(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％でＳｉ：０．０１〜０．４％、Ｆｅ：０．０１〜０．３％、Ｍｎ：０．０５〜０．７％、Ｔｉ：０．０５〜０．２％、ＳｉとＭｎの合計が０．８％以下、不可避不純物としてのＣｕが０．１％以下に規制されている、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からなり、
マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であることを特徴とする耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管。
【請求項２】
マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅ相の占める面積率が０．３％以下であることを特徴とする請求項１に記載の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管。
【請求項３】
外表面にＺｎ溶射皮膜が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管。
【請求項４】
外表面にＺｎフラックス層が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管。
【請求項５】
前記Ｚｎフラックス層がＺｎＦ２，ＺｎＣｌ２，ＫＺｎＦ３のいずれか１種又は２種以上からなることを特徴とする請求項４に記載の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管を備えたことを特徴とする熱交換器。
【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耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管および熱交換器に関する。
【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。
【０００４】
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が含有されたアルミニウム合金などが挙げられ、広く使用されている（例えば、特許文献１）。アルミニウムにＣｕを添加することで、耐食性が良好なものとなり、強度を向上させることができるとともに、高温での変形抵抗を低減させることができ、押出性を向上させることができる。
【０００５】
また、多穴管の耐食性を向上させる技術として、多穴管の外表面にＺｎ皮膜を形成する方法がある。外表面にＺｎ皮膜の形成された多穴管では、熱交換器の製造時に多穴管とフィンやヘッダパイプなどの他部材とをろう付けする際などの熱処理により、Ｚｎが多穴管の内部へと拡散される。Ｚｎが内部に拡散された多穴管では、Ｚｎの犠牲陽極効果によって局部腐食の進行が抑えられるので、耐食性が向上する。
【特許文献１】特開２００１−２６８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最近、製品コストを低減させるために、高速押出化の要求が高まってきている。しかしながら、Ｃｕの含有されたアルミニウム合金では、高速押出により多穴管を製造した場合に、以下に示すようにして、ピックアップと呼ばれるむしれ状の欠陥が表面に発生する場合があり、問題となっていた。
すなわち、Ｃｕの含有されたアルミニウム合金では、Ｃｕの含有量が多いと、低融点化合物の形成が避けられなくなり、高速押出の押出加工熱によって局部的な溶融が生じてしまう。この局部的な溶融によってアルミ滓が生じ、アルミ滓が押出金型に凝着・堆積することにより、ピックアップを生じさせる。
【０００７】
また、従来の技術では、多穴管を腐食環境下で使用した場合には、短期間で孔食などの局部腐食に起因する貫通孔が形成されてしまう場合があり、耐食性を向上させることが要求されていた。特に、軽量化・薄肉化された多孔管では、比較的早期に貫通孔が形成されてしまうため、問題となっていた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、十分な強度と高い耐食性を有し、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耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管を提供することを課題としている。
また、本発明は、本発明の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管を用いた、耐食性に優れ、十分な強度を有する熱交換器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】
【０００９】
本発明の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管は、質量％でＳｉ：０．０１〜０．４％、Ｆｅ：０．０１〜０．３％、Ｍｎ：０．０５〜０．７％、Ｔｉ：０．０５〜０．２％、ＳｉとＭｎの合計が０．８％以下、不可避不純物としてのＣｕが０．１％以下に規制されている、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からなり、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、ＡｌＦｅＳｉ安定相とは、ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により測定したＦｅ、Ｓｉ原子濃度の比（＝Ｆｅ原子濃度／Ｓｉ原子濃度）が３．５未満であるものを意味する。
【００１１】
また、上記の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管においては、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅ相の占める面積率が０．３％以下であるものとすることができる。
本発明において、ＡｌＦｅ相とは、ＥＤＸにより測定したＦｅ、Ｓｉ原子濃度の比（＝Ｆｅ原子濃度／Ｓｉ原子濃度）が７．０以上のものを意味する。
【００１２】
また、上記の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管においては、外表面にＺｎ溶射皮膜が設けられているものとすることができる。
【００１３】
また、上記の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管においては、外表面にＺｎフラックス層が設けられているものとすることができる。
また、上記の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管においては、前記Ｚｎフラックス層がＺｎＦ２，ＺｎＣｌ２，ＫＺｎＦ３のいずれか１種又は２種以上からなるものとすることができる。
【００１４】
本発明の熱交換器は、上記のいずれかに記載の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管によれば、十分な強度と高い耐食性を有し、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優れたものとなる。
また、本発明の熱交換器によれば、耐食性に優れ、十分な強度を有するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る耐食性に優れた熱交換器用押出扁平多穴管について例を挙げて詳細に説明する。
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。図１に示す熱交換器用扁平多穴管１は、複数の冷媒通路穴４を有する断面視偏平状のものであり、外表面にＺｎ溶射皮膜２が設けられている。
図１に示す熱交換器用押出扁平多穴管１は、質量％でＳｉ：０．０１〜０．４％、Ｆｅ：０．０１〜０．３％、Ｍｎ：０．０５〜０．７％、Ｔｉ：０．０５〜０．２％、ＳｉとＭｎの合計が０．８％以下、不可避不純物としてのＣｕが０．１％以下に規制されている、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からなり、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であるものである。
【００１７】
［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。
「Ｓｉ」０．０１〜０．４％
アルミニウム合金にＳｉを含有させることにより、マトリックス中にＡｌＦｅＳｉ安定相を生じさせることができる。アルミニウム合金にＳｉを含有させて、ＡｌＦｅＳｉ安定相を生じさせることにより、マトリックス中にＳｉが固溶していることに起因するピックアップの発生を抑制できる。また、Ｓｉを含有させることにより、強度、耐食性、押出性を向上させることができる。
Ｓｉの含有量が０．０１％未満であると、マトリックス中にＡｌＦｅＳｉ安定相を生じさせる効果が十分に得られず、耐食性を十分に向上させることができない場合がある。また、Ｓｉの含有量が０．０１％未満であると、強度が不十分となるため好ましくない。また、Ｓｉの含有量が０．４％を超えると、低融点化合物が形成されやすくなり、高速押出の押出加工熱に起因するピックアップが生じやすくなる。
【００１８】
「Ｆｅ」０．０１〜０．３％
アルミニウム合金にＦｅを含有させることにより、マトリックス中にＡｌＦｅＳｉ安定相を生じさせることができる。また、Ｆｅは、分散強化によってアルミニウム合金の強度を向上させる一方、粗大な晶出物を生成しやすく、合金の腐食速度を増大させて、耐食性を低下させる虞がある。また、Ｆｅを含有させることによって、生成した晶出物が再結晶の核となるため、ろう付時の再結晶粒が微細となり、耐ろう侵食性が低下する場合がある。このため、Ｆｅの含有量は、質量％で０．０１〜０．３であることが望ましい。Ｆｅの含有量を０．０１〜０．３とすることにより、耐食性、ろう付性を劣化させることなく、強度を向上させることができる。
【００１９】
「Ｍｎ」０．０５〜０．７％
本実施形態のアルミニウム合金において、Ｍｎは、強度および耐食性を向上させる作用がある。また、アルミニウム合金に含有されたＭｎは、Ａｌマトリックスに対して貴であって腐食の原因となるＡｌＦｅ化合物と反応して、ＡｌＦｅＭｎを生成することにより、Ａｌマトリックスに対する貴を低下させて、耐食性を向上させるものである。
Ｍｎの含有量が０．０５％未満であると、熱交換器用押出扁平多穴管１の強度および耐食性が不十分となるため好ましくない。また、Ｍｎの含有量が０．７％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０．３％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。
【００２０】
「Ｔｉ」０．０５〜０．２％
本発明を構成するアルミニウム合金において、Ｔｉは、熱交換器用押出扁平多穴管１の強度および耐久性を向上させ、押出装置の金型と熱交換器用押出扁平多穴管１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ものである。また、Ｔｉを添加することにより、Ａｌ−Ｔｉ系化合物を形成でき、押出時の金型クリーニング効果が得られる。さらに、Ｔｉを添加することにより、熱交換器用押出扁平多穴管１を構成する合金組織の扁平化を促すことができ、孔食状の腐食による貫通孔の発生を抑制することができる。
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を向上させる効果が十分に得られなくなる場合があ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を向上させる効果が十分に得られず、高速押出時におけるピックアップの発生を抑制する効果を向上させることができない恐れがある。また、Ｔｉの含有量が０．２％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０．２％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場合があるため好ましくない。
【００２１】
「Ｓｉ＋Ｍｎ」０．８％以下
ＳｉおよびＭｎは、ともに過剰な添加が高速押出時にピックアップ発生の原因となる。ＳｉとＭｎの添加量の総和を０．８％以下に規制することで、良好な高速押出性を確保することが出来る。
【００２２】
「Ｃｕ」０．１％以下
Ｃｕが上記範囲を超えると、ＣｕがＡｌの原子格子構造の中に入り込んで、Ａｌを変形し難くするため、高速押出が困難となる。
また、Ｃｕが上記範囲を超えると、以下に示す問題が生じて耐食性を劣化させる場合がある。すなわち、加熱や経時変化によりＣｕがＳｉとともに析出して、粒界近傍にＣｕ−Ｓｉ欠乏相が形成され、粒界腐食が発生する問題が生じる。また、マトリックスの電位が貴になってマトリックスとＡｌＴｉ粒子との電位差が十分に得られなくなる問題や、熱交換器用押出扁平多穴管１の外表面にＺｎ溶射皮膜を設けた場合に生じるＺｎによる犠牲陽極効果を阻害する問題などが生じる。
【００２３】
［ＡｌＦｅＳｉ安定相］
また、本実施形態のアルミニウム合金は、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であるものであり、０．２％以上０．３％以下であることがより好ましい。このようなアルミニウム合金は、マトリックス中のＳｉがＡｌＦｅＳｉ安定相として析出されたものとなる。ここで、マトリックス中に分散している粒子のうち粒子面積１．０μｍ２未満の粒子は、粒子の容量が少ないため、押出時の加熱（予熱、加工熱、摩擦熱）によって、容易にＳｉの固溶が生じ、効果的にＳｉをＡｌＦｅＳｉ安定相として析出させることができないため、好ましくない。上記面積率が０．１％未満であると、ＳｉをＡｌＦｅＳｉ安定相として析出させる効果が十分に得られないため、好ましくない。また、上記面積率を０．５％以上としても、Ｓｉを析出させることによる効果が飽和するため、耐食性の向上は見られない。
【００２４】
なお、ＡｌＦｅＳｉ相にはＡｌＦｅＳｉ安定相だけでなく、ＡｌＦｅＳｉ準安定相もある。ＡｌＦｅＳｉ準安定相は、粒子面積が１．０μｍ２以上であっても、押出時の加熱によって容易にＳｉの固溶が生じ、マトリックス中のＳｉ固溶量を向上させてしまうので、本発明の目的達成には不利となる。
ここで、「ＡｌＦｅＳｉ安定相」とは、ＥＤＸにより測定したＦｅ、Ｓｉ原子濃度の比（＝Ｆｅ原子濃度／Ｓｉ原子濃度）が３．５未満であるものを意味する。
また、「ＡｌＦｅＳｉ準安定相」とは、ＥＤＸにより測定したＦｅ、Ｓｉ原子濃度の比（＝Ｆｅ原子濃度／Ｓｉ原子濃度）が３．５〜７．０の範囲であるものを意味する。
【００２５】
また、本実施形態のアルミニウム合金は、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅ相の占める面積率が０．３％以下であるものとすることが好ましい。ＡｌＦｅ相はＳｉと結びついていないものであり、ＡｌＦｅ相の占める面積率が０．３％を超えると、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める割合が少なくなり、ＡｌＦｅ相と結び付くＳｉが減るので、マトリックス中に固溶されるＳｉが多くなって、本発明の効果が低下する傾向となり易い。
【００２６】
また、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１においては、耐食性を向上させるために、外表面にＺｎ溶射皮膜２が設けられている。Ｚｎ溶射皮膜２は、熱交換器用押出扁平多穴管１の軽量化を図るために耐食性を損なわない範囲で薄くすることが好ましい。また、Ｚｎ溶射皮膜２は、耐食性のばらつきを少なくするために膜厚が均一であることが好ましい。
【００２７】
また、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１は、ろう付用組成物層２の形成される前の熱交換器用押出扁平多穴管１の表面粗さ（Ｒｍａｘ）が、１５μｍ未満であることが好ましい。表面粗さ（Ｒｍａｘ）が、１５μｍ以上であると、熱交換器用押出扁平多穴管１の外表面にＺｎフラックス（Ｆｌｕｘ）を塗布する際に塗りムラが生じやすくなる。また、表面粗さ（Ｒｍａｘ）が１５μｍ以上であると、例えば、熱交換器の製造時に熱交換器用押出扁平多穴管をろう付けする場合に、ヘッダーのろうが表面の凹凸溝に導かれて熱交換器用押出扁平多穴管上を流れやすくなるため、エロージョンが発生しやすくなって熱交換器用押出扁平多穴管に貫通孔が発生しやすくなる。
【００２８】
［熱交換器用押出扁平多穴管の製造方法］
次に、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１の製造方法について説明する。
本実施形態においては、上記のアルミニウム合金を均質化処理する工程を備え、アルミニウム合金を均質化処理する工程において、第１熱処理と冷却工程と第２熱処理とを順に行なう製造方法を例に挙げて説明する。
【００２９】
「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〜６１０℃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やＳｉなどの各元素を均一に分布させることができる。
【００３０】
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、Ｓｉ、Ｃｕなどの元素の分布が不均一となる。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。
【００３１】
「冷却工程」
冷却工程は、第１熱処理の後、第２熱処理の前に、第１熱処理によって高温となったアルミニウム合金を常温とする工程である。
アルミニウム合金中に析出されたＴｉ化合物は、押出装置の金型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とともに、金型の磨耗性を向上させる。Ｔｉ化合物からなる析出物（サイト）の大きさは、均質化処理における温度が高温であるほど大きく、低温であるほど小さくなり、析出物（サイト）の数は、均質化処理における温度が高温であるほど少なく、低温であるほど多くなる。したがって、冷却工程により、析出物（サイト）の核となる大きさの小さい析出物を多数形成しておくことで、第２熱処理において、冷却工程で形成された小さい析出物を軸としたＴｉ化合物の析出を促進することができる。
【００３２】
冷却工程においては、第１熱処理後のアルミニウム合金を、好ましくは２０℃／ｈｒ〜１００℃／ｈｒ、より好ましくは４０℃／ｈｒ〜６０℃／ｈｒの冷却速度で冷却する。冷却速度を２０℃／ｈｒ未満としても、冷却工程を行うことによるＴｉ化合物からなる析出物の核の形成効果に変化はないし、冷却工程に要する時間が長くなるため好ましくない。また、冷却速度が１００℃／ｈｒを超えると、冷却工程を行っても、Ｔｉ化合物からなる析出物の核が十分に形成されない恐れがある。
【００３３】
このように、アルミニウム合金を均質化処理する工程において、第１熱処理の後、第２熱処理の前に冷却工程を行った場合、第２熱処理において、冷却工程で形成された小さい析出物にＳｉ、Ｃｕ、Ｍｎの結合を促進することができ、大きい析出物を多数形成することができ、より一層、ピックアップの発生を抑制することができるとともに、より一層、金型の磨耗性を向上させることができる。また、第１熱処理の後、第２熱処理の前に冷却工程を行うことにより、ＡｌＦｅＳｉ相の析出物を効果的に析出させることができる。
【００３４】
「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により、第１熱処理によって一旦固溶したＳｉ、Ｃｕ、Ｍｎを前記冷却工程で形成した析出物（サイト）と結合させることで、押出装置の金型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とともに、金型の磨耗性を向上させることができる。
【００３５】
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、ＡｌＦｅＳｉ安定相の析出物を十分に析出させることができない恐れや、アルミニウム合金中に析出物を十分に拡散させることができない恐れが生じる。また、第２熱処理の処理温度が上記範囲よりも高い場合は、アルミニウム合金中における元素の拡散が活発となり、アルミニウム合金中の元素が拡散してＡｌＦｅＳｉ安定相の析出物が析出されにくくなり、上記範囲よりも処理時間を長くしても、得られる効果は変わらず、むしろ経済的に不利となる。
【００３６】
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熱処理と冷却工程と第２熱処理とを順に行なったが、第１熱処理と第２熱処理のみを行なってもよい。この場合においても、十分な強度および耐食性を有し、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多穴管を製造できる。また、冷却工程を行なわない場合、第２熱処理のために常温から所定の温度まで再度加熱する必要がないので、冷却工程を行なう場合と比較して、製造に必要なエネルギーを削減できる。また、冷却工程を行なわない場合、冷却工程を行なう場合と比較して、製造工程を削減できるので、製造効率を向上させることができる。
【００３７】
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、熱交換器用押出扁平多穴管が得られる。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。
【００３８】
続いて、得られた熱交換器用押出扁平多穴管の外表面にＺｎ溶射皮膜２を設ける。ここでのＺｎ溶射皮膜２の形成方法は、特に限定されないが、例えば、押出方向に一列に配置された押出加工手段と溶射加工手段とを備え、溶射加工手段が、押出方向における押出加工手段の下流側に配置されている製造装置を用いる方法が挙げられる。具体的には、例えば、押出加工手段から押出された熱交換器用押出扁平多穴管１を、押出加工手段から押出される所定の押出速度で溶射加工手段内を通過させることによって、熱交換器用押出扁平多穴管１の外表面にＺｎ溶射皮膜２を設ける方法を用いることが好ましい。
【００３９】
このようにして得られた熱交換器用押出扁平多穴管１は、必要に応じて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、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。
【００４０】
本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１は、質量％でＳｉ：０．０１〜０．４％、Ｆｅ：０．０１〜０．３％、Ｍｎ：０．０５〜０．７％、Ｔｉ：０．０５〜０．２％、ＳｉとＭｎの合計が０．８％以下、不可避不純物としてのＣｕが０．１％以下に規制されている、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からなり、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であるものであるので、十分な強度と高い耐食性を有し、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優れたものとなる。
【００４１】
また、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１は、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％以上０．５％未満であるので、マトリックス中のＳｉがＡｌＦｅＳｉ安定相として析出されたものとなる。したがって、マトリックス中にＳｉが固溶していることに起因するピックアップの発生を抑制できる。
【００４２】
また、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１において、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅ相の占める面積率が０．３％以下であるものとした場合、マトリックス中に固溶されたＳｉが少ないものとなり、マトリックス中にＳｉが固溶していることに起因するピックアップの発生をより一層効果的に抑制できる。
【００４３】
また、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１において、外表面にＺｎ溶射皮膜２が設けられているものとした場合、耐食性をより一層向上させることができる。
また、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１は、高速押出可能なものであるから、押出加工手段から押出された熱交換器用押出扁平多穴管１を、押出加工手段から押出す押出速度で溶射加工手段内を通過させることによって、熱交換器用押出扁平多穴管１の外表面にＺｎ溶射皮膜２を設ける場合、押出加工手段から高速で押出された熱交換器用押出扁平多穴管１が、高速で溶射加工手段内を通過することになり、熱交換器用押出扁平多穴管１の外表面に薄く均一なＺｎ溶射皮膜２が形成される。したがって、薄くて均一なＺｎ溶射皮膜２を有し、軽量で均一なＺｎの犠牲陽極効果による耐食性向上効果が得られる熱交換器用押出扁平多穴管１を高速で製造できる。
【００４４】
また、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１は、高速押出可能なものであるから、高速で押し出すことによって押出時の加工熱を大きくすることができるとともに、押出加工手段から溶射加工手段への移動速度を高速とすることができる。したがって、押出加工手段から押出された高温の熱交換器用押出扁平多穴管１を、高温状態を維持したまま溶射加工手段内に侵入させることができ、容易に高温で溶射できる。このため、本実施形態においては、溶射時にＺｎを熱交換器用押出扁平多穴管１の内部に拡散させることができる。したがって、得られた熱交換器用押出扁平多穴管１は、熱交換器の製造時の熱処理などによってＺｎを内部に拡散させなくても、Ｚｎの犠牲陽極効果による耐食性向上効果が得られるものとなる。その結果、熱交換器の製造時の熱処理温度を低くしたり熱処理時間を短くしたりすることができ、熱交換器の生産性を向上することができる。例えば、熱交換器の製造時に熱交換器用押出扁平多穴管１をろう付けする場合、ろう付け時の熱処理温度を低くすることが可能となり、ろう付けに要する時間を短縮できる。
【００４５】
なお、本発明の熱交換器用押出扁平多穴管は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態においては、外表面にＺｎ溶射皮膜を設けられているものとしたが、Ｚｎ溶射皮膜に代えて、外表面にＺｎフラックス（Ｆｌｕｘ）層が設けられているものとしてもよい。
Ｚｎフラックス層には、Ｚｎが少なくとも含まれるが、Ｚｎの他に、Ｚｎを含まないＺｎ非含有フラックス層が含まれていても良い。Ｚｎフラックス層は、ＺｎＦ２、ＺｎＣｌ２、ＫＺｎＦ３のいずれか１種又は２種以上のＺｎ化合物からなるものであることが好ましい。このようなＺｎフラックス層は、Ｚｎフラックスを塗布することより、容易に薄くかつ均一な犠牲陽極層として機能するものとなるため、好ましい。また、Ｚｎ非含有フラックス層としては、例えば、ＬｉＦ，ＫＦ，ＣａＦ２、ＡｌＦ３、ＳｉＦ４などの弗化物や、前記弗化物の錯化合物であるＫＡｌＦ４、ＫＡｌＦ３などが少なくとも１種以上含まれているものなどが好ましく用いられる。
【００４６】
Ｚｎフラックス層の形成方法は、特に限定されないが、例えば、熱交換器用押出扁平多穴管の外表面に、Ｚｎフラックス（Ｆｌｕｘ）を塗布する方法などが挙げられる。Ｚｎフラックスの塗布量は、５ｇ／ｍ２以上２０ｇ／ｍ２以下の範囲であることが好ましい。Ｚｎフラックスの塗布量が５ｇ／ｍ２未満であると、Ｚｎ拡散層の形成が不十分となってＺｎフラックス層による防食効果が充分に得られない場合がある。また、Ｚｎフラックスの塗布量が２０ｇ／ｍ２を超えると、例えば、熱交換器の製造時に熱交換器用押出扁平多穴管をろう付けする場合に、熱交換器用押出扁平多穴管と他の部品との接合部に過剰のＺｎが集中して、接合部における腐食速度が速まってしまう場合がある。
【００４７】
本発明の熱交換器用押出扁平多穴管において、外表面にＺｎフラックス層が設けられているものとした場合、Ｚｎフラックス層が犠牲陽極層として機能するので、熱交換器用押出扁平多穴管の耐食性をより一層向上させることができる。
【００４８】
［熱交換器］
図２は、本発明の熱交換器の一例を示した斜視図である。図２に示す熱交換器は、ヘッダーパイプ５と称される左右一対の管体と、ヘッダーパイプ５の間に互いに平行に間隔を空けて設けられた図１に示す熱交換器用扁平多穴管１と、熱交換器用扁平多穴管１、１同士の間に設けられた波形のフィン６とを備えたものである。図２に示す熱交換器においては、各熱交換器用扁平多穴管１の内部空間とヘッダーパイプ５の内部空間とが連通されている。そして、図２に示す熱交換器では、ヘッダーパイプ５の内部空間と各熱交換器用扁平多穴管１の内部空間とに媒体を循環させることにより、フィン６を介して効率良く熱交換ができるようになっている。
【００４９】
図２に示す熱交換器を製造するには、まず、ヘッダーパイプ５を互いに平行に間隔を空けて配置し、ヘッダーパイプ５に対して熱交換器用押出扁平多穴管１を直角に架設する。その後、各熱交換器用押出扁平多穴管１の端部をヘッダーパイプ５の側面に設けられた開口（図示せず）に挿入し、熱交換器用押出扁平多穴管１の間にフィン６を配置することにより、組立体とする。そして、得られた組立体を加熱炉内で加熱して、ろう材により熱交換器用押出扁平多穴管１とヘッダーパイプ５とチューブ１とをろう付け固定することにより熱交換器が得られる。
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い。また、ろう付け方法も特に限定されない。
【００５０】
図２に示す熱交換器は、図１に示す熱交換器用扁平多穴管１が用いられたものであるので、耐食性に優れ、十分な強度を有するものとなる。
【００５１】
次に、本発明の実施例および比較例について説明する。
「実施例１〜実施例１４、比較例１〜比較例８」
表１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２に示す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押出し、押出された熱交換器用押出扁平多穴管を表３および表４に示す押出速度でＺｎ溶射量１０ｇ／ｍ２で溶射加工手段内を通過させ、熱交換器用押出扁平多穴管の外表面にＺｎ溶射皮膜２を設けることにより、図１に示す熱交換器用押出扁平多穴管１を得た。
【００５２】
【表１】
0005192890.tif 000002
【００５３】
【表２】
0005192890.tif 000003
【００５４】
【表３】
0005192890.tif 000004
【００５５】
【表４】
0005192890.tif 000005
【００５６】
このようにして得られた実施例１〜実施例１４、比較例１〜比較例７の熱交換器用押出扁平多穴管に対し、所定の条件で外部形状を整える圧延加工を行なった。
【００５７】
次いで、実施例１〜実施例１４、比較例１〜比較例７の熱交換器用押出扁平多穴管に対し、６００℃で３ｍｉｎのろう付けのための熱処理を行なった後、以下に示す評価を行なった。その結果を表３および表４に示す。
【００５８】
「ＡｌＦｅＳｉ安定相の面積率」
ＡｌＦｅＳｉ安定相の面積率は、以下に示すようにして算出した。まず、測定面積１ｍｍ２の測定視野内に存在する全粒子について、ＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によりＦｅ、Ｓｉ原子濃度を測定した。そして、ＦｅとＳｉの原子濃度の比（＝Ｆｅ原子濃度／Ｓｉ原子濃度）が３．５未満であることをＡｌＦｅＳｉ安定相の判定基準とし、以下の式（１）により、ＡｌＦｅＳｉ安定相総面積率（％）を算出した。
ＡｌＦｅＳｉ安定相の面積率（％）＝ＡｌＦｅＳｉ安定相総面積÷測定面積×１００・・・（１）
【００５９】
「ＡｌＦｅ相の面積率」
ＡｌＦｅ相の面積率は、以下に示すようにして算出した。まず、ＡｌＦｅＳｉ安定相の面積率と同様にして、Ｆｅ、Ｓｉ原子濃度を測定した。そして、ＦｅとＳｉの原子濃度の比（＝Ｆｅ原子濃度／Ｓｉ原子濃度）が７．０以上であることをＡｌＦｅ相の判定基準とし、以下の式（２）により、ＡｌＦｅ相総面積率（％）を算出した。
ＡｌＦｅ相の面積率（％）＝ＡｌＦｅ相総面積÷測定面積×１００・・・（２）
【００６０】
「押出速度」
比較例１における押出速度を１とした場合の比（倍）を意味する。
「ピックアップ評価」
ピックアップの発生の評価として、表面粗さ（Ｒｍａｘ（μｍ））を測定した。ピックアップが発生すると、扁平押出多穴管の表面は荒れた外観となり、表面粗さの数値が大きくなる。
「強度」
熱交換器用押出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測定した。
【００６１】
「ＳＷＡＡＴ貫通日数」
実施例１〜実施例１４、比較例１〜比較例７の熱交換器用押出扁平多穴管と、両面ろうを有するフィンとを組み合わせ、６００℃で３ｍｉｎのろう付けのための熱処理を行なうことにより図３に示すコア３（試験体）を作製し、ＳＷＡＡＴ（Ｓｅａ  Ｗａｔｅｒ  Ａｃｅｔｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｔｅｓｔ、人工海水噴霧試験）評価を行なった。図３において、符号１０、２０は熱交換器用押出扁平多穴管を示し、符号３０はフィンを示している。
試験方法は、ＡＳＴＭ（Ｇ８５−８５）規格に則り、以下の条件で（１）および（２）を２サイクル行い実施した。
（１）人工海水（ｐＨ＝３）噴霧：５０℃、０．５時間
（２）湿潤：５０℃、１．５時間
【００６２】
表３に示すように、実施例１〜実施例１４では、いずれも６０（ＭＰａ）以上の十分な強度が得られ、ＳＷＡＡＴ貫通日数が３０日を超える高い耐食性を有し、押出速度が１．５〜１．８倍と高速であっても、表面粗さ（ピックアップ）が１５μｍ以下になることが確認できた。
【００６３】
表３に示すように、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅ相の占める面積率が０．３％以下である実施例２以外では、いずれもＡｌＦｅ相の占める面積率が０．３％を超える実施例２と比較して、より一層高い耐食性を有することが確認できた。
【００６４】
また、表４に示すように、比較例１では、Ｍｎの添加量が少なすぎるため、強度が６０ＭＰａ未満と低く、強度が不十分であった。
また、比較例２〜比較例４では、ＳｉとＭｎの合計が０．８％を超えているので、強度は高いが、表面粗さが大きかった。
また、比較例５では、Ｃｕの含有量が０．１％を超えているので、強度は高いが、表面粗さが大きかった。
また、比較例６および比較例７では、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％未満であるため、ＳＷＡＡＴ貫通日数が少なく、耐食性が不十分であった。
【００６５】
「実施例１５〜実施例２８、比較例８〜比較例１４」
表１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２に示す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表５および表６に示す押出速度で押出すことにより、熱交換器用押出扁平多穴管を得た。
【００６６】
【表５】
0005192890.tif 000006
【００６７】
【表６】
0005192890.tif 000007
【００６８】
このようにして得られた実施例１５〜実施例２８、比較例８〜比較例１４の熱交換器用押出扁平多穴管に対し、所定の条件で外部形状を整える圧延加工を行なった。
【００６９】
次いで、実施例１５〜実施例２８、比較例８〜比較例１４の熱交換器用押出扁平多穴管に対し、Ｚｎフラックス（ＫＺｎＦ３）を８ｇ／ｍ２塗布して、Ｚｎフラックス層を設けた。その後、６００℃で３ｍｉｎのろう付けのための熱処理を行ない、実施例１と同様にして、「ＡｌＦｅＳｉ安定相の面積率」「ＡｌＦｅ相の面積率」「押出速度」「ピックアップ評価」「強度」「ＳＷＡＡＴ貫通日数」の評価を行なった。その結果を表５および表６に示す。
【００７０】
表５に示すように、実施例１５〜実施例２８では、いずれも６０（ＭＰａ）以上の十分な強度が得られ、ＳＷＡＡＴ貫通日数が３０日を超える高い耐食性を有し、押出速度が１．５〜１．８倍と高速であっても、表面粗さ（ピックアップ）が１５μｍ以下になることが確認できた。
【００７１】
表５に示すように、マトリックス中に分散している粒子面積１．０μｍ２以上の粒子のうち、ＡｌＦｅ相の占める面積率が０．３％以下である実施例１６以外では、いずれもＡｌＦｅ相の占める面積率が０．３％を超える実施例１６と比較して、より一層高い耐食性を有することが確認できた。
【００７２】
また、表６に示すように、比較例８では、Ｍｎの添加量が少なすぎるため、強度が６０ＭＰａ未満と低く、強度が不十分であった。
また、比較例９〜比較例１１では、ＳｉとＭｎの合計が０．８％を超えているので、強度は高いが、表面粗さが大きかった。
また、比較例１２では、Ｃｕの含有量が０．１％を超えているので、強度は高いが、表面粗さが大きかった。
また、比較例１３および比較例１４では、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％未満であるため、ＳＷＡＡＴ貫通日数が少なく、耐食性が不十分であった。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【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。
【図２】図２は本発明の熱交換器の一例を示した斜視図である。
【図３】図３はＳＷＡＡＴ貫通日数の評価を行なうための試験体を示した断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１、１０、２０…熱交換器用押出扁平多穴管、２…Ｚｎ溶射皮膜、３…コア、４…媒体通路用穴、５…ヘッダーパイプ、６…フィン。
【図１】
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【図２】
0005192890.tif 000009
【図３】
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