JPS63227753A - ブレ−ジング用アルミニウム薄板の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐高温座屈性に優れ、非腐食性ブラックスプ
レージング及びキャリアガスプレーランプに適したフィ
ン用アルミニウム薄板の製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、自動車クーラー用コンデンサー、エバポレーター
などのアルミニウム合金からなる熱交換器は、押出多穴
チューブとコルゲートフィンから構成されている。

一般にこのような押出多穴チューブにはＪＩＳＡ　１０
５０　（９９，５ｗｔ％以上のＡ４Ｑ、（以下ｗｔ％を
単に％と略記する））やＡ３００３　（Ａｌ−０，１５
％Ｃｕ　−ｔ、１％Ｍ　ｎ　）合金が用いられ、コルゲ
ートフィンにはＡ３００３あるいはＡ３２０３（Ａｌ−
１，１％Ｍ　ｎ　）を芯材とし、これの両面に皮材とし
てＡｎ−Ｓｉ系合金、例えばＡ４３４３（ＡｆＬ−７，
５％Ｓｉ）やＡ４００４　（Ａｌ−１０％Ｓｉ−１，５
％Ｍｇ）がクラッドされた、いわゆるプレージングシー
トが用いられている。

これらのプレージングシートを用いる熱交換器の製造は
、一般に、押出多穴チューブとプレージングシートを５
９０〜６２０℃に数分加熱して接合する方法いわゆるブ
レージング法により行われる。

ところでブレージング法の中で非腐食性ブラックスプレ
ージング法あるいはキャリヤーガスブレージング法に用
いるプレージングシートの場合、コルゲートフィンの芯
材、例えばＡ３００３合金（あるいは皮材にも）にＺｎ
を添加し、犠牲陽極フィンの効果を与え押出チューブ材
を防食する必要がある。しかしＺｎを添加すると犠牲陽
極効果は向上するものの耐高温座屈性が低下する。

耐座屈性の向上の為に、Ｆｅ、Ｓｉ量を規制することが
今日、１つの方向として行われているが、このような規
制を行うと使用可能な地金が制限され、原料コストが高
価になる。

また、キャリヤーガスブレーシング法では、皮材の拡散
が大きいと芯材中のＺｎか蒸発し、フィンの残留Ｚｎ量
が少なくなり犠牲陽極効果が十分期待できなくなること
がある。

一方、ブレージング法によるアルミニウム合金製熱交換
器製造用フィン材の製造方法として、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｒ
等を所定量含有するアルミニウム合金の芯材に皮材をク
ラッドしたフィン材の製造方法が最近提案されている（
４′８開昭６０−２１５７２９号公報）。

（発明が解決しようとする問題点） 上記特開昭６０−２１５７２９号公報に開示の方法は耐
座屈性の向上をＺｒを含有させることと、焼鈍１回を所
定冷間圧延の中間処理として行うということなどで達成
しようとしている。しかしプレージングシートの耐高温
座屈性は、フィン材の薄肉化が進むにつれて近年さらに
要求水準が厳しくなってきており、このような方法では
その要求を満足できない。

また非腐食性フラックスブレージング法あるいはキャリ
ヤーガスブレージング法においては、前記のように芯材
にＺｎを添加した従来のプレージングシートは耐高温座
屈性が低く、フィン材の薄肉化の要求を満足できなかっ
た。

したがって本発明の目的は、薄肉化しても耐高温座屈性
が高く、押出多穴チューブに対してすぐれた犠牲陽極効
果を示すブレージング用アルミニウム薄板の製造方法を
提供することである。

さらに本発明の目的は、特に、非腐食性フラックスブレ
ージング法及びキャリヤーガスブレージング法に対して
好適なブレージング用アルミニウム薄板の製造方法を提
供することである。

さらに、本発明の目的はＦｅを多く含んだアルミニウム
合金を用いることにより安価なアルミニウム隨板材料を
提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは上記問題点を解決するため種々検討を重ね
た結果、Ｍｎ、Ｚｎを所定量含有したアルミニウム合金
を芯材とし、Ａｎ−Ｓｉ系あるいはＡｌ−５１−Ｍｇ系
ろう材を皮材として被覆した合わせ材を加工する場合、
熱間圧延終了後、直ちに、あるいは冷間圧延を行った後
に焼鈍を行うが、耐高温座屈性な向上させるためには、
少なくとも２回の中間焼鈍が必要であること、さらに、
それらの焼鈍のうち最終２回の中間焼鈍については冷間
圧延率も重要であることを知見し、詳細な検討を行った
。その結果、冷間圧延、焼鈍工程に関して圧延率をある
条件で制御することが必要なことを見い出した０本発明
はこの知見に基づきなされるに至ったものである。

すなわち、本発明はＭｎ　Ｏ，６〜２．０％、Ｆｅ００
３１　〜０．８０％、　Ｓｉｎ、０５　〜０．６　　％
、　Ｚｎ０．５〜２．０％を含有し残部Ａｌと不可避不
純物からなる組成の芯材アルミニウム合金の両面にＡｆ
Ｌ−Ｓｉ系又はＡｌ−５１−Ｍｇ系ろう材を皮材として
被覆した合わせ材を加熱処理もしくは均質化処理した後
熱間圧延加工及び冷間圧延加工するに当り、熱間圧延加
工以降の工程で少なくとも２回の中間焼鈍を行い、最後
から１回前の中間焼鈍から最後の中間焼鈍までの間に圧
延率が５％以上４０％未満となる冷間圧延加工を少なく
とも１回行い、かつ最後の中間焼鈍から最終板厚となる
までの圧延率か１０〜３０％となる冷間圧延を行うこと
を特徴とするブレージング用アルミニウム薄板の製造方
法を提供するものである。

以下本発明方法を詳細に説明する。

本発明において芯材のアルミニウム合金の添加元素及び
その添加量を前記の如く限定した理由は次の通りである
。

Ｍｎは添加量を０．６〜２．０％とする。Ｍｎは合金の
強度を向上させるとともに、Ａｌ１−Ｍｎ　−Ｆｅ系又
はＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系の微細な析出物を生じ、再結晶を
粗大化させ、ブレージングでの高温加熱の際の耐高温座
屈性を向上させるが０．６％未満ではその効果が小さく
、２．０％を越えて添加した場合は巨大晶出物が生じや
すく、フィン材としての成形性が悪くなる。

Ｆｅの添加量を０．３１〜０．８０％とする。ＦｅはＭ
ｎとの共存によってＡｕ−Ｍｎ−Ｆｅ系の析出物を生じ
、再結晶粒を粗大化させブレージングでの高温加熱の際
の耐高温座屈性を向上させるか、従来０．３％を越える
と晶出物の量が増え品出相は再結晶の核サイトとして働
くため、再結晶が微細化し、逆に耐高温座屈性を悪化す
るといわれてきた。しかし、材料コストを下げるために
は０．３％を越えたＦｅ量を含有する合金の使用は重要
な技術課題である０本発明者らは種々検討を重ね、その
結果、本発明方法によればＦｅｉが０６３０％を越えて
も０．８０％までは耐高温座屈性が低下しないことを見
いだした。

Ｓｉの添加量を０．０５〜０．６％とする。ＳｉはＭｎ
との共存によってＡＪＩ−Ｍｎ−Ｓｉ系の微細な析出物
を生じ、ブレージングでの高温加熱の際の耐高温座屈性
な向上させるが、　０．０５％未満ではその効果が小さ
く、　０．６％を越えると逆に析出物の効果で再結晶粒
か微細化し耐高温座屈性な悪化させる。

Ｚｎの添加量を０．５〜２．０％とする。Ｚｎはフィン
材の電位を卑にし、犠牲陽極効果でチューブ等の作動流
体通路の孔食な防ぐ作用があるが、０．５％未満ではそ
の効果が小さく、　２．０％を越えると自己腐食が高く
なるとともにろう付性が低下する。

本発明において芯材のアルミニウム合金は上記の！ｌ成
を主要成分とするが、鋳造時の結晶粒微細化等のために
微量のＴｉ、Ｂ等を添加しても何らさしつかえない。

本発明において用いられる皮材としてのＡｌ−Ｓｉ系又
はＡｌ−Ｓｉ　−Ｍｇ系ろう材の具体例としてはＡ４３
４３　（Ａｌ−７，４％Ｓｉ）、Ａ４０４５（Ａｉ−１
０％Ｓｉ）等、これにＺｎを１％程度添加した合金及び
Ａ４００４　（Ａｌ−１０％Ｓｉ−１，５％Ｍｇ）、Ａ
４１０４　（Ａｌ−１０％Ｓｉ−１，５％Ｍｇニー０．
１％Ｂｉ）等がある。

本発明においては均質化処理はこれを行ってもよいし、
行わなくてもよい。均質化処理を行う場合は皮材を支環
する前の芯材に行ってもよいし、被覆後の合わせ材に行
ってもよい。均質化処理することなく芯材に皮材を被覆
しただけでも本発明においては十分要求特性を満足させ
ることができる。均質化処理を行う場合、処理温度が５
８０°Ｃを越えるとブレージング時の再結晶が微細化し
、耐高温座屈性が悪化するため、均質化処理温度の上限
は５８０　’Ｃが好ましい、なお、皮材を被覆した後、
均質化処理を行う場合は、皮材の融点（Ａｌ１−Ｓｉ系
では５７７℃、Ａｌ−５１−Ｍｇ系では５５５°Ｃ）以
下の温度てなければならない。

次に上記合わせ材を圧延及び熱処理して薄板にするまで
の工程について順次説明する。

先ず合わせ材を皮材の融点以下の温度に加熱し、熱間圧
延を行うが、この条件については特に規定する必要はな
い。また、皮材を被覆した後に均質化処理を行う場合は
、この均質化処理後、直ちに熱間圧延を行ってもよい。

熱間圧延終了後は、直ちに、あるいは冷間圧延を行った
後に中間焼鈍を行うか、耐高温座屈性を向上させるため
には、少なくとも２回の中間焼鈍が必要である。中間焼
鈍の温度及び時間について特に制限はないが、本発明に
使用される芯材合金はＦｅ含有量が多いので、そのよう
な場合に通常用いられる３００〜４５０°Ｃで０．５〜
６時間の条件が好ましい。

さらに、上記焼鈍に関連して冷間圧延率も重要な意義を
有しているので、以下の条件で冷間圧延及び焼鈍を行う
、すなわち、最後から１回前の中間焼鈍から最後の中間
焼鈍までの間に圧延率が５％以上４０％未満となるよう
な冷間圧延加工を少なくとも１回行い、かつ最終の中間
焼鈍から最終板厚までの圧延率が１０〜３０％となるよ
うに冷間圧延を行う。

これら中間焼鈍及び冷間圧延について条件を限定したの
は下記の理由による。

一般に、アルミニウム合金フィン材の高温座屈の原因と
しては、溶融した皮材が芯材の粒界あるいは、サブバウ
ンダリーを経路として拡散することが考えられ、したが
って、拡散を防ぐためにはブレージングの高温加熱の際
、すみやかに再結晶しくサブバウンダリーを消す）、シ
かも、再結晶粒が粗大である（粒界の面積を小にする）
ことが必要である。

本発明者らの研究によればブレージングの高温加熱時に
、再結晶が遅れる最大の原因は、加熱昇温時に、Ｍｎ、
Ｓｉ、Ｆｅ等の固溶元素が析出し、再結晶と競合するこ
とであり、それを防ぐためには、熱間圧延終了後に冷間
圧延、中間焼鈍をくり返し、析出物をあらかじめ十分マ
トリクス中に析出させることによって固溶Ｍｎ、Ｓｉ、
Ｆｅ量を減らすことが有効であることか判明した。高温
加熱以前に存在するこれらの微細析出物は、再結晶をや
や遅らせるが通常は、問題となることはなく、むしろ、
粒度を粗大化する働きがあり、耐高温座屈性を向上させ
る。このような効果を得るには、中間焼鈍は２回未満で
は不十分で、少なくとも２回の中間焼鈍か必要である。

さらに、最後から１回前の中間焼鈍から最後の中間焼鈍
までの冷間圧延率が５％未満では最後の中間焼鈍で完全
に再結晶せずにサブバウンダリーが残存する。このよう
に残存したサブバウンダリーには高温加熱の際に固溶元
素か非常に析出しやすいため、すなわち析出と再結晶と
が競合しやすいため、高温加熱の際にサブバウンダリー
が残りやすくなる。最後から１回前の中間焼鈍から最後
の中間焼鈍までの間に少なくとも１回は冷間圧延率を５
％以上４０％未満とする冷間圧延を行う必要がある。

また、最終の中間焼鈍から最終板厚となるまでの冷間圧
延率が１０％未満では加工度が小さく、ブレージング時
の再結晶が遅れ、サブバウンダリーか残存し、耐高温座
屈性が悪化する。逆に。

最終冷間圧延率が３０％を越えると再結晶粒度が微細化
し、耐高温座屈性が悪化する。

本発明方法により得られるブレージング用アルミニウム
薄板の最終板厚は特に制限はないが通常０．１０〜０．
２０ｍｍである。

（発明の効果） 本発明方法によれば、従来より一段と耐高温座屈性な向
上させたブレージング用アルミニウム薄板を製造するこ
とかでき、よりフィン材の薄肉化か可能となる。また、
本発明方法によれば犠牲陽極効果にすぐれ、非腐食性フ
ラックスブレーシング及びキャリアーガスブレージング
に適するブレージング用アルミニウム薄板を製造するこ
とができる。

したがって本発明方法によればコルゲートフィンの一層
の薄肉化が可能であり、熱交換器の軽量化、コストダウ
ンが可能となる。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づき以下詳細に説明する。

実施例 第１表に示すＡ−Ｈの組成の合金鋳塊（厚さ３０４ｍｍ
、輻７００　ｍｍ、長さ１６００ｍｍ）を均質化処理（
一部は未処理）した後、表面を面削し、Ａ４３４３　（
Ａ文−７，５％Ｓｉ）相鳥の皮材を両面に被ｍ（片面に
つき１２％）した。次いて第２表に示す条件で再加熱、
熱間圧延、冷間圧延、焼鈍の各処理をそれぞれ行い、最
終厚さ０．１６ｍｍのブレージング用アルミニウム薄板
を作製した。これらの薄板のうち本発明方法によるもの
を実施例試料とし、本発明方法と異なる合金組成及び／
又は処理工法によるものを比較例試料とした。

これらの供試材について下記の方法により耐高温座屈性
及び耐食性を試験した。その結果を第３表に示す。

（ａ）耐高温座屈性試験 各供試材から幅２２ｍｍ長さ６０ｍｍの試料薄板２１を
作成し、これを第１図（イ）（ロ）のように台２２上に
固定具２３を用いて長さ５０ｍｍの片持ちで保持し、６
１０″ｃ、ｉｏ分間大気中で加熱する。第１図（ハ）に
示す加熱後の垂下量の大小で耐高温座屈性を評価する。

この評価法において、垂下量が１５ｍｒｎ以下であれば
実際のコンデンサーを組みたて、ブレージングをした際
に問題がないことを確認した。

したがって垂下量１５ｍｍ以下を合格と判定する。

（ｂ）耐孔食性試験 第２図に示すように供試材から作成した試料薄板３１を
コルゲート加工した後、両側に厚さ０．８ｍｍ、幅２０
　ｍ　ｍ、長さ１００ｍｍのＡ３００３板３２を非腐食
性フラックスブレーシング法でろう付した。

この試片を塩水噴ｉ　（Ｊ　Ｉ　５Ｚ２３７１に準じる
）４０００時間のテストを行いＡ３００３板３２に生じ
た孔食な調べた。

第３表から明らかなように、本発明方法によれば垂下量
は何れも１５ｍｍ以下で、耐高温座屈性は優れている。

また、ろう付した場合の孔食も０．２ｍｍ以下で貫通孔
なく、耐孔食性も優れている。これに対し比較配合組成
及び／又は比較処理工程によるものは耐孔食性は認めら
れるが垂下量か何れも１５ｍｍより大であり、耐高温座
屈性が劣る。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）、（ハ）は耐座屈性の試験方法の
説明図、第２図は耐孔食性試験の説明図である。 符号の説明 ２１．３１・・・試料薄板、２２・・・台、２３・・・
　固定具、３２−・・チューブ材薄板第１図 第　　２　　図 ｍｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　Ｍｎ　０．６〜２．０％、Ｆｅ　０．３１〜０．８０
   ％、Ｓｉ　０．０５〜０．６％、Ｚｎ　０．５〜２．０
   ％（以上ｗｔ％）を含有し残部Ａｌと不可避不純物から
   なる組成の芯材アルミニウム合金の両面にＡｌ−Ｓｉ系
   又はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材を皮材として被覆した合
   わせ材を加熱処理もしくは均質化処理した後熱間圧延加
   工及び冷間圧延加工するに当り、熱間圧延加工以降の工
   程で少なくとも２回の中間焼鈍を行い、最後から１回前
   の中間焼鈍から最後の中間焼鈍までの間に圧延率が５％
   以上４０％未満となる冷間圧延加工を少なくとも１回行
   い、かつ最後の中間焼鈍から最終板厚となるまでの圧延
   率が１０〜３０％となる冷間圧延を行うことを特徴とす
   るブレージング用アルミニウム薄板の製造方法。