JPH04154931A - 熱交換器フィン材用アルミニウム合金 - Google Patents

熱交換器フィン材用アルミニウム合金

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JPH04154931A
JPH04154931A JP27342990A JP27342990A JPH04154931A JP H04154931 A JPH04154931 A JP H04154931A JP 27342990 A JP27342990 A JP 27342990A JP 27342990 A JP27342990 A JP 27342990A JP H04154931 A JPH04154931 A JP H04154931A
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JP
Japan
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brazing
fin material
heat exchanger
alloy
fin
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JP27342990A
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English (en)
Inventor
Shigenori Yamauchi
重徳 山内
Kenji Kato
健志 加藤
Naoki Tokizane
直樹 時實
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ラジェータやカーエアコンなどのようにフィ
ンと作動流体通路構成材料とがろう付により接合される
熱交換器のフィン材用アルミニウム合金に関し、特にろ
う付は後の熱伝導度が高く、犠牲陽極効果にすぐれたフ
ィン材用アルミニウム合金に関する。
[従来の技術] 自動車などのラジェータ、エアコン、インタークーラや
オイルクーラなどの熱交換器においては、Al−Cu系
合金、Al−Mn系合金、Al−Mn−Cu系合金など
の作動流体通路構成材料と、アルミニウム合金のフィン
材とがろう付けにより組立てられている。そして、フィ
ン材には、作動流体通路構成材料を防食するために犠牲
陽極効果が要求され、また、ろう付は時に高温加熱によ
って変形したり、ろうが侵食したりしないように優れた
耐高温座屈性が要求される。ろう付は時の変形やろうの
侵食を防ぐためにはMnの添加が有効であり、フィン材
には3003や3203などのAl−Mn系合金が用い
られる。そして、犠牲陽極効果を付与するためには、A
l−Mn合金にZ n SS n %  I nなどを
添加して電気化学的に卑にする方法(例えば特開昭62
−120455号公報参照)が、また、耐高温座屈性(
耐高温サグ性)をさらに向上させるためには、Cr5T
iSZrなどを添加する方法(例えば特開昭50−11
8919号公報参照)が提案されている。
[発明が解決しようとする課題] ところで、近年、熱交換器の軽量化、コストの低減など
の要求が強く、これに対応するためには熱交換器の構成
材料(作動流体通路構成材やフィン材など)を薄肉化す
ることが必要となっている。しかしフィン材を薄肉化す
ると伝熱断面積が小さくなるために、熱交換性能に支障
をきたすという問題が生じている。
この問題を解消するためには、ろう付は後のフィン材の
熱伝導度を高めることが有効であるが、Al−Mn系合
金の場合、ろう付は時に高温でMnが固溶するため、熱
伝導度の低下が著しい。熱伝導性にすぐれたフィン材と
して、M n : 0.1〜0.8%、Z r : 0
.02〜0.2%およヒs i : 0.1〜0.8%
を含むアルミニウム合金も提案されているが(特公昭1
1i3−232(iO号公報参照)、この場合、Mnが
少ないためにろう付は後の強度が低く使用中にフィン倒
れや変形が生じやすい。また、フィン材の電位が卑でな
いため、犠牲陽極効果が小さい。またS i : 0.
03〜0,3%、F e : 0.05〜0.6%を含
み、zr:0.01〜0.4%、M n : 0.01
−0.3%の1種または2種を含有するアルミニウム合
金も提案されているが(特開昭83−45352号公報
参照)、この場合はフィン材の電位が卑でないため、犠
牲陽極効果が小さい。さらに熱伝導度が高い純アルミニ
ウム(1050,1070など)にZn、Sn。
InあるいはCr5Ti、Zrなどを添加したフィン材
を使用する試みも行われているが、この場合、熱伝導度
は高いもののろう付は後の強度が低いためにフィン倒れ
が生じやすく、問題の根本的な解決にはなっていない。
この問題を解決するために、本発明者らは、先に、 (1)  F e : 0.8〜1.8%、Z r :
 0.05〜0.20%、Z n : 0.3〜2.0
%を含む合金(特願平1−(2) F e : 0.8
〜1.8%、Z r : 0,05〜0.20%、更に
I n :  0.005〜0.1%、Sn:0.01
〜0.1%、G a : 0.01〜0.2%およびB
i;0.01〜0.1%のうち1種または2種以上を含
む合金(特願平1−218649) (3) F e : 0.2〜1.8%、S i : 
0.2〜0.8%、M n : 0.1〜0.35%、
Z r : 0.05〜0.20%を含み、さらにI 
n : 0.005〜O,1%、Sn:0、旧〜0,1
%、G a : 0.O1〜0.2%およびB i :
 0.01〜0.1%のうち1種または2種以上を含み
、かつ必要に応じてZ n : 2.0%以下、あるい
はCu:0.3%以下を含む合金(特願平1−2405
77、特願平1−242319)などを提案した。これ
らの合金はろう付後熱伝導度および犠牲陽極効果にすぐ
れ、ろう付後の強度もある程度のレベルにあるため、フ
ィン材の薄肉化に寄与した。すなわち、−例においては
従来のフィン材0.111の厚さを0.08mmまで薄
肉化することが可能となった。しかしながら、これらの
フィン材のろう付後の引張強さは8〜lDkgf/mt
n 2種度であるので、更に薄肉化を進めるとフィン倒
れが生じやすいという問題があった。
本発明はこの問題点を解決せんとするものである。
[課題を解決するための手段〕 本発明者らは、種々のアルミニウム合金について検討を
行い、Al−Fe系合金にSiとMgを同時添加するこ
とによって、ろう付は後の熱伝導度と高強度を兼備させ
得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、F e : 0.8〜1.8%、
Si:0.1〜1.0%、M g : 0.05〜0.
7%、Z n : 0.3〜2.0%を含み、さらにZ
 r : 0.05〜0.25%、Cr : 0.05
〜0.25%およびMn:0.05〜0.25%のうち
1種または2種以上を含み、残部Alおよび不可避不純
物からなることを特徴とする熱交換器フィン材用アルミ
ニウム合金、並びに上記にさらにCu : 04%以下
を含有するものである。
本発明における各成分の限定理由は次のとおりである。
Fe : Feは合金の強度すなわち、ろう付は前およ
びろう付は後の強度を向上させる。
0.8%未満では効果が十分でなく、1.8%を超える
と鋳造時に粗大な晶出物が生′成し、板材の製造が困難
になる。
Si:Siはフィンの強度を向上させる。特にMgと共
存することにより時効硬化を生じ、熱伝導度をほとんど
下げることなく強度を向上させる。その含有量が0.1
%未満では効果が十分でなく、1.0%を越えるとろう
付時にフィン材の溶融が生じる。
Mg : Mgはフィンの強度を向上させる。特にSt
と共存することにより時効硬化を生じ、熱伝導度をほと
んど下げることなく、強度を向上させる。0.05%未
満では効果が十分でない。0.7%を越えるとろう付性
を害する。すなわちフッ化物フラックスろう付の場合は
Mgとフラックスが反応してろう付不良を生じ、また真
空ろう付の場合はMgの蒸発量が多くなってろう付炉の
清掃回数が多くなる。
Zn : Znはフィン材の電位を卑にし、犠牲陽極効
果を付与する。下限未満では効果が充分でなく、上限を
越えると自己耐食性が劣化したり、真空ろう付は時の蒸
発量が多くなって、ろう付炉の清掃回数が増したりする
。
Zrs Cr、Mn :ろう付時のろうの浸食に対する
抵抗性を高める。下限未満では効果が充分でなく、上限
を越えると、ろう付後の熱伝導度が低下する。
Cu : Cuはろう付後のフィンの強度を向上させる
。上限を越えると電位が貴になり、犠牲陽極効果が損な
われる。
その他の元素では本発、明合金の効果を損わない範囲で
Tiなどを含んでもよい。ただし、Tiの含有量が多く
なると熱伝導度が低下するので、0.1%以下にするこ
とが望ましい。
Tiは鋳造時の結晶粒微細化のために合金元素として添
加してもよいし、Al−Ti−B微細化剤として添加し
てもよいが、上記の範囲内に抑えることが望ましい。
[実施例] 第1表に示す合金No、1〜21を溶解・鋳造し、均質
化処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍および仕上げ冷
間圧延を行い、0.07mm厚さのフィン材を得た。中
間焼鈍の温度は330℃とした。
第1表 上記のように製造されたフィン材につき、フッ化物フラ
ックスを塗布した後、ろう付時と同様に窒素ガス中で8
00℃×3分間の加熱処理を行った後、引張試験、電気
伝導度を測定した。
一般に金属の熱伝導度と電気伝導度との間には比例関係
があるので、ここでは熱伝導度に代えて電気伝導度(2
5°C)を測定した。また、犠牲陽極効果を評価するた
め、pH3に調整した3%NaC1水溶液中に8時間浸
漬後、自然電極電位を測定した。
また、フィン材にコルゲート加工を施し、3003合金
を芯材とし4045合金を皮材(ろう材)とするプレー
ト材(厚さ(1,6mm)の上に乗せて、フッ化物フラ
ックスろう付けを行い、ろう付は性を調べた。また、フ
ィンとプレートの接合部についてCAS S試験をJ 
I S  DO201に基づき1ケ月間行い、プレート
の最大腐食深さの測定と、フィンの腐食状況を観察した
。
結果を第2表に示す。
第2表 =  12 − 本発明合金No、1〜8は、ろう付後の引張強さがlO
kgr/m112(98MPa)以上と高く、電気伝導
度も49%以上と高い(従来材の3003は38%)。
また、ろう付は性も良好であり、自然電極電位も−77
0から一840+nVvsS CHの範囲であり電気化
学的に卑である。また、CASS試験後試験−−ト材の
最大腐食深さは、0.05〜0.07mmと小さく犠牲
陽極効果に優れている。また、フィンの腐食状況も正常
である。
一方、比較合金のNo、9はFenが少ないために引張
強さが低い。
No、IOはFe量が多いために健全なフィン材が得ら
れなかった。
No、]1はSi量が少ないために引張強さが低く、N
o、12は5iftが多いために、ろう付時に溶融が生
じている。
No、13はMg@が少ないために引張強さが低(、N
o、14はMgff1が多いためにフラックスとMgの
反応が生じ、接合不良となっている。
No、I5はznffiが少ないために自然電極電位貴
になり、プレート材の最大腐食深さが大きくなっている
。
No、IBはZn量が多いためにフィンの消耗が顕著で
ある。
No、1.7はZr5CrsおよびMn量が少ないため
に、ろう付時にろうの侵食が生じている。
No、18.19、および20はZr、Cr、あるいは
Mn量が多いために電気伝導度が低い。
No、21はCu量が多いために、自然電極電位が貴で
あり、プレートの最大腐食深さが大きい。
[発明の効果] 本発明によると、ろう付後の熱伝導度、強度および犠牲
陽極効果に優れたフィン材が提供でき、フィン材゛・の
薄肉化が可能となり、熱交換器の軽量化、低コスト化に
寄与する。
特許出願人 住友軽金属工業株式会社 代理人 弁理士 小 松 秀 岳 代理人 弁理士 旭     宏

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) Fe:0.8〜1.8%(重量%、以下同じ)
    、Si:0.1〜1.0%、Mg:0.05〜0.7%
    、Zn:0.3〜2.0%を含み、さらにZr:0.0
    5〜0.25%、Cr:0.05〜0.25%およびM
    n:0.05〜0.25%のうち1種または2種以上を
    含み、残部Alおよび不可避不純物からなることを特徴
    とする熱交換器フィン材用アルミニウム合金。
  2. (2) Fe:0.8〜1.8%、Si:0.1〜1.
    0%、Mg:0.05〜0.7%、Zn:0.3〜2.
    0%、Cu:0.3%以下を含み、さらにZr:0.0
    5〜0.25%、Cr:0.05〜0.25%およびM
    n:0.05〜0.25%のうち1種または2種以上を
    含み、残部Alおよび不可避不純物からなることを特徴
    とする熱交換器フィン材用アルミニウム合金。
JP27342990A 1990-10-15 1990-10-15 熱交換器フィン材用アルミニウム合金 Pending JPH04154931A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024112635A1 (en) * 2022-11-23 2024-05-30 Novelis Inc. Recycle-friendly aluminum alloys for use as fin stock and methods of making the same
WO2026107199A1 (en) * 2024-11-13 2026-05-21 Novelis Inc. Direct chill cast 3xxx series aluminum alloy with improved electrical and thermal conductivity

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