熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ及び熱交換器
【課題】 中空形状をなす押出材の肉厚が薄い場合でも成形時の押出性に優れ、かつ、十分な材料強度を有すると共に、低濃度亜鉛拡散層の耐局部腐食性に優れた合金からなるアルミニウム合金押出チューブを提供する。
【解決手段】 質量％で０．５％以上１．０％以下のＳｉと、０．５％以上１．４％以下のＭｎと、０．１％以上０．２５％以下のＴｉとを含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金押出材の外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けたことを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ１を採用する。
【解決手段】 質量％で０．５％以上１．０％以下のＳｉと、０．５％以上１．４％以下のＭｎと、０．１％以上０．２５％以下のＴｉとを含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金押出材の外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けたことを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ１を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコンのコンデンサ、エバポレータなどの熱交換器の構造用部材として用いる熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ及び熱交換器に関するものであり、特に、高温強度及び耐圧強度に優れ、フロンやＣＯ２を冷媒として使用することが可能な熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ及び熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌおよびＡｌ合金は軽量、かつ、熱伝導性が良好で耐食性にも優れていることから、アルミニウム合金の押出材からなるチューブ（以下、アルミニウム（Ａｌ）合金押出チューブと呼ぶ）は、車載用エアコンなどの熱交換器において広く用いられている。
【０００３】
この熱交換器は、例えば図２に示すように、ヘッダーパイプ４と称される左右一対の管体と、そのヘッダーパイプ４の間に互いに平行に間隔を空けて設けられたアルミニウム合金からなる多数のチューブ１と、チューブ１とチューブ１との間に設けられたフィン２とで構成されている。
そして、チューブ１とフィン２とはろう付けされており、さらに各チューブ１の内部空間とヘッダーパイプ４の内部空間は連通しており、ヘッダーパイプ４の内部空間と各チューブ１の内部空間に媒体を循環させ、前記フィン２を介して効率良く熱交換ができるようになっている。
【０００４】
この熱交換器を構成する各チューブ１としては、図１の斜視図に示されるような複数の冷媒通路穴３を有する断面偏平状の押出材が用いられ、この押出材は押出し加工により形成されるため、一般に、押出し加工性に優れたＪＩＳ１０５０合金に代表される純アルミニウム（Ａｌ）系合金が用いられている。
【０００５】
このような製品では更なる軽量化を図るため、中空形状（管状）とした押出材はより薄肉であることが望まれているが、肉厚が減少するにつれて所定の形状寸法のチューブを得るには、成形時の押出速度を低下させる必要があるなど、押出性が低下し、量産性が損なわれるという課題があった。この押出性の低下は、特に、押出材の外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．３０ｍｍ以下の場合に顕著に現れるものであった。
【０００６】
ところで、熱交換器ではチューブ内を通過する冷媒により、チューブに内圧が加わり、チューブの材料強度、特に、耐力が低い場合には薄肉化するとこの圧力によってチューブの壁面が外側に膨らみ、極端な場合には破裂に至る恐れもある。
【０００７】
一方、チューブを腐食環境下で使用した場合には孔食などの局部腐食が生じることがあるが、薄肉化を図った場合には比較的早期に貫通孔が生じ、使用に耐えられなくなることがあった。
【０００８】
従来、このような耐食性の問題に対してはチューブ表面に亜鉛（Ｚｎ）を被覆して製品のろう付け時の加熱でチューブ内部へ拡散させる手法が用いられており、実環境ではチューブ肉厚が比較的厚い場合にはＺｎのいわゆる犠牲陽極効果によって局部腐食の進行を最小に抑える方法が用いられていた。
【０００９】
通常、このようなＺｎ被覆層は、押出成形された偏平状かつ管状の押出材について、その外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を溶射することにより形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
上記溶射は、押出材の外平坦部分にＺｎ被覆層が均一な膜厚で形成されるように、押出材の外平坦部分の上下方向から行われる。すると、押出材をなす上下の外平坦部分が閉じる両端部はある曲率をもっているため、この両端部付近に形成されるＺｎ被覆層の膜厚は、外平坦部分より薄くなると共に、不均一となる傾向があった。このような部位では低濃度の亜鉛拡散層となってしまう。
【００１１】
この押出材の両端部付近におけるＺｎ被覆層の膜厚減少や不均一は、耐食性の低下をもたらすという観点から危惧されていた。何故ならば、押出材の外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．３０ｍｍより薄くなると従来の合金（例えば、１０５０や純Ａｌ等）では、局部腐食部の材料強度が著しく低下し、室温強度が低いと熱交換冷媒の内圧によって、この局部腐食部での変形が進み、容易に破断に至る傾向があった。
【００１２】
また、従来のフロン系の冷媒に代わって、二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として用いる熱交換器が広く普及する可能性がある。ＣＯ２を冷媒として用いる場合には、チューブの高温強度や耐圧強度を更に高める必要があった。具体的には、ＣＯ２を冷媒として用いる場合、１５０℃の高温でも十分な耐熱強度を有し、かつフロン系冷媒と比べて３〜１０倍の耐圧強度が必要になる。
【００１３】
以上説明した背景から、アルミニウム合金押出チューブを構成する押出材において、その肉厚が薄くなった場合でも押出性に優れ、かつ、十分な高温強度や耐圧強度を有し、加えて、低濃度亜鉛拡散層の耐局部腐食性にも優れた合金の開発が期待されていた。
【００１４】
また特許文献２には、ＭｎとＴｉとを有する熱交換器用の押出チューブが開示されている。しかし、この特許文献２に記載の押出チューブは、その実施例からも明らかなように、主に耐食性の向上を目指したものであり、強度向上を目指したものでない。
更に特許文献３には、ＭｎとＴｉとを有する熱交換器用の押出ヘッダータンクが開示されている。しかしこの文献に記載された内容はチューブに関するものではなく、用途が異なっている。
【特許文献１】特開平９−１３７２４５号公報
【特許文献２】特開２００２−７９３７０号公報
【特許文献３】特開２００２−２７５５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、中空形状をなす押出材の肉厚が薄い場合でも成形時の押出性に優れ、かつ、十分な材料強度を有すると共に、低濃度亜鉛拡散層の耐局部腐食性に優れた合金からなるアルミニウム合金押出チューブ及びこのチューブを用い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】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブは、質量％で０．５％以上１．０％以下のＳｉと、０．５％以上１．４％以下のＭｎと、０．１％以上０．２５％以下のＴｉとを含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金押出材の外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けたことを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、ＳｉとＭｎに加えてＴｉが含有されているので、押出性を高めることができるとともに、チューブ自体の高温強度及び室温強度を飛躍的に向上させることができる。これにより、フロン系冷媒のほか、ＣＯ２冷媒を用いることができる。
また、Ｓｉを添加することで、押出性、耐圧強度及び耐局部腐食性を高めることができる。更に、Ｍｎを添加することで、耐圧強度と高温強度を同時に高めることができる。
【００１８】
また、上記のＺｎまたはＺｎ含有層は、Ｚｎ若しくはＺｎ含有合金を溶射、またはＺｎ含有フラックスを塗布することで形成される。Ｚｎ含有フラックスとしては、例えばＺｎＦ２、ＺｎＣｌ２、ＫＺｎＦ３等の化合物を例示できる。
チューブの外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けることで、ろう付け後のチューブ表面にＺｎ拡散層が形成され、このＺｎ拡散層が犠牲陽極層として機能することによりチューブの防食効果を高めることができる。
【００１９】
また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブは、先に記載の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブであって、前記Ａｌ合金押出材に更に、質量％で０．０５％以上０．２０％以下のＣｕが添加されていることを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、更にＣｕを添加することで、押出性や耐局部腐食性を損なうことなく、耐圧強度をより高めることができる。
【００２１】
また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブにおいては、ＭｎとＴｉの合計量が１．２５％を越えて１．６５％以下とされていることが好ましい。この構成により、耐圧強度をより高めることができる。
【００２２】
また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブにおいては、前記Ａｌ合金押出材の外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
本願明細書において押出材の外表面となす最も薄い部分とは、例えば図１に示すような熱交換器を構成するチューブ１の場合、冷媒通路穴３とチューブ１の外表面との間をなすチューブ１の肉厚部において最もその肉厚が小さくなる部分を指す。図１では、冷媒通路穴３の断面形状が略方形をなす例を示しているが、方形の他に円形や楕円形など如何なる形状であっても構わない。また、設置する冷媒通路穴３の個数や、冷媒通路穴３を設ける間隔は、図１の例に限定されるものではない。
【００２４】
次に、本発明の熱交換器は、先のいずれかに記載の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブを使用して製造されたものであることを特徴とする。上記の押出チューブは従来に比べて薄肉化を図っても十分にその機能を維持でき、これを搭載することで従来より著しく軽量化を図ることができる熱交換器の提供が可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブによれば、中空形状をなす押出材の肉厚が薄い場合でも成形時の押出性に優れ、かつ、十分な材料強度を有すると共に、低濃度亜鉛拡散層の耐局部腐食性を向上することができる。
また、押出チューブを構成する押出材の肉厚が薄い場合でも成形時の押出性に優れ、かつ、十分な材料強度を有するので、押出チューブの軽量化を一層図ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る押出チューブは従来に比べて薄肉化を図っても十分にその機能を維持できるので、これを搭載することにより従来より更に一層の軽量化を図れる熱交換器の提供が可能となる。
また、耐圧強度と高温強度に優れているので、冷媒として、フロン系冷媒の他、ＣＯ２冷媒をも好適に用いることができる。
【００２７】
更に、上記効果を備えた熱交換器ならば、これを搭載してなる自動車などの燃費向上に寄与すると共に、長期使用時における耐久性も改善されるので長期信頼性の向上にも貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブは、質量％で０．５％以上１．０％以下のＳｉと、０．５％以上１．４％以下のＭｎと、０．１％以上０．２５％以下のＴｉとを含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金押出材の外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けて構成されている。また、Ａｌ合金押出材に更に、質量％で０．０５％以上０．２０％以下のＣｕが添加されていてもよい。
【００２９】
また、上記のＺｎまたはＺｎ含有層は、Ｚｎ若しくはＺｎ含有合金を溶射、またはＺｎ含有フラックスを塗布することで形成される。Ｚｎ含有フラックスとしては、例えばＺｎＦ２、ＺｎＣｌ２、ＫＺｎＦ３等の化合物を例示できる。チューブの外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けることで、ろう付けした後のチューブ表面にＺｎ拡散層が形成され、このＺｎ拡散層が犠牲陽極層として機能することによりチューブの防食効果を高めることができる。
【００３０】
次に、Ａｌ合金押出材の組成限定理由について説明する。
（Ｓｉ含有量）
Ｓｉを合金添加元素に用いることによって、押出性、材料の室温強度、及び、亜鉛被覆量の比較的少ない場合の低濃度亜鉛拡散層の耐局部腐食性を高めることができる。すなわち、Ａｌ合金中に添加したＳｉ元素は、合金の熱間変形抵抗をほとんど上げることなく、室温から２００℃までの強度を増加させ、かつ、比較的少量の亜鉛でも犠牲陽極を十分に発揮させるのに有効である。
【００３１】
特に、アルミニウム合金押出チューブを構成する押出材においてＺｎ被覆層の厚さが薄くなる箇所、すなわち押出材の両端部付近においてＺｎ被覆層の膜厚減少や不均一が生じている箇所における耐食性の低下を抑制する手段として、本発明に係るＡｌ−Ｓｉ系合金（質量％で０．５％以上１．０％以下のＳｉを含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金）が優れている。
【００３２】
したがって、本発明によれば、押出チューブを構成する押出材の肉厚が薄い場合でも成形時の押出性に優れ、かつ、十分な材料強度を有すると共に、低濃度亜鉛拡散層の耐局部腐食性に優れた合金からなるアルミニウム合金押出チューブが得られる。
【００３３】
なお、Ｓｉ含有量が０．５％未満の場合は、耐食性（最大腐食深さ）や押出性には優れているが、室温から２００℃までの引張強さが十分得られない傾向がある。一方、Ｓｉ含有量が１．０％を越える場合は、引張強さは改善されるが耐食性や押出性が損なわれる傾向があると共に、Ａｌ合金の溶融開始温度が低下し、６００℃程度のろう付け時の加熱に際し、材料の部分溶融が生じることがあり、正常な熱交換器を製造できなくなる。
このような点を考慮すると、押出材のＳｉ含有量は０．５％以上１．０％以下が好ましく、０．６％以上０．８％以下がより好ましい。
【００３４】
（Ｍｎ含有量）
本発明に係る合金、すなわちＡｌ−Ｓｉ系合金は、更にＭｎを含有させることにより室温強度はもとより、高温強度も著しく増加する。Ｍｎ含有量が０．５％未満では室温、高温の強度改善効果が十分でなく、その含有量が増加すると押出性が低下するので上限を１．４％とした。
【００３５】
（Ｔｉ含有量）
本発明に係る合金、すなわちＡｌ−Ｓｉ系合金は、Ｔｉを含有させることにより押出性や耐局部腐食性を損なうことなく、室温強度を上げることができる。特に、高温強度や耐圧強度を大幅に向上できる。これに対して、Ｔｉの含有量が０．１％未満では上記効果が十分ではなく、０．２５％を越えると押出性や耐食性を低下させることから芳しくない。
【００３６】
（ＭｎとＴｉの合計量）
ＭｎとＴｉの合計量は、１．２５％を越えて１．６５％以下とすることが耐圧強度をより高めることができるので好ましい。より好ましくは、１．３％以上１．５％以下の範囲がよい。ＭｎとＴｉの合計量が１．２５％以下では耐圧強度が低下するので好ましくなく、１．６５％を越えると押出特性が低下するので好ましくない。
【００３７】
（Ｃｕ含有量）
また、本発明に係る合金、すなわちＡｌ−Ｓｉ系合金は、更にＣｕを含有させることにより押出性や耐局部腐食性を損なうことなく、室温強度を上げることができる。これに対して、Ｃｕの含有量が０．０５％未満では上記効果が十分ではなく、０．２０％を越えると押出性や耐食性を低下させることから芳しくない。
【００３８】
また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブにおいては、Ａｌ合金押出材の外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であることが好ましく、０．１２ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下がより好ましい。
【００３９】
押出材の外表面となす最も薄い部分が０．３０ｍｍを越えるような従来の肉厚、例えば０．４ｍｍ程度の肉厚の場合は、従来のＡｌ（１０５０）でも特性上、特に問題は無い。しかしながら、従来材は最も薄い部分が０．３０ｍｍ以下の肉厚では押出性や強度の点で問題が生ずる。
これに対し、押出材の外表面となす最も薄い部分が０．３０ｍｍ以下の肉厚の場合に本発明に係る合金、すなわちＡｌ−Ｓｉ系合金の特徴が十分発揮される。
押出材の外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．１０ｍｍ未満では本合金を用いても耐食性が著しく低下し、押出性や強度の点からも十分な特性を維持することが難しく、実用に耐えられない。一方、押出材の外表面となす最も薄い部分が０．３０ｍｍを越える場合は、必ずしも本合金である必要がない上に、製品の十分な軽量化が図れない、すなわち重量減少率が僅かとなり芳しくない。
【００４０】
また、チューブの外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けることで、ろう付けした後のチューブ表面にＺｎ拡散層が形成され、このＺｎ拡散層が犠牲陽極層として機能することによりチューブの防食効果を高めることができる。このＺｎまたはＺｎ含有層は、Ｚｎ若しくはＺｎ含有合金を溶射、またはＺｎ含有フラックスを塗布することで形成される。Ｚｎ含有フラックスとしては、例えばＺｎＦ２、ＺｎＣｌ２、ＫＺｎＦ３等の化合物が挙げられる。
【実施例】
【００４１】
以下、本実施例により本発明を更に詳細に説明する。
（実験例１）
まず、０．８質量％のＭｎと０．１質量％のＴｉを含み、更にＳｉの含有率を０．０５％〜１．５％の範囲で変えたＡｌ合金をそれぞれ溶解し、鋳造して直径２００ｍｍの組成の異なるビレットを製造した。
次に、組成の異なるビレットごとに、ビレットを通常の条件で均質化処理を行い、この均質化処理を施したビレットを温度：５００℃、押出し速度：６０ｍ／ｍｉｎで熱間押出し加工することにより、図１に示すように冷媒通路用穴を１０個有し、断面寸法が幅：２０ｍｍ、高さ：２ｍｍ、肉厚：０．２０ｍｍである偏平状の押出材を成形した。
次いで、組成の異なるビレットから成形した押出材ごとに、押出材の温度が冷える前に溶射法を用いてその外表面に、工業用純ＺｎからなるＺｎ被覆層を設けた。その際、押出材の外平坦部分におけるＺｎ被覆層の重量は約１０ｇ／ｍ２とした。
さらに、組成の異なるビレットごとに、押出及び溶射処理を行った後、水冷することにより、図１に示すような押出チューブを作製した。
【００４２】
上記手順により形成された押出チューブに対し、最大腐食深さ、押出性および引張強さ（室温強度）を調べた。ろう付によりフィンと接合したチューブコアは１０日間のＳＷＡＡＴ（See Water Acetic Acid Testの略称、規格：ASTM G85-85）によって耐食性を評価した。
押出チューブの最大腐食深さは、局部腐食部を光学顕微鏡で観察し、試料表面と腐食部底面との間の距離を測定することにより求めた。
押出チューブの押出性は、毎分６０ｍの速度で加工したときの押出圧の大小により評価した。
押出チューブの引張強さは、６００℃、３分間のろう付け相当の熱処理を施した後、引張試験を行い、押出チューブが破断する際の荷重を試料の断面積で除した値で評価した。
【００４３】
表１には、試料１〜試料８のＡｌ合金押出材に含まれるＳｉ含有量と、押出チューブの耐食性（最大腐食深さ）、押出性（押出圧）および引張強さとの関係を示す。
【００４４】
押出圧は、Ｓｉ含有量が０．０５％の試料１で得られた押出圧の値を１と定義して表記したものである。すなわち、試料２〜８における押出圧は、Ｓｉ含有量が０．０５％の試料１で得られた押出圧の値で除し、規格化したものである。
【００４５】
【表１】
【００４６】
表１から、最大腐食深さについては以下の点が明らかとなった。
（ａ１）最大腐食深さは、Ｓｉ含有量が増えるにつれて増加傾向を示す。
（ａ２）Ｓｉ含有量が０．８％より多いと最大腐食深さは０．０５ｍｍを越え、局部腐食が促進し始める。
（ａ３）Ｓｉ含有量が１．０％より多くなると更に最大腐食深さは加速し、０．１５ｍｍを越えてしまい、特にＺｎ被覆層の厚さが薄くなる箇所では耐局部腐食性が維持できなくなる。
【００４７】
表１から、押出圧については以下の点が明らかとなった。
（ｂ１）押出圧は、Ｓｉ含有量が増えるにつれて単調に増加するが、１．００％まではその増加は僅かである。
（ｂ２）Ｓｉ含有量が１．００％より多いと押出圧は急増し、１．５０％では２．００となり、肉厚の薄い押出チューブを成形することが難しくなる。
【００４８】
表１から、引張強さについては以下の点が明らかとなった。
（ｃ１）引張強さは、Ｓｉ含有量が１．５％のとき最大であり、Ｓｉ含有量を減らすと次第に小さくなる傾向を示す。
【００４９】
以上の結果より、最大腐食深さ、押出性および引張強さの評価において、同時に優れた特性を備えるためには、Ｓｉ含有量を質量％で０．５％〜１．０％の範囲とする必要があることが分かる。また、Ｓｉ含有量を質量％で０．６％〜０．８％の範囲とした場合は、更に優れた耐食性（最大腐食深さ）、押出性および引張強さを得るのでより好ましい。
【００５０】
（実験例２）
次に、Ｓｉの含有率を質量％で０％または０．７％、Ｍｎを０％または０．４〜１．５％の範囲、Ｔｉを０％または０．０５〜０．３％の範囲、Ｃｕを０％または０．０３〜０．２５％の範囲で変えたＡｌ合金をそれぞれ溶解し、鋳造して直径２００ｍｍの組成の異なるビレットを製造した。
次に、組成の異なるビレットごとに、ビレットを通常の条件で均質化処理を行い、この均質化処理を施したビレットを温度：５００℃、押出し速度：６０ｍ／ｍｉｎで熱間押出し加工することにより、図１に示すように冷媒通路用穴を１０個有し、断面寸法が幅：２０ｍｍ、高さ：２ｍｍ、肉厚：０．２０ｍｍである偏平状の押出材を成形した。
次いで、組成の異なるビレットから成形した押出材に、ＫＺｎＦ３からなるＺｎ含有フラックスを押出材の外表面にスプレー塗布してＺｎ被覆層を形成した。また、ビレットから成形した押出材の一部については、Ｓｉを１０質量％含有するＡｌ−Ｓｉ合金粉末からなるろう材粉末５重量部と、ＫＺｎＦ３からなるＺｎ含有フラックス１重量部とを混合してフラックス混合物とし、このフラックス混合物を押出材の外表面にスプレー塗布してＺｎ被覆層を形成した。なお、どちらの場合も押出材の外平坦部分におけるＺｎ含有フラックスの重量を約１０ｇ／ｍ２とした。
さらに、組成の異なるビレットごとに、押出及び溶射処理を行った後、水冷することにより、図１に示すような試料９〜試料２７の押出チューブを作製した。表２に、各押出材の合金組成とＺｎ被覆層の種類を示す。
【００５１】
上記手順により形成された押出チューブに対し、高温強度特性、引張強度、最大孔食深さ及び押出圧を調べた。ろう付によりフィンと接合したチューブコアは１０日間のＳＷＡＡＴによって耐食性を評価した。
押出チューブの高温強度特性は、チューブを１５０℃に加熱した状態で引張試験を行うことにより求めた。
押出チューブの引張強度、最大孔食深さ及び押出圧は、実験例１の場合と同様にして求めた。結果を表３に示す。押出圧は、試料１２の押出圧を基準とした。
【００５２】
【表２】
【００５３】
【表３】
【００５４】
表３に示すように、試料９〜１８および２３並びに２４については、１５０℃における引張強度、室温における引張強度、最大孔食深さ及び押出圧のいずれの指標も優れた値を示していることが分かる。特に、室温における引張強度については、Ｔｉを添加しない試料２５及び２６と比べて、大幅に向上していることが分かる。また試料９〜１８、２３、２４の１５０℃における引張強度についても、Ｔｉを添加しない試料２５及び２６と比べて、大幅に改善されていることが分かる。
【００５５】
次に、試料１９〜２２および２５〜２７については、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｕの添加量が適切でないため、試料９〜１８と比べて各指標が全般的に低下していることが分かる。
また、試料１２と試料２７を比べると、両者の違いはＺｎ被覆層のろう材を添加したか否かの差であるが、ろう材を添加した試料２７では、１５０℃、室温、の両方の引張強度が大幅に低下していることが分かる。これは、ろう材中のＳｉが、押出材に含まれるＭｎと化合してＳｉＭｎ析出物を形成し、これにより押出材中のＭｎ量が不足して強度が低下したものと考えられる。
【００５６】
更に、試料１２，１３，１７，１８，２４については、ＭｎとＴｉの合計量が１．２５〜１．６５％の範囲にあるため、他の試料に比べて引張強度が高くなっていることが分かる。
【００５７】
以上のように、試料９〜１８、２３、２４の押出材によれば、従来のフロン系冷媒のみならず、ＣＯ２冷媒を用いた場合でも、十分な高温強度と耐圧性を確保することができる。この中でも特に試料１２，１３，１７，１８，２４については、より優れた強度を有することがわかる。
【００５８】
また、上記手順により得られた試料１２の押出チューブの肉厚Ｔを、０．０５ｍｍ〜０．４０ｍｍの範囲で変えて作製し、その耐食性（日数）を纏めて示したものが表４である。押出チューブの耐食性は、前述したＳＷＡＡＴにおいてチューブが貫通するまでに要した日数で評価した。
【００５９】
【表４】
【００６０】
表４より、押出チューブはその肉厚を０．１０ｍｍ以上とした場合に、２０日以上の耐食性を有することが分かる。したがって、押出チューブの肉厚を０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下の範囲とすることにより、優れた耐食性を備えた押出チューブの提供が可能となる。
【００６１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した作用・効果が損なわれない範囲で、従来から耐腐食性を改善する効果が確認されている元素、すなわち、ＦｅやＺｎが含まれていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は押出チューブの一例を示す斜視図である。
【図２】図２は熱交換器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…チューブ（熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ）、２…フィン、３…冷媒通路穴、４…ヘッダーパイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコンのコンデンサ、エバポレータなどの熱交換器の構造用部材として用いる熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ及び熱交換器に関するものであり、特に、高温強度及び耐圧強度に優れ、フロンやＣＯ２を冷媒として使用することが可能な熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ及び熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌおよびＡｌ合金は軽量、かつ、熱伝導性が良好で耐食性にも優れていることから、アルミニウム合金の押出材からなるチューブ（以下、アルミニウム（Ａｌ）合金押出チューブと呼ぶ）は、車載用エアコンなどの熱交換器において広く用いられている。
【０００３】
この熱交換器は、例えば図２に示すように、ヘッダーパイプ４と称される左右一対の管体と、そのヘッダーパイプ４の間に互いに平行に間隔を空けて設けられたアルミニウム合金からなる多数のチューブ１と、チューブ１とチューブ１との間に設けられたフィン２とで構成されている。
そして、チューブ１とフィン２とはろう付けされており、さらに各チューブ１の内部空間とヘッダーパイプ４の内部空間は連通しており、ヘッダーパイプ４の内部空間と各チューブ１の内部空間に媒体を循環させ、前記フィン２を介して効率良く熱交換ができるようになっている。
【０００４】
この熱交換器を構成する各チューブ１としては、図１の斜視図に示されるような複数の冷媒通路穴３を有する断面偏平状の押出材が用いられ、この押出材は押出し加工により形成されるため、一般に、押出し加工性に優れたＪＩＳ１０５０合金に代表される純アルミニウム（Ａｌ）系合金が用いられている。
【０００５】
このような製品では更なる軽量化を図るため、中空形状（管状）とした押出材はより薄肉であることが望まれているが、肉厚が減少するにつれて所定の形状寸法のチューブを得るには、成形時の押出速度を低下させる必要があるなど、押出性が低下し、量産性が損なわれるという課題があった。この押出性の低下は、特に、押出材の外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．３０ｍｍ以下の場合に顕著に現れるものであった。
【０００６】
ところで、熱交換器ではチューブ内を通過する冷媒により、チューブに内圧が加わり、チューブの材料強度、特に、耐力が低い場合には薄肉化するとこの圧力によってチューブの壁面が外側に膨らみ、極端な場合には破裂に至る恐れもある。
【０００７】
一方、チューブを腐食環境下で使用した場合には孔食などの局部腐食が生じることがあるが、薄肉化を図った場合には比較的早期に貫通孔が生じ、使用に耐えられなくなることがあった。
【０００８】
従来、このような耐食性の問題に対してはチューブ表面に亜鉛（Ｚｎ）を被覆して製品のろう付け時の加熱でチューブ内部へ拡散させる手法が用いられており、実環境ではチューブ肉厚が比較的厚い場合にはＺｎのいわゆる犠牲陽極効果によって局部腐食の進行を最小に抑える方法が用いられていた。
【０００９】
通常、このようなＺｎ被覆層は、押出成形された偏平状かつ管状の押出材について、その外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を溶射することにより形成する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
上記溶射は、押出材の外平坦部分にＺｎ被覆層が均一な膜厚で形成されるように、押出材の外平坦部分の上下方向から行われる。すると、押出材をなす上下の外平坦部分が閉じる両端部はある曲率をもっているため、この両端部付近に形成されるＺｎ被覆層の膜厚は、外平坦部分より薄くなると共に、不均一となる傾向があった。このような部位では低濃度の亜鉛拡散層となってしまう。
【００１１】
この押出材の両端部付近におけるＺｎ被覆層の膜厚減少や不均一は、耐食性の低下をもたらすという観点から危惧されていた。何故ならば、押出材の外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．３０ｍｍより薄くなると従来の合金（例えば、１０５０や純Ａｌ等）では、局部腐食部の材料強度が著しく低下し、室温強度が低いと熱交換冷媒の内圧によって、この局部腐食部での変形が進み、容易に破断に至る傾向があった。
【００１２】
また、従来のフロン系の冷媒に代わって、二酸化炭素（ＣＯ２）を冷媒として用いる熱交換器が広く普及する可能性がある。ＣＯ２を冷媒として用いる場合には、チューブの高温強度や耐圧強度を更に高める必要があった。具体的には、ＣＯ２を冷媒として用いる場合、１５０℃の高温でも十分な耐熱強度を有し、かつフロン系冷媒と比べて３〜１０倍の耐圧強度が必要になる。
【００１３】
以上説明した背景から、アルミニウム合金押出チューブを構成する押出材において、その肉厚が薄くなった場合でも押出性に優れ、かつ、十分な高温強度や耐圧強度を有し、加えて、低濃度亜鉛拡散層の耐局部腐食性にも優れた合金の開発が期待されていた。
【００１４】
また特許文献２には、ＭｎとＴｉとを有する熱交換器用の押出チューブが開示されている。しかし、この特許文献２に記載の押出チューブは、その実施例からも明らかなように、主に耐食性の向上を目指したものであり、強度向上を目指したものでない。
更に特許文献３には、ＭｎとＴｉとを有する熱交換器用の押出ヘッダータンクが開示されている。しかしこの文献に記載された内容はチューブに関するものではなく、用途が異なっている。
【特許文献１】特開平９−１３７２４５号公報
【特許文献２】特開２００２−７９３７０号公報
【特許文献３】特開２００２−２７５５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、中空形状をなす押出材の肉厚が薄い場合でも成形時の押出性に優れ、かつ、十分な材料強度を有すると共に、低濃度亜鉛拡散層の耐局部腐食性に優れた合金からなるアルミニウム合金押出チューブ及びこのチューブを用い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】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブは、質量％で０．５％以上１．０％以下のＳｉと、０．５％以上１．４％以下のＭｎと、０．１％以上０．２５％以下のＴｉとを含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金押出材の外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けたことを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、ＳｉとＭｎに加えてＴｉが含有されているので、押出性を高めることができるとともに、チューブ自体の高温強度及び室温強度を飛躍的に向上させることができる。これにより、フロン系冷媒のほか、ＣＯ２冷媒を用いることができる。
また、Ｓｉを添加することで、押出性、耐圧強度及び耐局部腐食性を高めることができる。更に、Ｍｎを添加することで、耐圧強度と高温強度を同時に高めることができる。
【００１８】
また、上記のＺｎまたはＺｎ含有層は、Ｚｎ若しくはＺｎ含有合金を溶射、またはＺｎ含有フラックスを塗布することで形成される。Ｚｎ含有フラックスとしては、例えばＺｎＦ２、ＺｎＣｌ２、ＫＺｎＦ３等の化合物を例示できる。
チューブの外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けることで、ろう付け後のチューブ表面にＺｎ拡散層が形成され、このＺｎ拡散層が犠牲陽極層として機能することによりチューブの防食効果を高めることができる。
【００１９】
また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブは、先に記載の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブであって、前記Ａｌ合金押出材に更に、質量％で０．０５％以上０．２０％以下のＣｕが添加されていることを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、更にＣｕを添加することで、押出性や耐局部腐食性を損なうことなく、耐圧強度をより高めることができる。
【００２１】
また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブにおいては、ＭｎとＴｉの合計量が１．２５％を越えて１．６５％以下とされていることが好ましい。この構成により、耐圧強度をより高めることができる。
【００２２】
また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブにおいては、前記Ａｌ合金押出材の外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
本願明細書において押出材の外表面となす最も薄い部分とは、例えば図１に示すような熱交換器を構成するチューブ１の場合、冷媒通路穴３とチューブ１の外表面との間をなすチューブ１の肉厚部において最もその肉厚が小さくなる部分を指す。図１では、冷媒通路穴３の断面形状が略方形をなす例を示しているが、方形の他に円形や楕円形など如何なる形状であっても構わない。また、設置する冷媒通路穴３の個数や、冷媒通路穴３を設ける間隔は、図１の例に限定されるものではない。
【００２４】
次に、本発明の熱交換器は、先のいずれかに記載の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブを使用して製造されたものであることを特徴とする。上記の押出チューブは従来に比べて薄肉化を図っても十分にその機能を維持でき、これを搭載することで従来より著しく軽量化を図ることができる熱交換器の提供が可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブによれば、中空形状をなす押出材の肉厚が薄い場合でも成形時の押出性に優れ、かつ、十分な材料強度を有すると共に、低濃度亜鉛拡散層の耐局部腐食性を向上することができる。
また、押出チューブを構成する押出材の肉厚が薄い場合でも成形時の押出性に優れ、かつ、十分な材料強度を有するので、押出チューブの軽量化を一層図ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る押出チューブは従来に比べて薄肉化を図っても十分にその機能を維持できるので、これを搭載することにより従来より更に一層の軽量化を図れる熱交換器の提供が可能となる。
また、耐圧強度と高温強度に優れているので、冷媒として、フロン系冷媒の他、ＣＯ２冷媒をも好適に用いることができる。
【００２７】
更に、上記効果を備えた熱交換器ならば、これを搭載してなる自動車などの燃費向上に寄与すると共に、長期使用時における耐久性も改善されるので長期信頼性の向上にも貢献する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブは、質量％で０．５％以上１．０％以下のＳｉと、０．５％以上１．４％以下のＭｎと、０．１％以上０．２５％以下のＴｉとを含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金押出材の外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けて構成されている。また、Ａｌ合金押出材に更に、質量％で０．０５％以上０．２０％以下のＣｕが添加されていてもよい。
【００２９】
また、上記のＺｎまたはＺｎ含有層は、Ｚｎ若しくはＺｎ含有合金を溶射、またはＺｎ含有フラックスを塗布することで形成される。Ｚｎ含有フラックスとしては、例えばＺｎＦ２、ＺｎＣｌ２、ＫＺｎＦ３等の化合物を例示できる。チューブの外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けることで、ろう付けした後のチューブ表面にＺｎ拡散層が形成され、このＺｎ拡散層が犠牲陽極層として機能することによりチューブの防食効果を高めることができる。
【００３０】
次に、Ａｌ合金押出材の組成限定理由について説明する。
（Ｓｉ含有量）
Ｓｉを合金添加元素に用いることによって、押出性、材料の室温強度、及び、亜鉛被覆量の比較的少ない場合の低濃度亜鉛拡散層の耐局部腐食性を高めることができる。すなわち、Ａｌ合金中に添加したＳｉ元素は、合金の熱間変形抵抗をほとんど上げることなく、室温から２００℃までの強度を増加させ、かつ、比較的少量の亜鉛でも犠牲陽極を十分に発揮させるのに有効である。
【００３１】
特に、アルミニウム合金押出チューブを構成する押出材においてＺｎ被覆層の厚さが薄くなる箇所、すなわち押出材の両端部付近においてＺｎ被覆層の膜厚減少や不均一が生じている箇所における耐食性の低下を抑制する手段として、本発明に係るＡｌ−Ｓｉ系合金（質量％で０．５％以上１．０％以下のＳｉを含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金）が優れている。
【００３２】
したがって、本発明によれば、押出チューブを構成する押出材の肉厚が薄い場合でも成形時の押出性に優れ、かつ、十分な材料強度を有すると共に、低濃度亜鉛拡散層の耐局部腐食性に優れた合金からなるアルミニウム合金押出チューブが得られる。
【００３３】
なお、Ｓｉ含有量が０．５％未満の場合は、耐食性（最大腐食深さ）や押出性には優れているが、室温から２００℃までの引張強さが十分得られない傾向がある。一方、Ｓｉ含有量が１．０％を越える場合は、引張強さは改善されるが耐食性や押出性が損なわれる傾向があると共に、Ａｌ合金の溶融開始温度が低下し、６００℃程度のろう付け時の加熱に際し、材料の部分溶融が生じることがあり、正常な熱交換器を製造できなくなる。
このような点を考慮すると、押出材のＳｉ含有量は０．５％以上１．０％以下が好ましく、０．６％以上０．８％以下がより好ましい。
【００３４】
（Ｍｎ含有量）
本発明に係る合金、すなわちＡｌ−Ｓｉ系合金は、更にＭｎを含有させることにより室温強度はもとより、高温強度も著しく増加する。Ｍｎ含有量が０．５％未満では室温、高温の強度改善効果が十分でなく、その含有量が増加すると押出性が低下するので上限を１．４％とした。
【００３５】
（Ｔｉ含有量）
本発明に係る合金、すなわちＡｌ−Ｓｉ系合金は、Ｔｉを含有させることにより押出性や耐局部腐食性を損なうことなく、室温強度を上げることができる。特に、高温強度や耐圧強度を大幅に向上できる。これに対して、Ｔｉの含有量が０．１％未満では上記効果が十分ではなく、０．２５％を越えると押出性や耐食性を低下させることから芳しくない。
【００３６】
（ＭｎとＴｉの合計量）
ＭｎとＴｉの合計量は、１．２５％を越えて１．６５％以下とすることが耐圧強度をより高めることができるので好ましい。より好ましくは、１．３％以上１．５％以下の範囲がよい。ＭｎとＴｉの合計量が１．２５％以下では耐圧強度が低下するので好ましくなく、１．６５％を越えると押出特性が低下するので好ましくない。
【００３７】
（Ｃｕ含有量）
また、本発明に係る合金、すなわちＡｌ−Ｓｉ系合金は、更にＣｕを含有させることにより押出性や耐局部腐食性を損なうことなく、室温強度を上げることができる。これに対して、Ｃｕの含有量が０．０５％未満では上記効果が十分ではなく、０．２０％を越えると押出性や耐食性を低下させることから芳しくない。
【００３８】
また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブにおいては、Ａｌ合金押出材の外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であることが好ましく、０．１２ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下がより好ましい。
【００３９】
押出材の外表面となす最も薄い部分が０．３０ｍｍを越えるような従来の肉厚、例えば０．４ｍｍ程度の肉厚の場合は、従来のＡｌ（１０５０）でも特性上、特に問題は無い。しかしながら、従来材は最も薄い部分が０．３０ｍｍ以下の肉厚では押出性や強度の点で問題が生ずる。
これに対し、押出材の外表面となす最も薄い部分が０．３０ｍｍ以下の肉厚の場合に本発明に係る合金、すなわちＡｌ−Ｓｉ系合金の特徴が十分発揮される。
押出材の外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．１０ｍｍ未満では本合金を用いても耐食性が著しく低下し、押出性や強度の点からも十分な特性を維持することが難しく、実用に耐えられない。一方、押出材の外表面となす最も薄い部分が０．３０ｍｍを越える場合は、必ずしも本合金である必要がない上に、製品の十分な軽量化が図れない、すなわち重量減少率が僅かとなり芳しくない。
【００４０】
また、チューブの外表面にＺｎまたはＺｎ含有層を設けることで、ろう付けした後のチューブ表面にＺｎ拡散層が形成され、このＺｎ拡散層が犠牲陽極層として機能することによりチューブの防食効果を高めることができる。このＺｎまたはＺｎ含有層は、Ｚｎ若しくはＺｎ含有合金を溶射、またはＺｎ含有フラックスを塗布することで形成される。Ｚｎ含有フラックスとしては、例えばＺｎＦ２、ＺｎＣｌ２、ＫＺｎＦ３等の化合物が挙げられる。
【実施例】
【００４１】
以下、本実施例により本発明を更に詳細に説明する。
（実験例１）
まず、０．８質量％のＭｎと０．１質量％のＴｉを含み、更にＳｉの含有率を０．０５％〜１．５％の範囲で変えたＡｌ合金をそれぞれ溶解し、鋳造して直径２００ｍｍの組成の異なるビレットを製造した。
次に、組成の異なるビレットごとに、ビレットを通常の条件で均質化処理を行い、この均質化処理を施したビレットを温度：５００℃、押出し速度：６０ｍ／ｍｉｎで熱間押出し加工することにより、図１に示すように冷媒通路用穴を１０個有し、断面寸法が幅：２０ｍｍ、高さ：２ｍｍ、肉厚：０．２０ｍｍである偏平状の押出材を成形した。
次いで、組成の異なるビレットから成形した押出材ごとに、押出材の温度が冷える前に溶射法を用いてその外表面に、工業用純ＺｎからなるＺｎ被覆層を設けた。その際、押出材の外平坦部分におけるＺｎ被覆層の重量は約１０ｇ／ｍ２とした。
さらに、組成の異なるビレットごとに、押出及び溶射処理を行った後、水冷することにより、図１に示すような押出チューブを作製した。
【００４２】
上記手順により形成された押出チューブに対し、最大腐食深さ、押出性および引張強さ（室温強度）を調べた。ろう付によりフィンと接合したチューブコアは１０日間のＳＷＡＡＴ（See Water Acetic Acid Testの略称、規格：ASTM G85-85）によって耐食性を評価した。
押出チューブの最大腐食深さは、局部腐食部を光学顕微鏡で観察し、試料表面と腐食部底面との間の距離を測定することにより求めた。
押出チューブの押出性は、毎分６０ｍの速度で加工したときの押出圧の大小により評価した。
押出チューブの引張強さは、６００℃、３分間のろう付け相当の熱処理を施した後、引張試験を行い、押出チューブが破断する際の荷重を試料の断面積で除した値で評価した。
【００４３】
表１には、試料１〜試料８のＡｌ合金押出材に含まれるＳｉ含有量と、押出チューブの耐食性（最大腐食深さ）、押出性（押出圧）および引張強さとの関係を示す。
【００４４】
押出圧は、Ｓｉ含有量が０．０５％の試料１で得られた押出圧の値を１と定義して表記したものである。すなわち、試料２〜８における押出圧は、Ｓｉ含有量が０．０５％の試料１で得られた押出圧の値で除し、規格化したものである。
【００４５】
【表１】
【００４６】
表１から、最大腐食深さについては以下の点が明らかとなった。
（ａ１）最大腐食深さは、Ｓｉ含有量が増えるにつれて増加傾向を示す。
（ａ２）Ｓｉ含有量が０．８％より多いと最大腐食深さは０．０５ｍｍを越え、局部腐食が促進し始める。
（ａ３）Ｓｉ含有量が１．０％より多くなると更に最大腐食深さは加速し、０．１５ｍｍを越えてしまい、特にＺｎ被覆層の厚さが薄くなる箇所では耐局部腐食性が維持できなくなる。
【００４７】
表１から、押出圧については以下の点が明らかとなった。
（ｂ１）押出圧は、Ｓｉ含有量が増えるにつれて単調に増加するが、１．００％まではその増加は僅かである。
（ｂ２）Ｓｉ含有量が１．００％より多いと押出圧は急増し、１．５０％では２．００となり、肉厚の薄い押出チューブを成形することが難しくなる。
【００４８】
表１から、引張強さについては以下の点が明らかとなった。
（ｃ１）引張強さは、Ｓｉ含有量が１．５％のとき最大であり、Ｓｉ含有量を減らすと次第に小さくなる傾向を示す。
【００４９】
以上の結果より、最大腐食深さ、押出性および引張強さの評価において、同時に優れた特性を備えるためには、Ｓｉ含有量を質量％で０．５％〜１．０％の範囲とする必要があることが分かる。また、Ｓｉ含有量を質量％で０．６％〜０．８％の範囲とした場合は、更に優れた耐食性（最大腐食深さ）、押出性および引張強さを得るのでより好ましい。
【００５０】
（実験例２）
次に、Ｓｉの含有率を質量％で０％または０．７％、Ｍｎを０％または０．４〜１．５％の範囲、Ｔｉを０％または０．０５〜０．３％の範囲、Ｃｕを０％または０．０３〜０．２５％の範囲で変えたＡｌ合金をそれぞれ溶解し、鋳造して直径２００ｍｍの組成の異なるビレットを製造した。
次に、組成の異なるビレットごとに、ビレットを通常の条件で均質化処理を行い、この均質化処理を施したビレットを温度：５００℃、押出し速度：６０ｍ／ｍｉｎで熱間押出し加工することにより、図１に示すように冷媒通路用穴を１０個有し、断面寸法が幅：２０ｍｍ、高さ：２ｍｍ、肉厚：０．２０ｍｍである偏平状の押出材を成形した。
次いで、組成の異なるビレットから成形した押出材に、ＫＺｎＦ３からなるＺｎ含有フラックスを押出材の外表面にスプレー塗布してＺｎ被覆層を形成した。また、ビレットから成形した押出材の一部については、Ｓｉを１０質量％含有するＡｌ−Ｓｉ合金粉末からなるろう材粉末５重量部と、ＫＺｎＦ３からなるＺｎ含有フラックス１重量部とを混合してフラックス混合物とし、このフラックス混合物を押出材の外表面にスプレー塗布してＺｎ被覆層を形成した。なお、どちらの場合も押出材の外平坦部分におけるＺｎ含有フラックスの重量を約１０ｇ／ｍ２とした。
さらに、組成の異なるビレットごとに、押出及び溶射処理を行った後、水冷することにより、図１に示すような試料９〜試料２７の押出チューブを作製した。表２に、各押出材の合金組成とＺｎ被覆層の種類を示す。
【００５１】
上記手順により形成された押出チューブに対し、高温強度特性、引張強度、最大孔食深さ及び押出圧を調べた。ろう付によりフィンと接合したチューブコアは１０日間のＳＷＡＡＴによって耐食性を評価した。
押出チューブの高温強度特性は、チューブを１５０℃に加熱した状態で引張試験を行うことにより求めた。
押出チューブの引張強度、最大孔食深さ及び押出圧は、実験例１の場合と同様にして求めた。結果を表３に示す。押出圧は、試料１２の押出圧を基準とした。
【００５２】
【表２】
【００５３】
【表３】
【００５４】
表３に示すように、試料９〜１８および２３並びに２４については、１５０℃における引張強度、室温における引張強度、最大孔食深さ及び押出圧のいずれの指標も優れた値を示していることが分かる。特に、室温における引張強度については、Ｔｉを添加しない試料２５及び２６と比べて、大幅に向上していることが分かる。また試料９〜１８、２３、２４の１５０℃における引張強度についても、Ｔｉを添加しない試料２５及び２６と比べて、大幅に改善されていることが分かる。
【００５５】
次に、試料１９〜２２および２５〜２７については、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｕの添加量が適切でないため、試料９〜１８と比べて各指標が全般的に低下していることが分かる。
また、試料１２と試料２７を比べると、両者の違いはＺｎ被覆層のろう材を添加したか否かの差であるが、ろう材を添加した試料２７では、１５０℃、室温、の両方の引張強度が大幅に低下していることが分かる。これは、ろう材中のＳｉが、押出材に含まれるＭｎと化合してＳｉＭｎ析出物を形成し、これにより押出材中のＭｎ量が不足して強度が低下したものと考えられる。
【００５６】
更に、試料１２，１３，１７，１８，２４については、ＭｎとＴｉの合計量が１．２５〜１．６５％の範囲にあるため、他の試料に比べて引張強度が高くなっていることが分かる。
【００５７】
以上のように、試料９〜１８、２３、２４の押出材によれば、従来のフロン系冷媒のみならず、ＣＯ２冷媒を用いた場合でも、十分な高温強度と耐圧性を確保することができる。この中でも特に試料１２，１３，１７，１８，２４については、より優れた強度を有することがわかる。
【００５８】
また、上記手順により得られた試料１２の押出チューブの肉厚Ｔを、０．０５ｍｍ〜０．４０ｍｍの範囲で変えて作製し、その耐食性（日数）を纏めて示したものが表４である。押出チューブの耐食性は、前述したＳＷＡＡＴにおいてチューブが貫通するまでに要した日数で評価した。
【００５９】
【表４】
【００６０】
表４より、押出チューブはその肉厚を０．１０ｍｍ以上とした場合に、２０日以上の耐食性を有することが分かる。したがって、押出チューブの肉厚を０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下の範囲とすることにより、優れた耐食性を備えた押出チューブの提供が可能となる。
【００６１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した作用・効果が損なわれない範囲で、従来から耐腐食性を改善する効果が確認されている元素、すなわち、ＦｅやＺｎが含まれていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は押出チューブの一例を示す斜視図である。
【図２】図２は熱交換器の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…チューブ（熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ）、２…フィン、３…冷媒通路穴、４…ヘッダーパイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で０．５％以上１．０％以下のＳｉと、０．５％以上１．４％以下のＭｎと、０．１％以上０．２５％以下のＴｉとを含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金押出材の外表面に、ＺｎまたはＺｎ含有層を設けたことを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ。
【請求項２】
前記Ａｌ合金押出材には更に、質量％で０．０５％以上０．２０％以下のＣｕが添加されてい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押出チューブ。
【請求項３】
ＭｎとＴｉの合計量が１．２５％を越えて１．６５％以下とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ。
【請求項４】
前記Ａｌ合金押出材は、その外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブを使用して製造されたものであることを特徴とする熱交換器。
【請求項１】
質量％で０．５％以上１．０％以下のＳｉと、０．５％以上１．４％以下のＭｎと、０．１％以上０．２５％以下のＴｉとを含有し、残りがＡｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金押出材の外表面に、ＺｎまたはＺｎ含有層を設けたことを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ。
【請求項２】
前記Ａｌ合金押出材には更に、質量％で０．０５％以上０．２０％以下のＣｕが添加されてい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押出チューブ。
【請求項３】
ＭｎとＴｉの合計量が１．２５％を越えて１．６５％以下とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ。
【請求項４】
前記Ａｌ合金押出材は、その外表面となす最も薄い部分の肉厚が０．１０ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の熱交換器用アルミニウム合金押出チューブを使用して製造されたものであることを特徴とする熱交換器。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−２２１２（Ｐ２００６−２２１２Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１７９５２４（Ｐ２００４−１７９５２４）
【出願日】平成１６年６月１７日（２００４．６．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００１７６７０７）三菱アルミニウム株式会社 (446)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１７日（２００４．６．１７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００１７６７０７）三菱アルミニウム株式会社 (446)
【Ｆターム（参考）】
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