JPH0686641B2

JPH0686641B2 - ろう付後熱伝導度および犠牲陽極効果にすぐれた熱交換器フィン材用アルミニウム合金

Info

Publication number: JPH0686641B2
Application number: JP21864989A
Authority: JP
Inventors: 重徳山内; 美房正路; 健志加藤
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1989-08-28
Filing date: 1989-08-28
Publication date: 1994-11-02
Anticipated expiration: 2009-11-02
Also published as: JPH0382731A

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ィ
ンと作動流体通路構成材料とがろう付けにより接合され
る熱交換器のフィ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
フィ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、アルミニウム合金のフィン材とがろう付
けにより組立てられている。そして、フィン材には、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って変形した
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、フィン材には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、熱交換器の計量化、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ィン材など）を薄肉化す
ることが必要となっている。しかしフィン材を薄肉化す
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、ろう付け後のフィン材の
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。また、熱伝導度を高めるために、純ア
ルミニウム（1050、1070など）にZn、Sn、InあるいはC
r、Ti、Zrなどを添加したフィ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ィン倒れが生じやすく、問
題の根本的な解決にはなっていない。

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ィン材用
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:1.2〜1.8％、Zr:0.05〜0.20％
を含有し、さらにIn:0.005〜0.1％、Ga:0.01〜0.2％お
よびBi:0.01〜0.1％のうち１種以上または２種あるいは
さらにZr:2％以下、Cu:0.3％の１種又は２種を含有し、
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
換器フィ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ィン材の強
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を含まないために、強度向上のためには、1.2％以
上のFeが必要である。Feが多いほど強度が向上し、10％
以上が望ましい。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。

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。

In、Ga、Bi:フィン材の電位を卑し、犠牲陽極効果を付
与する。下限未満では効果が十分でなく、上限を越える
と効果が飽和するばかりでなく、自己耐食性、圧延加工
性が劣化する。

Zn:Znはフィン材の電位を卑にし、犠牲陽極効果をさら
に高める。ただし、、真空ろう付けを適用する場合には
ろう付中にZnが蒸発し、残留Zn量が少なくなるので、I
n、Ga、Biと共存させることが必要である。上限を越え
ると自己耐食性が劣化したり、真空ろう付け時の蒸発量
が多くなって、ろう付炉の清掃回数が増したりする。

Cu:ろう付後のフィンの強度を向上させる。上限を越え
ると電位が貴になり、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、Si、Mn、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、
Siは0.6％以下、Mnは0.1％以下、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、フッ化物フラックスろう付けを行う場合にはフラッ
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22種の合金を溶解・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厚さのフィン材を得た。なお、Mn量の記述
のないものは、不純物としてのMnが0.05％以下であっ
た。次に、ろう付け時と同様に５×10^-5Torr以下の真空
中で600℃×３分間の加熱を行った後、引張試験、電気
伝導度測定を行い、pH3に調整した３％NaCl水溶液中に
１時間浸漬後、自然電極電位を測定した。なお、一般に
金属の熱伝導度と電気伝導度は比例関係にあるので、こ
こでは、熱伝導度に代えて電気伝導度（25℃にて）を測
定したものである。

また、フィン材にコルゲート加工を施し、3003を芯材と
し4004を皮材（ろう材）とするプレート材の上に乗せ
て、真空ろう付けを行い、ろう付け性を調べた。そし
て、フィンとプレートの接合部についてCASS試験（JIS
D0201）を１ケ月間行い、プレートの最大腐食深さを調
べ、フィンの腐食状況を観察した。

結果を第１表に併記する。

本発明例No.1〜10は引張強さが8.2kgf/mm²以上と高く、
電気伝導度も50％以上と高い。又、ろう付け性も良好で
あり、自然電極電位も−840mV^VSSCE以下と卑であって、
プレート材の最大腐食深さを0.03〜0.05mmと小さくして
おり、犠牲陽極効果に優れている。比較例No.11はFeが
少ないため引張強さが低い。No.12はZrが少ないために
ろう付け時にフィン材中にろうの侵食が生じ、フィンが
座屈している。No.13はZrが多いために電気伝導度が低
い。No.14はIn、Ga、Biを含まないために自然電極電位
が−720mV^VSSCEと貴であり、プレート材の最大腐食深さ
も0.46mmと大きく、犠牲陽極効果が十分でない。No.15
〜18はIn、Ga、BiまたはZnが多いためにフィン材の自己
耐食性が劣り、フィンの消耗が顕著である。

No.19はCuが多いために自然電極電位が−710mV^VSSCEと
貴であり、プレート材の最大腐食深さも0.43mm大きい。

比較例20は不純物としてのMnが多いために、電気伝導度
が45％IACSと低い。

比較例No.21は、従来のフィン材として使用されてきたM
n、Cuを添加した3003合金の場合であり、電気伝導度が3
7％IACSと低く、熱伝導度が低いものである。又自然電
極電位が−700mV^VSSCEと貴であり、プレート材の最大腐
食深さも0.45mmと大きく、犠牲陽極効果が十分でない。
No.22は3203合金にIn、Ga、Znを添加したものである
が、電気伝導度が37％IACSと低く、熱伝導度が低いもの
である。

［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、強度に優れたフィン材が提供でき、フィン材の薄肉
化が可能となり、熱交換器の計量化、低コスト化に寄与
する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤健志愛知県名古屋市港区千年３丁目１番12号住友軽金属工業株式会社技術研究所内 (56)参考文献特開昭61−195947（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−95094（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−217547（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−124811（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−119146（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−100249（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−13456（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Fe:1.2〜1.8％（重量％、以下同じ）、Zr:
0.05〜0.20％を含有し、さらにIn:0.005〜0.1％、Ga:0.
01〜0.2％およびBi:0.01〜0.1％のうち１種または２種
以上を含有し、残部Alおよび不可避的不純物からなり、
特にMnは0.1％以下であ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ィン
材用アルミニウム合金。
【請求項２】Fe:1.2〜1.8％、Zr:0.05〜0.20％、Zn:2％
以下を含有し、さらにIn:0.005〜0.1％、Ga:0.01〜0.2
％およびBi:0.01〜0.1％のうち１種または２種以上を含
有し、残部Alおよび不可避的不純物からなり、特にMnは
0.1％以下であ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優れた熱交換器フィン材用アルミ
ニウム合金。
【請求項３】Fe:1.2〜1.8％、Zr:0.05〜0.20％、Cu:0.3
％以下を含有し、さらにIn:0.005〜0.1％、Ga:0.01〜0.
2％およびBi:0.01〜0.1％のうち１種又は２種以上を含
有し、残部Alおよび不可避的不純物からなり、特にMnは
0.1％以下であ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ィン材用アル
ミニウム合金。
【請求項４】Fe:1.2〜1.8％、Zr:0.05〜0.20％、Zr:2％
以下、Cu:0.3％以下を含有し、さらにIn:0.005〜0.1
％、Ga:0.01〜0.2％およびBi:0.01〜0.1％のうち１種ま
たは２種以上を含有し、残部Alおよび不可避的不純物か
らなり、特にMnは0.1％以下であ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
器フィン材用アルミニウム合金。