(57)【要約】【課題】十分な強度を有し、高速押出により多穴管を製造した場合に表面にピックアップの発生しない、高速押出により薄肉化および小断面積化された多穴管を製造可能な熱交換器用押出合金の製造方法を提供する。【解決手段】質量％でＣｕ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２５％を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金を均質化処理する工程を備え、前記均質化処理において、前記アルミニウム合金を５６０℃〜６２０℃の範囲の温度で１時間〜１８時間保持する第１熱処理と、前記第１熱処理後に、前記アルミニウム合金を４５０℃〜５２０℃の範囲の温度で２時間超〜１８時間保持する第２熱処理とを行なう押出性に優れた熱交換器用押出合金の製造方法とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％でＣｕ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２５％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金を均質化処理する工程を備え、
前記均質化処理において、前記アルミニウム合金を５６０℃〜６２０℃の範囲の温度で１時間〜１８時間保持することを特徴とする、押出性に優れた熱交換器用押出合金の製造方法。
【請求項２】
前記均質化処理の後更に、前記アルミニウム合金を４５０℃〜５２０℃の範囲の温度で２時間超〜１８時間保持する第２熱処理を行なうことを特徴とする、請求項１に記載の押出性に優れた熱交換器用押出合金の製造方法。
【請求項３】
請求項１および請求項２に記載の熱交換器用押出合金の製造方法により製造された熱交換器用押出材からなることを特徴とする熱交換器用扁平多穴管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコンなどの自動車用熱交換器に好適に用いることができる押出性に優れた熱交換器用押出合金の製造方法およびその製造方法によって製造された熱交換器用押出材を用いた熱交換器用扁平多穴管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カーエアコンのコンデンサやエバポレータなどの自動車用熱交換器として、複数のヘッダパイプと、これらのヘッダパイプ間に架設された複数の多穴管と、各多穴管に接合されたフィンとを備えたものが知られている。また、このような自動車用熱交換器を構成する多穴管としては、純アルミニウムやアルミニウム合金を押出加工してなるものが用いられている。
【０００３】
また、このような多穴管では、組立性、ろう付け性、熱交換器の強度・耐食性などについて所定の条件を満たすことが要求されている。さらに、このような多穴管は、一般に、幅５〜５０ｍｍ、高さ１〜５ｍｍの断面形状とされており、所定の寸法精度や表面粗さなどの条件を満たすことが要求されている。
このような条件を満たす多穴管を実現できる材料としては、押出性の良好な純アルミニウムや、少量のＣｕが含有された耐食性の良好なアルミニウム合金などが挙げられ、広く使用されている。
【０００４】
また、最近、製品コストを低減させるために、多穴管の薄肉化および小断面積化、高速押出化の要求がより一層高まってきている。しかし、従来の技術では、高速押出により薄肉化および小断面積化された多穴管を製造する場合、強度の高い合金を設定すると所定の断面形状を有する多穴管が得られない場合があり問題となっていた。
【０００５】
この問題を解決するために、ＭｎとＳｉとを含む押出性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム押出合金が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１１−３３５７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術を採用した場合であっても、高速押出により薄肉化および小断面積化された多穴管を製造するためには、より一層、強度を向上させることが要求されていた。また、特許文献１に記載の技術では、高速押出により多穴管を製造した場合に、ピックアップと呼ばれるむしれ状の欠陥が表面に発生しやすく、多穴管表面の特性外観を損なうことが問題となっていた。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、十分な強度、耐食性および耐久性を有し、高速押出により多穴管を製造した場合でも表面にピックアップの発生しない、薄肉化および小断面積化された多穴管を製造可能な熱交換器用押出合金の製造方法を提供することを課題としている。
さらに、本発明は、上記の製造方法によって製造された熱交換器用押出材からなる高強度でピックアップのない熱交換器用扁平多穴管を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の押出性に優れた熱交換器用押出合金の製造方法は、質量％でＣｕ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２５％を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金を均質化処理する工程を備え、
前記均質化処理において、前記アルミニウム合金を５６０℃〜６２０℃の範囲の温度で１時間〜１８時間保持することを特徴とする。
上記の押出性に優れた熱交換器用押出合金の製造方法においては、前記均質化処理の後更に、前記アルミニウム合金を４５０℃〜５２０℃の範囲の温度で２時間超〜１８時間保持する第２熱処理を行なうことができる。
この場合、さらに好ましい特性が得られる。
【０００９】
また、本発明の熱交換器用扁平多穴管は、上記の熱交換器用押出合金の製造方法により製造された熱交換器用押出材からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の押出性に優れた熱交換器用押出合金の製造方法によれば、十分な強度を有し、高速押出により多穴管を製造した場合に表面にピックアップの発生しない、薄肉化および小断面積化された多穴管を製造可能なものが提供できる。
また、本発明の熱交換器用扁平多穴管は、本発明の製造方法によって製造された熱交換器用押出材からなるものであるので、高強度でピックアップのないものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る熱交換器用押出合金の製造方法および熱交換器用扁平多穴管について例を挙げて詳細に説明する。
本発明の押出性に優れた熱交換器用押出合金の製造方法は、質量％でＣｕ：０．０５〜０．４０％、Ｍｎ：０．０５〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．２５％を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金を均質化処理する工程を備え、前記均質化処理において、後述する第１熱処理と、必要に応じて追加する第２熱処理とを行なう方法である。
【００１２】
［アルミニウム合金の成分組成］
以下に記載する各元素の含有量は、特に規定しない限り質量％である。
「Ｃｕ」０．０５〜０．４０％
本発明を構成するアルミニウム合金において、Ｃｕは、熱交換器用押出合金の強度および耐久性を向上させる作用がある。
Ｃｕの含有量が０．０５％未満であると、熱交換器用押出合金の強度、耐食性および耐久性が不十分となるため好ましくない。また、Ｃｕの含有量が０．４０％を越えると、押出時の変形抵抗が上昇して高速押出が困難となる恐れが生じるため好ましくない。また、Ｃｕの含有量が０．４０％を越えると、高速押出時にピックアップが生じやすくなる。
【００１３】
「Ｍｎ」０．０５〜０．３０％
本発明を構成するアルミニウム合金において、Ｍｎは、熱交換器用押出合金の強度および耐久性を向上させる作用がある。
Ｍｎの含有量が０．０５％未満であると、熱交換器用押出合金の強度および耐久性が不十分となるため好ましくない。また、Ｍｎの含有量が０．３０％を越えると、押出時の変形抵抗が上昇して高速押出が困難となる恐れが生じるため好ましくない。また、Ｍｎの含有量が０．３０％を越えると、高速押出時にピックアップが生じやすくなる。
【００１４】
「Ｔｉ」０．０５〜０．２５％
本発明を構成するアルミニウム合金において、Ｔｉは、熱交換器用押出合金の強度および耐久性を向上させるとともに、押出装置のダイスと熱交換器用押出合金との接触部分の高速押出時における潤滑性を向上させてピックアップの発生を抑制する作用がある。
Ｔｉの含有量が０．０５％未満であると、熱交換器用押出合金の強度および耐久性が不十分となるため好ましくない。また、Ｔｉの含有量が０．０５％未満であると、高速押出時における潤滑性が不十分となり、高速押出時におけるピックアップの発生を十分に抑制できない恐れが生じる。また、Ｔｉの含有量が０．２５％を越えると、押出時の変形抵抗が上昇して高速押出が困難となる恐れが生じるため好ましくない。さらに、Ｔｉの含有量が０．２５％を越えると、粗大なＴｉ化合物が発生しやすく、素材の品質を損なうことになるため好ましくない。
【００１５】
本実施形態においては、アルミニウム合金を均質化処理する工程において、第１熱処理と第２熱処理とを行なう。
「第１熱処理」
第１熱処理においては、上記のアルミニウム合金を５６０℃〜６２０℃の範囲の温度、より好ましくは５９０℃超〜６２０℃の範囲の温度で１時間〜１８時間、より好ましくは３時間〜１０時間保持する。
第１熱処理を行なうことで、Ｃｕ、Ｍｎなどの高速押出時にピックアップを発生させる元素を固溶させて、ピックアップの発生を抑制するとともに、アルミニウム合金内のミクロな歪みを除去して押出性を向上させることができる。
【００１６】
第１熱処理の処理温度が上記範囲よりも低い場合や処理時間が上記範囲よりも短い場合には、Ｃｕ、Ｍｎなどの高速押出時にピックアップを発生させる元素の固溶が不十分となり、高速押出時におけるピックアップの発生を十分に抑制できなかったり、アルミニウム合金内のミクロな歪みを十分に除去できなかったりする恐れが生じる。また、第１熱処理の処理温度が上記範囲よりも高い場合や処理時間が上記範囲よりも長い場合には、アルミニウム合金の一部が溶解する恐れがあるし、第１熱処理を行なうことによる費用が大きくなり、経済的に不利となる。
【００１７】
「第２熱処理」
第２熱処理は、第１熱処理後のアルミニウム合金を４５０℃〜５２０℃の範囲の温度、より好ましくは４８０℃〜５１０℃の範囲の温度で２時間超〜１８時間、より好ましくは３時間〜１０時間保持する。
第２熱処理を行なうことで、第１熱処理によって一旦固溶したＣｕ、Ｍｎを、Ｔｉと結びついた析出物としてアルミニウム合金中に分布させて、Ａｌ−Ｔｉ化合物と相まって、押出装置のダイスと熱交換器用押出合金との接触部分の高速押出時における潤滑性を向上させ、ピックアップの発生を抑制することができる。
【００１８】
第２熱処理の処理温度が上記範囲よりも低い場合や処理時間が上記範囲よりも短い場合には、Ｃｕ、ＭｎをＴｉと結びついた析出物としてアルミニウム合金中に十分に分布させることができず、高速押出時におけるピックアップの発生を十分に抑制できなくなる恐れが生じる。また、第２熱処理の処理温度が上記範囲よりも高い場合や処理時間が上記範囲よりも長い場合には、Ｃｕ、ＭｎとＴｉとが結びついた析出物の析出が過度に進行し、その析出物に由来するピックアップが生じやすくなる。
【００１９】
なお、上記均質化処理における加熱方法や加熱炉の構造等については特に限定されない。また、均質化処理する工程の後のアルミニウム合金を押出すことにより熱交換器用押出合金が得られる。ここでの押出において、押出形状は特に限定されるものではなく、熱交換器の形状等に応じて押出形状が選定される。また、押出方法（方式）については特に限定されるものではなく、押出形状等に合わせて適宜常法の方法を採用することができる。
【００２０】
このような熱交換器用押出合金は、熱交換器用の材料として使用されるものであり、例えば、熱媒体を流通させる熱交換器用扁平多穴管などとして用いられる。また、熱交換器の使用場所は、特に限定されるものではないが、自動車用の熱交換器に好適である。また、自動車用の熱交換器として、具体的にはコンデンサ、エバポレータ、インタクーラ等の用途に好適に使用できる。
また、このような熱交換器用扁平多穴管は、熱交換器用の部品として使用するに際し、他部材（例えばフィンやヘッダパイプ）と組み付けて、通常はろう付けにより接合される。なお、本発明においては、ろう付けの際の雰囲気や加熱温度、時間などの条件について、特に限定されるものではなく、ろう付け方法も特に限定されない。
【００２１】
このような熱交換器用扁平多穴管は、高速押出により製造がなされた場合であっても、表面にピックアップのない良好なものとなる。また、このような熱交換器用扁平多穴管は、高い強度を有しており、かつ高速押出により薄肉化および小断面積化された多穴管の製造がなされた場合であっても、押出形状の寸法精度が十分に高い良好なものとなる。
【００２２】
なお、上述した実施形態では、アルミニウム合金を均質化処理する工程において、第１熱処理と第２熱処理とを行なったが、第１熱処理のみを行なってもよい。この場合においても、十分な強度を有し、高速押出により多穴管を製造した場合に表面にピックアップの発生しない、薄肉化および小断面積化された多穴管を製造できる。
また、上述した実施形態のように、アルミニウム合金を均質化処理する工程において、第１熱処理と第２熱処理とを行った場合、高速押出時におけるピックアップの発生をより効果的に抑制でき、好ましい。
【００２３】
「実験例１〜実験例２８」
以下、実験例について説明する。
表１または表２に示す成分を含有するアルミニウム合金を鋳造してなるビレットを製作し、このビレットに、表１または表２に示す第１熱処理および第２熱処理とからなる均質化処理を行なった。そして均質化処理後のビレットを以下に示す条件で押出すことにより、図１に示す複数の媒体通路用穴２を有する断面形状の熱交換器用押出合金１（熱交換器用扁平多穴管）を得た。
【００２４】
【表１】
2008088468.tif 000002
【００２５】
【表２】
2008088468.tif 000003
【００２６】
なお、表１または表２において、押出速度とは、実験例１９における押出速度を１とした場合の比（倍）を意味する。また、表１および表２において、ピックアップ評価が○であるとは熱交換器用押出合金にピックアップが発生しなかったことを意味し、ピックアップ評価が×であるとは熱交換器用押出合金にピックアップが発生したことを意味し、ピックアップ評価が△であるとは僅かにピックアップが存在する状態を意味する。
【００２７】
このようにして得られた実験例１〜実験例２８の熱交換器用扁平多穴管を、所定の条件で外部形状を整える圧延加工を行なってから、ろう付け加熱した後、その扁平多穴管を長手方向に引張試験機にて引っ張る方法により扁平多穴管の強度を測定した。
その結果を表１または表２に示す。
【００２８】
表１および表２より、本発明の実施例である実験例１〜実験例１１では、いずれも７３（ＭＰａ）以上の十分な強度が得られ、押出速度比が１．６〜２と高速押出であっても、ピックアップの評価が○または△となり、ピックアップの発生を抑制できることが確認できた。
これに対し、本発明の比較例である実験例１２、実験例２１では、ピックアップの評価が○または△であったが、ろう付け後強度が６５（ＭＰａ）以下であり、強度が不十分であった。また、本発明の比較例である実験例１３〜実験例２０、実験例２２、実験例２３では、押出速度が低速の場合には表面にピックアップが発生しないが、高速押出では表面にピックアップが発生した。
【００２９】
より詳細には、含有成分が本発明の範囲外である実験例１２〜実験例１６では、十分な強度が得られないか、高速で押出すとピックアップが発生した。
さらに、第１熱処理および第２熱処理の処理温度や処理時間が共通であって、含有成分が本発明の範囲外である実験例２０〜実験例２３から、Ｃｕの含有量が本発明の範囲未満である（実験例２１）と強度が不十分となることがわかった。また、Ｍｎの含有量が本発明の範囲を超える（実験例２２）とピックアップが生じやすくなることがわかった。また、Ｔｉの含有量が本発明の範囲外である（実験例２０、実験例２３）とピックアップが生じやすくなることがわかった。
【００３０】
また、第１熱処理および第２熱処理の処理温度が本発明範囲外である実験例１７〜２３では、十分な強度が得られないか、高速で押出するとピックアップが発生した。
また、第１熱処理の処理温度が本発明範囲外の高温である実験例２４では、均質化処理時に部分的な溶融が発生して、押出できなかった。
また、実験例２５では、第１熱処理のみならば、高速で押出してもピックアップの発生は無いものの、第２熱処理の処理温度が不適正であり、第１熱処理の効率を少し損なう結果となっている。
また、第１熱処理の時間が本発明の範囲外である、短時間の熱処理時間を適用すると、高速押出時にピックアップが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は本発明の熱交換器用扁平多穴管の一例を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…熱交換器用押出合金（熱交換器用扁平多穴管）、２…媒体通路用穴
【図１】
2008088468.tif 000004