JP2002263799A - アルミニウム合金クラッド材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造法を適用してＡｌ合金クラッド材を
製造するにあたり、クラッド界面の密着性が良好でかつ
皮材成分の芯材への混入が少ないクラッド材を得る。 【解決手段】 固相状態の皮材用板材と芯材用溶湯と
を、皮材用板材の表面に芯材用溶湯が接触するように連
続的に鋳造空間へ供給して、芯材用溶湯を連続的に凝固
させ、これにより芯材の片面もしくは両面に皮材が接合
されたクラッド材を製造するにあたり、皮材用板材の表
面に芯材用溶湯が接触した際に、皮材における芯材側表
面層を、１０〜５００μｍの深さにわたって溶融させ、
続いてその表面層領域を再凝固させる。また芯材合金の
液相線温度をＴ℃とし、皮材用板材に芯材用溶湯を接触
させる際の芯材用溶湯の温度を、［Ｔ＋５０］℃〜［Ｔ
＋７０］℃の範囲内に制御する。さらに、連続鋳造空間
出口における皮材表面温度を３００〜３３０℃の範囲内
に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ブレージングシ
ートとして知られる熱交換器構造部材向けのろう付け用
クラッド材で代表されるアルミニウム合金クラッド材を
製造する方法に関し、より詳しくは連続鋳造法を利用し
てアルミニウム合金クラッド材を製造する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム合金芯材の片面もしくは両
面にＡｌ−Ｓｉ系合金のろう材をクラッドしてなるクラ
ッド材、すなわちいわゆるブレージングシートは、ろう
付け機能と熱交換器構造部材機能とを有する材料とし
て、従来から広くアルミニウム合金製熱交換器に使用さ
れている。このようなクラッド材の製造方法としては、
従来は一般に芯材および皮材を固相状態において熱間圧
延により高温下で加圧して接合する方法が適用されてい
る。

【０００３】具体的には、芯材として表面を切削加工し
た厚さ３００〜５００ｍｍ程度の芯材用鋳塊と、厚さ１
０〜１００ｍｍ程度の皮材用圧延板材とを重ね合わせ、
仮止めして４００〜５００℃に加熱し、適切な制御条件
下で熱間圧延して両者を接合し、厚さ数ｍｍ程度のクラ
ッド板とする。そしてクラッド率が所要の範囲内に収ま
っていない長手方向端部および幅方向端部を切捨て、ま
た幅方向端部に生じるラミネーション部分も同様にトリ
ミングして切捨てる。その後、クラッド板に対してさら
に冷間圧延を行なって所要の厚さに仕上げる。この冷間
圧延においては、皮材の展伸性が乏しい場合、変形拘束
の小さい幅方向端部にクラッキングが発生することがあ
り、このようなクラッキングは通常エッジ割れと称され
るが、このエッジ割れ部分もトリミングによって切捨て
るのが一般的である。なお、冷間圧延は所要の厚みまで
減厚するために複数回繰返されることが多く、この場合
加工硬化によって延性が低下してその後の冷間圧延が困
難となることがあり、そこで中間的に３００〜４００℃
での焼鈍を行なうこともある。

【０００４】上述のように鋳塊からなる芯材と圧延板か
らなる皮材とを熱間圧延によって接合する従来の一般的
なクラッド材製造方法では、クラッド率許容範囲外の部
分や、エッジ割れ部分を大量に切捨てる必要があり、そ
のため製造歩留まりが著しく低く、通常は４０〜６０％
程度に過ぎないから、高コスト化せざるを得ない。さら
に前述のような従来の一般的な方法では、熱間圧延前の
仮止めが必要であるほか、クラッド化の前に表面処理等
の前処理を必要とすることが多く、そのため工程的にも
複雑とならざるを得ず、このことも高コスト化の原因と
なっている。

【０００５】そこで最近では、連続鋳造法を利用してク
ラッド材を製造する方法が提案されている。これは固相
状態の皮材用板材を連続的に供給しつつその皮材用板材
の表面に芯材用合金の溶湯を連続的に接触させ、その状
態で芯材用溶湯を連続的に凝固させ、これにより芯材と
皮材とが接合したクラッド材を得るものであり、例えば
特開昭５６−９１９７０号公報あるいは特表平８−５０
９２６５号公報等に示されている。例えば前者の特開昭
５６−９１９７０号公報記載の技術は、回転する一対の
冷却ロールで形成される鋳造空間へ、少なくとも一方の
ロールに沿って皮材としてのアルミニウム合金ろう材の
帯状板を供給しつつ、芯材用のアルミニウム合金溶湯を
連続的に供給し、鋳造空間から、皮材と前記溶湯が凝固
した芯材とが一体化した状態、すなわちクラッド化され
た状態で連続的に引出すものであり、また後者の特表平
８−５０９２６５号公報にもほぼ同様な技術が開示され
ている。

【０００６】このような連続鋳造法を利用したクラッド
材製造方法では、前述のような熱間圧延によって固相状
態の芯材、皮材を接合する方法と比較して、高い生産性
を確保することができるとともに、歩留りも良好となる
と考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の連続鋳造法を利
用してクラッド材を製造する方法では、皮材と芯材との
界面における密着性が必ずしも充分ではないという問題
があった。このように芯材と皮材との界面の密着性が不
充分であれば、クラッド後の圧延中途の焼鈍等の熱処理
時において芯材と皮材との界面部分が剥離して空隙が生
じ、その空隙の存在により板表面が膨れるいわゆるフク
レ欠陥が生じるおそれがある。そしてこのようなフクレ
欠陥が圧延中途の中間焼鈍で生じれば、その後の圧延に
おいてフクレ欠陥部分の皮材が剥離してしまい、例えば
皮材としてろう材を用いている場合、ろう付け機能が損
なわれてしまう。また製品板に対して複雑な成形加工や
苛酷な成形加工を行なう場合には、フクレ部分で皮材が
剥離し、前記同様な問題が生じることがある。さらにフ
クレ部分での皮材の剥離によって製品を傷付けたり、熱
交換器等の製品形状を正しく保てなくなったりしてしま
うこともある。そしてまた皮材としてろう材を用いた場
合において、仮にフクレ欠陥部分から皮材の剥離に至ら
なかった場合でも、そのフクレ部分はろう付け加熱を行
なった際に、溶融したろう材と芯材との濡れ性が悪いた
めろう付け不良が生じてしまうおそれがある。

【０００８】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、熱交換器構造部材用のブレージングシートで
代表されるアルミニウム合金製クラッド材を、連続鋳造
法を利用して製造するにあたり、芯材と皮材との密着性
が優れていて、前述のような問題が生じるおそれが少な
いクラッド材を得る方法を提供することを目的とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するため、本発明者等が鋭意実験・検討を重ねた結果、
連続鋳造法によってクラッド材を製造するにあたって、
固相の皮材に芯材溶湯が接したときに、両者の接触界面
側の皮材の表面層を適切な深さだけ一旦溶融させ、その
後に再凝固させることによって、皮材と芯材との界面の
密着性に優れたクラッド材が得られることを見出し、さ
らにはそのために必要な条件を見出し、この発明をなす
に至った。

【００１０】具体的には、請求項１の発明は、固相状態
の皮材用アルミニウム合金の板材と芯材用アルミニウム
合金の溶湯とを、皮材用板材の表面に芯材用溶湯が連続
的に接するように連続鋳造空間へ連続的に供給して、芯
材用溶湯を連続的に凝固させ、これにより芯材の片面も
しくは両面に皮材が接合されたクラッド材を連続的に製
造するにあたり、皮材用板材の表面に芯材用溶湯が接し
た際に、皮材用板材のアルミニウム合金を、芯材用溶湯
からの熱によりその芯材側の表面から１０〜５００μｍ
の深さにわたって溶融させ、続いてその溶融した表面層
を再凝固させることを特徴とするものである。

【００１１】ここで、この発明で対象とするアルミニウ
ム合金クラッド板の用途や芯材および皮材に用いるアル
ミニウム合金の成分組成は、基本的には特に限定される
ものではないが、特にアルミニウム合金製熱交換器のフ
ィンやチューブ等として、熱交換器構造部材兼ろう付け
材として用いられるクラッド材（ブレージングシート）
の製造についてこの発明は有効であり、その場合の態様
を規定したのが請求項２、請求項３である。

【００１２】すなわち、請求項２の発明は、請求項１に
記載のアルミニウム合金クラッド材の製造方法におい
て、皮材としてＡｌ−Ｓｉ系合金からなるアルミニウム
ろう合金を用いて、芯材の片面もしくは両面にアルミニ
ウムろう合金をクラッドした熱交換器構造部材用のクラ
ッド材を得ることを特徴とするものである。

【００１３】さらに請求項３の発明は、請求項２に記載
のアルミニウム合金クラッド材の製造方法において、芯
材として０．３〜２．５ｍａｓｓ％のＭｎを含有するＡ
ｌ−Ｍｎ系合金を用い、皮材として４．０〜１３．０ｍ
ａｓｓ％のＳｉおよび０〜１．６ｍａｓｓ％のＭｇを含
有するＡｌ−Ｓｉ系合金を用いることを特徴とするもの
である。

【００１４】さらに前述の請求項１で規定する方法を実
施するにあたっての芯材用溶湯の温度条件を規定したの
が請求項４である。

【００１５】すなわち、請求項４の発明は、請求項１に
記載のアルミニウム合金クラッド材の製造方法におい
て、芯材用アルミニウム合金の液相線温度をＴ℃とし、
皮材用板材の表面に芯材用溶湯を接触させる際の芯材用
溶湯の温度を、［Ｔ＋５０］℃〜［Ｔ＋７０］℃の範囲
内に制御することを特徴とするものである。

【００１６】また請求項１の方法を実施するにあたっ
て、連続鋳造空間における最適な抜熱条件を、連続鋳造
空間の出口側における皮材表面温度条件として規定した
のが請求項５である。

【００１７】すなわち請求項５の発明は、請求項１に記
載のアルミニウム合金クラッド材の製造方法において、
前記連続鋳造空間の出口において、皮材における芯材に
対して反対側の表面の温度が３００〜３３０℃の範囲内
となるように制御することを特徴とするものである。

【００１８】そしてまた、これらの方法によって得られ
たクラッド材を規定したのが請求項６、請求項７であ
る。

【００１９】すなわち、請求項６の発明のアルミニウム
合金クラッド材は、請求項１〜請求項６のいずれかの請
求項に記載の方法により製造されたクラッド材であっ
て、芯材における皮材との接触界面から１０〜５００μ
ｍの深さの領域が溶融再凝固層となっていることを特徴
とするものである。

【００２０】また請求項７の発明のアルミニウム合金ク
ラッド材は、請求項６に記載のアルミニウム合金クラッ
ド材において、芯材中に実質的に皮材成分の混入がない
ことを特徴とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】この発明の方法においては、連続
鋳造法を適用してアルミニウム合金芯材とアルミニウム
合金皮材とを接合して、アルミニウム合金クラッド材を
得る。すなわち、固相状態の皮材用アルミニウム合金の
板材と芯材用アルミニウム合金の溶湯とを、芯材用アル
ミニウム合金の溶湯が皮材用アルミニウム合金の板材の
表面に連続的に接触するように連続鋳造空間内へ供給し
て、その芯材用溶湯を皮材用板材の表面に接した状態で
連続的に凝固させ、これにより芯材の片面もしくは両面
に皮材が接合されたクラッド材を得る。

【００２２】ここで、連続鋳造空間を形成するための連
続鋳造型としては、双ロールキャスター型、ベルトキャ
スター型、ブロックキャスター型等、任意のものを使用
することができるが、薄肉のクラッド材を製造して後工
程の圧延コスト低減を図るためには、双ロールキャスタ
ー型を用いることが望ましい。双ロールキャスター型を
用いた連続鋳造法、すなわちいわゆる双ロール法によっ
てクラッド材を製造する場合の状況の一例を図１に示
す。

【００２３】図１において、固相状態の皮材用板材１
は、走行ガイド３を経て、内部から水等の冷媒により冷
却されている一対の冷却ロール５Ａ，５Ｂのうちの一方
の冷却ロール５Ａに向けて連続的に供給され、さらに巻
掛け用湾曲面ガイド７を介して冷却ロール５Ａに巻掛け
られて、一対の冷却ロール５Ａ，５Ｂの間の空間（前述
の連続鋳造空間）９に至る。一方、芯材用溶湯１１は、
鋳造樋１３からスパウト１５を経てタンディッシュ１７
に連続的に注入され、このタンディッシュ１７からノズ
ル１９を経て一対の冷却ロール５Ａ，５Ｂの間の空間、
すなわち連続鋳造空間９に、皮材用板材１の表面に接す
るように連続的に供給される。そしてこの芯材用溶湯１
１は、一方の冷却ロール５Ａから皮材用板材１を介して
間接的に冷却されると同時に他方の冷却ロール５Ｂによ
って直接的に冷却され、皮材用板材１に接触した状態で
急速凝固し、皮材用板材１に接合された固相となる。す
なわち、皮材と芯材とが接合されたクラッド材２１が得
られ、このクラッド材２１が連続的に引出されて、アン
コイラ（巻取機）２３に連続的に巻取られる。なお皮材
用板材１を冷却ロール５Ａ，５Ｂ間の鋳造空間９に円滑
に送り込み、かつ接合後のクラッド材２１を円滑に引出
すためには、アンコイラにより張力を付与したり、また
冷却ロール外周部にガイド部を形成したりすることが望
ましい。この場合の張力としては、２〜５ＭＰａ程度の
低張力が適当であり、また冷却ロールにガイド部を形成
する方法としては、ロール外周面に溝を形成する方法
や、ロール外周面の縁部にカラーを設ける方法などがあ
る。

【００２４】ここで、この発明の方法では、冷却ロール
５Ａ，５Ｂによって規定される連続鋳造空間９にノズル
１９から芯材用溶湯１１が供給されて、その芯材用溶湯
１１が皮材用板材１の表面に接触した際に、芯材用溶湯
１１からの侵入熱によって皮材用板材１の表面層領域を
溶融させ、その後に再凝固させる。このときの状態を図
２に模式的に示す。図２において、皮材用板材１の断面
におけるドットを付した部分１Ａが皮材溶融部分（溶融
した表面層領域）であり、また芯材用溶湯１１の凝固し
た部分に斜線を付して符号１１Ａで示す。

【００２５】図２に示しているように、芯材用溶湯１１
が、固相状態の皮材用板材１の表面に接触すれば、その
芯材用溶湯１１の表面は、皮材用板材１の側からの抜熱
によって冷却されて凝固を開始し、凝固殻の生成が開始
される。一方皮材用板材１の表面層領域１Ａは、芯材用
溶湯１１からの熱によって一旦は温度上昇して溶融を開
始し、深さｄまで溶融した後、冷却ロール５Ａ，５Ｂか
らの抜熱により、再び冷却されて、再凝固する。

【００２６】このように皮材用板材の表面層領域を一旦
溶融させることによって、芯材合金と皮材合金との密着
性が優れたクラッド板を得ることができる。これは、本
発明者等の実験によって確認されているが、その理由は
次のように考えられる。すなわち、固相の皮材用板材に
芯材用溶湯が接してその芯材用溶湯が表面から凝固を開
始して凝固殻を生成するにあたっては、芯材合金の凝固
収縮や、皮材用板材表面に対する芯材用溶湯の濡れ性の
悪さなどに起因して、生成された芯材凝固殻の表面と皮
材用板材の表面との間に空隙が形成されやすいが、皮材
用板材の表面層が一旦溶融することによって、その皮材
合金の溶融相が流動して界面の空隙を埋め、これにより
界面の空隙が消滅されて、芯材と皮材との密着性が良好
となると考えられる。

【００２７】ここで、皮材用板材の表面層領域における
溶融深さｄは、表面から１０μｍ以上、５００μｍ以下
の範囲内とする。溶融深さｄが１０μｍ未満では、芯材
との界面に生じた空隙を溶融した皮材合金で埋めること
が困難となり、そのためクラッド材として優れた密着性
が得られなくなる。一方溶融深さｄが５００μｍを越え
る場合、皮材の全厚みが薄ければ、連続鋳造時のクラッ
ド材引出しのための張力によって皮材が破断してしまう
おそれがあり、また皮材の溶融した表面層領域が再凝固
していないまま連続鋳造空間から外部へ出てしまって、
皮材表面に凹凸が生じるなど、表面性状が悪くなるおそ
れがある。ここで、溶融深さｄが５００μｍ未満である
場合には、クラッド材引出しのための張力が前述のよう
に２〜５ＭＰａ程度の低張力であれば、皮材の破断が生
じるおそれは少ない。これは、アンコイラの側から加わ
る張力が、皮材用板材と冷却ロールとの間の摩擦によっ
て低減されるため、実際に冷却ロール間において表面層
領域が溶融した皮材に加わる張力は、２〜５ＭＰａより
もさらに一層小さくなるからである。

【００２８】なお前述のように皮材用板材の表面層領域
を溶融させた場合、皮材用合金の成分が芯材用溶湯中に
拡散して芯材合金に混入することが懸念される。特に熱
交換器構造部材の用途において皮材としてＡｌ−Ｓｉ系
のろう合金を用いている場合、皮材合金中のＳｉが芯材
中に混入すれば、ろう付け加熱時におけるＳｉのエロー
ジョンにより芯材の強度低下が激しくなるから、皮材か
ら芯材へのＳｉの混入を防止することが強く望まれる。
しかるにこの発明の方法の場合、適切な温度制御を行な
うことによって、既に述べたように芯材用溶湯が皮材用
板材に接した際には、芯材用溶湯は直ちに凝固を開始し
て凝固殻が生成され、この凝固殻が溶融した皮材中の合
金成分、特にＳｉの芯材中への拡散の障壁となり、Ｓｉ
等の皮材合金成分の芯材中への拡散、混入を防止するこ
とができる。

【００２９】ここで、皮材用合金としてＡｌ−Ｓｉ系の
ろう合金を用いている場合、そのＡｌ−Ｓｉ系合金は共
晶合金であって、完全溶融温度が液相線温度よりも相当
に高いのが通常であるから、固相状態から温度上昇して
液相線温度を越えて溶融を開始しても、直ちに完全な液
相状態とはならず、液相と固相との混相状態となるのが
通常である。すなわちこの場合は、前述のように連続鋳
造空間において芯材に接して温度上昇した皮材の表面層
領域は、溶融を開始しても直ちには完全な液相とはなら
ず、液相と固相との混相状態となり、このような混相状
態では芯材に接しても芯材へのＳｉ等の皮材合金成分の
拡散は生じにくく、このことも前述のように皮材表面層
領域の溶融による芯材への皮材合金成分の混入が生じに
くい理由となっている。なおここでは皮材用合金として
Ａｌ−Ｓｉ基のろう材合金を用いている場合について説
明したが、その他の共晶合金を用いている場合でも同様
な現象が生じることが多い。

【００３０】上述のように皮材用板材の表面層領域を溶
融させて芯材と接合するにあたって、安定したクラッド
界面を得、また皮材合金成分の芯材中への混入をより一
層確実に防止するためには、皮材用板材に芯材用溶湯が
接する際の芯材用溶湯の温度を、その芯材合金の液相線
温度Ｔ℃に対し、［Ｔ＋５０］℃以上、［Ｔ＋７０］℃
以下とすることが好ましい。芯材用溶湯の温度が［Ｔ＋
５０］℃より低い場合には、芯材用溶湯の流動性が低い
ために皮材との接触界面が周期的に波打ち、安定したク
ラッド率を達成できなくなるばかりでなく、界面に空隙
が生じて密着性が低下するおそれがある。一方芯材用溶
湯の温度が［Ｔ＋７０］℃よりも高くなれば、芯材用溶
湯が皮材用板材の表面に接触してもその凝固が直ちには
開始されず、そのため凝固殻による障壁が存在しない状
態で芯材用溶湯が皮材の溶融した表面層領域に直接的に
接触してしまって、Ｓｉで代表される皮材合金成分が芯
材中に拡散、混入してしまうおそれがある。したがって
芯材用溶湯温度が、［Ｔ＋５０］℃以上、［Ｔ＋７０］
℃以下となるように制御することが好ましい。

【００３１】さらに、皮材用板材の表面層領域を前述の
ように溶融させ、かつ安定して良好な製品外観を有する
クラッド材を得るためには、連続鋳造空間の出口におけ
る皮材表面温度を、３００〜３３０℃の範囲内となるよ
うに制御することが望ましい。すなわち、前述のような
双ロールキャスター型を用いた連続鋳造の場合、冷却ロ
ールの出口での鋳造直後のクラッド材における皮材表面
温度が３００〜３３０℃の範囲内となるように制御する
ことが好ましい。これは次のような理由による。

【００３２】すなわち、連続鋳造空間の出口における皮
材表面温度は、連続鋳造空間を規定する冷却ロール等の
連続鋳造型（冷却部材）による抜熱の程度に依存し、そ
の皮材表面温度が低いほど抜熱が強いことを意味する。
そして連続鋳造空間の出口での皮材表面温度が３００℃
よりも低い場合は、抜熱が強過ぎるため連続鋳造空間内
において皮材用板材の表面層領域を１０μｍ以上の深さ
で確実に溶融させることが困難となるおそれがある。一
方、連続鋳造空間の出口での皮材表面温度が３３０℃を
越える高温の場合、皮材の溶融した表面層領域が、再凝
固せずにそのまま連続鋳造空間から外部へ出てしまっ
て、皮材表面に凹凸が生じるなど、表面性状が悪くなっ
て製造外観を損なうおそれがある。したがってこれらの
不都合の発生を防止するためには、連続鋳造空間出口に
おける皮材表面温度が３００〜３３０℃の範囲内となる
ように、連続鋳造空間における抜熱を制御することが好
ましい。

【００３３】上述のように連続鋳造空間における抜熱を
制御するための具体的手段としては、鋳造速度（クラッ
ド材引抜き速度）、連続鋳造空間を規定する鋳型（例え
ば双ロール法における冷却ロール）の材質の選定、冷却
媒体量の調整、冷却媒体の選定、鋳型表面コーティング
材の選定、鋳型表面コーティング材の塗布量の調整など
が挙げられ、これらを相互の関連のもとに、適切に調
整、選定すれば良い。なお鋳型表面コーティング材とし
ては、黒鉛、ＢＮ（ボロンナイトライド）等が挙げられ
る。

【００３４】なおここで、前述のような芯材溶湯温度お
よび連続鋳造空間出口における皮材表面温度の好ましい
範囲は、いずれもＡｌ−Ｓｉ基のろう合金を皮材として
用いて、クラッド材として熱交換器用構造部材（ブレー
ジングシート）を得る場合に最も有効であるが、その他
の場合にも適用し得ることはもちろんである。

【００３５】さらに、この発明の方法で使用する芯材、
皮材の成分組成は、基本的には特に限定されるものでは
ないが、熱交換器におけるフィン材やチューブ材等の構
造部材として用いるいわゆるブレージングシートを製造
する場合、芯材としてはＭｎを０．３〜２．５％含有す
るＡｌ−Ｍｎ系合金を用いることが望ましく、また皮材
（ろう合金）としては、Ｓｉ４．０〜１３．０％を含有
しかつ０〜１．６％のＭｇを含有するＡｌ−Ｓｉ系合金
を用いることが望ましい。その理由は次の通りである。

【００３６】すなわち、先ず芯材の合金については、強
度向上に寄与するＭｎを添加したＡｌ−Ｍｎ系合金を用
いるが、Ｍｎ量が０．３％未満では熱交換器構造部材と
して必要な強度を得ることが困難となり、一方Ｍｎ量が
２．５％を越えれば、巨大晶出物を生成して逆に強度を
損ない、また耐食性が低下して熱交換器材料として好ま
しくなくなるから、芯材のＡｌ−Ｍｎ系合金のＭｎ量は
０．３〜２．５％の範囲内とした。

【００３７】次に皮材として用いるＡｌ−Ｓｉ系のろう
合金としては、充分なろう付け性を確保するために４．
０％以上のＳｉが必要であり、一方Ｓｉ量が１３．０％
を越えれば、共晶点濃度を越えて液相温度が急激に上昇
するため、ろう付け加熱時における溶融ろうの流動性の
低下を招いて、ろう付け性を低下させてしまうから、皮
材のＡｌ−Ｓｉ系ろう合金のＳｉ量は４．０〜１３．０
％の範囲内とした。またフラックスを使用してろう付け
を行なう場合は、皮材ろう合金にＭｇを添加する必要は
ないが、真空ろう付け等のフラックスレスろう付けを行
なう場合は、酸化皮膜を積極的に破壊するたにＭｇを皮
材ろう合金に添加しておくことが好ましい。この場合Ｍ
ｇ量が１．６％を越えれば、それ以上は酸化膜破壊効果
は向上せず、Ｍｇが蒸発して真空炉等の炉内を汚染させ
るだけであるから、皮材ろう合金にＭｇを添加する場合
のＭｇ量は１．６％以下とした。

【００３８】なお前述のように熱交換器用構造部材とし
て用いるブレージングシートを対象とする場合、芯材合
金、皮材合金ともに、強度、耐食性、ろう付け性に悪影
響を与えない範囲内であれば、前記のＭｎ、Ｓｉ、Ｍｇ
以外の元素を含有していても良いことはもちろんてあ
る。

【００３９】前述のようにして双ロール法で代表される
連続鋳造法を適用して製造されたクラッド材は、これを
そのまま製品板として使用することも可能であるが、通
常は必要に応じて冷間圧延や焼鈍等の熱処理を施して製
品板とするのが通常であり、特に熱交換器構造部材とし
てのブレージングシートとする場合は、フィン等の製品
の厚みまで冷間圧延し、必要に応じて最終焼鈍を施すの
が通常である。またこのようにクラッド板に対して冷間
圧延を施せば、クラッド板の長さ方向端部や幅方向端部
におけるクラッド界面の密着性を補助的に向上させる効
果を得ることができる。すなわち、クラッド材の長さ方
向端部や幅方向端部はクラッド界面の密着性にやや劣る
のが通常であるが、冷間圧延による大きな歪みによって
生じた芯材と皮材の新生面同士を圧着させることによ
り、前述のような部位の密着性を向上させて、製品歩留
りを向上させることができる。冷間圧延によるこのよう
な効果を得るためには、クラッド材に対する初期の圧延
において３０％以上の圧下を加えることが望ましい。

【００４０】なおこの発明の方法は、芯材の片面に皮材
をクラッドする場合のみならず、芯材の両面に皮材をク
ラッドする場合にも適用し得ることはもちろんである。
双ロール法を適用して両面クラッド材を製造する場合
は、図１の例において下側の冷却ロール５Ｂの側にも、
上側の冷却ロール５Ａの側と同様に別の皮材用板材を連
続的に供給すれば良い。

【００４１】

【実施例】以下に連続鋳造機として冷却ロール径が４０
０ｍｍの水冷式双ロールキャスター機を用いて片面クラ
ッド材を製造した実施例を示す。

【００４２】皮材用合金としては、Ｓｉ１０％、Ｆｅ
０．４％、Ｍｇ１．４％を含有し、残部が実質的にＡｌ
よりなるろう合金を用い、ＤＣ鋳造によって得た鋳塊を
４８０℃において７０ｍｍから２ｍｍまで熱間圧延した
後、冷間圧延により厚さ１．１ｍｍの板に仕上げて、皮
材用板材とした。一方芯材溶湯の合金としては、Ｍｎ
１．０％を含有し、残部が実質的にＡｌよりなる液相線
温度が約６６０℃のＡｌ−Ｍｎ系合金を用いた。

【００４３】これらの皮材用板材と芯材用溶湯を用い
て、図１に示すような要領で双ロール式連続鋳造機によ
りクラッド材を製造した。すなわち、常温（２５℃）の
皮材用板材１を、冷却ロール５Ａ，５Ｂの出口側から冷
却ロール５Ａに沿って２ＰＭａの張力を付しながら、注
湯ノズル１９と冷却ロール５Ａとの間の隙間（連続鋳造
空間９）に連続的に供給し、同時に前記芯材用溶湯１１
を注湯ノズル１９から冷却ロール５Ａ，５Ｂ間の連続鋳
造空間９に連続的に供給した。なお冷却ロール５Ａ，５
Ｂの間隔は、７．５ｍｍとし、セットバック（芯材用溶
湯と冷却ロール５Ｂとが接する長さ）を２５ｍｍとし
た。鋳造速度（引抜き速度）および芯材用溶湯温度を種
々変化させて、全厚み８ｍｍ、皮材厚み０．９４ｍｍの
クラッド材を得た。具体的な鋳造速度、芯材用溶湯温度
と、冷却ロール５Ａ，５Ｂの出口における皮材表面温度
を表１に示す。また皮材のクラッド界面からの溶融深さ
（溶融・再凝固した表面層領域の深さ）を調べたので、
その結果も表１中に併せて示す。

【００４４】さらに、各クラッド材を、厚さ０．２５ｍ
ｍまで冷間圧延した後、４００℃で２時間焼鈍して、熱
交換器用ブレージングシートとした。得られたブレージ
ングシートについて、皮材中の成分、特にＳｉがクラッ
ド界面において芯材中に実質的に混入しているか否かに
ついて調べ、またクラッド界面における密着性を評価す
るため、目視によって表面のフクレの有無を調べた。こ
れらの結果を表１中に併せて示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１に示すように、芯材用溶湯の温度が請
求項４で規定する条件を満たし、かつ冷却ロール出口に
おける皮材表面温度が請求項５の条件で規定する条件を
満たす本発明例のクラッド材では、皮材の溶融−再凝固
層の深さが２００μｍで、請求項１で規定する条件を満
たしている。そしてこのような本発明例のクラッド材で
は、フクレの発生がなく、クラッド界面の密着性が優れ
ており、かつ皮材成分の芯材への混入も実質的にないこ
とが確認された。このような本発明例のクラッド材にお
けるクラッド界面近傍の断面組織写真を図３に示す。

【００４７】一方、比較例１は、芯材用溶湯の温度が低
く、また冷却ロール出口における皮材表面温度も低かっ
た例であるが、この場合は皮材との界面側の芯材表面層
における芯材の溶融は認められなかった。そしてこの比
較例１では、芯材への皮材合金成分の混入は実質的に認
められなかったものの、フクレ観察では、多数の大きな
フクレが発生していて、クラッド界面の密着性が劣るこ
とが確認された。なおこの比較例１では、クラッド界面
の形状も不安定で、クラッド率が安定していないことが
確認された。

【００４８】また比較例２は、芯材用溶湯の温度が高
く、皮材の全厚みにわたって溶融してしまった例であ
り、この場合フクレ観察によるクラッド界面密着性は良
好であったが、皮材成分、特にＳｉが芯材へ混入してい
ることが確認された。この場合のクラッド界面近傍の断
面組織写真を図４に示す。図４において、芯材中に皮材
からのＳｉの拡散によるＡｌ−Ｓｉ共晶組織が生成され
ていることが判る。

【００４９】さらに比較例３は、鋳造速度が低いため、
冷却ロール出口における皮材表面温度が低過ぎた例であ
り、この場合皮材側の芯材表面層の溶融は認められなか
った。そしてフクレ観察評価のための試験片を圧延して
いる際に皮材の剥離が生じる部分があり、クラッド界面
の密着性に劣ることが判明した。

【００５０】そしてまた比較例４は鋳造速度が高いため
に冷却ロール出口側における皮材表面温度が高過ぎた例
であり、この場合芯材側の皮材表面層の溶融深さが深過
ぎ、皮材成分が芯材中に深く混入している部分があるこ
とが確認された。なおこの場合、冷却ロールから出た後
に皮材が凝固した箇所があることが確認された。

【００５１】

【発明の効果】前述の実施例からも明らかなように、こ
の発明の方法によれば、生産性が高くかつ歩留りも高い
連続鋳造法を適用してクラッド材を製造するにあたり、
固相の皮材に芯材溶湯が接したときに、両者の接触界面
側の皮材の表面を適切な深さだけ溶融させることによっ
て、皮材と芯材との接合界面の密着性に優れたアルミニ
ウム合金クラッド材を得ることができる。またこの発明
の方法によるクラッド材は、芯材への皮材成分の混入も
少ないため、例えば皮材としてＡｌ−Ｓｉ系ろう合金を
用いて熱交換器用構造部材（ブレージングシート）を製
造する場合も、ほぼ完全に機能分離を達成したクラッド
材、すなわち芯材の強度分担機能と皮材のろう付け機能
とが明確に分離されたクラッド材を得ることができ、ろ
う付け加熱時における芯材のエロージョンが少ないクラ
ッド材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法を、片面クラッド材の製造のた
めに双ロールキャスター法により実施している状況の一
例を示す略解図である。

【図２】図１の要部を拡大して示す略解図である。

【図３】実施例における本発明例によって得られたクラ
ッド材のクラッド界面近傍の断面組織写真である。

【図４】比較例２によって得られたクラッド材のクラッ
ド界面近傍の断面組織写真である。

【符号の説明】 １ 皮材用板材 １Ａ 溶融した表面層領域 ５Ａ，５Ｂ 冷却ロール ９ 連続鋳造空間 １１ 芯材用溶湯 ２１ クラッド材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２８Ｆ 1/32 Ｆ２８Ｆ 1/32 Ｇ 21/08 21/08 Ｄ // Ｂ２３Ｋ 35/28 ３１０ Ｂ２３Ｋ 35/28 ３１０Ｂ Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｌ 21/02 21/02 Ｆターム(参考） 4E004 DA13 SD03 SE03 4F100 AB09A AB09C AB10A AB10B AB10C AB11A AB11C AB14B AB31A AB31B AB31C BA03 BA10A BA10C BA13 EC16A EC16C EC162 EJ172 EJ192 EJ372 GB51 JL11

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固相状態の皮材用アルミニウム合金の板
   材と芯材用アルミニウム合金の溶湯とを、皮材用板材の
   表面に芯材用溶湯が連続的に接するように連続鋳造空間
   へ連続的に供給して、芯材用溶湯を連続的に凝固させ、
   これにより芯材の片面もしくは両面に皮材が接合された
   クラッド材を連続的に製造するにあたり、 皮材用板材の表面に芯材用溶湯が接した際に、皮材用板
   材のアルミニウム合金を、芯材用溶湯からの熱によりそ
   の芯材側の表面から１０〜５００μｍの深さにわたって
   溶融させ、続いてその溶融した表面層を再凝固させるこ
   とを特徴とする、アルミニウム合金クラッド材の製造方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のアルミニウム合金クラ
   ッド材の製造方法において、 皮材としてＡｌ−Ｓｉ系合金からなるアルミニウムろう
   合金を用いて、芯材の片面もしくは両面にアルミニウム
   ろう合金をクラッドした熱交換器構造部材用のクラッド
   材を得ることを特徴とする、アルミニウム合金クラッド
   材の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のアルミニウム合金クラ
   ッド材の製造方法において、 芯材として０．３〜２．５ｍａｓｓ％のＭｎを含有する
   Ａｌ−Ｍｎ系合金を用い、皮材として４．０〜１３．０
   ｍａｓｓ％のＳｉおよび０〜１．６ｍａｓｓ％のＭｇを
   含有するＡｌ−Ｓｉ系合金を用いることを特徴とする、
   アルミニウム合金クラッド材の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のアルミニウム合金クラ
   ッド材の製造方法において、 芯材用アルミニウム合金の液相線温度をＴ℃とし、 皮材用板材の表面に芯材用溶湯を接触させる際の芯材用
   溶湯の温度を、［Ｔ＋５０］℃〜［Ｔ＋７０］℃の範囲
   内に制御すること特徴とする、アルミニウム合金クラッ
   ド材の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のアルミニウム合金クラ
   ッド材の製造方法において、 前記連続鋳造空間の出口において、皮材における芯材に
   対して反対側の表面の温度が３００〜３３０℃の範囲内
   となるように制御することを特徴とする、アルミニウム
   合金クラッド材の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項６のいずれかの請求項
   に記載の方法により製造されたクラッド材であって、芯
   材における皮材との接触界面から１０〜５００μｍの深
   さの領域が溶融再凝固層となっていることを特徴とす
   る、アルミニウム合金クラッド材。
7. 【請求項７】 請求項６に記載のアルミニウム合金クラ
   ッド材において、芯材中に実質的に皮材成分の混入がな
   いことを特徴とする、アルミニウム合金クラッド材。