JPS61104042A - 熱交換器用アルミニウム合金フイン材 - Google Patents

熱交換器用アルミニウム合金フイン材

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JPS61104042A
JPS61104042A JP22499084A JP22499084A JPS61104042A JP S61104042 A JPS61104042 A JP S61104042A JP 22499084 A JP22499084 A JP 22499084A JP 22499084 A JP22499084 A JP 22499084A JP S61104042 A JPS61104042 A JP S61104042A
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JP
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brazing
temperature
heat exchanger
fin
grain size
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Shinji Takeno
竹野 親二
Kohei Ono
耕平 大野
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SUKAI ALUM KK
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SUKAI ALUM KK
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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 この発明はベアー材もしくはブレージングシートの芯材
の形態で自動車用クーラーのコンデンサやエバポレータ
などの各種の熱交換器のフィンに使用されるアルミニウ
ム合金フィン材に関するものであり、特にロウ付は時の
^温により座屈変形し難いフィン材を提供するものであ
る。
従来の技術 周知のように自動車用クーラーのコンデンサやエバポレ
ータなどの熱交換器においては、水等の温度媒体(作動
流体)が流通するチューブもしくはパイプに、アルミニ
ウム合金製のフィンをロウ付けするのが通常であるが、
この場合のフィンとしては、最近ではブレージングシー
ト、すなわちアルミニウム合金芯材の両面もしくは片面
に予めアルミニウム合金Oつ材からなる皮材を被着させ
た合せ板を用いることが多い。この種のブレージングシ
ートの芯材には一般にはJIS  A  3003合金
やJIS  A  6591合金などの如く、Al−M
n系合金やAl−Mg−8i系合金を用い、皮材にはJ
IS  BA  4004合金やJIS  BA  4
343合金などの如<Al−8i −Ma系やAl−3
i系のアルミロウ合金を用いることが多い。また一部で
は熱交換器用のフィンとしてアルミニウム合金のベアー
材、すなわちロウ材が予め被着されていないムクの板材
を用いることもあり、このようなフィン用のベアー材と
しては前記ブレージングシートの芯材と同様なアルミニ
ウム合金が使用されている。
発明が解決すべき問題点 熱交換器を組立てる際には、フィンをチューブもしくは
パイプにロウ付けするために600℃前後に加熱する必
要があり、またフィン厚みは通常0.16 mmと盪め
て薄いため、ロウ付けのための加熱によってフィンに高
温変形が生じ、歪みや曲がりが生じて商品価値を損うこ
とがある。特に最近では熱交換器の軽口化およびコスト
ダウンのため、フィンの厚みを現状よりも−r薄くする
ことが望まれており、したがってブレージングシート用
の芯材あるいはベアー材には、高温で変形し□にくい材
料であることが強く要求されるようになっている。
ところでブレージングシートにおけるロウ付は加熱時の
耐高温変形性能を向上させるための対策についての材料
科学的な考え方としては、従来はロウが溶融する直前の
温度でのブレージングシート芯材の結晶粒が粗大となっ
ていれば良いと考えられていた。すなわち、ロウ付は時
の加熱によるブレージングシートの変形は、ロウ(皮材
)の溶融によって芯材の結晶粒界に溶融ロウが侵入し、
その結果芯材が脆くなって高温変形することが主因とさ
れており、その観点から、ロウが溶融する直前の結晶粒
を粗大とすれば粒界の数が減り、溶融したロウ材の侵入
も少なくなって高温変形しにくくなるものとされていた
しかしながら実際のブレージングシートにあけるロウ付
は加熱では、ロウ材の溶融直前の温度で結晶粒径が大き
ければ常に必ず優れた耐高温変形性が得られるという訳
ではなく、実際にはロウの溶融直前の結晶粒が粗大であ
るにもかかわらず高温変形が生じる場合があり、したが
って上述のような考え方に基づいた対策だけではロウ付
は加熱時のブレージングシートの変形を確実に防止する
ことは困難であった。
またベアー材の場合もロウ材を別途用いる点がブレージ
ングシートの場合と異なるだけであり、したがってブレ
ージングシートの場合のみならず、ベアー材の場合も上
記同様な問題が残されていた。
したがってこの発明は、熱交換器用フィンに使用される
ブレージングシートの芯材およびベアー材(これらの両
者についてこの明細書ではフィン材と総称することとす
る)に関して、ロウ付は加熱時にあける高温変形を確実
に防止するようにしたフィン材を提供することを目的と
するものである。
問題点を解決するための手段 前述の問題を解決するべく、本発明者は種々実験・検討
を重ねた結果、ロウ付は加熱時におけるブレージングシ
ートの高慣変形は、前述のように溶融ロウが芯材の結晶
粒界に侵入する機構のみによって生じるのではなく、6
00℃前後のロウ付は加熱温度までの昇温過程の温度域
の影響を大きく受けることが判明した。特に真空ロウ付
けの場合、加熱が主に輻射によるため、600℃前後の
ロウ付は温度に達するまで数分から数十分を要し、その
ためミクロ組織の状態によってはたとえ600℃前後で
の結晶粒径が大きくても変形を生じてしまうことがある
ことが判明した。したがってロウ付は加熱による変形を
防止するためには、ロウ付は温度付近での芯材の結晶粒
径を粗大にするだけではなく、昇温過程の500〜60
0℃程度の温度域での耐変形性能を向上させる必要があ
ることが明らかとなった。またベアー材の場合も全く同
様であり、ロウ付けのための昇温過程での耐変形性能を
向上させることがロウ付は時の変形を防止するために有
効であることが判明した。
そして上述のような知見を基礎にざらに研究を進めた結
果、フィン材の再結晶終了温度を450℃以下として、
ロウ付けのための昇温過程における450℃では既に再
結晶が終了しているようになし、かつその既に安定な再
結晶組織となっている450℃の温度での結晶粒径(再
結晶粒径)が400−以上の粗大粒となるように調整す
ることによって、ロウ付は加熱によるフィン材の変形を
確実に防止し得ることを見出し、この発明をなすに至っ
たのである。
したがってこの発明は、ブレージングシートの芯材もし
くはベアー材の形態で熱交換器用フィンに使用されるア
ルミニウム合金フィン材において、再結晶終了温度が4
50℃以下であってしかも450℃での平均結晶粒径が
400%以上であることを特徴とするも、のである。
発明の詳細な説明 この発明のフィン材は、前述のように再結晶終了温度を
450℃とする必要がある。その理由は次の通りである
すなわち、再結晶終了温度が450℃を越える場合、ロ
ウ付けのための600℃前後までの昇温過程において4
50℃を越える8m11でもフィン材の加工組織が残っ
て、転位の消滅およびサブグレインの生成・合体などの
如く加工組織に生じる1ull的不安定状態を450℃
を越える′I&温域まで持ち越してしまい、その450
℃を越える高温域で前記組織的不安定状態に起因して変
形が生じ易くなる。これに対し再結晶温度が450℃以
下であれば、ロウ付けのための昇温過程の450℃にお
いて既に安定な再結晶1g織となっており、したがって
4°56℃からさらにamのロウ付は温度まで昇温する
間に変形が生じにくくなる。したがって再結晶終了温度
を450’C以下と規定した。
またこの発明のフィン材では、450℃での粒径(再結
晶組織の粒径)が4004以上である必要がある。この
ように450℃での再結晶粒径を400JJIIに定め
た理由は次の通りである。
すなわら、450℃での再結晶粒径が400pH未満の
場合には、ロウ付けのための加熱昇温過程の450℃以
上の高温域で変形が生じ易くなり、一方450℃での再
結晶粒径が400p以上であれば450 ’C以上の高
温域で変形しにくくなるからである。
なおここで再結晶粒径の判定基準温度を450℃とした
理由は、次の通りである。
すなわち450℃未満の低温域では変形が起り難いため
そのような低温域での粒径はこの発明で目的とするOつ
付は加熱時の変形防止にほとんど関係せず、また前述の
再結晶終了温度との関係か     t□ら、450℃
未満の温度域での粒径を判定した場合、その粒径は未だ
再結晶が終了していない組織の粒径となることも多く、
その場合の粒径の値は再結晶組織の450℃以上での変
形の生じ易さとほとんど関係がなくなり、したがって4
50℃以上で判定することが望ましい。一方ロウ材が溶
融する温度(600℃前後)に近い高温を粒径判定基準
温度とした場合、その温度に達する以前の450〜60
0℃程度の温度域での変形に対する粒径の影響が明確に
捕捉できない可能性があり、また#述の再結晶終了温度
のチェックとの関係もあって、450℃を粒径判定基準
温度とした。
以上のような再結晶終了温度の条件と450’Cにおけ
る粒径条件は、いずれか一方が満足されなくてもロウ付
は加熱における変形を1a実に防止することができなく
なり、したがってこの発明では両条件を9同時に満足す
る必要がある。
上述の如くアルミニウム合金フィン材の再結晶終了温度
、450℃における再結晶粒径を調整することは、その
フィン材の製造工程条件、特に冷間圧延条件および冷間
圧延工程における中間焼鈍条件を成分組成に応じて適切
に制御することにより達成できる。例えばAt?−Mn
−8i系あるいはAβ−〜l −8i−Zr系のフィン
材に関しては例えば既に本発明者等は特願昭58−14
2974号においてフィ:/材の単板あるいは芯材に皮
材を台せた合せ板に熱間圧延を虎し、その熱延上り板に
対して第1法論間圧延を施した後、完全再結晶温度(再
結晶終了側1より低くかつ200℃以上の温度で第1次
中間焼鈍を施し、さらに第2法論間圧几を施した後、再
結晶開始温度以上でかつ450℃以下の温度で第2次中
間焼鈍を旋し、さらに第3法論間圧延を施して最終厚み
とする方法を提案しているが、このような方法における
例えば最終冷延(第3法論間圧延)での圧下率を適切に
設定することによりI¥11述のよう(二モυすること
が可能となる。なお一般には再結晶粒を大きくづればF
4結結晶面も上昇するのが通常でら二・て、両者を独立
にr!1整づ゛ることは困難な場合が多く、したがって
両者の適切な粗合せが得られろように適切なFi造条件
を選定する必要がある。
この発明で対象とするアルミニウム合金フィン材の合金
組成は特に限定されるものではなく、例えば前記特願昭
58−142974号の場合と同様に1v1n o、s
 〜2.0%、3i0.1〜1%を含有しかつ必要に応
じてZr0.01〜0.2%を含有し、残部がAlおよ
び不可避的不純物よりなるAl−Mn−8i系の合金、
あるいはMn O05〜2.0%、Si0.1〜1%を
含有しかツln 0.2〜2.0%、3n 0.002
〜0.1%、I n 0.002〜0.1%のうちから
選ばれた1種以上を含有し、さらに必要に応じてZr0
.01〜0.2%を含有し、残部がAlおよび不可避的
不純物よりなる合金、さらにはその他のAj7−Mn系
合金、Al−M(1−3i系合金などに共通に適用する
ことができる。
なおこの発明において再結晶終了温度は、ロウ付けのた
めの昇温過程において完全に再結晶が終了する温度を意
味し、昇温のパターンによって若干は変化するが、標準
的にはフィン材を各種)8度に投入して3分間加熱した
場合の軟化曲線(潤度−硬さ)から求めることができる
実施例 以下にこの発明の実施例を比鮫例とともに記す。
実施例 1 、へ!−1,0%Mn −0,3’%St合金を1!し
その鋳塊を面削侵、そのまま熱間圧延して1軍さ3mm
の熱延板とした7次にこの熱延板に第1法論間圧延を施
した後、270℃で2時間の第1次中間焼鈍を施し、さ
らに圧下率30%で第2法論間圧延を施した後、370
℃で2時間の第2次中間焼鈍を施し、続いて15%、5
0%、65%、90%の異なる圧下率で第3次冷間圧延
を施し、最終板厚0.16 in+のフィン材としたつ
これら4種類の異なる圧下率で第3法論間圧延を施した
フィン材(8111〜N14)を450℃の炉内に10
分間投入した後の結晶粒径と、これら4種類のフィン材
を各種温度中に3分間投入して得た軟化曲線から求めた
再結晶終了温度とを、第1表に示す。
次にこれら4種丁のフィン材からそれぞれ暢20ffi
IIl、5さ140II!I11の試験片を採取し、そ
の試験  ダ片の長さ方向の一方の端部を固定し、他方
側を水平方向へ601Imの長さだけ突き出させた状態
で610℃×5分間の大気中で加熱して、耐垂下性試験
を行なった。この耐垂下性試験における垂下高さく垂下
i1)を調べた結果を第1表中に併せて示す。
第1表に示すように、第3法論間圧延での圧下率(最終
圧下率)を50%、65%としたフィン材尚、1および
隠2は、いずれも再結晶終了温度および結晶粒径がこの
発明の範囲内のものであるが、これらは最終圧下率を1
0%、95%として再結晶終了温度もしくは結晶粒度が
この発明の範囲を外れたフィン材N13、Nα4と比較
して格段に垂下量が小さく、耐高温変形性能が優れてい
ることがわかる。
実施例 2 実施例1で用いたものと同じ鋳塊を面削後、これを芯材
としかつJIS  BA  40040つ合金を皮材と
して、皮材が芯材の両面に位置しかつ皮材厚みが各面そ
れぞれ10%となるように合せ、熱間圧延して3.0l
lIIl厚の合せ板を得た。次いで実施例1と同じ条件
で第1法論間圧延→第1次中間焼鈍→第2次冷間圧延→
第2次中間焼鈍→第3次冷間圧延(最柊冷閂圧延)を施
し、最終圧下率が異なる4種類のブレージングシート(
0,16mIQJl)を得た。これらの7レージングシ
ー1〜についで実施例1と同様に測定した再結晶終了温
度および450℃における結晶粒径(いずれも芯材につ
いてのもの)を第2表に示す。
次にこれらのプレージンクシートから実施例1の場合と
同じ寸法の試験片を採取し、真空i!5×10’Tor
rで610℃×3分間の加熱を行なって耐垂下性試験を
実施した。この耐垂下性試験による垂下量を第2表中に
併せて示す。
第2表に示すように再結晶終了’JAYおよび450℃
における結晶粒径のいずれもかこの発明の範囲を満足し
ているブレージングシート(’Ha、 5、m6)は、
再結晶終了温度と450℃における結晶粒径のうちいず
れかがこの発明の範囲を外れたブレージングシート(N
o、 7 、No、8 )と比較して格段に垂下mが小
さく、高温変形性能が優れていることがわかる。
第1表 N2表 発明の効果 以上の実施例からも明らかなようにこの発明の熱交換器
用アルミニウム合金フィン材は、ブレージングシートの
芯材あるいはベアー材として、耐高温変形性能が優れ、
荷にロウ付は温度まで昇温する過程での耐高温変形性能
が確実かつ充分に確保されており、したがって熱交換器
の組立てのだめのロウ付は加熱時にフィン・材が変形す
るおそれが極めて少なく、そのため熱交換器製造におけ
る歩留りを従来よりも格段に向上させ得るとともに、フ
ィン材として従来よりも一層薄質なものを使用してコス
トダウンおよび熱交換器の軽量化を図ることが可能とな
る。
出願人  スカイアルミニウム株式会社代理人  弁理
士 豊 1)武 久 (ほか1名)     1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ベアー材もしくはブレージングシートの芯材の形態で熱
    交換器用フィンに使用されるアルミニウム合金フィン材
    において、 再結晶終了温度が450℃以下であり、かつ450℃で
    の平均結晶粒径が400μm以上であることを特徴とす
    る熱交換器用アルミニウム合金フィン材。
JP22499084A 1984-10-25 1984-10-25 熱交換器用アルミニウム合金フイン材 Granted JPS61104042A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63195239A (ja) * 1987-02-10 1988-08-12 Furukawa Alum Co Ltd アルミニウム合金ブレ−ジングシ−ト
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