JP2004225061A - 耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材および該クラッドチューブ材を組付けた熱交換器 - Google Patents
耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材および該クラッドチューブ材を組付けた熱交換器 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】内面にブレージングシートからなるフィンがろう付け接合されて冷媒通路となり、外面側にもフィンがろう付けされ、大気からの結露水や融雪剤などに曝される場合に好適に使用できる熱交換器用部材として、強度、ろう付け性および耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材、および当該クラッドチューブ材を組付けたコンデンサ、エバポレータのような熱交換器を提供する。
【解決手段】芯材用アルミニウム合金に犠牲陽極材用アルミニウム合金をクラッドしてなる厚さ３００μｍ以下のクラッドチューブ材であり、内面側が芯材、外面側が犠牲陽極材となるよう成形されていることを特徴とする。
【選択図】 なし
【解決手段】芯材用アルミニウム合金に犠牲陽極材用アルミニウム合金をクラッドしてなる厚さ３００μｍ以下のクラッドチューブ材であり、内面側が芯材、外面側が犠牲陽極材となるよう成形されていることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材、とくに自動車用エバポレータ、コンデンサのように、外面の耐食性が問題となる熱交換器部材として好適に使用される耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材および該クラッドチューブ材を組付けた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用のラジエータ、ヒータコアのように、冷却水が内面側を循環している熱交換器のチューブ材として、Ａｌ−Ｍｎ系合金などを芯材とし、芯材にＡｌ−Ｚｎ系合金などの犠牲陽極材をクラッドし、芯材を外面側、犠牲陽極材を内面側となるよう成形したアルミニウム合金クラッド材、あるいはこのクラッド材の外面の芯材にさらにＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドしたアルミニウム合金クラッド材が使用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記従来のアルミニウム合金クラッド材において、チューブ内面側の犠牲陽極材は冷却水に起因する腐食を防止するためのものであり、外面側のＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材は、チューブ外面にアウターフィンをろう付け接合するためのものである。アウターフィンは犠牲陽極効果を発揮して芯材を防食する。
【０００４】
また、アルミニウム合金芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材を有し、芯材とろう材との間に犠牲陽極材をクラッドしてなる４層クラッド材も提案されている（特許文献２参照）。この４層クラッド材は、例えばドロンカップ型エバポレータの部材として使用される。
【０００５】
ドロンカップ型エバポレータは、プレス成形した４層クラッド材よりなるコアプレートとコルゲート成形したフィンとを積層し、コアプレートのろう材を介してコアプレートとフィンとを接合し、コアプレートの間に冷媒通路を形成してなるものである。
【０００６】
エバポレータの使用環境は、凝縮水など伝導度の低い水溶液に曝されるため、フィンによる防食効果が発揮され難く、従ってクラッド材自身の耐食性が重要となり、高寿命価を図るために芯材とろう材との間に犠牲陽極材を介在させている。
【０００７】
しかしながら、ろう材が存在することにより犠牲陽極材の消耗速度が早まり、腐食が促進されるという問題がある。この問題を解消するために、最近、両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材を有するクラッド材を用いることなく、チューブ材の内外面にブレージングフィンを装着してろう付け接合する構造の新規なエバポレータが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−２９３３７２号公報（請求項１、請求項２）
【特許文献２】
特開２００２−１２９３５号公報（請求項６、図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材を有するクラッド材を用いることのない上記の新規な構造のエバポレータや、コンデンサなど、内面にフィンがろう付け接合されて冷媒通路となり、外面側にもフィンがろう付けされ、大気からの結露水や融雪剤などに曝される場合に好適に使用できる熱交換器用部材として、強度、ろう付け性および耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材および当該クラッドチューブ材を組付けた熱交換器を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の請求項１による耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材は、芯材用アルミニウム合金に犠牲陽極材用アルミニウム合金をクラッドしてなる厚さ３００μｍ以下のクラッドチューブ材であり、内面側が芯材、外面側が犠牲陽極材となるよう成形されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１において、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、Ｚｎ２〜６％、Ｉｎ０．０１〜０．１％、Ｓｎ０．０１〜０．１％のうちの１種以上を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｆｅ含有量を０．５％以下、Ｍｇ含有量を０．５％以下に制限したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３によるアルミニウム合金クラッドチューブは、請求項２において、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、さらにＭｎ０．１〜０．８％を含有し、Ｓｉ含有量を０．２％未満に制限したことを特徴とする。
【００１３】
請求項４によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項２において、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、さらにＳｉ０．２〜１．０％を含有し、Ｍｎ含有量を０．１％未満に制限したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１において、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、Ｚｎ３〜６％、Ｉｎ０．０２〜０．０６％、Ｓｎ０．０３〜０．０８％のうちの１種以上を含有し、さらにＭｎ０．１〜０．８％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｆｅ含有量を０．５％以下、Ｍｇ含有量を０．５％以下、Ｓｉ含有量を０．２％未満に制限したことを特徴とする。
【００１５】
請求項６によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１において、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、Ｚｎ３〜６％、Ｉｎ０．０２〜０．０６％、Ｓｎ０．０３〜０．０８％のうちの１種以上を含有し、さらにＳｉ０．２〜１．０％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｆｅ含有量を０．５％以下、Ｍｇ含有量を０．５％以下、Ｍｎ含有量を０．１％未満に制限したことを特徴とする。
【００１６】
請求項７によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項２〜６のいずれかにおいて、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、さらにＣｒ０．０５〜０．２５％、Ｚｒ０．０５〜０．２５％の１種または２種を含有することを特徴とする。
【００１７】
請求項８によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１〜７のいずれかにおいて、芯材用アルミニウム合金が、Ｓｉ０．２〜１％、Ｃｕ０．１〜０．８％、Ｍｎ０．６〜２％、Ｔｉ０．１〜０．３％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｍｇ含有量を０．５％以下に制限したことを特徴とする。
【００１８】
請求項９によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１〜８のいずれかにおいて、犠牲陽極材が厚さ１５μｍ以上、クラッド率４０％以下でクラッドされていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０によるアルミニウム合金クラッドクラッドチューブ材は、請求項１〜９のいずれかにおいて、芯材が厚さ３０μｍ以上でクラッドされていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１１によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１〜１０のいずれかにおいて、アルミニウム合金クラッドチューブ材がＨ調質材であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明による熱交換器は、請求項１〜１１のいずれかに記載のクラッドチューブ材の内部にブレージングからなるインナーフィンを装着、ろう付け加熱時にろう材を生成させるペーストを塗布したベアフィンをインナーフィンとして装着、またはクラッドチューブ材の内面に前記ペーストを塗布しベアフィンをインナーフィンとして装着、ろう付け接合してなり、ろう付け後、芯材と犠牲陽極材の界面から犠牲陽極材側に１５μｍの部位におけるＣｕ濃度が、ろう付け加熱前の段階での芯材の平均Ｃｕ濃度の１／２以下であることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明のアルミニウム合金クラッドチューブ材の構成の意義およびその限定理由について説明する。
（犠牲陽極材の組成）
Ｚｎは、クラッドチューブ材に犠牲陽極効果を与えるよう機能する。Ｚｎの好ましい含有量は２〜６％の範囲であり、２％未満ではその効果が十分でなく、６％を越えると自己腐食による消耗が激しくなる。Ｚｎのさらに好ましい含有範囲は２〜５％である。
【００２３】
Ｉｎは、クラッドチューブ材に犠牲陽極効果を与えるよう機能する。Ｉｎの好ましい含有量は０．０１〜０．１％の範囲であり、０．０１％未満ではその効果が十分でなく、０．１％を越えると自己腐食による消耗が激しくなる。Ｉｎのさらに好ましい含有範囲は０．０２〜０．０６％である。
【００２４】
Ｓｎは、クラッドチューブ材に犠牲陽極効果を与えるよう機能する。Ｓｎの好ましい含有量は０．０１〜０．１％の範囲であり、０．０１％未満ではその効果が十分でなく、０．１％を越えると自己腐食による消耗が激しくなる。Ｓｎのさらに好ましい含有範囲は０．０３〜０．０８％である。
【００２５】
Ｆｅは、０．５％以下に制限するのが好ましく、０．５％を越えると自己腐食速度が大きくなる。０．１％以下に制限するのがさらに好ましいが、例えば０．０１％未満まで低減するには高純度地金を使用しなければならずコスト高となるから、コスト的には０．０１％以上とすることが望ましい。
【００２６】
Ｍｇは、フッ化物系フラックスを使用するろう付けにおいて、フッ化物と反応してろう付け性を害するので、０．５％以下に制限することが好ましい。
【００２７】
Ｍｎは、強度を高めるよう機能する。Ｍｎの好ましい含有量は０．１〜０．８％の範囲であり、０．１％未満ではその効果が小さく、幅方向のクラッド率が不均一となる。０．８％を越えると自己腐食が激しくなる。Ｍｎを０．１〜０．８％の範囲で含有する場合は、Ｓｉ量を０．２％未満に限定することが好ましく、０．２％以上含有すると、Ｍｎと化合物を形成し自己腐食量が多くなる。さらに好ましくはＳｉを０．１％以下に限定するが、Ｓｉ量を例えば０．０１％未満にまで低減するには高純度地金を使用しなければならずコスト高となるから、コスト的には０．０１％以上とすることが望ましい。
【００２８】
また、Ｍｎを０．１〜０．８％含有させた場合におけるＺｎ、ＩｎおよびＳｎは、それらのうちの１種以上をそれぞれ３〜６％、０．０２〜０．０６％および０．０３〜０．０８％の範囲で含有させるのが好ましい。
【００２９】
Ｓｉは、強度を高めるよう機能する。Ｓｉの好ましい含有量は０．２〜１．０％の範囲であり、０．２％未満では幅方向のクラッド率が不均一となる。１．０％を越えると自己腐食が激しくなる。Ｓｉを０．２〜１．０％の範囲で含有する場合は、Ｍｎ量を０．１％未満に限定することが好ましく、０．１％以上含有すると、Ｓｉと化合物を形成し自己腐食量が多くなる。好ましくは０．０５％以下に限定する。
【００３０】
また、Ｓｉを０．２〜１．０％含有させた場合におけるＺｎ、ＩｎおよびＳｎは、それらのうちの１種以上をそれぞれ３〜６％、０．０２〜０．０６％および０．０３〜０．０８％の範囲で含有させるのが好ましい。
【００３１】
Ｃｒは、ろう付け加熱時に結晶粒を粗大化してろう付け性を改善する。Ｃｒの好ましい含有量は０．０５〜０．２５％の範囲であり、０．０５％未満ではその効果が小さく、０．２５％を越えると巨大晶出物が生成し、巨大晶出物周辺部でのクラッド率を不安定にする。
【００３２】
Ｚｒは、ろう付け加熱時に結晶粒を粗大化してろう付け性を改善する。Ｚｒの好ましい含有量は０．０５〜０．２５％の範囲であり、０．０５％未満ではその効果が小さく、０．２５％を越えると巨大晶出物が生成し、巨大晶出物周辺部でのクラッド率を不安定にする。
【００３３】
（芯材の組成）
Ｓｉは、強度を向上させるよう機能する。Ｓｉの好ましい含有量は０．２〜１％の範囲であり、０．２％未満ではその効果が十分でなく、１％を越えて含有すると融点が低下し、ろう付け接合部に溶融が生じ易くなる。Ｓｉのさらに好ましい含有範囲は０．５〜０．９％である。
【００３４】
Ｃｕは、芯材の電位を貴にするよう作用する。Ｃｕの好ましい含有量は０．１〜０．８％の範囲であり、０．１％未満ではその効果が十分でなく、０．８％を越えると融点が低下し、ろう付け接合部に溶融が生じ易くなる。Ｃｕのさらに好ましい含有範囲は０．２％を越え０．８％以下である。
【００３５】
Ｍｎは、強度を高めるよう機能する。Ｍｎの好ましい含有量は０．６〜２％の範囲であり、０．６％未満ではその効果が小さく、２％を越えると強度が大きくなり圧延が困難となる。Ｍｎのさらに好ましい含有範囲は１．５％を越え２％以下である。
【００３６】
Ｍｇは０．５％以下に制限することが必要であり、０．５％を越えて含有すると、フッ化物系フラックスを使用するろう付けにおいて、Ｍｇがフラックスと反応し、ろう付け性を害する。
【００３７】
Ｔｉは、層状に分布して腐食形態を層状の全面腐食型とし、耐食性を向上させる。Ｔｉの好ましい含有量は０．１〜０．３％の範囲であり、０．１％未満ではその効果が小さく、０．３％を越えると巨大化合物が生成し、巨大化合物周辺部におけるクラッド率を不均一にする。
【００３８】
（クラッドチューブ材の厚さ）
本発明のアルミニウム合金管材は、芯材用アルミニウム合金に犠牲陽極材用アルミニウム合金をクラッドしてなる厚さ３００μｍ以下のクラッドチューブ材であり、熱交換器の軽量化を達成し得る薄肉化されたクラッドチューブ材を得るものである。好ましい厚さは４５〜３００μｍであり、４５μｍ未満では十分な耐食性が得難くなる。
【００３９】
（犠牲陽極材の厚さ）
本発明のクラッドチューブ材における犠牲陽極材のクラッド厚は１５μｍ以上で、クラッド率は４０％以下が好ましい。クラッド厚が１５μｍ未満では犠牲陽極効果が小さく十分な耐食性が得難く、クラッド率が４０％を越えるとクラッドが困難となる。
【００４０】
（芯材の厚さ）
本発明のクラッドチューブ材における芯材の厚さは３０μｍ以上とすることが好ましい。３０μｍ未満では、芯材と犠牲陽極材との電位差を確保することが困難となって犠牲陽極効果は発揮できず貫通腐食が生じ易くなる。
【００４１】
（調質）
本発明のクラッドチューブ材はＨ調質材、とくに冷間加工材、クラッドチューブ材に成形する前のクラッド材はＨ１４材などの冷間圧延材であることが望ましい。例えば、Ｏ材では、ろう付け時に、ろうが芯材中に浸透してろう付け性を低下させ、また、ろう付け時に犠牲陽極材にエロージョンが生じ易くなる。
【００４２】
本発明による熱交換器は、クラッドチューブ材の内部にブレージングからなるインナーフィンを装着、ろう付け加熱時にろう材を生成させるペーストを塗布したベアフィンをインナーフィンとして装着、またはクラッドチューブ材の内面に前記ペーストを塗布しベアフィンをインナーフィンとして装着、ろう付け接合してなるもので、ろう付け後、芯材と犠牲陽極材の界面から犠牲陽極材側に１５μｍの部位におけるＣｕ濃度が、ろう付け加熱前の段階での芯材の平均Ｃｕ濃度の１／２以下とすることにより、犠牲陽極材と芯材との電位差が十分に確保され、犠牲陽極効果が顕著に発揮される。
【００４３】
本発明のアルミニウム合金クラッドチューブ材は、芯材と犠牲陽極材を構成するアルミニウム合金を、例えば半連続鋳造により造塊し、必要に応じて均質化理した後、それぞれ所定の厚さまで熱間圧延し、ついで、各材料を組合わせ、常法に従って熱間圧延し、必要に応じて中間焼鈍を行いながら、所定厚さまで冷間圧延することによってクラッド材とし、これを曲成することにより製造される。
【００４４】
本発明のアルミニウム合金クラッドチューブ材を、自動車用エバポレータ、コンデンサなどに適用する場合には、例えば、クラッド材を曲成してチューブ形状としたクラッドチューブ材の内部にブレージングシートからなるインナーフィンが装着、ろう付け加熱時にろう材を生成させるペーストを塗布したベアフィンをインナーフィンとして装着、またはクラッドチューブ材の内面に前記ペーストを塗布しベアフィンをインナーフィンとして装着、ろう付け接合し、外面側にもアウターフィンがろう付けされる。内部は冷媒通路となり、外面は大気からの結露水や融雪剤などに曝されるが、犠牲陽極材の存在により芯材を保護する。
【００４５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。なお、これらの実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４６】
実施例１
表１に示す組成を有する犠牲陽極材用アルミニウム合金および表２に示す組成を有する芯材用アルミニウム合金を半連続鋳造により造塊し、犠牲陽極用アルミニウム合金の鋳塊については２００〜６００℃で１〜２０時間、芯材用アルミニウム合金の鋳塊については４００〜６００℃で５〜２０時間均質化処理した後、面削した。ついで、表３に示す組み合わせで、犠牲陽極材／芯材となるように重ね合わせ、３００〜５５０℃で熱間圧延を行い、さらに、必要に応じて２００〜５００℃での中間焼鈍を介して冷間圧延を行いクラッド材（クラッドチューブ材）とした。得られたクラッド材における犠牲陽極材の厚さとクラッド率、芯材の厚さとクラッド率およびクラッド材全体厚さを表３に示す。
【００４７】
上記クラッド材を試験材として、下記の方法で耐食性、ろう付け性、クラッド性および強度を評価した。結果を表４に示す。
耐食性：犠牲陽極材側に、Ｃｌ− ５００ｐｐｍ、ＳＯ４ ２− ２０００ｐｐｍを含む５０℃の腐食液（ｐＨ３）を６時間噴霧し、５０℃の温度で６時間乾燥するサイクルを行い、貫通腐食が生じるまでに２０００時間以上を要するものは合格（○）、２０００時間未満で貫通腐食が生じるものは不合格（×）とする。また、下記のろう付け性評価時に、芯材と犠牲陽極材の界面近傍のＣｕ濃度（ろう付け加熱時、界面から犠牲陽極材側へ芯材中のＣｕが拡散する）を測定した。
【００４８】
ろう付け性：Ａｌ−Ｍｎ系合金芯材、Ａｌ−１０％Ｓｉ合金ろう材からなるブレージングシートをコルゲート加工してフィン材とし、これを試験材の犠牲陽極材面にアウターフィンとして組合わせ、また試験材の芯材面にインナーフィンとして組合わせ、フッ化物系フラックスを塗布して６００℃の温度でろう付け接合し、接合率が９８％以上のものを合格（○）、９８％未満のものを不合格（×）とする。
【００４９】
クラッド性：冷間圧延コイルとして得られるクラッド材の幅方向において、クラッド率が設定値の±５％を外れる部分がコイル両端から８ｃｍを越え１５ｍｍ以下の場合は○、８ｃｍ以下の場合は◎とする。
強度：クラッド材と同じ工程で作製した芯材から引張試験片を採取して引張試験を行い、引張強さが１２０ＭＰａ以上のものを合格（○）、１２０ＭＰａ未満のものを不合格（×）とする。実際の使用環境においては、犠牲陽極材は腐食により消耗して、芯材のみが残存し芯材のみで熱交換器の強度を維持する場合が多い。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【表３】
【００５３】
【表４】
【００５４】
表４にみられるように、本発明に従う試験材Ｎｏ．１〜２０はいずれも、耐食性、ろう付け性。クラッド性に優れ、１３０ＭＰａ以上の優れた強度を有している。また、圧延加工性も良好であった。
【００５５】
比較例１
表５に示す組成を有する犠牲陽極材用アルミニウム合金および表６に示す組成を有する芯材用アルミニウム合金を半連続鋳造により造塊し、犠牲陽極用アルミニウム合金の鋳塊については２００〜６００℃で１〜２０時間、芯材用アルミニウム合金の鋳塊については４００〜６００℃で５〜２０時間均質化処理した後、面削した。ついで、表３に示す組み合わせで、犠牲陽極材／芯材となるように重ね合わせ、３００〜５５０℃で熱間圧延を行い、さらに、必要に応じて２００〜５００℃での中間焼鈍を介して冷間圧延を行いクラッド材（クラッドチューブ材）とした。得られたクラッド材における犠牲陽極材の厚さとクラッド率、芯材の厚さとクラッド率およびクラッド材全体厚さを表７〜８に示す。なお、表５〜８において、本発明の条件を外れたものには下線を付した。
【００５６】
上記クラッド材を試験材として、実施例１と同じ方法で耐食性、ろう付け性、クラッド性および強度を評価した。結果を表９〜１０に示す。なお、試験材Ｎｏ．２５以外はＨ１４材に調質され、試験材Ｎｏ．２５はＯ材（焼鈍材）に調質された。
【００５７】
【表５】
【００５８】
【表６】
【００５９】
【表７】
【００６０】
【表８】
【００６１】
【表９】
【００６２】
【表１０】
【００６３】
表９〜１０に示すように、試験材Ｎｏ．２１は犠牲陽極材のＳｉが多く単体Ｓｉが晶出するため、犠牲陽極材の消耗速度が早くなり耐食性が劣る。また、犠牲陽極材とアウターフィンのろう付け接合部において犠牲陽極材に溶融が生じ、ろう付け性が害される。試験材Ｎｏ．２２は、犠牲陽極材のＭｎとＳｉの含有量の組合わせが適切でないため、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系の化合物が生成して犠牲陽極材の消耗速度が大きくなり、耐食性が劣る。試験材Ｎｏ．２３は犠牲陽極材のＦｅ量が多いため、Ａｌ−Ｆｅ系化合物が生成して犠牲陽極材の消耗速度が大きくなり、耐食性が劣る。また、犠牲陽極材の結晶粒径が微細となるため、ろう付け時にろうが犠牲陽極材の結晶粒界に浸透し、ろう付け性を害する。
【００６４】
試験材Ｎｏ．２４は犠牲陽極材のＭｎ量が多いため、Ａｌ−Ｍｎ系化合物が生成して犠牲陽極材の消耗速度が大きくなり、耐食性が劣る。また、Ｃｒ、Ｚｒの添加が少ないため、その効果も認められない。試験材Ｎｏ．２５は、犠牲陽極材のＭｎとＳｉの含有量の組合わせが適切でないため、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系の化合物が生成して犠牲陽極材の消耗速度が大きくなり、耐食性が劣る。また、Ｏ材に調質されているため、ろう付け時、芯材中にろうが浸透してろう付け不良が生じた。試験材Ｎｏ．２６は犠牲陽極材のＭｇ量が多いため、Ｍｇがフッ化物系フラックスと反応して、ろう付け性が害される。
【００６５】
試験材Ｎｏ．２７は犠牲陽極材のＣｒ量が多いため、Ａｌ−Ｃｒ系の巨大晶出物が生成し、この晶出物周辺部においてクラッド率が不均一となった。試験材Ｎｏ．２８は犠牲陽極材のＺｒ量が多いため、Ａｌ−Ｚｒ系の巨大晶出物が生成し、この晶出物周辺部においてクラッド率が不均一となった。試験材Ｎｏ．２９は犠牲陽極材のＺｎ量が多いため、犠牲陽極材の消耗が顕著となり耐食性が劣る。
【００６６】
試験材Ｎｏ．３０は犠牲陽極材のＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎ量が少なく犠牲陽極材の犠牲陽極効果が十分に発揮されないため耐食性が劣り、早期に貫通腐食が生じた。試験材Ｎｏ．３１は犠牲陽極材のＩｎ量が多いため、犠牲陽極材の消耗速度が大きく耐食性が劣る。試験材Ｎｏ．３２はＳｎ量が多いため、犠牲陽極材の消耗速度が大きく耐食性が劣る。
【００６７】
試験材Ｎｏ．３３は芯材のＳｉ量が多いため、ろう付け時、ろう付け接合部に溶融が生じ、ろう付け性が害される。試験材Ｎｏ．３４は芯材のＳｉ量が少ないため強度が不十分となった。試験材Ｎｏ．３５は芯材のＣｕ量が多いため、ろう付け時、ろう付け接合部に溶融が生じ、ろう付け性が害される。試験材Ｎｏ．３６は芯材のＣｕ量が少なく芯材と犠牲陽極材との電位差が十分に確保できないため、犠牲陽極材の犠牲陽極効果が不十分となり耐食性が劣る。
【００６８】
試験材Ｎｏ．３７は芯材のＭｎ量が多いため、芯材が硬くなり熱間圧延が困難となってクラッド材の製造ができなかった。試験材Ｎｏ．３８は芯材のＭｎ量が少ないため強度が不十分となった。試験材Ｎｏ．３９は芯材のＭｇ量が多いため、Ｍｇがフッ化物系フラックスと反応して、ろう付け性が害される。
【００６９】
試験材Ｎｏ．４０は芯材のＴｉ量が多いため、Ａｌ−Ｔｉ系の巨大晶出物が生成し、この晶出物周辺部においてクラッド率が不均一となった。試験材Ｎｏ．４１は芯材のＴｉ量が少ないため、芯材が層状腐食形態を示さず、早期に貫通腐食が生じた。試験材Ｎｏ．４２は犠牲陽極材のクラッド率が高いため、熱間圧延時に犠牲陽極材と芯材とが接合せずクラッド材が製造できなかった。
【００７０】
試験材Ｎｏ．４３は犠牲陽極材の厚さが小さいため、犠牲陽極材の犠牲陽極効果が十分に発揮されず耐食性に劣る。試験材Ｎｏ．４４はクラッド材の全体厚さが小さく、犠牲陽極材の厚さも小さいため、犠牲陽極材の犠牲陽極効果が十分に発揮されず耐食性に劣る。試験材Ｎｏ．４５はろう付け加熱時の保持時間を長くしたもので、芯材と犠牲陽極材との界面のＣｕ濃度が高くなり、Ｃｕの犠牲陽極材への拡散が生じるため、犠牲陽極材の犠牲陽極効果が不十分となり早期に貫通腐食が生じた。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、内面にブレージングシートからなるフィンがろう付け接合されて冷媒通路となり、外面側にもフィンがろう付けされ、大気からの結露水や融雪剤などに曝される場合に好適に使用できる熱交換器用部材、とくに自動車用熱交換器部材として、強度、ろう付け性および耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材、および当該クラッドチューブ材を組付けたコンデンサ、エバポレータのような熱交換器が提供される。
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材、とくに自動車用エバポレータ、コンデンサのように、外面の耐食性が問題となる熱交換器部材として好適に使用される耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材および該クラッドチューブ材を組付けた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用のラジエータ、ヒータコアのように、冷却水が内面側を循環している熱交換器のチューブ材として、Ａｌ−Ｍｎ系合金などを芯材とし、芯材にＡｌ−Ｚｎ系合金などの犠牲陽極材をクラッドし、芯材を外面側、犠牲陽極材を内面側となるよう成形したアルミニウム合金クラッド材、あるいはこのクラッド材の外面の芯材にさらにＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドしたアルミニウム合金クラッド材が使用されている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記従来のアルミニウム合金クラッド材において、チューブ内面側の犠牲陽極材は冷却水に起因する腐食を防止するためのものであり、外面側のＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材は、チューブ外面にアウターフィンをろう付け接合するためのものである。アウターフィンは犠牲陽極効果を発揮して芯材を防食する。
【０００４】
また、アルミニウム合金芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材を有し、芯材とろう材との間に犠牲陽極材をクラッドしてなる４層クラッド材も提案されている（特許文献２参照）。この４層クラッド材は、例えばドロンカップ型エバポレータの部材として使用される。
【０００５】
ドロンカップ型エバポレータは、プレス成形した４層クラッド材よりなるコアプレートとコルゲート成形したフィンとを積層し、コアプレートのろう材を介してコアプレートとフィンとを接合し、コアプレートの間に冷媒通路を形成してなるものである。
【０００６】
エバポレータの使用環境は、凝縮水など伝導度の低い水溶液に曝されるため、フィンによる防食効果が発揮され難く、従ってクラッド材自身の耐食性が重要となり、高寿命価を図るために芯材とろう材との間に犠牲陽極材を介在させている。
【０００７】
しかしながら、ろう材が存在することにより犠牲陽極材の消耗速度が早まり、腐食が促進されるという問題がある。この問題を解消するために、最近、両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材を有するクラッド材を用いることなく、チューブ材の内外面にブレージングフィンを装着してろう付け接合する構造の新規なエバポレータが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−２９３３７２号公報（請求項１、請求項２）
【特許文献２】
特開２００２−１２９３５号公報（請求項６、図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材を有するクラッド材を用いることのない上記の新規な構造のエバポレータや、コンデンサなど、内面にフィンがろう付け接合されて冷媒通路となり、外面側にもフィンがろう付けされ、大気からの結露水や融雪剤などに曝される場合に好適に使用できる熱交換器用部材として、強度、ろう付け性および耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材および当該クラッドチューブ材を組付けた熱交換器を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の請求項１による耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材は、芯材用アルミニウム合金に犠牲陽極材用アルミニウム合金をクラッドしてなる厚さ３００μｍ以下のクラッドチューブ材であり、内面側が芯材、外面側が犠牲陽極材となるよう成形されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１において、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、Ｚｎ２〜６％、Ｉｎ０．０１〜０．１％、Ｓｎ０．０１〜０．１％のうちの１種以上を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｆｅ含有量を０．５％以下、Ｍｇ含有量を０．５％以下に制限したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３によるアルミニウム合金クラッドチューブは、請求項２において、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、さらにＭｎ０．１〜０．８％を含有し、Ｓｉ含有量を０．２％未満に制限したことを特徴とする。
【００１３】
請求項４によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項２において、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、さらにＳｉ０．２〜１．０％を含有し、Ｍｎ含有量を０．１％未満に制限したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１において、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、Ｚｎ３〜６％、Ｉｎ０．０２〜０．０６％、Ｓｎ０．０３〜０．０８％のうちの１種以上を含有し、さらにＭｎ０．１〜０．８％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｆｅ含有量を０．５％以下、Ｍｇ含有量を０．５％以下、Ｓｉ含有量を０．２％未満に制限したことを特徴とする。
【００１５】
請求項６によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１において、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、Ｚｎ３〜６％、Ｉｎ０．０２〜０．０６％、Ｓｎ０．０３〜０．０８％のうちの１種以上を含有し、さらにＳｉ０．２〜１．０％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｆｅ含有量を０．５％以下、Ｍｇ含有量を０．５％以下、Ｍｎ含有量を０．１％未満に制限したことを特徴とする。
【００１６】
請求項７によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項２〜６のいずれかにおいて、犠牲陽極材用アルミニウム合金が、さらにＣｒ０．０５〜０．２５％、Ｚｒ０．０５〜０．２５％の１種または２種を含有することを特徴とする。
【００１７】
請求項８によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１〜７のいずれかにおいて、芯材用アルミニウム合金が、Ｓｉ０．２〜１％、Ｃｕ０．１〜０．８％、Ｍｎ０．６〜２％、Ｔｉ０．１〜０．３％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｍｇ含有量を０．５％以下に制限したことを特徴とする。
【００１８】
請求項９によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１〜８のいずれかにおいて、犠牲陽極材が厚さ１５μｍ以上、クラッド率４０％以下でクラッドされていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０によるアルミニウム合金クラッドクラッドチューブ材は、請求項１〜９のいずれかにおいて、芯材が厚さ３０μｍ以上でクラッドされていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１１によるアルミニウム合金クラッドチューブ材は、請求項１〜１０のいずれかにおいて、アルミニウム合金クラッドチューブ材がＨ調質材であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明による熱交換器は、請求項１〜１１のいずれかに記載のクラッドチューブ材の内部にブレージングからなるインナーフィンを装着、ろう付け加熱時にろう材を生成させるペーストを塗布したベアフィンをインナーフィンとして装着、またはクラッドチューブ材の内面に前記ペーストを塗布しベアフィンをインナーフィンとして装着、ろう付け接合してなり、ろう付け後、芯材と犠牲陽極材の界面から犠牲陽極材側に１５μｍの部位におけるＣｕ濃度が、ろう付け加熱前の段階での芯材の平均Ｃｕ濃度の１／２以下であることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明のアルミニウム合金クラッドチューブ材の構成の意義およびその限定理由について説明する。
（犠牲陽極材の組成）
Ｚｎは、クラッドチューブ材に犠牲陽極効果を与えるよう機能する。Ｚｎの好ましい含有量は２〜６％の範囲であり、２％未満ではその効果が十分でなく、６％を越えると自己腐食による消耗が激しくなる。Ｚｎのさらに好ましい含有範囲は２〜５％である。
【００２３】
Ｉｎは、クラッドチューブ材に犠牲陽極効果を与えるよう機能する。Ｉｎの好ましい含有量は０．０１〜０．１％の範囲であり、０．０１％未満ではその効果が十分でなく、０．１％を越えると自己腐食による消耗が激しくなる。Ｉｎのさらに好ましい含有範囲は０．０２〜０．０６％である。
【００２４】
Ｓｎは、クラッドチューブ材に犠牲陽極効果を与えるよう機能する。Ｓｎの好ましい含有量は０．０１〜０．１％の範囲であり、０．０１％未満ではその効果が十分でなく、０．１％を越えると自己腐食による消耗が激しくなる。Ｓｎのさらに好ましい含有範囲は０．０３〜０．０８％である。
【００２５】
Ｆｅは、０．５％以下に制限するのが好ましく、０．５％を越えると自己腐食速度が大きくなる。０．１％以下に制限するのがさらに好ましいが、例えば０．０１％未満まで低減するには高純度地金を使用しなければならずコスト高となるから、コスト的には０．０１％以上とすることが望ましい。
【００２６】
Ｍｇは、フッ化物系フラックスを使用するろう付けにおいて、フッ化物と反応してろう付け性を害するので、０．５％以下に制限することが好ましい。
【００２７】
Ｍｎは、強度を高めるよう機能する。Ｍｎの好ましい含有量は０．１〜０．８％の範囲であり、０．１％未満ではその効果が小さく、幅方向のクラッド率が不均一となる。０．８％を越えると自己腐食が激しくなる。Ｍｎを０．１〜０．８％の範囲で含有する場合は、Ｓｉ量を０．２％未満に限定することが好ましく、０．２％以上含有すると、Ｍｎと化合物を形成し自己腐食量が多くなる。さらに好ましくはＳｉを０．１％以下に限定するが、Ｓｉ量を例えば０．０１％未満にまで低減するには高純度地金を使用しなければならずコスト高となるから、コスト的には０．０１％以上とすることが望ましい。
【００２８】
また、Ｍｎを０．１〜０．８％含有させた場合におけるＺｎ、ＩｎおよびＳｎは、それらのうちの１種以上をそれぞれ３〜６％、０．０２〜０．０６％および０．０３〜０．０８％の範囲で含有させるのが好ましい。
【００２９】
Ｓｉは、強度を高めるよう機能する。Ｓｉの好ましい含有量は０．２〜１．０％の範囲であり、０．２％未満では幅方向のクラッド率が不均一となる。１．０％を越えると自己腐食が激しくなる。Ｓｉを０．２〜１．０％の範囲で含有する場合は、Ｍｎ量を０．１％未満に限定することが好ましく、０．１％以上含有すると、Ｓｉと化合物を形成し自己腐食量が多くなる。好ましくは０．０５％以下に限定する。
【００３０】
また、Ｓｉを０．２〜１．０％含有させた場合におけるＺｎ、ＩｎおよびＳｎは、それらのうちの１種以上をそれぞれ３〜６％、０．０２〜０．０６％および０．０３〜０．０８％の範囲で含有させるのが好ましい。
【００３１】
Ｃｒは、ろう付け加熱時に結晶粒を粗大化してろう付け性を改善する。Ｃｒの好ましい含有量は０．０５〜０．２５％の範囲であり、０．０５％未満ではその効果が小さく、０．２５％を越えると巨大晶出物が生成し、巨大晶出物周辺部でのクラッド率を不安定にする。
【００３２】
Ｚｒは、ろう付け加熱時に結晶粒を粗大化してろう付け性を改善する。Ｚｒの好ましい含有量は０．０５〜０．２５％の範囲であり、０．０５％未満ではその効果が小さく、０．２５％を越えると巨大晶出物が生成し、巨大晶出物周辺部でのクラッド率を不安定にする。
【００３３】
（芯材の組成）
Ｓｉは、強度を向上させるよう機能する。Ｓｉの好ましい含有量は０．２〜１％の範囲であり、０．２％未満ではその効果が十分でなく、１％を越えて含有すると融点が低下し、ろう付け接合部に溶融が生じ易くなる。Ｓｉのさらに好ましい含有範囲は０．５〜０．９％である。
【００３４】
Ｃｕは、芯材の電位を貴にするよう作用する。Ｃｕの好ましい含有量は０．１〜０．８％の範囲であり、０．１％未満ではその効果が十分でなく、０．８％を越えると融点が低下し、ろう付け接合部に溶融が生じ易くなる。Ｃｕのさらに好ましい含有範囲は０．２％を越え０．８％以下である。
【００３５】
Ｍｎは、強度を高めるよう機能する。Ｍｎの好ましい含有量は０．６〜２％の範囲であり、０．６％未満ではその効果が小さく、２％を越えると強度が大きくなり圧延が困難となる。Ｍｎのさらに好ましい含有範囲は１．５％を越え２％以下である。
【００３６】
Ｍｇは０．５％以下に制限することが必要であり、０．５％を越えて含有すると、フッ化物系フラックスを使用するろう付けにおいて、Ｍｇがフラックスと反応し、ろう付け性を害する。
【００３７】
Ｔｉは、層状に分布して腐食形態を層状の全面腐食型とし、耐食性を向上させる。Ｔｉの好ましい含有量は０．１〜０．３％の範囲であり、０．１％未満ではその効果が小さく、０．３％を越えると巨大化合物が生成し、巨大化合物周辺部におけるクラッド率を不均一にする。
【００３８】
（クラッドチューブ材の厚さ）
本発明のアルミニウム合金管材は、芯材用アルミニウム合金に犠牲陽極材用アルミニウム合金をクラッドしてなる厚さ３００μｍ以下のクラッドチューブ材であり、熱交換器の軽量化を達成し得る薄肉化されたクラッドチューブ材を得るものである。好ましい厚さは４５〜３００μｍであり、４５μｍ未満では十分な耐食性が得難くなる。
【００３９】
（犠牲陽極材の厚さ）
本発明のクラッドチューブ材における犠牲陽極材のクラッド厚は１５μｍ以上で、クラッド率は４０％以下が好ましい。クラッド厚が１５μｍ未満では犠牲陽極効果が小さく十分な耐食性が得難く、クラッド率が４０％を越えるとクラッドが困難となる。
【００４０】
（芯材の厚さ）
本発明のクラッドチューブ材における芯材の厚さは３０μｍ以上とすることが好ましい。３０μｍ未満では、芯材と犠牲陽極材との電位差を確保することが困難となって犠牲陽極効果は発揮できず貫通腐食が生じ易くなる。
【００４１】
（調質）
本発明のクラッドチューブ材はＨ調質材、とくに冷間加工材、クラッドチューブ材に成形する前のクラッド材はＨ１４材などの冷間圧延材であることが望ましい。例えば、Ｏ材では、ろう付け時に、ろうが芯材中に浸透してろう付け性を低下させ、また、ろう付け時に犠牲陽極材にエロージョンが生じ易くなる。
【００４２】
本発明による熱交換器は、クラッドチューブ材の内部にブレージングからなるインナーフィンを装着、ろう付け加熱時にろう材を生成させるペーストを塗布したベアフィンをインナーフィンとして装着、またはクラッドチューブ材の内面に前記ペーストを塗布しベアフィンをインナーフィンとして装着、ろう付け接合してなるもので、ろう付け後、芯材と犠牲陽極材の界面から犠牲陽極材側に１５μｍの部位におけるＣｕ濃度が、ろう付け加熱前の段階での芯材の平均Ｃｕ濃度の１／２以下とすることにより、犠牲陽極材と芯材との電位差が十分に確保され、犠牲陽極効果が顕著に発揮される。
【００４３】
本発明のアルミニウム合金クラッドチューブ材は、芯材と犠牲陽極材を構成するアルミニウム合金を、例えば半連続鋳造により造塊し、必要に応じて均質化理した後、それぞれ所定の厚さまで熱間圧延し、ついで、各材料を組合わせ、常法に従って熱間圧延し、必要に応じて中間焼鈍を行いながら、所定厚さまで冷間圧延することによってクラッド材とし、これを曲成することにより製造される。
【００４４】
本発明のアルミニウム合金クラッドチューブ材を、自動車用エバポレータ、コンデンサなどに適用する場合には、例えば、クラッド材を曲成してチューブ形状としたクラッドチューブ材の内部にブレージングシートからなるインナーフィンが装着、ろう付け加熱時にろう材を生成させるペーストを塗布したベアフィンをインナーフィンとして装着、またはクラッドチューブ材の内面に前記ペーストを塗布しベアフィンをインナーフィンとして装着、ろう付け接合し、外面側にもアウターフィンがろう付けされる。内部は冷媒通路となり、外面は大気からの結露水や融雪剤などに曝されるが、犠牲陽極材の存在により芯材を保護する。
【００４５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。なお、これらの実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４６】
実施例１
表１に示す組成を有する犠牲陽極材用アルミニウム合金および表２に示す組成を有する芯材用アルミニウム合金を半連続鋳造により造塊し、犠牲陽極用アルミニウム合金の鋳塊については２００〜６００℃で１〜２０時間、芯材用アルミニウム合金の鋳塊については４００〜６００℃で５〜２０時間均質化処理した後、面削した。ついで、表３に示す組み合わせで、犠牲陽極材／芯材となるように重ね合わせ、３００〜５５０℃で熱間圧延を行い、さらに、必要に応じて２００〜５００℃での中間焼鈍を介して冷間圧延を行いクラッド材（クラッドチューブ材）とした。得られたクラッド材における犠牲陽極材の厚さとクラッド率、芯材の厚さとクラッド率およびクラッド材全体厚さを表３に示す。
【００４７】
上記クラッド材を試験材として、下記の方法で耐食性、ろう付け性、クラッド性および強度を評価した。結果を表４に示す。
耐食性：犠牲陽極材側に、Ｃｌ− ５００ｐｐｍ、ＳＯ４ ２− ２０００ｐｐｍを含む５０℃の腐食液（ｐＨ３）を６時間噴霧し、５０℃の温度で６時間乾燥するサイクルを行い、貫通腐食が生じるまでに２０００時間以上を要するものは合格（○）、２０００時間未満で貫通腐食が生じるものは不合格（×）とする。また、下記のろう付け性評価時に、芯材と犠牲陽極材の界面近傍のＣｕ濃度（ろう付け加熱時、界面から犠牲陽極材側へ芯材中のＣｕが拡散する）を測定した。
【００４８】
ろう付け性：Ａｌ−Ｍｎ系合金芯材、Ａｌ−１０％Ｓｉ合金ろう材からなるブレージングシートをコルゲート加工してフィン材とし、これを試験材の犠牲陽極材面にアウターフィンとして組合わせ、また試験材の芯材面にインナーフィンとして組合わせ、フッ化物系フラックスを塗布して６００℃の温度でろう付け接合し、接合率が９８％以上のものを合格（○）、９８％未満のものを不合格（×）とする。
【００４９】
クラッド性：冷間圧延コイルとして得られるクラッド材の幅方向において、クラッド率が設定値の±５％を外れる部分がコイル両端から８ｃｍを越え１５ｍｍ以下の場合は○、８ｃｍ以下の場合は◎とする。
強度：クラッド材と同じ工程で作製した芯材から引張試験片を採取して引張試験を行い、引張強さが１２０ＭＰａ以上のものを合格（○）、１２０ＭＰａ未満のものを不合格（×）とする。実際の使用環境においては、犠牲陽極材は腐食により消耗して、芯材のみが残存し芯材のみで熱交換器の強度を維持する場合が多い。
【００５０】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
表４にみられるように、本発明に従う試験材Ｎｏ．１〜２０はいずれも、耐食性、ろう付け性。クラッド性に優れ、１３０ＭＰａ以上の優れた強度を有している。また、圧延加工性も良好であった。
【００５５】
比較例１
表５に示す組成を有する犠牲陽極材用アルミニウム合金および表６に示す組成を有する芯材用アルミニウム合金を半連続鋳造により造塊し、犠牲陽極用アルミニウム合金の鋳塊については２００〜６００℃で１〜２０時間、芯材用アルミニウム合金の鋳塊については４００〜６００℃で５〜２０時間均質化処理した後、面削した。ついで、表３に示す組み合わせで、犠牲陽極材／芯材となるように重ね合わせ、３００〜５５０℃で熱間圧延を行い、さらに、必要に応じて２００〜５００℃での中間焼鈍を介して冷間圧延を行いクラッド材（クラッドチューブ材）とした。得られたクラッド材における犠牲陽極材の厚さとクラッド率、芯材の厚さとクラッド率およびクラッド材全体厚さを表７〜８に示す。なお、表５〜８において、本発明の条件を外れたものには下線を付した。
【００５６】
上記クラッド材を試験材として、実施例１と同じ方法で耐食性、ろう付け性、クラッド性および強度を評価した。結果を表９〜１０に示す。なお、試験材Ｎｏ．２５以外はＨ１４材に調質され、試験材Ｎｏ．２５はＯ材（焼鈍材）に調質された。
【００５７】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
【表９】
【表１０】
表９〜１０に示すように、試験材Ｎｏ．２１は犠牲陽極材のＳｉが多く単体Ｓｉが晶出するため、犠牲陽極材の消耗速度が早くなり耐食性が劣る。また、犠牲陽極材とアウターフィンのろう付け接合部において犠牲陽極材に溶融が生じ、ろう付け性が害される。試験材Ｎｏ．２２は、犠牲陽極材のＭｎとＳｉの含有量の組合わせが適切でないため、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系の化合物が生成して犠牲陽極材の消耗速度が大きくなり、耐食性が劣る。試験材Ｎｏ．２３は犠牲陽極材のＦｅ量が多いため、Ａｌ−Ｆｅ系化合物が生成して犠牲陽極材の消耗速度が大きくなり、耐食性が劣る。また、犠牲陽極材の結晶粒径が微細となるため、ろう付け時にろうが犠牲陽極材の結晶粒界に浸透し、ろう付け性を害する。
【００６４】
試験材Ｎｏ．２４は犠牲陽極材のＭｎ量が多いため、Ａｌ−Ｍｎ系化合物が生成して犠牲陽極材の消耗速度が大きくなり、耐食性が劣る。また、Ｃｒ、Ｚｒの添加が少ないため、その効果も認められない。試験材Ｎｏ．２５は、犠牲陽極材のＭｎとＳｉの含有量の組合わせが適切でないため、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系の化合物が生成して犠牲陽極材の消耗速度が大きくなり、耐食性が劣る。また、Ｏ材に調質されているため、ろう付け時、芯材中にろうが浸透してろう付け不良が生じた。試験材Ｎｏ．２６は犠牲陽極材のＭｇ量が多いため、Ｍｇがフッ化物系フラックスと反応して、ろう付け性が害される。
【００６５】
試験材Ｎｏ．２７は犠牲陽極材のＣｒ量が多いため、Ａｌ−Ｃｒ系の巨大晶出物が生成し、この晶出物周辺部においてクラッド率が不均一となった。試験材Ｎｏ．２８は犠牲陽極材のＺｒ量が多いため、Ａｌ−Ｚｒ系の巨大晶出物が生成し、この晶出物周辺部においてクラッド率が不均一となった。試験材Ｎｏ．２９は犠牲陽極材のＺｎ量が多いため、犠牲陽極材の消耗が顕著となり耐食性が劣る。
【００６６】
試験材Ｎｏ．３０は犠牲陽極材のＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎ量が少なく犠牲陽極材の犠牲陽極効果が十分に発揮されないため耐食性が劣り、早期に貫通腐食が生じた。試験材Ｎｏ．３１は犠牲陽極材のＩｎ量が多いため、犠牲陽極材の消耗速度が大きく耐食性が劣る。試験材Ｎｏ．３２はＳｎ量が多いため、犠牲陽極材の消耗速度が大きく耐食性が劣る。
【００６７】
試験材Ｎｏ．３３は芯材のＳｉ量が多いため、ろう付け時、ろう付け接合部に溶融が生じ、ろう付け性が害される。試験材Ｎｏ．３４は芯材のＳｉ量が少ないため強度が不十分となった。試験材Ｎｏ．３５は芯材のＣｕ量が多いため、ろう付け時、ろう付け接合部に溶融が生じ、ろう付け性が害される。試験材Ｎｏ．３６は芯材のＣｕ量が少なく芯材と犠牲陽極材との電位差が十分に確保できないため、犠牲陽極材の犠牲陽極効果が不十分となり耐食性が劣る。
【００６８】
試験材Ｎｏ．３７は芯材のＭｎ量が多いため、芯材が硬くなり熱間圧延が困難となってクラッド材の製造ができなかった。試験材Ｎｏ．３８は芯材のＭｎ量が少ないため強度が不十分となった。試験材Ｎｏ．３９は芯材のＭｇ量が多いため、Ｍｇがフッ化物系フラックスと反応して、ろう付け性が害される。
【００６９】
試験材Ｎｏ．４０は芯材のＴｉ量が多いため、Ａｌ−Ｔｉ系の巨大晶出物が生成し、この晶出物周辺部においてクラッド率が不均一となった。試験材Ｎｏ．４１は芯材のＴｉ量が少ないため、芯材が層状腐食形態を示さず、早期に貫通腐食が生じた。試験材Ｎｏ．４２は犠牲陽極材のクラッド率が高いため、熱間圧延時に犠牲陽極材と芯材とが接合せずクラッド材が製造できなかった。
【００７０】
試験材Ｎｏ．４３は犠牲陽極材の厚さが小さいため、犠牲陽極材の犠牲陽極効果が十分に発揮されず耐食性に劣る。試験材Ｎｏ．４４はクラッド材の全体厚さが小さく、犠牲陽極材の厚さも小さいため、犠牲陽極材の犠牲陽極効果が十分に発揮されず耐食性に劣る。試験材Ｎｏ．４５はろう付け加熱時の保持時間を長くしたもので、芯材と犠牲陽極材との界面のＣｕ濃度が高くなり、Ｃｕの犠牲陽極材への拡散が生じるため、犠牲陽極材の犠牲陽極効果が不十分となり早期に貫通腐食が生じた。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、内面にブレージングシートからなるフィンがろう付け接合されて冷媒通路となり、外面側にもフィンがろう付けされ、大気からの結露水や融雪剤などに曝される場合に好適に使用できる熱交換器用部材、とくに自動車用熱交換器部材として、強度、ろう付け性および耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材、および当該クラッドチューブ材を組付けたコンデンサ、エバポレータのような熱交換器が提供される。
Claims (12)
- 芯材用アルミニウム合金に犠牲陽極材用アルミニウム合金をクラッドしてなる厚さ３００μｍ以下のクラッドチューブ材であり、内面側が芯材、外面側が犠牲陽極材となるよう成形されていることを特徴とする耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材。
- 前記犠牲陽極材用アルミニウム合金が、Ｚｎ２〜６％（質量％、以下同じ）、Ｉｎ０．０１〜０．１％、Ｓｎ０．０１〜０．１％のうちの１種以上を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｆｅ含有量を０．５％以下、Ｍｇ含有量を０．５％以下に制限したことを特徴とする請求項１記載の耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材。
- 前記犠牲陽極材用アルミニウム合金が、さらにＭｎ０．１〜０．８％を含有し、Ｓｉ含有量を０．２％未満に制限したことを特徴とする請求項２記載の耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材。
- 前記犠牲陽極材用アルミニウム合金が、さらにＳｉ０．２〜１．０％を含有し、Ｍｎ含有量を０．１％未満に制限したことを特徴とする請求項２記載の耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材。
- 前記犠牲陽極材用アルミニウム合金が、Ｚｎ３〜６％、Ｉｎ０．０２〜０．０６％、Ｓｎ０．０３〜０．０８％のうちの１種以上を含有し、さらにＭｎ０．１〜０．８％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｆｅ含有量を０．５％以下、Ｍｇ含有量を０．５％以下、Ｓｉ含有量を０．２％未満に制限したことを特徴とする請求項１記載の耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材。
- 前記犠牲陽極材用アルミニウム合金が、Ｚｎ３〜６％、Ｉｎ０．０２〜０．０６％、Ｓｎ０．０３〜０．０８％のうちの１種以上を含有し、さらにＳｉ０．２〜１．０％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｆｅ含有量を０．５％以下、Ｍｇ含有量を０．５％以下、Ｍｎ含有量を０．１％未満に制限したことを特徴とする請求項１記載の耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材。
- 前記犠牲陽極材用アルミニウム合金が、さらにＣｒ０．０５〜０．２５％、Ｚｒ０．０５〜０．２５％の１種または２種を含有することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材。
- 前記芯材用アルミニウム合金が、Ｓｉ０．２〜１％、Ｃｕ０．１〜０．８％、Ｍｎ０．６〜２％、Ｔｉ０．１〜０．３％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ｍｇ含有量を０．５％以下に制限したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材。
- 犠牲陽極材が厚さ１５μｍ以上、クラッド率４０％以下でクラッドされていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材。
- 芯材が厚さ３０μｍ以上でクラッドされていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材。
- Ｈ調質材であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の耐食性に優れたアルミニウム合金クラッドチューブ材。
- 請求項１〜１１のいずれかに記載のクラッドチューブ材の内部にブレージングからなるインナーフィンを装着、ろう付け加熱時にろう材を生成させるペーストを塗布したベアフィンをインナーフィンとして装着、またはクラッドチューブ材の内面に前記ペーストを塗布しベアフィンをインナーフィンとして装着、ろう付け接合してなり、ろう付け後、芯材と犠牲陽極材の界面から犠牲陽極材側に１５μｍの部位におけるＣｕ濃度が、ろう付け加熱前の段階での芯材の平均Ｃｕ濃度の１／２以下であることを特徴とする熱交換器。
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