JPS62211360A - 耐食性に優れた熱交換器用Ａｌ合金管材の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は、ろう付によって組み立てられる熱交換器の管
材またはヘッダー材（以下単に管材と総称する）として
用いられる、ｉｔ食性に優れたＡ１合金管材の製造方法
に関するものである。

〔従来技術〕

従来、たとえば自動車などのラジェーターや空調機器な
どには、Ａ１合金製の熱交換器が広く使用されている。

それらの熱交換器の管は、たとえばラジェーターの場合
には、内側表面は作動流体であるクーラントと接すると
ともに、外１１表面は路面に撒かれる融雪剤や、海岸地
帯等で塩分を多量に含む雰囲気などの厳しい腐食環境下
で使用されることがあるため、内外両面とも優れた耐食
性が要求されている。

通常、このＡｌ合金製熱交換器用管材としては、Ｍｎ：
１．０−１．５％、Ｃｕ：０．０５−０．２０％を含有
し、残りがＡＩと不可避不純物からなる組成（以上重量
％、以下化学成分に関する％は重量％を示す）を有する
Ａ１合金（ＪＩＳ　　Ａ３００３合金）を芯材とし、こ
の芯材の内側にＺｎ：０．８〜１．３％を含有し、残り
がＡ１と不可避不純物からなる組成を有する合金（ＪＩ
Ｓ　　Ａ７０７２合金）を熱間圧延および冷間圧延して
２層のクラッド薄板に仕上げたものが使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記の管材においては、皮材の犠牲陽極効果に
よって管の内面の耐食性は改善されるものの管の外面の
耐食性が不十分であるとともに、皮材の腐食が速すぎる
ため長期にわたって防食効果を維持することができない
などの問題点があり、いまだ管の内外両面とともに耐食
性に優れた管材が実現していないのが現状である。

〔問題点を解決するための手段〕

以上のような観点から、本発明者等は、内外両面ともに
耐食性に優れた熱交換器用Ａｌ合金管材の製造方法を開
発すべく種々研究を行った結果、Ｍｎ：０．２〜２．０
％を必須成分とし、この他に任意添加成分としてＣｕ：
０，０５〜０．４％お２１Ｍｇ：０，０５−０．６％の
１種または２種と、Ｚｒ：０．０３−０．２％およびＣ
ｒ：０，０３−０．３％の１種または２種を含有し、残
りがＡ１と不可避不純物で、かつ不可避不純物の）ちＦ
ｅを０．３％以下とした組成を有する合金を熱間圧延お
よび冷間圧延して薄板に仕上げた後、２００〜４００℃
の温度で部分焼鈍をして管材とすると、前記従来の管材
に比較して、より優れた耐食性を有することを見出だし
た。

また前記本発明合金を芯材とし、この芯材の内側にＭｇ
：０，１−２．０％、Ｚｎ：０．１５−４．０％を含有
し、残りがＡ１と不可避不純物からなる組成を有する合
金を皮材として、熱間圧延および冷間圧延して２層のク
ラッド薄板に仕上げたものも、さらに前記芯材の内側に
前記皮材を合わせ、芯材の外側にＡｌ−８層系合４を土
たはＡＩ　　５１−Ｍ１ｉ重合金をろう材として合わせ
、熱間圧延および冷間圧延して３層のクラッド薄板に仕
上げたものも、その後にそれぞれ２００〜４００℃の温
度で部分焼鈍をして管材とすると、前記同様、従来の管
材に比較しで優れた耐食性を有することを見出だした。

つぎに、本発明Ａ１合金管材のｓｔ遣方法について、そ
の合金の成分範囲と、９１造工程として熱間圧延および
冷間圧延の後に追加した部分焼鈍の条件を上記に定めた
理由を下記に説明するゆＡ１合金の化学成分範囲 く芯材〉 ＡＩ材の腐食は通常は局部的に進行し孔食の形態をとる
が、その場合結晶粒が第１図に示したように等方的で微
細であると、結晶粒界を主体に容易に腐食が促進される
のに対し、結晶粒が第２図に示したように板の圧延方向
あるいはこれと直角の幅方向に扁平な多層の組織である
と、結晶粒界の部分が腐食環境と接する度合が減少し、
腐食が抑制されるのに加え、たとえ腐食されても薄く伸
びた結晶粒が一層ずつ失われるので、その進行速度は小
さく止どめられる。本発明の芯材を上記の化学成分範囲
に限定した根本の理由は、上記した扁平な多層の組織を
得るためである。

（ａ）　　Ｍｎ Ｍｎは合金の成形性およびろう付性を損なうことなく、
ろう付時の高温下での強度を高く維持する一方、ろう付
後の結晶粒を圧延方向に長く伸びた扁平な粗大粒にし、
さらに合金の孔食電位を向上させて孔食の発生を抑える
効果を有している。

その含有量が０．２％未満ではその効果が十分でなく、
２．０％を超えで含有しでももはやより以上の改善効果
が望めず、かえって加工性を阻害するようになるので、
含有量の範囲を０．２〜２．０％と定めた。

（ｂ）　　ＣｕおよびＭｔｒ ＣｕおよびＭｇはろう付後の室温での強度を向上させる
効果がある。それぞれ０．０５％未満ではその効果が十
分でなく、Ｃｕ：０．４％、Ｍｇ：０゜６％をそれぞれ
超えて含有するとろう付時にろうが当該合金へ侵入する
のを促進するようになり耐食性を阻害する上に、加工性
も阻害するようになるので、含有量の範囲をそれぞれＣ
ｕ：０．０５〜０．４％、Ｍｇ：０．０５〜０．６％と
定めた。

（ｃ）　　Ｚｒ ＺｒはＭｎ同様高温下での強度を高く維持する一方、ろ
う付後の結晶粒を圧延方向に長く伸びた扁平な粗大粒に
し、後述のＦｅの悪影響を軽減する効果を有している。

その含有量が０．０３％未満ではその効果が十分でなく
、０．２％を超えてももはやより以上の改善効果が望め
ず、加工性を阻害し、かつ合金をコスト高なものにする
ので、含有量の範囲を０．０３〜０．２％と定めた。

（ｄ）　　Ｃｒ Ｃｒはろう付後の結晶粒を圧延方向に長く延びた扁平な
粗大粒にする効果がある。その含有量が０．０３％未満
ではその効果が十分でなく、０．３％を超えて含有して
ももはやそれ以上の効果が望めないぽかりか、加工性を
阻害するので、含有量の範囲を０．０３〜０．３％と定
めた。

（ｅ）　　不可避不純物としてのＦｅ Ｆｅはろう付後の結晶粒を阻害するので、その上限を０
．３％とした。

く皮材〉 皮材は芯材に対して永続的に犠牲陽極効果を発揮させる
ために、管内面側にクラッドするものである。なお、皮
材の本発明Ａ１合金管材の全体の厚さに占める割合（ク
ラフト率）は３〜２０％、好ましくは５〜１５％とする
のがよい。

Ｄ）Ｍｇ Ｍｇは皮材の腐食を全面的な溶解の形態にして、後述の
Ｚｎの犠牲陽極効果を促進する効果がある。

その含有量が０．１％未満ではその効果が十分でなく、
２．０％を超えて含有してももはやそれ以上の改善効果
が望めないばがりが加工性を阻害するので、含有量を０
．１〜２．０％と定めた。

（ｇ）　　Ｚｎ Ｚｎは合金の孔食電位を下降させて、皮材を芯材に対し
て電気化学的により一層卑とすることにより、芯材に対
する犠牲陽極効果を促進する。その含有量が０．１５％
未満ではその効果が十分でなく、４．０％を超えて含有
しでももはや目立っでそれ以上の改善・効果が望めない
ばかりでなく、腐食生成物の増加による管内の目詰まり
、および加工性の阻害等の悪影響が顕著になるので、含
有量の範囲を０．１５〜４．０％と定めた。

くろう材〉 本発明Ａ１合金管材では、芯材の内側に皮材を構成させ
、さらに芯材の外側にＡｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−６
１−Ｍｇ系合金をろう材としてクラッドしプレージング
シートとすることもできる。これは上述の通り、芯材と
なる合金の結晶粒が扁平で層状の形態となっており、こ
れがろうの侵入を抑制するためである。

Ｂ、ＦｆＳ分焼鈍の条件 本発明Ａ１合金管材の製造方法は、熱間圧延および冷開
圧延の後に部分焼鈍をする工程を組み入れているが、こ
れは上記本発明の芯材合金に内在する、ろう付後の結晶
粒を上述のように扁平で多層の形態になろうとする特性
を引き出すためのものである。この温度が２００℃未満
では部分焼鈍の進行が緩慢で効果が十分でなく、一方４
００℃を超えるともはや完全に焼鈍されてろう付前に結
晶粒が微細となり、それをろう付しても耐食性に効果の
ある多層の形態の結晶粒を得難いので、部分焼鈍の温度
を２００〜４００℃と定めた。また、この温度は好まし
くは２２０〜３５０℃である。

なお、この部分焼鈍の前工程である冷間圧延の最終加工
率は約１５％以上であれば差し支えない。

〔実施例〕

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

通常の溶解鋳造法により、それぞれ第１表に示される成
分組成をもった本発明管材１〜１２、比較管材１〜３、
ろう材ａ、　ｂのＩｌ）塊とした。なお、これらの鋳塊
は表示を省略したが、いずれも不可避不純物としてＭｎ
：０．１％以下、Ｆｅ：０．４％以下、Ｃｕ：０，０３
％以下、Ｍｇ：０．０３％以下、Ｚｒ：０．０１％以下
、Ｃｒ：０．０１％以下、お上びＳｉ：０．３５％以下
を含有するものであった。

次に、まずこれらの鋳塊を均質化熱処理および面前の後
、芯材については熱間圧延で８１ａＩｆｉ厚の板とし、
皮材とろう材については熱間圧延で３１とした後冷間圧
延でそれぞれ０．９１ｍｍ厚の板とした。

続いて一部の上記芯材の単板を、冷間圧延中、所定の板
Ｊγの時３７０℃で中間焼鈍をし、再び冷間圧延を行い
０．４０ｍｍ厚の板に仕上げた。この仕上がり板のまま
のものを比較管材１とした。別に、続いてこの後、所定
の温度で部分焼鈍したものを本発明管材１〜７とした。

また他の一部について、上記８１厚の芯材と０゜９＋ｕ
ａ厚の皮材とを重ね、熱間圧延で２ｍｍ１’Ｊにクラッ
ドの後、冷間圧延中、所定の板厚の時３７０℃で中間焼
鈍をし、再び冷間圧延を行い０．４０１厚の板に仕上げ
た。この仕上がり板のままのものを比較管材２とした。

別に、続いてこの後、所定の温度で部分焼鈍したものを
本発明管材８〜１０とした。

さらに他の一部について、上記８ＩＩＩＩ厚の芯材の片
面に０．９１厚の皮材、芯材の他の片面に０゜９ＩＩＩ
Ｉ厚のろう材をそれぞれ重ね、熱間圧延で２１厚にクラ
ッドの後、冷間圧延中、所定の板厚の時３７０℃で中間
焼鈍し、再び冷間圧延を行い０゜４０ｍｍ厚の板に仕上
げた。この仕上がり板のままのものを比較管材３とした
。別に、続いてこの後、所定の温度で部分焼鈍したもの
を本発明管材１１．１２とした。

これらの０．４０ｍ−厚の試料を、真空度１．０×１０
″″’　Ｔ　ｏｒｒの真空ろう付中にて６００℃で５分
間焼成した後に、それぞれ管の内面となるべき表面（単
板試料については表裏の区別なし、クラツド板について
は皮材側の表面）および管の外面となるべ！１表面をマ
スキング剤にて覆い、７２０時間のＣＡＳＳ試験による
外ｇＡ裏表面耐食性評価および水道水＋ｌｐｐｍＣｕ２
液に４週間浸漬をする試験による内側表面の耐食性評価
を行い、その結果を第１表に示した。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、比較管材では内外表面にそ
れぞれ者しい孔食を発生しているのに対し、本発明管材
では内外表面ともに優れた耐食性を有しており、本発明
Ａ１合金管材の製造方法による管材が熱交換器の管材と
して好適のものであることが分かる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来管材（芯材）の結晶粒の縦断面岨總図、第
２図は本発明管材（芯材）の結晶粒の縦断面岨維図を示
す。 特許出願人　三菱アルミニウム株式会社手続書Ｕ正Ｉ杯
（自発） 昭和６２年６月ｌＯ日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）Ｍｎ：０．２〜２．０％を必須成分とし、この
   他に任意添加成分としてＣｕ：０．０５〜０．４％およ
   びＭｇ：０．０５〜０．６％の１種または２種と、Ｚｒ
   ：０．０３〜０．２％およびＣｒ：０．０３〜０．３％
   の１種または２種を含有し、残りがＡｌと不可避不純物
   で、かつ不可避不純物のうちＦｅを０．３％以下とした
   組成（以上重量％）を有する合金を、熱間圧延および冷
   間圧延して薄板に仕上げた後、２００〜４００℃の温度
   で部分焼鈍することをという特徴とする耐食性に優れた
   熱交換器用Ａｌ合金管材の製造方法。
2. 　（２）Ｍｎ：０．２〜２．０％を必須成分とし、この
   他に任意添加成分としてＣｕ：０．０５〜０．４％およ
   びＭｇ：０．０５〜０．６％の１種または２種と、Ｚｒ
   ：０．０３〜０．２％およびＣｒ：０．０３〜０．３％
   の１種または２種を含有し、残りがＡｌと不可避不純物
   で、かつ不可避不純物のうちＦｅを０．３％以下とした
   組成を有する合金を芯材とし、この芯材の内側にＭｇ：
   ０．１〜２．０％、Ｚｎ：０．１５〜４．０％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％
   ）を有する合金を皮材として、熱間圧延および冷間圧延
   して２層のクラッド薄板に仕上げた後、２００〜４００
   ℃の温度で部分焼鈍することを特徴とする耐食性に優れ
   た熱交換器用Ａｌ合金管材の製造方法。
3. 　（３）Ｍｎ：０．２〜２．０％を必須成分とし、この
   他に任意添加成分としてＣｕ：０．０５〜０．４％およ
   びＭｇ：０．０５〜０．６％の１種または２種と、Ｚｒ
   ：０．０３〜０．２％およびＣｒ：０．０３〜０．３％
   の１種または２種を含有し、残りがＡｌと不可避不純物
   で、かつ不可避不純物のうちＦｅを０．３％以下とした
   組成を有する合金を芯材とし、この芯材の内側にＭｇ：
   ０．１〜２．０％、Ｚｎ：０．１５〜４．０％を含有し
   、残りがＡ１と不可避不純物からなる組成（以上重量％
   ）を有する合金を皮材とし、さらに前記芯材の外側にＡ
   ｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金をろう材
   として、熱間圧延および冷間圧延して３層のクラッド薄
   板に仕上げた後、２００〜４００℃の温度で部分焼鈍す
   ることを特徴とする耐食性に優れた熱交換器用Ａｌ合金
   管材の製造方法。