JP4107931B2

JP4107931B2 - Brazing method of aluminum or aluminum alloy material and brazing sheet made of aluminum alloy

Info

Publication number: JP4107931B2
Application number: JP2002287973A
Authority: JP
Inventors: 真哉西村; 裕柳川; 武宜土公; 義治長谷川; 治彦宮地; 幸司平尾
Original assignee: Denso Corp; Furukawa Sky Aluminum Corp
Current assignee: Denso Corp; Furukawa Sky Aluminum Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004025297A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車および各種産業用のアルミニウム合金製熱交換器の冷媒通路を形成するのに好適なアルミニウム合金製ブレージングシートに関するものである。特に、チューブの内部にフラックスを塗布しないろう付け工法に好適なアルミニウム合金製ブレージングシート関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金製熱交換器の製造においては、構成するアルミニウム部材の接合方法としてＡｌ−Ｓｉ系合金を介したろう付け工程が一般的に行われている。特に、素材としてアルミニウム合金製の板材を使用する際は、アルミニウム合金からなる芯材の表面にＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を重ねて板材としたアルミニウム合金複合材、いわゆるアルミニウム合金製ブレージングシートが使用されている。たとえば、自動車用エバポレーターコアを構成する冷媒通路にはアルミニウム合金芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドした素材を用いる。
図１にインナーフィンを用いたエバポレーターコアのチューブ−フィン部位の組立状態の基本的構造の一例を斜視図で示す。同図はコアを切断して内部を示したもので、図面に示すように冷媒通路１６を設けて成型加工し、冷媒通路１６内部にコルゲート加工した内側フィン材１３を設けたチューブ材１１と、アルミニウム合金板材をコルゲート加工し、コア外部に設置した外側フィン材１２を交互に重ね合わせて組み立て構成されている。図中１４はチューブ材１１の内側接合部であり、１５は冷媒通路１６内に設けたコルゲート状内側フィン材１３のチューブ材１１との接合部を示す。
同図において内側フィン材１３とチューブ材１１が接合している内側接合部１５の側、あるいはチューブ接合部１４の側を中空構造体内部とし、外側フィン材１２とチューブ材１１が接合している側を開放部と呼ぶこととする。同様に、図７に示すドロンカップ構造においてドロンカップ内側接合部７４の側を中空構造体内部とし、ドロンカップ外側接合部７５の側を開放部と呼ぶ。
【０００３】
ブレージングシートをろう付けするためには、ろう付け加熱中にろう材に生成する強固な酸化皮膜を破壊する必要がある。そのブレージング工法は、大きく２つに分類することができ、高真空中にて行われる真空ろう付け法、フラックスを用いるＮＢ法（ノコロックブレージング法）等がある。
【０００４】
このうち、高真空中にて行われる真空ろう付け法は、フラックスを用いずにろう付けすることができる工法である。この工法においては、ブレージングシートのろう材中に１．５ｍａｓｓ％程度のＭｇを含有させることが必要不可欠である。Ｍｇはろう付加熱によりブレージングシートから蒸発する際に、ろう材の強固な酸化皮膜を破壊する。また蒸発したＭｇは炉内の残留酸素および水分を除去するゲッターとしての役割も果たす。その結果、高真空中にて行われる真空ろう付け法はろう付け可能となる。
この真空ろう付け法では複雑な構造においてもろう付けが可能であるが、雰囲気の制御には大型で高価な設備を用いなければならないという問題点がある。さらに、真空ろう付け法では材料中に添加したＺｎが蒸発してしまい、Ｚｎによる犠牲防食効果が得られない問題がある。
【０００５】
一方、現在、主流の工法となっている非腐食性フラックスを用いる不活性ガス雰囲気中ろう付け法（以下ＮＢ法と呼ぶ）は、フラックスがろう材の酸化被膜を破壊することにより、ろう付けを可能とするものである。この工法は、不活性ガス中でろう付け加熱が行われるが、ろう材面へのフラックスの塗布が必須条件となる。
また、この工法は、非腐食性フラックスを使用して不活性ガス中で炉内ろう付けする方法で、不活性ガスにより炉内雰囲気の酸素濃度を簡単に制御できることから工業的に容易にろう付けすることができる。また非腐食性フラックスを使用するためろう付け加熱後にフラックスを除去する必要が無いことから、特に自動車用熱交換器の製造には最も広く利用されているろう付け方法である。
【０００６】
ＮＢ法によるアルミニウム合金のろう付けにおいてフラックスはアルミニウム合金表面に形成された酸化膜を除去するために必要なものであり、接合部位には必ずろう材溶融前にフラックスを付着させなくてはならない。しかし、図１に示すような構造の熱交換器では、チューブ材と内部フィン材を組み立てた後にフラックスを塗布すると、チューブ内部に十分にフラックスが行き渡らずにろう付け不具合が発生することがある。そのため、コアに組み立てる前に、素材あるいはプレス成型品の段階でフラックスを塗布する必要がある。この手順ではフラックスを塗布したチューブ材の取り扱いが面倒であったり、フラックスが必要な箇所に行き渡らずろう付け不良が発生し易いなど、工業的に好ましくないものであった。
さらに、こうしてろう付けした熱交換器コアのチューブ内部においてはフラックス残渣が存在するため、チューブがフラックス残渣により閉塞することがあり熱交換器の性能低下の原因となることもあった。
【０００７】
上記のような問題を解決するため、チューブ内部を、フラックスを付けずにろう付けする方法が提案されている。この方法は、フラックスを用いずに且つ大気圧の不活性ガス雰囲気中でろう付けを行うもので、通常ＮＢに用いられるろう材Ａｌ−Ｓｉ系ろう材に０．２ｍａｓｓ％〜１．５ｍａｓｓ％のＭｇを含有させたろう材を用いたものである（例えば、特許文献１参照。）。それによりフラックスを塗布しなくてもチューブのような中空構造体内部のろう付けが可能になるというものである。しかし、この方法はろう付け加熱途中で炉内雰囲気中に存在する微量の酸素とろう材中に含有させたＭｇが反応してろう材表面にＭｇの酸化膜が形成されやすいため、炉内の酸素濃度を低減する必要がある。通常のＮＢは炉内雰囲気の酸素濃度を２００ｐｐｍ以下とすることでろう付けが可能であるが、ろう材にＭｇを含有させる方法では、ろう付け炉内雰囲気の酸素濃度を１０ｐｐｍ程度以下にする必要があり、工業上実用的ではない。さらには、酸素濃度を１０ｐｐｍ程度以下とろう付け雰囲気を厳しく規制してろう付けしなければならないためにチューブ深遠部のような完全な雰囲気置換が困難な部位においてろう付け性能にばらつきが生じる。また、特にチューブの開口部付近などの部位は、炉内雰囲気の流れに曝され、酸化雰囲気の影響を受けやすくＭｇＯの堆積が著しい。あるいは外部から浸入したフラックス雰囲気とろう材中のＭｇが反応してしまう。そのため、チューブの開口部附近など炉内雰囲気の影響を受けやすい部位においてろう付けが出来ないなどの問題点がある。
【０００８】
また、被ろう付け物全体を覆いの中に入れ、覆い内部にＭｇを置くことなどで不活性ガス雰囲気中の無フラックスろう付けを可能とするろう付け方法もある（例えば、特許文献２参照。）。この方法では、Ｍｇを添加した材料で被ろう付け物を覆うか、覆い内部に純Ｍｇを置くことでろう付けを行っている。そのほか、被ろう付け物のろう材中や被ろう付け物の構造材料中にＭｇを添加した熱交換器部材を覆い内に布置し、ろう付けを行っている。
覆い中のＭｇや覆い内部の置きＭｇを使用する方法では、大気圧下でのろう付けのためＭｇの蒸発はほとんど起きず、被ろう付け部に達するＭｇ量が極端に少なく確実にろう付けするのは困難である。一方で、被ろう付け物のろう材中や被ろう付け物の構造材料中にＭｇを添加した材料を用いた熱交換器部材を、覆い内部に布置しろう付けを行う工法においては、ろう付けの度に被ろう付け物を覆い内部に布置しないとならず、工業的に生産するには非効率的な工法である。
【０００９】
また、上記ろう付け法以外の方法に、ＶＡＷ法と呼ばれる、フラックスを使用しない不活性ガス雰囲気ろう付けがある。この方法は、ろう材料中にＢｉ、Ｓｂ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｂｅ等を微量添加し、ろう付け加熱前にろう材表面の酸化皮膜をアルカリエッチング、酸エッチングにより破壊除去することで不活性ガス雰囲気中ろう付けを可能とするものである。しかしこの方法では雰囲気として露点−６５℃以下、酸素濃度５ｐｐｍ以下と厳しく管理しなければならい。さらに、材料の前処理が必要な上、厳しい雰囲気管理が必要なため実用には適さない。
【００１０】
近年、材料の薄肉化が進みそれに応じてろう材厚さも減少している。そのためろう材量が減少しろう付け性は低下してしまうために、薄いろう材厚の場合においても良好なろう付け性を確保する必要も出てきている。
このように、工業的に熱交換器を製造する際のろう付けには解決すべき問題が残されている。
【００１１】
【特許文献１】
米国特許第５，８３９，６４６号明細書
【特許文献２】
特開平９−８５４３３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の従来の問題点を解決し、ＮＢにおいてフラックスの塗布が困難なチューブ内部において、フラックスを塗布せずに容易にろう付けを行う工業的かつ効率的なアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付け方法に適したブレージングシートを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、以下の手段によれば上記課題を解決できることを見出した。
すなわち本発明は、
（１）中空構造体成型用アルミニウム合金製ブレージングシートであって、成型した中空構造体の外部側となるろう材、拡散防止層、芯材、成型した中空構造体の内部側となる、Ｍｇ含有量０．２ｍａｓｓ％未満のろう材の順でクラッドした４層構造をなし、前記芯材が０．２〜１．２ｍａｓｓ％のＳｉ、０．０５〜２．０ｍａｓｓ％のＦｅ、０．１〜１．２ｍａｓｓ％のＣｕ、０．０５〜２．０ｍａｓｓ％のＭｎおよび０．２〜１．５ｍａｓｓ％のＭｇを含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物である組成を有してなることを特徴とする中空構造体成型用アルミニウム合金製ブレージングシート、
（２）前記アルミニウム合金製ブレージングシートにおいて、拡散防止層と接する側のろう材（以後、外ろう材と呼ぶ）がＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材であり、芯材と接する側のろう材（以後、内ろう材と呼ぶ）が７〜１２ｍａｓｓ％のＳｉ、０．５〜８．０ｍａｓｓ％のＣｕおよび０．５〜６ｍａｓｓ％のＺｎを含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなることを特徴とする前記（１）項に記載の中空構造体成型用アルミニウム合金製ブレージングシート、および
（３）アルミニウム合金製ブレージングシートが熱交換器用のブレージングシートであることを特徴とする前記（１）又は（２）項に記載の中空構造体成型用アルミニウム合金製ブレージングシート
を提供するものである。
本発明において、「少なくともろう材層以外のブレージングシート構成層にＭｇが添加された」とは、ろう材層以外のブレージングシート構成層にＭｇが添加されていれば、ろう材層自体はＭｇを含有しない場合と、ろう材層自体もＭｇを含有する場合とをいずれも包含する意味である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のアルミニウム合金製ブレージングシートに好適な無フラックスろう付けのメカニズムは以下の通りである。
前述の通り、従来技術の高真空中にて行われる真空ろう付け法は、ブレージングシートのろう材中のＭｇがろう付加熱によりブレージングシートから蒸発する際に、ろう材の強固な酸化皮膜を破壊する。また蒸発したＭｇが炉内の残留酸素および水分を除去するゲッターとしての役割を果たす。これらにより、熱交換器部材のろう付けが可能となる。
これに対し、上記ろう付け法では、例えば大気圧下でろう付けを行う場合にはＭｇの蒸発はほとんど起きず、Ｍｇの蒸発による炉内の酸化雰囲気低減の作用はほとんど起こらない。そのため、Ｍｇの添加されたブレージング構成層に接するろう材表面ごく近傍のみがろう付けするのに可能な非酸化性雰囲気になっている。大気圧下でろう付けを行うにはろう付け中のろう材の再酸化を防ぐためにこの状態を保つ必要があり、例えばチューブ内部のように中空構造を為して外部雰囲気の影響を受けにくくする必要がある。
【００１５】
このように、Ｍｇの作用にはろう付け中のろう材の再酸化を防ぐのに必要な最小限の非酸化性雰囲気を作り出すことが挙げられるが、もうひとつ重要な作用がある。それはろう材表面のアルミニウム酸化物のＭｇによる還元作用である。すなわち、下式
３Ｍｇ＋Ａｌ₂Ｏ₃→３ＭｇＯ＋２Ａｌ
で表される還元反応により、ろう材表面のアルミニウムの酸化皮膜は破壊され、ろう付けが可能となる。本発明では上記還元反応を利用して中空構造内部の無フラックスろう付けを可能としている。
【００１６】
従来技術であるＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材を用いたブレージングシートの中空構造体内部の無フラックスろう付けでは、ろう材中のＭｇはろう付け加熱当初から酸化性雰囲気に曝される。したがって、炉内雰囲気の影響を受けやすい開口部附近や非酸化性雰囲気の低減により、ろう付け加熱中にろう材表面にＭｇＯが堆積するためろう付けが阻害されてしまう。
【００１７】
これに対し、上記ろう付け方法は、少なくともろう材層以外のブレージングシート構成層（例えば芯材など）にＭｇを添加し、ろう付け加熱中にろう材層へとＭｇを拡散させて無フラックスろう付けを行なう方法である。この方法では、Ｍｇによるアルミニウム酸化物の還元が行なわれてフィレット形成がなされる直前までＭｇが材料表面に到達しない。その結果、Ｍｇが材料外部の酸化雰囲気により直接酸化されてＭｇＯとして堆積するのを防ぐことができ、ろう付け雰囲気の悪い場合や、特にチューブ開口部などの炉内雰囲気の影響を受けやすい部位においてもろう付けを良好に行なうことができる。本発明のろう付け方法においては、内ろう材のろう付けを不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガス）雰囲気下で行うことが好ましい。
【００１８】
次にブレージングシートについて図面を参照しながら説明する。
上記ろう付け法に用いられるブレージングシートは、少なくともろう材層以外のブレージングシート構成層（例えば芯材など）にＭｇを添加したアルミニウム合金製ブレージングシートである。
【００１９】
図２は、上記ろう付け法に好適に用いられるアルミニウム合金製ブレージングシートの一例を示す断面図であり、図中２１はＭｇを含有した芯材、２２は成形時に中空構造体内部となる側（フラックスを塗布せずにろう付けを行う側）のろう材（以下「内ろう材」という。）である。
【００２０】
図３は、上記ろう付け法に好適に用いられるアルミニウム合金製ブレージングシートの他例を示す断面図であり、図中３１は、成形時に中空構造体内部以外の開放部となる側（フラックスを用いたろう付けを行う側）のろう材（以下「外ろう材」という。）、３２はＭｇを含有した芯材、３３は内ろう材である。
図３において、外ろう材３１と内ろう材３３の合金組成は同一であっても互いに異なっていてもよい。
【００２１】
図４は、上記ろう付け法に好適に用いられるアルミニウム合金製ブレージングシートの他例を示す断面図であり、図中４１は第１の内ろう材、４２はＭｇを含有した芯材、４３は第２の内ろう材である。図４に示すブレージングシートは、例えば、熱交換器のチューブ（冷媒通路）内部のインナーフィン材としても使用することができる。
図４において、第１及び第２の内ろう材４１、４３の合金組成は同一であっても互いに異なっていてもよい。
【００２２】
図５は、本発明のアルミニウム合金製ブレージングシートの好ましい実施態様を示す断面図であり、図中５１は外ろう材、５２は拡散防止層、５３は適宜Ｍｇを含有してよい芯材である。５４は内ろう材である。
【００２３】
図６は、上記ろう付け法に好適に用いられるアルミニウム合金製ブレージングシートの他例を示す断面図であり、図中６１は外ろう材、６２は拡散防止層、６３は適宜Ｍｇを含有していてよい芯材である。６４は拡散調整層である。６５は内ろう材である。
図５及び図６において外ろう材（５１、６１）と内ろう材（５４、６５）の合金組成は同一であっても互いに異なっていてもよい。
【００２５】
本発明の実施態様の一つは、ろう材の厚さを考慮して、芯材とろう材にＭｇを好適な量の組み合わせにより含有させたアルミニウム合金製ブレージングシートであって、ろう材厚を薄くした場合においても、優れた内部無フラックスろう付け性を有するブレージングシートである。この例としては、図２〜図５の例で示した前記ブレージングシートが挙げられる。
【００２６】
本発明における各部材へのＭｇの含有量の限定理由を述べる。
近年、熱交換器の薄肉化に伴いろう材厚も薄くなっているが、このようにろう材厚が薄くなる場合、ろう付け加熱途中において、芯材からの拡散によりＭｇがろう材表面に過剰に供給されてしまう。この過剰に供給されるＭｇの自己酸化によりろう付け性は低下してしまう。そこで、ろう溶融前のＭｇの自己酸化を防ぐためにはろう材最表面にろう付け加熱途中に到達するＭｇを制御する必要がある。本発明では、中空構造体内部側のろう材（内ろう材）のクラッド厚さａ（μｍ）と芯材のＭｇ含有量Ｘ（ｍａｓｓ％）、該ろう材のＭｇ含有量Ｙ（ｍａｓｓ％）との関係が（Ｘ＋Ｙ）≦ａ／６０＋０．５とすることで無フラックスろう付けのろう付け性を低下させること無くろう材のクラッド厚さを薄くすることができる。
【００２７】
さらに、Ｙ（ろう材中のＭｇ含有量）＜Ｘ（芯材中Ｍｇ含有量）となるように芯材およびろう材にＭｇを含有させることで、ろう付け加熱途中に芯材のＭｇが無フラックスろう付けを行なう側のろう材へと拡散し、このＭｇの作用によりろう材表面のアルミニウムの酸化皮膜は破壊される。この際Ｍｇは芯材から拡散してくるため、ろう付け雰囲気から不必要に酸化されることが無い。そのため良好なろう付け性を有するものである。含有量がＹ（ろう材中のＭｇ含有量）＞Ｘ（芯材中Ｍｇ含有量）であると、Ｍｇの拡散はろう材から芯材へと進み、ろう材溶融時に必要なＭｇ供給がなされなくなりろう付け性は低下してしまう。
【００２８】
内ろう材の無フラックスろう付けを行うには、芯材のＭｇ含有量は０．０５ｍａｓｓ％以上であることが好ましく、０．１ｍａｓｓ％以上であることがさらに好ましい。Ｍｇ含有量の上限としては１．０ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。芯材のＭｇ含有量は０．１〜０．８ｍａｓｓ％とすることがさらに好ましい。芯材へのＭｇ含有量が多すぎると必要以上にＭｇの拡散が生じ、ろう付け性に悪影響を及ぼすことがある。一方でこの量が少なすぎるとろう材表面の酸化皮膜破壊作用に対して十分な効果を示さない。
本発明においては、芯材のＭｇ含有量は、上記の範囲に限定されず、例えば以下に述べるようにアルミニウム合金製ブレージングシートの実施の形態に応じてその量を上述のものとは異なる範囲とすることができる。
【００２９】
また、外側ろう付けを行なう場合には芯材に添加したＭｇとフラックスとの反応を考慮しなければならない。
図２〜図６で示すブレージングシートの場合、芯材へのＭｇ添加量は０．４ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。さらには０．３ｍａｓｓ％以下とすることがより好ましい。また０．１ｍａｓｓ％以上とすることが好ましい。
図２で示すブレージングシートの場合、拡散防止層や犠牲防食層をクラッドする場合は、その厚みに応じて芯材へのＭｇ添加量を増やすことができる。
図５及び図６で示すブレージングシートの場合、拡散防止層の厚みにより芯材へのＭｇ添加量を適宜調整することができる。拡散防止層にもＭｇを添加することができるが、その量は０．４ｍａｓｓ％以下であることが好ましい。さらには０．３ｍａｓｓ％以下とすることがより好ましい。
また、図６で示すブレージングシートの場合、拡散調整層の厚みにより芯材へのＭｇ添加量をさらに適宜調整することができる。拡散調整層はＭｇを含有しても含有しなくてもよいが、Ｍｇを含有する場合は芯材より含有量が少ないことが好ましい。拡散調整層のＭｇ含有量は、０．３ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。拡散調整層を設ける場合には、芯材に含まれるＭｇが、拡散調整層さらには内ろう材へと拡散し、無フラックスろう付けが可能となる。
【００３０】
以下に本発明において図５に示すブレージングシートの好ましい実施態様について、各成分の添加量を規定した理由を説明する。
芯材５３のＳｉは強度向上に寄与する。Ｓｉ量は、０．２〜１．２ｍａｓｓ％が好ましい。Ｓｉ量が少なすぎると強度向上効果が十分でなく、多すぎると融点が低下し、ろう付け加熱中に溶融してしまう。
芯材のＦｅは粗大な金属間化合物を合金中に分布させて結晶粒を微細にし、成型加工時の割れを防止する作用を有する。Ｆｅ量は０．０５〜２．０ｍａｓｓ％が好ましい。Ｆｅ量が少なすぎるとこの作用が十分でなく、多すぎる場合成形性が低下し、成型加工時にブレージングシートが割れてしまう。
芯材のＣｕはろう付け後に固溶状態にて合金中に存在して強度を向上させる。Ｃｕ量は０．１〜１．２ｍａｓｓ％が好ましい。Ｃｕ量が少なすぎると十分な強度向上効果が得られず、多すぎると融点が低下するため、ろう付け加熱中に溶融してしまう。
芯材のＭｎは微細な金属間化合物を合金中に分布させ強度を向上させるために有効である。Ｍｎ量は、０．０５〜２．０ｍａｓｓ％が好ましい。Ｍｎ量が少なすぎると強度向上が十分でなく、多すぎる場合、成形性が低下し、成型加工時にブレージングシートが割れてしまう。
芯材のＭｇは前述のようにろう付け加熱途中で内ろう材に拡散することにより、内部にフラックスを塗布せずにろう付けすることを可能にする。Ｍｇ量は０．２〜１．５ｍａｓｓ％が好ましい。Ｍｇ量が少なすぎると内ろう材への拡散量が少ないため、内部にフラックスを塗布せずにろう付けすることはできない。多すぎる場合、合金の圧延加工性が低下しブレージングシートの製造が困難になる。このように本発明の４層材のような場合、内ろう材以外へのＭｇ拡散量が多いため、芯材へのＭｇ添加量は０．２ｍａｓｓ％以上が好ましい。また、ろう材に低融点ろう材を用いてろう付け加熱を行なう場合、通常より２０℃程度低い温度（５８０℃）でろう付けを行なうことが出来るため１．０ｍａｓｓ％を超えたＭｇを添加してもエロージョン発生を押えることが出来る。
【００３１】
本発明の４層構造からなるアルミニウム合金ブレージングシートの各層の厚さは特に制限するものではないが、加工性などから自ずとその厚さが定まる。例えば、拡散防止層は０．１０〜０．５０ｍｍであり、芯材は０．０１〜０．１０ｍｍ、内側ろう材層は０．０１〜０．０５ｍｍ、外側ろう材層は０．０１〜０．０５ｍｍであるが、これに制限されるものではない。その他、拡散調整層や犠牲防食層の厚さには特に制限はない。
【００３２】
本発明において、ブレ−ジングシートの芯材としては特に限定されるものではなく、例えばここに述べる好ましいＭｇ含有量を有するものや、３０００系合金もしくは１０００系合金などを用いることができる。
また、拡散防止層、拡散調整層はアルミニウム又はアルミニウム合金であれば特に制限されるものではなく、例えば、３０００系合金、１０００系合金を用いることができる。
【００３３】
ブレージングシートの中空構造体内部側のろう材には微量であればＭｇを含有させてもよいが、Ｍｇ含有量は０．２ｍａｓｓ％未満であることが好ましい。ろう材中のＭｇ量が多すぎると、炉内雰囲気の影響を受けやすい開口部付近や非酸化性雰囲気の低減した場合に、ろう材表面のＭｇは著しく酸化されてしまう。さらに本発明のように、ろう材厚さを薄くした場合でも良好なろう付けを得るにはろう材中のＭｇ含有量は少ないほど好ましい。具体的には、ろう材厚さが２５μm以下となる場合、Ｍｇ含有量は０．０５ｍａｓｓ％以下に規制することが好ましい。その含有量が多すぎると、Ｍｇの自己酸化により熱交換器チューブの開口部付近などの部位でのろう付け性が低下してしまう。あるいはろう材厚さが薄くなった場合形成するフィレットが小さくなってしまう。
【００３４】
ろう材量を多く必要とし、ろう材厚が厚くなる場合、エロージョンと呼ばれる芯材がろう材により侵食されてしまう現象が生じる。この現象は特にろう材厚が厚く、且つブレージングシート中のＭｇ量が多いときに顕著である。本発明では、中空構造体内部側のろう材クラッド厚さａ（μｍ）、芯材のＭｇ含有量Ｘ（ｍａｓｓ％）及び該ろう材のＭｇ含有量Ｙ（ｍａｓｓ％）が（Ｘ＋Ｙ）≦−ａ／６０＋１．５の関係を満たすことで、ろう付け加熱後のエロージョン現象を抑制することができる。
【００３５】
ろう材にはＡｌ−Ｓｉ系合金を用いることで良好なろう付け性が得られるが、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系合金などの低融点ろう材も好ましく使用できる。低融点ろう材を用いるとＭｇの自己酸化が進む前にろう材が溶融するため、ろう材中に０．０５ｍａｓｓ％を超えたＭｇを添加しても、ろう材厚が薄くなったときにおいてもろう付け性に優れたブレージングシートを作製することができる。そのほかにもＧｅ、Ｂｉ、Ａｇ、Ｎｉ等の元素を融点を下げるために添加することができる。
【００３６】
以下に本発明においてＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系合金ろう材を用いる場合の各成分の添加量を規定した理由を示す。
Ｓｉはろう材の融点を下げる。このＳｉ量は７〜１２ｍａｓｓ％が好ましい。その量が少なすぎると十分に融点が低下せず、多すぎると逆に融点が上がるためろう付け性が低下する。さらに、ろう流れ性を考慮すると８．０〜１１．０ｍａｓｓ％の添加量がより好ましい。
Ｃｕはろう材の融点を下げる。このＣｕ量は０．５〜８ｍａｓｓ％が好ましい。その量が少なすぎると十分に融点が低下せず、多すぎると合金の圧延加工性が低下しブレージングシートの製造が困難になる。さらに、ろう流れ性を考慮すると１．０〜３．５ｍａｓｓ％の添加量がより好ましい。
Ｚｎはろう材の融点を下げる。このＺｎ量は０．５〜６ｍａｓｓ％が好ましい。その量が少なすぎると十分に融点が低下せず、多すぎると合金の圧延加工性が低下しブレージングシートの製造が困難になる。さらに、ろう流れ性を考慮すると２．０〜５．０ｍａｓｓ％の添加量がより好ましい。
本発明に用いられるろう材の合金元素は以上の通りであるが、不可避的不純物として、Ｆｅ等を、ろう付け性を低下させない範囲内で含有しても良い。
本発明に用いられるろう材はアルミニウム又はアルミニウム合金芯材の片面又は両面に所定の厚さにクラッドして、ブレージングシートの形成に用いられる。このろう材のクラッド率は片面について芯材に対し、好ましくは５〜３０％、より好ましくは７〜２０％である。
【００３７】
図２〜図６に示す例にあるような本実施態様のアルミニウム合金ブレージングシートの各層の厚さは特に制限するものではないが、ろう材の厚さは通常５μｍ以上とする。ろう材の厚さは８０μｍ以下であることが好ましい。芯材の厚さは０．０５〜２．０ｍｍが好ましい。
特に板厚の薄いブレージングシートにおいてろう材厚さが２５μｍ以下となる場合において、本発明のブレージングシートではろう付けが良好であり効果的である。
【００３８】
外ろう材としては、通常のＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材を用いることができ、例えば、Ｓｉ含有量７〜１２ｍａｓｓ％のアルミニウム合金を用いることができる。ただし内ろう材にＣｕ及び／又はＺｎを添加した低融点ろう材を用いた場合、外ろう材にもＣｕ及び／又はＺｎを添加した低融点ろう材を用い、ろう付け温度を低くすることが好ましい。
【００３９】
本発明における工法のろう付け温度は特に制限するもので無いが、ろう材層中のＭｇ含有量が０．１ｍａｓｓ％〜０．２ｍａｓｓ％未満である場合、Ｍｇ添加によりろう材融点が低下するため５７０〜６１０℃が好ましく、５９０〜６００℃がより好ましい。また、ろう材層中にＣｕあるいはＺｎを添加する場合、ろう材融点は更に低下するため５６０℃〜５８５℃が好ましい。また、ろう材層中のＭｇを０．０５ｍａｓｓ％以下に規制する場合、５９０〜６１０℃が好ましい。
【００４０】
なお、中空構造体内部以外の開放部、例えばチューブ材とアウターフィンとの接合においては、アルミニウム又はアルミニウム合金材を工業的かつ効率的にろう付けする観点から、フラックスを用いた不活性ガス雰囲気（例えば、窒素ガス、アルゴンガス）中でろう付けを行うことが好ましい。
開放部においてフラックスを用いたろう付けを行う場合に用いられるフラックスは通常使用されるものであり、例えばフッ化物系フラックスなどである。
本発明のアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付け方法は様々な用途に用いることができる。例えば、本発明を使用してアルミニウム又はアルミニウム合金材を組み立てることにより、パラレルフロータイプ（例えば、図１に示すミニコアを組立てたもの）やドロンカップタイプ（例えば、図７に示す基本的構造に従って組み立てたもの）などのアルミニウム合金製熱交換器を製造することができる。
【００４１】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
参考例１
表１に示した組成の各合金材料を用いて表２〜６に示す構成のブレージングシートを作製した。各ブレージングシートにプレスオイルを塗布し、各型にプレスした後、有機溶剤で脱脂洗浄し、常温にて乾燥させ、表２、表４、または表６に示す構成の各ブレージングシートで図１に示したミニコア形状のチューブ部分を作製した。外側フィン材にはＪＩＳＡ３００３芯材の両面にＪＩＳＡ４０４５を１０％のクラッド率でクラッドした厚さ８０μｍのフィン材を用いた。外側フィン材にはフラックスを塗布し、乾燥させた。内側フィン材には厚さ７０μｍのＪＩＳＡ３００３フィン材を用いて、以下に述べるようにろう付けを行った。
また、同様にして表３又は表５に示す構成の各ブレージングシートで図７に示した３段ドロンカップを作製した。２枚のカップを重ね合わせた時の高さは８ｍｍであり、カップの直径は４ｃｍである。図７はドロンカップ７１の内部を一部切欠断面図により示したもので、図面に示すように最上段以外はドロンカップの上下のカップ中央部に１０ｍｍφの穴を空けられており、この穴が合わさるように重ね合わせて組み立て構成されている。図中７４はドロンカップ７１の内側接合部、７５はドロンカップ間の接合部を示す。ドロンカップ各試料とも外ろう材面にフラックスを塗布し、乾燥させ作製した。
【００４２】
【表１】

【００４３】
【表２】

【００４４】
【表３】

【００４５】
【表４】

【００４６】
【表５】

【００４７】
【表６】

【００４８】
ミニコアについては、窒素雰囲気ろう付け炉の酸素濃度と露点を表７に示すように調整したろう付け雰囲気下６００℃で３分間加熱し、ろう付け性を評価した。図８に、図１のミニコアのチューブ材の接合部の拡大端面図を示す。ろう付け性の評価については、チューブ材８１の内側接合部８４の内部に形成されたフィレット８７ののど厚８８について、内側フィン材（図示せず）とチューブ材との接合部（図示せず）のチューブ開口部からの距離１．０、１０．０、１００．０ｍｍの地点におけるそれぞれのど厚８８を測定した。図９に、図１のミニコアのチューブ材と外部フィン材との接合部の拡大端面図を示す。外側のろう付け性の評価については、外部フィン材９２とチューブ材９１とのあいだに形成されたフィレット９３の大きさを測定した。フィレットサイズの測定は、フィレット部を樹脂埋め、研磨し、光学顕微鏡を使用して写真撮影し、測定した。測定した結果を表７に示す。
【００４９】
【表７】

【００５０】
【表８】

【００５１】
ドロンカップについては、窒素雰囲気ろう付け炉の酸素濃度と露点を表８に示すように調整したろう付け雰囲気下６００℃で３分間加熱し、ろう付け性を評価した。ろう付け性の評価は、各段のドロンカップ材１０１の内側接合部１０２の内部に形成されたフィレット１０３ののど厚Ｌ（図１０参照）を測定した。図１１に作製したドロンカップタイプの熱交換器部材の一部断面図を示す。外側のろう付けについては、組み付けたドロンカップ１１１間の接合部１１５に形成されたフィレット１１７ののど厚１１８を測定した。測定した結果を表８に示す。
【００５２】
【表９】

【００５３】
【表１０】

【００５４】
表７及び表８から明らかなように、本発明に従った試験例では、内部フィレットののど厚が厚く、特に酸素濃度が高い場合や、チューブ開口部からの距離が短く炉内雰囲気の影響を受けやすい部位においても、ろう付け性が安定して良好である。
【００５５】
参考例２
表９に示した各構造材料を表１０および表１１の構成において各種ブレージングシートを作製した。ブレージングシート作製には、芯材は６００℃で均質加熱処理行った後、両面を面削して所定の厚さにしたものを用いた。ろう材は５００℃の温度で均質加熱処理を行った後、熱間圧延をして所定の厚さにしたものを用いた。これら芯材、ろう材を５００℃の温度で合せ圧延を行い、さらに冷間圧延を行い所定の厚さとした。
【００５６】
【表１１】

【００５７】
【表１２】

【００５８】
【表１３】

【００５９】
【表１４】

【００６０】
作製したブレージングシートを３８０℃の温度で最終焼鈍を行いＯ材とした。このブレージングシートに潤滑油を塗布し各型にロール成形した後、有機溶剤で脱脂洗浄し、常温にて乾燥させ、図１に示すような全長５０ｃｍの熱交換器チューブ部材の組み立て状態（ミニコア）に組み立てた。内側フィン材１３には７０μｍ厚さのＪＩＳＡ３００３合金を用いた。表１０の構成のブレージングシートＮｏ．１０１〜１５５については窒素ガス雰囲気中（酸素濃度１００ｐｐｍ、露点−４０℃）で６００℃で３分間の加熱をし、ろう付け性を評価した。また、表１１に示す構成のブレージングシート（Ｎｏ.１５６〜Ｎｏ．１７６）では、酸素濃度４００ｐｐｍ・露点−２０℃（窒素ガス雰囲気）の厳しい条件にて６００℃で３分間のろう付け加熱試験を行なった。ろう付け性の評価には、図１中のチューブ材１１の開口部から５ｃｍの位置の内側接合部１４の内部に形成されたフィレット８７ののど厚８８（図８参照）を測定した。図８は、図１に示すミニコアのチューブ材１１（８１）の接合部１４（８４）におけるフィレット８７が形成された状態の拡大断面図を示すものである。ここで、図８中に８８で示される長さが内部のど厚である。その結果を表１２および表１３に示す。内部のど厚の評価においては、こののど厚が０．５ｍｍ以上であれば十分なフィレットが形成され、また、０．７ｍｍ以上であれば良好なフィレットが形成され、それぞれ本発明品として十分なろう付け性を有するものと評価した。該のど厚が０．５ｍｍ未満では不良とする。また、エロージョンの有無とろう切れの有無についても、同じく表１２に示した。エロージョンは芯材の侵食の発生をろう付け後のチューブ接合部１５について断面組織観察にて調査した。また、ろう切れの有無についてはろう付け後のチューブ接合部１５について目視にてろう付け状態を調査し、ろう切れが発生しているものは、全長に対するろう切れ発生部分の割合を測定した。
【００６１】
【表１５】

【００６２】
【表１６】

【００６３】
【表１７】

【００６４】
ブレージングシートＮｏ．１０１〜１５５の結果の一部を図１２にグラフとして図示した。図中にブレージングシート番号を記入した。良好なフィレットを形成し、且つろう切れが発生しなかったものを○、フィレットは形成するが全長の２０％以下でろう切れが発生したものを△、ろう切れ発生が全長の２０％以上またはろう付けが出来なかったものを×とした。また、ろう付け加熱前の芯材とろう材との界面を基準として、芯材がその界面より２０μｍ以上の距離にわたり溶融ろうに侵食された場合をエロージョンが発生したものとし、■と表記した。
図１２から明らかなように、（Ｘ＋Ｙ）≦ａ／６０＋０．５を満たさないブレージングシートの内部ろう付けは、ろう付けが出来ないか、もしくは著しくろう付け性が低下した。また、Ｎｏ．１２７、Ｎｏ．１２８、Ｎｏ．１３３、Ｎｏ．１３４、Ｎｏ．１３５、Ｎｏ．１４０、Ｎｏ．１４１のブレージングシートは（Ｘ＋Ｙ）≦ａ／６０＋０．５を満たしており、ろう付けするのに十分に良好なフィレットを形成したが、（Ｘ＋Ｙ）≦−ａ／６０＋１．５の範囲から逸脱しており、ブレージングシートの一部においてエロージョンの発生が観察された。
表１３の結果から明らかなように、ろう材厚さが２５μｍ以下であるＮｏ．１５６〜１６８のブレージングシートは、ろう材Ｍｇ含有量が０．０５ｍａｓｓ％以下のものにおいて良好なフィレットを形成した。ろう材Ｍｇ含有量が０．０５ｍａｓｓ％を超えても、ろう材厚さが２５μｍを超えるものについては良好なフィレット形成が認められた。
通常のろう付け加熱雰囲気（酸素濃度１００ｐｐｍ、露点−４０℃）であれば、ろう材Ｍｇ含有量が０．０５ｍａｓｓ％を超えた場合においてもろう材厚さが２５μｍ以下でも良好なフィレット形成が得られることは表１２から明らかである。
【００６５】
実施例１
図５に示した外ろう材、拡散防止層、芯材、内ろう材の４層構造で各材料の組成が表１４に示す通りのブレージングシートを作製した。表１４の各層の組成はｍａｓｓ％を示す。拡散防止層は厚さ０．２６ｍｍであり、ブレージングシートの板厚０．４ｍｍに対し、外ろう材のクラッド率は１０％、内ろう材のクラッド率は１０％とした。芯材の厚さは０．０６ｍｍとした。製造工程は、拡散防止層の各合金を鋳造し、５８０℃の温度で均質化処理を行った後、両面を１０ｍｍずつ面削した。芯材は各合金を鋳造し、５８０℃の温度で均質化処理を行った後、面削し、熱間圧延して所定の厚さとした。外ろう材、内ろう材は各合金を鋳造し、５００℃の温度で均質化処理を行った後、面削し、熱間圧延して所定の厚さとした。次に各合金板を、外ろう材、拡散防止層、芯材、内ろう材の順で重ね合わせ、５００℃の温度で熱間圧延を行い、厚さ３ｍｍの各ブレージングシートとした。さらに、冷間圧延後３８０℃の温度で最終焼鈍を行って板厚が０．４ｍｍ、Ｏ材のブレージングシートとした。
得られたブレージングシートについて内ろう材を内側にして折り曲げ加工して、図１に示すような長さ１００ｍｍのチューブ材１１を形成した。また、板厚０．１ｍｍのＪＩＳＡ３００３合金をコルゲート加工し、それぞれ外側フィン材１２および内側フィン材１３とした。チューブ材１１を２本と内側フィン材１３を２本と外側フィン材１２を１本とを組み合わせて熱交換器コアを模擬したコアサンプルを作製した。
上記コアサンプルに対して、コアの外側にＮＢ用のフラックスを塗布した。この際、チューブの内部にフラックスが入り込まないよう注意した。フラックスを塗布した後、窒素雰囲気としたろう付け炉で６００℃、３分間の条件にて加熱してろう付けを実施した。この時のろう付け炉中の酸素濃度は８０ｐｐｍとした。ろう付け後のコアについてチューブ接合部１４およびチューブと内側フィンの接合部１５について目視にてろう付け状態を調査した。
【００６６】
【表１８】

【００６７】
また、従来例としてＭｇを含有しない芯材を用いて全く同様の外ろう材、芯材、内ろう材からなる３層材のブレージングシートを表１４に示す組成で上記と同様にして製造し、上記と同じ方法でコアサンプルを作製、ろう付けして、ろう付け状態を試験した。ただしこの場合、芯材の厚さは０．３２ｍｍとした。表１５にろう付け性の評価結果を示す。
【００６８】
【表１９】

【００６９】
表１５から明らかなように、試験例Ｎｏ．２０１〜２１９はチューブ接合部１４およびチューブと内側フィンの接合部１５のいずれの箇所においてもろう切れは発生せずに、良好なろう付け性となった。これに対し試験例Ｎｏ．２２０〜２２４は、芯材のＭｇ含有量が少なすぎるか、ろう材含有Ｍｇ量が多いため、チューブ接合の一部にろう切れが発生し、十分なろう付け性が得られなかった。また、試験例Ｎｏ．２２４は芯材のＭｇ含有量が多すぎて、熱間圧延の工程において材料の割れが発生し、ろう付け性の試験に供することができなかった。Ｍｇを含有しない芯材を用いたＮｏ．２２５〜２２７においても、チューブ接合部にろう切れが発生し十分なろう付け性が得られなかった。
【００７０】
【発明の効果】
上記のアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付け方法によれば、チューブ内部などの中空構造体内部においてフラックスを用いずに内ろう付けを行なうことができ、しかも酸素濃度の悪い雰囲気や、十分にチューブ内部の雰囲気を置換できない場合や、特にチューブ開口部付近の炉内雰囲気の影響を受けやすい部位での無フラックスろう付けを良好に行なうことができる。また、ろう付けのたびにろう付け部材を覆い内に設置する必要もなく、ろう付け工程を大幅に簡略化することができる。したがって、雰囲気の制御が容易で、しかもろう付け工程が大幅に簡略化された、工業的かつ効率的なろう付けを行うことができる。
さらに、このろう付け工法に好適に用いることができる本発明の熱交換器用ブレージングシートは、ろう付け炉内の酸素濃度を著しく低く制限する必要がなく、熱交換器のろう付け工程を大幅に簡略化することができ、良好で安定したろう付け性が得られる。また、特にろう材厚が薄い場合においてでも良好なろう付けを行なうことが出来る。したがって、工業上顕著な効果を奏するものである。本発明のアルミニウム合金製ブレージングシートは、自動車用熱交換器部材、例えばエバポレータ、コンデンサ、オイルクーラー等のチューブ材やその内部フィン材などとして好適である。
本発明のアルミニウム合金製ブレージングシートを用い、上記のアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付け方法を用いることにより、アルミニウム合金製熱交換器を工業的かつ効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷媒通路をなすチューブ材と外側フィンおよび内側フィンを組み合わせた熱交換器コアの一例を説明する斜視図である。
【図２】アルミニウム合金製ブレージングシートの一例を示す断面図である。
【図３】アルミニウム合金製ブレージングシートの他例を示す断面図である。
【図４】アルミニウム合金製ブレージングシートの他例を示す断面図である。
【図５】本発明のアルミニウム合金製ブレージングシートの一例を示す断面図である。
【図６】アルミニウム合金製ブレージングシートの他例を示す断面図である。
【図７】本発明により製造される通常のドロンカップタイプの熱交換器部材の組み立て状態の基本的構造の一例を示す一部断面図である。
【図８】図１のミニコアのチューブ材の接合部の拡大端面図である。
【図９】図１のミニコアのチューブ材と外部フィン材との接合部の拡大端面図である。
【図１０】図７のドロンカップの内側接合部の拡大端面図である。
【図１１】ドロンカップタイプの熱交換器部材の一部断面図である。
【図１２】参考例の（芯材Ｍｇ含有量＋ろう材Ｍｇ含有量）とろう材厚さとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１１チューブ材
１２外側フィン材
１３内側フィン材
１４チューブ接合部
１５チューブと内側フィンの接合部
１６冷媒通路
２１芯材
２２内ろう材
３１外ろう材
３２芯材
３３内ろう材
４１第１の内ろう材
４２芯材
４３第２の内ろう材
５１外ろう材
５２拡散防止層
５３芯材
５４内ろう材
６１外ろう材
６２拡散防止層
６３芯材
６４拡散調整層
６５内ろう材
７１ドロンカップ
７４ドロンカップの内側接合部
７５ドロンカップ間の接合部
８１チューブ材
８４チューブの内側接合部
８７フィレット
８８のど厚
９１チューブ材
９２外側フィン材
９３フィレット
１０１ドロンカップ
１０２ドロンカップの内側接合部
１０３フィレット
１１１ドロンカップ
１１５ドロンカップ間の接合部
１１７フィレット
１１８のど厚[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a suitable A aluminum alloy brazing sheets for forming a refrigerant passage of the aluminum alloy automotive heat exchanger, and various industries. In particular, Ru der relates preferable aluminum alloy brazing sheet for brazing method without applying flux to the inside of the tube.
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of an aluminum alloy heat exchanger, a brazing process via an Al-Si alloy is generally performed as a method for joining the aluminum members to be formed. In particular, when using an aluminum alloy plate as a raw material, an aluminum alloy composite material, a so-called aluminum alloy brazing sheet, in which a brazing material made of an Al-Si alloy is laminated on the surface of a core material made of an aluminum alloy. Is used. For example, a material in which an Al—Si alloy brazing material is clad on both surfaces of an aluminum alloy core material is used for the refrigerant passage constituting the evaporator core for automobiles.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a basic structure of an assembled state of a tube-fin portion of an evaporator core using an inner fin. The figure shows the inside by cutting the core, as shown in the drawing, the tube material 11 provided with the inner fin material 13 provided with the coolant passage 16 and formed with corrugation inside the coolant passage 16; The aluminum alloy plate material is corrugated and assembled by alternately stacking the outer fin materials 12 installed outside the core. In the figure, reference numeral 14 denotes an inner joint portion of the

tube material

11, and 15 denotes a joint portion between the corrugated inner fin member 13 provided in the refrigerant passage 16 and the tube material 11.
In this figure, the side of the inner joint portion 15 where the inner fin member 13 and the tube member 11 are joined, or the side of the tube joint portion 14 is the inside of the hollow structure, and the outer fin member 12 and the tube member 11 are joined. The side will be referred to as an open part. Similarly, in the drone cup structure shown in FIG. 7, the side of the drone cup inner joint 74 is referred to as the hollow structure, and the side of the drone cup outer joint 75 is referred to as an open part.
[0003]
In order to braze a brazing sheet, it is necessary to destroy a strong oxide film formed on the brazing material during brazing heating. The brazing method can be roughly classified into two, and there are a vacuum brazing method performed in a high vacuum, an NB method using a flux (nocorock brazing method), and the like.
[0004]
Among these, the vacuum brazing method performed in a high vacuum is a construction method that can be brazed without using a flux. In this construction method, it is indispensable to contain about 1.5 mass% of Mg in the brazing material of the brazing sheet. When Mg evaporates from the brazing sheet due to the heat of brazing, it destroys the strong oxide film of the brazing material. The evaporated Mg also serves as a getter for removing residual oxygen and moisture in the furnace. As a result, the vacuum brazing method performed in a high vacuum can be brazed.
This vacuum brazing method can be brazed even in a complicated structure, but there is a problem that a large and expensive facility must be used to control the atmosphere. Furthermore, the vacuum brazing method has a problem that Zn added to the material evaporates and the sacrificial anticorrosive effect by Zn cannot be obtained.
[0005]
On the other hand, the brazing method in an inert gas atmosphere (hereinafter referred to as the NB method) using a non-corrosive flux, which is currently the mainstream construction method, brazes the flux by destroying the oxide film of the brazing material. It is possible. In this construction method, brazing heating is performed in an inert gas, but it is essential to apply a flux to the brazing material surface.
Also, this method is a method of brazing in an inert gas using a non-corrosive flux. Since the oxygen concentration in the furnace atmosphere can be easily controlled by an inert gas, brazing is easy industrially. can do. In addition, since a non-corrosive flux is used, it is not necessary to remove the flux after brazing heating, so that it is the most widely used brazing method particularly in the manufacture of automotive heat exchangers.
[0006]
In the brazing of the aluminum alloy by the NB method, the flux is necessary for removing the oxide film formed on the surface of the aluminum alloy, and the flux must be adhered to the joining portion before the brazing material is melted. However, in the heat exchanger having the structure as shown in FIG. 1, when the flux is applied after assembling the tube material and the internal fin material, the flux may not be sufficiently distributed inside the tube and a brazing defect may occur. Therefore, it is necessary to apply flux at the material or press-molded product stage before assembling the core. In this procedure, the handling of the tube material to which the flux is applied is troublesome, and it is not preferable from an industrial point of view, because it does not reach the place where the flux is required and a brazing failure is likely to occur.
Furthermore, since a flux residue exists inside the tube of the heat exchanger core brazed in this way, the tube may be blocked by the flux residue, which may cause a decrease in performance of the heat exchanger.
[0007]
In order to solve the above problems, a method of brazing the inside of the tube without applying flux has been proposed. In this method, brazing is performed in an inert gas atmosphere at atmospheric pressure without using a flux, and 0.2% by mass to 1.5% by mass of a brazing material Al-Si based brazing material normally used for NB. A brazing material containing Mg is used (for example, see Patent Document 1). As a result, it is possible to braze the inside of a hollow structure such as a tube without applying a flux. However, in this method, since a small amount of oxygen present in the furnace atmosphere during the brazing heating and Mg contained in the brazing material react with each other, an Mg oxide film is easily formed on the brazing material surface. It is necessary to reduce the oxygen concentration. Ordinary NB can be brazed by setting the oxygen concentration in the furnace atmosphere to 200 ppm or less. However, in the method of adding Mg to the brazing material, the oxygen concentration in the brazing furnace atmosphere needs to be about 10 ppm or less. And is not industrially practical. Furthermore, since the brazing atmosphere must be strictly regulated with an oxygen concentration of about 10 ppm or less, the brazing performance varies at sites where complete atmosphere replacement is difficult, such as in the deep part of the tube. In particular, parts such as the vicinity of the opening of the tube are exposed to the flow of the atmosphere in the furnace, and are easily affected by the oxidizing atmosphere, so that MgO is significantly deposited. Alternatively, the flux atmosphere that has entered from the outside reacts with Mg in the brazing material. For this reason, there is a problem that brazing cannot be performed at a part that is easily affected by the atmosphere in the furnace, such as near the opening of the tube.
[0008]
There is also a brazing method that enables flux-free brazing in an inert gas atmosphere by placing the entire brazed object in a cover and placing Mg inside the cover (see, for example, Patent Document 2). ). In this method, brazing is performed by covering the object to be brazed with a material to which Mg is added or placing pure Mg inside the cover. In addition, a heat exchanger member added with Mg in the brazing material of the brazed object or the structural material of the brazed object is placed in the cover and brazed.
In the method using Mg in the cover or Mg placed inside the cover, the evaporation of Mg hardly occurs because of brazing under atmospheric pressure, and the amount of Mg reaching the brazed part is extremely small and surely brazed. It is difficult. On the other hand, in a method of brazing by placing a heat exchanger member using a material in which Mg is added in the brazing material of brazing or the structural material of the brazing material in the cover, brazing is performed. This is an inefficient method for industrial production because the brazed material must be covered and placed inside each time.
[0009]
Further, as a method other than the above brazing method, there is an inert gas atmosphere brazing which does not use a flux, which is called a VAW method. In this method, a small amount of Bi, Sb, Ba, Sr, Be, etc. is added to the brazing material, and the oxide film on the brazing material surface is destructively removed by alkali etching or acid etching before brazing heating, thereby providing an inert gas atmosphere. It is possible to braze inside. However, in this method, the atmosphere must be strictly controlled with a dew point of −65 ° C. or lower and an oxygen concentration of 5 ppm or lower. Furthermore, since pretreatment of the material is required and strict atmosphere management is required, it is not suitable for practical use.
[0010]
In recent years, the thickness of the material has been reduced and the thickness of the brazing material has been reduced accordingly. For this reason, since the amount of brazing material is reduced and the brazing property is lowered, it is necessary to ensure good brazing property even in the case of a thin brazing material thickness.
Thus, the problem which should be solved remains in brazing at the time of manufacturing a heat exchanger industrially.
[0011]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 5,839,646 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-85433
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and industrially and efficiently aluminum or aluminum alloy that can be brazed easily without applying flux inside a tube where it is difficult to apply flux in NB. Ru der to provide a brazing sheet suitable for brazing Tsukekata method wood.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problem can be solved by the following means.
That is, the present invention
(1) A brazing sheet made of aluminum alloy for forming a hollow structure, and containing Mg , which is a brazing material, a diffusion prevention layer, a core material, and an inner side of the molded hollow structure, which are outside the molded hollow structure It has a four-layer structure clad in the order of brazing material in an amount of less than 0.2 mass% , and the core material is 0.2 to 1.2 mass% Si, 0.05 to 2.0 mass% Fe, 0.1 to 0.1 mass%. It contains 1.2 mass% Cu, 0.05 to 2.0 mass% Mn, and 0.2 to 1.5 mass% Mg, and the balance is composed of Al and inevitable impurities. An aluminum alloy brazing sheet for forming a hollow structure ,
(2) In the brazing sheet made of aluminum alloy, the brazing material on the side in contact with the diffusion preventing layer (hereinafter referred to as the outer brazing material) is an Al—Si alloy brazing material, and the brazing material on the side in contact with the core material (hereinafter referred to as the brazing material). Characterized by containing 7 to 12 mass% Si, 0.5 to 8.0 mass% Cu and 0.5 to 6 mass% Zn, with the balance being Al and inevitable impurities. (1) or (1) or (3), wherein the aluminum alloy brazing sheet for molding a hollow structure according to the item (1), and (3) the brazing sheet made of an aluminum alloy is a brazing sheet for a heat exchanger. An aluminum alloy brazing sheet for forming a hollow structure as described in the item 2) is provided.
In the present invention, “at least Mg is added to the brazing sheet constituting layer other than the brazing material layer” means that if Mg is added to the brazing sheet constituting layer other than the brazing material layer, the brazing material layer itself contains Mg. It means to include both the case where it is not contained and the case where the brazing material layer itself contains Mg.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The flux-free brazing mechanism suitable for the aluminum alloy brazing sheet of the present invention is as follows.
As described above, the vacuum brazing method performed in the high vacuum of the prior art breaks down the strong oxide film of the brazing material when Mg in the brazing material of the brazing sheet evaporates from the brazing sheet by the heat of brazing. To do. The evaporated Mg serves as a getter for removing residual oxygen and moisture in the furnace. As a result, the heat exchanger member can be brazed.
On the other hand, in the above brazing method , for example, when brazing is performed under atmospheric pressure, Mg evaporation hardly occurs, and the action of reducing the oxidizing atmosphere in the furnace due to Mg evaporation hardly occurs. Therefore, only the vicinity of the brazing material surface in contact with the brazing constituent layer to which Mg is added is a non-oxidizing atmosphere that can be brazed. In order to perform brazing under atmospheric pressure, it is necessary to maintain this state to prevent reoxidation of the brazing material during brazing. For example, a hollow structure is formed inside the tube to make it less susceptible to the influence of the external atmosphere. There is a need.
[0015]
Thus, the action of Mg includes creating the minimum non-oxidizing atmosphere necessary to prevent reoxidation of the brazing material during brazing, but has another important action. This is the reduction action of Mg on the surface of the brazing filler metal. That is, the following formula 3Mg + Al ₂ O ₃ → 3MgO + 2Al
The aluminum oxide film on the surface of the brazing material is destroyed by the reduction reaction expressed by the following, and brazing becomes possible. In the present invention, the above-described reduction reaction is used to enable flux-free brazing inside the hollow structure.
[0016]
In flux-free brazing in the hollow structure of a brazing sheet using an Al—Si—Mg brazing material, which is a conventional technique, Mg in the brazing material is exposed to an oxidizing atmosphere from the beginning of brazing heating. Therefore, brazing is hindered because MgO is deposited on the surface of the brazing material during brazing heating due to the reduction in the vicinity of the opening and the non-oxidizing atmosphere that are easily affected by the furnace atmosphere.
[0017]
On the other hand, in the above brazing method, Mg is added to at least a brazing sheet constituent layer (for example, a core material) other than the brazing material layer, and Mg is diffused into the brazing material layer during brazing heating, thereby eliminating the flux. It is a method of attaching. In this method, Mg does not reach the surface of the material until just before the reduction of the aluminum oxide with Mg to form the fillet. As a result, it is possible to prevent Mg from being directly oxidized and deposited as MgO by an oxidizing atmosphere outside the material, and in a case where the brazing atmosphere is bad or particularly in a portion susceptible to the furnace atmosphere such as a tube opening. The brazing can be performed well. In the brazing method of the present invention, it is preferable to braze the inner brazing material in an inert gas (for example, nitrogen gas, argon gas) atmosphere.
[0018]
Next to the blanking lasing sheet will be described with reference to the accompanying drawings.
The brazing sheet used in the brazing method is an aluminum alloy brazing sheet in which Mg is added to at least a brazing sheet constituting layer (for example, a core material) other than the brazing material layer.
[0019]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an aluminum alloy brazing sheet suitably used in the brazing method, in which 21 is a core material containing Mg, and 22 is a side that becomes the inside of the hollow structure during molding. It is a brazing material (hereinafter referred to as “inner brazing material”) on the side to be brazed without applying flux.
[0020]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of an aluminum alloy brazing sheet suitably used in the brazing method . In FIG. 3, reference numeral 31 denotes a side that is an open part other than the inside of the hollow structure during molding (using a flux). Brazing material (hereinafter referred to as “outer brazing material”), 32 is a core material containing Mg, and 33 is an inner brazing material.
In FIG. 3, the alloy composition of the outer brazing material 31 and the inner brazing material 33 may be the same or different from each other.
[0021]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of an aluminum alloy brazing sheet suitably used in the brazing method, in which 41 is a first inner brazing material, 42 is a core material containing Mg, and 43 is This is the second brazing filler metal. The brazing sheet shown in FIG. 4 can also be used as an inner fin material inside a tube (refrigerant passage) of a heat exchanger, for example.
In FIG. 4, the alloy compositions of the first and second

inner brazing materials

41 and 43 may be the same or different from each other.
[0022]
Figure 5 is a sectional view showing a preferred embodiment condition like aluminum alloy brazing sheet of the present invention, reference numeral 51 is an outer brazing material 52 is anti-diffusion layer, 53 a may core material containing an appropriate Mg is there. Reference numeral 54 denotes an inner brazing material.
[0023]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of an aluminum alloy brazing sheet suitably used in the brazing method, wherein 61 is an outer brazing material, 62 is a diffusion prevention layer, and 63 appropriately contains Mg. It is a good core material. Reference numeral 64 denotes a diffusion adjusting layer. 65 is an inner brazing material.
5 and 6, the alloy compositions of the outer brazing material (51, 61) and the inner brazing material (54, 65) may be the same or different from each other.
[0025]
One embodiment of the present invention is an aluminum alloy brazing sheet in which Mg is contained in a combination of a suitable amount in the core material and the brazing material in consideration of the thickness of the brazing material, and the brazing material thickness is reduced. Even when thinned, the brazing sheet has excellent internal flux-free brazing. As this example, the said brazing sheet shown in the example of FIGS.
[0026]
The reason for limiting the Mg content in each member in the present invention will be described.
In recent years, the thickness of the brazing material has been reduced with the thinning of heat exchangers. However, when the brazing material thickness is reduced in this way, Mg is excessively added to the brazing material surface due to diffusion from the core material during brazing heating. Will be supplied. The brazing property is lowered by the autooxidation of Mg supplied excessively. Therefore, in order to prevent Mg from self-oxidation before melting, it is necessary to control Mg that reaches the outermost surface of the brazing material during brazing heating. In the present invention, the clad thickness a (μm) of the brazing material (inner brazing material) inside the hollow structure, the Mg content X (mass%) of the core material, and the Mg content Y (mass%) of the brazing material (X + Y) ≦ a / 60 + 0.5, it is possible to reduce the cladding thickness of the brazing material without reducing the brazing property of the flux-free brazing.
[0027]
Further, by adding Mg to the core material and the brazing material so that Y (Mg content in the brazing material) <X (Mg content in the core material), there is no Mg in the core material during brazing heating. It diffuses into the brazing material on the flux brazing side, and the action of Mg destroys the aluminum oxide film on the brazing material surface. At this time, since Mg diffuses from the core material, it is not unnecessarily oxidized from the brazing atmosphere. Therefore, it has good brazing properties. When the content is Y (Mg content in the brazing material)> X (Mg content in the core material), the diffusion of Mg proceeds from the brazing material to the core material, and the necessary Mg is supplied when the brazing material is melted. The brazing performance will be lost.
[0028]
In order to perform flux-free brazing of the inner brazing material, the Mg content of the core material is preferably 0.05 mass% or more, and more preferably 0.1 mass% or more. The upper limit of the Mg content is preferably 1.0 mass% or less. The Mg content of the core material is more preferably 0.1 to 0.8 mass%. If the Mg content in the core material is too large, Mg may diffuse more than necessary, which may adversely affect brazing properties. On the other hand, if the amount is too small, the effect on the oxide film destruction action on the surface of the brazing material is not sufficient.
In the present invention, the Mg content of the core material is not limited to the above range. For example, as described below, the amount is different from the above range depending on the embodiment of the brazing sheet made of aluminum alloy. can do.
[0029]
In addition, when performing outer brazing, it is necessary to consider the reaction between Mg added to the core material and the flux.
In the case of the brazing sheet shown in FIGS. 2 to 6, the amount of Mg added to the core is preferably 0.4 mass% or less. Furthermore, it is more preferable to set it as 0.3 mass% or less. Moreover, it is preferable to set it as 0.1 mass% or more.
In the case of the brazing sheet shown in FIG. 2, when the diffusion prevention layer or the sacrificial anticorrosion layer is clad, the amount of Mg added to the core material can be increased according to the thickness.
In the case of the brazing sheet shown in FIGS. 5 and 6, the amount of Mg added to the core material can be appropriately adjusted depending on the thickness of the diffusion preventing layer. Mg can also be added to the diffusion preventing layer, but the amount is preferably 0.4 mass% or less. Furthermore, it is more preferable to set it as 0.3 mass% or less.
In the case of the brazing sheet shown in FIG. 6, the amount of Mg added to the core material can be further appropriately adjusted by the thickness of the diffusion adjustment layer. The diffusion adjusting layer may or may not contain Mg, but when Mg is contained, the content is preferably smaller than that of the core material. The Mg content of the diffusion control layer is preferably 0.3 mass% or less. In the case where the diffusion adjusting layer is provided, Mg contained in the core material diffuses into the diffusion adjusting layer and further into the inner brazing material, thereby enabling flux-free brazing.
[0030]
The reason why the addition amount of each component is specified in the preferred embodiment of the brazing sheet shown in FIG. 5 in the present invention will be described below.
Si of the core material 53 contributes to strength improvement. The amount of Si is preferably 0.2 to 1.2 mass%. If the amount of Si is too small, the effect of improving the strength is not sufficient, and if it is too large, the melting point is lowered and it melts during brazing heating.
Fe as a core material has an action of distributing coarse intermetallic compounds in the alloy to make crystal grains fine and preventing cracks during molding. The amount of Fe is preferably 0.05 to 2.0 mass%. If the amount of Fe is too small, this effect is not sufficient, and if it is too much, the moldability is lowered, and the brazing sheet is cracked during the molding process.
Cu of the core material is present in the alloy in a solid solution state after brazing and improves the strength. The amount of Cu is preferably 0.1 to 1.2 mass%. If the amount of Cu is too small, a sufficient strength improvement effect cannot be obtained, and if it is too large, the melting point is lowered, so that it melts during brazing heating.
Mn of the core material is effective for improving the strength by distributing fine intermetallic compounds in the alloy. The amount of Mn is preferably 0.05 to 2.0 mass%. If the amount of Mn is too small, the strength is not sufficiently improved. If it is too large, the moldability is lowered and the brazing sheet is cracked during the molding process.
As described above, Mg of the core material diffuses into the inner brazing material during brazing heating, thereby enabling brazing without applying a flux inside. The amount of Mg is preferably 0.2 to 1.5 mass%. If the amount of Mg is too small, the amount of diffusion into the inner brazing material is small, and brazing cannot be performed without applying a flux inside. If the amount is too large, the rolling processability of the alloy is lowered, making it difficult to produce a brazing sheet. Thus, in the case of the four-layer material of the present invention, the amount of Mg added to the core material is preferably 0.2 mass% or more because there is a large amount of Mg diffusion to other than the inner brazing material. In addition, when brazing heating is performed using a low melting point brazing filler metal, brazing can be performed at a temperature lower by about 20 ° C. (580 ° C.) than usual, so Mg exceeding 1.0 mass% is added. Even erosion can be suppressed.
[0031]
The thickness of each layer of the aluminum alloy brazing sheet having a four-layer structure of the present invention is not particularly limited, but the thickness is naturally determined from workability and the like. For example, the diffusion prevention layer is 0.10 to 0.50 mm, the core material is 0.01 to 0.10 mm, the inner brazing material layer is 0.01 to 0.05 mm, and the outer brazing material layer is 0.01 to 0. Although it is 0.05 mm, it is not limited to this. In addition, there is no particular limitation on the thickness of the diffusion control layer and the sacrificial anticorrosion layer.
[0032]
In the present invention, the core material of the brazing sheet is not particularly limited, and for example, one having a preferable Mg content described herein, 3000 series alloy or 1000 series alloy can be used.
The diffusion preventing layer and the diffusion adjusting layer are not particularly limited as long as they are aluminum or an aluminum alloy. For example, a 3000 series alloy or a 1000 series alloy can be used.
[0033]
Mg may be contained in the brazing material on the inner side of the hollow structure of the brazing sheet as long as it is in a trace amount, but the Mg content is preferably less than 0.2 mass%. If the amount of Mg in the brazing material is too large, the Mg on the brazing material surface is significantly oxidized when the vicinity of the opening that is susceptible to the atmosphere in the furnace or the non-oxidizing atmosphere is reduced. Furthermore, as in the present invention, in order to obtain good brazing even when the brazing material thickness is reduced, the lower the Mg content in the brazing material, the better. Specifically, when the brazing material thickness is 25 μm or less, the Mg content is preferably regulated to 0.05 mass% or less. When there is too much the content, brazing property in parts, such as the opening part vicinity of a heat exchanger tube, will fall by autooxidation of Mg. Or when the brazing filler metal thickness becomes thin, the fillet to be formed becomes small.
[0034]
When a large amount of brazing material is required and the brazing material thickness is increased, a phenomenon occurs in which the core material called erosion is eroded by the brazing material. This phenomenon is particularly remarkable when the brazing material is thick and the amount of Mg in the brazing sheet is large. In the present invention, the brazing material cladding thickness a (μm) on the inner side of the hollow structure, the Mg content X (mass%) of the core material, and the Mg content Y (mass%) of the brazing material are (X + Y) ≦ −. By satisfying the relationship of a / 60 + 1.5, the erosion phenomenon after brazing heating can be suppressed.
[0035]
Good brazing properties can be obtained by using an Al—Si based alloy for the brazing material, but Al—Si—Zn based alloy, Al—Si—Cu based alloy, Al—Si—Cu—Zn based alloy, etc. A low melting point brazing material can also be preferably used. When a low melting point brazing material is used, the brazing material melts before Mg self-oxidation proceeds. Therefore, even when Mg exceeding 0.05 mass% is added to the brazing material, the brazing material thickness is reduced. A brazing sheet excellent in brazing property can be produced. In addition, elements such as Ge, Bi, Ag, and Ni can be added to lower the melting point.
[0036]
The reason why the amount of each component added in the present invention when the Al—Si—Cu—Zn alloy brazing material is used will be described below.
Si lowers the melting point of the brazing material. The amount of Si is preferably 7 to 12 mass%. If the amount is too small, the melting point will not be lowered sufficiently. Furthermore, when the wax flowability is taken into consideration, an addition amount of 8.0 to 11.0 mass% is more preferable.
Cu lowers the melting point of the brazing material. The amount of Cu is preferably 0.5 to 8 mass%. If the amount is too small, the melting point will not be lowered sufficiently, and if it is too large, the rolling processability of the alloy will be lowered, making it difficult to produce a brazing sheet. Furthermore, when the wax flowability is taken into consideration, an addition amount of 1.0 to 3.5 mass% is more preferable.
Zn lowers the melting point of the brazing material. The amount of Zn is preferably 0.5 to 6 mass%. If the amount is too small, the melting point will not be lowered sufficiently, and if it is too large, the rolling processability of the alloy will be lowered, making it difficult to produce a brazing sheet. Furthermore, the addition amount of 2.0 to 5.0 mass% is more preferable in consideration of wax flowability.
Although the alloying elements of the brazing material used in the present invention are as described above, Fe or the like may be contained as an inevitable impurity within a range that does not lower the brazing property.
The brazing material used in the present invention is clad to a predetermined thickness on one side or both sides of aluminum or an aluminum alloy core material, and used for forming a brazing sheet. The clad rate of this brazing material is preferably 5 to 30%, more preferably 7 to 20% with respect to the core material on one side.
[0037]
Although the thickness of each layer of the aluminum alloy brazing sheet of this embodiment as shown in the examples shown in FIGS. 2 to 6 is not particularly limited, the thickness of the brazing material is usually 5 μm or more. The thickness of the brazing material is preferably 80 μm or less. The thickness of the core material is preferably 0.05 to 2.0 mm.
In particular, when the brazing sheet thickness is 25 μm or less in a brazing sheet having a thin plate thickness, the brazing sheet of the present invention has good brazing and is effective.
[0038]
As the outer brazing material, a normal Al—Si based alloy brazing material can be used, for example, an aluminum alloy having a Si content of 7 to 12 mass% can be used. However, when a low melting point brazing material added with Cu and / or Zn is used as the inner brazing material, a low melting point brazing material added with Cu and / or Zn as the outer brazing material may be used to lower the brazing temperature. preferable.
[0039]
The brazing temperature of the construction method in the present invention is not particularly limited, but when the Mg content in the brazing material layer is 0.1 mass% to less than 0.2 mass%, the melting point of the brazing material is lowered by the addition of Mg. 570-610 degreeC is preferable and 590-600 degreeC is more preferable. In addition, when Cu or Zn is added to the brazing material layer, the melting point of the brazing material is further lowered, and therefore, 560 ° C. to 585 ° C. is preferable. Moreover, when Mg in a brazing filler metal layer is controlled to 0.05 mass% or less, 590-610 degreeC is preferable.
[0040]
In addition, in the open part other than the inside of the hollow structure, for example, in joining the tube material and the outer fin, from the viewpoint of brazing aluminum or aluminum alloy material industrially and efficiently, an inert gas atmosphere using flux ( For example, brazing is preferably performed in nitrogen gas or argon gas.
The flux used when brazing using the flux in the open portion is usually used, for example, a fluoride-based flux.
The method for brazing an aluminum or aluminum alloy material of the present invention can be used for various applications. For example, by assembling an aluminum or aluminum alloy material using the present invention, the parallel flow type (for example, the mini core shown in FIG. 1 is assembled) or the drone cup type (for example, according to the basic structure shown in FIG. 7) is assembled. Can be manufactured.
[0041]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to this.
Reference example 1
Using the alloy materials having the compositions shown in Table 1, brazing sheets having configurations shown in Tables 2 to 6 were produced. Press oil is applied to each brazing sheet, pressed into each mold, degreased and washed with an organic solvent, dried at room temperature, and each brazing sheet having the structure shown in Table 2, Table 4, or Table 6 is shown in FIG. The shown mini-core shaped tube part was produced. As the outer fin material, a fin material having a thickness of 80 μm obtained by clad JIS A 4045 with a clad rate of 10% on both surfaces of a JIS A 3003 core material was used. The outer fin material was coated with flux and dried. JIS A 3003 fin material having a thickness of 70 μm was used for the inner fin material, and brazing was performed as described below.
Similarly, the three-stage drone cup shown in FIG. 7 was produced using each brazing sheet having the configuration shown in Table 3 or Table 5. The height when the two cups are overlapped is 8 mm, and the diameter of the cup is 4 cm. FIG. 7 is a partially cutaway sectional view showing the interior of the drone cup 71. As shown in the drawing, a hole of 10 mmφ is formed in the upper and lower cup central portions of the drone cup except for the uppermost stage. They are assembled and configured to overlap. In the figure, reference numeral 74 denotes an inner joint portion of the

drone cup

71, and 75 denotes a joint portion between the drone cups. In each of the Delon cup samples, flux was applied to the outer brazing material surface and dried.
[0042]
[Table 1]

[0043]
[Table 2]

[0044]
[Table 3]

[0045]
[Table 4]

[0046]
[Table 5]

[0047]
[Table 6]

[0048]
The minicore was heated at 600 ° C. for 3 minutes in a brazing atmosphere in which the oxygen concentration and dew point of the nitrogen atmosphere brazing furnace were adjusted as shown in Table 7, and evaluated for brazing. FIG. 8 is an enlarged end view of the joint portion of the mini-core tube material of FIG. For the evaluation of brazing, the joint between the inner fin material (not shown) and the tube material (not shown) with respect to the throat thickness 88 of the fillet 87 formed inside the inner joint portion 84 of the tube material 81. The throat thickness 88 was measured at points 1.0, 10.0, and 100.0 mm from the tube opening. FIG. 9 shows an enlarged end view of the joint portion between the tube material of the mini-core of FIG. 1 and the external fin material. For the evaluation of the outer brazing property, the size of the fillet 93 formed between the external fin material 92 and the tube material 91 was measured. For the measurement of the fillet size, the fillet portion was filled with resin, polished, photographed using an optical microscope, and measured. Table 7 shows the measurement results.
[0049]
[Table 7]

[0050]
[Table 8]

[0051]
The drone cup was heated at 600 ° C. for 3 minutes in a brazing atmosphere in which the oxygen concentration and dew point of the nitrogen atmosphere brazing furnace were adjusted as shown in Table 8, and the brazing property was evaluated. Evaluation of brazeability measured the throat thickness L (refer FIG. 10) of the fillet 103 formed in the inside junction part 102 of the drone cup material 101 of each step | level. FIG. 11 shows a partial cross-sectional view of the produced Delon cup type heat exchanger member. For the outer brazing, the throat thickness 118 of the fillet 117 formed at the joint 115 between the assembled drone cups 111 was measured. Table 8 shows the measurement results.
[0052]
[Table 9]

[0053]
[Table 10]

[0054]
As is apparent from Tables 7 and 8, in the test example according to the present invention, when the throat thickness of the internal fillet is thick, particularly when the oxygen concentration is high, or when the distance from the tube opening is short, the influence of the atmosphere in the furnace is affected. The brazing property is stable and good even at the site where it is easily received.
[0055]
Reference example 2
Various brazing sheets were prepared using the structural materials shown in Table 9 in the configurations shown in Tables 10 and 11. For the preparation of the brazing sheet, the core material was subjected to a homogeneous heat treatment at 600 ° C. and then both surfaces were chamfered to a predetermined thickness. The brazing material was subjected to a homogeneous heat treatment at a temperature of 500 ° C. and then hot-rolled to a predetermined thickness. These core material and brazing material were combined and rolled at a temperature of 500 ° C., and further cold-rolled to a predetermined thickness.
[0056]
[Table 11]

[0057]
[Table 12]

[0058]
[Table 13]

[0059]
[Table 14]

[0060]
The produced brazing sheet was subjected to final annealing at a temperature of 380 ° C. to obtain an O material. Lubricating oil is applied to this brazing sheet and roll-molded into each mold, then degreased and washed with an organic solvent, dried at room temperature, and an assembled state of a heat exchanger tube member having a total length of 50 cm as shown in FIG. 1 (minicore) Assembled. As the inner fin member 13, a JIS A 3003 alloy having a thickness of 70 μm was used. The brazing sheet No. For 101 to 155, brazing was evaluated by heating at 600 ° C. for 3 minutes in a nitrogen gas atmosphere (oxygen concentration 100 ppm, dew point −40 ° C.). Moreover, the brazing sheet (No. 156 to No. 176) having the structure shown in Table 11 was subjected to a brazing heating test at 600 ° C. for 3 minutes under severe conditions of an oxygen concentration of 400 ppm and a dew point of −20 ° C. (nitrogen gas atmosphere). I did it. For the evaluation of brazing, the throat thickness 88 (see FIG. 8) of the fillet 87 formed inside the inner joint portion 14 at a position 5 cm from the opening of the tube material 11 in FIG. 1 was measured. FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the fillet 87 is formed in the joint portion 14 (84) of the mini-core tube material 11 (81) shown in FIG. Here, the length indicated by 88 in FIG. 8 is the internal throat thickness. The results are shown in Table 12 and Table 13. In the evaluation of the inner throat thickness, if the throat thickness is 0.5 mm or more, a sufficient fillet is formed. If the throat thickness is 0.7 mm or more, a satisfactory fillet is formed. It was evaluated that it had a sticking property. If the throat thickness is less than 0.5 mm, it is regarded as defective. Table 12 also shows the presence or absence of erosion and the presence or absence of brazing. The erosion investigated the generation | occurrence | production of the erosion of the core material by cross-sectional structure | tissue observation about the tube junction part 15 after brazing. As for the presence or absence of brazing, the state of brazing was visually observed for the tube joint 15 after brazing, and the ratio of the portion where brazing occurred was measured with respect to the length of the brazing piece.
[0061]
[Table 15]

[0062]
[Table 16]

[0063]
[Table 17]

[0064]
Brazing sheet No. A part of the results of 101 to 155 is shown as a graph in FIG. The brazing sheet number was entered in the figure. A case where a good fillet was formed and no flaw breakage occurred, ○, a fillet was formed but a flaw breakage occurred at 20% or less of the total length, and Δ Those that could not be attached were marked with ×. Further, on the basis of the interface between the core material and the brazing material before brazing and heating, when the core material was eroded by the molten brazing over a distance of 20 μm or more from the interface, erosion occurred, and indicated by ■.
As is clear from FIG. 12, brazing sheets that do not satisfy (X + Y) ≦ a / 60 + 0.5 cannot be brazed, or the brazing performance is significantly reduced. No. 127, no. 128, no. 133, no. 134, no. 135, no. 140, no. 141 brazing sheet satisfied (X + Y) ≦ a / 60 + 0.5 and formed a sufficiently good fillet for brazing, but deviated from the range of (X + Y) ≦ −a / 60 + 1.5 The generation of erosion was observed in a part of the brazing sheet.
As is apparent from the results in Table 13, the brazing material thickness is 25 μm or less. The brazing sheets of 156 to 168 formed good fillets at a brazing filler metal Mg content of 0.05 mass% or less. Even when the brazing material Mg content exceeded 0.05 mass%, good fillet formation was observed for the brazing material thickness exceeding 25 μm.
In a normal brazing heating atmosphere (oxygen concentration 100 ppm, dew point −40 ° C.), good fillet formation can be obtained even when the brazing material Mg content exceeds 0.05 mass% and the brazing material thickness is 25 μm or less. It is clear from Table 12.
[0065]
Example 1
A brazing sheet having the four-layer structure of the outer brazing material, diffusion preventing layer, core material, and inner brazing material shown in FIG. The composition of each layer in Table 14 represents mass%. The diffusion prevention layer had a thickness of 0.26 mm, and the cladding rate of the outer brazing material was 10% and the cladding rate of the inner brazing material was 10% with respect to the thickness of the brazing sheet of 0.4 mm. The thickness of the core material was 0.06 mm. In the manufacturing process, each alloy of the diffusion preventing layer was cast, homogenized at a temperature of 580 ° C., and then both surfaces were chamfered by 10 mm. As the core material, each alloy was cast, homogenized at a temperature of 580 ° C., face chamfered, and hot-rolled to a predetermined thickness. The outer brazing filler metal and the inner brazing filler metal were cast from each alloy, homogenized at a temperature of 500 ° C., faced, and hot-rolled to a predetermined thickness. Next, each alloy plate was superposed in the order of the outer brazing material, the diffusion preventing layer, the core material, and the inner brazing material, and hot rolled at a temperature of 500 ° C. to obtain each brazing sheet having a thickness of 3 mm. Furthermore, after the cold rolling, final annealing was performed at a temperature of 380 ° C. to obtain a brazing sheet of O material with a plate thickness of 0.4 mm.
The obtained brazing sheet was bent with the inner brazing material inside, and a tube material 11 having a length of 100 mm as shown in FIG. 1 was formed. Further, a JIS A 3003 alloy having a thickness of 0.1 mm was corrugated to form an outer fin member 12 and an inner fin member 13, respectively. A core sample simulating a heat exchanger core was produced by combining two tube members 11, two inner fin members 13, and one outer fin member 12.
The NB flux was applied to the core sample outside the core. At this time, care was taken not to allow flux to enter the tube. After applying the flux, brazing was performed by heating at 600 ° C. for 3 minutes in a brazing furnace in a nitrogen atmosphere. At this time, the oxygen concentration in the brazing furnace was 80 ppm. About the core after brazing, the brazing state was visually inspected for the tube joint portion 14 and the joint portion 15 of the tube and the inner fin.
[0066]
[Table 18]

[0067]
Further, as a conventional example, using a core material not containing Mg, a brazing sheet of a three-layer material composed of exactly the same outer brazing material, core material, and inner brazing material is manufactured in the same manner as described above with the composition shown in Table 14, A core sample was prepared and brazed in the same manner as described above, and the brazed state was tested. However, in this case, the thickness of the core material was set to 0.32 mm. Table 15 shows the evaluation results of brazeability.
[0068]
[Table 19]

[0069]
As is apparent from Table 15, Test Example No. In 201 to 219, brazing did not occur at any of the tube joint 14 and the joint 15 of the tube and the inner fin, and good brazing was achieved. In contrast, Test Example No. In Nos. 220 to 224, since the Mg content of the core material was too small or the brazing material-containing Mg content was large, brazing occurred in a part of the tube joint, and sufficient brazing performance was not obtained. In addition, Test Example No. In 224, the Mg content of the core material was too high, and cracking of the material occurred in the hot rolling process, which could not be used for the brazing test. No. using a core material not containing Mg. Even in the case of 225 to 227, brazing breakage occurred at the tube joint portion, and sufficient brazability was not obtained.
[0070]
【The invention's effect】
According to the above brazing method of aluminum or aluminum alloy material, internal brazing can be performed without using a flux inside a hollow structure such as the inside of a tube, and an atmosphere with a poor oxygen concentration or a sufficient inside of the tube When the atmosphere cannot be replaced, flux-free brazing can be satisfactorily performed particularly in a portion that is easily affected by the furnace atmosphere in the vicinity of the tube opening. Further, it is not necessary to install a brazing member in the cover every time brazing, and the brazing process can be greatly simplified. Therefore, it is possible to perform industrial and efficient brazing in which the atmosphere is easily controlled and the brazing process is greatly simplified.
Furthermore, the brazing sheet for a heat exchanger of the present invention that can be suitably used for this brazing method does not need to limit the oxygen concentration in the brazing furnace extremely low, and greatly simplifies the brazing process of the heat exchanger. And a good and stable brazing property can be obtained. Further, good brazing can be performed even when the brazing material is thin. Therefore, there is an industrially significant effect. The aluminum alloy brazing sheet of the present invention is suitable as a heat exchanger member for automobiles, for example, a tube material such as an evaporator, a condenser, and an oil cooler, or an internal fin material thereof.
An aluminum alloy heat exchanger can be manufactured industrially and efficiently by using the brazing sheet made of the aluminum alloy of the present invention and using the above-described method for brazing aluminum or an aluminum alloy material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a heat exchanger core in which a tube material forming a refrigerant passage, outer fins, and inner fins are combined.
2 is a sectional view showing an example of A aluminum alloy brazing sheet.
3 is a sectional view showing another example of the A aluminum alloy brazing sheet.
4 is a sectional view showing another example of the A aluminum alloy brazing sheet.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of an aluminum alloy brazing sheet of the present invention.
6 is a sectional view showing another example of the A aluminum alloy brazing sheet.
FIG. 7 is a partial sectional view showing an example of a basic structure of an assembled state of a normal drone cup type heat exchanger member manufactured according to the present invention.
8 is an enlarged end view of the joint portion of the tube material of the mini core of FIG.
9 is an enlarged end view of a joint portion between the tube material of the mini-core of FIG. 1 and an external fin material.
FIG. 10 is an enlarged end view of an inner joint portion of the drone cup of FIG.
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a drone cup type heat exchanger member.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between (core material Mg content + brazing material Mg content) and brazing material thickness in a reference example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Tube material 12 Outer fin material 13 Inner fin material 14 Tube junction 15 Joint of tube and inner fin 16 Refrigerant passage 21 Core material 22 Inner brazing material 31 Outer brazing material 32 Core material 33 Inner brazing material 41 First inner brazing Material 42 Core material 43 Second brazing material 51 Outer brazing material 52 Diffusion prevention layer 53 Core material 54 Inner brazing material 61 Outer brazing material 62 Diffusion prevention layer 63 Core material 64 Diffusion adjustment layer 65 Inner brazing material 71 Dron cup 74 Delon Inner joint part of cup 75 Joiner part between drone cups 81 Tube material 84 Inner joint part of tube 87 Fillet 88 Throat 91 Tube material 92 Outer fin material 93 Fillet 101 Delon cup 102 Inner joint part of Delon cup 103 Fillet 111 Delon cup 115 Joint between Delon cups 117 Fillet 1 8 throat thickness

Claims

An aluminum alloy brazing sheet for forming a hollow structure, wherein the brazing filler metal, diffusion preventing layer, core material, and the inner side of the molded hollow structure are formed on the outer side of the molded hollow structure. It has a four-layer structure clad in order of brazing material of less than 2 mass% , the core material is 0.2 to 1.2 mass% Si, 0.05 to 2.0 mass% Fe, 0.1 to 1.2 mass. % of Cu, hollow containing 0.05～2.0Mass% of Mn and 0.2～1.5Mass% of Mg, the balance being made has a composition of Al and unavoidable impurities Brazing sheet made of aluminum alloy for forming structures .

In the aluminum alloy brazing sheet, the brazing material on the side in contact with the diffusion preventing layer (hereinafter referred to as the outer brazing material) is an Al—Si alloy brazing material, and the brazing material on the side in contact with the core material (hereinafter referred to as the inner brazing material). The material comprises 7-12 mass% Si, 0.5-8.0 mass% Cu and 0.5-6 mass% Zn, with the balance being Al and inevitable impurities. Item 4. An aluminum alloy brazing sheet for molding a hollow structure according to Item 1 .

The aluminum alloy brazing sheet for molding a hollow structure according to claim 1 or 2, wherein the aluminum alloy brazing sheet is a brazing sheet for a heat exchanger.