(57)【要約】【目的】優れた押出性を有し、かつろう付け後において高強度をそなえた熱交換器用アルミニウム合金押出チューブを提供する。【構成】Ｓｉ０．８〜２．０％、Ｆｅ０．０５〜０．５％、Ｃｕ０．０５〜０．５％、Ｔｉ０．００５〜０．０５％を含有し、Ｍｎを０．１％未満、Ｍｇを０．１％未満に規制し、残部Ａｌと不可避的不純物からなる組成を有する熱交換器用押出チューブであって、押出前の均質化処理されたビレットの圧縮変形抵抗（試験温度５２０℃、ひずみ速度１ｓ−１、２５％圧縮時の応力）が１５〜２０ＭＰａであり、かつ該ビレットから熱間押出された押出チューブを６００℃の温度で加熱処理した後の引張強さが９０〜１５０ＭＰａであることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ０．８〜２．０％、Ｆｅ０．０５〜０．５％、Ｃｕ０．０５〜０．５％、Ｔｉ０．００５〜０．０５％を含有し、Ｍｎを０．１％未満、Ｍｇを０．１％未満に規制し、残部Ａｌと不可避的不純物からなる組成を有する熱交換器用押出チューブであって、押出前の均質化処理されたビレットの圧縮変形抵抗（試験温度５２０℃、ひずみ速度１ｓ−１、２５％圧縮時の応力）が１５〜２０ＭＰａであり、かつ該ビレットから熱間押出された押出チューブを６００℃の温度で加熱処理した後の引張強さが９０〜１５０ＭＰａであることを特徴とする押出性に優れた高強度熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ。
【請求項２】
Ｓｉ１．２〜２．０％、Ｆｅ０．０５〜０．５％、Ｃｕ０．２〜０．５％、Ｔｉ０．００５〜０．０５％を含有し、Ｍｎを０．０３％未満、Ｍｇを０．０３％未満に規制し、残部Ａｌと不可避的不純物からなる組成を有する熱交換器用押出チューブであって、押出前の均質化処理されたビレットの圧縮変形抵抗（試験温度５２０℃、ひずみ速度１ｓ−１、２５％圧縮時の応力）が１５〜２０ＭＰａであり、かつ該ビレットから熱間押出された押出チューブを６００℃の温度で加熱処理した後の引張強さが１１５〜１５０ＭＰａであることを特徴とする押出性に優れた高強度熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ、詳しくは、熱間押出成形が容易で、ろう付け加熱後の強度が高い扁平形状の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブを用いて自動車用熱交換器を組み立てる場合には、ヘッダーパイプと称される左右一対の管体の間に、多数の偏平形状の押出チューブ（以下、扁平チューブ）を互いに平行に所定の間隔でヘッダーパイプと直角に架設し、偏平チューブの端部をヘッダーパイプの側面に接続してヘッダーパイプの内部空間と各チューブ内部空間とを連結させ、複数のチューブ間にフィン部材を配して熱交換性を高めた構成とされる。
【０００３】
この種の熱交換器は、ヘッダーパイプおよび各チューブの内部を冷媒が循環し、各チューブ間に配されたフィンを介して効率良く熱交換できるようになっている。チューブとフィン部材とはろう付け接合されるが、チューブに押出材を使用する場合は、チューブ側にろう材層がないため、予め、Ａｌ合金芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系合金などのろう材層をクラッドしたフィン部材が一般に用いられており、このフィン部材のろう材層によりチューブとフィン部材の接合が行われている。
【０００４】
近年における環境保護の観点から、車体の軽量化が進行しており、その一環として自動車用熱交換器についても軽量化が要請され、その使用部材は年々薄肉化される傾向にあり、特にチューブ材については、強度改善とともに、小型かつ薄肉の形状に容易に押出成形できることが求められている。
【０００５】
上記の要請に基づいて熱交換器用アルミニウム合金押出チューブが種々開発され、例えば、耐食性に優れたチューブとして成分組成と結晶粒径の組合せを規定したアルミニウム合金押出チューブ（特許文献１参照）、高強度で耐食性に優れたアルミニウム合金押出チューブ（特許文献２参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２８７４２４号公報
【特許文献２】特開２００３−１１９５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記提案のものにおいては、強度、とくに、ろう付け後に十分な強度を得ると同時に、優れた熱間押出性を達成するには必ずしも満足すべきものではない。強度向上を目的とするＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇなどの添加は、押出成形時の押出応力も増加させるため、押出速度が低下し、生産性を低下させている。
【０００８】
本発明は、押出成形時の押出応力を増加させることなく、押出材の強度を向上させたアルミニウム材料を得ることを目的として、合金成分の組合せと押出応力、ろう付け後の強度との関係について再検討した結果としてなされたものであり、その目的は、優れた押出性を有し、かつろう付け後において高強度をそなえた熱交換器用アルミニウム合金押出チューブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための請求項１による押出性に優れた高強度熱交換器用アルミニウム合金押出チューブは、Ｓｉ０．８〜２．０％（質量％、以下同じ）、Ｆｅ０．０５〜０．５％、Ｃｕ０．０５〜０．５％、Ｔｉ０．００５〜０．０５％を含有し、Ｍｎを０．１％未満、Ｍｇを０．１％未満に規制し、残部Ａｌと不可避的不純物からなる組成を有する熱交換器用押出チューブであって、押出前の均質化処理されたビレットの圧縮変形抵抗（試験温度５２０℃、ひずみ速度１ｓ−１、２５％圧縮時の応力）が１５〜２０ＭＰａであり、かつ該ビレットから熱間押出された押出チューブを６００℃の温度で加熱処理した後の引張強さが９０〜１５０ＭＰａであることを特徴とする。
【００１０】
請求項２による押出性に優れた高強度熱交換器用アルミニウム合金押出チューブは、Ｓｉ１．２〜２．０％、Ｆｅ０．０５〜０．５％、Ｃｕ０．２〜０．５％、Ｔｉ０．００５〜０．０５％を含有し、Ｍｎを０．０３％未満、Ｍｇを０．０３％未満に規制し、残部Ａｌと不可避的不純物からなる組成を有する熱交換器用押出チューブであって、押出前の均質化処理されたビレットの圧縮変形抵抗（試験温度５２０℃、ひずみ速度１ｓ−１、２５％圧縮時の応力）が１５〜２０ＭＰａであり、かつ該ビレットから熱間押出された押出チューブを６００℃の温度で加熱処理した後の引張強さが１１５〜１５０ＭＰａであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、優れた押出性を有し、押出応力を増加させることなく押出成形することができ、かつろう付け後において高強度をそなえた熱交換器用アルミニウム合金押出チューブが提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明によるアルミニウム合金押出チューブの成分組成について説明する。
Ｓｉは、強度を向上させ、成形時の押出応力を低下させるよう機能する。すなわち、造塊時および均質化処理時にＦｅ、Ｍｎ、Ｍｇと金属間化合物の晶出物および析出物を生成することにより押出成形時の押出応力を低下させ、また、ろう付け加熱時に金属間化合物が分解して成分元素がマトリックス中に固溶し、この固溶効果により強度を向上させる。Ｓｉの好ましい含有量は０．８〜２．０％の範囲であり、０．８  ％未満では上記の効果が十分でなく、２．０  ％を超えると固溶効果が過剰となり押出成形時の押出応力が増加する。Ｓｉのさらに好ましい含有範囲は１．２〜２．０％である。
【００１３】
Ｆｅは、固溶効果により強度を向上させる。Ｆｅの好ましい含有量は０．０５〜０．５％の範囲であり、０．０５％未満では固溶効果が十分でなく強度低下が生じ、０．２０％を超えて含有すると、均質化処理時に固溶状態で存在する量が増え、押出成形時の押出応力が増加する。Ｆｅのさらに好ましい含有範囲は０．１〜０．２％であり、この範囲のＦｅの含有により上記の効果はさらに顕著となる。
【００１４】
Ｃｕは、合金中に固溶状態で存在し、強度を向上させる。また、チューブの電位をフィンに対して貴にして耐食性を向上させる。Ｃｕの好ましい含有量は０．０５〜０．５％の範囲であり、０．０５％未満ではその効果が十分でなく、０．５％を超えて含有すると、押出成形時の押出応力が増加する。Ｃｕのさらに好ましい含有範囲は０．２〜０．５％である。
【００１５】
ＭｎおよびＭｇは、固溶効果により強度を向上させるが、成形時の押出応力が増加するので、その含有量はそれぞれ０．１％未満、さらに好ましくはそれぞれ０．０３％未満に制限することが望ましい。
【００１６】
Ｔｉは、鋳塊組織の微細化のためＢと共に添加される。Ｔｉの好ましい含有量は０．００５〜０．０５％の範囲であり、０．００５％未満ではその効果が十分ではなく、０．０５  ％を超えて含有すると成形性が低下し、熱交換器の製造においてフィン材との組み付けに際しての加工時に割れなどの不都合が生じる。
【００１７】
本発明は上記組成の組合せを特徴とするが、とくに、Ｓｉ１．２〜２．０％、Ｃｕ０．２〜０．５％、Ｍｎ０．０３％未満、Ｍｇ０．０３％未満の組合せにより、押出成形時の押出応力を増加させることなく、押出材の強度を向上させ、ろう付け後において改善された強度をそなえたアルミニウム合金押出チューブを得ることができる。
【００１８】
本発明によるアルミニウム合金押出チューブは、上記組成のアルミニウム合金を押出用ビレットに造塊し、５５０〜６３０℃の温度で２〜１０時間の均質化処理を行って、５００〜５２０℃の温度で熱間押出加工を行い、押出成形後、空冷することにより製造されるが、押出加工前の均質化処理されたビレットの圧縮変形抵抗（試験温度５２０℃、ひずみ速度１ｓ−１、２５％圧縮時の応力）は１５〜２０ＭＰａの範囲であり、低減された押出応力を有する。
【００１９】
また、熱間押出加工された押出チューブを、ろう付け加熱温度に相当する６００℃の温度で加熱処理した後の引張強さは１１５〜１５０ＭＰａであることを特徴とする。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。なお、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、本発明はこれらに限定されない。
【００２１】
実施例１、比較例１
表１に示す合金組成を有するアルミニウム合金を常法に基づいて溶解鋳造し、得られた押出用ビレットについて６００℃の温度に１０時間保持する均質化処理を行った。
【００２２】
均質化処理後のビレットより、直径８ｍｍ、長さ１２ｍｍの圧縮試験片を採取し、これらの圧縮試験片を試験材として、５２０℃にて１ｓ−１のひずみ速度で６０％圧縮変形させ、２５％圧縮時の応力（変形抵抗値）を測定し、押出性を評価する指標とした。
【００２３】
ついで、均質化処理後のビレットを、５１０℃に加熱して、幅５５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのフラットバーに押出成形して試験材とし、試験材に、ろう付け加熱に相当する６００℃で３分の熱処理を行い、熱処理後の試験材よりＪＩＳ  ５号試験片を採取して引張試験を行なった。測定された変形抵抗値および引張強さを表２に示す。
【００２４】
【表１】
2010168620.tif 000002
【００２５】
【表２】
2010168620.tif 000003
【００２６】
表２に示すように、本発明に従う試験材１〜７は、変形抵抗値が１５〜２０ＭＰａの範囲で、優れた熱間押出性が確保される応力値を有し、また、６００℃加熱後の引張強さは９０ＭＰａ以上であり、ろう付け後に高強度をそなえていることが認められた。
【００２７】
このうち、試験材３、５、７は、変形抵抗値が２０ＭＰａ以下で、６００℃加熱後の引張強さは１１０ＭＰａ以上であり、とくに優れた特性を示した。
【００２８】
これに対して、試験材８〜１０はＳｉ量が少ないため、６００℃加熱後の強度が低く、試験材９はＭｎ量が多いため、変形抵抗値も高い。試験材１１はＳｉ量が少ないため、６００℃加熱後の強度が低く、試験材１２はＳｉ量が多く、試験材１３はＦｅ量が多いため、変形抵抗値も高く、熱間押出性が劣ることが認められる。
【００２９】
試験材１４はＣｕ量が少ないため６００℃加熱後の強度が低く、試験材１５はＣｕ量が多いため変形抵抗値が高い。試験材１６はＭｎ量が多いため、試験材１７はＭｇ量が多いため、いずれも変形抵抗値が高い。