(57)【要約】【課題】  押出性、ろう付性及び加工性に優れながら高い強度特性を有する熱交換器用アルミニウム合金押出材、及びそれを用いた熱交換器用扁平多穴管と熱交換器用ヘッダーを提供する。  【解決手段】  重量％でＳｃ：０．０００１％以上１％以下、及びＭｎ：０．００５％以上２％以下を含有し、残部Ａｌと不可避不純物とからなる構成とし、更に必要に応じて、重量％でＳｉ：０．０５％以上１．５％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．８％以下、Ｍｇ：０．０１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．３％以下の内、少なくとも１種又は２種以上を含有してなる構成としている。また、更に重量％でＴｉ：０．０１％以上０．２５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、Ｖ：０．０１％以上０．１％以下の内、１種又は２種以上を含有してなる構成とすることにより、強度特性が一層向上する。【選択図】    無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％でＳｃ：０．０００１％以上１％以下、及びＭｎ：０．００５％以上２％以下を含有し、
残部Ａｌと不可避不純物とからなることを特徴とする押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
【請求項２】
前記熱交換器用アルミニウム合金押出材は、更に、重量％でＳｉ：０．０５％以上１．５％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．８％以下、Ｍｇ：０．０１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．３％以下の内、少なくとも１種又は２種以上を含有してなることを特徴とする請求項１に記載の押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
【請求項３】
前記熱交換器用アルミニウム合金押出材は、更に重量％でＴｉ：０．０１％以上０．２５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、Ｖ：０．０１％以上０．１％以下の内、１種又は２種以上を含有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
【請求項４】
前記熱交換器用アルミニウム合金押出材の外表面には、粉末ろう及びフッ化物系フラックスの内、少なくとも１種類以上を含むろう付用組成物が塗布されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
【請求項５】
前記ろう付用組成物は、粉末ろうが、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末、又は純Ｓｉ粉末、或いは両者の混合粉末であり、且つ、該混合粉末全体のＳｉ含有比率が、重量％で６％以上であり、
フッ化物系フラックスが、Ｋ１−３ＡｌＦ４−６、ＺｎＦ２、ＫＺｎＦ３の内、何れかを単独、或いは２種類以上を混合した成分の粉末からなることを特徴とする請求項４に記載の押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
【請求項６】
前記ろう付用組成物は、アクリル系樹脂バインダ及び該アクリル系樹脂バインダを希釈する溶媒によって混合され、前記アルミニウム合金押出材の表面に塗布されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の熱交換器用アルミニウム合金押出材を備えたことを特徴とする熱交換器用扁平多穴管。
【請求項８】
請求項１〜６の何れかに記載の熱交換器用アルミニウム合金押出材を備えたことを特徴とする熱交換器用ヘッダー。
【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材、及びそれを用いた熱交換器用扁平多穴管と熱交換器用ヘッダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カーエアコン用コンデンサ等、アルミニウム合金製熱交換器の組立接合工程においては、ろう付による接合方法が用いられている。
このような、熱交換器用アルミニウム合金材のろう付工程においては、アルミニウム合金材の融点（約６６０℃）より低いものの、溶加材の融点に近い高温（約６００℃）で加熱処理されるため、ろう付された後の部材強度を高く保つのが困難になる可能性がある。このため、通常、部材の肉厚を厚くすることにより、要求される強度を満たすよう対処している。
【０００３】
高い強度を有するアルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｃｕ系合金や、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金等が挙げられる。しかしながら、これらのアルミニウム合金は固相線温度が低いため、ろう付時に融解が起こるおそれがある。また、Ａｌ−Ｍｇ系合金は、固相線温度が低いのに加え、表面酸化被膜が厚めで強固なため、ろう付には不向きである。
【０００４】
上述の事情により、熱交換器用のアルミニウム材としては、純アルミニウム（例えば、１０５０）や、Ａｌ−Ｍｎ系合金（例えば、３００３）等の低強度〜中強度のアルミニウム合金が使用されていた。
【０００５】
このようなアルミニウム合金材の外表面に、Ｓｉ粉末とＺｎ含有フラックスとが含まれたフラックス層を形成し、ろう付け時にＳｉ粉末が溶融してろう液となり、このろう液にフラックス中のＺｎが均一に拡散してチューブ表面に均一に広がり、均一な犠牲陽極層が形成される構成としたものが提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−３３０２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された熱交換器チューブ用のアルミニウム合金材は、上述の構成により、アルミニウム合金材の耐食性を向上することができる。
しかしながら、特許文献１に記載のアルミニウム合金材の構成では、耐食性は向上するものの、高い強度特性が得られないおそれがある。
【０００７】
また、アルミニウム合金押出材からなり、コンデンサのチューブに用いられる押出扁平多穴管では、高さ１〜２ｍｍ、幅１６〜４０ｍｍの断面寸法の中に、押出方向に沿って連続的に通ずる１５〜３０個程度のミクロな穴を設けるものであり、非常に高度な押出加工性が求められる。
このため、従来、コンデンサ用として用いられてきた材料では、純アルミニウム、或いはアルミニウムにＭｎ、Ｃｕ等を少量添加して強度を向上させたアルミニウム合金が主流となっており、強度を主体として特性向上を図ることが困難であった。また、ろう付後の強度を向上させ、素材を薄肉化するのもほぼ限界に近い状態であった。
【０００８】
一方、近年の自動車の軽量化により、自動車用の熱交換器も軽量化が求められており、これに対応すべく軽量化するのに加え、材料コスト低減を目的とした薄肉化が要求されている。このため、押出性、ろう付性及び加工性を低下させずに強度を向上させたアルミニウム合金材が求められていた。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、押出性、ろう付性及び加工性に優れながら高い強度特性を有する熱交換器用アルミニウム合金押出材、及びそれを用いた熱交換器用扁平多穴管と熱交換器用ヘッダーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本出願人は、押出性、ろう付性、加工性及び強度特性の何れの特性も優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材を得るべく検討を重ね、以下の構成の熱交換器用アルミニウム合金押出材、及びそれを用いた熱交換器用扁平多穴管と熱交換器用ヘッダーを得るに至った。
（１）請求項１に記載の発明
重量％でＳｃ：０．０００１％以上１％以下、及びＭｎ：０．００５％以上２％以下を含有し、残部Ａｌと不可避不純物とからなることを特徴とする押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
（２）請求項２に記載の発明
前記熱交換器用アルミニウム合金押出材は、更に、重量％でＳｉ：０．０５％以上１．５％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．８％以下、Ｍｇ：０．０１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．３％以下の内、少なくとも１種又は２種以上を含有してなることを特徴とする請求項１に記載の押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
（３）請求項３に記載の発明
前記熱交換器用アルミニウム合金押出材は、更に重量％でＴｉ：０．０１％以上０．２５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、Ｖ：０．０１％以上０．１％以下の内、１種又は２種以上を含有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
（４）請求項４に記載の発明
前記熱交換器用アルミニウム合金押出材の外表面には、粉末ろう及びフッ化物系フラックスの内、少なくとも１種類以上を含むろう付用組成物が塗布されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
（５）請求項５に記載の発明
前記ろう付用組成物は、粉末ろうが、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末、又は純Ｓｉ粉末、或いは両者の混合粉末であり、且つ、該混合粉末全体のＳｉ含有比率が、重量％で６％以上であり、
フッ化物系フラックスが、Ｋ１−３ＡｌＦ４−６、ＺｎＦ２、ＫＺｎＦ３の内、何れかを単独、或いは２種類以上を混合した成分の粉末からなることを特徴とする請求項４に記載の押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
（６）請求項６に記載の発明
前記ろう付用組成物は、アクリル系樹脂バインダ及び該アクリル系樹脂バインダを希釈する溶媒によって混合され、前記アルミニウム合金押出材の表面に塗布されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材。
（７）請求項７に記載の発明
請求項１〜６の何れかに記載の熱交換器用アルミニウム合金押出材を備えたことを特徴とする熱交換器用扁平多穴管。
（８）請求項８に記載の発明
請求項１〜６の何れかに記載の熱交換器用アルミニウム合金押出材を備えたことを特徴とする熱交換器用ヘッダー。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出材では、重量％でＳｃ：０．０００１％以上１％以下、及びＭｎ：０．００５％以上２％以下を含有し、残部Ａｌと不可避不純物とからなる構成としている。
これにより、ろう付後のアルミニウム合金押出材の機械的強度が向上し、押出性、ろう付性及び強度特性に優れた合金押出材が得られる。
従って、熱交換器用アルミニウム合金押出材の薄肉化、及び軽量化が可能となり、また、信頼性が向上する。
また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出材では、更に、重量％でＳｉ：０．０５％以上１．５％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．８％以下、Ｍｇ：０．０１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．３％以下の内、少なくとも１種又は２種以上を含有してなる構成とすることにより、ろう付性、及び強度特性が一層向上する。
また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出材では、更に重量％でＴｉ：０．０１％以上０．２５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、Ｖ：０．０１％以上０．１％以下の内、１種又は２種以上を含有してなる構成とすることにより、強度特性が一層向上する。
本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出材を備えた熱交換器用扁平多穴管及び熱交換器用ヘッダーでは、押出性、ろう付性及び強度特性に優れた合金押出材の採用によって一層の軽量化、及び薄肉化が可能となり、また、熱交換器の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金押出材の実施の形態について説明する。
本実施形態の、押出性、ろう付性及び強度特性に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材（以下、アルミ合金押出材と略称することがある）は、重量％でＳｃ：０．０００１％以上１％以下、及びＭｎ：０．００５％以上２％以下を含有し、残部Ａｌと不可避不純物とからなって概略構成される。
また、本実施形態のアルミ合金押出材では、更に、重量％でＳｉ：０．０５％以上１．５％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．８％以下、Ｍｇ：０．０１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．３％以下の内、少なくとも１種又は２種以上を含有してなる構成とすることができる。
また、本実施形態のアルミ合金押出材では、更に重量％でＴｉ：０．０１％以上０．２５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、Ｖ：０．０１％以上０．１％以下の内、１種又は２種以上を含有してなる構成とすることができる。
また、本実施形態のアルミ合金押出材の表面に、粉末ろう及びフッ化物系フラックスの内、少なくとも１種類以上を含むろう付用組成物が塗布されてなる構成としても良い。
また、ろう付用組成物は、粉末ろうが、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末、又は純Ｓｉ粉末、或いは両者の混合粉末であり、且つ、該混合粉末全体のＳｉ含有比率が、重量％で６％以上であり、フッ化物系フラックスが、Ｋ１−３ＡｌＦ４−６、ＺｎＦ２、ＫＺｎＦ３の内、何れかを単独、或いは２種類以上を混合した成分の粉末からなる構成することができる。
また、ろう付用組成物は、アクリル系樹脂バインダ及び該アクリル系樹脂バインダを希釈する溶媒によって混合され、アルミ合金押出材の表面に塗布された構成とすることができる。
【００１３】
本実施形態のアルミ合金押出材は、上述の成分組成を有し、図２に示す例のように、内部に流通孔１３ａが複数形成された扁平型のチューブ１３をなすアルミ合金押出材１として用いることができ、また、図３に示す例のように、上下面に後述のろう付用組成物３が塗布されたチューブ２３をなすアルミ合金押出材２として用いることができる。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態のアルミ合金押出材が用いられる熱交換器１０は、離間して左右に配置されている一対のヘッダータンク（ヘッダー）１１ａ、１１ｂと、該ヘッダータンク１１ａ、１１ｂの間に互いに並行に間隔をあけて設けられたアルミニウム合金製の複数の扁平型のチューブ（扁平多穴管）１３（２３）と、これら隣接するチューブ１３（２３）とチューブ１３（２３）との間に架設されるように設けられた波形のフィン１４とから概略構成されている。
そして、熱交換器１０において、ヘッダータンク１１ａ、１１ｂとチューブ１３（２３）は、ヘッダータンク１１ａ、１１ｂの側面に複数整列形成された図示略のスロット（差込孔）に各チューブ１３（２３）の端部を差し込み、差込部分の周りに配置したろう材を用いて両者を相互にろう付して組み立てられる。また、チューブ１３（２３）とフィン１４は、チューブ１３とろう材がクラッドされたフィンとを接合することで組み立てられるか、或いは、図３に示すような、上下面に後述のろう付用組成物３を塗布したチューブ２３を用いて、両者を相互にろう付することで組み立てられている。
図１に示すような構造の熱交換器１０は、チューブ１３（図２参照）又はチューブ２３（図３参照）の内部に複数形成された流通孔１３ａとヘッダータンク１１ａ、１１ｂの内部空間を介して冷媒を循環させ、フィン１４を介して効率良く熱交換ができるように構成されている。
本実施形態のアルミ合金押出材１、２は、上述のチューブ１３、２３の他、ヘッダータンク１１ａ、１１ｂをなす材料として用いることができる。
【００１５】
以下、本実施形態のアルミ合金押出材１、２及びろう付用組成物３について詳しく説明する。
【００１６】
［アルミニウム合金押出材］
アルミ合金押出材１、２はＳｃとＭｎとが含有され、残部Ａｌ及び不可避的不純物が含有された成分組成となっている。更に必要に応じて、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｒの内、少なくとも１種又は２種以上の元素を含有し、また、更に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖの内、少なくとも１種又は２種以上の元素を含有した成分組成としても良い。
以下、アルミ合金押出材１、２の組成限定理由について説明する。
【００１７】
「Ｓｃ」
スカンジウム（Ｓｃ）は、アルミ合金押出材の必須元素であり、ろう付け熱処理の際に合金組織中に固溶して合金押出材の機械的強度を向上させる。また、一部がＡｌ３Ｓｃからなる組成の微細な金属間化合物を形成し、時効析出して合金押出材の機械的強度を向上させる。更に、このＳｃの作用により、ろう付熱処理の昇温過程において、再結晶粒が粗大化するため、溶融ろうによる侵食（エロージョン）が抑制される。
Ｓｃの組成比は重量％で０．０００１％以上１％以下の範囲が好ましく、０．０００１％以上０．２％未満の範囲がより好ましい。
Ｓｃの組成比が０．０００１％未満だと、機械的強度の向上効果及びエロージョンの抑制効果が得られない。
また、Ｓｃの組成比が１％を越えると、機械的強度の向上効果およびエロージョンの抑制効果が飽和してしまい、Ｓｃを添加する効果が得られない。更に、Ｓｃの添加量が１％を超えると、押出加工時の押出圧力が高くなり、加工性が低下するなどの問題が生ずる。
【００１８】
「Ｍｎ」
マンガン（Ｍｎ）は、Ｓｃとともにアルミ合金押出材の必須元素であり、他の合金成分（具体的にはＳｉ）と化合してＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物を形成し、この金属間化合物が晶出若しくは析出されて、ろう付け後のアルミ合金押出材の機械的強度が向上する。また、金属間化合物の形成によって合金組織中のＳｉの固溶度が相対的に低下し、これによりアルミ合金押出材の融点を向上させることができ、耐熱性を高めることができる。また、アルミ合金押出材の電位（孔食電位）を上昇させ、耐食性を向上させることができる。
Ｍｎの組成比は重量％で０．００５％以上２％以下の範囲が好ましく、０．３％以上２％以下の範囲がより好ましい。
Ｍｎの組成比が０．００５％未満だと、機械的強度の向上効果が得られない。
また、Ｍｎの組成比が２％を越えると、機械的強度向上の効果が飽和し、また、強度が高くなりすぎて加工性（押出性）が低下するので好ましくない。
【００１９】
「Ｓｉ」
ケイ素（Ｓｉ）は、ＡｌおよびＭｎとともに、金属間化合物であるＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物を形成してアルミ合金押出材の組織中に析出し、ろう付後のアルミ合金押出材の強度を向上させる。またＳｉは、その一部が組織中に固溶して押出材の強度を向上させる。
Ｓｉの組成比は重量％で０．０５％以上１．５％以下の範囲が好ましく、０．４％以上１．２％以下の範囲がより好ましい。
Ｓｉの組成比が０．０５％未満だと、アルミ合金押出材の強度向上の効果が得られない。
また、Ｓｉの組成比が１．５％を越えると、アルミ合金押出材の融点が低下してろう付け時に溶融してしまい、また、アルミ合金押出材の熱伝導性を低下させる。
【００２０】
「Ｃｕ」
銅（Ｃｕ）は、アルミ合金押出材の組織中に固溶して合金押出材の強度を向上させる。また、合金押出材の電位（孔食電位）を上昇させ、耐食性を向上させることができる。
Ｃｕの組成比は重量％で０．０５％以上０．８％以下の範囲が好ましく、０．３％以上０．７％以下の範囲がより好ましい。
Ｃｕの組成比が０．０５％未満だと、アルミ合金押出材の強度向上の効果が得られない。
またＣｕの組成比が０．８％を越えると、アルミ合金押出材の融点が低下してろう付け時に溶融してしまう。
【００２１】
「Ｍｇ」
マグネシウム（Ｍｇ）は、Ｃｕと同様にアルミ合金押出材の組織中に固溶して合金押出材の強度を向上させる。また、先に述べた当該合金中のＳｉ及びろう付け時に素材中に拡散した粉末ろう中のＳｉが、時効により、ＭｇとともにＭｇ２Ｓｉを析出し、これによってもアルミ合金押出材の強度が向上する。
Ｍｇの組成比は重量％で０．０１％以上０．５％以下の範囲が好ましく、０．０５％以上０．２％以下の範囲がより好ましい。
Ｍｇの組成比が０．０１％未満だと、アルミ合金押出材の強度向上の効果が得られない。
またＭｇの組成比が０．５％を越えると、合金押出材の強度が高くなりすぎて成形性（加工性）が低下するとともに、フラックスの活性度を損ない、少量のフラックスではろう付が困難となる。
【００２２】
「Ｚｒ」
ジルコニウム（Ｚｒ）は、ろう付の際の加熱によって微細な金属間化合物として分散析出して強度を向上させる。また、Ｓｃの添加効果を一層高める作用がある。
Ｚｒの組成比は重量％で０．００１％以上０．３％以下の範囲が好ましく、０．０５％以上０．１５％以下の範囲がより好ましい。
Ｚｒの組成比が０．００１％未満だと、アルミ合金押出材の強度向上の効果が得られない。
また、Ｚｒの組成比が０．３％を越えると、アルミ合金押出材の強度が高くなりすぎて成形性が低下したり、自己耐食性が低下したり、熱伝導性が低下したりする。
【００２３】
以上のように、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｒは何れも、アルミ合金押出材の耐食性若しくは強度を向上させる元素なので、必要に応じて、これらの内の１種または２種以上の元素を添加すれば良い。
【００２４】
「Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ」
チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）はいずれも、ろう付の際の加熱によって微細な金属間化合物として分散析出して強度を向上させる。
Ｔｉの組成比は、重量％で０．０１％以上０．２５％以下の範囲が好ましく、０．０５％以上０．１５％以下の範囲がより好ましい。
また、Ｃｒの組成比は重量％で０．０１％以上０．５％以下の範囲が好ましく、０．０２％以上０．０７％以下の範囲がより好ましい。
更に、Ｖの組成比は重量％で０．０１％以上０．１％以下の範囲が好ましく、０．０２％以上０．０７％以下の範囲がより好ましい。
各元素の組成比が下限未満になると、アルミ合金押出材の強度向上の効果が得られない。
また、各元素の組成比が上限を超えると、アルミ合金押出材の強度が高くなりすぎて成形性が低下してしまう。
【００２５】
［ろう付用組成物］
ろう付用組成物３は、図３に示す例のように、アルミ合金押出材２の表面に塗布され、粉末ろう及びフッ化物系フラックスの内、少なくとも１種類以上を含んで構成されており、図示例では、チューブ２３を構成するアルミ合金押出材２の両面に塗布されている。
ろう付用組成物３は、アクリル系樹脂バインダ及び該アクリル系樹脂バインダを希釈する溶媒によって混合され、アルミ合金押出材２に塗布される。
以下、ろう付用組成物３について詳しく説明する。
【００２６】
［粉末ろう］
粉末ろうは、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末、又は純Ｓｉ粉末のいずれか一方、又は両方を混合して用いることが好ましい。
また、用いる粉末ろう全体のＳｉ含有比率が、重量％で６％以上であることが好ましい。Ｓｉの含有比率が６％未満だと、ろう付ができない。
粉末ろうの塗布量は、１ｇ／ｍ２以上１００ｇ／ｍ２以下の範囲が好ましい。塗布量が２ｇ／ｍ２以上であれば、十分なろう付け強度が得られる。
また、塗布量が１００ｇ／ｍ２以下であれば、ろう付後の合金押出材表面のＳｉ濃度が過剰にならず、また、遊離した単体Ｓｉの存在を抑制し、腐食速度を抑制することができる。
【００２７】
［フッ化物系フラックス］
フッ化物系フラックスとしては、Ｋ１−３ＡｌＦ４−６、ＺｎＦ２、ＫＺｎＦ３の内、何れかを単独、或いは２種類以上を混合した成分の粉末を用いることが好ましい。
また、他のフッ化物系フラックス、例えばＡｌ含有フッ化物系フラックスや、Ｚｎ含有フッ化物系フラックスを用いても良い。
【００２８】
なお、ろう付用組成物３の組成は、重量比で、粉末ろう：フッ化物系フラックス＝１：１０乃至５：１０の範囲であることが好ましい。このろう付用組成物３には、更に上述のバインダが添加され、このバインダを含む混合物がアルミ合金押出材２の表面に塗布される。
ろう付用組成物３の塗布量は、５ｇ／ｍ２以上２００ｇ／ｍ２以下の範囲が好ましい。塗布量が５ｇ／ｍ２以上であれば、十分な接合強度及びろう付強度が得られる。また塗布量が２００ｇ／ｍ２以下であれば、過剰なろうやフラックスによる母材のろう侵食、及び、ろう、フラックスの垂れ落ちも抑制できる。
【００２９】
上述のろう付用組成物３には、Ｓｉを有する粉末ろうが含まれており、このＳｉがろう付けの際にアルミ合金押出材の表面から内部に拡散してＳｉを含有した層（即ちろう成分層）が形成される。
また、フッ化物系フラックスに、上述したようなＺｎ含有フラックスを含有させた場合は、ろう付け後の合金押出材の表面にＺｎ拡散層が形成され、このＺｎ拡散層が犠牲陽極層として機能することにより、防食効果が高められる。
【００３０】
なお、ろう付熱処理は、窒素ガス雰囲気中において実体温度５８０℃乃至６１０℃程度で行うことが好ましく、保持時間は１分乃至１０分程度が好ましい。
ろう付時の温度が５８０℃未満だと、ろう材及び母材の一部溶解が進まず、良好なろう付を行うことが困難になる。
ろう付時の温度が６１０℃を超えると、著しいろう侵食が生じ、また、ろうのすき間充填性を損なうおそれがある。
【００３１】
ろう付時の熱処理によって、アルミ合金押出材の組織中に各種の金属間化合物が生成し、合金押出材の強度を向上でき、また、再結晶が粗大な傾向を有し、耐ろう侵食が保たれる。
【００３２】
図１に示すような、本実施形態のアルミ合金押出材１、２（図２又は図３参照）が用いられる熱交換器１０の構造によれば、チューブ１３（２３）を差し込むためのスロットが側面に設けられたヘッダータンク１１ａ、１１ｂにおいて、フィンにクラッドされたろう材か、または上述のろう付用組成物３により、アルミ合金押出材からなるチューブ１３（２３）にフィン１４が接合されている。
【００３３】
なお、図１に示す例では、ヘッダータンクの形状は断面四角形状となっているが、これには限定されず、例えば、丸型パイプ状のヘッダータンクであってもよい。
また、ヘッダータンクは１つの部材（１ピース）からなる構成である必要はなく、例えば、縦割り半パイプ状のヘッダータンク半体同士を組み合わせてパイプ状とした構造の、２ピース型のヘッダータンク等であっても良い。
【００３４】
また、本実施形態のアルミ合金押出材に、上述のろう付用組成物をバインダに練り込んで塗布することにより、チューブにフィンを接合する際、従来から用いられているブレージングシートが不要で、組付け後のフラックス塗布も省略でき、コストダウンとともに、ろう付処理効率が向上する。
【００３５】
以上、説明したように、本実施形態の熱交換器用アルミニウム合金押出材によれば、重量％でＳｃ：０．０００１％以上１％以下、及びＭｎ：０．００５％以上２％以下を含有し、残部Ａｌと不可避不純物とからなる構成とすることにより、ろう付後のアルミニウム合金押出材の機械的強度が向上し、押出性、ろう付性及び強度特性に優れた合金押出材が得られる。
従って、熱交換器用アルミニウム合金押出材の押出性、ろう付性及び強度特性を向上しながら、薄肉化、及び軽量化が可能となり、また、信頼性が向上する。
また、本実施形態の熱交換器用アルミニウム合金押出材によれば、更に、重量％でＳｉ：０．０５％以上１．５％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．８％以下、Ｍｇ：０．０１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．３％以下の内、少なくとも１種又は２種以上を含有してなる構成とすることにより、ろう付性、及び強度特性が一層向上する。
また、本実施形態の熱交換器用アルミニウム合金押出材によれば、更に重量％でＴｉ：０．０１％以上０．２５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．５％以下、Ｖ：０．０１％以上０．１％以下の内、１種又は２種以上を含有してなる構成とすることにより、強度特性が一層向上する。
さらに、上述の熱交換器用アルミニウム合金押出材を備えた熱交換器用扁平多穴管及び熱交換器用ヘッダーによれば、押出性、ろう付性及び強度特性に優れた合金押出材の採用によって一層の軽量化、及び薄肉化が可能となり、また、熱交換器の信頼性が向上する。
【実施例】
【００３６】
以下に、本発明にかかる熱交換器用アルミニウム合金押出材の実施例について説明する。
下記表１に示す各実施例及び比較例の成分組成条件で、本発明に係るアルミ合金押出材（実施例）、及び従来の合金押出材（比較例）を作製し、以下の各項目について評価を行った。
【００３７】
［作製工程］
各実施例及び比較例に示す成分組成を有するアルミニウム合金鋳塊を用い、所定の温度で均質化処理を行った後、５００℃の温度で熱間押出成形加工することにより、図２に示すような流通孔を２０個有し、断面寸法が幅：１６ｍｍ、高さ：１．１ｍｍ、肉厚：０．３ｍｍのチューブを作製した。
また、このチューブの両面に、各実施例及び比較例に示す種別の粉末ろう、フッ化物系フラックスからなるろう付用組成物を塗布し、本発明に係るアルミニウム合金押出材（実施例８乃至１４、１７乃至２０）を得るとともに、従来の合金押出材（比較例３、４、７乃至１１）を、成分組成毎にチューブ形状で得た。
また、ろう付用組成物を塗布しないチューブを、本発明のアルミニウム合金押出材（実施例１乃至８、１５、１６）及び従来の合金押出材（比較例１、２、５、６）の両方を用いて得た。
【００３８】
［押出性の評価］
各実施例及び比較例のチューブ（扁平多穴管）を押出成形にて作製する際、「割れ」、「局部溶解」、「ダイス焼付」等のトラブルが発生することが無い条件下での最大押出速度を測定し、以下の基準で判定した（○×で表記）。
（１）○：押出速度が５０ｍ／分以上で押出可能であった。
（２）×：押出速度が５０ｍ／分未満でないと押出不可能であった。
【００３９】
［ろう付性の評価］
各実施例及び比較例のチューブを用い、以下のろう付性試験を行った。
実施例８乃至１４、１７乃至２０、及び比較例３、４、７乃至１１では、各チューブにろう付用組成物を塗布し、フィンをろう付にて接合した後、このフィンを千切り取り、フィンの根元の接合部がチューブに残存している数を集計し、以下の基準で判定した（○×で表記）。
また、ろう付用組成物が塗布されていない実施例１乃至６、１５、１６、及び比較例１、２、５、６では、フィンにブレージングシートを組み合わせてクラッドフィンを適用し、通常のろう付方法に従うプロセス（組付後にフラックスをスプレーで塗布）で、チューブにクラッドフィンをろう付接合した後、クラッドフィンを千切り取り、上述と同様に判定した。
また、ろう付用組成物が塗布されていない実施例７ではフラックスのみを塗布してフィンをろう付にて接合した後、のフィンを千切り取り、上述と同様に判定した。
また、粉末ろうのみが塗布された実施例８では、チューブにフィンを組付けてからフラックスを塗布してろう付接合した後、クラッドフィンを千切り取り、上述と同様に判定した。
なお、ろう付熱処理については、窒素ガス雰囲気中において実体５９０℃の温度で３分間保持した後、４００℃までは−１００℃／分の冷却速度を保って、室温（２５℃）まで冷却して行った。
（１）○：フィン接合部の残存数／フィン接合部の全数の割合が９６％以上であった。
（２）×：フィン接合部の残存数／フィン接合部の全数の割合が９６％未満であった。
【００４０】
［ろう付後強度の評価］
各実施例及び比較例のチューブをろう付処理した後、各チューブをサンプルとして引張強度試験を行った。引張試験機として(株)島津製作所製  型番  ＡＧ−１０ＫＮＤを使用して、引張速度５ｍｍ／分で引張試験を行うことにより、ろう付後の引張強度（ＭＰａ）を測定し、以下の基準で判定した（○×で表記）。
（１）○：引張強度が７０ＭＰａ以上であった。
（２）×：引張強度が７０ＭＰａ未満であった。
【００４１】
［結晶粒度の評価］
各実施例及び比較例のチューブをろう付処理した後、チューブを切断して断面を露出させ、組織中における再結晶粒の平均粒径を、光学顕微鏡を用いて測定し、以下の基準で判定した（○×で表記）。
（１）○：結晶粒度が４００μｍ（直径）以上であった。
（２）×：結晶粒度が４００μｍ（直径）未満であった。
【００４２】
［加工性の評価］
図１に示す熱交換器１０のヘッダ１１ａ、１１ｂの側面に複数整列形成された図示略のスロット（差込孔）にチューブの端部を差し込んで組みつけるが、各実施例及び比較例のチューブを用いて加工されるチューブ端末部（差込部）への亀裂発生の有無を確認し、以下の基準で判定した（○×で表記）。
（１）○：チューブ端末部に亀裂は発生しなかった。
（２）×：チューブ端末部に亀裂が発生した。
【００４３】
各実施例及び比較例の組成成分、及び評価試験結果の一覧を表１に示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
表１に示す結果より、実施例１及び２の欄に記載した、重量％でＳｃを０．０００１％以上１％以下の範囲、及びＭｎを０．００５％以上２％以下の範囲で含有する本発明に係るアルミニウム合金押出材が、押出性、ろう付性、ろう付後強度及び結晶粒度の全ての評価項目が○の判定であり、優れた特性が得られるのが明らかとなった。
【００４６】
上述に加え、更に重量％でＳｉを０．０５％以上１．５％以下の範囲、Ｃｕを０．０５％以上０．８％以下の範囲、Ｍｇを０．０１％以上０．５％以下の範囲、Ｚｒを０．００１％以上０．３％以下の内の範囲で、少なくとも１種又は２種以上を含有した場合にも、上述と同様に優れた特性が得られた。
実施例３及び４に示す本発明のアルミ合金押出材ではＳｉを、実施例５及び６ではＣｕを、実施例７及び８ではＭｇを、実施例９及び１０ではＺｒを、各々重量％で上述の範囲内の量を１種添加しているが、各例とも、押出性、ろう付性、ろう付後強度及び結晶粒度の全ての評価項目が○であった。
また、実施例１１に示す本発明のアルミ合金押出材では、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｒの各元素全てを上述の範囲内で添加しているが、押出性、ろう付性、ろう付後強度及び結晶粒度の全ての評価項目が○であった。
【００４７】
更に、重量％でＴｉを０．０１％以上０．２５％以下の範囲、Ｃｒを０．０１％以上０．５％以下の範囲、Ｖを０．０１％以上０．１％以下の内の範囲で、１種又は２種以上を含有した場合にも、上述と同様に優れた特性が得られた。
実施例１２乃至１４に示す本発明のアルミ合金押出材では、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖの内、何れか１種を、重量％で上述の範囲内の量を添加しているが、押出性、ろう付性、ろう付後強度及び結晶粒度の全ての評価項目が○であった。
実施例１５乃至１８に示す本発明のアルミ合金押出材では、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖの各元素全てを上述の範囲内で添加しているが、押出性、ろう付性、ろう付後強度及び結晶粒度の全ての評価項目が○であった。
【００４８】
実施例１９に示す本発明のアルミ合金押出材では、重量％でＳｃを０．０００１％以上１％以下の範囲、及びＭｎを０．００５％以上２％以下の範囲で含有する成分組成とし、ろう付用組成物として、合金押出材の表面にＡｌ−２５％Ｓｉ合金粉末と純Ｓｉ粉末を５０％ずつ含有した成分組成としているが、押出性、ろう付性、ろう付後強度及び結晶粒度の全ての評価項目が○であった。
また、実施例２０に示す本発明のアルミ合金押出材は、実施例１９のアルミ合金押出材に対して粉末ろう中のＳｉの割合を変えているが、押出性、ろう付性、ろう付後強度及び結晶粒度の全ての評価項目が○であった。
【００４９】
これに対し、比較例１乃至４に示す従来のアルミニウム合金押出材では、Ｓｃ、又はＭｎの含有量が上述した範囲外となっており、押出性、ろう付性、ろう付後強度及び結晶粒度の内、何れかの評価項目が×となった。
比較例１に示した従来のアルミ合金押出材では、重量％でＭｎを０．０２％含有しているが、Ｓｃが添加されておらず、押出性及びろう付性が○であったものの、ろう付後強度及び結晶粒度が×であった。
比較例２に示した従来のアルミ合金押出材では、重量％でＭｎを１．５％含有しているが、Ｓｃが添加されておらず、押出性、ろう付性及びろう付後強度が○であったものの、結晶粒度が×であった。比較例２のアルミ合金押出材では、大きなろう侵食が見られた。
比較例３に示した従来のアルミ合金押出材では、重量％でＭｎを２．２％含有している一方、Ｓｃが添加されておらず、ろう付性及びろう付後強度が○であったものの、押出性および結晶粒度が×であった。比較例３のアルミ合金押出材では、加工性の低下が見られた。
比較例４に示した従来アルミ合金押出材では、重量％でＳｃを０．０２％含有している一方、Ｍｎの添加量が０．００２％であり、押出性、ろう付性及び結晶粒度は○であったものの、ろう付後強度は×であった。
【００５０】
また、比較例５乃至８に示す従来のアルミニウム合金押出材では、各々重量％でＳｃを０．０２％、Ｍｎを０．５％含有した構成となっているが、このＳｃ及びＭｎに加えて何れか１種が添加されているＳｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｒの含有量が上述の範囲外となっており、押出性、ろう付性、ろう付後強度及び結晶粒度の内、何れかの評価項目が×となった。
比較例５に示した従来のアルミ合金押出材では、重量％でＳｉが１．６％添加されているが、押出性、ろう付後強度及び結晶粒度が○であったものの、ろう付性が×であった。比較例５のアルミ合金押出材では、融点の低下が見られた。
比較例６に示した従来のアルミ合金材では、重量％でＣｕが０．９％添加されているが、ろう付後強度及び結晶粒度が○であったものの、押出性及びろう付性が×であった。比較例６のアルミ合金押出材では、融点の低下が見られた。
比較例７に示したアルミ合金材では、重量％でＭｇが０．６％添加されているが、押出性、ろう付後強度及び結晶粒度が○であったものの、ろう付性が×であった。比較例７のアルミ合金押出材では、フラックス活性度の低下が見られた。
比較例８に示した従来アルミ合金材では、重量％でＺｒが０．３５％添加されているが、ろう付性、ろう付後強度及び結晶粒度が○であったものの、押出性が×であった。比較例８のアルミ合金押出材では、加工性の低下が見られた。
【００５１】
また、比較例９乃至１１に示す従来のアルミニウム合金押出材では、各々重量％でＳｃを０．０２％、Ｍｎを０．５％含有した構成となっているが、このＳｃ及びＭｎに加えて、更に何れか１種が添加されているＴｉ、Ｃｒ、Ｖの含有量が上述の範囲外となっており、ろう付性、ろう付後強度及び結晶粒度が○であったものの、押出性が×となった。比較例９乃至１１のアルミニウム合金押出材では、何れも加工性の低下が見られた。
【００５２】
上記結果により、熱交換器用アルミニウム合金押出材を、重量％でＳｃ：０．０００１％以上１％以下、及びＭｎ：０．００５％以上２％以下を含有し、残部Ａｌと不可避不純物とからなる成分組成とすることにより、押出性、ろう付性及び強度に優れた熱交換器用アルミニウム合金押出材が得られることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出材の一例を示す図であり、自動車用の熱交換器に、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出材からなるチューブ（扁平多穴管）及びヘッダータンク（ヘッダー）を組み付けた例を説明する斜視図である。
【図２】本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出材の一例を示す図であり、熱交換器用アルミニウム合金押出材からなるチューブ（扁平多穴管）の断面図である。
【図３】本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出材の他例を示す図であり、熱交換器用アルミニウム合金押出材からなるチューブ（扁平多穴管）の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、２…熱交換器用アルミニウム合金押出材（アルミ合金押出材）、３…ろう付用組成物、１０…熱交換器、１１ａ、１１ｂ…ヘッダータンク（ヘッダー）、１３、２３…チューブ（扁平多穴管）、１３ａ…流通孔、１４…フィン
【図１】
2006348358.tif 000003
【図２】
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【図３】
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