JP3749136B2 - 非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシート及びろう付け方法 - Google Patents
非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシート及びろう付け方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラジエータ及びヒータコア等の熱交換器用部材に好適な非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートに関し、特に、ろう付け性を阻害することなく高強度化を図った非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラジエータ用の板材を薄肉化する場合、強度を高める必要がある。しかし、ノコロック法によるろう付けにおいては、心材及びろう材に強度向上の効果が大きいＭｇが含有されていると、ろう付け性が低下するため、Ｍｇの含有量が規制されている。このため、高強度化の障害となっている。
【０００３】
そこで、強度及びろう付け性を共に向上させることを目的として、心材とろう材との間にＭｇの拡散を防止する拡散防止層を設けたブレージングシートが提案されている（特開平２−１１２９１号公報及び特公平７−４６６２号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時、ラジエータ等に使用される材料のより一層の薄肉化及びこれに伴う高強度化の要請が高まっており、これらの公報に開示された従来のブレージングシートでは、十分な強度が得られないという問題点がある。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ろう付け性を維持しつつ強度をより一層向上させることができる非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートは、Ｍｇ：０．４乃至１．０質量％、Ｓｉ：０．４乃至１．０質量％、Ｍｎ：０．３乃至１．０質量％及びＣｕ：０．１乃至１．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物である第１のアルミニウム合金層と、Ｓｉ：０．３乃至１．３質量％、Ｃｕ：０．３乃至１．０質量％及びＭｎ：０．３乃至１．５質量％を含有しＭｇ含有量が０．２質量％以下に規制され残部がＡｌ及び不純物であり厚さが５０乃至１００μｍであり夫々前記第１のアルミニウム合金層の相異なる表面上に形成された第２及び第３のアルミニウム合金層と、前記第２のアルミニウム合金層の表面上に形成されＡｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末又はＳｉ粉末からなるろう材層と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る他の非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートは、Ｍｇ：０．８乃至１．５質量％、Ｚｎ：４．５乃至６．５質量％、Ｍｎ：０．３乃至１．０質量％及びＣｕ：０．１乃至１．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物である第１のアルミニウム合金層と、Ｓｉ：０．３乃至１．３質量％、Ｃｕ：０．３乃至１．０質量％及びＭｎ：０．３乃至１．５質量％を含有しＭｇ含有量が０．２質量％以下に規制され残部がＡｌ及び不純物であり厚さが５０乃至１００μｍであり夫々前記第１のアルミニウム合金層の相異なる表面上に形成された第２及び第３のアルミニウム合金層と、前記第２のアルミニウム合金層の表面上に形成されＡｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末又はＳｉ粉末からなるろう材層と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、第１乃至第３のアルミニウム合金層の組成並びに第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さを適正な値に規定しているので、ろう付け性を維持しながら、強度がより一層向上する。
【０００９】
なお、前記第１のアルミニウム合金層は、Ｃｕ：０．１乃至１．０質量％を含有することが好ましい。
【００１０】
また、前記ろう材層は、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を前記第２のアルミニウム合金層の表面上にクラッドすることにより、又はＡｌ−Ｓｉ系合金粉末若しくはＳｉ粉末を前記第２のアルミニウム合金層の表面上に塗布することにより形成することができる。
【００１１】
更に、本発明に係るろう付け方法は、前記請求項１又は２に記載の非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートを使用して、ろう付け後の前記ろう材層と前記第２のアルミニウム合金層との界面及び前記第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度が０．２質量％以下となるようにろう付けすることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本願発明者等が前記課題を解決すべく、鋭意実験研究を重ねた結果、図１に示すように、適切な組成の第１のアルミニウム合金層１の相異なる表面上に、夫々適切な組成の第２及び第３のアルミニウム合金層２、３を形成し、第２のアルミニウム合金層の表面上にＳｉを含有するろう材層４を形成することにより、ろう付け性を阻害することなく高強度化することができることを見出した。
【００１３】
以下、本発明に係る非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートについて、更に説明する。先ず、第１のアルミニウム合金層に含有される化学成分及び組成限定理由について説明する。
【００１４】
第１のアルミニウム合金層は、Ｍｇ：０．４乃至１．０質量％、Ｓｉ：０．４乃至１．０質量％及びＭｎ：０．３乃至１．０質量％を含有するか、又はＭｇ：０．８乃至１．５質量％、Ｚｎ：４．５乃至６．５質量％及びＭｎ：０．３乃至１．０質量％を含有し、いずれの場合にも好ましくはＣｕ：０．１乃至１．０質量％を含有している。
【００１５】
Ｍｇ：０．４乃至１．０質量％又は０．８乃至１．５質量％
ＭｇはＳｉ又はＺｎと結合してＭｇ２Ｓｉ又はＭｇＺｎ２を生成すると共に、ろう付け加熱によって第２及び第３のアルミニウム合金層中に拡散し、そこで第２及び第３のアルミニウム合金層に含有されているＳｉと結合してＭｇ２Ｓｉを生成する。これらの結果、強度が向上する。
【００１６】
第１のアルミニウム合金層にＳｉが含有される場合、Ｍｇ含有量が０．４質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｍｇ含有量が１．０質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第１のアルミニウム合金層にＳｉが含有される場合のＭｇ含有量は０．４乃至１．０質量％とする。
【００１７】
第１のアルミニウム合金層にＺｎが含有される場合、Ｍｇ含有量が０．８質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｍｇ含有量が１．５質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第１のアルミニウム合金層にＺｎが含有される場合のＭｇ含有量は０．８乃至１．５質量％とする。
【００１８】
Ｓｉ：０．４乃至１．０質量％
ＳｉはＭｇと結合してＭｇ２Ｓｉを生成し、強度の向上に寄与する。Ｓｉ含有量が０．４質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｓｉ含有量が１．０質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第１のアルミニウム合金層のＳｉ含有量は０．４乃至１．０質量％とする。
【００１９】
Ｚｎ：４．５乃至６．５質量％
ＺｎはＭｇと結合してＭｇＺｎ２を生成し、強度の向上に寄与する。Ｚｎ含有量が４．５質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｚｎ含有量が６．５質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第１のアルミニウム合金層のＺｎ含有量は４．５乃至６．５質量％とする。
【００２０】
Ｍｎ：０．３乃至１．０質量％
ブレージングシートでは、ろう付け後に結晶粒が粗大化し、これに伴って強度低下が低下することがあるが、Ｍｎはこのような強度の低下を防止することができる。Ｍｎ含有量が０．３質量％未満であると、その効果が小さい。一方、Ｍｎ含有量が１．０質量％を超えると、Ｓｉとの間で金属間化合物を生成し、逆に強度を低下させる。従って、第１のアルミニウム合金層のＭｎ含有量は０．３乃至１．０質量％とする。
【００２１】
Ｃｕ：０．１乃至１．０質量％
Ｃｕは強度の向上に寄与する。Ｃｕ含有量が０．１質量％未満であると、その効果は小さい。一方、Ｃｕ含有量が１．０質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第１のアルミニウム合金層のＣｕ含有量は０．１乃至１．０質量％であることが好ましい。
【００２２】
次に、第２及び第３のアルミニウム合金層に含有される化学成分及び組成限定理由について説明する。第２及び第３のアルミニウム合金層は、第１のアルミニウム合金層の組成に拘わらず、Ｓｉ：０．３乃至１．３質量％、Ｃｕ：０．３乃至１．０質量％及びＭｎ：０．３乃至１．５質量％を含有し、且つＭｇの含有量が０．２質量％以下に規制されている。また、第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さは５０乃至１００μｍである。
【００２３】
Ｓｉ：０．３乃至１．３質量％
Ｓｉは第１のアルミニウム合金層から拡散してきたＭｇと結合してＭｇＳｉ２を生成し、強度の向上に寄与する。Ｓｉ含有量が０．３質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｓｉ含有量が１．３質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第２及び第３のアルミニウム合金層のＳｉ含有量は０．３乃至１．３質量％とする。
【００２４】
Ｃｕ：０．３乃至１．０質量％
Ｃｕは、前述のように強度の向上に寄与する。Ｃｕ含有量が０．３質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｃｕ含有量が１．０質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第２及び第３のアルミニウム合金層のＣｕ含有量は０．３乃至１．０質量％とする。
【００２５】
Ｍｎ：０．３乃至１．５質量％
Ｍｎは強度の向上に寄与する。Ｍｎ含有量が０．３質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｍｎ含有量が１．５質量％を超えると、粗大晶出物を生成して圧延加工性、プレス加工性及び耐食性を低下させる虞がある。従って、第２及び第３のアルミニウム合金層のＭｎ含有量は０．３乃至１．５質量％とする。
【００２６】
Ｍｇ：０．２質量％以下
Ｍｇは強度の向上に寄与するが、ろう付け加熱時にブレージングシートの表面に存在していると、フラックスと反応してしまう。このため、ろう付け性が著しく低下し、特にＭｇ含有量が０．２質量％を超えたときに顕著になる。従って、第２及び第３のアルミニウム合金層のＭｇ含有量は０．２質量％以下に規制する。
【００２７】
厚さ：５０乃至１００μｍ
第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さが５０μｍ未満であると、第１のアルミニウム合金層から第２及び第３のアルミニウム合金層中に拡散してきたＭｇが第２のアルミニウム合金層のろう材層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面に容易に到達してしまう。このため、フラックスの溶融温度（例えば５６０℃）において、前記界面及び表面におけるＭｇ濃度が０．２質量％を超え、ろう付け性が低下する。一方、第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さが１００μｍを超えると、強度の向上に大きく寄与する第１のアルミニウム合金層の相対的な厚さが小さくなるため、十分な強度が得られなくなる。従って、第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さは５０乃至１００μｍとする。
【００２８】
なお、第２及び第３のアルミニウム合金層にＣｒ、Ｚｒ及び／又はＴｉを添加してもよい。これらの元素の添加により、耐食性が向上する。但し、総添加量は０．３質量％以下であることが好ましい。
【００２９】
また、第２及び第３のアルミニウム合金層にＺｎ、Ｉｎ及び／又はＳｎ等を添加してもよい。これらの元素の添加により、第２及び第３のアルミニウム合金層の腐食電位が低下するため、第１のアルミニウム合金層に対する犠牲防食層となる。この結果、耐食性が向上する。
【００３０】
ろう付け層には、Ｓｉが含有されている。このようなろう付け層は、例えばＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を第２のアルミニウム合金層の表面上にクラッドする方法、又はＡｌ−Ｓｉ系合金粉末若しくはＳｉ粉末を第２のアルミニウム合金層の表面上に塗布する方法により形成することができる。
【００３１】
また、５６０℃の温度でのろう付け後のろう材層と第２のアルミニウム合金層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度は０．２質量％以下であることが好ましい。即ち、５６０℃の温度でのろう付けは、ろう付け後にろう材層と第２のアルミニウム合金層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度が０．２質量％以下となる条件の下で行うことが好ましい。ろう付け性を維持するためには、ろう付け後のろう材層と第２のアルミニウム合金層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度が低くなっていることが重要である。特に、非腐食性フラックスの溶融温度（例えば５６０℃）におけるＭｇ濃度が低くなっていることが重要である。即ち、通常ろう付け加熱は６００℃程度で行われるが、例えろう付け加熱後にＭｇが前記界面又は表面に到達していたとしても、フラックスの溶融温度においてＭｇ濃度が低く、例えば０．２質量％以下となっていれば、フラックスとＭｇとの結合による化合物の生成量は極めて少なく、フラックスは適正に作用するため、ろう付け性が高く維持される。従って、前記界面及び表面におけるＭｇ濃度は０．２質量％以下に規制することが好ましい。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
【００３３】
先ず、下記表１及び表２に示す化学組成を有する第１乃至第３のアルミニウム合金層を組み合わせて心材を形成し、これらにＪＩＳ ４０４５に規定されているろう材（皮材）をクラッドして下記表３及び表４に示すアルミニウム合金製ブレージングシートを作製した。なお、各ブレージングシートの総板厚は１．４ｍｍとした。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
次いで、ろう付け後の強度及びろう付け性の評価を行った。図２はろう付け性の評価方法を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３９】
ろう付け後の強度の評価では、先ず、各アルミニウム合金製ブレージングシートを酸素濃度が２００ｐｐｍ以下の雰囲気中で６００℃の温度で５分間加熱し、その後７日間室温に放置した。その後、引張試験を行うことにより、引張強度を測定した。
【００４０】
ろう付け性の評価では、図２に示すように、ブレージングシートから厚さが１．４ｍｍ、幅が２０ｍｍ、長さが６０ｍｍの試験材１１を切り出し、その上に、厚さが１．０ｍｍ、幅が１５ｍｍ、長さが５５ｍｍの被接合材１２を載置した。このとき、試験材１１と被接合材１２との間に直径が２ｍｍのステンレス棒１３を介在させた。また、一のブレージングシートに対し、試験材１１のろう材層を上側にした場合の間隙充填長さ及び第３のアルミニウム合金層を上側にした場合の間隙充填長さの測定を行った。ここで、間隙充填長さとは、ステンレス棒１３の介在により試験材１１と被接合材１２との間に形成された間隙が充填された長さを示す。被接合材１２としては、ろう材層を上側にする場合には、ＪＩＳ ３０００系アルミニウム合金板を使用し、第３のアルミニウム合金層を上側にする場合には、ＪＩＳ ３０００系アルミニウム合金製の心材にＪＩＳ ４０４５に規定する皮材を、皮材の厚さが全板厚に対して１０％となるようにクラッドしたブレージングシートを使用した。
【００４１】
これらの評価の結果を下記表５乃至表７に示す。なお、ろう付け後の強度の評価では、引張強度が２５０Ｎ／ｍｍ２以上のものを◎、引張強度が２００Ｎ／ｍｍ２以上２５０Ｎ／ｍｍ２未満のものを○、引張強度が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２００Ｎ／ｍｍ２未満のものを△、引張強度が１５０Ｎ／ｍｍ２未満のものを×と判定した。また、ろう付け性の評価では、間隙充填長さが３２ｍｍ以上のものを○、間隙充填長さが３２ｍｍ未満のものを×と判定した。
【００４２】
【表５】
【００４３】
【表６】
【００４４】
【表７】
【００４５】
表５乃至表７に示すように、実施例Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．２３においては、適当な組成の第１のアルミニウム合金層の両面に、夫々適切な組成及び厚さの第２及び第３のアルミニウム合金層が形成されているので、高い強度（２００Ｎ／ｍｍ２以上）及び良好なろう付け性が得られた。
【００４６】
一方、比較例Ｎｏ．２４及びＮｏ．３３においては、第２及び第３のアルミニウム合金層のＳｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００４７】
比較例Ｎｏ．２５及びＮｏ．３４においては、第２及び第３のアルミニウム合金層のＣｕ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００４８】
比較例Ｎｏ．２６及びＮｏ．３５においては、第２及び第３のアルミニウム合金層のＭｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００４９】
比較例Ｎｏ．２７及びＮｏ．３６においては、第２及び第３のアルミニウム合金層のＭｇ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、ろう付け性が低下した。
【００５０】
比較例Ｎｏ．２８においては、第１のアルミニウム合金層のＳｉ含有量が本発明範囲（請求項１）の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５１】
比較例Ｎｏ．２９においては、第１のアルミニウム合金層のＭｎ含有量が本発明範囲（請求項１）の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５２】
比較例Ｎｏ．３０においては、第１のアルミニウム合金層のＭｇ含有量が本発明範囲（請求項１）の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５３】
比較例Ｎｏ．３７においては、第１のアルミニウム合金層のＭｇ含有量が本発明範囲（請求項２）の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５４】
比較例Ｎｏ．３８においては、第１のアルミニウム合金層のＺｎ含有量が本発明範囲（請求項２）の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５５】
比較例Ｎｏ．３１及びＮｏ．３９においては、第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さが本発明範囲の下限未満であるので、十分なろう付け性が得られなかった。一方、比較例Ｎｏ．３２及びＮｏ．４０においては、第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さが本発明範囲の上限を超えているので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５６】
また、実施例Ｎｏ．３のブレージングシートを５６０℃に加熱し、その加熱時間を調整することにより、ろう材層と第２のアルミニウム合金層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度を変化させ、前述の方法によりろう付け性の評価を行ったところ、下記表８に示す結果が得られた。
【００５７】
【表８】
【００５８】
上記表８に示すように、ろう材層と第２のアルミニウム合金層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度が０．２質量％以下となる時間だけ加熱した場合には長い間隙充填長さ、即ち良好なろう付け性が得られたが、界面及び表面におけるＭｇ濃度が０．２質量％を超える条件で加熱した場合にはろう付け性が低下した。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、第１乃至第３のアルミニウム合金層の組成並びに第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さを適正な値に規定しているので、ろう付け性の低下を防止しながら強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るブレージングシートを示す断面図である。
【図２】はろう付け性の評価方法を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１；第１のアルミニウム合金層
２；第２のアルミニウム合金層
３；第３のアルミニウム合金層
４；ろう材層
１１；試験材
１２；被接合材
１３；ステンレス棒
【発明の属する技術分野】
本発明はラジエータ及びヒータコア等の熱交換器用部材に好適な非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートに関し、特に、ろう付け性を阻害することなく高強度化を図った非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラジエータ用の板材を薄肉化する場合、強度を高める必要がある。しかし、ノコロック法によるろう付けにおいては、心材及びろう材に強度向上の効果が大きいＭｇが含有されていると、ろう付け性が低下するため、Ｍｇの含有量が規制されている。このため、高強度化の障害となっている。
【０００３】
そこで、強度及びろう付け性を共に向上させることを目的として、心材とろう材との間にＭｇの拡散を防止する拡散防止層を設けたブレージングシートが提案されている（特開平２−１１２９１号公報及び特公平７−４６６２号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時、ラジエータ等に使用される材料のより一層の薄肉化及びこれに伴う高強度化の要請が高まっており、これらの公報に開示された従来のブレージングシートでは、十分な強度が得られないという問題点がある。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ろう付け性を維持しつつ強度をより一層向上させることができる非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートは、Ｍｇ：０．４乃至１．０質量％、Ｓｉ：０．４乃至１．０質量％、Ｍｎ：０．３乃至１．０質量％及びＣｕ：０．１乃至１．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物である第１のアルミニウム合金層と、Ｓｉ：０．３乃至１．３質量％、Ｃｕ：０．３乃至１．０質量％及びＭｎ：０．３乃至１．５質量％を含有しＭｇ含有量が０．２質量％以下に規制され残部がＡｌ及び不純物であり厚さが５０乃至１００μｍであり夫々前記第１のアルミニウム合金層の相異なる表面上に形成された第２及び第３のアルミニウム合金層と、前記第２のアルミニウム合金層の表面上に形成されＡｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末又はＳｉ粉末からなるろう材層と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る他の非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートは、Ｍｇ：０．８乃至１．５質量％、Ｚｎ：４．５乃至６．５質量％、Ｍｎ：０．３乃至１．０質量％及びＣｕ：０．１乃至１．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物である第１のアルミニウム合金層と、Ｓｉ：０．３乃至１．３質量％、Ｃｕ：０．３乃至１．０質量％及びＭｎ：０．３乃至１．５質量％を含有しＭｇ含有量が０．２質量％以下に規制され残部がＡｌ及び不純物であり厚さが５０乃至１００μｍであり夫々前記第１のアルミニウム合金層の相異なる表面上に形成された第２及び第３のアルミニウム合金層と、前記第２のアルミニウム合金層の表面上に形成されＡｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末又はＳｉ粉末からなるろう材層と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、第１乃至第３のアルミニウム合金層の組成並びに第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さを適正な値に規定しているので、ろう付け性を維持しながら、強度がより一層向上する。
【０００９】
なお、前記第１のアルミニウム合金層は、Ｃｕ：０．１乃至１．０質量％を含有することが好ましい。
【００１０】
また、前記ろう材層は、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を前記第２のアルミニウム合金層の表面上にクラッドすることにより、又はＡｌ−Ｓｉ系合金粉末若しくはＳｉ粉末を前記第２のアルミニウム合金層の表面上に塗布することにより形成することができる。
【００１１】
更に、本発明に係るろう付け方法は、前記請求項１又は２に記載の非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートを使用して、ろう付け後の前記ろう材層と前記第２のアルミニウム合金層との界面及び前記第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度が０．２質量％以下となるようにろう付けすることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本願発明者等が前記課題を解決すべく、鋭意実験研究を重ねた結果、図１に示すように、適切な組成の第１のアルミニウム合金層１の相異なる表面上に、夫々適切な組成の第２及び第３のアルミニウム合金層２、３を形成し、第２のアルミニウム合金層の表面上にＳｉを含有するろう材層４を形成することにより、ろう付け性を阻害することなく高強度化することができることを見出した。
【００１３】
以下、本発明に係る非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートについて、更に説明する。先ず、第１のアルミニウム合金層に含有される化学成分及び組成限定理由について説明する。
【００１４】
第１のアルミニウム合金層は、Ｍｇ：０．４乃至１．０質量％、Ｓｉ：０．４乃至１．０質量％及びＭｎ：０．３乃至１．０質量％を含有するか、又はＭｇ：０．８乃至１．５質量％、Ｚｎ：４．５乃至６．５質量％及びＭｎ：０．３乃至１．０質量％を含有し、いずれの場合にも好ましくはＣｕ：０．１乃至１．０質量％を含有している。
【００１５】
Ｍｇ：０．４乃至１．０質量％又は０．８乃至１．５質量％
ＭｇはＳｉ又はＺｎと結合してＭｇ２Ｓｉ又はＭｇＺｎ２を生成すると共に、ろう付け加熱によって第２及び第３のアルミニウム合金層中に拡散し、そこで第２及び第３のアルミニウム合金層に含有されているＳｉと結合してＭｇ２Ｓｉを生成する。これらの結果、強度が向上する。
【００１６】
第１のアルミニウム合金層にＳｉが含有される場合、Ｍｇ含有量が０．４質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｍｇ含有量が１．０質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第１のアルミニウム合金層にＳｉが含有される場合のＭｇ含有量は０．４乃至１．０質量％とする。
【００１７】
第１のアルミニウム合金層にＺｎが含有される場合、Ｍｇ含有量が０．８質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｍｇ含有量が１．５質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第１のアルミニウム合金層にＺｎが含有される場合のＭｇ含有量は０．８乃至１．５質量％とする。
【００１８】
Ｓｉ：０．４乃至１．０質量％
ＳｉはＭｇと結合してＭｇ２Ｓｉを生成し、強度の向上に寄与する。Ｓｉ含有量が０．４質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｓｉ含有量が１．０質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第１のアルミニウム合金層のＳｉ含有量は０．４乃至１．０質量％とする。
【００１９】
Ｚｎ：４．５乃至６．５質量％
ＺｎはＭｇと結合してＭｇＺｎ２を生成し、強度の向上に寄与する。Ｚｎ含有量が４．５質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｚｎ含有量が６．５質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第１のアルミニウム合金層のＺｎ含有量は４．５乃至６．５質量％とする。
【００２０】
Ｍｎ：０．３乃至１．０質量％
ブレージングシートでは、ろう付け後に結晶粒が粗大化し、これに伴って強度低下が低下することがあるが、Ｍｎはこのような強度の低下を防止することができる。Ｍｎ含有量が０．３質量％未満であると、その効果が小さい。一方、Ｍｎ含有量が１．０質量％を超えると、Ｓｉとの間で金属間化合物を生成し、逆に強度を低下させる。従って、第１のアルミニウム合金層のＭｎ含有量は０．３乃至１．０質量％とする。
【００２１】
Ｃｕ：０．１乃至１．０質量％
Ｃｕは強度の向上に寄与する。Ｃｕ含有量が０．１質量％未満であると、その効果は小さい。一方、Ｃｕ含有量が１．０質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第１のアルミニウム合金層のＣｕ含有量は０．１乃至１．０質量％であることが好ましい。
【００２２】
次に、第２及び第３のアルミニウム合金層に含有される化学成分及び組成限定理由について説明する。第２及び第３のアルミニウム合金層は、第１のアルミニウム合金層の組成に拘わらず、Ｓｉ：０．３乃至１．３質量％、Ｃｕ：０．３乃至１．０質量％及びＭｎ：０．３乃至１．５質量％を含有し、且つＭｇの含有量が０．２質量％以下に規制されている。また、第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さは５０乃至１００μｍである。
【００２３】
Ｓｉ：０．３乃至１．３質量％
Ｓｉは第１のアルミニウム合金層から拡散してきたＭｇと結合してＭｇＳｉ２を生成し、強度の向上に寄与する。Ｓｉ含有量が０．３質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｓｉ含有量が１．３質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第２及び第３のアルミニウム合金層のＳｉ含有量は０．３乃至１．３質量％とする。
【００２４】
Ｃｕ：０．３乃至１．０質量％
Ｃｕは、前述のように強度の向上に寄与する。Ｃｕ含有量が０．３質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｃｕ含有量が１．０質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニングが発生する危険性がある。従って、第２及び第３のアルミニウム合金層のＣｕ含有量は０．３乃至１．０質量％とする。
【００２５】
Ｍｎ：０．３乃至１．５質量％
Ｍｎは強度の向上に寄与する。Ｍｎ含有量が０．３質量％未満であると、強度の向上が不足する。一方、Ｍｎ含有量が１．５質量％を超えると、粗大晶出物を生成して圧延加工性、プレス加工性及び耐食性を低下させる虞がある。従って、第２及び第３のアルミニウム合金層のＭｎ含有量は０．３乃至１．５質量％とする。
【００２６】
Ｍｇ：０．２質量％以下
Ｍｇは強度の向上に寄与するが、ろう付け加熱時にブレージングシートの表面に存在していると、フラックスと反応してしまう。このため、ろう付け性が著しく低下し、特にＭｇ含有量が０．２質量％を超えたときに顕著になる。従って、第２及び第３のアルミニウム合金層のＭｇ含有量は０．２質量％以下に規制する。
【００２７】
厚さ：５０乃至１００μｍ
第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さが５０μｍ未満であると、第１のアルミニウム合金層から第２及び第３のアルミニウム合金層中に拡散してきたＭｇが第２のアルミニウム合金層のろう材層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面に容易に到達してしまう。このため、フラックスの溶融温度（例えば５６０℃）において、前記界面及び表面におけるＭｇ濃度が０．２質量％を超え、ろう付け性が低下する。一方、第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さが１００μｍを超えると、強度の向上に大きく寄与する第１のアルミニウム合金層の相対的な厚さが小さくなるため、十分な強度が得られなくなる。従って、第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さは５０乃至１００μｍとする。
【００２８】
なお、第２及び第３のアルミニウム合金層にＣｒ、Ｚｒ及び／又はＴｉを添加してもよい。これらの元素の添加により、耐食性が向上する。但し、総添加量は０．３質量％以下であることが好ましい。
【００２９】
また、第２及び第３のアルミニウム合金層にＺｎ、Ｉｎ及び／又はＳｎ等を添加してもよい。これらの元素の添加により、第２及び第３のアルミニウム合金層の腐食電位が低下するため、第１のアルミニウム合金層に対する犠牲防食層となる。この結果、耐食性が向上する。
【００３０】
ろう付け層には、Ｓｉが含有されている。このようなろう付け層は、例えばＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を第２のアルミニウム合金層の表面上にクラッドする方法、又はＡｌ−Ｓｉ系合金粉末若しくはＳｉ粉末を第２のアルミニウム合金層の表面上に塗布する方法により形成することができる。
【００３１】
また、５６０℃の温度でのろう付け後のろう材層と第２のアルミニウム合金層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度は０．２質量％以下であることが好ましい。即ち、５６０℃の温度でのろう付けは、ろう付け後にろう材層と第２のアルミニウム合金層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度が０．２質量％以下となる条件の下で行うことが好ましい。ろう付け性を維持するためには、ろう付け後のろう材層と第２のアルミニウム合金層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度が低くなっていることが重要である。特に、非腐食性フラックスの溶融温度（例えば５６０℃）におけるＭｇ濃度が低くなっていることが重要である。即ち、通常ろう付け加熱は６００℃程度で行われるが、例えろう付け加熱後にＭｇが前記界面又は表面に到達していたとしても、フラックスの溶融温度においてＭｇ濃度が低く、例えば０．２質量％以下となっていれば、フラックスとＭｇとの結合による化合物の生成量は極めて少なく、フラックスは適正に作用するため、ろう付け性が高く維持される。従って、前記界面及び表面におけるＭｇ濃度は０．２質量％以下に規制することが好ましい。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
【００３３】
先ず、下記表１及び表２に示す化学組成を有する第１乃至第３のアルミニウム合金層を組み合わせて心材を形成し、これらにＪＩＳ ４０４５に規定されているろう材（皮材）をクラッドして下記表３及び表４に示すアルミニウム合金製ブレージングシートを作製した。なお、各ブレージングシートの総板厚は１．４ｍｍとした。
【００３４】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
次いで、ろう付け後の強度及びろう付け性の評価を行った。図２はろう付け性の評価方法を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３９】
ろう付け後の強度の評価では、先ず、各アルミニウム合金製ブレージングシートを酸素濃度が２００ｐｐｍ以下の雰囲気中で６００℃の温度で５分間加熱し、その後７日間室温に放置した。その後、引張試験を行うことにより、引張強度を測定した。
【００４０】
ろう付け性の評価では、図２に示すように、ブレージングシートから厚さが１．４ｍｍ、幅が２０ｍｍ、長さが６０ｍｍの試験材１１を切り出し、その上に、厚さが１．０ｍｍ、幅が１５ｍｍ、長さが５５ｍｍの被接合材１２を載置した。このとき、試験材１１と被接合材１２との間に直径が２ｍｍのステンレス棒１３を介在させた。また、一のブレージングシートに対し、試験材１１のろう材層を上側にした場合の間隙充填長さ及び第３のアルミニウム合金層を上側にした場合の間隙充填長さの測定を行った。ここで、間隙充填長さとは、ステンレス棒１３の介在により試験材１１と被接合材１２との間に形成された間隙が充填された長さを示す。被接合材１２としては、ろう材層を上側にする場合には、ＪＩＳ ３０００系アルミニウム合金板を使用し、第３のアルミニウム合金層を上側にする場合には、ＪＩＳ ３０００系アルミニウム合金製の心材にＪＩＳ ４０４５に規定する皮材を、皮材の厚さが全板厚に対して１０％となるようにクラッドしたブレージングシートを使用した。
【００４１】
これらの評価の結果を下記表５乃至表７に示す。なお、ろう付け後の強度の評価では、引張強度が２５０Ｎ／ｍｍ２以上のものを◎、引張強度が２００Ｎ／ｍｍ２以上２５０Ｎ／ｍｍ２未満のものを○、引張強度が１５０Ｎ／ｍｍ２以上２００Ｎ／ｍｍ２未満のものを△、引張強度が１５０Ｎ／ｍｍ２未満のものを×と判定した。また、ろう付け性の評価では、間隙充填長さが３２ｍｍ以上のものを○、間隙充填長さが３２ｍｍ未満のものを×と判定した。
【００４２】
【表５】
【表６】
【表７】
表５乃至表７に示すように、実施例Ｎｏ．１乃至Ｎｏ．２３においては、適当な組成の第１のアルミニウム合金層の両面に、夫々適切な組成及び厚さの第２及び第３のアルミニウム合金層が形成されているので、高い強度（２００Ｎ／ｍｍ２以上）及び良好なろう付け性が得られた。
【００４６】
一方、比較例Ｎｏ．２４及びＮｏ．３３においては、第２及び第３のアルミニウム合金層のＳｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００４７】
比較例Ｎｏ．２５及びＮｏ．３４においては、第２及び第３のアルミニウム合金層のＣｕ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００４８】
比較例Ｎｏ．２６及びＮｏ．３５においては、第２及び第３のアルミニウム合金層のＭｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００４９】
比較例Ｎｏ．２７及びＮｏ．３６においては、第２及び第３のアルミニウム合金層のＭｇ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、ろう付け性が低下した。
【００５０】
比較例Ｎｏ．２８においては、第１のアルミニウム合金層のＳｉ含有量が本発明範囲（請求項１）の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５１】
比較例Ｎｏ．２９においては、第１のアルミニウム合金層のＭｎ含有量が本発明範囲（請求項１）の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５２】
比較例Ｎｏ．３０においては、第１のアルミニウム合金層のＭｇ含有量が本発明範囲（請求項１）の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５３】
比較例Ｎｏ．３７においては、第１のアルミニウム合金層のＭｇ含有量が本発明範囲（請求項２）の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５４】
比較例Ｎｏ．３８においては、第１のアルミニウム合金層のＺｎ含有量が本発明範囲（請求項２）の下限未満であるので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５５】
比較例Ｎｏ．３１及びＮｏ．３９においては、第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さが本発明範囲の下限未満であるので、十分なろう付け性が得られなかった。一方、比較例Ｎｏ．３２及びＮｏ．４０においては、第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さが本発明範囲の上限を超えているので、ろう付け後の強度が低かった。
【００５６】
また、実施例Ｎｏ．３のブレージングシートを５６０℃に加熱し、その加熱時間を調整することにより、ろう材層と第２のアルミニウム合金層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度を変化させ、前述の方法によりろう付け性の評価を行ったところ、下記表８に示す結果が得られた。
【００５７】
【表８】
上記表８に示すように、ろう材層と第２のアルミニウム合金層との界面及び第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度が０．２質量％以下となる時間だけ加熱した場合には長い間隙充填長さ、即ち良好なろう付け性が得られたが、界面及び表面におけるＭｇ濃度が０．２質量％を超える条件で加熱した場合にはろう付け性が低下した。
【００５９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、第１乃至第３のアルミニウム合金層の組成並びに第２及び第３のアルミニウム合金層の厚さを適正な値に規定しているので、ろう付け性の低下を防止しながら強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るブレージングシートを示す断面図である。
【図２】はろう付け性の評価方法を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１；第１のアルミニウム合金層
２；第２のアルミニウム合金層
３；第３のアルミニウム合金層
４；ろう材層
１１；試験材
１２；被接合材
１３；ステンレス棒
Claims (3)
- Ｍｇ：０．４乃至１．０質量％、Ｓｉ：０．４乃至１．０質量％、Ｍｎ：０．３乃至１．０質量％及びＣｕ：０．１乃至１．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物である第１のアルミニウム合金層と、Ｓｉ：０．３乃至１．３質量％、Ｃｕ：０．３乃至１．０質量％及びＭｎ：０．３乃至１．５質量％を含有しＭｇ含有量が０．２質量％以下に規制され残部がＡｌ及び不純物であり厚さが５０乃至１００μｍであり夫々前記第１のアルミニウム合金層の相異なる表面上に形成された第２及び第３のアルミニウム合金層と、前記第２のアルミニウム合金層の表面上に形成されＡｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末又はＳｉ粉末からなるろう材層と、を有することを特徴とする非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシート。
- Ｍｇ：０．８乃至１．５質量％、Ｚｎ：４．５乃至６．５質量％、Ｍｎ：０．３乃至１．０質量％及びＣｕ：０．１乃至１．０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物である第１のアルミニウム合金層と、Ｓｉ：０．３乃至１．３質量％、Ｃｕ：０．３乃至１．０質量％及びＭｎ：０．３乃至１．５質量％を含有しＭｇ含有量が０．２質量％以下に規制され残部がＡｌ及び不純物であり厚さが５０乃至１００μｍであり夫々前記第１のアルミニウム合金層の相異なる表面上に形成された第２及び第３のアルミニウム合金層と、前記第２のアルミニウム合金層の表面上に形成されＡｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ系合金粉末又はＳｉ粉末からなるろう材層と、を有することを特徴とする非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシート。
- 前記請求項１又は２に記載の非腐食性フラックスろう付け用アルミニウム合金製ブレージングシートを使用して、ろう付け後の前記ろう材層と前記第２のアルミニウム合金層との界面及び前記第３のアルミニウム合金層の表面におけるＭｇ濃度が０．２質量％以下となるようにろう付けすることを特徴とするろう付け方法。
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