JPH03291344A - 熱交換器ヘッダープレート用銅合金 - Google Patents
熱交換器ヘッダープレート用銅合金Info
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- JPH03291344A JPH03291344A JP9333190A JP9333190A JPH03291344A JP H03291344 A JPH03291344 A JP H03291344A JP 9333190 A JP9333190 A JP 9333190A JP 9333190 A JP9333190 A JP 9333190A JP H03291344 A JPH03291344 A JP H03291344A
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- Japan
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- heat exchanger
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- copper alloy
- alloy
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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。
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、耐応力腐蝕側性に優れた熱交換器ヘッダープ
レート用銅合金に関するものである。
レート用銅合金に関するものである。
従来熱交換器材料としては、主に放熱性や加工性に優れ
た銅合金が使用されている。熱交換器、例えば自動車用
ラジェータの構造は、第１図に示すように冷却媒体を流
通するチューブ（１）と熱を放散するフィン（２）で構
成したコア（３）と、コア（３）の両端部にヘッダープ
レート（４）を介して冷却媒体の出入口を持つタンク（
５）を取付けたもので、タンク（５）とヘッダープレー
ト（４）の結合は、図に示すようにタンク（５）とヘッ
ダプレート（４）に設けた爪部（６１，（７）をステン
レスなどのかしめプレート（８）により、弾性シール材
（９）を介してかしめることにより行なっている。
た銅合金が使用されている。熱交換器、例えば自動車用
ラジェータの構造は、第１図に示すように冷却媒体を流
通するチューブ（１）と熱を放散するフィン（２）で構
成したコア（３）と、コア（３）の両端部にヘッダープ
レート（４）を介して冷却媒体の出入口を持つタンク（
５）を取付けたもので、タンク（５）とヘッダープレー
ト（４）の結合は、図に示すようにタンク（５）とヘッ
ダプレート（４）に設けた爪部（６１，（７）をステン
レスなどのかしめプレート（８）により、弾性シール材
（９）を介してかしめることにより行なっている。
近年熱交換器は軽量化、コスト低減のため、タンクには
プラスチック製タンクを使用し、タンクとヘッダープレ
ートの結合にはステンレスなどのかしめプレートを用い
ることなく、直接ヘッダープレートの周辺部を折り曲げ
てかしめるか又はタンクに設けた爪部をヘッダープレー
トの係止部に圧入する方法が採用されている。
プラスチック製タンクを使用し、タンクとヘッダープレ
ートの結合にはステンレスなどのかしめプレートを用い
ることなく、直接ヘッダープレートの周辺部を折り曲げ
てかしめるか又はタンクに設けた爪部をヘッダープレー
トの係止部に圧入する方法が採用されている。
このような構造の熱交換器では、かしめ又は圧入係止に
ともなうヘッダープレートに作用する応力と汚染大気な
どの外部環境及びロングライフクーラント（Ｌ Ｌ Ｃ
）などの冷却水の腐蝕作用により、ヘッダープレートに
応力腐蝕側（ＳＣＣ）が発生し易い欠点があった。特に
プラスチック製タンクを使用する場合は弾性シール材と
ヘッダープレート間の隙間構造により、腐蝕が加速され
、ＳＣＣが発生し易い傾向があり、耐ＳＣＣ性に優れた
材料が要求されていた。
ともなうヘッダープレートに作用する応力と汚染大気な
どの外部環境及びロングライフクーラント（Ｌ Ｌ Ｃ
）などの冷却水の腐蝕作用により、ヘッダープレートに
応力腐蝕側（ＳＣＣ）が発生し易い欠点があった。特に
プラスチック製タンクを使用する場合は弾性シール材と
ヘッダープレート間の隙間構造により、腐蝕が加速され
、ＳＣＣが発生し易い傾向があり、耐ＳＣＣ性に優れた
材料が要求されていた。
このような問題を解決するため、従来ヘッダープレート
としてＰ、Ｓｎ、ＡＡ’、Ｓｉ、Ｚｒ等の合金元素を添
加した改良黄銅が、特開昭６０１９４０３３号公報や特
開昭６１−５４２号公報により提案されている。またヘ
ッダープレートの少なくとも片面にＣｕ、Ｎｉ、半田な
どの耐腐蝕性層を形成したものが、実開昭６１−３４３
８６号公報により提案されている。またＣｕ−Ｚｎ合金
はＺｎ量を低減することにより、ＳＣＣ感受性が軽減さ
れることが知られており、例えば実開昭６０−１０５９
９１号公報には、ヘッダープレートの少なくとも片側表
面をＺｎ量の少ない丹銅で被覆したものが開示されてい
る。
としてＰ、Ｓｎ、ＡＡ’、Ｓｉ、Ｚｒ等の合金元素を添
加した改良黄銅が、特開昭６０１９４０３３号公報や特
開昭６１−５４２号公報により提案されている。またヘ
ッダープレートの少なくとも片面にＣｕ、Ｎｉ、半田な
どの耐腐蝕性層を形成したものが、実開昭６１−３４３
８６号公報により提案されている。またＣｕ−Ｚｎ合金
はＺｎ量を低減することにより、ＳＣＣ感受性が軽減さ
れることが知られており、例えば実開昭６０−１０５９
９１号公報には、ヘッダープレートの少なくとも片側表
面をＺｎ量の少ない丹銅で被覆したものが開示されてい
る。
しかしながらヘッダープレートとしては、外部及び内部
環境によりＳＣＣを起し難いと同時に、構造材として適
度の強度を有し、プレス成型のための加工性に優れ、更
にチューブとの半田接合性を阻害することなく、工業材
料として安価に大量生産できることが不可欠である。
環境によりＳＣＣを起し難いと同時に、構造材として適
度の強度を有し、プレス成型のための加工性に優れ、更
にチューブとの半田接合性を阻害することなく、工業材
料として安価に大量生産できることが不可欠である。
ところが上記のＺｎ量を低減する方法は、耐ＳＣＣ性を
改善するも、強度と加工性が低下する欠点がある。そこ
でこの欠点を解消するためにクラッド等により複合被覆
する方法もあるが、複合に伴って工程が増加し、生産性
を低下してコストアップとなり問題であった。さらに上
記の合金元素を添加して耐ＳＣＣ性を改善する方法は簡
便であるが、加工性の劣化、β相の出現による耐蝕性の
劣化、半田接合性の劣化等が避けられず、製造コスト的
にも添加元素の種類と量が制限されてしまう。
改善するも、強度と加工性が低下する欠点がある。そこ
でこの欠点を解消するためにクラッド等により複合被覆
する方法もあるが、複合に伴って工程が増加し、生産性
を低下してコストアップとなり問題であった。さらに上
記の合金元素を添加して耐ＳＣＣ性を改善する方法は簡
便であるが、加工性の劣化、β相の出現による耐蝕性の
劣化、半田接合性の劣化等が避けられず、製造コスト的
にも添加元素の種類と量が制限されてしまう。
このように公知の方法では、ヘッダープレートに要求さ
れる種々の特性をバランスよく満たすことはできず、工
業的に使用されるには至っていない。
れる種々の特性をバランスよく満たすことはできず、工
業的に使用されるには至っていない。
本発明は上記現象を詳細に調査解析の結果、従来のヘッ
ダープレートはアンモニア環境に代表される外部環境に
は強くても、冷却媒体として使用されるＬＬＣ，特に実
環境の熱や酸素などの相互作用で変質したＬＬＣの環境
でＳＣＣを起し易いことか判明した。即ちヘッダープレ
ート用の材料は従来の耐ＳＣＣ性評価のみでは不充分で
あることを知見し、更に上述のような熱交換器の構造の
変化と、従来技術の欠点に鑑み鋭意研究の結果、新たな
熱交換器ヘッダープレート用銅合金を開発したものであ
る。
ダープレートはアンモニア環境に代表される外部環境に
は強くても、冷却媒体として使用されるＬＬＣ，特に実
環境の熱や酸素などの相互作用で変質したＬＬＣの環境
でＳＣＣを起し易いことか判明した。即ちヘッダープレ
ート用の材料は従来の耐ＳＣＣ性評価のみでは不充分で
あることを知見し、更に上述のような熱交換器の構造の
変化と、従来技術の欠点に鑑み鋭意研究の結果、新たな
熱交換器ヘッダープレート用銅合金を開発したものであ
る。
即ち本発明合金の−っは、Ｚｎ５〜３０ｗｔ％。
Ｓｎｌ 〜３ｗｔ％及びＳ ｉ Ｏ，０５〜３．０ｗｔ
％を含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなり、かつ結
晶粒度を２０〜８０μｍとしたことを特徴とするもので
ある また本発明合金の他の一つは、Ｚｎ５〜３０ｖｆ％、Ｓ
ｎｌ 〜５ｖ１％及びＳ ｉ Ｏ，０５〜３．０ｗｔ％
を含み、さらにＰ（１，Ｉｗｔ％以下、Ｎｉ３ｔ１％以
下。
％を含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなり、かつ結
晶粒度を２０〜８０μｍとしたことを特徴とするもので
ある また本発明合金の他の一つは、Ｚｎ５〜３０ｖｆ％、Ｓ
ｎｌ 〜５ｖ１％及びＳ ｉ Ｏ，０５〜３．０ｗｔ％
を含み、さらにＰ（１，Ｉｗｔ％以下、Ｎｉ３ｔ１％以
下。
Ａｌ２ｗｔ％以下、Ｍｎ２ｗｔ％以下、 Ｚｒ １
，５Ｗ１％以下、Ｍｇ５ｖ１％以下の範囲内で１種又は
２種以上を合計で０．０５〜３ｗｔ％（以下ｗｔ％を％
と記す）含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなり、か
つ結晶粒度を２０〜８０μｍとしたことを特徴とするも
のである。
，５Ｗ１％以下、Ｍｇ５ｖ１％以下の範囲内で１種又は
２種以上を合計で０．０５〜３ｗｔ％（以下ｗｔ％を％
と記す）含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなり、か
つ結晶粒度を２０〜８０μｍとしたことを特徴とするも
のである。
本発明は上記組成の合金からなるものて、Ｚｎ、Ｓｎ及
びＳｉの添加は、充分な強度と耐ＳＣＣ性を付与するた
めで、Ｚｎ含有量を５〜３０％と限定したのは、５％未
満では強度及び加工性が不充分であり、３０％を越える
と強度及び加工性は優れているも、耐ＳＣＣ性を低下す
るためである。またＳｎ含有量を１〜５％と限定したの
は、１％未満では強度の向上効果が不充分であると共に
、ＬＬＣに対する耐ＳＣＣ性が不足し、５％を越えると
強度は向上するも耐ＳＣＣ性は飽和し、原料費を高騰し
、工業材料として不適当となるためである。
びＳｉの添加は、充分な強度と耐ＳＣＣ性を付与するた
めで、Ｚｎ含有量を５〜３０％と限定したのは、５％未
満では強度及び加工性が不充分であり、３０％を越える
と強度及び加工性は優れているも、耐ＳＣＣ性を低下す
るためである。またＳｎ含有量を１〜５％と限定したの
は、１％未満では強度の向上効果が不充分であると共に
、ＬＬＣに対する耐ＳＣＣ性が不足し、５％を越えると
強度は向上するも耐ＳＣＣ性は飽和し、原料費を高騰し
、工業材料として不適当となるためである。
Ｓｉ含有量を０．０５〜３％と限定したのは、０．０５
％未満では、強度の向上が不充分であり、又、従来のア
ンモニアに対する耐ＳＣＣ性が不充分の為である。３％
を越えると加工性が不充分となってしまい工業的に何ら
、意味をもたなくなってしまう。
％未満では、強度の向上が不充分であり、又、従来のア
ンモニアに対する耐ＳＣＣ性が不充分の為である。３％
を越えると加工性が不充分となってしまい工業的に何ら
、意味をもたなくなってしまう。
次にＰ、Ｎｉ、ＡＩ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｍｇの添加は、Ｓｎ
及びＳｉと共存させることにより更に強度を向上し、特
にＰ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｒの添加は強度向上の効果が大き
く、また外部環境からのＳＣＣを抑制し、一方ＡＩ、Ｍ
ｇはＬＬＣ側のＳＣＣを抑制するものである。そして２
０１１％以下、Ｎ４３％以下、Ａ１２％以下。
及びＳｉと共存させることにより更に強度を向上し、特
にＰ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｚｒの添加は強度向上の効果が大き
く、また外部環境からのＳＣＣを抑制し、一方ＡＩ、Ｍ
ｇはＬＬＣ側のＳＣＣを抑制するものである。そして２
０１１％以下、Ｎ４３％以下、Ａ１２％以下。
Ｍｎ２％以下、Ｚｒ１．５％以下、Ｍｇ３％以下の範囲
内で何れか１種又は２種以上を合計０．０５〜５％と限
定したのは、０．０５％未満では強度及び耐ＳＣＣ向上
の効果が少なく５％を越えて添加してもその効果が飽和
するためである。
内で何れか１種又は２種以上を合計０．０５〜５％と限
定したのは、０．０５％未満では強度及び耐ＳＣＣ向上
の効果が少なく５％を越えて添加してもその効果が飽和
するためである。
更に結晶粒度を２０〜８０μｍとしたのは、耐ＳＣＣ性
と強度を損なうことなく、充分な加工性を付与するため
で、２０μｍ未満では強度は向上するも加工性が不充分
となり、プレス成形時に割れを発生することがあり、８
０１１ｍを越えると成形は可能なるも肌荒れを発生し易
く、外観不良を多発するためである。しかして結晶粒度
を２０〜８０μｍとするためには、上記組成の合金を製
品サイズの厚さに圧延後熱処理により調整すればよい。
と強度を損なうことなく、充分な加工性を付与するため
で、２０μｍ未満では強度は向上するも加工性が不充分
となり、プレス成形時に割れを発生することがあり、８
０１１ｍを越えると成形は可能なるも肌荒れを発生し易
く、外観不良を多発するためである。しかして結晶粒度
を２０〜８０μｍとするためには、上記組成の合金を製
品サイズの厚さに圧延後熱処理により調整すればよい。
本発明は上記組成の合金について結晶粒度を２０〜８０
μｍとすることにより、熱交換器のヘッダープレートと
して好適な強度、加工性、半田接続性と共に、外面から
の環境に対しては勿論のこと、ＬＬＣと接触する内部環
境に対しても耐ＳＣＣに優れた安価な銅合金を提供する
ことができる。尚溶解工程で使用されるＰなどの脱酸剤
の通常の残留や、工業的に不可避的に混入するＦｅ、Ｐ
ｂ、Ａｇ、Ｓなどの不純物は本発明の効果を損うもので
はない。
μｍとすることにより、熱交換器のヘッダープレートと
して好適な強度、加工性、半田接続性と共に、外面から
の環境に対しては勿論のこと、ＬＬＣと接触する内部環
境に対しても耐ＳＣＣに優れた安価な銅合金を提供する
ことができる。尚溶解工程で使用されるＰなどの脱酸剤
の通常の残留や、工業的に不可避的に混入するＦｅ、Ｐ
ｂ、Ａｇ、Ｓなどの不純物は本発明の効果を損うもので
はない。
以下本発明を実施例について説明する。
第１表に示す化学成分のインゴットを溶製し、両割後８
００℃に加熱し、熱間圧延で厚さ８閣の板にした。そし
て酸洗により表面の酸化被膜を除去した後、冷間圧延と
焼鈍を繰り返して厚さ０．８ｍｍの板材とし、８００℃
で５〜６０秒の範囲で熱処理を施し、第２表に示す結晶
粒度の試料を作成した。得られた試料の機械的特性とし
て弓張強さと伸びについて測定した結果を第２表に示し
た。
００℃に加熱し、熱間圧延で厚さ８閣の板にした。そし
て酸洗により表面の酸化被膜を除去した後、冷間圧延と
焼鈍を繰り返して厚さ０．８ｍｍの板材とし、８００℃
で５〜６０秒の範囲で熱処理を施し、第２表に示す結晶
粒度の試料を作成した。得られた試料の機械的特性とし
て弓張強さと伸びについて測定した結果を第２表に示し
た。
次にこのようにして調製した試料をプレス加工してヘッ
ダープレートとし、その際のプレス加工性を調査し、プ
レス加工性が良好なものを○印、やや凹凸を生じたもの
をΔ印、著しい肌荒れを生じたものをＸ印、成形時に割
れが生じたものをＸＸ印で表わしてこれを第２表に併記
した。
ダープレートとし、その際のプレス加工性を調査し、プ
レス加工性が良好なものを○印、やや凹凸を生じたもの
をΔ印、著しい肌荒れを生じたものをＸ印、成形時に割
れが生じたものをＸＸ印で表わしてこれを第２表に併記
した。
またこのヘッダープレートを用いてラジェータコアを形
成し、ヘッダープレートにプラスチック製タンクを取付
け、その周辺をかしめてラジェータを作製し、耐ＳＣＣ
性を次のように比較評価した。即ち耐ＳＣＣ性について
は、外部環境と内部環境について分け、外部環境の耐Ｓ
ＣＣ性は１％のアンモニア雰囲気中で漏れの発生するま
での時間を測定し、内部環境の耐ＳＣＣ性は、３０％に
希釈したＬＬＣを８０°Ｃで］、２ｋｇ／′ｃｄの内圧
で封入し、９０日間保持した後、漏れの有無と解体後の
割れの有無で評価した。即ち液の漏れについては、液漏
れの発生がないものを○印、接合部の液封能力の低下（
材料の軟化）による液漏れをＸ印、ＳＣＣによる液漏れ
をＸＸ印で表わし、更に解体後の割についてれは、材料
のＳＣＣの有無で表わし、それぞれ第２表に併記した。
成し、ヘッダープレートにプラスチック製タンクを取付
け、その周辺をかしめてラジェータを作製し、耐ＳＣＣ
性を次のように比較評価した。即ち耐ＳＣＣ性について
は、外部環境と内部環境について分け、外部環境の耐Ｓ
ＣＣ性は１％のアンモニア雰囲気中で漏れの発生するま
での時間を測定し、内部環境の耐ＳＣＣ性は、３０％に
希釈したＬＬＣを８０°Ｃで］、２ｋｇ／′ｃｄの内圧
で封入し、９０日間保持した後、漏れの有無と解体後の
割れの有無で評価した。即ち液の漏れについては、液漏
れの発生がないものを○印、接合部の液封能力の低下（
材料の軟化）による液漏れをＸ印、ＳＣＣによる液漏れ
をＸＸ印で表わし、更に解体後の割についてれは、材料
のＳＣＣの有無で表わし、それぞれ第２表に併記した。
第２表
第２表から明らかなように結晶粒度を２０〜８０μｍと
した本発明合金はヘッダープレートとして充分な強度と
加工性を合わせ持つと共に、従来合金と比較して内部環
境及び外部環境に対し耐ＳＣＣが顕著に改善されること
が判る。これに対し合金成分が外れる比較合金では結晶
粒度が２０〜８０μｍの範囲内にあってもほとんどが内
部環境における耐ＳＣＣ性が劣ることが判る。
した本発明合金はヘッダープレートとして充分な強度と
加工性を合わせ持つと共に、従来合金と比較して内部環
境及び外部環境に対し耐ＳＣＣが顕著に改善されること
が判る。これに対し合金成分が外れる比較合金では結晶
粒度が２０〜８０μｍの範囲内にあってもほとんどが内
部環境における耐ＳＣＣ性が劣ることが判る。
また合金成分は規定範囲内にあるが、結晶粒度が１０μ
ｍ以下の比較合金Ｎα１５はプレス成形時に割れが生じ
てしまい、結晶粒度が１００μｍのもの（比較合金Ｎｃ
ｔ１８）は成形時に著しい肌荒れが生じた。
ｍ以下の比較合金Ｎα１５はプレス成形時に割れが生じ
てしまい、結晶粒度が１００μｍのもの（比較合金Ｎｃ
ｔ１８）は成形時に著しい肌荒れが生じた。
尚本発明合金がヘッダープレートとして優れた特性を有
することについて説明したが、ヘッダープレートのみな
らず、チューブなどの熱交換器の他の部材はもとより配
器材、端子、コネクターなど電気、電子部品用材料とし
ても安価に寿命を改善することかできる。
することについて説明したが、ヘッダープレートのみな
らず、チューブなどの熱交換器の他の部材はもとより配
器材、端子、コネクターなど電気、電子部品用材料とし
ても安価に寿命を改善することかできる。
このように本発明によれば自動車用熱交換器のＳＣＣを
防止し、高性能、高信頼性の熱交換器を提供することが
できる。従ってラジェータにおいて一体かしめ構造の熱
交換器の採用が可能となり、同時に充分な強度を持つた
め板厚の薄肉化が可能となり、熱交換器の軽量化、コス
ト低減が可能になる等工業上顕著な効果を奏するもので
ある。
防止し、高性能、高信頼性の熱交換器を提供することが
できる。従ってラジェータにおいて一体かしめ構造の熱
交換器の採用が可能となり、同時に充分な強度を持つた
め板厚の薄肉化が可能となり、熱交換器の軽量化、コス
ト低減が可能になる等工業上顕著な効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は自動車用ラジェータの構造を一部切欠いて示す
斜視図である。 １ チューブ、（２）フィン。 ３ コア、（４）ヘッダープレート。 ５）プラスチック製タンク。 ６）ヘッダープレートの爪部。 ７）プラスチック製タンクの爪部。 ８ かしめプレート ９）弾性シール材 第１図
斜視図である。 １ チューブ、（２）フィン。 ３ コア、（４）ヘッダープレート。 ５）プラスチック製タンク。 ６）ヘッダープレートの爪部。 ７）プラスチック製タンクの爪部。 ８ かしめプレート ９）弾性シール材 第１図
Claims (2)
- （１）Ｚｎ５〜３０ｗｔ％、Ｓｎ１〜５ｗｔ％及びＳｉ
０．０５〜３．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと不可避的不
純物からなり、かつ結晶粒度を２０〜８０μｍとしたこ
とを特徴とする熱交換器ヘッダープレート用銅合金。 - （２）Ｚｎ５〜３０ｗｔ％、Ｓｎ１〜５ｗｔ％及びＳｉ
０．０５〜３．０ｗｔ％を含み、さらにＰ０．１ｗｔ％
以下、Ｎｉ３ｗｔ％以下、Ａｌ２ｗｔ％以下、Ｍｎ２ｗ
ｔ％以下、Ｚｒ１．５ｗｔ％以下、Ｍｇ３ｗｔ％以下の
範囲内で１種又は２種以上を合計で０．０５〜５ｗｔ％
含み、残部Ｃｕと不可避的不純物からなり、かつ結晶粒
度を２０〜８０μｍとしたことを特徴とする熱交換器ヘ
ッダープレート用銅合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9333190A JPH03291344A (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 熱交換器ヘッダープレート用銅合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9333190A JPH03291344A (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 熱交換器ヘッダープレート用銅合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03291344A true JPH03291344A (ja) | 1991-12-20 |
Family
ID=14079286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9333190A Pending JPH03291344A (ja) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | 熱交換器ヘッダープレート用銅合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03291344A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100375029B1 (ko) * | 2000-07-22 | 2003-03-08 | 주식회사 대상엔터프라이즈 | 내구수명이 향상된 동합금 |
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| EP1452613A3 (de) * | 2003-02-28 | 2004-09-22 | Wieland-Werke AG | Bleifreie Kupferlegierung und deren Verwendung |
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-
1990
- 1990-04-09 JP JP9333190A patent/JPH03291344A/ja active Pending
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