JPS641544B2

JPS641544B2 -

Info

Publication number: JPS641544B2
Application number: JP21406986A
Authority: JP
Inventors: Takenobu Doko; Shigenori Asami; Kazunori Ishikawa; Eiji Itaya
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1986-09-12
Filing date: 1986-09-12
Publication date: 1989-01-11
Also published as: JPS6372857A

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、非腐食性フラ
ツクスブレージングおよびキヤリアガスブレージ
ングに適したフイ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、押出多穴チユーブとコルゲートフインから
構成されている。一般にこのような押出多穴チユーブにはJIS
A1050〔99.5wt％以上のAl（以下wt％を単に％と
略記する）〕やA3003（Al−0.15％Cu−1.1％Mn）
合金が用いられ、コルゲートフインにはA3003あ
るいはA3203（Al−1.1％Mn）を芯材とし、これ
の両面に皮材としてAl―Si系合金、例えばA4343
（Al−7.5％Si）やA4004（Al−10％Si−1.5％Mg）
がクラツドされた、いわゆるブレージングシート
が用いられている。これらのブレージングシートを用いる熱交換器
の製造は、一般に、押出多穴チユーブとブレージ
ングシートを590〜620℃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フラツ
クスブレージング法あるいはキヤリアガスブレー
ジング法に用いるブレージングシートの場合、コ
ルゲートフインの芯材、例えばA3003合金（ある
いは皮材にも）にZnを添加し、犠牲陽極フイン
の効果を与え押出チユ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つの方向として行なわれている
が、このような規制を行な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、キヤリヤーガスブレージング法では、皮
材の拡散が大きいと芯材中のZnが蒸発し、フイ
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イ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ツドしたフイン材の製造
方法が最近提案されている（特開昭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。しかしブレージ
ングシートの耐高温座屈性は、フイン材の薄肉化
が進むにつれて近年さらに要求水準が厳しくなつ
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。また非腐食性フラツクスブレージング法あるい
はキヤ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を添加した従来のブレージ
ングシートは耐高温座屈性が低く、フイン材の薄
肉化の要求を満足できなかつた。したがつて本発明の目的は、薄肉化しても耐高
温座屈性が高く、押出多穴チユーブに対してすぐ
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、非腐食性フラツ
クスブレージング法およびキヤリヤーガスブレー
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
ウム薄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、Al―Si系あるいはAl
―Si―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
るいは冷間圧延をおこなつた後に焼鈍をおこなう
が、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
検討を行つた。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。本発明はこの知見に基づきな
されるに至つたものである。すなわち、本発明はMn0.6〜2.0％、Fe0.31〜
0.80％、Si0.05〜0.6％、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Al―Si系または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および
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、ある中間
焼鈍から次の中間焼鈍までの間に圧延率が40％以
上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１〜50％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
元素およ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、Al―Mn―Ｆまたは
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、フイ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Mnと
の共存によつてAl―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が、従来0.3％
を越えると晶出物の量が増え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。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Fe量が0.30％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
共存によつてAl―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
性を向上させるが、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
晶粒が微細化し耐高温座屈性を悪化させる。 Znの添加量を0.5〜2.0％とする。Znはフイン材
の電位を卑にし、犠牲陽極効果でチユーブ等の作
動流体通路の孔食を防ぐ作用があるが、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
の組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系またはAl―Si―Mg系ろう材の具体例として
はA4343（Al−7.4％Si）、A4045（Al−10％Si）
等、これにZnを１％程度添加した合金および
A4004（Al−10％Si−1.5％Mg）、A4104（Al−10
％Si−1.5％Mg−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つても
よいし、行わなくてもよい。均質化処理を行う場
合は皮材を皮覆する前の芯材に行つてもよいし、
被覆後の合わせ材に行つてもよい。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580℃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
限を580℃とする。なお、皮材を被覆した後、均
質化処理をを行う場合は、皮材の融点（Al―Si
系では577℃、Al―Si―Mg系では555℃）以下の
温度でなければならない。次に上記合わせ材を圧延および熱処理して薄板
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、熱間圧延をおこなうが、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
後に均質化処理をおこなう場合は、この均質化処
理後、直ちに熱間圧延をおこなつてもよい。熱間圧延終了後は、直ちに、あるいは冷間圧延
をおこなつた後に中間焼鈍を行うが、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。中間焼鈍の温度および時間に
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℃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
および焼鈍を行う。すなわち、ある中間焼鈍から
次の中間焼鈍までの圧延率が40％以上となるよう
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10〜50％
となるように冷間圧延を行う。これら中間焼鈍およ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イン材の高温座屈
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、したがつて、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（サブバウンダリーを消す）、しかも、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
出させることによつて固溶Mn，Si，Fe量を減ら
すことが有効であることが判明した。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、少なくとも回の
中間焼鈍が必要である。さらに、中間焼鈍から次の中間焼鈍までの冷間
圧延率が40％未満ではFeの析出が不十分になり、
ブレージングでの高温加熱の際にFeがMnととも
に析出し、サブバウンダリーが残りやすくなる。
中間焼鈍から次の中間焼鈍までの間に少なくとも
１回は冷間圧延率を40％以上とする冷間圧延を行
う必要がある。なお、圧延率は大きい程耐高温座
屈性を向上させ、60％以上で冷間圧延を行つた場
合極めて優れた耐高温座屈性を有する材料が得ら
れる。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
が残存し、耐高温座屈性が悪化する。逆に、最終
冷間圧延率が50％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とともに、フイン材
としての成形性が悪化する。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
屈性を向上させたブレージング用アルミニウム薄
板を製造することができ、よりフイン材の薄肉化
が可能となる。また、本発明方法によれば犠牲陽
極効果にすぐれ、非腐食性フラツクスブレージン
グおよびキヤ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。したがつて本発明方法によればコルゲートフイ
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〜Ｅの組成の鋳塊（厚さ304mm、
幅700mm、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（Al−7.5％
Si）相当の皮材を両面に被覆（片面につき12％）
した。次いで第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
金組成および／または処理方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
温座屈性およ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、
610℃、10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15mm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。したがつて垂下量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0.8
mm、幅20mm、長さ100mmのA3003板３２を非腐食
性フラツクスブレージング法でろう付けした。この試片を塩水噴霧（JISZ2371に準じる）
4000hrのテストを行いA3003板３２に生じた孔食
を調べた。

【表】

【表】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および／または比較製造工程
によるものは垂下量が何れも15mmより大であり、
耐高温座屈性が劣り、また耐孔食性は認められる
が、成型性が不可のものも含まれる。

【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……チユーブ材薄
板。

Claims

【特許請求の範囲】

１ Mn0.6〜2.0％、Fe0.31〜0.80％、Si0.05〜0.6
％、Zn0.5〜2.0％（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系または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および冷間圧
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、ある中間焼鈍か
ら次の中間焼鈍までの間に圧延率が40％以上とな
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
〜50％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。