JP3876179B2

JP3876179B2 - アルミニウム合金三層構造クラッド材

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Publication number: JP3876179B2
Application number: JP2002102014A
Authority: JP
Inventors: 宏和田中; 尚希山下; 美房正路
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: JP2003293061A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、不活性ガス雰囲気中でフッ化物フラックスを用いたろう付けやあるいは真空ろう付けによってラジエータまたはヒータコア等のアルミニウム製熱交換器の構造部材であるチューブ、ヘッダーもしくはそれら熱交換器と接続される配管材の素材に適したアルミニウム合金三層構造クラッド材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱交換器、たとえば自動車のラジエータは、外面にフィンを有し内面が冷媒（これを「クーラント」という）の通路となるチューブ（チューブ、クラッド板を溶接あるいはろう付けによってチューブ形状としたもの）およびヘッダーから構成されている。自動車のラジエータまたはヒータコアなどのチューブ材もしくはヘッダープレート材には、アルミニウム合金のいろいろのクラッド材が用いられている。
【０００３】
図１は、クラッド材の一部断面を示す斜視図であり、(a) は二層構造のクラッド材、(b) および(c) は三層構造のクラッド材である。アルミニウム合金クラッド材には、図１(a) に示すように、JIS A3003 などのAl-Mn 系合金を芯材1 とし、片面にAl-Si 系合金のろう材2 をクラッドした二層構造のクラッド材C1、図１(b) に示すように両面にAl-Si 系合金のろう材2 をクラッドした三層構造のクラッド材C2、さらには図１(c) に示すように一方の面にAl-Si 系合金のろう材2 をクラッドし、他の面にAl-Zn 系合金またはA1-Zn-Mg系合金の犠牲陽極材3 をクラッドした三層構造のクラッド材C3がある。それらのクラッド材の厚さは、0.3mm 程度である。
【０００４】
クラッド材のAl-Si 系のろう材は、熱交換器を製作するときチューブとフィンとを接合するとき、およびチューブとヘッダープレートとを接合するとき、接合材のろうとなる。これらのろう付は、フッ化物フラックスを用いて不活性ガス雰囲気中で加熱して行われたり、真空ろう中で加熱して行われることが多い。チューブ外面に接合されたフィン材は、使用中に犠牲陽極作用を発揮して芯材の孔食の発生を防止する。
【０００５】
クラッド材の犠牲陽極材は、たとえばチューブの内面側に使用され、クーラントと接して犠牲陽極作用を発揮し、芯材の孔食や隙間腐食の発生を防止する。前述のチューブ外面に接合されたフィン材は、使用中に犠牲陽極作用を発揮して芯材の孔食の発生を防止する。
【０００６】
これらの熱交換器は、クーラントとして水のほかに、市販のエチレングリコールを主成分とし、各種の防錆剤を含む不凍液を0 〜50vol ％濃度に希釈した中性から弱アルカリ性の水溶液が使用されている。水には、井戸水、河川水および湖沼水などの防錆効果のない粗悪水（以下、これらを総称して「粗悪水」と記載する）が使用されることもある。熱交換器は、これらの粗悪水によって、チューブなどを構成するアルミニウム合金クラッド材の芯材が腐食され、芯材に貫通する孔食が生じ、熱交換機能を損なうことがある。
【０００７】
弱アルカリ性のクーラントを使用した場合、犠牲陽極材の表面に褐色または黒色を呈する多孔質の皮膜が生成し、この皮膜部に腐食が集中して優先腐食することにより貫通孔を生じることがある。
【０００８】
クーラントとして粗悪水を使用した場合には、チューブは最初の間は犠牲陽極材の犠牲陽極効果によって防食される。しかし、酸性雨などで酸性化した粗悪水が使用された場合、その犠牲陽極材の消耗が早くなり、初期防食期間が短くなる。このため、早期に芯材を貫通する孔食が生じ、熱交換機能を損なう。
【０００９】
弱アルカリ性のクーラントに対してクラッド材の耐食性を向上させるために、▲１▼腐食の発生を分散化させるために犠牲陽極材にFeまたはNiを添加し、Al-Fe 系またはAl-Ni 系の化合物を分散させたクラッド材（特開平10-72632〜同72635 号公報参照）が提案され、▲２▼Al-Fe 系またはAl-Ni 系等の化合物の粒子径と個数とを規定したクラッド材（特開平11-80871号公報参照）も提案されている。
【００１０】
また、自動車用熱交換器の軽量化の観点から、チューブ材を薄肉化するために、▲３▼芯材にCuを添加したり、芯材や犠牲陽極材にMgやSiを共存させMg₂Si の化合物を形成させることにより高強度化を図ったクラッド材（特開平6-23535 号公報、同6-212331号公報、同8-134574号公報参照）が提案されている。
【００１１】
一方、自動車の熱交換器の間を結ぶ配管材には、JIS A3003 などのAl-Mn 系合金を芯材とし、内面あるいは、内面と外面にJIS A7072 などのAl-Zn 系合金の犠牲陽極材をクラッドした二層あるいは三層のクラッド管が用いられている。クラッド管の内面の犠牲陽極材は、使用中にクーラントと接触して犠牲陽極効果を発揮し、芯材に対する孔食または隙間腐食の発生を防止する。また、外面の犠牲陽極材は、過酷な環境で使用された場合、犠牲陽極効果を発揮して芯材に発生する孔食または隙間腐食を防止する。
【００１２】
上記の▲１▼〜▲３▼に提案された熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、良好な耐アルカリ腐食性および高い強度を備えたものである。しかしながら、耐アルカリ腐食性を向上させるために犠牲陽極材に添加したFeまたはNiは、犠牲陽極材中で偏析を生じやすく、Al-Fe 系化合物またはAl-Ni 系化合物が均一に分散しないことがある。また、高強度化のために芯材に添加したCuは、芯材の融点を低下させ、ろう付け性が低下することがある。さらに、芯材中のMgは、フラックスと反応し、ろう付け性が低下することがある。
【００１３】
本発明者らは、上記従来の問題を解消し、弱アルカリ性クーラントまたは粗悪水に対する耐食性および加熱ろう付け性に優れ、かつ高強度なアルミニウム合金三層構造クラツド材を得るために、種々試験、検討を重ねた結果として、以下の知見を得た。
(1) 犠牲陽極材にNiを添加することで生じるAl-Ni 系化合物を均一に分散させるには、Siをあわせて添加することによってこれを達成することができること。
(2) 弱アルカリ性のクーラントを使用した場合には、Niだけを添加した犠牲陽極材よりも、NiとSiをともに添加した方が全面腐食型となり、耐食性が優れていること。
【００１４】
(3) 犠牲陽極材にNiとSiを添加したクラッド材は、クーラントとして粗悪水が使用された場合、Al-Ni 系化合物（Al-Si-Ni系化合物）が犠牲陽極材に均一に分散するため腐食を分散させ、板厚方向への腐食の進行を遅らせ、防食期間が長くなること。
(4) 犠牲陽極材にSiとNiとを添加することにより、ろう付け加熱中に犠牲陽極材中のSiが芯材に拡散して芯材のMnと結合し、Al-Mn-Si系の微細な化合物を形成させ強度が改善されること。
【００１５】
(5) ろう付け性は、従来のAl-Si 系やAl-Si-Mg系ろう材ではクラッド材の製造過程でろう材中に粗大な共晶Si粒が発生し、この粗大なSi粒が熱交換器を製造する過程のろう付け加熱において、ろう材の溶融を不均一にし、チューブ材とフィン材との接合性を低下させていること。
(6) ろう材は、従来のAl-Si 系やAl-Si-Mg系ろう材にSrをあわせて添加することにより、粗大なSi粒の発生が抑制され、ろうの溶融が均一になり、チューブ材とフィン材との接合不良が改善すること。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その目的は、熱交換器、とくに自動車用熱交換器のチューブ、ヘッダプレート、配管材の素材として好適に使用することができる、弱アルカリ性クーラントまたは粗悪水に対する耐食性および加熱ろう付け性に優れ、かつ高強度なアルミニウム合金三層構造クラツド材を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の要旨は、下記に示すアルミニウム合金三層構造クラッド材にある。以下、本明細書において、化学組成を示す「％」は、質量％を示す。
芯材の一方の面に犠牲陽極材をクラッドし、他方の面にろう材をクラッドしたアルミニウム合金三層構造のクラッド材であって、ろう材が質量％でSi：6 〜1 3 ％およびSr：0.005 〜0.1 ％を含有し、残部Alおよび不純物からなるアルミニウム合金であり、芯材がMn：0.3 〜2.0 ％、Cu：0.1 〜1.0 ％およびSi：0.3 〜2.0 ％を含有し、残部Alおよび不純物からなるアルミニウム合金であり、犠牲陽極材がZn：1 〜10％、Si：0.3 〜0.5 ％およびNi：0.5 〜3.0 ％を含有し、残部Alおよび不純物からなるアルミニウム合金である三層構造クラッド材。
【００１８】
犠牲陽極材が上記の化学組成のほかにIn：0.001 〜0.05％、Sn：0.001 〜0.05％のうち１種または２種を含有し、さらにMg：4.0 ％以下を含有し、さらにFe：0.15〜2.0 ％を含有し、さらにCu：0.05％以下、Cr：0.2 ％以下、Ti：0.3 ％以下、Zr：0.3 ％以下およびB ：0.1 ％以下のうちの１種または２種以上を含有する。
【００１９】
芯材が上記の化学組成のほかにMg：0.5 ％以下を含有し、さらにCr：0.5 ％、Zr：0.3 ％、B ：0.1 ％のうちの１種以上を含有する。
【００２０】
ろう材が上記の化学組成のほかにMg：2.0 ％以下を含有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明のアルミニウム合金三層構造のクラッド材は、ろう材の化学組成がSiのほかにSrを含有し、犠牲陽極材にZnのほかにSiおよびNiを含有するものである。以下、それぞれの化学組成を規定した理由について説明する。
１．クラッド材の犠牲陽極材について：
Z n ：1.0 〜10.0％
Znは、犠牲陽極材の電位を卑にし、芯材に対する犠牲陽極効果を発揮させ、芯材の孔食または隙間腐食の発生を防止する。Znの含有量が1.0 ％未満ではその効果が小さく、10.0％を超えて含有すると犠牲陽極材の自己腐食量が増大する。したがって、Zn含有量は1.0 〜10.0％とした。なお、好ましい範囲は2.0 〜5.0 ％である。
【００２２】
Ni：0.5 〜3.0 ％
Niは、犠牲陽極材のマトリックスにAl-Ni 系化合物（またはAl-Si-Ni系化合物）を形成させ、分散させる。これらの化合物は、犠牲陽極材が弱アルカリ性クーラントと接触したとき、水酸化アルミニウム皮膜の生成を妨げ、化合物の周辺部が皮膜欠陥となって犠牲陽極材に孔食を生じさせる。しかし、これらの化合物は微細に分散しており、たとえ孔食が生じたとしても腐食深さが小さく、しかも分散しているので、芯材を貫通する孔食に発展するのを防止する。Niの含有量が0.5 ％未満では、それらの効果が小さく、3.0 ％を超えて含有すると、犠牲陽極材の自己腐食量が増大するとともに、圧延加工性が低下する。したがって、Ni含有量は0.5 〜3.0 ％とした。なお、好ましい範囲は0.7 〜1.5 ％である。
【００２３】
Si：0.3 〜0.5 ％
Siは、Niとともに犠牲陽極材のマトリックスにAl-Si-Ni系化合物（またはAl-Ni 系化合物）を形成する。Al-Si-Ni系化合物は、Al-Ni 系化合物に比べて微細かつ均一に分散する。これらの化合物は、犠牲陽極材が弱アルカリ性クーラントと接触したとき、水酸化アルミニウム皮膜の生成を妨げ、化合物の周辺部が皮膜欠陥となって犠牲陽極材に孔食を生じさせる。しかし、これらの化合物は微細に分散しており、たとえ孔食が生じたとしても腐食深さが小さく、しかも分散しているので、芯材を貫通する孔食に発展するのを防止する。また、粗悪水中では、微細かつ均一に分散しているAl-Si-Ni系化合物が犠牲陽極材の腐食を分散化させ、板厚方向への腐食の進行を遅らせることで、初期防食期間が延長される。さらに、Siは、熱交換器などに組み立ての際のろう付け加熱中に芯材へ拡散し、芯材のMnと結合して微細なAl-Mn-Si系化合物を形成する。これにより、芯材の強度が向上する。しかし、Siの含有量が0.3 ％未満ではその効果が小さく、0.5 ％を超えて含有すると犠牲陽極材の自己腐食量が増大する。したがって、Si含有量は0.3 〜0.5 ％とした。
【００２４】
In、S n ：0.001 〜0.05％
InまたはSnは、微量の添加によって犠牲陽極材の電位を卑とし、犠牲陽極効果によって芯材の孔食または隙間腐食の発生を防止するので、必要に応じて添加すればよい。これらの効果を得るためにInまたはSnを添加する場合には、それらの含有量の下限は0.001 ％である。しかし、0.05％を超えて含有すると犠牲陽極材の自己腐食量が増大するとともに、圧延加工性が低下する。したがって、InまたはSnを添加する場合の含有量は、いずれも0.001 〜0.05％とした。なお、好ましい範囲は0.01〜0.03％である。
【００２５】
Mg：4.0 ％以下（添加する場合の好ましい範囲0.1 〜4.0 ％）
Mgは、熱交換器などに組み立て時のろう付け加熱中に芯材へ拡散し、芯材中のSiやCuとともに強度を高める。また、犠牲陽極材に残存したMgは、Siとともに犠牲陽極材の強度を高める。これらの効果によってクラッド材の強度改善に寄与する。このため、Mgは必要に応じて添加すればよい。これらの効果を得るためにMgを添加する場合には、その含有量の下限は0.1 ％である。しかし、Mg含有量が4.0 ％を超えると圧延加工性が低下する。したがって、Mgを添加する場合の含有量は0.1 〜4.0 ％とした。なお、好ましい範囲は、0.5 〜2.5 ％未満である。
【００２６】
F e ：0.15〜2.0 ％
Feは、Al-Fe 系またはAl-Fe-Si系の化合物を形成し、それら化合物が腐食の起点となり、孔食が分散化されることで耐食性が向上するので、必要に応じて添加すればよい。これらの効果を得るためには、Fe含有量を0.15％以上含有させるのが好ましい。しかし、Fe含有量が2.0 ％を超えると犠牲陽極材の自己腐食量が増大する。したがって、Feを添加する場合の含有量は、0.15〜2.0 ％である。
【００２７】
Cu、Ti、Cr、Zr、B ：
Cu、Ti、Cr、ZrおよびB は、次に示す範囲であれば含有させることができる。C u は、その含有量が0.2 ％を超えると、犠牲陽極材と芯材との間の電位差が十分確保されず、芯材に対する犠牲陽極効果が低下する。また、Ti含有量が0.3 ％を、C r 含有量が0.2 ％を、Zr含有量が0.3 ％およびB 含有量が0.1 ％を超えるといずれも鋳造時に巨大な晶出物が生成し、健全な板材の製造ができない。
【００２８】
２．クラッド材の芯材について；
Mn：0.3 〜2.0 ％
Mnは、芯材の強度を向上させるとともに、芯材の電位を貴にして犠牲陽極材との電位差を大きくして耐食性を高める。Mn含有量が0.3 ％未満ではその効果が小さい。また、2.0 ％を超えて含有すると、鋳造時に粗大な化合物が生成し、圧延加工性が低下し、健全な板材が得られない。したがって、Mn含有量は0.3 〜2.0 ％とした。なお、好ましい範囲は1.2 〜1.8 ％である。
【００２９】
Cu：0.1 〜1.0 ％
Cuは、芯材の強度を向上させるとともに、芯材の電位を貴にし、犠牲陽極材のとの電位差、およびろう材との電位差を大きくして、耐食性を向上させる。さらに、加熱ろう付け時に犠牲陽極材およびろう材に拡散して、なだらかなCu濃度勾配を形成させる。これにより、電位は、芯材側が貴となり、犠牲陽極材表面側またはろう材表面側が卑となって、犠牲陽極材またはろう材の厚さ方向になだらかな電位分布が形成され、これらの腐食形態を全面腐食型にする。Cuの含有量が0.1 ％以下ではその効果が小さく、1.0 ％を超えると芯材の耐食性が低下し、また融点が低下して加熱ろう付け時に局部的な溶融が生じる。したがって、Cu含有量は0.1 〜1.0 ％とした。なお、好ましい範囲は0.4 〜0.8 ％である。
【００３０】
Si：0.3 〜2.0 ％
Siは、芯材の強度を向上させる元素である。とくに、犠牲陽極材にMgが含有する場合、加熱ろう付け中に犠牲陽極材から拡散してくるMgと共存することによりMgと結合してMg₂Si を生成することによって、ろう付け後の時効硬化によって強度をさらに高める。Siの含有量が0.3 ％未満では、これらの効果が得られない。また、2.0 ％を超えて含有すると芯材の耐食性を低下させるとともに、芯材の融点を下げ、加熱ろう付け時に局部溶融が生じる。したがって、Si含有量は0.3 〜2.0 ％とした。なお、好ましい範囲は0.5 〜1.2 ％である。
【００３１】
Mg：0.5 ％以下（添加する場合の好ましい範囲0.05〜0.5 ％）
Mgは、芯材の強度を向上させるので、必要に応じて添加すればよい。この効果を得るためMgを添加する場合には、その含有量の下限は0.05％である。しかし、Mg含有量が0.5 ％を超えると、加熱ろう付け時にフッ化物系フラックスと反応してろう付け性を低下させるとともに、Mgのフッ化物が生成してろう付け部の外観がわるくなる。また、真空ろう付けの場合には、溶融したろうが芯材を侵食しやすくなる。したがって、Mgを添加する場合の含有量は、0.05〜0.5 ％とした。なお、好ましい範囲は0.05〜0.15％以下である。
【００３２】
Cr、Zr、B ：
Cr、ZrおよびB は、次に示す範囲内であれば添加することができる。Cr含有量が0.5 ％を、Zr含有量が0.3 ％およびB 含有量が0.1 ％を超えると鋳造時に巨大晶出物が生成し、健全な板材の製造が難しくなる。
【００３３】
３．クラッド材のろう材について；
Si：6 〜13％
Siは、Alの融点を下げて流動性を高め、ろうの機能を発揮させる元素である。Si含有量が6 ％未満では流動性が低下して、ろうとして有効に作用しない。しかし、13％を超えると融点が低下して、圧延で割れなどの欠陥が生じ、健全な板材の製造が難しくなる。したがって、Si含有量は6 〜13％とした。
【００３４】
Sr：0.005 〜0.1 ％
Srは、ろう材中のSi粒子を微細かつ均一に分散させる効果がある。Si粒子が微細かつ均一に分散すれば、ろうの溶融が均一になり、ろう付け性が改善される。しかし、Sr含有量が0.005 ％未満では、この効果が少なく、0.1 ％を超えて含有しても、その効果が飽和する。したがって、Sr含有量は0.005 〜0.1 ％とした。なお、Sr含有量の好ましい範囲は、0.01〜0.03％である。
【００３５】
Mg：2.0 ％以下（添加する場合の好ましい含有量は1.0 〜2.0 ％である）
Mgは、真空ろう付けの加熱によって蒸発し、炉内の水分の除去および被ろう付け材表面の酸化被膜の破壊あるいは還元作用を行い、ろう付け性を改善する働きをする。この効果を得るためにはMgを1.0 ％以上含有させるのが好ましい。しかし2.0 ％を超えると、ろう付け性が低下する。したがって、Mgを添加する場合の好ましい含有量は、1.0 〜2.0 ％である。なお、Mgのほかに、Na：1 〜100ppm、Sb：0.001 〜0.5 ％を添加しても上記と同等の効果が得られる。
【００３６】
Bi、Be、Ca、Li、Zn、In：
Bi、Be、Ca、Li、ZnおよびInは、次に示す範囲内であれば添加することができる。Bi含有量が0.2 ％、Be含有量が0.1 ％、Ca含有量が1.0 ％、Li含有量が1.0 ％、Zn含有量が5 ％およびIn含有量が0.05％を超えると、ろう付け性が低下する。
【００３７】
本発明のアルミニウム合金クラッド材は、芯材、犠牲陽極材およびAl-Si 系ろう材を構成するアルミニウム合金を、たとえば、連続鋳造により造塊し、必要に応じて均質化処理後、犠牲陽極材用およびろう材用アルミニウム合金の鋳塊については、それぞれ所定厚さまで熱間圧延し、ついで、芯材用アルミニウム合金鋳塊と、犠牲陽極用アルミニウム合金およびろう材用アルミニウム合金を組み合わせて、常法に従って熱間圧延によりクラッド材とし、その後冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延により所定の厚さとすることによって製造される。
【００３８】
【実施例】
連続鋳造によって表１に示す芯材用合金、表２に示す犠牲陽極材用合金、および表３に示すろう材用合金のそれぞれの鋳魂を鋳造した。芯材用鋳塊および犠牲陽極材用鋳塊については、均質化処理を行った。そして、犠牲陽極材用鋳塊およびろう材用鋳塊は、熱間圧延を施して所定（2 〜6mm ）の厚さとし、これらと芯材用鋳塊とを合わせ材として熱間圧延し、クラッド（素）材を得た。その後、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延によって厚さ0.25mmの板（クラッド板材、H14 ）を得た。クラッドの構成は、犠牲陽極材は0.020 〜0.050 、ろう材は0.030mm であった。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【表２】

【００４１】
【表３】

【００４２】
得られたクラッド板材を、窒素ガス中でフッ化物フラックスを用いて600 ℃（材料温度、ろう付け温度）に加熱した後、引張試験と内面（犠牲陽極材）の腐食試験を行った。内面（犠牲陽極材）の腐食試験の方法は、以下のとおりである。
（腐食試験１）
腐食液：粗悪水模擬液、pH 3〜7 の弱酸性
（Cl^-：195ppm、SO₄ ^2-：60ppm 、Cu²⁺：1ppm、Fe³⁺：30ppm ）
比液量：5mL ／cm²
方法：88℃で8hr 加熱した後、冷却し25℃×16hr保持するサイクルを6 ヶ月間繰り返し試験し、最大腐食深さを測定した。
（腐食試験２）
腐食液：弱アルカリクーラントの模擬液、すなわち30vol ％不凍液を苛性ソーダでpH 10 に調整した。
比液量：5mL ／cm²
方法：88℃で8hr 加熱した後、冷却し25℃×16hr保持するサイクルを6 ヶ月間繰り返し試験し、最大腐食深さを測定した。
【００４３】
（クラッド材とフィンとのろう付け性試験）
クラッド材とフィンとのろう付け性を調査した。
図２は、クラッド材とフィンとのろう付け性を調査するためのミニコアを示す斜視図である。ろう付け性の調査は、図２に示すように、1.6 ％のMn、0.3 ％のCu、1.0 ％のZnを含むアルミニウム合金の厚さ0.08mmのコルゲートフィン4 を、二枚のクラッド材C3のろう材側2 で挟み、ミニコアを組み立てた。これを、窒素ガス中でフッ化物フラックスを用いて600 ℃（材料温度）に加熱してろう付けした後、フィンとクラッド材とのろう付け状態を調査した。
これらの試験結果を表４および表５に示した。
【００４４】
【表４】

【００４５】
【表５】

【００４６】
表４から明らかなように、発明例の番号１から番号58のクラッド材は、引張強さが142 〜180MPaと高く、腐食試験１および腐食試験２の最大腐食深さがいずれも0.015 〜0.045mm （板厚の6 〜18％）で耐食性に優れ、またフィンとのろう付け試験では、いずれも未接着部分は検出されなかった。
【００４７】
これに対し、表５に示すように、比較例の番号59のクラッド材は、芯材のMn含有量が0.20％と低いため、引張り強さが100MPaと低い。このため、腐食試験およびろう付け試験は行わなかった。番号60のクラッド材は、芯材のMn含有量が2.80％と高いため、圧延加工性が悪く、健全なクラッド材が得られなかった。このため、引張試験、腐食試験およびろう付け試験は行わなかった。
【００４８】
番号61のクラッド材は、芯材のCu含有量が0.02％と低いため、引張り強さが120MPaと低い。このため、腐食試験およびろう付け試験は行わなかった。番号62のクラッド材は、芯材のCu含有量が1.20％と高いため、試験材の加熱（600 ℃）の時点で芯材に溶融が発生した。このため、引張試験、腐食試験およびろう付け試験は行わなかった。
【００４９】
番号63のクラッド材は、芯材のSi含有量が0.20％と低いため、引張り強さが130MPaと低い。このため、腐食試験およびろう付け試験は行わなかった。番号64のクラッド材は、芯材のSi含有量が2.50％と高いため、試験材の加熱（600 ℃）の時点で芯材に溶融が発生した。このため、引張試験、腐食試験およびろう付け試験は行わなかった。
【００５０】
番号65のクラッド材は、芯材のMg含有量が1.0 ％と高いため、ろう付け試験で芯材の溶融が発生した。番号66のクラッド材は、犠牲陽極材のSi含有量が0.10％と低いため、引張り強さが130MPaと低い。このため、腐食試験およびろう付け試験は行わなかった。
【００５１】
番号67のクラッド材は、犠牲陽極材のSi含有量が0.80％と高いため、腐食試験１および２の最大腐食深さはいずれも0.070mm （板厚の28％）と大きく、耐食性に劣る。番号68のクラッド材は、犠牲陽極材のZn含有量が0.50％と低いため、腐食試験１の最大腐食深さは0.200mm （板厚の80％）と大きく、耐食性に劣る。
【００５２】
番号69のクラッド材は、犠牲陽極材のZn含有量が12.00 ％と高いため、腐食試験１の最大腐食深さは0.250mm （板厚の100 ％）と大きく、貫通孔となった。番号70のクラッド材は、犠牲陽極材のNi含有量が0.40％と低いため、腐食試験２の最大腐食深さが0.200mm （板厚の80％）と大きく、耐食性に劣る。
【００５３】
番号71のクラッド材は、犠牲陽極材のNi含有量が4.00％と高いため、腐食試験１の最大腐食深さが0.250mm （板厚の100 ％）と大きく、貫通孔となった。番号72のクラッド材は、犠牲陽極材のIn含有量が0.1 ％と高いため、圧延加工性が悪く、健全なクラッド材が得られなかった。このため、引張試験、腐食試験などを行わなかった。
【００５４】
番号73のクラッド材は、犠牲陽極材のSn含有量が0.1 ％と高いため、圧延加工性が悪く、健全なクラッド材が得られなかった。このため、引張試験、腐食試験などを行わなかった。番号74のクラッド材は、犠牲陽極材のMg含有量が5.0 ％と高いため、圧延加工性が悪く、健全なクラッド材が得られなかった。このため、引張試験、腐食試験などを行わなかった。
【００５５】
番号75のクラッド材は、犠牲陽極材のFe含有量が3.0 ％と高いため、腐食試験１の最大腐食深さが0.250mm （板厚の100 ％）と大きく、貫通孔となった。番号76のクラッド材は、ろう材のSi含有量が4.0 ％と低いため、腐食試験１の最大腐食深さが0.250mm （板厚の100 ％）と大きく、貫通孔となった。
【００５６】
番号77のクラッド材は、ろう材のSi含有量が15.0％と高いため、健全なクラッド材が得られなかった。このため、引張試験、腐食試験などを行わなかった。番号78のクラッド材は、ろう材のSr含有量が0.001 ％と低いため、ろう付け性試験でフィンの未接着部が検出された。番号78のクラッド材は、ろう材のMg含有量が3.00％と高いため、ろう付け性試験でフィンの未接着部が検出された。
【００５７】
【発明の効果】
この発明は、芯材の一方の面にSiのほかにSrを含有するろう材をクラッドし、他方の面にZnのほかにSiおよびNiを含有する犠牲陽極材をクラッドした三層構造のアルミニウム合金クラッド材である。ろう材にSiのほかにSrを含有させることによって、ろう材中のSi粒子を細かく分散させ、ろう付け加熱時にろうの流動性を高め、ろう付け性を改善することができる。犠牲陽極材にSiおよびNiを含有させることによって、犠牲陽極材中にSi系およびNi系の化合物粒子を細かく分散させ、芯材と犠牲陽極材との電位差の分布を犠牲陽極材の厚さ方向で緩やかにして孔食の発生を防止することができる。この発明の三層構造のアルミニウム合金クラッド材は、自動車などのラジエータを製造するときの素材として好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クラッド材の一部断面を示す斜視図であり、(a) は二層構造のクラッド材、(b) および(c) は三層構造のクラッド材である。
【図２】クラッド材とフィンとのろう付け性を調査するためのミニコアを示す斜視図である。
【符号の説明】
C1 ろう材および芯材の二層構造クラッド材
C2 ろう材、芯材およびろう材の三層構造クラッド材
C3 ろう材、芯材および犠牲陽極材の三層構造クラッド材
１芯材
２ろう材
３犠牲陽極材
４フィン

Claims

芯材の一方の面に犠牲陽極材をクラッドし、他方の面にろう材をクラッドしたアルミニウム合金三層構造のクラッド材であって、ろう材が質量％でSi：6 〜13％およびSr：0.005 〜0.1 ％を含有し、残部Alおよび不純物からなるアルミニウム合金であり、芯材がMn：0.3 〜2.0 ％、Cu：0.1 〜1.0 ％およびSi：0.3 〜2.0 ％を含有し、残部Alおよび不純物からなるアルミニウム合金であり、犠牲陽極材がZn：1 〜 10 ％、Si：0.3 〜0.5 ％およびNi：0.5 〜3.0 ％を含有し、残部Alおよび不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴とするアルミニウム合金三層構造クラッド材。
犠牲陽極材がZn：1 〜10％、Si：0.3 〜0.5 ％およびNi：0.5 〜3.0 ％を含有し、さらにIn：0.001 〜0.05％、Sn：0.001 〜0.05％のうち１種または２種を含有し、残部Alおよび不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金三層構造クラッド材。
犠牲陽極材が、さらにMg：4.0 ％以下を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム合金三層構造クラッド材。
犠牲陽極材が、さらにFe：0.15〜2.0 ％を含有することを特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載のアルミニウム合金三層構造クラッド材。
犠牲陽極材が、さらにCu：0.05％以下、Cr：0.2 ％以下、Ti：0.3 ％以下、Zr：0.3 ％以下およびB ：0.1 ％以下のうちの１種または２種以上を含有する請求項１、２、３または４のいずれかに記載のアルミニウム合金三層構造クラッド材。
芯材が、さらにMg：0.5 ％以下を含有することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載のアルミニウム合金三層構造クラッド材。
芯材が、さらにCr：0.5 ％、Zr：0.3 ％およびB ：0.1 ％のうちの１種以上を含有する請求項１から６までのいずれかに記載のアルミニウム合金三層構造クラッド材。
ろう材が、さらにMg：2.0 ％以下を含有することを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載のアルミニウム合金三層構造クラッド材。