JP4174644B2 - Aluminum alloy extruded tube for heat exchangers with excellent corrosion resistance - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用のラジエータ、ヒーターコア、オイルクーラーなどの熱交換器の構造用部材として用いる耐食性、特に耐孔食性に優れたアルミニウム合金押出しチューブに関するものであり、さらにこの耐食性に優れたアルミニウム合金押出しチューブを使用して製造した熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱交換器は、図２に示されるように、ヘッダーパイプ４と称される左右一対の管体と、そのヘッダーパイプ４の間に互いに平行に間隔を空けて設けられたアルミニウム合金からなる多数のチューブ１と、チューブ１とチューブ１との間に設けられたフィン２とで構成されている。そしてチューブ１とフィン２ととはろう付けされており、さらに各チューブ１の内部空間とヘッダーパイプ４の内部空間は連通しており、ヘッダーパイプ４の内部空間と各チューブ１の内部空間に媒体を循環させ、前記フィン２を介して効率良く熱交換ができるようになっている。
この熱交換器を構成する各チューブ１は、図１の斜視図に示されるような複数の冷媒通路穴３を有する断面偏平状のチューブが使用され、このチューブは押出し加工により形成されるために、一般に、押出し加工性に優れたＪＩＳ１０５０合金に代表される純Ａｌ系合金が用いられている。
【０００３】
しかし、ＪＩＳ１０５０合金に代表される純Ａｌ系合金は、押出し加工性に優れるものの、耐食性、特に耐孔食性が不十分であるところから、質量％で（以下、％は質量％を示す）Ｔｉ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金を押出し加工して得られた耐食性に優れたアルミニウム合金押出しチューブが提案されている（特開平８−７３９７３号公報参照）。このＡｌ合金は微量のＴｉが含まれているだけであるから、押出し加工性はＪＩＳ１０５０合金と同じく優れており、さらにこのＴｉ含有Ａｌ合金を押出し加工して得られたチューブは、結晶粒界に晶出したＴｉ化合物が押出し加工時に層状に分布してＴｉ濃度の高い部分と低い部分からなる層状組織が形成され、この層状組織のＴｉ濃度が低い部分は高い部分に比べて電位が卑になり、優先的に腐食が進行するために腐食形態が層状となり、深い孔食の発生を抑制して耐孔食性に優れたアルミニウム合金押出しチューブが得られるとされている。
さらに、Ｔｉ：０．０２〜０．２５％、Ｚｒ：０．０５〜０．２５％を含有するアルミニウム合金押出しチューブも知られており（特開平１０−０８１９３０号公報参照）、ＺｒもＴｉと同じような作用をすると考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、自動車に搭載する熱交換器は、一層の高効率化、小型化および軽量化が求められており、前記従来のＴｉ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなるアルミニウム合金押出しチューブまたはＴｉ：０．０２〜０．２５％、Ｚｒ：０．０５〜０．２５％を含有するアルミニウム合金押出しチューブでは、かかる要求に十分対応することができず、押出し加工性を維持しつつ、一層の耐孔食性に優れた押出しチューブが求められている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、加工性に優れ、かつ一層耐食性、特に耐孔食性に優れたアルミニウム合金押出しチューブを得るべく研究を行った結果、
Ｔｉ：０．０３〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．３％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金に、さらにＺｎ：０．０５〜１．０％、Ｓｎ：０．０５〜０．２％、Ｉｎ：０．００５〜０．２％の内の１種または２種以上を添加したＡｌ合金は、Ｚｎ、ＳｎおよびＩｎの添加により腐食形態が一層面状になり、耐食性、特に耐孔食性が一層向上するとともに、押出し加工性は従来の前記ＴｉまたはＴｉおよびＺｒを含有する純Ａｌ系合金とほぼ同等である、という知見を得たのである。
【０００６】
この発明は、かかる知見に基づいて成されたものであって、
（１）Ｔｉ：０．０３〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．３％を含有し、さらに、
Ｚｎ：０．０５〜１．０％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、
（２）Ｔｉ：０．０３〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．３％を含有し、さらに、
Ｓｎ：０．０５〜０．２％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、
（３）Ｔｉ：０．０３〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．３％を含有し、さらに、
Ｉｎ：０．００５〜０．２％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、
（４）Ｔｉ：０．０３〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．３％を含有し、さらに、
Ｚｎ：０．０５〜１．０％、Ｓｎ：０．０５〜０．２％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、
（５）Ｔｉ：０．０３〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．３％を含有し、さらに、
Ｚｎ：０．０５〜１．０％、Ｉｎ：０．００５〜０．２％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、
（６）Ｔｉ：０．０３〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．３％を含有し、さらに、
Ｓｎ：０．０５〜０．２％、Ｉｎ：０．００５〜０．２％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、
（７）Ｔｉ：０．０３〜０．５％、Ｚｒ：０．０１〜０．３％を含有し、さらに、
Ｚｎ：０．０５〜１．０％、Ｓｎ：０．０５〜０．２％、Ｉｎ：０．００５〜０．２％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、に特徴を有するものである。
【０００７】
前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）または（７）記載のＡｌ合金に、さらに、Ｍｎを０．１〜１．３％添加すると、Ｍｎは金属間化合物として晶出または析出してフィンとのろう付け後の強度を向上させるので一層好ましい。したがって、この発明は、
（８）前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）または（７）記載のＡｌ合金に、さらにＭｎ：０．１〜１．３％を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなる耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、に特徴を有するものである。
【０００８】
前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）または（８）記載のＡｌ合金に含まれるＦｅは不可避不純物としては０．５％まで許容できるが、０．１５％以下であると耐食性がより向上する。
したがって、この発明は、
（９）前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）または（８）記載のＡｌ合金において、Ｆｅの含有量を０．１５％以下に規定した耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、に特徴を有するものである。
【０００９】
前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）または（９）記載のアルミニウム合金押出しチューブの外表面にＺｎを溶射して被覆チューブを作製し、この被覆チューブを熱交換器のチューブとして使用すると耐食性が一層向上する。
したがって、この発明は、
（10）前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）または（９）記載の耐食性に優れたアルミニウム合金押出しチューブの外表面にＺｎを溶射してなる耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、に特徴を有するものである。
【００１０】
前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）または（９）記載のアルミニウム合金押出しチューブの外表面にＳｉ粉末ろう材、Ａｌ−Ｓｉ系粉末ろう材またはＡｌ−Ｓｉ―Ｚｎ系粉末ろう材を塗布して被覆チューブを作製し、この被覆チューブを熱交換器のチューブとして使用することもできる。
したがって、この発明は、
（11）前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）または（９）記載の耐食性に優れたアルミニウム合金押出しチューブの外表面に、Ｓｉ粉末ろう材、Ａｌ−Ｓｉ系粉末ろう材またはＡｌ−Ｓｉ―Ｚｎ系粉末ろう材を塗布してなる耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、に特徴を有するものである。
【００１１】
前記（10）記載のＺｎを溶射してなるアルミニウム合金押出しチューブの外表面に、さらにＳｉ粉末ろう材、Ａｌ−Ｓｉ系粉末ろう材またはＡｌ−Ｓｉ―Ｚｎ系粉末ろう材粉末を塗布して被覆チューブを作製し、この被覆チューブを熱交換器のチューブとして使用することもできる。
したがって、この発明は、
（12）前記（10）記載のＺｎを溶射してなる耐食性に優れたアルミニウム合金押出しチューブの外表面に、Ｓｉ粉末ろう材、Ａｌ−Ｓｉ系粉末ろう材またはＡｌ−Ｓｉ―Ｚｎ系粉末ろう材を塗布してなる耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ、に特徴を有するものである。
【００１２】
前記Ａｌ−Ｓｉ系粉末ろう材は、Ｓｉ：５〜６０％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｌ合金粉末であり、前記Ａｌ−Ｓｉ―Ｚｎ系粉末ろう材は、Ｓｉ：５〜６０％、Ｚｎ：５〜４０％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有するＡｌ合金粉末である。
【００１３】
前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、（９）、（10）、（11）または（12）記載のアルミニウム合金押出しチューブは、いずれもフィンと、ヘッダープレートをろう付けにより接合して耐食性に優れた熱交換器を製造することができる。
したがって、この発明は、
（13）前記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）、（９）、（10）、（11）または（12）記載の耐食性に優れたアルミニウム合金押出しチューブを用いて製造した耐食性に優れた熱交換器、に特徴を有するものである。
【００１４】
この発明の耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブの成分組成を上述のごとく限定した理由を述べる。
Ｔｉ：
Ｔｉは、鋳造時にＴｉ濃度が高い部分と低い部分が生成し、このＴｉ濃度分布が押出し成形時に材料中に層状に分布し、Ｔｉ濃度が低い部分はＴｉ濃度が高い部分に比べて電位が卑になるため、優先的に腐食が進行し、腐食形態が層状になって深い孔食の発生が抑制され、また材料の強度を向上させる効果があるので添加するが、その含有量が０．０３％未満では所望の効果が得られず、一方、０．５％を越えて含有すると融点が上昇するために鋳造時に溶け残りが発生したり、巨大金属間化合物が生成しやすくなるために、押出し加工性が低下するので好ましくない。したがって、Ｔｉ：０．０３〜０．５％（一層好ましくは０．１〜０．２５％）に定めた。
【００１５】
Ｚｒ：
Ｚｒは、Ｔｉの層状腐食を促進させて深い孔食の発生が一層抑制され、また材料の強度を向上させる効果があるので添加するが、その含有量が０．０１％未満では所望の効果が得られず、一方、０．３％を越えて含有すると、巨大金属間化合物が生成しやすくなるために、押出し加工性が低下するので好ましくない。したがって、Ｚｒ：０．０１〜０．３％（一層好ましくは０．０８〜０．１５％）に定めた。
【００１６】
Ｚｎ：
微量Ｚｎの添加は、材料の腐食形態を面食状とし、深い孔食の発生を抑制して耐食性を向上せしめる成分であるが、その含有量が０．０５％未満では所望の効果が得られず、一方、１．０％を越えて含有すると腐食速度が増加すると共に、腐食形態が孔食型となって耐食性が低下するので好ましくない。したがって、Ｚｎの含有量を０．０５〜１．０％に定めた。Ｚｎの含有量の一層好ましい範囲は０．１〜０．５％である。
【００１７】
Ｓｎ：
Ｓｎは、ろう付け時に材料表面に一部が析出して腐食の起点となり、さらにＴｉの層状腐食の効果を促進するために深さ方向の腐蝕の進行が抑制されるために厚さ方向へ腐蝕の進行が抑止されて耐食性を向上させるので添加するが、Ｓｎの含有量が０．０５％未満では所望の効果が得られず、一方、Ｓｎの含有量が０．２％を越えて含有すると腐蝕速度が増加し、かえって耐食性が低下し、また低融点化合物の生成により圧延時に材料に割れが発生するので好ましくない。したがって、Ｓｎの含有量を０．０５〜０．２％に定めた。Ｓｎの含有量の一層好ましい範囲は０．０５〜０．１５％である。
【００１８】
Ｉｎ：
Ｉｎは、ろう付け時に材料表面に一部が析出して腐食の起点となり、さらにＴｉの層状腐食の効果を促進するために深さ方向の腐蝕の進行が抑制されるために厚さ方向へ腐蝕の進行が抑止されて耐食性を向上させるので添加するが、Ｉｎの含有量が０．００５％未満では所望の効果が得られず、一方、Ｉｎの含有量が０．２％を越えて含有すると腐蝕速度が増加し、かえって耐食性が低下し、また低融点化合物の生成により圧延時に材料に割れが発生するので好ましくない。したがって、Ｉｎの含有量を０．００５〜０．２％に定めた。Ｉｎの含有量の一層好ましい範囲は０．０３〜０．０７％である。
【００１９】
Ｍｎ：
Ｍｎは、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付け後の強度を向上させ、さらにチューブの電位を貴にするためにフィンとの電位差を大きくとれて防食効果をより有効にし、外部耐食性を向上させる作用があるので必要に応じて添加するが、その含有量が０．１％未満では所望の効果が得られず、一方、１．３％を越えて含有すると、粗大なＡｌ−Ｍｎ化合物として素地中に分散し、高温での変形抵抗を大きくするために押出し性を著しく低下させるので好ましくない。したがって、Ｍｎ含有量を０．１〜１．３％に定めた。
【００２０】
Ｆｅ：
Ｆｅは通常のＡｌ合金に不可避不純物として含まれており、この発明の耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブにおいても含まれているが、この発明の耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブに不可避不純物として含まれるＦｅは０．５％まで許容できる。しかし、この発明の耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブに含まれるＦｅは少ないほど耐食性が向上するところから０．１５％以下にすることが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施例１
表１〜２に示す成分組成のＡｌ合金を溶解し、鋳造して直径：２００ｍｍのビレットを製造し、このビレットを５００℃、１２時間保持の条件で均質化処理を行い、この均質化処理を行ったビレットを温度：５００℃、押出し速度：６０ｍ／ｍｉｎで熱間押出し加工することにより冷媒通路用穴を９個有し、断面寸法が幅：２０ｍｍ、高さ：２ｍｍ、肉厚：０．４ｍｍである偏平状の押出しチューブを成形し、押出し直後に水冷することにより本発明押出しチューブ１〜２４、比較押出しチューブ１〜６および従来押出しチューブ１〜３を作製した。
【００２２】
さらに、ＪＩＳ３００３にＺｎを１．５％添加したＡｌ合金を芯材とし、ＪＩＳ４０４５Ａｌ合金を前記芯材の両面にクラッドした厚さ０．１０ｍｍの現在一般的に使用されているフィン材を用意し、これを高さ：１０ｍｍ、フィンピッチ：３ｍｍのコルゲート状に加工した。
前記本発明押出しチューブ１〜２４、比較押出しチューブ１〜６および従来押出しチューブ１〜３とフィン材を脱脂した後、ステンレスワイヤで拘束し、フッ化物系フラックスをなるべく均一に塗布し、ついで１００℃、５分間加熱乾燥し、さらにこれを窒素ガス雰囲気中で６００℃、３分間加熱してろう付けすることにより耐食性評価用模擬コアを作製した。
【００２３】
この耐食性評価用模擬コアに対し、塩水噴霧４時間→乾燥２時間→湿潤２時間の乾燥サイクルを付加するサイクル試験を行ない、この試験条件で１５００時間暴露した後、チューブに発生した孔食の最大腐蝕深さを測定し、その結果を表１〜２に示すことにより耐食性の評価を行なった。
【００２４】
さらに、押出し加工性を評価するために、前記作製したビレットから採取した試験片（直径：１０ｍｍ、長さ：２０ｍｍ）を熱間押出し加工と同じ５００℃で０．５／ｓｅｃ．の歪速度で圧縮したときの変形抵抗を測定し、その結果を表１〜２に示し、さらに前記押出し加工して得られた本発明押出しチューブ１〜２４、比較押出しチューブ１〜６および従来押出しチューブ１〜３の断面形状を観察し、割れやくびれなどの異常がなく、良好な断面形状を有するものを○、割れやくびれなどの異常が見られたものを×として表１〜２に示した。
【００２５】
【表１】
【表２】
表１〜表２に示される結果から、本発明押出しチューブ１〜２４は、従来押出しチューブ１〜３に比べて、押出し加工性はほぼ同等であり、さらに表面からの孔食の最大腐食深さが極めて小さいところから耐食性に優れており、また、本発明押出しチューブ２，６，７および１３と本発明押出しチューブ２１、２２，２３および２４を比較すると、本発明押出しチューブ２１、２２，２３および２４はＦｅの含有量が０．１５％以下に規定した点でのみ相違するが、Ｆｅの含有量を０．１５％以下に規定した本発明押出しチューブ２１、２２，２３および２４は本発明押出しチューブ２，６，７および１３に比べて一層耐食性に優れていることが分かる。
さらに、構成成分のうち少なくとも１種の含有量がこの発明の範囲から外れている比較押出しチューブ１〜６は耐食性またはその他の特性が劣ることも分かる。
【００２８】
実施例２
実施例１で作製した本発明押出しチューブ１〜２０を基体押出しチューブとし、その表面に塗布量１０ｇ／ｍ2のＺｎ溶射層を形成することにより本発明Ｚｎ溶射チューブ２５〜４４を作製した。この本発明Ｚｎ溶射チューブ２５〜４４と実施例１に示したフィン材をステンレスワイヤで拘束し、フッ化物系フラックスをなるべく均一に塗布した後、１００℃で５分間加熱乾燥し、さらにこれを窒素ガス雰囲気中で６００℃、３分間加熱してろう付けすることにより耐食性評価用模擬コアを作製した。この耐食性評価用模擬コアに対し、実施例１と同様にして塩水噴霧４時間→乾燥２時間→湿潤２時間の乾燥サイクルを付加するサイクル試験を行ない、この試験条件で１５００時間暴露した後、チューブに発生した孔食の最大腐蝕深さを測定し、その結果を表３に示すことにより耐食性の評価を行なった。
【００２９】
【表３】
実施例３
実施例１で作製した本発明押出しチューブ１〜２０を基体押出しチューブとし、その表面にＳｉ粉末、Ａｌ−２０％Ｓｉ粉末、またはＡｌ−２０％Ｓｉ−２５％Ｚｎ粉末を含有したフッ化物系フラックスを塗布することにより本発明粉末ろう材被覆チューブ４５〜６４を作製した。この本発明粉末ろう材被覆チューブ４５〜６４とＪＩＳ３００３にＺｎ：１．５％を添加したＡｌ合金からなるフィン材をステンレスワイヤで拘束して１００℃で５分間加熱乾燥し、さらにこれを窒素ガス雰囲気中で６００℃、３分間加熱してろう付けすることにより耐食性評価用模擬コアを作製した。この耐食性評価用模擬コアに対し、実施例１と同様にして塩水噴霧４時間→乾燥２時間→湿潤２時間の乾燥サイクルを付加するサイクル試験を行ない、この試験条件で１５００時間暴露した後、チューブに発生した孔食の最大腐蝕深さを測定し、その結果を表４に示すことにより耐食性の評価を行なった。
【００３１】
【表４】
実施例４
実施例２で作製したＺｎ溶射層を有する本発明Ｚｎ溶射チューブ２５〜２６のＺｎ層の上にさらにＳｉ粉末またはＡｌ−２０％粉末を含有したフッ化物系フラックスを均一に塗布することにより本発明Ｚｎ溶射−粉末ろう材被覆チューブ６５〜６８を作製した。これら本発明Ｚｎ溶射−粉末ろう材被覆チューブ６５〜６８とＪＩＳ３００３にＺｎ：１．５％を添加したＡｌ合金からなるフィン材をステンレスワイヤで拘束して１００℃で５分間加熱乾燥し、さらにこれを窒素ガス雰囲気中で６００℃、３分間加熱してろう付けすることにより耐食性評価用模擬コアを作製した。この耐食性評価用模擬コアに対し、実施例１と同様にして塩水噴霧４時間→乾燥２時間→湿潤２時間の乾燥サイクルを付加するサイクル試験を行ない、この試験条件で１５００時間暴露した後、チューブに発生した孔食の最大腐蝕深さを測定し、その結果を表５に示すことにより耐食性の評価を行なった。
【００３３】
【表５】
表３〜５に示される結果から、本発明Ｚｎ溶射チューブ２５〜４４、本発明粉末ろう材被覆チューブ４５〜６４および本発明Ｚｎ溶射−粉末ろう材被覆チューブ６５〜６８は、本発明押出しチューブ１〜２０に比べて表面からの孔食の最大腐食深さがさらに小さいところから、一層耐食性に優れていることが分かる。
【００３５】
【発明の効果】
上述のように、この発明の押出しチューブは従来押出しチューブに比べて、いずれも優れた耐食性を有するため、この発明の押出しチューブを用いて作製した熱交換器は、一層長期間使用することができ、産業上優れた効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】押出しチューブの斜視図である。
【図２】熱交換器の斜視図である。
【符号の説明】
１ チューブ
２ フィン
３ 冷媒通路穴
４ ヘッダーパイプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aluminum alloy extruded tube excellent in corrosion resistance, particularly pitting corrosion resistance, which is used as a structural member for heat exchangers such as radiators, heater cores, and oil coolers for automobiles, and further, aluminum having excellent corrosion resistance. The present invention relates to a heat exchanger manufactured using an alloy extruded tube.
[0002]
[Prior art]
In general, as shown in FIG. 2, the heat exchanger is made of a pair of left and right tubes called
As each
[0003]
However, a pure Al-based alloy represented by JIS1050 alloy is excellent in extrusion processability, but has insufficient corrosion resistance, particularly pitting corrosion resistance, so that it is in mass% (hereinafter,% indicates mass%) Ti: An aluminum alloy extruded tube excellent in corrosion resistance obtained by extruding an Al alloy having a composition containing 0.05 to 0.5% and the balance being Al and inevitable impurities has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 8- No. 73973). Since this Al alloy contains only a small amount of Ti, the extrudability is as good as that of JIS1050 alloy, and the tube obtained by extruding this Ti-containing Al alloy is at the grain boundary. The crystallized Ti compound is distributed in layers during extrusion processing to form a layered structure consisting of a portion with a high Ti concentration and a portion with a low Ti concentration. The portion with a low Ti concentration in this layered structure has a lower potential than the portion with a high Ti concentration. Since corrosion progresses preferentially, the corrosion form becomes layered, and it is said that an aluminum alloy extruded tube excellent in pitting corrosion resistance can be obtained by suppressing the occurrence of deep pitting corrosion.
Further, an aluminum alloy extruded tube containing Ti: 0.02 to 0.25% and Zr: 0.05 to 0.25% is also known (see Japanese Patent Laid-Open No. 10-081930), and Zr is also Ti. It is thought to have the same effect.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, heat exchangers mounted on automobiles are required to have higher efficiency, smaller size, and lighter weight, and contain the conventional Ti: 0.05 to 0.5%, with the balance being Al and inevitable. An aluminum alloy extruded tube made of an Al alloy having a composition composed of impurities or an aluminum alloy extruded tube containing Ti: 0.02 to 0.25% and Zr: 0.05 to 0.25% sufficiently meets such a requirement. Therefore, there is a demand for an extruded tube that is more excellent in pitting corrosion resistance while maintaining extrudability.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of conducting research to obtain an aluminum alloy extruded tube having excellent workability and further corrosion resistance, particularly excellent pitting corrosion resistance,
In addition to Ti: 0.03-0.5%, Zr: 0.01-0.3%, the remainder of Al alloy composed of Al and inevitable impurities, Zn: 0.05-1.0% , Sn: 0.05 to 0.2%, In: 0.005 to 0.2%, Al alloy added with one or more of them has the same corrosion form due to the addition of Zn, Sn and In It became a layered surface, and the corrosion resistance, particularly pitting corrosion resistance was further improved, and the extrudability was found to be almost the same as that of the conventional pure Al alloy containing Ti or Ti and Zr.
[0006]
This invention is made based on such knowledge,
(1) Contains Ti: 0.03-0.5%, Zr: 0.01-0.3%,
Zn: 0.05-1.0% aluminum alloy extruded tube for heat exchangers with excellent corrosion resistance comprising an Al alloy having a composition comprising Al and inevitable impurities,
(2) containing Ti: 0.03-0.5%, Zr: 0.01-0.3%,
An aluminum alloy extruded tube for a heat exchanger excellent in corrosion resistance, comprising Sn: 0.05 to 0.2%, and the remainder comprising Al and an inevitable impurity composition.
(3) containing Ti: 0.03-0.5%, Zr: 0.01-0.3%,
In: Aluminum alloy extruded tube for heat exchangers having excellent corrosion resistance comprising an Al alloy having a composition containing 0.005 to 0.2%, the balance being Al and inevitable impurities,
(4) containing Ti: 0.03-0.5%, Zr: 0.01-0.3%,
Aluminum alloy extruded tube for heat exchangers with excellent corrosion resistance made of an Al alloy having a composition containing Zn: 0.05 to 1.0%, Sn: 0.05 to 0.2%, and the balance consisting of Al and inevitable impurities ,
(5) containing Ti: 0.03-0.5%, Zr: 0.01-0.3%,
Aluminum alloy extruded tube for heat exchangers with excellent corrosion resistance made of an Al alloy having a composition containing Zn: 0.05 to 1.0%, In: 0.005 to 0.2%, and the balance consisting of Al and inevitable impurities ,
(6) containing Ti: 0.03-0.5%, Zr: 0.01-0.3%,
Aluminum alloy extruded tube for heat exchangers with excellent corrosion resistance made of an Al alloy having a composition containing Sn: 0.05 to 0.2%, In: 0.005 to 0.2%, and the balance consisting of Al and inevitable impurities ,
(7) containing Ti: 0.03-0.5%, Zr: 0.01-0.3%,
Zn: 0.05-1.0%, Sn: 0.05-0.2%, In: 0.005-0.2%, the remainder is made of an Al alloy having a composition comprising Al and inevitable impurities It is characterized by an aluminum alloy extruded tube for heat exchangers that has excellent corrosion resistance.
[0007]
When 0.1 to 1.3% of Mn is further added to the Al alloy described in (1), (2), (3), (4), (5), (6) or (7), Mn Is more preferable because it crystallizes or precipitates as an intermetallic compound and improves the strength after brazing with fins. Therefore, the present invention
(8) The Al alloy according to (1), (2), (3), (4), (5), (6) or (7) further contains Mn: 0.1 to 1.3% The remainder is characterized by an aluminum alloy extruded tube for heat exchangers, which is made of an Al alloy having a composition composed of Al and inevitable impurities and has excellent corrosion resistance.
[0008]
Fe contained in the Al alloy described in (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) or (8) is up to 0.5% as an inevitable impurity. Although acceptable, if it is 0.15% or less, the corrosion resistance is further improved.
Therefore, the present invention
(9) In the Al alloy according to (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) or (8), the Fe content is 0.15% It has the characteristics in the aluminum alloy extruded tube for heat exchangers excellent in corrosion resistance defined below.
[0009]
Zn is thermally sprayed on the outer surface of the aluminum alloy extruded tube according to (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8) or (9). When the coated tube is manufactured and this coated tube is used as a tube of a heat exchanger, the corrosion resistance is further improved.
Therefore, the present invention
(10) The aluminum alloy extruded tube having excellent corrosion resistance described in (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8) or (9) It is characterized by an aluminum alloy extruded tube for heat exchangers that is excellent in corrosion resistance and is formed by spraying Zn on the outer surface.
[0010]
Si powder brazing material on the outer surface of the aluminum alloy extruded tube according to (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8) or (9) Alternatively, an Al-Si powder brazing material or an Al-Si-Zn powder brazing material may be applied to produce a coated tube, and the coated tube may be used as a heat exchanger tube.
Therefore, the present invention
(11) The aluminum alloy extruded tube having excellent corrosion resistance described in (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8) or (9) It is characterized by an aluminum alloy extruded tube for heat exchangers with excellent corrosion resistance, which is obtained by applying an Si powder brazing material, an Al-Si based powder brazing material, or an Al-Si-Zn based powder brazing material to the outer surface. .
[0011]
The outer surface of the aluminum alloy extruded tube obtained by thermal spraying Zn described in (10) is further coated with a Si powder brazing material, an Al-Si based powder brazing material, or an Al-Si-Zn based powder brazing material powder. It is also possible to produce a tube and use this coated tube as a heat exchanger tube.
Therefore, the present invention
(12) An Si powder brazing material, an Al-Si based powder brazing material, or an Al-Si-Zn based powder brazing material is formed on the outer surface of an aluminum alloy extruded tube excellent in corrosion resistance obtained by thermal spraying Zn according to (10). It is characterized by an aluminum alloy extruded tube for heat exchangers that is excellent in corrosion resistance.
[0012]
The Al—Si-based powder brazing material is an Al alloy powder containing Si: 5 to 60%, with the balance being composed of Al and inevitable impurities. The Al—Si—Zn-based powder brazing material is Si : 5-60%, Zn: 5-40% Al alloy powder having a composition consisting of Al and inevitable impurities.
[0013]
(1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9), (10), (11) or (12) Any aluminum alloy extruded tube can be manufactured by joining a fin and a header plate by brazing to produce a heat exchanger having excellent corrosion resistance.
Therefore, the present invention
(13) (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9), (10), (11) or (12) The heat exchanger having excellent corrosion resistance manufactured using the extruded aluminum alloy tube having excellent corrosion resistance described in (1) is characterized.
[0014]
The reason why the component composition of the aluminum alloy extruded tube for heat exchanger excellent in corrosion resistance of the present invention is limited as described above will be described.
Ti:
Ti has a portion with a high Ti concentration and a portion with a low Ti concentration during casting, and this Ti concentration distribution is distributed in a layered manner in the material at the time of extrusion molding. The portion with a low Ti concentration has a lower potential than the portion with a high Ti concentration. Therefore, the corrosion progresses preferentially, the corrosion form becomes layered, the occurrence of deep pitting corrosion is suppressed, and there is an effect of improving the strength of the material, but it is added, but its content is 0.03. If the content is less than 0.5%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 0.5%, the melting point increases, so that undissolved parts are generated during casting, and a large intermetallic compound is easily formed. Since workability falls, it is not preferable. Therefore, Ti was set to 0.03 to 0.5% (more preferably 0.1 to 0.25%).
[0015]
Zr:
Zr is added because it promotes the layer corrosion of Ti and further suppresses the occurrence of deep pitting corrosion and has the effect of improving the strength of the material. However, if the content is less than 0.01%, the desired effect is obtained. On the other hand, if the content exceeds 0.3%, a giant intermetallic compound is likely to be formed, which is not preferable because extrusion processability is lowered. Therefore, Zr was set to 0.01 to 0.3% (more preferably 0.08 to 0.15%).
[0016]
Zn:
The addition of a trace amount of Zn is a component that improves the corrosion resistance by making the corrosion form of the material corroded and suppressing the occurrence of deep pitting corrosion, but if its content is less than 0.05%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 1.0%, the corrosion rate increases and the corrosion form becomes a pitting corrosion type, which is not preferable. Therefore, the Zn content is set to 0.05 to 1.0%. A more preferable range of the Zn content is 0.1 to 0.5%.
[0017]
Sn:
Sn is partly deposited on the surface of the material during brazing and becomes a starting point of corrosion. Further, in order to promote the effect of layered corrosion of Ti, the progress of corrosion in the depth direction is suppressed, so that corrosion occurs in the thickness direction. Is added to improve the corrosion resistance, but if the Sn content is less than 0.05%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if the Sn content exceeds 0.2%, it is added. The corrosion rate is increased, the corrosion resistance is lowered, and the formation of a low melting point compound causes cracks in the material during rolling, which is not preferable. Therefore, the Sn content is set to 0.05 to 0.2%. A more preferable range of the Sn content is 0.05 to 0.15%.
[0018]
In:
In is partially corroded on the surface of the material during brazing and becomes the starting point of corrosion. Further, the progress of corrosion in the depth direction is suppressed to promote the effect of layered corrosion of Ti. Is added to improve the corrosion resistance, but if the In content is less than 0.005%, the desired effect cannot be obtained, while the In content exceeds 0.2%. The corrosion rate is increased, the corrosion resistance is lowered, and the formation of a low melting point compound causes cracks in the material during rolling, which is not preferable. Therefore, the content of In is set to 0.005 to 0.2%. A more preferable range of the In content is 0.03 to 0.07%.
[0019]
Mn:
Mn crystallizes or precipitates as an intermetallic compound, improves the strength after brazing, further increases the potential difference with the fin in order to make the potential of the tube noble, and makes the anticorrosion effect more effective, thereby improving the external corrosion resistance. Since it has an action to improve, it is added as necessary, but if its content is less than 0.1%, the desired effect cannot be obtained, while if it exceeds 1.3%, it is a coarse Al-Mn compound Since it extrudes remarkably in order to disperse | distribute in a base material and to increase the deformation resistance in high temperature, it is not preferable. Therefore, the Mn content is set to 0.1 to 1.3%.
[0020]
Fe:
Fe is included as an inevitable impurity in ordinary Al alloys, and is also included in the aluminum alloy extruded tube for heat exchangers excellent in corrosion resistance of the present invention, but the aluminum alloy extruded for heat exchangers excellent in corrosion resistance of the present invention is included. Fe contained as an inevitable impurity in the tube can be allowed up to 0.5%. However, the amount of Fe contained in the aluminum alloy extruded tube for heat exchangers excellent in corrosion resistance of the present invention is preferably 0.15% or less because the corrosion resistance improves as the amount of Fe decreases.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Example 1
An aluminum alloy having the composition shown in Tables 1 and 2 is melted and cast to produce a billet having a diameter of 200 mm. The billet is homogenized under conditions of holding at 500 ° C. for 12 hours. The billet thus obtained was hot-extruded at a temperature of 500 ° C. and an extrusion speed of 60 m / min to have nine holes for a refrigerant passage, a cross-sectional dimension of a width of 20 mm, a height of 2 mm, and a wall thickness of 0. Extruded tubes having a flat shape of 4 mm were formed, and water-cooled immediately after extrusion to produce
[0022]
Furthermore, an Al alloy obtained by adding 1.5% Zn to JIS3003 is used as a core material, and a 0.10 mm thick fin material that is currently generally used is prepared by clad JIS4045Al alloy on both surfaces of the core material. This was processed into a corrugated shape having a height of 10 mm and a fin pitch of 3 mm.
After degreasing the
[0023]
This simulated core for evaluating corrosion resistance was subjected to a cycle test in which a dry cycle of
[0024]
Furthermore, in order to evaluate the extrudability, a test piece (diameter: 10 mm, length: 20 mm) collected from the billet produced above was 0.5 / sec. Deformation resistance when compressed at a strain rate of 10 mm was measured, and the results are shown in Tables 1 and 2, and the
[0025]
[Table 1]
[Table 2]
From the results shown in Tables 1 and 2, the
Further, it can be seen that the
[0028]
Example 2
The present invention extruded
[0029]
[Table 3]
Example 3
Extruded tubes 1-20 of the present invention produced in Example 1 were used as substrate extruded tubes, and fluoride-based flux containing Si powder, Al-20% Si powder, or Al-20% Si-25% Zn powder on the surface thereof. The powder brazing material-coated tubes 45 to 64 of the present invention were produced. The powder brazing material-coated tubes 45 to 64 of the present invention and a fin material made of an Al alloy in which Zn: 1.5% is added to JIS3003 are restrained by a stainless steel wire and dried by heating at 100 ° C. for 5 minutes. A simulated core for corrosion resistance evaluation was prepared by brazing by heating at 600 ° C. for 3 minutes in an atmosphere. A cycle test in which a dry cycle of
[0031]
[Table 4]
Example 4
The present invention is obtained by uniformly applying a fluoride-based flux containing Si powder or Al-20% powder on the Zn layer of the Zn sprayed tube 25-26 of the present invention having the Zn sprayed layer produced in Example 2. Zn spray-powder brazing material-coated tubes 65 to 68 were prepared. The present invention Zn sprayed-powder brazing material coated tubes 65-68 and fin material made of Al alloy in which Zn: 1.5% is added to JIS3003 are restrained with a stainless steel wire and dried by heating at 100 ° C. for 5 minutes. Was subjected to brazing by heating at 600 ° C. for 3 minutes in a nitrogen gas atmosphere to prepare a simulated core for corrosion resistance evaluation. A cycle test in which a dry cycle of
[0033]
[Table 5]
From the results shown in Tables 3 to 5, the present invention Zn sprayed tubes 25 to 44, the present invention powder brazing material coated tubes 45 to 64, and the present Zn sprayed powder-powder brazing material coated tubes 65 to 68 are represented by the present invention extruded
[0035]
【The invention's effect】
As described above, since the extruded tube of the present invention has excellent corrosion resistance as compared with the conventional extruded tube, the heat exchanger produced using the extruded tube of the present invention can be used for a longer period of time. , Which brings about excellent industrial effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an extruded tube.
FIG. 2 is a perspective view of a heat exchanger.
[Explanation of symbols]
1
Claims (13)
Ｔｉ：０．０３〜０．５％、
Ｚｒ：０．０１〜０．３％、
を含有し、さらに、
Ｚｎ：０．０５〜１．０％、
を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなることを特徴とする耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ。% By mass
Ti: 0.03-0.5%,
Zr: 0.01 to 0.3%,
In addition,
Zn: 0.05-1.0%
An aluminum alloy extruded tube for heat exchangers excellent in corrosion resistance, characterized in that the remainder is made of an Al alloy having a composition comprising Al and inevitable impurities.
Ｔｉ：０．０３〜０．５％、
Ｚｒ：０．０１〜０．３％、
を含有し、さらに、
Ｓｎ：０．０５〜０．２％、
を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなることを特徴とする耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ。% By mass
Ti: 0.03-0.5%,
Zr: 0.01 to 0.3%,
In addition,
Sn: 0.05-0.2%
An aluminum alloy extruded tube for heat exchangers excellent in corrosion resistance, characterized in that the remainder is made of an Al alloy having a composition comprising Al and inevitable impurities.
Ｔｉ：０．０３〜０．５％、
Ｚｒ：０．０１〜０．３％、
を含有し、さらに、
Ｉｎ：０．００５〜０．２％、
を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなることを特徴とする耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ。% By mass
Ti: 0.03-0.5%,
Zr: 0.01 to 0.3%,
In addition,
In: 0.005 to 0.2%,
An aluminum alloy extruded tube for heat exchangers excellent in corrosion resistance, characterized in that the remainder is made of an Al alloy having a composition comprising Al and inevitable impurities.
Ｔｉ：０．０３〜０．５％、
Ｚｒ：０．０１〜０．３％、
を含有し、さらに、
Ｚｎ：０．０５〜１．０％、
Ｓｎ：０．０５〜０．２％、
を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなることを特徴とする耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ。% By mass
Ti: 0.03-0.5%,
Zr: 0.01 to 0.3%,
In addition,
Zn: 0.05-1.0%
Sn: 0.05-0.2%
An aluminum alloy extruded tube for heat exchangers excellent in corrosion resistance, characterized in that the remainder is made of an Al alloy having a composition comprising Al and inevitable impurities.
Ｔｉ：０．０３〜０．５％、
Ｚｒ：０．０１〜０．３％、
を含有し、さらに、
Ｚｎ：０．０５〜１．０％、
Ｉｎ：０．００５〜０．２％、
を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなることを特徴とする耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ。% By mass
Ti: 0.03-0.5%,
Zr: 0.01 to 0.3%,
In addition,
Zn: 0.05-1.0%
In: 0.005 to 0.2%,
An aluminum alloy extruded tube for heat exchangers excellent in corrosion resistance, characterized in that the remainder is made of an Al alloy having a composition comprising Al and inevitable impurities.
Ｔｉ：０．０３〜０．５％、
Ｚｒ：０．０１〜０．３％、
を含有し、さらに、
Ｓｎ：０．０５〜０．２％、
Ｉｎ：０．００５〜０．２％、
を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなることを特徴とする耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ。% By mass
Ti: 0.03-0.5%,
Zr: 0.01 to 0.3%,
In addition,
Sn: 0.05-0.2%
In: 0.005 to 0.2%,
An aluminum alloy extruded tube for heat exchangers excellent in corrosion resistance, characterized in that the remainder is made of an Al alloy having a composition comprising Al and inevitable impurities.
Ｔｉ：０．０３〜０．５％、
Ｚｒ：０．０１〜０．３％、
を含有し、さらに、
Ｚｎ：０．０５〜１．０％、
Ｓｎ：０．０５〜０．２％、
Ｉｎ：０．００５〜０．２％、
を含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなる組成のＡｌ合金からなることを特徴とする耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出しチューブ。% By mass
Ti: 0.03-0.5%,
Zr: 0.01 to 0.3%,
In addition,
Zn: 0.05-1.0%
Sn: 0.05-0.2%
In: 0.005 to 0.2%,
An aluminum alloy extruded tube for heat exchangers excellent in corrosion resistance, characterized in that the remainder is made of an Al alloy having a composition comprising Al and inevitable impurities.
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