JP2008231503A - アルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシート - Google Patents

アルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシート Download PDF

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Abstract

【課題】アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用される高温経時強度に優れるアルミニウム合金材を提供する。
【解決手段】本発明のアルミニウム合金材は、心材C1の少なくとも片面にろう材Fを備えるアルミニウム合金ブレージングシートB31(またはB32)の心材C1として使用されるアルミニウム合金材であって、Cu:2.5質量%を超え、3.5質量%以下を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用されるアルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシートに関する。
一般に、自動車用の熱交換器である、例えば、コンデンサ、エバポレータ、インタークーラ等は、流体通路を有する形状のチューブ材やプレート材と、コルゲート成形されたフィン材とを交互に重ね合わせ、組み合わされた状態でろう付されることによって製造される。このようなチューブ材やプレート材、フィン材は、ろう付用のアルミニウム合金材や、アルミニウム合金からなる心材の片面または両面にAl−Si系合金のろう材等をクラッドしたアルミニウム合金ブレージングシートから成形されている。
従来のろう付用のアルミニウム合金材や、アルミニウム合金ブレージングシートの心材は、Al−Mn系合金が主流であった。そして、このようなアルミニウム合金の強度を向上させるため、Cu、さらにSiやMgを添加したろう付用のアルミニウム合金材や、これを心材とし、Al−Si系合金のろう材がクラッドされ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1〜3参照)。
特開平8−291353号公報(段落0010〜0015、段落0025) 特開平5−339666号公報(段落0005〜0013) 特開平4−202735号公報(第2頁右上第12行〜同頁左下第17行)
しかしながら、前記したようなろう付用のアルミニウム合金材や、これを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートから製造される熱交換器の使用温度は概ね100℃以下であった。したがって、使用温度が、例えば150℃以上の高温経時においては、アルミニウム合金材や、これを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートの強度が十分でなく使用に限界があるという問題を有していた。
また、近年、熱交換器は小型化、高性能化が要求され、熱交換器の使用条件は高圧化、高温化する方向にあり、ろう付用のアルミニウム合金材やこれを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートについては、150℃以上の高温経時での高強度化が要求されている。
そこで、本発明は、このような問題を解決すべく、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用される高温経時強度に優れるアルミニウム合金材、および、高温経時強度に優れる心材を用いるアルミニウム合金ブレージングシートを提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明に係るアルミニウム合金材は、心材の少なくとも片面にろう材を備えるアルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用されるアルミニウム合金材であって、Cu:2.5質量%を超え、3.5質量%以下を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
このようなアルミニウム合金材は、Cuの含有量を2.5質量%を超え、3.5質量%以下の範囲に規定することによって、Cuの固溶・析出強化によるアルミニウム合金の強度向上と共に、高温経時でのアルミニウム合金の強度低下を小さくすることができる。
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Si:0.05〜1.0質量%、Fe:0.05〜1.5質量%、Mn:0.05〜1.5質量%、Mg:0.05〜0.6質量%、Ni:0.05〜1.5質量%、Cr:0.05〜0.3質量%、Ti:0.05〜0.3質量%、Zr:0.05〜0.3質量%、V:0.05〜0.3質量%、Sn:0.01〜0.1質量%、Cd:0.01〜0.1質量%、In:0.01〜0.1質量%のうち少なくとも1種以上をさらに含有することを特徴とする。
このようなアルミニウム合金材は、Si、Fe、Mn、Mg、Ni、Cr、Ti、Zr、V、Sn、Cd、Inのうち少なくとも1種以上をさらに含有すると共に、その含有量を適切に規定することによって、アルミニウム合金の強度と成形加工性を向上させることができる。
また、前記課題を解決するため、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記アルミニウム合金材を心材とし、その片面または両面にアルミニウム合金からなるろう材を備えることを特徴とする。
このようなアルミニウム合金ブレージングシートは、前記したアルミニウム合金材を心材とすることによって、高温経時での強度低下を小さくすることができ、成形加工性を向上させることができる。また、心材の片面または両面にろう材を備えることによって、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。
また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記アルミニウム合金材を心材とし、その一方の片面にアルミニウム合金からなるろう材を備え、他方の片面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材を備えることを特徴とする。
このようなアルミニウム合金ブレージングシートは、前記したアルミニウム合金材を心材とすることによって、高温経時での強度低下を小さくすることができ、成形加工性を向上させることができる。また、心材の一方の片面にろう材を備えるので、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。さらに、心材の他方の片面に犠牲陽極材を備えるので、犠牲陽極材の犠牲防食作用によって、その耐食性を向上させることができる。
本発明に係るアルミニウム合金材は、Cuの含有量を適切に規定することで、アルミニウム合金の強度向上と共に、高温経時での強度低下を小さくすることができるので、高温経時強度に優れている。また、Si、Fe、Mn、Mg、Ni、Cr、Ti、Zr、V、Sn、Cd、Inのうち少なくとも1種以上をさらに含有すると共に、その含有量を適切に規定することで、強度と成形加工性に優れている。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、Cuの含有量を適切に規定したアルミニウム合金材を心材とすることで、高温経時強度や成形加工性に優れている。また、心材の少なくとも片面にろう材を備えることで、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。さらに、犠牲陽極材を備えることで、その耐食性を向上させることができる。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
[アルミニウム合金材]
本発明の第1実施形態に係るアルミニウム合金材は、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用されるアルミニウム合金材であり、Cu:2.5質量%を超え、3.5質量%以下を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなる。
また、本発明の第2実施形態に係るアルミニウム合金材は、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用されるアルミニウム合金材であり、Cu:2.5質量%を超え、3.5質量%以下を含有すると共に、Si:0.05〜1.0質量%、Fe:0.05〜1.5質量%、Mn:0.05〜1.5質量%、Mg:0.05〜0.6質量%、Ni:0.05〜1.5質量%、Cr:0.05〜0.3質量%、Ti:0.05〜0.3質量%、Zr:0.05〜0.3質量%、V:0.05〜0.3質量%、Sn:0.01〜0.1質量%、Cd:0.01〜0.1質量%、In:0.01〜0.1質量%のうち少なくとも1種以上をさらに含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなる。
なお、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材は、ろう付用のアルミニウム合金材としても使用することができる。
以下、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材の添加元素の含有量を数値限定した理由について説明する。
<Cu:2.5質量%を超え、3.5質量%以下>
Cuは、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させる。また、Cuの添加によって、高温経時でのアルミニウム合金材の強度低下は小さくなる。さらに、アルミニウム合金ブレージングシートの心材とした場合、Cuを添加することで心材の電位をろう材の電位よりも貴とすることができるので、ろう材が心材(アルミニウム合金材)を犠牲防食し、アルミニウム合金ブレージングシートの耐食性を向上させる。
Cuの含有量が2.5質量%以下では、十分な高温経時強度が得られない。一方、Cuの含有量が3.5質量%を超えるとアルミニウム合金材の融点が低下するのでろう付時にアルミニウム合金材が溶融する恐れがある。また、Cuの含有量の増加と共にろう付前の素材(アルミニウム合金材)の伸びが低下するので成形加工性が低下する。従って、本発明の第1実施形態および第2実施形態におけるアルミニウム合金材のCuの含有量は2.5質量%を超え、3.5質量%以下とする。
<Si:0.05〜1.0質量%>
Siは、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させる。Siの含有量が0.05質量%未満では、十分な強度向上効果が得られない。一方、Siの含有量が1.0質量%を超えると、前記したCuと合わせてアルミニウム合金材の融点がさらに低下する場合があるので、アルミニウム合金材がろう付時に溶融する恐れがある。従って、本発明の第2実施形態におけるSi含有量は0.05〜1.0質量%とする。
<Fe:0.05〜1.5質量%>
Feは、アルミニウム合金中で金属間化合物として晶出・析出して分散強化に寄与する。また、晶出・析出した金属間化合物は、再結晶の核となって再結晶を促進させるので、グレイン組織を微細にする効果を有し、アルミニウム合金材の成形加工性を向上させる。Feの含有量が0.05質量%未満では、これらの効果が十分に得られない。一方、Feの含有量が1.5質量%を超えると、金属間化合物の晶出・析出が増加してアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第2実施形態におけるFeの含有量は0.05〜1.5質量%とする。
<Mn:0.05〜1.5質量%>
Mnは、アルミニウム合金中で金属間化合物として晶出・析出して分散強化に寄与する。Mnの含有量が0.05質量%未満では、分散強化の効果が十分に得られない。一方、Mnの含有量が1.5質量%を超えると、粗大な晶出物の量が増加するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第2実施形態におけるMnの含有量は0.05〜1.5質量%とする。
<Mg:0.05〜0.6質量%>
Mgは、前記したCu、Si、Mnと同様に、アルミニウム合金に添加することにより、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させる。特にSiとの同時添加においては、金属間化合物を生成・析出して析出強化に寄与する。Mgの含有量が0.05質量%未満では、これら効果が十分に得られない。一方、Mgの含有量が0.6質量%を超えると、非腐食性フラックスを用いた雰囲気下でのろう付において、ろう付性を阻害する場合がある。また、ろう付前の素材(アルミニウム合金材)の伸びが低下して成形加工性が低下する場合がある。従って、本発明の第2実施形態におけるMgの含有量は0.05〜0.6質量%とする。
<Ni:0.05〜1.5質量%>
Niは、アルミニウム合金中で金属間化合物として存在して分散強化に寄与する。Niの含有量が0.05質量%未満では、分散強化の効果が十分に得られない。一方、Niの含有量が1.5質量%を超えると、金属間化合物が増加するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第2実施形態におけるNiの含有量は0.05〜1.5質量%とする。
<Cr:0.05〜0.3質量%>
Crは、アルミニウム合金中で微細な金属間化合物を生成して、その強度を向上させる。Crの含有量が0.05質量%未満では、強度向上の効果が十分に得られない。一方、Crの含有量が0.3質量%を超えると、粗大な金属間化合物が生成するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第2実施形態におけるCrの含有量は0.05〜0.3質量%とする。
<Ti:0.05〜0.3質量%>
Tiは、アルミニウム合金中で微細な金属間化合物を生成して、その強度を向上させる。Tiの含有量が0.05質量%未満では、強度向上の効果が十分に得られない。一方、Tiの含有量が0.3質量%を超えると、粗大な金属間化合物が生成するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第2実施形態におけるTiの含有量は0.05〜0.3質量%とする。
<Zr:0.05〜0.3質量%>
Zrは、アルミニウム合金中で微細な金属間化合物を生成して、その強度を向上させる。Zrの含有量が0.05質量%未満では、強度向上の効果が十分に得られない。一方、Zrの含有量が0.3質量%を超えると、粗大な金属間化合物が生成するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第2実施形態におけるZrの含有量は0.05〜0.3質量%とする。
<V:0.05〜0.3質量%>
Vは、アルミニウム合金中で微細な金属間化合物を生成して、その強度を向上させる。Vの含有量が0.05質量%未満では、強度向上の効果が十分に得られない。一方、Vの含有量が0.3質量%を超えると、粗大な金属間化合物が生成するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第2実施形態におけるVの含有量は0.05〜0.3質量%とする。
<Sn:0.01〜0.1質量%>
Snは、アルミニウム合金中で高温時におけるCuの析出を促進して強度向上に寄与する。Snの含有量が0.01質量%未満では、その効果が十分に得られない。一方、Snの含有量が0.1質量%を超えると、その効果が飽和する、すなわち、その効果がSnの含有量を0.1質量%とした場合と変化しないので、結果としてコストアップとなる。従って、本発明の第2実施形態におけるSnの含有量は0.01〜0.1質量%とする。
<Cd:0.01〜0.1質量%>
Cdは、Snと同様に、アルミニウム合金中で高温時におけるCuの析出を促進して強度向上に寄与する。Cdの含有量が0.01質量%未満では、その効果が十分に得られない。一方、Cdの含有量が0.1質量%を超えると、その効果が飽和するので、結果としてコストアップとなる。従って、本発明の第2実施形態におけるCdの含有量は0.01〜0.1質量%とする。
<In:0.01〜0.1質量%>
Inは、Sn、Cdと同様に、アルミニウム合金中で高温時におけるCuの析出を促進して強度向上に寄与する。Inの含有量が0.01質量%未満では、その効果が十分に得られない。一方、Inの含有量が0.1質量%を超えると、その効果が飽和するので、結果としてコストアップとなる。従って、本発明の第2実施形態におけるInの含有量は0.01〜0.1質量%とする。
<不可避的不純物>
本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材には、不可避的不純物として、本発明の第2実施形態に係るアルミニウム合金材の添加元素であるSi、Fe、Mn、Mg、Ni、Cr、Ti、Zr、V、Sn、Cd、Inを、前記したそれぞれの含有量の下限値未満含有していてもよい。これらの添加元素を、それぞれの含有量の下限値未満含有しても、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材の性能を何ら妨げるものではない。なお、これらの添加元素の前記した効果を得るには、本発明で規定する含有量を特に含有させる必要がある。
[アルミニウム合金ブレージングシート]
次に、前記した本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材を心材としたアルミニウム合金ブレージングシート(以下、ブレージングシートという)について、適宜図面を参照しながら説明する。図1(a)は心材の片面にろう材を有するブレージングシートを示す断面図であり、(b)は心材の両面にろう材を有するブレージングシートを示す断面図である。図2は心材の一方の片面にろう材を有し、他方の片面に犠牲陽極材を有するブレージングシートを示す断面図である。
図1(a)に示すように、ブレージングシートB31は、前記した第1実施形態に係るアルミニウム合金材の心材C1(または第2実施形態に係るアルミニウム合金材の心材C2)の片面にアルミニウム合金からなるろう材Fを備えている。
また、図1(b)に示すように、ブレージングシートB32は、心材C1(または心材C2)の両面にアルミニウム合金からなるろう材F,Fを備えている。
さらに、図2に示すように、ブレージングシートB4は、心材C1(または心材C2)の一方の片面にアルミニウム合金からなるろう材Fを備え、他方の片面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材Sを備えている。
<心材>
ブレージングシートB31,B32,B4の心材C1は前記した第1実施形態に係るアルミニウム合金材であり、心材C2は前記した第2実施形態に係るアルミニウム合金材である。心材C1,C2の添加元素の含有量および含有量を数値限定した理由については前記したので説明を省略する。
<ろう材>
ブレージングシートB31,B32,B4のろう材Fとしては、アルミニウム合金からなる公知のろう材を使用することができる。このようなアルミニウム合金としては、例えば、Al−Si系合金、Al−Si−Zn系合金、Al−Si−Mg(Bi)系合金等を挙げることができる。
<犠牲陽極材>
ブレージングシートB4の犠牲陽極材S(以下、犠牲材という)としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる公知の犠牲材を使用することができる。なお、アルミニウム合金としては、例えば、Al−Zn系合金、Al−Zn−Mg系合金、そしてこれらにMn、Si等を含有した合金等が挙げられる。
ここで、本発明の実施形態に係るブレージングシートの製造方法の一例について簡単に説明する。
まず、心材(アルミニウム合金材)用アルミニウム合金、ろう材用アルミニウム合金および犠牲材用アルミニウム合金をそれぞれ連続鋳造により、溶解、鋳造し、必要に応じて面削、均質化熱処理して、心材用鋳塊、ろう材用鋳塊および犠牲材用鋳塊を得る。さらに、ろう材用鋳塊および犠牲材用鋳塊については、それぞれ所定の厚さに熱間圧延または切断して、ろう材用アルミニウム合金板および犠牲材用アルミニウム合金板を得る。なお、必要に応じて、心材用鋳塊も所定の厚さに熱間圧延または切断して心材用アルミニウム合金板としてもよい。
次に、このようにして得られた心材用鋳塊(または心材用アルミニウム合金板)と、ろう材用アルミニウム合金板および犠牲材用アルミニウム合金板とを所定のクラッド率になるように重ね合わせ、400℃以上の温度で加熱後、熱間圧延により圧着して板状とする。その後、粗鈍、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延、そして必要に応じて仕上げ焼鈍を行うことにより所定の板厚とする。このようにして、本発明の実施形態に係るブレージングシートを製造することができる。
ここで、前記した心材用鋳塊(または心材用アルミニウム合金板)と、ろう材用アルミニウム合金板および犠牲材用アルミニウム合金板とを重ね合わせる工程において、1枚のろう材用アルミニウム合金板と心材用鋳塊(または心材用アルミニウム合金板)とを重ね合わせ、その後の工程(粗鈍、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延、仕上げ焼鈍等)を経ることで、図1(a)に示すブレージングシートB31を製造することができる。
また、2枚のろう材用アルミニウム合金板の間に心材用鋳塊(または心材用アルミニウム合金板)を挟むように重ね合わせ、その後の工程を経ることで、図1(b)に示すブレージングシートB32を製造することができる。
さらに、ろう材用アルミニウム合金板と犠牲材用アルミニウム合金板の間に心材用鋳塊(または心材用アルミニウム合金板)を挟むように重ね合わせ、その後の工程を経ることで、図2に示すブレージングシートB4を製造することができる。
なお、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材(ろう付用のアルミニウム合金材)は、前記した心材用鋳塊を所定の厚さに熱間圧延した後、必要に応じて、粗鈍、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延、仕上げ焼鈍を行うことにより所定の板厚とすることで製造することができる。
以上の製造方法は、本発明の実施形態に係るブレージングシート(またはアルミニウム合金材)を製造するための一例であり、必ずしもこの製造方法に限定されるものではない。
以上、説明した第1実施形態および第2実施形態に係るアルミニウム合金材は、Cuの含有量を適切に規定することで、アルミニウム合金の強度向上と共に、高温経時での強度低下を小さくすることができるので、高温経時強度に優れている。また、第2実施形態に係るアルミニウム合金材は、Si、Fe、Mn、Mg、Ni、Cr、Ti、Zr、V、Sn、Cd、Inのうち少なくとも1種以上をさらに含有すると共に、その含有量を適切に規定することで、強度と成形加工性にも優れている。
また、ブレージングシートB31,B32,B4は、第1実施形態(または第2実施形態)に係るアルミニウム合金材の心材C1(またはC2)を備えることで、高温経時強度や成形加工性に優れている。また、心材C1(またはC2)の少なくとも片面にろう材Fを備えることで、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。さらに、ブレージングシートB4のように犠牲陽極材Sを備えることで、その耐食性を向上させることができる。
このようなブレージングシートB31,B32,B4(およびろう付用のアルミニウム合金材)は、ろう付によって製造される自動車用熱交換器のプレート材やチューブ材等として好適に使用することができる。これにより、特に150℃以上の高温経時において、十分な強度を有する熱交換器を製造することができる。
以下、本発明に係るアルミニウム合金材を心材としたブレージングシートについて、本発明で規定した添加元素の含有量の範囲を満足する実施例と、本発明で規定した添加元素の含有量の範囲を満足しない比較例とを対比して具体的に説明する。
実施例および比較例のブレージングシートは以下のようにして作製した。
まず、表1に示す組成の心材用アルミニウム合金、ろう材用アルミニウム合金(Si:10質量%、Fe:0.2質量%を含有)および犠牲材用アルミニウム合金(Si:0.1質量%、Fe:0.2質量%、Mn:0.1質量%、Zn:2.0質量%を含有)を使用し、それぞれについて連続鋳塊により、溶解、鋳造した後、均質化熱処理および熱間圧延を実施して、心材用アルミニウム合金板、ろう材用アルミニウム合金板および犠牲材用アルミニウム合金板を得た。
Figure 2008231503
次に、心材用アルミニウム合金板の両面にろう材用アルミニウム合金板がそれぞれ板厚全体の10%となるように設置したもの、および、心材用アルミニウム合金板の一方の片面にろう材用アルミニウム合金板が、他方の片面に犠牲材用アルミニウム合金板がそれぞれ板厚全体の10%となるように設置したものを用意し、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍を実施して、表2に示すブレージングシート(実施例1〜4、比較例5、6)および表3に示すブレージングシート(実施例7〜36、比較例37〜48)を作製した。これらのブレージングシート(実施例および比較例)は、板厚が1.6mmであり、O材に調質されている。
Figure 2008231503
ここで、実施例1〜4はいずれも心材に含有されるCuの含有量が本発明(請求項1)で規定した範囲を満足するものである。比較例5は心材に含有されるCuの含有量が本発明で規定した範囲の下限値以下のものであり、比較例6は心材に含有されるCuの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。
なお、実施例1〜3、比較例5、6は、図1(b)に示すような、心材C1の両面にろう材F,Fを備えるブレージングシートであり、実施例4は、図2に示すような、心材C1の一方の片面にろう材Fを備え、他方の片面に犠牲陽極材S(犠牲材)を備えるブレージングシートである。
Figure 2008231503
ここで、実施例7〜36は、いずれも心材に含有されるCuおよびその他の添加元素(Si、Fe、Mn、Mg、Ni、Cr、Ti、Zr、V、Sn、Cd、Inのうち少なくとも1種以上)の含有量が本発明(請求項2)で規定した範囲をすべて満足するものである。
比較例37は心材に含有されるSiの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例38は心材に含有されるFeの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。比較例39は心材に含有されるMnの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例40は心材に含有されるMgの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。
比較例41は心材に含有されるNiの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例42は心材に含有されるCrの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。比較例43は心材に含有されるTiの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例44は心材に含有されるZrの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。
比較例45は心材に含有されるVの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例46は心材に含有されるSnの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。比較例47は心材に含有されるCdの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例48は心材に含有されるInの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。
なお、実施例7〜34、比較例37〜48は、図1(b)に示すような、心材C2の両面にろう材F,Fを備えるブレージングシートであり、実施例35、36は、図2に示すような、心材C2の一方の片面にろう材Fを備え、他方の片面に犠牲陽極材S(犠牲材)を備えるブレージングシートである。
また、本発明に係るアルミニウム合金材(心材)は、前記したとおり、その他の添加元素(Si、Fe、Mn、Mg、Ni、Cr、Ti、Zr、V、Sn、Cd、In)を不可避的不純物として、それぞれの含有量の下限値未満含有していても、本発明の性能を何ら妨げるものではない。したがって、心材に含有されるその他の添加元素の含有量が本発明で規定した範囲の下限値未満となるブレージングシートに対する高温経時強度および成形加工性の評価は行わなかった。
<成形加工性の評価>
各実施例および各比較例より、JIS Z2201に規定されている5号試験片をそれぞれ作製し、常温で引張試験機にて素材伸びを測定して、素材伸びが26%以上であるものを成形加工性が良好であると評価した。この結果を、表2および表3に示す。
<高温経時強度の評価>
各実施例および各比較例を、それぞれ幅100mm×長さ200mmの短冊状に切断して、市販の非腐食性フラックス(FL−7、森田化学工業株式会社)を5g/m塗布し、乾燥後、長手方向が垂直方向となるように釣り下げ、窒素雰囲気中、590℃で2分間保持してろう付加熱を行った。
高温経時強度は、ろう付加熱後の短冊状の試験片より、JIS Z2201に規定されている5号試験片をそれぞれ作製し、200℃で300時間保持した後、200℃で引張試験機にて引張強度を測定して、高温経時強度が145MPa以上であるものを高温経時強度に優れると評価した。この結果を、表2および表3に示す。
<評価結果>
まず、表2に示すように、心材に含有されるCuの含有量が本発明(請求項1)で規定した範囲を満足する実施例1〜4は、200℃、300時間後(高温経時後)の200℃での高温経時強度が145MPa以上と高温経時強度に優れていた。また、素材伸びは26%以上で成形加工性も良好であった。
一方、比較例5は、心材に含有されるCuの含有量が本発明で規定した範囲の下限値以下であるので、高温経時強度が120MPaと実施例1〜4に比較して、高温経時強度が不十分であった。
また、比較例6は、心材に含有されるCuの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるので、ろう付加熱(590℃、2分)によりろう材と共に心材も溶融してしまい、正常な試験片が得られず高温経時強度を測定することができなかった。また、実施例1〜4と比較して、素材伸びが低かった。
次に、表3に示すように、心材に含有されるCuおよびその他の添加元素(Si、Fe、Mn、Mg、Ni、Cr、Ti、Zr、V、Sn、Cd、Inのうち少なくとも1種以上)の含有量が本発明(請求項2)で規定した範囲をすべて満足する実施例7〜36は、200℃、300時間後(高温経時後)の200℃での高温経時強度が145MPa以上と高温経時強度に優れると共に、素材伸びが26%以上と成形加工性が良好であった。
一方、比較例37は、心材に含有されるSiの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるので、ろう付加熱(590℃、2分)によりろう材と共に心材も溶融してしまい、正常な試験片が得られず高温経時強度を測定することができなかった。
また、比較例38〜45は、それぞれ、心材に含有されるFe、Mn、Mg、Ni、Cr、Ti、Zr、V、の含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるので、実施例7〜36と比較して、素材伸びが21〜23%と低く成形加工性が低下していた。なお、心材に含有されるMgの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超える比較例40は、ろう付加熱後のろう材の表面が茶褐色を呈すると共に、ろう材の流動が不均一であった。
さらに、比較例46〜48は、それぞれ、心材に含有されるSn、Cd、Inの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えている。しかし、心材に含有されるSn、Cd、Inのそれぞれの含有量が本発明で規定した範囲を満足する実施例16〜18と比較して、高温経時強度および素材伸び(成形加工性)のいずれについても顕著な変化はなく、Sn、Cd、Inを添加することによる効果が飽和していた。
以上、本発明に係るアルミニウム合金材およびブレージングシートについて、実施形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
(a)は心材の片面にろう材を有するアルミニウム合金ブレージングシートを示す断面図であり、(b)は心材の両面にろう材を有するアルミニウム合金ブレージングシートを示す断面図である。 心材の一方の片面にろう材を有し、他方の片面に犠牲陽極材を有するアルミニウム合金ブレージングシートを示す断面図である。
符号の説明
B31,B32,B4 ブレージングシート
C1,C2 心材(アルミニウム合金材)
F ろう材
S 犠牲陽極材

Claims (4)

  1. 心材の少なくとも片面にろう材を備えるアルミニウム合金ブレージングシートの前記心材として使用されるアルミニウム合金材であって、
    Cu:2.5質量%を超え、3.5質量%以下を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とするアルミニウム合金材。
  2. 前記アルミニウム合金材が、Si:0.05〜1.0質量%、Fe:0.05〜1.5質量%、Mn:0.05〜1.5質量%、Mg:0.05〜0.6質量%、Ni:0.05〜1.5質量%、Cr:0.05〜0.3質量%、Ti:0.05〜0.3質量%、Zr:0.05〜0.3質量%、V:0.05〜0.3質量%、Sn:0.01〜0.1質量%、Cd:0.01〜0.1質量%、In:0.01〜0.1質量%のうち少なくとも1種以上をさらに含有す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材。
  3. 請求項1または請求項2に記載のアルミニウム合金材を心材とし、その片面または両面にアルミニウム合金からなるろう材を備えることを特徴とするアルミニウム合金ブレージングシート。
  4. 請求項1または請求項2に記載のアルミニウム合金材を心材とし、その一方の片面にアルミニウム合金からなるろう材を備え、他方の片面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材を備えることを特徴とするアルミニウム合金ブレージングシート。
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