JPH0642997B2 - ブレージング用アルミニウム薄板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐高温座屈性に優れ、非腐食性フラックスブ
レージングおよびキャリアーガスブレージングに適した
フィン用アルミニウム薄板の製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、自動車クーラー用コンデンサー、エバポレーター
などのアルミニウム合金からなる熱交換器は、押出多穴
チューブとコルゲートフィンから構成されている。

一般にこのような押出多穴チューブにはＪＩＳＡ１０５
０（99.5ｗｔ％以上のＡ（以下ｗｔ％を単に％と略記
する））やＡ３００３（Ａ−0.15％Ｃｕ−1.1％Ｍ
ｎ）合金が用いられ、コルゲートフィンにはＡ３００３
あるいはＡ３２０３（Ａ−1.1％Ｍｎ）を芯材とし、
これの両面にＡ−Ｓｉ系合金、例えばＡ４３４３（Ａ
−7.5％Ｓｉ）やＡ４００４（Ａ−10％ Ｓｉ−1.5
％Ｍｇ）がクラッドされた、いわゆるブレージングシー
トが用いられている。

そして、これらのブレージングシートを用いる熱交換器
の製造は、一般に、押出多穴チューブとブレージングシ
ートを５９０〜６２０℃に数分加熱して接合する方法い
わゆるブレージング法により行われる。

ところでブレージング法の中で非腐食性フラックスブレ
ージング法あるいはキャリヤーガスブレージング法に用
いるブレージングシートの場合、コルゲートフィンの芯
材（あるいは皮材にも）にＡ３００３合金にＺｎを添加
し、犠牲陽極フィンの効果を与え押出しチューブ材を防
食する必要がある。しかしＺｎを添加すると犠牲陽極効
果は向上するものの耐高温座屈性が低下する。

また、キャリヤーガスブレージング法では、皮材の拡散
が大きいと芯材中のＺｎが蒸発し、フィンの残留Ｚｎ量
が少なくなり犠牲陽極効果が十分期待できなくなること
がある。

一方、このようなブレージング法によるアルミニウム合
金製熱交換器製造用フィン材の製造方法として、Ｍｎ、
Ｍｇ、Ｚｒ等の所定量含有するアルミニウム合金の芯材
に皮材をクラッドしたフィン材の製造方法が最近提案さ
れている（特開昭６０−２１５７２９号公報）。

（発明が解決しようとする問題点） 上記特開昭６０−２１５７２９号公報に開示の方法は耐
座屈性の向上はＺｒを含有させることと、焼鈍１回を所
定冷間圧延の中間処理として行うということなどで行っ
ている。しかしブレージングシートの耐高温座屈性は、
フィン材の薄肉化が進むにつれて近年さらに要求水準が
厳しくなってきており、このような方法ではその要求を
満足できない。

また非腐食性フラックスブレージング法あるいはキャリ
ヤーガスブレージング法においては、前記のように芯材
にＺｎを添加した従来のブレージングシートは耐高温座
屈性が低く、フィン材の薄肉化の要求を満足できなかっ
た。

したがって本発明の目的は、薄肉化しても耐高温座屈性
が高く、押出多穴チューブに対してすぐれた犠牲陽極効
果を示すブレージング用アルミニウム薄板の製造方法を
提供することである。

さらに本発明の目的は、特に、非腐食性フラックスブレ
ージング法およびキャリヤーガスブレージング法に対し
て好適なブレージング用アルミニウム薄板の製造方法を
提供することである。

（問題点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種々検討を重ね
た結果、Ｍｎ、Ｚｎを所定量含有しＦｅ、Ｓｉの量を規
制したアルミニウム合金を芯材とし、Ａ−Ｓｉ系ある
いはＡ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材を皮材として被覆した合
せ材を加工する場合、熱間圧延終了後は、直ちに、ある
いは冷間圧延をおこなった後に焼鈍をおこなうが、耐高
温座屈性を向上させるためには、２回の中間焼鈍が必要
であること、さらに、それらの中間焼鈍の間の冷間圧延
率及び最後の中間焼鈍後の最終の冷間圧延率も重要であ
ることを発見し、詳細な検討を行った。その結果、冷間
圧延、焼鈍工程に関して圧延率をある条件で制御するこ
とが必要なことを見い出した。本発明はこの知見に基づ
きなされるに至ったものである。

すなわち本発明はＭｎ0.6〜2.0％、Ｆｅ0.3％以下、Ｓ
ｉ0.6％以下、Ｚｎ0.5〜2.0％、残部Ａ（以上、ｗｔ
％）からなるアルミニウム合金を芯材とし、Ａ−Ｓｉ
系あるいはＡ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材を皮材とした合せ
材を熱間圧延及び冷間圧延加工するに当り、 （イ）加熱処理あるいは均質化処理を施した合せ材に、 （ロ）熱間圧延以降の工程で２回の中間焼鈍を行い、 （ハ）最後から２番目の中間焼鈍から最終の中間焼鈍ま
での冷間圧延率Ｒ_１（％）と最終の中間焼鈍から最終板
厚までの冷間圧延率Ｒ_２（％）が １０≦Ｒ_１≦９０、１０≦Ｒ_２≦６０、 ３０≦Ｒ_１＋Ｒ_２及びＲ_１−Ｒ_２≦６０の関係を満足す
るよう冷間圧延を行う、 ことを特徴とするブレージング用アルミニウム薄板の製
造方法を提供するものである。

次に本発明のフィン材の芯材に用いられるアルミニウム
合金組成における各成分の作用を説明する。

Ｍｎは合金の強度を向上させるとともに、Ａ−Ｍｎ−
ＦｅあるいはＡ−Ｍｎ−Ｓｉ系の微細な析出物を生
じ、再結晶粒を粗大化させ、ブレージング時の高温加熱
の際の耐高温座屈性を向上させる働きを持つ。その量が
0.6％未満では、その効果が小さく、2.0％を越えて添加
した場合は巨大晶出物が生じやすく、フィン材としての
成形性が悪くなる。

Ｆｅは、Ａ、Ｍｎとの共存によってＡ−Ｍｎ−Ｆｅ
系の析出物を生じ、再結晶粒を粗大化させブレージング
時の高温加熱の際の耐高温座屈性を向上させるが、0.3
％を超えると晶出物の量が増え、再結晶の核サイトとし
て働くため、再結晶粒が微細化し、逆に耐高温座屈性を
悪化させる。

Ｓｉは、Ａ−Ｍｎ−Ｓｉ系の微細な析出物を生じ、再
結晶粒を粗大化させブレージング時の高温加熱の際の耐
高温座屈性を向上させる働きを持つが、0.05％未満では
その効果が小さく0.6％を越えると逆に晶出物の効果で
再結晶粒が微細化し、耐高温座屈性を悪化させる。Ｚｎ
はフィン材の電位を卑にし、犠牲陽極効果でチューブ等
の作動流体通路の孔食を防ぐ働きがあるが、0.5％未満
ではその効果が小さく、2.0％を越えると自己腐食が高
くなるとともに、ろう付性が低下する。

本発明においては、合せ材に均質化処理を施す。この均
質化処理は上記の組成を持った芯材を均質化処理した後
にＡ−Ｓｉ系、Ａ−Ｓｉ−Ｍｇ系の皮材をクラッド
するか、あるいは皮材をクラッドした後に均質化処理し
ておこなわれる。均質化処理の温度が５８０℃を越える
とブレージング時の再結晶粒度が微細化し、耐高温座屈
性が悪化するため、上限を５８０℃に定める。なお、皮
材をクラッドした後均質化処理をおこなう場合は、皮材
の融点（Ａ−Ｓｉ系では５７７℃、Ａ−Ｓｉ−Ｍｇ
系では５５５℃）以下の温度でなければならない。ま
た、本発明においては均質化処理をすることなく、芯材
に皮材をクラッドしただけでも充分要求特性を満足する
ことができる。

次に、皮材の融点以下の温度に加熱し、熱間圧延をおこ
なうが、この条件については特に規定する必要はない。
また、皮材をクラッドした後に均質化処理をおこなう場
合は、この均質化処理後、直ちに熱間圧延をおこなって
もよい。

熱延終了後は、直ちに、あるいは冷間圧延をおこなった
後に中間焼鈍を行うが、耐高温座屈性を向上させるため
には、２回の中間焼鈍が必要である。

さらに、それらの中間焼鈍間の冷間圧延率及び最後の冷
間圧延率も重要であり、以下の条件で冷間圧延、焼鈍を
行う。Ｒ_１を最終から２番目の焼鈍から最終焼鈍までの
冷間圧延率（％）とし、Ｒ_２を最終焼鈍から最終板厚ま
での冷間圧延率（％）としたとき、１０≦Ｒ_１≦９０か
つ１０≦Ｒ_２≦６０かつ３０≦Ｒ_１＋Ｒ_２かつＲ_１−Ｒ
_２≦６０の条件を満たす板厚で中間焼鈍をおこなう工程
である。このＲ_１、Ｒ_２で規制される冷間圧延率の範囲
を第１図に示す。

中間焼鈍の温度、時間等は特に制限はないが通常３００
〜４００℃で０．５〜６時間である。

一般に、アルミニウム合金フィン材の高温座屈の原因と
しては、溶融した皮材が芯材の粒界あるいは、サブバウ
ンダリーを経路として拡散することが考えられ、したが
って、拡散を防ぐためにはブレージングの高温加熱の
際、すみやかに再結晶し（サブバウンダリーを消す）、
しかも、再結晶粒が粗大である（粒界の面積を小にす
る）ことが必要である。

本発明者らの研究によればブレージングの高温加熱時
に、再結晶が遅れる最大の原因は、加熱昇降時に、Ｍ
ｎ、Ｓｉ等の固溶元素が析出し、再結晶と競合すること
であり、それを防ぐためには、熱間圧延終了後に冷間圧
延、中間焼鈍をくり返し、析出物をあらかじめ十分マト
リクス中に析出させることによって固溶Ｍｎ、Ｓｉ量を
減らすことが有効であることが判明した。高温加熱以前
に存在するこれらの微細析出物は、再結晶をやや遅らせ
るが通常は、問題となることはなく、むしろ、粒度を粗
大化する働きがあり、耐高温座屈性を向上させる。この
ような効果を得るには、中間焼鈍は１回では不十分で、
２回の中間焼鈍が必要である。

さらに最後から２番目の中間焼鈍から最終中間焼鈍まで
の冷間圧延率（Ｒ_１）が１０％未満では、最終焼鈍時の
析出が不十分になるとともに、再結晶が生じず、ブレー
ジングの高温加熱の際にサブバウンダリーが残りやすく
なる。また、９０％を越えると最終焼鈍時の再結晶が極
めて早く、析出物のサイズも極めて微細化するため、ブ
レージング時のサブバウンダリーの消滅を妨害し、耐高
温座屈性を悪化させる。

また、最終冷間圧延率（Ｒ_２）が１０％未満では加工度
が小さく、ブレージング時の再結晶が遅れ、サブバウン
ダリーが残存し、耐高温座屈性が悪化する。逆にＲ_２が
６０％を越えると再結晶粒度が微細化し、耐高温座屈性
が悪化するとともに、フィン材としての成形性が悪化す
る。

そこで、１０≦Ｒ_１≦９０、１０≦Ｒ_２≦６０の条件が
必要となる。さらに、１０≦Ｒ_２≦２０の領域において
は、１０≦Ｒ_１≦９０でも耐高温座屈性が悪化する場合
があり、 ３０≦Ｒ_１＋Ｒ_２、Ｒ_１−Ｒ_２≦６０の条件も、加える
必要がある。

本発明において用いられる皮材としてのＡ−Ｓｉ系あ
るいはＡ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材の具体例としてはＡ４
３４３（Ａ−７．５％Ｓｉ）とこれにＺｎを１％程度
加えたもの及びＡ４００４（Ａ−１０％Ｓｉ−１．５
％Ｍｇ）がある。

本発明により得られるフィン材の最終板厚は通常０．１
０〜０．２０mmである。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。

実施例 下記第１表に示すＡ〜Ｅの組成を持つ鋳塊（304mm^t×70
0mm^w×1600mm ）を均質化処理した後、面削し（一部は
均質化処理させずに面削のみ）、Ａ４３４３相当のＡ
−7.5％Ｓｉの皮材をクラッド率片面１２％で両面にク
ラッドした。その後、第２表に示すように再加熱、熱間
圧延、冷延、焼鈍をおこない0.12mmのフィン用ブレージ
ングシートを作製した。詳細な加工方法を第２表に示
す。またこの加工方法NO.３〜１５を第１図にプロット
した。図中数字は加工方法NO.を示し、線で囲った範囲
が本発明の条件の範囲を示す。

上記のようにして得られたフィン材の耐高温座屈性及び
耐食性を試験した。この結果を第３表に示した。

(1)耐高温座屈性試験 合金Ａ〜Ｅを芯材とした加工方法３〜１５により加工し
て得たフィン用ブレージングシートから幅２２mm長さ６
０mmの試料（２１）を作成し、これを第２図（イ）
（ロ）のように台（２２）上に固定具（２３）を用いて
ｔ×２２^ｗ×５０ を片持ちで保持し、６１０℃、１０
分間大気中で加熱する。第２図（ハ）に示す加熱後の垂
下量の大小で耐高温座屈性を評価する。この評価法にお
いて、垂下量が１５mm以下であれば実際のコンデンサー
を組みたて、ブレージングをした際に問題がないことを
確認した。

したがって垂下量１５mm以下を合格と判定する。

(2)フィン材の耐孔食性試験 第３図に示すようにフィン材（３１）をコルゲート加工
した後、両側に０．８^ｔ×２０^ｗ×１００ のＡ３００
３板（３２）を非腐食性フラックスブレージング法でろ
う付けした。

この試片を塩水噴霧（ＪＩＳＺ２３７１に準じる）４０
００ｈｒのテストを行いＡ３００３板に生じた孔食を調
べた。

（発明の効果） 本発明によって、従来より一段と耐高温座屈性を向上さ
せることができ、よりフィン材の薄肉化が可能となる。

したがって本発明方法によれば非腐食性フラックスブレ
ージングおよびキャリアーガスブレージングに適するフ
ィン用アルミニウム薄板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法においてとられる冷間圧延率の範囲
の説明図であり、第２図（イ）、（ロ）、（ハ）はフィ
ン材の耐座屈性の試験方法の説明図、第３図はフィン材
の耐孔食性試験の説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｍｎ0.6〜2.0％、Ｆｅ0.3％以下、Ｓｉ0.6
   ％以下、Ｚｎ0.5〜2.0％、残部Ａ（以上、ｗｔ％）か
   らなるアルミニウム合金を芯材とし、Ａ−Ｓｉ系ある
   いはＡ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材を皮材とした合せ材を熱
   間圧延及び冷間圧延加工するに当り、 （イ）加熱処理あるいは均質化処理を施した合せ材に、 （ロ）熱間圧延以降の工程で２回の中間焼鈍を行い、 （ハ）最後から２番目の中間焼鈍から最終の中間焼鈍ま
   での冷間圧延率Ｒ_１（％）と最終の中間焼鈍から最終板
   厚までの冷間圧延率Ｒ_２（％）が １０≦Ｒ_１≦９０、１０≦Ｒ_２≦６０、 ３０≦Ｒ_１＋Ｒ_２及びＲ_１−Ｒ_２≦６０の関係を満足す
   るよう冷間圧延を行う、 ことを特徴とするブレージング用アルミニウム薄板の製
   造方法。