JP2022045656A - 熱伝導性と強度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
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Abstract
【課題】本発明は、高い電気伝導度と優れた耐食性のアルミニウム合金ベア材とブレージングシートを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の熱交換器用アルミニウム合金ベア材は、質量％で、質量％で、Ｆｅ：０．６％以上０．８％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｃｕ：０．６％より多く１.０％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５４％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２であることを特徴とする。【選択図】図１
Description
本発明は、熱伝導性と強度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化によって、インバータ冷却器など新たな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、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傾向がある。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Ａｌ－Ｍｎ系合金を使用した自動車用熱交換器では放熱性能の向上に限界がある。一方で、放熱性を重視してＭｎを含まない１０００系合金を使用した場合、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と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。
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傾向がある。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Ａｌ－Ｍｎ系合金を使用した自動車用熱交換器では放熱性能の向上に限界がある。一方で、放熱性を重視してＭｎを含まない１０００系合金を使用した場合、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と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。
従来、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／ｍｍ２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）。
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／ｍｍ２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）。
しかしながら、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合金について種々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を添加した合金に、Ａｌマトリクス中に存在するＡｌ－Ｆｅ系化合物の粒子サイズ、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できることがわかった。
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を添加した合金に、Ａｌマトリクス中に存在するＡｌ－Ｆｅ系化合物の粒子サイズ、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できることがわかった。
しかしながら、Ａｌ合金におけるこれらの化合物の分散粒子強化機構のみでは目的の部材への成形後、熱交換器の構造強度を保つことができない問題があることが判った。そこで、本発明者らは先の化合物粒子の分布状態に影響のないＣｕをＡｌに添加し、Ａｌ合金としての強度を向上させることを考慮した。本Ａｌ合金系において、Ｃｕを添加することで固溶強化による材料強度を向上することができるため、積極的にＣｕを添加した。また、Ｓｉを添加することでも同様に固溶強化による強度向上が望めるが、Ｓｉを多分に添加するとＡｌ合金の融点が低下し、ろう付中にＡｌ合金が激しくろう侵食を受けるおそれがあるため、Ａｌ合金に添加するＳｉ量を抑えることが有効であることも判明した。
以上説明した研究結果に従い、優れた電気伝導度を維持したまま、従来のＡｌ－Ｆｅ系合金より高強度材料とすることで、優れた熱伝導性と強度が求められる自動車用熱交換器でも構造強度を維持できることを知見し、本願発明に到達した。
以上説明した研究結果に従い、優れた電気伝導度を維持したまま、従来のＡｌ－Ｆｅ系合金より高強度材料とすることで、優れた熱伝導性と強度が求められる自動車用熱交換器でも構造強度を維持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、高い電気伝導度を有する上に、優れた強度を備えるアルミニウム合金ベア材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％以上０．８％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｃｕ：０．６％より多く１.０％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５４％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２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において、熱交換器ろう付相当熱処理を付与した後の電気伝導度４３％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２であることが好ましい。
（３）本形態の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。
（４）本形態のアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、前記ろう材に、さらに質量％でＺｎ：２．５～５．０％を含有することが好ましい。
（５）本形態に係る（３）または（４）に記載の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５４％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２であることが好ましい。
（５）本形態に係る（３）または（４）に記載の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５４％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２であることが好ましい。
（６）本形態に係る（３）～（５）のいずれかに記載の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４３％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２であることが好ましい。
（７）本形態に係る（３）～（６）のいずれかに記載の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以上であることが好ましい。
本発明は、優れた電気伝導度を有し、しかも、高強度を有するアルミニウム合金ベア材あるいは熱交換器用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。
本発明に係る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、優れた電気伝導度を有しつつ強度に優れるため、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あるいはブレージングシートは、優れた電気伝導度を有しつつ強度に優れるため、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。
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じ成分の心材を有する第１実施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と同じ成分で構成された心材１の上下両面に第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。
「アルミニウム合金ベア材および、心材」
心材１は、質量%で、Ｆｅ：０．６％以上０．８％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｃｕ：０．６％より多く１.０％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金ベア材Ｍからなる。
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など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の合金を心材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。
心材１は、質量%で、Ｆｅ：０．６％以上０．８％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｃｕ：０．６％より多く１.０％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金ベア材Ｍからなる。
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など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の合金を心材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。
以下にアルミニウム合金ベア材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％以上０．８％以下
ＦｅをＡｌに添加することで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。また、Ｆｅはマトリクス中に微量に固溶するため、固溶強化によって強度を向上させる。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系の化合物粒子が目的とする分散状態（単位面積あたりの必要個数）とならず、強度が得られない。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散数が必要以上に増加するので、材料表面のカソード反応が促進され、ベア材および心材の自己耐食性が低下する。
Ｆｅ：０．６％以上０．８％以下
ＦｅをＡｌに添加することで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。また、Ｆｅはマトリクス中に微量に固溶するため、固溶強化によって強度を向上させる。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系の化合物粒子が目的とする分散状態（単位面積あたりの必要個数）とならず、強度が得られない。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散数が必要以上に増加するので、材料表面のカソード反応が促進され、ベア材および心材の自己耐食性が低下する。
Ｓｉ：０．４％以下
ＳｉはＡｌに固溶するか、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、アルミニウム合金の融点が必要以上に低下するので、ろう付時にベア材もしくは心材が溶融し、ろう付接合不良の要因となるおそれがある。また、Ｓｉの含有量が上限越えであると、ろう付後の電気伝導度が低下するおそれがある。加えて、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系などの化合物粒子の分散数の増加や粗大化を招き、カソード反応を促進するため、自己耐食性が低下するおそれがある。
ＳｉはＡｌに固溶するか、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、アルミニウム合金の融点が必要以上に低下するので、ろう付時にベア材もしくは心材が溶融し、ろう付接合不良の要因となるおそれがある。また、Ｓｉの含有量が上限越えであると、ろう付後の電気伝導度が低下するおそれがある。加えて、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系などの化合物粒子の分散数の増加や粗大化を招き、カソード反応を促進するため、自己耐食性が低下するおそれがある。
Ｃｕ：０．６％より多く１.０％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の含有量が下限値未満では、所望の強度が得られない。Ｃｕの含有量が上限超えであると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、Ａｌ合金の腐食時にベア材表面あるいは心材表面にＣｕが多量に再析出し、自己耐食性が低下する。また、ブレージングシートとしてろう付中に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小さくなることで、ろう材による犠牲防食効果が低下するおそれがある。
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の含有量が下限値未満では、所望の強度が得られない。Ｃｕの含有量が上限超えであると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、Ａｌ合金の腐食時にベア材表面あるいは心材表面にＣｕが多量に再析出し、自己耐食性が低下する。また、ブレージングシートとしてろう付中に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小さくなることで、ろう材による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。Ｍｎ含有量は、好ましくは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。
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。Ｍｎ含有量は、好ましくは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、ろう付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。
なお、質量％の範囲あるいは数値範囲について「～」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３．０～１２．０％は、３．０質量％以上１２．０質量％以下の含有量であることを意味する。
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、ろう付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。
なお、質量％の範囲あるいは数値範囲について「～」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３．０～１２．０％は、３．０質量％以上１２．０質量％以下の含有量であることを意味する。
Ｚｎ：２．５～５．０％
Ｚｎはろう材による心材の犠牲防食効果を得るためにろう材に添加される。５．０％を超えるＺｎを添加するとろう材の腐食速度が増加し、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。
Ｚｎはろう材による心材の犠牲防食効果を得るためにろう材に添加される。５．０％を超えるＺｎを添加するとろう材の腐食速度が増加し、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（０．５μｍ以上２．０μｍ以下）
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以上になると、効果的な粒子分散強化が得られず、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以上の化合物粒子が多く分布していると化合物によりアルミニウム表面の酸化皮膜の連続性が欠け、かつ化合物とＡｌ母相の電位差が大きくなるため、自己耐食性が低下する。
０．５～２．０μｍ（０．５μｍ以上２．０μｍ以下）
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以上になると、効果的な粒子分散強化が得られず、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以上の化合物粒子が多く分布していると化合物によりアルミニウム表面の酸化皮膜の連続性が欠け、かつ化合物とＡｌ母相の電位差が大きくなるため、自己耐食性が低下する。
「Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の粒子個数：０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２（０．３×１０４個／ｍｍ２以上２．４×１０４個／ｍｍ２以下）」
化合物粒子数が０．３×１０４個未満であると、材料への元素の添加量が多い場合、添加した元素の多くが母相に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、固溶度が低く、かつ化合物粒子個数も少ない状態であるため、材料強度が低くなり熱交換器などの用途としての構造強度が保てない。
化合物粒子個数が２．４×１０４個を超える場合、表面に暴露している化合物数が増大することとなる。化合物粒子数の増大は材料表面で生じるカソード反応が増加するため、アルミニウム合金の自己耐食性が低下する。
Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の粒子個数については、０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２の範囲がより好ましい。
化合物粒子数が０．３×１０４個未満であると、材料への元素の添加量が多い場合、添加した元素の多くが母相に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、固溶度が低く、かつ化合物粒子個数も少ない状態であるため、材料強度が低くなり熱交換器などの用途としての構造強度が保てない。
化合物粒子個数が２．４×１０４個を超える場合、表面に暴露している化合物数が増大することとなる。化合物粒子数の増大は材料表面で生じるカソード反応が増加するため、アルミニウム合金の自己耐食性が低下する。
Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の粒子個数については、０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２の範囲がより好ましい。
「ろう付後の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：０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２（０．３×１０４個／ｍｍ２以上２．４×１０４個／ｍｍ２以下）」
「心材電位とろう材電位の電位差」
心材電位とろう材電位の電位差が、８０ｍＶ以上になると、ろう材による心材の犠牲防食能（耐食性）が向上する。電位差が８０ｍＶ以下となるとろう材による犠牲防食が有効に働かず、ろう材と心材が腐食する。電位差８０ｍＶ以上で耐食性が向上することは、一例として、以下に説明する腐食試験によって確認することができる。
心材電位とろう材電位の電位差が、８０ｍＶ以上になると、ろう材による心材の犠牲防食能（耐食性）が向上する。電位差が８０ｍＶ以下となるとろう材による犠牲防食が有効に働かず、ろう材と心材が腐食する。電位差８０ｍＶ以上で耐食性が向上することは、一例として、以下に説明する腐食試験によって確認することができる。
腐食試験は、心材が暴露されるようにろう材／心材を重ね合わせた試験サンプルをろう付したものをＯＹ水に浸漬する。ＯＹ水の成分は、１９５ｐｐｍＣｌ－、６０ｐｐｍＳＯ４
２－、１ｐｐｍＣｕ２＋、３０ｐｐｍＦｅ３＋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時間保持する。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する。また、比液量は１６．７ｍｌ／ｃｍ２となるようサンプルサイズを加工する。
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／ｍｍ２未満の数であり、耐食性が良好となる。
従って、心材とろう材の電位差が８０ｍＶ以上ブレージングシートであれば、孔食が生じ難く、耐食性に優れたブレージングシートとして提供できる。
試験サイクルは８８℃を８時間保持した後、室温にて１６時間保持する。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する。また、比液量は１６．７ｍｌ／ｃｍ２となるようサンプルサイズを加工する。
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／ｍｍ２未満の数であり、耐食性が良好となる。
従って、心材とろう材の電位差が８０ｍＶ以上ブレージングシートであれば、孔食が生じ難く、耐食性に優れたブレージングシートとして提供できる。
「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％以上０．８％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｃｕ：０．６％より多く１.０％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物の組成のアルミニウム合金を適用でき、このアルミニウム合金でベア材および心材を製造できる。
ろう材用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：２．５～５．０％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のアルミニウム合金を適用でき、このアルミニウム合金でろう材を製造できる。
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％以上０．８％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｃｕ：０．６％より多く１.０％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物の組成のアルミニウム合金を適用でき、このアルミニウム合金でベア材および心材を製造できる。
ろう材用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：２．５～５．０％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のアルミニウム合金を適用でき、このアルミニウム合金でろう材を製造できる。
「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時間の範囲で行う均質化処理を施すことができる。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粒子の最適な分散状態を得ることができる。
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時間の範囲で行う均質化処理を施すことができる。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粒子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、切削性向上のために４００℃～５００℃、処理時間１～１０時間の範囲で条件を選択し、均質化処理を行っても良い。
「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％のクラッド率で適宜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ブレージングシートを製造できる。
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貼り合わせる。
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％のクラッド率で適宜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ブレージングシートを製造できる。
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貼り合わせる。
「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、ベア材および、ブレージングシートを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。ベア材およびブレージングシートとしての最終材の板厚は、特に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もよい。
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、ベア材および、ブレージングシートを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。ベア材およびブレージングシートとしての最終材の板厚は、特に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もよい。
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もしくは図２に示す構成のアルミニウム合金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フィレットを形成し、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。
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フィレットを形成し、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。
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。
前記ベア材ＭおよびブレージングシートＡ、Ｂは高い電気伝導度を有し、かつ高強度を要する熱交換器の構造を維持できる強度を有し、耐食性も有するため、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ベア材およびブレージングシートとして提供することができる。
なお、ろう材２は複層構造としても良いので、図４に２点鎖線で示す第１のろう材２Ａと第２のろう材２Ｂを備えた２層構造あるいはその他の多層構造としても良い。
なお、ろう材２は複層構造としても良いので、図４に２点鎖線で示す第１のろう材２Ａと第２のろう材２Ｂを備えた２層構造あるいはその他の多層構造としても良い。
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を適用し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と組み合わせ、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。
先に説明したベア材ＭおよびブレージングシートＡ、Ｂは、優れた電気伝導度を有し、かつ、高強度を有するため、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。
先に説明したベア材ＭおよびブレージングシートＡ、Ｂは、優れた電気伝導度を有し、かつ、高強度を有するため、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、他の熱交換器用構成部材などの種々の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構造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に記載した合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ２８の組成になるように各々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（温度（℃）×時間（ｈ））で均質化焼鈍（均質化処理）を施した後、熱間圧延し、次いで圧下率８５％になるように厚さ１．０ｍｍまで冷間圧延し、３５０℃×５ｈの焼鈍を経て目的のアルミニウム合金ベア材試料を作製した。
また、表１、表２に記載する各合金Ｎｏ.のアルミニウム合金を心材とし、表３、表４に示す組成のろう材との組み合わせでクラッド圧延により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％となるように心材の片面にクラッド圧延により貼り合わせた後、熱間圧延を経て圧下率８５％になるように厚さ１．０ｍｍまで冷間圧延を施し、３５０℃×５ｈの焼鈍を行い、各Ｎｏ.のブレージングシート試料を作製した。
また、表１、表２に記載する各合金Ｎｏ.のアルミニウム合金を心材とし、表３、表４に示す組成のろう材との組み合わせでクラッド圧延により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％となるように心材の片面にクラッド圧延により貼り合わせた後、熱間圧延を経て圧下率８５％になるように厚さ１．０ｍｍまで冷間圧延を施し、３５０℃×５ｈの焼鈍を行い、各Ｎｏ.のブレージングシート試料を作製した。
「ろう付相当熱処理」
ろう付された熱交換器で使用される前記アルミニウム合金ベア材もしくは前記ブレージングシートを単体で評価するために、バッチ炉にてろう付相当熱処理をベア材もしくはブレージングシート試料に付与した。ろう付相当熱処理の条件は、この例の限りではないが、室温から６００℃まで加熱した後、６００℃にて５分保持した後、６０℃／ｍｉｎにて３００℃まで冷却する条件とした。３００℃に到達した後、各試料についてファンを用いて速やかに室温まで冷却した。得られたブレージングシート試料について後述する評価に供した。
ろう付された熱交換器で使用される前記アルミニウム合金ベア材もしくは前記ブレージングシートを単体で評価するために、バッチ炉にてろう付相当熱処理をベア材もしくはブレージングシート試料に付与した。ろう付相当熱処理の条件は、この例の限りではないが、室温から６００℃まで加熱した後、６００℃にて５分保持した後、６０℃／ｍｉｎにて３００℃まで冷却する条件とした。３００℃に到達した後、各試料についてファンを用いて速やかに室温まで冷却した。得られたブレージングシート試料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＞
製造したアルミニウム合金ベア材および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および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（クロスセクションポリッシャ加工）を施した断面を、電界放出型走査型電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）を用いて観察した。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。
＜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＞
製造したアルミニウム合金ベア材および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および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（クロスセクションポリッシャ加工）を施した断面を、電界放出型走査型電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）を用いて観察した。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。
＜電気化学的分極測定＞
高純度Ｎ２ガスにて十分に脱気した２．６７％ＡｌＣｌ３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１０ｍｍ２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％ＨＮＯ３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／ｃｍ２の電位を孔食電位とした。
高純度Ｎ２ガスにて十分に脱気した２．６７％ＡｌＣｌ３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１０ｍｍ２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％ＨＮＯ３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／ｃｍ２の電位を孔食電位とした。
「強度」
ろう付後のアルミニウム合金ベア材およびブレージングシートを圧延方向と平行になるようＪＩＳ５号試験片を作製し、各試料３本ずつ引張試験を実施した。平均強度として最高引張強度（ＴＳ）が１３０ＭＰａ以上のものを優良（◎）、１１５ＭＰ以上１３０ＭＰａ未満のものを良（○）、１１５ＭＰａ未満のものを可（△）と判定した。
ろう付後のアルミニウム合金ベア材およびブレージングシートを圧延方向と平行になるようＪＩＳ５号試験片を作製し、各試料３本ずつ引張試験を実施した。平均強度として最高引張強度（ＴＳ）が１３０ＭＰａ以上のものを優良（◎）、１１５ＭＰ以上１３０ＭＰａ未満のものを良（○）、１１５ＭＰａ未満のものを可（△）と判定した。
表１、表２に、各試験の評価に用いたＮｏ.Ａ１～Ａ２８のアルミニウム合金ベア材の組成と均質化処理の温度（℃）と時間（ｈ）、ろう付前後の電気伝導度（％ＩＡＣＳ）、ろう付前後の化合物粒子数（×１０４個／ｍｍ２）、ろう付後強度（ＭＰａ）、ろう付後強度判定結果を示す。
表３、表４に、各試験の評価に用いた合金Ｎｏ.Ｂ１～Ｂ２９のブレージングシート、適用した心材合金Ｎｏ.（表１、表２に示すアルミニウム合金Ｎｏ.に相当）と、ブレージングシートのろう付前後の電気伝導度測定結果、ろう付前後の化合物粒子個数測定結果、ろう付後の強度、ろう付後の強度判定結果、ろう付後の心材電位、ろう付後のろう材電位、ろう付後の電位差を示す。
なお、表１、表２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。
表３、表４に、各試験の評価に用いた合金Ｎｏ.Ｂ１～Ｂ２９のブレージングシート、適用した心材合金Ｎｏ.（表１、表２に示すアルミニウム合金Ｎｏ.に相当）と、ブレージングシートのろう付前後の電気伝導度測定結果、ろう付前後の化合物粒子個数測定結果、ろう付後の強度、ろう付後の強度判定結果、ろう付後の心材電位、ろう付後のろう材電位、ろう付後の電位差を示す。
なお、表１、表２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。
表１に示す合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ１８のアルミニウム合金ベア材は、質量％で、Ｆｅ：０．６％以上０．８％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｃｕ：０．６％より多く１.０％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５４％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２であることを特徴とするアルミニウム合金ベア材である。
表１に示す合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ１８のアルミニウム合金ベア材は、ろう付前の電気伝導度５４％ＩＡＣＳ以上（５４～６２％ＩＡＣＳ）を示し、ろう付後の電気伝導度４３％ＩＡＣＳ以上（４３～５７％ＩＡＣＳ）の優れた電気伝導度を示した。
合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ１８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０．４×１０４～２．１×１０４個／ｍｍ２の範囲を示し、ろう付後の化合物粒子個数が０．３×１０４～２．１×１０４個／ｍｍ２の範囲を示した。
合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ１８のアルミニウム合金ベア材は、ろう付後強度が１１８～１５５ＭＰａの範囲を示し、充分に高いろう付強度を示した。
合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ１８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０．４×１０４～２．１×１０４個／ｍｍ２の範囲を示し、ろう付後の化合物粒子個数が０．３×１０４～２．１×１０４個／ｍｍ２の範囲を示した。
合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ１８のアルミニウム合金ベア材は、ろう付後強度が１１８～１５５ＭＰａの範囲を示し、充分に高いろう付強度を示した。
表２に示す合金Ｎｏ.Ａ１９のアルミニウム合金ベア材は、Ｆｅ含有量が少ないため、ろう付前後の化合物粒子数が少なく、所望の強度が得られない。
合金Ｎｏ.Ａ２０のアルミニウム合金ベア材は、Ｆｅ含有量が多すぎるため、鋳造時に巨大な化合物が形成しやすくなり、自己耐食性が低下した。
合金Ｎｏ.Ａ２１のアルミニウム合金ベア材は、Ｓｉ含有量が多く融点が低下したため、ろう付時にベア材が激しくろう侵食を受け、熱交換器の成形不良となった。
合金Ｎｏ.Ａ２２のアルミニウム合金ベア材は、Ｃｕ含有量が少ないため、ろう付後強度が１１３ＭＰａであり、所望の強度が得られない。
合金Ｎｏ.Ａ２３のアルミニウム合金ベア材は、Ｃｕ含有量が多すぎるため、鋳造時に割れが生じて満足な鋳塊を得ることができず、目的とするアルミニウム合金を製造できなかった。このため、表１に示す各評価を得ることができなかった。
合金Ｎｏ.Ａ２４のアルミニウム合金ベア材は、Ｍｎ含有量とＺｎ含有量が多すぎるため、ろう付前の電気伝導度とろう付後の電気伝導度がいずれも低くなった。
合金Ｎｏ.Ａ２５のアルミニウム合金ベア材は、Ｃｕ含有量が少ないため、ろう付後の強度が低くなった。
合金Ｎｏ.Ａ２３のアルミニウム合金ベア材は、Ｃｕ含有量が多すぎるため、鋳造時に割れが生じて満足な鋳塊を得ることができず、目的とするアルミニウム合金を製造できなかった。このため、表１に示す各評価を得ることができなかった。
合金Ｎｏ.Ａ２４のアルミニウム合金ベア材は、Ｍｎ含有量とＺｎ含有量が多すぎるため、ろう付前の電気伝導度とろう付後の電気伝導度がいずれも低くなった。
合金Ｎｏ.Ａ２５のアルミニウム合金ベア材は、Ｃｕ含有量が少ないため、ろう付後の強度が低くなった。
合金Ｎｏ.Ａ２６のアルミニウム合金ベア材は、均質化処理温度が低すぎたため、ろう付前後とも化合物粒子個数が少なくなり、ろう付後強度が若干低下した。
合金Ｎｏ.Ａ２７のアルミニウム合金ベア材は、均質化処理時間が短かすぎたため、ろう付前後とも化合物粒子個数が少なくなり、ろう付後強度が低下した。
合金Ｎｏ.Ａ２８のアルミニウム合金ベア材は、均質化処理温度が高すぎたため、ろう付前後とも化合物粒子個数が少なくなり、ろう付後強度が低下した。
合金Ｎｏ.Ａ２７のアルミニウム合金ベア材は、均質化処理時間が短かすぎたため、ろう付前後とも化合物粒子個数が少なくなり、ろう付後強度が低下した。
合金Ｎｏ.Ａ２８のアルミニウム合金ベア材は、均質化処理温度が高すぎたため、ろう付前後とも化合物粒子個数が少なくなり、ろう付後強度が低下した。
表１に示すＮｏ.Ａ１～Ａ１８のアルミニウム合金ベア材は、質量％で、Ｆｅ：０．６％以上０．８％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｃｕ：０．６％より多く１.０％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５４％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２であることを特徴とするアルミニウム合金ベア材である。
表３に示すＮｏ.Ｂ１～Ｂ２３のブレージングシートは、ろう付前の電気伝導度５４％ＩＡＣＳ以上（５４～６０％ＩＡＣＳ）を示し、ろう付後の電気伝導度４３％ＩＡＣＳ以上（４３～５４％ＩＡＣＳ）の優れた電気伝導度を示した。
Ｎｏ.Ｂ１～Ｂ２３のブレージングシートは、ろう付前の化合物粒子個数が０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２の範囲（０．４×１０４～２．１×１０４個／ｍｍ２）を示し、ろう付後の化合物粒子個数が０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２（０．３×１０４～２．１×１０４個／ｍｍ２）の範囲を示した。
Ｎｏ.Ｂ１～Ｂ２３のアルミニウム合金は、ろう付後強度が１１９～１５２ＭＰａの範囲を示し、高いろう付後強度を示した。
Ｎｏ.Ｂ１～Ｂ２３のブレージングシートは、ろう付前の化合物粒子個数が０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２の範囲（０．４×１０４～２．１×１０４個／ｍｍ２）を示し、ろう付後の化合物粒子個数が０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２（０．３×１０４～２．１×１０４個／ｍｍ２）の範囲を示した。
Ｎｏ.Ｂ１～Ｂ２３のアルミニウム合金は、ろう付後強度が１１９～１５２ＭＰａの範囲を示し、高いろう付後強度を示した。
表４に示すＮｏ.Ｂ２４のブレージングシートは、Ｆｅ含有量が少ないＮｏ.Ａ１９のアルミニウム合金ベア材の心材を有するため、ろう付前の化合物粒子数が少なく、所望の強度が得られない。
表４に示すＮｏ.Ｂ２５のブレージングシートは、Ｆｅ含有量が多すぎるＮｏ．Ａ２０のアルミニウム合金ベア材の心材を有するが、このベア材は化合物粒子個数が２．４×１０４個を超えるため、表面に暴露している化合物数が増大する。このため、心材単独で腐食環境に曝された場合、材料表面で生じるカソード反応が増加するため、心材の自己耐食性が低下する。
表４に示すＮｏ.Ｂ２６のブレージングシートは、Ｓｉ含有量が多いＮｏ.Ａ２１のアルミニウム合金ベア材の心材を有するため、ろう付時に心材が激しくろう侵食を受け、熱交換器の成形不良となった。
表４に示すＮｏ.Ｂ２７のブレージングシートは、Ｃｕ含有量が少ないＮｏ.Ａ２２のアルミニウム合金ベア材の心材を有するため、ろう付後強度が１１４ＭＰａであり、所望の強度が得られない。
表４に示すＮｏ.Ｂ２８のブレージングシートは、Ｍｎ含有量とＺｎ含有量が多すぎるＮｏ.Ａ２４のアルミニウム合金ベア材の心材を有するため、ろう付前の電気伝導度とろう付後の電気伝導度がいずれも低くなった。
表４に示すＮｏ.Ｂ２９のブレージングシートは、Ｃｕ含有量が少ないＮｏ.Ａ２５のアルミニウム合金ベア材の心材を有するため、ろう付後の強度が低くなった。
表４に示すＮｏ.Ｂ２８のブレージングシートは、Ｍｎ含有量とＺｎ含有量が多すぎるＮｏ.Ａ２４のアルミニウム合金ベア材の心材を有するため、ろう付前の電気伝導度とろう付後の電気伝導度がいずれも低くなった。
表４に示すＮｏ.Ｂ２９のブレージングシートは、Ｃｕ含有量が少ないＮｏ.Ａ２５のアルミニウム合金ベア材の心材を有するため、ろう付後の強度が低くなった。
従って、本発明によれば、優れた電気伝導度を有し、しかも、高強度を有するアルミニウム合金ベア材あるいは熱交換器用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。
また、本発明に係る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、優れた電気伝導度を有しつつ強度に優れるため、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。
また、本発明に係る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、優れた電気伝導度を有しつつ強度に優れるため、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。
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 (7)
- 質量％で、Ｆｅ：０．６％以上０．８％以下、Ｓｉ：０．４％以下、Ｃｕ：０．６％より多く１.０％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５４％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２であることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ベア材。
- 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４３％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２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ベア材。
- 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。
- 前記ろう材に、さらに質量％でＺｎ：２．５～５．０％を含有することを特徴とする請求項３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。
- 電気伝導度５４％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２であることを特徴とする請求項３または請求項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。
- 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４３％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０．３×１０４～２．４×１０４個／ｍｍ２であることを特徴とする請求項３～請求項５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。
- 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３～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。
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