JP3261815B2 - 熱交換器の作動流体通路形成用Al合金ブレージングシート材 - Google Patents

熱交換器の作動流体通路形成用Al合金ブレージングシート材

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JP3261815B2 JP20280293A JP20280293A JP3261815B2 JP 3261815 B2 JP3261815 B2 JP 3261815B2 JP 20280293 A JP20280293 A JP 20280293A JP 20280293 A JP20280293 A JP 20280293A JP 3261815 B2 JP3261815 B2 JP 3261815B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱交換器の作動流体
通路を形成する構造部材として用いた場合にすぐれた耐
孔食性を発揮するAl合金ブレージングシート材に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ドロンカップ型熱交換器などの
熱交換器が、Al合金ブレージングシート材から所定の
形状を有する複数の構造部材を成形し、これを組立て、
真空ろう付け法やフラックスろう付け法にて、前記Al
合金ブレージングシート材にクラッドされたろう材でろ
う付け接合することにより製造されることは良く知られ
るところである。また、これら熱交換器の作動流体通路
を構成する構造部材の形成に、 (a) Mn:0.5〜1.5重量%を含有するAl−
Mn系合金からなる芯材の片面に、Si:5〜15重量
%およびZn:1〜3重量%を含有するAl−Si−Z
n系合金からなるろう材をクラッドしてなるAl合金ブ
レージングシート材。 (b) Mn:0.5〜1.5重量%を含有するAl−
Mn系合金からなる芯材の両面に、Si:5〜15重量
%およびZn:1〜3重量%を含有するAl−Si−Z
n系合金からなるろう材をクラッドしてなるAl合金ブ
レージングシート材。 (c) Mn:0.5〜1.5重量%を含有するAl−
Mn系合金からなる芯材の一方面に、Si:5〜15重
量%およびZn:1〜3重量%を含有するAl−Si−
Zn系合金からなるろう材を、また他方面に、Zn:
0.2〜2重量%を含有するAl−Zn系合金からなる
皮材をそれぞれクラッドしてなるAl合金ブレージング
シート材。 以上(a)〜(c)のAl合金ブレージングシート材が
用いられていることも知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の熱交換器
の小型化および軽量化に対する要求は強く、これに伴な
い、これを構成する構造部材にも薄肉化が強く求められ
ているが、上記の従来Al合金ブレージングシート材を
用いて形成された構造部材、特に作動流体通路形成の構
造部材においては、これを薄肉化すると孔食が原因で比
較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、熱交換器の作動流体通路形成用
構造部材として用いられている上記の従来Al合金ブレ
ージングシート材に着目し、これの耐孔食性向上をはか
るべく研究を行なった結果、上記の従来Al合金ブレー
ジングシート材に、420〜550℃に1〜12時間保
持の条件で熱処理を施し、芯材の少なくともろう材接合
面側に、ろう材中のZnを積極的に拡散させて、クラッ
ド時に形成されたろう材亜鉛拡散層に比して一段と厚い
ろう材亜鉛拡散層を形成すると、この結果の相対的に厚
さの厚いろう材亜鉛拡散層によって腐食が全面腐食型と
なり、薄肉化しても孔食の発生が著しく抑制されるよう
になるという研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、 (a) Mn:0.5〜1.5重量%を含有するAl−
Mn系合金からなる芯材の片面に、Si:5〜15重量
%およびZn:1〜3重量%を含有するAl−Si−Z
n系合金からなるろう材をクラッドしてなるAl合金ブ
レージングシート材。 (b) Mn:0.5〜1.5重量%を含有するAl−
Mn系合金からなる芯材の両面に、Si:5〜15重量
%およびZn:1〜3重量%を含有するAl−Si−Z
n系合金からなるろう材をクラッドしてなるAl合金ブ
レージングシート材。 (c) Mn:0.5〜1.5重量%を含有するAl−
Mn系合金からなる芯材の一方面に、Si:5〜15重
量%およびZn:1〜3重量%を含有するAl−Si−
Zn系合金からなるろう材を、また他方面に、Zn:
0.2〜2重量%を含有するAl−Zn系合金からなる
皮材をそれぞれクラッドしてなるAl合金ブレージング
シート材。 以上(a)〜(c)のいずれかのAl合金ブレージング
シート材にして、上記芯材の少なくともろう材接合面側
に、芯材の厚さの10〜40%に相当する厚さに亘って
ろう材亜鉛拡散層を存在せしめてなる耐孔食性のすぐれ
た熱交換器の作動流体通路形成用Al合金ブレージング
シート材に特徴を有するものである。
【0006】つぎに、この発明のAl合金ブレージング
シート材において、合金成分含有量およびろう材亜鉛拡
散層の厚さを上記の通りに限定した理由を説明する。 (1) 芯材のMn含有量 Mn成分には芯材の強度を向上させる作用があるが、そ
の含有量が0.5重量%未満では所望の強度向上効果が
得られず、一方その含有量が1.5重量%を越えると、
耐孔食性が低下するようになることから、その含有量を
0.5〜1.5重量%と定めた。なお、芯材は、重量%
で、Mn:0.5〜1.5%、 Si:0.3〜
0.5%、を含有し、さらに必要に応じて、Zr:0.
05〜0.25%、 Cr:0.05〜0.25%、
Ti:0.05〜0.25%、 V:0.05〜0.
25%、Mg:0.05〜0.5%、のうちの1種また
は2種以上、を含有し、残りがAlと不可避不純物から
なるAl合金で構成するのが望ましい。
【0007】(2) ろう材のSiおよびZn含有量 Si成分には、融点を下げ、流動性を向上させてろう付
け性を可能ならしめる作用があるが、その含有量が5重
量%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含有量が15重量%を越えると流動性が一段と増すよ
うになり、かえってろう付け接合が困難になることか
ら、その含有量を5〜15重量%と定めた。また、Zn
成分には、ろう材を電気化学的に卑にし、芯材に対して
犠牲陽極効果を発揮し、これを防食するほか、上記の通
りの条件での熱処理にて芯材の表面部に拡散してろう材
亜鉛拡散層を形成し、芯材の耐孔食性を向上させる作用
があるが、その含有量が1重量%未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方その含有量が3重量%を越え
ると腐食速度が速くなりすぎ、上記の作用を長期に亘っ
て発揮することができなくなることから、その含有量を
1〜3重量%と定めた。
【0008】(3) 皮材のZn含有量 Zn成分には、同様に電位を下げて、皮材が芯材に対し
て犠牲陽極効果を発揮するようにする作用があるが、そ
の含有量が0.2重量%未満では前記作用に所望の効果
が得られず、一方その含有量が2重量%を越えると腐食
速度の進行が急激に増すようになることから、その含有
量を0.2〜2重量%と定めた。なお、Al合金ブレー
ジングシート材に皮材がクラッドされるのは、皮材クラ
ッド側も、特に腐食性のある作動流体の通路となる場合
であり、また特に皮材中にZnが1重量%を越えて含有
する場合には、上記の熱処理で皮材中のZnが芯材の表
面部にも拡散して、芯材の皮材との接合面側の表面部に
もクラッド時に形成された皮材亜鉛拡散層に比して相対
的に厚い皮材亜鉛拡散層が形成され、芯材の皮材クラッ
ド側における耐孔食性も一段と向上するようになること
は勿論である。
【0009】(4) ろう材亜鉛拡散層の芯材厚さに対
する割合 その割合が10%未満では、所望のすぐれた耐孔食性を
芯材に確保することができず、一方その割合が40%を
越えると芯材のもつ高強度が損なわれるようになること
から、その割合を10〜40%と定めた。
【0010】
【実施例】つぎに、この発明のAl合金ブレージングシ
ート材を実施例により具体的に説明する。通常の溶解法
により表1,2に示される成分組成をもった芯材用Al
合金1〜14、ろう材用Al合金A〜E、および皮材用
Al合金a〜cをそれぞれ溶製し、鋳造して鋳塊とし、
以下いずれも通常の条件で、均質化熱処理を施した後、
熱間圧延にて板厚:8mmの熱延板とし、さらにろう材用
および皮材用熱延板に対しては冷間圧延を施して、片面
クラッドの場合は板厚:0.9mm、両面クラッドの場合
は板厚:1mmの冷延板とし、この状態で前記芯材用熱延
板、ろう材用冷延板、および皮材用冷延板を表3,4に
示される組み合せにしたがって重ね合わせ、熱間圧延に
てクラッドし、引続いて冷間圧延を施して板厚:0.5
mmのAl合金ブレージングシート素材とし、これに1気
圧の窒素ガス雰囲気中、420〜550℃の範囲内の所
定温度に1〜12時間の範囲内で所定時間保持の条件で
亜鉛拡散熱処理を施して同じく表3に示される厚さおよ
び厚さ割合のろう材亜鉛拡散層を形成することにより本
発明Al合金ブレージングシート材(以下、本発明複合
シート材という)1〜14をそれぞれ製造した。また、
比較の目的で、表4に示される通り上記亜鉛拡散熱処理
を施す前のAl合金ブレージングシート素材を従来Al
合金ブレージングシート材(以下、従来複合シート材と
いう)1〜14とした。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【表3】
【0014】
【表4】
【0015】つぎに、これら複合シート材から、50mm
×80mmの寸法をもった試験片を切り出し、これを真空
ろう付け処理に相当する10-4torrの真空中、温度:6
00℃に3分間保持の条件で加熱し、芯材および皮材が
露出する場合には、これに絶縁塗料をぬった状態で、1
ppm のCu2+を含有した40℃の水道水中に30日間浸
漬の水道水浸漬試験、並びにJIS・Z・2371に則
した2000時間の塩水噴霧を行ない、いずれの試験で
も最大孔食深さを測定した。これらの測定結果を表3,
4に引張強さの測定結果と共に示した。
【0016】
【発明の効果】表3,4に示される結果から、本発明複
合シート材1〜14は、いずれも強度の低下がほとんど
ない状態で、芯材の表面部に積極的に形成されたろう材
亜鉛拡散層によって、これの形成(クラッド時)が僅か
な従来複合シート材1〜14に比して一段とすぐれた耐
孔食性を示すことが明らかである。上述のように、この
発明のAl合金ブレージングシート材は、薄肉化しても
少なくとも芯材のろう材接合面側に積極的に形成した相
対的に厚いろう材亜鉛拡散層によってすぐれた耐孔食性
を示すので、各種熱交換器の小型化および軽量化に大い
に寄与するものである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 21/00 - 21/18 B23K 35/22 310

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mn:0.5〜1.5重量%を含有する
    Al−Mn系合金からなる芯材の片面に、Si:5〜1
    5重量%およびZn:1〜3重量%を含有するAl−S
    i−Zn系合金からなるろう材をクラッドしてなるAl
    合金ブレージングシート材にして、 上記芯材のろう材接合面側に、芯材の厚さの10〜40
    %に相当する厚さに亘ってろう材亜鉛拡散層が存在する
    ことを特徴とする熱交換器の作動流体通路形成用Al合
    金ブレージングシート材。
  2. 【請求項2】 Mn:0.5〜1.5重量%を含有する
    Al−Mn系合金からなる芯材の両面に、Si:5〜1
    5重量%およびZn:1〜3重量%を含有するAl−S
    i−Zn系合金からなるろう材をクラッドしてなるAl
    合金ブレージングシート材にして、 上記芯材のろう材接合面両側に、それぞれ芯材の厚さの
    10〜40%に相当する厚さに亘ってろう材亜鉛拡散層
    が存在することを特徴とする熱交換器の作動流体通路形
    成用Al合金ブレージングシート材。
  3. 【請求項3】 Mn:0.5〜1.5重量%を含有する
    Al−Mn系合金からなる芯材の一方面に、Si:5〜
    15重量%およびZn:1〜3重量%を含有するAl−
    Si−Zn系合金からなるろう材を、また他方面にZ
    n:0.2〜2重量%を含有するAl−Zn系合金から
    なる皮材をそれぞれクラッドしてなるAl合金ブレージ
    ングシート材にして、 上記芯材の少なくともろう材接合面側に、芯材の厚さの
    10〜40%に相当する厚さに亘ってろう材亜鉛拡散層
    が存在することを特徴とする熱交換器の作動流体通路形
    成用Al合金ブレージングシート材。
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