知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025024759
(43)【公開日】2025-02-21
(54)【発明の名称】アルミニウム合金管及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C22C 21/00 20060101AFI20250214BHJP
C22F 1/04 20060101ALI20250214BHJP
C22F 1/00 20060101ALN20250214BHJP
【ＦＩ】
C22C21/00 J
C22F1/04 C
C22F1/00 604
C22F1/00 612
C22F1/00 626
C22F1/00 630A
C22F1/00 630K
C22F1/00 640A
C22F1/00 651A
C22F1/00 682
C22F1/00 683
C22F1/00 691A
C22F1/00 691B
C22F1/00 691C
C22F1/00 694A
C22F1/00 694B
C22F1/00 685Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023128999
(22)【出願日】2023-08-08
(71)【出願人】
【識別番号】000107538
【氏名又は名称】株式会社ＵＡＣＪ
(74)【代理人】
【識別番号】110002538
【氏名又は名称】弁理士法人あしたば国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】東森 稜
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 太一
(57)【要約】
【課題】耐食性及び加工性に優れるアルミニウム合金管を提供する。
【解決手段】０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超えるＦｅと、０質量％を超えるＣｕと、を含有し、Ｆｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）が、下記式（１）：ｘ＋７ｙ≦０．７０（１）の関係を満足し、任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなること、を特徴とするアルミニウム合金管。
【選択図】なし
【解決手段】０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超えるＦｅと、０質量％を超えるＣｕと、を含有し、Ｆｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）が、下記式（１）：ｘ＋７ｙ≦０．７０（１）の関係を満足し、任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなること、を特徴とするアルミニウム合金管。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超えるＦｅと、０質量％を超えるＣｕと、を含有し、
Ｆｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）が、下記式（１）：
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管。
Ｆｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）が、下記式（１）：
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管。
【請求項2】
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．４０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．１０質量％以下のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
管の円周方向に垂直な断面における円相当径１．０μｍ以上の金属間化合物の数密度が１．４×１０４個／ｍｍ２以下であること、
を特徴とするアルミニウム合金管。
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
管の円周方向に垂直な断面における円相当径１．０μｍ以上の金属間化合物の数密度が１．４×１０４個／ｍｍ２以下であること、
を特徴とするアルミニウム合金管。
【請求項3】
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．７０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．０４質量％未満のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管。
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管。
【請求項4】
管の円周方向に垂直な断面における平均結晶粒径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項記載のアルミニウム合金管。
【請求項5】
請求項１～３のいずれか１項記載のアルミニウム合金管を製造する方法であり、少なくとも、前記アルミニウム合金の組成を有する鋳塊を鋳造する鋳造工程と、該鋳塊を押し出して押出管を作製する押出工程と、を有することを特徴とするアルミニウム合金管の製造方法。
【請求項6】
更に、前記押出管を焼鈍する焼鈍工程を有するか、あるいは、前記押出管の引抜加工を行う引抜工程を有するか、あるいは、前記押出管の引抜加工を行う引抜工程と該引抜加工後の管を焼鈍する焼鈍工程とを有することを特徴とする請求項５記載のアルミニウム合金管の製造方法。
【請求項7】
前記焼鈍工程において、昇温速度を６０℃／ｈ以上とすることを特徴とする請求項６記載のアルミニウム合金管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車及び各種産業用の熱交換器に用いられるアルミニウム合金のうち、特に耐食性及び加工性に優れた自動車の熱交換器用アルミニウム合金管及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来は、この種の熱交換器の配管などの材料として、ＪＩＳ１０００系合金、ＪＩＳ３０００系合金、ＪＩＳ６０００系合金などが良く使われている。配管材の耐食性を向上させるために、心材となる３０００系等の合金に、心材よりも電位的に卑な犠牲材をクラッドし、犠牲材による犠牲防食作用により板厚方向への腐食の進行を抑制する方法（特許文献１）等が提案されている。
【0003】
ただし、特許文献１に開示された熱交換器の配管材は、熱交換器用アルミニウム合金配管材として総合的な最適化が達成されたものではない。犠牲材をクラッドした配管材の製造工程においては、心材合金と皮材合金をそれぞれ個別に作製し、それらを合わせる必要があり、製造工程が煩雑になるという製造上の難点がある。そのため、単層のアルミニウム合金管で良好な耐食性を得ることが望まれる。
【0004】
単層で良好な耐食性を有するアルミニウム合金（特許文献２～４）も提案されている。特許文献２では、約０．０５～０．５％（質量％、以下同じ）のＳｉ、約０．１％～最大１．０％のＦｅ、最大約２．０％のＭｎ、約０．０６～１．０％のＺｎ、約０．０３～０．３５％のＴｉ及び残部アルミニウムウム及び不可避的不純物を含むアルミニウム合金であり、少なくとも０．５％の容積分率でアルミニウムマトリックス全体に分散された金属間化合物を含むように、ＭｎとＦｅの比が約０．５％超～約６．０％以下、及びＦｅとＭｎの合計量が約０．３０％超を維持されること、及び前記物品のアルミニウムマトリックスと前記金属間化合物との電解電位差が約０．２ボルト未満であって前記金属間化合物が約５．０未満のアスペクト比を有すること、を特徴とするアルミニウム合金材が規定されている。
【0005】
特許文献３では、Ｓｉを０．０５～０．６％、Ｆｅを０．０５～０．７％、Ｃｕを０．０４～０．２％、Ｍｎを０．６～１．０％、Ｍｇを０．０１～０．１５％、Ｚｎを０．１～３．０％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配管材が規定されている。また、特許文献４では、Ｃｕ：約０．０１％～約０．６％、Ｆｅ：約０．０５％～約０．４０％、Ｍｇ：約０．０５％～約０．８％、Ｍｎ：約０．００１％～約２．０％、Ｓｉ：約０．０５％～約０．２５％、Ｔｉ：約０．００１重量％～約０．２０％、Ｚｎ：約０．００１％～０．２０％、Ｃｒ：０％～約０．０５％、Ｐｂ：０％～約０．００５％、Ｃａ：０％～約０．０３％、Ｃｄ：０％～約０．００４％、Ｌｉ：０％～約０．０００１％、Ｎａ：０％～約０．０００５％、個々に約０．０３％まで、及び合計で約０．１０％までの他の元素、及び残部Ａｌを含むアルミニウム合金が規定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平５－６５５８８号公報
【特許文献2】特開２００２－５３９２３号公報
【特許文献3】特開２００５－８９７８８号公報
【特許文献4】特表２０１８－５３６０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献２～４の合金では、厳しい腐食環境下では耐食性が不十分となる懸念があり、更なる耐食性の向上が望まれる。
【0008】
従って、本発明の目的は、配管などに用いられるアルミニウム合金管における上記従来の問題点を解消することであり、耐食性に優れるアルミニウム合金管及びその製造方法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】
本発明者らは、鋭意検討の結果、アルミニウム合金管のＦｅの含有量及びＣｕの含有量がともに高い場合、耐食性が著しく低下する虞があり、アルミニウム合金管のＦｅの含有量とＣｕの含有量の関係がともに高くならない特定の関係式を満たすか、アルミニウム合金管のＦｅとＣｕの含有量とがともに高くなく、かつ、アルミニウム合金管の金属間化合物の数密度が所定値以下であるか、アルミニウム合金管のＣｕの含有量が所定量より高くならないか、のいずれかにより、耐食性に優れるアルミニウム合金管を提供できることを見出し、本発明を完成させた。
【0010】
すなわち、本発明（１）は、
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超えるＦｅと、０質量％を超えるＣｕと、を含有し、
Ｆｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）が、下記式（１）：
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管を提供するものである。
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超えるＦｅと、０質量％を超えるＣｕと、を含有し、
Ｆｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）が、下記式（１）：
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管を提供するものである。
【0011】
また、本発明（２）は、
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．４０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．１０質量％以下のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
管の円周方向に垂直な断面における円相当径１．０μｍ以上の金属間化合物の数密度が１．４×１０４個／ｍｍ２以下であること、
を特徴とするアルミニウム合金管を提供するものである。
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．４０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．１０質量％以下のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
管の円周方向に垂直な断面における円相当径１．０μｍ以上の金属間化合物の数密度が１．４×１０４個／ｍｍ２以下であること、
を特徴とするアルミニウム合金管を提供するものである。
【0012】
また、本発明（３）は、
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．７０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．０４質量％未満のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管を提供するものである。
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．７０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．０４質量％未満のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管を提供するものである。
【0013】
また、本発明（４）は、管の円周方向に垂直な断面における平均結晶粒径が１００μｍ以下であることを特徴とする（１）～（３）のいずれかのアルミニウム合金管を提供するものである。
【0014】
また、本発明（５）は、（１）～（３）のいずれかのアルミニウム合金管を製造する方法であり、
少なくとも、請求項１～３いずれか１項記載のアルミニウム合金の組成を有する鋳塊を鋳造する鋳造工程と、該鋳塊を押し出して押出管を作製する押出工程と、を有することを特徴とするアルミニウム合金管の製造方法を提供するものである。
少なくとも、請求項１～３いずれか１項記載のアルミニウム合金の組成を有する鋳塊を鋳造する鋳造工程と、該鋳塊を押し出して押出管を作製する押出工程と、を有することを特徴とするアルミニウム合金管の製造方法を提供するものである。
【0015】
また、本発明（６）は、更に、前記押出管を焼鈍する焼鈍工程を有するか、あるいは、前記押出管の引抜加工を行う引抜工程を有するか、あるいは、前記押出管の引抜加工を行う引抜工程と該引抜加工後の管を焼鈍する焼鈍工程とを有することを特徴とする（５）のアルミニウム合金管の製造方法を提供するものである。
【0016】
また、本発明（７）は、前記焼鈍工程において、昇温速度を６０℃／ｈ以上とすることを特徴とする（６）のアルミニウム合金管の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、耐食性に優れたアルミニウム合金管及びその製造方法を提供することができる。本発明のアルミニウム合金管は、単層で構成されたアルミニウム合金管であり、優れた耐食性を有し、板厚方向への局所的な腐食が生じ難く、貫通までの期間を長くすることが可能である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の第一の形態のアルミニウム合金管は、
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超えるＦｅと、０質量％を超えるＣｕと、を含有し、
Ｆｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）が、下記式（１）：
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管である。
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超えるＦｅと、０質量％を超えるＣｕと、を含有し、
Ｆｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）が、下記式（１）：
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管である。
【0019】
本発明の第一の形態のアルミニウム合金管は、単層のアルミニウム合金からなる。つまり、本発明の第一の形態のアルミニウム合金管は、アルミニウム合金からなるベアー管である。また、本発明の第一の形態のアルミニウム合金管は、押出成形により製造された押出成形管である。
【0020】
本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、必須元素としてＭｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕを含有する。なお、本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、必須元素と、必要に応じて添加される任意添加元素と、それら以外の残部としてアルミニウムと不可避的不純物で構成される。
【0021】
本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超えるＦｅと、０質量％を超えるＣｕと、を含有し、Ｆｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）が、下記式（１）：
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足する。
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足する。
【0022】
本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、任意添加元素として、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有してもよい。つまり、本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金中、Ｃｒの含有量は０．００～０．３０質量％であり、Ｚｒの含有量は０．００～０．２０質量％であり、Ｔｉの含有量は０．００～０．１５質量％である。
【0023】
Ｍｎはアルミニウム合金管の強度を向上するために機能する。本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＭｎの含有量は、０．３０質量％以上１．５０質量％、好ましくは０．３０～１．２０質量％、より好ましくは０．３０～１．００質量％、さらに好ましくは０．３０～０．８０質量％、よりいっそう好ましくは０．３０～０．７０質量％である。アルミニウム合金のＭｎ含有量が上記範囲より少ないと十分な強度向上効果が得られず、上記範囲を超えて含有すると、押出加工時の変形抵抗が上昇し押出性が阻害される。
【0024】
Ｍｇはアルミニウム合金管の強度を向上するために機能する。本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＭｇの含有量は、０．００１質量％以上０．２４質量％以下である。Ｍｇ含有量の上限値は、好ましくは０．２０質量％、より好ましくは０．１５質量％である。また、Ｍｇ含有量の下限値は、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０２質量％、より好ましくは０．０３質量％、より好ましくは０．０４質量％、より好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．０６質量％である。Ｍｇの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。アルミニウム合金のＭｇ含有量が上記範囲を超えると、押出加工時の変形抵抗が上昇し押出性が阻害される。アルミニウム合金のＭｇ含有量が上記範囲未満だと十分な強度向上効果が得られない。
【0025】
Ｚｎはアルミニウム合金管の孔食を抑制し、腐食形態を全面腐食とするために添加されるものである。本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＺｎの含有量は、０．００１質量％以上１．０質量％以下である。Ｚｎ含有量の上限値は、好ましくは０．８０質量％、より好ましくは０．６０質量％、より好ましくは０．４０質量％である。Ｚｎ含有量の下限値は、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．１０質量％、より好ましくは０．１５質量％、より好ましくは０．２０質量％である。Ｚｎの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。アルミニウム合金のＺｎ含有量が上記範囲を超えると、腐食速度の増加が顕著となり、耐食性が低下する。アルミニウム合金のＺｎ含有量が上記範囲未満だと十分な孔食抑制効果が得られない。
【0026】
Ｆｅはアルミニウム合金管の強度向上に寄与する。本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＦｅ含有量は、０質量％を超え、以下の式（１）を満足する。Ｆｅ含有量の下限値は、好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．１０質量％、より好ましくは０．１５質量％である。また、Ｆｅ含有量の上限値は、好ましくは０．６０質量％、より好ましくは０．５０質量％、より好ましくは０．４０質量％、より好ましくは０．３９質量％、より好ましくは０．３５質量％、より好ましくは０．３０質量％、より好ましくは０．２８質量％である。
【0027】
Ｃｕはアルミニウム合金管の強度向上に寄与する。本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＣｕ含有量は、０質量％を超え、以下の式（１）を満足する。Ｃｕ含有量の下限値は、好ましくは０．００１質量％である。また、Ｃｕ含有量の上限値は、好ましくは０．０８質量％、より好ましくは０．０６質量％、より好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．０４質量％、より好ましくは０．０３質量％である。
【0028】
本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＦｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）は、下記式（１）：
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足する。
Ｆｅ及びＣｕの含有量が式（１）の関係を満足することにより、耐食性に優れるアルミニウム合金管となる。Ｆｅ及びＣｕの含有量が式（１）の関係を満足しない、例えばＦｅ含有量とＣｕ含有量がともに高い場合、カソードとして作用し腐食を促進する粗大な金属間化合物が結晶粒界に多く存在し、かつ、Ｃｕを含有する金属間化合物が結晶粒界近傍に析出して、アルミニウム母相中に周囲よりも電位的に卑なＣｕ欠乏層が形成されることで、アルミニウム母相の電位差が大きい金属間化合物が多く存在することとなり、腐食が促進されることで耐食性が著しく低下する虞がある。
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足する。
Ｆｅ及びＣｕの含有量が式（１）の関係を満足することにより、耐食性に優れるアルミニウム合金管となる。Ｆｅ及びＣｕの含有量が式（１）の関係を満足しない、例えばＦｅ含有量とＣｕ含有量がともに高い場合、カソードとして作用し腐食を促進する粗大な金属間化合物が結晶粒界に多く存在し、かつ、Ｃｕを含有する金属間化合物が結晶粒界近傍に析出して、アルミニウム母相中に周囲よりも電位的に卑なＣｕ欠乏層が形成されることで、アルミニウム母相の電位差が大きい金属間化合物が多く存在することとなり、腐食が促進されることで耐食性が著しく低下する虞がある。
【0029】
Ｓｉはアルミニウム合金管の強度を向上するために機能する。本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＳｉ含有量は、０．００１質量％以上０．５０質量％以下である。Ｓｉ含有量の上限値は、好ましくは０．４５質量％、より好ましくは０．４０質量％、より好ましくは０．３５質量％、より好ましくは０．３０質量％、より好ましくは０．２５質量％、より好ましくは０．２０質量％、より好ましくは０．１５質量％、より好ましくは０．１２質量％、より好ましくは０．１０質量％である。Ｓｉ含有量の下限値は、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０３質量％、より好ましくは０．０５質量％である。Ｓｉの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。アルミニウム合金のＳｉ含有量が上記範囲を超えると、結晶粒が粗大化し、曲げ加工性が低下する。アルミニウム合金のＳｉ含有量が上記範囲未満だと、十分な強度向上効果が得られない。
【0030】
本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉを、耐食性の最適化及びスクラップ配合性向上の観点から含有してもよい。ただし過剰な添加は押出性を低下させる懸念がある。本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＣｒの含有量は、０．３０質量％以下、好ましくは０．２０質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以下である。Ｚｒの含有量は、０．２０質量％以下、好ましくは０．１５質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以下である。Ｔｉの含有量は、０．１５質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以下である。
【0031】
上記以外の不純物元素は、本発明の効果に影響しない範囲で含有してもよく、その他不純物元素の含有量は、各々で０．０５質量％以下、合計で０．１５質量％以下の範囲で許容される。
【0032】
本発明の第二の形態のアルミニウム合金管は、
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．４０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．１０質量％以下のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
管の円周方向に垂直な断面における円相当径１．０μｍ以上の金属間化合物の数密度が１．４×１０４個／ｍｍ２以下であること、
を特徴とするアルミニウム合金管である。
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．４０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．１０質量％以下のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
管の円周方向に垂直な断面における円相当径１．０μｍ以上の金属間化合物の数密度が１．４×１０４個／ｍｍ２以下であること、
を特徴とするアルミニウム合金管である。
【0033】
本発明の第二の形態のアルミニウム合金管は、単層のアルミニウム合金からなる。つまり、本発明の第二の形態のアルミニウム合金管は、アルミニウム合金からなるベアー管である。また、本発明の第二の形態のアルミニウム合金管は、押出成形により製造された押出成形管である。
【0034】
本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、必須元素としてＭｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕを含有する。なお、本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、必須元素と、必要に応じて添加される任意添加元素と、それら以外の残部としてアルミニウムと不可避的不純物で構成される。
【0035】
本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．４０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．１０質量％以下のＣｕと、を含有する。
【0036】
本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、任意添加元素として、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有してもよい。つまり、本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金中、Ｃｒの含有量は０．００～０．３０質量％であり、Ｚｒの含有量は０．００～０．２０質量％であり、Ｔｉの含有量は０．００～０．１５質量％である。
【0037】
Ｍｎはアルミニウム合金管の強度を向上するために機能する。本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＭｎの含有量は、０．３０質量％以上１．５０質量％、好ましくは０．３０～１．２０質量％、より好ましくは０．３０～１．００質量％、さらに好ましくは０．３０～０．８０質量％、よりいっそう好ましくは０．３０～０．７０質量％である。アルミニウム合金のＭｎ含有量が上記範囲より少ないと十分な強度向上効果が得られず、上記範囲を超えて含有すると、押出加工時の変形抵抗が上昇し押出性が阻害される。
【0038】
Ｍｇはアルミニウム合金管の強度を向上するために機能する。本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＭｇの含有量は、０．００１質量％以上０．２４質量％以下である。Ｍｇ含有量の上限値は、好ましくは０．２０質量％、より好ましくは０．１５質量％である。また、Ｍｇ含有量の下限値は、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０２質量％、より好ましくは０．０３質量％、より好ましくは０．０４質量％、より好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．０６質量％である。Ｍｇの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。アルミニウム合金のＭｇ含有量が上記範囲を超えると、押出加工時の変形抵抗が上昇し押出性が阻害される。アルミニウム合金のＭｇ含有量が上記範囲未満だと十分な強度向上効果が得られない。
【0039】
Ｚｎはアルミニウム合金管の孔食を抑制し、腐食形態を全面腐食とするために添加されるものである。本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＺｎの含有量は、０．００１質量％以上１．０質量％以下である。Ｚｎ含有量の上限値は、好ましくは０．８０質量％、より好ましくは０．６０質量％、より好ましくは０．４０質量％である。Ｚｎ含有量の下限値は、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．１０質量％、より好ましくは０．１５質量％、より好ましくは０．２０質量％である。Ｚｎの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。アルミニウム合金のＺｎ含有量が上記範囲を超えると、腐食速度の増加が顕著となり、耐食性が低下する。アルミニウム合金のＺｎ含有量が上記範囲未満だと十分な孔食抑制効果が得られない。
【0040】
Ｆｅはアルミニウム合金管の強度向上に寄与する。本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＦｅ含有量は、０質量％を超え０．４０質量％以下である。Ｆｅの含有量が０．４０質量％を超えると、材料の製造工程において、熱間加工時に肌荒れが発生しやすくなる。Ｆｅ含有量の上限値は、好ましくは０．３９質量％、より好ましくは０．３５質量％、より好ましくは０．３０質量％、より好ましくは０．２８質量％である。また、Ｆｅの含有量が低いと結晶粒が粗大化し、曲げ加工性が低下することがある。Ｆｅ含有量の下限値は、好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．１０質量％、より好ましくは０．１５質量％である。Ｆｅの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。
【0041】
Ｃｕはアルミニウム合金管の強度向上に寄与する。本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＣｕ含有量は、０質量％を超え０．１０質量％以下である。Ｃｕの含有量が０．１０質量％を超えると、Ｃｕのカソードとしての作用が顕著となり、耐食性を低下させる。Ｃｕ含有量の上限値は、好ましくは０．０８質量％、より好ましくは０．０６質量％、より好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．０４質量％、より好ましくは０．０３質量％である。Ｃｕの含有量が上記範囲を超える場合、Ｃｕを含有する金属間化合物が結晶粒界近傍に析出して、アルミニウム母相中に周囲よりも電位的に卑なＣｕ欠乏層が形成される。これらが同時に起こる場合、アルミニウム母相の電位差が大きい金属間化合物が多く存在することとなり、腐食が促進されることで耐食性が著しく低下する。Ｃｕ含有量の下限値は、好ましくは０．００１質量％である。Ｃｕの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。
【0042】
本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＦｅの含有量は、０質量％を超え０．４０質量％以下であり、かつ、Ｃｕの含有量は、０質量％を超え０．１０質量％以下である。Ｆｅ及びＣｕの含有量がともに高くないことで、耐食性に優れる。例えばＦｅ含有量とＣｕ含有量がともに高い場合、カソードとして作用し腐食を促進する粗大な金属間化合物が結晶粒界に多く存在し、かつ、Ｃｕを含有する金属間化合物が結晶粒界近傍に析出して、アルミニウム母相中に周囲よりも電位的に卑なＣｕ欠乏層が形成されることで、アルミニウム母相の電位差が大きい金属間化合物が多く存在することとなり、腐食が促進されることで耐食性が著しく低下する虞がある。
【0043】
本発明の第二の形態のアルミニウム合金管では、管の円周方向に垂直な断面における円相当径１．０μｍ以上の金属間化合物の数密度が１．４×１０４個／ｍｍ２以下である。本発明の第二の形態のアルミニウム合金管において、管の円周方向に垂直な断面における円相当径１．０μｍ以上の金属間化合物の数密度が上記範囲にあることにより、耐食性に優れる。円相当径１．０μｍ以上の金属間化合物の数密度が１．４×１０４個／ｍｍ２を超える場合、カソードとして作用し腐食を促進する粗大な金属間化合物が結晶粒界に多く存在するため、耐食性が低くなる。なお、金属間化合物とは、例えばＡｌ－Ｍｎ系、Ａｌ－Ｆｅ系、Ａｌ－Ｍｎ－Ｆｅ系、Ａｌ－Ｍｎ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｍｎ－Ｆｅ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｍｎ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｍｎ－Ｆｅ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｍｎ－Ｓｉ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｍｎ－Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｕ系化合物である。
【0044】
Ｓｉはアルミニウム合金管の強度を向上するために機能する。本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＳｉ含有量は、０．００１質量％以上０．５０質量％以下である。Ｓｉ含有量の上限値は、好ましくは０．４５質量％、より好ましくは０．４０質量％、より好ましくは０．３５質量％、より好ましくは０．３０質量％、より好ましくは０．２５質量％、より好ましくは０．２０質量％、より好ましくは０．１５質量％、より好ましくは０．１２質量％、より好ましくは０．１０質量％である。Ｓｉ含有量の下限値は、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０３質量％、より好ましくは０．０５質量％である。Ｓｉの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。アルミニウム合金のＳｉ含有量が上記範囲を超えると、結晶粒が粗大化し、曲げ加工性が低下する。アルミニウム合金のＳｉ含有量が上記範囲未満だと、十分な強度向上効果が得られない。
【0045】
本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉを、耐食性の最適化及びスクラップ配合性向上の観点から含有してもよい。ただし過剰な添加は押出性を低下させる懸念がある。本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＣｒの含有量は、０．３０質量％以下、好ましくは０．２０質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以下である。Ｚｒの含有量は、０．２０質量％以下、好ましくは０．１５質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以下である。Ｔｉの含有量は、０．１５質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以下である。
【0046】
上記以外の不純物元素は、本発明の効果に影響しない範囲で含有してもよく、その他不純物元素の含有量は、各々で０．０５質量％以下、合計で０．１５質量％以下の範囲で許容される。
【0047】
本発明の第三の形態のアルミニウム合金管は、
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．７０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．０４質量％未満のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管である。
０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．７０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．０４質量％未満のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなること、
を特徴とするアルミニウム合金管である。
【0048】
本発明の第三の形態のアルミニウム合金管は、単層のアルミニウム合金からなる。つまり、本発明の第三の形態のアルミニウム合金管は、アルミニウム合金からなるベアー管である。また、本発明の第三の形態のアルミニウム合金管は、押出成形により製造された押出成形管である。
【0049】
本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、必須元素としてＭｎ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕを含有する。なお、本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、必須元素と、必要に応じて添加される任意添加元素と、それら以外の残部としてアルミニウムと不可避的不純物で構成される。
【0050】
本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．７０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．０４質量％未満のＣｕと、を含有する。
【0051】
本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、任意添加元素として、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有してもよい。つまり、本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金中、Ｃｒの含有量は０．００～０．３０質量％であり、Ｚｒの含有量は０．００～０．２０質量％であり、Ｔｉの含有量は０．００～０．１５質量％である。
【0052】
Ｍｎはアルミニウム合金管の強度を向上するために機能する。本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＭｎの含有量は、０．３０質量％以上１．５０質量％、好ましくは０．３０～１．２０質量％、より好ましくは０．３０～１．００質量％、さらに好ましくは０．３０～０．８０質量％、よりいっそう好ましくは０．３０～０．７０質量％である。アルミニウム合金のＭｎ含有量が上記範囲より少ないと十分な強度向上効果が得られず、上記範囲を超えて含有すると、押出加工時の変形抵抗が上昇し押出性が阻害される。
【0053】
Ｍｇはアルミニウム合金管の強度を向上するために機能する。本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＭｇの含有量は、０．００１質量％以上０．２４質量％以下である。Ｍｇ含有量の上限値は、好ましくは０．２０質量％、より好ましくは０．１５質量％である。また、Ｍｇ含有量の下限値は、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０２質量％、より好ましくは０．０３質量％、より好ましくは０．０４質量％、より好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．０６質量％である。Ｍｇの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。アルミニウム合金のＭｇ含有量が上記範囲を超えると、押出加工時の変形抵抗が上昇し押出性が阻害される。アルミニウム合金のＭｇ含有量が上記範囲未満だと十分な強度向上効果が得られない。
【0054】
Ｚｎはアルミニウム合金管の孔食を抑制し、腐食形態を全面腐食とするために添加されるものである。本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＺｎの含有量は、０．００１質量％以上１．０質量％以下である。Ｚｎ含有量の上限値は、好ましくは０．８０質量％、より好ましくは０．６０質量％、より好ましくは０．４０質量％である。Ｚｎ含有量の下限値は、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．１０質量％、より好ましくは０．１５質量％、より好ましくは０．２０質量％である。Ｚｎの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。アルミニウム合金のＺｎ含有量が上記範囲を超えると、腐食速度の増加が顕著となり、耐食性が低下する。アルミニウム合金のＺｎ含有量が上記範囲未満だと十分な孔食抑制効果が得られない。
【0055】
Ｆｅはアルミニウム合金管の強度向上に寄与する。本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＦｅ含有量は、０質量％を超え０．７０質量％以下である。Ｆｅの含有量が０．７０質量％を超えると、Ａｌ３Ｆｅ化合物が過剰に析出して耐食性を低下させる。Ｆｅ含有量の上限値は、好ましくは０．６５質量％、より好ましくは０．６０質量％、より好ましくは０．５５質量％、より好ましくは０．５０質量％、より好ましくは０．４５質量％である。また、Ｆｅの濃度が低いと結晶粒が粗大化し、曲げ加工性が低下することがある。Ｆｅ含有量の下限値は、好ましくは０．０５質量％、より好ましくは０．１０質量％、より好ましくは０．１５質量％である。Ｆｅの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。
【0056】
Ｃｕはアルミニウム合金管の強度向上に寄与する。本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＣｕ含有量は、０質量％を超え０．０４質量％未満である。Ｃｕの含有量が高くなると、Ｃｕのカソードとしての作用が顕著となり、耐食性を低下させる。Ｃｕの含有量の上限値は、好ましくは０．０３質量％である。Ｃｕの濃度が上記範囲を超える場合、Ｃｕを含有する金属間化合物が結晶粒界近傍に析出して、アルミニウム母相中に周囲よりも電位的に卑なＣｕ欠乏層が形成される。これらが同時に起こる場合、アルミニウム母相の電位差が大きい金属間化合物が多く存在することとなり、腐食が促進されることで耐食性が著しく低下する。Ｃｕ含有量の下限値は、好ましくは０．００１質量％である。Ｃｕの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。
【0057】
本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＦｅの含有量は、０質量％を超え０．７０質量％以下であり、かつ、Ｃｕの含有量は、０質量％を超え０．０４質量％未満である。Ｆｅ及びＣｕの含有量がともに高くないことで、耐食性に優れる。例えばＦｅ含有量とＣｕ含有量がともに高い場合、カソードとして作用し腐食を促進する粗大な金属間化合物が結晶粒界に多く存在し、かつ、Ｃｕを含有する金属間化合物が結晶粒界近傍に析出して、アルミニウム母相中に周囲よりも電位的に卑なＣｕ欠乏層が形成されることで、アルミニウム母相の電位差が大きい金属間化合物が多く存在することとなり、腐食が促進されることで耐食性が著しく低下する虞がある。
【0058】
Ｓｉはアルミニウム合金管の強度を向上するために機能する。本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＳｉ含有量は、０．００１質量％以上０．５０質量％以下である。Ｓｉ含有量の上限値は、好ましくは０．４５質量％、より好ましくは０．４０質量％、より好ましくは０．３５質量％、より好ましくは０．３０質量％、より好ましくは０．２５質量％、より好ましくは０．２０質量％、より好ましくは０．１５質量％、より好ましくは０．１２質量％、より好ましくは０．１０質量％である。Ｓｉ含有量の下限値は、好ましくは０．０１質量％、より好ましくは０．０３質量％、より好ましくは０．０５質量％である。Ｓｉの含有量は、上記上限値及び下限値を組み合わせた範囲とすることができる。アルミニウム合金のＳｉ含有量が上記範囲を超えると、結晶粒が粗大化し、曲げ加工性が低下する。アルミニウム合金のＳｉ含有量が上記範囲未満だと、十分な強度向上効果が得られない。
【0059】
本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金は、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉを、耐食性の最適化及びスクラップ配合性向上の観点から含有してもよい。ただし過剰な添加は押出性を低下させる懸念がある。本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金のＣｒの含有量は、０．３０質量％以下、好ましくは０．２０質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以下である。Ｚｒの含有量は、０．２０質量％以下、好ましくは０．１５質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以下である。Ｔｉの含有量は、０．１５質量％以下、より好ましくは０．１０質量％以下である。
【0060】
上記以外の不純物元素は、本発明の効果に影響しない範囲で含有してもよく、その他不純物元素の含有量は、各々で０．０５質量％以下、合計で０．１５質量％以下の範囲で許容される。
【0061】
本発明の第一の形態、第二の形態及び第三の形態のアルミニウム合金管は、好ましくは、管の円周方向に垂直な断面における平均結晶粒径が１００μｍ以下、より好ましくは８０μｍ以下である。平均結晶粒径が上記範囲であることにより、曲げ加工や拡管加工などの加工時に肌荒れなどの不具合を生じ難く、加工性に優れたアルミニウム合金管となる。
【0062】
本発明のアルミニウム合金管は、如何なる製造方法により製造されたものであってもよく、例えば、以下に述べる本発明のアルミニウム合金管の製造方法により、好適に製造される。
【0063】
本発明のアルミニウム合金管の製造方法は、本発明の第一の形態、第二の形態及び第三の形態のいずれかのアルミニウム合金管を製造する方法であり、少なくとも、本発明の第一の形態、第二の形態及び第三の形態のいずれかのアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金の組成を有する鋳塊を鋳造する鋳造工程と、該鋳塊を押し出して押出管を作製する押出工程と、を有することを特徴とするアルミニウム合金管の製造方法である。また、本発明のアルミニウム合金管の製造方法は、更に、焼鈍工程及び／又は引抜工程を有することができる。
【0064】
以下、本発明のアルミニウム合金管の製造方法について説明する。
本発明のアルミニウム合金管の製造方法では、本発明の第一の形態、第二の形態及び第三の形態のアルミニウム合金管のいずれかの組成を有するアルミニウム合金の溶湯を常法に従って造塊する鋳造工程を行い、得られた鋳塊（ビレット）を均質化処理した後、ビレットを再加熱して押出工程を行い、押出管を作製し、必要に応じて、更に、焼鈍工程及び／又は引抜工程を施す。
本発明のアルミニウム合金管の製造方法では、本発明の第一の形態、第二の形態及び第三の形態のアルミニウム合金管のいずれかの組成を有するアルミニウム合金の溶湯を常法に従って造塊する鋳造工程を行い、得られた鋳塊（ビレット）を均質化処理した後、ビレットを再加熱して押出工程を行い、押出管を作製し、必要に応じて、更に、焼鈍工程及び／又は引抜工程を施す。
【0065】
鋳造工程で鋳造する第一の形態のアルミニウム合金鋳塊は、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超えるＦｅと、０質量％を超えるＣｕと、を含有し、
Ｆｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）が、下記式（１）：
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる。
また、鋳造工程で鋳造する第二の形態のアルミニウム合金鋳塊は、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．４０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．１０質量％以下のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる。
また、鋳造工程で鋳造する第三の形態のアルミニウム合金鋳塊は、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．７０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．０４質量％未満のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなる。
Ｆｅの含有量ｘ（質量％）とＣｕの含有量ｙ（質量％）が、下記式（１）：
ｘ＋７ｙ≦０．７０ （１）
の関係を満足し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる。
また、鋳造工程で鋳造する第二の形態のアルミニウム合金鋳塊は、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．４０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．１０質量％以下のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる。
また、鋳造工程で鋳造する第三の形態のアルミニウム合金鋳塊は、０．３０質量％以上１．５０質量％以下のＭｎと、０．００１質量％以上０．２４質量％以下のＭｇと、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＺｎと、０．００１質量％以上０．５０質量％以下のＳｉと、０質量％を超え０．７０質量％以下のＦｅと、０質量％を超え０．０４質量％未満のＣｕと、を含有し、
任意に、０．３０質量％以下のＣｒ、０．２０質量％以下のＺｒ及び０．１５質量％以下のＴｉのうちの１種又は２種以上を含有し、
残部Ａｌ及び不可避的不純物からなる。
【0066】
鋳造工程で鋳造する第一の形態のアルミニウム合金鋳塊の組成は、本発明の第一の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金の組成と同様である。鋳造工程で鋳造する第二の形態のアルミニウム合金鋳塊の組成は、本発明の第二の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金の組成と同様である。鋳造工程で鋳造する第三の形態のアルミニウム合金鋳塊の組成は、本発明の第三の形態のアルミニウム合金管に係るアルミニウム合金の組成と同様である。
【0067】
鋳塊（ビレット）の均質化処理は、４５０℃～６２０℃の温度域で２時間以上の時間行うのが好ましい。均質化処理温度が４５０℃より低い場合、及び均質化処理時間が２時間より短い場合は、拡散エネルギー不足となってビレットの鋳塊組織のミクロ偏析が解消されず、曲げ加工性や拡管加工性などの加工性が低下し易くなる。均質化処理温度が６２０℃より高いと、固相線温度以上となりビレットが部分溶融するおそれがある。均質化処理は２時間以上行えば必要とされる性能が得られるが、製造コストを考慮すると実用上２４時間以下とするのが好ましい。
【0068】
押出工程は、４００℃～５５０℃の温度で行なうのが望ましい。押出温度が４００℃より低い場合は押出圧力が高くなり、押出が困難となるおそれがある。押出温度が５５０℃より高い場合は、押出時に押出されたアルミニウム合金管にムシレ欠陥が生じ易くなる。
【0069】
押出後の引抜き加工は、断面減少率３０％以上の加工度で行うのが好ましい。断面減少率が３０％未満の場合は、冷間加工度が小さいために軟化後の結晶粒径が粗大となり、曲げ加工や拡管加工などの加工時に肌荒れなどの不具合を生じるおそれがある。
【0070】
焼鈍工程における軟化処理は、３００～５６０℃の温度域で０時間を超え３時間以下の時間行い、３００℃～５６０℃の温度域における昇温速度は６０℃／ｈ以上とするのが好ましい。軟化処理温度が３００℃より低い場合は軟化が不十分となり、部分的に強度が不均一となって曲げ加工性や拡管加工性などの加工性が低下する。軟化処理温度が５６０℃より高い場合、軟化処理時間が３時間より長い場合、昇温速度が６０℃／ｈ未満の場合は、結晶粒が粗大化し、曲げ加工や拡管加工などの加工時に肌荒れなどの不具合を生じるおそれがある。
【0071】
本発明のアルミニウム合金管の製造方法では、押出後の引抜き加工をしてもしなくてもよく、焼鈍工程を含んでも含まなくてもよい。本発明のアルミニウム合金管の製造方法における工程の組み合わせとしては、（１）鋳造工程→押出工程、（２）鋳造工程→押出工程→焼鈍工程、（３）鋳造工程→押出工程→引抜工程、（４）鋳造工程→押出工程→引抜工程→焼鈍工程の順に行う工程の組み合わせが挙げられる。
【実施例0072】
以下、本発明の実施例を説明し、本発明の効果を実証する。これらの実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されない。
【0073】
［実施例１］
＜試験材の製造方法＞
表１に示す組成を有するアルミニウム合金Ａ～Ｄを溶解し、半連続鋳造により直径２５４ｍｍのビレット形状に造塊した。得られたビレットを６００℃で１０時間の均質化処理を施した後、４５０℃の温度で外径４７ｍｍ、肉厚３．５ｍｍのパイプ形状に押出加工した。その後、さらに外径１７ｍｍ、肉厚１．０ｍｍとなるように引抜き加工し、さらに４００℃の温度で１時間の焼鈍処理を施し、これらを試験材１～４とした。
＜試験材の製造方法＞
表１に示す組成を有するアルミニウム合金Ａ～Ｄを溶解し、半連続鋳造により直径２５４ｍｍのビレット形状に造塊した。得られたビレットを６００℃で１０時間の均質化処理を施した後、４５０℃の温度で外径４７ｍｍ、肉厚３．５ｍｍのパイプ形状に押出加工した。その後、さらに外径１７ｍｍ、肉厚１．０ｍｍとなるように引抜き加工し、さらに４００℃の温度で１時間の焼鈍処理を施し、これらを試験材１～４とした。
【0074】
【表1】
【0075】
＜金属間化合物の数密度測定方法＞
試験材１～４について、管の円周方向に直角な断面を削り出し、研磨を行って表面を調整した。次に、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、Scanning Electron Microscope）にて管の肉厚の中央における８６μｍ×１２７μｍの領域の二次電子像を撮影した。得られた二次電子像における金属間化合物の面積Ｓから、式（２）により円相当径Ｄを計算した。
Ｄ＝（４Ｓ／π）１／２ 式（２）
円相当径が１．０μｍ以上の金属間化合物の数を観察領域の面積で除することで、表２の通り数密度を求めた。
＜耐食性評価方法＞
試験材１～４から１２０ｍｍ長さのサンプルを切り出し、両端をマスキングして露出部の長さを１００ｍｍとし、ＡＳＴＭ－Ｇ８５－Ａｎｎｅｘ Ａ３に規定されたＳＷＡＡＴを４８０時間実施した。試験後のサンプルについては、試験法の定める手順で酸洗浄を行って腐食生成物を除去し、貫通が生じていないものを合格（〇）、貫通が生じているものを不合格（×）とした。
＜耐食性評価結果＞
試験材耐食性評価結果を表３に示す。本発明に従う試験材１、２、３は、腐食貫通が生じておらず、耐食性に優れていた。一方、試験材４は、Ｆｅ濃度、Ｃｕ濃度、金属間化合物の数密度が本発明の範囲から外れていたため、耐食性評価において腐食貫通が生じた。
試験材１～４について、管の円周方向に直角な断面を削り出し、研磨を行って表面を調整した。次に、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、Scanning Electron Microscope）にて管の肉厚の中央における８６μｍ×１２７μｍの領域の二次電子像を撮影した。得られた二次電子像における金属間化合物の面積Ｓから、式（２）により円相当径Ｄを計算した。
Ｄ＝（４Ｓ／π）１／２ 式（２）
円相当径が１．０μｍ以上の金属間化合物の数を観察領域の面積で除することで、表２の通り数密度を求めた。
＜耐食性評価方法＞
試験材１～４から１２０ｍｍ長さのサンプルを切り出し、両端をマスキングして露出部の長さを１００ｍｍとし、ＡＳＴＭ－Ｇ８５－Ａｎｎｅｘ Ａ３に規定されたＳＷＡＡＴを４８０時間実施した。試験後のサンプルについては、試験法の定める手順で酸洗浄を行って腐食生成物を除去し、貫通が生じていないものを合格（〇）、貫通が生じているものを不合格（×）とした。
＜耐食性評価結果＞
試験材耐食性評価結果を表３に示す。本発明に従う試験材１、２、３は、腐食貫通が生じておらず、耐食性に優れていた。一方、試験材４は、Ｆｅ濃度、Ｃｕ濃度、金属間化合物の数密度が本発明の範囲から外れていたため、耐食性評価において腐食貫通が生じた。
【0076】
【表2】
【0077】
【表3】
【0078】
［実施例２］
＜試験材の製造方法＞
表１に示す組成を有するアルミニウム合金Ａを溶解し、連続鋳造により直径２５４ｍｍのビレット形状に造塊した。得られたビレットを６００℃で１０時間の均質化処理を施した後、４５０℃の温度で外径４７ｍｍ、肉厚３．５ｍｍのパイプ形状に押出加工した。その後、さらに外径１７ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、となるように引抜き加工し、さらに表４に示す昇温速度で４００℃まで加熱して軟化処理を施し、これらを試験材５、６として、結晶粒径を評価した。
＜結晶粒径評価方法＞
試験材５、６より２０ｍｍ長さのサンプルを切り出し、管の長さ方向と平行な断面の組織観察を実施した。サンプルは研磨後にエッチングを施し、偏光顕微鏡を用いて５０倍でそれぞれ任意の一視野を撮影し、管の長さ方向と肉厚方向の結晶粒径を交差法で測定し、それらの平均から平均結晶粒径を算出した。
＜評価結果＞
結晶粒径評価結果を表４に示す。試験材５は平均結晶粒径が１００μｍ以下であり、曲げ加工や拡管加工などの加工時に肌荒れなどの不具合の懸念が小さいものであった（判定◎）。一方、試験材６は軟化処理における昇温速度が小さいために平均結晶粒径が１００μｍを超えており、試験材５に比べ、加工性が低くなるものの、加工は可能であると推測される（判定〇）。
＜試験材の製造方法＞
表１に示す組成を有するアルミニウム合金Ａを溶解し、連続鋳造により直径２５４ｍｍのビレット形状に造塊した。得られたビレットを６００℃で１０時間の均質化処理を施した後、４５０℃の温度で外径４７ｍｍ、肉厚３．５ｍｍのパイプ形状に押出加工した。その後、さらに外径１７ｍｍ、肉厚１．０ｍｍ、となるように引抜き加工し、さらに表４に示す昇温速度で４００℃まで加熱して軟化処理を施し、これらを試験材５、６として、結晶粒径を評価した。
＜結晶粒径評価方法＞
試験材５、６より２０ｍｍ長さのサンプルを切り出し、管の長さ方向と平行な断面の組織観察を実施した。サンプルは研磨後にエッチングを施し、偏光顕微鏡を用いて５０倍でそれぞれ任意の一視野を撮影し、管の長さ方向と肉厚方向の結晶粒径を交差法で測定し、それらの平均から平均結晶粒径を算出した。
＜評価結果＞
結晶粒径評価結果を表４に示す。試験材５は平均結晶粒径が１００μｍ以下であり、曲げ加工や拡管加工などの加工時に肌荒れなどの不具合の懸念が小さいものであった（判定◎）。一方、試験材６は軟化処理における昇温速度が小さいために平均結晶粒径が１００μｍを超えており、試験材５に比べ、加工性が低くなるものの、加工は可能であると推測される（判定〇）。
【0079】
【表4】