JPH0686640B2 - ろう付け後熱伝導度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フィン材用アルミニウム合金 - Google Patents
ろう付け後熱伝導度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フィン材用アルミニウム合金Info
- Publication number
- JPH0686640B2 JPH0686640B2 JP1218648A JP21864889A JPH0686640B2 JP H0686640 B2 JPH0686640 B2 JP H0686640B2 JP 1218648 A JP1218648 A JP 1218648A JP 21864889 A JP21864889 A JP 21864889A JP H0686640 B2 JPH0686640 B2 JP H0686640B2
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- JP
- Japan
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- brazing
- thermal conductivity
- fin material
- sacrificial anode
- anode effect
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ラジエータやカーエアコンなどのようにフィ
ンと作動流体通路構成材料とがろう付により接合される
熱交換器のフィン材用アルミニウム合金に関し、特にろ
う付け後の熱伝導度が高く、犠牲陽極効果にすぐれたフ
ィン材用アルミニウム合金に関する。
ンと作動流体通路構成材料とがろう付により接合される
熱交換器のフィン材用アルミニウム合金に関し、特にろ
う付け後の熱伝導度が高く、犠牲陽極効果にすぐれたフ
ィン材用アルミニウム合金に関する。
［従来の技術］ 自動車などのラジエータ、エアコン、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け
により組立てられている。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、フィン材には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（例えば特開昭62-1
20455号公報参照）が、また、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50-118919号公報参照）が
提案されている。
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け
により組立てられている。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、フィン材には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（例えば特開昭62-1
20455号公報参照）が、また、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50-118919号公報参照）が
提案されている。
［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。
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。また、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C
r、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、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。
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。また、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C
r、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、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。
本発明はこ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系合金に比べてろう付け後の強度を
大幅に低下させることなく、熱伝導度が大幅に向上し、
犠牲陽極効果および耐高温座屈性にすぐれたフィン材用
アルミニウム合金を見出し、本発明を完成した。
行い、従来のAl-Mn系合金に比べてろう付け後の強度を
大幅に低下させることなく、熱伝導度が大幅に向上し、
犠牲陽極効果および耐高温座屈性にすぐれたフィン材用
アルミニウム合金を見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、Fe:1.0％を越え1.8％以下、Zr:0.
05〜0.20％、Zn:0.3〜2.0％、Cu:0.3％以下を含有し、
残部Alおよび不可避的不純物からなることを特徴とする
ろう付け後熱伝導度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交
換器フィン材用アルミニウム合金である。
05〜0.20％、Zn:0.3〜2.0％、Cu:0.3％以下を含有し、
残部Alおよび不可避的不純物からなることを特徴とする
ろう付け後熱伝導度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交
換器フィン材用アルミニウム合金である。
本発明における各成分の限定理由はつぎのとおりであ
る。
る。
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。Feが多いほど強度が向上するが
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。
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。Feが多いほど強度が向上するが
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。
Zr:Zr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。
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。
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。下限未満では効果が十分でなく、上限を越えると
効果が飽和するばかりでなく、自己耐食性が劣化する。
する。下限未満では効果が十分でなく、上限を越えると
効果が飽和するばかりでなく、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。
フィン材の電位が貴になり犠牲陽極効果が損われる。
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、Mn、Mg、Cr、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ので、
Siは0.6％以下、Mnは0.1％以下、Mgは0.2％以下、Crは
0.05％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。
で、Si、Mn、Mg、Cr、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ので、
Siは0.6％以下、Mnは0.1％以下、Mgは0.2％以下、Crは
0.05％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。
［実施例］ 第１表に示す14種の合金を溶解・鋳造し、均質化処理、
熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍および仕上げ冷間圧延を
行い、0.07mm厚さのフィン材を得た。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。
熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍および仕上げ冷間圧延を
行い、0.07mm厚さのフィン材を得た。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、フィン材にコルゲート加工を施し、3003を芯材と
し4045を皮材（ろう材）とするプレート材の上に乗せ
て、弗化物フラックスろう付けを行い、ろう付け性を調
べた。そして、フィンとプレートの接合部についてCASS
試験（JIS D0201）を１ケ月間行い、プレートの最大腐
食深さを調べ、フィンの腐食状況を観察した。
し4045を皮材（ろう材）とするプレート材の上に乗せ
て、弗化物フラックスろう付けを行い、ろう付け性を調
べた。そして、フィンとプレートの接合部についてCASS
試験（JIS D0201）を１ケ月間行い、プレートの最大腐
食深さを調べ、フィンの腐食状況を観察した。
結果を第１表に併記する。
本発明例No.1〜４は引張強さが8.8kgf/mm2以上と高く、
電気伝導度も50％以上と高い。又、ろう付け性も良好で
あり、自然電極電位も−770mVvsSCE以下と卑であって、
プレート材の最大腐食深さを0.06〜0.07mmと小さくして
おり、犠牲陽極効果に優れている。比較例No.6はFeが少
ないため引張強さが低い。No.7はFeが多いために健全な
フィン材が得られておらず、又、引張強さも飽和傾向に
あって、Feを増やした効果が見られない。No.8はZrが少
ないためにろう付け時にフィン材中にろうの侵食が生
じ、フィンが座屈している。No.9はZrが多いために電気
伝導度が低い。No.10はZnが少ないために自然電極電位
が−710mVvsSCEと貴であり、プレート材の最大腐食深さ
も0.50mmと大きく、犠牲陽極効果が十分でない。No.11
はZnが多いためにフィン材の自己耐食性が劣り、フィン
の消耗が顕著である。
電気伝導度も50％以上と高い。又、ろう付け性も良好で
あり、自然電極電位も−770mVvsSCE以下と卑であって、
プレート材の最大腐食深さを0.06〜0.07mmと小さくして
おり、犠牲陽極効果に優れている。比較例No.6はFeが少
ないため引張強さが低い。No.7はFeが多いために健全な
フィン材が得られておらず、又、引張強さも飽和傾向に
あって、Feを増やした効果が見られない。No.8はZrが少
ないためにろう付け時にフィン材中にろうの侵食が生
じ、フィンが座屈している。No.9はZrが多いために電気
伝導度が低い。No.10はZnが少ないために自然電極電位
が−710mVvsSCEと貴であり、プレート材の最大腐食深さ
も0.50mmと大きく、犠牲陽極効果が十分でない。No.11
はZnが多いためにフィン材の自己耐食性が劣り、フィン
の消耗が顕著である。
No.12はCuが多いために自然電極電位が−720mVvsSCEと
貴であり、プレート材の最大腐食深さも0.43mmと大き
く、犠牲陽極効果が十分でない。N0.13は従来フィン材
として使用されてきたMn、Cuを添加したJIS3003合金の
場合であり、電気伝導度が38％IACSと低く熱伝導度が低
いものである。又、自然電極電位が−700mVvsSCEと貴で
あり、プレート材の最大腐食深さも0.46mmと大きく、犠
牲陽極効果が十分でない。N0.14はMnを1.4％含有した32
03合金の場合であるが、No.13とほぼ同等の性能であ
る。
貴であり、プレート材の最大腐食深さも0.43mmと大き
く、犠牲陽極効果が十分でない。N0.13は従来フィン材
として使用されてきたMn、Cuを添加したJIS3003合金の
場合であり、電気伝導度が38％IACSと低く熱伝導度が低
いものである。又、自然電極電位が−700mVvsSCEと貴で
あり、プレート材の最大腐食深さも0.46mmと大きく、犠
牲陽極効果が十分でない。N0.14はMnを1.4％含有した32
03合金の場合であるが、No.13とほぼ同等の性能であ
る。
［発明の効果］ 本発明によると、熱伝導度、犠牲陽極効果、耐高温座屈
性、強度に優れた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。
性、強度に優れた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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 正路 美房 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 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 (56)参考文献 特開 昭55−119146（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−182244（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】Fe:1.0％を越え1.8％以下（重量％、以下
同じ）、Zr:0.05〜0.20％、Zn:0.3〜2.0％、Cu:0.3％以
下を含有し、残部Alおよび不可避的不純物からなること
を特徴とするろう付け後熱伝導度および犠牲陽極効果に
優れた熱交換器フィン材用アルミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1218648A JPH0686640B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | ろう付け後熱伝導度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フィン材用アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1218648A JPH0686640B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | ろう付け後熱伝導度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フィン材用アルミニウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0382730A JPH0382730A (ja) | 1991-04-08 |
| JPH0686640B2 true JPH0686640B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=16723242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1218648A Expired - Lifetime JPH0686640B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | ろう付け後熱伝導度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フィン材用アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0686640B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55119146A (en) * | 1979-03-09 | 1980-09-12 | Furukawa Alum Co Ltd | Aluminum fin material for heat exchanger |
| JPS62182244A (ja) * | 1986-02-06 | 1987-08-10 | Furukawa Alum Co Ltd | フイン用アルミニウム合金 |
-
1989
- 1989-08-28 JP JP1218648A patent/JPH0686640B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0382730A (ja) | 1991-04-08 |
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