JPS63274733A - フイン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〕 本発明はろう付は工法により製造する自動車の熱交換器
に好適なフィン用アルミニウム合金に関し、特に優れた
ろう付は性と高い強度を有し、かつろう付は後の熱交換
器の耐食性を改善するものである。

（従来の技術） 一般に自動車の熱交換器としては、ラジェーター、ヒー
ター、オイルクーラー、コンデンサー及びエバポレータ
ー等があり、この内オイルクーラー、コンデンサー及び
エバポレーターはほとんどアルミ化されており、ラジェ
ーター及びヒーターも一部アルミ化されている。

これ等アルミニウム製熱交換器のコアは基本的に第１表
に示すプレージングシートと第２表に示すアルミニウム
及びアルミニウム合金部材で構成され、一般にはろう付
は法により作られている。ろう付は法としては塩化物系
フラックスを用いる炉内ろう付は法やフラックスを用い
ない真空ろう付は法が主流であったが、最近ではフッ化
物系の非腐蝕性フラックスを用いて非酸化性雰囲気中で
ろう付けする方法（以下ＮＢ法と略記）が採用されるよ
うになり、主にラジ工−ターヤコンデンサーの製造に用
いられている。

第　　１　　表 注：　（り印は真空プレージングシートを示す。

第　　２　　表 〔発明が解決しようとする問題点〕 近年熱交換器の軽量化及びコスト低減のため、熱交換器
部材の薄肉化の要求があり、フィン用合金についてもこ
の要求がある。一般的に使用されているフィン材として
はＪＩＳ　１０５０．３００３゜３２０３等の合金であ
るが、これ等はろう付は加熱後の引張強さが８〜１１ｆ
ｆｙｆ／−程度であり、薄肉化するにはより強度の高い
合金を使用しなければならない。ろう付は可能な６００
℃以上の融点を有し、より高い強度を有する合金として
は、非熱処理系のＪＩＳ　３００３．３００５、熱処理
系のＪＩＳ６９５１、７８０１等の合金が考えられるが
、これ等は何れもＭｇが多く含まれており、ＮＢ法では
ろう付は性が劣る。

ＮＢ法でＭｇを多く含有する合金のろう付は性が劣るの
は、Ｍｇ元素が活性で合金表面で酸素と結びついて酸化
物ＭｇＯを生成し、表面に強固な被膜を作るためである
。Ｍｇが多く含まれる合金はど被膜は強固となり、更に
ＮＢ法ではフラックス濃度が３〜５％と薄いところから
フラックス効果が弱いこともあいまってろう付は性が劣
るものである。

またフィン材に要求される特性として、ろう付は時にお
けるフィンの座屈の問題がある。

ＪＩＳ　３００３．３２０３等の一般的な合金を単に薄
くしたのではフィンが座屈し、熱交換器としての性能が
維持できない。更にはフィン材に耐食性改善のため、熱
媒体の流れる管体を保護する犠牲陽極としての特性が要
求されている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、特にすぐれたろう
付は性と高い強度を有し、かつろう付は後の熱交換器の
耐食性を改善するフィン用アルミニウム合金を開発した
ものでおる。

即ち本発明合金の一つは、Ｍｎｏ、５〜２．５ｗｔ％（
以下ｗｔ％を単に％と略記），Ｎｉ０．０５〜５％及び
Ｆｅｏ、３％以下，Ｓｉ０．６％以下に規制し、更にＺ
ｎ０．５〜２％、Ｉｎ０．０１〜２％。

３ｎ０．０１〜２％の範囲内で何れか１種又は２種以上
を含み、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。

また本発明合金の他の一つは、Ｍｎ０．５〜２．５％、
Ｎｉ０．０５〜５％及びＦｅｏ、３％以下。

３ｉ０．６％以下に規制し、更にＺｎ０．５〜２％。

Ｉｎ０．０１〜２％、３ｎ０．０１〜２％の範囲内で何
れか１種又は２種以上と、Ｃｒ０．５％以下。

Ｔｉ０．５％以下、Ｚｒ０．３％以下の範囲内で何れか
１種又は２種以上とを含み、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おる。

〔作　用〕

本発明において合金組成を上記の如く限定したのは次の
理由によるものである。

Ｍｎは合金の強度を向上させると共に、Ａ℃−Ｍｎ−Ｆ
ｅ又はＡｆ−Ｍｎ−３ｉ系の微細な析出物を生じ、再結
晶粒を粗大化させ、ブレージング時の高温加熱の際の耐
高温座屈性を向上させる働きを持つ。しかしてその量が
０．５％未満ではその効果が小さく、２．５％を越える
と巨大品出物が生じやすく、フィン材としての成形性が
悪くなる。

Ｎｉは強度を向上させると共にＡｌ３Ｎ　ｉの微細かつ
安定な析出物を生じ、ブレージング時の高温加熱の際の
耐高温座屈性を向上させる働きを持つ。しかしてその量
が０．０５％未満ではその効果が小さく、５％を越える
とその効果が飽和するばかりでなく、延性が低下し、加
工性を損なう。

ＦｅはＡｌやＭｎとの共存によってＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系
の析出物を生じ、再結晶粒を粗大化させ、ブレージング
時の高温加熱の際の耐高温座屈性を向上させる。しかし
てその量が０．３％を越えると晶出物の量が増え、再結
晶の核サイトとして働くため、再結晶が微細化し、逆に
耐高温座屈性を悪化させる。

３ｉは、Ａｌ−ｖｎ−ｓ　ｒ系の微細な析出物を生じ、
再結晶粒を粗大化させ、ブレージング時の高温加熱の際
の耐高温座屈性を向上させる働きを持つが、０．６％を
越えると逆に晶出物の効果で再結晶粒が微細化し、耐高
温座屈性を悪化させる。

ｚｎ、Ｉｎ、　Ｓｎはフィン材の電位を卑にし、犠牲陽
極効果でチューブ等の熱媒体の流れる管体の孔食を防ぐ
働きがある。しかして何れも下限未満では電位が犠牲陽
極効果を果すほど十分に卑にならず、何れも上限を越え
るとその効果が飽和するばかりか、自己腐食が大きくな
り、また塑性加工性を極端に低下する。

Ｑｒ、Ｔｉ、Ｚｒはろう付は性を阻害することなく強度
を一層向上する働きがある。しかして何れも上限を越え
て添加すると巨大な化合物Ａｌ−０ｒ、Ａｌ−Ｔｉ、Ａ
ｌ−Ｚｒ等を析出し加工性を著しく低下させる。

尚鋳塊組織の微細化のためのＢの添加は本発明合金にお
いても有効であり、０．１％以下の範囲で添加するとよ
い。津た本発明合金において不可避的不純物とは通常の
Ａｌ地金に含まれる通常の不純物である。

以上フィン用アルミニウム合金について説明したが、本
発明合金はプレージングシートの芯材としても有効であ
り、サーペンタインタイプのコンデンサーのフィン用プ
レージングシートとしても使用できる。

〔実施例〕

実施例１ 第３表に示す合金を鋳造、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍、
冷間圧延の工程により、厚さ０．０８ｓのＨＩ３材に仕
上げてフィン材とし、これについて引張強さ、ろう付は
性、フィンの座屈性及び電位を調べ、その結果を第４表
に示した。

引張強さについては、上記フィン材についてろう付けを
模して６００℃に５分間加熱した後、引張試験を行なっ
た。ろう付は性及びフィンの座屈性については、次の様
にしてろう付けを行ない、これについて評価し、ろう付
は性は良好なフィレットを形成したものをＯ印、フィレ
ットを形成しないか、極端に小さいものをＸ印で示し、
座屈性はろう付は時に座屈したものをＸ印、座屈しない
ものをＯ印で示した。

ろう付けは上記フィン材について、第１図に示すように
巾１６Ｍ、高さ１２Ｍ、ピッチ３履のコルゲート加工し
てフィン（２）とし、板厚０．４１１１゜巾１８ｍ、厚
さ２．５　ｍの偏平管（１）と組合せ、鉄製治具（３）
により固定し、トリクレン蒸気脱脂を行なった後、これ
に５％濃度のフルオロアルミン酸カリウム系フラックス
を塗布し、１５０℃で１０分間乾燥し、しかる後Ｎ２ガ
ス雰囲気中で６００℃に５分間加熱した。尚偏平管には
ＪＩＳ３００３材を芯材とし、その外面にＪＩＳ　４０
４５材（ろう材）を板厚に対して１０％の割合でクラッ
ドしたものを用いた。

また電位は２５℃の５％ＮａＣＪ！水溶液中でフィンの
電位（耐５ＣＥ）を測定し、ろう材電位（−７５０ｍＶ
）より５０ｍＶ以上卑な電位のものを○印、それ以外の
ものをＸ印で示した。

第　　４　　表 第３表及び第４表より明らかなように、従来合金Ｎα２
０　（ＪＩＳ　１０５０）及び従来合金Ｎα２１（ＪＩ
Ｓ３００３　）では強度が低く、フィンに座屈を生じ、
従来合金Ｎα２２　（ＪＩＳ　３００４）では強度は高
いが、Ｍ９が多く含まれているためろう付は性が劣る。

これに対し本発明合金Ｎα１〜１３は何れもろう付は性
が良好で強度も高く、フィンの座屈もなく、電位も偏平
管より５０ｍＶ以上卑であり、総合的に優れていること
が判る。

これに対し本発明合金の組成範囲より外れる比較合金Ｎ
α１５及びＮα１７〜１８は何れも上記特性の何れか１
つ以上が劣り、特にＭｎ含有量とＮｉ含有量の何れかが
上限以上含有する比較合金Ｎα１６〜１７では加工性が
悪く、フィン材を製造することができなかった。

実施例２ 第２図に示すようにＪＩＳＢＡＩＩＰＣからなるプレー
ト（５）　、偏平管（１）及びサイドブラケット（４）
と、第３表に示す本発明合金Ｎα９からなるコルゲート
フィン（２）を組合せ、鉄製治具で固定し、トリクレン
蒸気脱脂を行なった。尚比較のためＪＩＳ　３００４か
らなる従来合金（Ｎα２２）のコルゲートフィンを用い
、同様に組合せて処理した。これ等に５％濃度のフルオ
ロアルミン酸カリウム系フラックスを塗布し、２００℃
で２０分間乾燥後、Ｎ２ガス雰囲気中６００℃で５分間
ろう付けを行い、その上下両面に図に示すようにプラス
チックタンク（６）を取付け、吹付は塗装してラジェー
ターを作製した。

その結果従来合金（Ｎα２２）からなるコルゲートフィ
ンを用いたラジェーターはフィンと偏平管のろう付は性
が劣り、一部フインがはがれてしまった。これに対し本
発明合金（Ｎα９）からなるコルゲートフィンを用いた
ものはろう付は性が良好でおり、フィンの座屈もなかっ
た。

次にこれ等ラジェーターをＪＩＳ　２３７１に基づく塩
水噴霧試験を行い、偏平管に貫通孔食が発生するまでの
時間を比較した。その結果、ＪＩＳ３００４からなる従
来合金（Ｎα２２）をフィンに用いたラジェーターでは
１５００時間で貫通孔食が発生したが、本発明合金（Ｎ
α９）をフィンに用いたラジェーターでは貫通孔食が発
生するのに５０００時間を要した。

（発明の効果） このように本発明フィン用アルミニウム合金は自動車用
熱交換器のフィンとしてそのろう付は性２強度及び耐座
屈性が優れ、更に熱交換器の耐食性を大巾に向上するも
ので、フィンの薄肉化が可能となり、熱交換器の製造コ
ストの低減及び軽量化を達成することができる等、工業
上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はろう付は性及び座屈性の評価方法を示す説明図
、第２図はラジェーターの一例を示す正面図である。 １、偏平管 ２、コルゲートフィン ３、鉄製治具 ４、サイドブラケット ５、プレート ６、プラスチックタンク 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　Ｍｎ０．５〜２．５ｗｔ％，Ｎｉ０．０５〜５
   ｗｔ％及びＦｅ０．３ｗｔ％以下，Ｓｉ０．６ｗｔ％以
   下に規制し、更にＺｎ０．５〜２ｗｔ％，Ｉｎ０．０１
   〜２ｗｔ％，Ｓｎ０．０１〜２ｗｔ％の範囲内で何れか
   １種又は２種以上を含み、残部Ａｌと不可避的不純物か
   らなるフィン用アルミニウム合金。
2. （２）　Ｍｎ０．５〜２．５ｗｔ％，Ｎｉ０．０５〜５
   ｗｔ％及びＦｅ０．３ｗｔ％以下，Ｓｉ０．６ｗｔ％以
   下に規制し、更にＺｎ０．５〜２ｗｔ％，Ｉｎ０．０１
   〜２ｗｔ％，Ｓｎ０．０１〜２ｗｔ％の範囲内で何れか
   １種又は２種以上と、Ｃｒ０．５　ｗｔ％以下，Ｔｉ０
   ．５ｗｔ％以下，Ｚｒ０．３ｗｔ％以下の範囲内で何れ
   か１種又は２種以上とを含み、残部Ａｌと不可避的不純
   物からなるフィン用アルミニウム合金。