JP2007182602A - ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシート、熱交換器用ヘッダーパイプ並びに熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】ろう付性、及びろう付時のエロージョン抑制度に優れたアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシート、熱交換器用ヘッダーパイプ並びに熱交換器を提供する。
【解決手段】Ｓｉ：５．０％以上１３．０％以下（質量％、以下同様）、Ｔｉ：０．０５％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｚｒ：０．０１％以上０．５％以下をそれぞれ含有し、更に、必要に応じてＣｒ：０．０５％以上１．０％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる。
【選択図】無し

Description

本発明は、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシートに関し、また、これらを用いてろう付される熱交換器用ヘッダーパイプ並びに熱交換器に関する。

近年、自動車の軽量化により、自動車用の熱交換器も軽量化が求められており、これに対応すべく、従来用いられていた銅合金に代えてアルミニウム材料が多用されるようになっており、例えば、ラジエータ、カーエアコン用コンデンサ、カーエアコン用エバポレータ、インタクーラ及び各種オイルクーラ等の大部分がアルミニウム化されている。

また、熱交換器の更なる軽量化や小型化、コスト低減を実現するにあたり、アルミニウム材料の薄肉化及び軽量化が要求されており、アルミニウム材料を薄肉化した際の強度を確保する必要がある。このため、自動車熱交換器に用いられるチューブは、従来用いられていた高周波溶接による電縫管に代わり、ろう付によって造管される薄肉のチューブが主流となっており、また、図１（ａ）、（ｂ）に示すような、断面略Ｂ字状として強度を向上させた扁平状のチューブも多用されるようになっている。

このような、アルミニウム材料を用いた熱交換器では、その組立プロセスにおいてろう付け法が採用されており、ろう材として、例えば、ＪＩＳに規定されている４３４３合金（Ａｌ−７．５％Ｓｉ）や４０４５合金（Ａｌ−１０％Ｓｉ）等のアルミニウムを主成分としたろう付用の合金が、主にブレージングシートの面材として用いられている。
このようなブレージングシートでは、代表的な芯材としてＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金が用いられ、片面にＡｌ-Ｓｉ系ろう合金をクラッドし、他面に犠牲陽極材としてＡｌ−Ｚｎ系合金やＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系合金をクラッドした３層のものがあり、自動車用の熱交換器を構成するヘッダーパイプやチューブに用いられる。

Ａｌ-Ｓｉ系ろう合金は、自動車用の熱交換器において、チューブとフィン、チューブとヘッダープレート等のろう付接合のためにクラッドされ、ろう付は、通常、不活性ガス雰囲気中でフッ化物フラックスを用いて行われる。また、犠牲陽極材は、熱交換器の使用中に作動流体と接して犠牲陽極効果を発揮し、芯材の孔食や隙間腐食が生じるのを抑制し、耐食性を向上させる効果を有している。

また、上述のようなブレージングシートは、チューブやヘッダータンクの材料として用いられる場合、ろう材の流動性低下による接合不良を防止するため、ろう付加熱時に芯材の再結晶粒を粗大化させる必要がある。材料中の結晶粒界はろうの侵食経路となり易く、ろう付時の芯材再結晶粒が微細な場合、材料中に結晶粒界が多く存在することとなり、ろう材の溶融によってエロージョンが生じ易くなる。従って、従来のブレージングシートでは、エロージョンが生じるのを抑制するため、芯材組成や圧延工程を最適化することにより、芯材の結晶粒が微細化しすぎないように制御されている。

ろう合金は、ろう付される母材よりも融点が低い合金が用いられるため、ろう付法によって組み立てられる製品を所定の温度まで加熱することにより、溶融したろう合金が母材表面を流動して、ろう付のための継手（フィレット）が形成される。
例えば、図１に示すようなアルミニウム合金材料からなるチューブ１を、図２に示すような熱交換器１０のヘッダーパイプ１１、１２に組み付ける際は、上述のようなブレージングシートを用いてヘッダーパイプ１１、１２を構成し、チューブ１をヘッダーパイプ１１、１２に組み付けた状態として所定の温度に加熱することにより、ブレージングシートによって供給されるろう合金が接合部に溜まってフィレットが形成され、ろう付が行われる。

ここで、図１に示すようなチューブ１は、断面略Ｂ字状という構造上の特性から、チューブ１外表面に該チューブ長手方向に沿って形成された溝２を有している。このような構造を有するチューブ１とヘッダーパイプ１１、１２（図２参照）とをろう付する場合、溶融したろう合金が、毛細管現象によって接合部（チューブ１の両端）から溝２を通じてチューブ１側に多量に流れ込んでしまい、チューブ１とヘッダーパイプ１１、１２との接合部においてフィレットが成長せず、ろう付が不完全となることがある。

また、上述のようなろう付接合を行う場合、ろう付する部位の熱容量により、ろう付加熱昇温及び加熱保持時の温度分布に関し、温度分布が高温方向にずれる部位、及び低温方向にずれて昇温が遅くなる部位が存在する。このため、母材の表面で流動を開始したろう合金が高温にさらされ、ろう合金の母材への拡散が進行し、母材の一部溶融（エロージョン）を促進させてしまう虞がある。

従来、エロージョンを防止する方法として、ろう付時の製品全体の昇温速度を遅くしたり、遮熱版を用いて母材の一部の温度上昇を抑制すること等が行われてきた。しかしながら、昇温速度を遅くした場合には、ろう付に要する時間が長くなって生産性が低下し、ひいてはコストアップにつながる結果となっていた。

上述のようなエロージョンが生じるのを抑制するため、アルミニウム合金を芯材として、該芯材の片面にアルミニウムを主成分とするろう合金をクラッドし、他面に犠牲陽極皮材をクラッドしたブレージングシートにおいて、板厚方向に垂直な面におけるろう付処理後の芯材完全再結晶粒の平均結晶粒径を３００μｍ以上としたアルミニウム合金ブレージングシートが提案されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１によれば、上述のブレージングシートを用いてチューブを構成することにより、チューブの耐エロージョン性が向上するため、チューブとヘッダーパイプとの接合部から多量のろう合金がチューブ側に流れ込んだ場合でも、エロージョンの発生を抑制することができるというものである。
特開２００４−１７１１６号公報

特許文献１に記載のブレージングシートでは、上述の構成により、熱交換器に用いる合金材自体の耐エロージョン性を向上させることはできるものの、接合部からのろう合金の多量流出を防止することは出来ず、ろう付性を向上させることができなかった。

また、特許文献１に記載のブレージングシートでは、高濃度のＳｉを含有したろう合金が多量にチューブ側に流出するため、ヘッダーパイプ側の接合部には、ろう付するのに充分な量のＳｉ含有ろう合金が残留せず、フィレットの形成が不十分になり、ろう付が不完全となる虞がある。ろう付が不完全である場合、チューブ内を流動する作動流体の漏れが生じたり、また、接合強度が不足することによって熱交換器の耐久性が低下してしまう虞があった。

また、ヘッダーパイプとチューブとをろう付して接合する際、該チューブとヘッダーパイプとでは基材の厚みが大きく異なるため、ろう付加熱時の昇温速度に差が生じる。例えば、基材の厚いヘッダーパイプの温度がろう合金の溶融温度に到達する際には、基材の薄いチューブは、既にろう合金の溶融温度域を超え、エロージョン領域に到達してしまう。さらに、溶融の開始直後特有の状態であるＳｉ高濃度となったろう合金が、ヘッダーパイプ側の接合部から前記溝を介してチューブ側に流れ込み、チューブ外表面のエロージョンが加速度的に進行する。このため、局部的な板厚減少を引き起こし、貫通孔が発生する場合がある。
このように、特許文献１に記載のブレージングシートでは、自動車熱交換器に用いた場合に、結果として大きなエロージョンが発生してしまう虞があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ろう付性、及びろう付時のエロージョン抑制特性に優れたアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシート、熱交換器用ヘッダーパイプ並びに熱交換器を提供することを目的とする。

本出願人は、上記課題について鋭意研究した結果、良好なろう付性を保つとともに、過剰なエロージョンを抑制するためには、従来より用いられているＡｌ-Ｓｉ系ろう合金中にＴｉ及びＭｎ、Ｚｒを添加し、また必要に応じてＣｒを添加することが効果的であることを見出し、本発明を完成した。
本発明は、以下に関する。

（１）請求項１に記載の発明
Ｓｉ：５．０％以上１３．０％以下（質量％、以下同様）、Ｔｉ：０．０５％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｚｒ：０．０１％以上０．５％以下をそれぞれ含有し、更に、必要に応じてＣｒ：０．０５％以上１．０％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金。
（２）請求項２に記載の発明
請求項１に記載のろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金からなる面材が、アルミニウム合金からなる芯材の片面あるいは両面に貼り合わせられてなることを特徴とする、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムブレージングシート。
（３）請求項３に記載の発明
請求項１に記載のろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金でろう付されたことを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
（４）請求項４に記載の発明
請求項２に記載のろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムブレージングシートから構成されることを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
（５）請求項５に記載の発明
周面の少なくとも一部に、長さ方向に沿って溝が形成されてなるチューブがヘッダーパイプにろう付されてなる熱交換器であって、前記ヘッダーパイプが、請求項３又は４に記載の熱交換器用ヘッダーパイプであることを特徴とする熱交換器。

上述したように、ろう付で造管されるチューブを用いた熱交換器では、ヘッダーパイプの溶融ろうがチューブ側へ流動することで接合不良やエロージョンが発生しているが、これは、ヘッダープレートの溶融ろうの流動性が高すぎることや、溶融ろうのろう侵食性が高すぎることが要因となっている。このため、ヘッダーパイプ側の溶融ろうの流動性を低下させると、チューブ側へのろうの流動も抑制されるため、チューブのエロージョンは生じにくくなる。しかしながら、ヘッダーパイプとチューブとの接合部のろうが不足すると、フィレットが小さくなり、ろう付不良が発生するため、接合部には充分な量のろうを供給する必要がある。
また、溶融ろうのろう侵食性を低下させれば、仮に、ろうがチューブ側に多少流動した場合であっても、チューブのエロージョンを抑制することが可能となる。従って、溶融ろうの流動性が低く、且つエロージョンが発生しにくいろう材を、充分な量で接合部まで流動させることにより、ろう付不具合、ひいては熱交換器の性能低下を防止できることが明らかとなった。

本発明の、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金では、Ｓｉ：５．０％以上１３．０％以下（質量％、以下同様）、Ｔｉ：０．０５％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｚｒ：０．０１％以上０．５％以下をそれぞれ含有し、更に、必要に応じてＣｒ：０．０５％以上１．０％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とが含有された成分組成とされている。
上述の成分とすることにより、ろう合金の融点が低くなるとともに、流動係数が低くなる。これにより、ろう付の際、ろう合金がろう付接合部から流れ出てしまうのを抑制することができ、ろう付性が向上するとともに、ろう付接合される素材にエロージョンが生じるのを抑制することができる。

以下、本発明に係るろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金の実施の形態について説明する。
本実施形態のアルミニウムろう合金は、Ｓｉ：５．０％以上１３．０％以下（質量％、以下同様）、Ｔｉ：０．０５％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｚｒ：０．０１％以上０．５％以下をそれぞれ含有し、更に、必要に応じてＣｒ：０．０５％以上１．０％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる成分組成とされている。

［アルミニウムろう合金の成分組成］
以下、本実施形態のアルミニウムろう合金の、成分組成の数値限定理由について説明する。

「Ｓｉ」Ｓｉ：５．０％以上１３．０％以下
ケイ素（Ｓｉ）は、Ａｌに含有することによってＡｌの融点を低くする作用を有しており、アルミニウムろう合金を用いたろう付温度（５８０〜６１０℃）で溶融して流動させ、所定のフィレットを形成するのに必要な基本元素である。
Ｓｉの含有量は、質量％で５．０％以上１３．０％以下の範囲であることが好ましく、この範囲内であれば、ろう材として優れた機能が得られる。
Ｓｉの含有量が５．０％未満だと、充分な流動性が得られず、ろう付温度において溶融ろうが不足し、、ろう付不良が発生する。
Ｓｉの含有量が１３．０％を超えると、初晶Ｓｉが急激に増加してろう合金の融点が上昇し、ろう付温度において殆どのろう材が液相となってしまい、エロージョン性の高い溶融ろうが流動するので好ましくない。
また、Ｓｉの含有量のより好ましい範囲は、７．０％以上１１．０％以下である。

「Ｔｉ」０．０５％以上１．０％以下
チタン（Ｔｉ）は、Ａｌ-Ｓｉ系合金に添加することにより、溶融したろう合金の流動性を低くするとともに、Ａｌ-Ｓｉ系合金溶融ろうの液相線温度を上昇させて過剰な溶融を抑制する効果を有している。
Ｔｉの含有量は、質量％で０．０５％以上１．０％以下の範囲であることが好ましい。
Ｔｉの含有量が０．０５％未満だと、上述の効果が充分に得られず、また、１．０％を超えると、鋳造や圧延による加工が困難になるとともに、ろう付の際に、ろうが流動するのを阻害する金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｔｉの含有量のより好ましい範囲は、０．１％以上０．３％以下である。

ろう付によって造管されるチューブを用いた熱交換器では、ヘッダーパイプの溶融ろうの流動性が高すぎる場合に、溶融ろうがチューブ側に流動してエロージョンが生じることがある。つまり、ヘッダーパイプ側からの、ろうの流動性を低下させればチューブ側へのろうの流動も抑制され、チューブのエロージョンは生じにくくなるが、それには溶融ろう中の固相ろうの割合を増加させることが有効である。即ち、ろう材中の固相の割合が増加すると、ろうの流動性が低下してろう付性が向上する。また、接合部の固相ろうは、毛管力によって溶融ろうを拘束する作用もある。
通常、ろう付の際の熱処理は、６００℃付近の温度で実施されるが、ろう付によって造管されるチューブの場合、一般にろう材中のＳｉ量は７．０％〜１０．０％程度の範囲に制御されている。
本発明では、ろう材中にＴｉを添加することでろう材の特性を変化させ、ろう材中のＳｉ量を５．０〜１３．０％とした場合でも、優れたろう付性が得られることを見出した。

「Ｍｎ」０．１％以上２．０％以下
マンガン（Ｍｎ）は、Ａｌ-Ｓｉ系合金に添加することにより、溶融したろう合金の流動性を低くする効果を有している。
Ｍｎの含有量は、質量％で０．１％以上２．０％以下の範囲であることが好ましい。
Ｍｎの含有量が０．１％未満だと、上述の効果が充分に得られず、また、２．０％を超えると、ろうが流動するのを阻害する金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｍｎの含有量のより好ましい範囲は、０．３％以上１．０％以下である。

「Ｚｒ」０．０１％以上０．５％以下
ジルコニウム（Ｚｒ）は、Ａｌ-Ｓｉ系合金に添加することにより、溶融したろう合金の流動性を低くするとともに、Ａｌ-Ｓｉ系合金溶融ろうの液相線温度を上昇させて過剰な溶融を抑制する効果を有している。
Ｚｒの含有量は、質量％で０．０１％以上０．５％以下であることが好ましい。
Ｚｒの含有量が０．０１％未満だと、上述の効果が充分に得られず、また、０．５％を超えると、ろうが流動するのを阻害する金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｚｒの含有量のより好ましい範囲は、０．０５％以上０．２％以下である。

「Ｃｒ」０．０５％以上１．０％以下
Ｃｒは、Ａｌ-Ｓｉ系合金に添加することにより、溶融したろう合金の流動性を低くする効果を有している。
Ｃｒの含有量は、質量％で０．０５％以上１．０％以下の範囲であることが好ましい。
Ｃｒの含有量が０．０５％未満だと、上述の効果が充分に得られず、１．０％を超えると、ろうが流動するのを阻害する金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｃｒの含有量のより好ましい範囲は、０．２％以上０．５％以下である。

「Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒの同時添加による効果」
Ｔｉは、Ａｌ-Ｓｉ系ろう合金中において、その添加量に応じてＡｌ−Ｔｉ系金属間化合物及び固溶体を形成し、溶融ろうの流動性を低くする。
また、ＺｒもＴｉと同様の効果を有しており、Ｚｒの添加量を微量に制御することで、Ｔｉとの複合作用により、溶融ろうの特性を顕著に変化させることが可能となる。
また、Ｍｎは、Ｔｉ及びＺｒとは関係無く、Ａｌ-Ｓｉ系溶融ろう中に固溶、または金属間化合物として存在し、溶融ろうの流動性を低くする効果がある。
これらの元素を同時に含有させ、必要に応じてＣｒを含有させることで、複合作用によって溶融ろうの流動性を制御することが可能となり、従来のろう合金に比べ、溶融ろうの流動による過剰なエロージョンを抑制する効果がある。

「Ｚｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｂｅ、Ｃａ」
本発明のアルミニウムろう合金では、Ａｌ-Ｓｉ系合金のろう材にＺｎが含有された成分組成であっても良い。この場合、Ｚｎの含有量は、質量％で１．０％以上５．０％の範囲であることが好ましい。
また、本発明のアルミニウムろう合金では、質量％でＦｅが０．５％以下、Ｍｇが０．２％以下の範囲で含有された成分組成であっても、上述した本発明の効果が損なわれることは無い。
また、ろう付時の表面酸化被膜の成長を抑制して接合性を向上させるため、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｂｅ、Ｃａの各元素を、それぞれ質量％で０．１％以下の範囲で添加した成分組成とすることもできる。

［アルミニウムブレージングシート］
本発明の、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金からなる面材を、アルミニウム合金からなる芯材の片面あるいは両面に貼り合わせることにより、アルミニウムブレージングシートが得られる。
本発明の、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムブレージングシートは、該ブレージングシートからなる部材のろう付を行う際、上述した本発明のアルミニウムろう合金と同様の効果が得られる。

本発明のアルミニウムブレージングシートに用いられる、アルミニウム合金材からなる芯材には、代表的な合金材として、Ａｌ-Ｍｎ系の３００３合金や、その耐食性や強度を向上させた類似アルミニウム合金が挙げられるが、芯材に用いられる合金材は特に限定されない。例えば、純アルミニウムや６０００系合金、７０００系合金等、ろう付性が良好で、従来よりろう付に供されている合金材を用いれば良い。

［ヘッダーパイプ及び熱交換器］
図２に、本発明の、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金を用いて組み立てられる熱交換器１０を示す。
この熱交換器１０は、チューブ１を差し込むための図示略のスロットが側面に設けられたヘッダーパイプ１１、１２が、熱交換器１０の両側の各々に設けられており、各チューブ１間にフィン１４が接合され、概略構成されている。

ヘッダーパイプ１１、１２の側面にチューブ１をろう付して接合する際は、例えば、ヘッダーパイプ１１、１２の、本発明のアルミニウムろう合金が周辺に配された図示略のスロットにチューブ１の端部を挿入し、熱処理を行う。この際、溶融したアルミニウムろう合金が接合部に溜まり、フィレットを形成する。この際、流動係数が低められた本発明のアルミニウムろう合金は、接合部から溝（図１の符号２参照）を介してチューブ１側に流出するのが抑制されているため、接合部にフィレットを充分に形成することができ、また、チューブ１外表面にエロージョンが生じるのを防止することが可能となる。
そして、フィレットを形成したアルミニウムろう合金が冷却されて固化することにより、ヘッダーパイプ１１、１２とチューブ１とのろう付接合が完了する。
なお、本発明のアルミニウムブレージングシートを用いてヘッダーパイプ１１、１２を構成することにより、同様の効果が得られる。

なお、本実施形態では、図１に示すような断面略Ｂ字状のチューブ１を、図２に示すようなヘッダーパイプ１１、１２にろう付接合する例を説明しているが、本発明のアルミニウム合金ろう及びアルミニウムブレージングシートによってろう付接合されるチューブの形状は、図１に示す例の形状には限定されず、外表面に溝（図１の符号２参照）を有する各種形状のチューブのろう付接合に用いた場合には同様の効果が得られる。
例えば、断面略Ｂ字状のチューブとしては、特開２０００−２１３８８３号公報、特開２０００−２１３８８２号公報、特開２００１−５０６７６号公報、特開２００１−９１１７８号公報、特開２００２−３０３４９６号公報、特開２００１−２６３９７４号公報、特開２００３−２０２１９６号公報に記載のもの等が挙げられる他、断面略θ字状のチューブ（例えば、特開２００２−７１２８６号公報、特開２００２−２２８３６９号公報、特開２００２−１３０９７２号公報等に記載）のろう付接合に用いることもできる。また、本発明のアルミニウム合金ろう及びアルミニウムブレージングシートは、断面略Ｏ字状のチューブ（例えば、特開２００４−０２５２９７号公報、特開平１１−２５７８８６号公報、特開平１０−２７４４８９号公報等に記載）や、内部に３以上の複数流路を有した断面形状のチューブ（例えば、特開２００２−１３０９７０号公報、特開平１０−１１１０９１号公報、特開２００１−１３７９８９号公報、特開平１１−２４８３８３号公報、特開平１１−３０４９３号公報等に記載）のろう付接合に用いることができ、各種形状のチューブの接合に用いることができる。

また、図２に示す例では、ヘッダーパイプ１１、１２の形状は断面四角形状となっているが、これには限定されず、例えば、丸型パイプ状のヘッダーパイプであってもよい。
また、ヘッダーパイプは１つの部材（１ピース）からなる構成である必要はなく、例えば、縦割り半パイプ状のヘッダーパイプ半体同士や、ヘッダープレートとタンクを組み合わせることによってパイプ状とした構造の、２ピース型のヘッダーパイプ等であっても良い。
なお、上述のようなヘッダープレートとタンクを組み合わせた２ピース型のヘッダーパイプにおいて、本発明のブレージングシートを、ヘッダープレートのみならず、タンクに用いた場合でも良好な効果が得られる。

以上、説明したように、本発明の、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金によれば、上述の成分組成とされていることにより、ろう合金の融点が低くなるとともに、流動係数が低くなる。
これにより、ろう付の際、ろう合金がろう付接合部から流れ出てしまうのを抑制することができ、ろう付性が向上するとともに、ろう付接合される素材にエロージョンが生じるのを抑制することができる。
従って、本発明のアルミニウムろう合金あるいはアルミニウムブレージングシートを用いることにより、ろう付時にエロージョンが生じるのが抑制されるとともに、高いろう付強度でチューブが接合されたヘッダーパイプ並びに熱交換器が得られる。

以下、実施例を示して本発明のろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金を更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものでは無い。
本実施例では、下記表１に示す成分組成で、本発明のろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウム（実施例）及び比較例のアルミニウムろう合金を作製し、後述の各項目について評価を行った。
以下に、アルミニウムろう合金の作製工程、及び各評価試験項目について説明する。

［作製工程］
表１に示す成分組成を有したアルミニウムろう合金を作製し、犠牲陽極材として７０７２合金、芯材として３００３合金を用いたアルミニウムブレージングシートを、成分組成毎に作製した。
各実施例及び比較例のブレージングシートは、犠牲陽極材／芯材／ろう合金のクラッド率をそれぞれ１０％／８０％／１０％となるように各材料を組み合わせ、熱間圧延処理を行うことによってクラッド材とし、厚さが約１．０ｍｍになるまで冷間圧延処理を施した後、３６０℃、３Ｈｒのバッヂ焼鈍処理を行い、質別をＯ材とした。
そして、各実施例及び比較例のブレージングシートを、窒素ガス雰囲気中において、６００℃のろう付温度で３分間保持した後、室温まで冷却し、以下に示す「流動係数」及び「最大ろう侵食（エロージョン）」の測定を行った。

［流動係数］
上記作製工程で得られたブレージングシートの各サンプルを、縦６０ｍｍ×横２５ｍｍの試験片に加工し、この初期状態における試験片全体の質量Ｗ_０を測定した（図３（ａ）参照）。次いで、高純度窒素ガス雰囲気中において、温度６００℃で３分間保持してろう合金を溶融させた。
そして、図３（ｂ）に示すような、試験片の一端側から縦方向で１／４までの部分（つまり、６０ｍｍ／４＝１５ｍｍ）の部位の質量Ｗ_Ｂを測定し、次式（１）にて流動係数を求めた。
流動係数＝｛（流動移動後のフィレットろう量）／（ろう付前の対象ろう量）｝＝｛（Ｗ_Ｂ−Ｗ_０／４）／（３Ｗ_０／４×クラッド率）｝＝｛（４Ｗ_Ｂ−Ｗ_０）／（３Ｗ_０×クラッド率）｝・・・（１）
上記流動係数により、以下の基準でろう付性を評価した（◎○×で表記）。
（１）◎：流動係数が０．３５以上だった。
（２）○：流動係数が０．２０超０．３５未満の範囲だった。
（３）×：流動係数が０．２０以下だった。

［最大ろう侵食（エロージョン）］
上記作製工程で得られたブレージングシートの各サンプルを用いて、図２に示す、熱交換器１０に用いられるようなヘッダーパイプ１１、１２（及びチューブ１）を作製し、フラックスを塗布した後、高純度窒素ガス雰囲気中においてろう付を行った。ろう付処理は、温度６００℃で３分間保持して行った。
上記ろう付処理後、光学顕微鏡を用いてエロージョンが最も激しい部位のチューブ断面を観察し、チューブ材へのエロージョン（ろう侵食）深さを測定した。
上記エロージョン深さにより、以下の基準でエロージョンの抑制特性を評価した（◎○×で表記）。
（１）◎：エロージョン深さが０．０２ｍｍ以下だった。
（２）○：エロージョン深さが０．０２ｍｍ超０．０５ｍｍ未満の範囲だった。
（３）×：エロージョン深さが０．０５ｍｍ以上だった。

各サンプルの成分組成、測定結果及び評価結果の一覧を表１に示す。

［評価結果］
表１に示すように、本発明で規定する成分組成を有してなるアルミニウムブレージングシート（発明例１〜１９）は、全てのサンプルにおいて流動係数が０．３０から０．８０の範囲であり、ろう付性の評価が何れも◎又は○であった。また、発明例１〜１９のブレージングシートは、全てのサンプルにおいてエロージョン深さが０．０４ｍｍ以下であり、エロージョン抑制特性の評価が何れも◎又は○であった。

これに対して、比較例１に示すアルミニウムブレージングシートは、Ｓｉの含有量が４．０％と本発明で規定する下限を下回っており、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒの各成分が含有されておらず、流動係数が０．２０であり、ろう付性の評価が×となった。

また、比較例２に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が９．０％となっているものの、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒの各成分が含有されておらず、エロージョン深さが０．０７ｍｍと大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。

また、比較例３に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が９．０％となっているものの、Ｔｉ、Ｍｎの含有量がそれぞれ本発明で規定する範囲外であり、また、Ｚｒ、Ｃｒの各成分が含有されておらず、エロージョン深さが０．０５ｍｍと大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。

また、比較例４に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が９．０％となっているものの、Ｔｉの含有量が１．１％と本発明で規定する上限を超えており、また、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒの各成分が含有されておらず、流動係数が０．１０であり、ろう付性の評価が×となった。

また、比較例５に示すブレージングシートは、Ｓｉ、Ｔｉ及びＺｒの含有量が本発明で規定する範囲内となっているものの、Ｍｎが２．１％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｃｒが含有されておらず、流動係数が０．１０であり、ろう付性の評価が×となった。

また、比較例６に示すブレージングシートは、Ｓｉ、Ｔｉ及びＭｎの含有量が本発明で規定する範囲内となっているものの、Ｚｒが０．６％と本発明で規定する上限を超えており、また、Ｃｒが含有されておらず、流動係数が０．１５であり、ろう付性の評価が×となった。

また、比較例７に示すブレージングシートは、Ｓｉ及びＺｒの含有量が本発明で規定する範囲内となっているものの、Ｔｉが１．２％、Ｍｎが２．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｃｒが含有されておらず、流動係数が０．０５であり、ろう付性の評価が×となった。

また、比較例８に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が１１．０％と本発明の規定範囲内となっているものの、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒの各成分が含有されておらず、エロージョン深さが０．１５ｍｍと非常に大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。

また、比較例９に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が１４．０％と本発明で規定する上限を超えており、また、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｃｒの各成分が含有されておらず、流動係数は０．９０と高いものの、エロージョン深さが０．２０ｍｍと非常に大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。

また、比較例１０に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が９．０％と本発明の規定範囲内となっているものの、Ｔｉ、Ｍｎ及びＺｒの各成分が含有されておらず、また、Ｃｒの含有量が０．０１％と本発明で規定する下限を下回っており、エロージョン深さが０．０７ｍｍと大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。

また、比較例１１に示すブレージングシートは、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｎ及びＺｒの含有量が本発明で規定する範囲内となっているものの、Ｃｒが１．１％と本発明で規定する上限を超えており、流動係数が０．２０であり、ろう付性の評価が×となった。

一般に、溶融ろうの流動係数が０．２０以下となった場合には、ろう付接合部においてろう材が不足するために充分なフィレットが形成されず、接合不良が生じる。このため、熱交換器においては、ヘッダーパイプとチューブとの接合部から、流動体の漏れが発生してしまう等の問題がある。
また、エロージョン深さが０．０５ｍｍ以上となった場合には、チューブに生じた大きなエロージョンにより、チューブの耐圧強度や耐食性が低下する等の問題がある。特に、エロージョン深さが０．０７ｍｍ以上となった場合には、局部的に貫通孔が発生し、流動体の漏れが発生してしまう虞がある。

発明例１〜１９に示すような、本発明に係るアルミニウムブレージングシートでは、上述したように、溶融ろうの流動係数が０．３０〜０．８０の範囲であり、また、エロージョン深さが０．０５ｍｍ未満となっている。
上記結果により、本発明で規定する成分組成を有してなるアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシートが、優れたろう付性、及びろう付時のエロージョン抑制効果を有していることが明らかである。

本発明の、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金を説明する図であり、（ａ）は自動車熱交換器を構成するチューブの斜視図、（ｂ）は断面図である。 本発明の、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金を説明する図であり、ヘッダーパイプにチューブがろう付接合された自動車熱交換器の斜視図である。 本発明の、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金の実施例を説明する図であり、アルミニウムろう合金がクラッドされたブレージングシートの、溶融ろうの流動係数の測定方法を説明する図である。

符号の説明

１…チューブ、２…溝、１０…熱交換器、１１、１２…ヘッダーパイプ

Claims (5)

1. Ｓｉ：５．０％以上１３．０％以下（質量％、以下同様）、Ｔｉ：０．０５％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．１％以上２．０％以下、Ｚｒ：０．０１％以上０．５％以下をそれぞれ含有し、更に、必要に応じてＣｒ：０．０５％以上１．０％以下を含有し、
   残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金。
2. 請求項１に記載のろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金からなる面材が、アルミニウム合金からなる芯材の片面あるいは両面に貼り合わせられてなることを特徴とする、ろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムブレージングシート。
3. 請求項１に記載のろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムろう合金でろう付されたことを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
4. 請求項２に記載のろう付時のエロージョンが抑制されたアルミニウムブレージングシートから構成されることを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
5. 周面の少なくとも一部に、長さ方向に沿って溝が形成されてなるチューブがヘッダーパイプにろう付されてなる熱交換器であって、
   前記ヘッダーパイプが、請求項３又は４に記載の熱交換器用ヘッダーパイプであることを特徴とする熱交換器。
   

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