JPH0480107B2

JPH0480107B2 -

Info

Publication number: JPH0480107B2
Application number: JP1227535A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Yamauchi; Juji Suzuki; Kenji Kato; Yoshifusa Shoji
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1989-09-04
Filing date: 1989-09-04
Publication date: 1992-12-17
Also published as: JPH0390529A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は、ラジエータやカーエアコンなどのよ
うにフインと作動流体通路構成材料とがろう付に
より接合される熱交換器のフイン材用アルミニウ
ム合金に関し、特にろう付け後の熱伝導度が高
く、犠牲陽極効果にすぐれたフイン材用アルミニ
ウム合金に関する。［従来の技術］自動車などのラジエータ、エアコン、インター
クーラやオイルクーラなどの熱交換器において
は、Al−Cu系合金、Al−Mn系合金、Al−Mn−
Cu系合金などの作動流体通路構成材料と、アル
ミニウム系合金のフイン材とがろう付けにより組
立てられている。そして、フイン材には、作動流
体通路構成材料を防食するために犠牲陽極効果が
要求され、又、ろう付け時に高温加熱によつて変
形したり、ろうが侵食したりしないように優れた
耐高温座屈性が要求される。ろう付け時の変形や
ろうの侵食を防ぐにはMnの添加が有効であり、
フイン材には3003合金や3203合金などのAl−Mn
系合金が用いられる。そして、犠牲陽極効果を付
与するためには、Al−Mn合金にZn，Sn，Inなど
を添加して電気化学的に卑にする方法（例えば特
開昭62−120455号公報参照）が、また、耐高温座
屈性（耐高温サグ性）をさらに向上させるために
は、Cr，Ti，Zrなどを添加する方法（例えば特
開昭50−118919号公報参照）が提案されている。［発明が解決しようとする課題］ところで、近年、熱交換器の軽量化、コストの
低減などの要求が強く、これに対応するためには
熱交換器の構成材料（作動流体通路構成材やフイ
ン材など）を薄肉化することが必要となつてい
る。しかしフイン材を薄肉化すると伝熱断面積が
小さくなるために、熱交換性能に支障をきたすと
いう問題が生じている。この問題を解消するためには、ろう付け後のフ
イン材の熱伝導度を高めることが有効であるが、
Al−Mn系合金の場合、ろう付け時に高温でMn
が固溶するため、熱伝導度の低下が著しい。熱伝
導性に優れたフイン材として、Mn：0.1〜0.8％、
Zr：0.02〜0.2％およびSi：0.1〜0.8％を含むアル
ミニウム合金も提案されているが（特公昭63−
23260号公報参照）、この場合、Mn量が少ないた
めに、ろう付後の強度が低く、使用中にフイン倒
れや変形が生じやすい。又、フイン材の電位が卑
でないため、犠牲陽極効果が小さい。又、Si：
0.03〜0.3％、Fe：0.05〜0.6％を含み、Zr：0.01
〜0.4％、Mn：0.01〜0.3％の１種または２種を含
有するアルミニウム合金も提案されているが（特
開昭63−45352号公報参照）、この場合はフイン材
の電位が卑でないため、犠牲陽極効果が小さい。
又、熱伝導度が高い純アルミニウム（1050，1070
など）にZn，Sn，InあるいはCr，Ti，Zrなどを
添加したフイン材を使用する試みも行なわれてい
るが、この場合、熱伝導度は高いもののろう付け
後の強度が低いためにフイン倒れが生じやすく、
問題の根本的な解決にはなつていない。本発明はこの点を根本的に解決せんとするもの
である。［課題を解決するための手段］本発明者らは、種々のアルミニウム合金につい
て検討を行い、従来のAl−Mn系合金に比べてろ
う付け後の強度を大幅に低下させることなく、熱
伝導度が大幅に向上し、犠牲陽極効果および耐高
温座屈性にすぐれたフイン材用アルミニウム合金
を見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、Fe：0.9〜1.8％、Si：0.2
〜0.6％、Mn：0.1〜0.35％、Zr：0.05〜0.20％、
Zn：0.5〜2.0％あるいはさらにCu：0.3％以下を
含有し、残部Alおよび不可避的不純物からなる
ことを特徴とするろう付け後熱伝導度および犠牲
陽極効果にすぐれた熱交換器フイン材用アルミニ
ウム合金である。本発明における各成分の限定理由はつぎのとお
りである。 Fe： Feは合金の強度すなわちろう付け前のフ
イン材の強度とともにろう付け後の強度を向
上させる。本発明合金はMn，Siを含んでい
るので、Fe：0.9％以上で強度向上効果が現
われる。0.9％未満では効果が十分でない。
一方、1.8％を超えると鋳造時に粗大な晶出
物が生成し、板材の製造が困難になる。 Si： SiはAl−Mn−Si系あるいはAl−Mn−Fe
−Si系の化合物を生成してMnの固溶量を減
少させ、熱伝導度を向上させる。その含有量
が0.2％未満では効果が十分でなく、0.6％を
越えると逆に熱伝導度が低下する。 Mn： Feと同様にろう付前およびろう付後の強
度を向上させる。また、耐高温座屈性および
成形加工性を改良する。0.1％未満では効果
が十分でなく、0.35％を越えると熱伝導度が
低下する。 Zr： Zrは耐高温座屈性を向上させる。下限未
満では効果が十分でなく、上限を越えるとろ
う付後の熱伝導度が低下する。 Zn： Znはフイン材の電位を卑にし、犠牲陽極
効果を付与する。本発明合金の場合、電位を
貴にするMnを含んでいるので、0.5％以上の
Zn量にならないと犠牲陽極効果が十分でな
い。2.0％を越えると効果が飽和するばかり
でなく、自己耐食性が劣化する。 Cu： Cuはろう付後の強度を向上させる。0.3％
を越えるとフイン材の電位が貴になり犠牲陽
極効果が損われる。その他の元素では、本発明合金の効果を損わな
い範囲で、Mg，Cr，Tiなどを含んでもよい。た
だし、いずれも含有量が多くなると熱伝導度が低
下するので、Mgは0.2％以下、Crは0.05％以下、
Tiは0.05％以下にすることが望ましい。Mgは、
フツ化物フラツクスろう付けを行う場合にはフラ
ツクスと反応するので更に低く、すなわち0.1％
以下に抑えることが望ましい。Tiは鋳造時の結
晶微細化のために合金元素として添加してもよい
し、Al−Ti−Ｂ微細化剤として添加してもよい
が、上記の範囲内に抑えることが望ましい。［実施例］第１表に示す組成の合金No.１〜18を溶解・鋳造
し、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍
および仕上げ冷間圧延を行い、0.07mm厚さのフイ
ン材を得た。得られたフイン材をろう付け後の条
件とするために、ろう付け時と同様に窒素ガス中
で600℃×３分間の加熱を行つた後、引張試験、
熱伝導度を測定した。一般に金属の熱伝導度と電
気伝導度の間には比例関係があるので、ここでは
熱伝導度に代えて電気伝導度（25℃）を測定し
た。又、犠牲陽極効果を評価するため、PH３に調
整した３％NaCl水溶液中に８時間浸漬後、自然
電極電位を測定した。又、フイン材にコルゲート加工を施し、3003を
芯材とし4045を皮材（ろう材）とするプレート材
の上に載せて、弗化物フラツクスろう付けを行
い、ろう付け性を調べた。又、フインとプレート
の接合部についてCASS試験をJIS D0201に基づ
き１ケ月間行い、プレートの最大腐食深さを測定
し、フインの腐食状況を観察した。結果を第１表に併記する。本発明に係わる合金No.１〜５材は、引張度が
Cuを含有しないものは8.9kgf／mm²以上、Cuを含
有するものは9.1kgf／mm²以上と高く、電気伝導度
はいずれも46％以上と高く（従来材の3003は39
％）熱伝導度が高いことを示している。又、ろう
付け性も良好であり、自然電極電位も−740から
−750VvsSCEの範囲であり電気化学的に卑であ
る。又、CASS試験後のプレート材の最大腐食深
さは、0.06mm以下と小さく犠牲陽極効果に優れて
いる。又、フインの腐食状況も正常である。これ
に対し、比較合金のNo.６は、Fe含有量が0.10％と少ない
ため、引張強度が7.2kgf／mm²と低い。 No.７は、Fe含有量が2.10％と多いため、鋳造時
に粗大晶出物が生じたため、圧延が困難となり、
試験を中断した。 No.８は、Si含有量が0.09％と少ないため、電気
伝導度が42％IACSと低く、熱伝導度が低い。 No.９は、Si含有量が0.83％と多いため、電気伝
導度が42％IACSと低く、熱伝導度が低い。 No.10は、Mn含有量が0.04％と少ないため、引
張強度が7.1kgf／mm²と低い。 No.11は、Mn含有量が0.49％と多いため、電気
伝導度が42％IACSと低く、熱伝導度が低い。 No.12はZr含有量が0.02％と少ないため、ろう付
け試験でフインに座屈が生じた。これはフイン材
中へろうが侵食したためである。 No.13は、Zr含有量が0.25％と多いため、電気伝
導度が42％IACSと低く、熱伝導度が低い。 No.14は、Zn含有量が0.3％と少ないため、自然
電極電位が−700mVvsSCEであり、電気化学的
に貴であり、犠牲陽極効果に劣るものである。こ
のためプレート材の最大腐食深さも0.41mmと大き
くなつた。 No.15は、Zn含有量が2.5％と多いため、フイン
材の自己耐食性が劣り、フインの消耗が顕著であ
る。 No.16はCu含有量が0.45％と多いため、自然電極
電位が−690mVvsSCEであり、電気化学的に貴
となり、犠牲陽極効果に劣るものである。このた
めプレート材の最大腐食深さも0.41mmと大きくな
つた。 No.17は、従来使用されてきた3003合金の場合で
あり、電気伝導度が39％IACSと低く、熱伝導度
が低い。また、自然電極電位が−700mVvsSCE
と電気化学的に貴で、犠牲陽極効果に劣るもので
ある。このためプレート材の最大腐食深さも0.42
mmと大きくなつた。 No.18は、従来使用されてきた3003合金にZnを
添加した場合であり、Znの含有のために自然電
極電位が−740mVvsSCEとなり、犠牲陽極効果
は改善されるが、電気伝導度は37％IACSと低く、
熱伝導度が低い。

【表】［発明の効果］本発明によると、熱伝導度、犠牲陽極効果、耐
高温座屈性、強度に優れたフイン材が提供でき、
フイン材の薄肉化が可能となり、熱交換器の軽量
化、低コスト化に寄与する。

Claims

【特許請求の範囲】１ Fe：0.9〜1.8％（重量％、以下同じ）、Si：
0.2〜0.6％、Mn：0.1〜0.35％、Zr：0.05〜0.20
％、Zn：0.5〜2.0％を含有し、残部Alおよび不可
避的不純物からなることを特徴とするろう付け後
熱伝導度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器
フイン材用アルミニウム合金。２ Fe：0.9〜1.8％、Si：0.2〜0.6％、Mn：0.1〜
0.35％、Zr：0.05〜0.20％、Zn：0.5〜2.0％、
Cu：0.3％以下を含有し、残部Alおよび不可避的
不純物からなることを特徴とするろう付け後熱伝
導度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フイ
ン材用アルミニウム合金。