JPS6136576B2

JPS6136576B2 -

Info

Publication number: JPS6136576B2
Application number: JP57195507A
Authority: JP
Inventors: Ken Toma; Masanao Iida; Isao Takeuchi
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1982-11-08
Publication date: 1986-08-19
Also published as: JPS5985838A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、すぐれた耐垂下性と犠牲陽極効果
を有し、これらの特性が要求されるAl合金製熱
交換器のフイン材として使用するのに適したAl
合金に関するものである。従来、一般に、例えば自動車のラジエータや、
空調機器などには、Al合金製熱交換器が広く使
用されている。この熱交換器は、例えばAl−Mn
系合金の薄板、あるいはAl−Mn系合金を芯材と
し、この芯材の両面にAl−Si系合金のろう材をク
ラツドしたものからなるブレージングシートのい
ずれかで構成されたフイン材を、同じく、Al−
Mn系合金を芯材とし、この芯材の表側片面にAl
−Si系合金のろう材をクラツドしたものからなる
ブレージングシート、あるいはAl−Mn系合金の
薄板のいずれかで構成された管材、または押出加
工により成形されたAl−Mn系合金の管材に、前
記フイン材および管材の少なくともいずれかに前
記ブレージングシートを使用した組合せで、真空
中、不活性ガス中、あるいはフラツクスを用いて
大気中で、ろう付けすることによつて製造されて
いる。したがつて、フイン材には、ろう付け時に
おけるろう材の溶融温度以上の高温加熱に対して
変形しない十分な耐垂下性をもつことが要求さ
れ、さらにろう付け後においては、管材に対して
満足する犠牲陽極効果を発揮することが要求され
るが、上記従来Al−Mn系合金のフイン材は、耐
垂下性および犠牲陽極効果の両特性を十分満足す
る程度に具備していないのが現状である。そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、Al合金製熱交換器のフイン材として使用す
るのに適したAl合金を開発すべく研究を行なつ
た結果、重量％で、Si：0.1〜0.9％、Zr：0.02〜
0.2％、In：0.01〜0.1％を含有し、さらに必要に
応じてZn：0.1〜1.5％、Sn：0.02〜0.07％、Mn：
0.1〜0.5％、Cr：0.05〜0.3％、Mg：0.1〜0.7
％、およびCu：0.05〜0.5％のうちの１種または
２種以上を含有し、残りがAlと不可避不純物か
らなる組成を有するAl合金は、これをAl合金製
熱交換器のフイン材として使用した場合に、ろう
付け時の高温加熱に対してすぐれた耐垂下性を示
すと共に、ろう付け後の熱交換器における管材に
対してすぐれた犠牲陽極効果を発揮するという知
見を得たのである。この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に成分組成範囲を上記の通りに
限定した理由を説明する。 (a) Zr Zr成分には、Alと結合して、素地中に微細
均一に分散析出するAl−Zr化合物を形成し、
もつて合金の再結晶温度を著しく上昇させる作
用があり、これによつてろう付け加熱時に再結
晶粒が粗大化するようになつて、ろう付け時の
耐垂下性が著しく向上するようになるが、その
含有量が0.02％未満では所望の耐垂下性向上効
果が得られず、一方0.2％を越えて含有させて
〓〓〓〓
もより一層の耐垂下性向上効果は現われず、む
しろ溶解鋳造時に巨大晶が形成され易くなつて
加工性の劣化を招くようになることから、その
含有量を0.02〜0.2％と定めた。 (b) Si Si成分には、Al−Zr化合物の析出を促進し、
もつてZr成分による耐垂下性向上効果を十分に
発揮させる作用があるが、その含有量が0.1％
未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方0.9％を越えて含有させると、フイン材とし
て使用した場合、管材に比して電気化学的に貴
になつて、管材に対する犠牲陽極効果が損なわ
れるようになることから、その含有量を0.1〜
0.9％と定めた。 (c) In In成分には、素地に固溶して合金を電気化学
的に卑にし、もつてフイン材として使用した場
合、管材に対して十分な犠牲陽極効果を発揮す
るようにする作用があるが、その含有量が0.01
％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方0.1％を越えて含有させると、合金の軟化
点に低下傾向が現われるようになり、フイン材
としての耐垂下性が著しく劣化するようになる
ことから、その含有量を0.01〜0.1％と定め
た。 (d) ZnおよびSn これらの成分には、合金を電気化学的に卑に
し、もつてフイン材として使用した場合、十分
な犠牲陽極効果を発揮して管材をよく防食する
作用があるので、特により一層の犠牲陽極効果
が要求される場合に必要に応じて含有される
が、その含有量が、それぞれZn：0.1％未満お
よびSn：0.02％未満では前記作用に所望の改善
効果が得られず、一方Znにおいては、1.5％を
越えて含有させると、合金が電気化学的に卑に
なり過ぎてしまい、フイン材としての犠牲陽極
効果が促進され過ぎて、フイン材自体の腐食量
が増大するようになるばかりでなく、特に真空
ろう付けに際して、Znの蒸発量が多くなつて
炉汚染の原因となり、またSnにおいては、0.07
％を越えて含有させると、合金の軟化点が低下
して、フイン材としての耐垂下性が著しく劣化
し、さらにZnと同様にフイン自体の腐食量が
増大するようになることから、その含有量を、
それぞれZn：0.1〜1.5％、Sn：0.02〜0.07％と
定めた。 (e) MnおよびCr これらの成分には、それぞれAl−Mn−Si化
合物およびAl−Cr化合物を形成し、Zrと同様
に素地中に微細均一に析出して、合金の再結晶
温度を上昇させ、もつてフイン材として使用し
た場合に、ろう付け加熱時に再結晶粒の粗大化
を促進させて耐垂下性をより一段と向上させる
作用があるので、特により一層の耐垂下性がフ
イン材に要求される場合に必要に応じて含有さ
れるが、その含有量がそれぞれMn：0.1％未満
およびCr：0.05％未満では前記作用に所望の向
上効果が現われず、一方それぞれMn：0.5％お
よびCr：0.3％を越えて含有させると、合金が
電気化学的に貴になる傾向が現われ、フイン材
としての犠牲陽極効果が損なわれるようになる
ことから、その含有量をそれぞれMn：0.1〜
0.5％、Cr：0.05〜0.3％と定めた。 (f) MgおよびCu これらの成分には、フイン材として具備する
耐垂下性を損なうことなく、強度を向上させる
作用があるので、特にフイン材に強度が要求さ
れる場合に必要に応じて含有されるが、その含
有量がそれぞれMg：0.1％未満およびCu：0.05
％未満ではフイン材としての強度に所望の向上
効果が得られず、一方Mg：0.7％およびCu：
0.5％をそれぞれ越えて含有させると、合金の
軟化点の低下をもたらし、この結果フイン材と
しての耐垂下性が著しく劣化するようになり、
さらにCuにおいては、フイン材として、これ
を電気化学的に貴にして、管材に対する犠牲陽
極効果を劣化せしめるようになることから、そ
の含有量を、それぞれMg：0.1〜0.7％、Cu：
0.05〜0.5％と定めた。つぎに、この発明の熱交換器フイン材用Al合
金を実施例により具体的に説明する。実施例通常の溶解法により、それぞれ第１表に示され
る最終成分組成をもつたフイン材用本発明Al合
金１〜33、構成成分のうちのいずれかの成分を合
金成分として含有しない組成を有するフイン材用
比較Al合金１〜３、管状用Al合金、およびろう
材用Al合金を溶製し、鋳造して鋳塊となし、本
〓〓〓〓
発明Al合金以外の鋳塊には通常の条件で均質化
処理を施した。なお、第１表には表示を省略した
が、これらのAl合金鋳塊は、いずれも不可避不
純物として、Fe：0.4％以下、Cu：0.03％以下、
Mg：0.01％以下、Mn：0.01％以下、Cr：0.01％
以下、Zn：0.02％以下、およびZr：0.01％以下を
含有するものであつた。ついで、この結果得られた各種のAl合金鋳塊
について、フイン材用および管材用のAl合金鋳
塊には通常の条件で熱間圧延を施して８mmの板厚
を有する熱延板とし、一方ろう材用のAl合金鋳
塊には同じく通常の条件で熱間圧延を施して板
厚：５mmの熱延板とし、さらにこのろう材用熱延
板には通常の条件で冷間圧延を施して板厚：１mm
の冷延板とした。また、上記のフイン材用および
管材用のAl合金熱延板の一部には同じく通常の
条件で冷間圧延を施して、フイン材用のものはそ
れぞれ板厚：0.5mmおよび0.16mmを有する冷延板
とし、一方管材用のものは板厚：１mmを有する冷
延板とした。なお、前記フイン材用冷延板の圧延
に際しては、昇温速度：２℃/min、加熱温度：
370℃、保持時間：２時間の条件での中間焼鈍を
行ない、かつ最終冷間圧下率を30％とした。さらに、残りのフイン材用および管材用のAl
合金熱延板について、それぞれフイン材用のもの
には上下両面、管材用のものには片面に上記の板
厚：１mmを有するろう材用のAl合金冷延板を重
ね合せ、通常の条件による熱間圧延にてクラツド
して、いずれも板厚：３mmとした後、引続いて上
記の条件での中間焼鈍を行ないながら最終冷間圧
下率：30％の条件で冷間圧延を行ない、フイン材
用のものは、それぞれ板厚：0.5mmおよび0.16mm
を〓〓〓〓

【表】〓〓〓〓

【表】〓〓〓〓
有し、一方管材用のものは板厚：１mmを有するブ
レージングシートとした。ついで、このように調製した板厚：0.16mmを有
するフイン材用の冷延板およびブレージングシー
トについて、真空中で耐垂下性試験を行なつた。耐垂下性試験は、試片として幅：30mm×長さ：
140mmの寸法をもつたものを使用し、この試片の
長さ方向の一端から30mmに亘る部分を保持して、
これを水平にした状態で、約10^-4torrの真空中、
温度：620℃に加熱し、この温度に５分間保持し
た後の前記試片の他端における垂下高さを測定す
ることにより行なつた。この測定結果を第１表に
示した。第１表に示される結果から、フイン材用本発明
Al合金１〜33は、冷延板およびブレージングシ
ートのいずれの状態でも、すぐれた耐垂下性を示
し、ろう付け時に“へたり”や変形の発生がきわ
めて少なく、著しく良好なろう付けが可能である
ことを示している。これに対して、構成成分のう
ちのSiまたはZr成分を含有しないフイン材用比較
Al合金１、２においては、いずれも垂下高さが
大きく、十分満足するろう付け性を期待すること
ができないことが明らかである。また、上記耐垂下性試験に用いたものと同じ試
片を用い、１気圧の窒素ガス雰囲気中、温度：
620℃に保持した後の１規定食塩水中での孔食発
生電位（飽和カロメル基準）を測定し、犠牲陽極
効果を評価した。この測定結果も第１表に示し
た。第１表に示されるように、フイン材用本発明
Al合金１〜33は、いずれもInを含有しないフイン
材用比較Al合金３に比して電気化学的に卑であ
り、すぐれた犠牲陽極効果を発揮して、管材をよ
く防食することが明らかである。さらに、上記の板厚：0.5mmを有するフイン材
用のブレージングシートと板厚：１mmの管材用の
冷延板、並びに同じく板厚：0.5mmを有するフイ
ン材用の冷延板と板厚：１mmの管材用のブレージ
ングシートを、第１図に斜視図で示される状態
（図中、１が幅：40mm×長さ：50mmの寸法を有す
る管材用の冷延板およびブレージングシートであ
り、一方２が幅：30mm×長さ：50mmの寸法を有す
るフイン材用の冷延板およびブレージングシート
である）にそれぞれセツトし、10^-4torrの真空
中、温度：620℃に５分間保持してろう付けを行
なつた。ついで、この結果得られたろう付け試片を用
い、30日のCASS試験を行ない、試験後、管材用
の冷延板あるいはブレージングシートにおける孔
食数および最大孔食深さをそれぞれ測定した。こ
の結果も第１表に示した。第１表に示される結果から、フイン材用本発明
Al合金１〜33は、冷延板およびブレージングシ
ートのいずれの状態においても管材用の冷延板お
よびブレージングシートをよく防食し、十分満足
する犠牲陽極効果を発揮するのに対して、Inを含
有しないフイン材用比較Al合金３においては、
管材用の冷延板およびブレージングシートに著し
い孔食が見られ、局部腐食の被害が大きいことが
わかる。上述のように、この発明のAl合金は、すぐれ
た耐垂下性および犠牲陽極効果を合せもつので、
これらの特性が要求されるAl合金製熱交換器の
フイン材として使用した場合、その製造工程にお
けるろう付けに際しては、耐垂下性不足に原因す
る“へたり”や変形の発生がなく、良好なろう付
けを確実なものとし、また実用に際しては、十分
満足する犠牲陽極効果を発揮して、相手材たる管
材をよく防食し、もつて使用寿命の著しい延命化
を可能とするなど工業上有用な特性を有するので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はCASS試験用試片の斜視図である。図面において、１……管材用の冷延板またはブ
レージングシート、２……フイン材用の冷延板ま
たはブレージングシート。〓〓〓〓

Claims

【特許請求の範囲】１ Si：0.1〜0.9％、 Zr：0.02〜0.2％、 In：0.01〜0.1％、を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有することを特徴とする耐垂
下性および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フイ
ン材用Al合金。２ Si：0.1〜0.9％、 Zr：0.02〜0.2％、 In：0.01〜0.1％、を含有し、さらに、 Zn：0.1〜1.5％、 Sn：0.02〜0.07％、のうちの１種または２種を含有し、残りがAlと
不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有す
ることを特徴とする耐垂下性および犠牲陽極効果
にすぐれた熱交換器フイン材用Al合金。３ Si：0.1〜0.9％、 Zr：0.02〜0.2％、 In：0.01〜0.1％、を含有し、さらに、 Mn：0.1〜0.5％、 Cr：0.05〜0.3％、のうちの１種または２種を含有し、残りがAlと
不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有す
ることを特徴とする耐垂下性および犠牲陽極効果
にすぐれた熱交換器フイン材用Al合金。４ Si：0.1〜0.9％、 Zr：0.02〜0.2％、 In：0.01〜0.1％、を含有し、さらに、 Mg：0.1〜0.7％ Cu：0.05〜0.5％、のうちの１種または２種を含有し、残りがAlと
不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有す
ることを特徴とする耐垂下性および犠牲陽極効果
にすぐれた熱交換器フイン材用Al合金。５ Si：0.1〜0.9％、 Zr：0.02〜0.2％、 In：0.01〜0.1％、を含有し、さらに、 Zn：0.1〜1.5％、 Sn：0.02〜0.07％、のうちの１種または２種と、 Mn：0.1〜0.5％、 Cr：0.05〜0.3％、のうちの１種または２種とを含有し、残りがAl
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と不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有
することを特徴とする耐垂下性および犠牲陽極効
果にすぐれた熱交換器フイン材用Al合金。６ Si：0.1〜0.9％、 Zr：0.02〜0.2％、 In：0.01〜0.1％、を含有し、さらに、 Zn：0.1〜1.5％、 Sn：0.02〜0.07％、のうちの１種または２種と、 Mg：0.1〜0.7％、 Cu：0.05〜0.5％、のうちの１種または２種とを含有し、残りがAl
と不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有
することを特徴とする耐垂下性および犠牲陽極効
果にすぐれた熱交換器フイン材用Al合金。７ Si：0.1〜0.9％、 Zr：0.02〜0.2％、 In：0.01〜0.1％、を含有し、さらに、 Zn：0.1〜1.5％、 Sn：0.02〜0.07％、のうちの１種または２種と、 Mn：0.1〜0.5％、 Cr：0.05〜0.3％、のうちの１種または２種と、 Mg：0.1〜0.7％、 Cu：0.05〜0.5％、のうちの１種または２種とを含有し、残りがAl
と不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有
することを特徴とする耐垂下性および犠牲陽極効
果にすぐれた熱交換器フイン材用Al合金。