JP2008240084A - 熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびブレージングシート - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの耐食性に優れ、高強度を維持する、薄肉化に対応した熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびブレージングシートを提供する。
【解決手段】所定量のＳｉ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｕ，Ｔｉを含有するＡｌ合金からなる心材と、この心材の一面側に配置されて熱交換器内部側となる、所定量のＳｉ，Ｍｎ，Ｃｕを含有するＡｌ合金からなる内面層と、前記心材の他面側に配置されて熱交換器外部側となる、所定量のＳｉ，Ｍｎ，Ｚｎを含有するＡｌ合金からなる外面層と、を備えた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材であって、内面層のＣｕ濃度は心材のＣｕ濃度以上であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用の熱交換器等に使用されるクラッド材およびブレージングシート、特にろう付け後強度および耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびブレージングシートに関する。

自動車に搭載されるコンデンサ、エバポレータ等の熱交換器は、アルミニウム合金からなるクラッド材またはブレージングシートを成形、組み立て、ろう付けされることにより形成される。近年、このアルミニウム合金クラッド材およびブレージングシートは、熱交換器の軽量化のために、例えばチューブ材用においては従来の板厚０．３〜０．５ｍｍから板厚０．２ｍｍ以下へ薄肉化が進められており、それに伴って、より高強度化および高耐食化が求められている。

耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートに関する従来技術として、例えば、特許文献１には、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金からなる心材の両面にＡｌ−Ｚｎ合金からなる犠牲陽極層を積層させ、Ａｌ−Ｚｎ合金の犠牲防食作用によって耐食性を向上させたものが開示されている。
特開平７−１７９９６９号公報（段落０００７〜０００８）

上記従来技術では、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ合金を心材としてその両面にＡｌ−Ｚｎ合金からなる層を設けることにより、大気側および流体（冷媒）通路側の両面からの腐食に対して犠牲防食作用を付与するものである。異なる組成の合金を重ねてクラッドするため、ブレージングシートの製造工程中における熱処理（熱延、軟化焼鈍）およびろう付け処理により含有元素（Ｃｕ，Ｚｎ）が拡散し、図２（ａ）に示す濃度分布を形成する。ＣｕはＡｌ合金の電位を貴に、ＺｎはＡｌ合金の電位を卑にするので、このブレージングシートにおける電位勾配は、図２（ｂ）に示す状態となる。この構造では一方からの腐食（孔食）が心材板厚中心に進展した場合、心材板厚中心部以深の電位が心材板厚中心より卑になるため、腐食が急速に進展すると考えられる。そのため、このブレージングシートが薄肉化および激しい腐食環境に曝された場合には早期貫通孔形成に至る怖れがある。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、薄肉化した場合にも、高耐食、高強度を維持する熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびブレージングシートを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明者らは、腐食環境である熱交換器外部側となる層（外面層）を、従来技術と同様に電位を心材より卑にして心材に対する犠牲陽極層とし、一方、冷媒に接する熱交換器内部側となる層（内面層）は逆に、電位を心材より貴にして、心材板厚中心以深においても犠牲防食効果を備えることとした。その結果、各層を形成する合金中のＣｕおよびＺｎの濃度分布を制御することにより、外部側から内部側に向かって電位が貴になるように電位勾配を付与する方法を発明するに至った（図１参照）。

すなわち、請求項１に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、心材と、この心材の一面側に配置される内面層と、前記心材の他面側に配置される外面層とを備えた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材であって、前記心材は、Ｓｉ：０．３〜１．５質量％、Ｍｎ：０．５〜１．８質量％、Ｍｇ：１．５質量％以下、Ｃｕ：１．０質量％以下、Ｔｉ：０．１〜０．３５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、前記内面層は、Ｓｉ：１．５質量％以下、Ｍｎ：１．８質量％以下、Ｃｕ：１．０質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、前記外面層は、Ｓｉ：１．５質量％以下、Ｍｎ：１．８質量％以下、Ｚｎ：２．５〜７．０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、前記内面層のＣｕ含有量は、前記心材のＣｕ含有量以上であることを特徴とする。

このように、心材を、冷媒に接する内面層と、大気に曝される外面層とで挟んだ３層の積層構造にし、各層を形成する合金中のＣｕおよびＺｎの濃度分布を制御したことにより、外部側から内部側に向かって電位が貴になるように電位勾配を付与することができる。その結果、従来技術に比較して、心材中心以深に孔食が達した場合でも犠牲防食効果を維持でき、長寿命化を図ることが可能である。特に、コンデンサ、エバポレータ等大気側からの腐食防止が重要である場合に有効である。なお、これらの熱交換器は非腐食性の冷媒を使用するため、内部側からの腐食はほとんど発生しない。

さらに、請求項２に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１に記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材において、前記内面層および前記外面層のそれぞれの前記不可避的不純物としてのＭｇの含有量が０．１質量％以下であることを特徴とする。

このように、Ｍｇ濃度を制限することにより、熱交換器用アルミニウム合金クラッド材のろう付け性を確保することが可能である。

さらに、請求項３に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１または請求項２に記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材において、内面層および外面層の少なくとも一方が、さらにＴｉ：０．１〜０．３５質量％を含有することを特徴とする。

このように、Ｔｉを添加したことにより、内面層、外面層においても、板厚方向への腐食が進展し難くなり、耐食性をさらに向上させることが可能である。

また、請求項４に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、請求項１ないし請求項３に記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材の少なくとも一方の面に、さらに、ろう材層を備えることを特徴とする。

このように、外側にろう材層を備えたことにより、ベアフィン材のようにろう材層を備えていない板材とのろう付け接合が可能である。

請求項１に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材によれば、薄肉化しても、高耐食、高強度を長期に亘って維持することができる。

請求項２に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材によれば、ろう付け性に優れ、薄肉化しても、高耐食、高強度を長期に亘って維持することができる。

請求項３に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材によれば、耐食性がさらに向上し、薄肉化しても、激しい腐食環境において高耐食、高強度を長期に亘って維持することができる。

請求項４に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートによれば、薄肉化しても、高耐食、高強度を長期に亘って維持することができ、さらに、ろう材層のない分薄肉化された板材とろう付け接合することにより、より軽量化された熱交換器を形成することができる。

以下、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびブレージングシートを実現するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態である熱交換器用アルミニウム合金クラッド材におけるＣｕ，Ｚｎの濃度分布および電位勾配を示す図であり、（ａ）はＣｕ，Ｚｎの濃度分布図、（ｂ）は電位勾配図である。

第１の実施の形態である熱交換器用アルミニウム合金クラッド材においては、アルミニウム合金からなる心材の一方の面に内面層がクラッドされ、他方の面に外面層がクラッドされている。なお、本実施形態の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材で熱交換器を作製する際は、内面層が熱交換器内部側（冷媒通路側）、外面層が熱交換器外部側（大気側）となる。
すなわち、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、その板厚方向（横軸）に、外部側から、外面層、心材、内面層の順に積層された３層構造となる。そして、各層におけるＣｕおよびＺｎの濃度分布を図１（ａ）に示すように制御したことで、図１（ｂ）に示すように外部側から内部側に向かって電位が常に貴となる。

以下に、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびブレージングシートを構成する各要素について説明する。

〔心材〕
心材は、Ｓｉ：０．３〜１．５質量％、Ｍｎ：０．５〜１．８質量％、Ｍｇ：１．５質量％以下、Ｃｕ：１．０質量％以下かつ内面層のＣｕ濃度以下、Ｔｉ：０．１〜０．３５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる。なお、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびブレージングシートにおける心材の厚さは特に限定されないが、好ましくは０．０５〜０．４ｍｍである。

（心材Ｓｉ：０．３〜１．５質量％）
Ｓｉはろう付け後強度を向上させる効果があり、特にＭｇ，Ｍｎと共存させた場合、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物の形成により、さらにろう付け後強度を高めることができる。０．３質量％未満では効果が小さく、１．５質量％を超えると心材の融点低下および低融点相増加により、心材の溶融が生じる。したがって、心材におけるＳｉの含有量は、０．３〜１．５質量％とする。

（心材Ｍｎ：０．５〜１．８質量％）
Ｍｎはろう付け後強度を向上させる効果があり、含有量増加によりろう付け後強度を高めることができる。また、電位を貴にする働きがあるため、耐食性を向上させる。０．５質量％未満では効果が小さく、１．８質量％を超えると粗大な金属間化合物が形成され、成形性の低下、耐食性低下を起こしやすい。したがって、心材におけるＭｎの含有量は、０．５〜１．８質量％とする。

（心材Ｍｇ：１．５質量％以下）
Ｍｇはろう付け後強度を向上させる効果がある。しかし一方で、Ｍｇはフラックスろう付け性を低下させる作用があるため、１．５質量％を超えると、ろう付けの際、外面層および内面層を通してろう材までＭｇが拡散し、ろう付け性が著しく低下する。したがって、心材におけるＭｇの含有量は、１．５質量％以下とする。また、０．０５質量％未満では効果が小さい。したがって、心材における好ましいＭｇの含有量は、０．０５〜１．０質量％である。

（心材Ｃｕ：１．０質量％以下かつ内面層のＣｕ濃度以下）
Ｃｕはろう付け後強度を向上させる効果がある。また、電位を貴にする働きがあるため、耐食性を向上させる。一方、１．０質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する可能性がある。また、内面層のＣｕ濃度を超えると、内面層に対して心材側の電位が貴になるため、心材以深で孔食進展が促進される。したがって、心材におけるＣｕの含有量は、１．０質量％以下であり、かつ内面層のＣｕ濃度以下である。また、０．０１質量％未満では上記の効果が小さく、好ましくは０．０５質量％以上である。したがって、心材における好ましいＣｕの含有量は、０．０５〜０．９質量％かつ内面層のＣｕ濃度以下で、より好ましくは、さらに内面層のＣｕ濃度−０．１質量％以下である。

（心材Ｔｉ：０．１〜０．３５質量％）
ＴｉはＡｌ合金中でＴｉ−Ａｌ系化合物を形成して層状に分散する。Ｔｉ−Ａｌ系化合物は電位が貴であるため、腐食形態が層状化し、深さ方向への腐食（孔食）に進展し難くなる効果がある。０．１質量％未満では腐食形態の層状化効果が小さく、０．３５質量％を超えると粗大な金属間化合物形成により、加工性および耐食性が低下する。したがって、心材におけるＴｉの含有量は、０．１〜０．３５質量％とする。

上記以外に、心材の電位貴化および強度向上のため、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｒ等をそれぞれ０．３質量％以下添加してもよい。また、電位勾配調整用として、Ｚｎ：１．０質量％以下を添加してもよい。ろう付け時のＺｎ拡散で、心材において外面層側が内面側より電位が卑となることにより、犠牲陽極材となる領域が拡張され、防食効果を一層長く維持する効果がある。なお、不可避的不純物として、Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐ，Ｂｅ，Ｂ等をそれぞれ０．３質量％以下含有してもよい。

〔内面層〕
内面層は、Ｓｉ：１．５質量％以下、Ｍｎ：１．８質量％以下、Ｃｕ：１．０質量％以下かつ心材のＣｕ濃度以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる。なお、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびブレージングシートにおける内面層の厚さは特に限定されないが、好ましくは０．０１〜０．１ｍｍである。

（内面層Ｓｉ：１．５質量％以下）
Ｓｉはろう付け後強度を向上させる効果があり、特にＭｇ，Ｍｎと共存させた場合、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物の形成により、さらにろう付け後強度を高めることができる。一方、１．５質量％を超えると内面層の融点低下と低融点相増加により、内面層の溶融が生じる。したがって、内面層におけるＳｉの含有量は、１．５質量％以下とする。また、０．０３質量％未満では効果が小さい。したがって、内面層における好ましいＳｉの含有量は、０．０３〜１．２質量％である。

（内面層Ｍｎ：１．８質量％以下）
Ｍｎはろう付け後強度を向上させる効果があり、含有量増加によりろう付け後強度を高めることができる。また、電位を貴にする働きがあるため、耐食性を向上させる。一方、１．８質量％を超えると粗大な金属間化合物が形成され、成形性の低下、耐食性低下を起こしやすい。したがって、内面層におけるＭｎの含有量は、１．８質量％以下とする。また、０．０５質量％未満では効果が小さい。したがって、内面層における好ましいＭｎの含有量は、０．０５〜１．５質量％である。

（内面層Ｃｕ：１．０質量％以下かつ心材のＣｕ濃度以上）
Ｃｕはろう付け後強度を向上させる効果がある。また、電位を貴にする働きがあるため、耐食性を向上させる。一方、１．０質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する可能性がある。また、心材のＣｕ濃度未満であると、内面層に対して心材側の電位が貴になるため、心材以深で孔食進展が促進される。したがって、内面層におけるＣｕの含有量は、１．０質量％以下であり、かつ心材のＣｕ濃度以上である。また、０．０５質量％未満では上記の効果が小さい。したがって、内面層における好ましいＣｕの含有量は、０．０５〜０．９質量％かつ心材のＣｕ濃度以上で、より好ましくは、さらに心材のＣｕ濃度＋０．１質量％以上である。

上記以外に、内面層の電位貴化および強度向上のため、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｚｒ等をそれぞれ０．３質量％以下添加してもよい。また、電位勾配調整用として電位勾配を崩さない（内面層の電位が心材より卑とならない）範囲で、Ｚｎ：１．０質量％以下を添加してもよい。ろう付け時のＺｎ拡散で、心材において外面層側が内面側より電位が卑となることにより、犠牲陽極材となる領域が拡張され、防食効果を一層長く維持する効果がある。なお、不可避的不純物として、Ｆｅ，Ｓｎ，Ｐ，Ｂｅ，Ｂ等をそれぞれ０．３質量％以下含有してもよい。

〔外面層〕
外面層は、Ｓｉ：１．５質量％以下、Ｍｎ：１．８質量％以下、Ｚｎ：２．５〜７．０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる。なお、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびブレージングシートにおける外面層の厚さは特に限定されないが、好ましくは０．０１〜０．１ｍｍである。

（外面層Ｓｉ：１．５質量％以下）
Ｓｉはろう付け後強度を向上させる効果があり、特にＭｇ，Ｍｎと共存させた場合、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物の形成により、さらにろう付け後強度を高めることができる。一方、１．５質量％を超えると外面層の融点低下と低融点相増加により、外面層の溶融が生じる。したがって、外面層におけるＳｉの含有量は、１．５質量％以下とする。また、０．０３質量％未満では効果が小さい。したがって、外面層における好ましいＳｉの含有量は、０．０３〜１．２質量％である。

（外面層Ｍｎ：１．８質量％以下）
Ｍｎはろう付け後強度を向上させる効果があり、含有量増加によりろう付け後強度を高めることができる。また、電位を貴にする働きがあるため、耐食性を向上させる。一方、１．８質量％を超えると粗大な金属間化合物が形成され、成形性の低下、耐食性低下を起こしやすい。したがって、外面層におけるＭｎの含有量は、１．８質量％以下とする。また、０．０３質量％未満では効果が小さい。したがって、外面層における好ましいＭｎの含有量は、０．０３〜１．２質量％である。

（外面層Ｚｎ：２．５〜７．０質量％）
Ｚｎは電位を卑にする働きがあるため、外面層を犠牲陽極として作用させる。２．５質量％未満では電位卑化効果が不十分である。一方、７．０質量％を超えると、クラッド材およびブレージングシート単板の耐食性は良好であるが、ろう付け接合部に形成されるフィレット（ろう付け部）中のＺｎ濃度が増加するためにフィレットの優先腐食が起こる怖れがある。また圧延割れが発生するため生産性が低下する。したがって、外面層におけるＺｎの含有量は、２．５〜７．０質量％とする。

上記以外に、ろう付けへの悪影響が低いものとして、例えば外面層の電位卑化のために、Ｆｅを０．５質量％以下、Ｉｎを０．０５質量％以下、外面層の電位卑化および腐食形態の層状化のためにＳｎを０．０５質量％以下添加してもよい。

本実施形態の内面層および外面層における不可避的不純物として、Ｍｇ：０．１質量％以下を含有してもよい。

（内面層、外面層Ｍｇ：０．１質量％以下）
内面層および外面層においてＭｇは必須元素ではなく、さらに、Ｍｇはフラックスろう付け性を低下させる作用があり、０．１質量％を超えると、ろう付け性が著しく低下する。したがって、不可避的不純物としてのＭｇは、０．１質量％以下に制限する。

なお、本発明ではノコロックろう付け法によるろう付け性重視のため、内面層および外面層には積極的にＭｇを添加しない。したがって、両層においてＳｉと化合するＭｇは心材から拡散するものを指す。

本実施形態の内面層および外面層の一方または両方が、さらにＴｉ：０．１〜０．３５質量％を含有してもよい。

（内面層、外面層Ｔｉ：０．１〜０．３５質量％）
ＴｉはＡｌ合金中でＴｉ−Ａｌ系化合物を形成して層状に分散する。Ｔｉ−Ａｌ系化合物は電位が貴であるため、腐食形態が層状化し、深さ方向への腐食（孔食）に進展し難くなる効果がある。０．１質量％未満では腐食形態の層状化効果が小さく、０．３５質量％を超えると粗大な金属間化合物形成により、加工性および耐食性が低下する。したがって、内面層および外面層におけるＴｉの含有量は、０．１〜０．３５質量％とする。

また、本発明の第２の実施の形態である熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートにおいては、前記第１の実施の形態である熱交換器用アルミニウム合金クラッド材に、少なくとも一方の面に、さらに、ろう材層を備えている。

〔ろう材層〕
ろう材層は、本発明においては特にその組成を限定するものではないが、例えばＡｌ−Ｓｉ系Ａｌ合金である４０００系合金に、ＭｇやＦｅを添加して強度を向上させた合金が挙げられる。Ｍｇ添加量の許容範囲は心材との中間層である内面層や外面層の厚さ、またフラックス量によって異なり、中間層厚さが大きいほど、またはフラックス量が多いほどＭｇ添加許容量は増加する。但し、Ｍｇ拡散は工程に依存するため、中間層厚さ、フラックス量、心材Ｍｇ含有量の相関関係は特に規定するものではなく、心材からろう材層へのＭｇの拡散障壁として内面層、外面層の厚さは１５μｍ以上設けるのが望ましい。なお、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートにおけるろう材層の厚さは特に限定されるものではなく、ろう付け処理に対応するものとするが、好ましくは０．０１ｍｍ以上である。また、ろう材層を配置する側は、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの用途に応じて、内面層側および外面層側のいずれかあるいは両方とする。

なお、内面層と外面層は同じ厚さである必要はない。本発明の要件を満たす範囲で、心材からろう材層へのＭｇ拡散障壁作用、成形性等、必要に応じた値に任意に設定してもよい。

次に、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびブレージングシートの製造方法について、その一例を説明する。

まず、心材用アルミニウム合金、内面層材用アルミニウム合金、外面層材用アルミニウム合金、そしてブレージングシートを製造する場合はろう材層用合金（例えば４０００系合金）を、連続鋳造にて溶解、鋳造し、必要に応じて面削、均質化熱処理（以下、均熱）して、心材用鋳塊、内面層材用鋳塊、外面層材用鋳塊、およびろう材層用鋳塊を得る。内面層材用鋳塊、外面層材用鋳塊、およびろう材層用鋳塊は、熱間圧延または切断によってそれぞれ所定厚さにして、内面層材、外面層材、およびろう材を得る。

次に、心材を、内面層材と、外面層材とで挟み、さらに必要に応じてろう材をその外側に配置して、所定のクラッド率になるように重ね合わせ、４００℃以上の温度で加熱した後、熱間圧延により圧着し、板材とする。その後、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延を行うことにより所定の板厚とする。なお、圧着後、冷間圧延前に、合金中の元素分布を調整する目的で、熱処理を実施しても良い。また、中間焼鈍は３５０〜４５０℃で３時間以上実施するのが望ましく、最終の冷間加工率は３０〜６０％となるようにすることが好ましい。また、最終の板厚とした後、成型加工性を考慮して仕上げ焼鈍を実施してもよい。仕上げ焼鈍により、材料が軟化し、伸びが向上するため加工性が確保できる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について述べてきたが、以下に、本発明の効果を確認した実施例を、本発明の要件を満たさない比較例と比較して具体的に説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

（供試材作製）
表１〜表３に示す組成を有する心材、内面層材、外面層材を作製し、表５に示す組合せで重ね合わせ、熱間圧延にて内面層材および外面層材の厚さをそれぞれ板厚全体の１５％でクラッドし、冷間圧延にて板厚０．３ｍｍとした。その後、４００℃で５時間の中間焼鈍を行い、さらに冷間圧延を行うことで、板厚０．２ｍｍとし、最後に仕上げ焼鈍を３００℃で３時間行って、表５に示す３層材を作製した。

同様に、表４に示す組成を有するろう材を作製し、心材を挟んでそれぞれ全板厚の１５％の厚さの内面層および外面層を、その外側にそれぞれ全板厚の１０％の厚さのろう材層をクラッドし、冷間圧延にて板厚０．３ｍｍとした。その後、４００℃で５時間の中間焼鈍を行い、さらに冷間圧延を行うことで、板厚０．２ｍｍとし、最後に仕上げ焼鈍を３００℃で３時間行って、表６に示す５層材を作製した。

次に、３層材、および表面に市販の非腐食性のフラックス５ｇ／ｍ^２を塗布した５層材をそれぞれ治具に吊り下げて、酸素濃度が２００ｐｐｍ以下の雰囲気において５９５℃で２分間保持することにより、ろう付け加熱を行い、ろう付け熱処理材を作製した。その後、ろう付け熱処理材を切り出して、所定の形状、サイズの試験材を作製し、引張強度測定および腐食試験を行った。なお、表５および表６において、加工性、融点等の問題から、板形状に作製できなかったものについては、結果欄に「−」で示した。

（ろう付け後強度測定）
ろう付け後強度の測定は、ろう付け熱処理材からＪＩＳ５号試験材を切り出して引張試験を行い、引張強度の測定を行った。測定結果を表５および表６に示す。引張強度の合格基準は、２００ＭＰａ以上とした。

（腐食試験）
腐食試験は、ろう付け熱処理材から６０ｍｍ×５０ｍｍの試験材を切り出し、外面層側が試験面となるように内面層側の面および端面をシールテープによりシールして、ＣＡＳＳ試験（ＪＩＳ Ｚ ２３７１）を１０００時間実施した。試験後、最大腐食深さを測定し、最小残存板厚（＝試験前の板厚−最大腐食深さ）を算出した。その結果を表５および表６に示す。耐食性の合格基準は、最小残存板厚が６５μｍ（板厚０．２ｍｍの約３０％）以上とした。

（心材組成による評価）
実施例１〜３は、心材におけるＳｉ含有量が本発明の範囲内であるので、ろう付け後強度が十分に高い。これに対して、比較例２６は心材のＳｉ含有量が不足し、さらにＭｇ含有量が不足している（無添加である）ため、ろう付け後強度が十分に得られなかった。一方、比較例２７は心材のＳｉ含有量が過剰なため、ろう付け時に心材が溶融して良好な試験材が得られなかった。

実施例１，４は、心材におけるＭｎ含有量が本発明の範囲内であるので、ろう付け後強度が十分に高い。これに対して、比較例２２は心材のＭｎ含有量が不足している（無添加である）ため、ろう付け後強度が十分に得られず、僅かに基準に達しなかった。一方、比較例２８は心材のＭｎ含有量が過剰なため、粗大なＭｎ化合物の形成により加工性が低下して良好な試験材が得られなかった。

実施例１，５，６は、心材におけるＭｇ含有量が本発明の範囲内であるので、ろう付け後強度が十分に高い。これに対して、比較例２３は心材のＭｇ含有量が不足している（無添加である）ため、ろう付け後強度が十分に得られず、僅かに基準に達しなかった。また、比較例２４は心材のＭｇが無添加で、Ｓｉ含有量は下限値であり、比較例２５はさらにＭｎ含有量が不足している（無添加である）ため、これらはろう付け後強度が十分に得られなかった。一方、比較例２９は心材のＭｇ含有量が過剰なため、ろう付け後強度が飽和しており、さらに、ろう付け性が低下してろう付け接合が困難となって、熱交換器用アルミニウム合金クラッド材として不適合であった。

実施例１は、心材におけるＴｉ含有量が本発明の範囲内であるので、耐食性が十分に高い。これに対して、比較例３１は心材のＴｉ含有量が不足しているので、腐食形態の層状効果が不十分で、孔食が進展した。一方、比較例３２は心材のＴｉ含有量が過剰なため、粗大なＴｉ化合物の形成により加工性が低下して良好な試験材が得られなかった。

（内面層組成による評価）
実施例１，１６，１７は、内面層におけるＳｉ含有量が本発明の範囲内であるので、ろう付け後強度が十分に高い。一方、比較例３７は内面層のＳｉ含有量が過剰なため、ろう付け時に内面層が溶融して良好な試験材が得られなかった。

実施例１，１８は、内面層におけるＭｎ含有量が本発明の範囲内であるので、ろう付け後強度が十分に高い。一方、比較例３８は内面層のＭｎ含有量が過剰なため、粗大なＭｎ化合物の形成により加工性が低下して良好な試験材が得られなかった。

（外面層組成による評価）
実施例１，１２，１３は、外面層におけるＳｉ含有量が本発明の範囲内であるので、ろう付け後強度が十分に高い。一方、比較例３３は外面層のＳｉ含有量が過剰なため、ろう付け時に外面層が溶融して良好な試験材が得られなかった。

実施例１，１４は、外面層におけるＭｎ含有量が本発明の範囲内であるので、ろう付け後強度が十分に高い。一方、比較例３４は外面層のＭｎ含有量が過剰なため、粗大なＭｎ化合物の形成により加工性が低下して良好な試験材が得られなかった。

実施例１，１５は、外面層におけるＺｎ含有量が本発明の範囲内であるので、犠牲防食効果が十分に高い。また、比較例３５は外面層のＺｎ含有量が不足している（無添加である）ため、犠牲防食効果が十分でなく、耐食性が低下した。一方、比較例３６は外面層のＺｎ含有量が過剰なため、単板の耐食性は高いが、フィレットでＺｎ濃度が増加して優先腐食が発生した。

（心材および内面層のＣｕ含有量による評価）
実施例１，７〜１１は、心材および内面層のそれぞれにおけるＣｕ含有量が本発明の範囲内であるので、ろう付け後強度および耐食性が十分に高い。一方、比較例３０は心材のＣｕ含有量が過剰なため、比較例４０は内面層のＣｕ含有量が過剰なため、それぞれバーニングを発生して良好な試験材が得られなかった。また、比較例３９，４１，４２は、心材のＣｕ含有量が内面層のＣｕ含有量を超えるため、試験材の厚み中心部すなわち心材で電位勾配が貴となり（図２（ｂ）参照）、心材以深での犠牲防食効果が不十分であった。

（内面層および外面層のＭｇ含有量による評価）
実施例１は、内面層および外面層にＭｇを添加していないので、ろう付け性が良好であった。これに対して、比較例４３は内面層および外面層の両層にＭｇを過剰に含有しているため、ろう付け性が低下してろう付け接合が困難となって、熱交換器用アルミニウム合金クラッド材として不適合であった。

（内面層および外面層のＴｉ含有量による評価）
実施例２０は内面層にＴｉを含有し、実施例１９は外面層にＴｉを含有し、実施例２１は、内面層および外面層の両層にＴｉを含有し、それぞれの含有量が本発明の範囲内であるので、耐食性が十分に高い。一方、比較例４５は内面層のＴｉ含有量が過剰なため、比較例４４は外面層のＴｉ含有量が過剰なため、それぞれ粗大なＴｉ化合物の形成により加工性が低下して良好な試験材が得られなかった。

（５層材の評価）
実施例４６は、実施例１と同じ組成の内面層／心材／外面層の両面にろう材層を配置したもので、本発明の範囲内であるので、ろう付け後強度が十分に高い。

本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材およびブレージングシートにおけるＣｕ，Ｚｎの濃度分布および電位勾配を示す図であり、（ａ）はＣｕ，Ｚｎの濃度分布図、（ｂ）は電位勾配図である。 従来の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートにおけるＣｕ，Ｚｎの濃度分布および電位勾配を示す図であり、（ａ）はＣｕ，Ｚｎの濃度分布図、（ｂ）は電位勾配図である。

Claims (4)

1. 心材と、この心材の一面側に配置される内面層と、前記心材の他面側に配置される外面層とを備えた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材であって、
   前記心材は、Ｓｉ：０．３〜１．５質量％、Ｍｎ：０．５〜１．８質量％、Ｍｇ：１．５質量％以下、Ｃｕ：１．０質量％以下、Ｔｉ：０．１〜０．３５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、
   前記内面層は、Ｓｉ：１．５質量％以下、Ｍｎ：１．８質量％以下、Ｃｕ：１．０質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、
   前記外面層は、Ｓｉ：１．５質量％以下、Ｍｎ：１．８質量％以下、Ｚｎ：２．５〜７．０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、
   前記内面層のＣｕ含有量は、前記心材のＣｕ含有量以上であることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
2. 前記内面層および前記外面層のそれぞれの前記不可避的不純物としてのＭｇの含有量は０．１質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
3. 前記内面層および前記外面層の少なくとも一方は、さらにＴｉ：０．１〜０．３５質量％を含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
4. 請求項１ないし請求項３に記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材の前記内面層および前記外面層の少なくとも一方の外側に、ろう材層を備えることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。

Images