(57)【要約】  【課題】過酷な腐食環境下でも十分な耐食性が得られる熱交換器用Ａｌ合金配管材およびその製造方法を提供する。  【解決手段】Ｓｉを０．０５〜０．６質量％（以下％と略記する）、Ｆｅを０．０５〜０．７％、Ｃｕを０．０４〜０．２％、Ｍｎを０．６〜１．０％、Ｍｇを０．０１〜０．１５％、Ｚｎを０．１〜３．０％含有し残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金配管材であって、引張強さが１００〜１５０ＭＰａ、伸びが３０％以上の耐食性に優れる熱交換器用Ａｌ合金配管材。前記合金組成のＡｌ合金鋳塊に熱間押出および抽伸加工をこの順に施して素管とし、次いで前記素管に４５０〜５５０℃で１〜１０時間の最終焼鈍処理を施す耐食性に優れる熱交換器用Ａｌ合金配管材の製造方法。  【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを０．０５〜０．６質量％（以下％と略記する）、Ｆｅを０．０５〜０．７％、Ｃｕを０．０４〜０．２％、Ｍｎを０．６〜１．０％、Ｍｇを０．０１〜０．１５％、Ｚｎを０．１〜３．０％含有し残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金配管材であって、前記配管材の引張強さが１００〜１５０ＭＰａ、伸びが３０％以上であることを特徴とする耐食性に優れる熱交換器用アルミニウム合金配管材。
【請求項２】
Ｓｉを０．０５〜０．６％、Ｆｅを０．０５〜０．７％、Ｃｕを０．０４〜０．２％、Ｍｎを０．６〜１．０％、Ｍｇを０．０１〜０．１５％、Ｚｎを０．１〜３．０％含有し残部がＡｌと不可避不純物からなるＡｌ合金鋳塊に熱間押出および抽伸加工をこの順に施して素管とし、次いで前記素管に４５０〜５５０℃で１〜１０時間の最終焼鈍処理を施すことを特徴とする耐食性に優れる熱交換器用アルミニウム合金配管材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用熱交換器（ラジエーターなど）や各種産業機器用熱交換器に適した耐食性に優れるアルミニウム合金配管材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種の熱交換器用配管材には、ＪＩＳ１０００系、ＪＩＳ３０００系、ＪＩＳ６０００系などのアルミニウム（以下、適宜Ａｌと記す）合金が使用されてきた。
例えば、特許文献１には、Ｍｇを０．３５〜１．５％、Ｓｉを０．２〜０．８％、Ｚｎを０．１〜０．３％含有し、さらにＳｎを０．０２〜０．１％、Ｃｕを０．１５〜０．４％含有し、残部Ａｌからなる耐粒界腐食性および耐孔食性を改善したＪＩＳ６０００系Ａｌ合金が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特公昭６１−３６５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記従来のＡｌ合金では、耐食性が十分でなく、そのため過酷な腐食環境下では、強度、加工性に優れるＪＩＳ３００３合金を芯材とし、その片面または両面に犠牲陽極効果を有するＪＩＳ７０７２合金を複合したクラッド材が使用されているが、クラッド材は製造コストが高いという問題があった。
そこで、クラッド材ではなく、単体で、過酷な腐食環境下にも十分に耐え得る熱交換器用Ａｌ合金配管材の開発が望まれていた。
【０００５】
本発明は、過酷な腐食環境下でも十分な耐食性を有する熱交換器用Ａｌ合金配管材およびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載発明は、Ｓｉを０．０５〜０．６質量％（以下％と略記する）、Ｆｅを０．０５〜０．７％、Ｃｕを０．０４〜０．２％、Ｍｎを０．６〜１．０％、Ｍｇを０．０１〜０．１５％、Ｚｎを０．１〜３．０％含有し残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金配管材であって、前記配管材の引張強さが１００〜１５０ＭＰａ、伸びが３０％以上であることを特徴とする耐食性に優れる熱交換器用アルミニウム合金配管材である。
【０００７】
請求項２記載発明は、Ｓｉを０．０５〜０．６％、Ｆｅを０．０５〜０．７％、Ｃｕを０．０４〜０．２％、Ｍｎを０．６〜１．０％、Ｍｇを０．０１〜０．１５％、Ｚｎを０．１〜３．０％含有し残部がＡｌと不可避不純物からなるＡｌ合金鋳塊に熱間押出および抽伸加工をこの順に施して素管とし、次いで前記素管に４５０〜５５０℃で１〜１０時間の最終焼鈍処理を施すことを特徴とする耐食性に優れる熱交換器用アルミニウム合金配管材の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は以下のような効果がある。
本発明のＡｌ合金配管材は、機械的性質、曲げ加工性、製造加工性、端末加工性に優れ、かつ過酷な腐食環境に耐え得る耐食性を有し、しかも単体のため安価であり、自動車用熱交換器などに有用である。また本発明のＡｌ合金配管材は常法により製造される素管に最終焼鈍処理を所定条件で施すことにより容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について詳細に説明する。
【００１０】
本発明はＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎを適量含有する熱交換器用Ａｌ合金配管材であり、前記Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、ＭｎおよびＭｇの作用により機械的性質を向上させ、前記ＭｎおよびＺｎの作用により耐食性を高めたものである。
【００１１】
なお、特開昭６３−７９９３６号公報には、Ｃｕを添加して自然電位を貴にし、以て鉄部材との間の電食を改善した高強度Ａｌ合金板が開示されているが、このＡｌ合金板は本発明のように材料自体の耐食性を改善したものではなく、用途も包装用であって本発明とは異なるものである。
【００１２】
以下に本発明のＡｌ合金配管材の合金元素について説明する。
ＳｉはＭｇと金属間化合物を形成して強度向上に寄与する。
Ｓｉの含有量が０．０５％未満ではその効果が十分に得られず、０．６％を超えると加工硬化が大きくなるため、抽伸加工中に多数回の中間焼鈍が必要となり、生産性が劣る。従って、Ｓｉの含有量は０．０５〜０．６％に規定する。より好ましい含有量は０．１〜０．４％である。
【００１３】
ＦｅはＡｌマトリックスに固溶して、またはＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物を析出して強度向上に寄与する。
Ｆｅの含有量が０．０５％未満ではその効果が十分に得られず、０．７％を超えるとＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物が増加して耐食性が低下し、また前記金属間化合物は成形加工時に割れの起点となり、端末加工性が低下するためである。従ってＦｅの含有量は０．０５〜０．７％に規定する。より好ましい含有量は０．０５〜０．４％である。
【００１４】
ＣｕはＡｌマトリックスに固溶して強度向上に寄与し、また配管材を高温ろう付けする際の結晶粒の粗大化を抑制して端末加工性を高度に維持する。
Ｃｕの含有量が０．０４％未満ではその効果が十分に得られず、０．２％を超えると化合物が析出して耐食性が低下する。従って、その含有量は０．０４〜０．２％に規定する。より好ましい含有量は０．０５〜０．１５％である。
【００１５】
ＭｎはＡｌマトリックスに固溶して強度および耐食性の向上に寄与する。
Ｍｎの含有量が０．６％未満ではその効果が十分に得られず、１．０％を超えると、製造加工性および成形加工性が低下する。従って、Ｍｎの含有量は０．６〜１．０％に規定する。より好ましい含有量は０．６〜０．８％である。
【００１６】
ＭｇはＡｌマトリックスに固溶して、またＳｉと金属間化合物を形成して強度向上に寄与する。その含有量が０．０１％未満ではその効果が十分に得られず、０．１５％を超えると熱間押出性および端末加工性が低下するうえ、フッ素系非腐食性フラックスを用いたときのろう付け性が低下する。従ってＭｇの含有量は０．０１〜０．１５％に規定する。より好ましい含有量は０．０２〜０．１％である。
【００１７】
ＺｎはＡｌマトリックスに固溶して結晶粒界と結晶粒内間の電位差を減少させ、以て粒界腐食を抑制する。その含有量が０．１％未満ではその効果が十分に得られず、３．０％を超えると耐食性が低下する。従ってＺｎの含有量は０．１〜３．０％に規定する。より好ましい含有量は０．２〜１．０％である。
【００１８】
本発明において、引張強さを１００〜１５０ＭＰａ、伸びを３０％以上に規定する理由は、引張強さが１００ＭＰａ未満では端末加工性が低下するためであり、引張強さが１５０ＭＰａを超え或いは伸びが３０％未満では、曲げ加工性が低下してＡｌ合金配管材の熱交換器への組付けが困難になるためである。
【００１９】
本発明のＡｌ合金配管材は任意の方法により加工した素管に所定の最終焼鈍処理を施して製造することができる。
本発明において、前記素管に最終焼鈍処理を施す理由は、最終焼鈍処理を施すことによりＡｌ合金配管材の機械的性質を適正に制御して、その曲げ加工性および端末加工性を高め、以て熱交換器への組み付けを容易に行うためである。
【００２０】
前記最終焼鈍処理条件を４５０〜５５０℃で１〜１０時間に規定する理由は、最終焼鈍処理温度が４５０℃未満でも、また焼鈍処理時間が１時間未満でも、引張強さが１５０ＭＰａを超え、或いは伸びが３０％未満となり、その結果、曲げ加工性が低下して、配管材を熱交換器に組付けるのが困難になるためである。またＭｎの固溶量が減少して耐食性が低下するためでもある。一方、熱処理温度が５５０℃を超えると強度が１００ＭＰａ未満に低下して、端末加工時に割れが生じたり、エンジンやコンプレッサーなどの振動で疲労破壊が生じたりし、また焼鈍処理時間が１０時間を超えるとその効果が飽和して不経済なためである。
【実施例】
【００２１】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
表１に示す本発明規定組成のＡｌ合金を溶解鋳造して断面円形の鋳塊とし、この鋳塊に６１０℃で４時間の均質化処理を施し、その後、長さ１０００ｍｍに切断して押出ビレットとし、これを５１０〜５４０℃に加熱して、外径４７ｍｍの中空材に熱間押出しし、次いで、前記中空材に連続抽伸加工を室温で複数回施して外形８．０ｍｍ、肉厚１．０ｍｍの素管とし、この素管に５００℃で２時間の最終焼鈍処理を施したのち、放冷してＡｌ合金配管材を製造した。
【００２２】
得られたＡｌ合金配管材について、（１）耐食性、（２）製造加工性、（３）機械的性質、（４）曲げ加工性、（５）端末加工性の諸特性を下記方法により調査し、評価した。
（１）耐食性：配管材を市販の循環試験装置に接続して、８８℃の温度に８時間保持後、室温に１６時間保持するサイクル試験を１年間行い、試験後、表面の腐食生成物を除去して孔食の深さを光学顕微鏡を用いた焦点深度法により測定した。
前記孔食の最大深さが０．５ｍｍ以下の場合は耐食性が良好、０．５ｍｍ以上（貫通含む）の場合は不良と評価した。
【００２３】
（２）製造加工性：中空材を一定の押出圧力で熱間押出したときの最大押出速度を測定し、また抽伸加工での亀裂や破断の発生状況を観察した。
最大押出速度が規定値（６０ｍ／分）以上で、かつ抽伸加工で亀裂や破断が生じない場合は製造加工性が優れる、それ以外は製造加工性が劣ると評価した。
（３）機械的性質：ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１に準じて、引張強さおよび伸びを測定した。引張強さ１００〜１５０ＭＰａ、伸び３０％以上を満足するものを良好、それ以外を不良と評価した。
【００２４】
（４）曲げ加工性：曲げ半径３０ｍｍφ、曲げ角度６０度の条件で引張り曲げ（ストレッチベンド）試験を行い、曲げ部に異常がない場合は曲げ加工性が良好、折れたり肌荒れが生じた場合は不良と評価した。
（５）端末加工性：図１に示す軸シールビード加工部１を拡管、パンチング、転造加工を組合わせて成形加工し、前記軸シールビード加工部１に割れ、しわ、微小クラックなどが生じない場合は端末加工性が良好、発生した場合は不良と評価した。
【００２５】
（実施例２）
最終焼鈍処理条件を変えた他は実施例１と同じ方法によりＡｌ合金配管材を製造し、実施例１と同じ方法により特性を調査し、評価を行った。
【００２６】
（比較例１）
表１に示す本発明規定外組成のＡｌ合金を用いた他は、実施例１と同じ方法によりＡｌ合金配管材を製造し、実施例１と同じ方法により特性を調査し、評価を行った。
【００２７】
（比較例２）
従来のＡｌ合金を用いた他は、実施例１と同じ方法によりＡｌ合金配管材を製造し、実施例１と同じ方法により特性を調査し、評価を行った。
【００２８】
（比較例３）
ＪＩＳ３００３合金を用いた他は、実施例１と同じ方法によりＡｌ合金配管材を製造し、実施例１と同じ方法により特性を調査し、評価を行った。
実施例１、２および比較例１〜３の結果を表１に併記する。
【００２９】
【表１】
2005089788.tif 000002
【００３０】
表１から明らかなように、本発明の配管材は、耐食性（孔食）、製造加工性、機械的性質、曲げ加工性、端末加工性のすべてに優れた。
これに対し、比較例１のＮｏ．１３〜２１は合金組成が本発明の規定値外のため前記特性のいずれかが劣った。
即ち、Ｎｏ．１３はＳｉが多いため製造加工性および耐食性が劣った。Ｎｏ．１４はＦｅが多いため耐食性および端末加工性が劣った。Ｎｏ．１５はＣｕが少ないため引張強さおよび端末加工性が劣った。Ｎｏ．１６はＣｕが多いため耐食性が劣った。Ｎｏ．１７はＭｎが少ないため引張強さおよび耐食性が劣った。Ｎｏ．１８はＭｎが多いため製造加工性および端末加工性が劣った。Ｎｏ．１９はＭｇが多いため引張強さ、製造加工性および端末加工性が劣った。Ｎｏ．２０はＺｎが少ないためＮｏ．２１はＺｎが多いためいづれも耐食性が劣った。
【００３１】
比較例２のＮｏ．２２は最終焼鈍処理温度が低く、Ｎｏ．２３は最終焼鈍処理時間が短かったため、いずれも曲げ加工性および耐食性が劣った。Ｎｏ．２４は最終焼鈍処理温度が高かったため、機械的性質および端末加工性が劣った。
比較例３のＮｏ．２５（従来材）は耐食性が劣った。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】端末加工性を評価するための軸シールビード加工部の説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  軸シールビード加工部
【図１】
2005089788.tif 000003