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JPH04325643A - 熱交換器用フィン材とその製造方法 - Google Patents

熱交換器用フィン材とその製造方法

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Publication number
JPH04325643A
JPH04325643A JP3122117A JP12211791A JPH04325643A JP H04325643 A JPH04325643 A JP H04325643A JP 3122117 A JP3122117 A JP 3122117A JP 12211791 A JP12211791 A JP 12211791A JP H04325643 A JPH04325643 A JP H04325643A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fin material
brazing
strength
heat exchanger
alloy
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.)
Pending
Application number
JP3122117A
Other languages
English (en)
Inventor
Masato Watari
真人 渡
Masakazu Hirano
平野正和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP3122117A priority Critical patent/JPH04325643A/ja
Publication of JPH04325643A publication Critical patent/JPH04325643A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は真空ろう付け法により組
立てられる自動車用等の熱交換器の犠牲陽極効果を有す
るフィン材に係り、特にろう付け後の強度に優れ、自動
車用熱交換器の軽量化を可能にするフィン材とその製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用熱交換器(ラジエーター、コン
デンサー、エバボレータ等)は、ブレージングシートよ
りなるプレート材とコルゲートフィン材より構成され、
真空ろう付け法により組立てられている。
【0003】真空ろう付け法により組立られる熱交換器
のチューブやタンク等を構成するブレージングシートに
は、芯材にAl−Mn系合金3003を用い、ろう材に
Al−Si−Mg系合金4004や4104が一般的に
使用されている。一方、フィン材としては一般的にAl
−Mn系合金3003が用いられている。
【0004】ところで、自動車用熱交換器において、チ
ューブやタンクの貫通腐食を防止するために、フィン材
を犠牲陽極として用いることが検討され、一部実用化さ
れているが、問題点も多い。すなわち、フィン材として
一般的に用いられている3003合金は強度、ろう付け
性等は良好であるものの、ブレージングシートとの孔食
電位の差が殆どないため、犠牲陽極効果は得られない。
【0005】そこで、真空ろう付け法により組立られる
熱交換器のフィン材を犠牲陽極として使用するため、フ
ィン材として、■真空ろう付け法においても蒸発しない
で犠牲陽極効果の得られるAl−Sn系合金の使用、■
真空ろう付け法により蒸発する量を予め予想したAl−
Zn系合金(Zn1.5%以上)の使用、が行われてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、このよう
なフィン材には、以下に示すような問題点がある。まず
、犠牲陽極フィン材として用いられているアルミニウム
合金としては、Al−1.2%Mn−0.1%Sn系の
合金が知られているが、本合金は熱間圧延時に割れを生
じ易く、またスクラップの管理、処理に問題があるため
、素材コストが上昇するという問題がある。
【0007】また、Al−1.2%Mn−1.5%Zn
系合金等のAl−Zn系合金(特開昭54−80220
号、同55−65896号、同56−142845号、
同60−211055号)も検討されてきているが、犠
牲陽極効果が安定して得られない欠点がある。また、S
nとZnを併用したAl−Zn−Sn系合金(特開昭6
0−89540号、同60−215729号等)も提案
されているが、同様の問題がある。
【0008】上記のように、フィン材は犠牲陽極効果を
有するもので、薄肉化の要請があり、このような薄肉化
に対応するには、ろう付け後の強度の改善が望まれてい
る。
【0009】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであって、真空ろう付け法により
組立てられる熱交換器のフィン材として、ろう付け後の
強度に優れ、かつSn等の元素を添加することなく犠牲
陽極効果を有するフィン材を提供し、またその製造方法
を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成し得るフィン材の組成並びに製造工程について鋭意
研究を重ねた。
【0011】前述の如く、真空ろう付け法により組立て
られる熱交換器のチューブやタンクを構成するブレージ
ングシートには、芯材にAl−Mn系合金3003を用
い、ろう材にAl−Si−Mg系合金4004や410
4が一般的に使用されている。
【0012】これらのブレージングシートに対し、フィ
ン材を犠牲陽極的に作用させるためには、フィン材の孔
食電位をブレージングシート表面の孔食電位よりも30
mV以上卑にする必要があることが種々の実験により判
明した。
【0013】合金元素としてSnやZnを使用せずにブ
レージングシートに対して犠牲陽極効果を有するアルミ
ニウム合金としては、例えば純アルミニウムが知られて
いるが、フィン材としての強度が不十分なため、実用的
でない。
【0014】また、フィン材として一般的に用いられて
いるAl−Mn系合金3003は、強度及びろう付け性
等は良好であるが、ブレージングシートとの孔食電位の
差が殆どないため、犠牲陽極効果は得られない。
【0015】そこで、本発明者は、従来のフィン材に用
いられているAl−Mn系合金の孔食電位を卑に移行さ
せる方法を検討した結果、Mn固溶量を抑制させること
が最も効果的であることが判明した。具体的には、Mn
添加量の規制、Fe添加によるMnのAl−Mn−Fe
系化合物としての固定を行い、孔食電位を卑に移行させ
、Mn添加量を規制することにより強度が低下するが、
この強度低下に対してはMgとSiの添加が有効である
こと、また耐サグ性、耐座屈性の向上には、再結晶を抑
制させる効果が大きく、かつ電位を貴に移行させないZ
rを添加すること、及び冷間加工後の最終焼鈍条件をコ
ントロールすることがろう付け後の強度向上に有効であ
ること、等が明らかになり、ここに本発明をなしたもの
である。
【0016】すなわち、本発明は、Mg:0.3〜1.
0%、Si:0.3〜0.8%、Mn:0.05〜0.
3%、Fe:0.05〜0.3%及びZn:0.1〜0
.8%を含み、Ti又はZrの1種以上:0.01〜0
.2%を含み、残部が実質的にAlよりなることを特徴
とする真空ろう付け法により組立てられる熱交換器用で
ろう付け後の強度に優れ、かつ犠牲陽極効果を有するフ
ィン材を要旨とするものである。
【0017】また、その製造方法は、前記化学成分を有
するAl合金フィン材を製造するに当り、冷間加工後の
最終焼鈍を、180〜260℃×20〜600分の条件
で行うことを特徴とするものである。
【0018】以下に本発明を更に詳細に説明する。
【0019】
【作用】前述のように、本発明は、真空ろう付け法によ
り組立られる熱交換器のフィン材であつて、アルミニウ
ムにとって特異な合金元素であるSnを含まずに犠牲陽
極特性を有するフィン材であり、冷間圧延後に最終焼鈍
を施すことによりフィン材としてのろう付け後に優れた
強度を得たものである。
【0020】まず、本発明における化学成分の限定理由
について説明する。
【0021】Mg:Mgはろう付け後の強度を得るため
に必要であるが、Mn量を0.3%以下に規制したため
、0.3〜1.0%の添加が必要である。Mg量が0.
3%未満では充分な強度が得られず、また1.0%を超
えて含有するとろう付け性の低下を招くので好ましくな
い。
【0022】Si:Siはろう付け後の強度を向上させ
る合金元素として添加される。しかし、添加量が0.3
%未満では充分な強度が得られず、また0.8%を超え
て添加すると、強度は向上するものの、融点が低下し、
耐座屈性を低下させるので好ましくない。したがって、
ろう付け性を阻害することなく強度が向上できるSiの
添加量は0.3〜0.8%の範囲に限定される。
【0023】Mn:Mnはろう付け時の強度及びろう付
け後の強度、ろう付け性の確保に必要な元素であるが、
0.05%未満では効果が少なく、反面、固溶量が増大
するとアルミニウム合金の孔食電位が貴に移行するため
、固溶量は極力抑制する必要があるため、添加量の上限
を0.3%とする。
【0024】Fe:FeはMnとAl−Mn−Fe系の
化合物を作って析出し、固溶Mn量を抑制させるのに有
効である。しかし、0.05%未満では効果が少なく、
また0.3%を超えて含有するとAl−Fe系化合物と
なって析出して耐食性を低下させ、また、アルミニウム
合金の組織を微細化し、耐サグ性、耐座屈性を低下させ
るので好ましくない。したがって、Fe量は0.05〜
0.3%とする。
【0025】なお、Mn固溶量を極力抑制し、Al−F
e系化合物の析出を抑制するのが好ましく、そのために
は上記MnとFeについて、Mn/Fe比を1〜3の範
囲に規制するように含有させるのが好ましい。
【0026】Zn:Znは真空炉のメンテナンスを容易
にする作用がある。しかし、0.1%未満ではその効果
が不十分であり、また0.8%を超えると炉の汚染が促
進されるため、添加量は0.1〜0.8%の範囲とする
【0027】Ti及びZr:Ti及びZrはフィン材の
組織をコントロールし、ろう付け時の耐座屈性を向上さ
せるのに有効である。しかし、0.01%未満ではその
効果が不十分であり、また0.2%を超えると効果は飽
和し、逆に粗大金属間化合物が形成され、加工性の低下
を招くので好ましくない。したがって、Ti及びZrは
1種又は2種で0.01〜0.2%の範囲とする。
【0028】上記の化学成分を有し、残部が実質的にA
lからなるAl合金フィン材は、常法により製造される
が、本発明の場合、冷間圧延後の最終焼鈍条件を規制す
るものである。
【0029】すなわち、ろう付け後の強度はフィン材の
製造条件に大きく依存しており、常法により均熱処理後
に熱間圧延を行い、冷間圧延を行うが、冷間圧延後に最
終で調質焼鈍を行うのは強度を向上させるためである。
【0030】焼鈍条件は、バッチ炉を使用したときは、
180℃未満では保持時間が600分以上必要となるた
め生産性が悪く、製造コストを上昇させる。また260
℃を超えて焼鈍すると保持時間が短いために安定した熱
処理を行うことが難しい。以上のことから、最終焼鈍条
件は180〜260℃×20〜600分とする。
【0031】次に本発明の実施例を示す。
【0032】
【実施例】
【表1】 に示す化学成分を有するアルミニウム合金について、同
表に示す条件の最終焼鈍を含む工程により、0.1mm
板厚のアルミニウム合金フィン材(供試材)を製造し、
以下の実験に供した。なお、製造工程は、H24材の場
合は均熱処理→熱間圧延→冷間圧延→最終焼鈍であり、
H14材の場合は均熱処理→熱間圧延→冷間圧延(中間
焼鈍を含む)である。
【0033】
【実施例1】得られた供試材を
【表2】 に示す真空ろう付け相当加熱(真空度2×10−4To
rrの真空中で595℃×3min加熱)した後、機械
的性質の測定を行った。その結果を表2に併記する。
【0034】表2より明らかなように、本発明材は何れ
も、従来よりフィン材として多用されている3003合
金と比較すると、かなり高強度が得られている。また、
同じ化学成分を有するH14タイプのフィン材(比較例
)と比らべても、高強度が得られている。
【0035】
【実施例2】供試材を2×10−4Torrの真空中で
595℃×3min加熱した後、電気化学的特性の測定
を行った。その結果を表2に併記する。
【0036】表2よりわかるように、本発明材は何れも
、従来よりフィン材として多用されている3003合金
に比べ、より卑な孔食電位を示している。したがって、
チューブブレージングシートに対して電気化学的に卑で
あるため、少なくとも腐食を促進させることはない。
【0037】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
犠牲陽極効果を有するフィン材において優れたろう付け
後強度が得られる。したがって、熱交換器のコストダウ
ン、軽量化等、工業上顕著な効果が得られるものである

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量%で(以下、同じ)、Mg:0.
    3〜1.0%、Si:0.3〜0.8%、Mn:0.0
    5〜0.3%、Fe:0.05〜0.3%及びZn:0
    .1〜0.8%を含み、Ti又はZrの1種以上:0.
    01〜0.2%を含み、残部が実質的にAlよりなるこ
    とを特徴とする真空ろう付け法により組立てられる熱交
    換器用でろう付け後の強度に優れ、かつ犠牲陽極効果を
    有するフィン材。
  2. 【請求項2】  請求項1に記載の化学成分を有するA
    l合金フィン材を製造するに当り、冷間加工後の最終焼
    鈍を、180〜260℃×20〜600分の条件で行う
    ことを特徴とする真空ろう付け法により組立てられる熱
    交換器用でろう付け後の強度に優れ、かつ犠牲陽極効果
    を有するフィン材の製造方法。
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