(57)【要約】      （修正有）【課題】耐食性をさらに向上させた２層クラッド管を提供する【解決手段】２層アルミニウム合金クラッド管をＭｎを０．５〜１．５質量％、Ｃｕを０．１〜０．８質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％、Ｆｅを０．７質量％以下を含有し、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からなる内管層と、Ｚｎを０．５〜４．０質量％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からなる外皮層を有し、該外皮層とのクラッド率を１５〜２５％とすることで耐食性が向上され、大気暴露環境下でも長期に渡り性能を維持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｎを０．５〜１．５質量％、Ｃｕを０．１〜０．８質量％、Ｓｉを０．２〜１．０質量％、Ｆｅを０．７質量％以下を含有し、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からなる内管層と、Ｚｎを０．５〜４．０質量％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からなる外皮層を有し、該外皮層とのクラッド率が１５〜２５％であることを特徴とする耐食性に優れた２層アルミニウム合金クラッド管。
【請求項２】
２層クラッド管の肉厚が０．３〜１．５ｍｍ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２層アルミニウム合金クラッド管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐食性を大幅に向上させたアルミニウム製の２層クラッド管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラジエータ、コンデンサ、エバポレータ等をはじめとする自動車用アルミニウム製熱交換器は軽量化を目的として製造、使用されてきた。また、エアコンなどの空調設備においては、コスト面の観点から銅製の配管が使用されており、アルミニウム製配管の使用はなかった。しかし近年、銅の価格高騰から銅よりもアルミニウムの方がコスト面で優れる情勢となり、銅に替わってアルミニウムを配管に使用した空調設備用の熱交換器が注目されている。
【０００３】
アルミニウム合金製管としては、Ｍｎを有するアルミニウム合金製溝付管の外周に、内管層よりも卑な電極電位を有し、Ｚｎを有するアルミニウム合金シートを外周に沿うように形成し、シート縁面の突合せ面を溶接して外皮材を形成する２層クラッド管が知られている。（特許文献１を参照）
【０００４】
また、内面および外面の耐食性に優れた多層管として、Ｓｉ、Ｆｅを特定量含有するアルミニウム合金を筒状芯材とし、その外面に皮材としてＺｎ含有アルミニウム合金のスリーブ状被覆材を長さ方向へ分割型に形成し、さらに筒状芯材の内面にＺｎ又はＡｌ-Ｚｎ合金が犠牲層として押出し前に溶射法により形成されているクラッド管が提案されている。（特許文献２を参照）
【０００５】
さらに、Ａｌ-Ｍｎ合金の芯材を円筒状中空状ビレットとして、Ａｌ-Ｚｎ合金の外皮材用の押出管を円筒状の中空ビレットとして得て、芯材中空ビレットを外皮材中空ビレット内に挿入し、その２層中空ビレットを熱間押出および引抜加工することで形成した２層クラッド管が知られている。（特許文献３を参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２１２７０
【特許文献２】特開平１０−４６３１２
【特許文献３】特開２００８−２６７７１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
配管材に使用されているクラッド管は、耐食性の観点から外皮層を形成する外皮材にＡｌ-Ｚｎ系合金のＪＩＳ７０７２などを使用するのが一般的である。また２層クラッド管において、全肉厚の中での外皮層の割合を示すクラッド率は、概ね１０％前後である。
しかし、エアコン室外機などの空調設備は、数十年という長期間にわたって大気暴露環境におかれるため、１０％程度の外皮材のクラッド層では、犠牲防食の効果が十分でなく、Ｚｎを有する外皮層が腐食によって消費され、孔食が芯材に達して最終的に貫通に至る。エアコン室外機などに使用される配管材は、大気暴露環境下でも数十年にわたって性能を維持させる必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み鋭意研究を行った結果なされたもので、芯材の外周に形成する外皮層のクラッド率を大幅に増加させ、かつＺｎの添加量を従来のＪＩＳ７０７２よりも多く添加し、耐食性をさらに向上させた２層クラッド管を提供するものである。
【０００９】
請求項１の発明は、Ｍｎを０．５〜１．５ｍａｓｓ％、Ｃｕを０．１〜０．８ｍａｓｓ％、Ｓｉを０．２〜１．０ｍａｓｓ％、Ｆｅを０．７ｍａｓｓ％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる内管層と、Ｚｎを０．５〜４．０ｍａｓｓ％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる外皮層を有し、該外皮層とのクラッド率が１５〜２５％であることを特徴とする耐食性に優れた２層アルミニウム合金クラッド管。
【００１０】
請求項２の発明は、２層クラッド管の肉厚が０．３〜１．５ｍｍ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２層アルミニウム合金クラッド管。
【発明の効果】
【００１１】
以上に述べたように、本発明により製造される２層クラッド管は、従来の２層クラッド管よりも耐食性に優れる。よって、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に用いた２層クラッドのアルミニウム合金クラッド管の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
内管層
まず、本発明における２層クラッド管の合金組成について説明する。本発明における２層クラッド管の内管層を形成する芯材の合金は、ＪＩＳ３００３に代表されるＡｌ-Ｍｎ合金である。すなわち、Ｍｎを０．５〜１．５ｍａｓｓ％、Ｃｕを０．１〜０．８ｍａｓｓ％以下、Ｓｉを０．２〜１．０ｍａｓｓ％、Ｆｅを０．７ｍａｓｓ％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金であることが望ましい。
【００１４】
以下に、前記合金元素の役割について説明する。Ｍｎは強度向上に大きく寄与する。０．５質量％以下では、その効果が十分でなく、１．５質量％を超えると加工性が低下し、加工時に破断が生じやすくなる。Ｃｕはアルミニウム合金中に固溶して強度を向上させることに寄与する。０．５ｍａｓｓ％以下では、その効果が十分でなく、１．５ｍａｓｓ％を超えると耐食性が低下する。また、ＳｉはＡｌ-Ｍｎ-Ｓｉ系またはＡｌ-Ｍｎ-Ｓｉ-Ｃｕ系の金属間化合物を形成し、強度をさらに向上させるのに寄与する。０．２ｍａｓｓ％以下では、その効果が十分でなく、１．０ｍａｓｓ％を超えると、合金の加工性が低下し、加工時に破断が生じやすくなる。Ｆｅは不純物として混入することが多いが、上記の濃度以下であれば含有していてもかまわない。しかし、０．７ｍａｓｓ％を超えると耐食性が低下する。
【００１５】
外皮層
外皮層を形成する外皮材の合金は、ＪＩＳ７０７２に代表されるＡｌ-Ｚｎ合金である。すなわち、Ｚｎを０．５〜４．０ｍａｓｓ％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金であることが望ましい。
【００１６】
以下に、前記合金元素の役割について説明する。Ｚｎは、耐食性を向上させるのに寄与する。０．５ｍａｓｓ％以下ではその効果が十分でなく、４．０ｍａｓｓ％以上では、腐食速度が大きくなりすぎてしまい、長期間の大気暴露環境下では耐食性を維持できなくなる懸念がある。
本発明においては、１．０〜３．０ｍａｓｓ％が最も好ましい。
【００１７】
上記合金の他、不純物としてＳｉやＦｅが混入する事がある。Ｓｉにおいては０．６質量％以下であれば含有してもかまわない。しかし、その１．０ｍａｓｓ％を超えると、合金の加工性が低下し、加工時に破断が生じやすくなる。Ｆｅにおいても、０．７ｍａｓｓ％以下であれば含有していてもかまわない。しかし、０．７ｍａｓｓ％を超えると耐食性が低下する。
【００１８】
２層クラッド管
この２層クラッド管の外皮材のクラッド率は、全肉厚に対して１５％〜２５％が望ましく、さらに１８〜２０％が最も好ましい。１５％未満では、犠牲防食を有する外皮層が薄すぎて、耐食性が劣り、２５％を超えると内管層の耐圧性を維持できない懸念がある。
【００１９】
この２層クラッド管の肉厚は、０．３〜１．５ｍｍであることが望ましく、さらに０．８〜０．９ｍｍが好ましい。０．３ｍｍ未満では、犠牲層の肉厚も薄すぎるために耐食性が低下する懸念がある。また１．５ｍｍを超えると、肉厚が厚すぎるために加工性が低下する懸念がある。
【００２０】
この２層クラッド管の内管層と外皮層との電位差は１００〜３００ｍＶ以内であることが望ましい。１００ｍＶ未満では、電位差による犠牲防食効果が十分でなく、３００ｍＶを超えると、外皮層の腐食速度が大きくなりすぎてしまい、外皮層の減肉が加速され、早い段階で内管層を形成している芯材が大気環境中に露出し、発生した孔食が芯材を貫通させてしまう。そこで電位差を上記の範囲内にする事により、外皮層の腐食速度を抑制し、２層クラッド管の長寿命化が可能になる。
【００２１】
本発明におけるアルミニウム合金クラッド管の製造方法は、特に規定されない。例えば、  前記したＪＩＳ ３００３合金の円筒状芯材の外側に外皮材を被せ、組み合わせビレットを作製し、３５０℃〜６００℃に加熱後、押出しを行い継ぎ目無しの２層クラッド管を得る。また、押出により得られた継目なし２層クラッド管を押出加工後に引抜加工を施した継ぎ目無しの２層クラッド管を得る事もできる。作製する２層クラッド管の内管層は、内面に連続また不連続の溝を有する溝付管でも良い。
【実施例】
【００２２】
次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。図１は本発明の一実施例に用いた２層クラッドのアルミニウム合金クラッド管の断面図を示している。
【００２３】
図１において、１は２層クラッドのアルミニウム合金クラッド管、２はクラッド管を形成するＡｌ-Ｚｎ合金のアルミニウム合金外皮層、３はクラッド管を形成するＡｌ-Ｍｎ合金のアルミニウム合金内管層である。
【００２４】
図１に示す２層クラッド管の外径φは７ｍｍ、全肉厚ｔは０．８ｍｍ、クラッド率は２０％、すなわちクラッド厚さは１６０μｍである。
【００２５】
次に２層クラッド管の製造法の実施例について説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。本発明例の２層クラッドの中空ビレットは、内管層としての芯材合金は円筒状芯材（外径３７０ｍｍ、内径８０ｍｍ、長さ９ｍｍ）である１４８ｍｍφの芯材中空ビレットであり、外皮材は本発明例の合金である。また、各成分組成およびクラッド率（数値は質量％、残部はＡｌを示す）は表１に示すものとする。外皮材を４９５℃加熱後、常温の芯材中空ビレットの外側に外皮材を被せ、２層クラッドの中空ビレットを得た。２層クラッドの中空ビレットを４６０℃で間接押出行い、外径４５ｍｍ、肉厚４．０ｍｍの押出管とし、この押出管に引抜加工を繰返し施して、外径７ｍｍ、肉厚０．８ｍｍの２層クラッド管を得た。
【００２６】
該方法により得た各管の特性を以下の試験により、発明例および比較例として評価した。得られた結果を表１、表２、表３に示す。
（a）各本発明例および比較例の管の曲げ加工性を評価するために、曲げ加工を行った際の管の状態を目視で観察した。目視による観察で不具合の無いものを「○」、破断などの不具合があったものを「△」とした。
（ｂ）各本発明例および比較例の管の耐圧性を評価するため、耐圧試験を行った際の管の状態を目視で観察した。リーク漏れなどの不具合が無いものを「○」、それ以外のものを「△」とした。
（ｃ）各本発明例および比較例の管の外部耐食性を評価するために、腐食試験を２５００時間および３０００時間行った。試験後、供試管の表面腐食生成物を除去して、管の腐食状況を評価した。評価方法は、試験後に光学顕微鏡のより最大孔食深さを測定し、２５００時間で心材まで孔食が到達しているものを「×」、２５００時間で孔食が外皮層内にとどまっているものを「○」、３０００時間で孔食が外皮層内にとどまっているものを「◎」とした。
（d）曲げ加工性、耐圧性および耐食性の結果から、各本発明例および比較例Ｎｏ．の管の特性を総合的に評価した。各試験項目において、「△」の数が０個の場合は「◎」、「△」の数が１個以上の場合は「○」、「△」の数が２個以上の場合は「△」、「×」が一個でもある場合には「×」とした。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
【表３】
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【００３０】
表１、表２に示すように、実施例Ｎｏ.１〜２７の２層アルミニウム合金クラッド管は、各元素の含有量およびクラッド率が本願発明の規定範囲内であるので、曲げ加工性、耐圧性および耐食性において良好な結果となった。
【００３１】
一方、表３に示すように、比較例Ｎｏ.２８、２９、３１、３８は心材のＭｎ、比較例Ｎｏ.３０は心材のＣｕ、比較例Ｎｏ.３２、３７は心材のＦｅ、比較例Ｎｏ.３３、３４は心材のＳｉ、比較例Ｎｏ.３５、３６は外皮層のＺｎ、比較例Ｎｏ.３９、４０は外皮層とのクラッド率がそれぞれ本発明の規定範囲を外れたため、曲げ加工性、耐圧性および耐食性について総合的には良好とはいえない結果となった。
【符号の説明】
【００３２】
１      ２層クラッドのアルミニウム合金クラッド管
２      クラッド管を形成するＡｌ-Ｚｎ合金のアルミニウム合金外皮層
３      クラッド管を形成するＡｌ-Ｍｎ合金のアルミニウム合金内管層
【図１】
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