JP2685925B2 - Ａ▲ｌ▼製熱交換器の冷媒通路用ブレージングシート - Google Patents
Ａ▲ｌ▼製熱交換器の冷媒通路用ブレージングシートInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はAl製熱交換器の冷媒通路用のブレージングシ
ートに関するもので、芯材にこれより電位の卑な犠牲陽
極材を内側（冷媒側）に犠牲材としてクラッドし、冷媒
通路内側の孔食発生を防止したものである。
ートに関するもので、芯材にこれより電位の卑な犠牲陽
極材を内側（冷媒側）に犠牲材としてクラッドし、冷媒
通路内側の孔食発生を防止したものである。
〔従来の技術〕 Al製熱交換器、例えばラジエーターやヒーターコア等
は現在フッ化物系の非腐食性フラックスを使用したフラ
ックスろう付け法により作られている。ラジエーターは
第１図（イ）（ロ）に示すように、冷媒通路用のチュー
ブ（１）間にフィン（２）を配置し、チューブ（１）の
両端にヘッダープレート（３）を取付けてコア（４）を
組立て、ろう付け後ヘッダープレート（３）にパッキン
グ（６）を介して樹脂タンク（５）（５′）を取付けた
もので、フィンにはJIS3003合金にZnを1.5wt％（以下wt
％を％と略記）程度添加した厚さ0.1mm前後の板を用
い、チューブにはJIS3003合金からなる芯材の外側（大
気側）にJIS4343合金からなるろう材をクラッドし、内
側（冷媒側）にJIS7072合金からなる犠牲材をクラッド
した厚さ0.3〜0.4mmのブレージングシート（内外層のク
ラッド率は５〜10％）を用い、ヘッダプレートにはチュ
ーブと同様のブレージングシート（板厚1.0〜1.8mm）を
用いている。
は現在フッ化物系の非腐食性フラックスを使用したフラ
ックスろう付け法により作られている。ラジエーターは
第１図（イ）（ロ）に示すように、冷媒通路用のチュー
ブ（１）間にフィン（２）を配置し、チューブ（１）の
両端にヘッダープレート（３）を取付けてコア（４）を
組立て、ろう付け後ヘッダープレート（３）にパッキン
グ（６）を介して樹脂タンク（５）（５′）を取付けた
もので、フィンにはJIS3003合金にZnを1.5wt％（以下wt
％を％と略記）程度添加した厚さ0.1mm前後の板を用
い、チューブにはJIS3003合金からなる芯材の外側（大
気側）にJIS4343合金からなるろう材をクラッドし、内
側（冷媒側）にJIS7072合金からなる犠牲材をクラッド
した厚さ0.3〜0.4mmのブレージングシート（内外層のク
ラッド率は５〜10％）を用い、ヘッダプレートにはチュ
ーブと同様のブレージングシート（板厚1.0〜1.8mm）を
用いている。
このようなラジエーターにおいて、冷媒側の孔食発生
を防止するため次の様な対策がとられている。即ちチュ
ーブの板厚が0.3〜0.4mmと薄くなると、JIS3003合金だ
けではAl合金特有の孔食が発生し、早期に液漏れ事故を
起す場合があるため、第２図（イ）に示すようにJIS300
3合金からなる芯材の内側に、これより電位の卑なJIS70
72合金（Al−Zn系合金）を犠牲材としてクラッドしてい
る。JIS7072合金からなる犠牲材とJIS3003合金からなる
芯材は、上記ろう付け加熱時に600℃程度の雰囲気にさ
らされ、これによってJIS7072合金からなる犠牲材中のZ
nは第２図（ロ）に示すようにJIS3003合金からなる芯材
側へ拡散し、内側表面のZn濃度0.4〜0.8％，内側表面か
らの拡散深さ80〜150μｍのZn拡散パターンを示す。こ
のZn拡散層の優先腐食により、冷媒側から発生する孔食
は深く成長せず、浅く広い腐食形態をとり、長期の耐孔
食性を示すようになる。
を防止するため次の様な対策がとられている。即ちチュ
ーブの板厚が0.3〜0.4mmと薄くなると、JIS3003合金だ
けではAl合金特有の孔食が発生し、早期に液漏れ事故を
起す場合があるため、第２図（イ）に示すようにJIS300
3合金からなる芯材の内側に、これより電位の卑なJIS70
72合金（Al−Zn系合金）を犠牲材としてクラッドしてい
る。JIS7072合金からなる犠牲材とJIS3003合金からなる
芯材は、上記ろう付け加熱時に600℃程度の雰囲気にさ
らされ、これによってJIS7072合金からなる犠牲材中のZ
nは第２図（ロ）に示すようにJIS3003合金からなる芯材
側へ拡散し、内側表面のZn濃度0.4〜0.8％，内側表面か
らの拡散深さ80〜150μｍのZn拡散パターンを示す。こ
のZn拡散層の優先腐食により、冷媒側から発生する孔食
は深く成長せず、浅く広い腐食形態をとり、長期の耐孔
食性を示すようになる。
JIS7072合金（Al−Zn合金）自体広く浅い腐食形態
（面食）をとる特徴があり、更に芯材と犠牲材の電位差
により、芯材が曝露した後も犠牲材層が優先的に腐食さ
れ、芯材の腐食を防止する。また芯材中に拡散したZnに
より芯材表面も面食を起し、孔食発生を抑制することが
できる。犠牲材としてはこの他にAl−Zn−Mg,Al−Mn−Z
n,Al−Mn−Zn−Mg合金等が使用される。
（面食）をとる特徴があり、更に芯材と犠牲材の電位差
により、芯材が曝露した後も犠牲材層が優先的に腐食さ
れ、芯材の腐食を防止する。また芯材中に拡散したZnに
より芯材表面も面食を起し、孔食発生を抑制することが
できる。犠牲材としてはこの他にAl−Zn−Mg,Al−Mn−Z
n,Al−Mn−Zn−Mg合金等が使用される。
上記ラジエーターのチューブ材のZn拡散パターンは、
ろう付け条件の変動により犠牲材表面のZn濃度が低下
し、拡散深さが深くなる場合があり、芯材との電位差が
十分に確保できず、耐孔食性を著しく低下することがあ
る。またチューブ材の板厚が更に薄くなると、従来と同
様のろう付け加熱を行なった場合、上記のように過度の
加熱により、Zn拡散が進むだけでなく、チューブ板厚に
占めるZn拡散層の厚さの比率が大となり、腐食による板
厚の減少が耐食性ばかりでなく、構造強度に大きく影響
を及ぼすことになる。
ろう付け条件の変動により犠牲材表面のZn濃度が低下
し、拡散深さが深くなる場合があり、芯材との電位差が
十分に確保できず、耐孔食性を著しく低下することがあ
る。またチューブ材の板厚が更に薄くなると、従来と同
様のろう付け加熱を行なった場合、上記のように過度の
加熱により、Zn拡散が進むだけでなく、チューブ板厚に
占めるZn拡散層の厚さの比率が大となり、腐食による板
厚の減少が耐食性ばかりでなく、構造強度に大きく影響
を及ぼすことになる。
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、チューブ材の犠
牲材として使用されるAl−Zn系合金から芯材へのZn拡散
を抑制し、ろう付け加熱条件の変動や板厚の減少によっ
ても、優れた耐孔食性を有するAl製熱交換器の冷媒通路
用ブレージングシートを開発したもので、Al合金からな
る芯材の外側（大気側）にAl合金ろう材をクラッドし、
内側（冷媒側）にAl合金犠牲材をクラッドしたブレージ
ングシートにおいて、犠牲材にろう付け後100μｍ以上
の再結晶粒径を有するAl−Zn系合金を用い、芯材に犠牲
材より電位の貴なAl合金を用いたことを特徴とするもの
である。
牲材として使用されるAl−Zn系合金から芯材へのZn拡散
を抑制し、ろう付け加熱条件の変動や板厚の減少によっ
ても、優れた耐孔食性を有するAl製熱交換器の冷媒通路
用ブレージングシートを開発したもので、Al合金からな
る芯材の外側（大気側）にAl合金ろう材をクラッドし、
内側（冷媒側）にAl合金犠牲材をクラッドしたブレージ
ングシートにおいて、犠牲材にろう付け後100μｍ以上
の再結晶粒径を有するAl−Zn系合金を用い、芯材に犠牲
材より電位の貴なAl合金を用いたことを特徴とするもの
である。
本発明はろう付け加熱条件の変動や、チューブ材の薄
肉化により起るZn拡散層の表面Zn濃度の低下や拡散深さ
の増大による耐孔食性の低下を抑制する方法について、
種々検討の結果開発したもので、その特徴は犠牲材に使
用するAl−Zn系合金のろう付け後の再結晶粒径を100μ
ｍ以上とすることにある。
肉化により起るZn拡散層の表面Zn濃度の低下や拡散深さ
の増大による耐孔食性の低下を抑制する方法について、
種々検討の結果開発したもので、その特徴は犠牲材に使
用するAl−Zn系合金のろう付け後の再結晶粒径を100μ
ｍ以上とすることにある。
従来より芯材の粒径を粗大としてろう材の拡散を防止
する試みがなされており、この場合は芯材の粒界を少な
くすることにより、ろう付け加熱時のろう材の芯材側へ
の侵入経路を少なくし、ろう材の拡散を抑制した。しか
し本発明は芯材ではなくZnが拡散により減少する犠牲材
の結晶粒径を粗大とすることで、Znの拡散を有効に抑制
することが可能であることを見い出したものである。
する試みがなされており、この場合は芯材の粒界を少な
くすることにより、ろう付け加熱時のろう材の芯材側へ
の侵入経路を少なくし、ろう材の拡散を抑制した。しか
し本発明は芯材ではなくZnが拡散により減少する犠牲材
の結晶粒径を粗大とすることで、Znの拡散を有効に抑制
することが可能であることを見い出したものである。
しかして犠牲材のろう付け後の再結晶粒径を100μｍ
以上と規定したのは次の理由によるものである。
以上と規定したのは次の理由によるものである。
まずろう付け加熱時のZn拡散は高温ほど顕著に進み、
特に500℃以上の温度及びその温度での保持時間が影響
する。ラジエーターのチューブ材はHIXを電縫加工して
用いられる場合多いが、ろう付け加熱によりチューブ材
の組織は加工組織から軟化組織、即ち再結晶組織に変化
する。大方400℃の加熱で再結晶組織となり、Zn拡散が
顕著となるのは再結晶組織となった後である。ろう付け
加熱終了時点ではこれより若干再結晶粒径は成長して大
きくなるが、ろう付け後の再結晶粒径が100μｍ以上の
場合、Zn拡散の抑制作用が大となる。例えばX16材で圧
延方向に長く伸びた組織（長径400〜500μｍ）とした場
合ろう付け加熱により、加工歪が十分加わっていること
で再結晶を促進させ、再結晶粒は微細となり、Zn拡散が
著しく進む現象がみられ、耐食性が低下する。
特に500℃以上の温度及びその温度での保持時間が影響
する。ラジエーターのチューブ材はHIXを電縫加工して
用いられる場合多いが、ろう付け加熱によりチューブ材
の組織は加工組織から軟化組織、即ち再結晶組織に変化
する。大方400℃の加熱で再結晶組織となり、Zn拡散が
顕著となるのは再結晶組織となった後である。ろう付け
加熱終了時点ではこれより若干再結晶粒径は成長して大
きくなるが、ろう付け後の再結晶粒径が100μｍ以上の
場合、Zn拡散の抑制作用が大となる。例えばX16材で圧
延方向に長く伸びた組織（長径400〜500μｍ）とした場
合ろう付け加熱により、加工歪が十分加わっていること
で再結晶を促進させ、再結晶粒は微細となり、Zn拡散が
著しく進む現象がみられ、耐食性が低下する。
本発明において犠牲材に使用する合金はAl−Zn系合
金、例えばAl−Zn,Al−Zn−Mg,Al−Mn−Zn,Al−Mn−Zn
−Mg等の合金が最適である。この他Cr,Zr,Ti等を添加し
てもよい。Znの添加量は犠牲材の厚さや芯材合金に応じ
て0.5〜5.0％でよい。芯材は特に合金を規定しないが、
犠牲材より電位の貴な合金、例えばJIS3003合金（Al−M
n合金）やこれにCuを添加した合金を使用すればよい。
また犠牲材のろう付け後の再結晶粒径を100μｍ以上と
するには、均質化処理条件と最終冷間圧延率を調整すれ
ばよい。
金、例えばAl−Zn,Al−Zn−Mg,Al−Mn−Zn,Al−Mn−Zn
−Mg等の合金が最適である。この他Cr,Zr,Ti等を添加し
てもよい。Znの添加量は犠牲材の厚さや芯材合金に応じ
て0.5〜5.0％でよい。芯材は特に合金を規定しないが、
犠牲材より電位の貴な合金、例えばJIS3003合金（Al−M
n合金）やこれにCuを添加した合金を使用すればよい。
また犠牲材のろう付け後の再結晶粒径を100μｍ以上と
するには、均質化処理条件と最終冷間圧延率を調整すれ
ばよい。
以下本発明を実施例について説明する。
第１表に示すようにJIS7072合金（Al−１％Zn−0.3％
Fe−0.1％Si）及びこれにMgを0.5％添加した合金を犠牲
材に使用し、常法により溶解鋳造後、450〜500℃で均質
化処理して500℃で熱間圧延し、続いて冷間圧延を行な
って厚さ2.5mmの板とした。これを600℃で均質化処理し
た厚さ45mmのJIS3003合金鋳塊の片側表面に重ね合せ、
他の表面に厚さ2.5mmのJIS4343合金ろう材を重ね合せ、
500℃の熱間合せ圧延と冷間圧延をへて厚さ0.4mmのブレ
ージングシートとした。尚冷間圧延の中間に360℃×２
時間の焼鈍を入れ、最終冷延率を５〜80％として、犠牲
材の上記均質化処理条件と合せてろう付け後の犠牲材の
再結晶粒度を変化させた。
Fe−0.1％Si）及びこれにMgを0.5％添加した合金を犠牲
材に使用し、常法により溶解鋳造後、450〜500℃で均質
化処理して500℃で熱間圧延し、続いて冷間圧延を行な
って厚さ2.5mmの板とした。これを600℃で均質化処理し
た厚さ45mmのJIS3003合金鋳塊の片側表面に重ね合せ、
他の表面に厚さ2.5mmのJIS4343合金ろう材を重ね合せ、
500℃の熱間合せ圧延と冷間圧延をへて厚さ0.4mmのブレ
ージングシートとした。尚冷間圧延の中間に360℃×２
時間の焼鈍を入れ、最終冷延率を５〜80％として、犠牲
材の上記均質化処理条件と合せてろう付け後の犠牲材の
再結晶粒度を変化させた。
このようにして製造した８種のブレージングシートを
600〜620℃で１〜20分ろう付け加熱し、犠牲材の圧延面
と平行な面における再結晶粒径を観察すると共に、犠牲
材表面の最大Zn濃度とZn拡散深さのEPMA線分析を行なっ
た。またCu2+イオンを10ppm添加した水道水に３カ月間
浸漬し、80℃×８時間と室温×16時間のサイクル試験を
行ない、発生したピットの深さを光学顕微鏡による焦点
深度法により求めた。尚腐食試験では、ろう材面と端面
はシールし、犠牲材のみ腐食液に曝露した。第１表に60
0℃×10分のろう付け加熱材の結果を示し、第２表に本
発明例No.4と比較例No.7に使用したブレージングシート
についてろう付け条件を変化させた結果を示す。
600〜620℃で１〜20分ろう付け加熱し、犠牲材の圧延面
と平行な面における再結晶粒径を観察すると共に、犠牲
材表面の最大Zn濃度とZn拡散深さのEPMA線分析を行なっ
た。またCu2+イオンを10ppm添加した水道水に３カ月間
浸漬し、80℃×８時間と室温×16時間のサイクル試験を
行ない、発生したピットの深さを光学顕微鏡による焦点
深度法により求めた。尚腐食試験では、ろう材面と端面
はシールし、犠牲材のみ腐食液に曝露した。第１表に60
0℃×10分のろう付け加熱材の結果を示し、第２表に本
発明例No.4と比較例No.7に使用したブレージングシート
についてろう付け条件を変化させた結果を示す。
第１表から明らかなように比較例No.7,8では表面Zn濃
度が0.15〜0.20％に低下し、腐食テストにより貫通孔食
を発生したのに対し、本発明例では0.4％以上の表面Zn
濃度を有し、すぐれた耐孔食性を示すことが判る。また
第２表から明らかなように本発明の犠牲材の再結晶粒径
を100μｍ以上としたブレージングシートはかなり広範
囲のろう付け条件においてもZn拡散を抑制することが可
能であり、耐孔食性に優れていることが判る。
度が0.15〜0.20％に低下し、腐食テストにより貫通孔食
を発生したのに対し、本発明例では0.4％以上の表面Zn
濃度を有し、すぐれた耐孔食性を示すことが判る。また
第２表から明らかなように本発明の犠牲材の再結晶粒径
を100μｍ以上としたブレージングシートはかなり広範
囲のろう付け条件においてもZn拡散を抑制することが可
能であり、耐孔食性に優れていることが判る。
尚本実施例で使用したJIS3003合金からなる芯材のろ
う付け後の再結晶粒径は50〜150μｍであった。また電
位は５％NaCl液中で飽和カロメル電極を基準に測定した
が芯材は−720mV、犠牲材であるJIS7072では−850mV,JI
S7072＋Mg0.5％では−870mVであり、ろう付け加熱後の
芯材は−720mV、犠牲材は表面Zn濃度により異なるも−7
50〜−800mVの電位を示した。
う付け後の再結晶粒径は50〜150μｍであった。また電
位は５％NaCl液中で飽和カロメル電極を基準に測定した
が芯材は−720mV、犠牲材であるJIS7072では−850mV,JI
S7072＋Mg0.5％では−870mVであり、ろう付け加熱後の
芯材は−720mV、犠牲材は表面Zn濃度により異なるも−7
50〜−800mVの電位を示した。
このように本発明によれば犠牲材から芯材へのZn拡散
を著しく抑制することが可能となり、過酷なろう付け条
件での表面Zn濃度の低下による耐孔食性の低下を防止
し、更に材料が薄肉化したときにもZn拡散を抑制するこ
とができるため、高Zn材を犠牲材に使用し、犠牲材を薄
くすることで、Zn拡散層の厚さの全板厚に占める割合を
小さくすることが可能となり、長期間孔食性の低下を抑
制することができる等工業上顕著な効果を奏するもので
ある。
を著しく抑制することが可能となり、過酷なろう付け条
件での表面Zn濃度の低下による耐孔食性の低下を防止
し、更に材料が薄肉化したときにもZn拡散を抑制するこ
とができるため、高Zn材を犠牲材に使用し、犠牲材を薄
くすることで、Zn拡散層の厚さの全板厚に占める割合を
小さくすることが可能となり、長期間孔食性の低下を抑
制することができる等工業上顕著な効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】 第１図（イ）（ロ）はラジエーターの一例を示すもの
で、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）図におけるAA線の
拡大断面図、第２図（イ）（ロ）はチューブ材のろう付
け加熱前後のZn拡散状況の一例を示すもので、（イ）は
ろう付け前のZn拡散状況を示す説明図、（ロ）はろう付
け加熱後のZn拡散状況を示す説明図である。 １……チューブ、２……フィン ３……ヘッダープレート、４……コア 5,5′……樹脂タンク、６……パッキング
で、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）図におけるAA線の
拡大断面図、第２図（イ）（ロ）はチューブ材のろう付
け加熱前後のZn拡散状況の一例を示すもので、（イ）は
ろう付け前のZn拡散状況を示す説明図、（ロ）はろう付
け加熱後のZn拡散状況を示す説明図である。 １……チューブ、２……フィン ３……ヘッダープレート、４……コア 5,5′……樹脂タンク、６……パッキング
Claims (1)
- 【請求項１】Al合金からなる芯材の外側（大気側）にAl
合金ろう材をクラッドし、内側（冷媒側）にAl合金犠牲
材をクラッドしたブレージングシートにおいて、犠牲材
にろう付け後100μｍ以上の再結晶粒径を有するAl−Zn
系合金を用い、芯材に犠牲材より電位の貴なAl合金を用
いたことを特徴とするAl製熱交換器の冷媒通路用ブレー
ジングシート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26115189A JP2685925B2 (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | Ａ▲ｌ▼製熱交換器の冷媒通路用ブレージングシート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26115189A JP2685925B2 (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | Ａ▲ｌ▼製熱交換器の冷媒通路用ブレージングシート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03124392A JPH03124392A (ja) | 1991-05-27 |
| JP2685925B2 true JP2685925B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=17357816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26115189A Expired - Fee Related JP2685925B2 (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | Ａ▲ｌ▼製熱交換器の冷媒通路用ブレージングシート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2685925B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3197251B2 (ja) | 1998-09-22 | 2001-08-13 | カルソニックカンセイ株式会社 | 熱交換器用犠牲防食アルミニウム合金、および熱交換器用高耐食性アルミニウム合金複合材 |
| JP4996909B2 (ja) * | 2006-10-27 | 2012-08-08 | 古河スカイ株式会社 | アルミニウム合金ブレージングシートおよびその製造方法 |
-
1989
- 1989-10-05 JP JP26115189A patent/JP2685925B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03124392A (ja) | 1991-05-27 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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