JPS60211056A

JPS60211056A - ブレ−ジング用アルミニウム薄板の製造方法

Info

Publication number: JPS60211056A
Application number: JP6669384A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kawase; 川瀬　寛; Nobuo Sato; 信夫佐藤; Yoshiro Togami; 戸上　義朗
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1984-04-05
Filing date: 1984-04-05
Publication date: 1985-10-23
Also published as: JPH0332626B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、耐高温座屈性に優れたアルミニウム合金合せ
材（プレージングシート）の製造方法に関するものであ
る。

従来、アルミニウム合金からなる熱交換器は、第１図の
（イ）、（ロ）に示すように押出多穴チューブ（１）と
コルゲートフィン（２）から構成されている。（イ）は
自動車エアコン用のコンデンサー（ロ）は同じくエバポ
レーターの代表的外観を示す。

一般にこのような押出多穴チューブにはＪＩＳＡ　Ｉ　
Ｏ５０（！３１１．５ｗｔ％以上のＡＩ（以下ｗｔ％を
単に％と略記）〕やＡ３００３　（／ｌ−０，１５％Ｃ
ｕ　−１，１％Ｍｎ）合金が用いられ、コルゲートフィ
ンにはＡ３０ｏ３あるいはＡ３２ｏ３（Ａｆ−１，１％
Ｍ　ｎ　）を芯材とし、これの両面にＡｌ−３ｔ系合金
、例えばＡ４３４３（Ａｌ−７，５％Ｓｉ）やＡ４００
４　（Ａｉ−１０％Ｓ　ｉ　−１，５％Ｍｇ）がクラッ
ドされた、いわゆるプレージングシートが用いられてい
る。ろう材のクラッド５率は片面につき８〜１３％が標
準で、全板厚は０．１８ｍ＋ｗが最も一般的に用いられ
ている。

これら熱交換器の製造は、一般に、５１３０〜６２０°
Ｃの温度に数分加熱して接合する、いわゆるブレージン
グ法で行なわれるが、この場合、ろう材表面の酸化皮膜
を破壊し、ろうの流動を促進させるため、フラックスを
用いるファーネスブレージング法や、ろう材中のＭｇ蒸
発効果（ゲッター作用）を利用する真空ブレージング法
が主として実用化されている。

ところで、上記熱交換器の製造コストを安くする１つの
手段として、素材の軽薄短小化、すなわちこの場合には
チューブ肉厚の薄肉化と、フィンの薄肉化が考えられる
。前者については当初１〜１．２ｍ＋ｎ程度の肉厚の物
が使用されていたが、その後の研究の成果で、現在では
（１，５〜０．８＋ｓｍ程度まで薄肉化されたチューブ
が実用化されるようになってきた。

しかし後者の、フィンの薄肉化は旧態依然のまま０．１
８〜０．２＋ａｍであり、最少０．１８ｍｍから変化し
ていない。これは前述したように熱交換器を製造するに
当り、５９０〜８２０℃の高温で加熱するので、フィン
の表面にクラッドされているろうが溶融し、それが芯材
の方まで拡散することによって、フィンの高温強度が低
下し、その結果フィンがつぶれる現象、いわゆる座屈が
起りやすいからである。すなわち従来のプレージングシ
ートはこのような薄肉化の点では満足しうるちのでなか
った。

本発明はかかる従来の欠点に鑑み種々研究を行なった結
果、高温度のブレージングによりフィンの漬れが生じ難
い耐高温座屈性に優れたアルミニウム合金薄板の製造方
法を見い出したものである。

すなわち、フィンの座屈は溶融ろうの芯材中への拡散が
最大の要因であることをつきとめ、その防止策を種々検
討したところ、ブレージング過程で、ろうが溶融する直
前において芯材組織が完全に再結晶し、しかもその結晶
粒度をできる限り大きくするとともに、再結晶の途中で
起る回復領域、すなわち亜結晶（粒径ｌ〜５＃Ｌ）の存
在を出来るだけ少なくするような状態にすることがフィ
ンの座屈防止に有効であること、そしてこのような現象
には特に芯材の合金組成、均質化処理条件、及び冷間圧
延中の中間焼鈍条件及びその後の圧延率が密接に関係す
ることが判った。

すなわち本発明は　Ｍｎ　０．８〜２．０％、Ｆｅ０１
３％以下、Ｓｔ０．８％以以下部Ａｎからなるアルミニ
ウム合金を芯材とし、Ａｎ−５ｆ系ろう材をこの両面に
被覆したクラツド材を製造するに当り、均質化処理を行
なわないかもしくは５８０℃以下で行なった芯材にろう
材を被覆し、熱間圧延後の冷間圧延工程中に、２回の中
間焼鈍を行ない、第１中間焼鈍後の圧延率を１５〜４０
％、第２中間焼鈍後の圧延率を１５〜３５％とすること
を特徴とした耐高温座屈性に優れた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。

以下本発明方法を詳細に説明する。

本発明において芯材のアルミニウム合金の添加元素及び
その添加量を前記の如く限定した理由は次の通りである
。

Ｍｎは本発明方法に用いられる合金の硬化要素として必
要なものであり、この添加量を０．６〜２．０％とする
。その量が０．６％未満ではその効果が小さく、また２
、０％を越えて添加しても効果が飽和するばかりでなく
、塑性加工性が著しく低下し、薄板の製造が困難となる
。

Ｆｅは再結晶時の生長核となる。これを０．３％を越え
て添加すると再結晶の粒度が細かくなりやすく、ろうの
粒界拡散を促進して、耐高温座屈性を低下させてしまう
。好ましくは０．０１−０．２％の範囲とする。

ＳｉもＦｅと同様に再結晶粒度の調整に役立つ元素で、
その添加量を０．６％以下としたのは、０．６％を越え
て添加しても上記効果は飽和するばかりでなく、芯材の
融点を降下させて、高温での強度が低下し、これは耐高
温座屈性に対して好ましくないからである。Ｓｉの好ま
しい添加量は０．２〜０．４％である。

なおその他の元素（Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ等）は０．０５％以下、好ましくは０．０１％以下に
規制するのが結晶粒を大きく調整するためには有効であ
る。

次に上記組成の合金を鋳造、圧延及び熱処理を施して薄
板にするまでの工程について順次説明する。

先ず上記成分のアルミニウム合金を鋳造して所望形状の
鋳塊を製造する。従来圧延に先立って高温（約６００℃
）で均質化処理を行なうが、本発明ではこの温度は５８
０℃以下とする。その限定理由は５６０°Ｃを越える温
度で均質化処理を行うと、Ｍｎ、Ｆｅ等の細かな化合物
が多く析出し、これが後の再結晶の核となり再結晶粒度
が小さくなり、ろうの粒界拡散を促進するからである。

したがってこの均質化処理を省略してもよい、しかし、
Ｍｎの偏析や鋳造組織の不均一性が、後の薄板のフィン
加工等に悪影響を及ぼすこともあることを考慮し４００
〜５６０℃の温度で均質化処理するのが望ましい。その
実体温度での保持時間は通常行われている２時間以上が
好ましい。

均質化処理後、ろう材を圧着する鋳肌面は通常面削を行
ない、Ａｕ−３ｉ系ろう材を両面に被覆して次の熱間圧
延工程に移るが、Ａｎ−３ｉ系ろう材の成分、組成はブ
レージング方法によって異なる０本発明の実施例では主
として真空ブレージング用のＡ４００４（Ａ交−１Ｏ％
５ｉ−１，５％Ｍｇ）を示しであるが、フラックスを用
いるブレージング法ではＡ４３４３（Ａ交−７，５％Ｓ
ｉ）やＡ４０４５（Ａ立−１Ｏ％Ｓｉ）を用いることが
できるし、その他のブレージング法でも適当なＡＩＬ−
３ｉ系ろう材を選択して用いれば本発明の効果を損なう
ものではない。ろう材のクラツド率も特に制限はなく、
通常片面につき全板厚の５〜１５％であるが、薄板のフ
ィン用としては８〜１３％の範囲が好ましい。

次に熱間圧延は、通常の条件３５０〜５００℃の温度で
行なうが、４００〜５００℃の範囲が良い。

熱間圧延終了後の板厚は２〜８ｍｍの範囲で良いがこれ
も望ましくは３〜４１■が後の再結晶粒度調整に適切で
ある０次に、この熱間圧延した板材を冷間圧延をして所
望の板厚に減少させるが、その圧延過程で２回の中間焼
鈍を行なう。

第１中間焼鈍後の圧延率は、ブレージング時ろう溶融直
前の芯材組織において、液相のろうに溶出しやすい亜結
晶（粒径ｌ〜５終）の存在に大きく関与する。この圧延
率は１５〜４０％とすることが必要であり、１５％未満
では亜結晶が多く残存し、これが液相のろう中に溶出す
るため、固相の芯材が薄くなり座屈が起りやすくなる。

また４０％を越えてもあまり影響はないが、次工程での
板厚調整が難かしくするのと、再結晶粒度が細かくなり
過ぎ、今度はろうの粒界拡散が進み、粒界が液相化して
、座屈しやすくなる。

第２中間焼鈍後の最終圧延率は、ろう溶融直前の再結晶
粒の大きさ調整に大きく関与するもので、その圧延率を
１５〜３５％とするのは、１５％未満では、ろう溶融直
前、再結晶が起りにくく、しかも１〜５ＩＬの亜結晶が
多く存在し、これが溶融ろうに溶出して、結果としては
固相の芯部が薄くなって座屈しやすくなるからである。

３５％を越えると、ろう溶融直前、再結晶は完全に終了
するが、その粒度が小さくなるため、ろう（Ｓｉ）が粒
界に拡散しやすく、その影響で粒界に液相部が多く生成
して、その結果座屈しやすくなるからである。

なお第１及び第２の中間焼鈍の温度は、一般的な３２０
〜４００℃でよく、その実体温度での保持時間は２時間
以上が好ましい。

次に本発明を実施例に基づき以下詳細に説明する。

実施例１第１表に示す組成の芯用合金Ｎｏ、１〜１２を鋳造し、
　５２０℃で３時間均質化処理して、表面を面削後Ａ　
ｌ　−１０％５ｔ−１，５％Ｍｇろう材を両面に被覆（
片面につき１２％）した。しかる後４００℃で熱間圧延
して３．Ｆｖ＋園の板厚とし、その後０．２１ｍ腸まで
冷間圧延して、そこで第１中間焼鈍として３８０℃、２
時間の加熱を行なった。次に０．１６■■まで冷間圧延
（圧延率２４％）して、そこで第２中間焼鈍を第１中間
焼鈍と同条件で行い、しかる後最終の冷間圧延（圧延率
１８％）を行なって厚さ０．１３■璽とした。

これらの供試材を幅２２霞■、長さ７０■■に切断して
試験片を作成し、これを第２図に示す如きステンレス製
の測定治具（３）に、その先端より５０１層突出させて
固定（４）した、これを５　Ｘ　１０−５Ｔｏｒｒの真
空中で６００℃に１０分間保持した後取出して、試験片
の垂下量りを測定した。その結果を第１表に併記した。

この場合垂下量が１５腸園以下あ時、耐高温座屈性を良
好と評価した。

なお垂下量と高温座屈性とは、はぼ比例関係にあること
が判っている。

また、本発明の芯材成分範囲外の比較例としてＮｏ、１
３〜１？と従来材Ｎｏ、１８及び１１３　（Ｊ　Ｉ　５
Ａ３２０３　Ａ３００３）を芯材としたプレージングシ
ートについても上記と同様に製造し、耐高温座屈性の評
価を行ない、その結果を第１表に併記した。

ただし従来材Ｎｏ、１８及び１８については、現行の製
造工程により第１中間焼鈍は省略した。

本発明合金を芯材とするプレージングシートは何れも垂
下量が１５腸■以下で、耐高温座屈性が優れていた。

一方比較合金、従来合金ではＮｏ、１４を除いて垂下性
は何れも１５層鵬を越えており、このような状態ではコ
ルゲート加工して、熱交換器コアーを組立て、ろう付を
行なうと、フィンが座屈してしまい、いわゆる耐高温座
屈性が著しく劣ることになる。

なおＮ　ｏ、　１４は垂下量が１５腸■以下で、耐高温
座屈性は優れているが、Ｍｎが多いため、塑性加工性が
悪く量産材としては製造が困難である。

第１表実施例２Ｍｎ１．１％、Ｆｅ０．１％、ＳｉＯ，３％、残部Ａｎ
からなる合金を鋳造し、４８０℃で３時間均質化処理し
て、表面を面削後ＡＪＪ−１０％５ｉ−１，５％Ｍｇろ
う材を両面に被覆（片面につき１２％）した、しかる後
４５０℃で熱間圧延して３．８腸−の板厚とし、その後
第１焼鈍時の板厚までそれぞれ冷間圧延し、第２表に示
す工程に従い０．１３ｇ＋■の供試材を作った。これら
について実施例１と同様に耐高温座屈性を評価する垂下
量（Ｌ）の試験を行ない、その結果を第２表に併記した
。なお本発明の範囲から外れる比較工程と従来工程につ
いても同様に試験を行いその結果を第２表に併記した。

本発明の製造工程（Ａ−１（）によれば、垂下量が何れ
も１５ｓ■以下で、耐高温座屈性は優れていた。それに
比べ比較製造工程（Ｉ−Ｎ）あるいは従来工程（０〜Ｐ
）によるものは垂下量が何れも１５ｍ園を越えており、
耐高温座屈性が劣ることが明らかである。

第２表実施例３Ｍｎ１．１％、Ｆｅ　Ｏ，２５％、ＳｉＯ，４％残部Ａ
ｌｌからなる合金を鋳造し、第３表に示す条件で均質化
処理をした後、面削を行ない、これを芯材とし、Ａ文−
１Ｏ％５ｉ−１，５％Ｍｇろう材を両面に被覆（片面に
つき１２％）した、しかる後第３表に示す各温度で熱間
圧延を開始し、各板厚まで熱間圧延した。これらを室温
まで冷却後冷間圧延にて０．２１鵬脂まで圧延し、第３
表に示す各温度で第１中間焼鈍を行ない、その後０．１
８ｍ■まで冷間圧延（圧延率２４％）した、ここでさら
に第３表に示す各温度で第２中間焼鈍を行なった後最終
９．１３ｍｍまで圧延（圧延率１９％）し供試材とした
。

これらの試料を実施例１と同様に真空加熱して垂下量を
調べた。その結果を第３表に併記する。

この結果より本発明方法の均質化処理条件（均質化処理
を行なわないかもしくは５８０℃以下で行なう。）では
何れも垂下量が１５ｍ１以下で耐高温座屈性が優れてい
るのに対し、均質化処理温度が５８０°Ｃを越えると（
Ｅ′）垂下量が２０■■に増大することがわかる。

第３表実施例４Ｍｎ１．１％、Ｆｅ０．１５％、ＳｉＯ，３％、残部Ａ
ｎからなる合金を鋳造し５２０℃で３時間均質化処理し
て、表面面削後Ａ　ｌ　−７，５％ろう材を両面に被覆
（片面につき１０％）した、しかる後４８０℃で熱間圧
延して３．５１−の板厚として、その後冷間圧延を行な
った。続いて２回の中間焼鈍及び冷間圧延を行ない（第
１中間焼鈍後の圧延率を２４％、第２中間焼鈍後の最終
圧延率を１８％とした）、第４表に示す板厚の試料をそ
れぞれ作成し、実施例１と同様に耐高温座屈性を評価す
る垂下量（Ｌ）を測定し、その結果を第４表に併記した
。

これによれば板厚０．０８層−でも本発明成分、製造工
程によれば、垂下量１５ｍ１以下で、耐高温座屈性第４
表このように本発明方法によれば耐高温座屈性のすぐれた
ブレージング用アルミニウム薄板を製造できる。したが
って、本発明方法によれば、熱交換器のコルゲートフィ
ンの一層の薄肉化が可能（肉厚０．０８〜０．１３ｍｍ
）であり、熱交換器の軽量化、コストダウンが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミニウム熱交換器の斜視図であり、同図（
イ）はカーエアコン用のコンデンサー（ロ）はエバポレ
ーター第２図は耐高温座屈性を評価するための垂下テスト試験
方法の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

Ｍｎ　０．８〜２．０％、ＦｅＯ，３％以下、Ｓｉ０．
６％以下、残部／ｌ（以上ｗｔ％）からなるアルミニウ
ム合金を芯材とし、Ａｕ−３ｔ系ろう材をこの両面に被
覆したクラフト材を製造するに当り、均質化処理を行な
わないかもしくは５８０℃以下で行なった芯材にろう材
を被覆し、熱間圧延後の冷間圧延工程中に２回の中間焼
鈍を行ない、第１中間焼鈍後の圧延率を１５〜４０％、
第２中間焼鈍後の最終圧延率を１５〜３５％とすること
を特徴とした耐高温座屈性に優れたブレージング用アル
ミニウム薄板の製造方法。