JPH04198449A - ろう付け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果にすぐれたアルミニウム熱交換器用ブレージングフィン材 - Google Patents

ろう付け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果にすぐれたアルミニウム熱交換器用ブレージングフィン材

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JPH04198449A
JPH04198449A JP32604490A JP32604490A JPH04198449A JP H04198449 A JPH04198449 A JP H04198449A JP 32604490 A JP32604490 A JP 32604490A JP 32604490 A JP32604490 A JP 32604490A JP H04198449 A JPH04198449 A JP H04198449A
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Shigenori Yamauchi
重徳 山内
Yuji Suzuki
祐治 鈴木
Kenji Kato
健志 加藤
Naoki Tokizane
直樹 時實
Kenji Nekura
根倉 健二
Sadayuki Kamiya
定行 神谷
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Denso Corp
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
NipponDenso Co Ltd
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    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/016Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys

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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、カーエアコンのコンデンサやエバポレータ、
あるいはラジェータ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Al熱交換器のブ
レージングフィン材に関し、特にろう何役の熱伝導度が
高く、犠牲陽極効果にすぐれたフィン材に関する。
[従来の技術] カーエアコンのコンデンサやエバポレータ、自動車など
のラジェータ、ヒータ、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−M n −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
ろう付により組立てられている。ろう祠は通路構成材料
側に配置する場合とフィン材側に配置する場合がある。
後者の場合フィン材として、アルミニウム合金を芯材と
し、その両面にAl−Si系合金ろう材をクラッドした
複合材が用いられる。
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、又、ろう付け時に高
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。ろう付け時の変
形やろうの侵食を防ぐにはMnの添加が有効であり、芯
材には8003合金や3203合金などの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 I −M n合金にZn % S n −
Inなどを添加して電気化学的に卑にする方法(例えば
特公昭5B−12395号公報参照)が、又、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、C
r、Ti、Zrなどを添加する方法(例えば特開昭54
−61354号公報参照)が提案されている。
又、本出願人らは、先にMnを含有させることなくFe
を増量含有させることにより、強度、熱伝導度に優れた
熱交換器フィン材(特願平1−218648)を提案し
た。
[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、ろう付け後のフィン材の
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(=Jけ時に高温でMnが固溶するため
、熱伝導度の低下が著しい。又、熱伝導度を高めるため
に、純アルミニウム(1050,1070など)にZ 
n % S n s  1 nあるいはCr5Ti、Z
rなどを添加したフィン材を使用する試みも行なわれて
いるが、この場合、耐高温座屈性に劣り、又、熱伝導度
は高いもののろう付け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。
更に最近になって通路構成材料として亜鉛被覆チューブ
が使われることが多くなり、この場合ろう何時に亜鉛拡
散層を形成し、チューブの防食をはかっている。そして
、このようなチューブと従来のフィン材すなわちAl−
MnにZn5SnS Inなどを添加したフィン材とを
ろう付して用いると、フィンよりも亜鉛拡散層の方が電
位が卑であるため、フィンよりも亜鉛拡散層が先に腐食
し、チューブからフィンが離脱してしまうという問題が
ある。
先に提案した「Mnを含有させることなくFeを増量含
有させることにより、強度、熱伝導度に優れた熱交換器
フィン材」は、芯材の両面にAl−3t系ろう材が存在
しないので、裸の(ろう祠を有さない)チューブ祠との
接合には適さない。
本発明はこれらの点を根本的に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、従来のAl−Mn系合金を芯材とするフィン材に
比べてろう付け後の熱伝導度が大幅に向上し、強度も高
く、犠牲陽極効果、特に亜鉛被覆チューブに対する犠牲
陽極効果および耐高温座屈性に優れたブレージングフィ
ン材を見出し、本発明を完成した 即ち、本発明は、F e :  0.8〜1.8%、Z
n:0.3〜3.0%、Cu:0.3%以下を含有し、
更にZ r : 0.05〜0.25%、Cr : 0
.05〜0.25%の1種または2種を含有し、不純物
としてのMnを0.3%以下とし、残部A1及びその他
不可避的不純物からなるアルミニウム合金を芯材とし、
その両面にAl−8t系ろう月をクラッドしたことを特
徴とするろう付け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果にすぐ
れたAl熱交換器用ブレージングフィン材である。
本発明における各成分の限定理由は下記のとおりである
(1)芯材 Fe : Feは合金の強度すなわちろう付け前のフィ
ン材の強度とともにろう付け後の強度を向上させる。本
発明′合金はMnを含まないために、強度向上のために
は、0.8%以上のFeが必要である。Feが多いほど
強度が向上し、1.0%以上が望ましい。一方、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。
FeはMnと異なり、ろう何時に固溶して熱伝導度を下
げたり電位を貴にしたりすることがないので、熱伝導度
および犠牲陽極効果特に亜鉛被覆チューブに対する犠牲
陽極効果に優れたフィン材の芯材への添加元素として適
する。
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。特にAl−Fe系合金にZnを添加する
と効果的に電位が卑になり、特に亜鉛被覆チューブへの
犠牲陽極効果が良好となる。下限未満では効果が十分で
なく、上限を越えると自己耐食性が劣化する。
Cu : Cuはろう付後の強度を向上させる。上限を
越えるとフィン材の電位が貴になり犠牲陽極効果が損わ
れる。
Zr5Cr:ZrおよびCrは耐高温座屈性を向上させ
る。下限未満では効果が十分でなく、上限を越えるとろ
う付後の熱伝導度が低下する。
Mn:不純物としてのMnは、前述のように含有量が多
くなると、熱伝導度が低下するほか電位を貴にするので
少ないほうが好ましい。しかし、その含有量か0,3%
以下であれば許容される。
その他の元素では、本発明合金の効果を損・わない範囲
で、Si、Mg5Tiなどを含んでもよい。ただし、い
ずれも含有量が多くなると熱伝導度が低下する。従って
、Siは0.6%以下、Mgは0.2%以下、Tiは0
.05%以下にすることが望ましい。Mgはフッ化物フ
ラックスろう付けを行う場合にはフラックスと反応する
ので更に低く、すなわち0.1%以下に抑えることが望
ましい。Tiは鋳造時の結晶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。
(2)ろう材 ろう材としてはAl−Si系合金を用いる。
通常6〜13%のStを含む合金を用いる。ろう材中の
Siの一部は、ろう材中の芯材中に拡散(固体拡散)し
、強度向上に寄与する。
又、フィン材全体の犠牲陽極効果を高めるためにろう材
中にZnを添加してもよい。
[実施例] 実施例1 第1表に示すA−Pの芯材用合金と、ろう材用合金43
43 (Al−7,5%])を溶解、鋳造した。
芯材用合金の鋳塊に均質化処理を施し、これと予め熱間
圧延しておいたろう材とを組合せて、熱間合せ圧延、冷
間圧延、中間焼鈍および仕上げ冷間圧延を行い、0.1
2m+n (ろう材クラッド率:両面IO%)のブレー
ジングフィン材N011〜1Gを作製した。次にろう付
け時と同様に窒素ガス中で600℃×3分間の加熱を行
った後、引張試験、電気伝導度測定を行い、pH3に調
整した3%NaC1水溶液中に8時間浸漬後、自然型極
電位を測定した。なおζ一般に金属の熱伝導度と電気伝
導度は比例関係にあるので、ここでは熱伝導度に代えて
電気伝導度(25℃において)を測定したものである。
また、600℃×3分間の加熱の後、芯材中へのろうの
侵食状況を断面金属組織により観察し、ろう付性を判断
した。
以上の結果を第2表に示す。
本発明例No、1〜5の場合、ろう付後の引張強さ及び
電気伝導度が従来のフィン材No、1Bより高く、ろう
付性も良好であり、自然電極電位も卑であって犠牲陽極
効果にすぐれている。
比較例No、6は芯材中のFeが少ないために引張強さ
が低く、No、7は逆にFeが多いために健全なフィン
材が得られていない。
No、8は芯材中のZnが少ないために自然電極電位が
やや貴である。NO19はZnが多いために電気伝導度
がやや低い。
No、IOは芯材中にCuが含まれていないために引張
強さがやや低い。
No、11は芯材中のCuが多いために自然電極−]〇
 − 電位が責である。
No、I2は芯材中のZr5Crが少ないためにろう付
性が不良である。No、13およびNo、14はZr又
はCrが多いために電気伝導度が低い。
No、15は芯材中のMnが多いために電気伝導度が低
く、自然電極電位がやや貴である。
No、1Gは3003+Z n合金を芯材とした従来の
フィン材であるが、引張り強さがやや低く、電気伝導度
が低く、自然電極電位もやや貴である。
第1表 * 3003にZnを添加したちの 第2表 ダ ■ と ノ 一1′2一 実施例2 実施例1で作製したブレージングフィン材をコルゲート
加工し、亜鉛溶射押出チューブ(材質: At−0,4
Cu−0,1Mn、 Zn付着m : 10g/m 2
)と用台せてフッ化物フラックスろう付し、第]−図り
ような試験片を作成した。この試験片を4過用のCAS
S試験(JIS D 0201)および4週間の塩水噴
霧試験(JIS Z 2371)に供し、チューブの最
大g食深さ、フィンの腐食状況およびフィンのチューブ
からの離脱状況を調べた。
結果を第3表に示す。
本発明例No、1〜5の場合、最大腐食深さが・」八さ
く、フィンの腐食状況も異常なく、フィンD離脱も生じ
ていない。
比較例No、6〜J6の場合、チューブが亜鉛被豆チュ
ーブであるので最大腐食深さが小さいが、111Jo、
8、No、’ll、No、15、No、16においてフ
ィンの離脱が生じ、No、9においてフィンの消耗〉く
顕著である。
第3表 実施例3 実施例1で作成したブレージングフィン材をコルゲート
加工し、裸の押出チューブ(材質:Al−0,4Cu−
0,IMn)と組合せてフッ化物フラックスろう付し、
第1図のような試験片を作成した。
この試験片を4週間の5WAAT試験(八5T)I G
48)に供し、フィン接合部のチューブの最大腐食深さ
、防食距離(フィン非接合部で深い孔食が発生した点か
らフィン接合部までの最短距離)、フィンの腐食状況を
調べた。
結果を第4表に示す。
第4表 本発明例No、1〜5の場合、最大腐食深さが小さく、
防食距離も大きく、フィンの腐食状況も異常ない。
比較例No、6〜16についてみると、No、8におい
てZnが少ないために最大腐食深さが太き・く、防食距
離が短い。No、9の場合Znが多いためにフィンの消
耗が顕著である。No、11の場合Cuが多いために最
大腐食深さが大きく、防食距離も短い。No、15の場
合、Mnが多いために、防食距離が短い。従来のフィン
材No、16の場合、防食距離が短い。
[発明の効果] 本発明によると、ろう何役の熱伝導度、犠牲陽極効果、
特に亜鉛被覆チューブに対する犠牲陽極効果にもすぐれ
る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。
【図面の簡単な説明】
第1図イは本発明の効果を試験するための試験片の正面
図、同口は同端面図である。 I・・・フィン、 2・・・チューブ。 特許出願人 住友軽金属工業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. Fe:0.8〜1.8%(重量%、以下同じ)、Zn:
    0.3〜3.0%、Cu:0.3%以下を含有し、更に
    Zr:0.05〜0.25%、Cr:0.05〜0.2
    5%の1種または2種を含有し、不純物としてのMnを
    0.3%以下とし、残部Al及びその他不可避的不純物
    からなるアルミニウム合金を芯材とし、その両面にAl
    −Si系ろう材をクラッドしたことを特徴とするろう付
    け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果にすぐれたAl熱交換
    器用ブレージングフィン材。
JP2326044A 1990-11-29 1990-11-29 ろう付け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果にすぐれたアルミニウム熱交換器用ブレージングフィン材 Expired - Fee Related JPH0670265B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ301990B6 (cs) * 2000-02-03 2010-08-25 Corus L. P. Použití kompozitního materiálu ze slitiny hliníku jako výchozí suroviny pro holá žebra výmeníku tepla

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55119146A (en) * 1979-03-09 1980-09-12 Furukawa Alum Co Ltd Aluminum fin material for heat exchanger

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