主流の素材は、折りたたみラジエーター用 B チューブ純アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼を少量使用したアルミニウム合金複合ろう付け板(主に4343/3003/4343三層複合材)です。その材料特性は、成形、ろう付け、放熱、耐圧、耐食性、軽量という 5 つの主要な要件に基づいて設計されています。
1、主流の材質とグレード
コア基板:強度、成形性、熱伝導性のバランスが取れた3003アルミニウム合金(Al Mn系)がBチューブの主材料です。
ろう層:4343アルミニウム合金(Al Si系)の低融点(約577℃)で、ろう付け時に隙間を溶かして埋めるため、パイプ本体と放熱ベルトと地板とを強固に接合します。
複合構造: 4343/3003/4343 3 層複合プレート。内側と外側に 4343 のろう付け層、中央に 3003 構造層があり、ろう付け特性と構造強度のバランスが取れています。
厚さ: 一般的に使用される 0.20 ~ 0.30 mm、超薄型モデルは最大 0.18 mm に達し、軽量と耐圧性のバランスを保ちます。
2、 材料の核となる特性
1. 成形加工性(折り曲げ技術への対応)
高い延性: 3003 アルミニウム合金は 20% 以上の伸び率を持ち、複数回の圧延によって B タイプの二重キャビティ構造を形成することができ、亀裂がなく、反発が最小限に抑えられます。
冷間加工硬化は制御可能です。ロール成形後に強度が向上し、その後の熱処理が不要となり、プロセスが簡素化されます。
高い寸法精度:複合板の厚みが均一で、成形後のBパイプ部の寸法公差が小さく、組立の均一性が確保されています。
2. ろう付け適応性(重要なプロセス特性)
低融点ろう層:4343ろう層は577~590℃で溶け、3003基材(融点643℃)とろう付け温度窓を形成し、パイプ本体の溶解や変形を防ぎます。
優れた毛細管充填性能: 溶けた 4343 ろう材は、毛細管現象によって B チューブの折り畳み継ぎ目、チューブ フィン、およびチューブのメイン シートのギャップを充填し、連続的で緻密なろう付け接合を形成します。
ろう付け欠陥防止:複合層の結合強度が強く、ろう付け時の剥離や剥離がありません。ろう材の流動性が適度であり、はんだ漏れや仮想はんだが軽減されます。
3. 熱交換性能(放熱コア)
高熱伝導率:3003アルミニウム合金の熱伝導率は約190W/(m・K)と純アルミニウムに近く、熱伝導が速く、熱抵抗が低いです。
薄肉で効率的: 肉厚がわずか 0.2 ~ 0.3 mm なので、熱伝導経路が短く、従来の押出チューブよりも熱伝達効率が 15 ~ 20% 高くなります。
デュアルキャビティ構造: B タイプの折り畳みにより 2 つの独立した流路が形成され、伝熱面積が増加し、放熱の均一性が向上します。
4. 力学と圧縮性能
高強度: 3003 アルミニウム合金は引張強さ 140 MPa 以上、降伏強さ 70 MPa 以上で、ラジエターの内圧要件 (0.2 ~ 0.5 MPa) を満たします。
爆発圧力に対する高い耐性: B パイプの折りたたみ継手は構造補強バーを形成するためにろう付けされており、爆発圧力は同じ肉厚の溶接パイプより 20 ~ 30% 高くなります。
耐振動疲労性:アルミニウム合金は靭性に優れており、自動車や建設機械などの振動条件に適しています。ひび割れることなく長くお使いいただけます。
5. 耐食性と耐久性
母材の耐食性:3003にはMnが含まれており、緻密な酸化皮膜を形成し、大気腐食やクーラント腐食に耐性があります。
複合防食:一部のハイエンド製品は、MULTICLAD ® 多層複合技術を使用しており、防食層が組み込まれており、SWAAT 塩水噴霧試験では漏れなしで 100 日間を達成でき、耐用年数は 30% 以上延長されます。
追加のコーティングは不要: 複合構造には耐食性があり、亜鉛メッキが不要なため、コストが削減され、熱効率が向上します。
6. 軽量化と経済性
大幅な軽量化:従来の鋼管に比べて60~70%、アルミ押出パイプに比べて15~20%軽く、車両・機器全体の軽量化に貢献します。
コストの最適化: 複合板ロール成形は押出成形や溶接に代わるもので、材料利用率が高く、プロセスが少なく、総コストが 5 ~ 20% 削減されます。
リサイクル可能: アルミニウム合金は 100% リサイクル可能で、環境要件を満たしています。
3、他素材との比較(用途限定)
純アルミニウム (1050/1060): 熱伝導率が高く、成形性に優れていますが、強度が低く、低圧の小型ヒートシンクにのみ使用されます。
ステンレス鋼 (304/316): 耐食性、耐高温性、超高圧耐圧性がありますが、熱伝導率が低く、重量があり、コストが高いため、特殊な作業条件 (高温、強い腐食など) でのみ使用されます。
銅合金:熱伝導率が最も優れていますが、重く高価で酸化しやすいため、基本的にはアルミニウム合金に置き換わっています。
4、 材料選択の重要な考慮事項
使用圧力: 中圧および高圧 (>0.3 MPa) の場合は、ろう付け強度と耐圧性を確保するために 3003+4343 複合プレートが推奨されます。
放熱効率:薄肉の3003アルミニウム合金を優先し、熱伝導率と軽量性のバランスをとりました。
腐食環境: 耐用年数を延ばすために、冷却剤/塩水噴霧環境には多層複合防食材料を選択してください。
コストとバッチ サイズ: 大量の場合や一般的なシナリオには、最も高い費用対効果が得られる標準の 4343/3003/4343 複合ボードを選択してください。