JPH0230742A - ろう付用アルミニウム合金フィン材の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動車用熱交換器、即ちラジェータ、エバポレ
ーター、コンデンサー等の製造時において加工性が良く
、組付やろう付加熱時の変形が少なく、さらにろう付後
の熱伝導性の優れたアルミニウム合金フィン材の製造方
法に関するものである。

（従来の技術） Ａｌは加工性が良好で、かつ耐食性に優れ、しかも軽量
であることから近年車輌用、各種産業用の熱交換器に多
く使用されている。この熱交換器のうち例えばラジェー
ターは通常第１図に示すようにコルゲート加工した板厚
０．１ｍ程度のベアフィン材（１）を、ろう材を外周面
にクラッドした電縫管からなる偏平チューブ材（２）と
交互に複数個積層してろう付で互いに固定し、また該チ
ューブ材（２）の両端部はヘッダー（３）に取付け、さ
らにそれぞれのヘッダー（３）にはタンク（４）を設け
、タンク（４）内にチューブの両端を開口して熱媒体を
一方のタンク（４）から偏平チューブ材（２）を通すこ
とにより熱交換を行なうものである。

またコンデンサーやエバポレーターは通常第２図に示す
ようにろう材をクラッドした板厚０．１６ｓ程度のプレ
ージングシートをコルゲート加工してフィン材（５）と
し、偏平状の押出多穴管（６）を蛇行状に曲げてそれぞ
れの間隙にフィン材（５）を配置して互いにろう付して
固定し、多穴管（６）内に熱媒体を通すことにより熱交
換を行なうものである。

このようなＡｌ合金製熱交換器に使用されるフィン材に
は従来ＪＩＳ　６９５１合金（０，，２０〜０．５０ｗ
ｔ％（以下単に％と記す）　３　ｉ　−０，１５〜０．
４０％ＣＩＪ　−０，４０−０，８％Ｍ９−Ａｉ）やＪ
ＩＳ　３００３合金（０，０５〜０．２０％ＣＬＪ−１
，０〜１．５％Ｍｎ−八１）等の薄板へ使用され、さら
に熱媒体の通路を形成しているチューブ材等の外表面か
らの腐食（外気腐食）による貫通孔食の発生を防止する
目的でフィン材に犠牲作用を付与するため、これらフィ
ン材にはｌｎ，Ｓｎ、Ｉｎ等のＡｌの電位を卑にする元
素を添加している場合もある。

そして上記フィン材に求められる特性としては一般に次
のものが上げられる。

■コルゲート加工及びチューブ材との組付等の常温での
加工に対し適度な強度を有していること。このため通常
は冷間加工により加工硬化させた材料が使用されている
。（例えばＪＩＳ　３００３合金のＨ１４処理材は１４
〜１８ＫＩｆ／−の強度を有する） ■ろう付加熱時にフィン材とチューブ材とを組付けたコ
アを治具で拘束するが、このとき約６００℃の高温下で
保持されるためコア変形やろう付不具合が発生する場合
がおり、これを防止するために適当な高温強度を有して
いること。

■熱交換性能を確保するため熱伝導性が良好であること
。

そしてこのようなろう付用のＡｌ合金フィン材の製造方
法はベアフィン材の場合、通常所定成分のＡｌ合金溶湯
を鋳造して得られた鋳塊を均質化処理を施した俊熱間圧
延→冷間圧延→中間焼鈍処理→最終冷間圧延を順に施す
ことにより実施される。

（発明が解決しようとする課題） ところがこのように製造されたベアフィン材は上記■、
■、■の要求特性のいずれかにおいて十分なものとは言
い難い。例えば近年自動車用熱交換器に対してコンパク
ト化及び軽量化のニーズが強く、これに対処するための
フィン材においては薄肉化が望まれている。しかしフィ
ン材を薄肉化した場合熱放出のために必要な断面積が減
少してしまうので、フィン材の熱伝導性を向上させるこ
とが必要となるが、従来のＪＩＳ　３００３合金の場合
は強度的には優れるものの、熱伝導性は成分として添加
したＭｎの固溶によリＡｌ材中では下位に属する（導電
率で比較するとＪＩＳ　３００３合金の場合は４０％ｌ
ＡＣ３に対して純Ａｌの場合は６０％ｌＡＣ３）ため問
題であった。

（課題を解決するための手段） 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、ＪＩＳ３００３合
金に代わる強度及び熱伝導性能の両特性のバランスのと
れたろう付用Ａｌ合金フィン材の製造方法を開発したも
のである。

即ち本発明製造方法の一つはＳｉ０．３〜１．０％及び
Ｆｅ０．０５〜０．３％を含み、残部Ａｌと不可避的不
純物からなるＡｌ合金鋳塊を５５０℃以下の温度で均質
化処理を行なった後、熱間圧延を施し、その後冷間圧延
を行なうに当り少なくとも１回の中間焼鈍を実施し、最
終中間焼鈍後に１５〜６０％の圧延率で冷間圧延するこ
とを特徴とするものである。

また本発明製造方法の他の一つは３ｉ０．３〜１．０％
、Ｆｅ０．０５〜０．３％及びＺ　ｒ　０．０１〜０．
３％を含み、残部Ａｌと不可避的不純物からなるＡｌ合
金鋳塊を５５０℃以下の温度で均質化処理を行なった後
、熱間圧延を施し、その後冷間圧延を行なうに当り少な
くとも１回の中間焼鈍を実施し、最終中間焼鈍後に１５
〜６０％の圧延率で冷間圧延することを特徴とするもの
である。

また本発明製造方法の他の一つは、３ｉ０．３〜１．０
％及びＦｅ０．０５〜０．３％を含み、さらにＺ　ｎ０
．２〜２．０％、　Ｓｎ０．０１〜０．１％、■ｎ０．
　ｏｉ〜０．１％から選ばれる１種又は２種以上を含み
、残部Ａｆ！と不可避的不純物からなる／１合金鋳塊を
５５０℃以下の温度で均質化処理を行なった後、熱間圧
延を施し、その後冷間圧延を行なうに当り少なくとも１
回の中間焼鈍を施し、最終中間焼鈍後に１５〜６０％の
圧延率で冷間圧延することを特徴とするものである。

また本発明製造方法のさらに他の一つはＳ０．３〜１．
０％、Ｆｅ０．０５〜０．３％及びＺｒ０．０１〜０．
３％を含み、さらにＺ　ｎ０．２〜２．０％。

Ｓｎ０．０１〜０．１％、　　Ｉｎ０．０１〜０．１％
から選ばれる１種又は２種以上を含み、残部Ａｌと不可
避的不純物からなるＡｌ合金鋳塊を５５０℃以下の温度
で均質化処理を行なった後、熱間圧延を施し、その後冷
間圧延を行なうに当り少なくとも１回の中間焼鈍を施し
、最終中間焼鈍後に１５〜６０％の圧延率で冷間圧延す
ることを特徴とするものである。

（作　用） 先ずペアフィン材の合金成分を上記のように限定した理
由を以下に述べる。

Ｓｉの添加はフィン材の強度を向上させる効果を有し、
その含有量を０．３〜１．０％と限定したのは０．３％
未満では上記効果がなく、１．０％を超えると融点が低
下してろう付時のサグが顕著になり、さらに熱伝導性も
低下するからである。

Ｆｅの添加はフィン材の強度向上に有効であって、その
含有量を０．０５〜０．３％と限定したのは０．０５％
未満では上記効果がなく、０．３％を超えるとグレンサ
イズが微細になり、ろう付時のサグが顕著になるからで
ある。

Ｚｒの添加はグレンサイズを粗大にするためフィン材の
強度向上と耐サグ性向上に効果があり、特に高温変形を
防止する作用がある。そしてその含有量を０．０１〜０
゜３％と限定したのは０．　ｏｉ％”未満では上記効果
がなく、０．３％を超えるとその効果が飽和するばかり
でなく塑性加工性を低下させるからでおる。

Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎの添加はフィン材の電位をさらに卑と
して犠牲陽極作用を増大させるからであり、その含有量
をＺｎ０．２〜２．０％、Ｓｎ０．ｏｉ　〜０．ｔ％、
　　Ｉ　ｎ□、（）１〜０．１％と限定したのはいずれ
も下限未満では上記効果がなく、上限を超えるとその効
果が飽和してしまうからでおる。なおこれらは単独で添
加しても良く複合添加しても良い。

またこのようなフィン材には導電率を低下させるが強度
を向上させる効果のあるＭｎ、Ｃｕ。

Ｍｇ、Ｃｒ等を合計で０．４％以下添加してもよい。

次にこのような成分のペアフィン材の製造方法を上記の
如く限定した理由について述べる。

鋳塊に５５０℃以下の温度で均質化処理を施すのは鋳塊
の偏析を減少し、固溶しているＦｅ。

３ｉ、　Ｚｒを析出させるためであり、５５０℃を超え
るとＦｅ、３ｉ、　Ｚｒの析出物が粗大化してフィンの
耐サグ性及び高温強度が低下する。

そして望ましくは４５０’Ｃ以上の温度とするのが良く
、また処理時間は１〜２４時間が良い。

均質化処理後、常法に従って熱間圧延を行ない、その後
の冷間加工において少なくとも１回の中間焼鈍を行なう
のは材料を再結晶させることができるからであり、その
条件は３６０″ＣＸ２ｈｒが適当である。

また最終中間焼鈍後の最終冷間加工率を１５〜６０％と
したのは材料に適度な強度を与えるのでコルゲート性を
良好にし、コア組付は時の座屈を防止するだけでなく、
ろう付時の耐サグ性を向上する効果を有するからであり
、その加工率が１５％未満ではろう付加熱時にフィン材
の再結晶が完了せず、サグが顕著になるからでおり、６
０％を超えるとろう付時の再結晶粒が微細となり、高温
強度が低下してしまう。

なお上記本発明に係るＡｌ合金を均質化処理してこれを
芯材とし、該芯材の片面または両面にＡλ−３ｉ系また
はＡ、ｆ！−３ｉ　−Ｍｙ系ろう材を片面につき５〜１
５％のクラツド率でクラッドするプレージングシートフ
ィン材を製造する際に前記の条件で焼鈍と圧延を行なう
本発明に係る方法を利用することもできる。

（実施例〕 次に本発明の実施例について説明する。

実施例（１） 第１表に示す組成のＡｌ合金溶湯を常法により鋳造して
得られた鋳塊を面前した後、第２表に示す均質化処理を
行ない、次いで５００’Ｃで熱間圧延を施して厚さ３．
５．の板材を得、その後中間焼鈍と冷間圧延を行ない、
しかる後第２表に示す圧延率で最終冷間圧延を施して最
終板厚０．１０．のペアフィン材を作製した。

一方策１表に示す組成のへ１合金鋳塊を芯材とし、上記
ペアフィン材と同一の処理条件を施して該芯材の両面に
ＪＩＳ　４３４３合金ろう材を１０％クラツド率でクラ
ッドした厚さ０．１６Ｍｌｌ１のプレージングシートに
よるフィン材を作製した。

これらペアフィン材及びプレージングシートによるフィ
ン材をろう付条件である６００℃×１０ｍ１ｎの大気中
加熱を行なった後引張り強さ及び導電率を測定し、これ
らの結果を第３表及び第４表に示した。さらに第３図に
示すようにそれぞれのペアフィン材及びプレージングシ
ートによるフィン材（７）の一端部をブロック治具（８
）に固定し、該ブロック治具（８）のエツジから該ペア
フィン材及びプレージングシートによるフィン材（７）
の他端部を水平に５０Ｉ／ｌｆｎの長さで突き出した状
態で６００　’ｃＸ１０ｍｉｎの条件にて加熱してこの
時のサグ量（１）、即ちペアフィン材及びプレージング
シートによるフィン材（７）の他端の垂れ下り量を測定
し、各組成のペアフィン材のそれぞれ３個ずつのサグ量
の平均値を第３表及び第４表に併記した。

第１表 第 表 第 表 第３表から明らかなように本発明方法によるペアフィン
材はいずれも加熱後の引張強ざは７に’Ｊｆ／ｍＡを有
し、導電率は５２％ｌＡＣ３以上であり、さらに加熱時
のサグ酸も１８ｓ以下であって良好な特性を有している
。

これに対して比較方法Ｎα１２ではＡｌ合金組成はＪＩ
Ｓ　３００３合金を用いているので引張り強さとサグ量
は優れているが導電率が劣っている。また処理条件が本
発明から外れる比較方法Ｎα１３〜Ｎα１５は引張り強
さと導電率は優れているがサグ量が極めて大きい。

従って本発明法により得られたペアフィン材を用いて熱
交換器を作製する場合、フィンのピッチやコルゲート高
さ等のフィン形状を調整することにより、大幅な高性能
化及びコンパクト化が可能となる。

また第４表から明らかなように本発明法に係るプレージ
ングシートによるフィン材はいずれも引張り強さ、導電
率及びサグ酸のすべてについて良好である。これに対し
比較方法に係るプレージングシートによるフィン材Ｎα
３２は導電率が劣っており、Ｎ０３３〜Ｎα３５はサグ
量が著しく大きくなっているのがわかる。

実施例（２） 本発明方法で得られたペアフィン材の犠牲効果を確認す
るため、第５表に示すＡｌ合金を第２表に示す処理条件
すにより加工して板厚０．ｉ。

ｍのペアフィン材を作製した。次にＪＩＳ　３００３合
金芯材にＪＩＳ　４３４３合金（７，５％Ｓｉ−／ｌ）
ろう材を１０％クラツド率で外周にクラッドした電縫管
からなる板厚０．４１Ｍ１のチューブ材と上記ペアフィ
ン材をコルゲート加工したコルゲートフィンとを組合せ
、フッ化物系フラックスを用いて陣ガス中にて６００℃
Ｘ１０ｍ１ｎ加熱してろう付を行ないラジェーターの一
部でおるフィンとチューブの結合したコアを製造した。

また第４表に示すプレージングシートによるフィン材を
コルゲート加工し、第２図に示すように蛇行状の押出多
穴管の間隙に挟み、上記と同一条件でろう付加熱して両
者を固着してコアを製造した。

上記それぞれのコアについてＪＩＳ　Ｈ８６８１による
７２０ｈｒのＣＡＳＳ試験を行なってチューブ材に貫通
孔食が発生したか否かを圧洩れの有無で調べさらにチュ
ーブ材に生じたピット深さを焦点深度法により測定し、
これらの結果をそれぞれ第５表と第４表に併記した。

なお比較法に係るプレージングシートによるフィン材Ｎ
α３３〜Ｎ０．３５をコルゲート加工して蛇行状の押出
多穴管と組合せたコアはろう付加熱した際に潰れてしま
いＣＡＳＳ試験に供すことはできなかった。

第５表から明らかなように本発明方法によるペアフィン
材は従来方法によるペアフィン材と同等の犠牲作用を有
することが判る。

また第４表から明らかなようにろう付後の本発明方法に
係るプレージングシートによるフィン材の犠牲効果は比
較方法に係るブレージングシー１・によるフィン材の犠
牲効果と同様であることがわかる。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば従来のＪＩＳ　３００３合金
フィン材及び家庭用空調機のフィンに使用される純Ａｌ
フィン材の両方の性能、即ち優れた強度と熱伝導性及び
ろう何時の良好な耐サグ性等をバランスよく有するフィ
ン材の製造が可能となり、従って熱交換性能の優れるコ
ンパクトな熱交換器が製造できるので熱交換器の軽量化
、コストダウンに大きく寄与する等顕著な効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はラジェーターの一例を示す一部断面の斜視図、
第２図はエバポレーターの一例を示す側面図、第３図は
サグテストの方法を示す側面図である。 １・・・・・・・・ペアフィン材 ２・・・・・・・・偏平チューブ材 ３・・・・・・・・ヘッダー ４・・・・・・・・タンク ５・・・・・・・・フィン材 ６・・・・・・・・押出多穴管 ７・・・・・・・・ペアフィン材及びプレージングシー
ト ８・・・・・・・・ブロック治具

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉ０．３〜１．０ｗｔ％及びＦｅ０．０５〜０
   ．３ｗｔ％を含み、残部Ａｌと不可避的不純物からなる
   Ａｌ合金鋳塊を５５０℃以下の温度で均質化処理を行な
   った後、熱間圧延を施し、その後冷間圧延を行なうに当
   り少なくとも１回の中間焼鈍を実施し、最終中間焼鈍後
   に１５〜６０％の圧延率で冷間圧延することを特徴とす
   るろう付用アルミニウム合金フィン材の製造方法。
2. （２）Ｓｉ０．３〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ０．０５〜０．
   ３ｗｔ％及びＺｒ０．０１〜０．３ｗｔ％を含み、残部
   Ａｌと不可避的不純物からなるＡｌ合金鋳塊を５５０℃
   以下の温度で均質化処理を行なった後、熱間圧延を施し
   、その後冷間圧延を行なうに当り少なくとも１回の中間
   焼鈍を実施し、最終中間焼鈍後に１５〜６０％の圧延率
   で冷間圧延することを特徴とするろう付用アルミニウム
   合金フィン材の製造方法。
3. （３）Ｓｉ０．３〜１．０ｗｔ％及びＦｅ０．０５〜０
   ．３ｗｔ％を含み、さらにＺｎ０．２〜２．０ｗｔ％，
   Ｓｎ０．０１〜０．１ｗｔ％，Ｉｎ０．０１〜０．１ｗ
   ｔ％から選ばれる１種又は２種以上を含み、残部Ａｌと
   不可避的不純物からなるＡｌ合金鋳塊を５５０℃以下の
   温度で均質化処理を行なった後、熱間圧延を施し、その
   後冷間圧延を行なうに当り少なくとも１回の中間焼鈍を
   施し、最終中間焼鈍後に１５〜６０％の圧延率で冷間圧
   延することを特徴とするろう付用アルミニウム合金フィ
   ン材の製造方法。
4. （４）Ｓｉ０．３〜１．０ｗｔ％、Ｆｅ０．０５〜０．
   ３ｗｔ％及びＺｒ０．０１〜０．３ｗｔ％を含み、さら
   にＺｎ０．２〜２．０ｗｔ％，Ｓｎ０．０１〜０．１ｗ
   ｔ％，Ｉｎ０．０１〜０．１ｗｔ％から選ばれる１種又
   は２種以上を含み、残部Ａｌと不可避的不純物からなる
   Ａｌ合金鋳塊を５５０℃以下の温度で均質化処理を行な
   つた後、熱間圧延を施し、その後冷間圧延を行なうに当
   り少なくとも１回の中間焼鈍を施し、最終中間焼鈍後に
   １５〜６０％の圧延率で冷間圧延することを特徴とする
   ろう付用アルミニウム合金フィン材の製造方法。