JP2002256403A - 熱交換器のフィン材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ろう付け後に高い強度を有し、高熱伝導性を
有するとともに、自己耐食性、耐エロージョン性に優れ
た熱交換器のフィン材の製造方法を提供する。 【解決手段】 ０．３重量％以上２．０重量％以下のＭ
ｎと、０．５重量％以上１．５重量％以下のＳｉと、
０．０５重量％以上０．７重量％未満のＦｅと、０．０
０１重量％以上０．３重量％以下のＺｒを含有し、残部
がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金を用
い、溶湯を鋳造する際の冷却速度を１５〜１０００℃／
ｓｅｃとして板材又はスラブを作製し、次いで、板材を
作製する場合には熱間圧延せずに冷間圧延を行い、スラ
ブを作製する場合には熱間圧延を行った後、冷間圧延を
行い、次いで、４６０〜６００℃の温度で、４時間以内
の中間焼鈍を少なくとも１回施し、最終圧延率が１５〜
５０％となるようにさらに冷間圧延を行うことにより、
熱交換器のフィン材を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 この発明は、冷媒
通路形成体にろう付けした後に高い強度を有し、高熱伝
導性を有するとともに、自己耐食性と耐エロージョン性
に優れた熱交換器のフィン材の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】自動車等には、エンジン冷却系のラジエ
ータ、空調系のコンデンサ、エバポレータなどの熱交換
器が使用されており、このような熱交換器においては、
例えば管材からなる冷媒通路形成体に、フィン材をアル
ミニウム−シリコン合金等のろう材によりろう付けして
金属的に結合させ、伝熱面積を広くすることにより熱交
換効率の向上を図っている。従来、フィン材としては、
熱伝導率の良いアルミニウム合金（例えば、ＡＡ１０５
０合金などの純アルミニウム系合金、ＡＡ３００３合金
などのアルミニウム−マンガン系合金、アルミニウム−
鉄系合金など）が一般に用いられている。

【０００３】また、近年、自動車等においては、ＣＯ２
ガス排出量を低減するために、燃費の向上と車両重量の
低減が必要になっており、これに伴って、自動車等の部
品の１つである熱交換器についても、軽量かつ小型で熱
交換効率の高い熱交換器の開発が進められている。

【０００４】このような性質を有する熱交換器を実現す
るための手段の１つとして、熱交換器を構成するフィン
材の薄肉化が検討されており、フィン材の薄肉化に伴っ
て、冷媒通路形成体にろう付けした後に高い強度を有
し、高熱伝導性を有するとともに、自己耐食性に優れ、
耐エロージョン（侵食）性に優れたフィン材の開発が必
要になっている。

【０００５】以下に、フィン材の薄肉化に伴って、自己
耐食性、耐エロージョン性に優れたフィン材の開発が必
要になっている理由について説明する。フィン材には従
来から冷媒通路形成体の腐食を防止するための犠牲陽極
材としての作用が付与されているが、薄いフィン材が腐
食されると熱交換器コアとしての強度、熱交換率を確保
することができず、製品寿命が短くなるため、犠牲陽極
材としての作用を有するとともに、自己耐食性を有する
ことが必要になっている。特に、自動車のエバポレータ
ーやコンデンサでは腐食されやすい環境にあるため、自
己耐食性の高いフィン材が必要になっている。

【０００６】また、一般にアルミニウム合金の表面には
自然酸化被膜が形成され、この酸化被膜が保護膜として
機能するが、冷媒通路形成体にフィン材をろう付けする
際には、フィン材表面のろう付けを行う箇所の酸化被膜
をあらかじめ破壊してから、溶融させたろう材を用いて
フィン材のろう付けを行うため、フィン材の耐エロージ
ョン性が低い場合には、フィン材がろう材によって侵食
され、薄いフィン材では熱交換器として必要な強度が得
られなくなり、さらには熱交換器としての構造が保てな
くなるという恐れがある。したがって、フィン材にはろ
う材に対する耐エロージョン性を有することが必要にな
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、種々の組成を有
するフィン材が提案されているが、上記の性質をすべて
満足できるフィン材は開発されていないのが現状であ
る。例えば、特許第２８４６５４４号には、強度と熱伝
導性に優れたフィン材として、Ｓｉ：０．３〜０．８重
量％、Ｆｅ：０．５〜１．５重量％、Ｎｉ：０．１〜
２．０重量％等を含有するアルミニウム合金からなるフ
ィン材が開示されているが、このフィン材は、高強度と
高熱伝導性を有するものの、耐エロージョン性や自己耐
食性については記載されていない。

【０００８】また、特開平１１−１７２３８６号公報に
は、鋳造時の冷却速度と最終圧延率を規定した、耐エロ
ージョン性に優れた熱交換器用Ａｌ合金フィン材の製造
方法が開示されているが、この製造方法により製造され
るフィン材は耐エロージョン性に優れるものの、強度、
熱伝導性、自己耐食性については記載されていない。

【０００９】また、特許第２７８６６４１号には、Ｍ
ｎ：０．８〜１．３重量％、Ｓｉ：０．２〜０．７重量
％等を含有するアルミニウム合金を用い、熱間圧延温度
や中間焼鈍温度あるいは最終冷間圧延率を規定した、耐
垂下性や犠牲陽極効果に優れたアルミニウム合金薄板の
製造方法が開示されている。

【００１０】この他、ＭｎやＳｉを含有したアルミニウ
ム合金からなり、強度や耐垂下性に優れたフィン材又は
フィン材の製造方法は、特開平１１−２５６２６１号公
報、特開平４−２４７８４１号公報、特開平５−４３９
９９号公報、特開平４−３７１３６９号公報などに開示
されている。しかしながら、いずれのフィン材（アルミ
ニウム合金）も、強度や耐垂下性に優れるものの、熱伝
導性、耐エロージョン性、自己耐食性については記載さ
れていない。

【００１１】このように、これまで、上記の性質をすべ
て満足できるフィン材は開発されていないのが現状であ
り、上記の性質のうち１つでも欠けてしまうと、熱交換
器のフィン材としての必要な特性を満足できなくなるば
かりでなく、熱交換器の熱交換機能にも支障をきたす恐
れがある。

【００１２】そこで、本発明は以上の問題を解決するた
めになされたもので、ろう付け後に高い強度を有し、高
熱伝導性を有するとともに、自己耐食性、耐エロージョ
ン性に優れた熱交換器のフィン材の製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者は種々検討を行った結果、以下の熱交換器
のフィン材の製造方法を発明するに到った。本発明の熱
交換器のフィン材の製造方法は、所定の組成を有するア
ルミニウム合金を用い、溶湯を作製する工程と、前記溶
湯を鋳造して板材又はスラブを作製する工程と、前記板
材若しくは前記スラブを熱間圧延することにより得られ
た板材を冷間圧延する工程と、冷間圧延した前記板材に
少なくとも１回の中間焼鈍を施す工程と、中間焼鈍を施
した前記板材を所定の最終圧延率になるように、さらに
冷間圧延する工程とを有する熱交換器のフィン材の製造
方法であって、０．３重量％以上２．０重量％以下のＭ
ｎと、０．５重量％以上１．５重量％以下のＳｉと、
０．０５重量％以上０．７重量％未満のＦｅと、０．０
０１重量％以上０．３重量％以下のＺｒを含有し、残部
がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金を用
い、前記板材又はスラブを作製する工程において、鋳造
時の冷却速度を１５〜１０００℃／ｓｅｃとし、前記中
間焼鈍を施す工程において、４６０〜６００℃の温度
で、４時間以内の中間焼鈍を少なくとも１回施し、最終
圧延率を１５〜５０％とすることを特徴とする。なお、
実際の製造工程では、板材を作製する場合には板材を作
製した後、熱間圧延せずに冷間圧延を行い、スラブを作
製する場合にはスラブを作製した後、熱間圧延を行うこ
とにより板材を作製し、その後冷間圧延を行う。

【００１４】本発明者は、用いるアルミニウム合金に
０．３重量％以上２．０重量％以下のＭｎを含有させる
ことにより、製造されるフィン材のろう付け後の強度を
向上することができること、用いるアルミニウム合金に
０．５重量％以上１．５重量％以下のＳｉを含有させる
ことにより、製造されるフィン材の強度を向上すること
ができるとともに、ろう付け後の熱伝導性を向上するこ
とができること、０．０５重量％以上０．７重量％未満
のＦｅを含有させることにより、製造されるフィン材の
熱伝導性を向上することができるとともに、ろう付け後
の強度を向上することができること、０．００１重量％
以上０．３重量％以下のＺｒを含有させることにより、
製造されるフィン材のろう付け後の強度と熱伝導性を向
上することができることを見出した。

【００１５】また、本発明の熱交換器のフィン材の製造
方法において、用いるアルミニウム合金は、さらに、Ｃ
ａ：０．００１〜０．５重量％を含有するものであるこ
とが望ましい。本発明者は用いるアルミニウム合金に、
Ｃａ：０．００１〜０．５重量％を含有させることによ
り、製造されるフィン材のろう付け後の熱伝導性、強
度、自己耐食性を向上することができることを見出し
た。

【００１６】また、用いるアルミニウム合金中のＣｕの
含有量が０．１重量％以上である場合には、製造される
フィン材の自己耐食性と熱伝導性が低下すること、用い
るアルミニウム合金中のＮｉの含有量が０．１重量％以
上である場合には、製造されるフィン材の自己耐食性が
低下することを見出し、用いるアルミニウム合金に含ま
れる不純物の中で、Ｃｕ及びＮｉの含有量をいずれも
０．１重量％未満に規制する必要があることを見出し
た。

【００１７】また、本発明の熱交換器のフィン材の製造
方法において、用いるアルミニウム合金は、さらに、Ｍ
ｇ：０．０５〜０．５重量％、Ｃｒ：０．０１〜０．２
重量％、Ｖ：０．０１〜０．２重量％、Ｔｉ：０．０１
〜０．２重量％のうち、少なくとも１種を含有するもの
であることが望ましい。本発明者は、用いるアルミニウ
ム合金に、Ｍｇ：０．０５〜０．５重量％、Ｃｒ：０．
０１〜０．２重量％、Ｖ：０．０１〜０．２重量％、Ｔ
ｉ：０．０１〜０．２重量％のうち、少なくとも１種を
含有させることにより、製造されるフィン材の強度を向
上することができることを見出した。

【００１８】また、本発明の熱交換器のフィン材の製造
方法において、用いるアルミニウム合金は、さらに、Ｚ
ｎ：０．０１〜３．０重量％、Ｉｎ：０．００１〜０．
１重量％、Ｓｎ：０．０１〜０．２重量％のうち、少な
くとも１種を含有するものであることが望ましい。本発
明者は、用いるアルミニウム合金に、Ｚｎ：０．０１〜
３．０重量％、Ｉｎ：０．００１〜０．１重量％、Ｓ
ｎ：０．０１〜０．２重量％のうち、少なくとも１種を
含有させることにより、製造されるフィン材の電位を卑
にして、犠牲陽極材としての作用を持たせることができ
ることを見出した。なお、Ｚｎを３．０重量％より多く
含有させた場合には、製造されるフィン材の自己耐食性
が低下することを見出した。

【００１９】また、本発明者は、フィン材の製造工程に
おいて、アルミニウム合金を鋳造する際の冷却速度を１
５〜１０００℃／ｓｅｃとし、板材（スラブを作製した
場合にはスラブを熱間圧延することにより得られた板
材）を冷間圧延した後、４６０〜６００℃の温度で、４
時間以内の中間焼鈍を少なくとも１回施し、最終圧延率
が１５〜５０％となるようにさらに冷間圧延することに
より、製造されるフィン材の耐エロージョン性と熱伝導
性を向上させることができることを見出した。なお、特
開平１１−１７２３８６号公報には、本発明と同様に、
鋳造時の冷却速度と最終圧延率とを規定した、耐エロー
ジョン性を有するフィン材の製造方法が開示されている
が、本発明ではさらに中間焼鈍の条件を上記のように規
定することにより、耐エロージョン性のみならず、熱伝
導性を向上させることができる。

【００２０】したがって、本発明の熱交換器のフィン材
の製造方法によれば、ろう付け後に高い強度を有し、高
熱伝導性を有するとともに、自己耐食性、耐エロージョ
ン性に優れたフィン材を製造することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施形態の熱交換器
のフィン材の製造方法について説明する。はじめに、用
いるアルミニウム合金の組成について説明する。本実施
形態では、０．３重量％以上２．０重量％以下のＭｎ
と、０．５重量％以上１．５重量％以下のＳｉと、０．
０５重量％以上０．７重量％未満のＦｅと、０．００１
重量％以上０．３重量％以下のＺｒを含有し、残部がＡ
ｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金を用いる。
用いるアルミニウム合金において、Ｆｅの含有量は、よ
り好ましくは０．３重量％以上０．６重量％未満、さら
に好ましくは０．４重量％以上０．５重量％以下である
ことが望ましい。

【００２２】また、用いるアルミニウム合金が、さら
に、Ｃａ：０．００１〜０．５重量％を含有するもので
あることが望ましい。また、用いるアルミニウム合金に
含まれる不純物の中で、Ｃｕ及びＮｉの含有量がいずれ
も０．１重量％未満であることが望ましい。また、用い
るアルミニウム合金が、さらに、Ｍｇ：０．０５〜０．
５重量％、Ｃｒ：０．０１〜０．２重量％、Ｖ：０．０
１〜０．２重量％、Ｔｉ：０．０１〜０．２重量％のう
ち、少なくとも１種を含有するものであることが望まし
い。また、用いるアルミニウム合金が、さらに、Ｚｎ：
０．０１〜３．０重量％、Ｉｎ：０．００１〜０．１重
量％、Ｓｎ：０．０１〜０．２重量％のうち、少なくと
も１種を含有するものであることが望ましい。

【００２３】以上のような組成のアルミニウム合金を用
いることにより、高強度、高熱伝導性を有するととも
に、自己耐食性、耐エロージョン性に優れた熱交換器の
フィン材を製造することができる。

【００２４】以下に、各成分について上記配合とするこ
との効果について説明する。 （ａ）Ｍｎ ０．３重量％以上２．０重量％以下のＭｎを含有させる
ことにより、フィン材を製造する際に、Ｍｎが金属間化
合物として晶出又は析出し、製造されるフィン材のろう
付け後の強度を向上させることができる。また、フィン
材を製造する際に、（ｂ）のＳｉとともに、Ａｌ−Ｍｎ
−Ｓｉ系化合物を形成して、マトリックス中のＳｉ固溶
度を低下させ、マトリックスの融点を向上させることが
できる。

【００２５】なお、Ｍｎの含有量を０．３重量％未満と
した場合には、これらの効果を十分に得ることができな
い。また、Ｍｎの含有量を２．０重量％より多くした場
合には、製造されるフィン材の強度を向上させることが
できるものの、熱伝導性が著しく低下するという問題が
発生する。

【００２６】（ｂ）Ｓｉ ０．５重量％以上１．５重量％以下のＳｉを含有させる
ことにより、Ｓｉが、（ａ）のＭｎ、（ｃ）のＦｅ、
（ｄ）のＺｒとともに形成するＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ａｌ
−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｆｅ、Ｚｒ−Ｓｉ系
化合物として分散されるか、あるいは、マトリックス中
に固溶して、製造されるフィン材の強度を向上させるこ
とができる。また、このような化合物を形成することに
より、製造されるフィン材のろう付け後のＭｎやＺｒの
固溶度を低下させ、熱伝導性を向上させることができ
る。

【００２７】なお、Ｓｉの含有量を０．５重量％未満と
した場合には、これらの効果を十分に得ることができな
い。また、Ｓｉの含有量を１．５重量％より多くした場
合には、製造されるフィン材の融点が低下するため、フ
ィン材を冷媒通路形成体にろう付けする際にフィン材が
溶融するという問題が発生する。また、Ｓｉの含有量を
１．５重量％より多くした場合には、マトリックス中の
Ｓｉ固溶度が増大し、製造されるフィン材の熱伝導性が
低下するという問題も発生する。

【００２８】（ｃ）Ｆｅ ０．０５重量％以上０．７重量％未満、より好ましくは
０．３重量％以上０．６重量％未満、さらに好ましくは
０．４重量％以上０．５重量％以下のＦｅを含有させる
ことにより、フィン材を製造する際に、Ｆｅが金属間化
合物として晶出又は析出し、製造されるフィン材のろう
付け後の強度を向上させることができる。また、（ａ）
のＭｎ又は（ｂ）のＳｉとともに、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ、
Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物を
形成して、マトリックス中のＭｎやＳｉの固溶度を低下
させ、製造されるフィン材の熱伝導性を向上させること
ができる。

【００２９】なお、Ｆｅの含有量を０．０５重量％未満
とした場合には、これらの効果を十分に得ることができ
ない。また、Ｆｅの含有量を０．７重量％以上とした場
合には、Ｚｒ−Ｓｉ系化合物が形成できなくなり、マト
リックス中のＺｒ固溶度を増大させ、製造されるフィン
材の熱伝導性が低下するという問題が発生する。

【００３０】（ｄ）Ｚｒ ０．００１重量％以上０．３重量％以下のＺｒを含有さ
せることにより、Ｚｒが、製造されるフィン材をろう付
けした後に微細な金属間化合物として分散し、ろう付け
後のフィン材の強度を向上させることができる。また、
製造されるフィン材をろう付けする際の熱処理工程にお
いて形成される再結晶粒の粒径を大きくすることがで
き、ろう付け後の耐エロージョン性を向上させることが
できる。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、
Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｆｅ系化合物を形成しなかった
（ｂ）のＳｉとＺｒ−Ｓｉ系化合物を形成することによ
り、製造されるフィン材のろう付け後のＳｉ固溶度を低
下させ、熱伝導性を向上させることができる。

【００３１】なお、マトリックス中のＳｉ固溶度を低下
させる方法として、Ｆｅを増量する方法も考えられる
が、Ｆｅを増量する代わりにＺｒを添加する方がマトリ
ックス中のＳｉ固溶度をより低下させることができると
ともに、強度を向上させることができる。また、Ｚｒの
含有量を０．００１重量％未満とした場合には、これら
の効果を十分に得ることができず、Ｚｒの含有量を０．
３重量％より多くした場合には、製造されるフィン材の
加工性、熱伝導性が低下するという問題が発生する。

【００３２】（ｅ）Ｃａ ０．００１〜０．５重量％のＣａを含有させることによ
り、製造されるフィン材をろう付けする際の冷却工程で
マトリックス中に固溶した（ｂ）のＳｉの析出を促進す
るとともに、析出物を微細化し、製造されるフィン材の
ろう付け後の熱伝導性と強度を向上させることができ
る。また、析出物を微細化させるため、腐食する際のア
ノード起点及び局部カソードとしての効果を低下させ、
製造されるフィン材のろう付け後の自己耐食性を著しく
向上させることができる。

【００３３】なお、Ｃａの含有量を０．００１重量％未
満とした場合には、これらの効果を十分に得ることがで
きない。また、Ｃａの含有量を０．５重量％より多くし
た場合には、製造されるフィン材の加工性が低下する、
原料コストが増加するという問題が発生する。

【００３４】（ｆ）Ｍｇ ０．０５〜０．５重量％のＭｇを含有させることによ
り、Ｍｇがマトリックス中に固溶して、製造されるフィ
ン材の強度を向上させることができる。なお、Ｍｇの含
有量を０．０５重量％未満とした場合には、この効果を
十分に得ることができず、Ｍｇの含有量を０．５重量％
より多くした場合には、製造されるフィン材のろう付け
性が低下するという問題が発生する。

【００３５】（ｇ）Ｃｒ ０．０１〜０．２重量％のＣｒを含有させることによ
り、製造されるフィン材をろう付けした後にＣｒが微細
な金属間化合物として分散し、強度を向上させることが
できる。なお、Ｃｒの含有量を０．０１重量％未満とし
た場合には、この効果を十分に得ることができず、Ｃｒ
の含有量を０．２重量％より多くした場合には、製造さ
れるフィン材の加工性、自己耐食性、熱伝導性が低下す
るという問題が発生する。

【００３６】（ｈ）Ｖ ０．０１〜０．２重量％のＶを含有させることにより、
製造されるフィン材をろう付けした後にＶが微細な金属
間化合物として分散し、強度を向上させることができ
る。なお、Ｖの含有量を０．０１重量％未満とした場合
には、この効果を十分に得ることができず、Ｖの含有量
を０．２重量％より多くした場合には、製造されるフィ
ン材の加工性、自己耐食性、熱伝導性が低下するという
問題が発生する。

【００３７】（ｉ）Ｔｉ ０．０１〜０．２重量％のＴｉを含有させることによ
り、製造されるフィン材をろう付けした後にＴｉが微細
な金属間化合物として分散し、強度を向上させることが
できる。なお、Ｔｉの含有量を０．０１重量％未満とし
た場合には、この効果を十分に得ることができず、Ｔｉ
の含有量を０．２重量％より多くした場合には、製造さ
れるフィン材の加工性、自己耐食性、熱伝導性が低下す
るという問題が発生する。

【００３８】（ｊ）Ｚｎ ０．０１〜３．０重量％のＺｎを含有させることによ
り、製造されるフィン材の電位を卑にして、冷媒通路形
成体に対する犠牲陽極材としての機能を持たせることが
できる。なお、Ｚｎの含有量を０．０１重量％未満とし
た場合には、この効果を十分に得ることができず、Ｚｎ
の含有量を３．０重量％より多くした場合には、製造さ
れるフィン材の自己耐食性が低下し、腐食速度が速くな
るという問題が発生する。

【００３９】（ｋ）Ｉｎ ０．００１〜０．１重量％のＩｎを含有させることによ
り、製造されるフィン材の電位を卑にして、冷媒通路形
成体に対する犠牲陽極効果を向上させることができる。
なお、Ｉｎの含有量を０．００１重量％未満とした場合
には、この効果を十分に得ることができず、Ｉｎの含有
量を０．１重量％より多くした場合には、それ以上の効
果を得ることができず、原料コストが増加するだけであ
る。

【００４０】（ｌ）Ｓｎ ０．０１〜０．２重量％のＳｎを含有させることによ
り、製造されるフィン材の電位を卑にして、冷媒通路形
成体に対する犠牲陽極効果を向上させることができる。
なお、Ｓｎの含有量を０．０１重量％未満とした場合に
は、この効果を十分に得ることができず、Ｓｎの含有量
を０．２重量％より多くした場合には、それ以上の効果
を得ることができず、原料コストが増加するだけであ
る。

【００４１】（ｍ）Ｃｕ、Ｎｉ Ｃｕの含有量が０．１重量％以上である場合には、製造
されるフィン材の自己耐食性、熱伝導性が低下するとい
う問題が発生する。また、Ｎｉの含有量が０．１重量％
以上である場合には、製造されるフィン材の自己耐食性
が低下するという問題が発生する。したがって、不純物
の中で、Ｃｕ及びＮｉの含有量をいずれも０．１重量％
未満に規制する必要がある。

【００４２】次に、上記組成を有するアルミニウム合金
を用いてフィン材を製造する方法について説明する。は
じめに溶解法などにより、上記組成を有するアルミニウ
ム合金の溶湯を作製する。次に、この溶湯を鋳造するこ
とにより、板材又はスラブを作製する。この工程におい
て、冷却速度を１５〜１０００℃／ｓｅｃに設定する。
鋳造方法としては、例えば、水冷双ロールを用いた連続
鋳造圧延法などを採用することができるが、本発明はこ
の方法に限定されるものではない。

【００４３】このように、鋳造時の冷却速度を１５℃／
ｓｅｃ以上と、冷却速度を速く設定することにより、鋳
造工程において、元素を過飽和に固溶させることができ
るため、微細かつ均一な晶出物を分散させることができ
る。また、この後の中間焼鈍を施す際にＡｌ−Ｍｎ−Ｓ
ｉ系化合物の析出を促進させることができ、Ｍｎ固溶度
を低下させ、製造されるフィン材の熱伝導性を向上させ
ることができる。なお、冷却速度を１０００℃／ｓｅｃ
より速く設定することは現実的に困難であるため、冷却
速度を１５〜１０００℃／ｓｅｃに設定する。

【００４４】次に、板材を作製した場合には熱間圧延せ
ずに冷間圧延し、スラブを作製した場合には熱間圧延を
行うことにより板材を作製し、その後冷間圧延する。次
に、冷間圧延した板材に少なくとも１回の中間焼鈍を施
す。このとき、４６０〜６００℃の温度で、４時間以内
の中間焼鈍を少なくとも１回施す。このように、４６０
〜６００℃の温度で、４時間以内の中間焼鈍を少なくと
も１回施すことにより、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物の形
成を促進させ、製造されるフィン材のろう付け後のＭｎ
固溶度を低下させることができ、熱伝導性を向上させる
ことができる。

【００４５】また、先の鋳造工程において、冷却速度を
１５〜１０００℃／ｓｅｃと速く設定することにより、
鋳造工程で得られる晶出物が微細になるとともに少なく
なるため、再結晶粒の核となり得る化合物が少なくな
り、製造されるフィン材をろう付けする際の熱処理にお
いて再結晶しにくく、ろう材による侵食が著しくなって
ろう付け性が低下する恐れがあるが、上記の条件で中間
焼鈍を施すことにより、晶出物が成長し再結晶粒の核を
形成することができ、製造されるフィン材の耐エロージ
ョン性を向上させ、ろう付け性を向上させることができ
る。

【００４６】なお、４６０℃より低い温度で処理した場
合には、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物の析出が不十分であ
り、再結晶粒の核となる晶出物の成長が促進されない。
また、６００℃より高い温度で処理した場合には、元素
が固溶して、製造されるフィン材の熱伝導性が低下す
る。また、４時間より長く処理した場合には、それ以上
の効果が得られないので、フィン材の生産効率を向上さ
せるために４時間以下の処理を行うことが望ましい。な
お、中間焼鈍は連続式（ＣＡＬ）で行ってもよいし、バ
ッチ式で行ってもよい。

【００４７】最後に、最終圧延率が１５〜５０％になる
ように、さらに冷間圧延することにより、熱交換器のフ
ィン材が製造される。最終圧延率を１５〜５０％とする
ことにより、成形性の良いフィン材を製造することがで
きる。また、製造されるフィン材をろう付けする際の熱
処理で再結晶させるとともに、再結晶粒径を大きくする
ことができるので、製造されるフィン材の耐エロージョ
ン性を向上させ、ろう材による侵食を抑制することがで
きる。

【００４８】なお、最終圧延率を１５％未満とした場合
には、製造されるフィン材をろう付けする際の熱処理で
再結晶せず、最終圧延率を５０％より高くした場合には
フィン材の成形性が低下するとともに、再結晶粒が微細
になって、フィン材の耐エロージョン性が低下し、ろう
材による侵食が大きくなるという問題が発生する。

【００４９】

【実施例】次に、本発明に係る実施例について説明す
る。 （実施例１〜１２、比較例１〜９）表１、表２に示す組
成のアルミニウム合金Ｎｏ．１〜２１を用い、溶解法に
より溶湯を作製し、溶湯を幅：２００ｍｍ×長さ：５０
０ｍｍ×厚さ：７ｍｍの鋳型に鋳造して板材を作製した
後、板材を冷間圧延し、次いでソルトバスを用いて中間
焼鈍を施し、さらに冷間圧延することによりフィン材を
製造した。いずれについても、用いるアルミニウム合金
以外の条件は同一条件でフィン材の製造を行った。用い
たアルミニウム合金Ｎｏ．と、鋳造時の冷却速度、中間
焼鈍の条件、最終圧延率、及び得られたフィン材の性能
評価を行った結果を表３に示す。なお、表３に示すよう
に、いずれについても、鋳造時の冷却速度を１００℃／
ｓｅｃ、中間焼鈍の条件を５００℃、５０秒、最終圧延
率を３０％、最終板厚を０．０８ｍｍとした。得られた
フィン材の性能評価の項目及び評価方法については後述
する。

【００５０】なお、表１に示すアルミニウム合金Ｎｏ．
１〜Ｎｏ．１２が、本発明の熱交換器のフィン材の製造
方法で規定したアルミニウム合金であり、表２に示すア
ルミニウム合金Ｎｏ．１３〜Ｎｏ．２１が、いずれかの
成分が本発明の熱交換器のフィン材の製造方法で規定し
たアルミニウム合金から外れたものである。（表２にお
いて、本発明の熱交換器のフィン材の製造方法で規定し
たアルミニウム合金から外れた成分を＊印で示してい
る。）また、表１、表２には、アルミニウム以外の成分
についてのみ示し、いずれのアルミニウム合金について
も残部はアルミニウムとなっている。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】

【表３】

【００５４】（実施例１３〜１７、比較例１０〜１４）
また、表１に示したアルミニウム合金Ｎｏ．１を用い
て、鋳造時の冷却速度、中間焼鈍の条件、最終圧延率を
変えてフィン材の製造を行った。鋳造時の冷却速度、中
間焼鈍の条件、最終圧延率、及び得られたフィン材の性
能評価を行った結果を表４に示す。表４に示すように、
実施例１を基本とし、実施例１の製造条件のうち１つの
条件のみを変えてフィン材の製造を行った。なお、鋳造
時の冷却速度、中間焼鈍の条件、最終圧延率以外の条件
はすべて実施例１〜１２、比較例１〜９と同一条件でフ
ィン材を製造した。表４には、参考のために、実施例１
についても合わせて記載している。また、表４におい
て、本発明の熱交換器のフィン材の製造方法から外れた
条件を＊印で示している。

【００５５】

【表４】

【００５６】（フィン材の性能評価）ここで、実施例１
〜１７、比較例１〜１４において、得られたフィン材の
性能評価の項目、評価方法、及び判定基準について説明
する。なお、表３、表４において、ろう付け後の引張強
さ、電気伝導度、ろう材による最大侵食深さについて判
定基準を満たしていないものについて＊印を付してい
る。

【００５７】＜ろう付け後の引張強さ（強度）＞ろう付
け後のフィン材の強度の評価として、フィン材単体を高
純度窒素雰囲気下、６００〜６１０℃で５分間保持し、
次いで冷却速度１００℃／ｍｉｎで常温まで冷却するろ
う付け相当熱処理を施した後、引張試験を行い、引張強
さを測定した。ＡＡ３００３合金等を用いて作製された
従来のフィン材の引張強さが約１１０Ｎ／ｍｍ²である
ことから、引張強さが１３０Ｎ／ｍｍ²以上のあったも
のを十分に強度があると判定した。

【００５８】＜電気伝導度（熱伝導性）＞フィン材の熱
伝導性は電気伝導度に置き換えて評価することができる
ので、フィン材単体に、上記のろう付け相当熱処理を施
した後、電気伝導度をダブルブリッジ法により測定し
た。ＡＡ３００３合金等を用いて作製された従来のフィ
ン材の電気伝導度が約３８％ＩＡＣＳであることから、
電気伝導度が４５％ＩＡＣＳ以上のあったものを十分に
熱伝導性があると判定した。

【００５９】＜ろう材によるフィン材の最大侵食深さ
（耐エロージョン性）＞耐エロージョン性の評価とし
て、コルゲート加工を施したフィン材と片面にろう材を
クラッドしたブレージングシートとを組み付け、これに
フラックスを塗布後、高純度窒素雰囲気下、５９０〜６
００℃で５分間保持し、次いで冷却速度１００℃／ｍｉ
ｎで常温まで冷却するろう付け相当熱処理を施し、その
後断面観察を行うことにより、ろう材によるフィン材の
最大侵食深さを測定した。

【００６０】なお、ブレージングシートとしては、芯材
がＡｌ−１重量％Ｍｎ−０．１５重量％Ｃｕ（ＡＡ３０
０３）、ろう材がＡｌ−７．５重量％Ｓｉ（ＡＡ４３４
３）で、芯材：ろう材＝９０：１０のクラッド率となる
ように芯材の片面にろう材をクラッドした板厚０．３２
ｍｍのものを用いた。また、板厚０．０８ｍｍのフィン
材の強度を十分に確保できることから、ろう材による最
大侵食深さが２０μｍ以下のものを十分に耐エロージョ
ン性があると判定した。

【００６１】＜腐食減量（自己耐食性）＞自己耐食性の
評価として、「ＡＳＴＭＢ３６８−８５」に準拠するＣ
ＡＳＳ試験を２日間実施し、フィン材の腐食減量を測定
した。ＡＡ３００３合金等を用いて作製された従来のフ
ィン材の腐食減量が約０．８ｍｇ／ｄｍ²であることか
ら、腐食減量が０．８ｍｇ／ｄｍ²未満であったものを
製品として問題がない程度の自己耐食性を有していると
判定し、腐食減量が０．７ｍｇ／ｄｍ²以下のものを高
い自己耐食性を有していると判定した。なお、表３、表
４において、腐食減量が０．７ｍｇ／ｄｍ²以下であっ
たものを◎、腐食減量が０．７ｍｇ／ｄｍ²より大き
く、０．８ｍｇ／ｄｍ²未満であったものを○、腐食減
量が０．８ｍｇ／ｄｍ²以上であったものを×で示して
いる。

【００６２】＜加工性、ろう付け性＞得られたフィン材
の加工性、ろう付け性について評価を行い、加工性、ろ
う付け性が低かったものについて、表３の備考欄にその
旨を記載している。加工性が低いとは、具体的には、圧
延中にサイドクラック、若しくは表面クラックが発生す
ることを意味し、圧延時の製品歩留まりが５０％以下の
ものを加工性が低いと判定した。また、ろう付け時の接
合率が９５％未満であったものをろう付け性が低いと判
定した。

【００６３】（結果）表１、表３に示すように、本発明
のアルミニウム合金を用いてフィン材の製造を行った実
施例１〜１２では、十分な強度、熱伝導性、耐エロージ
ョン性、自己耐食性、加工性、ろう付け性を有するフィ
ン材を製造することができた。

【００６４】これに対して、表２、表３に示すように、
Ｍｎの含有量が２．０重量％より多いアルミニウム合金
を用いた比較例１では得られたフィン材の熱伝導性、加
工性が低く、Ｍｎの含有量が２．０重量％より多く、Ｆ
ｅの含有量が０．７重量％以上で、Ｚｒの含有量が０．
３重量％より多く、Ｃｒの含有量が０．２重量％より多
いアルミニウム合金を用いた比較例２では得られたフィ
ン材の熱伝導性と加工性が低かった。Ｍｎの含有量が
０．３重量％未満で、Ｓｉの含有量が１．５重量％より
多いアルミニウム合金を用いた比較例３では得られたフ
ィン材の強度、熱伝導性が低く、Ｆｅの含有量が０．７
重量％以上で、Ｚｎの含有量が３．０重量％より多いア
ルミニウム合金を用いた比較例４では得られたフィン材
の熱伝導性が低かった。

【００６５】ＣｕとＮｉの含有量がいずれも０．１重量
％以上で、Ｃｒの含有量が０．２重量％より多いアルミ
ニウム合金を用いた比較例５では得られたフィン材の熱
伝導性、自己耐食性が低く、Ｓｉの含有量が０．５重量
％未満で、Ｆｅの含有量が０．７重量％以上で、Ｚｎの
含有量が３．０重量％より多いアルミニウム合金を用い
た比較例６では得られたフィン材の強度、熱伝導性、自
己耐食性が低かった。Ｆｅの含有量が０．７重量％以上
で、Ｃａの含有量が０．５重量％より多く、Ｍｇの含有
量が０．５重量％より多いアルミニウム合金を用いた比
較例７では得られたフィン材の熱伝導性、ろう付け性が
低かった。

【００６６】Ｆｅの含有量が０．７重量％以上で、Ｚｒ
の含有量が０．３重量％より多く、Ｖの含有量が０．２
重量％より多く、Ｉｎの含有量が０．１重量％より多い
アルミニウム合金を用いた比較例８では得られたフィン
材の熱伝導性、自己耐食性、加工性が低く、Ｃｕの含有
量が０．１重量％以上で、Ｔｉの含有量が０．２重量％
より多く、Ｓｎの含有量が０．２重量％より多いアルミ
ニウム合金を用いた比較例９では得られたフィン材の熱
伝導性、自己耐食性が低かった。このように、比較例１
〜９においては、強度、熱伝導性、耐エロージョン性、
自己耐食性、加工性、ろう付け性のすべてを満足するフ
ィン材を製造することができなかった。

【００６７】また、表４に示すように、同じアルミニウ
ム合金Ｎｏ．１を用いてフィン材の製造を行っても、製
造条件によって、得られるフィン材の性能が変化するこ
とが判明した。表４に示すように、鋳造時の冷却速度を
１５〜１０００℃／ｓｅｃ、中間焼鈍を４６０〜６００
℃で４時間以内、最終圧延率を１５〜５０％とした実施
例１及び実施例１３〜１７では、十分な強度、熱伝導
性、耐エロージョン性、自己耐食性を有するフィン材を
製造することができた。

【００６８】これに対して、鋳造時の冷却速度を１５℃
／ｓｅｃ未満とした比較例１０では得られたフィン材の
強度が低く、中間焼鈍の温度を４６０℃未満とした比較
例１１では得られたフィン材の強度、熱伝導性が低く、
中間焼鈍の温度を６００℃より高くした比較例１２では
得られたフィン材の熱伝導性が低く、最終圧延率を１５
％未満とした比較例１３では得られたフィン材の耐エロ
ージョン性、自己耐食性が低く、最終圧延率を５０％よ
り高くした比較例１４では得られたフィン材の耐エロー
ジョン性が低く、比較例１０〜１４においては、強度、
熱伝導性、耐エロージョン性、自己耐食性のすべてを満
足するフィン材を製造することができなかった。なお、
実施例１３〜１７、比較例１０〜１４についてはいずれ
も加工性、ろう付け性については良好であった。

【００６９】以上の結果から鋳造時の冷却速度を１５℃
／ｓｅｃ以上、中間焼鈍の温度を４６０〜６００℃、最
終圧延率を１５〜５０％にすることが望ましいことが判
明した。なお、冷却速度を１０００℃／ｓｅｃより速く
設定することは現実的に困難であり、また、中間焼鈍の
処理時間を４時間より長くした場合には、それ以上の効
果が得られないので、フィン材の生産効率を向上させる
ために中間焼鈍の処理時間を４時間以下とすることが望
ましい。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ろう付け後に高い強度を有し、高熱伝導性を有するとと
もに、自己耐食性、耐エロージョン性に優れた熱交換器
のフィン材の製造方法を提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３０ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３０Ｍ ６４０ ６４０Ａ ６５０ ６５０Ａ ６５１ ６５１Ａ ６８１ ６８１ ６８３ ６８３ ６８５ ６８５Ｚ ６８６ ６８６Ａ ６８６Ｂ ６９１ ６９１Ｂ ６９１Ｃ ６９４ ６９４Ａ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の組成を有するアルミニウム合金を
   用い、 溶湯を作製する工程と、 前記溶湯を鋳造して板材又はスラブを作製する工程と、 前記板材若しくは前記スラブを熱間圧延することにより
   得られた板材を冷間圧延する工程と、 冷間圧延した前記板材に少なくとも１回の中間焼鈍を施
   す工程と、 中間焼鈍を施した前記板材を所定の最終圧延率になるよ
   うに、さらに冷間圧延する工程とを有する熱交換器のフ
   ィン材の製造方法であって、 ０．３重量％以上２．０重量％以下のＭｎと、０．５重
   量％以上１．５重量％以下のＳｉと、０．０５重量％以
   上０．７重量％未満のＦｅと、０．００１重量％以上
   ０．３重量％以下のＺｒを含有し、残部がＡｌと不可避
   不純物からなるアルミニウム合金を用い、 前記板材又はスラブを作製する工程において、鋳造時の
   冷却速度を１５〜１０００℃／ｓｅｃとし、 前記中間焼鈍を施す工程において、４６０〜６００℃の
   温度で、４時間以内の中間焼鈍を少なくとも１回施し、 最終圧延率を１５〜５０％とすることを特徴とする熱交
   換器のフィン材の製造方法。
2. 【請求項２】 用いるアルミニウム合金が、さらに、Ｃ
   ａ：０．００１〜０．５重量％を含有することを特徴と
   する請求項１に記載の熱交換器のフィン材の製造方法。
3. 【請求項３】 用いるアルミニウム合金において、Ｃｕ
   及びＮｉの含有量がいずれも０．１重量％未満であるこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器
   のフィン材の製造方法。
4. 【請求項４】 用いるアルミニウム合金が、さらに、Ｍ
   ｇ：０．０５〜０．５重量％、Ｃｒ：０．０１〜０．２
   重量％、Ｖ：０．０１〜０．２重量％、Ｔｉ：０．０１
   〜０．２重量％のうち、少なくとも１種を含有すること
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項
   に記載の熱交換器のフィン材の製造方法。
5. 【請求項５】 用いるアルミニウム合金が、さらに、Ｚ
   ｎ：０．０１〜３．０重量％、Ｉｎ：０．００１〜０．
   １重量％、Ｓｎ：０．０１〜０．２重量％のうち、少な
   くとも１種を含有することを特徴とする請求項１から請
   求項４までのいずれか１項に記載の熱交換器のフィン材
   の製造方法。