JPH059636A

JPH059636A - しごき加工性に優れたドローレスフイン用アルミニウム合金薄板および、その製造方法

Info

Publication number: JPH059636A
Application number: JP3190692A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takeuchi; 宏明竹内; Shoichi Sakota; 正一迫田; Hiroshi Shibata; 浩柴田
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1991-07-03
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】張り出し加工、しごき加工、伸びフランジ加
工を施して、ルームエアコン用フィン材として使用され
る、しごき加工性に優れたドローレスフィン用アルミニ
ウム合金薄板と、その製造方法を提供する。【構成】Ｓｉ０．０１〜０．１５ｗｔ％、Ｆｅ０．１
０〜０．４０ｗｔ％、Ｍｎ０．１０〜０．４０ｗｔ％を
含み、残部Ａｌと不可避的不純物とからなる合金鋳塊を
５２０〜６１０℃の温度まで昇温し、直ちに熱間圧延
を、１００ｍｍ以下の圧延が、熱間圧延上りの板厚にな
るまでに７パス以上となるような圧下率で行い、かつ熱
間圧延終了温度が２６０℃となるように行った後、８０
％以上の圧下率で冷間圧延を行い、次に２６０〜３３０
℃の温度で調質焼鈍して、成形加工前の金属組織中に直
径が０．１μｍ以下の金属間化合物が数密度で５個／μ
ｍ³以上で、かつ比抵抗値が３３．５ｎΩｍ以上である
アルミニウム合金薄板を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は張り出し加工、しごき加
工、伸びフランジ加工を施してルームエアコン用フィン
として使用されるしごき性に優れたドローレスフィン用
アルミニウム合金薄板およびその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来技術およびその課題】一般に空調用熱交換器のア
ルミニウム合金フィンは図１（イ）〜（ニ）に示すよう
に、プレート部（１）に熱交チューブを挿着するための
カラー部（２）を形成したものであり、プレート部形状
に応じて、フラットタイプ（イ）、ルーバータイプ
（ロ）、スリットタイプ（ハ）、コルゲートタイプ
（ニ）に区分される。またカラー部の成形方法はドロー
方式とドローレス方式に区分される。ドロー方式は図２
（イ）〜（ヘ）に示すように張り出し（イ）、絞り
（ロ）〜（ニ）、打ち抜き、バーリング（ホ）、リフレ
アー（ヘ）の工程からなり、張り出し加工が中心をなし
ている。従ってフィン材には優れた伸びが要求されてお
り、通常は厚さ０．１３ｍｍ以上の厚いフィンの製造に
用いられている。また、ドローレス方式は図３（イ）〜
（ニ）に示すように打ち抜き、穴拡げ（イ）、バーリン
グ（ロ）、アイアニング（しごき）（ハ）、リフレアー
（ニ）の工程からなり、しごき加工が中心をなしてい
る。従ってフィン材にはしごき加工性に優れる事が要求
され、通常０．１３ｍｍ以下の薄いフィンの製造に用い
られている。最近、省エネルギー、省資源の面から熱交
換器の軽量化が望まれ、アルミニウム合金フィンにおい
ても、薄肉軽量化が図られ、フィンの製造にもドローレ
ス方式が多用されるようになった。

【０００３】ドローレス方式フィンの成形時に生じる成
形不良としては、しごき工程で発生するしごき割れ、リ
フレアー工程で発生する花割れ等がある。特にしごき割
れはしごき率が高くなるほど発生しやすくなり特定高さ
以上の製品寸法が得られない等の問題があった。またこ
れらの割れは何れもカラー部と熱交チューブの密着性を
損ない、熱交特性を低下させるとともに成形フィンの外
観を害するものであり、製品としての価値を下げる場合
があるため、これらの成形不良の低減が強く望まれてい
る。またコルゲートタイプでは張り出し加工が行われる
ため、高い伸びが要求されが、従来の通常の製造方法で
製造したアルミニウム合金薄板では、強度と伸び値を同
時に向上することは困難であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決するために検討を重ねた結果、従来のドローレス
フィン用硬質アルミニウム材を用いた場合は、ドローレ
スフィン成形工程中のしごき工程において、予加工で形
成された転位組織がしごき加工時の加工発熱により回復
するため、しごき率が大きい場合すなわち加工発熱量が
大きい場合には回復サブグレインを不均一に生じ、材料
の破断抵抗力がしごき力を下回る結果、そこを起点とし
てしごき割れが発生することを見出した。そこで、この
知見に基づき、しごき加工時に回復しにくい、すなわち
高温強度の高い材料について鋭意検討を行った結果、成
形加工前のアルミニウム合金板のアルミマトリックス中
に微細な金属間化合物を均一に分散させておくことによ
り、しごき加工時の加工発熱による回復サブグレインの
成長を妨げる効果が得られ、しごき性が向上するという
知見を得たのである。また、微細な金属間化合物を均一
に分散させておくことにより、素板自体の伸び値も向上
するという知見を得たのである。さらに検討を重ねた結
果、上記に加えアルミマトリックス中の添加元素の固溶
量を低減させることにより、しごき成形時の加工硬化が
抑制され、しごき力が低減される結果、さらにしごき性
が向上することを見出し本発明に到ったものである。

【０００５】すなわち請求項１記載の発明は、Ｓｉ０．
０１〜０．１５重量％、Ｆｅ０．１０〜０．４０重量
％、Ｍｎ０．１０〜０．４０重量％を含み残部Ａｌと不
可避的不純物とからなる合金組成を有し、成形加工前の
金属組織中に直径が０．１μｍ径以下の金属間化合物が
数密度にして５個／μｍ³以上分布し、かつ、比抵抗値
が３３．５ｎΩｍ以下であることを特徴とするしごき加
工性に優れたドローレスフィン用アルミニウム合金薄板
であり、請求項２記載の発明は、Ｓｉ０．０１〜０．１
５重量％、Ｆｅ０．１０〜０．４０重量％、Ｍｎ０．１
０〜０．４０重量％を含み残部Ａｌと不可避的不純物と
からなる合金鋳塊を５２０〜６１０℃の温度まで昇温し
た後、直ちに熱間圧延を施し、その熱間圧延を１００ｍ
ｍ以下の板厚での圧延が熱間圧延上りの板厚となるまで
に７パス以上となるような圧下率で行い、かつ終了温度
が２６０℃以上となる条件で熱間圧延した後、圧下率８
０％以上で冷間圧延し、得られた薄板に２６０〜３３０
℃の範囲内の温度で調質焼鈍を施し、成形加工前の金属
組織中に直径が０．１μｍ径以下の金属間化合物を数密
度にして５個／μｍ³以上分布させ、かつ、比抵抗値を
３３．５ｎΩｍ以下にすることを特徴とするしごき加工
性に優れたドローレスフィン用アルミニウム合金薄板の
製造方法である。

【０００６】

【作用】次に、合金組成を本発明の通り限定した理由を
説明する。本発明アルミニウム合金薄板はＳｉ０．０１
〜０．１５重量％、Ｆｅ０．１０〜０．４０重量％、Ｍ
ｎ０．１０〜０．４０重量％を含み残部Ａｌと不可避的
不純物からなる組成を有することを特徴とする。Ｓｉ、
ＦｅおよびＭｎ成分は一部アルミニウムに固溶し、薄板
の強度を高める効果に加え、合金板中に直径が１〜１０
μｍ程度のＡｌ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系、Ａｌ−
（Ｆｅ、Ｍｎ）−Ｓｉ系の非常に硬い金属間化合物、お
よび微細な金属間化合物となって均一に分散し、直径が
１〜１０μｍ程度の金属間化合物はしごき加工における
工具との焼き付きを防止し、微細な金属間化合物はしご
き加工時の回復サブグレイン成長を妨げ、共にしごき性
を向上する効果がある。さらにＭｎ成分には合金薄板の
伸び値を向上する効果がある。ここで、Ｓｉの添加量が
０．０１重量％未満、Ｆｅの添加量が０．１０重量％未
満、Ｍｎの添加量が０．１０重量％未満では所望の強
度、伸びが得られないばかりか金属間化合物の数および
大きさが減少するため焼き付きが多発するとともに、
０．１μｍ径以下の微細な金属間化合物も少なくなるた
め、回復サブグレインを形成し易くなり、しごき性が劣
化する。一方、Ｓｉの添加量が０．１５重量％より多
く、Ｆｅの添加量が０．４０重量％より多く、かつＭｎ
の添加量が０．４０重量％より多くなると、しごき加工
時に加工硬化が促進され易くなるとともに、金属間化合
物の粗大化を生じて、しごき加工時、リフレアー加工時
にその金属間化合物が割れ起点となるため成形性が劣化
する。したがって、Ｓｉ０．０１〜０．１５重量％、Ｆ
ｅ添加量は０．１０〜０．４０重量％であり、Ｍｎ添加
量は０．１０〜０．４０重量％であることが必要であ
る。本発明で金属間化合物の直径を０．１μｍ以下と規
定したのは、直径が０．１μｍより大きいとサブグレイ
ン粒界の移動を遅延する効果が小さくなり回復サブグレ
インが発生し易くなるためである。さらに直径０．１μ
ｍ以下の金属間化合物の分布を数密度にして５個／μｍ
³以上と規定したのは、５個／μｍ³未満では上記の効
果が得られにくく、したがってしごき性向上効果がない
ためである。なお上記金属間化合物はマトリックス中に
不均一に分布しても効果が少なく望ましくは均一に分散
させた方が効果が高い。本発明は上記の微細な金属間化
合物分布に加え、成形加工前の金属組織の比抵抗値を３
３．５ｎΩｍ以下と規定することを特徴とする。これ
は、加工硬化性を支配する添加元素固溶量を比抵抗値で
数値化したものであり、固溶量の指標となる比抵抗値が
３３．５ｎΩｍより大きい場合、加工硬化し易くなっ
て、しごき加工時に割れが生じやすくなるためである。
したがって、比抵抗値が３３．５ｎΩｍ以下であること
が必要である。

【０００７】次に本発明の製造方法について説明する。
本発明は、均質化処理時の粗大な析出を抑制し、熱間圧
延時に０．１μｍ径以下の微細な金属間化合物の析出を
促進すると共に、固溶量の低減を図ることを目的として
おり、そのためにまず鋳塊を５２０〜６１０℃の温度ま
で昇温した後、直ちに熱間圧延を開始することが必要で
ある。ここで、鋳塊の均質化処理温度が５２０℃未満で
は均質化処理時に粗大な金属間化合物が析出し、熱延工
程で析出させるのに十分な固溶量が得られず、一方、６
１０℃より高い温度では、十分な固溶量が得られるが金
属間化合物が粗大に球状化し、しごき性に悪影響を及ぼ
すため好ましくない。また、いずれの温度域でも保持時
間が長くなるほど金属間化合物が粗大となり成形性に悪
影響を及ぼすため、保持時間はできるだけ短くし、好ま
しくは３時間以内とした方が望ましい。上記の均質化処
理後、直ちに熱間圧延を施すにあたり、熱間圧延におい
て１００ｍｍ以下の板厚での圧延が熱間圧延上りの厚さ
となるまでに７パス以上となるような圧下率で行い、か
つ熱間圧延の終了温度を２６０℃以上とすることが必要
である。ここで７パス未満となる圧下率では、熱間圧延
時の転位導入量が減少し、金属間化合物の核生成サイト
が少なくなるため、熱延中に０．１μｍ径以下の金属間
化合物の析出がおこりにくくなり好ましくない。ここで
熱間圧延上りの板厚は３〜１０ｍｍ程度である。また、
熱間圧延の終了温度を２６０℃未満とした場合、熱延中
に０．１μｍ径以下の金属間化合物が析出しにくく、所
定の金属間化合物分布が得られない。従って熱間圧延に
おいて１００ｍｍ以下の板厚での圧延が熱間圧延上りの
厚さとなるまでに、７パス以上となるような圧下率で行
い、かつ熱間圧延の終了温度を２６０℃以上とすること
が必要である。圧下率８０％以上で冷間圧延を行うの
は、８０％未満ではドローレス用フィン材として必要な
強度が不足するためである。また、得られた薄板に２６
０〜３３０℃の温度で調質焼鈍を施すことにより、コル
ゲートタイプドローレスフィン材として必要なコルゲー
ト加工性（張出し性）が得られる。ここで、調質温度が
２６０℃未満では十分な成形性が得られず、３３０℃よ
り高い温度で調質焼鈍した場合、再結晶粒を生じて、こ
れが割れの起点となるために、かえって成形性が劣化し
てしまう。したがって、圧下率８０％以上で冷間圧延を
行い、得られた薄板に２６０〜３３０℃の温度で調質焼
鈍を施す必要がある。このようにして得られた薄板の成
形加工前の金属組織の顕微鏡写真例を図４（イ）に示す
がこの写真で判るように本発明合金板では０．１μｍ径
以下の微細な金属間化合物が数密度で５個／μｍ³以上
分布している。これに対し、従来合金板では図４−
（ロ）に示すように、０．１μｍ径以下の金属間化合物
は本発明合金板に比べて少なく数密度にして５個／μｍ
³未満となっている。

【０００８】

【実施例】

〔実施例１〕表１に示す合金組成の鋳塊を水冷鋳造によ
り作製し、その鋳塊（厚さ４００ｍｍ）を片面１０ｍｍ
ずつ両面面削後、表２に示した条件で均質化処理、熱間
圧延を行い、厚さ６ｍｍの熱延板とした。熱延板を冷間
圧延し、厚さ０．１１５ｍｍの薄板とした後、２７０〜
３２０℃の範囲で調質焼鈍を施して引張強さが１４．０
〜１５．５ｋｇ／ｍｍ²のドローレスフィン用薄板を得
た。このようにして得られたフィン材の金属間化合物の
分布状態、比抵抗値および成形性評価結果を表３に示
す。ここで金属間化合物の分布状態は、透過型電子顕微
鏡を用いて金属間化合物の粒子径およびその粒子の一定
体積中の存在数を測定した。なおその粒子径は粒子の投
影面積と等しい面積の円の直径とした。電気比抵抗値に
ついては、ＪＩＳ規格に基づきダブルブリッジを用いて
調質焼鈍後の薄板を測定した。しごき加工性は、ドロー
レスフィン実機により、直径８．２９ｍｍの第２アイア
ニングダイスと直径８．２４ｍｍの第２アイアニングポ
ンチを用い、しごき率７８％の苛酷条件でフィンカラー
部を１６０個成形したときのしごき割れ不良率で評価し
た。コルゲート加工性は、ドローレスフィン実機によ
り、成形高さ１．３ｍｍのコルゲート板を用いてコルゲ
ート部を１００個成形した時の割れの有無により評価し
た。

【０００９】

【表１】

【００１０】

【表２】

【００１１】

【表３】

【００１２】表１、２、３から明らかなように本発明合
金板試料No．１〜４は従来合金板試料No．１０、１１に
比べしごき性、コルゲート性に優れている。これは図４
の金属組織の顕微鏡写真に示すように本発明合金板試料
No．１には従来合金板試料No．１１に比べ、直径０．１
μｍ以下の微細な金属間化合物が数多く均一に存在して
おり、これらの金属間化合物が、しごき加工時の回復サ
ブグレインの成長を抑制する結果、しごき加工時の材料
の破断抵抗を高めるためであり、それに加え、本発明合
金板は従来合金板に比べ成形前のアルミマトリックス中
の添加元素の固溶量がかなり低減され、しごき加工時の
加工硬化が抑制され、しごき力もかなり低減されている
ためである。これに対し、本発明合金板の範囲からはず
れる比較合金板試料No．５〜９はしごき性、コルゲート
性のいずれかが劣化することが判る。すなわちＦｅ、Ｓ
ｉ、Ｍｎ含有量のいずれかが上限を超える比較合金板試
料No．８は、所定の製造条件で薄板を作製しても加工前
の前記固溶量を低減することができず、伸び値は向上し
うるものの、しごき加工時に著しい加工硬化を生じて割
れが多発する。一方Ｆｅ、Ｓｉ、Ｍｎ含有量のいずれか
が下限未満の比較合金板試料No．９は、微細析出物が少
なく、しごき加工時に回復し易くなるため苛酷なしごき
条件下ではしごき破断をおこしやすい。また均質化処理
温度、熱間圧延条件が本発明の範囲からはずれる比較合
金板試料No．５、６、７はいずれも析出物数が少なく、
固溶量も多いため、しごき性、コルゲート性の向上が見
られない。

【００１３】〔実施例２〕表３の試料No２、１０、１１
の調質焼鈍前の薄板を用いて表４にしめす温度で調質焼
鈍を行い、引張試験およびドローレスフィン実機による
成形性試験を行った。その結果を表４に併記する。なお
成形性試験の条件は実施例１に記載した条件と同条件で
ある。

【００１４】

【表４】

【００１５】表４から明らかなように、調質焼鈍前の試
料No．２の薄板に２６０〜３２０℃の調質焼鈍を施すこ
とにより得られた本発明合金板試料No．２３〜２６は、
従来合金板試料No．２８〜３４に比べしごき性が優れる
と共に、コルゲート性も良好であることが判る。また調
質温度が本発明の範囲外である比較合金板No２１、２
２、２７はしごき性、コルゲート性が劣っている。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によって得られ
たフィン材は、ドローレス方式フィン成形におけるしご
き性、コルゲート性に優れ、不良率を著しく低減し得る
という顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）〜（ニ）はそれぞれ熱交換器のアルミニ
ウムフィンの形態を示す断面図であり、（イ）はフラッ
トタイプ、（ロ）はルーバータイプ、（ハ）はスリット
タイプ、（ニ）はコルゲートタイプである。

【図２】（イ）〜（ヘ）はドロー方式によるフィンの成
形方法を、それぞれ断面図で示す説明図である。

【図３】（イ）〜（ニ）はドローレス方式によるフィン
の成形方法を、それぞれ断面図で示す説明図である。

【図４】図４（イ）は本発明合金板の金属組織を示す顕
微鏡写真、図４（ロ）は従来合金板の金属組織を示す顕
微鏡写真である。（いずれも２０，０００倍）

【符号の説明】

１プレート部２カラー部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｉ０．０１〜０．１５重量％、Ｆｅ
０．１０〜０．４０重量％、Ｍｎ０．１０〜０．４０重
量％を含み残部Ａｌと不可避的不純物とからなる合金組
成を有し、成形加工前の金属組織中に直径が０．１μｍ
以下の金属間化合物が数密度にして５個／μｍ³以上分
布し、かつ、比抵抗値が３３．５ｎΩｍ以下であること
を特徴とするしごき加工性に優れたドローレスフィン用
アルミニウム合金薄板。
【請求項２】Ｓｉ０．０１〜０．１５重量％、Ｆｅ０．
１０〜０．４０重量％、Ｍｎ０．１０〜０．４０重量％
を含み残部Ａｌと不可避的不純物とからなる合金鋳塊を
５２０〜６１０℃の温度まで昇温した後、直ちに熱間圧
延を施し、その熱間圧延を１００ｍｍ以下の板厚での圧
延が熱間圧延上りの板厚となるまでに７パス以上となる
ような圧下率で行い、かつ終了温度が２６０℃以上とな
る条件で熱間圧延した後、圧下率８０％以上で冷間圧延
し、得られた薄板に２６０〜３３０℃の範囲内の温度で
調質焼鈍を施し、成形加工前の金属組織中に直径が０．
１μｍ径以下の金属間化合物を数密度にして５個／μｍ
³以上分布させ、かつ、比抵抗値を３３．５ｎΩｍ以下
にすることを特徴とするしごき加工性に優れたドローレ
スフィン用アルミニウム合金薄板の製造方法。