JPH0433769A

JPH0433769A - ろう付により製作される熱交換器のＡｌ合金製高強度犠性陽極フィン材の製造方法

Info

Publication number: JPH0433769A
Application number: JP2135674A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Itagaki; 武志板垣; Shoji Takeuchi; 竹内　章二; Ken Toma; 当摩　建
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1992-02-05
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JP3085964B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、ろう付によって接合される熱交換器に用い
られ、高強度で、しかも優れた犠牲陽極性能を有するＡ
ｌ合金製フィン材の製造方法に関するものである。

［従来の技術］従来、自動車などに広く用いしれている熱交換器は、軽
量で熱伝導度に優れたＡ℃合金性のフィン材を真空ろう
付などによって接合することによって製作されている。

このフィン材には、熱交換器の管材なとの腐食を防止す
るために、犠牲陽極性能を付与することがあり、具体的
には、適量のＩｎ、Ｓｎなどを添加して平衡電位を低く
したＡＪ２合金が用いられている。この／１合金は、通
常の半連続鋳造（凝固速度２０〜ｂ加工が加えられてフィン材として供される。

［発明が解決しようとする課即コところで、近年、熱交換器の一層の軽量化や製造コスト
の低減化の観点から、フィン材の薄肉化の要求が高まり
つつあり、これに拌って、材料としての高強度化が要望
されている。

連常、犠牲陽極性能を付与したＡ℃−１ｎ系やＡｆｆ−
３ｎ系のフィン材では、強度向上のために、さらに、Ｍ
ｎ、Ｓｉ　、Ｆｅ、Ｚｒなとの元素を添加している。

ところが、上記した添加元素は、材料の電位を責にする
性質があり、フィン材の犠牲陽極効果を低下させてしま
う、＋のため、これら元素の添加量には限度があり、十
分な高強度化を図ることができず、ひいては、薄肉化の
障壁になっているどういう間頭点がある。

なお、犠牲陽極効果を発揮する元素を増量し、犠牲陽極
効果を高めて、強度向上元素の添加量を増大させること
も考えられるが、この場合には、犠牲陽極効果は高まる
ものの、自己腐食速度が大きくなり、早期に犠牲陽極効
果が失われてしまうという間〃点がある。

この発明は、上記間野点を解決することを基本的な目的
とし、優れた犠牲陽極効果を維持したままで、高強度化
を達成することができるろう付により製作される熱交換
器のＡｆ２合金製高強度犠牲陽極フィン材の製造方法を
提供するものである。

［課題を解決するための手段］本願発明者らは、上記課即を解決すべく、鋭意検討した
結果、ＡＩ２合金を鋳造する際の凝固速度を十分に大き
くすることによって、犠牲陽極効果を発揮する１ｎまた
はＳｎのＡ！素素地への固溶量が増大し、したがって、
犠牲陽極効果が十分に発揮されるために、強度を向上さ
せる元素を増量して添加しても十分に卑な電位が得られ
ることを見出したものである。

すなわち、本願発明のうち第１の発明は、Ｉ　ｎ　０．
００５〜０．１５ｗｔ％、Ｓ　ｎ　０．ｌ　ｌ〜０．２
０ｗｔ％の少なくとも１種と、Ｆｅ　［）、１〜１．５ｉｖｔ％、Ｓｉ　　０．０５〜
０．ｇｗｔ％を含有し、残部がＡ℃および不可避の不純
物からなるＡＩ２合金を、１００℃／秒以上の凝固速度
で鋳造することを特（紋とするものである。

また、第２の発明は、Ｉ　ｎ　０．００５〜０．１５ｗｔ％、Ｓ　ｎ　０．ｌ
　ｌ〜０．２０ｗｔ％の少なくとも１種と、Ｆｅ　０．１〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ　　０．０５〜０．
８ｗｔ％を含有し、さらに、Ｍｎ　　０．１〜１．５ｗｔ％、Ｚ　ｒ　０．０５〜０
．１５ｗｔ％の１種または２種を含有し、残部がＡ℃お
よび不可避の不純物からなるＡ！金合金、１００℃／秒
以上の凝固速度で鋳造することを特徴とするものである
。

なお、本願発明によって得られるフィン材は、その後、
ろう付に供されるものであるが、そのろう付方法が特に
限定されるものではない。但し、本願発明は、真空ろう
打法を採用する場合に好適である。

以下に、本願発明の構成における凝固速度の限定および
添加元素の範囲限定の理由を述べる。

（１）鋳造時の凝固速度鋳造時の凝固速度を大きくすることによって、１ｎまた
はＳｎのＡｌ素地中への固溶量が増大し、さらに、オｈ
出物は微細に分散する。

上記固溶量の増大によって、添加元素の犠牲陽極効果が
十分に発揮され、強度向上元素を添加した場合にも安定
して低電位を確保することができる。

また、固溶することなく析出した犠牲陽極元素も、上述
するように急冷によって微細化されているので、ろう付
時の加熱によって、容易にＡＪ素素地へ再固溶し、犠牲
陽極効果をさらに向上させる。

上記した効果は、十分に大きな凝固速度で鋳造した場合
に得られるものである。具体的には、１００”Ｃ／秒未
満では、上記効果は得ることができず、したがって、凝
固速度を１００℃／秒以上とした。

なお、凝固方法は特に限定されるものではなく、要は、
上記凝固速度を満足する方法で鋳造するものであればよ
い。具体的には、連続鋳造法、半連続鋳造法、水冷鋳型
による鋳造などをイ列示することができる。

（２）ｌｎ、５ｎＩｎおよびＳｎは、／ｌ素地中に固溶して、電位を卑に
して犠牲陽極効果を発揮する。

この効果は、Ｉｎが０．００５ｗｔ％未満、Ｓｎが０．
ｌ１ｗｔ％未満の場合には十分に得られない。

また、Ｉｎを０．１５ｗｔ％を超えて添加すると、自己
腐食速度が大きくなり、かえって防食性を低下させる。

一方、Ｓｎを０．２０ｗｔ％を超えて添加すると、同様
に自己腐食速度が大きくなるとともに、ろう付時に局部
溶解が生じて、耐座屈性が著しく低下する。

このため、Ｉｎ　０．ＯＯ’５〜０．ｌ　５ｗｔ％、Ｓ
ｎ　０．ｌ　ｌ〜０．２０ｗｔ％の範囲に限定した。

ｆ３１　　Ｆｅ　　、　　５ｔＦｅおよびＳｆは１．’ｌ　素地中に、Ａｌ２−Ｆｅ系
、八ρ−Ｆｅ　−Ｓｉ　系化合物として分散し、フィン
材の室温強度およびろう付時の耐座屈性を向上させる。

上記効果は、Ｆｅが０．１０ｗｔ％未満、Ｓｌが０．０
５ｗｔ％未滴の場合には得ることができない。

また、Ｆｅを１．５ｗｔ％を超えて添加すると、Ｆｅを
含む化合物結晶粒が微細化してろう付時の耐座屈性が低
下するとともに、電位を上昇させる。

一方、＄１を０．８ｗｔ％を超えて添加すると、材料の
固相線温度が低下し、ろう付時の耐座屈性を低下する。

このため、ＦｅをＯ−ｌ〜１．５ｗｔ％、Ｓｌを０．０
５〜０．８ｗｔ％の範囲内に限定した。

なお、同様の理由により、さらに、Ｆｅを０．３〜１．
５ｗｔ％、Ｓｌを０．２〜０．８ｗｔ％の範囲内に限定
するのが望ましい。

（４）ＭｎＭｎは、Ａｌ２−Ｍｎ系化合物として、Ｉｆ素地中に分
散して、室温強度およびろう付時の耐座屈性の向上に寄
与する。

但し、Ｍｎの添加量が０．１ｗｔ％未満では上記効果は
不十分であり、一方、１．５ｗｔ％を超えて添加すると
、熱伝導性、加工性が低下し、また電位も上昇する。こ
のため、Ｍｎの添加量は、Ｍｎ０．Ｉ〜１．５ｗｔ％の
範囲内とする。

（５）ＺｒＺｒは、Ａｌ２−Ｚｒ系化、合物として／ｌ素地中に分
散して、ろう付時の耐座屈性とろう付後の強度を向上さ
せる。このＺｒの添加量は０．０５ｗｔ％未満では上記
効果は不十分であり、一方、０．１５ｗｔ％を超えても
効果の向上はなく、しかも加工性が低下するので、０．
０５〜０．１５ｗｔ％の範囲内とする。

なお、Ａｌ合金、上記成分の他に、通常の製錬などによ
って含まれる不可避の不純物を含むものである。

［作　用コすなわち、本願発明によれば、大きな凝固速度で鋳造す
ることによって／１合金は急冷され、１ｎまたはＳｎが
、Ａρ素地中に十分に固溶して、優れた犠牲陽極効果が
確保される。このため、強度を向上させる元素を十分に
添加しても、所望の犠牲陽極効果が得られ、高強度で、
犠牲陽極効果に優れたフィン材が得られる。

［実施イ列］以下に、この発明の一実施（−Ｐ＋を説明する。

表１および表２に示す成分組成を有するへρ合金を溶解
し、鋳造、圧延によって板厚１００μｍのフィン材を得
た。

なお、フィン材（試験片）Ｎｏ、Ｉ〜１２およびＮｏ、
２１〜３０は、溶解したＡｌ２合金を、水冷効果を高め
るなどして凝固速度を大きくした半連続鋳造法または連
続鋳造法によって凝固させて得た、本発明方法による実
施例である。

一方、フィン材（試験片）Ｎｏ、Ａ−ＨおよびＮｏ、ａ
−ｅは、本発明の製造方法によらない比較イ列であり、
具体的には、溶解したへ！合金を。

従来の凝固速度が小さな半連続鋳造法で凝固させたもの
か、成分組成が本発明の範囲タトのものである。

なお、得られた各試験片は、真空ろう付を想定して、Ｉ
　０−５Ｔｏｒｒの真空中で６００℃にて、５分間保持
した後、１０５℃／秒の冷却速度で冷却した（ろう付後
の冷却を想定）。

各試験片は、犠牲陽極効果を評価するために、ｌ　ＮＮ
ａＣβ溶液中で孔食電位（標準カロメル電位：　５ＣＥ
）をＪす定した。また、強度評価のために、弓１張試験
を行った。

さらに、実施例、比較例の一邪については、耐座屈性を
評価した。具体的には、４０ｍｍの長さで突ざ出した試
験片を６００℃で５分間保持して、垂下量を測定する耐
サグ試験（垂下試験）を行った。

上言己評価の結果は、表１および表２に示すように、実
施例の試験片では、得れた犠牲陽極効果、高強度など、
ｉ平価Ｊ頂目のいずれについても良好な［発明の効果コ以上説明したように、この発明のろう付により製作され
る銘文換器の、１合金製高強度犠牲陽極フィン材の製造
方法のうち第１の発明によれば、Ｉ　ｎ　０．００５〜
０．１５ｗｔ％、Ｓ　ｎ　０．ｌ　ｌ〜０．２０ｗｔ％
の少なくとも１種と、Ｓｊ　　０．０５〜０．８ｗｔ％
、Ｆｅ０１１〜ｌ　、　５ｗｔ％を含有し、残部がＡ、
Ｑおよび不可避の不純物からなるへβ合金を、１００℃
／秒以上の凝固速度で鋳造するので、犠牲陽極効果を発
揮する元素の添加量を増大させることなく、優れた犠牲
陽極効果を確保でき、しかも、強度向上元素の増量によ
って、高強度が得られるという効果がある。したがって
、このフィン材によって得られる勉交換器は、軽量で長
寿命であるという効果がある。

また、第２の発明によ・れば、Ｉ　ｎ　０．００５〜０
．１５ｗｔ％、Ｓ　ｎ　０．ｌ　ｌ　〜０．２０ｗｔ％
の少なくとも１種と、Ｓｌ　　０．０５〜０．８ｗｔ％
、Ｆｅ　０．１〜１．５ｗｔ％を含有し、さらに、Ｍｎ
　　０．１〜１．５ｗｔ％、Ｚｒ０．０５〜０．１５ｖ
ｔ％の１種または２種を含有し、残部が、ｌおよび不可
避の不純物からなるＡρ金合金、１００℃／秒以上の凝
固速度で鋳造するので、上記効果に加え、室温強度の向
上および耐座屈性の向上が得られるという効果がある。

Claims

【特許請求の範囲】１　Ｉｎ０．００５〜０．１５ｗｔ％、Ｓｎ０．１１〜
０．２０ｗｔ％の少なくとも１種と、Ｆｅ０．１〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ０．０５〜０．８ｗｔ
％を含有し、残部がＡｌおよび不可避の不純物からなる
Ａｌ合金を、１００℃／秒以上の凝固速度で鋳造するこ
とを特徴とするろう付により製作される熱交換器のＡｌ
合金製高強度犠牲陽極フィン材の製造方法２　Ｉｎ０．００５〜０．１５ｗｔ％、Ｓｎ０．１１〜
０．２０ｗｔ％の少なくとも１種と、Ｆｅ０．１〜１．５ｗｔ％、Ｓｉ０．０５〜０．８ｗｔ
％を含有し、さらに、Ｍｎ０．１〜１．５ｗｔ％、Ｚｒ０．０５〜０．１５ｗ
ｔ％の１種または２種を含有し、残部がＡｌおよび不可
避の不純物からなるＡｌ合金を、１００℃／秒以上の凝
固速度で鋳造することを特徴とするろう付により製作さ
れる熱交換器のＡｌ合金製高強度犠牲陽極フィン材の製
造方法