JP4257649B2 - 耐アベック性に優れた熱交換器用アルミニウム合金フィン材 - Google Patents
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Description
ところで、近年、エアコンの小型化に伴い熱交換器も小型化してきており、これによって熱交換器のフィンピッチが小さくなり、またチューブ径の小径化、フィンパターンも簡素化してきている。また、コスト低減としてフィン板厚の薄肉化が進んでおり、過去は板厚110μm程度であったが、近年では100〜90μmの厚みになっている。
アベック現象は熱交換器の外観を損なうだけでなく、通風抵抗を増大させ、熱交換器性能の低下にもつながるため大きな問題となるため、フィンの薄肉化を妨げる原因になっている。
そこで、本発明では、Cu、Mg量の含有量とともに他成分を適切に調整することで上記アベック現象が生じ難いものとしている。
この発明の合金においては不純物としてSiを含有するが、0.9%を超えて含有すると合金特性が阻害されるようになるので、上限を0.9%とする。また不純物であるSiは発明合金に悪影響を及ぼさない範囲での含有が許容されることと、あまりに不純物量を厳格に管理すると材料コストが嵩むことからSiについての下限を0.05%とする。なお、上記と同様の理由でSi含有量の上限を0.5%とするのが望ましい。
Fe成分は合金に固溶して合金の強度及び耐食性を向上させると共に、成形性を改善する均等的作用があり、これら作用を得るために0.1%以上の含有が必要である。一方、0.5%を超えて含有させると耐食性が低下するようになる。したがって、Fe含有量を0.1〜0.5%に限定する。なお、同様の理由で下限を0.1%、上限を0.3%とするのが望ましい。
Mn成分には、合金素地中に固溶して合金の再結晶温度を上昇させると共に、合金を固溶強化させ、更に結晶粒の微細化及び成形性改善に寄与し、耐食性に対して悪影響を及ぼすFe成分と化合物を形成して合金の耐食性を改善する作用がある。その含有量が0.1%未満では、前記作用に効果が得られず、一方、0.6%を超えて含有させると、粗大化合物が析出して成形性が劣化するようになることから、その含有量を0.1〜0.6%と定めた。なお、同様の理由で下限を0.2%、上限を0.4%とするのが望ましい。
Zr成分には、合金の再結晶温度を更に上昇させて冷間加工材の焼鈍軟化曲線を緩やかにしてH2n系調質処理を容易にする作用がある。しかしZr含有量が0.01%未満では上記作用が十分に得られないので、0.01%以上の含有が必要である。また、Zr含有量が0.15%を超えても、上記作用に更に一段の効果向上は見られず、鋳造性を阻害する等、製造上(品質安定上)困難になることもあるので、経済的理由も踏まえて上限値を前記のように定めた。なお、同様の理由で下限を0.01%、上限を0.05%とするのが望ましい。
Ti成分は鋳造組織の微細化に効果があり、該効果を十分に得るために0.005%以上の含有が必要である。一方、0.1%を超えて含有させると粗大結晶の形成によって成形性が劣化するようになることから、Ti含有量を0.005〜0.1%に定めた。
Cuは、加工硬化を顕著にする成分であり、不可避不純物中のCu含有量を0.025%以下に規制することでカラー成形部の加工硬化量を低く抑えることができ、熱交換器を組み立てる際のアベック現象を防止することができる。なお、同様の理由によりCu含有量をさらに0.02%以下に規制するのが望ましい。上記の点より、Cu含有量はできるだけ少なくすることが望まれるが、あまりにCu含有量を低く規制すると材料費が嵩んで工業性に劣るため、0.005%を下限としてもよい。
MgもCuと同様に加工硬化を増大させる成分であり、所望により不可避不純物中のMg量をCuとともに0.025%以下に規制することができる。Mg含有量の規制によってカラー成形部の加工硬化量をさらに低く抑えてアベック現象の防止をより一層効果的にすることができる。なお、同様の理由によりMg含有量をさらに0.02%以下に規制するのが望ましい。また、Mg含有量もCuと同様にできるだけ少なくすることが望まれるが、Cuと同様に工業性を考慮して0.005%を下限としてもよい。
本発明のフィン材は、例えば常法により製造することができ、本発明組成に調製して鋳造、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延などを経て薄板状とすることができる。また、本発明組成に調製して連続鋳造圧延によって板材とした後、冷間圧延を経て薄板状とするものであってもよい。その後は、例えば200〜350℃に加熱してH26調質を行う。
なお、上記製造工程において、本発明としては特にその内容が限定されるものではなく、適宜の工程によって製造することができる。
本発明組成に調整されたアルミニウム合金フィン材は、ドローレス加工によってカラー成形部を設ける。
すなわち、フィン材1の所望の箇所にカラー成形部用にピアスパーリングを行い、次いで、第1、第2アイアニングを行ってカラー粗部2を形成する。このカラー粗部2にはさらにリフレア加工を行って貫通孔3を有するカラー成形部4を形成する。
本発明のフィン材によって製作されたプレートフィン10は、このチューブ20の拡管に際し、アベックが生じにくく、各プレートフィンが所定の間隔を保って整然と積層された熱交換器が得られる。
また、プレス加工後フィンについてフィンカラー断面のビッカース硬度の測定を行い、カラー成形部の硬度及び加工硬化量の比較を行った。その結果を表2に示した。
拡管評価については、拡管後の熱交換器のアベック発生状態について観察を行い、アベックが発生していないものは○、アベックが軽度に発生したものは△、アベックが著しく発生したものは×とした。その結果を表2に示した。
一方、本発明範囲外の組成については、アベックが発生し、フィンカラー成形部の硬度が高く、よって加工硬化量も増加した。
2 カラー粗部
3 貫通孔
4 カラー成形部
10 プレートフィン
20 チューブ
Claims (3)
- 質量%で、Si:0.05〜0.9%、Fe:0.1〜0.5%、Mn:0.1〜0.6%、Zr:0.01〜0.15%、Ti:0.005〜0.1%を含有するとともに、不純物としてCu:0.025%以下に規制し、残りがAlと不純物からなる組成を有し、ドローレス加工に供されるものであることを特徴とする耐アベック性に優れた熱交換器用アルミニウム合金フィン材。
- さらに質量%で、不純物としてMg:0.025%以下に規制することを特徴とする請求項1記載の耐アベック性に優れた熱交換器用アルミニウム合金フィン材。
- 板厚が0.11mm未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の耐アベック性に優れた熱交換器用アルミニウム合金フィン材。
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