JP2020093279A - 根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材および熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】ろう材と心材とが積層されてろう付対象材とろう付される熱交換器用多層クラッド材において、高い強度と優れた耐食性を得ることを可能にする。【解決手段】熱交換器用多層クラッド材は、心材の電位をＥ１、ろう付対象材と熱交換器用多層クラッド材との接合部に形成されるフィレットの共晶ろうの電位をＥ３とし、ろう付対象材の電位がＥ２であるとき、Ｅ３＜Ｅ１＜Ｅ２の電位差の関係を有し、かつＥ３とＥ２の電位差ΔＥＡが１０５ｍＶ以上かつＥ３とＥ１の電位差ΔＥＢが８０ｍＶ以上である。【選択図】図２

Description

この発明は、ろう付後において根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材および熱交換器に関するものである。

熱交換器用ヘッダープレート材料は、心材に、他部材との接合のためのろう材、冷却水に接する犠牲材を張り合わせた三層からなるアルミニウム合金が使用される（例えば特許文献１〜３参照）。ヘッダープレート材料は、高強度が求められており、心材にＡｌ−Ｍｎ系合金を使用し、Ｍｇ、Ｃｕの元素を添加することで強度を向上させている。しかしながら、Ｍｇはろう付中に大気中の酸素と結合することで酸化皮膜を形成し、ろう付性を低下させる。また、Ｃｕは、ヘッダープレートとチューブの接合部にできるフィレットに凝縮することで電位を貴とするため、相対的に電位が卑となる接合部近傍のチューブが早期に貫通してしまうという耐食性低下の問題がある。また、ろう付後におけるろうのＳｉ系析出物および共晶相の分布を適切な状態とすることで耐食性を大幅に向上させたブレージングシートが提案されている（特許文献４参照）。

特開２００９−０７４３１８号公報 特開２０１１−０４２８５３号公報 特開２０１４−０３１５８８号公報 特開２０１４−０５４６５６号公報

近年、熱交換器の軽量化のために、薄肉化及び高強度化が求められており、さらには耐食性に優れた合金が求められる。そのため、心材にＣｕを多量に添加している材料でも耐食性に優れた合金であることが求められている。
また、冷却水側に張り合わされる犠牲材には、心材への腐食進展を防止するため、Ｚｎを添加することにより面状へ腐食が進展する。しかし、熱交換器の構造上犠牲材の表面にはパッキンが貼り合わされており、そのすき間に冷却水が留まり、腐食が早期に面状に進展するため、冷却水が漏れてしまう課題がある。

本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、高強度で根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材および熱交換器を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材のうち、第１の形態は、それぞれがアルミニウム合金からなり、少なくともろう材と心材とが積層されて、ろう付対象材とろう付される熱交換器用多層クラッド材であって、
心材の電位をＥ１、ろう付対象材と熱交換器用多層クラッド材との接合部に形成されるフィレットの共晶ろうの電位をＥ３とし、ろう付対象材の電位がＥ２であるとき、Ｅ３＜Ｅ１＜Ｅ２の電位差の関係を有し、かつＥ３とＥ２の電位差ΔＥ_Ａが１０５ｍＶ以上かつＥ３とＥ１の電位差ΔＥ_Ｂが８０ｍＶ以上であることを特徴とする。

他の形態の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材の発明は、前記形態の発明において、前記心材は、質量％で、Ｍｎ：１．２〜２．０％、Ｃｕ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．５〜１．２％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成を有する。

他の形態の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材の発明は、前記形態の発明において、前記ろう材は、質量％で、Ｓｉ：５．０〜１２．０％、Ｚｎ：１．０〜５．０％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成を有する。

他の形態の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材の発明は、前記形態の発明において、ろう材が積層されている前記心材の他面側に、犠牲材が積層されていることを特徴とする。

他の形態の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材の発明は、前記形態の発明において、前記犠牲材は、質量％で、Ｍｎ：１．２〜２．０％、Ｓｉ：０．５〜１．２％、Ｚｎ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成を有する。

他の形態の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材の発明は、前記形態の発明において、前記犠牲材は、熱交換器用として使用される際にパッキンと接触して配置される。

他の形態の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材の発明は、前記形態の発明において、前記犠牲材は、円相当直径０．１μｍ〜０．５μｍのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物を１〜１００個／μｍ^２含む。

他の形態の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材の発明は、前記形態の発明において、ろう付時に２〜８％の加工ひずみが加えられた当該熱交換器用多層クラッド材へのろうの侵食率が板厚の１０％以下である。

他の形態の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材の発明は、前記形態の発明において、ろう付後の心材の再結晶粒径が、圧延方向に水平な方向について４０μｍ以上である。

他の形態の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材の発明は、前記形態の発明において、ろう付保持温度が、５９０℃〜６１０℃である。

他の形態の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材の発明は、前記形態の発明において、前記ろう付対象の心材が、Ａｌ−Ｍｎ系合金であり、質量％で、Ｃｕ：０．１〜１．０％を含有する。

他の形態の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材の発明は、前記形態の発明において、ヘッダープレートとして用いられ、前記ろう付対象材がチューブ材料である。

本発明の熱交換器のうち、第１の形態は、前記形態のいずれかの熱交換器用多層クラッド材からなるヘッダープレートと、ろう付対象材であるチューブとがろうによって接合されている。

以下に、本発明で規定する内容について説明する。なお、各成分における数値は質量％で示されている。
共晶ろうの電位；Ｅ３＜心材の電位；Ｅ１＜ろう付対象材の電位；Ｅ２
Ｅ３とＥ２の電位差ΔＥ_Ａ１０５ｍＶ以上、Ｅ３とＥ１の電位差ΔＥ_Ｂが８０ｍＶ以上
Ｅ３とＥ２の電位差が１０５ｍＶ未満である場合、ろう付対象材が腐食してしまい、Ｅ３とＥ１の電位差８０ｍＶ未満の場合は共晶ろうが優先腐食せずに心材まで腐食してしまう。このため、各電位の関係を上記に定める。
上記の電位バランスを得るために、温度、時間を適正に管理した所定のろう付を行うのが望ましい。ろう付は例えば６００℃×５分行うのが望ましいが、本発明としてはこの数値に限定されるものではない。

電位は、例えば以下の方法により測定することができる。
電位は以下の方法で測定し得られた孔食電位とする。ろう付熱処理が施された各部位の例えば測定部１０ｍｍ^２および導通する部分のみ暴露し、その他は絶縁塗料にて被覆した。測定はＡｌＣｌ_３を２．６７％含有した水溶液を用い、対極に白金、照合電極に飽和カロメルを用いる。飽和カロメル照合電極は使用した水溶液に影響してしまうため、ＫＣｌが飽和した水溶液をバイパスした。溶存酸素の影響を排除するために雰囲気はＮ_２ガスを２０分流入する。試験中水溶液の温度は恒温槽にて４０℃に保持する。
自然電位にて５分程度保持した後、速度を０．５ｍＶ／秒として自然電位より１０００ｍＶ掃引する。孔食電位は不働態保持電流密度とその後の電流が流れた点のそれぞれの接線を結ぶ点の電位を選択し、得られた電位を基に、電位差を算出する。
Ｚｎを含んだサンプルはＺｎの添加量によっては不働態化を確認できないものもあるので、その場合は１ｍＡ／ｃｍ^２の電位を選定した。

（心材）
Ｍｎ：１．２〜２．０％
Ｍｎは、心材の強度を向上させるため含有させる。ただし、Ｍｎ含有量が１．２％未満であると、含有量が少なく、ろう付後の材料の強度が低下するため熱交換器の耐圧強度不足となり所望の効果が得られない。一方、Ｍｎ含有量が、２．０％を超えると、製造性(鋳造性,圧延性)が悪化する。このため、Ｍｎを含有する場合、上記範囲内とするのが望ましい。
なお、同様の理由で、Ｍｎ含有量は、下限を１．５％、上限を１．８％とするのが望ましい。

Ｓｉ：０．５〜１．２％
Ｓｉは、心材の強度を向上させるため含有させる。ただし、Ｓｉ含有量が０．５％未満であると、含有量が少なく、ろう付後の材料の強度が低下するため熱交換器の耐圧強度不足となり所望の効果が得られない。一方、Ｓｉ含有量が、１．２％を超えると、融点が低下してろう付性が低下する。このため、Ｓｉを含有する場合、上記範囲内とするのが望ましい。
なお、同様の理由で、Ｓｉ含有量は、下限を０．８％、上限を１．０％とするのが望ましい。

Ｃｕ：０．３〜１．０％
Ｃｕは、心材の強度を向上させるため含有させる。ただし、Ｃｕ含有量が０．３％未満であると、含有量が少なく、所望の効果が得られない。一方、Ｃｕ含有量が、１．０％を超えると、融点が低下する。このため、Ｃｕを含有する場合、上記範囲内とするのが望ましい。
なお、同様の理由で、Ｃｕ含有量は、下限を０．７％、上限を０．９％とするのが望ましい。

ろう付後の心材の再結晶粒径が、圧延方向に水平な方向について、４０μｍ以上
再結晶粒が４０μm未満であると、ろう付時に溶融ろうが心材へろう侵食し、フィレット形成に必要なろうを得ることができない。このため、上記再結晶粒径を４０μｍ以上とする。
４０μm以上の再結晶粒を得るために心材の均質化処理温度を適宜選定する。例えば、５００℃〜６００℃で１〜１０時間の間で選定することができる。
ろう付保持温度としては、６００℃×５分を一例として示すことができる。
なお、ろう付後の強度低下が生じないように、上記再結晶粒径を２００μｍとするものであってもよい。

再結晶粒径の測定は以下の方法にて採取することができる。ろう付を施した材料の圧延方向に平行な断面に対して、機械研磨を行った。粒度の粗い研磨紙を用いて研磨し、徐々に粒度の細かい研磨紙を用いて鏡面状態に仕上げた。結晶粒を観察するために、鏡面状態に仕上げた面にバーカー氏液（ＨＢＦ_４：Ｈ_２Ｏ＝１：３０）を用いて陽極酸化し、偏光光学顕微鏡にて倍率を５０倍にして写真を撮影した。得られた再結晶粒に例えばＪＩＳＧ０５５１に記載される切断法を用いて結晶粒径を測定した。

（ろう材）
本発明のクラッド材では、適宜組成のろう材が用いられる。ろう材の組成は特定のものに限定されるものではないが、好適な成分として以下のものを示すことができる。

Ｓｉ：５．０〜１２．０％
Ｓｉは、ろう付性を向上させる。ただし、Ｓｉ含有量が５．０％未満であると、形成するフィレットのサイズが小さく、所望の根付部の耐食性について所望の効果が得られない。また、１２．０％を超えても所定のろう付性が得られない。このため、ろう材のＳｉ含有量を上記範囲内とするのが望ましい。なお、同様の理由で、Ｓｉ含有量は、下限を６％、上限を９％とするのが望ましい。

Ｚｎ：１．０〜５．０％
Ｚｎは、耐食性を向上させるので含有させる。ただし、１．０％未満では含有量が少なく、心材とろう付対象材の接合部に形成されるフィレットの電位が貴となり、フィレットとろう付対象材の電位差が小さくなるため、十分な耐食性が得られない。一方、Ｚｎ含有量が、５．０％を超えると、電位の卑化が生じ腐食減量が増加する。このため、ろう材のＺｎ含有量を上記範囲内とするのが望ましい。なお、同様の理由で、Ｚｎ含有量は、下限を２．０％、上限を４．０％とするのが望ましい。

なお、心材にＣｕを多量に添加している材料でも耐食性に優れたクラッド材としてろう材にＺｎを添加している。材料の電位を卑とするＺｎは、犠牲陽極作用を付与することができる。Ｃｕの濃縮により電位が貴となったクラッド材とろう付対象材との接合部にできたフィレットにＺｎが濃縮することで、フィレットの電位を卑とする。
接合部にできたフィレットの電位を卑とすることにより、Ｅ３＜Ｅ１＜Ｅ２の電位差を有することができる。そのため、高強度化のため心材に添加したＣｕによる耐食性の低下を解決することができる。

（犠牲材）
本発明のクラッド材では、犠牲材を積層したものとすることができる。本発明の犠牲材は特定の組成に限定されるものではないが、好適な成分として以下のものを示すことができる。

Ｍｎ：１．２〜２．０％
Ｍｎは犠牲材の強度を向上させ、さらに耐食性を向上させるので含有させる。ただし。Ｍｎ含有量が１．２％未満であると、ろう付後の材料の強度が低下するため熱交換器の耐圧強度不足となり所望の効果が得られない。一方、Ｍｎ含有量が２．０％を超えると、製造性(鋳造性,圧延性)が悪化する。このため、Ｍｎ含有量を上記範囲とするのが望ましい。なお、同様の理由で、Ｍｎ含有量は、下限を１．５％、上限を１．８％とするのが望ましい。

Ｓｉ：０．５〜１．２％
Ｓｉは、犠牲材の強度を向上させ、さらに耐食性を向上させるので含有させる。ただし。Ｓｉ含有量が０．５％未満であると、含有量が少なく、ろう付後の材料の強度が低下するため熱交換器の耐圧強度不足となり所望の効果が得られない。一方、１．２％を超えると、融点が低下し、ろう付不良となる。このため、Ｓｉ含有量を上記範囲とするのが望ましい。なお、同様の理由で、Ｓｉ含有量は、下限を０．８％、上限を１．０％とするのが望ましい。

Ｚｎ：０．０５〜０．５％
Ｚｎは耐食性を向上させるので含有させる。ただし、Ｚｎ含有量が０．０５％未満であると、含有量が少なく、所望の効果が得られない。一方、Ｚｎ含有量が０．５％を超えると、電位卑化が生じ腐食減量が増加する。このため、Ｚｎ含有量を上記範囲内とする。なお、同様の理由で、Ｚｎ含有量は、下限を０．３％、上限を０．５％とするのが望ましい。

円相当直径０．１μｍ〜０．５μｍのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物：１〜１００個／μｍ^２
上記化合物の大きさが円相当径０．１μｍ未満であると、ろう付後の材料の強度が低下するため熱交換器の耐圧強度不足となり所望の効果が得られない。円相当径０．５μｍを超えると、犠牲材の耐食性が低下し、またろう付後の材料の強度が低下するため熱交換器の耐圧強度不足となり所望の効果が得られない。
上記化合物の個数は１個／μｍ^２未満であると、ろう付後の耐食性が低下し、また材料の強度が低下するため熱交換器の耐圧強度不足となり所望の効果が得られない。１００個／μｍ^２を超えると、犠牲材の耐食性が低下し、また、ろう付後の材料の強度が低下するため熱交換器の耐圧強度不足となり所望の効果が得られない。
上記化合物の大きさを得るために、犠牲材には均質化処理を施さないのが望ましい。また、その後の熱処理の温度は化合物の成長を抑制するために出来る限り低温で行われるのが望ましい。例えば、材料の質別をＯとする熱処理では、バッチ焼鈍炉で３００℃〜４５０℃で１〜１０時間で熱処理を行うことが挙げられる。

化合物の大きさ、個数については、例えば、以下の方法により測定することができる。
ろう付を施した材料の圧延方向に平行な断面に、イオンミリング法を用いて加工を施す。汎用の走査型電子顕微鏡を用いて犠牲材のＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物の分布状態を観察する。観察する設備は例えばＦＥ−ＳＥＭを用いて倍率は１００００倍〜５００００倍が観察できるものが望ましい。Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物は１視野中に最低２０個が含まれる写真を、例えば１０視野程度撮影する。Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物の面積は得られた写真に対して二値化し、粒子と素地を分離することで得た。得られた化合物の面積より、円相当直径を算出する。

パッキンとの接触面などでの犠牲材の腐食を低減するため、犠牲材に添加されたＺｎ量およびマトリクスより電位の卑なＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物に注目した。Ｚｎ量を低減し、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物の大きさおよび分布状態を所定の範囲にすることで防食機能を付与し、パッキンなどと接触する犠牲材の耐食性を向上させている。

ろう付対象材
ろう付対象材としては、チューブ材料が代表的に挙げられる。ろう付対象材には、例えばＡｌ−Ｍｎ系合金を用いることができ、質量％で、Ｃｕ：０．１〜１．０％を含有するものを示すことができる。
ヘッダープレートにろう付されるのは、一般的にはチューブ材であるため、代表的に上記材料が挙げられる。チューブ材料の心材はＡｌ−Ｍｎ系合金が使用されることが多く、Ｃｕ：０．１〜１．０％を含有している場合では、ヘッダおよびフィレットと電位バランスが成り立つ（最も貴となる）。
但し、本発明としては、ろう付対象材が上記に限定されるものではない。

本発明によれば、心材と、ろう付対象材と共晶ろうの電位を適切に定めることで、高い強度を有したままで、優れた耐食性を得ることができる。

本発明の一実施例における熱交換器用多層クラッド材の構造を示す断面図である。 同じく、ろう付部分と電位の関係を示す拡大図である 同じく、熱交換器の概略構成を示す斜視図である。

例えば半連続鋳造により、心材用アルミニウム合金、犠牲材用アルミニウム合金、およびろう材用アルミニウム合金を鋳造する。
心材用アルミニウム合金としては、例えば、Ｍｎ：１．２〜２．０％、Ｃｕ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．５〜１．２％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成を有する合金を用いることができる。
ろう材用アルミニウム合金として、例えば、質量％で、Ｓｉ：５．０〜１２．０％、Ｚｎ：１．０〜５．０％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成を有する合金を用いることができる。
犠牲材用アルミニウム合金としては、例えば、質量％で、Ｍｎ：１．２〜２．０％、Ｓｉ：０．５〜１．２％、Ｚｎ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成を有する合金を用いることができる。
なお、心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の組成は、上記で記載したものに限定されるものではない。また、本発明としては、犠牲材を用いないものとしてもよい。

得られた心材は５００℃〜６００℃で１時間〜１０時間の範囲で選択し、均質化処理を行うことができる。ろう材については４００℃〜５００℃で１時間〜１０時間の範囲で選択し均質化を行うことができる。犠牲材については均質化処理を行わないものとする。
心材に均質化処理を行うことで、Ｍｎ等の析出物を制御してＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物の分布状態を適正なものとする。

心材の鋳塊の一方の面に犠牲材を、他方の面にろう材を組み合わせて、熱間粗圧延機あるいは熱間仕上げ圧延機の装置を用いて熱間圧延を行い、アルミニウム合金のクラッド材を作製する。クラッド材の構成は、例えば、犠牲材：心材：ろう材＝５〜１５％：７０〜９０％：５〜１５％とすることができる。ただし、本発明としては、クラッド率が特定のものに限定されるものではない。さらに所定の厚さまで冷間仕上げ圧延機の装置を用いて冷間圧延を行う。その後、材料の質別をＯとするためにバッチ焼鈍炉にて熱処理を行う。熱処理の温度は３００℃〜４５０℃で時間は１〜１０時間の範囲で選択することができる。

図１は、上記で得られた熱交換器用多層クラッド材２０の構成断面図を示すものである。心材２０Ａの片面にろう材２０Ｂが積層され、心材２０Ａの他面に犠牲材２０Ｃが積層されている。

当該熱交換器用多層クラッド材２０は熱交換器のヘッダープレート用三層クラッド材として使用される。当該熱交換器用多層クラッド材２０は、ヘッダープレート形状に例えばプレス加工された後、図２に示すように、チューブ材３と組み合わされ、ろう付が施される。チューブ３としては、Ａｌ−Ｍｎ系合金で、質量％で、Ｃｕ：０．１〜１．０％を含有するものを用いることができる。ろう付にてろう材２０Ｂが溶融し、組み合わされているチューブ材３とろう付接合される。その際にろう溜まり(フィレット２１)が形成され、そのフィレット近傍を根付部と呼ぶ。ろう付は、例えば、熱交換器形状に組み合わされた部材を室温から５９０〜６１０℃まで加熱し、所定の温度に到達した後、１〜１０分保持される。その後３０〜１５０℃／分の冷却速度で室温まで冷却される工程である。ただし、本発明としては、ろう付の全ての条件が特定のものに限定されるものではない。
ろう付後は、犠牲材２０Ｃ面は樹脂タンクとかしめ接合されるが、その接合界面にて冷却水漏れ防止のためパッキンが使用される。パッキンは例えばゴム質のＯ型形状に加工されたものが使用される。

図２に示すように、心材２０Ａの電位をＥ１、チューブ３の電位をＥ２、フィレット２１における共晶ろうの電位をＥ３として、Ｅ３＜Ｅ１＜Ｅ２の関係を満たし、Ｅ３とＥ２の電位差ΔＥ_Ａが１０５ｍＶ以上、Ｅ３とＥ１の電位差ΔＥ_Ｂが８０ｍＶ以上を満たしている。
また、犠牲材２０Ｃは、円相当直径０．１μｍ〜０．５μｍのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物を１〜１００個／μｍ^２含んでおり、心材２０Ａの再結晶粒径が、圧延方向に水平な方向について４０μｍ以上を満たしている。

上記熱交換器用多層クラッド材２０からなるヘッダプレート１０を組み付けた熱交換器用組み付け体を図３に示す。
ヘッダプレート１０は、ろう材により構成される空気側の面１０ａと犠牲材により構成される冷媒側の面１０ｂとを有し、空気側の面１０ａ側から多数のチューブ１１が嵌合され、該チューブ１１の先端が冷媒側の面１０ｂを超えて突き出されている。各チューブ１１間には、空気側でフィン１２が配置されてチューブ１１に密着している。ヘッダプレート１０の冷媒側には、上記チューブ１１の突き出し部分を覆うように、樹脂タンク１４が配置され、該樹脂タンク１４とヘッダプレート１０との間がゴムパッキン１３によってシールされている。なお、タンクはアルミニウム合金材料で構成することも可能であり、該材料に本発明のアルミニウム合金材料を使用することも可能である。
上記組み付け体は、常法によりろう付することができる。なお、ろう付における加熱条件や雰囲気、フラックスの種別などについては本発明としては特に限定をされるものではない。

上記ろう付に際し、チューブ１１にフィン１２がろう付されるとともに、ヘッダプレート１０のアルミニウム合金ろう材は溶融し、ろうの流動が適度に抑制されており、チューブ１１の嵌合部と良好に接合される。
上記ろう付体を用いた熱交換器では、冷媒が樹脂タンク１４内部を通して各チューブ１１に流れる。この際に、冷媒に接するヘッダチューブ１０では、共晶相によってアルカリ性、酸性を問わず良好な耐食性を示す。

なお、上記実施形態では、優れた熱交換器用多層クラッド材をヘッダープレートに用いるものとして説明したが、本発明としては、その用途がヘッダープレートに限定されるものではない。

次に、本発明の実施例を説明する。
表１に示す組成（残部がＡｌと不可避不純物）を有する心材用アルミニウム合金、犠牲材用アルミニウム合金、およびろう材用アルミニウム合金を半連続鋳造法により溶製した。
得られた心材は５５０〜６００℃で５〜１０時間の範囲で選択し、均質化処理を行った。犠牲材については均質化処理を行わなかった。一方、ろう材には４００〜５００℃で１〜１０時間の均質化処理を施した。

心材の鋳塊の一方の面に犠牲材を、他方の面にろう材を組み合わせて、熱間粗圧延機あるいは熱間仕上げ圧延機の装置を用いて熱間圧延を行い、犠牲材：心材：ろう材＝１０％：８０％：１０％のクラッド率で積層した。さらに１〜２ｍｍの厚さまで冷間仕上げ圧延機の装置を用いて冷間圧延を行った。その後、材料の質別をＯとするためにバッチ焼鈍炉で３００℃〜４５０で１〜１０時間の熱処理を施した。

上記熱交換器用多層クラッド材をヘッダープレートとして用いるためにプレス等にて加工し、例えばろう付対象体（Ａｌ−Ｍｎ系のチューブ材）と組みわせた後、ろう付にて接合した。
ろう付工程として、室温から６００℃まで加熱し、６００℃に到達した後５分保持した。その後６０℃／分で３００℃まで冷却した。
得られた供試材について以下の評価を行い、表１または表２に示した。

［電気化学測定］
ろう付して得られた材料を５０ｍｍＬ×２０ｍｍｗに切出し、測定部１０ｍｍ^２および導通する部分のみ暴露し、その他は絶縁塗料にて被覆した。測定はＡｌＣｌ_３を２．６７％含有した水溶液を用い、対極に白金、照合電極に飽和カロメルを用いた。飽和カロメル照合電極は使用した水溶液に影響してしまうため、ＫＣｌが飽和した水溶液をバイパスした。溶存酸素の影響を排除するために雰囲気はＮ_２ガスを２０分流入した。試験中水溶液の温度は恒温槽にて４０℃に保持した。
自然電位にて５分程度保持した後、速度を０．５ｍＶ／秒として自然電位より１０００ｍＶ掃引した。孔食電位は不働態保持電流密度とその後の電流が流れた点のそれぞれの接線を結ぶ点の電位を選択した。得られた電位をもとに電位差ΔＥ_ＡおよびΔＥ_Ｂを算出し、ΔＥ_Ａが１０５ｍＶ以上でかつΔＥ_Ｂが８０ｍＶ以上のものを〇とし、それ以外を×とした。また更に良好なものとしてΔＥ_Ａが１２０ｍＶ以上でかつΔＥ_Ｂが１００ｍＶ以上のものを◎とした。

［ろう侵食率］
ろう付する前の材料について、所定の加工ひずみ（２〜８％）を加え、ろう付相当熱処理を施し、圧延方向に平行な断面に対して、機械研磨を行った。粒度の粗い研磨紙を用いて研磨し、徐々に粒度の細かい研磨紙を用いて鏡面状態に仕上げた。汎用の光学顕微鏡（倍率５０倍）を用いてろう侵食率を下記式より算出した。
Ｅ＝{ｔ₀−（ｌ_１＋ｌ_２）−ｔ_Ｃ}×１００
ここでＥ：ろう侵食率、ｔ₀：加熱前のブレージングシートの厚さ、ｔ_Ｃ：加熱後のブレージングシートのろう侵食をうけていない部分の最小厚さ、ｌ_１、ｌ_２：皮材厚さとする。実施例のろうの侵食率では、Ｅが１０％以下のものを〇、Ｅが１０％より高いものを×とした。更にＥが５％以下のものを◎とした。
ろう付相当熱処理は、特に限定されるものではないが、ろう付と同等の熱処理を行うことを指す。

［再結晶粒径測定］
ろう付を施した材料の圧延方向に平行な断面に対して、機械研磨を行った。粒度の粗い研磨紙を用いて研磨し、徐々に粒度の細かい研磨紙を用いて鏡面状態に仕上げた。結晶粒径の測定は汎用の光学顕微鏡（倍率５０倍）を用いて再結晶粒が見られる写真を撮影した。得られた再結晶粒に例えば切断法を用いて結晶粒径を測定した。
実施例では、心材の再結晶粒径が４０μm以上のものを○、それ以外を×とした。更に１００μｍ以上のものを◎とした。

［化合物観察］
ろう付を施した材料の圧延方向に平行な断面に、イオンミリング法を用いて加工を施した。汎用の走査型電子顕微鏡を用いて犠牲材のＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物の分布状態を観察した。得られた化合物の面積より、円相当直径を算出した。実施例では、円相当直径０．１μｍ〜０．５μｍのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物が１〜１００個／μｍ^２のものを○以上とし、そのうちで、さらに８０〜１００個／μｍ^２のものを◎とした。それ以外を×とした。

（耐食性等）
ヘッダー／チューブ／フィレットに対する“耐食性”；根付部
測定した電位をもとに電位差ΔＥ_ＡおよびΔＥ_Ｂを算出し、ΔＥ_Ａが１０５ｍＶ以上でかつΔＥ_Ｂが８０ｍＶ以上のものを〇とし、それ以外を×とした。また更に良好なものとしてΔＥ_Ａが１２０ｍＶ以上でかつΔＥ_Ｂが１００ｍＶ以上のものを◎とした。

犠牲材／パッキンに対する“耐食性”；パッキン下耐食性
所定の腐食試験後（熱交換器内部ＯＹ水循環試験）において、洩れがないこと。実施例では、腐食試験により犠牲材とパッキンとのすき間から漏れがないものについて○および漏れが発生したものは×とした。更に良好なものに対しては◎とした。

以上、本発明について上記実施形態および実施例に基づいて説明を行ったが、本発明は上記説明の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは、実施形態および実施例に対する適宜の変更が可能である。

３ チューブ
４ フィン
１０ 熱交換器用ヘッダプレート
１１ チューブ
１２ フィン
１３ ゴムパッキン
２０ 熱交換器用多層クラッド材
２０Ａ 心材
２０Ｂ ろう材
２０Ｃ 犠牲材
２１ フィレット

Claims (13)

1. それぞれがアルミニウム合金からなり、少なくともろう材と心材とが積層されて、ろう付対象材とろう付される熱交換器用多層クラッド材であって、
   心材の電位をＥ１、ろう付対象材と熱交換器用多層クラッド材との接合部に形成されるフィレットの共晶ろうの電位をＥ３とし、ろう付対象材の電位がＥ２であるとき、Ｅ３＜Ｅ１＜Ｅ２の電位差の関係を有し、かつＥ３とＥ２の電位差ΔＥ_Ａが１０５ｍＶ以上かつＥ３とＥ１の電位差ΔＥ_Ｂが８０ｍＶ以上であることを特徴とする根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
2. 前記心材は、質量％で、Ｍｎ：１．２〜２．０％、Ｃｕ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．５〜１．２％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成を有する請求項１記載の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
3. 前記ろう材は、質量％で、Ｓｉ：５．０〜１２．０％、Ｚｎ：１．０〜５．０％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成を有する請求項１または２に記載の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
4. ろう材が積層されている前記心材の他面側に、犠牲材が積層されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
5. 前記犠牲材は、質量％で、Ｍｎ：１．２〜２．０％、Ｓｉ：０．５〜１．２％、Ｚｎ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成を有する請求項４記載の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
6. 前記犠牲材は、熱交換器用として使用される際にパッキンと接触して配置される請求項４または５に記載の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
7. 前記犠牲材は、円相当直径０．１μｍ〜０．５μｍのＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物を１〜１００個／μｍ^２含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
8. ろう付時に２〜８％の加工ひずみが加えられた当該熱交換器用多層クラッド材へのろうの侵食率が板厚の１０％以下である請求項１〜７のいずれか１項に記載の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
9. ろう付後の心材の再結晶粒径が、圧延方向に水平な方向について４０μｍ以上である請求項１〜８のいずれか１項に記載の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
10. 前記ろう付の保持温度が、５９０℃〜６１０℃である請求項９記載の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
11. 前記ろう付対象材が、Ａｌ−Ｍｎ系合金であり、質量％で、Ｃｕ：０．１〜１．０％を含有する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
12. ヘッダープレートとして用いられ、前記ろう付対象材がチューブ材料である請求項１〜１１のいずれか１項に記載の根付部の耐食性に優れた熱交換器用多層クラッド材。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の熱交換器用多層クラッド材からなるヘッダープレートと、ろう付対象材であるチューブとが共晶ろうによって接合されている熱交換器。

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