JPS63186847A - 熱交換器用アルミニウム合金 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ろう付けにより組立てられるアルミニウム合
金製ラジェータのコアプレート材に用いられるアルミニ
ウム合金の心材並びにラミネート型熱交換器の芯材とし
て用いられる強度、加工性および耐食性に優れた合金に
関する。

［従来の技術］ アルミニウム合金製のラジェータの製造方法には機械組
立とろう付は組立とがおる。前者の場合のコアプレート
材には亜鉛鉄板が用いられ、後者の場合のコアプレート
材の心材には、６９５１合金などのＭ９を比較的多く含
み、強度が比較的高いアルミニウム合金が用いられてい
る。この場合のプレート材の板厚は１．２〜１．４ｍｍ
で比較的薄い。

一方最近脚光を浴びているフッ化物フラックスろう付け
の場合にはコアプレートの心材の添加元素としてのＭＣ
Ｉが材料のろう付は性を低下させるので、ＭＣＩ量が限
定される。このため３００３合金が代って用いられてい
る。

また、従来からラミネート型熱交換器用のブレージング
シートの芯材には３００３合金が用いられている。しか
し、この合金を用いた材料、例えばＪＩＳ　　ＢＡ８Ｐ
Ｃ１３００３−４００４両面クラツド材では、真空ろう
付の強度がｔ２ｋｇ／ｍｍ２に達しないので、軽量化の
ための薄肉化が困難である。

一方、上記３００３合金より強度の大きい熱交換器用材
料としては、例えば３００４．３００５．６９５１など
が必るが、これらの合金は加工性、耐食性などの性質に
ついて一長一短があり、熱交換器用材料として目的を充
分達成できなかった。

［発明が解決しようとする問題点］ 現在、ラジェータの製造に際して、コアプレートとプラ
スチック製タンクとを機械的にかしめて接合するに当た
って、かしめ部を調整することがあり、このとき手直し
等でかしめ作業を繰返している。第１図は、コアプレー
ト１の端部とプラスチック製タンク２の取付は部とがか
しめによって接合されている状態を示すものであって、
かしめ部を修理するときに、かしめられたつめ３を矢印
方向に引き起こし、所定の修理した後回びかしめを行な
う。このとき、比較的強度の高い合金（例えば６９５１
など）をその心材に用いたコア・プレートでは、つめ３
の曲げ部４に亀裂等が生じて製品として使用できない。

一方、心材に比較的曲げ加工性の良好な合金（例えば３
００３など）を用いたコア・プレート材では、合金自体
の強度が低くてプレート材の薄肉化ができない（板厚１
．４〜１．８ｍｍになる）ため、ラジェータの軽量化が
得られない。

そこで、前記問題点を解決するために、本発明は、３０
０３合金などの曲げ加工性の良好な合金に比して強度が
高く、かつ耐食性もより良好であり、他方繰返し曲げ加
工性も同等ないしより向上しているアルミニウム合金を
ラジェータ・コアプレート用心材として提供することを
目的とするものである。

ざらに、この発明は従来技術の上記問題点を解決し、強
度が大で、かつ、成形加工性および耐食性に優れたアル
ミニウム合金を提供しようとするもので必る。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためにこの発明の構成は、その組
成を下記のように限定した熱交換器用Ａｌ合金であり、
およびそれを用いたプレージングシートに関する。

すなわち本発明は、（１）　Ｍｎ　：　　１．０〜１．
５％、Ｃｕ　：　０．３０〜０．６０％、Ｍ　Ｃ１：　
０．１０〜０．５０％、Ｃ：、　ｒ　：　０．０５〜０
．３５％及びＺ　ｒ　：　０．０５〜０．３５％を含み
、残りが実質上Ａｌで、あり、不純物中、特にＦｅ及び
Ｓｉをそれぞれ０．５％以下としたアルミニウム合金か
らなる熱交換器用アルミニウム合金並びに（２）Ｍｎ　
：　　１．０〜１．５％、Ｃｕ：０．３０−０．６０％
、Ｍ　に］　：　０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０
５〜０．３５％及びＺ　ｒ　：　０，０５〜０．３５％
を含み、更ニＴ　！　：　０．０５〜０．３５％及ヒＶ
　：　０．０５〜０．３５％の１種あるいは２種を含み
、残りが実質上Ａｌであり、不純物中、特にＦｅ及びＳ
ｉをそれぞれ０．５％以下としたアルミニウム合金から
なる熱交換器用アルミニウム合金でおる。

次に、前掲アルミニウム合金における添加元素の添加の
意義について述べる。

Ｍｎ、Ｃｕ 心材の強度を高める効果がおって、共に添加するＭｇの
強度向上効果を補強するために添加する。両元素共に上
限値を越えて添加すると、心材の耐食性と繰返し曲げ加
工性が劣化する。

一方共に下限値より少ない添加は上記効果が少ない。

Ｍｇ 心材の主な強度向上元素でめり、強化の程度は添加口が
増えるにしたがって大きくなる。しかし０．５０％を超
える添加量では、フッ化物フラックスによるろう付けに
対し、ろう付【ブ性が低下するとともに、心材の繰返し
曲げ加工性が劣化する。一方０．１０％より低い添加で
は、強化効果が少なく、Ｍｎその他の元素の補強効果は
生かされない。

Ｃｒ、　Ｚｒ 繰返し曲げ加工性を損なわずに材料強度を高める効果が
あるので、ＭＱによる強化効果を補強するために添加す
る。しかし両元素共０．３５％を超えると、巨大金属間
化合物が生成して、曲げ加工性が低下するほか、板材の
成形が困難となり、かつ耐食性が劣化する。他方０．０
５％より少ない添加では、上記の効果が少ない。

Ｔｉ、ｖ 材料の繰返し曲げ加工性を損なわずに、その強度を高め
る効果があるので、ＭＱの添加量を上記範囲内で低くし
てろう付は性と加工性をより良好にする場合に、更に強
度を高める必要があるときに、１種又は２種添加する。

しかし、共に０．３５％を超えて添加すると、耐食性が
劣化し、０．０５％より少ないと上記効果は少ない。

３ｉ、Ｆｅ 共に不純物であって、０．５％より多く含有すると、心
材の耐食性が劣化する。

以下、本発明の実施例を、比較例と対比して挙げる。

［実施例］ 実施例１ 表１に本発明によるラジェータのコアプレート用心材に
使用するアルミニウム合金の例を示す。また比較例とし
て同心材に使用するアルミニウム合金を併せて挙げる。

表１　心材合金組成　（ｗｔ％） 表１の各例合金の鋳塊片それぞれに対して、５００’Ｃ
Ｘ　ａｈｒの均質化処理を行なった後、これを心材とし
て一方の片面にアルミニウム合金ろうとして４３４３合
金片を、他の片面に犠牲陽極として７０７２合金片を最
終製品の板で各クラツド率が１０％となるように重合し
て、熱間加工と冷間加工を加えて厚さ１．２ｍｍの軟質
板のコアプレート材を製作した。

このようにして得た各コアプレート材に対して、そのろ
う面にフッ化物フラックスを塗布して、窒素ガス雰囲気
中にて６００℃で５分間加熱を行なった後の各コアプレ
ート材の機械的性質と繰返し曲げ試験による繰返し曲げ
回数とを表２に示す。この表のコアプレート材Ｎｏ、は
表１の合金Ｎｏ、に対応している。

前記繰返し曲げ試験方法は、第２図に示すように、コア
プレート材の試料５の上下を上側治具６、下側治具７で
把持し、交互に９０°に曲げ、この曲げを繰返して試料
が破断するまでの曲げ回数を求めるものである。

表２ 東　破断までの繰返し曲げ回数 更に、各コアプレート材から作成した逆Ｔ字型試験片を
用いて、フッ化物フラックスを塗布して、ろう付は性試
験を行なった際のろう付け性の評価を表３に示す。

逆Ｔ字型ろう付は性試験方法は、第３図に示すように、
４３４３合金ろう８側の面を上に向けて水平に置いたコ
アプレート材１上に、３００３合金板９を直立してその
下辺の一端を載せ、その他端を、プレート材１との間に
２ｍｍφの棒１０を介して載せてプレート材１との間に
すき間をつくり、この状態で加熱して、ろう付けを行な
い、ろう付は後のろうのす谷間充填長Ｘ乙をはかるもの
でおる。

また、更にコアプレート材としての耐食性を確認するた
めに、６００℃で５分間加熱した後の各プレート材の４
３４３合金ろう面側と７０７２合金面側を別々にシリコ
ンゴムでシールして、それぞれの面について、腐食試験
を行なった。７０７２合金面に対しては、（ＡＳＴＭＸ
１ｏ＋１ｏｐｐｍ　ｃｕ　＞水溶液を用いて、交互に８
０’ＣＸ　ａｈｒ←→至温Ｘ１６ｈｒのサイクルで１ケ
月浸漬による試験とし、４３４３合金面に対しては、１
ケ月のＣＡＳＳ試験（ＪＩＳ　Ｄ−０２０１）とした。

これら試験による各面側からの腐食状態を表３に併せて
示ず。表３のコアプレート材Ｎｏ、も表１の合金Ｎｏ、
に対応している。

表３ 鬼　粒界腐食発生 表１〜表３によって、本発明により、心材に用いるアル
ミニウム合金は適当な強度と耐食性を兼ね備え、かつ繰
返し曲げ加工性に優れていることが明らかでおり、した
がって、本合金は機械的かしめ方法による接合部をもつ
ラジェータのコアプレート用の心材として最適でおる。

実施例２ 表１に示す合金及び比較合金として表４に示すようにＮ
　ｏ、　１９（３００４）、Ｎ　ｏ、　２０（３００５
）の２種合金を追加した２０種の合金の鋳塊について、
５４０’Ｃｘ　３ｈｒの均質加熱（Ｓｏａｋｉｎｇ）後
、コレラ心材としてＡＡ４１０４合金を皮材として両面
に板厚の各１０％の厚さで組合せ、熱間及び冷間圧延に
より厚さ０．５ｍｍｔの板を製作した。

表　４　　追加比較用心材合金組成（ｗｔ％）この板材
を２Ｘ　１０’　Ｔｏｒｒの真空中で６００°Ｃに１０
分間加熱後、急冷した場合の引張り強さを下記表５に示
す。

表　５　　真空加熱後の引張強さ また、この板材を３８０　’Ｃに１時間軟化処理し、軟
質状態での限界絞り比とエリクセン値を測定した結果を
表６に示す。

表　６　　成形性試験結果 電　限界絞り比　Ｌ、Ｄ、Ｒ−Ｄ／ｄ ただし、ｄ：ポンチ径 Ｄ：絞り得る鏝大ブランク径、 上記第３表の純粋深絞りの試験をした円筒の寸法は添付
図面第４図に示したとおりであり、張出し絞りの試験を
した円筒の寸法は第５図に示したとありである。

さらに、上記真空加熱した板材の１か月間の腐食試験結
果を下記の表７に示す。

ただし、腐食試験条件は下記のとおりでめった。

ＣＡＳＳ試験：ＪＩＳ　　Ｈ−８６８１乾湿交互浸漬試
験：ＮａＣｌ　　３％含有、温度４０℃、ｐＨ３（酢酸
で調整）の水溶液に３０分浸漬後、乾燥雰囲気に５０’
Ｃで３０分おき、再び前記ＮａＣｌ水溶液に浸漬する操
作を繰り返す。

表　７　　腐食黒結果 ［発明の効果］ 実施例Ｎｏ、１から判るように本発明によるラジェータ
のコアプレート用心材は、萌掲のアルミニウム合金から
なることによって、従来の３００３合金からなる心材に
比して強度がより高く、かつ耐食性もより良好でおり、
他方繰返し曲げ性も同等ないしより向上している。した
がって、ラジェータのコアプレートの補修その他におい
て、本発明心材を使用したコアプレートは、繰返しかし
め作業が実施でき、またコアプレートの薄肉化にも対応
可能でおる。ざらに、実施例Ｎ０．２から明らかな如く
この発明の合金は、従来芯材として用いられていたＡｌ
合金に比較して、強度は同等でおるが成形加工性および
耐食性が向上しており、特に耐孔食性は極めて優れてい
ることが明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はラジェータのプラスチック製タンクのかしめ部
を示す縦断面図、第２図はコアプレート材の繰返し曲げ
試験方法を説明するための図、第３図は逆Ｔ字型ろう付
は性試験方法を説明するための図、その（ａ）はろう付
は前の、（ｂ）はろう付は後の状態をそれぞれ横方向に
見た概念図でおる。 また第４図は純粋深絞りの試験をした円筒の寸法の説明
図、第５図は、張出しの試験をした円筒の寸法の説明図
でおる。 １・・・コアプレート材、 ２・・・プラスチック製タンク、３・・・つめ、４・・
・曲げ部、５・・・試料、６・・・上側治具、７・・・
下側治具、８・・・ろう面、９・・・３００３合金板。 特許出願人　住友軽金属工業株式会社 日本電装株式会社 代理人　弁理士　小　松　秀　岳 代理人　弁理士　旭　　　　　宏 オ１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｍｎ：１．０〜１．５％、Ｃｕ：０．３０〜０．
   ６０％、Ｍｇ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５
   〜０．３５％及びＺｒ：０．０５〜０．３５％を含み、
   残りが実質上Ａｌであり、不純物中、特にＦｅ及びＳｉ
   をそれぞれ０．５％以下としたアルミニウム合金からな
   る熱交換器用アルミニウム合金。
2. （２）Ｍｎ：１．０〜１．５％、Ｃｕ：０．３０〜０．
   ６０％、Ｍｇ：０．１０〜０．５０％、Ｃｒ：０．０５
   〜０．３５％及びＺｒ：０．０５〜０．３５％を含み、
   更にＴｉ：０．０５〜０．３５％及びＶ：０．０５〜０
   ．３５％の１種あるいは２種を含み、残りが実質上Ａｌ
   であり、不純物中、特にＦｅ及びＳｉをそれぞれ０．５
   ％以下としたアルミニウム合金からなる熱交換器用アル
   ミニウム合金。