JP3533434B2 - アルミニウム合金製熱交換器用ブレージングシート - Google Patents
アルミニウム合金製熱交換器用ブレージングシートInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電縫加工されて自
動車等の熱交換器のチューブ材として使用される電縫加
工用アルミニウム製ブレージングシート条のろう付け性
および成形性の改良に関するものである。
動車等の熱交換器のチューブ材として使用される電縫加
工用アルミニウム製ブレージングシート条のろう付け性
および成形性の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ラジエータ等の熱交換器は、例えば図３
に示すように複数本のブレージングシートからなる偏平
チューブ６の間にコルゲート状に加工した薄肉フィン７
をろう付けし、該偏平チューブの両端はヘッダー８とタ
ンク９とで構成される空間に、それぞれ開口した構成に
なっている。
に示すように複数本のブレージングシートからなる偏平
チューブ６の間にコルゲート状に加工した薄肉フィン７
をろう付けし、該偏平チューブの両端はヘッダー８とタ
ンク９とで構成される空間に、それぞれ開口した構成に
なっている。
【０００３】このような熱交換器のチューブ材は、ＪＩ
Ｓ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金を芯材とし、該芯材の
内面、即ち冷媒に常時触れている側には犠牲陽極材とし
てＪＩＳ７０７２等のＡｌ−Ｚｎ系合金を、そして該芯
材の外面には、通常ＪＩＳ４０４５等のＡｌ−Ｓｉ系合
金をろう材としてクラッドしたアルミニウム製ブレージ
ングシートを用いて電縫加工により形成され、コルゲー
ト加工を行ったフィン等の他の部材とともにブレージン
グにより一体に組立てられている。ブレージング工法と
しては、フラックスブレージング法、非腐食性のフラッ
クスを用いたノコロックブレージング法等が行われ、６
００℃付近の高温に加熱してろう付けされる。
Ｓ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金を芯材とし、該芯材の
内面、即ち冷媒に常時触れている側には犠牲陽極材とし
てＪＩＳ７０７２等のＡｌ−Ｚｎ系合金を、そして該芯
材の外面には、通常ＪＩＳ４０４５等のＡｌ−Ｓｉ系合
金をろう材としてクラッドしたアルミニウム製ブレージ
ングシートを用いて電縫加工により形成され、コルゲー
ト加工を行ったフィン等の他の部材とともにブレージン
グにより一体に組立てられている。ブレージング工法と
しては、フラックスブレージング法、非腐食性のフラッ
クスを用いたノコロックブレージング法等が行われ、６
００℃付近の高温に加熱してろう付けされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、省エネルギーや
公害対策面より自動車の軽量化が図られ、熱交換器用材
料についても、材料の薄肉化が進められている。この薄
肉化にともない、ろう付け加熱時にろう材が芯材へ浸食
する量が無視し得なくなり、接合に寄与するろう材が不
足し、ろう付け性が劣化する問題、強度に寄与する芯材
部分の厚さが減少し、熱交換器の強度が低下する問題、
又チューブ成形・溶接時の成形精度およびミクロ割れを
生ずる問題等が生じている。これらの問題に対処して、
特開昭６３−１５７７９１では、プレス成形工程をとも
なうドロンカップ型熱交換器に使用されるアルミニウム
製ブレージングシートについて、ろう付け性改善のため
に最終焼鈍後の冷間加工率を３〜１０％に規制し、芯材
の結晶粒度を６６μｍ以下に規制する方法が提案されて
いる。これは、真空ろう付け加熱が行われる際に再結晶
を生じさせ、再結晶粒径を大きくしてろう材の芯材への
浸食を防ぐものである。
公害対策面より自動車の軽量化が図られ、熱交換器用材
料についても、材料の薄肉化が進められている。この薄
肉化にともない、ろう付け加熱時にろう材が芯材へ浸食
する量が無視し得なくなり、接合に寄与するろう材が不
足し、ろう付け性が劣化する問題、強度に寄与する芯材
部分の厚さが減少し、熱交換器の強度が低下する問題、
又チューブ成形・溶接時の成形精度およびミクロ割れを
生ずる問題等が生じている。これらの問題に対処して、
特開昭６３−１５７７９１では、プレス成形工程をとも
なうドロンカップ型熱交換器に使用されるアルミニウム
製ブレージングシートについて、ろう付け性改善のため
に最終焼鈍後の冷間加工率を３〜１０％に規制し、芯材
の結晶粒度を６６μｍ以下に規制する方法が提案されて
いる。これは、真空ろう付け加熱が行われる際に再結晶
を生じさせ、再結晶粒径を大きくしてろう材の芯材への
浸食を防ぐものである。
【０００５】また、特開昭６３−１９７８９５では、プ
レス成形および真空ろう付けによりエバポレーターに組
立てられるアルミニウム製ブレージングシートに関し
て、ろう付け加熱前に焼鈍処理を行い、結晶粒径をある
範囲に規定し、ろう材の芯材への浸食を防ぐ技術が提案
されている。上記二例は、プレス成形および真空ろう付
けにより組立てられ、電縫加工を伴わないものである。
レス成形および真空ろう付けによりエバポレーターに組
立てられるアルミニウム製ブレージングシートに関し
て、ろう付け加熱前に焼鈍処理を行い、結晶粒径をある
範囲に規定し、ろう材の芯材への浸食を防ぐ技術が提案
されている。上記二例は、プレス成形および真空ろう付
けにより組立てられ、電縫加工を伴わないものである。
【０００６】一方、特公平４−７１６３８では、芯材厚
さｔのブレージングシートの最終焼鈍終了時における芯
材結晶粒の圧延方向平均長さａと板厚方向平均長さｂと
の関係がａ／ｂ≧５およびｔ／ｂ≧５の関係を満足し、
その後２０〜５０％の冷間圧延率で冷間圧延するブレー
ジングシートの製造法が開示されている。この方法では
最終焼鈍終了時の粒径の比をａ／ｂ≧５としていること
から、冷間加工後は、圧延時の幅広がりを無視すると、
ａ／ｂ≧７．８となる。しかし、このようにａ／ｂを大
きくして、電縫加工によりチューブを成形すると電縫溶
接の際の入熱時に粒界のすべりが不均一に起こり、局所
的に応力が集中しミクロ割れや突合わせ時の段差を発生
するようになる。また、上記ａ／ｂ値が極度に大きいも
のは、冷間加工率が高いためろう付け加熱にともなう再
結晶後の結晶粒が微細化し、結晶粒界を通して、ろう材
が芯材中へ拡散し易くなり、ろう付け性の劣化を生ずる
という問題も生じる。またａ／ｂ値が小さすぎても、芯
材を貫通する方向の結晶粒界が多く存在し、ろう材の芯
材への浸食が加速されるという問題を生ずる。
さｔのブレージングシートの最終焼鈍終了時における芯
材結晶粒の圧延方向平均長さａと板厚方向平均長さｂと
の関係がａ／ｂ≧５およびｔ／ｂ≧５の関係を満足し、
その後２０〜５０％の冷間圧延率で冷間圧延するブレー
ジングシートの製造法が開示されている。この方法では
最終焼鈍終了時の粒径の比をａ／ｂ≧５としていること
から、冷間加工後は、圧延時の幅広がりを無視すると、
ａ／ｂ≧７．８となる。しかし、このようにａ／ｂを大
きくして、電縫加工によりチューブを成形すると電縫溶
接の際の入熱時に粒界のすべりが不均一に起こり、局所
的に応力が集中しミクロ割れや突合わせ時の段差を発生
するようになる。また、上記ａ／ｂ値が極度に大きいも
のは、冷間加工率が高いためろう付け加熱にともなう再
結晶後の結晶粒が微細化し、結晶粒界を通して、ろう材
が芯材中へ拡散し易くなり、ろう付け性の劣化を生ずる
という問題も生じる。またａ／ｂ値が小さすぎても、芯
材を貫通する方向の結晶粒界が多く存在し、ろう材の芯
材への浸食が加速されるという問題を生ずる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
述のような観点から、ろう付け性、ろう付け強度を確保
し、なおかつチューブ成形性（電縫加工性）に優れた熱
交換器チューブ用薄肉ブレージングシートを開発すべ
く、研究を行った結果、アルミニウム製熱交換器のろう
付け加熱前芯材の結晶粒形状を適正化することにより、
ろう付け性が向上し、さらには電縫加工時の粒界の不均
一なすべりを防止するアルミニウム合金製ブレージング
シートを発明した。
述のような観点から、ろう付け性、ろう付け強度を確保
し、なおかつチューブ成形性（電縫加工性）に優れた熱
交換器チューブ用薄肉ブレージングシートを開発すべ
く、研究を行った結果、アルミニウム製熱交換器のろう
付け加熱前芯材の結晶粒形状を適正化することにより、
ろう付け性が向上し、さらには電縫加工時の粒界の不均
一なすべりを防止するアルミニウム合金製ブレージング
シートを発明した。
【０００８】即ち、第１発明は、Ｓｉ０．０５〜０．８
wt％、Ｆｅ０．０５〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１
wt％、Ｍｎ０．６〜１．６wt％を含有し、残部をＡｌと
不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を芯材と
し、該芯材の片面又は両面にＡｌ−Ｓｉ系合金をろう材
としてクラッドしたブレージングシートであって、前記
芯材のろう付け加熱前結晶粒の圧延方向平均長さａと板
厚方向平均長さｂとの比ａ／ｂが７．５〜３．０である
ことを特徴とするアルミニウム合金製ブレージングシー
トである。
wt％、Ｆｅ０．０５〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１
wt％、Ｍｎ０．６〜１．６wt％を含有し、残部をＡｌと
不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を芯材と
し、該芯材の片面又は両面にＡｌ−Ｓｉ系合金をろう材
としてクラッドしたブレージングシートであって、前記
芯材のろう付け加熱前結晶粒の圧延方向平均長さａと板
厚方向平均長さｂとの比ａ／ｂが７．５〜３．０である
ことを特徴とするアルミニウム合金製ブレージングシー
トである。
【０００９】また、第２発明は、Ｓｉ０．０５〜０．８
wt％、Ｆｅ０．０５〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１
wt％、Ｍｎ０．６〜１．６wt％を含有し、さらにＣｒ、
Ｚｒ、Ｔｉのうち１種または２種以上を各０．３wt％以
下含有し、残部をＡｌと不可避的不純物とからなるアル
ミニウム合金を芯材とし、該芯材の片面又は両面にＡｌ
−Ｓｉ系合金をろう材としてクラッドしたブレージング
シートであって、前記芯材のろう付け加熱前結晶粒の圧
延方向平均長さａと板厚方向平均長さｂとの比ａ／ｂが
７．５〜３．０であることを特徴とするアルミニウム合
金製ブレージングシートである。
wt％、Ｆｅ０．０５〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１
wt％、Ｍｎ０．６〜１．６wt％を含有し、さらにＣｒ、
Ｚｒ、Ｔｉのうち１種または２種以上を各０．３wt％以
下含有し、残部をＡｌと不可避的不純物とからなるアル
ミニウム合金を芯材とし、該芯材の片面又は両面にＡｌ
−Ｓｉ系合金をろう材としてクラッドしたブレージング
シートであって、前記芯材のろう付け加熱前結晶粒の圧
延方向平均長さａと板厚方向平均長さｂとの比ａ／ｂが
７．５〜３．０であることを特徴とするアルミニウム合
金製ブレージングシートである。
【００１０】また、第３発明は、Ｓｉ０．０５〜０．８
wt％、Ｆｅ０．０５〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１
wt％、Ｍｎ０．６〜１．６wt％を含有し、残部をＡｌと
不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を芯材と
し、該芯材の外面（大気側）にＡｌ−Ｓｉ系合金をろう
材としてクラッドし、内面（冷媒通路側）に犠牲陽極材
としてＺｎ０．３〜５．０wt％、Ｍｇ０．０５〜４．０
wt％、Ｓｉ０．５wt％以下を含有し、残部をＡｌと不可
避的不純物とからなるアルミニウム合金をクラッドした
ブレージングシートであって、前記芯材のろう付け加熱
前結晶粒の圧延方向平均長さａと板厚方向平均長さｂと
の比ａ／ｂが７．５〜３．０であることを特徴とするア
ルミニウム合金製ブレージングシートである。
wt％、Ｆｅ０．０５〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１
wt％、Ｍｎ０．６〜１．６wt％を含有し、残部をＡｌと
不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を芯材と
し、該芯材の外面（大気側）にＡｌ−Ｓｉ系合金をろう
材としてクラッドし、内面（冷媒通路側）に犠牲陽極材
としてＺｎ０．３〜５．０wt％、Ｍｇ０．０５〜４．０
wt％、Ｓｉ０．５wt％以下を含有し、残部をＡｌと不可
避的不純物とからなるアルミニウム合金をクラッドした
ブレージングシートであって、前記芯材のろう付け加熱
前結晶粒の圧延方向平均長さａと板厚方向平均長さｂと
の比ａ／ｂが７．５〜３．０であることを特徴とするア
ルミニウム合金製ブレージングシートである。
【００１１】また、第４発明は、Ｓｉ０．０５〜０．８
wt％、Ｆｅ０．０５〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１
wt％、Ｍｎ０．６〜１．６wt％を含有し、さらにＣｒ、
Ｚｒ、Ｔｉのうち１種または２種以上を各０．３wt％以
下含有し、残部をＡｌと不可避的不純物とからなるアル
ミニウム合金を芯材とし、該芯材の外面（大気側）にＡ
ｌ−Ｓｉ系合金ろう、内面（冷媒通路側）に犠牲陽極材
としてＺｎ０．３〜５．０wt％、Ｍｇ０．０５〜４．０
wt％、Ｓｉ０．５wt％以下を含有し、残部をＡｌと不可
避的不純物とからなるアルミニウム合金をクラッドした
ブレージングシートであって、前記芯材のろう付け加熱
前結晶粒の圧延方向平均長さａと板厚方向平均長さｂと
の比ａ／ｂが７．５〜３．０であることを特徴とするア
ルミニウム合金製ブレージングシートである。
wt％、Ｆｅ０．０５〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１
wt％、Ｍｎ０．６〜１．６wt％を含有し、さらにＣｒ、
Ｚｒ、Ｔｉのうち１種または２種以上を各０．３wt％以
下含有し、残部をＡｌと不可避的不純物とからなるアル
ミニウム合金を芯材とし、該芯材の外面（大気側）にＡ
ｌ−Ｓｉ系合金ろう、内面（冷媒通路側）に犠牲陽極材
としてＺｎ０．３〜５．０wt％、Ｍｇ０．０５〜４．０
wt％、Ｓｉ０．５wt％以下を含有し、残部をＡｌと不可
避的不純物とからなるアルミニウム合金をクラッドした
ブレージングシートであって、前記芯材のろう付け加熱
前結晶粒の圧延方向平均長さａと板厚方向平均長さｂと
の比ａ／ｂが７．５〜３．０であることを特徴とするア
ルミニウム合金製ブレージングシートである。
【００１２】まず、本発明アルミニウム合金製ブレージ
ングシートに添加する元素の効果について説明する。Ｓ
ｉはＭｎの析出を促進し、金属間化合物を増加させ強度
を向上させる。このためにＳｉが０．０５wt％未満の場
合には上記効果が十分でなく、０．８wt％を超えるとろ
う付け加熱時にろう材の拡散が大きくなりろう付け性が
低下する。さらにチューブの耐食性も低下する。従って
Ｓｉ含有量は０．０５wt％以上０．８wt％以下とする。
特に０．３〜０．７wt％で安定した特性を示す。
ングシートに添加する元素の効果について説明する。Ｓ
ｉはＭｎの析出を促進し、金属間化合物を増加させ強度
を向上させる。このためにＳｉが０．０５wt％未満の場
合には上記効果が十分でなく、０．８wt％を超えるとろ
う付け加熱時にろう材の拡散が大きくなりろう付け性が
低下する。さらにチューブの耐食性も低下する。従って
Ｓｉ含有量は０．０５wt％以上０．８wt％以下とする。
特に０．３〜０．７wt％で安定した特性を示す。
【００１３】ＦｅはＭｎとともに金属間化合物を形成
し、強度を向上させる。その添加量は０．０５wt％未満
ではその効果が十分に得られず、０．６wt％を超えると
鋳造時に粗大晶出物を生じ、ろう付け加熱時の芯材の再
結晶粒径が小さくなり、ろう材の拡散が大きくなり、ろ
う付け性が低下する。従って、Ｆｅ含有量は０．０５wt
％以上、０．６wt％以下とする。Ｃｕは固溶状態にて合
金中に存在し強度を向上させる。さらに合金（芯材）の
電位を貴にし耐食性を向上させる。０．３wt％未満では
その効果が十分に得られず、１．１wt％を超えると合金
の融点が低下し電縫溶接時にミクロ割れが生じる。さら
に、ろう付け加熱後の冷却時にＣｕ系の析出相が粒界に
生じ、粒界腐食が生じ易くなる。従って、Ｃｕ含有量を
０．３wt％以上、１．１wt％以下とする。
し、強度を向上させる。その添加量は０．０５wt％未満
ではその効果が十分に得られず、０．６wt％を超えると
鋳造時に粗大晶出物を生じ、ろう付け加熱時の芯材の再
結晶粒径が小さくなり、ろう材の拡散が大きくなり、ろ
う付け性が低下する。従って、Ｆｅ含有量は０．０５wt
％以上、０．６wt％以下とする。Ｃｕは固溶状態にて合
金中に存在し強度を向上させる。さらに合金（芯材）の
電位を貴にし耐食性を向上させる。０．３wt％未満では
その効果が十分に得られず、１．１wt％を超えると合金
の融点が低下し電縫溶接時にミクロ割れが生じる。さら
に、ろう付け加熱後の冷却時にＣｕ系の析出相が粒界に
生じ、粒界腐食が生じ易くなる。従って、Ｃｕ含有量を
０．３wt％以上、１．１wt％以下とする。
【００１４】Ｍｎは金属間化合物を合金中に分布するた
めの必須元素であり、その量は０．６wt％未満では十分
でなく、１．６wt％を超えた場合は成形性を劣化させ加
工時の割れを生じる。従って、Ｍｎ含有量は０．６wt％
以上、１．６wt％以下とする。さらに、本発明では芯材
にＣｒ、Ｚｎ、Ｔｉのうち１種または２種以上を各０．
３wt％以下添加することがある。これらの元素は微細な
金属間化合物を形成し合金の強度を向上させる。しかし
０．３wt％を超えて添加した場合には成形性が劣化し加
工時に割れが生じるので好ましくない。なお、結晶粒度
微細化元素Ｂを０．０１wt％以下添加し、又は、ＪＩＳ
３００４，１０５０等で定めるアルミニウムの含有不可
避的不純物であるＺｎ，Ｍｇ等をＪＩＳに許容される程
度含有することは本合金の性質に影響を与えない。
めの必須元素であり、その量は０．６wt％未満では十分
でなく、１．６wt％を超えた場合は成形性を劣化させ加
工時の割れを生じる。従って、Ｍｎ含有量は０．６wt％
以上、１．６wt％以下とする。さらに、本発明では芯材
にＣｒ、Ｚｎ、Ｔｉのうち１種または２種以上を各０．
３wt％以下添加することがある。これらの元素は微細な
金属間化合物を形成し合金の強度を向上させる。しかし
０．３wt％を超えて添加した場合には成形性が劣化し加
工時に割れが生じるので好ましくない。なお、結晶粒度
微細化元素Ｂを０．０１wt％以下添加し、又は、ＪＩＳ
３００４，１０５０等で定めるアルミニウムの含有不可
避的不純物であるＺｎ，Ｍｇ等をＪＩＳに許容される程
度含有することは本合金の性質に影響を与えない。
【００１５】本発明のブレージングシートに用いるろう
材にはＪＩＳ４００４合金やＪＩＳ４０４５合金等を使
用すればよい。さらに、例えば特開平７−８８６３４号
他に示されるように、ろう材中にＣｕ、Ｚｎ等の元素を
添加しても良い。
材にはＪＩＳ４００４合金やＪＩＳ４０４５合金等を使
用すればよい。さらに、例えば特開平７−８８６３４号
他に示されるように、ろう材中にＣｕ、Ｚｎ等の元素を
添加しても良い。
【００１６】犠牲陽極材としては、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系
合金があげられるがこれは熱交換器の使用環境下におい
て当該内張材に孔食が発生した場合、それが芯材に広が
るのを防止する効果を有する。Ｚｎは犠牲陽極材の電位
を芯材よりも卑にするための必須の元素であり防食効果
を与えるものである。Ｚｎの添加量は０．３wt％未満で
は効果が無く、５．０wt％を超えると効果が飽和する。
Ｍｇは合金中に固溶状態、ＭｇＺｎ２およびＭｇ２Ｓｉ
の微細な析出相として存在し、強度を向上させる。その
量が０．０５wt％未満では効果が十分ではなく、４．０
wt％を超えた場合は、クラッド製造や圧延性に問題が生
じる。また合金の融点が低下しろう付け加熱時に溶融す
る恐れが出てくる。ＳｉはＭｇ２Ｓｉの微細な析出相と
して存在し、強度を向上させる。その量が０．５wt％を
超えた場合にはチューブの耐食性が低下する。Ａｌ中の
不可避的不純物の量は各々０．０５wt％以下であり、そ
の合計が０．１wt％以下である。
合金があげられるがこれは熱交換器の使用環境下におい
て当該内張材に孔食が発生した場合、それが芯材に広が
るのを防止する効果を有する。Ｚｎは犠牲陽極材の電位
を芯材よりも卑にするための必須の元素であり防食効果
を与えるものである。Ｚｎの添加量は０．３wt％未満で
は効果が無く、５．０wt％を超えると効果が飽和する。
Ｍｇは合金中に固溶状態、ＭｇＺｎ２およびＭｇ２Ｓｉ
の微細な析出相として存在し、強度を向上させる。その
量が０．０５wt％未満では効果が十分ではなく、４．０
wt％を超えた場合は、クラッド製造や圧延性に問題が生
じる。また合金の融点が低下しろう付け加熱時に溶融す
る恐れが出てくる。ＳｉはＭｇ２Ｓｉの微細な析出相と
して存在し、強度を向上させる。その量が０．５wt％を
超えた場合にはチューブの耐食性が低下する。Ａｌ中の
不可避的不純物の量は各々０．０５wt％以下であり、そ
の合計が０．１wt％以下である。
【００１７】ろう付け前の芯材の結晶粒径の圧延方向平
均長さａと板厚方向平均長さｂの比をａ／ｂ＝７．５〜
３．０としたのは次の理由によるものである。通常ろう
付け加熱時には、昇温中にろう材中のＳｉが芯材結晶粒
界に沿って拡散し粒界の融点がが低下する。その後ろう
材は溶融した粒界に沿って優先的に拡散し浸食が起こる
ので、ろう拡散による浸食はろう付け加熱前の芯材の結
晶粒形状に大きく支配される。すなわち、ろう材溶融前
の芯材の結晶粒の上記ａ／ｂの値が大きければ、ろう材
中のＳｉの拡散は芯材中心方向よりも圧延方向に拡散す
ることになり芯材内部方向へのろう材の浸食を抑制する
ことができる。しかし、冷間加工率が高く上記ａ／ｂ値
が極度に大きいものは、ろう付け加熱時に急激に再結晶
が起こり微細な結晶となりろう材の浸食が起こる。さら
に、ａ／ｂ値を制御することで電縫溶接の際の入熱時の
粒界の不均一なすべりによる局所的な応力集中を抑制
し、ミクロ割れや突き合わせ時の段差が発生することを
防止することが可能となる。このような条件を満たすａ
／ｂの値は７．５以下となる。一方、ａ／ｂ値が小さす
ぎる場合、芯材を貫通する方向の結晶粒界が多く存在
し、芯材内部方向へのろう材中のＳｉの拡散が大きくな
り。ろう材の浸食が激しくなる。ろう材の浸食を抑制す
るために、ａ／ｂ値を３．０以上とする必要がある。
均長さａと板厚方向平均長さｂの比をａ／ｂ＝７．５〜
３．０としたのは次の理由によるものである。通常ろう
付け加熱時には、昇温中にろう材中のＳｉが芯材結晶粒
界に沿って拡散し粒界の融点がが低下する。その後ろう
材は溶融した粒界に沿って優先的に拡散し浸食が起こる
ので、ろう拡散による浸食はろう付け加熱前の芯材の結
晶粒形状に大きく支配される。すなわち、ろう材溶融前
の芯材の結晶粒の上記ａ／ｂの値が大きければ、ろう材
中のＳｉの拡散は芯材中心方向よりも圧延方向に拡散す
ることになり芯材内部方向へのろう材の浸食を抑制する
ことができる。しかし、冷間加工率が高く上記ａ／ｂ値
が極度に大きいものは、ろう付け加熱時に急激に再結晶
が起こり微細な結晶となりろう材の浸食が起こる。さら
に、ａ／ｂ値を制御することで電縫溶接の際の入熱時の
粒界の不均一なすべりによる局所的な応力集中を抑制
し、ミクロ割れや突き合わせ時の段差が発生することを
防止することが可能となる。このような条件を満たすａ
／ｂの値は７．５以下となる。一方、ａ／ｂ値が小さす
ぎる場合、芯材を貫通する方向の結晶粒界が多く存在
し、芯材内部方向へのろう材中のＳｉの拡散が大きくな
り。ろう材の浸食が激しくなる。ろう材の浸食を抑制す
るために、ａ／ｂ値を３．０以上とする必要がある。
【００１８】芯材の結晶粒径および上記ａ／ｂの値は、
クラッド材の中間焼鈍条件および冷間加工率を制御する
ことで行われる。
クラッド材の中間焼鈍条件および冷間加工率を制御する
ことで行われる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に本発明を実施例により詳細
に説明する。 （実施例１）芯材の片側にろう材、他側に犠牲陽極材を
クラッドしたチューブ材を下記の方法により作製した。
芯材、ろう材、内張材の鋳塊に所定の均質化処理を施
し、その後、面削と熱間圧延により芯材を５０ｍｍ、ろ
う材を８ｍｍ、犠牲陽極材としての内張材を１０ｍｍ厚
の板材とし、これら板材を、芯材の両側に重ね合わせて
３層構造材とし、これを熱間圧延圧着して板厚５ｍｍの
クラッド材とした。このクラッド材に冷間圧延と中間焼
鈍を行い板厚０．２５ｍｍのブレージングシートを作製
した。ａ／ｂの値は中間焼鈍時の板厚を変化させ制御し
た。図１に作製したブレージングシートの断面を示す。
図中１は芯材２の片面に設けたろう材、３は芯材２の他
の片面に設けた犠牲陽極材である。このようにして作製
したブレージングシートから１０×６０ｍｍの垂下試験
用の試験片を切り出し、突出し長さを５０ｍｍとして窒
素ガス雰囲気中で６００℃×３．５分のろう付け加熱を
行い、加熱後の自由端の垂下量を測定した。また０．２
５ｍｍ厚の上記ブレージングシートと１ｍｍ厚の３００
３合金を図２に示すように組合わせ窒素ガス雰囲気中で
６００℃×３．５分でろう付け加熱を行いフィレットの
形成状態を調べた。図２において５はブレージングシー
ト、４は３００３合金である。ろう材がフィレット部に
十分に充填されている場合を○、フィレットの形成は見
られるが良好でない場合を△、フィレットがほとんど形
成されていない場合を×とする。さらに、この時のろう
材の芯材への拡散状態を調べた。ろう材の浸食が殆どな
い場合を○、ろう材の浸食が若干見られるものを△、ろ
う材が深く浸食しているものを×とする。さらに、電縫
溶接を行った時の溶接部の断面を観察し正常に溶接され
ている場合を○、ミクロ割れや段差が発生し溶接欠陥が
生じているものを×とした。これらの試験を行ったブレ
ージングシートの成分を表１に、ブレージングシートの
作製における中間焼鈍時の板厚と０．２５ｍｍまで加工
した後の芯材結晶粒径の圧延方向の平均長さａ、板厚方
向の平均長さｂ、ａ／ｂの比およびその試験結果を表２
に示す。
に説明する。 （実施例１）芯材の片側にろう材、他側に犠牲陽極材を
クラッドしたチューブ材を下記の方法により作製した。
芯材、ろう材、内張材の鋳塊に所定の均質化処理を施
し、その後、面削と熱間圧延により芯材を５０ｍｍ、ろ
う材を８ｍｍ、犠牲陽極材としての内張材を１０ｍｍ厚
の板材とし、これら板材を、芯材の両側に重ね合わせて
３層構造材とし、これを熱間圧延圧着して板厚５ｍｍの
クラッド材とした。このクラッド材に冷間圧延と中間焼
鈍を行い板厚０．２５ｍｍのブレージングシートを作製
した。ａ／ｂの値は中間焼鈍時の板厚を変化させ制御し
た。図１に作製したブレージングシートの断面を示す。
図中１は芯材２の片面に設けたろう材、３は芯材２の他
の片面に設けた犠牲陽極材である。このようにして作製
したブレージングシートから１０×６０ｍｍの垂下試験
用の試験片を切り出し、突出し長さを５０ｍｍとして窒
素ガス雰囲気中で６００℃×３．５分のろう付け加熱を
行い、加熱後の自由端の垂下量を測定した。また０．２
５ｍｍ厚の上記ブレージングシートと１ｍｍ厚の３００
３合金を図２に示すように組合わせ窒素ガス雰囲気中で
６００℃×３．５分でろう付け加熱を行いフィレットの
形成状態を調べた。図２において５はブレージングシー
ト、４は３００３合金である。ろう材がフィレット部に
十分に充填されている場合を○、フィレットの形成は見
られるが良好でない場合を△、フィレットがほとんど形
成されていない場合を×とする。さらに、この時のろう
材の芯材への拡散状態を調べた。ろう材の浸食が殆どな
い場合を○、ろう材の浸食が若干見られるものを△、ろ
う材が深く浸食しているものを×とする。さらに、電縫
溶接を行った時の溶接部の断面を観察し正常に溶接され
ている場合を○、ミクロ割れや段差が発生し溶接欠陥が
生じているものを×とした。これらの試験を行ったブレ
ージングシートの成分を表１に、ブレージングシートの
作製における中間焼鈍時の板厚と０．２５ｍｍまで加工
した後の芯材結晶粒径の圧延方向の平均長さａ、板厚方
向の平均長さｂ、ａ／ｂの比およびその試験結果を表２
に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】表１および表２に示した本発明品１〜７は
芯材とろう材より構成された２層材であり、本発明品８
〜３３は犠牲陽極材、芯材、ろう材の３層材である。本
発明品１〜７は芯材の添加成分Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉが異な
っているが、芯材の結晶粒のアスペクト比ａ／ｂ値が請
求項の範囲内でありブレージングシートの特性には問題
は生じなかった。本発明品８〜３３は犠牲陽極材、芯材
の成分、添加量、中間焼鈍時の板厚が異なっているがい
ずれも請求項の範囲内であり、結晶粒のアスペクト比も
請求項の範囲内にあるのでブレージングシートの特性に
は問題は生じなかった。
芯材とろう材より構成された２層材であり、本発明品８
〜３３は犠牲陽極材、芯材、ろう材の３層材である。本
発明品１〜７は芯材の添加成分Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉが異な
っているが、芯材の結晶粒のアスペクト比ａ／ｂ値が請
求項の範囲内でありブレージングシートの特性には問題
は生じなかった。本発明品８〜３３は犠牲陽極材、芯材
の成分、添加量、中間焼鈍時の板厚が異なっているがい
ずれも請求項の範囲内であり、結晶粒のアスペクト比も
請求項の範囲内にあるのでブレージングシートの特性に
は問題は生じなかった。
【００２３】これに対し、表１および表２に示した比較
例Ａは内張材としての犠牲陽極材のＭｇ量が多いために
クラッド材を作ることができなかった。比較例Ｂ、Ｃは
芯材のＳｉ、Ｃｕ量が多いために溶接時にミクロ割れを
生じ溶接欠陥を生じた。さらにろう拡散が大きくフィレ
ットの形成が不十分であった。比較例Ｄは芯材中のＦｅ
量が多く、ろう材の浸食が大きくフィレットの形成が不
十分であった。また、比較例Ｅは冷間加工率が高く結晶
粒のアスペクト比ａ／ｂ値が極端に大きいため、ろう付
け加熱時に微細再結晶を生じ、ろう材の浸食が大きく、
フィレットの形成も不十分であった。さらにチューブ成
形、溶接時に粒界の滑りが不均一に起こり段差が生じ
た。比較例Ｆはａ／ｂ値が大きく、フィレットが良好で
なく、チューブ成形溶接時の段差がみられた。また、比
較例Ｇはａ／ｂ値が小さく、ろう材の芯材への浸食が進
みフィレット形成が良好でなかった。以上の結果より本
発明品ではろう付け加熱後のろう材の芯材中への拡散は
無く、耐垂下性に優れ、フィレットの形成も良好であ
る。さらに溶接性についても良好な結果が得られた。一
方、比較例ではろう材の芯材中への浸食が見られ、さら
にはフィレットの形成も十分ではなかった。また溶接時
にミクロ割れが生じるものもみられた。良好な耐食性を
得るためにチューブ材の冷媒通路側に犠牲陽極材をクラ
ッドするが、請求項１、２のように犠牲陽極材が無い場
合でも、または、芯材の両面にろう材をクラッドした場
合でも冷媒としてクーラントを用いることで問題は生じ
なかった。
例Ａは内張材としての犠牲陽極材のＭｇ量が多いために
クラッド材を作ることができなかった。比較例Ｂ、Ｃは
芯材のＳｉ、Ｃｕ量が多いために溶接時にミクロ割れを
生じ溶接欠陥を生じた。さらにろう拡散が大きくフィレ
ットの形成が不十分であった。比較例Ｄは芯材中のＦｅ
量が多く、ろう材の浸食が大きくフィレットの形成が不
十分であった。また、比較例Ｅは冷間加工率が高く結晶
粒のアスペクト比ａ／ｂ値が極端に大きいため、ろう付
け加熱時に微細再結晶を生じ、ろう材の浸食が大きく、
フィレットの形成も不十分であった。さらにチューブ成
形、溶接時に粒界の滑りが不均一に起こり段差が生じ
た。比較例Ｆはａ／ｂ値が大きく、フィレットが良好で
なく、チューブ成形溶接時の段差がみられた。また、比
較例Ｇはａ／ｂ値が小さく、ろう材の芯材への浸食が進
みフィレット形成が良好でなかった。以上の結果より本
発明品ではろう付け加熱後のろう材の芯材中への拡散は
無く、耐垂下性に優れ、フィレットの形成も良好であ
る。さらに溶接性についても良好な結果が得られた。一
方、比較例ではろう材の芯材中への浸食が見られ、さら
にはフィレットの形成も十分ではなかった。また溶接時
にミクロ割れが生じるものもみられた。良好な耐食性を
得るためにチューブ材の冷媒通路側に犠牲陽極材をクラ
ッドするが、請求項１、２のように犠牲陽極材が無い場
合でも、または、芯材の両面にろう材をクラッドした場
合でも冷媒としてクーラントを用いることで問題は生じ
なかった。
【００２４】
【発明の効果】以上の結果より、芯材のろう付け加熱前
の結晶粒径の圧延方向平均長さa と板厚方向平均長さｂ
の比ａ／ｂを７．５〜３．０に作製したブレージングシ
ートは、ろう付け加熱時のろう材の浸食が少なく、耐垂
下性に優れ、フィレットの形成、溶接性も良好である。
の結晶粒径の圧延方向平均長さa と板厚方向平均長さｂ
の比ａ／ｂを７．５〜３．０に作製したブレージングシ
ートは、ろう付け加熱時のろう材の浸食が少なく、耐垂
下性に優れ、フィレットの形成、溶接性も良好である。
【図１】本発明ブレージングシート状の構造を示す断面
図である。
図である。
【図２】フィレット形成能を評価するための試験のコア
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図３】熱交換器を示す一部断面の斜視図を示す。
１ ろう材
２ 芯材
３ 犠牲陽極材
４ ３００３合金
５ ブレージングシート
６ 偏平チューブ
７ 薄肉フイン
８ ヘッダー
９ タンク
Claims (4)
- 【請求項１】Ｓｉ０．０５〜０．８wt％、Ｆｅ０．０５
〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１wt％、Ｍｎ０．６〜
１．６wt％を含有し、残部をＡｌと不可避的不純物とか
らなるアルミニウム合金を芯材とし、該芯材の片面又は
両面にＡｌ−Ｓｉ系合金をろう材としてクラッドしたブ
レージングシートであって、前記芯材のろう付け加熱前
結晶粒の圧延方向平均長さａと板厚方向平均長さｂとの
比ａ／ｂが７．５〜３．０であることを特徴とするアル
ミニウム合金製ブレージングシート。 - 【請求項２】Ｓｉ０．０５〜０．８wt％、Ｆｅ０．０５
〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１wt％、Ｍｎ０．６〜
１．６wt％を含有し、さらにＣｒ、Ｚｒ、Ｔｉのうち１
種または２種以上を各０．３wt％以下含有し、残部をＡ
ｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を芯材
とし、該芯材の片面又は両面にＡｌ−Ｓｉ系合金をろう
材としてクラッドしたブレージングシートであって、前
記芯材のろう付け加熱前結晶粒の圧延方向平均長さａと
板厚方向平均長さｂとの比ａ／ｂが７．５〜３．０であ
ることを特徴とするアルミニウム合金製ブレージングシ
ート。 - 【請求項３】Ｓｉ０．０５〜０．８wt％、Ｆｅ０．０５
〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１wt％、Ｍｎ０．６〜
１．６wt％を含有し、残部をＡｌと不可避的不純物とか
らなるアルミニウム合金を芯材とし、該芯材の片面にＡ
ｌ−Ｓｉ系合金をろう材としてクラッドし、他面に犠牲
陽極材としてＺｎ０．３〜５．０wt％、Ｍｇ０．０５〜
４．０wt％、Ｓｉ０．５wt％以下を含有し、残部をＡｌ
と不可避的不純物とからなるアルミニウム合金をクラッ
ドしたブレージングシートであって、前記芯材のろう付
け加熱前結晶粒の圧延方向平均長さａと板厚方向平均長
さｂとの比ａ／ｂが７．５〜３．０であることを特徴と
するアルミニウム合金製ブレージングシート。 - 【請求項４】Ｓｉ０．０５〜０．８wt％、Ｆｅ０．０５
〜０．６wt％、Ｃｕ０．３〜１．１wt％、Ｍｎ０．６〜
１．６wt％を含有し、さらにＣｒ、Ｚｒ、Ｔｉのうち１
種または２種以上を各０．３wt％以下含有し、残部をＡ
ｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金を芯材
とし、該芯材の片面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう、他面に犠
牲陽極材としてＺｎ０．３〜５．０wt％、Ｍｇ０．０５
〜４．０wt％、Ｓｉ０．５wt％以下を含有し、残部をＡ
ｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金をクラ
ッドしたブレージングシートであって、前記芯材のろう
付け加熱前結晶粒の圧延方向平均長さａと板厚方向平均
長さｂとの比ａ／ｂが７．５〜３．０であることを特徴
とするアルミニウム合金製ブレージングシート。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21133296A JP3533434B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | アルミニウム合金製熱交換器用ブレージングシート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21133296A JP3533434B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | アルミニウム合金製熱交換器用ブレージングシート |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1053827A JPH1053827A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3533434B2 true JP3533434B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=16604207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21133296A Expired - Fee Related JP3533434B2 (ja) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | アルミニウム合金製熱交換器用ブレージングシート |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP4804901B2 (ja) * | 2005-01-26 | 2011-11-02 | 古河スカイ株式会社 | 熱交換器及び当該熱交換器用フィン材 |
| JP4056014B2 (ja) | 2005-04-12 | 2008-03-05 | 株式会社神戸製鋼所 | アルミニウム合金製ブレージングシートおよび熱交換器用アルミニウム合金製チューブ |
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| JP5840941B2 (ja) * | 2011-12-20 | 2016-01-06 | 三菱アルミニウム株式会社 | ブレージングシート |
| JP5750077B2 (ja) * | 2012-03-16 | 2015-07-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート |
| US20160161199A1 (en) * | 2013-07-29 | 2016-06-09 | Uacj Corporation | Aluminum-alloy clad member, method for producing same, and heat exchanger using aluminum-alloy clad member |
| CN105745343B (zh) * | 2014-01-07 | 2019-05-03 | 株式会社Uacj | 铝合金包层材料及其制造方法、以及使用该铝合金包层材料的热交换器及其制造方法 |
| EP3093356B1 (en) * | 2014-01-10 | 2018-03-21 | UACJ Corporation | Cladded aluminium-alloy material and production method therefor, and heat exchanger using said cladded aluminium-alloy material and production method therefor |
| JP6418714B2 (ja) * | 2014-03-19 | 2018-11-07 | 株式会社Uacj | アルミニウム合金クラッド材及びその製造方法、ならびに、当該アルミニウム合金クラッド材を用いた熱交換器及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-08-09 JP JP21133296A patent/JP3533434B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH1053827A (ja) | 1998-02-24 |
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