特許 6829627 熱交換器用アルミニウム合金製フィン材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6829627

(24)【登録日】2021年1月26日

(45)【発行日】2021年2月10日

(54)【発明の名称】熱交換器用アルミニウム合金製フィン材

(51)【国際特許分類】

   C22C 21/00 20060101AFI20210128BHJP

   C22F 1/04 20060101ALN20210128BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20210128BHJP

【ＦＩ】

   C22C21/00 J

   !C22F1/04 B

   !C22F1/00 623

   !C22F1/00 630M

   !C22F1/00 640A

   !C22F1/00 650A

   !C22F1/00 651A

   !C22F1/00 683

   !C22F1/00 685Z

   !C22F1/00 686A

   !C22F1/00 691B

   !C22F1/00 694B

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-38219(P2017-38219)

(22)【出願日】2017年3月1日

(65)【公開番号】特開2018-145446(P2018-145446A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2019年12月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000107538

【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110002538

【氏名又は名称】特許業務法人あしたば国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大橋 裕介

(72)【発明者】

【氏名】福元 敦志

(72)【発明者】

【氏名】山田 詔悟

(72)【発明者】

【氏名】滝瀬 真一郎

(72)【発明者】

【氏名】篠田 貴弘

【審査官】 相澤 啓祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２１６９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９００２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１４５４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５５４２３４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０７０１２３７２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｃ ２１／００−２１／１８

Ｃ２２Ｆ １／０４− １／０５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１．０〜２．０質量％のＭｎ、０．７〜１．４質量％のＳｉ、及び０．０５〜０．３質量％のＦｅを含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、円相当径０．０２５〜０．４μｍの金属間化合物の数密度が３．０×１０^６個／ｍｍ^２以上であり、Ｍｎの固溶量が０．３質量％以下であることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金製フィン材。

【請求項2】

更に、０．５〜４．０質量％のＺｎ、０．０１〜０．４質量％のＣｕ、０．０１〜０．３質量％のＭｇ、及び０．０５〜０．３質量％のＴｉのいずれか１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ラジエータ、ヒーターコア、コンデンサ、インタークーラ等の熱交換器用のフィン材として好適に使用される熱交換器用のアルミニウム合金製フィン材に関するものである。

【背景技術】

【0002】

アルミニウム合金は、軽量で強度に優れ、更には熱伝導率に優れることから、熱交換器用材料、例えば、コンデンサ、ラジエータ、ヒーターコア、インタークーラ等に好適に用いられている。

【0003】

このような熱交換器は、従来、例えば、コルゲート成形によって波状に成形されたアルミニウム合金のフィンを、他の部材とろう付接合して組み立てられる。アルミニウム合金製フィン材としては、熱伝導性に優れるＪＩＳ１０５０合金等の純アルミニウム系合金や、強度及び耐座屈性に優れるＪＩＳ３００３合金等のＡｌ−Ｍｎ系合金が一般的に用いられてきた。また、フィン材を電気化学的に卑な電位にすることで犠牲陽極効果によりフィン材を優先腐食させることで、熱交換器のチューブを防食する技術も一般的に使用されている。

【0004】

近年は、熱交換器に対して軽量化、小型化及び高性能化の要求が高まってきている。これに伴い、アルミニウム合金製フィン材についても薄肉化が要求されている。このような薄肉化を実現するには、熱交換器の製造過程においてフィンの変形、座屈を招かないように、より高い強度が必要とされる。

【0005】

例えば、特許文献１では、高温での耐座屈性の向上のため、ろう付加熱後の再結晶粒の粗大化を図った材料の製造方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平０２−１１５３３６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

フィンが、ろう材が溶融を開始する温度である５５０〜５８０℃程度の温度に到達する前に、座屈変形した場合には、フィンとその他の部材との未接合不良につながるため、ろう付加熱時の高温領域において、フィンに座屈変形が生じないような耐熱性（耐座屈性）を有することが必要とされる。

【0008】

しかし、引用文献１では、ろう付加熱後の再結晶粒の粗大化を図っているものの、結晶粒の大きさがフィンの耐座屈性に影響するのは、６００℃付近のろう材が溶融した後であるので、ろう付時にろう材が溶融する温度以前におけるフィン材の変形抑制に対しては、効果が少ない。

【0009】

従って、本発明は、ろう付時にろう材が溶融する温度以下の４００℃〜５８０℃の領域において、フィンに座屈変形が生じない優れた耐座屈性を有する熱交換器用アルミニウム合金製フィン材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】

本発明者は、この課題を解決するために鋭意研究を行った結果、特定の成分を有するアルミニウム合金材を用いて、均質化処理条件、熱間圧延条件、焼鈍条件を選択して、金属間化合物の粒径及び分布とＭｎの固溶量を調節することにより、ろう付時にろう材が溶融する温度において、強度が高く、優れた耐座屈性を有するフィン材が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。

【0011】

すなわち、本発明（１）は、１．０〜２．０質量％のＭｎ、０．７〜１．４質量％のＳｉ、及び０．０５〜０．３質量％のＦｅを含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、円相当径０．０２５〜０．４μｍの金属間化合物の数密度が３．０×１０^６個／ｍｍ^２以上であり、Ｍｎの固溶量が０．３質量％以下であることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金製フィン材を提供するものである。

【0012】

更に、０．５〜４．０質量％のＺｎ、０．０１〜０．４質量％のＣｕ、０．０１〜０．３質量％のＭｇ、及び０．０５〜０．３質量％のＴｉのいずれか１種又は２種以上を含有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材を提供するものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ろう付時にろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域において、フィンに座屈変形が生じない優れた耐座屈性を有する熱交換器用アルミニウム合金製フィン材を提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材は、１．０〜２．０質量％のＭｎ、０．７〜１．４質量％のＳｉ、及び０．０５〜０．３質量％のＦｅを含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、円相当径０．０２５〜０．４μｍの金属間化合物の数密度が３．０×１０^６個／ｍｍ^２以上であり、Ｍｎの固溶量が０．３質量％以下であることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金製フィン材である。

【0015】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材は、必須の元素として、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅを含有し、残部Ａｌ及び不可避不純物からなるアルミニウム合金製である。本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金は、不可避的不純物を、各々０．０５質量％以下、全体で０．１５質量％であれば含有していてもよい。

【0016】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金のＭｎ含有量は、１．０〜２．０質量％、好ましくは１．２〜１．８質量％である。Ｍｎは、ろう付時にろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域での強度を高くするために必須の元素である。Ｍｎは、ＳｉとともにＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ（−Ｆｅ）系の金属間化合物を生成し、分散強化に寄与し、高温における材料強度を向上させる。アルミニウム合金のＭｎ含有量が、上記範囲未満だと、効果が充分ではなく、また、上記範囲を超えると、鋳造時に粗大な金属間化合物が生成されて圧延性が劣化し、板材の製造が困難となる。

【0017】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金のＳｉの含有量は、０．７０〜１．４質量％、好ましくは０．８５〜１．３質量％である。Ｓｉは、ろう付時にろう材が溶融する前の４００〜５８０℃での温度領域での強度を高くするために必須の元素である。Ｓｉは、ＭｎとともにＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ（−Ｆｅ）系の金属間化合物を生成し、分散強化に寄与し、高温における材料強度を向上させる。アルミニウム合金のＳｉの含有量が、上記範囲未満だと、上記効果が不十分となり、また、上記範囲を超えると、Ｓｉの固溶量が多くなり、融点が低下するために、ろう付加熱時に著しいろう侵食によるフィン材の溶融が生じ易くなるおそれがある。

【0018】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金のＦｅの含有量は０．０５〜０．３質量％、好ましくは０．１質量％を超え０．３質量％以下である。アルミニウム合金のＦｅの含有量が、上記範囲を超えると、鋳造時に生じる粗大な晶出物（金属間化合物）が多く発生し、その結果、微細な金属間化合物の析出が減少するため、所望の４００〜５８０℃での温度領域での強度が得られず、また、鋳造時に生じる晶出物（金属間化合物）が腐食の起点となることで、フィン材の自己耐食性が低くなるおそれがある。Ｆｅの含有量が、上記範囲未満だと、Ｍｎ固溶量が増加し、融点が低下するために、ろう付加熱時にろう侵食によるフィン材の溶融が生じやすくなるおそれがある。加えて、高純度アルミニウム地金を使用しなければならずコストの増加を招く。

【0019】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金は、更に、０．５〜４．０質量％のＺｎ、０．０１〜０．４質量％のＣｕ、０．０１〜０．３質量％のＭｇ、及び０．０５〜０．３質量％のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有することができる。

【0020】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金は、更に、０．５〜４．０質量％のＺｎを含有することができる。Ｚｎは、フィン材の電位を卑にすることにより、犠牲陽極効果を与える。アルミニウム合金のＺｎ含有量が、上記範囲未満だと、上記効果が不十分となり、また、上記範囲を超えると、フィン材の自己耐食性が劣化してしまう。

【0021】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金は、更に、０．０１〜０．４０質量％のＣｕを含有することができる。Ｃｕは固溶強化によりフィン材の高温での強度を高める作用を有する。アルミニウム合金のＣｕ含有量が、上記範囲未満だと、上記効果が不十分となり、また、上記範囲を超えると、フィン材の電位が貴となり、犠牲陽極効果を損ねるおそれがある。

【0022】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金は、更に、０．０１〜０．３０質量％以下のＭｇを含有することができる。Ｍｇは固溶強化によりフィン材の高温での強度を高める作用を有する。Ｍｇ含有量が、上記範囲未満だと、上記効果が不十分となり、また、上記範囲を超えると、フラックスとの反応によりろう付不良が発生するおそれがある。

【0023】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金は、更に、０．０５〜０．３０質量％のＴｉ、好ましくは０．１〜０．２質量％のＴｉを含有することができる。Ｔｉは、固溶強化により強度を向上させる。アルミニウム合金のＴｉの含有量が、上記範囲未満だと、その効果が得られない場合があり、また、上記範囲を超えると、巨大金属間化合物を形成し易くなり、塑性加工性が低くなる場合がある。

【0024】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金において、円相当径０．０２５〜０．４μｍの金属間化合物の数密度は、３．０×１０^６個／ｍｍ^２以上、好ましくは３．８×１０^６個／ｍｍ^２以上、より好ましくは４．０×１０^６個／ｍｍ^２以上である。本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材では、アルミニウム合金中に、円相当径０．０２５〜０．４μｍの金属間化合物が、上記数密度で存在することにより、５００℃での高温強度が、１５ＭＰａ以上、好ましくは１７ＭＰａ以上となるので、ろう付加熱中のフィンの座屈変形を防ぐことができる。なお、本発明において、円相当径とは、具体的には、投影面積円相当直径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）である。また、５００℃での高温強度とは、昇温速度１０℃／分以上の速度でろう付加熱し、５００℃に達したときの強度を指す。また、５００℃に到達するまでにフィン材の再結晶が完了していることが前提となっている。

【0025】

アルミニウム合金製フィン材の高温強度の向上には、分散強化と固溶強化が考えられるが、本発明者らは、鋭意検討の結果、ろう付時にろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域においては、分散強化の寄与が大きく、緻密に金属間化合物を存在させることで、高温強度が高くなることを見出した。そして、本発明者らは、ろう付加熱中に、金属間化合物（特に、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ（−Ｆｅ）系化合物）の一部は固溶するが、ろう付加熱中において残存する金属間化合物の分布は、ろう付加熱前の金属間化合物の分布を基としており、ろう付加熱前に金属間化合物が緻密に分散した材料の方が、ろう付加熱中において残存する金属間化合物の分布が緻密となっており、高温強度が高くなること、及び０．０２５〜０．４μｍの円相当径を有する金属間化合物の数密度が、３．０×１０^６個／ｍｍ^２以上、好ましくは３．８×１０^６個／ｍｍ^２以上、より好ましくは４．０×１０^６個／ｍｍ^２以上であることにより、ろう付時にろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域での析出物が多く、分散強化の効果が十分となり、ろう付時にろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域においても、十分に高温強度が高くなることを見出した。なお、本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材において、上記円相当径の金属間化合物の数密度が高いほど、ろう付時にろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域で残存する金属間化合物の密度も高くなり、高温強度が高くなり易い。従って、上記金属間化合物密度の上限は特に限定されないが、通常２．０×１０⁷／ｍｍ^２以下である。

【0026】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金において、Ｍｎの固溶量は０．３質量％以下、好ましくは０．２質量％以下である。Ｍｎの固溶量が０．３質量％を超えると、ろう付加熱中に析出するＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ（−Ｆｅ）系の金属間化合物によって再結晶が遅延される。ろう付加熱の過程で、フィン材の加工組織が回復及び再結晶する際にフィン材に負荷が係っている場合には、転位を通した空孔の拡散等による変形が起こる。この変形はより高温であるほど顕著となり、また、再結晶が完了していない状態の材料強度が高い場合でも起こるため、フィン材のろう付加熱中の再結晶は早い段階で完了させることが好ましい。本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材は、ろう付加熱時の再結晶の完了温度が４００℃以下、より好ましくは３８０℃以下である。上述したように、Ｍｎの固溶量が０．３質量％を超えると、ろう付加熱中の再結晶温度が、４００℃を超えてしまい、結果、４００℃〜５８０℃の温度領域でのフィンの変形を抑制することが出来ない。

【0027】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材を、昇温速度１０℃／分以上の速度でろう付加熱し、５００℃に達したときのアルミニウム合金製フィン材の引張強度は、１５ＭＰａ以上、好ましくは１７ＭＰａ以上である。上述したように、ろう付加熱中に金属間化合物（特に、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ（−Ｆｅ）系化合物）の一部は固溶するが、ろう付加熱中において残存する金属間化合物の分布は、ろう付加熱前の金属間化合物の分布を基としており、ろう付加熱前に金属間化合物が緻密に分散した材料の方が、ろう付加熱中において残存する金属間化合物の分布は緻密に分散しており、高温強度の向上に寄与する。ろう付加熱時の昇温速度が、１０℃／分未満だと、５００℃に到達するまでの間に、金属間化合物の固溶及び成長が進み過ぎるため、ろう付加熱前の金属間化合物の密度が、本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金の金属間化合物の密度であったとしても、その効果を得られないおそれがある。

【0028】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材は、ろう付時に、変形が起こりやすい回復及び再結晶の過程を４００℃以下で早期に完了し、ろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域の高温において、高い強度を有するので、ろう付時にろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域での耐座屈性に優れる。

【0029】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金のろう付加熱前の金属間化合物の分布及びＭｎの固溶量は、主に鋳造から熱間圧延までの工程とその後の焼鈍工程にて決定されるため、ろう付時にろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域における材料強度の向上には、これらの工程条件を制御し、本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材に係るアルミニウム合金の金属間化合物の分布とすることが必要である。

【0030】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材の製造方法であるが、先ず、上述した組成に対応するように鋳造されたアルミニウム合金溶湯を鋳造して鋳塊を作製する。そして、優れた耐高温座屈性を付与するためには、粗大な金属間化合物の析出を抑制し、数密度を増加させる観点から、鋳造により得られる鋳塊に対して、均質化処理を施さないことが好ましい。

【0031】

次いで、鋳造を行い得られる鋳塊を熱間圧延する。このとき、最終的に円相当径０．０２５〜０．４μｍの金属間化合物の数密度が３．０×１０^６個／ｍｍ^２以上、好ましくは３．８×１０^６個／ｍｍ^２以上、より好ましくは４．０×１０^６個／ｍｍ^２以上、且つ、Ｍｎ固溶量が０．３質量％以下、より好ましくは０．２質量％以下であるアルミニウム合金を得るために、熱間圧延前の加熱温度の範囲を、３８０〜４８０℃とすることが好ましく、４００〜４６０℃とすることがより好ましい。熱間圧延前の加熱温度が、上記範囲を超えると、析出した金属間化合物が粗大化し、ろう付加熱中に、金属間化合物による分散強化が十分得られず、高温強度が低くなり、また、上記範囲未満だと、圧延時の材料の熱間強度が高いため、高い出力の熱延機が必要となり、また圧延時の耳割れが激しくなって圧延が困難となる。そして、上述した熱間圧延前の加熱の温度にて、熱間圧延を開始するが、熱間圧延段階においては、熱間圧延開始から合計圧延率が５０％に到達するまでの間、熱間圧延板の温度を３６０〜４８０℃とすることが好ましい。熱間圧延の際には、圧延板は加工と回復及び再結晶が連続して起きており、回復過程で形成された亜結晶粒界上にて金属間化合物の析出が促進される。熱間圧延段階の熱間圧延板の温度が、上記範囲を超えると、金属間化合物が成長し、数密度は低くなるため、所定の金属間化合物の密度が得られず、高温での材料強度が低くなり、また、上記範囲未満だと、金属間化合物の析出自体が少なく、所定の金属間化合物の密度及び高温での材料強度が得られない。また、Ｍｎの固溶量が０．３質量％以上となり、ろう付加熱中の再結晶温度が、４００℃を超えてしまし、結果４００℃〜５８０℃の温度領域でのフィンの変形を抑制することが出来ない。

【0032】

次いで、熱間圧延を行い得られる熱間圧延材を、冷間圧延する。冷間圧延では、最終板厚に達するまでの間に、合計１〜２回の中間焼鈍を施しても良いし、あるいは、最終冷間延後に、最終焼鈍を施しても良い。その際の焼鈍温度は、１００〜２８０℃が好ましい。焼鈍温度が、上記範囲を超えると、析出した金属間化合物が粗大化し、数密度が低くなるため、ろう付時にろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域において、金属間化合物による分散強化が十分得られず、材料強度が低くなり、また、上記範囲未満だと、焼鈍の効果が無く、不経済である。

【0033】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材は、熱交換器用のフィンとして好適に用いられる。例えば、本発明の熱交換器用アルミニウム合金製フィン材を、フィン形状にコルゲート成型した後、流路形成部品、ヘッダープレートなどの熱交換器用部材と組み合わせ、ろう付加熱に供することによって、熱交換器を得ることができる。

【0034】

上記熱交換器を、両端部分をヘッダープレートに取り付けた流路形成部品の外面にフィン材を配置して組立てる。次いで、流路形成部品の両端重ね合せ部分、フィン材と流路形成部品の外面、流路形成部品の両端とヘッダープレートを、１回のろう付加熱によって同時に接合する。ろう付方法としては、フラックス無しろう付法、ノコロックろう付法、真空ろう付法が用いられる。

【実施例】

【0035】

次に、本発明例と比較例に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。

【0036】

表１に示す成分組成を有する各アルミニウム合金を常法により溶解し、半連続鋳造により造塊し、各々両面を面削して仕上げた。面削後の鋳塊厚さを、いずれも４００ｍｍとした。これらのアルミニウム合金の鋳塊を、均質化処理を施さずに、熱間圧延前に、表２に示す温度にて６時間保持の加熱した後、その温度で熱間圧延を開始し、表２に示す条件で最終的に厚さ３．０ｍｍまで熱間圧延を行った。その後、冷間圧延を行い、途中に表３に示す温度で３時間保持の中間焼鈍を施した後、冷間仕上げ圧延を行い、板厚が０．０７ｍｍのフィン材を得た。なお、本発明は、本実施例の最終板の板厚に限定されるものではない。最終板厚は一般的に０．０３〜０．１０ｍｍ程度である場合が多い。

【0037】

【表1】

【0038】

【表2】

【0039】

上記のようにして得られたフィン材に対して、ろう付加熱前の金属間化合物密度とＭｎの固溶量を測定した。また、ろう付加熱中の特性として、４００℃まで加熱した材料の引張試験により、ろう付加熱中に４００℃に到達した時点でのフィン材の再結晶完了の有無を確認し、サグ試験により５５０℃までのフィン材の垂下量を測定した。加えて、ろう付性試験と耐食性試験を実施した。それらの結果を表３に示す。

【0040】

１．ろう付加熱前における金属間化合物密度
測定にはＦＥ−ＳＥＭ（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎ−ＳｃａｎｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ：走査電子顕微鏡）を用いてフィン材試料表面の化合物を観察し、画像解析により所定の円相当径を有する金属間化合物の数密度を測定した。具体的には、倍率２００００倍で２０視野を観察し、２値化処理することで円相当径０．０２５μｍ〜０．４μｍの金属間化合物の数密度を算出した。

【0041】

２．５００℃でのフィンの引張強度
ろう付加熱前のフィン材試料を、ＪＩＳ１３号Ｂ引張試験片に成形し、引張試験機によって５００℃での引張強度を測定した。５００℃までのフィン材の昇温速度を１００℃／分とし、フィン材が５００℃に到達後、温度を保持した状態で、引張速度２ｍｍ／分で引張試験を実施した。得られた応力−ひずみ曲線から引張強さを読み取った。これが１７ＭＰａ以上であれば「◎」とし、１５ＭＰａ以上〜１７ＭＰａ未満を「○」、１５ＭＰａ未満を「×」とした。

【0042】

３．ろう付加熱前におけるＭｎの固溶量
ろう付加熱前のフィン材をフェノール溶液に溶解し、未溶解となった金属間化合物をろ過により除去後、発光分析に供することによりＭｎの固溶量を測定した。

【0043】

４．４００℃に加熱後の室温での引張試験
フィン材を４００℃まで昇温速度１００℃／分で加熱後、室温で引張速度１０ｍｍ／分、ゲージ長５０ｍｍの条件で、ＪＩＳ Ｚ２２４１に従って引張試験に供した。得られた応力−ひずみ曲線から０．２％耐力を読み取り、その値が８０ＭＰａ以下となっていた場合に再結晶を完了していると判定し合格（○）とし、８０ＭＰａを超えていた場合に再結晶が未完了と判定し不合格（×）とした。

【0044】

５．５５０℃でのフィンの垂下量
各フィン材を幅１０ｍｍ×長さ５５ｍｍの寸法に切断し、長さ４０ｍｍの部分を無支持状態で突き出し、残りの１５ｍｍの部分を冶具で水平に保持した状態で５８０℃まで加熱をした。５５０℃までのフィン材の昇温速度は１００℃／分とした。加熱後、フィン材の突き出し部分の端の垂下量を測定した。これが１５ｍｍ以下であれば「◎」とし、１５ｍｍ超〜１８ｍｍ以下を「○」、１８ｍｍ超えを「×」とした。

【0045】

６．ろう付性試験
各フィン材について、それぞれ、コルゲート成形加工を行い、ＪＩＳＡ３００３合金を芯材とし、ＪＩＳＡ４０４５合金を皮材（ろう材、クラッド率１０％）とする厚さ０．２５ｍｍのチューブ材とを組み付けてミニコアを作製し、濃度３％のフッ化物系フラックスを塗布した後、窒素ガス雰囲気中６００℃で３分間加熱して、ろう付けを行った。次に、ろう付接合された各フィン材を、チューブ材からカッター刃にて物理的に除去し、チューブ材表面に残存するフィン接合部跡を観察した。そして、未接合箇所（ろう付を行ったが接合部跡が残らなかった箇所）の数をカウントし、下記式に基づいて接合率を求めた。接合率が９０％以上のものを「○」、９０％未満のものを「×」とした。
接合率（％）＝（１−未接合箇所の数／全接合箇所の数）×１００
全接合箇所の数：ろう付を行った全箇所数
未接合箇所の数：ろう付を行ったが接合部跡が残らなかった箇所の数
また、ろう付接合されたミニコアのフィン材とチューブの接合部の断面を５０箇所ずつ観察し、フィン材の板厚の半分以上が溶融していた箇所の数をカウントし、下記式に基づいて、フィン溶け率を求めた。
フィン溶け率（％）＝（フィン材の板厚の半分以上が溶融していた接合箇所の数／観察した接合箇所の数）×１００
フィン溶け率が１０％以下のものを「◎」、１０％を超えて２０％以下のものを「○」、２０％を超えるものを「×」とした。

【0046】

７．耐食性試験
ろう付試験の場合と同様にして作製した熱交換器のミニコアについて、ＣＡＳＳ試験をＪＩＳＨ８６８１に基づいて１か月間実施し、フィン材及びチューブ材の腐食状況を調査し、耐食性の評価を行った。耐食性の良否は、チューブ材に貫通孔が無いものを○：良好、チューブ材に貫通孔が発生したもの及びフィン材の自己腐食の大きいものを×：不良と評価した。

【0047】

【表3】

【0048】

実施例１〜２３では、本発明で規定する条件を満たしており、５００℃でのフィンの引張強度及び５５０℃時点でのフィンの垂下量が合格であった。また、ろう付性や耐食性も合格であった。

【0049】

比較例２４〜２７では、均質化処理条件、熱延条件又は焼鈍条件が適切でなく、析出した金属間化合物が粗大となり、或いは析出が不十分であり、円相当径０．０２５〜０．４μｍの金属間化合物の数密度が３．０個／μｍ^２未満であったために、５００℃でのフィンの引張強度及び５５０℃時点でのフィンの垂下量が不合格であった。

【0050】

比較例２８では、熱間圧延前の加熱温度が３６０℃と低く、圧延時の材料の熱間強度が高いため、圧延中に割れが生じ、製造できなかった。

【0051】

比較例２９では、フィン材のＭｎの成分が多すぎたため、圧延中に割れが生じ、製造できなかった。

【0052】

比較例３０では、フィン材のＭｎの成分が少なすぎたため、円相当径０．０２５〜０．４μｍの金属間化合物の数密度が３．０個／μｍ^２未満であり、５００℃でのフィンの引張強度及び５５０℃時点でのフィンの垂下量が不合格であった。

【0053】

比較例３１では、フィン材のＳｉの成分が多過ぎたため、ろう付試験おいてフィン溶けが顕著となり、不合格であった。

【0054】

比較例３２では、フィン材のＳｉの成分が少な過ぎたため、円相当径０．０２５〜０．４μｍの金属間化合物の数密度が５．０個／μｍ^２未満となり、又、Ｍｎ固溶量が０．３質量％以上となり、５００℃でのフィンの引張強度及び５５０℃時点でのフィンの垂下量が不合格であった。

【0055】

比較例３３では、フィン材のＦｅの成分が多過ぎたため、円相当径０．０２５〜０．４μｍの金属間化合物の数密度が３．０個／μｍ^２未満で、５００℃でのフィンの引張強度及び５５０℃時点でのフィンの垂下量が不合格であった。また、耐食性評価にて、フィン材の腐食が顕著であり、不合格であった。

【0056】

比較例３４では、フィン材のＦｅの成分が少な過ぎたため、Ｍｎ固溶量が０．３質量％以上となり、５５０℃時点でのフィンの垂下量が不合格であった。また、Ｍｎ等の固溶量が多くなり、フィン材の固相線温度が低くなった結果、ろう付性試験にてフィンの溶融が顕著となり、不合格であった。

【0057】

比較例３５では、フィン材のＴｉの成分が多過ぎたため、圧延時に割れが生じ、フィン材を製造することができなかった。

【0058】

比較例３６では、フィン材のＺｎの成分が多過ぎたため、耐食性試験にて、フィン材の腐食が顕著であり、不合格であった。

【0059】

比較例３７では、フィン材のＣｕの成分が多過ぎたため、耐食性試験にて、フィン材の犠牲陽極効果が不十分であり、不合格であった。

【0060】

比較例３８では、フィン材のＭｇの成分が多過ぎたため、ろう性試験にて、接合率が低く、不合格であった。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明の熱交換器用アルミニウム合金フィン材は、ろう付時に、変形が起こりやすい回復及び再結晶の過程を４００℃以下で早期に完了し、ろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域の高温において、高い強度を有するので、ろう付時にろう材が溶融する前の４００℃〜５８０℃での温度領域での耐座屈性に優れる。