JP2003293062A

JP2003293062A - アルミニウム合金三層クラッド材

Info

Publication number: JP2003293062A
Application number: JP2002102015A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Tanaka; 宏和田中; Naoki Yamashita; 尚希山下; Yoshifusa Shoji; 美房正路
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: JP3876180B2

Abstract

(57)【要約】【課題】弱アルカリ性クーラントまたは粗悪水に対す
る耐食性およびろう付け性に優れ、かつ高強度なアルミ
ニウム合金三層構造クラツド材を提供する。【解決手段】 Si ：6 〜13％およびSr：0.005 〜0.1 ％
を含有するアルミニウム合金のろう材がMn：0.3 〜2.0
％、Cu：0.1 〜1.0 ％、Si：0.3 〜2.0 ％およびTi：0.
05〜0.35％を含有するAl合金の芯材の片面にクラッドさ
れ、他の面にZn：1 〜10％、Si：0.3 〜0.5 ％およびN
i：0.5 〜3.0 ％を含有するAl合金の犠牲陽極材がクラ
ッドされた三層構造クラッド材である、また、そのろ
う材が上記の化学組成のほかにMg：2.0 ％以下を含有
し、犠牲陽極材が上記の化学組成のほかにIn：0.001 〜
0.05％、Sn：0.001 〜0.05 ％のうち１種または２種
を、さらにMg：4.0 ％以下を含有し、さらにFe：0.15〜
2 .0 ％を含有し、芯材が上記の化学組成のほかにMg：
0.5 ％以下を含有してもよい。

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、不活性ガス雰囲
気中でフッ化物フラックスを用いたろう付けやあるいは
真空ろう付けによってラジエータまたはヒータコア等の
アルミニウム製熱交換器の構造部材であるチューブ、ヘ
ッダーもしくはそれら熱交換器と接続される配管材の素
材に適したアルミニウム合金三層クラッド材に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器、たとえば自動車のラジエータ
は、外面にフィンを有し内面が冷媒（これを「クーラン
ト」という）の通路となるチューブ（チューブ、クラッ
ド板を溶接あるいはろう付けによってチューブ形状とし
たもの）およびヘッダーから構成されている。自動車の
ラジエータまたはヒータコアなどのチューブ材もしくは
ヘッダープレート材には、アルミニウム合金のいろいろ
のクラッド材が用いられている。

【０００３】図１は、クラッド材の一部断面を示す斜視
図であり、(a) は二層構造のクラッド材、(b) および
(c) は三層構造のクラッド材である。アルミニウム合金
クラッド材には、図１(a) に示すように、JIS A3003 な
どのAl-Mn 系合金を芯材1 とし、片面にAl-Si 系合金の
ろう材2 をクラッドした二層構造のクラッド材C1、図１
(b) に示すように両面にAl-Si 系合金のろう材2 をクラ
ッドした三層構造のクラッド材C2、さらには図１(c) に
示すように一方の面にAl-Si 系合金のろう材2 をクラッ
ドし、他の面にAl-Zn 系合金またはA1-Zn-Mg系合金の犠
牲陽極材3 をクラッドした三層構造のクラッド材C3があ
る。それらのクラッド材の厚さは、0.3mm程度である。

【０００４】クラッド材のAl-Si 系のろう材は、熱交換
器を製作するときチューブとフィンとを接合するとき、
およびチューブとヘッダープレートとを接合するとき、
接合材のろうとなる。これらのろう付は、フッ化物フラ
ックスを用いて不活性ガス雰囲気中で加熱して行われた
り、真空ろう中で加熱して行われることが多い。チュー
ブ外面に接合されたフィン材は、使用中に犠牲陽極作用
を発揮して芯材の孔食の発生を防止する。

【０００５】クラッド材の犠牲陽極材は、たとえばチュ
ーブの内面側に使用され、クーラントと接して犠牲陽極
作用を発揮し、芯材の孔食や隙間腐食の発生を防止す
る。前述のチューブ外面に接合されたフィン材は、使用
中に犠牲陽極作用を発揮して芯材の孔食の発生を防止す
る。

【０００６】これらの熱交換器は、クーラントとして水
のほかに、市販のエチレングリコールを主成分とし、各
種の防錆剤を含む不凍液を0 〜50vol ％濃度に希釈した
中性から弱アルカリ性の水溶液が使用されている。水に
は、井戸水、河川水および湖沼水などの防錆効果のない
粗悪水（以下、これらを総称して「粗悪水」と記載す
る）が使用されることもある。熱交換器は、これらの粗
悪水によって、チューブなどを構成するアルミニウム合
金クラッド材の芯材が腐食され、芯材に貫通する孔食が
生じ、熱交換機能を損なうことがある。

【０００７】弱アルカリ性のクーラントを使用した場
合、犠牲陽極材の表面に褐色または黒色を呈する多孔質
の皮膜が生成し、この皮膜部に腐食が集中して優先腐食
することにより貫通孔を生じることがある。

【０００８】クーラントとして粗悪水を使用した場合に
は、チューブは最初の間は犠牲陽極材の犠牲陽極効果に
よって防食される。しかし、酸性雨などで酸性化した粗
悪水が使用された場合、その犠牲陽極材の消耗が早くな
り、初期防食期間が短くなる。このため、早期に芯材を
貫通する孔食が生じ、熱交換機能を損なう。

【０００９】弱アルカリ性のクーラントに対してクラッ
ド材の耐食性を向上させるために、腐食の発生を分散化させるために犠牲陽極材にFeまた
はNiを添加し、Al-Fe系またはAl-Ni 系の化合物を分散
させたクラッド材（特開平10-72632〜同72635号公報参
照）が提案され、Al-Fe 系またはAl-Ni 系等の化合物
の粒子径と個数とを規定したクラッド材（特開平11-808
71号公報参照）も提案されている。

【００１０】また、自動車用熱交換器の軽量化の観点か
ら、チューブ材を薄肉化するために、芯材にCuを添加
したり、芯材や犠牲陽極材にMgやSiを共存させMg₂Si の
化合物を形成させることにより高強度化を図ったクラッ
ド材（特開平6-23535 号公報、同6-212331号公報、同8-
134574号公報参照）が提案されている。

【００１１】一方、自動車の熱交換器の間を結ぶ配管材
には、JIS A3003 などのAl-Mn 系合金を芯材とし、内面
あるいは、内面と外面にJIS A7072 などのAl-Zn 系合金
の犠牲陽極材をクラッドした二層あるいは三層のクラッ
ド管が用いられている。クラッド管の内面の犠牲陽極材
は、使用中にクーラントと接触して犠牲陽極効果を発揮
し、芯材に対する孔食または隙間腐食の発生を防止す
る。また、外面の犠牲陽極材は、過酷な環境で使用され
た場合、犠牲陽極効果を発揮して芯材に発生する孔食ま
たは隙間腐食を防止する。

【００１２】上記の〜に提案された熱交換器用アル
ミニウム合金クラッド材は、良好な耐アルカリ腐食性お
よび高い強度を備えたものである。しかしながら、耐ア
ルカリ腐食性を向上させるために犠牲陽極材に添加した
FeまたはNiは、犠牲陽極材中で偏析を生じやすく、Al-F
e 系化合物またはAl-Ni 系化合物が均一に分散しないこ
とがある。また、高強度化のために芯材に添加したCu
は、芯材の融点を低下させ、ろう付け性が低下すること
がある。さらに、芯材中のMgは、フラックスと反応し、
ろう付け性が低下することがある。

【００１３】本発明者らは、上記従来の問題を解消し、
弱アルカリ性クーラントまたは粗悪水に対する耐食性お
よび加熱ろう付け性に優れ、かつ高強度なアルミニウム
合金三層構造クラツド材を得るために、種々試験、検討
を重ねた結果として、以下の知見を得た。 (1) 犠牲陽極材にNiを添加することで生じるAl-Ni 系化
合物を均一に分散させるには、Siをあわせて添加するこ
とによってこれを達成することができること。 (2) 弱アルカリ性のクーラントを使用した場合には、Ni
だけを添加した犠牲陽極材よりも、NiとSiをともに添加
した方が全面腐食型となり、耐食性が優れていること。

【００１４】(3) 犠牲陽極材にNiとSiを添加したクラッ
ド材は、クーラントとして粗悪水が使用された場合、Al
-Ni 系化合物（Al-Si-Ni系化合物）が犠牲陽極材に均一
に分散するため腐食を分散させ、板厚方向への腐食の進
行を遅らせ、防食期間が長くなること。 (4) 犠牲陽極材にSiとNiとを添加することにより、ろう
付け加熱中に犠牲陽極材中のSiが芯材に拡散して芯材の
Mnと結合し、Al-Mn-Si系の微細な化合物を形成させ強度
が改善されること。

【００１５】(5) ろう付け性は、従来のAl-Si 系やAl-S
i-Mg系ろう材ではクラッド材の製造過程でろう材中に粗
大な共晶Si粒が発生し、この粗大なSi粒が熱交換器を製
造する過程のろう付け加熱において、ろう材の溶融を不
均一にし、チューブ材とフィン材との接合性を低下させ
ていること。 (6) ろう材は、従来のAl-Si 系やAl-Si-Mg系ろう材にSr
をあわせて添加することにより、粗大なSi粒の発生が抑
制され、ろうの溶融が均一になり、チューブ材とフィン
材との接合不良が改善すること。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の知見
に基づいてなされたものであり、その目的は、熱交換
器、とくに自動車用熱交換器のチューブ、ヘッダプレー
ト、配管材の素材として好適に使用することができる、
弱アルカリ性クーラントまたは粗悪水に対する耐食性お
よび加熱ろう付け性に優れ、かつ高強度なアルミニウム
合金三層構造クラツド材を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の要旨は、下記に示すアルミニウム合金三層
構造クラッド材にある。以下、本明細書において、化学
組成を示す「％」は、質量％を示す。芯材の一方の面に
犠牲陽極材をクラッドし、他方の面にろう材をクラッド
したアルミニウム合金三層構造のクラッド材であって、
ろう材が質量％でSi：6 〜13％およびSr：0.005 〜0.1
％を含有し、残部Alおよび不純物からなるアルミニウム
合金であり、芯材がMn：0.3 〜2.0 ％、Cu：0.1 〜1.0
％、Si：0.3 〜2.0％およびTi：0.05〜0.35％を含有
し、残部Alおよび不純物からなるアルミニウム合金であ
り、犠牲陽極材がZn：1 〜10％、Si：0.3 〜0.5 ％およ
びNi：0.5 〜3.0 ％を含有し、残部Alおよび不純物から
なるアルミニウム合金である三層構造クラッド材。

【００１８】犠牲陽極材が上記の化学組成のほかにIn：
0.001 〜0.05％、Sn：0.001 〜0.05％のうち１種または
２種を含有し、さらにMg：4.0 ％以下を含有し、さらに
Fe：0.15〜2.0 ％を含有し、さらにCu：0.05％以下、C
r：0.2 ％以下、Ti：0.3 ％以下、Zr：0.3 ％以下およ
びB ：0.1 ％以下のうちの１種または２種以上を含有す
ること。

【００１９】芯材が上記の化学組成のほかにMg：0.5 ％
以下を含有し、さらにCr：0.5 ％以下、Zr：0.3 ％以下
およびB ：0.1 ％以下のうちの１種以上を含有するこ
と。

【００２０】ろう材が上記の化学組成のほかにMg：2.0
％以下を含有すること。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明のアルミニウム合金三層構
造のクラッド材は、ろう材の化学組成がSiのほかにSrを
含有し、犠牲陽極材にZnのほかにSiおよびNiを含有する
ものである。以下、それぞれの化学組成を規定した理由
について説明する。１．クラッド材の犠牲陽極材について： Z n ：1.0 〜10.0％ Znは、犠牲陽極材の電位を卑にし、芯材に対する犠牲陽
極効果を発揮させ、芯材の孔食または隙間腐食の発生を
防止する。Znの含有量が1.0 ％未満ではその効果が小さ
く、10.0％を超えて含有すると犠牲陽極材の自己腐食量
が増大する。したがって、Zn含有量は1.0 〜10.0％とし
た。なお、好ましい範囲は2.0 〜5.0％である。

【００２２】Ni：0.5 〜3.0 ％ Niは、犠牲陽極材のマトリックスにAl-Ni 系化合物（ま
たはAl-Si-Ni系化合物）を形成させ、分散させる。これ
らの化合物は、犠牲陽極材が弱アルカリ性クーラントと
接触したとき、水酸化アルミニウム皮膜の生成を妨げ、
化合物の周辺部が皮膜欠陥となって犠牲陽極材に孔食を
生じさせる。しかし、これらの化合物は微細に分散して
おり、たとえ孔食が生じたとしても腐食深さが小さく、
しかも分散しているので、芯材を貫通する孔食に発展す
るのを防止する。Niの含有量が0.5 ％未満では、それら
の効果が小さく、3.0 ％を超えて含有すると、犠牲陽極
材の自己腐食量が増大するとともに、圧延加工性が低下
する。したがって、Ni含有量は0.5 〜3.0 ％とした。な
お、好ましい範囲は0.7 〜1.5 ％である。

【００２３】Si：0.3 〜0.5 ％ Siは、Niとともに犠牲陽極材のマトリックスにAl-Si-Ni
系化合物（またはAl-Ni 系化合物）を形成する。Al-Si-
Ni系化合物は、Al-Ni 系化合物に比べて微細かつ均一に
分散する。これらの化合物は、犠牲陽極材が弱アルカリ
性クーラントと接触したとき、水酸化アルミニウム皮膜
の生成を妨げ、化合物の周辺部が皮膜欠陥となって犠牲
陽極材に孔食を生じさせる。しかし、これらの化合物は
微細に分散しており、たとえ孔食が生じたとしても腐食
深さが小さく、しかも分散しているので、芯材を貫通す
る孔食に発展するのを防止する。また、粗悪水中では、
微細かつ均一に分散しているAl-Si-Ni系化合物が犠牲陽
極材の腐食を分散化させ、板厚方向への腐食の進行を遅
らせることで、初期防食期間が延長される。さらに、Si
は、熱交換器などに組み立ての際のろう付け加熱中に芯
材へ拡散し、芯材のMnと結合して微細なAl-Mn-Si系化合
物を形成する。これにより、芯材の強度が向上する。し
かし、Siの含有量が0.3 ％未満ではその効果が小さく、
0.5 ％を超えて含有すると犠牲陽極材の自己腐食量が増
大する。したがって、Si含有量は0.3〜0.5 ％とした。

【００２４】In、S n ：0.001 〜0.05％ InまたはSnは、微量の添加によって犠牲陽極材の電位を
卑とし、犠牲陽極効果によって芯材の孔食または隙間腐
食の発生を防止するので、必要に応じて添加すればよ
い。これらの効果を得るためにInまたはSnを添加する場
合には、それらの含有量の下限は0.001 ％である。しか
し、0.05％を超えて含有すると犠牲陽極材の自己腐食量
が増大するとともに、圧延加工性が低下する。したがっ
て、InまたはSnを添加する場合の含有量は、いずれも0.
001 〜0.05％とした。なお、好ましい範囲は0.01〜0.03
％である。

【００２５】Mg：4.0 ％以下（添加する場合の好ましい
範囲0.1 〜4.0 ％） Mgは、熱交換器などに組み立て時のろう付け加熱中に芯
材へ拡散し、芯材中のSiやCuとともに強度を高める。ま
た、犠牲陽極材に残存したMgは、Siとともに犠牲陽極材
の強度を高める。これらの効果によってクラッド材の強
度改善に寄与する。このため、Mgは必要に応じて添加す
ればよい。これらの効果を得るためにMgを添加する場合
には、その含有量の下限は0.1 ％である。しかし、Mg含
有量が4.0 ％を超えると圧延加工性が低下する。したが
って、Mgを添加する場合の含有量は0.1 〜4.0 ％とし
た。なお、好ましい範囲は、0.5 〜2.5 ％未満である。

【００２６】F e ：0.15〜2.0 ％ Feは、Al-Fe 系またはAl-Fe-Si系の化合物を形成し、そ
れら化合物が腐食の起点となり、孔食が分散化されるこ
とで耐食性が向上するので、必要に応じて添加すればよ
い。これらの効果を得るためには、Fe含有量を0.15％以
上含有させるのが好ましい。しかし、Fe含有量が2.0 ％
を超えると犠牲陽極材の自己腐食量が増大する。したが
って、Feを添加する場合の含有量は、0.15〜2.0 ％であ
る。

【００２７】Cu、Ti、Cr、Zr、B ：Cu、Ti、Cr、Zrおよ
びB は、次に示す範囲であれば含有させることができ
る。C u は、その含有量が0.2 ％を超えると、犠牲陽極
材と芯材との間の電位差が十分確保されず、芯材に対す
る犠牲陽極効果が低下する。また、Ti含有量が0.3 ％
を、C r 含有量が0.2 ％を、Zr含有量が0.3 ％およびB
含有量が0.1 ％を超えるといずれも鋳造時に巨大な晶出
物が生成し、健全な板材の製造ができない。

【００２８】２．クラッド材の芯材について； Mn：0.3 〜2.0 ％ Mnは、芯材の強度を向上させるとともに、芯材の電位を
貴にして犠牲陽極材との電位差を大きくして耐食性を高
める。Mn含有量が0.3 ％未満ではその効果が小さい。ま
た、2.0 ％を超えて含有すると、鋳造時に粗大な化合物
が生成し、圧延加工性が低下し、健全な板材が得られな
い。したがって、Mn含有量は0.3 〜2.0％とした。な
お、好ましい範囲は1.2 〜1.8 ％である。

【００２９】Cu：0.1 〜1.0 ％ Cuは、芯材の強度を向上させるとともに、芯材の電位を
貴にし、犠牲陽極材のとの電位差、およびろう材との電
位差を大きくして、耐食性を向上させる。さらに、加熱
ろう付け時に犠牲陽極材およびろう材に拡散して、なだ
らかなCu濃度勾配を形成させる。これにより、電位は、
芯材側が貴となり、犠牲陽極材表面側またはろう材表面
側が卑となって、犠牲陽極材またはろう材の厚さ方向に
なだらかな電位分布が形成され、これらの腐食形態を全
面腐食型にする。Cuの含有量が0.1 ％以下ではその効果
が小さく、1.0 ％を超えると芯材の耐食性が低下し、ま
た融点が低下して加熱ろう付け時に局部的な溶融が生じ
る。したがって、Cu含有量は0.1 〜1.0 ％とした。な
お、好ましい範囲は0.4 〜0.8 ％である。

【００３０】Si：0.3 〜2.0 ％ Siは、芯材の強度を向上させる元素である。とくに、犠
牲陽極材にMgが含有する場合、加熱ろう付け中に犠牲陽
極材から拡散してくるMgと共存することによりMgと結合
してMg₂Si を生成することによって、ろう付け後の時効
硬化によって強度をさらに高める。Siの含有量が0.3 ％
未満では、これらの効果が得られない。また、2.0 ％を
超えて含有すると芯材の耐食性を低下させるとともに、
芯材の融点を下げ、加熱ろう付け時に局部溶融が生じ
る。したがって、Si含有量は0.3 〜2.0 ％とした。な
お、好ましい範囲は0.5 〜1.2 ％である。

【００３１】Ti：0.05〜0.35％ Tiは、材料の板厚方向に濃度の高い領域と低い領域との
分かれ、それらが交互に分布して層状となる。Ti濃度の
低い領域は高い領域に比べ優先的に腐食するため、腐食
形態を層状とする効果を有し、板厚方向への腐食の進行
が妨げられて、材料の耐食性が向上する。好ましい含有
量は0.05〜0.35％の範囲であり、0.05％未満ではその効
果が小さく、0.35％を越えると鋳造が困難となり、加工
性も零下して健全な板材の製造が困難となる。Tiのさら
に好ましい含有範囲は0.1 〜0.2％である。

【００３２】Mg：0.5 ％以下（添加する場合の好ましい
範囲0.05〜0.5 ％） Mgは、芯材の強度を向上させるので、必要に応じて添加
すればよい。この効果を得るためMgを添加する場合に
は、その含有量の下限は0.05％である。しかし、Mg含有
量が0.5 ％を超えると、加熱ろう付け時にフッ化物系フ
ラックスと反応してろう付け性を低下させるとともに、
Mgのフッ化物が生成してろう付け部の外観がわるくな
る。また、真空ろう付けの場合には、溶融したろうが芯
材を侵食しやすくなる。したがって、Mgを添加する場合
の含有量は、0.05〜0.5 ％とした。なお、好ましい範囲
は0.05〜0.15％以下である。

【００３３】Cr、Zr、B ：Cr、ZrおよびB は、次に示す
範囲内であれば添加することができる。Cr含有量が0.5
％を、Zr含有量が0.3 ％およびB 含有量が0.1 ％を超え
ると鋳造時に巨大晶出物が生成し、健全な板材の製造が
難しくなる。

【００３４】３．クラッド材のろう材について； Si：6 〜13％ Siは、Alの融点を下げて流動性を高め、ろうの機能を発
揮させる元素である。Si含有量が6 ％未満では流動性が
低下して、ろうとして有効に作用しない。しかし、13％
を超えると融点が低下して、圧延で割れなどの欠陥が生
じ、健全な板材の製造が難しくなる。したがって、Si含
有量は6 〜13％とした。

【００３５】Sr：0.005 〜0.1 ％ Srは、ろう材中のSi粒子を微細かつ均一に分散させる効
果がある。Si粒子が微細かつ均一に分散すれば、ろうの
溶融が均一になり、ろう付け性が改善される。しかし、
Sr含有量が0.005 ％未満では、この効果が少なく、0.1
％を超えて含有しても、その効果が飽和する。したがっ
て、Sr含有量は0.005 〜0.1 ％とした。なお、Sr含有量
の好ましい範囲は、0.01〜0.03％である。

【００３６】Mg：2.0 ％以下（添加する場合の好ましい
含有量は1.0 〜2.0 ％である） Mgは、真空ろう付けの加熱によって蒸発し、炉内の水分
の除去および被ろう付け材表面の酸化被膜の破壊あるい
は還元作用を行い、ろう付け性を改善する働きをする。
この効果を得るためにはMgを1.0 ％以上含有させるのが
好ましい。しかし2.0 ％を超えると、ろう付け性が低下
する。したがって、Mgを添加する場合の好ましい含有量
は、1.0 〜2.0 ％である。なお、Mgのほかに、Na：1 〜
100ppm、Sb：0.001 〜0.5 ％を添加しても上記と同等の
効果が得られる。

【００３７】Bi、Be、Ca、Li、Zn、In：Bi、Be、Ca、L
i、ZnおよびInは、次に示す範囲内であれば添加するこ
とができる。Bi含有量が0.2 ％、Be含有量が0.1 ％、Ca
含有量が1.0 ％、Li含有量が1.0％、Zn含有量が5 ％お
よびIn含有量が0.05％を超えると、ろう付け性が低下す
る。

【００３８】本発明のアルミニウム合金クラッド材は、
芯材、犠牲陽極材およびAl-Si 系ろう材を構成するアル
ミニウム合金を、たとえば、連続鋳造により造塊し、必
要に応じて均質化処理後、犠牲陽極材用およびろう材用
アルミニウム合金の鋳塊については、それぞれ所定厚さ
まで熱間圧延し、ついで、芯材用アルミニウム合金鋳塊
と、犠牲陽極用アルミニウム合金およびろう材用アルミ
ニウム合金を組み合わせて、常法に従って熱間圧延によ
りクラッド材とし、その後冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧
延により所定の厚さとすることによって製造される。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。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、本発明はこれに限定されるものではない。

【００４０】実施例１連続鋳造によって表１に示す芯材用合金、表２〜３に示
す犠牲陽極材用合金、および表４に示すろう材用合金の
それぞれの鋳魂を鋳造した。芯材用鋳塊および犠牲陽極
材用鋳塊については、均質化処理を行った。犠牲陽極材
用鋳塊およびろう材用鋳塊は、熱間圧延を施して所定
（2 〜6mm ）の厚さとし、これらと芯材用鋳塊とを組合
わせ、熱間圧延を行ってクラッド材とし、その後、冷間
圧延、中間焼鈍、冷間圧延によって厚さ0.25mmの板材
（クラッド板材、H14 ）を得た。クラッドの構成は、犠
牲陽極材は0.020 〜0.050mm 、ろう材は0.030mm であっ
た。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】得られたクラッド板材を、窒素ガス中でフ
ッ化物フラックスを用いて、ろう付け温度に相当する60
0 ℃（材料温度）に1 〜3 分間加熱した後、引張試験と
内面（犠牲陽極材側）の腐食試験を行った。内面の腐食
試験の方法は以下のとおりである。（腐食試験１）腐食液：粗悪水模擬液、pH 3〜7 の弱酸性（Cl^-：195p
pm、SO₄ ^2-：60ppm 、Cu²⁺：1ppm、Fe³⁺：30ppm ）比液量：5mL ／cm² 方法：88℃で8hr 加熱した後、冷却し25℃×16hr保持す
るサイクルを6 ヶ月間繰り返し試験し、最大腐食深さを
測定した。（腐食試験２）腐食液：弱アルカリクーラントの模擬液、すなわち30vo
l ％不凍液を苛性ソーダでpH 10 に調整した。比液量：5mL ／cm² 方法：88℃で8hr 加熱した後、冷却し25℃×16hr保持す
るサイクルを6 ヶ月間繰り返し試験し、最大腐食深さを
測定した。

【００４６】（クラッド材とフィンとのろう付け性試
験）クラッド材とフィンとのろう付け性を調査するもの
で、図２（ろう付け性を調査するためのミニコアの斜視
図）に示すように、1.6 ％のMn、0.3 ％のCu、1.0％のZ
nを含むアルミニウム合金の厚さ0.08mmのコルゲートフ
ィン4 を、二枚のクラッド材C3のろう材側2 で挟み、ミ
ニコアを組み立てた。これを、窒素ガス中でフッ化物フ
ラックスを用いて、ろう付け温度の600 ℃（材料温度）
に加熱してろう付けした後、フィンとクラッド材とのろ
う付け状態を調査した。

【００４７】図２のミニコアを使用して、外面（芯材
側）の腐食試験を行い、試験後の外面の最大腐食深さを
測定した。（腐食試験３）方法：ＣＡＳＳ試験（ＪＩＳ８６８１）期間：３０日これらの試験結果を表５〜７に示す。

【００４８】

【表５】

【００４９】

【表６】

【００５０】

【表７】

【００５１】表５〜７にみられるように、発明例のNo.1
からNo.62 のクラッド材は、製造性が良好で、ろう付け
加熱後の引張強さが145 〜180MPaと高く、腐食試験１お
よび腐食試験２の最大腐食深さはいずれも0.015 〜0.03
5mm 、腐食試験３の最大腐食深さは0.055 〜0.090mm と
小さく耐食性に優れ、また、フィンとのろう付け試験に
おいて、いずれも未接着部分は検出されず優れたろう付
け性を示した。

【００５２】比較例１連続鋳造によって表８に示す芯材用合金、表９に示す犠
牲陽極材用合金、および表１０に示すろう材用合金のそ
れぞれの鋳魂を鋳造した。芯材用鋳塊および犠牲陽極材
用鋳塊については均質化処理を行った。犠牲陽極材用鋳
塊およびろう材用鋳塊は、熱間圧延を施して所定（2 〜
6mm ）の厚さとし、これらと芯材用鋳塊とを組合わせて
熱間圧延を行ってクラッド材とし、その後、冷間圧延、
中間焼鈍、冷間圧延によって厚さ0.25mmの板材（クラッ
ド板材、H14 ）を得た。クラッドの構成は、犠牲陽極材
は0.020 〜0.050mm 、ろう材は0.030mm であった。

【００５３】得られたクラッド板材を、実施例１と同
様、窒素ガス中でフッ化物フラックスを用いて、ろう付
け温度に相当する600 ℃（材料温度）に加熱した後、引
張試験と内面（犠牲陽極材）の腐食試験を行った。結果
を表１１〜１２に示す。

【００５４】

【表８】

【００５５】

【表９】

【００５６】

【表１０】

【００５７】

【表１１】

【００５８】

【表１２】

【００５９】表１１〜１２に示すように、番号63のクラ
ッド材は、芯材のMn量が少ないため、ろう付け加熱後の
引張強さが低く、腐食試験を行わなかった。番号64のク
ラッド材は、芯材のMn含有量が高いため、圧延加工性が
悪く、健全なクラッド材が得られなかった。このため、
引張試験、腐食試験およびろう付け試験は行わなかっ
た。

【００６０】番号65のクラッド材は、芯材のCu含有量が
少ないため、引張り強さが低く、このため、腐食試験お
よびろう付け試験は行わなかった。番号66のクラッド材
は、芯材のCu含有量が多いため、試験材のろう付け加熱
（600 ℃）の時点で芯材に溶融が生じた。このため、引
張試験、腐食試験は行わなかった。

【００６１】番号67のクラッド材は、芯材のSi含有量が
少ないため、引張り強さが十分でなく、このため、腐食
試験およびろう付け試験は行わなかった。番号68のクラ
ッド材は、芯材のSi含有量が多いため、試験材のろう付
け加熱（600 ℃）の時点で芯材に溶融が発生した。この
ため、引張試験、腐食試験は行わなかった。

【００６２】番号69のクラッド材は、芯材のTi含有量が
少ないため、外面（芯材側）の耐食性が劣っている。番
号70のクラッド材は、Ti含有量が多いため、加工性が悪
く、健全なクラッド材の製造ができなかった。番号71の
クラッド材は、芯材のMg含有量が1.0 ％と高いため、ろ
う付け試験で未接着部が生じた。

【００６３】番号72のクラッド材は、犠牲陽極材のSi含
有量が少ないため、引張り強さが低く、このため、腐食
試験およびろう付け試験は行わなかった。番号73のクラ
ッド材は、犠牲陽極材のSi含有量が多いため、内面の耐
食性が劣る。

【００６４】番号74のクラッド材は、犠牲陽極材のZn含
有量が少ないため、内面の耐食性がが劣っている。番号
75のクラッド材は、犠牲陽極材のZn含有量が多いため、
内面の耐食性が劣る。

【００６５】番号76のクラッド材は、犠牲陽極材のNi含
有量が少ないため、クーラントに対する内面の耐食性が
劣り、番号77のクラッド材は、犠牲陽極材のNi含有量が
多いため、粗悪水に対する内面の耐食性が劣っている。

【００６６】番号78のクラッド材は犠牲陽極材のIn含有
量が多く、番号79のクラッド材は犠牲陽極材のSn含有量
が多く、また、番号80のクラッド材は、犠牲陽極材のMg
含有量が5.0 ％と多いため、いずれも圧延加工性が悪
く、健全なクラッド材が得られなかった。番号81のクラ
ッド材は、犠牲陽極材のFe含有量が多いため、内面の耐
食性が劣っている。

【００６７】番号82のクラッド材は、ろう材のSi含有量
が少ないため、ろう付け性が劣り、番号83のクラッド材
は、ろう材のSi含有量が多いため、加工性が悪く健全な
クラッド材が得られなかった。このため、引張試験、腐
食試験などを行わなかった。番号84のクラッド材は、ろ
う材のSr含有量が少ないため、番号85のクラッド材は、
ろう材のMg含有量が多いため、共にろう付け性試験でフ
ィンの未接着部が検出された。

【００６８】

【発明の効果】この発明は、芯材の一方の面にSiのほか
にSrを含有するろう材をクラッドし、他方の面にZnのほ
かにSiおよびNiを含有する犠牲陽極材をクラッドした三
層構造のアルミニウム合金クラッド材である。ろう材に
SiのほかにSrを含有させることによって、ろう材中のSi
粒子を細かく分散させ、ろう付け加熱時にろうの流動性
を高め、ろう付け性を改善することができる。犠牲陽極
材にSiおよびNiを含有させることによって、犠牲陽極材
中にSi系およびNi系の化合物粒子を細かく分散させ、芯
材と犠牲陽極材との電位差の分布を犠牲陽極材の厚さ方
向で緩やかにして孔食の発生を防止することができる。
また、芯材にTiを含有させることにより、クラッド材の
外面側の耐食性を向上させることができ、この発明の三
層構造のアルミニウム合金クラッド材は、自動車などの
ラジエータを製造するときの素材として好適に使用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クラッド材の一部断面を示す斜視図であり、
(a) は二層構造のクラッド材、(b) および(c) は三層構
造のクラッド材である。

【図２】クラッド材とフィンとのろう付け性を調査する
ためのミニコアを示す斜視図である。

【符号の説明】

C1 ろう材および芯材の二層構造クラッド材 C2 ろう材、芯材およびろう材の三層構造クラッド材 C3 ろう材、芯材および犠牲陽極材の三層構造クラッド
材１芯材２ろう材３犠牲陽極材４フィン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者正路美房東京都港区新橋５丁目11番３号住友軽金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯材の一方の面に犠牲陽極材をクラッド
し、他方の面にろう材をクラッドしたアルミニウム合金
の三層クラッド材であって、ろう材が質量％でSi：6 〜
13％およびSr：0.005 〜0.1 ％を含有し、残部Alおよび
不純物からなるアルミニウム合金であり、芯材がMn：0.
3 〜2.0 ％、Cu：0.1 〜1.0 ％、Si：0.3 〜2.0 ％およ
びTi：0.05〜0.35％を含有し、残部Alおよび不純物から
なるアルミニウム合金であり、犠牲陽極材がZn：1 〜 1
0 ％、Si：0.3 〜0.5 ％およびNi：0.5 〜3.0 ％を含有
し、残部Alおよび不純物からなるアルミニウム合金であ
ることを特徴とするアルミニウム合金三層クラッド材。
【請求項２】犠牲陽極材がZn：1 〜10％、Si：0.3 〜0.
5 ％およびNi：0.5 〜3.0 ％を含有し、さらにIn：0.00
1 〜0.05％、Sn：0.001 〜0.05％のうち１種または２種
を含有し、残部Alおよび不純物からなるアルミニウム合
金であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウ
ム合金三層クラッド材。
【請求項３】犠牲陽極材が、さらにMg：4.0 ％以下を含
有することを特徴とする請求項１または２に記載のアル
ミニウム合金三層クラッド材。
【請求項４】犠牲陽極材が、さらにFe：0.15〜2.0 ％を
含有することを特徴とする請求項１、２または３のいず
れかに記載のアルミニウム合金三層クラッド材。
【請求項５】犠牲陽極材が、さらにCu：0.05％以下、C
r：0.2 ％以下、Ti：0.3 ％以下、Zr：0.3 ％以下およ
びB ：0.1 ％以下のうちの１種または２種以上を含有す
ることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記
載のアルミニウム合金三層クラッド材。
【請求項６】芯材が、さらにMg：0.5 ％以下を含有する
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載
のアルミニウム合金三層クラッド材。
【請求項７】芯材が、さらにCr：0.5 ％以下、Zr：0.3
％以下およびB ：0.1 ％以下のうちの１種以上を含有す
る請求項１から６までのいずれかに記載のアルミニウム
合金三層クラッド材。
【請求項８】ろう材が、さらにMg：2.0 ％以下を含有す
ることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記
載のアルミニウム合金三層クラッド材。