろう付は温度に到達して
ろう材が溶融した部分では、ろうは液相状態に長く置か
れることになる。このときにろう材中のSiのフィン材
内部への過拡散が起り易くなるわけであり、それが進行
すると、ろう付は継手の幅が著しく減少したり、継手の
強さが低下したりする。具体的には、大型実製品では、
初期に形成されたろう付は継手の幅の30%未満にまで
減少し、試験圧力に耐えられない例くろう付は継1の破
壊等)が起きたりする。
以上に加えて、フィン材のA 3004合金自合金金ま
れている約1%のM[が、ろう材中の3iの拡散を助長
することはよく知られた事実である。
また、真空中ろう付【ブなどにおいては、含有Mill
が蒸発する問題があり、このためA3004合金程度の
量にMgが含まれていても、その量は、製品の強度を向
上させる上で余り有効ではない。
そこで本発明は、ろう付は方法により製造される超高圧
用プレートフィン型熱交換器におけるフィン材のA 3
004合金に起こる問題点、すなわちフィン材に対する
ろう材の3iの過拡散によって起こる、ろう付は継手の
強度低下を解消するとともに、強度と加工性においてA
 3004合金に匹敵するフィン材合金を得ようとする
ものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点は、本発明により、熱交換器のフィン材に以
下に掲げる組成のアルミニウム合金を使用することで解
決される。
(1] Mn : 0.6〜1.5%、Cu : 0.
1〜1.0%、M(] : 00.1〜0.75%び3
i:0.05%以上0.30%未満を含み、残りが実質
上A1であり、不純物中、特にFeを0.8%以下とし
たアルミニウム合金。
[21Mn : 0.6〜1.5%、CO: 0.1〜
1.0%、Ma : 0.1〜0.75%及びSi:0
,05%以上0.30%未満を含み、更にZr二0.0
5〜0.25%、T i : 0,01〜0.25%、
Cr : 0.05〜0.25%、及U V : 0.
01〜0.25%の1種又ハ2種を含み、残部が実質上
△1であり、不純物中、特にFef−0,8%以下とし
たアルミニウム合金。
作 用 前記合金の各成分の作用をその含有量の限定の根拠と併
せて述べる。
Mn:Mnは強度と耐食性を合金に与えるとともに、ろ
う付は性を向上させる。0.6%未満ではこれらの作用
はなく、1.5%を越えると巨大なAl−Mn系化合物
が形成されて圧延加工性を阻害するのでフィンの製作に
問題がある。
Cu:Cuは強度向上の作用がある。0.1%未満では
この作用がな(,1,0%を越えると巨大な金属間化合
物を形成してフィン素材に欠陥を生じやすい。
Mg:Mgは強度向上の作用が大きい。0.1%未満は
この作用がなく 、0.75%を越えるとろう材中のS
iとM(+28iを形成してSiを著しく消費し、この
ためろう付は性を低下させる。
3+ :SiはMgと共存したときに強度を高める作用
がある。またろう材と間で生ずる濃度勾配が緩和される
ことで、ろう材からのSiの拡散によるフィン材への侵
入を抑制することにも働く。その量が 0.05%未満ではこれらの作用はなく、0.3%以上
に多くなると融点が低下して好ましくない。
Fe:Feは不純物であり、余り大量の含有は好ましく
ないが、0.8%を越えなければ特に素材欠陥を生ずる
ことはなく、その量により強度向上と高温下における耐
座屈性の働きがある。
Zr :Zrは強度特に高温強度を向上し、耐座屈性を
改善する作用がある。耐座屈性はフィンがその溶融点直
下のろう付は温度で荷重をかけられた状態でろう付けさ
れるため特に重要なことである。0.05%未満ではこ
の作用はなく、0.25%を越えると鋳造時に巨大な金
属間化合物を形成して素材欠陥の原因となる。
Ti :Tiは鋳塊の組織を微細化し、粗大結晶粒の形
成を防止することにより、強度を向上する作用がある。
0.01%未満ではこの作用はなく 、0.25%を越
えると素材に表面欠陥を与える。
Or、V:Cr及び■は強度を向上する作用がある。そ
れぞれ下限量未満ではこの作用はなく、上限量を越える
と巨大な金属間化合物を形成して表面欠陥を生じやすい
実施例 第1表に本発明によるフィン材の合金組成を挙げる。ま
た比較例として、A3003とA3004の合金組成を
併せて示す。
第1表 第1表に示した合金のそれぞれを試料として、0,5 
X70mm の試料上に15mmφX 1,5tのろう
材(AI−10%3i−1,15%Mg)(4004)
をのせ、2X 1010−5l11 Qの高真空中60
0℃x 4hrで加熱することの広がり試験を行なって
、その際起こるろう材の試料への最大浸透深さを調べた
次に、2x 10−5mm1−I Qの高真空中r 6
00℃X 4hrの加熱を行なった後の各試料について
引張試験を行なって引張強さを測定した。
以上の試験値を第2表に示す。
第2表 次に、第1表に示した合金をそれぞれ使用してフィンを
製作し、このフィンを組み込んで第1図並びに第2図に
示すプレートフィン型熱交換器の小型試験体をつくった
。すなわち、第1図は試験体の斜視図、第2図はその要
部の正図であるが、ろう材3層を有するセパレータプレ
ート(プレージングシート)1の間に、高さ6mm 、
板厚0.5mm、インチ当りのフィン数17、穴あき率
2.5%のプレーン型フィン2を、590℃×30分、
2x 10−5mmH(1中でろう付けして製造したも
のである。
このように第1表の合金ごとにフィンを製作してこれら
フィンを組み込んで製造したそれぞれの試験体について
、内圧をか(プで破壊試験を行なった。その結果は第3
表のとおりであった。第3表のフィンNo、は第1表の
合金NO,と対応する。
発明の効果 実施例の第2表から明らかなように、本発明フィン材の
合金は、ろう付けの際のStの拡散量がA 3004合
金よりも茗しく少ない。また高温加熱を受けた際の引張
強さがA 3004合金のそれよりも著しく大きい。更
に第3表から明らかなように、本発明フィン材を組み込
んで、ろう付けにより製造される熱交換器は、ろう付は
部の強度がフィンの破壊強度を越えるほどに十分なもの
である。(破壊はフィン部で起こる。) すなわち、本発明のフィン材を使用することによって、
熱交換器製造の際、液相状態に長時間あるろう材中のS
iのフィンへの過拡散防止が可能となり、これにより長
時間のろう付けにより起こる、ろう付は継手の強度低下
が全くない。 ゛ したがって、本発明フィン材を組み込んだ熱交換器は、
ろう付は部の強度においても、またフィン部の強度にお
いても、フィン材にA 3004合金を用いた熱交換器
よりも向上しており、特に破壊圧力が460ko/ c
m2G以上であることから、設計圧力が90ka/cm
2Gに達する超高圧用プレートフィン型熱交換器が、ろ
う付け(特に真空中、N2ガスなどの不活性ガスを用い
た雰囲気中でのフラックスレスろう付け)によって製造
可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のフィン材を組み込んでろう付けした熱
交換器試験体の斜視図、第2図はその要部の拡大正面図
である。 1・・・セパレータプレート(プレージングシート)、
2・・・フィン、3・・・ろう材、4・・・スペーサバ
ー、5・・・試験通路、6・・・ダミー通路。 特許出願人 住友軽金属工業株式会社 (ほか1名) 代理人 弁理士 小 松 秀 岳 代理人 弁理士 旭 宏 牙1図 第1頁の続き [相]発明者 安孫子 哲男 蹟市西長洲本i2丁目6
 住友精密工業株式会社内 重2丁目6 住友精密工業株式会社内 手続ンm正書(自発) 昭和59年6月28日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 特願昭59−104457号2、発明
の名称 超高圧用プレートフィン型熱交換器のフィン材
名 称 (227) 住友軽金属工業株式会社 (はが
1名)4、代理人 〒107(電話586−8854)
5、補正命令の日付 く自発) 6、補正の対象 (1) 明細書第8頁下から、2行のr 70m1ll
Jを「70rnmOJト訂正スル。 ]2)第9頁第2表中「・・・引張強さくkg/m 2
) Jを「・・・引張強さくkq/mm2) Jと訂正
する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 +1) Mn : 0.6〜1.5%、Cu : 0,
    1〜1.0%、M(] : 0,1〜0.75%及び3
    i:0.05%以上0.30%未満を含み、残りが実質
    上A1であり、不純物中、特にFeを0.8%以下とし
    たアルミニウム合金からなる、ろう付けにより製造され
    る超高圧用プレートフィン型熱交換器のフィン材。 121 Mn : 0.6〜1.5%、Cu : 0.
    1〜1.0%、M(] : 00.1〜0.75%び3
    i:0,05%以上0.30%未満を含み、更にZ r
     : 0.05〜0.25%、Ti:0,01〜0.2
    5%、Or : 0.05〜0.25%、及びv : 
    o、oi〜0.25%の1種又は2種以上を含み、残部
    が実質上へ1であり、不純物中、特にFeを0.8%以
    下としたアルミニウム合金からなる、ろう付けにより製
    造される超高圧用プレートフィン型熱交換器のフィン材
JP59104457A 1984-05-25 1984-05-25 超高圧用プレ−トフイン型熱交換器のフイン材 Granted JPS60248859A (ja)

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