JP2017074609A - アルミニウム合金ブレージングシート、その製造方法、アルミニウム合金シート及び熱交換器 - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、本発明(1)は、フラックスを使用しない不活性ガス雰囲気中でのろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
アルミニウム又はアルミニウム合金の心材と、該心材の片面又は両面にクラッドされており、4.0〜13.0質量%のSiを含有するアルミニウム合金のろう材と、からなり、
該心材及び該ろう材のうち、いずれか一方又は両方が、X原子(Xは、Mg、Li、Be、Ca、Ce、La、Y及びZrである。)のうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、
該心材のみがX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、
該ろう材のみがX原子を含有する場合、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
該心材及び該ろう材の両方がX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、且つ、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
ろう付け加熱により、ろう付け加熱前の酸化皮膜に対する体積変化率が0.99以下であるX原子を含有する酸化物粒子が、表面に形成されるブレージングシートであること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
該心材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、該ろう材は、4.0〜13.0質量%のSiを含有するアルミニウム合金からなり、
該心材及び該ろう材のうち、いずれか一方又は両方が、X原子(Xは、Mg、Li、Be、Ca、Ce、La、Y及びZr)のうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、
該心材のみがX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、
該ろう材のみがX原子を含有する場合、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
該心材及び該ろう材の両方がX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、且つ、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
製造工程中に行う中間焼鈍又は最終焼鈍において、酸素濃度が1000ppm以下且つ露点が−20℃以下に管理された雰囲気中で、250〜450℃で加熱して中間焼鈍又は最終焼鈍を行い、次いで、250℃以下で炉出しすること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
該アルミニウム合金シートの表面に、ろう付け加熱前の該アルミニウム合金ブレージングシートの酸化皮膜に対する体積変化率が0.99以下であるX原子を含有する酸化物粒子が形成されていること、
を特徴とするアルミニウム合金シートを提供するものである。
該熱交換器中のろう付け加熱された後のアルミニウム合金シートの表面に、ろう付け加熱前の該アルミニウム合金ブレージングシートの酸化皮膜に対する体積変化率が0.99以下であるX原子を含有する酸化物粒子が形成されていること、
を特徴とする熱交換器を提供するものである。
アルミニウム又はアルミニウム合金の心材と、該心材の片面又は両面にクラッドされており、4.0〜13.0質量%のSiを含有するアルミニウム合金のろう材と、からなり、
該心材及び該ろう材のうち、いずれか一方又は両方が、X原子(Xは、Mg、Li、Be、Ca、Ce、La、Y及びZrである。)のうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、
該心材のみがX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、
該ろう材のみがX原子を含有する場合、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
該心材及び該ろう材の両方がX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、且つ、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
ろう付け加熱により、ろう付け加熱前の酸化皮膜に対する体積変化率が0.99以下であるX原子を含有する酸化物粒子が、表面に形成されるブレージングシートであること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートである。
該心材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、該ろう材は、4.0〜13.0質量%のSiを含有するアルミニウム合金からなり、
該心材及び該ろう材のうち、いずれか一方又は両方が、X原子(Xは、Mg、Li、Be、Ca、Ce、La、Y及びZrである。)のうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、
該心材のみがX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、
該ろう材のみがX原子を含有する場合、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
該心材及び該ろう材の両方がX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、且つ、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
製造工程中に行う中間焼鈍又は最終焼鈍において、酸素濃度が1000ppm以下且つ露点が−20℃以下に管理された雰囲気中で、250〜450℃で加熱して中間焼鈍又は最終焼鈍を行い、次いで、250℃以下で炉出しすること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法である。
該熱交換器中のろう付け加熱された後のアルミニウム合金シートの表面に、ろう付け加熱前の該アルミニウム合金ブレージングシートの酸化皮膜に対する体積変化率が0.99以下であるX原子を含有する酸化物粒子が形成されていること、
を特徴とする熱交換器である。
試験材の酸化皮膜の厚さを、GD−OES(グロー放電発光分析法)により測定した。GD−OESによって材料表面から深さ方向に分析を行い、測定した酸素元素のピーク半値幅の位置を酸化皮膜厚さと定義した。また、酸化皮膜中のアルミニウムに対する各X原子のそれぞれの原子換算のモル比(X原子/Al)を、同じくGD−OESによって分析を行った。
試験材をカップ状にプレス加工し、アセトンで脱脂処理のみを行い、図1に示すカップ試験片に組付けた。カップ試験片の内部には、0.1mm厚さの3003合金板材を成形、脱脂したフィンを配置して、フラックスを使用しないで、窒素ガス炉中で、ろう付け加熱して、ろう付け接合した。窒素ガス炉は二室型の実験炉で、昇温中の酸素濃度は100ppm、露点は−20℃であり、ろう付け時の酸素濃度は10〜15ppm、露点は−40℃であった。試験片の到達温度をいずれも600℃とした。
外部についてはフレア継手の外部側に形成されたフィレットを、A:連続して均一なサイズのフィレットを形成、B:フィレットサイズに変動はあるが均一なフィレットが80%以上形成された状態でフィレット切れがない状態、C:フィレットサイズに変動はあるが均一なフィレットが40%以上形成された状態でフィレット切れがない状態、D:フィレットが部分的に途切れて連続していない状態あるいはフィレットサイズが均一な状態が40%未満の状態、E:ほとんどフィレットを形成していないか未接合の状態の5段階で目視評価した。これらの中でA〜Cを合格レベルと判定した。内部についてはろう付された試験片を二分割し、フレア継手の内部側とフィンの接合部を対象として、上記と同様にフィレット形成状態を5段階で目視評価した。
ろう付け加熱前の酸化皮膜に対するろう付け後に形成されているX原子を含有する酸化物粒子の体積変化率は、先ず、薄膜X線回折法にて形成されているX原子を含有する酸化物粒子の結晶構造を特定し、次に、酸化物の分子量を公知文献に記載の密度で除することで酸素原子1つ当たりの体積を求め、これをろう付け加熱前の酸化皮膜の酸素原子一つ当たりの体積で除することで求めた。薄膜X線回折では、入射角1°にて測定した。ろう付け加熱前の酸化皮膜の酸素原子一つ当たりの体積は、皮膜成分はAl2O3であり、その密度は3.0g/cm3として求められる。
表4に示すろう材、心材及び犠牲陽極材の組み合わせのクラッド板材を作製し、得られたクラッド板材の分析及びろう付け性の性能試験を行った。その結果を表4に示す。また、試験No.30の表面のSEM写真(30,000倍)を図2に示す。このSEM写真で白班のように見える粒子がX原子を含有する酸化物粒子であり、黒く見える平坦な面がろう付け加熱の時にろう材の表面に生成した新生面である。
表5に示すろう材、心材及び犠牲陽極材の組み合わせのクラッド板材を作製し、得られたクラッド板材の分析及びろう付け性の性能試験を行った。その結果を表5に示す。
なお、試験材34は、ろう材のSi含有量が多いため、材料の圧延時に割れが発生したので、分析及び性能試験を行えなかった。試験片39及び40では、ろう付後のろう材表面が黒変していた。試験材42では、溶融ろうの侵食が進行し、ろう付後の試験材に変形が認められた。試験材43は、犠牲陽極材のZn含有量が多いため、材料の圧延時に割れが発生したので、分析及び性能試験を行えなかった。
Claims (10)
- フラックスを使用しない不活性ガス雰囲気中でのろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
アルミニウム又はアルミニウム合金の心材と、該心材の片面又は両面にクラッドされており、4.0〜13.0質量%のSiを含有するアルミニウム合金のろう材と、からなり、
該心材及び該ろう材のうち、いずれか一方又は両方が、X原子(Xは、Mg、Li、Be、Ca、Ce、La、Y及びZrである。)のうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、
該心材のみがX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、
該ろう材のみがX原子を含有する場合、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
該心材及び該ろう材の両方がX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、且つ、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
ろう付け加熱により、ろう付け加熱前の酸化皮膜に対する体積変化率が0.99以下であるX原子を含有する酸化物粒子が、表面に形成されるブレージングシートであること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシート。 - 前記アルミニウム合金ブレージングシートの表面に形成されている酸化皮膜中の、Alに対する各X原子の原子換算のモル比が0.2以下であることを特徴とする請求項1記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 前記アルミニウム合金ブレージングシートの表面に形成されている酸化皮膜の厚さが30nm以下であることを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 前記心材が、
各X原子の含有量が2.0質量%以下のX原子と、
1.8質量%以下のMn、1.2質量%以下のSi、1.0質量%以下のFe、1.5質量%以下のCu、3.0質量%以下のZn及び0.2質量%以下のTiのうちのいずれか1種又は2種以上と、
を含有し、残部アルミニウム及び不可避的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1〜3のいずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。 - 前記ろう材が、
4.0〜13.0質量%のSiと、
各X原子の含有量が0.03質量%以下のX原子と、
を含有し、残部アルミニウム及び不可避的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1〜4のいずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。 - 前記ろう材が、更に、0.004〜0.2質量%のBiを含有するアルミニウム合金であることを特徴とする請求項1〜5記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 一方の片面に前記ろう材がクラッドされており、且つ、他方の片面に、0.9〜6.0質量%のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金の犠牲陽極材がクラッドされていることを特徴とする請求項1〜6いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 心材とろう材とを重ね、あるいは、心材とろう材と犠牲陽極材とを重ね合わせ、次いで、熱間及び冷間で圧延を行い、ブレージングシートを得るアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法であり、製造工程中に、中間焼鈍又は最終焼鈍を行うアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法であって、
該心材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり、該ろう材は、4.0〜13.0質量%のSiを含有するアルミニウム合金からなり、
該心材及び該ろう材のうち、いずれか一方又は両方が、X原子(Xは、Mg、Li、Be、Ca、Ce、La、Y及びZr)のうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、
該心材のみがX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、
該ろう材のみがX原子を含有する場合、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
該心材及び該ろう材の両方がX原子を含有する場合、該心材中の各X原子の含有量は0.01〜2.0質量%であり、且つ、該ろう材中の各X原子の含有量は0.001〜0.03質量%であり、
製造工程中に行う中間焼鈍又は最終焼鈍において、酸素濃度が1000ppm以下且つ露点が−20℃以下に管理された雰囲気中で、250〜450℃で加熱して中間焼鈍又は最終焼鈍を行い、次いで、250℃以下で炉出しすること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。 - 請求項1〜7いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシートを、フラックスを使用しないで、不活性ガス雰囲気中でろう付け加熱することにより得られるアルミニウム合金シートであり、
該アルミニウム合金シートの表面に、ろう付け加熱前の該アルミニウム合金ブレージングシートの酸化皮膜に対する体積変化率が0.99以下であるX原子を含有する酸化物粒子が形成されていること、
を特徴とするアルミニウム合金シート。 - 請求項1〜7いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシートを用いて、フラックスを使用しないで、不活性ガス雰囲気中でろう付け加熱することにより得られる熱交換器であり、
該熱交換器中のろう付け加熱された後のアルミニウム合金シートの表面に、ろう付け加熱前の該アルミニウム合金ブレージングシートの酸化皮膜に対する体積変化率が0.99以下であるX原子を含有する酸化物粒子が形成されていること、
を特徴とする熱交換器。
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