JPH0790449A - アルミニウム合金ブレージングシートフィン材及びアルミニウム合金製熱交換器の製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金ブレージングシートフィン材及びアルミニウム合金製熱交換器の製造方法Info
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- JPH0790449A JPH0790449A JP24056393A JP24056393A JPH0790449A JP H0790449 A JPH0790449 A JP H0790449A JP 24056393 A JP24056393 A JP 24056393A JP 24056393 A JP24056393 A JP 24056393A JP H0790449 A JPH0790449 A JP H0790449A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 座屈や熱効率の低下を起こさないブレージン
グシートフィン材及びアルミニウム合金製熱交換器の製
造方法を提供する。 【構成】 0.03wt% を超え1.2wt%以下のSi、0.05wt% を
超え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を超え2.0wt%以下のCuを
含有し、0.05wt% を超え5.0wt%以下のZn、0.002wt%を超
え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のSnのう
ち１種または２種以上を含有し、残部アルミニウムおよ
び不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を芯材と
し、両面に7.0wt%を超え12.0wt% 以下のSi、0.1wt%を超
え8.0wt%以下のCuを含有し、0.5wt%を超え6.0wt%以下の
Zn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.
3wt%以下のSnのうち１種または２種以上を含有し、残部
アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム
合金ろう材をクラッドしたブレージングシートフィン
材、及び前記ブレージングシートを用いて熱交換器を製
造するにあたって、ブレージング加熱温度を 570℃〜 5
85℃とする。
グシートフィン材及びアルミニウム合金製熱交換器の製
造方法を提供する。 【構成】 0.03wt% を超え1.2wt%以下のSi、0.05wt% を
超え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を超え2.0wt%以下のCuを
含有し、0.05wt% を超え5.0wt%以下のZn、0.002wt%を超
え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のSnのう
ち１種または２種以上を含有し、残部アルミニウムおよ
び不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を芯材と
し、両面に7.0wt%を超え12.0wt% 以下のSi、0.1wt%を超
え8.0wt%以下のCuを含有し、0.5wt%を超え6.0wt%以下の
Zn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.
3wt%以下のSnのうち１種または２種以上を含有し、残部
アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム
合金ろう材をクラッドしたブレージングシートフィン
材、及び前記ブレージングシートを用いて熱交換器を製
造するにあたって、ブレージング加熱温度を 570℃〜 5
85℃とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金フィ
ン材及びアルミニウム合金製熱交換器の製造方法に関す
るものであり、さらに詳しくは、熱効率に優れたアルミ
ニウム合金製熱交換器を、ろう付工法により製造する為
のブレージングシートフィン材及び前記フィン材を用い
てアルミニウム合金製熱交換器を製造する時のブレージ
ング方法を提供するものである。
ン材及びアルミニウム合金製熱交換器の製造方法に関す
るものであり、さらに詳しくは、熱効率に優れたアルミ
ニウム合金製熱交換器を、ろう付工法により製造する為
のブレージングシートフィン材及び前記フィン材を用い
てアルミニウム合金製熱交換器を製造する時のブレージ
ング方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】熱交換器には、サーペンタ
インタイプコンデンサや積層タイプエバポレータ等があ
る。図１はサーペンタインタイプコンデンサの一部断面
の斜視図である。このコンデンサは、熱間又は温間で押
出成形したチューブ１（多穴管）を蛇行状に折り曲げ、
このチューブ１間にコルゲートフィン２をろう付したも
のである。ここで３はコネクタを示す。チューブ１には
JIS-3003合金等が用いられる。コルゲートフィン２に
は、例えばJIS-3003合金の芯の両面にJIS-4045合金やJI
S-4343合金等のろうをクラッドしたブレージングシート
が用いられる。芯にはJIS-3003合金にZnを添加して犠牲
陽極効果を持たせた合金も用いられる。ろう付には、フ
ラックスブレージング法、非腐食性フラックスを用いた
ノコロックブレージング法等が用いられる。ブレージン
グは 600℃程度に加熱してなされる。
インタイプコンデンサや積層タイプエバポレータ等があ
る。図１はサーペンタインタイプコンデンサの一部断面
の斜視図である。このコンデンサは、熱間又は温間で押
出成形したチューブ１（多穴管）を蛇行状に折り曲げ、
このチューブ１間にコルゲートフィン２をろう付したも
のである。ここで３はコネクタを示す。チューブ１には
JIS-3003合金等が用いられる。コルゲートフィン２に
は、例えばJIS-3003合金の芯の両面にJIS-4045合金やJI
S-4343合金等のろうをクラッドしたブレージングシート
が用いられる。芯にはJIS-3003合金にZnを添加して犠牲
陽極効果を持たせた合金も用いられる。ろう付には、フ
ラックスブレージング法、非腐食性フラックスを用いた
ノコロックブレージング法等が用いられる。ブレージン
グは 600℃程度に加熱してなされる。
【０００３】近年、自動車軽量化の一環として熱交換器
構成部材の薄肉化が進展している。フィン材を薄肉化す
るには、芯の合金濃度を高めて高強度化する必要があ
る。しかしながら合金濃度を高めると融点が下がって 6
00℃程度に加熱するブレージング工程中にフィン材が溶
融してしまう恐れがあった。溶融しないまでも、フィン
材がブレージング工程中に座屈する頻度が増えた。フィ
ン材が座屈すると通風が悪くなって熱交換器の性能が悪
化した。又芯に多量に析出した金属間化合物がブレージ
ング工程中に固溶して芯の熱伝導性を劣化させた。芯に
ろうが拡散して合金の低融点化に拍車をかけた。前述の
フィンの溶融や座屈、又は熱伝導性の低下は、フィン材
が薄くなる程顕著に現れる為、ブレージングシートフィ
ン材は 140μｍ、ベアフィン材は80μｍ以下で通常製造
されている。
構成部材の薄肉化が進展している。フィン材を薄肉化す
るには、芯の合金濃度を高めて高強度化する必要があ
る。しかしながら合金濃度を高めると融点が下がって 6
00℃程度に加熱するブレージング工程中にフィン材が溶
融してしまう恐れがあった。溶融しないまでも、フィン
材がブレージング工程中に座屈する頻度が増えた。フィ
ン材が座屈すると通風が悪くなって熱交換器の性能が悪
化した。又芯に多量に析出した金属間化合物がブレージ
ング工程中に固溶して芯の熱伝導性を劣化させた。芯に
ろうが拡散して合金の低融点化に拍車をかけた。前述の
フィンの溶融や座屈、又は熱伝導性の低下は、フィン材
が薄くなる程顕著に現れる為、ブレージングシートフィ
ン材は 140μｍ、ベアフィン材は80μｍ以下で通常製造
されている。
【０００４】ところで、ブレージング時の加熱温度を低
下させる為の低温ろうには、融点が500℃前後のAl-20%Z
n合金やZn合金が知られているが、ろう付後にろうが腐
食し易い為、熱交換器には実用されていない。又 Al-Zn
系合金はZnが8%を超えると圧延加工性が悪化して、芯と
ろうを合わせ圧延するブレージングシートの製造は不可
能であった。特開平3-57588 には鋳物用の低融点ろうが
開示されているが、多量のCuや8%を超えるZnが含有され
ていて加工性に劣り、専ら置きろうとして用いられてい
る。このように低温ろう付用のブレージングシートの工
業的製造方法は確立されていなかった。
下させる為の低温ろうには、融点が500℃前後のAl-20%Z
n合金やZn合金が知られているが、ろう付後にろうが腐
食し易い為、熱交換器には実用されていない。又 Al-Zn
系合金はZnが8%を超えると圧延加工性が悪化して、芯と
ろうを合わせ圧延するブレージングシートの製造は不可
能であった。特開平3-57588 には鋳物用の低融点ろうが
開示されているが、多量のCuや8%を超えるZnが含有され
ていて加工性に劣り、専ら置きろうとして用いられてい
る。このように低温ろう付用のブレージングシートの工
業的製造方法は確立されていなかった。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】本発明はこれに鑑み、圧延
加工性が良好であり、又ブレージング工程中に溶融した
り座屈したりせず、又金属間化合物が固溶して熱伝導率
を下げたりしないブレージングシートフィン材及び前記
フィン材を用いたアルミニウム合金製熱交換器の製造方
法を開発したものである。即ち、請求項１の発明は、0.
03wt% を超え1.2wt%以下のSi、0.05wt% を超え2.0wt%以
下のFe、0.05wt% を超え2.0wt%以下のCuを含有し、0.05
wt% を超え5.0wt%以下のZn、0.002wt%を超え0.3wt%以下
のIn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のSnのうち１種または
２種以上を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不
純物とからなるアルミニウム合金を芯材とし、両面に7.
0wt%を超え12.0wt% 以下のSi、0.1wt%を超え8.0wt%以下
のCuを含有し、0.5wt%を超え6.0wt%以下のZn、0.002wt%
を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のSn
のうち１種または２種以上を含有し、残部アルミニウム
と不可避的不純物とからなるアルミニウム合金ろう材を
クラッドしたブレージングシートフィン材である。
加工性が良好であり、又ブレージング工程中に溶融した
り座屈したりせず、又金属間化合物が固溶して熱伝導率
を下げたりしないブレージングシートフィン材及び前記
フィン材を用いたアルミニウム合金製熱交換器の製造方
法を開発したものである。即ち、請求項１の発明は、0.
03wt% を超え1.2wt%以下のSi、0.05wt% を超え2.0wt%以
下のFe、0.05wt% を超え2.0wt%以下のCuを含有し、0.05
wt% を超え5.0wt%以下のZn、0.002wt%を超え0.3wt%以下
のIn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のSnのうち１種または
２種以上を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不
純物とからなるアルミニウム合金を芯材とし、両面に7.
0wt%を超え12.0wt% 以下のSi、0.1wt%を超え8.0wt%以下
のCuを含有し、0.5wt%を超え6.0wt%以下のZn、0.002wt%
を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のSn
のうち１種または２種以上を含有し、残部アルミニウム
と不可避的不純物とからなるアルミニウム合金ろう材を
クラッドしたブレージングシートフィン材である。
【０００６】又請求項２の発明は、0.03wt% を超え1.2w
t%以下のSi、0.05wt% を超え2.0wt%以下のFe、0.05wt%
を超え2.0wt%以下のCuを含有し、0.05wt% を超え5.0wt%
以下のZn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を
超え0.3wt%以下のSnのうち１種または２種以上を含有
し、さらに、0.03wt% を超え0.5wt%以下のMg、0.03wt%
を超え0.6wt%以下のMn、0.05wt% を超え2.0wt%以下のN
i、0.03wt% を超え0.3wt%以下のCr、0.03wt% を超え0.3
wt%以下のZr、0.03wt% を超え0.3wt%以下のTiのうち１
種または２種以上を含有し、残部アルミニウムおよび不
可避的不純物とからなるアルミニウム合金を芯材とし、
両面に7.0wt%を超え12.0wt% 以下のSi、0.1wt%を超え8.
0wt%以下のCuを含有し、0.5wt%を超え6.0wt%以下のZn、
0.002wt%を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.3wt%
以下のSnのうち１種または２種以上を含有し、残部アル
ミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金
ろう材をクラッドしたブレージングシートフィン材であ
る。
t%以下のSi、0.05wt% を超え2.0wt%以下のFe、0.05wt%
を超え2.0wt%以下のCuを含有し、0.05wt% を超え5.0wt%
以下のZn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を
超え0.3wt%以下のSnのうち１種または２種以上を含有
し、さらに、0.03wt% を超え0.5wt%以下のMg、0.03wt%
を超え0.6wt%以下のMn、0.05wt% を超え2.0wt%以下のN
i、0.03wt% を超え0.3wt%以下のCr、0.03wt% を超え0.3
wt%以下のZr、0.03wt% を超え0.3wt%以下のTiのうち１
種または２種以上を含有し、残部アルミニウムおよび不
可避的不純物とからなるアルミニウム合金を芯材とし、
両面に7.0wt%を超え12.0wt% 以下のSi、0.1wt%を超え8.
0wt%以下のCuを含有し、0.5wt%を超え6.0wt%以下のZn、
0.002wt%を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.3wt%
以下のSnのうち１種または２種以上を含有し、残部アル
ミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金
ろう材をクラッドしたブレージングシートフィン材であ
る。
【０００７】又請求項３の発明は、請求項１記載のブレ
ージングシートフィン材を用いて熱交換器を製造するに
あたり、ブレージング加熱温度を 570℃〜585 ℃とする
ことを特徴とするアルミニウム合金製熱交換器の製造方
法である。又請求項４の発明は、請求項２記載のブレー
ジングシートフィン材を用いて熱交換器を製造するにあ
たり、ブレージング加熱温度を 570℃〜585 ℃とするこ
とを特徴とする。
ージングシートフィン材を用いて熱交換器を製造するに
あたり、ブレージング加熱温度を 570℃〜585 ℃とする
ことを特徴とするアルミニウム合金製熱交換器の製造方
法である。又請求項４の発明は、請求項２記載のブレー
ジングシートフィン材を用いて熱交換器を製造するにあ
たり、ブレージング加熱温度を 570℃〜585 ℃とするこ
とを特徴とする。
【０００８】まず、本発明の考え方について説明する。
アルミニウム合金製熱交換器を前述のようにブレージン
グ工法にて製造する場合、その加熱は通常 600℃付近の
温度で行われていた。この 600℃という温度はフィン材
にとってかなりの高温である為、高強度で薄肉化したフ
ィン材には次の２つの問題が生じた。即ち、フィン材
が加熱中に座屈する、合金中の金属間化合物が再固溶
してフィン材の熱伝導性が低下する。発明者らは、これ
らの問題を解決する為に鋭意検討を行い、ブレージング
加熱温度を下げることが有効ではないかと考え、何℃以
下に下げたらこのような問題を解決できるかを検討し
た。その結果 585℃以下であれば、ろう付中のフィンの
座屈が生じ難くなり、又熱伝導性の低下も抑制できるこ
とを見出した。
アルミニウム合金製熱交換器を前述のようにブレージン
グ工法にて製造する場合、その加熱は通常 600℃付近の
温度で行われていた。この 600℃という温度はフィン材
にとってかなりの高温である為、高強度で薄肉化したフ
ィン材には次の２つの問題が生じた。即ち、フィン材
が加熱中に座屈する、合金中の金属間化合物が再固溶
してフィン材の熱伝導性が低下する。発明者らは、これ
らの問題を解決する為に鋭意検討を行い、ブレージング
加熱温度を下げることが有効ではないかと考え、何℃以
下に下げたらこのような問題を解決できるかを検討し
た。その結果 585℃以下であれば、ろう付中のフィンの
座屈が生じ難くなり、又熱伝導性の低下も抑制できるこ
とを見出した。
【０００９】上記２点をさらに詳しく説明する。 加熱中のフィンの座屈は、主にフィンの高温クリープ
により起き、このクリープは 590℃付近以上の高温で急
激に生じる。従って 585℃以下の温度ではクリープを原
因とする座屈は生じない。又他の座屈原因は、フィンに
ろうが拡散してフィン材の融点が低下することにある。
そして、このろうの拡散は 595℃付近を境にそれより高
い温度で急激に起き、 585℃以下の温度ではろうの拡散
は殆ど起きず、フィン材の座屈は生じなくなる。 ブレージングを行うフィン材の熱伝導性は、アルミニ
ウム合金中に析出していた金属間化合物がブレージング
時の加熱により再固溶して低下する。加熱温度が高い程
合金元素の固溶限が広がり又拡散速度が速くなるので、
再固溶は起き易くなる。従ってブレージング時の加熱温
度を下げることはフィンの熱伝導性を高めるのに効果が
ある。そしてブレージング温度が 585℃以下であれば再
固溶は起き難くなり、フィンの熱伝導性の低下が防止さ
れる。
により起き、このクリープは 590℃付近以上の高温で急
激に生じる。従って 585℃以下の温度ではクリープを原
因とする座屈は生じない。又他の座屈原因は、フィンに
ろうが拡散してフィン材の融点が低下することにある。
そして、このろうの拡散は 595℃付近を境にそれより高
い温度で急激に起き、 585℃以下の温度ではろうの拡散
は殆ど起きず、フィン材の座屈は生じなくなる。 ブレージングを行うフィン材の熱伝導性は、アルミニ
ウム合金中に析出していた金属間化合物がブレージング
時の加熱により再固溶して低下する。加熱温度が高い程
合金元素の固溶限が広がり又拡散速度が速くなるので、
再固溶は起き易くなる。従ってブレージング時の加熱温
度を下げることはフィンの熱伝導性を高めるのに効果が
ある。そしてブレージング温度が 585℃以下であれば再
固溶は起き難くなり、フィンの熱伝導性の低下が防止さ
れる。
【００１０】ここで、本発明のブレージングシートフィ
ン材の芯の合金組成は、 0.03wt%を超え1.2wt%以下のS
i、 0.05wt%を超え2.0wt%以下のFeを含有し、残部アル
ミニウム及び不可避的不純物とからなるアルミニウム合
金ならびに、これに0.05wt% を超え5.0wt%以下のZn、0.
002wt%を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.3wt%以
下のSnのうち１種または２種以上を添加した合金及び0.
03wt% を超え0.5wt%以下のMg、 0.03wt%を超え0.6wt%以
下のMn、 0.05wt%を超え2.0wt%以下のNi、0.03wt% を超
え0.3wt%以下のCr、 0.03wt%を超え0.3wt%以下のZr、
0.03wt%を超え0.3wt%以下のTiのうち１種または２種以
上を添加したアルミニウム合金である。この本発明フィ
ン材の芯の組成は従来から知られているものである。
ン材の芯の合金組成は、 0.03wt%を超え1.2wt%以下のS
i、 0.05wt%を超え2.0wt%以下のFeを含有し、残部アル
ミニウム及び不可避的不純物とからなるアルミニウム合
金ならびに、これに0.05wt% を超え5.0wt%以下のZn、0.
002wt%を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.3wt%以
下のSnのうち１種または２種以上を添加した合金及び0.
03wt% を超え0.5wt%以下のMg、 0.03wt%を超え0.6wt%以
下のMn、 0.05wt%を超え2.0wt%以下のNi、0.03wt% を超
え0.3wt%以下のCr、 0.03wt%を超え0.3wt%以下のZr、
0.03wt%を超え0.3wt%以下のTiのうち１種または２種以
上を添加したアルミニウム合金である。この本発明フィ
ン材の芯の組成は従来から知られているものである。
【００１１】以下に、前記芯の合金元素の役割とその限
定理由を説明する。Siは強度向上に寄与する。その量が
0.03wt% 以下では効果が得られず、1.2wt%を超えては本
発明のろう付け温度でも溶融してしまう。Feは金属間化
合物を形成して強度向上に寄与する。その量が 0.05wt%
以下では効果がなく、2.0wt%を超えるとろう付時にフィ
ンの再結晶粒が微細になり、その結果ろうの拡散が大き
くなり、フィンが潰れ易くなる。Cuは強度向上に寄与す
る。その量が0.05wt% 以下では効果がなく、2.0wt%を超
えると本発明のろう付温度でも溶融してしまう。Cuはフ
ィン材の電位を貴となして冷媒通路構成部材の耐食性を
低下させる。Zn,In,Snは、Cuが添加されたフィン材の電
位を下げ、フィン材に犠牲陽極効果を付与する。0.05wt
% 以下のZn, 0.002wt%以下のIn, 0.002wt%以下のSnでは
上記効果が十分に得られず、5.0wt%を超えたZn, 0.3wt%
を超えたIn, 0.3wt%を超えたSnを添加した場合、フィン
材の熱伝導性が低下する。特に本発明の中でCuの添加量
が多い範囲では多くのZn添加が必要であるが、従来、Zn
は合金の融点を下げる為2%程度までしか添加できなかっ
た。Mg,Mn,Ni,Cr,Zr,Ti は強度を更に向上させる為に添
加する元素である。0.03wt% 以下の Mg,Mn、 0.05wt%以
下のNi、 0.03wt%以下のCr,Zr,Tiではその効果がなく、
又0.5wt%を超えるMgはろう付性を低下させ、0.6wt%を超
えるMnは熱伝導性を低下させ、2.0wt%を超えたNi、0.3w
t%を超えたCr,Zr,Tiは成形性を悪化させフィンのコルゲ
ート成形が困難になる。従ってこれらの元素の添加量は
上記範囲に定める。但しTiは、強度向上の為の下限は
0.03wt%であるが、鋳塊組織の微細化の為に添加する場
合は0.001wt%を下限とする。本合金の不可避的不純物に
は、鋳塊組織の微細化の為に添加するB 等があり、これ
らの元素は各々が 0.03wt%以下の量であれば存在してい
ても差支えない。
定理由を説明する。Siは強度向上に寄与する。その量が
0.03wt% 以下では効果が得られず、1.2wt%を超えては本
発明のろう付け温度でも溶融してしまう。Feは金属間化
合物を形成して強度向上に寄与する。その量が 0.05wt%
以下では効果がなく、2.0wt%を超えるとろう付時にフィ
ンの再結晶粒が微細になり、その結果ろうの拡散が大き
くなり、フィンが潰れ易くなる。Cuは強度向上に寄与す
る。その量が0.05wt% 以下では効果がなく、2.0wt%を超
えると本発明のろう付温度でも溶融してしまう。Cuはフ
ィン材の電位を貴となして冷媒通路構成部材の耐食性を
低下させる。Zn,In,Snは、Cuが添加されたフィン材の電
位を下げ、フィン材に犠牲陽極効果を付与する。0.05wt
% 以下のZn, 0.002wt%以下のIn, 0.002wt%以下のSnでは
上記効果が十分に得られず、5.0wt%を超えたZn, 0.3wt%
を超えたIn, 0.3wt%を超えたSnを添加した場合、フィン
材の熱伝導性が低下する。特に本発明の中でCuの添加量
が多い範囲では多くのZn添加が必要であるが、従来、Zn
は合金の融点を下げる為2%程度までしか添加できなかっ
た。Mg,Mn,Ni,Cr,Zr,Ti は強度を更に向上させる為に添
加する元素である。0.03wt% 以下の Mg,Mn、 0.05wt%以
下のNi、 0.03wt%以下のCr,Zr,Tiではその効果がなく、
又0.5wt%を超えるMgはろう付性を低下させ、0.6wt%を超
えるMnは熱伝導性を低下させ、2.0wt%を超えたNi、0.3w
t%を超えたCr,Zr,Tiは成形性を悪化させフィンのコルゲ
ート成形が困難になる。従ってこれらの元素の添加量は
上記範囲に定める。但しTiは、強度向上の為の下限は
0.03wt%であるが、鋳塊組織の微細化の為に添加する場
合は0.001wt%を下限とする。本合金の不可避的不純物に
は、鋳塊組織の微細化の為に添加するB 等があり、これ
らの元素は各々が 0.03wt%以下の量であれば存在してい
ても差支えない。
【００１２】次に、前記芯の両面にクラッドするろうに
ついて説明する。ろうは、7.0wt%を超え 12.0wt%以下の
Si、0.1wt%を超え8.0wt%以下のCuを含有し、0.5wt%を超
え6.0wt%以下のZn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のIn、0.
002wt%を超え0.3wt%以下のSnのうち１種または２種以上
を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物とからな
るアルミニウム合金である。フィン材におけるろうのク
ラッド率は通常3%〜20% 程度である。
ついて説明する。ろうは、7.0wt%を超え 12.0wt%以下の
Si、0.1wt%を超え8.0wt%以下のCuを含有し、0.5wt%を超
え6.0wt%以下のZn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のIn、0.
002wt%を超え0.3wt%以下のSnのうち１種または２種以上
を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物とからな
るアルミニウム合金である。フィン材におけるろうのク
ラッド率は通常3%〜20% 程度である。
【００１３】以下にろうについて、その合金組成の役割
と限定理由について説明する。Siはろうの融点を下げ
る。その量が7.0wt%以下でも 11.0wt%を超えても融点が
高くなり、 585℃以下の温度ではろう付ができない。Cu
はろうの融点を下げてろうの流動性を高める。更に、Cu
は冷媒通路構成部材（チューブやブレージングシート）
にCuを含有した合金を用いた場合の熱交換器の外部耐食
性を高める。つまり、ろうにCuが含有されていないと、
冷媒通路構成部材中のCuがブレージング工程中にろうに
拡散し、ろうと通路構成部材との境界付近に低Cu領域を
形成してそこが優先的に膨れを伴って激しく腐食するよ
うになる。本発明ではろうにCuを添加することで、通路
構成部材からろうへのCuの拡散を防止して耐食性を改善
した。ここで、Cuの量が0.1wt%以下ではその効果が十分
に得られず、8.0wt%を超えるとろうの電位が貴になり過
ぎて冷媒通路構成部材が優先腐食するようになる。又圧
延加工性も低下する。従ってCuは0.1wt%を超え8.0wt%以
下とする。特に 0.5〜3.5wt%で安定した特性を示す。
と限定理由について説明する。Siはろうの融点を下げ
る。その量が7.0wt%以下でも 11.0wt%を超えても融点が
高くなり、 585℃以下の温度ではろう付ができない。Cu
はろうの融点を下げてろうの流動性を高める。更に、Cu
は冷媒通路構成部材（チューブやブレージングシート）
にCuを含有した合金を用いた場合の熱交換器の外部耐食
性を高める。つまり、ろうにCuが含有されていないと、
冷媒通路構成部材中のCuがブレージング工程中にろうに
拡散し、ろうと通路構成部材との境界付近に低Cu領域を
形成してそこが優先的に膨れを伴って激しく腐食するよ
うになる。本発明ではろうにCuを添加することで、通路
構成部材からろうへのCuの拡散を防止して耐食性を改善
した。ここで、Cuの量が0.1wt%以下ではその効果が十分
に得られず、8.0wt%を超えるとろうの電位が貴になり過
ぎて冷媒通路構成部材が優先腐食するようになる。又圧
延加工性も低下する。従ってCuは0.1wt%を超え8.0wt%以
下とする。特に 0.5〜3.5wt%で安定した特性を示す。
【００１４】前述のようにCuは膨れを伴う外部腐食は抑
えるものの、ろうの電位を芯より貴ならしめる為、芯に
ピット状外部腐食を高速度に進行させるという欠点があ
る。そこで、Znを添加してろうの電位を芯の電位に近づ
けて冷媒通路構成部材の耐食性を改善する。その量は0.
5wt%以下では十分な効果が得られず、6.0wt%を超えると
ろうの自己耐食性が低下し、又圧延加工性が悪化する。
In及びSnもZnと同じ目的で添加する。即ち、ろうの電位
を卑にして冷媒通路構成部材の耐食性を向上させる。そ
の量は0.002wt%以下では十分な効果が得られず、0.3wt%
を超えると圧延加工性が低下する。ろう中の不可避的不
純物として、Feは1.0wt%以下であれば含有されていても
差支えない。しかしFeはろうが凝固するときに金属間化
合物を形成し、この金属間化合物が腐食の起点となるの
で0.5wt%以下にするのが望ましい。Fe以外の不可避的不
純物も各々が 0.05wt%以下であれば含有されていても差
支えない。
えるものの、ろうの電位を芯より貴ならしめる為、芯に
ピット状外部腐食を高速度に進行させるという欠点があ
る。そこで、Znを添加してろうの電位を芯の電位に近づ
けて冷媒通路構成部材の耐食性を改善する。その量は0.
5wt%以下では十分な効果が得られず、6.0wt%を超えると
ろうの自己耐食性が低下し、又圧延加工性が悪化する。
In及びSnもZnと同じ目的で添加する。即ち、ろうの電位
を卑にして冷媒通路構成部材の耐食性を向上させる。そ
の量は0.002wt%以下では十分な効果が得られず、0.3wt%
を超えると圧延加工性が低下する。ろう中の不可避的不
純物として、Feは1.0wt%以下であれば含有されていても
差支えない。しかしFeはろうが凝固するときに金属間化
合物を形成し、この金属間化合物が腐食の起点となるの
で0.5wt%以下にするのが望ましい。Fe以外の不可避的不
純物も各々が 0.05wt%以下であれば含有されていても差
支えない。
【００１５】本発明ブレージングシートフィン材は、ろ
う付により製造するアルミニウム合金製熱交換器に用い
られる。ここで言うアルミニウム合金製熱交換器にはラ
ジエータ、コンデンサ、エバポレータ等が挙げられるが
これに限定するものでない。本発明において、フィン材
の合金組成は前述のように限定するが、フィン材以外の
アルミニウム合金部材（冷媒通路構成部材等）の組成は
特に限定せず、 600℃付近の温度でろう付を行う為の合
金（例えば1000系合金や3000系合金でSiを1.2wt%以上添
加したアルミニウム合金等) をそのまま適用できる。こ
れは本発明のフィン材は 585℃以下の温度でろう付でき
るので、フィンの座屈や熱伝導性の低下は 600℃程度の
高温でろう付する場合より酷くなる筈がないからであ
る。
う付により製造するアルミニウム合金製熱交換器に用い
られる。ここで言うアルミニウム合金製熱交換器にはラ
ジエータ、コンデンサ、エバポレータ等が挙げられるが
これに限定するものでない。本発明において、フィン材
の合金組成は前述のように限定するが、フィン材以外の
アルミニウム合金部材（冷媒通路構成部材等）の組成は
特に限定せず、 600℃付近の温度でろう付を行う為の合
金（例えば1000系合金や3000系合金でSiを1.2wt%以上添
加したアルミニウム合金等) をそのまま適用できる。こ
れは本発明のフィン材は 585℃以下の温度でろう付でき
るので、フィンの座屈や熱伝導性の低下は 600℃程度の
高温でろう付する場合より酷くなる筈がないからであ
る。
【００１６】本発明方法において、ろう付温度を 570℃
〜 585℃に限定した理由は、 570℃未満では、ろうが溶
融せず、ろう付できないからである。又 585℃を超える
とフィン材が溶融したり、座屈したり、或いは金属間化
合物が再固溶してフィンの熱伝導性が低下したりする為
である。更に、ろう付温度が低下することで、ろう付炉
の寿命延長と冷媒通路構成部材の耐食性向上という副次
的効果が得られる。本発明方法では、ろう付温度以外は
従来と同じ条件で熱交換器を製造できる。又フラックス
ブレージング法や非腐食性のフラックスを用いたノコロ
ックブレージング法等任意のブレージング法が適用でき
る。ろう付前の組立て、洗浄、フラックス塗布等は従来
通り行えばよい。この場合フラックスは、例えばセシウ
ム系のフラックスを用いれば、本発明の温度域でろう付
可能である。尚、本発明ではブレージング後の工程は特
に限定しない。従来通り、時効処理、フラックス除去、
塗装等の工程が行われる。本発明のブレージングシート
フィン材は、半連続鋳造法により鋳塊を製造し、これを
熱間圧延（合わせ圧延) 、冷間圧延、焼鈍の工程で製造
可能である。又連続鋳造圧延、冷間圧延・焼鈍の工程で
も製造可能である。
〜 585℃に限定した理由は、 570℃未満では、ろうが溶
融せず、ろう付できないからである。又 585℃を超える
とフィン材が溶融したり、座屈したり、或いは金属間化
合物が再固溶してフィンの熱伝導性が低下したりする為
である。更に、ろう付温度が低下することで、ろう付炉
の寿命延長と冷媒通路構成部材の耐食性向上という副次
的効果が得られる。本発明方法では、ろう付温度以外は
従来と同じ条件で熱交換器を製造できる。又フラックス
ブレージング法や非腐食性のフラックスを用いたノコロ
ックブレージング法等任意のブレージング法が適用でき
る。ろう付前の組立て、洗浄、フラックス塗布等は従来
通り行えばよい。この場合フラックスは、例えばセシウ
ム系のフラックスを用いれば、本発明の温度域でろう付
可能である。尚、本発明ではブレージング後の工程は特
に限定しない。従来通り、時効処理、フラックス除去、
塗装等の工程が行われる。本発明のブレージングシート
フィン材は、半連続鋳造法により鋳塊を製造し、これを
熱間圧延（合わせ圧延) 、冷間圧延、焼鈍の工程で製造
可能である。又連続鋳造圧延、冷間圧延・焼鈍の工程で
も製造可能である。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】
【表４】
【００２１】
【表５】
【００２２】
【表６】
【００２３】
【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例１ 表１〜４に示した合金組成のブレージングシートフィン
材を作製した。フィンの板厚は0.11mmであり、芯の両面
にろうを10％ずつクラッドしたＨ14調質材である。得ら
れたフィン材からサンプルを切出し窒素ガス中で種々温
度に加熱して垂下試験を行った。垂下試験は突き出し長
さを50mmとした。又種々温度で加熱後のサンプルについ
て導電率を測定した。クラッドフィンの導電率は、クラ
ッドフィンはろうが表面にあって、ろう付後のフィンの
断面積を正確に測定できない為、芯と同一組成のベアフ
ィンに同じ加熱を施し、これの導電率を測定して代用し
た。クラッドフィンの導電率は、フィンの芯と同じ組成
のベアフィンの導電率にほぼ対応した傾向を示すことが
知られている。尚、導電率は熱伝導性の指標であり、フ
ィンの導電率が５％IACS向上すると熱交換器の熱効率は
１％程度向上する。結果を表５、６に示した。
る。 実施例１ 表１〜４に示した合金組成のブレージングシートフィン
材を作製した。フィンの板厚は0.11mmであり、芯の両面
にろうを10％ずつクラッドしたＨ14調質材である。得ら
れたフィン材からサンプルを切出し窒素ガス中で種々温
度に加熱して垂下試験を行った。垂下試験は突き出し長
さを50mmとした。又種々温度で加熱後のサンプルについ
て導電率を測定した。クラッドフィンの導電率は、クラ
ッドフィンはろうが表面にあって、ろう付後のフィンの
断面積を正確に測定できない為、芯と同一組成のベアフ
ィンに同じ加熱を施し、これの導電率を測定して代用し
た。クラッドフィンの導電率は、フィンの芯と同じ組成
のベアフィンの導電率にほぼ対応した傾向を示すことが
知られている。尚、導電率は熱伝導性の指標であり、フ
ィンの導電率が５％IACS向上すると熱交換器の熱効率は
１％程度向上する。結果を表５、６に示した。
【００２４】表５、６より明らかなように、本発明例品
（No１〜33）は垂下性も導電率も優れていた。これはク
ラッドフィンのろうの融点が低く、従って試験温度を低
温に設定した為である。これに対し比較例品（34〜59,6
1,62）及び従来例品（No63，64）は垂下性も導電率も劣
った。これはクラッドフィンのろうの融点が高く、試験
温度をろうの融点の 600℃又は610 ℃に高く設定した為
である。比較例品のNo60はろうのCu、Znが本発明の範囲
より多く添加されたもので、圧延割れを起こしてブレー
ジングシートに加工できなかった。
（No１〜33）は垂下性も導電率も優れていた。これはク
ラッドフィンのろうの融点が低く、従って試験温度を低
温に設定した為である。これに対し比較例品（34〜59,6
1,62）及び従来例品（No63，64）は垂下性も導電率も劣
った。これはクラッドフィンのろうの融点が高く、試験
温度をろうの融点の 600℃又は610 ℃に高く設定した為
である。比較例品のNo60はろうのCu、Znが本発明の範囲
より多く添加されたもので、圧延割れを起こしてブレー
ジングシートに加工できなかった。
【００２５】
【表７】
【００２６】
【表８】
【００２７】実施例２ 表７に示す組成のフィン材とチューブ材とを組合せて図
１に示すコンデンサを組立てた。フィン材は鋳塊を熱間
圧延と冷間圧延にて加工した厚さ0.12mmのブレージング
シートフィン材であり、チューブ材は押出しにより製造
した幅16.0mmの多穴管である。組立てられたコンデンサ
は、フッ化カリウム系フラックスにセシウム系フラック
スを３％混合したフラックスの10％濃度液を塗布し、窒
素ガス中で加熱してろう付した。得られたコンデンサに
ついて、フィンの潰れ具合とろう付性を外観観察した。
又チューブの引張強さを測定した。更にきちんとろう付
されたコンデンサについて熱効率をJIS-D-1618( 自動車
用冷房機試験方法）に準じて測定した。熱効率は従来の
熱交換器との比較で示した。結果を、材料と加熱条件を
併記して表８に示した。
１に示すコンデンサを組立てた。フィン材は鋳塊を熱間
圧延と冷間圧延にて加工した厚さ0.12mmのブレージング
シートフィン材であり、チューブ材は押出しにより製造
した幅16.0mmの多穴管である。組立てられたコンデンサ
は、フッ化カリウム系フラックスにセシウム系フラック
スを３％混合したフラックスの10％濃度液を塗布し、窒
素ガス中で加熱してろう付した。得られたコンデンサに
ついて、フィンの潰れ具合とろう付性を外観観察した。
又チューブの引張強さを測定した。更にきちんとろう付
されたコンデンサについて熱効率をJIS-D-1618( 自動車
用冷房機試験方法）に準じて測定した。熱効率は従来の
熱交換器との比較で示した。結果を、材料と加熱条件を
併記して表８に示した。
【００２８】表８より明らかなように、本発明例品のNo
，はフィンの潰れがなく、ろう付性が良好で、熱効
率に優れたものであった。チューブにはSiを1.2wt%以上
添加したアルミニウム合金を用いたが、溶融することも
なく高い強度が維持された。これに対し、比較例品の
は、ろうに従来のろうを用い、ろう付温度を 600℃とし
た為、熱効率は殆ど向上しなかった。又比較例品のNo
は、Siを1.2wt%以上添加したアルミニウム合金をチュー
ブに使用し、しかもろう付温度が 600℃と高温だった
為、チューブが溶融してしまった。
，はフィンの潰れがなく、ろう付性が良好で、熱効
率に優れたものであった。チューブにはSiを1.2wt%以上
添加したアルミニウム合金を用いたが、溶融することも
なく高い強度が維持された。これに対し、比較例品の
は、ろうに従来のろうを用い、ろう付温度を 600℃とし
た為、熱効率は殆ど向上しなかった。又比較例品のNo
は、Siを1.2wt%以上添加したアルミニウム合金をチュー
ブに使用し、しかもろう付温度が 600℃と高温だった
為、チューブが溶融してしまった。
【００２９】
【効果】以上述べたように、本発明によれば、ブレージ
ングシートフィン材のろうの融点が低い為、ブレージン
グを低温で行うことができ、従ってフィン材に座屈や熱
伝導率の低下を起こさせずにフィン材の薄肉・高強度化
が可能であり、熱交換器の小型・軽量化において、顕著
な効果を奏する。
ングシートフィン材のろうの融点が低い為、ブレージン
グを低温で行うことができ、従ってフィン材に座屈や熱
伝導率の低下を起こさせずにフィン材の薄肉・高強度化
が可能であり、熱交換器の小型・軽量化において、顕著
な効果を奏する。
【図１】サーペンタインタイプのコンデンサを示す一部
断面の斜視図である。
断面の斜視図である。
１ 偏平チューブ ２ フィン ３ コネクター
Claims (4)
- 【請求項１】 0.03wt% を超え1.2wt%以下のSi、0.05wt
% を超え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を超え2.0wt%以下の
Cuを含有し、0.05wt% を超え5.0wt%以下のZn、0.002wt%
を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のSn
のうち１種または２種以上を含有し、残部アルミニウム
および不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を芯
材とし、両面に7.0wt%を超え12.0wt% 以下のSi、0.1wt%
を超え8.0wt%以下のCuを含有し、0.5wt%を超え6.0wt%以
下のZn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超
え0.3wt%以下のSnのうち１種または２種以上を含有し、
残部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニ
ウム合金ろう材をクラッドしたブレージングシートフィ
ン材。 - 【請求項２】 0.03wt% を超え1.2wt%以下のSi、0.05wt
% を超え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を超え2.0wt%以下の
Cuを含有し、0.05wt% を超え5.0wt%以下のZn、0.002wt%
を超え0.3wt%以下のIn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のSn
のうち１種または２種以上を含有し、さらに、0.03wt%
を超え0.5wt%以下のMg、0.03wt% を超え0.6wt%以下のM
n、、0.05wt% を超え2.0wt%以下のNi、0.03wt% を超え
0.3wt%以下のCr、0.03wt% を超え0.3wt%以下のZr、0.03
wt% を超え0.3wt%以下のTiのうち１種または２種以上を
含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物とから
なるアルミニウム合金を芯材とし、両面に7.0wt%を超え
12.0wt% 以下のSi、0.1wt%を超え8.0wt%以下のCuを含有
し、0.5wt%を超え6.0wt%以下のZn、0.002wt%を超え0.3w
t%以下のIn、0.002wt%を超え0.3wt%以下のSnのうち１種
または２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可避的
不純物とからなるアルミニウム合金ろう材をクラッドし
たブレージングシートフィン材。 - 【請求項３】 請求項１記載のブレージングシートフィ
ン材を用いて熱交換器を製造するにあたり、ブレージン
グ加熱温度を570 ℃〜585 ℃とすることを特徴とするア
ルミニウム合金製熱交換器の製造方法。 - 【請求項４】 請求項２記載のブレージングシートフィ
ン材を用いて熱交換器を製造するにあたり、ブレージン
グ加熱温度を570 ℃〜585 ℃とすることを特徴とするア
ルミニウム合金製熱交換器の製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24056393A JPH0790449A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | アルミニウム合金ブレージングシートフィン材及びアルミニウム合金製熱交換器の製造方法 |
| DE69428242T DE69428242T2 (de) | 1993-08-03 | 1994-01-31 | Aluminiumlegierung zum Hartlöten; Folie zum Hartlöten von Wärmetauschern und Verfahren zur Herstellung von Wärmetauschern |
| AU54823/94A AU663819B2 (en) | 1993-08-03 | 1994-01-31 | A1 alloy brazing material and brazing sheet for heat-exchangers and method for fabricating A1 alloy heat-exchangers |
| TW83100779A TW295604B (ja) | 1993-08-03 | 1994-01-31 | |
| EP94101389A EP0637481B1 (en) | 1993-08-03 | 1994-01-31 | Aluminum alloy brazing material and brazing sheet for heat-exchangers and method for fabricating aluminum alloy heat-exchangers |
| KR1019940001864A KR0184019B1 (ko) | 1993-08-03 | 1994-01-31 | 알루미늄 합금 브레이징 재료, 열교환기용 알루미늄 합금 브레이징 박판 및 알루미늄 합금 열교환기 제조방법 |
| CA002114822A CA2114822C (en) | 1993-08-03 | 1994-02-01 | Al alloy brazing material and brazing sheet for heat-exchangers and method for fabricating al alloy heat-exchangers |
| US08/707,091 US5744255A (en) | 1993-08-03 | 1996-09-03 | Aluminum alloy brazing material and brazing sheet adaptable for heat exchanges |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24056393A JPH0790449A (ja) | 1993-08-31 | 1993-08-31 | アルミニウム合金ブレージングシートフィン材及びアルミニウム合金製熱交換器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0790449A true JPH0790449A (ja) | 1995-04-04 |
Family
ID=17061393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24056393A Pending JPH0790449A (ja) | 1993-08-03 | 1993-08-31 | アルミニウム合金ブレージングシートフィン材及びアルミニウム合金製熱交換器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0790449A (ja) |
-
1993
- 1993-08-31 JP JP24056393A patent/JPH0790449A/ja active Pending
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