JPH0618188A - ヘッダープレート用銅合金及びそれを用いた熱交換器 - Google Patents
ヘッダープレート用銅合金及びそれを用いた熱交換器Info
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- JPH0618188A JPH0618188A JP5024996A JP2499693A JPH0618188A JP H0618188 A JPH0618188 A JP H0618188A JP 5024996 A JP5024996 A JP 5024996A JP 2499693 A JP2499693 A JP 2499693A JP H0618188 A JPH0618188 A JP H0618188A
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- tank
- plate
- heat exchanger
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
- F28F9/0224—Header boxes formed by sealing end plates into covers
- F28F9/0226—Header boxes formed by sealing end plates into covers with resilient gaskets
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2275/00—Fastening; Joining
- F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
- F28F2275/122—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by crimping, caulking or clinching
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 張り出し加工に耐え、強度的に黄銅材なみの
高い強度を持ち、汚染大気等の外部環境による応力腐食
割れに耐える軽量低コストで、耐ＳＣＣ性等の耐食性に
優れた熱交換器を提供する。 【構成】 ヘッダープレート４の周辺部を折り曲げてタ
ンクとともにかしめるか、又はタンクに設けた爪部７を
ヘッダープレート４の係止部に圧入るすることによりタ
ンクとヘッダープレートとを結合する熱交換器におい
て、ヘッダープレートがＺｎ:１０〜２０ｗｔ％、Ｓｎ:
１．０超〜３ｗｔ％、Ｐ:０．００５〜０．０３ｗｔ％
を含み、残部Ｃｕと不可避不純物とからなり、結晶粒度
が１５μｍ以下のもの、もしくはヘッダープレートがＺ
ｎ:１０〜２０ｗｔ％、Ｓｎ:１．０超〜３ｗｔ％、Ｐ:
０．００５〜０．１０ｗｔ％、Ｎｉ又はＦｅのうち１種
又は２種：０．０１〜１．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと
不可避不純物とからなり、結晶粒度が１５μｍ以下のも
のを用いた。
高い強度を持ち、汚染大気等の外部環境による応力腐食
割れに耐える軽量低コストで、耐ＳＣＣ性等の耐食性に
優れた熱交換器を提供する。 【構成】 ヘッダープレート４の周辺部を折り曲げてタ
ンクとともにかしめるか、又はタンクに設けた爪部７を
ヘッダープレート４の係止部に圧入るすることによりタ
ンクとヘッダープレートとを結合する熱交換器におい
て、ヘッダープレートがＺｎ:１０〜２０ｗｔ％、Ｓｎ:
１．０超〜３ｗｔ％、Ｐ:０．００５〜０．０３ｗｔ％
を含み、残部Ｃｕと不可避不純物とからなり、結晶粒度
が１５μｍ以下のもの、もしくはヘッダープレートがＺ
ｎ:１０〜２０ｗｔ％、Ｓｎ:１．０超〜３ｗｔ％、Ｐ:
０．００５〜０．１０ｗｔ％、Ｎｉ又はＦｅのうち１種
又は２種：０．０１〜１．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと
不可避不純物とからなり、結晶粒度が１５μｍ以下のも
のを用いた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐応力腐食割れ性、強
度、加工性に優れた熱交換器用ヘッダープレート用銅合
金及びそれを用いた熱交換器に関する。
度、加工性に優れた熱交換器用ヘッダープレート用銅合
金及びそれを用いた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】従来、熱交換器、例え
ば自動車用ラジエーターの構造は、図１に示すように、
冷却媒体を流通させるチューブ１と熱を放散するフィン
２で構成したコア３と、コア３の両端部にヘッダープレ
ート４を介して冷却媒体の出入口を持つタンク５を取付
けたものでタンク５とヘッダープレート４との結合は、
図に示すようにタンク５とヘッダープレート４に設けた
爪部７，６をステンレス等のかしめプレート８により、
弾性シール材９を介してかしめることにより行っている
（以後、間接かしめ方式と称する）。そして、この場合
のヘッダープレート材としては黄銅や丹銅が用いられて
きた。これに対し、近年、熱交換器は軽量化、コスト低
減のため、タンクにはプラスチック製のものを使用し、
タンクとヘッダープレートの結合には、ステンレス等の
かしめプレートを用いることなく、直接ヘッダープレー
トの周辺部を折り曲げてかしめるか、もしくはタンクに
設けた爪部をヘッダープレートの係止部に圧入する方法
（以後、直接かしめ方式と称する）が採用されている。
ば自動車用ラジエーターの構造は、図１に示すように、
冷却媒体を流通させるチューブ１と熱を放散するフィン
２で構成したコア３と、コア３の両端部にヘッダープレ
ート４を介して冷却媒体の出入口を持つタンク５を取付
けたものでタンク５とヘッダープレート４との結合は、
図に示すようにタンク５とヘッダープレート４に設けた
爪部７，６をステンレス等のかしめプレート８により、
弾性シール材９を介してかしめることにより行っている
（以後、間接かしめ方式と称する）。そして、この場合
のヘッダープレート材としては黄銅や丹銅が用いられて
きた。これに対し、近年、熱交換器は軽量化、コスト低
減のため、タンクにはプラスチック製のものを使用し、
タンクとヘッダープレートの結合には、ステンレス等の
かしめプレートを用いることなく、直接ヘッダープレー
トの周辺部を折り曲げてかしめるか、もしくはタンクに
設けた爪部をヘッダープレートの係止部に圧入する方法
（以後、直接かしめ方式と称する）が採用されている。
【０００３】直接かしめ構造の熱交換器では、かしめ又
は圧入係止にともない、ヘッダープレートに作用する応
力と汚染大気等の外部環境又はロングライフクーラント
（ＬＬＣ）等の冷却媒体の腐食作用により、ヘッダープ
レートに応力腐食割れ（ＳＣＣ）が発生し易い欠点があ
った。特にプラスチック製タンクを使用する場合は、弾
性シール材とヘッダープレート間の隙間構造により腐食
が加速され、ＳＣＣが発生し易い傾向があり、このため
直接かしめ構造の熱交換器に用いるヘッダープレートの
材質としては、黄銅、丹銅より耐ＳＣＣ性に優れたＳｎ
入り銅が使用され始めた。しかしながら、Ｓｎ入り銅は
強度が弱く、かしめ力を確保するためにはヘッダープレ
ートの肉厚を厚くして対処せざるを得ず、このことはラ
ジエーターの重量を増し、また材料コスト的な不利をも
来すものであった。
は圧入係止にともない、ヘッダープレートに作用する応
力と汚染大気等の外部環境又はロングライフクーラント
（ＬＬＣ）等の冷却媒体の腐食作用により、ヘッダープ
レートに応力腐食割れ（ＳＣＣ）が発生し易い欠点があ
った。特にプラスチック製タンクを使用する場合は、弾
性シール材とヘッダープレート間の隙間構造により腐食
が加速され、ＳＣＣが発生し易い傾向があり、このため
直接かしめ構造の熱交換器に用いるヘッダープレートの
材質としては、黄銅、丹銅より耐ＳＣＣ性に優れたＳｎ
入り銅が使用され始めた。しかしながら、Ｓｎ入り銅は
強度が弱く、かしめ力を確保するためにはヘッダープレ
ートの肉厚を厚くして対処せざるを得ず、このことはラ
ジエーターの重量を増し、また材料コスト的な不利をも
来すものであった。
【０００４】かかることから、本発明はヘッダープレー
ト材としては、張り出し加工に耐え、強度的には間接か
しめ構造で使用していた黄銅材なみの高い強度を持ち、
汚染大気等の外部環境又はＬＬＣによるＳＣＣの発生に
対し十分な耐久時間を持ち、諸性能を熱交換器における
ヘッダープレートに適するよう調整した合金を提供し、
軽量でコストが易く、耐ＳＣＣ性等の耐食性に優れた熱
交換器を提供することを目的とするものである。なお、
熱交換器を構成するフィンにはＳｎ入り銅が用いられる
が、最近ではＺｎめっき後加熱処理した薄肉Ｓｎ入り銅
が、またチューブ材としてはＳｎ又は／及びＰ入り薄肉
黄銅が用いられている。
ト材としては、張り出し加工に耐え、強度的には間接か
しめ構造で使用していた黄銅材なみの高い強度を持ち、
汚染大気等の外部環境又はＬＬＣによるＳＣＣの発生に
対し十分な耐久時間を持ち、諸性能を熱交換器における
ヘッダープレートに適するよう調整した合金を提供し、
軽量でコストが易く、耐ＳＣＣ性等の耐食性に優れた熱
交換器を提供することを目的とするものである。なお、
熱交換器を構成するフィンにはＳｎ入り銅が用いられる
が、最近ではＺｎめっき後加熱処理した薄肉Ｓｎ入り銅
が、またチューブ材としてはＳｎ又は／及びＰ入り薄肉
黄銅が用いられている。
【０００５】
【問題点を解決するための手段】本発明は、直接かしめ
方式によりタンクとヘッダープレートとを結合してなる
熱交換器において、前記ヘッダープレートがＺｎ：１０
〜２０ｗｔ％、Ｓｎ：１．０超〜３ｗｔ％、Ｐ：０．０
０５〜０．０３ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと不可避不純物
とからなるか、もしくは前記ヘッダープレートがＺｎ：
１０〜２０ｗｔ％、Ｓｎ：１．０超〜３ｗｔ％、Ｐ：
０．００５〜０．１０ｗｔ％、Ｎｉ又はＦｅのうち１種
又は２種：０．０１〜１．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと
不可避不純物とからなり、結晶粒度が１５μｍ以下のも
のを用いた熱交換器により、前記課題を達成したもので
ある。
方式によりタンクとヘッダープレートとを結合してなる
熱交換器において、前記ヘッダープレートがＺｎ：１０
〜２０ｗｔ％、Ｓｎ：１．０超〜３ｗｔ％、Ｐ：０．０
０５〜０．０３ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと不可避不純物
とからなるか、もしくは前記ヘッダープレートがＺｎ：
１０〜２０ｗｔ％、Ｓｎ：１．０超〜３ｗｔ％、Ｐ：
０．００５〜０．１０ｗｔ％、Ｎｉ又はＦｅのうち１種
又は２種：０．０１〜１．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと
不可避不純物とからなり、結晶粒度が１５μｍ以下のも
のを用いた熱交換器により、前記課題を達成したもので
ある。
【０００６】熱交換器をなすヘッダープレート材を従来
のＳｎ入り銅等の耐ＳＣＣ性は優れているが強度は不足
している材料に代えて薄肉化するためには、加工性を表
すエリクセン値が１２．０以上であると同時に、耐力１
７５Ｎ／ｍｍ2以上が望ましく、しかも半田付工程で実
質的に軟化しないことが要求される。またアンモニアに
代表される外部環境及び１００℃に加熱した３０％ＬＬ
Ｃ水溶液中でそれぞれ付加応力２００Ｎ／ｍｍ2下での
寿命が十分あることが必要である。本発明では、これら
直接かしめ構造の熱交換器におけるヘッダープレートと
しての諸性能を上記のような組成とし、かつ結晶粒度を
調整することにより解決したものである。
のＳｎ入り銅等の耐ＳＣＣ性は優れているが強度は不足
している材料に代えて薄肉化するためには、加工性を表
すエリクセン値が１２．０以上であると同時に、耐力１
７５Ｎ／ｍｍ2以上が望ましく、しかも半田付工程で実
質的に軟化しないことが要求される。またアンモニアに
代表される外部環境及び１００℃に加熱した３０％ＬＬ
Ｃ水溶液中でそれぞれ付加応力２００Ｎ／ｍｍ2下での
寿命が十分あることが必要である。本発明では、これら
直接かしめ構造の熱交換器におけるヘッダープレートと
しての諸性能を上記のような組成とし、かつ結晶粒度を
調整することにより解決したものである。
【０００７】以下、ヘッダープレート材の成分組成の限
定理由を説明する。Ｚｎの添加は、強度、加工性、耐酸
化性を付与するためで、Ｚｎ含有量を１０〜２０ｗｔ％
とする。Ｚｎ含有量が１０ｗｔ％未満では十分な耐力が
得られず、２０ｗｔ％を超えると耐ＳＣＣ性が不足す
る。
定理由を説明する。Ｚｎの添加は、強度、加工性、耐酸
化性を付与するためで、Ｚｎ含有量を１０〜２０ｗｔ％
とする。Ｚｎ含有量が１０ｗｔ％未満では十分な耐力が
得られず、２０ｗｔ％を超えると耐ＳＣＣ性が不足す
る。
【０００８】Ｓｎの添加は、強度、耐熱性及び耐ＳＣＣ
性を向上させる効果がある。そして、Ｓｎ含有量を１．
０超〜３ｗｔ％としたのは、１．０ｗｔ％以下では強度
及び耐ＳＣＣ性向上と耐熱性保存の効果が十分でなく、
３ｗｔ％を超えると塑性加工性が低下するためである。
なお、耐熱性の効果はＮｉ又はＦｅの添加がない合金を
用いる場合には特に必要である。
性を向上させる効果がある。そして、Ｓｎ含有量を１．
０超〜３ｗｔ％としたのは、１．０ｗｔ％以下では強度
及び耐ＳＣＣ性向上と耐熱性保存の効果が十分でなく、
３ｗｔ％を超えると塑性加工性が低下するためである。
なお、耐熱性の効果はＮｉ又はＦｅの添加がない合金を
用いる場合には特に必要である。
【０００９】Ｐの添加は、加工性の向上とＮｉ又はＦｅ
を共添する場合は、Ｎｉ又はＦｅとＰの化合物による強
度と耐熱性の向上をはかるためである。そして、Ｐの含
有量の加減を０．００５ｗｔ％としたのは、これ未満で
は加工性の向上が不足であり、上限をＮｉ又はＦｅの添
加がない場合０．０３ｗｔ％としたのは、０．０３ｗｔ
％を超えると耐ＳＣＣ性が低下するためで、Ｎｉ又はＦ
ｅの添加がある場合の上限０．１０ｗｔ％は、ＰはＮｉ
又はＦｅと化合して耐ＳＣＣ性に悪影響を及ぼしにくい
が、これを超えると十分な加工性が得られないためであ
る。
を共添する場合は、Ｎｉ又はＦｅとＰの化合物による強
度と耐熱性の向上をはかるためである。そして、Ｐの含
有量の加減を０．００５ｗｔ％としたのは、これ未満で
は加工性の向上が不足であり、上限をＮｉ又はＦｅの添
加がない場合０．０３ｗｔ％としたのは、０．０３ｗｔ
％を超えると耐ＳＣＣ性が低下するためで、Ｎｉ又はＦ
ｅの添加がある場合の上限０．１０ｗｔ％は、ＰはＮｉ
又はＦｅと化合して耐ＳＣＣ性に悪影響を及ぼしにくい
が、これを超えると十分な加工性が得られないためであ
る。
【００１０】Ｎｉ又はＦｅの添加は、強度と耐熱性の向
上をＬＬＣ中での耐ＳＣＣ性の劣化なしにはかるためで
ある。そして、Ｎｉ又はＦｅあるいはその両者の含有量
を０．０１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％と限定したのは、Ｎｉ
又はＦｅあるいはその両者の含有量が０．０１ｗｔ％未
満ではＮｉ又はＦｅとＰの化合物による耐熱性の向上や
強化が顕著とならず、１．０ｗｔ％を超えると加工性が
劣化するためである。
上をＬＬＣ中での耐ＳＣＣ性の劣化なしにはかるためで
ある。そして、Ｎｉ又はＦｅあるいはその両者の含有量
を０．０１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％と限定したのは、Ｎｉ
又はＦｅあるいはその両者の含有量が０．０１ｗｔ％未
満ではＮｉ又はＦｅとＰの化合物による耐熱性の向上や
強化が顕著とならず、１．０ｗｔ％を超えると加工性が
劣化するためである。
【００１１】さらに、結晶粒度を１５μｍ以下としたの
は、耐ＳＣＣ性と強度を同時に十分なものとするためで
ある。すなわち、１５μｍを超えると十分な強度（耐
力）を焼鈍状態の条件下で得ることが困難であり、また
耐ＳＣＣ性も若干低下する。
は、耐ＳＣＣ性と強度を同時に十分なものとするためで
ある。すなわち、１５μｍを超えると十分な強度（耐
力）を焼鈍状態の条件下で得ることが困難であり、また
耐ＳＣＣ性も若干低下する。
【００１２】本発明によるヘッダープレート材を用いる
熱交換器では上記諸元を満たした焼鈍上がりのコイルか
らヘッダープレート材をプレス加工し、チューブとフィ
ンを組み込んだコアと半田付し、その後、タンクを直接
かしめする。この間に加工性（エリクセン値で代表され
る）と強度（耐力で代表される）を高レベルに保持した
素材を用い、プレス加工に伴う加工歪を耐ＳＣＣ性に悪
影響がなく強度の軟化を実質的に生じさせない条件下で
除去する。
熱交換器では上記諸元を満たした焼鈍上がりのコイルか
らヘッダープレート材をプレス加工し、チューブとフィ
ンを組み込んだコアと半田付し、その後、タンクを直接
かしめする。この間に加工性（エリクセン値で代表され
る）と強度（耐力で代表される）を高レベルに保持した
素材を用い、プレス加工に伴う加工歪を耐ＳＣＣ性に悪
影響がなく強度の軟化を実質的に生じさせない条件下で
除去する。
【００１３】本発明のヘッダープレート材を用いる熱交
換器は、従来のものより軽量化されたものとなり、しか
も外部環境及びＬＬＣ中による耐ＳＣＣ性に優れたもの
となる。
換器は、従来のものより軽量化されたものとなり、しか
も外部環境及びＬＬＣ中による耐ＳＣＣ性に優れたもの
となる。
【００１４】
【実施例１】本発明合金として、Ｃｕ−１１％Ｚｎ−
１．５％Ｓｎ−０．０１％Ｐ（Ｃｕ濃度は残量、％はｗ
ｔ％、以下同じ）、Ｃｕ−１５％Ｚｎ−１．３％Ｓｎ−
０．０１％Ｐ、Ｃｕ−１５％Ｚｎ−１．３％Ｓｎ−０．
２％Ｎｉ−０．０２％Ｐ、Ｃｕ−２０％Ｚｎ−２．０％
Ｓｎ−０．３％Ｎｉ−０．００５％Ｐの４種類の合金
と、従来合金としてＣｕ−１０％Ｚｎ、Ｃｕ−３０％Ｚ
ｎ、Ｃｕ−０．１５％Ｓｎ−０．００５％Ｐの合金３種
類を溶製し、熱間圧延、面削を加えた後、冷間圧延、中
間焼鈍、仕上圧延、最終焼鈍を調整して個々の合金毎に
２〜３種の結晶粒度の異なる試料を作成した。得られた
試料の耐力、エリクセン値、結晶粒度を測定した。エリ
クセン値と耐力の関係について得られた結果を図２に示
す。
１．５％Ｓｎ−０．０１％Ｐ（Ｃｕ濃度は残量、％はｗ
ｔ％、以下同じ）、Ｃｕ−１５％Ｚｎ−１．３％Ｓｎ−
０．０１％Ｐ、Ｃｕ−１５％Ｚｎ−１．３％Ｓｎ−０．
２％Ｎｉ−０．０２％Ｐ、Ｃｕ−２０％Ｚｎ−２．０％
Ｓｎ−０．３％Ｎｉ−０．００５％Ｐの４種類の合金
と、従来合金としてＣｕ−１０％Ｚｎ、Ｃｕ−３０％Ｚ
ｎ、Ｃｕ−０．１５％Ｓｎ−０．００５％Ｐの合金３種
類を溶製し、熱間圧延、面削を加えた後、冷間圧延、中
間焼鈍、仕上圧延、最終焼鈍を調整して個々の合金毎に
２〜３種の結晶粒度の異なる試料を作成した。得られた
試料の耐力、エリクセン値、結晶粒度を測定した。エリ
クセン値と耐力の関係について得られた結果を図２に示
す。
【００１５】結晶粒度は各直線とも左上が小で、右下が
大となる。数値としては図中の直線の範囲でＣｕ−１１
％Ｚｎ−１．５％Ｓｎ−０．０１％Ｐ合金で５μｍ〜１
３μｍ、Ｃｕ−１５％Ｚｎ−１．３％Ｓｎ−０．０１％
Ｐ合金では６μｍ〜１３μｍ、Ｃｕ−１５％Ｚｎ−１．
３％Ｓｎ−０．２％Ｎｉ−０．０２％Ｐ合金では１０μ
ｍ〜１３μｍ、Ｃｕ−２０％Ｚｎ−２．０％Ｓｎ−０．
３％Ｎｉ−０．００５％Ｐ合金では１３μｍ〜１５μｍ
であった。また従来合金ではＣｕ−１０％Ｚｎで９μｍ
〜２０μｍ、Ｃｕ−０．１５％Ｓｎ−０．００５％Ｐ合
金で２５μｍ〜３０μｍ、Ｃｕ−３０％Ｚｎ合金で１５
μｍ〜６０μｍであった。なお、従来合金の場合、２０
μｍ〜５０μｍの結晶粒度のものを使用することが一般
的である。図２の結果から本発明合金は強度に優れてい
ること、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，結晶粒度の強度に対する寄
与が大きいことがわかる。
大となる。数値としては図中の直線の範囲でＣｕ−１１
％Ｚｎ−１．５％Ｓｎ−０．０１％Ｐ合金で５μｍ〜１
３μｍ、Ｃｕ−１５％Ｚｎ−１．３％Ｓｎ−０．０１％
Ｐ合金では６μｍ〜１３μｍ、Ｃｕ−１５％Ｚｎ−１．
３％Ｓｎ−０．２％Ｎｉ−０．０２％Ｐ合金では１０μ
ｍ〜１３μｍ、Ｃｕ−２０％Ｚｎ−２．０％Ｓｎ−０．
３％Ｎｉ−０．００５％Ｐ合金では１３μｍ〜１５μｍ
であった。また従来合金ではＣｕ−１０％Ｚｎで９μｍ
〜２０μｍ、Ｃｕ−０．１５％Ｓｎ−０．００５％Ｐ合
金で２５μｍ〜３０μｍ、Ｃｕ−３０％Ｚｎ合金で１５
μｍ〜６０μｍであった。なお、従来合金の場合、２０
μｍ〜５０μｍの結晶粒度のものを使用することが一般
的である。図２の結果から本発明合金は強度に優れてい
ること、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，結晶粒度の強度に対する寄
与が大きいことがわかる。
【００１６】
【実施例２】Ｃｕ−１５％Ｚｎ−０．２％Ｎｉ−０．０
１％Ｐ合金をベースとしてこれに１．０〜２．６％のＳ
ｎを添加した４種の合金及びＮｉを０．５％、Ｐを０．
０２％に変更しＳｎを１．５％添加した合金につき、実
施例１と同様の直線を得た。得られた直線からエリクセ
ン値１２．４での０．２％耐力を読み取り、図３を得
た。Ｓｎの強度に対する寄与が明らかである。
１％Ｐ合金をベースとしてこれに１．０〜２．６％のＳ
ｎを添加した４種の合金及びＮｉを０．５％、Ｐを０．
０２％に変更しＳｎを１．５％添加した合金につき、実
施例１と同様の直線を得た。得られた直線からエリクセ
ン値１２．４での０．２％耐力を読み取り、図３を得
た。Ｓｎの強度に対する寄与が明らかである。
【００１７】
【実施例３】Ｃｕ−１０％Ｚｎ−１．６％Ｓｎ合金をベ
ースとして、これに０〜０．０５２％のＰを添加した４
種の合金につき、実施例１と同様の直線を得た。得られ
た直線から耐力２００ＭＰａでのエリクセン値を読み取
り、図４を得た。Ｐの加工性向上に対する寄与が明らか
である。
ースとして、これに０〜０．０５２％のＰを添加した４
種の合金につき、実施例１と同様の直線を得た。得られ
た直線から耐力２００ＭＰａでのエリクセン値を読み取
り、図４を得た。Ｐの加工性向上に対する寄与が明らか
である。
【００１８】
【実施例４】本発明合金として、Ｃｕ−１０％Ｚｎ−
１．５％Ｓｎ−０．２％Ｎｉ−０．０１％Ｐ、Ｃｕ−１
１％Ｚｎ−１．５％Ｓｎ−０．０１％Ｐの２種の合金と
従来合金として、Ｃｕ−０．２％Ｓｎ−０．０１％Ｐ、
Ｃｕ−１０％Ｚｎ合金の２種につき、各々最終冷間加工
率を７０％とった後、３５０℃で焼鈍し、時間による硬
度軟化曲線を求めた。その結果を図５に示す。焼鈍時間
０の時の硬度の９０％に軟化する時間の長短でみると、
Ｃｕ−１０％Ｚｎ合金に対し、他の合金が優れているこ
とがわかる。
１．５％Ｓｎ−０．２％Ｎｉ−０．０１％Ｐ、Ｃｕ−１
１％Ｚｎ−１．５％Ｓｎ−０．０１％Ｐの２種の合金と
従来合金として、Ｃｕ−０．２％Ｓｎ−０．０１％Ｐ、
Ｃｕ−１０％Ｚｎ合金の２種につき、各々最終冷間加工
率を７０％とった後、３５０℃で焼鈍し、時間による硬
度軟化曲線を求めた。その結果を図５に示す。焼鈍時間
０の時の硬度の９０％に軟化する時間の長短でみると、
Ｃｕ−１０％Ｚｎ合金に対し、他の合金が優れているこ
とがわかる。
【００１９】
【実施例５】Ｃｕ−１０％Ｚｎ−１．５％Ｓｎ−０．０
１％Ｐ合金をベースとして、これに０、０．００４％、
０．００７％、０．０１３％、０．０２４％のＦｅを添
加した５種の合金につき実施例１と同様にして試料を作
製した。これらにつき耐力、エリクセン値、結晶粒径を
測定したが、結晶粒径は４〜７μｍ、エリクセン値は１
２．０〜１２．４の範囲に入った。耐力の測定結果から
最終焼鈍温度とＦｅ分との関係図として図６を得た。図
６よりＦｅは少量添加でも顕著な耐熱性の向上をもたら
すことが明らかである。
１％Ｐ合金をベースとして、これに０、０．００４％、
０．００７％、０．０１３％、０．０２４％のＦｅを添
加した５種の合金につき実施例１と同様にして試料を作
製した。これらにつき耐力、エリクセン値、結晶粒径を
測定したが、結晶粒径は４〜７μｍ、エリクセン値は１
２．０〜１２．４の範囲に入った。耐力の測定結果から
最終焼鈍温度とＦｅ分との関係図として図６を得た。図
６よりＦｅは少量添加でも顕著な耐熱性の向上をもたら
すことが明らかである。
【００２０】
【実施例６】表１に示す合金について、１：１アンモニ
ア水雰囲気中で引張荷重１９６Ｎ／ｍｍ2を付加した上
で応力腐食割れ時間を求めた。その結果を表１にあわせ
て示す。直接かしめ方式では残留応力が１５０〜２００
Ｎ／ｍｍ2生ずるし、発生応力も最大２００Ｎ／ｍｍ2と
なる。従って、この条件下で間接かしめ方式での黄銅の
アンモニア環境下での寿命約３時間以上という基準を確
保したい。この意味で従来合金Ｃｕ−１５％Ｚｎは不適
格である。また応力腐食割れに対してＺｎ濃度の影響が
支配的であり、Ｓｎの添加によって改良できることが明
らかである。
ア水雰囲気中で引張荷重１９６Ｎ／ｍｍ2を付加した上
で応力腐食割れ時間を求めた。その結果を表１にあわせ
て示す。直接かしめ方式では残留応力が１５０〜２００
Ｎ／ｍｍ2生ずるし、発生応力も最大２００Ｎ／ｍｍ2と
なる。従って、この条件下で間接かしめ方式での黄銅の
アンモニア環境下での寿命約３時間以上という基準を確
保したい。この意味で従来合金Ｃｕ−１５％Ｚｎは不適
格である。また応力腐食割れに対してＺｎ濃度の影響が
支配的であり、Ｓｎの添加によって改良できることが明
らかである。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【実施例７】１００℃に保った市販のロングライフクー
ラント中で１９６Ｎ／ｍｍ2の引張応力を、Ｃｕ−１０
％Ｚｎ−１．５％Ｓｎ−０．２％Ｎｉ−０．０１％Ｐ合
金板、Ｃｕ−１０％Ｚｎ−１．５％Ｓｎ−０．０１３％
Ｆｅ−０．０１％Ｐ合金板及びＣｕ−１１％Ｚｎ−１．
５％Ｓｎ−０．０１％Ｐ合金板に付加する応力腐食割れ
試験を実施したが、２３００時間後も破断しなかった。
しかし同様な実験をＣｕ−２０％Ｚｎ合金について実施
すると４００時間で破断した。
ラント中で１９６Ｎ／ｍｍ2の引張応力を、Ｃｕ−１０
％Ｚｎ−１．５％Ｓｎ−０．２％Ｎｉ−０．０１％Ｐ合
金板、Ｃｕ−１０％Ｚｎ−１．５％Ｓｎ−０．０１３％
Ｆｅ−０．０１％Ｐ合金板及びＣｕ−１１％Ｚｎ−１．
５％Ｓｎ−０．０１％Ｐ合金板に付加する応力腐食割れ
試験を実施したが、２３００時間後も破断しなかった。
しかし同様な実験をＣｕ−２０％Ｚｎ合金について実施
すると４００時間で破断した。
【００２３】
【実施例８】表２に示す合金にてヘッダープレートを作
成し、直接かしめ方式で熱交換器を組立て、耐応力腐食
割れ性を試験した。外部環境に対する耐応力腐食割れ性
については、１％のアンモニア雰囲気中での漏れの発生
するまでの時間を測定することにより行った。また、内
部環境に対する耐応力腐食割れ性については、３０％に
希釈したロングライフクーラントを８０℃で０．１２Ｍ
Ｐａの内圧で封入し、９０日保持した後、漏れの有無と
解体後の割れの有無で評価した。得られた結果を表３に
示す。
成し、直接かしめ方式で熱交換器を組立て、耐応力腐食
割れ性を試験した。外部環境に対する耐応力腐食割れ性
については、１％のアンモニア雰囲気中での漏れの発生
するまでの時間を測定することにより行った。また、内
部環境に対する耐応力腐食割れ性については、３０％に
希釈したロングライフクーラントを８０℃で０．１２Ｍ
Ｐａの内圧で封入し、９０日保持した後、漏れの有無と
解体後の割れの有無で評価した。得られた結果を表３に
示す。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【実施例９】Ｃｕ−１１％Ｚｎ−１．５％Ｓｎ−０．０
１％ＰとＣｕ−１０％Ｚｎ−１．６％Ｓｎ−０．０１２
％Ｆｅ−０．０１％Ｐの２種の本発明合金と、Ｃｕ−
０．１５％Ｓｎ−０．００５％Ｐの従来合金の各々０．
６ｍｍの板厚の板からヘッダープレートを作成し、直接
かしめ方式で熱交換器を組立て、静水圧破壊試験を行っ
た。本発明合金を用いた場合は、０．５９Ｐａの静水圧
に耐えたが、従来合金を用いた場合は、同様の静水圧に
耐えられなかった。なお、従来合金は０．８ｍｍ厚のも
のを用いることが通常である。
１％ＰとＣｕ−１０％Ｚｎ−１．６％Ｓｎ−０．０１２
％Ｆｅ−０．０１％Ｐの２種の本発明合金と、Ｃｕ−
０．１５％Ｓｎ−０．００５％Ｐの従来合金の各々０．
６ｍｍの板厚の板からヘッダープレートを作成し、直接
かしめ方式で熱交換器を組立て、静水圧破壊試験を行っ
た。本発明合金を用いた場合は、０．５９Ｐａの静水圧
に耐えたが、従来合金を用いた場合は、同様の静水圧に
耐えられなかった。なお、従来合金は０．８ｍｍ厚のも
のを用いることが通常である。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明は直接かしめ構造
の熱交換器におけるヘッダープレートとして特定の組成
の合金をヘッダープレートに用いるため、これにより得
られる熱交換器は耐応力腐食割れ性に優れ、同時にヘッ
ダープレート材の板厚を薄肉化することにより、軽量化
が可能であり、しかも安価であるという顕著な効果を有
する。
の熱交換器におけるヘッダープレートとして特定の組成
の合金をヘッダープレートに用いるため、これにより得
られる熱交換器は耐応力腐食割れ性に優れ、同時にヘッ
ダープレート材の板厚を薄肉化することにより、軽量化
が可能であり、しかも安価であるという顕著な効果を有
する。
【図１】従来の間接かしめ方式によるタンクとヘッダー
プレート部の部分斜視説明図である。
プレート部の部分斜視説明図である。
【図２】実施例１におけるエリクセン値と耐力との関係
図である。
図である。
【図３】実施例２におけるＳｎ含有量と耐力との関係図
である。
である。
【図４】実施例３におけるＰ含有量とエリクセン値との
関係図である。
関係図である。
【図５】実施例４における焼鈍時間と硬度との関係図で
ある。
ある。
【図６】実施例５における焼鈍温度と耐力との関係図で
ある。
ある。
１ チューブ ２ フィン ３ コア ４ ヘッダープレート ５ プラスチック製タンク ６ ヘッダープレートの爪部 ７ プラスチックタンクの爪部 ８ かしめプレート ９ 弾性シール材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 周一 埼玉県大宮市プラザ99−２ (72)発明者 高田 勝彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装 株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 ヘッダープレートの周辺部を折り曲げて
タンクとともにかしめるか、もしくはタンクに設けた爪
部をヘッダープレートの係止部に圧入することによりタ
ンクとヘッダープレートとを結合してなる熱交換器にお
いて、前記ヘッダープレートがＺｎ：１０〜２０ｗｔ
％、Ｓｎ：１．０超〜３ｗｔ％、Ｐ：０．００５〜０．
０３ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと不可避不純物とからな
り、結晶粒度が１５μｍ以下のものであることを特徴と
する熱交換器用ヘッダープレート用銅合金。 - 【請求項２】 ヘッダープレートの周辺部を折り曲げて
タンクとともにかしめるか、もしくはタンクに設けた爪
部をヘッダープレートの係止部に圧入することによりタ
ンクとヘッダープレートとを結合してなる熱交換器にお
いて、前記ヘッダープレートがＺｎ：１０〜２０ｗｔ
％、Ｓｎ：１．０超〜３ｗｔ％、Ｐ：０．００５〜０．
１０ｗｔ％、Ｎｉ又はＦｅのうち１種又は２種：０．０
１〜１．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと不可避不純物とか
らなり、結晶粒度が１５μｍ以下のものであることを特
徴とする熱交換器用ヘッダープレート用銅合金。 - 【請求項３】 ヘッダープレートの周辺部を折り曲げて
タンクとともにかしめるか、もしくはタンクに設けた爪
部をヘッダープレートの係止部に圧入することによりタ
ンクとヘッダープレートとを結合してなる熱交換器にお
いて、前記ヘッダープレートとしてＺｎ：１０〜２０ｗ
ｔ％、Ｓｎ：１．０超〜３％、Ｐ：０．００５〜０．０
３ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと不可避不純物とからなり、
結晶粒度が１５μｍ以下のものを用いることを特徴とす
る熱交換器。 - 【請求項４】 ヘッダープレートの周辺部を折り曲げて
タンクとともにかしめるか、もしくはタンクに設けた爪
部をヘッダープレートの係止部に圧入することによりタ
ンクとヘッダープレートとを結合してなる熱交換器にお
いて、前記ヘッダープレートとしてＺｎ：１０〜２０ｗ
ｔ％、Ｓｎ：１．０超〜３ｗｔ％、Ｐ：０．００５〜
０．１０ｗｔ％、Ｎｉ又はＦｅのうち１種又は２種：
０．０１〜１．０ｗｔ％を含み、残部Ｃｕと不可避不純
物とからなり、結晶粒度が１５μｍ以下のものを用いる
ことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5024996A JPH0618188A (ja) | 1992-01-27 | 1993-01-21 | ヘッダープレート用銅合金及びそれを用いた熱交換器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3558292 | 1992-01-27 | ||
| JP4-35582 | 1992-01-27 | ||
| JP5024996A JPH0618188A (ja) | 1992-01-27 | 1993-01-21 | ヘッダープレート用銅合金及びそれを用いた熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0618188A true JPH0618188A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=26362603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5024996A Pending JPH0618188A (ja) | 1992-01-27 | 1993-01-21 | ヘッダープレート用銅合金及びそれを用いた熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618188A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751850A (en) * | 1993-06-30 | 1998-05-12 | International Business Machines Corporation | Method for image segmentation and classification of image elements for documents processing |
| JP2001239803A (ja) * | 1999-12-20 | 2001-09-04 | Nsk Ltd | 車輪支持用転がり軸受ユニット |
| US11073345B2 (en) | 2018-10-31 | 2021-07-27 | Hanon Systems | Heat exchanger header with stiffening element |
-
1993
- 1993-01-21 JP JP5024996A patent/JPH0618188A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751850A (en) * | 1993-06-30 | 1998-05-12 | International Business Machines Corporation | Method for image segmentation and classification of image elements for documents processing |
| JP2001239803A (ja) * | 1999-12-20 | 2001-09-04 | Nsk Ltd | 車輪支持用転がり軸受ユニット |
| JP4581233B2 (ja) * | 1999-12-20 | 2010-11-17 | 日本精工株式会社 | 車輪支持用転がり軸受ユニット |
| US11073345B2 (en) | 2018-10-31 | 2021-07-27 | Hanon Systems | Heat exchanger header with stiffening element |
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