(57)【要約】【課題】外表面に形成したＺｎ皮膜のＺｎ濃度が不均一であることに起因する耐食性の劣化を防止でき、高い耐食性を有する熱交換器用押出扁平多穴管を提供する。【解決手段】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との合計が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％未満であり、少なくともＺｎ含有フラックスとＳｉ粉末とバインダとを含むろう付用組成物層が外表面に設けられていることを特徴とする熱交換器用押出扁平多穴管とする。【選択図】なし【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との合計が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％未満であり、
少なくともＺｎ含有フラックスとＳｉ粉末とバインダとを含むろう付用組成物層が外表面に設けられていることを特徴とする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に記載の熱交換器用押出扁平多穴管。
【請求項３】
前記Ｚｎ含有フラックスが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１に記載の熱交換器用押出扁平多穴管。
【請求項４】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の熱交換器用押出扁平多穴管がろう付けされてなる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。
【０００６】
多穴管の外表面にＺｎ皮膜を形成する方法としては、ロールコート方式などを用いてＺｎフラックスの塗布を行う方法や、Ｚｎ溶射を行なう方法がある。また、熱交換器用チューブの表面に、Ｓｉ粉末とＺｎ含有フラックスとを含むフラックス層を設けたものもある（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００１−２６８３２号公報
【特許文献２】特開２００４−３３０２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｚｎ溶射を行なうことによりＺｎ皮膜を形成した場合、溶射量を正確に制御することが難しく、溶射量のバラツキが大きくなってしまうため、十分な耐食性が得られない場合があった。また、ロールコート方式を用いてＺｎフラックスの塗布を行う方法よりＺｎ皮膜を形成した場合においても、安定して均一に塗布することが難しいため、Ｚｎ皮膜のＺｎ濃度が不均一となり、十分な耐食性が得られない場合があった。
【０００８】
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、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。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、外表面に形成したＺｎ皮膜のＺｎ濃度が不均一であることに起因する耐食性の劣化を防止でき、高い耐食性を有する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、本発明の熱交換器用押出扁平多穴管を用いた、耐食性に優れた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】
【００１０】
本発明の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との合計が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％未満であり、少なくともＺｎ含有フラックスとＳｉ粉末とバインダとを含むろう付用組成物層が外表面に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
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。
【００１２】
また、上記の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。
【００１３】
また、上記の熱交換器用押出扁平多穴管においては、前記Ｚｎ含有フラックスが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熱交換器用押出扁平多穴管がろう付けされてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の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との合計が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％未満のものであるので、高い耐食性を有する優れたものとなる。
【００１６】
しかも、本発明の熱交換器用押出扁平多穴管は、少なくともＺｎ含有フラックスとＳｉ粉末とバインダとを含むろう付用組成物層が外表面に設けられているので、ろう付用組成物層のＺｎ濃度が不均一であることに起因する耐食性の劣化が効果的に防止でき、十分に高い耐食性が得られる。
【００１７】
さらに、本発明の熱交換器用押出扁平多穴管では、ろう付け後のマトリックスへのＳｉ固溶を抑止することができ、Ｓｉによる犠牲陽極効果の阻害を防止できるので、ろう付け後のＺｎによる犠牲陽極効果が効果的に得られる。
【００１８】
また、本発明の熱交換器は、本発明の熱交換器用押出扁平多穴管がろう付けされてなるものであるので、耐食性に優れたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る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、外表面にろう付用組成物層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との合計が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％未満であり、少なくともＺｎ含有フラックスとＳｉ粉末とバインダとを含むろう付用組成物層２が外表面に設けられているものである。
【００２０】
［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。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、マトリックス中に固溶しているＳｉの量が多くなって、Ｚｎによる犠牲陽極効果が阻害されてしまう。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。
【００２１】
「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。
【００２２】
「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０．７％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。
【００２３】
「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。
【００２４】
「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。
【００２５】
「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、ろう付用組成物層２による犠牲陽極効果を阻害する問題などが生じる。
【００２６】
［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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
「ろう付用組成物層」
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、外表面にろう付用組成物層２が設けられている。ろう付用組成物層２は、少なくともＺｎ含有フラックス（Ｆｌｕｘ）とＳｉ粉末とバインダとを含むものである。ろう付用組成物層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。
【００３０】
ろう付用組成物層２に含まれるＺｎ含有フラックスは、ろう付用組成物層２に犠牲陽極層としての機能を付与するものである。Ｚｎ含有フラックスは、ＺｎＦ２，ＺｎＣｌ２，ＫＺｎＦ３のいずれか１種又は２種以上を含むものであることが好ましい。このようなＺｎ含有フラックスは、熱交換器用押出扁平多穴管１の外表面に塗布されることより、容易に薄くかつ均一な犠牲陽極層を形成できるものであるため、好ましい。
ろう付用組成物層２中におけるＺｎ含有フラックスの濃度は５ｇ／ｍ２以上２０ｇ／ｍ２以下の範囲であることが好ましい。Ｚｎ含有フラックスの濃度が５ｇ／ｍ２未満であると、Ｚｎ拡散層の形成が不十分となってろう付用組成物層２による防食効果が充分に得られない場合がある。また、Ｚｎ含有フラックスの濃度が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１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。
【００３１】
また、ろう付用組成物層２に含まれるＳｉ粉末は、ろう付け時の熱処理によりＡｌ−Ｓｉろう合金を形成するとともに、ろう付け時の熱処理におけるＺｎの拡散を促進させて耐食性を向上させるものである。
ろう付用組成物層２中におけるＳｉ粉末の濃度は１〜５ｇ／ｍ２の範囲であることが好ましい。Ｓｉ粉末の濃度が１ｇ／ｍ２未満であると、Ｓｉ粉末の量が不足して十分なろう付け強度が得られなかったり、ろう付け時の熱処理におけるＺｎの拡散が不十分となってろう付用組成物層２による防食効果が充分に得られなかったりする場合がある。また、Ｓｉ粉末の濃度が５ｇ／ｍ２を超えると、熱交換器用押出扁平多穴管１の表面におけるＳｉ濃度が高くなり、腐食速度が速まるので好ましくない。
また、Ｓｉ粉末の粒径は、特に限定されないが、最大粒径１０μｍ〜３５μｍの範囲であることが好ましく、最大粒径１０μｍ〜２５μｍの範囲であることがより好ましい。Ｓｉ粉末の最大粒径が３５μｍを超えると、Ｓｉ粉末によるろう侵食が進行して、孔食につながりやすい欠陥を生じさせてしまう場合がある。
【００３２】
また、バインダとしては、特に限定されないが、例えば、アクリル系バインダを用いることができる。
また、ろう付用組成物層２は、Ｚｎ含有フラックスとＳｉ粉末とバインダに加えて、Ｚｎ非含有フラックスを含有することができる。Ｚｎ非含有フラックスとしては、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。
【００３３】
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の外表面にろう付用組成物層２を形成する際に、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１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１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１に貫通孔が発生しやすくなる。
【００３４】
［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。
【００３５】
「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。
【００３６】
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。
【００３７】
「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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
「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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
続いて、得られた熱交換器用押出扁平多穴管の外表面にろう付用組成物層２を設ける。
ろう付用組成物層２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、少なくともＺｎ含有フラックスとＳｉ粉末とバインダとが混合されてなるスラリー状のろう付用組成物を塗布する方法などが挙げられる。なお、ろう付用組成物層２を形成するためのろう付用組成物には、必要に応じてアルコール系溶剤などの溶剤が添加されていてもよい。
【００４５】
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。
【００４６】
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との合計が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％未満であり、少なくともＺｎ含有フラックスとＳｉ粉末とバインダと含むろう付用組成物層２が外表面に設けられているものであるので、高い耐食性を有する優れたものとなる。
【００４７】
しかも、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１は、少なくともＺｎ含有フラックスとＳｉ粉末とバインダと含むろう付用組成物層２が外表面に設けられているものであるので、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に、ろう付用組成物層２によって溶融ろうが形成され、Ｚｎの拡散が促されるとともにＺｎの濃度分布の均一化が促される。したがって、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１は、形成時のろう付用組成物層２のＺｎ濃度が不均一であったとしても、ろう付けされる際に均一化されるものとなる。よって、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１によれば、ろう付用組成物層２のＺｎ濃度が不均一であることに起因する耐食性の劣化を効果的に防止でき、十分に高い耐食性が得られる。
【００４８】
さらに、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１は、ろう付けされる際の熱処理による再結晶の核となるＦｅを含有するものであるので、ろう付けされる際に、Ｆｅを含有することに起因する核とＳｉとが結びついてＡｌＦｅＳｉ相が形成される。したがって、本実施形態の熱交換器用押出扁平多穴管１では、ろう付け後のマトリックスへのＳｉ固溶を抑止することができ、Ｓｉによる犠牲陽極効果の阻害を防止できるので、ろう付け後のＺｎによる犠牲陽極効果が効果的に得られる。
【００４９】
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。
【００５０】
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、Ｓｉによる犠牲陽極効果の阻害をより効果的に防止できるので、ろう付け後のＺｎによる犠牲陽極効果がより効果的に得られる。
【００５１】
［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。
【００５２】
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、熱交換器用押出扁平多穴管１のろう付用組成物層２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。
【００５３】
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がろう付けされてなるものであるので、耐食性に優れたものとなる。
【００５４】
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７」
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３および表４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。
【００５５】
【表１】
2009249728.tif 000002
【００５６】
【表２】
2009249728.tif 000003
【００５７】
【表３】
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【００５８】
【表４】
2009249728.tif 000005
【００５９】
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。
【００６０】
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、表３および表４に示すＺｎ含有フラックスと表３および表４に示す粒径のＳｉ粉末とアクリル系バインダとが混合されてなるスラリー状のろう付用組成物を塗布して、ろう付用組成物層２中におけるＺｎ含有フラックスおよびＳｉ粉末の濃度が表３および表４に示す濃度であるろう付用組成物層を設けた。その後、６００℃で３ｍｉｎのろう付けのための熱処理を行ない、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。
【００６１】
「Ｚｎ含有フラックスおよびＳｉ粉末の濃度」
Ｚｎ含有フラックスの濃度とは、ろう付用組成物層２中におけるＺｎ含有フラックスの濃度のことであり、ろう付用組成物中に含まれるＺｎ含有フラックスの濃度と、ろう付用組成物の塗布量とから算出した単位面積当たりの質量である。また、Ｓｉ粉末の濃度とは、ろう付用組成物層２中におけるＳｉ粉末の濃度のことであり、ろう付用組成物中に含まれるＳｉ粉末の濃度と、ろう付用組成物の塗布量とから算出した単位面積当たりの質量である。
【００６２】
「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）
【００６３】
「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）
【００６４】
「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。
「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。
「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。
【００６５】
「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ＪＩＳ３００３合金からな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
【００６６】
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ていることが確認できた。
【００６７】
また、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、ＳＷＡＡＴ貫通日数が多く、より一層高い耐食性を有することが確認できた。
【００６８】
また、表４に示すように、比較例１では、ＡｌＦｅＳｉ安定相の占める面積率が０．１％未満であるため、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５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、強度は高いが、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】
【００６９】
【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】
【００７０】
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】
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【図３】
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