JPH0670265B2 - ろう付け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果にすぐれたアルミニウム熱交換器用ブレージングフィン材 - Google Patents

ろう付け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果にすぐれたアルミニウム熱交換器用ブレージングフィン材

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JPH0670265B2
JPH0670265B2 JP2326044A JP32604490A JPH0670265B2 JP H0670265 B2 JPH0670265 B2 JP H0670265B2 JP 2326044 A JP2326044 A JP 2326044A JP 32604490 A JP32604490 A JP 32604490A JP H0670265 B2 JPH0670265 B2 JP H0670265B2
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祐治 鈴木
健志 加藤
直樹 時實
健二 根倉
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、カーエアコンのコンデンサやエバポレータ、
あるいはラジエータなどのようにフィンと作動流体通路
構成作料とがろう付により接合されるAl熱交換器のブレ
ージングフィン材に関し、特にろう付後の熱伝導度が高
く、犠牲陽極効果にすぐれたフィン材に関する。
[従来の技術] カーエアコンのコンデンサやエバポレータ、自動車など
のラジエータ、ヒータ、インタークーラやオイルクーラ
などの熱交換器においては、Al−Cu系合金、Al−Mn系合
金、Al−Mn−Cu系合金などの作動流体通路構成材料と、
アルミニウム合金のフィン材とがろう付により組立てら
れている。ろう材は通路構成材料側に配置する場合とフ
ィン材側に配置する場合がある。後者の場合フィン材と
して、アルミニウム合金を芯材とし、その両面にAl−Si
系合金ろう材をクラッドした複合材が用いられる。そし
て、フィン材には、作動流体通路構成材料を防食するた
めに犠牲陽極効果が要求され、又、ろう付け時に高温加
熱によって変形したり、ろうが侵食したりしないように
優れた耐高温座屈性が要求される。ろう付け時の変形や
ろうの侵食を防ぐにはMnの添加が有効であり、芯材には
3003合金や3203合金などのAl−Mn系合金が用いられる。
そして、犠牲陽極効果を付与するためには、Al−Mn合金
にZn、Sn、Inなどを添加して電気化学的に卑にする方法
(例えば特公昭56−12395号公報参照)が、又、耐高温
座屈性(耐高温サグ性)をさらに向上させるためには、
Cr、Ti、Zrなどを添加する方法(例えば特開昭54−6135
4号公報参照)が提案されている。
又、本出願人らは、先にMnを含有させることなくFeを増
量含有させることにより、強度、熱伝導度に優れた熱交
換器フィン材(特願平1−218648)を提案した。
[発明が解決しようとする課題] ところで、近年、熱交換器の軽量化、コストの低減など
の要求が強く、これに対応するためには熱交換器の構成
材料(作動流体通路構成材やフィン材など)を薄肉化す
ることが必要となっている。しかしフィン材を薄肉化す
ると伝熱断面積が小さくなるために、熱交換性能に支障
をきたすという問題が生じている。
この問題を解消するためには、ろう付け後のフィン材の
熱伝導度を高めることが有効であるが、Al−Mn系合金の
場合、ろう付け時に高温でMnが固溶するため、熱伝導度
の低下が著しい。又、熱伝導度を高めるために、純アル
ミニウム(1050、1070など)にZn、Sn、InあるいはCr、
Ti、Zrなどを添加したフィン材を使用する試みも行なわ
れているが、この場合、耐高温座屈性に劣り、又、熱伝
導度は高いもののろう付け後の強度が低いためにフィン
倒れが生じやすく、問題の根本的な解決にはなっていな
い。
更に最近になって通路構成材料として亜鉛被覆チューブ
が使われることが多くなり、この場合ろう付時に亜鉛拡
散層を形成し、チューブの防食をはかっている。そし
て、このようなチューブと従来のフィン材すなわちAl−
MnにZn、Sn、Inなどを添加したフィン材とをろう付して
用いると、フィンよりも亜鉛拡散層の方が電位や卑であ
るため、フィンよりも亜鉛拡散層が先に腐食し、チュー
ブからフィンが離脱してしまうという問題がある。
先に提案した「Mnを含有させることなくFeを増量含有さ
せることにより、強度、熱伝導度に優れた熱交換器フィ
ン材」は、芯材の両面にAl−Si系ろう材が存在しないの
で、裸の(ろう材を有さない)チューブ材との接合には
適さない。
本発明はこれらの点を根本的に解決せんとするものであ
る。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、種々のアルミニウム合金について検討を
行い、従来のAl−Mn系合金を芯材とするフィン材に比べ
てろう付け後の熱伝導度が大幅に向上し、強度も高く、
犠牲陽極効果、特に亜鉛被覆チューブに対する犠牲陽極
効果および耐高温座屈性に優れたブレージングフィン材
を見出し、本発明を完成した 即ち、本発明は、Fe:1.0%を越え1.8%以下、Zn:0.3〜
3.0%、Cu:0.3%以下を含有し、更にZr:0.05〜0.25%、
Cr:0.05〜0.25%の1種または2種を含有し、不純物と
してのMnを0.3%以下とし、残部Al及びその他不可避的
不純物からなるアルミニウム合金を芯材とし、その両面
にAl−Si系ろう材をクラッドしたことを特徴とするろう
付け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果にすぐれたAl熱交換
器用ブレージングフィン材である。
本発明における各成分の限定理由は下記のとおりであ
る。
(1)芯材 Fe:Feは合金の強度すなわちろう付け前のフィン材の強
度とともにろう付け後の強度を向上させる。本発明合金
はMnを含まないために、強度向上のためには、1.0%を
越えるFeが必要である。一方、1.8%を超えると鋳造時
に粗大な晶出物が生成し、板材の製造が困難になる。
FeはMnと異なり、ろう付時に固溶して熱伝導度を下げた
り電位を貴にしたりすることがないので、熱伝導度およ
び犠牲陽極効果特に亜鉛被覆チューブに対する犠牲陽極
効果に優れたフィン材の芯材への添加元素として適す
る。
Zn:Znはフィン材の電位を卑にし、犠牲陽極効果を付与
する。特にAl−Fe系合金にZnを添加すると効果的に電位
が卑になり、特に亜鉛被覆チューブへの犠牲陽極効果が
良好となる。下限未満では効果が十分でなく、上限を越
えると自己耐食性が劣化する。
Cu:Cuはろう付後の強度を向上させる。上限を越えると
フィン材の電位が貴になり犠牲陽極効果が損われる。
Zr、Cr:ZrおよびCrは耐高温座屈性を向上させる。下限
未満では効果が十分でなく、上限を越えるとろう付後の
熱伝導度が低下する。
Mn:不純物としてのMnは、前述のように含有量が多くな
ると、熱伝導度が低下するほか電位を貴にするので少な
いほうが好ましい。しかし、その含有量が0.3%以下で
あれが許容される。
その他の元素では、本発明合金の効果を損わない範囲
で、Si、Mg、Tiなどを含んでもよい。ただし、いずれも
含有量が多くなると熱伝導度が低下する。従って、Siは
0.6%以下、Mgは0.2%以下、Tiは0.05%以下にすること
が望ましい。Mgはフッ化物フラックスろう付けを行う場
合にはフラックスと反応するので更に低く、すなわち0.
1%以下に抑えることが望ましい。Tiは鋳造時の結晶微
細化のために合金元素として添加してもよいし、Al−Ti
−B微細化剤として添加してもよいが、上記の範囲内に
抑えることが望ましい。
(2)ろう材 ろう材としてはAl−Si系合金を用いる。通常6〜13%の
Siを含む合金を用いる。ろう材中のSiの一部は、ろう付
中の芯材中に拡散(固体拡散)し、強度向上に寄与す
る。又、フィン材全体の犠牲陽極効果を高めるためにろ
う材中にZnを添加してもよい。
[実施例] 実施例1 第1表に示すA〜Oの芯材用合金と、ろう材用合金4343
(Al−7.5%Si)を溶解、鋳造した。芯材用合金の鋳塊
に均質化処理を施し、これと予め熱間圧延しておいたろ
う材とを組合せて、熱間合せ圧延、冷間圧延、中間焼鈍
および仕上げ冷間圧延を行い、0.12mm(ろう材クラッド
率:両面10%)のブレージングフィン材No.1〜15を作製
した。次にろう付け時と同様に窒素ガス中で600℃×3
分間の加熱を行った後、引張試験、電気伝導度測定を行
い、pH3に調整した 3%NaCl水溶液中に8時間浸漬後、自然電極電位を測定
した。なお、一般に金属の熱伝導度と電気伝導度は比例
関係にあるので、ここでは熱伝導度に代えて電気伝導度
(25℃において)を測定したものである。また、600℃
×3分間の加熱の後、芯材中へのろうの侵食状況を断面
金属組織により観察し、ろう付性を判断した。
以上の結果を第2表に示す。
本発明例No.1〜4の場合、ろう付後の引張強さ及び電気
伝導度が従来のフィン材No.15より高く、ろう付性も良
好であり、自然電極電位も卑であって犠牲陽極効果にす
ぐれている。
比較例No.5は芯材中のFeが少ないために引張強さが低
く、No.6は逆にFeが多いために健全なフィン材が得られ
ていない。
No.7は芯材中のZnが少ないために自然電極電位がやや貴
である。No.8はZnが多いために電気伝導度がやや低い。
No.9は芯材中にCuが含まれていないために引張強さがや
や低い。
No.10は芯材中のCuが多いために自然電極電位が貴であ
る。
No.11は芯材中のZr、Crが少ないためにろう付性が不良
である。No.12およびNo.13はZr又はCrが多いために電気
伝導度が低い。
No.14は芯材中のMnが多いために電気伝導度が低く、自
然電極電位がやや貴である。
No.15は3003+Zn合金を芯材とした従来のフィン材であ
るが、引張り強さがやや低く、電気伝導度が低く、自然
電極電位もやや貴である。
実施例2 実施例1で作製したブレージングフィン材をコルゲート
加工し、亜鉛溶射押出チューブ(材質:Al−0.4Cu−0.1M
n、Zn付着量:10g/m2)と組合せてフッ化物フラックスろ
う付し、第1図のような試験片を作成した。この試験片
を4週間のCASS試験(JIS D 0201)および4週間の塩水
噴霧試験(JIS Z 2371)に供し、チューブの最大腐食深
さ、フィンの腐食状況およびフィンのチューブからの離
脱状況を調べた。
結果を第3表に示す。
本発明例No.1〜4の場合、最大腐食深さが小さく、フィ
ンの腐食状況も異常なく、フィンの離脱も生じていな
い。
比較例No.5〜15の場合、チューブが亜鉛被覆チューブで
あるので最大腐食深さが小さいが、No.7、No.10、No.1
4、No.15においてフィンの離脱が生じ、No.8においてフ
ィンの消耗が顕著である。
実施例3 実施例1で作成したブレージングフィン材をコルゲート
加工し、裸の押出チューブ(材質:Al−0.4Cu−0.1Mn)
と組合せてフッ化物フラックスろう付し、第1図のよう
な試験片を作成した。この試験片を4週間のSWAAT試験
(ASTM G43)に供し、フィン接合部のチューブの最大腐
食深さ、防食距離(フィン非接合部で深い孔食が発生し
た点からフィン接合部までの最短距離)、フィンの腐食
状況を調べた。
本発明例No.1〜4の場合、最大腐食深さが小さく、防食
距離も大きく、フィンの腐食状況も異常ない。
比較例No.5〜15についてみると、No.7においてZnが少な
いために最大腐食深さが大きく、防食距離が短い。No.8
の場合Znが多いためにフィンの消耗が顕著である。No.1
0の場合Cuが多いために最大腐食深さが大きく、防食距
離も短い。No.14の場合、Mnが多いために、防食距離が
短い。従来のフィン材No.15の場合、防食距離が短い。
[発明の効果] 本発明によると、ろう付後の熱伝導度、犠牲陽極効果、
特に亜鉛被覆チューブに対する犠牲陽極効果にもすぐれ
るフィン材が提供でき、フィン材の薄肉化が可能とな
り、熱交換器の軽量化、低コスト化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
第1図イは本発明の効果を試験するための試験片の正面
図、同ロは同端面図である。 1…フィン、2…チューブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 健志 愛知県名古屋市港区千年3丁目1番12号 住友軽金属工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 時實 直樹 愛知県名古屋市港区千年3丁目1番12号 住友軽金属工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 根倉 健二 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 神谷 定行 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭55−119146(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Fe:1.0%を越え1.8%以下(重量%、以下
    同じ)、Zn:0.3〜3.0%、Cu:0.3%以下を含有し、更にZ
    r:0.05〜0.25%、Cr:0.05〜0.25%の1種または2種を
    含有し、不純物としてのMnを0.3%以下とし、残部Al及
    びその他不可避的不純物からなるアルミニウム合金を芯
    材とし、その両面にAl−Si系ろう材をクラッドしたこと
    を特徴とするろう付け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果に
    すぐれたAl熱交換器用ブレージングフィン材。
JP2326044A 1990-11-29 1990-11-29 ろう付け後の熱伝導性及び犠牲陽極効果にすぐれたアルミニウム熱交換器用ブレージングフィン材 Expired - Fee Related JPH0670265B2 (ja)

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