JP2005060790A - 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材 - Google Patents

Abstract

【目的】 Ｚｎ被覆層を形成したアルミニウム管体を使用し、クロメート処理行わない自動車用熱交換器用のアルミニウム合金ブレージングフィン材であって、成形性に優れ、苛酷な腐食環境下においてアルミニウム管体の孔食発生を抑制するとともに、ろう付け部の耐食性に優れ、フィンがアルミニウム管体から離脱するのを防止できる熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材を提供する。
【構成】 芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドしてなり、前記芯材は、Ｍｎ：０．８〜２．５％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｆｅ：０．０６〜０．３％、Ｚｎ：０．８〜４．０％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成され、前記ろう材は、Ｓｉ：６〜１３％、Ｃｕ：０．０６〜０．４％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成され、ろう材が芯材の両面にそれぞれ全体厚さの３〜２０％の厚さでクラッドされていることを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材、詳しくは、ラジエータ、ヒータコア、オイルクーラ、インタークーラ、カーエアコンのコンデンサ、エバポレータ等のように、フィンと作動流体通路を構成するアルミニウム管体（アルミニウム合金管体を含む）をろう付け接合することにより形成されるアルミニウム合金製熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材、特にフィレットの耐食性に優れたアルミニウム合金ブレージングフィン材に関する。

アルミニウム合金製熱交換器は、ラジエータ、ヒータコア、オイルクーラ、インタークーラ、カーエアコンのエバポレータやコンデンサ等の自動車用熱交換器として広く使用されている。これらのアルミニウム合金製熱交換器は、純アルミニウム系、Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系合金等からなる押出偏平管等のアルミニウム管体（作動流体通路材）の表面に、ＪＩＳ Ａ３００３、ＪＩＳＡ３２０３等のＡｌ−Ｍｎ系合金の芯材にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドしたブレージングシートを波状に成形したフィンを、塩化物系フラックスを使用するフラックスろう付け、フッ化物系フラックスを用いる不活性ガス雰囲気ろう付け、あるいは真空ろう付けにより組付けることにより組み立てられている。

自動車用アルミニウム合金製熱交換器は、苛酷な環境で使用された場合、アルミニウム管体にアルミニウム材に特有の孔食が生じ、孔食が管体の内部まで達して熱交換機能が損失するという問題がある。この問題を解決するために、アルミニウム管体の表面にアルミニウム管体より電気化学的に卑なＺｎ（Ｚｎ合金を含む）被覆層を形成してアルミニウム管体内部より管体表面の電位を卑にした材料が使用され、その上にフィンをろう付け接合する手法が採用されている。

通常、Ｚｎ被覆層は、押出成形されたアルミニウム偏平管等のアルミニウム管体の表面にＺｎまたはＺｎ合金を溶射することにより形成されるが（特許文献１参照）、Ｚｎを溶射被覆したアルミニウム管体にブレージングからなるフィン材をろう付け接合して自動車用熱交換器を作製した場合、アルミニウム管体とフィンとのフィレット部が腐食し、フィンの腐食が軽度であるにもかかわらず、アルミニウム管体とフィンとが分離して熱交換器の伝熱性能が低下するという問題が生じることがある。

一方、近年、自動車のスパイクタイヤにより発生した粉塵により、健康上害をおよぼすことが懸念されるため、スパイクタイヤに代わってスタッドレスタイヤが使用されているが、スタッドレスタイヤは凍結路面における制動性能に劣るため、冬季の積雪時および路面凍結時において、自動車のスリップ事故防止のために、路面に塩化カルシウムや塩化ナトリウムなどの融雪剤を大量に路面に散布することが行われている。これらの融雪剤は走行中の自動車の熱交換器に付着して熱交換器の腐食を促進させるため、アルミニウム管体とフィンとが早期に分離して、苛酷な場合にはフィンが脱落するという問題も生じる。

また、熱交換器は、ろう付け後に塗装されるが、塗膜の密着性を高め耐食性を向上させるために、熱交換器を構成するアルミニウム部材の表面にクロム酸クロメートやリン酸クロメート処理が施されていたが、環境問題からクロメート処理が廃止されるようになってきたため、フィレットの腐食の進行が早くなり、フィンがアルミニウム管体からますます分離し易くなっている。
特開平２−１３８４５５号公報

発明者らは、この問題を解決するために、種々検討を行った結果、Ｚｎを溶射被覆したアルミニウム管体にフィン材をろう付け接合する際、アルミニウム管体とフィンとのフィレット部にＺｎが拡散して、フィレット部がアルミニウム管体およびフィンより電気化学的に卑となり、そのためフィレット部が優先腐食することがわかった。さらに試験検討を加えた結果、フィレット部へのＺｎの拡散は、とくに被覆層のＺｎ付着量が多い場合に顕著となること、溶射被覆されるＺｎの量を少なくすると、ある程度の耐食性の改善は得られるが、Ｚｎの付着量を少なくしただけでは必ずしも優れた耐食性を得ることができないこと、アルミニウム管体、フィン材およびアルミニウム管体に被覆されるＺｎ層の組成と、これらの組合わせが熱交換器の耐食性に影響することを見出した。

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その目的は、とくに、Ｚｎ被覆層を形成したアルミニウム管体を使用し、クロメート処理を行わない自動車用熱交換器用のアルミニウム合金ブレージングフィン材であって、成形性に優れ、苛酷な腐食環境下においてアルミニウム管体の孔食発生を抑制するとともに、ろう付け部の耐食性に優れ、フィンがアルミニウム管体から離脱するのを防止できる熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の請求項１による熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材は、芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドしてなり、作動流体通路を構成するＺｎ被覆アルミニウム管体にろう付けにより組付けられるアルミニウム合金ブレージングフィン材であって、前記芯材は、Ｍｎ：０．８〜２．５％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｆｅ：０．０６〜０．３％、Ｚｎ：０．８〜４．０％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成され、前記ろう材は、Ｓｉ：６〜１３％、Ｃｕ：０．０６〜０．４％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成され、ろう材が芯材の両面にそれぞれ全体厚さの３〜２０％の厚さでクラッドされていることを特徴とする。

請求項２による熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材は、請求項１において、前記芯材が、さらにＺｒ：０．０５〜０．３％、Ｃｒ：０．０５〜０．３％、Ｔｉ：０．０５〜０．３％のうちの１種または２種以上を含有することを特徴とする。

請求項３による熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材は、請求項１または２において、引張強さが１８０〜２５０ＭＰａ、引張強さと耐力の差が２０ＭＰａ以下であることを特徴とする。

請求項４による熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記Ｚｎ被覆アルミニウム管体のＺｎ付着量をＡ（ｇ／ｍ² ）、前記フィン材の芯材中のＺｎ量をＢ％、ろう材中のＣｕ量をＣ％としたとき、−１００≦−１０×Ａ＋２３×Ｂ−１０６×Ｃ≦２０の関係を満足し、前記アルミニウム管体の内周部の自然電位とフィンの自然電位との差が８０ｍＶ以上であることを特徴とする。

本発明によれば、成形性に優れ、フィレットの優先腐食を防止することを可能とする、とくに厚さが１００μm （０．１０ｍｍ）以下の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材が提供される。当該アルミニウム合金ブレージングフィン材を使用することにより、熱交換器が腐食環境下に置かれても、フィンがアルミニウム管体から分離する問題が解消され、またフィンの犠牲陽極効果やアルミニウム管体表面の防食効果も十分に発揮されるため、熱交換器の長寿命化が達成できる。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材における（１）合金成分、（２）ろう材のクラッド率、（３）機械的性質、（４）電位差について説明する。

（１）合金成分
以下、本発明における合金成分の意義およびその限定理由について説明する。
（芯材）
芯材中のＭｎは、芯材の強度を向上させ、耐高温座屈性を改善するよう機能する。Ｍｎの好ましい含有範囲は、０．８〜２．５％であり、０．８％未満ではその効果が小さく、２．５％を越えて含有すると、鋳造時に粗大な晶出物が生成して圧延加工性が害され、板材の製造が困難となる。Ｍｎのさらに好ましい含有量は１．０〜１．７％である。

芯材中のＦｅは、Ｍｎと共存して、ろう付け前及びろう付け後のフィン材の強度を向上させる。Ｆｅの好ましい含有量は０．０６〜０．３％の範囲であり、０．０６％未満ではその効果が小さく、０．３％を越えると、結晶粒が細かくなって、溶融ろうが芯材中に浸食し易くなり、耐高温座屈性が低下し、自己腐食性が増大する。Ｆｅのさらに好ましい含有量は０．０６〜０．２５％の範囲である。

芯材中のＳｉは、Ｍｎと結合して微細なＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物を生成し、フィン材の強度を向上させるとともに、Ｍｎの固溶量を減少させて熱伝導度（電気伝導度）を向上させる。また、ろう材のＳｉが芯材に拡散することを抑制するため十分なフィレットを形成することができる。Ｓｉの好ましい含有範囲は０．１〜１．０％であり、０．１％未満ではその効果が十分ではなく、１．０％を越えると、粒界に多く存在して、粒界近傍にＳｉ濃度の低い領域を形成させるため粒界腐食が生じ易くなる。Ｓｉのさらに好ましい含有量は０．３〜０．７％の範囲である。

芯材中のＺｎは、芯材の電位を卑にして犠牲陽極効果を高める。Ｚｎの好ましい含有範囲は０．８〜４．０％であり、０．８％未満ではその効果が小さく、４．０％を越えて含有すると、芯材自体の自己耐食性が悪くなり、粒界腐食感受性も増加する。Ｚｎのさらに好ましい含有量は１．５〜３．０％の範囲である。

芯材中のＺｒ、Ｃｒ及びＴｉは、ろう付け前及びろう付け後のフィン材の強度を向上させるとともに、高温座屈性を改良する。Ｚｒ、ＣｒおよびＴｉの好ましい含有範囲は、共に０．０５〜０．３％であり、０．０５％未満ではその効果が小さく、０．３％を越えて含有すると、鋳造時に粗大な晶出物が生成して圧延加工性を害し、板材の製造が困難となる。

芯材中には、それぞれ０．３％以下のＩｎ、Ｓｎ、Ｇａが添加されてもよく、これらの元素はいずれもフィン材の熱伝導度をほとんど低下させることなく電位を卑にし、犠牲陽極効果を与える。また、０．１％以下のＰｂ、Ｌｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｎａが含有されていても本発明の効果が害されることはない。強度向上のために、それぞれ０．３％以下のＶ、Ｍｏ、Ｎｉ、酸化防止のために、０．１％以下のＢｅを添加することもできる。

（ろう材）
ろう材中のＳｉは、ろう材の融点を下げ、溶融ろうの流動性を高めるよう機能する。Ｓｉの好ましい含有範囲は６〜１３％であり、６％未満ではその効果が小さく、１３％を越えると融点が急激に高くなり、製造時の加工性も低下する。Ｓｉのさらに好ましい含有量は７〜１２％の範囲である。

ろう材中のＣｕは、ろう付け後のフィレットの電位を貴にするよう機能する。Ｃｕの好ましい含有範囲は０．０６〜０．４％であり、０．０６％未満ではその効果が小さく、０．４％を越えると、フィン自体の電位も貴となり、そのため犠牲陽極効果が低下する。また、自己耐食性が低下して粒界腐食が生じ易くなる。Ｃｕのさらに好ましい含有量は０．１〜０．３％である。

ろう材中には、それぞれ０．３％以下のＣｒ、Ｍｎ、それぞれ０．１％以下のＰｂ、Ｌｉ、Ｃａが含まれていても、本発明の効果が損なわれることはない。鋳造組織の微細化のために、０．３％以下のＴｉ、０．０１％以下のＢ、ろう材中のＳｉ粒子の微細化のために、それぞれ０．１％以下のＳｒ、Ｎａ、電位を低くして犠牲陽極効果を与えるために、それぞれ０．１％以下のＩｎ、Ｓｎ、Ｇａ、表面酸化皮膜の成長を抑制するために、０．１％以下のＢｅ、ろう材の流動性を向上させるために、０．４％以下のＢｉを添加することもできる。

ろう材中のＦｅは、多量に含まれると自己腐食が生じ易くなるため、０．８％以下に制限することが望ましい。また、ろう材中のＭｇは、フッ化物系のフラックスを使用する不活性雰囲気ろう付けを適用する場合には、フッ化物系のフラックスと反応してろう付け性を阻害するため、０．５％以下に制限するのが好ましい。

（ろう材のクラッド率）
フィン材におけるろう材のクラッド率は、厚さ１００μm （０．１０ｍｍ）以下のフィン材においては、片面で平均３〜２０％とするのが好ましい。片面のクラッド率が３％未満では、芯材にクラッドされるろう材の厚さが小さ過ぎて均一なクラッド率が得難く、ろう材をクラッドされたフィン材の製造が困難となる。２０％を越えると、ろうの溶融量が多くなり過ぎ、芯材が溶解、浸食され易くなるとともに、板厚が薄くなるため強度が低下する。さらに好ましいクラッド率は５〜１５％である。

（機械的性質）
本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材は、成形前のフィン材（素材）の引張強さが１８０〜２５０ＭＰａの範囲内にあり、（引張強さ−耐力）の値が２０ＭＰａ以下であることが重要である。成形前のフィン材の引張強さおよび（引張強さ−耐力）の値を上記の範囲とすることにより、成形性に優れ、コルゲート成形時のフィン山高さのバラツキをなくすことができる。

素材の引張強さが１８０ＭＰａ未満では、コルゲート成形時の加工応力によって異常変形し易く、フィン山高さのバラツキが大きくなり、素材の引張強さが２５０ＭＰａを越えると、コルゲート成形時のスプリングバックが大きくなって、フィン山高さのバラツキが大きくなり、いずれの場合も、ろう付け時にフィンとアルミニウム管体との間に接合不良が生じ易くなる。なお、素材の引張強さを１８０〜２５０ＭＰａの範囲内とし、（引張強さ−耐力）の値が２０ＭＰａ以下とするには、フィン材製造時の均質化処理温度、焼鈍処理温度、冷間圧延の加工度を調整する等の手法を用いることができる。

また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材においては、素材のマトリックスを繊維組織とするのが好ましく、繊維組織とすることによりフィン材の成形加工性が均一となり、コルゲート成形時のフィン山高さのバラツキをさらに低減することができる。素材のマトリックスが再結晶組織の場合には、フィン材の成形加工性が不均一となることがあり、フィン山高さのバラツキが大きくなり易く、ろう付け時にフィンとアルミニウム管体との間の接合不良が生じ易くなる。素材のマトリックスを繊維組織とするには、フィン材製造時の焼鈍処理温度を合金の再結晶温度より低い温度に調整する手法を用いるのが好ましい。

（電位差）
表面にＺｎ被覆層を有する押出偏平多孔管等のアルミニウム管体とブレージングフィンを組合わせてろう付け加熱した場合、Ｚｎが溶融してアルミニウム管体中に拡散し、その結果、アルミニウム管体の電位は表面に近いほど卑となり、深さ方向に深くなるにつれて徐々に貴となる。このため、腐食は管体の表層部において優先的に進行するので、貫通腐食が生じ難くなり、熱交換器の寿命が向上する。Ｚｎの融点はろう材の融点よりも低温であるから、まず管体とフィンとの接合部にＺｎがフィレットを形成し、ついでろうが溶融してＺｎに混合するようになる。このため、フィレット中のＺｎ濃度は、管体表面やフィンのＺｎ濃度より高濃度となり、フィレットの電位は管体表面やフィンの電位よりきわめて卑となる。

熱交換器が腐食環境に置かれた場合、腐食は、最も卑な電位の部分において最も早く進行するから、管体表面やフィンよりもフィレットが先に腐食することとなり、フィレットとフィンの電位差およびフィレットと管体表面の電位差が大きいほどフィレットの腐食が促進されるため、フィンと管体が分離するという現象が生じることとなる。

従って、管体からのフィンの離脱を防止するためには、フィレットの電位を管体表面やフィンの電位に出来るだけ近づければよいが、低コストの溶射によりＺｎ被覆層を形成する場合には、Ｚｎ被覆量が少ないと均一な被覆層の形成が困難で、ある程度以上のＺｎ被覆量が必要となるため、フィレット中のＺｎ量が多くなりフィレットの電位は管体表面やフィンの電位より卑となってしまう。また、フィンの電位をより卑にすると、フィンの自己腐食量が増大してフィンの消耗が著しくなるという問題がある。

この問題を解消し、フィレットの電位を管体表面やフィンの電位に出来るだけ近づける手段について検討を行った結果、フィン材のろう材にＣｕを添加することにより、フィン材の自己腐食を増大することなく、管体表面に均一なＺｎ被覆層を形成した場合にも、フィレットの電位を貴にすることができることを見出した。更に試験検討を重ねた結果、フィレットの電位はアルミニウム管体表面のＺｎ被覆量とフィン材の組成に影響されることがわかり、Ｚｎ被覆アルミニウム管体のＺｎ付着量をＡ（ｇ／ｍ² ）、フィン材の芯材中のＺｎ量をＢ％、ろう材中のＣｕ量をＣ％としたとき、−１００≦−１０×Ａ＋２３×Ｂ−１０６×Ｃ≦２０の関係を満足し、アルミニウム管体の内周部（管体の表面を外周部としたとき管体の内周部、すなわち管体の厚さ方向の最下部）の自然電位とフィンの自然電位との差（管体の内周部の自然電位−フィンの自然電位）を８０ｍＶ以上とした場合に、フィンの離脱現象が格段に改善されることを究明した。

（−１０×Ａ＋２３×Ｂ−１０６×Ｃ）の値が−１００より小さい場合には、フィレットとフィンの電位差が大きくなり、フィレットが優先的に腐食して、早期にフィンの離脱が生じる。（−１０×Ａ＋２３×Ｂ−１０６×Ｃ）の値が２０を越える場合には、フィンの離脱現象が生じないが、フィンが優先的に腐食して熱交換性能がきわめて早期に低下する。また、アルミニウム管体の内周部の自然電位とフィンの自然電位との差が８０ｍＶ未満では、フィンの犠牲陽極効果が十分に発揮されず、アルミニウム管体の腐食深さが大きくなりやすく、短期間で貫通腐食が発生し、熱交換器としての機能が損失する。

本発明のブレージングフィン材は、ブレージングフィン材を構成するための所定の組成を有する芯材用アルミニウム合金およびろう材用アルミニウム合金を、例えば、半連続鋳造により造塊し、常法に従って均質化処理を行った後、ろう材については、さらに熱間圧延を行い、均質化処理後の芯材と熱間圧延後のろう材をクラッドして、熱間圧延、焼鈍、冷間圧延、あるいは熱間圧延後冷間圧延して、焼鈍、仕上げ冷間圧延を経て製造され、厚さ０．１０ｍｍ（１００μｍ）以下の板材とする。この板材を所定幅にスリッティングした後、コルゲート加工して、作動流体通路材（チューブ材）、例えば、ＪＩＳ３００３合金などのＡｌ−Ｍｎ系合金で構成した偏平管偏平管と交互に積層し、ろう付け接合することにより、熱交換器コアとする。

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。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、本発明はこれに限定されるものではない。
連続鋳造により、表１に示す組成を有する芯材用アルミニウム合金およびろう材用アルミニウム合金（組合せＮｏ．Ａ〜Ｔ）を造塊して、常法に従って均質化処理し、ろう材用アルミニウム合金鋳塊についてはさらに熱間圧延して、芯材用アルミニウム合金鋳塊の両面にクラッドした後、熱間圧延、ついで冷間圧延を行い、中間焼鈍を施した後、最終冷間圧延を経て、最終的に、表１に示すろう材クラッド率を有する厚さ０．０８ｍｍのクラッドフィン材（Ｈ１４調質材）を製造した。

得られたフィン材について、コルゲート成形加工を行い、表面に１０μｍの厚さでＺｎを溶射した純アルミニウム系の多孔偏平管（５０段）からなるチューブ材に組付けて、予め嵌合部を設けたヘッダタンクおよびサイドプレートと組合わせ、フッ化物系のフラックスを吹き付けた後、６００℃（到達温度）に加熱して不活性雰囲気ろう付けを行った。

芯材とろう材の組合わせＮｏ．Ａ〜Ｔの試験材について、Ｈ１４材の機械的性質、フィンのコルゲート加工性、ろう付け後のコアの状態、ろう付け接合後のフィン、フィンとチューブの接合フィレットおよびチューブ表面の自然電位、コアの腐食試験後におけるフィンとチューブのフィン接合残存率、接合部の溶融座屈の有無、耐粒界腐食性、フィン材と接合されたチューブ材の耐孔食性を、以下の方法により評価した。結果を表２、表３に示す。

Ｈ１４材の機械的性質：Ｈ１４材からＪＩＳ５号試験片を作製して引張試験を行い、０．２％耐力、引張強さおよび伸びを測定した。
フィンのコルゲート加工性：Ｈ１４材のコイルを２０ｍｍ幅に条切断し、フィン成形機を用いてコルゲート成形を行い、正常に成形できたものを○、肌あれ、微小割れなどの異常が生じたものを△として判定した。
ろう付け後のコアの状態：組付けたコアをろう付け加熱し、形成されたコアについてフィンが座屈しているかどうかを目視で判定し、座屈が生じていないものは○、座屈を生じたものは×とした。
ろう付け接合後のフィン、フィンとチューブの接合フィレットおよびチューブ表面の自然電位：ろう付け加熱後のコアを切断し、各測定部のみを露出させ、他の部位を樹脂でマスキングした試料を作製し、酢酸でｐＨを３に調整した５％ＮａＣｌ水溶液中に２４時間浸漬して、飽和カロメル電極（ＳＣＥ）に対する電位を測定した。

電位関係式の算出：偏平管表面のＺｎ付着量Ａ（ｇ／ｍｍ² ）、フィン芯材中のＺｎ濃度Ｂ％、フィンろう材中のＣｕ量Ｃ％から、（−１０×Ａ＋２３×Ｂ−１０６×Ｃ）を計算した。
接合部の溶融座屈の有無：接合部の代表部分を採取して、樹脂に埋め込み、接合部が溶融座屈しているかどうかを観察した。

耐粒界腐食性：フィンとチューブを接合してなるコアについて、ＳＷＡＡＴ腐食試験（ＡＳＴＭ Ｇ８５−８５）を４週間行った後、フィンの上下のチューブをつかんで引張試験を行って破断強度を測定し、その平均強度をフィン材の耐粒界腐食性判断の指標とした。
チューブ材の耐孔食性：上記の腐食試験でチューブに生じた最大孔食深さを測定して評価した。
フィンの接合残存率：上記の腐食試験後、フィンを機械的に切除し、フィンの接合率を下式により算出した。
フィン接合残存率（％）＝腐食試験後のフィン接合率／腐食試験前のフィン接合率

表２にみられるように、本発明に従う試験材Ｎｏ．１〜２３はいずれも、フィン成形が優れ、ろう付け後のコアの座屈も無く、腐食試験後のフィンの接合残存率も７０％以上と良好であり、チューブの最大孔食深さは０．１ｍｍ未満の優れた耐孔食性を示した。また、ＳＷＡＡＴ試験後の平均破断強度も４０ＭＰａ以上であり、良好な耐粒界腐食性を示した。

比較例１

連続鋳造により、表４に示す組成を有する芯材用アルミニウム合金およびろう材用アルミニウム合金（組合せＮｏ．ａ〜ｑ）を造塊して、常法に従って均質化処理し、ろう材用アルミニウム合金鋳塊についてはさらに熱間圧延して、芯材用アルミニウム合金鋳塊の両面にクラッドした後、熱間圧延、ついで冷間圧延を行い、中間焼鈍を施した後、最終冷間圧延を経て、最終的に、表４に示すろう材クラッド率を有する厚さ０．０８ｍｍのクラッドフィン材（Ｈ１４調質材）を製造した。

得られたフィン材について、実施例１と同様に、コルゲート成形加工を行い、表面にＺｎ処理を施した純アルミニウム系の多孔偏平管（５０段）からなるチューブ材に組付けて、予め嵌合部を設けたヘッダタンクおよびサイドプレートと組合わせ、フッ化物系のフラックスを吹き付けた後、６００℃（到達温度）に加熱して不活性雰囲気ろう付けを行った。

芯材とろう材の組合せＮｏ．ａ〜ｑの試験材について、実施例１と同じ方法で、Ｈ１４材の機械的性質、フィンのコルゲート加工性、ろう付け後のコアの状態、ろう付け接合後のフィン、フィンとチューブの接合フィレットおよびチューブ表面の自然電位、コアの腐食試験後におけるフィンとチューブのフィン接合残存率、接合部の溶融座屈の有無、耐粒界腐食性、フィン材と接合されたチューブ材の耐孔食性を評価した。結果を表５、表６に示す。

表５，６に示すように、試験材Ｎｏ．２４は芯材のＭｎ量が少ないため、フィンの引張強さが低くフィン成形性が劣る。試験材Ｎｏ．２５は芯材のＭｎ量が多いため、鋳造時の粗大な化合物が生じて圧延加工性が害され健全なフィン材の製造ができなかった。試験材Ｎｏ．２６は芯材のＳｉ量が少ないため、フィン材の引張強さが低くフィン成形性が劣る。試験材Ｎｏ．２７は芯材のＳｉ量が多いため、ろう付け接合部に局部溶融に起因する座屈が生じた。試験材Ｎｏ．２８は芯材のＦｅ量が少ないため、フィンの強度が低く、ろう付け時に座屈が生じた。試験材Ｎｏ．２９は芯材のＦｅ量が多いため、ろう付け後の芯材の結晶粒径が小さくなり、芯材の結晶粒界に溶融ろうが浸透してフィンに座屈が生じた。

試験材Ｎｏ．３０は芯材のＺｎ量がすくないため、犠牲陽極効果が十分でなく、チューブ材に深い孔食が生じた。試験材Ｎｏ．３１は芯材のＺｎ量が多く、電位関係式の値が適正範囲を越えるため、フィン自体の腐食が大きくなった。試験材Ｎｏ．３２、Ｎｏ．３３およびＮｏ．３４は、それぞれ芯材のＺｒ量、Ｃｒ量およびＴｉ量が多いため、鋳造時に粗大な化合物が生成して圧延加工性が害され、健全なフィン材の製造ができなかった。

試験材Ｎｏ．３５はろう材のＳｉ量が少ないため、流動するろうの量が不十分となって接合性が劣り、腐食試験ができなかった。試験材Ｎｏ．３６はろう材のＳｉ量が多いため、圧延加工で材料の切断が生じた。試験材Ｎｏ．３７はろう材のＣｕ量が少ないため、フィレットが優先的に腐食してフィン接合残存率が低下した。試験材Ｎｏ．３８はろう材のＣｕ量が多いため、フィンに粒界腐食が生じ、腐食試験後にフィンがぼろぼろになった。試験材Ｎｏ．３９はろう材のクラッド率が低いため、流動するろうの量が不十分となり接合性が劣り、腐食試験ができなかった。試験材Ｎｏ．４０はろう材のクラッド率が高いため、ろうの溶融量が多く芯材が浸食された結果、接合部で座屈が生じた。

本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材を使用し、ろう付けにより熱交換器を組立てた場合、熱交換器が腐食環境下に置かれてもフィンの離脱の問題を生じることがなく、フィンの犠牲陽極効果やチューブ表面の防食効果も十分に発揮されるため、熱交換器の長寿命化が達成される。

Claims (4)

1. 芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドしてなり、作動流体通路を構成するＺｎ被覆アルミニウム管体にろう付けにより組付けられるアルミニウム合金ブレージングフィン材であって、前記芯材は、Ｍｎ：０．８〜２．５％（質量％、以下同じ）、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｆｅ：０．０６〜０．３％、Ｚｎ：０．８〜４．０％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成され、前記ろう材は、Ｓｉ：６〜１３％、Ｃｕ：０．０６〜０．４％を含有し、残部Ａｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成され、ろう材が芯材の両面にそれぞれ全体厚さの３〜２０％の厚さでクラッドされていることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材。
2. 前記芯材が、さらにＺｒ：０．０５〜０．３％、Ｃｒ：０．０５〜０．３％、Ｔｉ：０．０５〜０．３％のうちの１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材。
3. 引張強さが１８０〜２５０ＭＰａ、引張強さと耐力の差が２０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材。
4. 前記Ｚｎ被覆アルミニウム管体のＺｎ付着量をＡ（ｇ／ｍ² ）、前記フィン材の芯材中のＺｎ量をＢ％、ろう材中のＣｕ量をＣ％としたとき、−１００≦−１０×Ａ＋２３×Ｂ−１０６×Ｃ≦２０の関係を満足し、前記アルミニウム管体の内周部の自然電位とフィンの自然電位との差が８０ｍＶ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングフィン材。