(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％で、Ｆｅ：０．２５〜０．７０％、Ｃｕ：０．０３〜０．１５％、Ｍｎ：０．１２〜０．４２％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなることを特徴とする押出性と引張強さと耐食性に優れ、ろう付け後の再結晶粒粗大化抑制に優れた押出チューブ。
【請求項２】
重量％で、Ｆｅ：０．３〜０．６５％、Ｃｕ：０．０６〜０．１３％、Ｍｎ：０．１２〜０．４２％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなることを特徴とする押出性と引張強さと耐食性に優れ、ろう付け後の再結晶粒粗大化抑制に優れた押出チューブ。
【請求項３】
Ｔｉ：０．０５〜０．２５％およびＺｒ：０．０５〜０．２５％の１種または２種を含有する請求項１または２に記載の押出チューブ。
【請求項４】
ろう付熱処理後の平均結晶粒径が６０μｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の押出チューブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空気調和機の熱交換器に用いられる押出チューブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＡｌまたはＡｌ合金は他の金属材料に比べて押出成形性が優れるため、種々の用途に押出材として使用されている。また、ＡｌまたはＡｌ合金は、熱伝導性が優れるとともに、比重が軽く軽量性に優れることから、自動車用空気調和機の熱交換器に用いられている。より具体的には、熱交換器において冷媒が通過するチューブに押出材として使用されている。
【０００３】
この押出チューブには、ＪＩＳ１０５０のような純Ａｌ材（純度９９.５％以上の純Ａｌ）やAl−Mn系合金、あるいは前記純Ａｌ材にCuを0.４〜0.６％含有させた改良型合金が主として用いられている。
【０００４】
ところで、押出チューブを用いたタイプの熱交換器は、押出チューブを蛇行状に曲げ、その間にフィンを入れた後、あるいはフィンとチューブを積層した後に加熱炉に入れてろう付することによりチューブとフィンを接合している。
【０００５】
ところが、このろう付熱処理を施すと押出チューブを構成するＡｌ合金の結晶粒が粗大化し強度低下を引き起こしていた。つまり、押出チューブは、押出後、一旦コイル状に巻き取るコイリングの工程の後、通常はロールを用いて高さ、幅を所定の寸法にするための加工（リサイズ）を施すが、このコイリングに基づく曲げおよび引張、リサイズに基づく圧縮および引張によるひずみが材料中に生じ、このひずみを起点としてろう付熱処理時に再結晶により結晶粒が異常成長するのである。そして、ろう付熱処理後の強度低下は、熱交換器としての耐圧強度低下となるため実用上問題となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上の強度低下に対して、前述のようにＣｕを添加して必要な強度を確保する試みがなされている。しかし、Ｃｕを０．４〜０．６％と強度確保に十分耐える量だけ添加すると、チューブの耐食性を低下させることが判明した。つまり、Ｃｕが添加されたチューブの冷媒に対する腐食は、孔食、粒界腐食となるとともにその腐食速度が増加するのである。
強度低下に対して有効な元素としてＣｕの他に、前述のようにＭｎの添加も検討されている。しかし、Ｍｎ量の増加は押出性の低下を招くことが判明した。
【０００７】
従って本発明は、押出性および耐食性を低下させることなく、ろう付熱処理後においても必要な耐圧強度を確保することができる押出チューブの提供を課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために検討を行ったところ、Ｆｅ、さらにＴｉおよびＺｒの１種または２種を適量添加することで、チューブの強度向上を図ることができるとともに、ろう付熱処理時の再結晶による結晶粒の粗大化を抑制できることを知見した。また、Ｃｕを適量添加することで、耐食性の低下を抑制しつつチューブの強度を向上できること、さらに、Ｍｎを適量添加することで押出性を確保しつつチューブの強度向上ができることを知見した。  
【０００９】
本発明は以上の知見に基づくものであり、重量％で、Ｆｅ：０．２５〜０．７０％、Ｃｕ：０．０３〜０．１５％、Ｍｎ：０．１２〜０．４２％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなることを特徴とする押出性と引張強さと耐食性に優れ、ろう付け後の再結晶粒粗大化抑制に優れた押出チューブである。
本発明は、以上の知見に基づくものであり、重量％で、Ｆｅ：０．３〜０．６５％、Ｃｕ：０．０６〜０．１３％、Ｍｎ：０．１２〜０．４２％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなることを特徴とする押出性と引張強さと耐食性に優れ、ろう付け後の再結晶粒粗大化抑制に優れた押出チューブである。
また本発明は、上記組成にＴｉ：０．０５〜０．２５％およびＺｒ：０．０５〜０．２５％の１種または２種を含有する押出チューブが提供される。本発明によれば、ろう付熱処理後の平均結晶粒径が６０μｍ以下の微細な結晶組織を得ることができる。
【００１０】
以下本発明の成分、その他限定理由を説明する。
＜Ｆｅ：０．２５〜０．７０％＞
Ｆｅは、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物として合金中に晶出、または析出しろう付後の強度を向上させる。また、このＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物はろう付熱処理時の結晶粒粗大化を抑制する働きをする。０．２５％未満では以上の効果を十分に得ることができないため、下限値を０．２５％とした。また、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物が多量に存在すると押出性を低下させることから、上限を０．７０％とする。望ましいＦｅの含有量は、０．４〜０．６％である。
【００１１】
＜Ｃｕ：０．０３〜０．１５％＞
Ｃｕは合金基地中に固溶することによりろう付後の強度向上に寄与する元素である。この効果を得るために本発明では０．０３％以上添加する。しかし、前述のように多量に添加するとチューブの耐食性を低下させるため、本発明では上限を０．１５％とする。望ましいＣｕ含有量は０．０７〜０．１２％である。
【００１２】
＜Ｍｎ：０．０５〜０．４５％＞
Ｍｎは、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物として合金中に晶出または析出しろう付後の強度を向上させる作用を有する。しかし、０．０５％未満ではこの効果を十分に得ることができず、一方０．４５％を越えて含有すると押出性の低下を招く。そこで本発明は、Ｍｎ量を０．０５〜０．４５％とする。望ましいＭｎの含有量は、０．２〜０．３５％である。
なお、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物は、前述のＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物、後述するＡｌ−Ｔｉ，Ａｌ−Ｚｒ系金属間化合物に比べて粗大なため、これら金属間化合物に比べて結晶粒粗大化を抑制する働きは小さい。
【００１３】
＜Ｔｉ、Ｚｒ：０．０５〜０．２５％＞
Ｔｉ、Ｚｒは、Ａｌ−Ｔｉ，Ａｌ−Ｚｒ系金属間化合物として合金中に晶出、または析出しろう付後の強度を向上させる。また、このＡｌ−Ｔｉ，Ａｌ−Ｚｒ系金属間化合物はろう付熱処理時の結晶粒粗大化を抑制する働きをする。しかし、０．０５％未満ではこの効果が不十分であり、また、０．２５％を越えても含有コストに見合うだけの効果を得ることができない。したがって、本発明では０．０５〜０．２５％とする。望ましいＴｉ、Ｚｒの含有量は０．１〜０．２％である。
【００１４】
＜その他不純物元素＞
本発明押出チューブにおいては、以上の元素以外に不純物元素が含まれるが、以下の範囲であれば本発明の目的を阻害しない。
Ｓｉ：０．１０％以下  Ｍｇ：０．０２％以下  Ｚｎ：０．０２％以下
Ｖ：０．０１％以下    Ｂ：０．００２％以下
【００１５】
本発明押出チューブを得るためには、従来公知の製造方法を適用すればよい。例えば、ＤＣ鋳造法により鋳塊を得た後、押出に供するためのビレットを作成する。このビレットには、４５０〜６５０℃の温度範囲において均質化熱処理を施す。この均質化熱処理によりＦｅの一部が固溶するとともに、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物、Ａｌ−Ｔｉ，Ａｌ−Ｚｒ系金属間化合物が均一微細に析出する。しかる後、所定形状を有するダイにより押出を行う。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施例に基づき説明する。
表１に示す合金組成（wt.%）および均質化処理条件でビレットを作成し、通常の条件で押出チューブを作成した。この際の押出力、押出速度およびチューブの形状精度を総合的に押出性として評価した。その後、実際の製品と同様にコイリング、リサイズ加工した後に、ろう付を想定した６００℃で５分間保持の熱処理を施した（以下、ろう付と称する）。このろう付前後に引張試験を行い引張強さを測定した。また、耐食性を確認するためＡＳＴＭに準じたＳＷＡＡＴ試験（試験期間２０日間）を行い、最大腐食深さを測定した。以上の評価、測定結果を表２に示す。
【００１７】
【表１】
0003892179.tif 000002
【００１８】
【表２】
0003892179.tif 000003
【００１９】
表２から明らかなように、本発明に係る押出チューブは、ろう付後強度が優れるとともに、耐食性にも優れる。また、押出性も問題のないレベルである。
本発明のＮｏ．１，２，３はＦｅおよびＭｎ含有量が同等であるがＣｕ含有量が１〜３の順に増加する。このＮｏ．１〜３の引張強さを比較すれば、Ｃｕ含有量が増加するにつれ引張強さが向上することがわかる。しかし、Ｃｕ含有量が増加すれば、最大腐食深さが大きくなり耐食性を劣化させることがわかる。Ｎｏ．１３（比較例）のようにＣｕ含有量が０．２０％まで増加すると最大腐食深さが３５０μｍを越え、本発明の目的を達成することができない。
【００２０】
Ｎｏ．４，１，５は、ＦｅおよびＣｕ含有量が同等であるがＭｎ含有量がＮｏ．４，１，５の順に増加する。そして、Ｍｎ含有量の増加にともない引張強さが向上していることが表２からわかる。ただし、Ｍｎ含有量の増加にともない押出性が劣る傾向にあり、本発明であるＮｏ．５のように含有量が０．４２％の場合には許容できる押出性を示すが、Ｎｏ．１４（比較例）のように０．５％を越える含有量となると押出性が劣化してしまう。
【００２１】
Ｎｏ．１，６，７は、ＣｕおよびＭｎ含有量が同等であるがＦｅ含有量がＮｏ．１，６，７の順に増加する。そして、Ｆｅ含有量の増加にともない引張強さが向上していることが表２からわかる。ただし、Ｆｅ含有量の増加にともない押出性が劣る傾向にあり、本発明であるＮｏ．７のように含有量が０．６５％の場合には許容できる押出性を示すが、Ｎｏ．１２（比較例）のように０．８％を越える含有量となると押出性が劣化してしまう。
【００２２】
Ｎｏ．９〜１１は、ＴｉおよびＺｒの１種または２種を含有した例であるが、この場合にも、押出性、引張強さおよび耐食性ともに優れた押出チューブが得られることがわかる。
【００２３】
表２にろう付後の平均結晶粒径を示すが、本発明による押出チューブはいずれも６０μｍ以下と微細な結晶組織を示している。これに対してＮｏ．１５は平均結晶粒径が５００μｍ程度にまで達しており、ろう付熱処理により再結晶の粗大化が生じていることが確認された。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明のように、本発明によれば、重量％で、Ｆｅ：０．２５〜０．７０％、Ｃｕ：０．０３〜０．１５％、Ｍｎ：０．１２〜０．４２％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる組成としたので、押出性、引張強さおよび耐食性を兼備した上に、ろう付け後の再結晶粒粗大化抑制に優れた押出チューブを得ることができる。
また、本発明によれば、重量％で、Ｆｅ：０．３〜０．６５％、Ｃｕ：０．０６〜０．１３％、Ｍｎ：０．１２〜０．４２％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなることを特徴とする押出性と引張強さと耐食性に優れ、ろう付け後の再結晶粒粗大化抑制に優れた押出チューブを得ることができる。
本発明の押出チューブにおいて、ＴｉとＺｒを規定量含有させたものにおいても、押出性と引張強さと耐食性に優れ、ろう付け後の再結晶粒粗大化抑制に優れた押出チューブを得ることができる。
本発明の押出チューブは、ろう付熱処理後の平均結晶粒径を６０μｍ以下にすることができる。