JP2022045525A - 熱伝導性に優れたアルミニウム合金ベア材およびブレージングシート - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高強度かつ高電気伝導度のベア材とブレージングシートの提供を目的とする。【解決手段】本発明に係るアルミニウム合金ベア材は、質量％で、Ｆｅ：０．６～０．８％、Ｓｉ：０．７％以下、Ｃｕ：０．６％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物からなり、電気伝導度５５％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、マトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が０．１×１０４～４．０×１０４個／ｍｍ２であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、熱伝導性に優れたアルミニウム合金ベア材およびブレージングシートに関する。

近年、自動車のＥＶ化の流れによってインバータ冷却器など新たな自動車用熱交換器が搭載されている。インバータ冷却器は、省スペース化による小型化や軽量化の観点から熱交換器の放熱性能の向上が求められる。例えば、部材の接合密度が高い構造をしているインバータ冷却器では、部材に使用するアルミニウム材料の熱伝導性が高いほどインバータ冷却器の放熱性能に優れる。
自動車用熱交換器に使用されるアルミニウム合金は、一般的に強度や耐食性のためＡｌ－Ｍｎ系合金が使用されている。しかし、Ａｌ合金に添加されるＭｎはＡｌマトリクス中に固溶した際に電気伝導度を大きく低下させる。Ａｌの熱伝導性と電気伝導度は比例しており、電気伝導度の低下は熱伝導性の低下につながる。そのため、電気伝導度の優れないＭｎを添加したＡｌ合金を使用した自動車用熱交換器では放熱性能に限界がある。一方で、Ｍｎを含まない１０００系合金は高い電気伝導度を有するが、自動車用熱交換器の部材としては強度が低く熱交換器の構造強度を保てない。このため、自動車用熱交換器の構造強度・耐食性を確保しつつ放熱性能を向上させるためには、Ａｌ－Ｍｎ系合金以外のアルミニウム合金によって強度確保と熱伝導性を向上することが求められる。

高強度かつ高熱伝導性を示すアルミニウム合金材として、Ｆｅ：２．０～３．０質量％、Ｓｉ：０．５～１．５質量％、Ｔｉ：０．０５質量％以下、残部がＡｌおよび不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金材が知られている（特許文献１参照）。
また、熱交換器用アルミニウム合金フィン材として、Ｆｅ：０．０１０～０．４質量％、Ｃｕ：０．００５質量％未満、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ａｌ純度９９．３０質量％以上であり、亜結晶粒の平均粒径が２．５μｍ以下、最大長さ３μｍを超える金属間化合物が２０００個／ｍｍ^２以下であるアルミニウムフィン材が知られている（特許文献２参照）。

特開２００２－２５６３６５号公報 特開２０１４－０７４１９８号公報

近年において熱交換器の更なる小型化、高放熱性能化の要求に伴い、アルミニウム合金の高電気伝導性(＝高熱伝導性)が求められているため、本発明者らはＡｌ－Ｍｎ系合金とは異なる系のＡｌ合金について材料開発を行っている。この材料開発に伴い、本発明者らは、ＦｅとＳｉとＣｕをＡｌに添加した組成系について研究した結果、アルミニウム母材中に殆ど固溶しないＦｅと、Ｓｉを添加し、かつＡｌマトリクス中に存在するＡｌ－Ｆｅ系もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物の粒子サイズおよび密度を最適化する工程をとることで、Ａｌ－Ｍｎ系合金に比べ飛躍的に電気伝導度を向上させる。また、これらの化合物の分布状態に影響のないＣｕを添加することでＡｌ－Ｍｎ系合金と同等の強度を有することができることを知見し、本願発明に到達した。

本発明は、これらの背景に鑑み、なされたものであり、Ａｌ－Ｍｎ系合金と同等程度の強度を有しかつ高電気伝導度を得ることができるアルミニウム合金とアルミニウム合金ブレージングシートの提供を目的とする。

（１）本形態のアルミニウム合金ベア材は、質量％で、Ｆｅ：０．６～０．８％、Ｓｉ：０．７％以下、Ｃｕ：０．６％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物からなり、電気伝導度５５％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、マトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２であることを特徴とする。
（２）本形態のアルミニウム合金ベア材は、熱交換器ろう付相当熱処理を付与した後において、電気伝導度５０％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、マトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２であることが好ましい。
（３）本形態に係るアルミニウム合金ベア材は、熱交換器用であることが好ましい。

（４）本形態の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、（１）または（２）に記載の熱交換器用アルミニウム合金ベア材と同一組成の合金を心材とし、その一方の面もしくは両方の面に、ろう材として質量％でＳｉ：３．０～１２．０％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金層が貼り合わされたことを特徴とする。
（５）本形態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いて、前記ろう材に、さらに質量％でＺｎ：０．１～４．０％を含有することが好ましい。
（６）本形態に係る（４）または（５）に記載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いて、電気伝導度５３％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、心材のマトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２であることが好ましい。

（７）本形態に係る（４）～（６）のいずれかに記載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いて、熱交換器ろう付相当熱処理を付与した後において、電気伝導度４５％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、心材のマトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２であることが好ましい。
（８）本形態に係る（４）～（６）のいずれかに記載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いて、熱交換器ろう付相当熱処理を付与した後において、前記心材と前記ろう材表面の孔食電位差が８０ｍＶ以上であることが好ましい。

本発明は、高電気伝導性かつ熱交換器の構造を維持できる強度を有するアルミニウム合金ベア材あるいはアルミニウム合金ブレージングシートを提供することができる。
本発明のアルミニウム合金ベア材あるいはブレージングシートは熱交換器の構造を維持できる強度を有しつつ電気伝導性に優れるため、近年において更なる小型化、高放熱性能化要求がなされている自動車用熱交換器に用いて好適なアルミニウム合金ベア材およびブレージングシートとして適用することができる。

本発明に係るアルミニウム合金ベア材の一例を示す断面図である。 本発明に係るブレージングシートの一例を示す部分断面図である。 本発明に係るブレージングシートの他の例を示す部分断面図である。 本発明に係るブレージングシートとろう付対象部材との接合状態を説明するための側面図である。 本発明に係るブレージングシートを適用して構成された熱交換器を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照し、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合がある。

図１は本発明に係るアルミニウム合金ベア材の一例を示し、図２は図１に示すアルミニウム合金ベア材と同一組成の心材を有する第１実施形態のアルミニウム合金ブレージングシートの断面構造を示す。
この実施形態のアルミニウム合金ブレージングシートＡは、板状またはシート状であり、図１に示すアルミニウム合金ベア材Ｍと同一組成である心材１の上下両面側に第１のろう材層２が積層された３層構造とされている。なお、ろう材層２については後述する他の形態の如く心材１の片面のみに積層されていても良い。本実施形態のアルミニウム合金とアルミニウム合金ブレージングシートは熱交換器用であることが好ましい。

「アルミニウム合金ベア材および、心材」
アルミニウム合金ベア材Ｍおよび心材１は、質量%で、Ｆｅ：０．６～０．８％、Ｓｉ：０．７％以下、Ｃｕ：０．６％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる。
なお、質量％の範囲について「～」を用いて表記する場合、特に指定しない限り、下限と上限を含む表記とする。よって、一例として０．６～０．８％は、０．６質量％以上０．８質量％以下の含有量であることを意味する。
アルミニウム合金ベア材Ｍは、一例として、図１に示すように圧延加工を施して板状に加工し、熱交換器用フィンとして使用することもでき、アルミニウム合金ベア材Ｍと両面クラッド材をカップ形状に加工し、交互に積み重ねてろう付される部材として利用することもできる。本形態のアルミニウム合金ベア材Ｍの用途の一例は同一組成を心材１に用いた図２に示すブレージングシートＡであるが、その他の用途としても良いのは勿論である。

以下にベア材Ｍおよび心材１を構成するアルミニウム合金に含まれている成分元素の組成限定理由について説明する。
Ｆｅ：０．６～０．８％
Ｆｅは、Ａｌ－Ｆｅ系、もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系などの化合物粒子としてアルミニウム合金マトリクス内に析出させ、粒子分散強化により材料強度を向上させるためにＡｌに添加される。Ｆｅの含有量が下限値未満であると、Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子、もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系の化合物粒子の目的とする分散状態（単位面積あたりの必要個数）を得られない。Ｆｅの含有量が上限値を超えると、Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子、もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系の化合物粒子の分布数が増大し、打ち抜き成形時に金型の摩耗劣化を助長するため好ましくない。
Ｓｉ：０．７％以下
ＳｉはＡｌに固溶もしくは、Ａｌ－Ｆｅ系、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系などの化合物粒子としてアルミニウム合金マトリクス内に析出することでＡｌの材料強度を向上させる。Ｓｉの含有量が上限越えであるとＳｉの固溶度が高まりろう付後の電気伝導度が低下する。また、Ｓｉの含有量が上限越えであると、アルミニウム合金の融点を低下させるので、ろう付時にベア材および心材が溶融し熱交換器の形状を維持することができなくなることがあるため好ましくない。

Ｃｕ：０．６％以下
ＣｕはＡｌに固溶してＡｌの材料強度を向上させるために添加される。Ｃｕの含有量が上限超えであるとＣｕの固溶度が高まりろう付後の電気伝導度が低下する。また、Ｃｕの含有量が上限超えの場合、腐食時にベア材あるいはブレージングシートの心材表面に多量にＣｕが析出することで、自己耐食性が低下する。また、ブレージングシートとして心材からろう材へのＣｕの拡散が顕著となることでろう材の電位が上昇し、心材とろう材の電位差が縮まることで、ろう材による心材の犠牲防食効果が低下するおそれがある。
Ｍｎ：０．２％以下
アルミニウム合金を製造する上でＭｎを全く含有させないことは難しく、製造の都合上、微量に含有することとなる。Ｍｎは微量に含有した場合でも、Ａｌに固溶すると電気伝導度を大きく低下させる。ただし、Ｍｎ含有量が０．２％以下であれば、所定の均質化処理を施すことで、Ａｌに固溶するＭｎ量を最低限とし、電気伝導度の低下を抑制することができる。好ましくはＭｎ含有量０．１％以下である。
Ｚｎ：０．３％以下
Ｚｎは耐食性の確保に寄与する元素であり、Ｚｎ含有量が０．３％を超えるとベア材および心材の自己耐食性が低下する。より好ましくはＺｎ含有量０．２％以下である。

「ろう材」
以下にろう材２に含まれている成分元素の組成限定理由について説明する。
Ｓｉ：３．０～１２．０％
Ｓｉはろう付時に溶融ろうを形成し、接合部のフィレットを形成するために添加される。
Ｓｉの含有量が下限未満であると、溶融ろうが不足し、ろう付接合性が低下する。Ｓｉの含有量が上限越えであると、ろう付時に生成する溶融ろうが過多となり、心材１もしくはろう付対象部材を激しく溶融するため熱交換器の形状を維持することができずに、性能低下や外見を損なうこととなる。
Ｚｎ：０．１～４．０％
Ｚｎはろう材による心材の犠牲防食のためにろう材に添加される。４．０％を超えるＺｎを添加すると腐食速度が増加し過ぎ、ろう材が早期に腐食するため、心材を防食できず耐食性が低下する。

「Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の粒子サイズ」
０．５～２．０μｍ
化合物粒子の粒子サイズ（円相当径）が０．５μｍ未満であると、ろう付時にマトリクスへの化合物の再固溶がなされ、ろう付後の材料の電気伝導度が低下してしまう。粒子サイズが２．０μｍを超えると、効果的な粒子分散強化を得られず、材料強度が低下するため、熱交換器としての構造強度が保てない。また２．０μｍを超える化合物が多く分布していると加工時の金型の摩耗劣化が助長されるため好ましくない。
化合物粒子の粒子サイズは均質化処理温度、均質化処理時間等に影響を受け、均質化処理温度が低い場合、均質化処理時間が短い場合に０．５μｍ未満となる傾向がある。化合物粒子の粒子サイズが２．０μｍを超えるのは、均質化処理温度が高い場合、均質化処理時間が長い場合である。

「Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の粒子個数」
０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２
材料への元素添加量が多い場合、化合物粒子数が０．１×１０^４個未満であると、添加した元素が母相にほぼ固溶している状態となり、電気伝導度が大きく低下する。逆に、元素の添加量が少ない場合は、固溶度が低く電気伝導度は高い値となるが、化合物粒子個数が少ないため、所望する粒子分散強化が得られず材料強度が低くなり熱交換器としての構造強度が保てない。
化合物粒子個数が４．０×１０^４個を超える場合、Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子の硬度が高く、材料を加工する際の金型の摩耗劣化が助長されるため好ましくない。

「製造方法」
例えば、半連続鋳造法により、ベア材用および心材用アルミニウム合金、ろう材用アルミニウム合金を鋳造する。
ベア材用および心材用アルミニウム合金として、質量％で、Ｆｅ：０．６～０．８％、Ｓｉ：０．７％以下、Ｃｕ：０．６％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成のものを適用でき、このアルミニウム合金でベア材およびブレージングシートの心材を製造できる。
ろう材用のアルミニウム合金として、質量％で、Ｓｉ：３．０～１２．０％を含有し、さらに必要に応じてＺｎ：０．１～４．０％を含有することができ、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成で製造できる。

「均質化処理」
得られたベア材および心材用アルミニウム合金は４００℃～６００℃、処理時間３～１２時間の範囲で選択し、均質化処理を行うことができる。ここで、適正な温度および時間を選択することで、所望する特性として高い電気伝導度およびマトリクス中の化合物の最適な分散状態を得ることができる。

ろう材については、４００℃～５００℃、処理時間１～１０時間の範囲で選択し、均質化処理を行うことができるが、均質化処理を行わなくても良い。

「貼り合わせ」
ブレージングシートとして使用する場合は、シート状または板状の心材の片面もしくは両面に、ろう材：心材＝５～１５％：８５～９５％のクラッド率でろう材を組み合わせて作製することができる。両面の場合は皮材：心材：皮材＝５～１５％：７０～９０％：５～１５％のクラッド率にて組み合わせて製造することができる。ろう材を準備する場合に、特に制限はなく、一般的なブレージングシートを製造する場合にろう材を作製する条件に基づき作製することができる。均質化処理後に面削を行い、熱間圧延により所望の板厚まで圧延し、所定の長さに切り出して心材とろう材を貼り合わせることでブレージングシートを得ることができる。

「熱間圧延、冷間圧延、焼鈍」
ベア材用アルミニウム合金および、心材と皮材を組み合わせた材料を、熱間圧延機を用いて熱間圧延（もしくはクラッド圧延）を行い、製造することができる。熱間圧延の後、所定の厚さまで冷間圧延を実施できる。この際、圧延続行のために冷間圧延途中に焼鈍を実施してもよい。最終材の板厚は限定されるものではないが、熱間圧延で仕上げた板厚および圧延続行のための焼鈍を実施した板厚から、最終板厚までかかる圧下の割合は２０～９９％となることが好ましい。また、調質をＯとするため、冷間圧延後に焼鈍を実施しても良い。焼鈍は、例えばバッチ焼鈍炉を用いて２００℃～５００℃で１～１０時間の熱処理を施してよい。

以上説明の工程に従い製造したアルミニウム合金ベア材ＭもしくはブレージングシートＡは、熱交換器などを製造する場合のろう付温度、例えば、５９０～６２０℃程度の温度範囲である不活性ガス雰囲気中に１～３０分程度設置してろう付する目的に使用される。
例えば、種々の熱交換器のフィンやチューブあるいはカップ状成形体などのろう付対象部材と積層する形式で熱交換器の組立に利用され、フィンやチューブ、あるいは、カップ状成形体を組み付け後、全体をろう付温度に加熱し、アルミニウム合金ブレージングシートＡのろう材２を溶融させた後、常温に冷却することでろう付が完了する。あるいは、熱交換器のフィンやチューブなどの構成部材をブレージングシートで直接形成し、ろう付に用いることができる。
ろう付対象部材は、図１に示すアルミニウム合金ベア材Ｍであっても良い。

図３は心材１の片面のみにろう材２をクラッド圧延して得られたブレージングシートＢを示し、図４はこのブレージングシートＢを用いてフィンなどのろう付対象部材３とろう付する状態を示す説明図である。
図４に示すブレージングシートＢとろう付対象部材３を上述のろう付条件にてろう付することでろう付が完了する。
前記アルミニウム合金ベア材ＭもしくはブレージングシートＡ、Ｂは高電気伝導性に優れ、かつ熱交換器の構造を維持できる強度を有するため、近年において更なる小型化、高放熱性能化要求がなされている自動車用熱交換器に用いて好適なブレージングシートとして提供することができる。

図５は、前記ブレージングシートＡあるいはブレージングシートＢを用いてフィン６を形成し、ろう付対象部材としてアルミニウム合金製のチューブ７を用いたアルミニウム製熱交換器５を示している。フィン６、チューブ７を、補強材８、ヘッダプレート９と組み込んで、ろう付によって自動車用途などのアルミニウム製熱交換器５を得ることができる。
前記ブレージングシートＡ、Ｂは、高電気伝導性かつ熱交換器の構造を維持できる強度を有するため、近年において更なる小型化、高放熱性能化要求がなされている自動車用熱交換器に用いることができ、小型化、高放熱性能化が進められている自動車用熱交換器を提供することができる。

ブレージングシートについては、熱交換器のフィンを構成する用途の他に、チューブを構成する用途、ヘッダーパイプを構成する用途など、熱交換器用構成部材などの種々の部材用途に適用することができる。その場合、用途に応じて片面ろう材タイプ、両面ろう材タイプ、更に犠牲材との組み合わせや中間材との組み合わせにより多層化する構造など、種々の積層構造を採用することができる。

表１、表２に記載した組成のアルミニウム合金を半連続鋳造にて製造し、得られたアルミニウム合金鋳塊に表１、表２に示す条件で均質化焼鈍を施した後、熱間圧延を経て圧下率８５％になるよう１．０ｍｍまで冷間圧延を施し、３５０℃×５ｈの焼鈍を行い、ベア材試料を作製した。

また、表１、表２に記載する組成のアルミニウム合金を心材とし、表３、表４に示すろう材との組み合わせで貼り合わせて試料用ブレージングシートを作製した。その際ろう材は、クラッド率１０％で片面に貼り合わせた。貼り合わせた後、熱間圧延を経て圧下率８５％になるよう１．０ｍｍまで冷間圧延を施し、３５０℃×５ｈの焼鈍を行い、試料を作製した。

「ろう付相当熱処理」
ろう付された熱交換器で使用されている上記アルミニウム合金ベア材およびブレージングシート材料を直接評価することは難しいため、アルミニウム合金ベア材およびブレージングシート材料単体をバッチ炉にてろう付相当熱処理を付与した。ろう付相当熱処理の条件はこの実施例条件に限るものではないが、室温から６００℃まで加熱した後、６００℃にて５分保持し６０～１００℃/ｍｉｎにて３００℃まで冷却した。３００℃到達後はファンなどを用いて速やかに室温まで冷却した。得られた各アルミニウム合金ベア材およびブレージングシートについて後述する評価に供した。

「評価方法」
＜電気伝導度＞
４端子法にて測定した。２０～２５℃の室温環境にて試料に対し５００ｍＡの電流を流し、電圧値から抵抗を算出し、その後、電気伝導度を算出した。
＜化合物粒子分布状態の観察＞
製造したアルミニウム合金ベア材とブレージングシートの心材、および、ろう付相当熱処理を実施したアルミニウム合金ベア材とブレージングシートの心材について、圧延方向に平行な断面を観察した。観察はイオンミリング法に基づくＣＰ加工を施した断面を電界放出型走査型電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）にて行った。観察した画像を基に画像解析によって化合物粒子の円相当径と分布密度を算出した。
なお、各試料の組織には、円相当径０．５μｍ未満あるいは円相当径２．０μｍを超えるサイズの化合物粒子も一部存在していることを確認できているが、これらの分布密度は円相当径０．５～２．０μｍの化合物粒子よりも少ない。本実施例では、円相当径０．５～２．０μｍの化合物粒子を多く析出させることができる均質化処理温度と均質化処理時間を選択している。

＜電気化学的分極測定＞
高純度Ｎ_２ガスにて十分に脱気した２．６７％ＡｌＣｌ_３水溶液と電気化学測定用セルを使用し、作用対極にＰｔを用い、ルギン管(Luggin Capillary)と照合電極Ａｇ／ＡｇＣｌをバイパスさせた。測定中の液温は４０℃に保持した。
ろう付相当熱処理を付与した試料のろう材表面および心材の測定面積１０ｍｍ^２を暴露、それ以外を絶縁塗料にてマスキングし、測定部の前処理として、５０℃の５％ＮａＯＨに３０ｓ浸漬後水洗し室温の３０％ＨＮＯ_３に１ｍｉｎ浸漬し水洗した。
自然電位にて５ｍｉｎ程度保持した後、速度を０．５ｍＶ／ｓとして自然電位より掃引した。分極曲線より、一定掃引後に見られる屈曲点（電流が急激に流れなくなる領域（不働態化域）から、電流が急激に流れる領域）を孔食電位とした。また、Ｚｎを多く含有する試料では屈曲点が出現しないため、０．１ｍＡ／ｃｍ^２の電位を孔食電位とした。

ろう材電位については、ブレージングシートを作製し、ろう付した後、ろう材表面の１０ｍｍ^２以外をマスキングし測定した。
心材電位の測定は、作製した片面ろう材のろう材と反対側に心材が暴露しているので、そちらの面で１０ｍｍ^２以外をマスキングして測定した。
両面ろう材の心材電位を測定する場合は、ろう付後の材料を５０℃の５％ＮａＯＨに浸漬し心材を暴露させた後、室温の３０％ＨＮＯ_３に１ｍｉｎ浸漬し脱スマット処理を施した面で１０ｍｍ^２以外をマスキングして測定した。

表１、表２に、各試験の評価に用いたアルミニウム合金ベア材の組成とろう付前後の電気伝導度測定結果、化合物粒子個数測定結果を示す。

表３、表４に、各試験の評価に用いたブレージングシートの組成とろう付前後の電気伝導度測定結果、化合物粒子個数測定結果、心材とろう材の電位およびその電位差を示す。

表１に示す合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ２２のアルミニウム合金ベア材は、質量％で、Ｆｅ：０．６～０．８％、Ｓｉ：０．７％以下、Ｃｕ：０．６％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成を有するか、この組成に加え、ＭｎとＺｎを添加する場合、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制したアルミニウム合金である。なお、表１の各欄において「－」と表記したのは該当する成分を含んでいない（測定限界値未満）ことを示している。

合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ２２のアルミニウム合金ベア材は、ろう付前の電気伝導度５５％ＩＡＣＳ以上（５５～６４％ＩＡＣＳ）を示し、ろう付後の電気伝導度５０％ＩＡＣＳ以上（５０～６４％ＩＡＣＳ）の優れた電気伝導度を示した。
合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ２２のアルミニウム合金ベア材は、ろう付前の化合物粒子個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２の範囲（０．４～２．６×１０^４個／ｍｍ^２）を示し、ろう付後の化合物粒子個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２の範囲（０．１～２．４×１０^４個／ｍｍ^２）を示した。

表３、表４に示すＮｏ.Ｂ１～Ｂ４０のブレージングシートは、ろう付前の電気伝導度５５％ＩＡＣＳ以上（５５～６３％ＩＡＣＳ）を示し、ろう付後の電気伝導度４５％ＩＡＣＳ以上（４８～５９％ＩＡＣＳ）の優れた電気伝導度を示した。
Ｎｏ.Ｂ１～Ｂ４０のブレージングシートは、ろう付前の化合物粒子の個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２の範囲（０.３～２．６×１０^４個／ｍｍ^２）を示し、ろう付後の化合物粒子個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２の範囲（０.１～２．４×１０^４個／ｍｍ^２）を示した。

これら実施例に対し、比較例を示す表２の合金Ｎｏ.Ａ２３の試料はＦｅ含有量が低いために強度が低下し、合金Ｎｏ.Ａ２４の試料はＡｌ－Ｆｅ化合物粒子が多く金型摩耗が多くなり生産性が低下した。比較例を示す合金Ｎｏ.Ａ２５の試料は、Ｓｉの含有量を好ましい範囲より多くした試料、合金Ｎｏ.Ａ２６の試料は、Ｃｕの含有量を好ましい範囲より多くした試料であるが、いずれもろう付後電気伝導度５０％ＩＡＣＳを下回る試料となった。
比較例を示す合金Ｎｏ.Ａ２７の試料は、ＭｎとＺｎの含有量を好ましい範囲より多くした試料であるが、Ｍｎ添加により化合物数は多いが、ろう付前後電気伝導度５０％ＩＡＣＳを下回る試料となった。
合金Ｎｏ.Ａ２８、Ａ２９の試料は、化合物の析出数が少なく電気伝導度が低下し、Ｎｏ.Ａ３０の試料は均質化温度が高く、２.０μｍ以上の粒子が増加し、強度が低下した。

表３、表４に示すＮｏ.Ｂ１～Ｂ４０は、質量％で、Ｆｅ：０．７％、Ｓｉ：０．２％、Ｃｕ：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アルミニウム合金に、表１に示す４００～６００℃の各温度において３～１２時間の均質化焼鈍を行った心材を用いたブレージングシート試料である。これらのアルミニウム合金ブレージングシートのろう付前後において、高い電気伝導度を有し、好ましい範囲の化合物粒子数となっている。

表４に示す比較例Ｎｏ.Ｂ４１～Ｂ４４のブレージングシートは、比較例合金Ｎｏ.Ａ２３～Ａ２６を用いているため、合金Ｎｏ.Ａ２３～Ａ２６の場合と同様の傾向を示している。

表３、表４に示す実施例において、一部の試料は電位差８０ｍＶ以上を得ることができる。
電位差が８０ｍＶ以上となると、ろう材による心材の犠牲防食効果（耐食性）が更に向上する。電位差が８０ｍＶ以下の場合は犠牲防食効果が充分に効かない場合があり、心材の腐食が早くなる場合がある。電位差８０ｍＶ以上で耐食性が向上することは、以下に説明する腐食試験によって確認した。

腐食試験は、ろう付後を心材が暴露されるようにろう材／心材を重ね合わせて試験サンプルを作製したものをＯＹ水に浸漬した。ＯＹ水の成分は、１９５ｐｐｍＣｌ^－、６０ｐｐｍＳＯ_４ ^２－、１ｐｐｍＣｕ^２＋、３０ｐｐｍＦｅ^３＋を含む水溶液である。
試験サイクルは８８℃を８時間保持した後、室温にて１６時間保持した。８８℃に加熱している際はマグネチックスターラーを用いて腐食液を撹拌した。また、比液量は１６．７ｍｌ／ｃｍ^２となるようサンプルサイズを加工した。電位差が８０ｍＶ以上取れているものは、ＯＹ水４週間試験後、心材に深さ０．１ｍｍ以下の孔食が０．１個／ｍｍ^２未満の数であり、耐食性が良好であった。

電位差が８０ｍＶ未満となるのは、（１）心材に添加したＣｕ量の増加により、ろう付中にろう材へＣｕが濃縮することで、心材とろう材の電位差が減少する、（２）ろう材のＺｎ量低下に伴う電位差の減少が要因となる。

Ａ、Ｂ…アルミニウム合金ブレージングシート、Ｍ…アルミニウム合金ベア材、１…心材、２…ろう材、３…ろう付対象部材（フィン）、５…熱交換器、６…フィン、７…チューブ。

Claims (8)

1. 質量％で、Ｆｅ：０．６～０．８％、Ｓｉ：０．７％以下、Ｃｕ：０．６％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物からなり、電気伝導度５５％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、マトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２であることを特徴とするアルミニウム合金ベア材。
2. 熱交換器ろう付相当熱処理を付与した後において、電気伝導度５０％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、マトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２であ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ベア材。
3. 熱交換器用であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金ベア材。
4. 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を心材とし、その一方の面もしくは両方の面に、ろう材として質量％でＳｉ：３．０～１２．０％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金層が貼り合わされた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。
5. 前記ろう材に、さらに質量％でＺｎ：０．１～４．０％を含有することを特徴とする請求項４に記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
6. 電気伝導度５３％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、心材のマトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
7. 熱交換器ろう付相当熱処理を付与した後において、電気伝導度４５％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、マトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が０．１×１０^４～４．０×１０^４個／ｍｍ^２であることを特徴とする請求項４～請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
8. 熱交換器ろう付相当熱処理を付与した後の前記心材と前記ろう材表面の孔食電位差が８０ｍＶ以上であることを特徴とする請求項４～請求項７のいずれか一項に記載の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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