CN109072352A - 钎焊板及其制造方法以及铝结构体的钎焊方法 - Google Patents

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迫田正一
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Abstract

本发明提供在使用助焊剂进行的钎焊、和不使用助焊剂进行的钎焊两方可应用的钎焊板及其制造方法以及钎焊方法。钎焊板具有：心材，其包含铝材料；中间材料，其具有含有Mg：0.40～3.0质量％，余量由Al及不可避免的杂质构成的化学成分，并层叠于心材上；钎料，其具有含有Si：6.0～13.0质量％，Mg被限制为小于0.050质量％，余量由Al及不可避免的杂质构成的化学成分，并层叠于中间材上。将中间材料中的Mg含量设为M[质量％]、将中间材料的厚度设为ti[μm]，钎料的厚度设为tf[μm]满足下述式(1)的关系。tf≥10.15×ln(M×ti)+3.7…(1)。

Description

钎焊板及其制造方法以及铝结构体的钎焊方法
技术领域
本发明涉及钎焊板(brazing sheet)及其制造方法以及具有该钎焊板的铝结构体的钎焊(ろう付)方法。
背景技术
例如，热交换器或机械用零件等铝制品具有由铝材料(包括铝及铝合金。下同)构成的大量零件。这些零件很多情况下通过具有心材、设置于心材的至少一面上的钎料的钎焊板进行钎焊。作为铝材料的钎焊方法，多使用在被接合部的表面涂布助焊剂进行钎焊的助焊剂钎焊法。
在助焊剂钎焊法中，预先将具有破坏铝材料表面的氧化皮膜的作用的助焊剂涂布于被接合部。然后，通过在氮气等不活泼气体气氛中对被处理物进行加热来进行钎焊。作为助焊剂，使用包括KF(氟化钾)、AlF3(氟化铝)、CsF(氟化铯)、LiF(氟化锂)等的氟化物类助焊剂。
但是，在助焊剂钎焊法中，完成钎焊后，助焊剂及其残渣附着在铝制品的表面。根据铝制品的用途，这些助焊剂及其残渣有时引起问题。例如，在搭载有电子零件的热交换器中，在其制造时因助焊剂残渣会产生表面处理性恶化等问题。另外，在热交换器的使用中，也会产生在冷却介质通路中产生助焊剂等引起的堵塞等问题。进而，为了去除助焊剂及其残渣，需要进行酸洗处理，近年来，该处理的成本负担被视为问题。
在此，为了避免伴随着助焊剂的使用的上述问题，提出了在被接合部的表面不涂布助焊剂而进行钎焊的所谓无助焊剂钎焊法。在无助焊剂钎焊法中，使用具有含有Mg的钎料的钎焊板(例如，专利文献1)。在钎焊加热时，Mg在钎焊板的表面形成尖晶石型的氧化物(MgAl2O4)。该氧化物使存在于被接合部的氧化皮膜变得脆弱，由此能够不使用助焊剂地进行钎焊。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2014－73519号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，与助焊剂钎焊法相比，无助焊剂钎焊法因被处理物的形状、结构及形成钎焊接合的位置，存在钎焊接合的品质易恶化这种问题。例如，通过无助焊剂钎焊法进行中空结构体的钎焊的情况下，通过加热产生的焊剂被带入中空结构体的内部，会在中空结构体的外表面产生角焊缝(fillet)间断等接合不良。
为了有效利用由无助焊剂钎焊法得到的减少助焊剂残渣的这种优点，并改善钎焊性，例如考虑在钎焊性易恶化的部位部分地涂布助焊剂的方法。然而，在一般的氟化物类助焊剂中，由于助焊剂中的KF或AlF3和钎料中的Mg反应，因而具有助焊剂的功能显著降低这种问题。另外，Mg和KF等反应的情况下，不仅助焊剂产生的钎焊性提高的效果降低，而且还产生和KF等反应产生的固体化合物变成粉尘而使操作环境恶化的问题。
根据这种背景，强烈希望开发能够提高部分涂布助焊剂的铝结构体的钎焊性的钎焊板，即可用于助焊剂钎焊、无助焊剂钎焊两方的钎焊板。进而，这种钎焊板不仅对于部分涂布助焊剂进行的可以说是部分的无助焊剂钎焊，而且在整个被接合部涂布助焊剂的完全的助焊剂钎焊及完全不涂布助焊剂进行的完全的无助焊剂钎焊中的任意钎焊中也能够使用，可应用于非常广的用途中。
本发明是鉴于这样的背景而完成的，其目的在于，提供可适用于使用助焊剂进行的钎焊和不使用助焊剂进行的钎焊两方的钎焊板及其制造方法、以及使用该钎焊板进行的钎焊方法。
用于解决问题的技术方案
本发明的一个方面提供一种可应用于在不活泼气体气氛中使用助焊剂进行的钎焊及不使用助焊剂进行的钎焊两方的钎焊板，其具有：
心材，其包含铝材料；
中间材料，其化学成分为：含有Mg(镁)：0.40～3.0质量％且余量由Al(铝)及不可避免的杂质构成，且层叠于所述心材上；
钎料，其化学成分为：含有Si(硅)：6.0～13.0质量％、Mg被限制为小于0.050质量％且余量由Al及不可避免的杂质构成，且层叠于所述中间材料上，
在将所述中间材料中的Mg含量设为M[质量％]，将所述中间材料的厚度设为ti[μm]，将所述钎料的厚度设为tf[μm]的情况下，满足下述式(1)的关系。
tf≥10.15×ln(M×ti)+3.7…(1)
本发明的另一方面提供一种上述方面的钎焊板的制造方法，其中，
准备所述层叠结构的复合板(clad plate)，
通过酸或碱对该复合板进行蚀刻。
本发明的又一方面提供一种具有上述方面的钎焊板的铝结构体的钎焊方法，其中，
组装得到被处理物，所述被处理物具有：含有所述钎焊板的所述铝结构体和涂布在该铝结构体的被接合部的一部分上的氟化物类助焊剂
在不活泼气体气氛中对所述被处理物进行钎焊。
发明效果
所述钎焊板在所述心材的单面或两面具有含有所述特定的化学成分的所述中间材料及所述钎料。而且，所述钎焊板在设定为所述中间材料中的Mg含量M[质量％]、所述中间材料的厚度ti[μm]及所述钎料的厚度tf[μm]的情况下，满足所述式(1)的关系。所述钎焊板并非仅仅规定了所述心材、所述中间材料及所述钎料的化学成分，而且通过以满足所述式(1)的关系的方式设定所述中间材料中的Mg含量M[质量％]、所述中间材料的厚度ti[μm]及所述钎料的厚度tf[μm]，能够提高部分涂布助焊剂的被处理物的钎焊性。
即，在进行含有所述钎焊板的铝结构体的钎焊的情况下，首先，组装被处理物，所述被处理物具有含有所述钎焊板的所述铝结构体和在该铝结构体的被接合部的一部分涂布的氟化物类助焊剂。在不活泼气体气氛中对该被处理物进行加热时，所述中间材料中的Mg逐渐地朝向所述钎焊板的表面扩散。
所述被接合部的温度到达氟化物类助焊剂的熔点即562℃左右时，所述助焊剂熔化，开始破坏氧化皮膜。所述钎焊板通过将所述钎料的厚度设定为所述特定的范围，与以往的钎焊板相比，能够降低在所述助焊剂开始熔化的时刻到达表面的Mg的量。因此，在涂布了所述助焊剂的所述被接合部，能够抑制所述助焊剂和Mg的反应。其结果是能够形成良好的角焊缝。
另一方面，在所述钎料中，从所述中间材料进入的高浓度的Mg与所述钎料中的Si一起，形成Al－Mg－Si三元共晶。因此，在比所述助焊剂的熔点稍高的565℃左右的温度，所述钎料局部地开始熔化。另外，温度上升，达到570～577℃时，所述钎料中的Mg扩散的速度快速增加。
然后，在未涂布所述助焊剂的所述被接合部，在基于所述助焊剂的钎焊开始后，大量的Mg到达所述钎焊板的表面，在所述被接合部存在的氧化皮膜一下子变得脆弱。其结果，能够不使用所述助焊剂而形成良好的角焊缝。
这样，根据所述钎焊板，在部分涂布所述助焊剂的铝结构体的钎焊时，能够提高涂布所述助焊剂的所述被接合部及未涂布的所述被接合部双方的钎焊性。
附图说明
图1是实施例1的间隙填充试验用的试验体的侧视图。
图2是实施例2的具备中空部件的试验体的俯视图；
图3是图2的III－III线向视剖视图。
具体实施方式
上述钎焊板中，上述中间材料及上述钎料设置于心材的至少单面即可。也可以在心材的未设置有上述中间材料及钎料的一侧的面设置公知的钎料或牺牲阳极材料等。
另外，也可以将上述中间材料及上述钎料设置于心材的两面。该情况下，优选在各面以满足上述式(1)的方式设定中间材料中的Mg含量M[质量％]、上述中间材料的厚度ti[μm]及上述钎料的厚度tf[μm]。
＜心材＞
上述心材例如也可以具有含有Mg：0.20～0.80质量％且余量由Al及不可避免的杂质构成的化学成分。心材中的Mg通过钎焊的加热而朝向钎焊板的表面扩散，能够进一步促进Mg引起的氧化皮膜的脆弱化。其结果，能够进一步提高未涂布助焊剂的被接合部的钎焊性。
另外，心材中的Mg对于在570℃以上的温度区域中增加Mg在材料表面的扩散量是有效的，特别是在升温速度慢的情况下，对增加Mg扩散量有显著影响。
从充分得到上述的效果的观点来看，优选将心材中的Mg量设为0.20质量％以上。另一方面，Mg量过多的情况下，难以得到与含量相称的效果。另外，该情况下，为了避免Mg向钎焊板表面的扩散量过多，中间材料或钎料的化学成分可能会受到限制。从避免这些问题的观点来看，优选心材中的Mg量设为0.80质量％以下。
另外，根据需要，心材还可以含有Mn(锰)：1.8质量％以下、Si：1.2质量％以下、Fe(铁)：1.0质量％以下、Cu(铜)：1.5质量％以下、Zn(锌)：0.8质量％以下、Ti(钛)：0.2质量％以下、Zr(锆)：0.5质量％以下中的一种或二种以上。这些元素能够根据例如在钎焊后的铝结构体中所要求的机械特性等适当选择。
＜中间材料＞
中间材料层叠于心材上，具有含有Mg：0.40～3.0质量％且余量由Al及不可避免的杂质构成的化学成分。
·Mg(镁)：0.40～3.0质量％
通过将中间材料中的Mg量设定为上述特定的范围，能够提高涂布助焊剂的被接合部及未涂布助焊剂的被接合部两方的钎焊性。中间材料中的Mg量小于0.40质量％的情况下，由于到达钎焊板表面的Mg量不足，因此未涂布助焊剂的被接合部的钎焊性会下降。另一方面，中间材料中的Mg量超过3.0质量％的情况下，由于到达钎焊板表面的Mg量过多，因此导致涂布助焊剂的被接合部的钎焊性恶化。
根据需要，中间材料还可以含有Si、Zn、Be及Bi中的一种或二种以上。
·Si(硅)：3.0～12.0质量％
通过在中间材料中添加Si，在加热温度为570℃以上的温度区域能够增加中间材料内的Mg扩散速度。另外，通过在中间材料中添加Si，能够使中间材料与钎料同时熔化，与钎料熔化开始同时向钎焊板表面供给大量的Mg。这些效果对于提高未涂布助焊剂的被接合部的钎焊性是有效的，特别是在加热速度快的情况下，发挥卓越的效果。
从充分得到上述的效果的观点来看，优选将中间材料中的Si量设为3.0质量％以上。另一方面，Si量过多的情况下，难以得到与含量相称的效果，而且易产生粗大Si粒。从避免这些问题的观点来看，优选Si量设定为12.0质量％以下。
·Zn(锌)：0.90～6.0质量％
通过在中间材料中添加Zn，能够使中间材料作为牺牲阳极材料发挥功能，进而提高钎焊后的耐腐蚀性。通过将中间材料中的Zn量设为0.90质量％以上，能够充分得到耐腐蚀性的提高效果。另一方面，Zn的量过多的情况下，中间材料的熔点降低，因此，易引起熔融钎料向中间材料的渗透。其结果可能会导致钎焊性恶化。从避免钎焊性的恶化的观点来看，优选Zn量设为6.0质量％以下。
此外，在中间材料含有Si的情况下，中间材料有时也作为钎料发挥功能。这时，在中间材料进一步含有Zn时，熔融钎料含有高浓度的Zn。因此，可能在由这种钎料形成的角焊缝中产生优先腐蚀而导致耐腐蚀性降低。为了避免这样的问题，在中间材料含有Si及Zn中的任一方的情况下，优选避免另一方的添加。
·Be(铍)：0.050～0.20质量％
中间材料中的Be在钎焊时的加热中朝向钎焊板表面扩散，能够形成在由Al2O3构成的氧化皮膜中含有Be的氧化物。该氧化物具有使氧化皮膜变得脆弱的效果。通过将Be量设为0.050质量％以上，能够充分得到上述氧化物产生的效果，进而能够进一步提高钎焊性。另一方面，Be量过多时，上述氧化物的量过多，相反可能会导致钎焊性的恶化。从避免这种问题的观点来看，优选Be量为0.20质量％以下。
·Bi(铋)：0.050～0.30质量％
中间材料中的Bi在钎焊时的加热中朝向钎焊板表面扩散。而且，在形成有熔融钎料时，具有降低其表面张力的作用。通过将Bi量设为0.050质量％以上，能够充分降低熔融钎料的表面张力，进而能够进一步提高钎焊性。另一方面，Bi量过多的情况下，在钎焊板的制造过程中，可能在表面形成坚固的氧化皮膜或易产生钎焊加热中的再氧化。因此，Bi量过多的情况下，相反可能会导致钎焊性的恶化。从避免钎焊性的恶化的观点来看，优选Bi量为0.30质量％以下。
＜钎料＞
钎料层叠于中间材料上，具有含有Si：6.0～13.0质量％、Mg被限制为小于0.050质量％且余量由Al及不可避免的杂质构成的化学成分。
·Si：6.0～13.0质量％
通过将钎料中的Si量设定为上述特定的范围，能够在钎焊加热时生成充分的量的熔融钎料。在钎料中的Si量小于6.0质量％的情况下，由于生成的熔融钎料的量及可流动的钎料的量不足，因此难以形成完好的角焊缝。另一方面，在钎料中的Si量超过13.0质量％的情况下，钎料中形成有粗大的初晶Si晶粒，在钎焊板上易产生熔化孔。另外，该情况下，材料的轧制制造时易产生裂缝。
·Mg：小于0.050质量％
钎料中存在的Mg在钎焊加热中容易与助焊剂反应，导致涂布了助焊剂的被接合部的钎焊性的恶化。为了提高该被接合部的钎焊性，需要将钎料中的Mg量限制为小于0.050质量％。
·Bi：0.004～0.20质量％
根据需要，钎料还可以含有Bi：0.004～0.20质量％。该情况下，能够进一步提高钎焊性。此外，钎料中的Bi的作用效果及其限定理由与中间材料中的Bi同样。
在上述钎焊板中，将心材、中间材料及钎料的化学成分设为上述的范围后，进一步使上述中间材料中的Mg含量M[质量％]、上述中间材料的厚度ti[μm]及上述钎料的厚度tf[μm]满足下述式(1)的关系。
tf≥10.15×ln(M×ti)+3.7…(1)
上述式(1)是基于以下的见解而确定的关系式。
已知在一般的助焊剂钎焊条件、即涂布3～5g/m2左右的含有KF和AlF3的氟化物类助焊剂的条件下，如果钎料中的Mg量为0.20质量％以下，则可进行钎焊。另外，还已知上述助焊剂的熔化温度为562℃，熔化开始后，在几秒钟左右发挥破坏氧化皮膜的效果。本发明人根据这些事项，推断出如果在被接合部的温度达到570℃的时刻的钎焊板表面的Mg浓度为0.20质量％以下，则助焊剂能够发挥其功能。
在材料因素之中，认为到达钎焊板表面的Mg量主要由含于中间材料的Mg量、中间材料的厚度、钎料的厚度决定。作为材料因素，还考虑含于心材的Mg量的影响，但心材中的Mg到达钎料之前需要通过中间材料。因此，心材中的Mg量只要不是极度多，则在至570℃为止的阶段中的影响较小。
另外，作为加热因素，认为450℃以上的温度区域的升温速度影响Mg量。升温速度快的情况下，由于温度上升需要的时间缩短，因此与升温速度慢的情况相比，到达表面的Mg量变小。另外，批量生产设备中的钎焊时的加热条件很多情况下以从达到450℃起至达到600℃为止的升温时间为12分钟左右或比其更短的方式进行设定。
因此，认为通过在从450℃至600℃的升温时间为12分钟的升温速度下，以被接合部的温度达到570℃的时刻的钎焊板表面的Mg浓度为0.20质量％以下的方式构成各层，由此，不论加热速度，均可避免助焊剂和Mg的过度的反应。本发明人基于以上的见解，将从450℃至600℃的升温时间设为12分钟，实施将中间材料中的Mg含量M[质量％]及中间材料的厚度ti[μm]进行了各种变更时的扩散模拟，算出570℃的钎焊板表面的Mg浓度为0.20质量％以下的钎料的厚度tf[μm]。上述式(1)是基于上述大量的扩散模拟的结果而确定的关系式。
在钎料的厚度tf[μm]不满足上述式(1)的情况下，在助焊剂开始熔化的时刻，由于到达钎焊板表面的Mg量过多，因此，助焊剂和Mg发生反应而被消耗。其结果是涂布了助焊剂的被接合部的钎焊性恶化。
上述钎焊板还可以具有配置于上述中间材料与上述钎料之间和/或上述钎焊板的最外表面上的Mg扩散抑制层。该情况下，能够进一步减少从中间材料至钎焊板表面的Mg的扩散量。其结果，能够更可靠地避免因Mg和助焊剂的反应所引起的钎焊性的恶化。
Mg扩散抑制层优选由Mg被限制为小于0.050质量％且Si被限制为小于0.050质量％的铝材料构成。Mg扩散抑制层中的Mg量过多的情况下，由于该Mg向钎料中扩散，因此可能损害Mg扩散抑制层的效果。另外，Mg扩散抑制层中的Si量过多的情况下，由于Mg扩散抑制层中的Mg的扩散速度加快，因此可能损害Mg扩散抑制层的效果。通过将Mg扩散抑制层中的Mg量设为小于0.050质量％，将Si量设为小于0.050质量％，能够充分得到Mg扩散抑制层的效果。
此外，在Mg扩散抑制层中，Mg及Si以外的元素也可以存在，但从避免Mg的扩散速度增大的观点来看，Cu等具有使熔点降低的作用的元素是不优选的。
优选Mg扩散抑制层的厚度的合计为钎料的厚度的15％以下。该情况下，在钎料熔化后，能够使Mg扩散抑制层迅速地溶解于熔融钎料中。其结果，能够提高钎料熔化后的Mg的扩散速度，容易在未涂布助焊剂的被接合部确保充分的钎焊性。
在设置有Mg扩散抑制层的情况下，被接合部的温度达到570℃时刻的钎焊板表面的Mg浓度降低与其厚度相应的量。本发明人实施了除了中间材料中的Mg含量M[质量％]及中间材料的厚度ti[μm]外还对Mg扩散抑制层的厚度tm[μm]进行各种变更时的扩散模拟。其结果发现，在Mg扩散抑制层存在的情况下，由于满足下述式(2)的关系，从而能够将570℃的钎焊板表面的Mg浓度设为0.20质量％以下。此外，下述式(2)中的符号tf是钎料的厚度[μm]。
tf≥10.15×ln(M×ti)+3.7－tm…(2)
上述钎焊板例如可通过准备构成其层叠结构的各层的原料板，将其包覆接合而制作。另外，准备含有心材、中间材料及钎料的层叠结构的复合板后，也可以通过酸或碱对该复合板进行蚀刻。该情况下，在制造过程中能够去除形成于复合板的表面的厚且坚固的氧化皮膜，置换为自然氧化皮膜。该自然氧化皮膜容易通过助焊剂、Mg等而被破坏。因此，能够进一步提高钎焊性。
复合板的蚀刻只要是在钎焊前，则可以在任何阶段进行。例如，可以在复合板制造后进行蚀刻，也可以在将复合板成形加工成希望的形状后进行蚀刻。
另外，进行蚀刻后，也可以在钎焊板表面薄薄地涂布轧制油。该情况下，在蚀刻后，能够更长时间地抑制例如因凝露导致的材料表面的氧化等而使钎焊板劣化的情况。
在使用上述钎焊板进行的钎焊中，首先，进行被处理物的组装，所述被处理物具有含有钎焊板的铝结构体、和在该铝结构体的被接合部的一部分涂布的氟化物类助焊剂。在涂布助焊剂前，根据需要也可以进行钎焊板的蚀刻。该情况下，通过蚀刻置换得到的自然氧化皮膜能够在更脆弱的状态下进行钎焊。因此，能够更可靠地提高钎焊性。
铝结构体的具体的结构没有特别地限定。例如，铝结构体也可以具有包含上述钎焊板且具备其钎料彼此抵接的抵接部的中空部件。如上文所述，在现有的无助焊剂钎焊法中，在对中空部件进行钎焊时，具有在其外表面易产生角焊缝间断等接合不良这种问题。
与之相对，通过使用上述钎焊板，能够在例如中空部件的抵接部等易产生角焊缝间断的部分预涂布助焊剂后进行钎焊。其结果，能够有效利用通过无助焊剂钎焊法降低助焊剂残渣这种优点，并能够改善钎焊性。
助焊剂的涂布也可以在组装得到铝结构体后进行。另外，也可以预先将助焊剂涂布在铝结构体的结构零件上，使用该结构零件组装得到铝结构体。助焊剂的涂布量例如能够设定为3～5g/m2。
组装得到上述被处理物后，在不活泼气体气氛中对被处理物进行钎焊。钎焊时的气氛、升温速度及钎焊温度等各种条件能够从公知的条件中适当选择。
实施例
以下说明上述钎焊板的实施例。此外，本发明的钎焊板及其制造方法以及钎焊方法的方式不限定于以下的实施例的方式，在不损害本发明的主旨的范围能够适当变更组成。
在本例中，通过以下的步骤准备表1及表2所示的钎焊板(供试验材料1～31)。首先，准备具有表1及表2所示的化学成分的心材、中间材料、钎料及Mg扩散抑制层的原料板。
对于心材的原料板，将通过连续铸造进行铸锭而成的铸锭进行平面切削，以使纵尺寸、横尺寸及厚度成为规定的尺寸。此外，纵尺寸及横尺寸为163mm。对于钎料的原料板，将通过连续铸造进行铸锭而成的铸锭热轧至成为规定的厚度后，切断成纵尺寸及横尺寸与心材的原料板相同。对于中间材料及Mg扩散抑制层的原料板，将通过连续铸造进行铸锭而成的铸锭热轧至厚度3mm后，冷轧至成为规定的厚度。之后，切断成纵尺寸及横尺寸与心材的原料板相同。
如表1及表2所示的层叠结构那样地叠加这些原料板，并通过常规方法进行包覆轧制得到厚度0.4mm的软复合板。由此，制作供试验材料1～31。此外，在本例中准备的供试验材料均为在心材的单面层叠有钎料等的所谓单面钎焊板。
对于没有Mg扩散抑制层的供试验材料，将使用中间材料中的Mg含量M[质量％]及中间材料的厚度ti[μm]的值通过下述式(1)’得到的tfmin[μm]的值示于表1及表2。
tfmin＝10.15×ln(M×ti)+3.7…(1)’
另外，对于具有Mg扩散抑制层的供试验材料，将使用中间材料中的Mg含量M[质量％]、中间材料的厚度ti[μm]及Mg扩散抑制层的厚度的合计tm[μm]的值通过下述式(2)’得到的tfmin[μm]的值示于表1及表2。
tfmin＝10.15×ln(M×ti)+3.7－tm…(2)’
通过上述式(1)’及式(2)’得到的tfmin的值是与将在从450℃至600℃的升温时间为12分钟的升温速度下，被接合部的温度达到570℃时刻的钎焊板表面的Mg浓度设为0.20质量％以下而需要的钎料的厚度的最小值相当的值。各供试验材料的钎料的厚度tf为tfmin的值以上的情况下，满足上述式(1)或上述式(2)的关系。
[表1]
[表2]
(实施例1)
本例是使用上述的供试验材料进行间隙填充试验的例子。间隙填充试验用的试验体(参照图1)通过以下的方法制作。首先，从供试验材料采取宽度25mm、长度60mm的水平板2。另外，与水平板2不同，准备由JIS A3003合金构成的宽度25mm、长度约55mm、厚度1mm的垂直板3。使用丙酮将水平板2及垂直板3进行了脱脂后，将其如图1所示组装制作试验体1。
如图1所示，垂直板3配置在与水平板2正交的方向，垂直板3的长边方向的一端31与水平板2的钎料21抵接。另外，在垂直板3的长边方向的另一端32和水平板2之间夹着由直径1.6mm的不锈钢制圆线构成的间隔件4。更具体而言，间隔件4在水平方向上与垂直板3与水平板2抵接的位置(一端31)相隔55mm。另外，进行配置使得在俯视试验体1时，垂直板3的另一端32与间隔件4及水平板2的长边方向的端部201一致。
对于表3所示的一部分的试验体，在对水平板2进行脱脂后，在安装垂直板3前，在钎料21的表面涂布氟化物类助焊剂，在大气中使其干燥。作为助焊剂，使用含有KF和AlF3的KF－AlF3类助焊剂或含有CsF的CsF类助焊剂中的任一种。另外，利用电子天秤测定助焊剂涂布前的质量和涂布并干燥后的质量，将两者的差作为助焊剂的涂布量。
钎焊加热时使用由具备内容积0.4m3的预热室和钎焊室的二室型炉构成的氮气炉。在预热室中试验体的温度达到450℃时，将试验体移动到钎焊室，在目标温度600℃进行钎焊接合。作为钎焊条件，在氮气炉的各室中送入30m3/h的氮气，从达到450℃起至达到600℃为止的所需时间为约12分钟的条件下升温。此外，加热结束时的钎焊室的氧浓度为7～10ppm。在钎焊室中试验体的温度达到600℃后，立即使试验体移动至预热室，在预热室冷却至570℃后，取出试验体在大气中冷却。
对如上文所述进行了钎焊的试验体的间隙填充长度及角焊缝外观进行评价。在表3的“间隙填充长度”的栏中记载了在钎焊后的各试验体1中，在水平板2和垂直板3之间填充钎料22的长度(图1，参见符号L)。另外，在表3的“角焊缝形状”一栏，在角焊缝为均匀的形状的情况下，记入符号“A+”，在角焊缝形状稍微不均匀，但连续形成角焊缝的情况下，记入符号“A”，在角焊缝形状不稳定或在垂直材料的左右角焊缝长度不同的情况下记入符号“B”，在角焊缝未形成或产生显著的角焊缝间断的情况下记入符号“C”。此外，用符号“B”及符号“C”所示的状态在实际应用上存在问题，因此判定为不合格。
[表3]
试验体A1是根据标准的条件进行助焊剂钎焊的例子。在试验体A1中，通过将KF－AlF3类助焊剂以3g/m2涂布于钎料面，能够形成长度15mm的均匀的角焊缝。
根据试验体A2～A20的结果可理解，具备上述特定的层叠结构的供试验材料2～5、供试验材料8～11及供试验材料20～23在涂布了助焊剂的情况及未涂布助焊剂的情况中的任一情况下，都可形成实际应用上没有问题的角焊缝。
具体而言，如试验体A3、A4、A6及A13～A15所示，供试验材料2、3及9～11在标准的助焊剂涂敷条件下，形成与通常的助焊剂钎焊(试验体A1)大体同等的良好的角焊缝。
如试验体A9所示，供试验材料5通过以7g/m2涂布KF－AlF3类助焊剂而形成了良好的角焊缝。
如试验体A11及A12所示，供试验材料8通过以7g/m2涂布CsF类的助焊剂，与KF－AlF3类助焊剂相比，间隙填充长度增加，角焊缝形状也稳定。认为其原因是在中间材料中的Mg量较多的供试验材料8中，容易产生KF－AlF3类助焊剂和Mg的反应。CsF混合类的助焊剂的成本稍高，但认为不限于中间材料的Mg含量多的供试验材料8，对本发明的钎焊板均产生有效作用。
另外，供试验材料8由于中间材料中的Mg量较多，因此，如试验体A10所示，在未涂布助焊剂的条件下，即使不进行蚀刻也能够形成良好的角焊缝。
另一方面，供试验材料24由于中间材料中的Mg量少，因此如试验体A21所示，未涂布助焊剂的情况的钎焊性不充分。
供试验材料25由于中间材料中的Mg量多，因此即使助焊剂的涂布量比标准条件多，助焊剂的功能仍然会受损。其结果如试验体A22所示，在涂布KF－AlF3类助焊剂的情况下，产生显著的角焊缝间断。
另外，如试验体A23所示，供试验材料25即使涂布与KF－AlF3类助焊剂相比不易产生和Mg的反应的CsF类助焊剂，也不能形成实际应用上无问题的角焊缝。
供试验材料25的tfmin的值比钎料的厚度大。因此，认为助焊剂因和到达钎料表面的Mg的反应而被消耗，作为其结果钎料的润湿性下降。另外，在供试验材料25中，认为通过助焊剂和Mg的反应产生的固体成分妨碍角焊缝的形成。认为这些情况导致试验体A23的钎焊性恶化。
供试验材料28由于钎料中的Bi量多，因此如试验体A24所示，角焊缝的形成状态不均匀。另外，虽然未在表中记载，但钎焊后的试验体A24的钎料表面变成黑色。
供试验材料29由于tfmin的值比钎料的厚度大，因此如试验体A25所示，即使以7g/m2涂布KF－AlF3类助焊剂，也不能形成实际应用上无问题的角焊缝。
供试验材料30由于在最外表面配置有厚的Mg扩散抑制层，因此Mg扩散阻挡层未完全溶解而残留。其结果如试验体A26所示，阻碍了角焊缝形成。
供试验材料31由于在中间材料和钎料之间配置有厚的Mg扩散抑制层，因此从中间材料至钎焊板表面的Mg扩散的时机延迟。其结果如试验体A27所示，不能形成在实际应用上无问题的角焊缝。
(实施例2)
本例是使用上述的供试验材料制作中空部件，评价具备该中空部件的铝结构体的钎焊性的例子。本例的试验体通过以下的方法制作。对供试验材料实施冲压加工，制作图2及图3所示的圆形杯状体61。杯状体61的直径为30mm，在杯状体61的底部611的中央形成直径5mm的通气孔612。在杯状体61的外周缘部形成凸缘613。另外，以钎料为内侧的方式形成杯状体61。
在该杯状体61之外另行准备由JIS A3003合金构成的波纹状翅片7。
对杯状体61及波纹状翅片7进行脱脂后，组合2个杯状体61及波纹状翅片7，组装成图2及图3所示的试验体5。试验体5具有由2个杯状体61构成的中空部件6、配置于中空部件6的内部的波纹状翅片7。中空部件6具有杯状体61的凸缘613彼此抵接的抵接部60。另外，波纹状翅片7与各杯状体61的底部611抵接。
对于表4及表5所示的试验体中一部分的试验体，在组装成试验体后，在钎焊前在抵接部60的与外部空间面对的钎料的表面、或整个抵接部60中的任一者上涂布氟化物类助焊剂。另外准备已知助焊剂涂布量的标准试样，助焊剂的涂布量通过目视比较试验体的助焊剂的涂布状态和标准试样的助焊剂的涂布状态来推定。
通过与实施例1同样的方法对该试验体进行钎焊。
切断钎焊后的试验体，通过目视观察抵接部60的与外部空间面对的外侧角焊缝F1(参照图3)及存在于中空部件6的内部的内侧角焊缝F2(参照图3)的形状。具体而言，内侧角焊缝F2包括抵接部60的与中空部件6的内部空间面对的角焊缝和形成于波纹状翅片7和底部611之间的角焊缝。
表4及表5的“角焊缝形状”的栏中，在形成有均匀且大的角焊缝的情况下，记入符号“A++”，在均匀但角焊缝稍微小的情况下，记入符号“A+”，在连续形成小的角焊缝的情况下，记入符号“A”，在产生断续(stitch)的情况下，记入符号“B”，在角焊缝未形成或显著的角焊缝间断的情况下，记入符号“C”。此外，用符号“B”及符号“C”所示的状态由于在实际应用上有问题，因此判定为不合格。
在此，上述的“断续”指在均匀的角焊缝中断断续续地产生点状的凹陷，看起来如针脚的状态。断续的产生表示氧化皮膜的破坏处于中间阶段。
[表4]
[表5]
试验体B1是根据标准的条件进行助焊剂钎焊的例子。在试验体B1中，外侧角焊缝F1、即形成于抵接部60的与外部空间面对的部分的角焊缝比内侧角焊缝F2稍小。
如试验体B2所示，在一般的助焊剂钎焊中，通过与标准量相比增加助焊剂涂布量，能够改善外侧角焊缝F1。
与之相对，根据试验体B3～B26的结果能够理解，具备上述特定的层叠结构的供试验材料2～23通过至少在抵接部60的与外部空间面对的部分涂布助焊剂，在中空部件6的外部及内部两方可形成实际应用上无问题的角焊缝。
这些供试验材料之中，特别是具有Mg扩散抑制层的供试验材料9及供试验材料10如试验体B10及B11所示，与除了没有Mg扩散抑制层以外具有与供试验材料9及供试验材料10相同的结构的供试验材料5相比，能够改善外侧角焊缝F1的形成状态。
另外，在钎料的两面具有Mg扩散阻挡层的供试验材料11如试验体B12所示，即使将助焊剂涂布量减少为3g/m2，也能够形成大致良好的状态的外侧角焊缝F1。
另一方面，如试验体B27～B29所示，即使是具有上述特定的层叠结构的钎焊板(供试验材料3、供试验材料5及供试验材料8)，在不使用助焊剂进行中空部件的钎焊的情况下，在外侧角焊缝F1也产生断续。
在没有上述特定的层叠结构的供试验材料24～31中，外侧角焊缝F1及内侧角焊缝F2中的至少一方不能形成实际应用上无问题的角焊缝。
(实施例3)
本例是评价钎焊完成后的钎焊板的耐腐蚀性的例子。本例中，将从供试验材料采到的纵150mm、横50mm的试验体以纵方向与铅直方向平行的方式悬挂在钎焊炉内，在与实施例1同样的条件下进行钎焊。钎焊完成后，切除熔融钎料积存的试验体的下部。
之后，通过依据JIS Z2371的方法进行盐雾试验。试验条件为试验液：5％NaCl水溶液，pH：6.8，试验温度：35℃。观察试验后产生的腐蚀部的断面，评价耐腐蚀性。表6中的“耐腐蚀性”栏中，在耐腐蚀性极好的情况下，记入符号“A+”，耐腐蚀性良好的情况下，记入符号“A”。
[表6]
根据表6能够理解，具有上述特定的层叠结构的供试验材料4～5及18～19即使在涂敷助焊剂的情况及未涂布的情况中的任一情况下，都表现了与标准的助焊剂钎焊(试验体C1)同等的耐腐蚀性。
另外，中间材料中含有Zn的供试验材料18及供试验材料19的耐腐蚀性由于Zn的牺牲防腐蚀效果而进一步提高。

Claims (11)

1.一种钎焊板，其能够应用于在不活泼气体气氛中使用助焊剂进行的钎焊及不使用助焊剂进行的钎焊两方，其中，所述钎焊板具有：
心材，其包含铝材料，
中间材料，其化学成分为：含有Mg：0.40质量％～3.0质量％且余量由Al及不可避免的杂质构成，所述中间材料层叠于所述心材上，
钎料，其化学成分为：含有Si：6.0质量％～13.0质量％、Mg被限制为小于0.050质量％且余量由Al及不可避免的杂质构成，所述钎料层叠于所述中间材料上；
在将所述中间材料中的Mg含量设为M质量％，所述中间材料的厚度设为tiμm，所述钎料的厚度设为tfμm的情况下，满足下述式(1)的关系，
tf≥10.15×ln(M×ti)+3.7…(1)。
2.根据权利要求1所述的钎焊板，其中，
所述钎料还含有Bi：0.004质量％～0.20质量％。
3.根据权利要求1或2所述的钎焊板，其中，
所述中间材料还含有Si：3.0质量％～12.0质量％。
4.根据权利要求1或2所述的钎焊板，其中，
所述中间材料还含有Zn：0.90质量％～6.0质量％。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的钎焊板，其中，
所述中间材料还含有Be：0.050质量％～0.20质量％及Bi：0.050～0.30质量％中的至少一者。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的钎焊板，其中，
所述心材由含有Mg：0.20质量％～0.80质量％的铝合金构成。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的钎焊板，其中，
所述钎焊板包含Mg被限制为小于0.050质量％、Si被限制为小于0.050质量％的铝材料，还具有配置于所述中间材料与所述钎料之间和/或所述钎焊板的最外表面上的Mg扩散抑制层，
将所述钎料的厚度设为100％的情况下，所述Mg扩散抑制层的厚度的合计值为15％以下。
8.一种钎焊板的制造方法，其是制造权利要求1～7中任一项所述的钎焊板的方法，其中，
准备所述层叠结构的复合板，
通过酸或碱对该复合板进行蚀刻。
9.一种铝结构体的钎焊方法，其是对具有权利要求1～7中任一项所述的钎焊板的铝结构体进行钎焊的方法，其中，
组装得到被处理物，所述被处理物具有：含有所述钎焊板的所述铝结构体、和涂布在该铝结构体的被接合部的一部分上的氟化物类助焊剂，
在不活泼气体气氛中对所述被处理物进行钎焊。
10.根据权利要求9所述的铝结构体的钎焊方法，其中，
进行所述钎焊前的所述铝结构体具有：由所述钎焊板构成且具备所述钎料彼此抵接的抵接部的中空部件。
11.根据权利要求9或10所述的铝结构体的钎焊方法，其中，
预先利用酸或碱对所述钎焊板进行蚀刻，
使用该钎焊板组装得到所述被处理物。
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