JPH06104875B2 - 熱交換器用Ａｌ合金フィン材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ろう付け時の高温強度にすぐれるととも
に、ろう付け後の室温強度（以下常温強度という）にも
すぐれ、さらにすぐれた犠牲陽極効果をも有する熱交換
器用Al合金フィン材に関するものである。

〔従来の技術〕 AlおよびAl合金は、カーエアコン、ラジエータ等の自動
車用熱交換器の管材やフィン材などとして広く使用され
ている。このような熱交換器の多くは、前記の部材をAl
−Si系合金をろう材として用いることによって製造され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このろう付け時に、各部材は、600℃以上の高
温に保持されるので、特に従来Al合金フィン材は、管材
とろう付けに際して治具により拘束力あるいは自重によ
って塑性変形を生じ、設計通りの寸法と形状を熱交換器
に付与することができず、したがって、熱交換器使用時
に空気の流れを阻害して熱交換性能を低下させたり、場
合によっては装着困難となる問題があった。

また、これらの熱交換器では、軽量化のためにフィン材
に対する薄肉化の要求が強いが、従来Al合金フィン材で
は、ろう付け後の強度が十分でなく、薄肉化した場合に
は、熱交換器使用時の空気の流れによって塑性変形を生
じ、空気の流れを阻害して熱交換性能を低下させるなど
の問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、常温お
よび高温強度のすぐれたAl合金フィン材を開発すべく研
究を行なった結果、 Mn:1.5％超〜２％、 Si:0.3〜0.75％未満、 Mg:0.41〜1.3％、 Zr:0.03〜0.15％、 Zn:0.1〜２％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Cr:0.03％〜0.3％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成（以上
重量％）を有するAl合金で構成されたフィン材は、この
合金を構成するMnおよびSi、さらにZrによって、すぐれ
た常温および高温強度が確保され、かつMgにより一段と
常温強度が向上したものになり、さらにCrを含有させる
ことによってMn,Si、およびZrによってもたらされる前
記作用が一層促進され、かつZnによって合金自体が電気
化学的に卑になって、すぐれた犠牲陽極効果をもつもの
となり、したがって、このAl合金フィン材は、ろう付け
時の塑性変形がなく、しかも軽量化にも十分対処できる
という知見を得たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成範囲を上記の通りに限定した理由を
説明する。

（ａ）Mn Mn成分には、Siとともに含有されることによって、常温
強度ばかりでなく、ろう付け中の炉内温度に保持された
ときの高温強度を向上させる作用があるが、これは、合
金中に形成される高温でも安定なAl−Mn−Si系微細化合
物の存在に起因するものである。すなわちAl−Mn系合金
では、Mn含有量が1.5重量％を越えると粗大Al−Mn化合
物が多量に形成されて加工性が低下するようになるが、
これに合金成分としてSiが含有されると、上記化合物の
組成が変わるとともに、それ自体が微細、均一に分散す
るようになるため、すぐれた常温および高温強度をもつ
ようになる。しかし、その含有量が1.5重量％以下ではS
i含有量との関係で所望の高強度を確保することができ
ず、一方その含有量が２重量％を越えても、より一層の
強度向上効果が得られず、むしろ巨大晶を形成して加工
性が劣化するようななることから、その含有量を1.5重
量％超〜２重量％と定めた。

（ｂ）Si Siは、Mnと共に含有されることによって、上記の通り高
強度を確保するのに不可欠な成分であるが、その含有量
が0.3重量％未満では所望の高強度を確保することがで
きず、一方、その含有量が0.75％以上になるとAl−Mn−
Si化合物に粗大化傾向が現われ、これが強度低下の原因
となることから、その含有量を0.3〜0.75重量％未満と
した。

（ｃ）Mg Mg成分には、固溶体硬化によってフィン材の常温強度を
向上させる効果があり、含有量の増加とともに発揮され
る効果も増大するが、特にフィン材の薄肉化を目的とす
る場合のように十分な常温強度が要求される場合には0.
41重量％以上含有されなければならない。また、このよ
うな含有量のMgがZnと共に含有する場合、電位が有効に
卑となり、すぐれた犠牲陽極効果を発揮させることがで
きる。したがって、その含有量が0.41重量％未満では、
所望のすぐれた常温強度および犠牲陽極効果を確保する
ことができず、一方その含有量が1.3重量％を越える
と、加工性が低下するようになることから、その含有量
を0.41〜1.3重量％と定めた。

（ｄ）Zr Zr成分には、Alと結合して、微細な化合物を分散形成
し、もってAl−Mn−Si化合物によってもたらされる強度
向上効果を一段と高め、より一層常温および高温強度を
向上させる作用があるが、その含有量が0.03重量％未満
では、所望の強度向上効果が得られず、一方その含有量
が0.15重量％を越えると、加工性が劣化するようになる
ことから、その含有量を0.03〜0.15重量％と定めた。

（ｅ）Zn Zn成分には、フィン材を電気化学的に卑にし、もって、
すぐれた犠牲陽極効果を付与する作用があるが、その含
有量が、0.1重量％未満では、その効果が十分でなく、
一方、２重量％を越えて含有させても、さらに一層の効
果が発揮できないので、その含有量を0.1〜２重量％と
した。なお、この含有量では加工性、強度等に本質的な
影響を与えない。

（ｆ）Cr Cr成分には、Zrと同様に素地に分散するAl−Cr系微細化
合物を形成して、より一段と常温および高温強度を向上
させる作用があるので、必要に応じて含有されるが、そ
の含有量が0.03重量％未満では所望の強度向上効果が得
られず、一方その含有量が0.3重量％を越えると加工性
が劣化するようになることから、その含有量を0.03〜0.
3重量％と定めた。

〔実施例〕

つぎに、この発明のAl合金フィン材を実施例により説明
する。

通常の溶解炉を用い、それぞれ第１〜３表に示される成
分組成をもった溶湯を調整し、鋳造して鋳塊とした後、
通常の条件で均質化熱処理を施し、ついで、この鋳塊を
面削した後、熱間圧延にて板厚:3mmの熱延板とし、引続
いて適宜中間焼鈍を加えながら冷間圧延を施すことによ
って、板厚:0.1mmの本発明Al合金フィン材１〜12および
比較Al合金フィン材１〜４をそれぞれ製造した。

なお、比較Al合金フィン材１〜４は、いずれも構成成分
のうちの強度に影響を及ぼす成分含有量（第３表に※印
を付す）がこの発明の範囲から低い方に外れた組成をも
つものである。

ついで、この結果得られた各種のフィン材から、平行部
巾:7mm×平行部長さ:15mmの引張試験片を作り、600℃の
大気炉中で引張試験を実施し、高温引張強さを測定し
た。

また、上記の各種フィン材から巾:20mm×長さ:80mmの試
験片を切出し10^-4トルの真空中と窒素ガス雰囲気中で61
0℃、５分間のろう付けに相当する条件下で熱処理を施
し、室温まで冷却した後、 室温引張試験を実施した。。さらに本発明Al合金フィン
材１〜12および比較Al合金フィン材１〜４の上記ろう付
けに相当する熱処理を施した試験片について、濃度:3.5
％食塩水中で孔食電位を測定した。以上の結果をまとめ
て第１〜３表に示した。

〔発明の効果〕

第１〜３表に示される結果から、本発明Al合金フィン材
１〜12は、いずれも高温強度にすぐれるとともに、特に
常温強度にすぐれ、さらに、Znの含有によって上記高温
強度と常温強度を高水準に維持しつつ孔食電位がより卑
となり、すぐれた犠牲陽極効果をもつようになることが
明らかである。

一方、比較Al合金フィン材１〜４に見られるように、構
成成分のうちの強度向上成分のいずれかの成分含有量で
もこの発明の範囲から低い方に外れると、高温強度およ
び常温強度の少なくともいずれかが低下するようになる
ことが明らかである。

上述のように、この発明のAl合金フィン材は、すぐれた
高温強度と常温強度を有し、さらにすぐれた犠牲陽極効
果を具備するので、熱交換器の製造中および使用中にお
いて設計通りの寸法と形状を保持することができるばか
りでなく、部材の薄肉化が容易なため熱交換器の軽量化
が可能であり、かつ、すぐれた犠牲陽極効果によって管
体の防食が可能であるので、製品の使用寿命を著しく延
ばすことができるようになるなど工業上有用な特性をも
つのである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 庸 静岡県裾野市二津屋67−７ (56)参考文献 特開 昭55−140098（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−142845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−64339（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％で、 Mn:1.5％超〜２％、 Si:0.3〜0.75％未満、 Mg:0.41〜1.3％、 Zr:0.03〜0.15％、 Zn:0.1〜２％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有す
   るAl合金で構成したことを特徴とする常温および高温強
   度、並びに犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器用Al合金フ
   ィン材。
2. 【請求項２】重量％で、 Mn:1.5％超〜２％、 Si:0.3〜0.75％未満、 Mg:0.41〜1.3％、 Zr:0.03〜0.15％、 Zn:0.1〜２％、 を含有し、さらに、 Cr:0.03％〜0.3％、 を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有す
   るAl合金で構成したことを特徴とする常温および高温強
   度、並びに犠牲陽極効果のすぐれた熱交換器用Al合金フ
   ィン材。