JPS63213646A - 犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器用高強度Al合金製複合薄肉フイン材 - Google Patents

犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器用高強度Al合金製複合薄肉フイン材

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JPS63213646A
JPS63213646A JP4419987A JP4419987A JPS63213646A JP S63213646 A JPS63213646 A JP S63213646A JP 4419987 A JP4419987 A JP 4419987A JP 4419987 A JP4419987 A JP 4419987A JP S63213646 A JPS63213646 A JP S63213646A
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当摩 建
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高橋 憲昭
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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、フィン材と管材とをろう付けすることによ
り熱交換器を製造するに際して、ろう付は時の加熱に対
してすぐれた耐垂下性な示す高温強度と、ろう付は後も
容易に変形しない室温強度を有し、かつろう付は後の管
材に対してすぐれた犠牲陽極効果を発揮する熱交換器用
M合金製複合薄肉フィン材に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に、M合金は軽くて熱伝導性にもすぐれ、かつ耐食
性も良好であることから、例えば自動車のラジェータな
どの熱交換器の製造に広く用いられている。
この熱交換器は、例えばAl1−Mn系合金を芯材とし
、この芯材の片面にM−Si系合金のろう材をクラッド
したものからなるプレージングシートで構成された管材
と、M−Mn系合金のフィン材とを組合せ、この組合せ
体を、真空中でフラックスなしでろう付けするか、不活
性ガスあるいは大気中でフラックスを用いてろう付けす
ることによって製造されている。
したがって、熱交換器用M合金製フィン材には。
ろう付は時におけるろう材の溶融温度以上の加熱に対し
て変形しない十分な耐垂下性、すなわち高温強度が要求
されることは勿論のこと、ろう付は後の熱交換器使用時
の風圧などに対して容易に変形、破断しないことに加え
て、管材に対して十分満足するすぐれた犠牲陽極効果を
発揮することが要求されるものであるう 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記のM−Mn系合金製フィン材においては、
これがM −Mn −Sn系合金製のものであれば、真
空中でのろう付は後でもすぐれた犠牲陽極効果を発揮す
るが、高温強度の劣るものであり、またMl −Mn 
−Zn系合金製のものは、不活性ガス雰囲気中、あるい
は大気中でろう付けを行なった場合には、ろう付は後も
すぐれた犠牲陽極効果を示すが、真空ろう付けを適用し
た場合は、Znは蒸気圧が高いために、ろう付は中にフ
ィン材中のZnが多く蒸発してしまい、特に厚さが0.
1 m 以下の薄肉フィン材では、ろう付は後のZn残
留量がほとんど零になってしまい、管材に対する犠牲陽
極効果を発揮しないばかりでな(、Znの蒸発による炉
の汚染などの問題があるものであり、さらに、上記のい
ずれのAll −Mn系合金製のものも、ろう付は後の
室温強度が比較的低く、熱交換器使用時にフィンの変形
や破断が起り易く、熱、交7換、性能低下の原因となっ
ている。
また、一方で熱交換器に対する軽量化およびコスト低減
の要求が強く、フィン材の薄肉化が急務になっているの
が現状である。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで1本発明者等は、上述のような観点から、単一材
にて高温および室耐強度と犠牲陽極効果を具備したフィ
ン材を製造することはきわめて困難であるとの認識に立
ち、これらの特性を具備したフィン材を複合材にて製造
すべく研究を行なった結果、熱交換器用M合金製フィン
材を、重量%で(以下%は重量%を示す)、 Mn : 0.6〜1.5%、  Si : 0.5〜
1.3 %、を含有し、さらに必要に応じて、 Zr : 0.01〜0.15 %、 Cr : 0.
01〜0.2%、V : 0.01〜0.2%、  M
g:01〜1%、のうちの1種または2種α上を含有し
、残りがAlと不可避不純物からなるM合金製芯材の両
面に、3n : 0.03〜0.15 %、 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M合金製皮材をクラッドした複合材で構成すると、
フィン材の厚さを6.1順以下の薄肉にしたとしても、
上記芯材によってすぐれた高温強度(耐垂下性)とろう
付は後の室温強度が確保され、かつ上記皮材はSnの含
有(=よって電気化学的に十分卑になることから、この
皮材によってすぐれた犠牲陽極効果が確保されるよう(
:な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っ
て、α下に芯材および皮材の成分組成を北記の通りに限
定した理由を説明する。
A、芯材 (at  MnおよびSi MnとSi成分は、Alと結合してM −Mn −S 
i系化合物を形成し、これが素地中に微細に分散析出す
ることから、高温および室温での変形抵抗が上がり、も
ってろう付は時の耐垂下性(高温強度)および室温強度
を向上させる作用をもつが、その含有量がMn:Q、5
%未満およびSi:0,5%未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方Mn:1.5%およびSi:1.
3%をそれぞれ越えて含有させてもより一層の向上効果
が得られないばかりでなく、溶解鋳造時に巨大晶を形成
して加工性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:o6〜1.5%、Si:0.5〜
1.3%と定めた。
fbl  Zr 、 Cr 、および■これらの成分に
は、Alと結合して化合物を形成し、これが素地中(二
微細に分散析出して芯材の再結晶温度を上昇させ、もっ
てろう付は加熱時に再結晶粒の粗大化をもたらし、これ
によって耐垂下性が向上するようになるので、特により
一層の耐垂下性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Zr : 0.01%
未満、Cr:0.01%未満、およびv:o、oi%未
満では所望の耐垂下性向上効果が得られず、一方その含
有量が、それぞれZr : 0.15%、Cr : 0
.2 ’!IQ、オヨびV:0.2%を越えると、溶解
鋳造時に巨大晶を形成し易くなって加工性が低下するよ
うになり、かつ耐垂下性により一層の向上効果も現われ
ないことから、その含有量を、それぞれZr : 0.
01〜0.15%、Cr : 0.01〜0.2%、お
よびV : 0.01〜0.2%と定めた。
(c)  Mg Mg成分には、素地に固溶して、電気化学的性質をほと
んど変えない状態で、室温強度を一段と向上させる作用
があるので、特に室温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0.1%未満では所望
の室温強度向上効果が得られず、一方その含有量が1%
を越えると、再結晶粒の粗大化が阻止され、この結果耐
垂下性の著しい低下を招くようになることから、その含
有量?0.1〜1%と定めた。
B、皮材の5n Sn成分(二は、皮材を電気化学的に卑にし、もってす
ぐれた犠牲陽極効果を付与せしめる作用があるが、その
含有量が0.03%未満では所望のすぐの含有量が0.
15%を越えてもより前記作用(:より一層の向上効果
が現われないばかりでなく、Sn成分は低融点金属であ
ることから、高温強度の低下を招くようになることから
、その含有量;&0.03〜0.15%と定めた。
〔実施例〕
つぎC二、この発明の複合薄肉フィン材を実施例により
具体的に説明する。
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
組成をもった本発明芯材用M合金a −mおよび本発明
皮材用M合金イ、aを溶製し、鋳造して鋳塊とした後、
通常の条件で均質化処理を施し、ついでこれらのM合金
鋳塊のうち、本発明芯材用M合金a−mについては、通
常の条件で熱間圧延を施して板厚:8關の熱延板とし、
さらに本発明皮材用M合金イ2口には、同様に通常の条
件で熱間圧延を施して板厚:5mmの熱延板とした後、
冷間圧延を施して板厚=11の冷延板とし、っぎl;こ
のようにして成形した板厚=8Hの本発明芯材用M合金
熱延板と、板厚:1rmの本発明皮材用M合金冷延板と
を第2表に示される組合せにおいて、前記熱延板の両面
に前記冷延板を重治合わせ、この重ね合せ体に通常の条
件で熱間圧延ヲ施してクラッドして板厚:3鴫とし、引
続いてこれに適宜中間焼鈍を加えながら玲間注延(最終
冷間加工率:30%)を施して板厚:0.08mの本発
明複合フィン材1〜26をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、同じく第1表に示される最終成分
組成をもった従来フィン材用M合金1゜2?溶製し、潟
造し、均質化処理した後、これに通常の条件で熱間圧延
を施して板厚:5+sの熱延板とし、引続いて適宜中間
焼鈍を加えなから冷間圧延(最終冷間加工率:30%)
を施すことによって板厚:0.08mmの従来単一フイ
ン材1,2を製造した。
なS1第1表に示される各種のM合金は、いずれも不可
避不純物として、Mn : 0.01%は下、Si二g
、3%ll下、Mg : 0.03% [下、cr:o
、01%!]下、Zr : 0.01% I’J、下、
CLI:0.02%眼下、Ti:0.03%吸下、およ
びFe:o、4%以下を含有するものであった二つぎに
、この結果得られた各種のフィン材(:ついて、高温強
度を評価する目的で耐垂下性試験、ろう付は後の室温強
度を評価する目的で加熱後引張試験、および犠牲陽極効
果を評価する目的で酸性海水噴霧試験をそれぞれ行なっ
た。
なお、耐垂下性試験は、幅:30博X長さ=14f)H
X厚さ:0.08mの寸法をもった試片を用い、この試
片の長さ方向の一端から30mの部分を水平保持した状
態で、約I Q−’ torrの真空中、温度=620
℃に5分間保持の条件で行ない、長さ:110+111
1の自由端の垂下高さを測定した。
また、この場合の耐垂下性試験後の試片を用い、犠牲陽
極効果を評価する目的で、1規定の食塩水中での孔食電
位(飽和カロメル電極基準)を測定した。
また、加熱後引張試験では、試片を、IQ  torr
の真空中、温度二620℃に5分間保持の条件で加熱し
た後の引張強さを測定した。
さらに、酸性海水噴霧試験は、第1図に斜視図で示され
るように、Mn:1,05%、Cu : 0.1 %を
含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有す
る厚さ: 0.36−の芯材の片面に、Si:9.5%
、Mg : 1.53%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厚さ:0.04mのろう材
をクラッドしてなる幅: 20 wm X長さ=50り
X厚さ:0.4mの管材用複合材1上に、コルゲート加
工した幅:20mX長さ=50醪の試片2を載置し、こ
の状態で真空中、温度:6zo′Ccs分間保持の条件
でろう付は処理を施し、この結果のろう付は後の組立て
体に対して30日間の酸性海水噴霧を行ない、試験後の
管材用複合材1における孔な発生数および最大孔食深さ
を測定することによって行なった。これらの結果を第2
表に示した。
〔発明の効果〕
第2表に示される結果から、本発明複合フィン材1〜2
6は、いずれも従来単一フイン材1,2に比して耐垂下
性(高温強度)およびろう付は後の室温強度にすぐれ、
かつすぐれた犠牲陽極効果を示すことが明らかである。
上述のように、この発明のM合金製複合薄肉フィン材は
、すぐれた耐垂下性(高温強度)ヲ有しているので、熱
交換器の製造1:際して適用されるろう付は処理におい
て”へたり”などの発生がなく、したがって良好なろう
付けを行なうことができるばかりでなく、ろう付は後も
高い室温強度を示し、さらにろう付けされる管材に対し
て電気化学的に十分環な特性を示すことから、管材に対
して十分な犠牲陽極効果を発揮し、かつ自体がすぐれた
耐食性を具備することと合よって、熱交換器の著しい延
命化を可能C:するなどの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図は酸性海水噴霧試験に用いられる組立て体の斜視
図であるう 1・・・管材用複合材、  2・・・試片。 出願人  三菱アルミニウム株式会社 −代理人   富   1)  和   夫第1図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) Mn:0.6〜1.5%、Si:0.5〜1.
    3%、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合金製芯材の両面に、 Sn:0.03〜0.15%、 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Al合金製皮材をクラツドしてなり
    、かつ0.1mm以下の厚さを有することを特徴とする
    犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器用高強度Al合金製複
    合薄肉フイン材。
  2. (2) Mn:0.6〜1.5%、Si:0.5〜1.
    3%、を含有し、さらに、 Zr:0.01〜0.15%、Cr:0.01〜0.2
    %、V:0.01〜0.2%、 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合金製芯材の両面
    に、 Sn:0.03〜0.15%、 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Al合金製皮材をクラツドしてなり
    、かつ0.1mm以下の厚さを有することを特徴とする
    犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器用高強度Al合金製複
    合薄肉フイン材。
  3. (3) Mn:0.6〜1.5%、Si:0.5〜1.
    3%、を含有し、さらに、 Mg:0.1〜1%、 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合金製芯材の両面に、 Sn:0.03〜0.15%、 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Al合金製皮材をクラツドしてなり
    、かつ0.1mm以下の厚さを有することを特徴とする
    犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器用高強度Al合金製複
    合薄肉フイン材。
  4. (4) Mn:0.6〜1.5%、Si:0.5〜1.
    3%、を含有し、 Zr:0.01〜0.15%、Cr:0.01〜0.2
    %、V:0.01〜0.2%、 のうちの1種または2種以上を含有し、さらに、Mg:
    0.1〜1%、 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合金製芯材の両面に、 Sn:0.03〜0.15%、 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Al合金製皮材をクラツドしてなり
    、かつ0.1mm以下の厚さを有することを特徴とする
    犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器用高強度Al合金製複
    合薄肉フイン材。
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