JPH11209838A - 熱交換器用犠牲防食アルミニウム合金及びこれを用いた熱交換器用アルミニウム合金複合材 - Google Patents
熱交換器用犠牲防食アルミニウム合金及びこれを用いた熱交換器用アルミニウム合金複合材Info
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- JPH11209838A JPH11209838A JP10027799A JP2779998A JPH11209838A JP H11209838 A JPH11209838 A JP H11209838A JP 10027799 A JP10027799 A JP 10027799A JP 2779998 A JP2779998 A JP 2779998A JP H11209838 A JPH11209838 A JP H11209838A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自動車用熱交換器のチューブ管内面側の耐食
性を高める。 【解決手段】 Ｚｎ：６．０wt％を越え１５．０wt％以
下を含有し、Ｃｕ：０．０５wt％以下を含み、さらにＩ
ｎ：０．００２〜０．３wt％又はＳｎ：０．００２〜
０．３wt％のうち１種又は２種を含有し、残部Ａｌと不
可避的不純物からなるＡｌ合金であって、表面の平均結
晶粒径が１００〜７００μｍであることを特徴とする熱
交換器用犠牲防食アルミニウム合金。
性を高める。 【解決手段】 Ｚｎ：６．０wt％を越え１５．０wt％以
下を含有し、Ｃｕ：０．０５wt％以下を含み、さらにＩ
ｎ：０．００２〜０．３wt％又はＳｎ：０．００２〜
０．３wt％のうち１種又は２種を含有し、残部Ａｌと不
可避的不純物からなるＡｌ合金であって、表面の平均結
晶粒径が１００〜７００μｍであることを特徴とする熱
交換器用犠牲防食アルミニウム合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車用熱交換器用
等に用いられる薄肉のＡｌ合金複合材に関するものであ
り、さらに詳しくはろう付法により形成される熱交換器
の冷媒通路を形成するチューブ管の材料として用いられ
る３層構造のＡｌ合金複合材に関するものである。
等に用いられる薄肉のＡｌ合金複合材に関するものであ
り、さらに詳しくはろう付法により形成される熱交換器
の冷媒通路を形成するチューブ管の材料として用いられ
る３層構造のＡｌ合金複合材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来Ａｌ製熱交換器、例えばラジエータ
ーは図１（イ）、（ロ）に示すように、冷媒を通すチュ
ーブ管（１）間にフィン（２）を配置し、チューブ管
（１）の両端にヘッダープレート（３）を取り付けて、
コア（４）を組み立て、ろう付後にヘッダープレート
（３）にパッキング（６）を介して樹脂タンク（５）、
（５′）を取り付けたものである。そしてフィン（２）
にはＪＩＳ３００３合金（Ａｌ−０．１５wt％Ｃｕ−
１．１wt％Ｍｎ）にＺｎを１．５wt％程度添加した厚さ
０．１mm前後の板を用い、チューブ管には冷媒側の孔食
発生を防止するために、ＪＩＳ３００３合金にＳｉ，Ｃ
ｕ等を添加した合金芯材の内側（冷媒側）にＪＩＳ７０
７２（Ａｌ−１wt％Ｚｎ）あるいはそれにＭｇ等を添加
した合金を犠牲陽極材としてクラッドした厚さ０．２〜
０．３mmのブレージングシートを用い、ヘッダープレー
ト（３）には厚さ１．０〜１．３mmのチューブ管（１）
と同様の材質のブレージングシートが用いられている。
ーは図１（イ）、（ロ）に示すように、冷媒を通すチュ
ーブ管（１）間にフィン（２）を配置し、チューブ管
（１）の両端にヘッダープレート（３）を取り付けて、
コア（４）を組み立て、ろう付後にヘッダープレート
（３）にパッキング（６）を介して樹脂タンク（５）、
（５′）を取り付けたものである。そしてフィン（２）
にはＪＩＳ３００３合金（Ａｌ−０．１５wt％Ｃｕ−
１．１wt％Ｍｎ）にＺｎを１．５wt％程度添加した厚さ
０．１mm前後の板を用い、チューブ管には冷媒側の孔食
発生を防止するために、ＪＩＳ３００３合金にＳｉ，Ｃ
ｕ等を添加した合金芯材の内側（冷媒側）にＪＩＳ７０
７２（Ａｌ−１wt％Ｚｎ）あるいはそれにＭｇ等を添加
した合金を犠牲陽極材としてクラッドした厚さ０．２〜
０．３mmのブレージングシートを用い、ヘッダープレー
ト（３）には厚さ１．０〜１．３mmのチューブ管（１）
と同様の材質のブレージングシートが用いられている。
【０００３】これらブレージングシートはろう付加熱時
に５８０〜６１０℃程度の雰囲気にさらされ、これによ
り上記犠牲陽極材中のＺｎは図２及び図３に示すように
芯材中に拡散する。このＺｎ拡散層の優先腐食により、
冷媒側から発生する孔食は深く成長せず、浅く広い孔食
形態をとり、長期の耐孔食性を示すようになる。Ａｌ−
Ｚｎ系（通常Ｚｎ量４wt％以下）、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ
系、又はＡｌ−Ｍｇ−Ｉｎ系犠牲陽極合金自体は浅く広
い孔食形態（面食）をとる特徴があり、さらに芯材とこ
れら犠牲材との電位差により、芯材が暴露した後も犠牲
材が優先的に腐食され、芯材の腐食を防止するといわれ
ている。
に５８０〜６１０℃程度の雰囲気にさらされ、これによ
り上記犠牲陽極材中のＺｎは図２及び図３に示すように
芯材中に拡散する。このＺｎ拡散層の優先腐食により、
冷媒側から発生する孔食は深く成長せず、浅く広い孔食
形態をとり、長期の耐孔食性を示すようになる。Ａｌ−
Ｚｎ系（通常Ｚｎ量４wt％以下）、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ
系、又はＡｌ−Ｍｇ−Ｉｎ系犠牲陽極合金自体は浅く広
い孔食形態（面食）をとる特徴があり、さらに芯材とこ
れら犠牲材との電位差により、芯材が暴露した後も犠牲
材が優先的に腐食され、芯材の腐食を防止するといわれ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】最近では軽量化に伴う
板厚減少及び熱交換器の高機能化に伴い、チューブ管内
部の液流速が従来に比べて非常に速い環境となり、さら
には使用冷却水（クーラント）によっては、高アルカリ
液仕様となっている場合がある。また自動車を走行させ
ている環境によってはクーラントが何らかの原因で機能
劣化した場合、従来技術の犠牲材では十分な防食効果が
得られないばかりか、いわゆるエロージョンに伴うチュ
ーブ腐食増大という大きな問題がでるのである。
板厚減少及び熱交換器の高機能化に伴い、チューブ管内
部の液流速が従来に比べて非常に速い環境となり、さら
には使用冷却水（クーラント）によっては、高アルカリ
液仕様となっている場合がある。また自動車を走行させ
ている環境によってはクーラントが何らかの原因で機能
劣化した場合、従来技術の犠牲材では十分な防食効果が
得られないばかりか、いわゆるエロージョンに伴うチュ
ーブ腐食増大という大きな問題がでるのである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に鋭意検討を行った結果、我々は本発明を見出すに至っ
たのである。即ちチューブ内面の冷媒側が特にアルカリ
液環境下であっても、クーラント液機能が劣化し、さら
には液流速が大きい場合でもエロージョン現象を起こし
にくい画期的な熱交換器用アルミニウム合金複合材と該
複合材の犠牲材として用いる犠牲防食アルミニウム合金
を発明したのである。
に鋭意検討を行った結果、我々は本発明を見出すに至っ
たのである。即ちチューブ内面の冷媒側が特にアルカリ
液環境下であっても、クーラント液機能が劣化し、さら
には液流速が大きい場合でもエロージョン現象を起こし
にくい画期的な熱交換器用アルミニウム合金複合材と該
複合材の犠牲材として用いる犠牲防食アルミニウム合金
を発明したのである。
【０００６】即ち本発明の熱交換器用犠牲防食アルミニ
ウム合金は、Ｚｎ：６．０wt％（以下wt％を単に％と記
す）を越え１５．０％以下を含有し、Ｃｕ：０．０５wt
％以下を含み、さらにＩｎ：０．００２〜０．３wt％又
はＳｎ：０．００２〜０．３wt％のうち１種又は２種を
含有し、又はさらにＭｎ：０．０５〜２．０％を含有
し、残部Ａｌと不可避的不純物からなることを特徴とす
るものである。
ウム合金は、Ｚｎ：６．０wt％（以下wt％を単に％と記
す）を越え１５．０％以下を含有し、Ｃｕ：０．０５wt
％以下を含み、さらにＩｎ：０．００２〜０．３wt％又
はＳｎ：０．００２〜０．３wt％のうち１種又は２種を
含有し、又はさらにＭｎ：０．０５〜２．０％を含有
し、残部Ａｌと不可避的不純物からなることを特徴とす
るものである。
【０００７】また本発明のアルミニウム合金複合材は、
Ａｌ合金芯材の片面に上記犠牲防食Ａｌ合金が犠牲材と
してクラッドされ、他の片面に所定量のＳｉを含有する
Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材がクラッドされてなるものであ
り、この際Ａｌ合金芯材としてはＳｉ：０．０５〜１．
２％、Ｃｕ：０．００３〜１．２％、Ｍｎ：０．０５〜
２．０％を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなる
もの、又はＳｉ：０．０５〜１．２％、Ｃｕ：０．００
３〜１．２％、Ｍｎ：０．０５〜２．０％を含有し、さ
らにＭｇ：０．０３〜０．５％、Ｃｒ：０．０３〜０．
３％、Ｚｒ：０．０３〜０．３％、Ｔｉ：０．０３〜
０．３％、Ｎｉ：０．０５〜２．０％のうち１種又は２
種以上を含有するものが良好である。さらに犠牲材の表
面の平均結晶粒径が１００〜７００μｍであることを特
徴とするものである。
Ａｌ合金芯材の片面に上記犠牲防食Ａｌ合金が犠牲材と
してクラッドされ、他の片面に所定量のＳｉを含有する
Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材がクラッドされてなるものであ
り、この際Ａｌ合金芯材としてはＳｉ：０．０５〜１．
２％、Ｃｕ：０．００３〜１．２％、Ｍｎ：０．０５〜
２．０％を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなる
もの、又はＳｉ：０．０５〜１．２％、Ｃｕ：０．００
３〜１．２％、Ｍｎ：０．０５〜２．０％を含有し、さ
らにＭｇ：０．０３〜０．５％、Ｃｒ：０．０３〜０．
３％、Ｚｒ：０．０３〜０．３％、Ｔｉ：０．０３〜
０．３％、Ｎｉ：０．０５〜２．０％のうち１種又は２
種以上を含有するものが良好である。さらに犠牲材の表
面の平均結晶粒径が１００〜７００μｍであることを特
徴とするものである。
【０００８】本発明では犠牲材中の防食効果元素として
従来から知られているＺｎの通常の添加量に対し、従来
発想では予想が困難な程の量のＺｎ添加量を添加し得る
ことを確認しただけでなく、さらにＩｎ又はＳｎのうち
１種又は２種を必須元素とし、Ｃｕを所定の範囲で含む
こと及び犠牲材表面の平均結晶粒径を規定（コントロー
ル）することで、犠牲材の腐食溶解を必要以上に増大さ
せない効果を見出したものである。そしてこれにより例
えクーラントが高アルカリを保持したまま使用環境下に
よっては液機能が劣化し、さらには液流速の大きい環境
下になった場合でも、エロージョン、コロージョンを起
こしにくく、長期間犠牲材の機能を維持し、耐食性を大
幅に向上させることができる。
従来から知られているＺｎの通常の添加量に対し、従来
発想では予想が困難な程の量のＺｎ添加量を添加し得る
ことを確認しただけでなく、さらにＩｎ又はＳｎのうち
１種又は２種を必須元素とし、Ｃｕを所定の範囲で含む
こと及び犠牲材表面の平均結晶粒径を規定（コントロー
ル）することで、犠牲材の腐食溶解を必要以上に増大さ
せない効果を見出したものである。そしてこれにより例
えクーラントが高アルカリを保持したまま使用環境下に
よっては液機能が劣化し、さらには液流速の大きい環境
下になった場合でも、エロージョン、コロージョンを起
こしにくく、長期間犠牲材の機能を維持し、耐食性を大
幅に向上させることができる。
【０００９】また本発明は、あらゆる使用環境を想定し
て芯材組成も同時に規定している。即ち、本発明の合金
組成範囲であれば従来合金に比べて強度と自己耐食性の
バランスを向上させて、さらにエロージョン、コロージ
ョンを抑制することができるのである。
て芯材組成も同時に規定している。即ち、本発明の合金
組成範囲であれば従来合金に比べて強度と自己耐食性の
バランスを向上させて、さらにエロージョン、コロージ
ョンを抑制することができるのである。
【００１０】次に従来技術と本発明の違いについて説明
する。従来技術の一つとして強度と高温耐食性に優れた
熱交換器用ブレージングシートに関する特開平９−８７
７８８号公報があるが、これに開示のＡｌ合金の犠牲材
はＺｎ，Ｉｎ及びＳｎの含有量が本発明の防食アルミニ
ウム合金と重複するも他の必須元素が全く異なっている
ものである。また耐食性に優れた熱交換器の冷媒通路用
ブレージングシートに関する特開平３−１２４３９２号
公報及び同平３−１２４３９３号公報には、本発明と同
様の犠牲材の結晶粒径が開示されているが、本発明のＡ
ｌ合金とは組成が全く異なっている。
する。従来技術の一つとして強度と高温耐食性に優れた
熱交換器用ブレージングシートに関する特開平９−８７
７８８号公報があるが、これに開示のＡｌ合金の犠牲材
はＺｎ，Ｉｎ及びＳｎの含有量が本発明の防食アルミニ
ウム合金と重複するも他の必須元素が全く異なっている
ものである。また耐食性に優れた熱交換器の冷媒通路用
ブレージングシートに関する特開平３−１２４３９２号
公報及び同平３−１２４３９３号公報には、本発明と同
様の犠牲材の結晶粒径が開示されているが、本発明のＡ
ｌ合金とは組成が全く異なっている。
【００１１】また上記先行例には高アルカリ液、高流速
環境下での耐食性向上法についてはいずれも記載がな
い。即ち従来技術は、本発明がエロージョン、コロージ
ョンの問題を解決するために規定した犠牲材のＺｎ量、
Ｉｎ量、Ｓｎ量、Ｃｕ量及び平均結晶粒径をすべて同時
に制御している内容ではない。
環境下での耐食性向上法についてはいずれも記載がな
い。即ち従来技術は、本発明がエロージョン、コロージ
ョンの問題を解決するために規定した犠牲材のＺｎ量、
Ｉｎ量、Ｓｎ量、Ｃｕ量及び平均結晶粒径をすべて同時
に制御している内容ではない。
【００１２】本発明で犠牲材として用いるＡｌ合金の添
加元素と結晶粒径を規定した理由を以下に説明するが、
その大きな特徴は以下の〜である。
加元素と結晶粒径を規定した理由を以下に説明するが、
その大きな特徴は以下の〜である。
【００１３】Ｚｎ量：６％を越え、１５％以下含有に
規定した理由 冷却液（クーラント）が高アルカリ（ｐＨ８〜１１レベ
ル）環境下では、電気化学上、芯材よりも犠牲材の自然
電位が上昇する傾向にあり、防食上必要な犠牲材と芯材
との電位差が縮まる方向に向かう。このため、Ｚｎ量６
％以下では工業上利用されている芯材合金あるいは本発
明の芯材合金との組み合わせでは、犠牲材電位の方が芯
材より貴になってしまい、耐食性が急激に劣化する。ま
た、Ｚｎ量が１５％を越える場合、犠牲材自身の融点が
低下しだし、通常のろう付加熱温度では溶融するおそれ
がでてくる。上記腐食環境で犠牲防食効果を最低限持た
せるには、Ｚｎ量を本発明の範囲内で含むことが必要で
ある。望ましくはＺｎ量７〜１２％がよい。
規定した理由 冷却液（クーラント）が高アルカリ（ｐＨ８〜１１レベ
ル）環境下では、電気化学上、芯材よりも犠牲材の自然
電位が上昇する傾向にあり、防食上必要な犠牲材と芯材
との電位差が縮まる方向に向かう。このため、Ｚｎ量６
％以下では工業上利用されている芯材合金あるいは本発
明の芯材合金との組み合わせでは、犠牲材電位の方が芯
材より貴になってしまい、耐食性が急激に劣化する。ま
た、Ｚｎ量が１５％を越える場合、犠牲材自身の融点が
低下しだし、通常のろう付加熱温度では溶融するおそれ
がでてくる。上記腐食環境で犠牲防食効果を最低限持た
せるには、Ｚｎ量を本発明の範囲内で含むことが必要で
ある。望ましくはＺｎ量７〜１２％がよい。
【００１４】犠牲材表面の平均結晶粒径：１００〜７
００μｍに規定した理由 冷却液（クーラント）が高アルカリ（ｐＨ８〜１１レベ
ル）下で、さらに液流速が高い環境下では犠牲材の自然
電位は上昇するため、その結晶粒界近傍での腐食（粒界
腐食）発生頻度は急激に上昇する。腐食溶解で芯材が露
出した場合においても、犠牲材自身の粒界腐食の方が活
発となり、防食能は一気に低下する。このため、結晶粒
径が１００μｍ未満では粒界腐食が顕著となる。また７
００μｍを越えた場合、最終工程でＡｌ合金複合材を電
縫加工、又は折り曲げ加工した際に、材料の変形能が低
下し、場合によっては亀裂破壊するおそれがでてくる。
したがって上記腐食環境で犠牲防食効果を最低限持たせ
るには、犠牲材表面の平均結晶粒径を本発明内で規定す
ることが必要である。望ましくは、１２０〜５００μｍ
がよい。さらには１５０〜３７０μｍがよい。なお、結
晶粒径のコントロール法としては、クラッド圧延前工程
である犠牲材単独の熱間圧延開始温度あるいは犠牲材中
のＭｎ添加量で制御できる。なお、最終板厚の複合材素
板の状態で犠牲材の結晶粒径が本発明の規定内であれ
ば、実際の熱交換器として実用環境下でも、さらに腐食
環境下でも該結晶粒径は本発明を満足する。
００μｍに規定した理由 冷却液（クーラント）が高アルカリ（ｐＨ８〜１１レベ
ル）下で、さらに液流速が高い環境下では犠牲材の自然
電位は上昇するため、その結晶粒界近傍での腐食（粒界
腐食）発生頻度は急激に上昇する。腐食溶解で芯材が露
出した場合においても、犠牲材自身の粒界腐食の方が活
発となり、防食能は一気に低下する。このため、結晶粒
径が１００μｍ未満では粒界腐食が顕著となる。また７
００μｍを越えた場合、最終工程でＡｌ合金複合材を電
縫加工、又は折り曲げ加工した際に、材料の変形能が低
下し、場合によっては亀裂破壊するおそれがでてくる。
したがって上記腐食環境で犠牲防食効果を最低限持たせ
るには、犠牲材表面の平均結晶粒径を本発明内で規定す
ることが必要である。望ましくは、１２０〜５００μｍ
がよい。さらには１５０〜３７０μｍがよい。なお、結
晶粒径のコントロール法としては、クラッド圧延前工程
である犠牲材単独の熱間圧延開始温度あるいは犠牲材中
のＭｎ添加量で制御できる。なお、最終板厚の複合材素
板の状態で犠牲材の結晶粒径が本発明の規定内であれ
ば、実際の熱交換器として実用環境下でも、さらに腐食
環境下でも該結晶粒径は本発明を満足する。
【００１５】Ｃｕ量：０．０５％以下に規制した理由 上記腐食環境下で犠牲材の防食能を長期間維持するため
には、犠牲材でＺｎ量と結晶粒径を本発明内で規定した
だけでは不十分なのであり、さらにＣｕ量を規制するこ
とが必要なのである。犠牲材のＣｕ量が０．０５％を越
えた場合、その結晶粒界に偏析したＣｕが原因で粒界腐
食が助長されてしまう。この犠牲材の粒界腐食が起点と
なって、芯材は腐食露出した際に溶解スピードが増大す
るおそれがでてくる。望ましくはＣｕ量は０．００５〜
０．０２８％に規制するのがよい。
には、犠牲材でＺｎ量と結晶粒径を本発明内で規定した
だけでは不十分なのであり、さらにＣｕ量を規制するこ
とが必要なのである。犠牲材のＣｕ量が０．０５％を越
えた場合、その結晶粒界に偏析したＣｕが原因で粒界腐
食が助長されてしまう。この犠牲材の粒界腐食が起点と
なって、芯材は腐食露出した際に溶解スピードが増大す
るおそれがでてくる。望ましくはＣｕ量は０．００５〜
０．０２８％に規制するのがよい。
【００１６】Ｉｎ量、Ｓｎ量を０．００２〜０．３％
に規定した理由 上記高アルカリ、エロージョン環境が厳しい場合、耐食
性を長期間維持するためには、犠牲材のＺｎ量、Ｃｕの
規制量、結晶粒径を規定しただけではまだ不十分であ
る。即ち、自然電位を十分に卑にし、孔食の発生をでき
るだけ抑制するためには、さらに犠牲材にＩｎ，Ｓｎの
いずれか又は両方を本発明の範囲内で添加することが必
要であり、本発明ではこれによって上記問題が解決でき
ることを見出した。そしてＩｎ，Ｓｎの各々添加量が
０．００２％未満では効果がなく、逆に０．３％を越え
て添加した場合、鋳造時に割れてしまい、後工程の圧延
ができなくなるおそれがでてくる。望ましくは、０．０
０８〜０．１５％、さらに望ましくは０．０１５〜０．
０８％の範囲がよい。
に規定した理由 上記高アルカリ、エロージョン環境が厳しい場合、耐食
性を長期間維持するためには、犠牲材のＺｎ量、Ｃｕの
規制量、結晶粒径を規定しただけではまだ不十分であ
る。即ち、自然電位を十分に卑にし、孔食の発生をでき
るだけ抑制するためには、さらに犠牲材にＩｎ，Ｓｎの
いずれか又は両方を本発明の範囲内で添加することが必
要であり、本発明ではこれによって上記問題が解決でき
ることを見出した。そしてＩｎ，Ｓｎの各々添加量が
０．００２％未満では効果がなく、逆に０．３％を越え
て添加した場合、鋳造時に割れてしまい、後工程の圧延
ができなくなるおそれがでてくる。望ましくは、０．０
０８〜０．１５％、さらに望ましくは０．０１５〜０．
０８％の範囲がよい。
【００１７】したがって、犠牲材のＺｎ量、Ｃｕ量を規
定の範囲内で含むこと、表面結晶粒径、さらにＩｎ，Ｓ
ｎの添加量のすべてを本発明内で規定して初めて上記腐
食環境下でも問題なく使用できるのである。
定の範囲内で含むこと、表面結晶粒径、さらにＩｎ，Ｓ
ｎの添加量のすべてを本発明内で規定して初めて上記腐
食環境下でも問題なく使用できるのである。
【００１８】また犠牲材のＭｎ量を本発明内で規定をす
れば、さらに耐エロージョン性が向上するのである。Ｍ
ｎ０．０５〜２．０％と限定したのは、０．０５％未満
では上記効果が十分に発揮されず、２．０％を越える場
合には電縫加工あるいは折り曲げろう付加工によりチュ
ーブ管を製造した際に、溶接欠陥（ミクロ割れ）あるい
は折り曲げ加工寸法不良の問題を引き起こすおそれがあ
るからである。
れば、さらに耐エロージョン性が向上するのである。Ｍ
ｎ０．０５〜２．０％と限定したのは、０．０５％未満
では上記効果が十分に発揮されず、２．０％を越える場
合には電縫加工あるいは折り曲げろう付加工によりチュ
ーブ管を製造した際に、溶接欠陥（ミクロ割れ）あるい
は折り曲げ加工寸法不良の問題を引き起こすおそれがあ
るからである。
【００１９】その他元素（Ｔｉ≦０．２％，Ｍｇ≦０．
０３％，ＧｅあるいはＧａ≦０．２％，Ｚｒ≦０．２％
等）は微量であれば諸特性を低下させない限り、添加し
ても構わない。
０３％，ＧｅあるいはＧａ≦０．２％，Ｚｒ≦０．２％
等）は微量であれば諸特性を低下させない限り、添加し
ても構わない。
【００２０】次に本発明複合材の芯材の各元素の規定理
由とその添加範囲の限定理由について述べる。Ｓｉ，Ｃ
ｕ及びＭｎはろう付後にマトリックス中に固溶し、強度
向上に効果がある。さらに本発明の犠牲材との組み合わ
せで使用する場合には、Ｃｕ量を本発明で規定すること
は上記腐食対策上、非常に有効である。
由とその添加範囲の限定理由について述べる。Ｓｉ，Ｃ
ｕ及びＭｎはろう付後にマトリックス中に固溶し、強度
向上に効果がある。さらに本発明の犠牲材との組み合わ
せで使用する場合には、Ｃｕ量を本発明で規定すること
は上記腐食対策上、非常に有効である。
【００２１】Ｓｉ添加量が０．０５％未満では強度向上
効果がなく、１．２％を越えると単体Ｓｉによる深い孔
食を引き起こすおそれがある。なお、望ましくは０．３
〜０．９％とするのがよい。
効果がなく、１．２％を越えると単体Ｓｉによる深い孔
食を引き起こすおそれがある。なお、望ましくは０．３
〜０．９％とするのがよい。
【００２２】Ｃｕ添加量を０．００３〜１．２％とした
のは、０．００３％未満では上記効果がなく、１．２％
を越えると芯材の自己耐食性が低下し、粒界腐食が助長
される問題が発生する。また電縫加工時に溶接割れを引
き起こすおそれがある。なお、使用環境に応じて望まし
くは０．００５〜０．０５％、あるいは０．４〜０．８
％とするのがよい。
のは、０．００３％未満では上記効果がなく、１．２％
を越えると芯材の自己耐食性が低下し、粒界腐食が助長
される問題が発生する。また電縫加工時に溶接割れを引
き起こすおそれがある。なお、使用環境に応じて望まし
くは０．００５〜０．０５％、あるいは０．４〜０．８
％とするのがよい。
【００２３】Ｍｎ添加量を０．０５〜２．０％としたの
は、０．０５％未満では強度向上効果がなく、２．０％
を越えると加工性が低下する問題が発生する。望ましく
は０．３〜１．５％とするのがよい。さらに望ましくは
０．７〜１．２％とするのがよい。
は、０．０５％未満では強度向上効果がなく、２．０％
を越えると加工性が低下する問題が発生する。望ましく
は０．３〜１．５％とするのがよい。さらに望ましくは
０．７〜１．２％とするのがよい。
【００２４】Ｍｇは芯材のＳｉとともにＭｇ2 Ｓｉの化
合物を時効析出することで強度向上効果がある。０．０
３％未満では強度向上の効果がなく、０．５％を越える
とろう付加熱時に芯材の片面にクラッドしたろう材側表
面にＭｇが拡散し、フラックスを使用した場合にはこれ
と反応してろう付不良を発生させるおそれがでてくる。
望ましくは０．０８〜０．２５％とする。
合物を時効析出することで強度向上効果がある。０．０
３％未満では強度向上の効果がなく、０．５％を越える
とろう付加熱時に芯材の片面にクラッドしたろう材側表
面にＭｇが拡散し、フラックスを使用した場合にはこれ
と反応してろう付不良を発生させるおそれがでてくる。
望ましくは０．０８〜０．２５％とする。
【００２５】Ｃｒ，Ｚｒ，Ｔｉを各々０．０３〜０．３
％の範囲で含むことで、さらに芯材の自己耐食性を向上
させることができる。０．０３％未満ではその効果がな
く、０．３％を越えると鋳造時の凝固割れを誘発するお
それがある。望ましくは各々０．０８〜０．２％がよ
い。
％の範囲で含むことで、さらに芯材の自己耐食性を向上
させることができる。０．０３％未満ではその効果がな
く、０．３％を越えると鋳造時の凝固割れを誘発するお
それがある。望ましくは各々０．０８〜０．２％がよ
い。
【００２６】Ｎｉを０．０５〜２．０％添加することで
強度を向上することができる。０．０５％未満ではその
効果が少なく、２％を越えると圧延性が劣化するのでよ
くない。望ましくは０．２〜１．０％がよい。その他元
素は諸特性を低下させない限り、添加しても構わない。
強度を向上することができる。０．０５％未満ではその
効果が少なく、２％を越えると圧延性が劣化するのでよ
くない。望ましくは０．２〜１．０％がよい。その他元
素は諸特性を低下させない限り、添加しても構わない。
【００２７】芯材及び犠牲材の製造方法については、鋳
造はＤＣ法、連続鋳造（キャスター）等、限定されな
い。均質化処理条件、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍条
件等も特に限定されるものでない。
造はＤＣ法、連続鋳造（キャスター）等、限定されな
い。均質化処理条件、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍条
件等も特に限定されるものでない。
【００２８】次に本発明におけるろう材としては、例え
ばＡｌ−Ｓｉ系のＪＩＳ４３４３合金（Ａｌ−７．５％
Ｓｉ）、ＪＩＳ４０４５合金（Ａｌ−１０％Ｓｉ）及び
ＪＩＳ４００４合金（Ａｌ−９．７％Ｓｉ−１．５％Ｍ
ｇ）等が使用できる。またこのＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材
にはＣｕ，Ｚｎその他の元素をろう付性を低下させない
限り添加しても構わない。さらにろう材の接合方法も本
発明規定のクラッド圧延法以外に、粉末＋バインダー塗
布法によっても同様の効果が十分に発揮されるのであ
る。
ばＡｌ−Ｓｉ系のＪＩＳ４３４３合金（Ａｌ−７．５％
Ｓｉ）、ＪＩＳ４０４５合金（Ａｌ−１０％Ｓｉ）及び
ＪＩＳ４００４合金（Ａｌ−９．７％Ｓｉ−１．５％Ｍ
ｇ）等が使用できる。またこのＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材
にはＣｕ，Ｚｎその他の元素をろう付性を低下させない
限り添加しても構わない。さらにろう材の接合方法も本
発明規定のクラッド圧延法以外に、粉末＋バインダー塗
布法によっても同様の効果が十分に発揮されるのであ
る。
【００２９】本発明のＡｌ合金複合材は、ラジエータ
ー、ヒーターチューブ管の他に、ラジエーター、ヒータ
ーのへッダープレートにも使用でき、その他本発明の目
的と同様であればいかなる部材としても充分に使用でき
る。
ー、ヒーターチューブ管の他に、ラジエーター、ヒータ
ーのへッダープレートにも使用でき、その他本発明の目
的と同様であればいかなる部材としても充分に使用でき
る。
【００３０】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。表１
に示す組成の芯材合金と表２に示す組成の犠牲材合金の
それぞれ No.１〜No.２８のものを金型鋳造により鋳造
して、各々両面面削後、 No.２，３，９，１２，１６，
１８，２６の犠牲材合金は４５０℃で熱間圧延を開始
し、 No.２１の犠牲材合金は５６０℃で熱間圧延を開始
し、その他の犠牲材合金は５００℃で熱間圧延を開始
し、それぞれ板厚５mmに圧延した。そして芯材合金はい
ずれも５６０℃×３hrの均質化処理を行い、面削で板厚
４０mmに仕上げた。また、ろう材はＪＩＳ４３４３合金
を用い犠牲材同様金型鋳造し、面削後熱間圧延を行い板
厚５mmとした。即ち犠牲材及びろう材の複合材全体に対
するクラッド率をそれぞれ１０％となるようにした。
に示す組成の芯材合金と表２に示す組成の犠牲材合金の
それぞれ No.１〜No.２８のものを金型鋳造により鋳造
して、各々両面面削後、 No.２，３，９，１２，１６，
１８，２６の犠牲材合金は４５０℃で熱間圧延を開始
し、 No.２１の犠牲材合金は５６０℃で熱間圧延を開始
し、その他の犠牲材合金は５００℃で熱間圧延を開始
し、それぞれ板厚５mmに圧延した。そして芯材合金はい
ずれも５６０℃×３hrの均質化処理を行い、面削で板厚
４０mmに仕上げた。また、ろう材はＪＩＳ４３４３合金
を用い犠牲材同様金型鋳造し、面削後熱間圧延を行い板
厚５mmとした。即ち犠牲材及びろう材の複合材全体に対
するクラッド率をそれぞれ１０％となるようにした。
【００３１】上記ろう材、芯材、犠牲材の３枚をこの順
に重ねて４９０℃で熱間圧延を開始し、厚さ３．５mmの
３層クラッド材とした。その後冷間圧延により板厚０．
３５７mmとし、３４０℃×２hrの中間焼鈍を施して最終
的には板厚０．２５mmまで冷間圧延し、Ｈ１４材の複合
材試料とした。
に重ねて４９０℃で熱間圧延を開始し、厚さ３．５mmの
３層クラッド材とした。その後冷間圧延により板厚０．
３５７mmとし、３４０℃×２hrの中間焼鈍を施して最終
的には板厚０．２５mmまで冷間圧延し、Ｈ１４材の複合
材試料とした。
【００３２】犠牲材表面の平均結晶粒径の測定及び材料
の耐食性を以下の方法で評価した。先ず各複合材試料を
犠牲材面を内側にしてそれぞれ電縫加工によりチューブ
管とし、これらチューブ管を板厚０．０７mmのＡｌ−
０．５％Ｓｉ−０．２％Ｃｕ−１．０％Ｍｎ−２．０％
Ｚｎ合金からなるコルゲート加工したフィンと板厚１．
２mmのヘッダープレート、及びサイドプレート（ＪＩＳ
４３４３合金ろう材とＡｌ−１．５％Ｚｎ犠牲材を各々
全板厚の１０％ずつクラッドした芯材ＪＩＳ３００３合
金＋０．１５％ＭｇからなるＡｌ合金複合材）を用いて
図１のように組み付けた後ろう付を実施し熱交換器コア
を作製した。そしてこれら熱交換器コアについて以下の
測定を実施した。
の耐食性を以下の方法で評価した。先ず各複合材試料を
犠牲材面を内側にしてそれぞれ電縫加工によりチューブ
管とし、これらチューブ管を板厚０．０７mmのＡｌ−
０．５％Ｓｉ−０．２％Ｃｕ−１．０％Ｍｎ−２．０％
Ｚｎ合金からなるコルゲート加工したフィンと板厚１．
２mmのヘッダープレート、及びサイドプレート（ＪＩＳ
４３４３合金ろう材とＡｌ−１．５％Ｚｎ犠牲材を各々
全板厚の１０％ずつクラッドした芯材ＪＩＳ３００３合
金＋０．１５％ＭｇからなるＡｌ合金複合材）を用いて
図１のように組み付けた後ろう付を実施し熱交換器コア
を作製した。そしてこれら熱交換器コアについて以下の
測定を実施した。
【００３３】〈犠牲材結晶粒径測定〉上記Ｈ１４の複合
材試料を切出し、電解研磨（バーカー法）で犠牲材側表
面の結晶粒組織を観察し、ＡＳＴＭ法に基づき平均結晶
粒径を測定して犠牲材表面の平均結晶粒径として表３に
示した。
材試料を切出し、電解研磨（バーカー法）で犠牲材側表
面の結晶粒組織を観察し、ＡＳＴＭ法に基づき平均結晶
粒径を測定して犠牲材表面の平均結晶粒径として表３に
示した。
【００３４】〈腐食試験〉下記２タイプの液条件で腐食
試験を実施し、犠牲材側から発生した最大孔食深さを測
定した。これら結果を表３に示す。
試験を実施し、犠牲材側から発生した最大孔食深さを測
定した。これら結果を表３に示す。
【００３５】酸性側循環試験 上記熱交換器コアを使用してチューブ内に下記液を循環
させた。 （流速２ｍ/sec） 液種： 水道水＋１０ppm Ｃｕイオン＋１５０ppm Ｃｌ
イオン 試験条件： ８５℃×１０hrと室温×１４hrのサイクル
試験を５ケ月行う。
させた。 （流速２ｍ/sec） 液種： 水道水＋１０ppm Ｃｕイオン＋１５０ppm Ｃｌ
イオン 試験条件： ８５℃×１０hrと室温×１４hrのサイクル
試験を５ケ月行う。
【００３６】アルカリ性側エロージョン試験 液種： １ppm Ｃｕイオン、３０ppm Ｆｅイオン、４０
ppm 硫酸イオン、１５０ppm Ｃｌイオンを含む溶液にＮ
ａＯＨを添加してｐＨ１１に調整した腐食液を使用。 試験条件： 試験液が出るノズル径；２mmφ、ノズルか
ら試料までの垂直距離；１０mm、流速８ｍ/secで４０℃
×１ケ月の連続試験を行った。
ppm 硫酸イオン、１５０ppm Ｃｌイオンを含む溶液にＮ
ａＯＨを添加してｐＨ１１に調整した腐食液を使用。 試験条件： 試験液が出るノズル径；２mmφ、ノズルか
ら試料までの垂直距離；１０mm、流速８ｍ/secで４０℃
×１ケ月の連続試験を行った。
【００３７】
【表１】
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】表３から明らかなように、本発明例 No.１
〜２０は酸性環境腐食試験においては孔食深さが６０μ
ｍ以下であり、優れた耐食性を確保する。さらに、高ア
ルカリ下で液流速が大きいエロージョン試験でも最大孔
食深さは８０μｍ以下と耐食性が良好である。一方、合
金組成が本発明の範囲を外れる比較例合金 No.２１〜２
７は、アルカリ側腐食が顕著に進行し、貫通孔を発生す
るに至っている。なお比較例 No.２１，２３，２４，２
７は犠牲材Ｚｎ量が本発明の規定外であり、比較例 No.
２２，２５，２６は犠牲材Ｚｎ量が本発明の規定内であ
るが、犠牲材のＣｕ量、Ｉｎ量あるいはＳｎ量、又は結
晶粒径が本発明の規定外である。
〜２０は酸性環境腐食試験においては孔食深さが６０μ
ｍ以下であり、優れた耐食性を確保する。さらに、高ア
ルカリ下で液流速が大きいエロージョン試験でも最大孔
食深さは８０μｍ以下と耐食性が良好である。一方、合
金組成が本発明の範囲を外れる比較例合金 No.２１〜２
７は、アルカリ側腐食が顕著に進行し、貫通孔を発生す
るに至っている。なお比較例 No.２１，２３，２４，２
７は犠牲材Ｚｎ量が本発明の規定外であり、比較例 No.
２２，２５，２６は犠牲材Ｚｎ量が本発明の規定内であ
るが、犠牲材のＣｕ量、Ｉｎ量あるいはＳｎ量、又は結
晶粒径が本発明の規定外である。
【００４１】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明の犠牲
防食アルミニウム合金を用いた本発明のＡｌ合金複合材
は、酸性だけでなくアルカリ性の腐食環境においても優
れた犠牲防食能を確保して長期間にわたり腐食孔食が進
行しない優れた耐食性を有する。さらにエロージョンが
進行し易い環境でも、犠牲材の耐エロージョン性が大幅
に改善されるなど、本発明によれば従来の問題を解決で
き、工業上顕著な効果を奏するのである。
防食アルミニウム合金を用いた本発明のＡｌ合金複合材
は、酸性だけでなくアルカリ性の腐食環境においても優
れた犠牲防食能を確保して長期間にわたり腐食孔食が進
行しない優れた耐食性を有する。さらにエロージョンが
進行し易い環境でも、犠牲材の耐エロージョン性が大幅
に改善されるなど、本発明によれば従来の問題を解決で
き、工業上顕著な効果を奏するのである。
【図１】ラジエーターの一例を示すもので、（イ）は正
面図、（ロ）は（イ）のＡＡ線の拡大断面図である。
面図、（ロ）は（イ）のＡＡ線の拡大断面図である。
【図２】チューブ材のろう付加熱前のＺｎ拡散状況の一
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
【図３】チューブ材のろう付加熱後のＺｎ拡散状況の一
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
１ チューブ管 ２ フィン ３ ヘッダープレート ４ コア ５，５′ 樹脂タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｆ 13/00 Ｃ２３Ｆ 13/00 Ｅ Ｐ Ｆ２８Ｆ 19/06 Ｆ２８Ｆ 19/06 Ｂ
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｚｎ：６．０wt％を越え１５．０wt％以
下を含有し、Ｃｕ：０．０５wt％以下を含み、さらにＩ
ｎ：０．００２〜０．３wt％又はＳｎ：０．００２〜
０．３wt％のうち１種又は２種を含有し、残部Ａｌと不
可避的不純物からなる熱交換器用犠牲防食アルミニウム
合金。 - 【請求項２】 Ｚｎ：６．０wt％を越え１５．０wt％以
下、Ｍｎ：０．０５〜２．０wt％を含有し、Ｃｕ：０．
０５wt％以下を含み、さらにＩｎ：０．００２〜０．３
wt％又はＳｎ：０．００２〜０．３wt％のうち１種又は
２種を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなる熱交
換器用犠牲防食アルミニウム合金。 - 【請求項３】 Ａｌ合金芯材の片面に請求項１又は２記
載のＡｌ合金が犠牲材としてクラッドされ、芯材の他の
片面に所定量のＳｉを含有するＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材
がクラッドされてなる熱交換器用アルミニウム合金複合
材。 - 【請求項４】 Ａｌ合金芯材がＳｉ：０．０５〜１．２
wt％、Ｃｕ：０．００３〜１．２wt％、Ｍｎ：０．０５
〜２．０wt％を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物から
なるものである請求項３記載の熱交換器用アルミニウム
合金複合材。 - 【請求項５】 Ａｌ合金芯材がＳｉ：０．０５〜１．２
wt％、Ｃｕ：０．００３〜１．２wt％、Ｍｎ：０．０５
〜２．０wt％を含有し、さらにＭｇ：０．０３〜０．５
wt％、Ｃｒ：０．０３〜０．３wt％、Ｚｒ：０．０３〜
０．３wt％、Ｔｉ：０．０３〜０．３wt％、Ｎｉ：０．
０５〜２．０wt％のうち１種又は２種以上を含有するも
のである請求項３記載の熱交換器用アルミニウム合金複
合材。 - 【請求項６】 請求項３，４又は５に記載の犠牲材の表
面の平均結晶粒径が１００〜７００μｍであることを特
徴とする熱交換器用アルミニウム合金複合材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10027799A JPH11209838A (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 熱交換器用犠牲防食アルミニウム合金及びこれを用いた熱交換器用アルミニウム合金複合材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10027799A JPH11209838A (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 熱交換器用犠牲防食アルミニウム合金及びこれを用いた熱交換器用アルミニウム合金複合材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11209838A true JPH11209838A (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=12231035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10027799A Pending JPH11209838A (ja) | 1998-01-26 | 1998-01-26 | 熱交換器用犠牲防食アルミニウム合金及びこれを用いた熱交換器用アルミニウム合金複合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11209838A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026023885A1 (ko) * | 2024-07-26 | 2026-01-29 | 삼성전자주식회사 | 열 교환기 및 이를 포함하는 냉장고 |
-
1998
- 1998-01-26 JP JP10027799A patent/JPH11209838A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026023885A1 (ko) * | 2024-07-26 | 2026-01-29 | 삼성전자주식회사 | 열 교환기 및 이를 포함하는 냉장고 |
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