JPH05169133A - 熱交換器用アルミニウム合金チューブの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ろう付け加熱により製造される熱交換器のチ
ューブとして用いられる多穴チューブ材をコンフォーム
法により製造する方法において、耐食性に優れたチュー
ブ材の製造方法を提供する。 【構成】 Ｓｉ 0.01 〜1.10wt％、Ｆｅ 0.03 〜0.6 wt
％、Ｃｕ 0.1〜1.0 wt％、Ｍｎ 0.1〜1.6 wt％を含有
し、又は更にＭｇ0.5 wt％以下、Ｃｒ0.3 wt％以下、Ｚ
ｒ0.3 wt％以下、Ｔｉ0.3 wt％以下を含有し、残部Ａｌ
と不可避的不純物からなるアルミニウム合金チューブを
コンフォーム法により製造するにあたり、コンフォーム
を行う前のアルミニウム合金に５２０℃以下の加熱処理
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器用アルミニウ
ム合金チューブの製造方法に関するもので、更に詳しく
は、ろう付け加熱により製造される熱交換器のチューブ
として用いられる多穴チューブ材をコンフォーム法によ
り製造する方法において、耐食性に優れたチューブ材を
製造する方法を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】ラジエーター等の熱交換器、例えば図１
に示すサーペンタインタイプのコンデンサーは、熱間又
は温間で管状に押出して成形した管材(1) を蛇行状に折
曲げ、管材(1) の間にブレージングシートからなるコル
ゲートフィン(2) を取付けたものである。尚図において
(3) はコネクターを示す。

【０００３】この管材にはＪＩＳ１１００（Ａｌ−0.1
wt％Ｃｕ）やＪＩＳ３００３合金（Ａｌ−0.15wt％Ｃｕ
−1.1 wt％Ｍｎ）等の多穴チューブが用いられ、フィン
にはＪＩＳ３００３やそれに犠牲効果を与える目的で、
Ｚｎ等を含有した合金を芯材とし、ＪＩＳ４０４５（Ａ
ｌ−１０wt％Ｓｉ）やＪＩＳ４３４３（Ａｌ−7.5 wt％
Ｓｉ）等のろう材を両面にクラッドしたものが用いられ
ている。そしてこれらは、いずれも６００℃付近の温度
に加熱してろう付けするブレージングにより組み立てら
れる。ブレージング工法としては、真空ブレージング
法、フラックスブレージング法、非腐食性のフラックス
用いたノコロックブレージング法等が行われる。

【０００４】ことろで、近年、多穴チューブは熱間押出
しにより製造されたものに加えてコンフォーム法により
製造されたものが用いられるようになってきた。このコ
ンフォーム法はアルミニウム素線に加工発熱を利用しチ
ューブ材に加工する方法であり、その概要を図２に示
す。すなわち、回転する溝付きホイール(4) の溝と押え
金具(5) との間に素線(6) を供給しホイールとの素線間
の摩擦力でダイス(7) から押し出す方法であり、ビレッ
トに押出しを行いチューブ材を製造する従来の方法と異
なるものである。コンフォームの特徴は製造コストが安
いことに加えて、材料的に、金属間化合物が微細に分布
していることにあり、強度や組織の均一性において押し
出し材より優れた特性を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらコンフォ
ームによりチューブ材は、押出し材より耐食性が劣ると
いう問題があり、その解決が強く望まれている。

【０００６】

【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、コンフォーム法による耐食性に優れた熱交
換器用アルミニウム合金チューブの製造方法を開発した
ものである。

【０００７】即ち本発明の一つは、Ｓｉ 0.01 〜1.10wt
％（以下wt％を％と略記）、Ｆｅ0.03〜0.6 ％、Ｃｕ
0.1〜1.0 ％、Ｍｎ 0.1〜1.6 ％を含有し、残部Ａｌと
不可避的不純物からなるアルミニウム合金チューブを、
コンフォーム法により製造するにあたり、コンフォーム
を行う前のアルミニウム合金に５２０℃以上の加熱処理
を行うことを特徴とするものである。

【０００８】また本発明の他の一つは、Ｓｉ 0.01 〜1.
10％、Ｆｅ 0.3〜0.6 ％、Ｃｕ 0.1〜1.0 ％、Ｍｎ 0.1
〜1.6 ％を含有し、更にＭｇ 0.5％以下、Ｃｒ 0.3％以
下、Ｚｒ 0.3％以下、Ｔｉ 0.3％以下のうち１種又は２
種以上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなるア
ルミニウム合金チューブをコンフォーム法により製造す
るにあたり、コンフォームを行う前のアルミニウム合金
に５２０℃以上の加熱処理を行うことを特徴とするもの
である。

【０００９】

【作用】本発明におけるチューブ材の合金組成は、上記
の如くＳｉ 0.01 〜1.10％、Ｆｅ 0.03 〜0.6 ％、Ｃｕ
0.1〜1.0 ％及びＭｎ 0.1〜1.6 ％を含有し、又は更に
Ｍｇ 0.5％以下、Ｃｒ0.3 ％以下、Ｚｒ 0.3％以下、Ｔ
ｉ 0.3％以下のうち１種又は２種以上を含有し、残部Ａ
ｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、
各添加元素の役割を以下に述べる。

【００１０】Ｓｉは、強度向上に寄付する。即ち固溶効
果により強度を向上させ、更にＭｎの析出を促進し、金
属間化合物を増やし、強度を向上させる。しかしてＳｉ
含有量が０．０１％未満では上記効果が十分でなく、
１．１０％を越えるとブレージング加熱時にろうの拡散
が大きくなり、ろう付け性が低下し、更にチューブの耐
食性を低下する。したがって、Ｓｉは０．０１％以上、
１．１０％以下とするが、特に０．２〜０．７％で安定
した特性を示す。

【００１１】Ｆｅは、Ｍｎとともに金属間化合物を形成
し、強度向上に寄付する。しかしてその量が０．０３％
未満では効果が十分でなく、０．６％を越えると鋳造時
に粗大な析出物を多く生じ、ブレージング加熱時の再結
晶粒径が小さくなり、ろう付け性を低下する。

【００１２】Ｃｕは、固溶状態にて合金中に存在し、強
度を向上させる。更にチューブ材の電位を貴にして耐食
性を向上させる働きを有する。しかして０．１％未満で
は効果が十分ではなく、１．０％を越えて添加すると、
合金の融点が低下しろう付け加熱時に溶融してしまう。

【００１３】Ｍｎは、金属間化合物を合金中に形成し強
度を向上させる。しかして０．１％未満では効果が十分
でなく、１．６％を越えて添加すると成形性が低下し組
付け等の加工時にブレージングシートが割れてしまう。

【００１４】本発明におけるチューブ材では、更にＭｇ
0.5％以下、Ｃｒ 0.3％以下、Ｚｒ0.3 ％以下、Ｔｉ
0.3％のうち１種又は２種以上添加することがある。Ｍ
ｇは合金中に固溶状態及びＭｇ₂ Ｓｉの微細な析出相と
して存在し、強度を向上させる。しかしてその量が０．
５％を越えて添加すると、非腐食性のフラッククスを用
いたろう付けをする場合にフラックスとＭｇが反応しろ
う付けができなくなる。またその他の元素は何れも微細
な金属間化合物を形成し、合金の強度を向上させる働き
を有する。しかしてそれぞれ０．３％を越えて添加した
場合成形性が低下し、組付け等の加工時にブレージング
シートが割れてしまう。

【００１５】以上が本発明におけるチューブ材の成分で
あるが、鋳塊組織の微細化のために添加されるＢや強度
向上の目的としてＮｉ等、上記以外の元素はそれぞれ
０．０５％以下であれば添加してもさしつかえない。

【００１６】本発明は、上記合金のチューブ材を通常の
コンフォーム工程で製造した場合に耐食性が劣ってしま
う点を解決したものである。即ちコンフォームを行う前
のアルミニウム合金素線に５２０℃以上の温度で加熱処
理を行うことを特徴とするが、従来のコンフォームに用
いるアルミニウム合金素線は、コンフォーム工程での加
工性を適正化するために調質以上のことは考えられてお
らず、コンフォームを行うためのアルミニウム合金素線
を製造する際に行われる加熱は最高で４５０℃程度であ
った。

【００１７】ここで、発明者らはチューブ材の金属組織
を観察し、従来のコンフォーム法によるチューブ材では
チューブ材内部に０．０５μｍ以下の微細な粒子が存在
し、ろう付け加熱時にこの粒子が粒界の移動を妨害し、
そのためろう付加熱時に粒界に耐食性に有害なＳｉやＣ
ｕが偏析して耐食性を劣化させることを見出し、本発明
に至った。即ちコンフォームに用いられるアルミニウム
合金素線の段階で微細な粒子を粗大化すれば、コンフォ
ーム後のチューブ内の粒子もまた粗大であり、ろう付け
加熱時にピン止め効果を有さず、２次再結晶をろう付加
熱時に生じて粒界が移動するため、耐食性に有害な化合
物が粒界に生じなくなる。

【００１８】そこで本発明ではコンフォームによるチュ
ーブ内の金属間化合物を十分に粗大化するために、アル
ミニウム合金素線の段階で５２０℃以上に加熱するもの
である。ここで５２０℃未満の加熱温度では、ろう付け
加熱時の２次再結晶を妨害する粒子が残存してしまう。
また５２０℃以上の温度での保持時間は長ければ長いほ
どよいが、通常は経済性を考慮して０．５〜２４時間程
度である。また加熱温度の上限はアルミニウム合金の融
点以下であれば構わないが、通常は６２０℃以下で行
う。

【００１９】またここで上記加熱はコンフォームを行う
直前のアルミニウム合金素線に行ってもよいし、アルミ
ニウム合金素線の製造中に行ってもよい。即ちアルミニ
ウム合金素線はプロペルチ等の鋳造法で線材を製造し、
圧延や引抜き等の加工でコンフォームに適したサイズと
するが、鋳造後に圧延や引抜きの前に上記加熱を行って
もよい。

【００２０】

【実施例】以下本発明を実施例について説明する。表１
に示す本発明で規定する範囲内の組成のアルミニウム合
金のチューブ材を表２に示す製造工程にてコンフォーム
法により作成した。即ちプロペルチ法と圧延加工を組合
わせて、断面積約８０mm² のアルミニウム合金素線とし
て、コンフォームを行った。ここで熱処理は圧延加工後
の線材または引抜き加工後の線材に対して施し、その後
コンフォームを実施した。ここでチューブのサイズは幅
１６mm、厚さ２mmであり、８穴である。またチューブ材
の板厚は０．４mmであった。

【００２１】得られたチューブ材をＮ₂ ガス中で６００
℃×５min の条件で加熱を行い、加熱後のチューブ材に
ついて、ＣＡＳＳ試験を２０００時間行い、チューブ断
面の観察を行った。腐食が貫通しているものを×印、板
厚中心部を越えているものを△印、板厚中心部まで達し
ていないものを○印とし、その結果を表２に併記した。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】表２から明らかなように、本発明例による
チューブ材はコンフォーム法にもかかわらず、従来のコ
ンフォーム法によるチューブ材と比較し、耐食性が優れ
ていることが判る。これに対し加熱条件が外れる比較例
によるものは、何れも耐食性が劣ることが判る。

【００２５】

【発明の効果】このように本発明によれば、得られた熱
交換器用アルミニウム合金チューブはコンフォーム法に
もかかわらず、耐食性が優れており、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】

【図１】サーペンタインタイプのエバポレーターを示す
一部断面の斜視図である。

【図２】コンフォーム法を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ 偏平チューブ ２ フィン ３ コネクター ４ 溝付きホイール ５ 押え金具 ６ 素線 ７ ダイス

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【手続補正書】

【提出日】平成５年２月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】またここで上記加熱はコンフォームを行う
直前のアルミニウム合金素線に行ってもよいし、アルミ
ニウム合金素線の製造中に行ってもよい。即ちアルミニ
ウム合金素線はプロペルチ等の鋳造法で線材を製造し、
圧延や引抜き等の加工でコンフォームに適したサイズと
するが、鋳造後に圧延や引抜きの前に上記加熱を行って
もよい。なお、本発明法でのコンフォームチューブは上
記のように製造するが、コンフォーム後にＺｎの溶射や
メッキ等を表面に施してもよい。このようなチューブ表
面のＺｎはチューブの外部耐食性の向上効果があり、通
常行われている処理であり、本発明で向上する耐食効果
を阻害しない。さらに、Ａｌ−Ｓｉ系合金をろうとし
て、溶射やメッキ等の方法でチューブの表面に形成させ
ても本発明の効果に影響を及ぼさない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｆ 1/043 9157−4Ｋ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｓｉ 0.01 〜 1.10 wt％、Ｆｅ 0.03 〜
   0.6 wt％、Ｃｕ 0.1〜1.0 wt％、Ｍｎ 0.1〜1.6 wt％を
   含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなるアルミニウ
   ム合金チューブを、コンフォーム法により製造するにあ
   たり、コンフォームを行う前のアルミニウム合金に５２
   ０℃以上の加熱処理を行うことを特徴とする熱交換器用
   アルミニウム合金チューブの製造方法。
2. 【請求項２】 Ｓｉ 0.01 〜1.10wt％、Ｆｅ 0.03 〜0.
   6 wt％、Ｃｕ 0.1〜1.0 wt％、Ｍｎ 0.1〜1.6 wt％を含
   有し、更にＭｇ 0.5wt％以下、Ｃｒ 0.3wt％以下、Ｚｒ
   0.3wt％以下、Ｔｉ 0.3wt％以下のうち１種又は２種以
   上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなるアルミ
   ニウム合金チューブを、コンフォーム法により製造する
   にあたり、コンフォームを行う前のアルミニウム合金に
   ５２０℃以上の加熱処理を行うことを特徴とする熱交換
   器用アルミニウム合金チューブの製造方法。