JP7521943B2 - 熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブ及びその製造方法に関する。

エバポレータ、コンデンサなどの自動車用アルミニウム合金製熱交換器において、流体の通路材として複数の仕切りによって区画された複数の中空部を有するアルミニウム合金押出多穴チューブが使用されている。近年、自動車の軽量化のために、自動車に搭載される熱交換器の軽量化が進行しており、熱交換器用アルミニウム合金材をさらに薄肉化することが要請されている。

薄肉化のためには素材の強度を向上させる必要がある。さらに自動車用熱交換器では各部材の接合のためにろう付を行っていることから、素材の強度だけでなくろう付後にも高い強度を有している必要がある。

一方で、アルミニウム合金製押出多穴チューブでは、押出比（押出コンテナの断面積／押出材の断面積） が数百～数千に達するため、単純にアルミニウム合金製押出多穴チューブの強度を向上させたのみでは、押出時の圧力が過度に上昇して材料製造の難易度が増し、生産性が大きく低下してしまう。このため、ろう付後の強度のみではなく同時に押出性も向上させた材料が求められている。

高強度アルミニウム合金材を得るためには、一般にＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇなどの合金元素の添加が有効である。ただし、Ｍｇについては、現在アルミニウム合金製熱交換器の組立てにおいて、ろう付法の主流となっているフッ化物系フラックスを用いる不活性ガス雰囲気ろう付を行う際、フッ化物系フラックスが材料中のＭｇと反応してフラックスの活性度が低くなってろう付性が低下してしまうため、積極的に添加することは好ましくない。さらに、Ｍｇは押出時の圧力を高めてしまうため、製造性が著しく低下する側面も有する。Ｃｕについては、熱交換器の作動環境によっては、材料中にＣｕが含有されていると粒界腐食感受性が大きくなる懸念がある。

上記理由から、押出多穴チューブにおいてはＳｉ、Ｆｅ、Ｍｎ添加により強度を高めることが試みられている。例えば、特許文献１には、Ｍｎ、Ｓｉを同時添加することにより押出チューブとしての強度を向上させる手法が開示されている。しかしながら、開示されている方法は成分の調整のみであり、具体的な製造方法については記載が不十分である。また、特許文献２には、均質化処理により添加されたＭｎの固溶・析出状態を制御する手法が開示されている。一方、該押出チューブの製造時に懸念される生産性の課題については記載がない。

特開２００６－３１６２９４号公報 特開２００８－１２１１０８号公報

上記添加元素のうち、Ｍｎ、Ｓｉは、高強度化を容易に達成しうる元素ではあるが、これらの元素一般的な手法で高濃度に添加した場合、アルミニウムの母相中に固溶したＭｎ、Ｓｉが熱間における変形抵抗を増加させ、押出性が極端に劣る。

これに対し、高温の均質化処理と低温の均質化処理を行うことにより母相中の溶質元素の固溶量を減少させ変形抵抗を低下させようとする試みが見られるが、押出性については十分確保されているとは言い難い。

また、Ｆｅは強度向上に一定の効果は有するものの、鋳造時に粗大なＡｌＦｅＭｎ系化合物を形成しやすく、これが押出工具の摩耗を早める原因となりうるため積極的な添加は好ましくない。

このように、高強度の押出多穴チューブを製造するためには、Ｍｎ、Ｓｉの添加により強度を向上させつつ、押出性をさらに向上させる必要があった。

従って、本発明の目的は、押出性に優れ且つろう付後に高い強度を有する熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブ及びその製造方法を提供することにある。

本発明者らは、Ｍｎ、Ｓｉを添加した押出多穴チューブ用合金において、押出性をさらに改良することを目的に検討を重ねた結果、Ｍｎ、Ｓｉの含有範囲及び両元素の含有比を規定し、更に、適切な均質化処理によって微細なＡｌＭｎＳｉ化合物を析出させることにより、押出前の固溶量を低減して押出性を向上させ、更に、その後ろう付加熱時に前記ＡｌＭｎＳｉ化合物を再度固溶させることでろう付後の強度を向上させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明（１）は、０．６０～１．８０質量％のＭｎと、０．００質量％を超え０．２０質量％未満のＳｉと、を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、Ｓｉ含有量に対するＭｎ含有量の比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１５．０以上であるアルミニウム合金からなり、
６００℃±１０℃、３分間の加熱試験における強度変化（加熱試験後のアルミニウム合金の引張強度（Ａ）－加熱試験前のアルミニウム合金の引張強度（Ｂ））が、－５ＭＰａ以上であること、
を特徴とする熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブを提供するものである。

また、本発明（２）は、更に、０．１０質量％以下（０．００質量％を含む。）のＴｉ及び０．０５質量以下（０．００質量％を含む。）のＣｕのうちの１種又は２種を含有することを特徴とする（１）の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブを提供するものである。

また、本発明（３）は、前記加熱試験における強度変化が、－５～＋１０ＭＰａであることを特徴とする（１）又は（２）の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブを提供するものである。

また、本発明（４）は、０．６０～１．８０質量％のＭｎと、０．００質量％を超え０．２０質量％未満のＳｉと、を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、Ｓｉ含有量に対するＭｎ含有量の比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１５．０以上である鋳塊に、５５０～６５０℃の加熱温度で２時間以上加熱する第一均質化処理を行い、その後４５０～５４０℃の加熱温度で３時間以上加熱する第二均質化処理を行うことにより、２段階均質化処理前後の鋳塊の導電率変化（第二均質化処理後の鋳塊の導電率（Ｃ）－第一均質化処理前の鋳塊の導電率（Ｄ））を２０％ＩＡＣＳ以上とする２段階均質化処理と、
熱間押出時の加熱温度と該第二均質化処理の加熱温度との差（熱間押出時の加熱温度－第二均質化処理の加熱温度）の絶対値が５０℃以下となる加熱温度で、該２段階均質化処理の処理物を熱間押出加工する熱間押出工程と、
を有し、６００℃±１０℃、３分間の加熱試験における強度変化（加熱試験後のアルミニウム合金の引張強度（Ａ）－加熱試験前のアルミニウム合金の引張強度（Ｂ））が－５ＭＰａ以上である熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブを得ることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法を提供するものである。

また、本発明（５）は、更に、前記鋳塊のアルミニウム合金が、０．１０質量％以下（０．００質量％を含む。）のＴｉ及び０．０５質量以下（０．００質量％を含む。）のＣｕのうちの１種又は２種を含有することを特徴とする（４）の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法を提供するものである。

また、本発明（６）は、前記２段階均質化処理において、前記第一均質化処理の後、連続して平均降温速度２０～６０℃／ｈで前記第二均質処理の加熱温度まで降温し、連続して前記第二均質化処理を実施することを特徴とする（４）又は（５）の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法を提供するものである。

また、本発明（７）は、前記２段階均質化処理において、前記第一均質化処理の後、一度常温まで冷却し、その後平均昇温速度２０～６０℃／ｈで前記第二均質化処理の加熱温度まで昇温し、連続して前記第二均質化処理を実施することを特徴とする（４）又は（５）の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法を提供するものである。

本発明によれば、押出性に優れ且つろう付後に高い強度を有する熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブ及びその製造方法を提供することができる。

実施例及び比較例で作製したアルミニウム合金押出多穴チューブの模式的な断面図である。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブは、０．６０～１．８０質量％のＭｎと、０．００質量％を超え０．２０質量％未満のＳｉと、を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、Ｓｉ含有量に対するＭｎ含有量の比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１５．０以上であるアルミニウム合金からなり、
６００℃±１０℃、３分間の加熱試験における強度変化（加熱試験後のアルミニウム合金の引張強度（Ａ）－加熱試験前のアルミニウム合金の引張強度（Ｂ））が、－５ＭＰａ以上であること、
を特徴とする熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブである。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブは、０．６０～１．８０質量％のＭｎと、０．００質量％を超え０．２０質量％未満のＳｉと、を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、Ｓｉ含有量に対するＭｎ含有量の比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１５以上であるアルミニウム合金からなる。言い換えると、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブは、０．６０～１．８０質量％のＭｎと、０．００質量％を超え０．２０質量％未満のＳｉと、を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、Ｓｉ含有量に対するＭｎ含有量の比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１５．０以上であるアルミニウム合金の押出成形体である。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブに係るアルミニウム合金は、Ｍｎを含有する。Ｍｎは、ろう付加熱において母相中に固溶し、強度を高める。アルミニウム合金中のＭｎ含有量は、０．６０～１．８０質量％、好ましくは１．００～１．８０質量％である。アルミニウム合金中のＭｎ含有量が、上記範囲にあることにより、押出成形性に優れ且つろう付加熱後の強度が高くなる。一方、アルミニウム合金中のＭｎ含有量が、上記範囲未満だと、熱交換器用チューブとして必要な強度を達成できず、また、上記範囲を超えると、強度向上効果よりも押出性の低下が顕著に現れる。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブに係るアルミニウム合金は、Ｓｉを含有する。Ｓｉは、ろう付加熱において母相中に固溶し、強度を高める。アルミニウム合金中のＳｉ含有量は、０．００質量％を超え０．２０質量％未満、好ましくは０．０５～０．１５質量％である。アルミニウム合金中のＳｉ含有量が、上記範囲にあることにより、押出成形性に優れ且つろう付加熱後の強度が高くなる。一方、アルミニウム合金中のＳｉ含有量が、上記範囲未満だと、熱交換器用チューブとして必要な強度を達成できず、また、上記範囲を超えると、強度向上効果よりも押出性の低下が顕著に現れる。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブに係るアルミニウム合金中、アルミニウム合金中のＳｉ含有量に対するＭｎ含有量の比（Ｍｎ／Ｓｉ）は、１５．０以上、好ましくは１６．０～４０．０である。アルミニウム合金中のＭｎ及びＳｉの含有量を上記範囲に規定することに加えて、Ｓｉ含有量に対するＭｎ含有量の比（Ｍｎ／Ｓｉ）を上記範囲とし、更に、後述する２段階均質化処理を施すことにより、優れた押出性のアルミニウム合金となる。一方、アルミニウム合金中のＭｎ／Ｓｉ比が、上記範囲未満だと、熱交換器として所望の強度が得られない場合がある。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブに係るアルミニウム合金は、Ｔｉを含有することができる。Ｔｉは、耐食性をさらに向上させるため、また鋳造時の組織を適切に制御するために、アルミニウム合金に添加される。アルミニウム合金中のＴｉ含有量は、０．１０質量％以下、好ましくは０％を超え０．０６質量％以下である。Ｔｉは、アルミニウム合金中において、高濃度の領域と低濃度の領域を形成し、これらの領域が材料の肉厚方向に交互に層状に分布し、Ｔｉが低濃度の領域は高濃度の領域に比べて優先的に腐食するため、腐食形態が層状となり、このため、肉厚方向への腐食の進行が妨げられ、 耐孔食性性及び耐粒界腐食性が向上する。アルミニウム合金のＴｉ含有量が上記範囲を超えると、鋳造時に粗大な化合物が生成して押出性を損なう懸念がある。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブに係るアルミニウム合金は、Ｃｕを含有することができる。Ｃｕは、ろう付時の入熱により固溶して強度を向上させる効果を有する。アルミニウム合金中のＣｕ含有量は、０．０５質量％以下である。アルミニウム合金のＣｕ含有量が上記範囲を超えると、自動車用熱交換器として想定される腐食環境下で使用した場合に、粒界腐食が生じ易くなり、耐食性が低くなる。

なお、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブに係るアルミニウム合金は、本発明の効果を損なわない範囲で、０．１０質量％以下のＢを含有していてもよく、また、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｚｒなどの不純物の含有は、総量で０．２５質量％以下の範囲であれば許容される。

本発明のアルミニウム合金押出多穴チューブは、６００℃±１０℃、３分間の加熱試験における強度変化（加熱試験後のアルミニウム合金の引張強度（Ａ）－加熱試験前のアルミニウム合金の引張強度（Ｂ））が、－５ＭＰａ以上、好ましくは－５～＋１０ＭＰａ、特に好ましくは－５～＋５ＭＰａである。アルミニウム合金押出多穴チューブの上記加熱試験における強度変化が、上記範囲にあることにより、ろう付加熱後のチューブの強度が高くなる、あるいは、ろう付加熱によりチューブの強度が低下し過ぎない。上記加熱試験における強度変化は、先ず、加熱試験前のチューブの引張強度（Ａ）を測定し、次いで、６００℃±１０℃で、３分間チューブを加熱した後、加熱試験後のチューブの引張強度（Ｂ）を測定し、得られる試験結果から、「加熱試験後のアルミニウム合金の引張強度（Ａ）－加熱試験前のアルミニウム合金の引張強度（Ｂ）」の式により、加熱試験における強度変化を算出して求められる。なお、加熱試験における強度変化が－５ＭＰａ以上であるとは、「加熱試験後のアルミニウム合金の引張強度（Ａ）－加熱試験前のアルミニウム合金の引張強度（Ｂ）」の値＞－５ＭＰａのことであり、（ｉ）引張強度（Ａ）と引張強度（Ｂ）が同じであること、（ｉｉ）引張強度（Ａ）が引張強度（Ｂ）に比べ大きいこと、及び（ｉｉｉ）引張強度（Ａ）が引張強度（Ｂ）に比べ小さいが、その差の絶対値が５ＭＰａ以内であること、すなわち、（ｉ）（Ａ）－（Ｂ）＝０ＭＰａ、（ｉｉ）（Ａ）－（Ｂ）＞０ＭＰａ、及び（ｉｉｉ）－５ＭＰａ＜（Ａ）－（Ｂ）＜０ＭＰａのうちのいずれかであることを指す。

本発明のアルミニウム合金押出多穴チューブは、Ｍｎの含有量、Ｓｉの含有量及びそれらの含有量比（Ｍｎ／Ｓｉ）が本発明の規定の範囲にあり、且つ、６００℃±１０℃、３分間の加熱試験における強度変化が、本発明の規定の範囲になるようなＭｎとＳｉの固溶状態及びＡｌＭｎＳｉ析出物の析出状態であるので、熱間押出時の加工性が高く且つろう付加熱で強度が低下しないか、あるいは、強度低下が小さい。

本発明のアルミニウム合金押出多穴チューブは、以下に述べる、本発明のアルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法により、好適に製造される。

本発明のアルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法は、０．６０～１．８０質量％のＭｎと、０．００質量％を超え０．２０質量％未満のＳｉと、を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、Ｓｉ含有量に対するＭｎ含有量の比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１５．０以上である鋳塊に、５５０～６５０℃の加熱温度で２時間以上加熱する第一均質化処理を行い、その後４５０～５４０℃の加熱温度で３時間以上加熱する第二均質化処理を行うことにより、２段階均質化処理前後の鋳塊の導電率変化（第二均質化処理後の鋳塊の導電率（Ｃ）－第一均質化処理前の鋳塊の導電率（Ｄ））を２０％ＩＡＣＳ以上とする２段階均質化処理と、
熱間押出時の加熱温度と該第二均質化処理の加熱温度との差（熱間押出時の加熱温度－第二均質化処理の加熱温度）の絶対値が５０℃以下となる加熱温度で、該２段階均質化処理の処理物を熱間押出加工する熱間押出工程と、
を有することを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法である。

本発明のアルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法は、少なくとも、鋳造工程と、均質化処理と、熱間圧延工程と、を有する。

本発明のアルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法に係る鋳造工程は、前記組成のアルミニウム合金を溶解、半連続鋳造などの一般的な手法で鋳造して、押出用のビレットを得る工程である。

鋳塊は、Ｍｎを０．６０～１．８０質量％、好ましくは１．００～１．８０質量％、Ｓｉを０．００質量％を超え０．２０質量％未満、好ましくは０．０５～０．１５質量％含有し、Ｔｉ含有量が０．１０質量％以下、好ましくは０％を超え０．０６質量％以下であり、Ｃｕ含有量が０．０５質量％以下であり、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、Ｓｉ含有量に対するＭｎ含有量の比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１５．０以上、好ましくは１６．０～４０．０である。

本発明のアルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法に係る２段階均質化処理は、鋳造工程を行い得られた鋳塊（押出用ビレット）に、先ず、第一均質化処理を行い、その後に第二均質化処理を行う、２段階の均質化処理である。

第一均質化処理では、鋳造工程を行い得られた鋳塊を、加熱温度５５０～６５０℃で２時間以上加熱する。また、第二均質化処理では、第一均質化処理を行った処理物を、加熱温度４５０～５４０℃で３時間以上加熱する。そして、２段階均質化処理では、第一均質化処理及び第二均質化処理を行うことにより、２段階均質化処理前後の鋳塊の導電率変化（第二均質化処理後の鋳塊の導電率（Ｃ）－第一均質化処理前の鋳塊の導電率（Ｄ））を２０％ＩＡＣＳ以上にする。

第一均質化処理では、鋳造凝固時に形成される粗大な晶出物を分解、粒状化 あるいは再固溶させる。第一均質化処での加熱温度は、５５０～６５０℃、好ましくは５８０～６２０℃である。第一均質化処での加熱温度が上記範囲にあることにより、鋳造凝固時に形成される粗大な晶出物を分解、粒状化 あるいは再固溶させることができる。一方、第一均質化処理の加熱温度が、上記未満では、その効果が十分でなく、また、加熱温度が高いほどその効果は大きくなるものの、上記範囲を超えると、固相線温度を超え、ビレットが部分的に溶融するおそれがある。第一均質化処理での加熱時間は、２時間以上であり、加熱時間が長い方が反応が進むため、処理時間は好ましくは１０時間以上である。ただ、第一均質化処理の加熱時間が２４時間を超えると効果が飽和し、２４時間を超えて処理してもそれ以上の効果が期待できず経済性の点で好ましくない。第一均質化処理での加熱時間は、より好ましくは１０～２４時間である。

第一均質化処理では、鋳造凝固時に形成される粗大な晶出物を分解、粒状化あるいは再固溶させる。また、第一均質化処理では、同時に溶質元素であるＭｎ、Ｓｉの母相への固溶も促進するが、溶質元素の母相への固溶度が高いと、母相中の転位の運動速度が低下して変形抵抗が大きくなる。このため、均質化処理として、第一均質化処理のみを行い、得られる処理物を熱間押出加工すると、押出性が低くなる。

そこで、第一均質化処理を行った後に、第二均質化処理を行うことにより、母相中に固溶しているＭｎ、Ｓｉが析出して、Ｍｎ、Ｓｉの固溶度を低下させることができるので、その後の熱間押出加工における変形抵抗を低下させ押出性を向上させることが可能となる。第二均質化処理での加熱温度は、４５０～５４０℃、好ましくは４８０～５２０℃である。第二均質化処理での加熱温度が上記範囲にあることにより、母相中に固溶しているＭｎ、Ｓｉが析出して、Ｍｎ、Ｓｉの固溶度を低下させることができるので、その後の熱間押出加工における変形抵抗を低下させ押出性を向上させることができる。一方、第二均質化処理の加熱温度が、上記未満では、その効果が十分でなく、また、上記範囲を超えると、析出が生じ難く、効果が不十分となる。第二均質化処理での加熱時間は、３時間以上であり、加熱時間が長い方が反応が進むため、処理時間は好ましくは５時間以上である。ただ、第二均質化処理の加熱時間が２４時間を超えると効果が飽和し、２４時間を超えて処理してもそれ以上の効果が期待できず経済性の点で好ましくない。第二均質化処理での加熱時間は、より好ましくは５～１５時間である。

本発明のアルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法では、鋳塊（ビレット）に、第一均質化処理及びその後の第二均質化処理を行い、溶質元素の母相中への固溶度を低下させることにより、押出性を向上させる。このとき、鋳塊の導電率は溶質元素の固溶度の指標となり、固溶度が高くなると導電率は低くなり、析出が進んで固溶度が低くなると導電率は高くなる。そして、良好な押出性を得るためには、押出前に固溶度を低くしておく、すなわち、２段階均質化処理前後の導電率変化を２０％ＩＡＣＳ以上、好ましくは２５％ＩＡＣＳ以上とする。このことにより、確実に押出性を向上させることができる。さらに、押出前に鋳塊の導電率を低くしておくことは、後述する通り、ろう付後の強度低下の抑制にも寄与する。２段階均質化処理前後の鋳塊の導電率変化が、上記範囲未満だと、押出前の固溶度が高いために熱間の変形抵抗が高くなり、押出性が損なわれることになり、また、ろう付中に添加元素の析出が進行するため、ろう付後の強度が低下してしまう。２段階均質化処理前後の鋳塊の導電率の差は、大きいほど好ましいが、上限としては、例えば、３５％ＩＡＣＳである。なお、本発明において、２段階均質化処理前後の鋳塊の導電率変化とは、「第二均質化処理を行った後の鋳塊の導電率（Ｃ）－第一均質化処理を行う前の鋳塊の導電率（Ｄ）」により求められる値である。

２段階均質化処理においては、第一均質化処理の加熱温度で第一均質化処理を行った後、連続して平均降温速度２０～６０℃／ｈで第二均質処理の加熱温度まで降温し、連続して第二均質化処理の加熱温度で第二均質化処理を実施することができる。

また、２段階均質化処理においては、第一均質化処理の加熱温度で第一均質化処理を行った後、一度常温、例えば、２００℃以下まで冷却し、その後平均昇温速度２０～６０℃／ｈで第二均質化処理の加熱温度まで昇温し、連続して第二均質化処理の加熱温度で第二均質化処理を実施することができる。

２段階均質化処理では、上記の第一均質化処理及び第二均質化処理を行うことにより、２段階均質化処理前後の鋳塊の導電率変化を、２０％ＩＡＣＳ以上、好ましくは２５％ＩＡＣＳ以上とすることができる。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法に係る熱間押出工程は、２段階均質化処理の処理物を熱間押出加工し、押出多穴チューブを得る工程である。熱間押出工程において、熱間押出時の加熱温度は、熱間押出時の加熱温度と第二均質化処理の加熱温度との差（熱間押出時の加熱温度－第二均質化処理の加熱温度）の絶対値が５０℃以下、好ましくは３０℃以下となる温度である。つまり、熱間押出工程における熱間押出時の加熱温度は、第二均質化処理の加熱温度との温度差が、±５０℃以内、好ましくは±３０℃以内である。熱間押出において、押出前のビレット加熱温度を、第二均質化処理温度との差（熱間押出時の加熱温度－第二均質化処理の加熱温度）の絶対値が５０℃以下、好ましくは３０℃以下になる温度にすることで、熱間押出加工中の溶質元素の再固溶を抑制できる。すなわち、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法に係る熱間押出工程では、添加したＭｎ、Ｓｉを第二均質化処理で析出した微細なＡｌＭｎＳｉ析出物の形でとどめておくことができる。そして、熱間押出加工で得られたアルミニウム合金押出多穴チューブは、ろう付により熱交換器に組付けられ、ろう付接合されるが、その際、前記の微細なＡｌＭｎＳｉ析出物は母相中に再固溶するため、ろう付後にも高い強度を維持することができる。一方、熱間押出において、熱間押出時の加熱温度と第二均質化処理の加熱温度との差の絶対値が上記範囲を超える加熱温度で、熱間押出した場合で、押出温度の方が高い場合には押出前あるいは押出中にＡｌＭｎＳｉ析出物が再固溶してしまうため、押出性が低くなり、また、押出温度の方が低い場合には熱間変形抵抗が大きくなるため、押出性が低くなる。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法では、熱間押出工程を行った後、必要に応じて、塗装や耐食性を向上させるための亜鉛溶射等を行ってもよい。

このようにして、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法では、鋳塊中のＭｎの含有量、Ｓｉの含有量及びそれらの含有量比（Ｍｎ／Ｓｉ）を本発明の規定の範囲にし、且つ、熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法に係る２段階均質化処理を行うことにより、熱間押出加工での押出性を高くし、更に、鋳塊中のＭｎの含有量、Ｓｉの含有量及びそれらの含有量比（Ｍｎ／Ｓｉ）を本発明の規定の範囲にし、且つ、熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法に係る熱間押出加工を行うことにより、ろう付加熱で強度が低下しないか、あるいは、強度が低下したとしても、強度の低下が小さい熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブを得ることができる。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブは、上記本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法を行い得られる熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブである。すなわち、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブは、上記本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法に係る２段階均質化処理及び熱間押出工程を行い得られる熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブである。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブ、及び上記本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法を行い得られる熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブは、ヘッダーやフィン等の部材と共に組み付けられ、例えば、５９０～６１０℃、好ましくは５９５～６０５℃で、例えば、１～５分間、好ましくは２～４分間、例えば、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気で、ろう付加熱されて、熱交換器の製造に供される。

以下に、実施例を示して、本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。

表１の組成を有するアルミニウム合金を、押出用ビレットに造塊し、得られたビレットについて、６００℃で１０時間保持する第一均質化処理と、引き続いて５００℃で１０時間保持する第二均質化処理と、を行い、次いで、５００℃で、図１に示すような断面形状に熱間押出加工し、押出偏平多穴チューブを得た。なお、図１は模式図であり、具体的な寸法は、押出扁平多穴チューブの幅が１４．０ｍｍ、高さが２．５ｍｍ、外周肉厚が０．４ｍｍ、内柱肉厚が０．４ｍｍ、穴数が１９穴とした。
第一均質化処理前及び第二均質化処理後のビレットの導電率、該ビレットをチューブに熱間押出加工する際の限界押出速度、押出扁平多穴チューブの加熱試験前後の強度変化を以下の方法で評価した。

＜導電率＞
シグマテスターにより、第一均質化処理前及び第二均質化処理後のビレットの導電率を測定した。第一均質化処理前と第二均質化処理後の導電率を比較し、両者の差が２５％以上のものを◎、２０％以上２５％未満のものを○、２０％未満のものを×と評価した。

＜限界押出速度＞
純アルミニウムにＭｎのみを添加した従来合金の限界押出速度（ｍ／分）を基準とし、これに対する比として評価し（従来合金の限界押出速度を１．０とする）、限界押出速度が０．９～１．０のものを ◎、０．８以上０．９未満のものを○、０．７以上０．８未満のものを△、０．７未満のものを×とした。

＜加熱試験＞
試験材を、６００±１０℃で３分間の加熱試験を行い、引張試験片を採取して引張試験を行った。 加熱試験前も同様に引張試験を実施し、加熱試験前後での引張強さの変化を評価した。加熱試験前後で引張強さの変化が、０ＭＰａ以上で強度低下しないもの及び強度低下しても強度変化が－５ＭＰａ以上０ＭＰａ未満のものを○、加熱試験により強度が低下し、強度変化が－５ＭＰａ未満（強度変化の絶対値が５ＭＰａを超える）であるものを×とした。

（評価結果）
表２に結果を示す。表中に示す実施例１～４は、いずれも２段階均質化処理前後の導電率変化が２０％以上であり、押出限界速度が従来合金と同等もしくは生産性を損なわない程度の値であり、且つ、加熱試験の強度変化が－５ＭＰａ以上であり、全ての項目において合格となった。

一方で比較例１は、２段階均質化処理前後の導電率変化は２０％以上であり、加熱試験の強度変化が－５ＭＰａ以上であるが、Ｍｎ／Ｓｉ比が４．０よりも大きいために押出限界速度が従来合金よりも低く、不合格となった。

Claims (7)

1. ０．６０～１．８０質量％のＭｎと、０．００質量％を超え０．２０質量％未満のＳｉと、を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、Ｓｉ含有量に対するＭｎ含有量の比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１５．０以上であるアルミニウム合金からなり、
   ６００℃±１０℃、３分間の加熱試験における強度変化（加熱試験後のアルミニウム合金の引張強度（Ａ）－加熱試験前のアルミニウム合金の引張強度（Ｂ））が、－５ＭＰａ以上であること、
   を特徴とする熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブ。
2. 更に、０．１０質量％以下（０．００質量％を含む。）のＴｉ及び０．０５質量以下（０．００質量％を含む。）のＣｕのうちの１種又は２種を含有することを特徴とする請求項１記載の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブ。
3. 前記加熱試験における強度変化が、－５～＋１０ＭＰａであることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブ。
4. ０．６０～１．８０質量％のＭｎと、０．００質量％を超え０．２０質量％未満のＳｉと、を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、Ｓｉ含有量に対するＭｎ含有量の比（Ｍｎ／Ｓｉ）が１５．０以上である鋳塊に、５５０～６５０℃の加熱温度で２時間以上加熱する第一均質化処理を行い、その後４５０～５４０℃の加熱温度で３時間以上加熱する第二均質化処理を行うことにより、２段階均質化処理前後の鋳塊の導電率変化（第二均質化処理後の鋳塊の導電率（Ｃ）－第一均質化処理前の鋳塊の導電率（Ｄ））を２０％ＩＡＣＳ以上とする２段階均質化処理と、
   熱間押出時の加熱温度と該第二均質化処理の加熱温度との差（熱間押出時の加熱温度－第二均質化処理の加熱温度）の絶対値が５０℃以下となる加熱温度で、該２段階均質化処理の処理物を熱間押出加工する熱間押出工程と、
   を有し、６００℃±１０℃、３分間の加熱試験における強度変化（加熱試験後のアルミニウム合金の引張強度（Ａ）－加熱試験前のアルミニウム合金の引張強度（Ｂ））が－５ＭＰａ以上である熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブを得ることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法。
5. 更に、前記鋳塊のアルミニウム合金が、０．１０質量％以下（０．００質量％を含む。）のＴｉ及び０．０５質量以下（０．００質量％を含む。）のＣｕのうちの１種又は２種を含有することを特徴とする請求項４記載の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法。
6. 前記２段階均質化処理において、前記第一均質化処理の後、連続して平均降温速度２０～６０℃／ｈで前記第二均質処理の加熱温度まで降温し、連続して前記第二均質化処理を実施することを特徴とする請求項４又は５記載の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法。
7. 前記２段階均質化処理において、前記第一均質化処理の後、一度常温まで冷却し、その後平均昇温速度２０～６０℃／ｈで前記第二均質化処理の加熱温度まで昇温し、連続して前記第二均質化処理を実施することを特徴とする請求項４又は５記載の熱交換器用アルミニウム合金押出多穴チューブの製造方法。

Images