JP2009041042A - 自動車電子部品向け熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート - Google Patents

Abstract

【課題】 Ａｌ合金芯材の片面にＡｌ合金中間層をクラッドし、かつ中間層における芯材と接していない面にＡｌ合金ろう材を配した３層ブレージングシート、特に真空ろう付けが適用されるブレージングシートとして、耐食性が良好でかつ製造性に優れたものを提供する。
【解決手段】 ろう材、中間層、芯材の４５０℃における各高温変形抵抗、ろう材および中間層のクラッド率を、相互の関係のもとに適切な範囲内に調整する。またろう材、中間層、芯材の各成分組成を適切に調整する。
【選択図】 なし

Description

この発明はアルミニウム合金クラッド材からなる自動車電子部品向けの熱交換器用ブレージングシートに関するものであり、より詳しくは、水等の作動流体の流路を形成するプレート材などとして、真空ろう付けを適用して熱交換器に組立てるためのブレージングシートに関するものである。

自動車用電子部品などを冷却するための熱交換器としては、従来からアルミニウム製熱交換器が広く使用されている。アルミニウム製熱交換器は、通常、ろう材で被覆したアルミニウム合金クラッド材、すなわちブレージングシートを、例えばプレート状に成形加工し、これを上下２枚組み合わせて流体通路を形成し、さらに流体通路間に、コルゲート成形加工したアルミニウム合金のフィンを配置して、ろう付け接合により一体化することにより作製されている。

具体的には、流路形成用のプレートとしては、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金などのＭｎを含有するアルミニウム合金、たとえばＪＩＳ３００３合金、３００５合金などからなる芯材の片面に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金からなるろう材をクラッドしたアルミニウム合金ブレージングシートが用いられ、一方フィン材としてはＡｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系合金などが使用されている。また熱交換器の組立てのためのろう付け法としては、通常の熱交換器では種々の方法が適用可能であるが、自動車用電子部品向けの熱交換器では、フラックスの使用が困難な状況であるところから、フラックスを使用しない真空ろう付け法が適用されている。

しかしながら芯材にＭｎを含有するブレージングシートを用いたプレートは、耐孔食性が充分でなく、水などの冷媒用流体通路に適用した場合、冷媒通路側からの孔食により貫通腐食を生じることがある。ここで、流体通路構成材の耐孔食性を向上させるために、流体通路構成材より電位の卑なフィン材の犠牲防食効果によって流体通路構成材を防食することも考えられるが、自動車電子部品向け熱交換器の場合、プレート同士の接合部付近などのフィンの犠牲防食効果が充分に機能しない部分においては、孔食が発生して、早期に貫通に至ってしまう問題があった。また犠牲防食のための添加元素としては通常はＺｎを使用することが多いが、真空ろう付け法を適用した場合、Ｚｎの蒸発を招いて、犠牲防食効果を発揮できなくなる問題もある。

このような問題を解決するための方策としては、既に特許文献１〜特許文献５に示すような技術が提案されている。
特開昭６０−２５１２４３号公報 特開平８−３１９５３１号公報 特開平８−２２５８６０号公報 特開平１０−２９８６８６号公報 特開平１０−５３８２８号公報

前述の特許文献１、特許文献２においては、両面ろう材とし、かつ芯材と片面のろう材との間に純アルミニウムからなる中間層を配置した４層クラッドのブレージングシートが提案されている。このような４層クラッドのブレージングシートでは、耐食性は改善されるものの、ブレージングシートの製造時の熱間圧延（クラッド圧延）工程で、各層の接着不良、板のそり、中間層のはみ出し、クラッド率のばらつき等が発生してしまうおそれが強いという問題がある。

このような製造上の問題を解決するために、特許文献３の提案では、中間層にＡｌ−Ｍｎ系合金を適用しているが、Ａｌ−Ｍｎ系合金を中間層として配置した４層ブレージングシートの場合、プレス加工において一部弱加工を受けた場合に、加工度によっては、ろう付け時においてろうが流れる温度近傍の高温に至るまでに再結晶が完了しないことがあり、その場合、未再結晶により残留している転移や亜結晶粒界に溶融ろうが優先的に浸透、拡散して、いわゆるエロージョンが生じることがあり、そのため中間層部分がろうの浸透によって消失し、中間層による犠牲防食効果が機能しなくなって、貫通孔食が生じてしまうという問題がある。

一方特許文献４の提案では、上述のような中間層へのろう材のエロージョン現象を、芯材および中間層の組成やそれらの材料の組織形状とエロージョン発生との関連から検討して、ろう付け前の芯材の組織が再結晶組織であってかつ中間層の組織が加工組織である４層ブレージングシートを提案しているが、この提案の場合、加工部分のエロージョンは防止できるものの、未加工部分のエロージョンは防止できない問題があった。

さらに、特許文献５においては、同じく４層ブレージングシートの製造性を向上させるために、芯材と中間層の強度差を小さくしてクラッド圧延性を向上させることが提案されている。この特許文献５では、中間層として、芯材の変形抵抗の７０〜１３０％の変形抵抗を備えたものとし、４層クラッド材中における中間層の厚さを３０〜１５０μｍとした４層ブレージングシートが提案されているが、実際の４層クラッド材の熱間圧延においては、上述のように中間層を規定しただけでは、圧延加工時の反りの発生や、熱間圧延加工時の中間層のはみ出しに起因する中間層のクラッド率のばらつき等を解決することは困難であった。

なお従来の一般的な３層クラッド材からなるブレージングシートにおいては、圧延加工時の反りの発生や、熱間圧延加工時の中間層のはみ出しに起因する中間層のクラッド率のばらつき等が、４層材よりもさらに顕著となり、製造が困難となることが多かった。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、３層クラッド材、すなわち片面ろう材として芯材とろう材との間に中間層を設けた３層構造のブレージングシート、特に真空ろう付けが適用される自動車電子部品向けの熱交換器用のブレージングシートとして、耐食性が良好でかつ強度も充分にあり、しかも製造性が良好なブレージングシートを提供することを課題としている。

自動車電子部品向けの熱交換器を組立てるにあたっては、既に述べたようにろう付け時においてフラックスの使用が難しい環境下にあるため、フラックスを使用しない真空ろう付け法を適用するのが通常であり、また真空ろう付け法ではＺｎ添加による犠牲防食を行なうことができない。このようにＺｎ添加による犠牲防食を期待できない用途に使用される熱交換器用ブレージングシートの耐食性を向上させるためには、芯材と表面ろう材との間に中間層を設けて、表面ろう材との間に電位差を与えることが有効と考えられる。そして３層クラッド構造のブレージングシート、すなわち片面ろう材として芯材とろう材との間に中間層を設けた３層ブレージングシートにおいて、製造性を向上させるためには、表面のろう材と、中間層と、芯材との間の高温変形抵抗（高温強度）のバランスを、各層の板厚（クラッド率）に応じて適切に調整することが有効であることを見出し、この発明をなすに至った。

具体的には、請求項１の発明の自動車電子部品向け熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、アルミニウム合金からなる芯材の片面にアルミニウム合金からなる中間層をクラッドし、かつ中間層における芯材と接していない側の面にアルミニウム合金ろう材を配してなる３層構造のアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、前記ろう材の４５０℃における高温変形抵抗をＲａ（ＭＰａ）、中間層の４５０℃における高温変形抵抗をＲｂ（ＭＰａ）、芯材の４５０℃における高温変形抵抗をＲｃ（ＭＰａ）とし、また全板厚に対するろう材の厚みの比率をＰ（％）、全板厚に対する中間層の厚みの比率をＢ（％）とし、次の（１）式および（２）式が満たされることを特徴とするものである。
０．８×Ｒａ＜Ｒｂ＜１．１×Ｒａ ・・・（１）
０．８×Ｒｃ×（Ｐ＋Ｑ）＜Ｒａ×Ｐ＋Ｒｂ×Ｑ＜１．１×Ｒｃ×（Ｐ＋Ｑ） ・・・（２）

また請求項２の発明の自動車電子部品向け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に記載の自動車電子部品向け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、前記芯材が、Ｍｎ０．８〜１．８％、Ｓｉ０．１〜０．６％、Ｆｅ０．１〜０．８％、Ｃｕ０．３〜０．７％を含有し、さらにＴｉ０．０５〜０．３％、Ｚｒ０．０５％〜０．３％、Ｖ０．０５〜０．３％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物よりなり、前記中間層が、Ｍｎ０．４〜０．９％、Ｓｉ０．１〜０．６％、Ｆｅ０．１〜０．８％を含有し、さらにＴｉ０．０５〜０．３％、Ｚｒ０．０５〜０．３％のうちから選ばれた１種または２種を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物よりなり、前記ろう材層がＳｉ１０．０〜１３．０％、Ｆｅ０．０５〜０．５０％、Ｍｇ１．０〜２．０％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物よりなることを特徴とするものである。

この発明によれば、真空ろう付けを施して組立てられる自動車電子部品向け熱交換器用のブレージングシートとして、耐食性、特に内部耐食性、および強度に優れており、しかもクラッド材製造時の熱間圧延工程における製造性に優れていて、高い良品歩留まりで適切なクラッド率のブレージングシート確実かつ安定して製造することが可能となる。

この発明の自動車電子部品向け熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、基本的には、アルミニウム合金からなる芯材の片面にアルミニウム合金からなる中間層をクラッドし、かつ中間層における芯材と接していない側の面にアルミニウム合金ろう材を配してなる３層構造のものとする。

そしてこの発明では、真空ろう付けにより製造される自動車電子部品向けの熱交換器用のブレージングシートとして、耐食性を確保しつつ、ろう材、中間層および芯材の高温変形抵抗を適切に調整し、かつそれらを各層のクラッド率に応じて適切に調整してクラッド圧延性を向上させ、製造性を向上させている。

すなわちクラッド材製造時における熱間圧延過程の初期において、芯材と、中間層と、中間層の上のろう材とが一体で圧延される際、これら３層の強度バランスを全く考慮せずに熱間圧延すれば、熱間圧延時に反りが発生したり、中間層のはみ出しが顕著になり、クラッドのための熱間圧延性が極めて不安定になりやすい。

本発明者等はこのような問題を解決するべく、ろう材、中間層および芯材の各層の高温変形抵抗のバランスに注目して、３層ブレージングシートの熱間圧延工程を観察したところ、ある特定の条件下では、圧延性が顕著に安定することを見出した。すなわち、中間層と接しているろう材の４５０℃における高温変形抵抗をＲａ（単位：ＭＰａ）、中間層の４５０℃における高温変形抵抗をＲｂ（単位：ＭＰａ）、さらに中間層と接しているろう材の全体板厚に対する比率（クラッド率）をＰ（％）、中間層の全体板厚に対する比率（クラッド率）をＱ（％）とすれば、中間層と芯材の高温変形抵抗Ｒａ、Ｒｂの間に次の（１）式の関係が成り立つ場合に、ろう材、中間層および芯材を一体化した状況で良好に圧延し得ることを見出した。
０．８×Ｒａ＜Ｒｂ＜１．１×Ｒａ ・・・（１）

ここで、高温変形抵抗Ｒａ、Ｒｂが（１）式の左辺を満たさない場合、すなわち０．８×Ｒａ≧Ｒｂの場合は、熱間圧延により中間層が伸びすぎて熱間圧延中に中間層がはがれたり、中間層が大幅にはみ出し、クラッド率が制御できないという問題があり、一方（１）式の右辺が満たされない場合、すなわちＲｂ≧１．１×Ｒａの場合には、圧延によりろう材と中間層が充分に接合されないという問題がある。

なおここで、高温変形抵抗に関しては、図２に示すように一般に高温変形抵抗は高温破断強度とみなすことができることから、４５０℃で高温引張試験を行なって高温破断強度を測定し、その値をもって高温変形抵抗とした。なおまた、高温変形抵抗についてその測定温度を４５０℃としたのは、クラッド材熱間圧延時の温度を想定していることによる。

さらに、クラッドのための熱間圧延時において反りの発生を起こさないためには、図１に示すように、（ろう材層＋中間層）と芯材層とのモーメントのつり合いを考慮して、ろう材層と中間層の高温変形抵抗強度の値や、ろう材と中間層の厚さの間に、近似的に次の（２）式を満たす必要があることを見出した。
０．８×Ｒｃ×（Ｐ＋Ｑ）＜Ｒａ×Ｐ＋Ｒｂ×Ｑ＜１．１×Ｒｃ×（Ｐ＋Ｑ） ・・・（２）

ここで、（２）式の左辺が満たされない場合、すなわち０．８×Ｒｃ×（Ｐ＋Ｑ）≧Ｒａ×Ｐ＋Ｒｂ×Ｑの場合や、（２）式の右辺が満たされない場合、すなわちＲａ×Ｐ＋Ｒｂ×Ｑ≧１．１×Ｒｃ×（Ｐ＋Ｑ）の場合には、［ろう材層＋中間層］と芯材との変形抵抗のバランスが悪く、反りが発生してしまうという問題が生じる。

したがって以上から、クラッド材製造時、特にクラッド圧延時（熱間圧延時）において中間層がはがれたり、中間層が大幅にはみ出したりしてクラッド率を正しく制御できなくなる事態の発生を防止し、かつろう材と中間層を確実に接合し、しかも反りを発生させないためには、（１）式、（２）式を満たす必要があるのである。

以上のようなこの発明のブレージングシートにおける各構成材料の合金としては、請求項２で規定する合金成分のものを用いることが望ましい。そこで以下に、請求項２で規定する各構成材料の合金成分の限定理由について説明する。

先ず芯材について合金成分の限定理由を述べる。

Ｍｎ：
芯材中のＭｎは、アルミニウムマトリックスに固溶するかまたはＡｌ、Ｆｅ等と金属間化合物を形成して、強度向上に寄与する。またＭｎの添加は、アルミニウム合金の電位を貴にするため、プレート材にフィンを設ける場合においてプレート材の芯材中にＭｎを添加しておけば、フィンとの電位差を大きくして、内部耐食性を向上させることができる。これらの効果を確実に得るためには、０．８％以上のＭｎを添加する必要があり、望ましくは０．９％以上のＭｎを添加する。また、Ｍｎ量が１．５％を越えれば、圧延性の低下を避け得なくなるおそれがあり、したがってＭｎ量の上限は１．８％とした。より好ましいＭｎ量の上限は１．５％である。

Ｓｉ：
芯材中のＳｉは、ろう付け加熱後に母相中に固溶して、強度を高める機能を果たす。その効果を充分に発揮させるためには、Ｓｉ量の下限を０．１％とする必要があるが、過剰にＳｉ添加量を多くすれば、自己耐食性の低下を招くおそれがあり、そこでＳｉ量の上限を０．６％とした。

Ｆｅ：
芯材中のＦｅは、金属間化合物として晶出もしくは析出して、ろう付け後の強度を向上させる。このようなＦｅ添加の効果を得るためには、０．１％以上のＦｅ量とする必要がある。一方、過剰にＦｅが含有されれば、Ｆｅを含む金属間化合物が表面に晶出して腐食速度を速める。このような過剰なＦｅの含有による悪影響を回避するためには、Ｆｅ量は０．８％以下とする必要がある。

Ｃｕ：
芯材にＣｕを０．３％以上添加すれば、芯材とプレート材表面との電位差を充分に確保することができ、耐食性向上に寄与する。一方Ｃｕを必要以上に添加すれば、粒界腐食感受性が高まると同時に自己耐食性も著しく低下する。このような現象を回避するためには、Ｃｕ量を０．７％以下に規制する必要がある。なおＣｕ量は、０．６％以下に規制することが望ましい。

Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ：
これらは、いずれか１種または２種以上を添加する。これらのうち、先ずＴｉおよびＶは、強度、特に高温強度を向上させるために寄与すると同時に、耐食性をより一層向上させることに寄与する。すなわち、アルミニウム合金中に添加されたＴｉ、Ｖは、その濃度の高い領域と濃度の低い領域とに分かれ、それらが板厚方向に交互に積層状に分布し、そしてＴｉもしくはＶの濃度の低い領域がＴｉもしくはＶの濃度の高い領域よりも優先的に腐食することによって、腐食形態が層状となり、その結果、板厚方向への腐食の進行が妨げられ、耐孔食性及び耐粒界腐食性が向上する。このような高温強度、耐孔食性、耐粒界腐食性向上の効果を充分に得るためには、Ｔｉ、Ｖは０．０５％以上の添加が必要である。一方０．３％を越える量のＴｉもしくはＶを添加すれば、鋳造時にＴｉ系もしくはＶ系の粗大な化合物が晶出し、圧延工程での製造性を著しく低下させてしまうため、Ｔｉ量、Ｖ量はいずれも０．３％以下とする必要がある。さらにＺｒは、アルミニウム合金に添加されれば、アルミニウムマトリックスに固溶するかまたはＡｌ−Ｚｒ系の化合物を形成し、強度向上に寄与する。この効果は、０．０５％未満の添加では得られず、一方Ｚｒ量が０．３％を越えれば、芯材を作製する際の圧延加工性が低下する。したがってＺｒの添加量範囲は０．０５〜０．３％と規定した。

芯材の合金としては、以上の各元素のほかは基本的にはＡｌおよび不可避的不純物とすれば良い。

なお芯材自体の製造方法は特に限定されるものではなく、常法に従って鋳造し、必要に応じて均質化処理を行ない、さらに熱間圧延、さらには必要に応じて冷間圧延を施して所定の板厚とすれば良い。

次に中間層の合金成分の限定理由を述べる。なお中間層の合金元素としては、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅを必須として添加し、Ｔｉ、Ｚｒのうちの１種または２種を選択して添加すれば良い。

Ｍｎ：
中間層に含まれるＭｎは、アルミニウムマトリックスに固溶するかまたはＡｌ、Ｆｅ等と金属間化合物を形成して、中間層の高温強度の向上に寄与する。またＭｎは、アルミニウムの腐食を促進するＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物をＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系の金属間化合物に変えることにより、犠牲材として働く中間層の自己耐食性を向上させる。これらの効果は、Ｍｎ量が０．４％未満では得られず、一方Ｍｎ量が０．９％を越えれば、高温での変形抵抗が大きくなるため圧延加工性や中間層のクラッド率が安定しなくなり、さらには中間層と芯材との電位差が充分に取れなくなって、中間層による犠牲防食効果が充分に得られなくなる。したがって中間層のＭｎ量は０．４〜０．９％の範囲内とした。

Ｓｉ：
中間層に含まれるＳｉは、ろう付け加熱後に母相中に固溶し、強度を高める効果を示す。その効果を充分に発揮させるためには、Ｓｉ添加量の下限を０．１％とする必要がある。一方、Ｓｉ添加量が多過ぎれば、自己耐食性の低下を招くおそれがあり、その上限を０．６％とする必要がある。そこで中間層のＳｉ量は０．１〜０．６％の範囲内とした。

Ｆｅ：
中間層に含まれるＦｅは、金属間化合物として晶出もしくは析出して、ろう付け後の強度を向上させるために寄与する。このＦｅ添加の効果を得るためには、０．１％以上のＦｅを添加する必要がある。一方、過剰にＦｅが含有されれば、Ｆｅを含む金属間化合物が表面に晶出して腐食速度を速め、このような過剰なＦｅの含有による悪影響を回避するためには、Ｆｅ量は０．８％以下とする必要がある。したがって中間層のＦｅ量は０．１〜０．８％の範囲内とした。

Ｔｉ：
中間層の合金にＴｉを添加することによって、材料の厚さ方向にＴｉ濃度の高い領域と低い領域とに分かれて、それらが交互に分布する層状組織になり、Ｔｉ濃度の低い領域が高い領域と比較して優先的に腐食させることにより、腐食形状を層状にする効果を有し、それによって厚さ方向への腐食の進行を妨げて、中間層の耐孔食性を向上させる。この効果はＴｉ量が０．１％未満では期待できず、一方Ｔｉ量が０．３％を越えれば、高温での変形抵抗が大きくなるとともに、鋳造時に巨大な晶出物が生成するため、クラッド材としての中間層の圧延加工性が悪くなる。したがってＴｉを添加する場合のＴｉ量は０．１〜０．３％の範囲内とした。

Ｚｒ：
中間層においてＺｒをアルミニウム合金に添加すれば、Ｚｒはアルミニウムマトリックスに固溶するかもしくはＡｌ−Ｚｒ系の化合物を形成して、高温における高い変形抵抗を得ることができる。この効果は、Ｚｒ量が０．０５％未満では得られず、一方Ｚｒ量が０．３％を越えれば、中間層を作製する際の圧延加工性が低下する。したがってＺｒを添加する場合のＺｒ量は０．０５〜０．３％の範囲内とした。

中間層の合金としては以上の各元素のほかは、基本的にはＡｌおよび不可避的不純物とすればよい。

なお中間層自体の製造方法は特に限定されるものではなく、常法に従って鋳造し、必要に応じて均質化処理を行ない、さらに熱間圧延を施し、その後必要に応じて冷間圧延を施して所要の板厚とすれば良いが、中間層の鋳塊に必要に応じて行なう均質化処理は、５００℃〜６１０℃で１時間以上の条件で行なうことが望ましく、また熱間圧延は４００〜５５０℃の範囲内の温度で行なうことが望ましい。このような条件で均質化処理、熱間圧延を行なうことにより、中間層に添加した元素の固溶量を調整して、その後にクラッド材として熱間圧延する際に、前述の式（１）、式（２）で規定するような高温変形抵抗を容易に確保することが可能となる。

次に中間層の上に配置されるろう材の成分の限定理由を述べる。

Ｓｉ：
ろう材層中のＳｉは、ろう付けにおいて溶融し、接合に寄与する。ここでＳｉ量が１０．０％未満では、高温での変形抵抗が小さくなってクラッド率がばらつき、一方Ｓｉ量が１３％を越えれば、ろう材の鋳造時に巨大な初晶Ｓｉが形成され、ろう材の圧延性が劣ってしまう。したがってろう材中のＳｉ量は１０．０〜１３％の範囲内とした。

Ｆｅ：
ろう材層中のＦｅは、ろう材の自己耐食性、ろう流れ性、および隙間充填性に関係する。ろう材に添加されるＦｅ量が０．０５％未満では、ろう流れ性および隙間充填性が不充分となり、一方０．５０％を越えれば、自己耐食性に劣り、ブレージングシートの耐孔食性を劣化させる。したがってＦｅ量は０．０５〜０．５０％の範囲とした。

Ｍｇ：
ろう材層にＭｇを添加しておけば、真空ろう付け時においてＭｇがろう材層より蒸発することにより、表面の酸化皮膜を破壊、還元し、ろうの流れを良好にする効果が得られる。この効果は、Ｍｇ量が１．０％未満では充分に得られず、一方Ｍｇ量が２．０％を越えれば、ろう材として圧延が困難となる。したがってろう材におけるＭｇの添加量は１．０〜２．０％の範囲内とした。

ろう材の合金としては、以上の各元素のほかは、基本的にはＡｌおよび不可避的不純物とすれば良い。

なおろう材自体の製造方法は特に限定されるものではなく、常法に従って鋳造し、必要に応じて均質化処理を行ない、さらに熱間圧延、必要に応じて冷間圧延を施して所要の板厚とすれば良い。

前述のような合金成分からなる芯材、中間層、ろう材を用いてこの発明のブレージングシート（３層クラッド材）を製造するにあたってのクラッド材製造方法は特に限定されるものではないが、常法に従って３層を重ね合わせて熱間圧延し、その後冷間圧延を行なって所定の板厚とし、必要に応じて３００〜４２０℃×１〜８時間の最終焼鈍を施しても良く、あるいはまた熱間圧延の後に冷間圧延を行ない、３００〜４２０℃×１〜８時間の中間焼鈍を行なってから、最終冷間圧延により所定の板厚とし、さらに必要に応じて上記と同様な条件で最終焼鈍を施しても良い。

ここで、特に前記（１）式、（２）式を満たすような芯材、中間層材、ろう材を用いることにより、クラッド材製造のための熱間圧延において、中間層のはみ出しによりクラッド率が不適切となったり、接合が不充分となったり、反りが発生したりすることがなく、良好な製造性を確保することができるのである。

表１の合金記号Ａ〜Ｆに示す成分組成のろう材と、表２の合金記号１〜９に示す成分組成の中間層材と、表３の合金記号ａ〜ｈに示す芯材とを、表４、表５のクラッド材番号１〜３６に示すように組合わせて、３層構造のブレージングシートを以下のように製造した。

すなわち、ろう材、中間層材、芯材をそれぞれＤＣ鋳造法により常法に従って鋳造した後、中間層材および芯材については６００℃で３時間の均質化処理を施した後に、それぞれ４５０℃で熱間圧延し、所定の厚さに圧延した。

得られたろう材、中間層材、および芯材を、表４、表５に示すクラッド率となるように積層して、４５０℃の温度で熱間圧延し、冷間圧延、および３６０℃×２時間の最終焼鈍を施して、最終的に板厚１．０ｍｍのアルミニウムブレージングシート（３層クラッド材）を作製した。

これらの各ブレージングシートから、幅４０ｍｍ、長さ１２０ｍｍの板材を切り出し、真空度５×１０−５Ｔｏｒｒ以下で温度６００℃で保持時間３分の真空ろう付け加熱した。真空加熱後の板材の裏面と端部をマスキングし、ＪＩＳ Ｈ８６０１に準じるＣＡＳＳ試験を２００時間実施した。ＣＡＳＳ試験の後、マスキングを除去し、その後、硝酸、リン酸−クロム酸で腐食生成物を除去してから、焦点深度法により深いと思われる孔食を１０点測定し、最大孔食深さを求めたので、その結果を耐食試験結果として表６、表７中に示す。

また各ブレージングシートから、ＪＩＳ５号試験片を切り出し、上記と同じ真空ろう付けを実施した後に引張試験を行なって、ろう付け加熱後強度を求めたので、その結果も表６、表７中に示す。

さらに、各ろう材、各中間層材、各芯材をそれぞれ別に鋳造し、中間層材及び芯材に６００℃で３時間の均質化処理を施した後、それぞれ４５０℃で熱間圧延し、冷間圧延して１ｍｍの板を作成し、ＪＩＳ５号試験片を作成した。そして各材料の高温変形抵抗を調べるため、各ＪＩＳ５号試験片を４５０℃の温度に保持し、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行なった。ここで、温度４５０℃、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎで引張試験を行なった理由は、この条件が実際の熱間圧延の温度と歪速度に近いためである。そしてこの引張試験による破断強度を４５０℃での高温変形抵抗とみなした。

そしてろう材のクラッド率（％）をＰ、中間層のクラッド率（％）をＱ、ろう材の４５０℃での高温変形抵抗をＲａ（ＭＰａ）、中間層の４５０℃での高温変形抵抗をＲｂ（ＭＰａ）、芯材の４５０℃での高温変形抵抗をＲｃ（ＭＰａ）として、前記（１）式、（２）式が満たされているか否かを調べたので、その結果を表６、表７中に示す。

表６、表７から明らかなように、高温変形抵抗およびクラッド率がこの発明で規定する範囲内にあるＮｏ．１〜Ｎｏ．１９のブレージングシートでは、いずれも熱間圧延加工を円滑に行なうことができ、クラッド率も安定しており、また耐食性も良好であった。

一方Ｎｏ．２０、Ｎｏ．２１、Ｎｏ．２３の各ブレージングシートは、（２）式を満足しないものであり、これらの例では、熱間圧延時の反りが大きく、健全なクラッド材を製造できなかった。

またＮｏ．２２、Ｎｏ．２４各ブレージングシートは、（１）式を満足しないものであり、これらの例では、中間層がはみ出したり、充分に接合されないなどの問題が発生し、健全なクラッド材を製造できなかった。

さらにＮｏ．２５〜Ｎｏ．２８の各ブレージングシートは、芯材中の添加元素Ｍｎ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖの含有量のうちいずれか一つがこの発明の規定範囲を越えているため、芯材が圧延できなかった。

またＮｏ．２９、Ｎｏ．３１、Ｎｏ．３２の各ブレージングシートは、ろう材中のＳｉ、Ｍｇの含有量のうち、いずれか一つがこの発明で規定する範囲を越えているため、ろう材が圧延できなかった。

さらにＮｏ．３０、Ｎｏ．３５の各ブレージングシートは、ろう材中のＦｅ含有量がこの発明で規定する範囲を越えているため、耐食性に劣った。

一方Ｎｏ．３３のブレージングシートは、（１）式、（２）式ともに満足せず、そのため中間層のはみ出しの発生、ろう材と中間層の接合不良の発生、反りの発生などの問題が発生し、健全なクラッド材が製造できなかった。

またＮｏ．３４、Ｎｏ．３６の各ブレージングシートは、ろう材中のＳｉ、Ｍｇの含有量のうちいずれか１つがこの発明で規定する範囲を越えており、また中間層材中のＺｒ、Ｔｉの含有量のうち、いずれか１つが本発明の規定範囲を越えているため、ろう材と中間層材を圧延できなかった。

この発明のブレージングシートにおける各層の高温変形抵抗とクラッド率との関係を説明するために板厚方向のモーメントのつりあいを示す略解図である。 この発明のブレージングシートにおける高温変形抵抗と高温破断強度との関係を示す略解図である。

Claims (2)

1. アルミニウム合金からなる芯材の片面にアルミニウム合金からなる中間層をクラッドし、かつ中間層における芯材と接していない側の面にアルミニウム合金ろう材を配してなる３層構造のアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、
   前記ろう材の４５０℃における高温変形抵抗をＲａ（ＭＰａ）、中間層の４５０℃における高温変形抵抗をＲｂ（ＭＰａ）、芯材の４５０℃における高温変形抵抗をＲｃ（ＭＰａ）とし、また全板厚に対するろう材の厚みの比率をＰ（％）、全板厚に対する中間層の厚みの比率をＱ（％）とし、次の（１）式および（２）式が満たされることを特徴とする、自動車電子部品向け熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
   ０．８×Ｒａ＜Ｒｂ＜１．１×Ｒａ ・・・（１）
   ０．８×Ｒｃ×（Ｐ＋Ｑ）＜Ｒａ×Ｐ＋Ｒｂ×Ｑ＜１．１×Ｒｃ×（Ｐ＋Ｑ） ・・・（２）
2. 請求項１に記載の自動車電子部品向け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、
   前記芯材が、Ｍｎ０．８〜１．８％（ｍａｓｓ％、以下同じ）、Ｓｉ０．１〜０．６％、Ｆｅ０．１〜０．８％、Ｃｕ０．３〜０．７％を含有し、さらにＴｉ０．０５〜０．３％、Ｚｒ０．０５％〜０．３％、Ｖ０．０５〜０．３％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物よりなり、前記中間層が、Ｍｎ０．４〜０．９％、Ｓｉ０．１〜０．６％、Ｆｅ０．１〜０．８％を含有し、さらにＴｉ０．０５〜０．３％、Ｚｒ０．０５〜０．３％のうちから選ばれた１種または２種を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物よりなり、前記ろう材層がＳｉ１０．０〜１３．０％、Ｆｅ０．０５〜０．５０％、Ｍｇ１．０〜２．０％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物よりなることを特徴とする、自動車電子部品向け熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。

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