JP2813489B2 - アルミニウムブレージングシート - Google Patents

アルミニウムブレージングシート

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JP2813489B2 JP3112545A JP11254591A JP2813489B2 JP 2813489 B2 JP2813489 B2 JP 2813489B2 JP 3112545 A JP3112545 A JP 3112545A JP 11254591 A JP11254591 A JP 11254591A JP 2813489 B2 JP2813489 B2 JP 2813489B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車の熱交換器等に用
いられるアルミニウムブレージングシートに関するもの
であり、更に詳しくは熱交換器の冷媒通路を形成するパ
イプ等の材料として用いられるアルミニウムブレージン
グシートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用の熱交換器にはラジエーター、
カーエアコン、インタークーラー、オイルクーラー等種
々あるが、例えばラジエーターとしては図1に示すよう
な構造のものが用いられている。図1において1はチュ
ーブ、2はフィン、3はヘッダー、4はタンクである。
チューブ1、フィン2およびヘッダー3にはアルミ材料
が用いられており、タンク4は樹脂製のものが多く用い
られている。チューブ1とフィン2とヘッダー3は弗化
物系のフラックスを使用するろう付による接合によって
一体化され、これに樹脂製タンクが機械的接合(かしめ
加工)により取り付けられて、ラジエーターが製造され
る。チューブ材としてはAl−Mn系合金である300
3合金を芯材とし芯材のフィン側(大気側)の面にAl
−Si系合金である4343合金、4045合金などの
ろう材をクラッドし、他の面(冷媒側)にAl−Zn系
合金、Al−Zn−Mg系合金などの犠牲陽極材をクラ
ッドした3層構造のアルミニウムブレージングシートを
電縫加工およびロール成形加工により偏平管としたもの
を用いている。その板厚は0.3〜0.4mmである。
フィン材としては3003合金にZnを添加して犠牲陽
極作用を持たせた材料を使用しており、その肉厚は0.
08〜0.11mmである。またヘッダー材としてはチ
ューブ材と同様に3003合金の芯材の大気側にろう材
をクラッドし、冷媒側に犠牲陽極材をクラッドしたアル
ミニウムブレージングシートが使用されており、その肉
厚は1〜2mmである。
【0003】そして近年では自動車の軽量化に対する要
求が強まり、それに対応するために自動車熱交換器の軽
量化も迫られている。そのため各部材の薄肉化が検討さ
れており、アルミニウムブレージングシートも薄肉化の
ために芯材にAl−Mn−Cu系合金、Al−Si−M
g系合金、Al−Si−Mg−Mn系合金など従来のA
l−Mn系合金に比較してより高強度で高耐食性の合金
を採用することが進められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかるに弗化物系のフ
ラックスを使用するろう付においては、前記のようなM
gを含有する合金を芯材とするアルミニウムブレージン
グシートはろう付性が不安定である。例えばチューブ材
として用いるブレージングシートでは芯材に0.3wt%
以上のMgを添加すると、ろう付中にMgが芯材からろ
う材中に拡散して行きろう付時に塗布したフラックス中
のFとMgが反応し、チューブ材表面にMgF化合物を
形成し、チューブ材とフィンとのろう付性を著しく劣化
させる。またヘッダーとチューブの接合部においても同
様のろう付不良が起こる場合がある。チューブやフィン
などの板厚が薄い場合には、Mgは前記のようにろう付
不良の原因となるばかりではなく、ろう付中に材料中か
ら材料表面に拡散して芯材中のMg量が著しく低下する
ことにより、ろう付後の強度の低下をひき起こす。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、特に薄肉のラ
ジエーターチューブ材として用いるアルミニウムブレー
ジングシートにおいて、芯材からろう材中へのMgの拡
散によるろう付性の低下を防止し、なおかつ、ろう付後
に高強度を有するアルミニウムブレージングシートを開
発したものであり、請求項1記載の発明は、芯材の片面
にAl−Si系合金のろう材を、他の面にAl−Zn系
合金、またはAl−Zn−Mg系合金等の犠牲陽極材を
クラッドしたアルミニウムブレージングシートにおい
て、芯材を二層構造とし、該芯材のろう材側をMn0.
5〜1.5wt%、Cu0.2〜1.0wt%、Mg
0.05〜0.2wt%を含有し、残部Alと不可避的
不純物とからなるAl合金とし、犠牲陽極材側をSi
0.3〜1.0wt%、Mg0.2〜1.0wt%、C
u0.3〜1.0wt%を含有し、残部Alと不可避的
不純物とからなるAl合金としたことを特徴とするアル
ミニウムブレージングシートであり、請求項2記載の発
明は、芯材の片面にAl−Si系合金のろう材を、他の
面にAl−Zn系合金、またはAl−Zn−Mg系合金
等の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブレージン
グシートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯材のろう
材側をMn0.5〜1.5wt%、Cu0.2〜1.0
wt%、Mg0.05〜0.2wt%を舎有し、さらに
各々0.05〜0.3wt%のCr、Zr、Tiのうち
の1種または2種以上を含有し、残部Alと不可避的不
純物とからなるAl合金とし、犠牲陽極材側をSi0.
3〜1.0wt%、Mg0.2〜1.0wt%、Cu
0.3〜1.0wt%を含有し、残部Alと不可避的不
純物とからなるAl合金としたことを特徴とするアルミ
ニウムブレージングシートであり、請求項3記載の発明
は、芯材の片面にAl−Si系合金のろう材を、他の面
にAl−Zn系合金、またはAl−Zn−Mg系合金等
の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブレージング
シートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯材のろう材
側をMn0.5〜1.5wt%、Cu0.2〜1.0w
t%、Mg0.05〜0.2wt%を含有し、残部Al
と不可避的不純物とからなるAl合金とし、犠牲陽極材
側をSi0.3〜1.0wt%、Mg0.2〜1.0w
t%、Cu0.3〜1.0wt%を含有し、さらに各々
0.05〜0.3wt%のMn、Cr、Zr、Tiのう
ちの1種または2種以上を含有し、残部Alと不可避的
不純物とからなるAl合金としたことを特徴とするアル
ミニウムブレージングシートであり、請求項4記載の発
明は、芯材の片面にAl−Si系合金のろう材を、他の
面にAl−Zn系合金、またはAl−Zn−Mg系合金
等の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブレージン
グシートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯材のろう
材側をMn0.5〜1.5wt%、Cu0.2〜1.0
wt%、Mg0.05〜0.2wt%を含有し、さらに
各々0.05〜0.3wt%のCr、Zr、Tiのうち
の1種または2種以上を含有し、残部Alと不可避的不
純物とからなるAl合金とし、犠牲陽極材側をSi0.
3〜1.0wt%、Mg0.2〜1.0wt%、Cu
0.3〜1.0wt%を含有し、さらに各々0.05〜
0.3wt%のMn、Cr、Zr、Tiのうちの1種ま
たは2種以上を含有し、残部Alと不可避的不純物とか
らなるAl合金としたことを特徴とするアルミニウムブ
レージングシートである。
【0006】
【作用】本発明においては芯材を二層構造とし、ろう材
側の芯材(以下A材という)にはMgの少ない材料を用
いて、ろう材中へのMgの拡散を少なくしてろう付性の
低下を防止し、犠牲陽極材側の芯材(以下B材という)
にはCuを含有した材料を用いて、強度、耐食性を向上
させたものである。
【0007】以下A材、B材における添加元素の添加理
由と添加量の限定理由について述べる。A材において、
Mnは強度と耐食性を向上させるために添加するもので
添加量を0.5〜1.5wt%(以下%と略記)とした
のは0.5%未満では効果がなく、1.5%を超えると
塑性加工性が低下するからである。Cuは強度と耐食性
を向上させるために添加するもので、添加量を0.2〜
1.0%としたのは0.2%未満では効果がなく1.0
%を超えると塑性加工性が低下するからである。Mgは
強度向上に効果があるが、0.05%未満ではその効果
が得られず、0.2%を超えて添加するとろう材側に拡
散してろう付性を低下させるので、その添加量は0.0
5〜0.2%とする。Cr、Zr、Tiはいずれも強度
向上に効果があるがそれぞれ0.05%未満では効果が
なく、0.3%を超えると巨大な化合物を形成して塑性
加工性を低下させる。Fe、Siは3003合金の不純
物程度の添加は良いが少ないほど耐食性は良好となる。
B材において、SiはMgとMgSiなる化合物を形
成して、ろう付後の強度向上に効果がある。添加量を
0.3〜1.0%と限定したのは0.3%未満では効果
がなく、1.0%を超えると耐食性が低下するからであ
る。MgはSiとMgSiなる化合物を形成し、ろう
付後の強度向上に効果がある。添加量を0.2〜1.0
%と限定したのは0.2%未満では効果がなく、1.0
%を超えると耐食性が低下するからである。Cuは強度
向上と耐食性向上に効果がある。添加量を0.3〜1.
0%と限定したのは0.3%未満では効果がなく、1.
0%を超えると塑性加工性が悪くなるからである。M
n、Cr、Zr、Tiはいずれも強度向上に効果がある
が、それぞれ0.05%未満では効果がなく、0.3%
を超えると塑性加工性が低下する。Feは3003合金
の不純物程度の添加はよいが、少ないほど耐食性は良好
となる。
【0008】本発明アルミニウムブレージングシートに
おいて、ろう材、犠牲陽極材のクラッド率は各々3〜1
5%程度が適当であり、芯材のA材とB材のクラッド比
率は特に限定する必要はないが、ろう付性、外部耐食性
を重視する場合にはA材の比率を高くし、強度を重視す
る場合にはB材の比率を高くするのが良い。またB材に
Cuが添加されているためろう付加熱時に犠牲陽極材方
向へCuが拡散し、犠牲陽極材の効果を減少させるた
め、犠牲陽極材としては例えばZn、1.5%、Mg
0.5%を含んだ充分電位の卑な合金を使用すると良
い。
【0009】
【実施例】表1,2に示すろう材側芯材14種、犠牲陽
極材側芯材14種および3003合金を金型鋳造により
鋳造して各々両面面削して20mm厚に仕上げた。ろう
材は4343合金を用い、犠牲陽極材はAl−1.5%
Zn−0.5%Mg合金を用い、いずれも芯材と同様に
鋳造し、面削後、熱間圧延により5mm厚とした。ろう
材、ろう材側芯材、犠牲陽極材側芯材、犠牲陽極材の4
枚をこの順に重ね合わせ、500℃にて熱間圧延により
4層のクラッド材とした。その後冷間圧延により0.3
5mm厚とし、330℃×2hrの中間焼鈍を入れて最終
的には0.25mm厚にまで冷間圧延し、H14材の試
料とした。これらの試料について、強度、ろう付性、耐
食性を以下の方法で測定した。 強度 600℃×10minのろう付加熱後、10
0℃/minの冷却速度で冷却し、その後室温に4日間
放置した後引張強さを測定した。 ろう付性 0.1mm厚の3003合金のフィン材をコ
ルゲート加工したものと、本試料とを図2に示すように
組み合せてコアとし、これを3%の弗化物系フラックス
水溶液中に浸漬してフラックスを塗布し、200℃で乾
燥後、不活性ガス中で600℃×3minのろう付加熱
を行い、フィンの接合率を測定した。 耐食性 大気側:上記ろう付加熱コアを使用し、犠牲陽極材側及
び端面をシールし、キャス300Hrの腐食試験を行
い、試料に発生する最大孔食深さを測定した。 冷媒側:強度測定用の試料と同様のろう付加熱を施した
後ろう材側及び端面をシールしてCl- 195ppm、
Fe3+30ppm、SO4 2+ 60ppm、Cu2+1pp
mを含む88℃の高温水中で8Hr、室温放置16Hr
のサイクル浸漬テストを3ヶ月間行い試料に生じた最大
孔食深さを測定した。以上の測定結果を表3,4に示
す。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】表3,4から明らかなように、本発明例N
o.1〜17はろう付後の強度が16kgf /mm2 以上と
3003合金を芯材とした従来例No.26よりも高く、
接合率は93%以上と優れ、耐食性も良好である。これ
に対し比較例No.18、21、22、23は強度が低
く、比較例No.20はろう付性が劣り、比較例No.1
8、19は冷媒側の耐食性が若干劣り、いずれも問題が
ある。また芯材を単層とした比較例No.24、25は前
者は強度が低く、後者はろう付性が悪く、大気側の耐食
性も悪い。さらに芯材が3003合金単層である従来例
No.26は強度が低い。
【0015】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によればろう付後
の強度が高く、大気側、冷媒側両面の耐食性が良好で、
かつろう付性も良いアルミニウムブレージングシートが
得られるもので熱交換器部材の薄肉化が可能となり、自
動車の軽量化に対して顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】自動車用ラジエーターの構造を示す説明図。
【図2】アルミニウムブレージングシートのろう付性を
判定するためのろう付加熱コアを示す図。
【符号の説明】
1 チューブ 2 フィン 3 ヘッダー 4 タンク 5 チューブ材

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芯材の片面にAl−Si系合金のろう材
    を、他の面にAl−Zn系合金、またはAl−Zn−M
    g系合金等の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブ
    レージングシートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯
    材のろう材側をMn0.5〜1.5wt%、Cu0.2
    〜1.0wt%、Mg0.05〜0.2wt%を含有
    し、残部Alと不可避的不純物とからなるAl合金と
    し、犠牲陽極材側をSi0.3〜1.0wt%、Mg
    0.2〜1.0wt%、Cu0.3〜1.0wt%を含
    有し、残部Alと不可避的不純物とからなるAl合金と
    したことを特徴とするアルミニウムブレージングシー
    ト。
  2. 【請求項2】 芯材の片面にAl−Si系合金のろう材
    を、他の面にAl−Zn系合金、またはAl−Zn−M
    g系合金等の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブ
    レージングシートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯
    材のろう材側をMn0.5〜1.5wt%、Cu0.2
    〜1.0wt%、Mg0.05〜0.2wt%を含有
    し、さらに各々0.05〜0.3wt%のCr、Zr、
    Tiのうちの1種または2種以上を含有し、残部Alと
    不可避的不純物とからなるAl合金とし、犠牲陽極材側
    をSi0.3〜1.0wt%、Mg0.2〜1.0wt
    %、Cu0.3〜1.0wt%を含有し、残部Alと不
    可避的不純物とからなるAl合金としたことを特徴とす
    るアルミニウムブレージングシート。
  3. 【請求項3】 芯材の片面にAl−Si系合金のろう材
    を、他の面にAl−Zn系合金、またはAl−Zn−M
    g系合金等の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブ
    レージングシートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯
    材のろう材側をMn0.5〜1.5wt%、Cu0.2
    〜1.0wt%、Mg0.05〜0.2wt%を含有
    し、残部Alと不可避的不純物とからなるAl合金と
    し、犠牲陽極材側をSi0.3〜1.0wt%、Mg
    0.2〜1.0wt%、Cu0.3〜1.0wt%を含
    有し、さらに各々0.05〜0.3wt%のMn、C
    r、Zr、Tiのうちの1種または2種以上を含有し、
    残部Alと不可避的不純物とからなるAl合金としたこ
    とを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
  4. 【請求項4】 芯材の片面にAl−Si系合金のろう材
    を、他の面にAl−Zn系合金、またはAl−Zn−M
    g系合金等の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブ
    レージングシートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯
    材のろう材側をMn0.5〜1.5wt%、Cu0.2
    〜1.0wt%、Mg0.05〜0.2wt%を含有
    し、さらに各々0.05〜0.3wt%のCr、Zr、
    Tiのうちの1種または2種以上を含有し、残部Alと
    不可避的不純物とからなるAl合金とし、犠牲陽極材側
    をSi0.3〜1.0wt%、Mg0.2〜1.0wt
    %、Cu0.3〜1.0wt%を含有し、さらに各々
    0.05〜0.3wt%のMn、Cr、Zr、Tiのう
    ちの1種または2種以上を含有し、残部Alと不可避的
    不純物とからなるAl合金としたことを特徴とするアル
    ミニウムブレージングシート。
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