JPH06172905A - 耐孔食性にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金材 - Google Patents
耐孔食性にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金材Info
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- JPH06172905A JPH06172905A JP5156804A JP15680493A JPH06172905A JP H06172905 A JPH06172905 A JP H06172905A JP 5156804 A JP5156804 A JP 5156804A JP 15680493 A JP15680493 A JP 15680493A JP H06172905 A JPH06172905 A JP H06172905A
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- Japan
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- core material
- corrosion resistance
- sacrificial anode
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐孔食性と強度にすぐれた熱交換器用アル
ミニウム合金材を提供する。 【構成】 Ｃｕ：０．２〜１．０ｗｔ％を含み、さら
にＭｎ：０．６〜１．４ｗｔ％およびＭｇ：０．１〜
０．８ｗｔ％の１種あるいは２種を含み、残部Ａｌと不
可避不純物よりなる合金を芯材とし、該芯材の片面又は
両面に純Ａｌ又はＡｌ合金の被覆層を設けた被覆材の内
部から表面に向って漸次銅濃度が減少する厚さ４０〜３
００μｍの拡散層を設け、かつ内部と表面との銅濃度の
差を０．１５〜０．６ｗｔ％とすることを特徴とする耐
孔食性にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金材であ
る。
ミニウム合金材を提供する。 【構成】 Ｃｕ：０．２〜１．０ｗｔ％を含み、さら
にＭｎ：０．６〜１．４ｗｔ％およびＭｇ：０．１〜
０．８ｗｔ％の１種あるいは２種を含み、残部Ａｌと不
可避不純物よりなる合金を芯材とし、該芯材の片面又は
両面に純Ａｌ又はＡｌ合金の被覆層を設けた被覆材の内
部から表面に向って漸次銅濃度が減少する厚さ４０〜３
００μｍの拡散層を設け、かつ内部と表面との銅濃度の
差を０．１５〜０．６ｗｔ％とすることを特徴とする耐
孔食性にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金材であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、エバポレータ、コン
デンサ、ラジエータ等の熱交換器用アルミニウム合金材
に関し、特に耐孔食性と強度にすぐれた材料に関する。
デンサ、ラジエータ等の熱交換器用アルミニウム合金材
に関し、特に耐孔食性と強度にすぐれた材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば自動車用の熱交換器（エバポレー
タ、コンデンサ、ラジエータ等）用材料として用いられ
るアルミニウム合金材としては３００３合金が一般的で
あるが、より強度の高い熱交換器用材料としては、３０
０４、６９５１合金などが用いられる。
タ、コンデンサ、ラジエータ等）用材料として用いられ
るアルミニウム合金材としては３００３合金が一般的で
あるが、より強度の高い熱交換器用材料としては、３０
０４、６９５１合金などが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】３００３合金はろう付
加熱（６００℃）後の強度が１２ｋｇ／ｍｍ2に達しな
いので、熱交換器の軽量化のための薄肉化が困難であ
る。又、３００４、６９５１合金などは耐孔食性が不十
分であり、冷媒用通路管材の孔食による貫通漏洩事故が
問題となっている。
加熱（６００℃）後の強度が１２ｋｇ／ｍｍ2に達しな
いので、熱交換器の軽量化のための薄肉化が困難であ
る。又、３００４、６９５１合金などは耐孔食性が不十
分であり、冷媒用通路管材の孔食による貫通漏洩事故が
問題となっている。
【０００４】そこで各種防食法が提案されているが、外
面（大気側）腐食に対する防食法と内面（水溶液側）腐
食に対する防食法に大別される。
面（大気側）腐食に対する防食法と内面（水溶液側）腐
食に対する防食法に大別される。
【０００５】外面腐食はエバポレータ、コンデンサ、ラ
ジエータ等において主として問題になる。管外面に亜鉛
拡散層を形成させ、その犠牲陽極効果で防食することが
考えられている。熱交換器の組立に真空ろう付を行う
と、蒸気圧の低い亜鉛が蒸発飛散し、犠牲陽極効果が不
十分となる欠点がある。又、管材より電位の卑なフィン
材（Ａｌ−Ｚｎ系、Ａｌ−Ｓｎ系等）の犠牲陽極効果で
管材を防食することも考えられているが、フィン接合部
近傍しか効果がなく、ドロンカップ型エバポレータのタ
ンク部及びラジエータのコアプレート部等はフィン接合
部と触れているため、フィンの効果がなく、孔食が発生
する。
ジエータ等において主として問題になる。管外面に亜鉛
拡散層を形成させ、その犠牲陽極効果で防食することが
考えられている。熱交換器の組立に真空ろう付を行う
と、蒸気圧の低い亜鉛が蒸発飛散し、犠牲陽極効果が不
十分となる欠点がある。又、管材より電位の卑なフィン
材（Ａｌ−Ｚｎ系、Ａｌ−Ｓｎ系等）の犠牲陽極効果で
管材を防食することも考えられているが、フィン接合部
近傍しか効果がなく、ドロンカップ型エバポレータのタ
ンク部及びラジエータのコアプレート部等はフィン接合
部と触れているため、フィンの効果がなく、孔食が発生
する。
【０００６】内面腐食はラジエータ、ヒータコア等にお
いて主として問題になる。３重クラッド材（Ａｌ−Ｓｉ
／３００３／７０７２等）の内皮材（７０７２等）の犠
牲陽極効果で芯材を防食することが考えられるが、真空
ろう付では７０７２合金中の亜鉛が蒸発するため、内皮
材の犠牲陽極効果が不充分となる。又、内皮材に犠牲陽
極効果を持たせるためにＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ等を添
加させる場合、これら元素の含有により内皮材の自己腐
食が速くて消耗しやすく、内皮材の犠牲陽極効果を長期
的持続することが難しい。内皮材にＡｌ−Ｓｎ系合金等
を用いる場合もあるが、Ｓｎは低融点元素であってＡｌ
にほとんど固溶しないために、鋳造・熱間加工時に割れ
が発生して製造が難しい。
いて主として問題になる。３重クラッド材（Ａｌ−Ｓｉ
／３００３／７０７２等）の内皮材（７０７２等）の犠
牲陽極効果で芯材を防食することが考えられるが、真空
ろう付では７０７２合金中の亜鉛が蒸発するため、内皮
材の犠牲陽極効果が不充分となる。又、内皮材に犠牲陽
極効果を持たせるためにＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ等を添
加させる場合、これら元素の含有により内皮材の自己腐
食が速くて消耗しやすく、内皮材の犠牲陽極効果を長期
的持続することが難しい。内皮材にＡｌ−Ｓｎ系合金等
を用いる場合もあるが、Ｓｎは低融点元素であってＡｌ
にほとんど固溶しないために、鋳造・熱間加工時に割れ
が発生して製造が難しい。
【０００７】以上従来の熱交換器用材料には一長一短が
あり、強度と耐孔食性を共に満足する材料が望まれてい
る。
あり、強度と耐孔食性を共に満足する材料が望まれてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｃｕ：０．２
〜１．０ｗｔ％を含み、さらにＭｎ：０．６〜１．４ｗ
ｔ％およびＭｇ：０．１〜０．８ｗｔ％の１種あるいは
２種を含み、残部Ａｌと不可避不純物よりなる合金を芯
材とし、該芯材の片面又は両面に純Ａｌ又はＡｌ合金の
被覆層を設けた被覆材の内部から表面に向って漸次銅濃
度が減少する厚さ４０〜３００μｍの拡散層を設け、か
つ内部と表面との銅濃度の差を０．１５〜０．６ｗｔ％
とすることを特徴とする耐孔食性にすぐれた熱交換器用
アルミニウム合金材である。
〜１．０ｗｔ％を含み、さらにＭｎ：０．６〜１．４ｗ
ｔ％およびＭｇ：０．１〜０．８ｗｔ％の１種あるいは
２種を含み、残部Ａｌと不可避不純物よりなる合金を芯
材とし、該芯材の片面又は両面に純Ａｌ又はＡｌ合金の
被覆層を設けた被覆材の内部から表面に向って漸次銅濃
度が減少する厚さ４０〜３００μｍの拡散層を設け、か
つ内部と表面との銅濃度の差を０．１５〜０．６ｗｔ％
とすることを特徴とする耐孔食性にすぐれた熱交換器用
アルミニウム合金材である。
【０００９】本発明合金材における銅は材料表層部に犠
牲陽極効果に適した拡散層を形成するもので、内部の銅
濃度が０．２ｗｔ％より少ないと表層部に適切な銅の拡
散層が形成しにくく孔食が発生し、又、１．０ｗｔ％を
越えると材料の自己腐食が激しくなる。
牲陽極効果に適した拡散層を形成するもので、内部の銅
濃度が０．２ｗｔ％より少ないと表層部に適切な銅の拡
散層が形成しにくく孔食が発生し、又、１．０ｗｔ％を
越えると材料の自己腐食が激しくなる。
【００１０】ＭｎとＭｇは銅の拡散層の犠牲陽極効果を
害することなく強度を高める効果があり、両元素共に上
限値を越えて添加すると耐食性が劣化し、下限値より少
ない添加は強度を高める効果が少ない。
害することなく強度を高める効果があり、両元素共に上
限値を越えて添加すると耐食性が劣化し、下限値より少
ない添加は強度を高める効果が少ない。
【００１１】材料内部と表面の銅濃度の差が0.15wt％よ
り少ないと内部と表面との電位差が小さく、表層部の内
部に対する犠牲陽極効果が不十分で、深い孔食が発生
し、また銅濃度差が０．６ｗｔ％を越えると、内部と表
層との電位差が大きく、拡散層の自己腐食（消耗）速度
が速くなり、表層部の内部に対する犠牲陽極効果が長期
的に持続しない。
り少ないと内部と表面との電位差が小さく、表層部の内
部に対する犠牲陽極効果が不十分で、深い孔食が発生
し、また銅濃度差が０．６ｗｔ％を越えると、内部と表
層との電位差が大きく、拡散層の自己腐食（消耗）速度
が速くなり、表層部の内部に対する犠牲陽極効果が長期
的に持続しない。
【００１２】銅の拡散層の厚さが４０μｍより薄いと、
拡散層が短期間で腐食するため十分な防食効果を示さ
ず、３００μｍを越えると拡散層はそれ以下のものと効
果が変らない。
拡散層が短期間で腐食するため十分な防食効果を示さ
ず、３００μｍを越えると拡散層はそれ以下のものと効
果が変らない。
【００１３】板材および管材の表層部に犠牲陽極効果に
適した銅の拡散層を形成させる方法は下記のとおりであ
る。
適した銅の拡散層を形成させる方法は下記のとおりであ
る。
【００１４】クラッド板の場合は、Ａｌ−Ｃｕ−（Ｍ
ｎ、Ｍｇ）系合金の芯材の片面あるいは両面にＡｌ−Ｓ
ｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系等のろう材または純Ａｌ、Ａ
ｌ−Ｍｎ系等のＡｌ合金をクラッドする。
ｎ、Ｍｇ）系合金の芯材の片面あるいは両面にＡｌ−Ｓ
ｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系等のろう材または純Ａｌ、Ａ
ｌ−Ｍｎ系等のＡｌ合金をクラッドする。
【００１５】クラッド管の場合は上記クラッド板材を管
状に巻いて溶接する。あるいは上記芯材の内側あるいは
内・外両面にＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系等のろう
材または純Ａｌ、Ａｌ−Ｍｎ系等のＡｌ合金を鋳込んで
なる中空ビレットを用意し、これを押出してクラッド管
をつくる。
状に巻いて溶接する。あるいは上記芯材の内側あるいは
内・外両面にＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系等のろう
材または純Ａｌ、Ａｌ−Ｍｎ系等のＡｌ合金を鋳込んで
なる中空ビレットを用意し、これを押出してクラッド管
をつくる。
【００１６】押出偏平多穴管の場合は、Ａｌ−Ｃｕ−
（Ｍｎ、Ｍｇ）系の押出偏平多穴管を、Ａｌ−Ｓｉ、Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系等の溶融ろう材中に浸漬して表面にろ
う材を被覆する。
（Ｍｎ、Ｍｇ）系の押出偏平多穴管を、Ａｌ−Ｓｉ、Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系等の溶融ろう材中に浸漬して表面にろ
う材を被覆する。
【００１７】上記は例示であって、他にも種々の方法を
用いることができるが、各々その製造工程およびろう付
加熱工程において芯材中の銅を拡散させて、表層部に犠
牲陽極効果を有する銅の拡散層を形成させる。
用いることができるが、各々その製造工程およびろう付
加熱工程において芯材中の銅を拡散させて、表層部に犠
牲陽極効果を有する銅の拡散層を形成させる。
【００１８】なお、詳細な拡散層厚さ、内部の銅濃度、
内部と表面との銅濃度差等の最適条件は、使用環境、許
される腐食深さ等でそれぞれ異なり、設計時に決定され
るべきものである。
内部と表面との銅濃度差等の最適条件は、使用環境、許
される腐食深さ等でそれぞれ異なり、設計時に決定され
るべきものである。
【００１９】本発明材のろう付法としては、真空ろう
付、不活性雰囲気ろう付、フラックスろう付等いずれの
方法を用いてもよい。
付、不活性雰囲気ろう付、フラックスろう付等いずれの
方法を用いてもよい。
【００２０】本発明の合金材には、銅、Ｍｎ、Ｍｇの他
に不純物としてＳｉ、ＦｅのほかＣｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｖ等が銅の拡散層の犠牲陽極効果を害さない範囲で
含有されていても良い。
に不純物としてＳｉ、ＦｅのほかＣｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｖ等が銅の拡散層の犠牲陽極効果を害さない範囲で
含有されていても良い。
【００２１】
実施例１ 表１の試料Ｎo.１〜１１の各例合金の鋳塊片それぞれに
対して、５００℃×８時間の均質化処理を行った後、こ
れを芯材として一方の片面にろう材４１０４合金片を、
他の片面に１０５０合金片を最終製品の板で各クラッド
率が１０％となるように重合して熱間加工と冷間加工を
加えて厚さ０．４ｍｍの軟質板材を製作した。
対して、５００℃×８時間の均質化処理を行った後、こ
れを芯材として一方の片面にろう材４１０４合金片を、
他の片面に１０５０合金片を最終製品の板で各クラッド
率が１０％となるように重合して熱間加工と冷間加工を
加えて厚さ０．４ｍｍの軟質板材を製作した。
【００２２】この板材を５×１０~5Ｔｏｒｒの真空中で
６００℃に５分間加熱後、各板材の４１０４合金面側と
１０５０合金面側を別々にシリコンゴムにてシールし
て、それぞれの面について腐食試験を行った。１０５０
合金面に対しては（ＡＳＴＭ×１０＋１０ｐｐｍ Ｃ
ｕ）水溶液を用いて、交互に８０℃×８ｈｒと室温×１
６ｈｒのサイクルで１カ月浸漬による試験とし、４１０
４合金に対しては２週間のＣＡＳＳ試験（ＪＩＳ−Ｄ−
０２０１）とした。これら試験による各面の最大孔食深
さを表１に併せて示す。
６００℃に５分間加熱後、各板材の４１０４合金面側と
１０５０合金面側を別々にシリコンゴムにてシールし
て、それぞれの面について腐食試験を行った。１０５０
合金面に対しては（ＡＳＴＭ×１０＋１０ｐｐｍ Ｃ
ｕ）水溶液を用いて、交互に８０℃×８ｈｒと室温×１
６ｈｒのサイクルで１カ月浸漬による試験とし、４１０
４合金に対しては２週間のＣＡＳＳ試験（ＪＩＳ−Ｄ−
０２０１）とした。これら試験による各面の最大孔食深
さを表１に併せて示す。
【００２３】又、シリコーンゴムシールを施す前に引張
試験を行った。その結果も表１に示す。
試験を行った。その結果も表１に示す。
【００２４】表１に示した４１０４合金側及び１０５０
合金側表層部における銅の拡散層の厚さは、本供試材の
最終軟化処理及びろう付加熱処理を種々変えることによ
り調整した。また、供試材内部と表面の銅濃度差（上記
真空加熱後）も表１に示す。試料Ｎo.１２は４３４３／
３００３／７０７２なる三重クラッド材で厚さ０．４ｍ
ｍの軟質板であり、この板の７０７２合金面を試料Ｎo.
１〜１１の１０５０合金面に対して行った腐食試験と同
じ条件の腐食試験を行った。拡散層厚、銅濃度差、最大
孔食深さを表１に示す。
合金側表層部における銅の拡散層の厚さは、本供試材の
最終軟化処理及びろう付加熱処理を種々変えることによ
り調整した。また、供試材内部と表面の銅濃度差（上記
真空加熱後）も表１に示す。試料Ｎo.１２は４３４３／
３００３／７０７２なる三重クラッド材で厚さ０．４ｍ
ｍの軟質板であり、この板の７０７２合金面を試料Ｎo.
１〜１１の１０５０合金面に対して行った腐食試験と同
じ条件の腐食試験を行った。拡散層厚、銅濃度差、最大
孔食深さを表１に示す。
【００２５】表１の結果から明らかなように、本発明に
よる材料は、比較例及び従来例に比べてすぐれた耐孔食
性を有しており、熱交換器用アルミニウム材として適し
ている。
よる材料は、比較例及び従来例に比べてすぐれた耐孔食
性を有しており、熱交換器用アルミニウム材として適し
ている。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【発明の効果】本発明の材料は、材料表層部に犠牲陽極
効果に適した銅の拡散層を有することにより、従来材料
に比べて極めてすぐれた耐孔食性を有しており、特に熱
交換器用構造材としての強度もすぐれている。
効果に適した銅の拡散層を有することにより、従来材料
に比べて極めてすぐれた耐孔食性を有しており、特に熱
交換器用構造材としての強度もすぐれている。
【００２８】したがって、本発明材料は、特に自動車用
の熱交換器用アルミニウム材料として有用であり、材料
の薄肉化ひいては熱交換器の軽量化に対応できるもので
ある。
の熱交換器用アルミニウム材料として有用であり、材料
の薄肉化ひいては熱交換器の軽量化に対応できるもので
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃｕ：０．２〜１．０ｗｔ％を含み、さ
らにＭｎ：０．６〜１．４ｗｔ％およびＭｇ：０．１〜
０．８ｗｔ％の１種あるいは２種を含み、残部Ａｌと不
可避不純物よりなる合金を芯材とし、該芯材の片面又は
両面に純Ａｌ又はＡｌ合金の被覆層を設けた被覆材の内
部から表面に向って漸次銅濃度が減少する厚さ４０〜３
００μｍの拡散層を設け、かつ内部と表面との銅濃度の
差を０．１５〜０．６ｗｔ％とすることを特徴とする耐
孔食性にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5156804A JPH06172905A (ja) | 1987-10-13 | 1993-06-28 | 耐孔食性にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金材 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25640287A JPH01100237A (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 耐孔食性にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金材 |
| JP5156804A JPH06172905A (ja) | 1987-10-13 | 1993-06-28 | 耐孔食性にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金材 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25640287A Division JPH01100237A (ja) | 1987-10-13 | 1987-10-13 | 耐孔食性にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172905A true JPH06172905A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=26484460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5156804A Pending JPH06172905A (ja) | 1987-10-13 | 1993-06-28 | 耐孔食性にすぐれた熱交換器用アルミニウム合金材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06172905A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010221244A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム合金複合材 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57188638A (en) * | 1981-04-10 | 1982-11-19 | Kobe Steel Ltd | Aluminum tube for heat exchanger |
| JPS5835589A (ja) * | 1981-08-26 | 1983-03-02 | 倉富 康郎 | 磁力作用による回転体の滑動回転装置 |
| JPS59205445A (ja) * | 1983-05-02 | 1984-11-21 | Furukawa Alum Co Ltd | 熱交換器用アルミニウム合金クラツド材 |
-
1993
- 1993-06-28 JP JP5156804A patent/JPH06172905A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57188638A (en) * | 1981-04-10 | 1982-11-19 | Kobe Steel Ltd | Aluminum tube for heat exchanger |
| JPS5835589A (ja) * | 1981-08-26 | 1983-03-02 | 倉富 康郎 | 磁力作用による回転体の滑動回転装置 |
| JPS59205445A (ja) * | 1983-05-02 | 1984-11-21 | Furukawa Alum Co Ltd | 熱交換器用アルミニウム合金クラツド材 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010221244A (ja) * | 2009-03-23 | 2010-10-07 | Nippon Light Metal Co Ltd | アルミニウム合金複合材 |
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