JP4220411B2 - 熱交換器用アルミニウム合金クラッド材 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器用アルミニウム合金クラッド材、とくに、不活性ガス雰囲気中でのフッ化物フラックスを用いたろう付けや真空ろう付けにより接合されるラジエータやヒータコアなどのアルミニウム合金製熱交換器のチューブ、ヘッダーなど、流体通路構成部材の素材として好適な三層構造の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材に関する。

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作動流体（冷媒）の通路となるチューブ（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。このような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、ヘッダープレート材としては、ＪＩＳ Ａ３００３などのＡｌ−Ｍｎ系合金を芯材とし、芯材の片面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドした二層構造のアルミニウム合金クラッド材、芯材の両面にろう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、または芯材の一方の面にろう材をクラッドし、他方の面にＡｌ−Ｚｎ系合金またはＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金の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が用いられている。

クラッド材のＡｌ−Ｓｉ系ろう材は、アルミニウム合金製熱交換器を製作するとき、チューブ外面とフィンとの接合、チューブとヘッダープレートとの接合、またはクラッド板からろう付けによりチューブを製造する場合のろう付け接合のためにクラッドされている。これらのろう付には、フッ化物フラックスを用いる不活性ガス雰囲気ろう付け、真空ろう付けが適用される。

三層構造のアルミニウム合金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、作動流体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。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。

近年、自動車の軽量化の要請に伴う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、これまで芯材あるいは犠牲陽極材の組成改善により高強度化を図ったクラッド材が種々提案されており、最近では、犠牲陽極材にＭｎ、Ｓｉを添加して強度を向上させる手法が提案されている。

例えば、犠牲陽極材にＭｎまたはＭｎ、Ｓｉを添加し、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物の分布を制御することにより耐食性を高めた高強度アルミニウム合金複合材（特許文献１、２参照）、犠牲陽極材にＭｎとＳｉを添加するとともに、単体Ｓｉ析出物やＳｉ含有晶出物、析出物の量を制御し、粒界析出物を生じ難くして耐食性を向上させ、さらに犠牲陽極材中のＳｉ含有量とＺｎ含有量との比率を調整して強度と耐食性とのバランスを得た高強度アルミニウム合金複合材が提案されている（特許文献３、４参照）。

しかしながら、チューブの内面となる犠牲陽極材の耐食性については、ＭｎやＳｉを多く含有させた場合、粒界腐食感受性が高くなる傾向があり、とくに犠牲陽極材を薄肉化した場合、短期間に腐食が芯材まで到達してしまい、早期貫通に到るという難点がある。一方、ろう付け性に関しては、犠牲陽極材にＭｎやＳｉを添加すると、とくにチューブの接合が溶接ではなくろう付けにより行われ、ろう材と犠牲陽極材でろう付け接合される場合、析出物の分散状態によっては、加工組織を有する犠牲陽極材が加熱ろう付け中に再結晶せずに、亜結晶粒が残存し、ろう材が犠牲陽極材中に浸食（エロージョン）し、浸食部での耐圧強度や耐食性が低下するなどの問題が生じる。
特開平１１−６１３０５号公報 特開平１１−６１３０６号公報 特開２００３−２９３０６０号公報 特開２００３−２６８４７０号公報

発明者らは、犠牲陽極材にＭｎ、Ｓｉを添加して強度を向上させてアルミニウム合金クラッド材の薄肉化を達成する手法において、上記の問題点を解決するために、粒界腐食の発生、ろう材の浸食と添加元素や金属間化合物の分散との関係について再検討を行った結果、犠牲陽極材にＴｉを添加すると粒界腐食感受性が抑制できること、また、Ｓｉ系化合物、Ｆｅ系化合物とともにＭｎ系化合物の微細析出を抑え、これらの化合物の粒径、分布を制御することによりろう材の浸食が抑制できることを見出した。

本発明は、上記の知見に基づいてさらに検討を加えた結果としてなされたものであり、その目的は、ラジエータとくに自動車搭載用ラジエータやヒータコアなどのアルミニウム合金製熱交換器のチューブ材、ヘッダープレート材として好適に使用することができるろう付け性、耐食性、ろう付け後の強度特性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材を提供することにある。

上記の目的を達成するための請求項１による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、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、芯材がＭｎ：０．６〜２．０％、Ｃｕ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．３〜１．２％、Ｆｅ：０．０１〜０．４％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：２．０〜６．０％、Ｍｎ：１．２〜２．０％、Ｓｉ：０．４〜１．２％、Ｆｅ：０．０１〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．３％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、ろう材がＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材であることを特徴とする。

請求項２による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１において、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３による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１または２において、芯材が、さらにＣｒ：０．５％以下、Ｚｒ：０．３％以下、Ｂ：０．１％以下のうちの１種または２種以上を含有することを特徴とする。

請求項４による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１〜３のいずれかにおいて、犠牲陽極材が、さらにＩｎ：０．００５〜０．０５％、Ｓｎ：０．００５〜０．０５％のうちの１種または２種を含有することを特徴とする。

請求項５による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１〜４のいずれかにおいて、犠牲陽極材が、さらにＭｇ：２．５％以下を含有することを特徴とする。

請求項６による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１〜５のいずれかにおいて、犠牲陽極材が、さらにＣｕ：０．２％以下、Ｃｒ：０．３％以下、Ｚｒ：０．３％以下、Ｂ：０．１％以下のうちの１種または２種以上を含有することを特徴とする。

請求項７による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、請求項１〜６のいずれかにおいて、ろう材がＳｒ：０．００５〜０．１％を含有するＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材であることを特徴とする。

本発明によれば、不活性ガス雰囲気中でのフッ化物フラックスを用いたろう付けや真空ろう付けにより接合されるラジエータとくに自動車搭載用ラジエータやヒータコアなどのアルミニウム合金製熱交換器のチューブ、ヘッダーなど、流体通路構成部材の素材として好適な、ろう付け性、耐食性、ろう付け後の強度特性に優れた三層構造の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材が提供される。

本発明のアルミニウム合金クラッド材の組成およびその限定理由について説明する。
（犠牲陽極材）
Ｚｎ：２．０〜６．０％
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の好ましい含有量は２．０〜６．０％の範囲であり、Ｚｎの含有量が２．０％未満ではその効果が小さく、６．０％を越えて含有すると犠牲陽極材の自己耐食性が低下する。

Ｍｎ：１．２〜２．０％
Ｍｎは、強度を向上させるとともに、クラッド圧延時における犠牲陽極材の変形抵抗を向上させ、犠牲陽極材の優先伸びを抑制することで接合性を高め、クラッド性を改善する効果がある。とくにＳｉとＭｎ−Ｓｉ系化合物を形成して強度向上に寄与する。Ｍｎは、犠牲陽極材中でＭｎ系化合物を形成し、該化合物の微細粒子の分布を後述するＳｉ系化合物、Ｆｅ化合物の粒子分布とともに調整し、犠牲陽極材中に粒子径０．０１〜０．１μｍの化合物粒子の合計を１ｍｍ^２当たり２×１０^７個以下とすることにより、ろう付け時におけるろう材の犠牲陽極材への浸食を抑制することができる。Ｍｎの好ましい含有量は１．２〜２．０％の範囲であり、１．２％未満では強度向上の効果が十分ではなく、２．０％を越えると、鋳造時に粗大な化合物が生成して自己耐食性が低下する。Ｍｎのさらに好ましい含有範囲は１．２〜１．８％である。

Ｓｉ：０．４〜１．２％
Ｓｉは、犠牲陽極材のマトリックスにＳｉ系化合物を生成させ、該化合物の粒子分布を前記Ｍｎ系化合物および後述するＦｅ系化合物の粒子分布とともに調整することにより、ろう付け時におけるろう材の犠牲陽極材への浸食を抑制することができる。とくにＭｎとともにＭｎ−Ｓｉ系化合物を形成することによって強度向上効果が増大する。Ｓｉの好ましい含有量は０．４〜１．２％の範囲であり、０．４％未満では強度向上の効果が小さく、１．２％を越えると、大きなＳｉ系化合物粒子の数が多くなり、犠牲陽極材の自己耐食性を低下させるため、犠牲陽極効果が劣るものとなる。Ｓｉのさらに好ましい含有範囲は０．６〜１．１％である。

Ｆｅ：０．０１〜０．３％
Ｆｅは、Ｆｅ系化合物の粒子分布を前記Ｍｎ系化合物、Ｓｉ系化合物の粒子分布とともに調整することにより、ろう付け時におけるろう材の犠牲陽極材への浸食を抑制することができる。Ｆｅ含有量が０．３％を越えると犠牲陽極材の自己耐蝕性が低下する。Ｆｅの好ましい含有量は０．０１〜０．３％の範囲であり、０．０１％未満では地金コストが高くなり好ましくない。Ｆｅのさらに好ましい含有範囲は０．０１〜０．２％である。

Ｔｉ：０．０１〜０．３％
Ｔｉは、材料の板厚方向に濃度の高い領域と低い領域に分かれ、これらの領域が層状となって交互に分布し、Ｔｉ濃度の低い領域が高い領域に比べ優先的に腐食することにより、腐食形態を層状にする効果を有し、この効果により板厚方向への粒界腐食の進行が妨げられ材料の耐孔食性が向上する。Ｔｉの好ましい含有量は０．０１〜０．３％の範囲であり、０．０１％未満ではその効果が小さく、０．３％を越えると、鋳造時に巨大な晶出物が生成し、また加工性が低下して健全な材料の製造が困難となる。Ｔｉのさらに好ましい含有範囲は０．０６〜０．３％である。

Ｉｎ：０．００５〜０．０５％
Ｉｎ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や隙間腐食の発生を防止する。Ｉｎの好ましい含有量は０．００５〜０．０５％の範囲であり、０．００５％未満ではその効果が十分でなく、０．０５％を越えると、自己耐食性および圧延加工性が低下する。Ｉｎのさらに好ましい含有範囲は０．０１〜０．０２％である。

Ｓｎ：０．０５〜０．０５％
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や隙間腐食の発生を防止する効果を有し、芯材に対し確実に犠牲陽極効果を発揮するよう機能する。Ｓｎの好ましい含有量は０．００５〜０．０５％の範囲であり、０．００５％未満ではその効果が十分でなく、０．０５％を越えると、自己耐食性および圧延加工性が低下する。Ｓｎのさらに好ましい含有範囲は０．０１〜０．０２％である。

Ｍｇ：２．５％以下
Ｍｇは、熱交換器などのろう付け組み立て時、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よう機能する。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、これらの効果によってクラッド材の強度を改善する。Ｍｇの好ましい含有量は２．５％以下の範囲であり、２．５％を越えると圧延加工性が低下する。Ｍｇのさらに好ましい含有範囲は０．５〜２．５％である。

Ｃｕ：０．２％以下、Ｃｒ：０．３％以下、Ｚｒ：０．３％以下、Ｂ：０．１％以下
Ｃｕ、Ｃｒ、ＺｒおよびＢは、上記の範囲で含有させることができる。Ｃｕが０．２％を越えると、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。Ｃｒ、ＺｒおよびＢはそれぞれ０．３％、０．３％および０．１％を越えて含有されると、鋳造時に巨大な晶出物が生成し、健全な板材の製造が困難となる。

（芯材）
Ｍｎ：０．６〜２．０％
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よう機能する。Ｍｎの好ましい含有量は０．６〜２．０％の範囲であり、０．３％％未満ではその効果が小さく、２．０％を越えると、鋳造時に粗大な化合物が生成し圧延加工性が低下して健全な板材（芯材）が得難くなる。Ｍｎのさらに好ましい含有範囲は１．２〜１．８％である。

Ｃｕ：０．３〜１．０％
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よう機能する。また、チューブをラジエータとして組み付ける際の加熱ろう付け時に犠牲陽極材およびろう材に拡散して、犠牲陽極材およびろう材の厚さ方向になだらかなＣｕの濃度勾配を形成させ、この結果、芯材側の電位は貴となり、犠牲陽極材の表面側およびろう材の表面側の電位は卑となって、犠牲陽極材およびろう材の厚さ方向になだらかな電位勾配が形成されるため、腐食形態が全面腐食型となる。Ｃｕの好ましい含有量は０．３〜１．０％の範囲であり、０．３％未満ではその効果が小さく、１．０％を越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易くなる。Ｃｕのさらに好ましい含有範囲は０．４〜０．７％である。

Ｓｉ：０．３〜１．２％
Ｓｉは、芯材の強度を向上させる効果を有する。とくに、犠牲陽極材にＭｇが含有する場合、Ｓｉは加熱ろう付け中に犠牲陽極材から拡散してくるＭｇと共存してＭｇと結合してＭｇ₂ Ｓｉを生成することにより、ろう付け後に時効硬化が生じ、強度がさらに向上する。Ｓｉの好ましい含有量は０．３〜１．２％の範囲であり、０．３％未満ではその効果が小さく、１．２％を越えると、芯材の耐食性が低下するとともに、芯材の融点を下げ、加熱ろう付け時に局部溶融が生じ易くなる。Ｓｉのさらに好ましい含有範囲は０．６〜１．１％である。

Ｍｇ：０．５％以下
Ｍｇは、芯材の強度を向上させる。Ｍｇの好ましい含有量は０．０５〜０．５％の範囲であり、０．０５％未満ではその効果が小さく、０．５％を越えて含有すると、フッ化物系フラックスを用いて不活性ガス雰囲気中で加熱ろう付けを行う場合、ろう付け時にＭｇがフッ化物系フラックスと反応してＭｇのフッ化物が生成し、ろう付け性を低下させるとともに、ろう付け部の外観が悪くなる。Ｍｇのさらに好ましい含有範囲は０．０５〜０．１５％である。

Ｃｒ：０．５％以下、Ｚｒ：０．３％以下、Ｂ：０．１％以下
Ｃｒ、ＺｒおよびＢは、上記の範囲内で含有させることができる。Ｃｒ、ＺｒおよびＢの含有量がそれぞれ０．５％、０．３％および０．１％を越えると、鋳造時に巨大晶出物が生成し、健全な板材の製造が困難となる。

（ろう材）
ろう材としては、通常用いられているＡｌ−Ｓｉ系合金、例えばＳｉ：６〜１３％を含む合金が使用される。ラジエータなどを構成するために行われるろう付けが真空ろう付けの場合には、Ａｌ−Ｓｉ−１．０〜２．０％Ｍｇ系合金などが用いられる。これらのＡｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金には、必要に応じて、Ｂｉ：０．２％以下、Ｂｅ：０．１％以下、Ｃａ：１．０％以下、Ｌｉ：１．０％以下が添加されてもよい。

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ることにより、ろうの溶融が均一になり、ろう付け性が改善される。Ｓｒの好ましい含有量は０．００５〜０．１％の範囲であり、０．００５％未満ではその効果が小さく、０．１％を越えると、その効果が飽和する。Ｓｒのさらに好ましい含有範囲は０．０１〜０．０３％である。

本発明のアルミニウム合金クラッド材は、犠牲陽極材にＺｎの他、Ｍｎ、Ｓｉを含有させて強度を向上させるとともに、Ｔｉを含有させることによりＭｎ、Ｓｉの含有による粒界腐食感受性の増大を抑制して耐粒界腐食性を確保することを特徴とするものである。また、本発明のアルミニウム合金クラッド材における他の特徴は、Ｍｎ系化合物、Ｓｉ系化合物およびＦｅ系化合物のうち、粒子径０．０１〜０．１μｍの化合物の合計を１ｍｍ^２当たり２×１０^７個以下に調整することにより、ろう付け時におけるろう材の犠牲陽極材への浸食を抑制することにある。粒子径０．０１〜０．１μｍの化合物の合計が１ｍｍ^２当たり２×１０^７個を越えると、ろう付け時、ろう材が犠牲陽極材へ浸食し易くなり、ろう付け性が低下する。

上記の化合物分布を得るためには、とくに、犠牲陽極材の製造において、前記組成をそなえた材料を４５０〜６１０℃、さらに好ましくは５３０〜６００℃の温度に２〜２０時間保持する均質化処理を行うのが望ましい。均質化処理温度が４５０℃未満では０．０１〜０．１μｍの微細化合物が多く析出し易く、６１０℃を越えると、粗大化した化合物が析出して犠牲陽極材の自己耐食性が低下する。均質化処理時間が２０時間を越えた場合も同様となる。均質化処理時間が２時間未満では、鋳造時に偏析した晶出物によって自己耐食性が低下する。

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。

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。これらの実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１
連続鋳造によって表１に示す組成を有する芯材用合金、表２に示す組成を有する犠牲陽極材用合金、および表３に示す組成を有するろう材用合金を造塊し、得られた鋳塊のうち、芯材用合金および犠牲陽極材用合金の鋳塊については均質化処理を行った。犠牲陽極材用合金の鋳塊については、添加元素を均一に分布させ、微細化合物粒子の析出を抑制するために、４５０℃以上の温度に１０時間以上保持する条件で均質化処理を行った。

ついで、犠牲陽極材用合金およびろう材用合金の鋳塊を所定の厚さまで熱間圧延し、これらの熱間圧延板と芯材用合金の鋳塊（厚さ３０ｍｍ）とを合わせ材として熱間圧延し、三層構造のクラッド材（厚さ３ｍｍ）を得た。その後、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延によって厚さ０．２０ｍｍの板材（クラッド材、調質Ｈ１４）を得た。クラッド材の構成は、犠牲陽極材は０．０２５〜０．０５ｍｍ、ろう材は０．０３０ｍｍである。

得られたクラッド材について、以下の方法により（１）クラッド性、（２）犠牲陽極材の浸食性、（３）引張強さ、（４）犠牲陽極材中の０．１μｍ以下の化合物粒子数、（５）犠牲陽極材の耐食性、（６）外面の耐食性を評価した。結果を表４に示す。

クラッド性：犠牲陽極材の製造において、圧延加工性がわるく健全な犠牲陽極板材の製造が困難となったことなどに起因してクラッド圧延ができないものをクラッド性不良（×）とし、健全なクラッド材が得られたものをクラッド性良好（○）とする。

犠牲陽極材の浸食性：図１に示すように、２つのクラッド材１、２（幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ０．２０ｍｍ）（３は芯材、４は犠牲陽極材、５はろう材）を犠牲陽極面を上にして重ね合わせて固定する。このときクラッド材１のろう材面側には、フッ化物系フラックスを塗布しておく。重ね合わせた状態で、窒素ガス雰囲気中で５９５℃の温度（材料温度）に３分間保持したのち冷却する。加熱により、図２に示すように、溶融したろう６はクラッド材１、２の間隙に充填される。溶融ろう６の充填状況を観察し、ろう材が犠牲陽極材および芯材に浸食していないものを良好（○）、犠牲陽極材および芯材へのろう材の浸食が顕著なものを不良（×）とする。

引張強さ：上記のろう付け加熱後のアルミニウム合金クラッド材について引張試験を行い、引張強さが１７０ＭＰａ以上のものを合格とする。

犠牲陽極材中の０．１μｍ以下の化合物粒子数：犠牲陽極材中の化合物分布を、ＴＥＭ（−２００ＣＸ）により倍率２００００倍で１０視野（合計面積２．４ｍｍ² ）観察し、写真撮影する。撮影条件は、透過厚さを等しくするために、加速電圧２００ｋＶで感度５の露出条件とする。化合物粒子径および化合物の個数は、写真上の化合物粒子（粒子径：０．０１μｍ以上）を目視でわかる範囲でマークした後、画像解析装置により測定する。

犠牲陽極材の耐食性：前記加熱ろう付け後のクラッド犠牲陽極材（図２に示すもの）を試験材として、以下に示す２種類の腐食試験を実施した。
（腐食試験１）
粒界腐食試験（ＩＳＯ１１８４６（Ｂ法））による。液組成は３０ｇ／ｌＮａＣｌ＋１０ｍｌＨＣｌとする。なお、規格では試験時間は２４時間となっているが、試験１０時間後の試験材の断面ミクロ観察により粒界腐食の発生状況を調べた。粒界腐食が発生していないものまたは粒界腐食が軽微であり犠牲陽極層として十分に作用し得るものは良好（○）、粒界腐食が著しく、脱粒などにより犠牲陽極層として十分に作用し得ないものは不良（×）とした。
（腐食試験２）
８８℃に加熱した腐食液（Ｃｌ^- １００ｐｐｍ、ＳＯ₄ ^2- １００ｐｐｍ、ＨＣＯ₃ ^- １００ｐｐｍ）に３３６時間連続浸漬し、試験材の最大腐食深さを測定し、最大腐食深さが０．０９ｍｍ以下のものを合格とした。なお、比液量は５ｍｌ／ｃｍ² とした。

外面の耐食性（腐食試験３）：図３に示すように、クラッド材１のろう材５側に、Ａｌ−１．２％Ｍｎ−０．１５％Ｃｕ−１．０％Ｚｎ合金からなる厚さ０．０６ｍｍのコルゲートフィン７を載せ、窒素ガス雰囲気中でフッ化物系フラックスを用いて、ろう付け温度６００℃でろう付けを行う。得られた試験材の外面をＪＩＳ８６８１のＣＡＳＳ試験法に準拠して２週間の腐食試験を行い、試験後の試験材のろう材側（外面）の最大腐食深さを測定して、最大腐食深さが０．１１ｍｍ以下のものを合格とする。

表４にみられるように、本発明に従う試験材Ｎｏ．１〜２７はいずれも、クラッド性良好で、ろう材の浸食性もみられず、１７０ＭＰａ以上の引張強さをそなえ、耐粒界腐食性性などの耐食性に優れ、外面の耐食性についても良好な結果を示した。

比較例１
連続鋳造によって表５に示す組成を有する芯材用合金、表６に示す組成を有する犠牲陽極材用合金を造塊し、得られた鋳塊を均質化処理した。犠牲陽極材用合金の鋳塊については、添加元素を完全に固溶させ、微細化合物粒子の析出を抑制するために、４５０℃以上の温度に１０時間以上保持する条件で均質化処理を行った。

ついで、犠牲陽極材用合金の鋳塊および実施例１で造塊したろう材用合金の鋳塊を所定の厚さまで熱間圧延し、これらの熱間圧延板と芯材用合金の鋳塊（厚さ３０ｍｍ）とを合わせ材として熱間圧延し、三層構造のクラッド材（厚さ３ｍｍ）を得た。その後、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延によって厚さ０．２０ｍｍの板材（クラッド材、調質Ｈ１４）を得た。クラッド材の構成は、犠牲陽極材は０．０２５〜０．０５ｍｍ、ろう材は０．０３０ｍｍである。なお、表５、６において、本発明の条件を外れたものには下線を付した。

得られたクラッド材について、実施例１と同じ方法で（１）クラッド性、（２）犠牲陽極材の浸食性、（３）引張強さ、（４）犠牲陽極材中の０．１μｍ以下の化合物粒子数、（５）犠牲陽極材の耐食性、（６）外面の耐食性を評価した。結果を表７に示す。

表７に示すように、試験材Ｎｏ．２８は、犠牲陽極材のＭｎ量が多いため、鋳造時に粗大な化合物が生成して自己耐食性が低下し耐食性が劣る。試験材Ｎｏ．２９は、犠牲陽極材のＭｎ量が少ないため、加熱ろう付け後の引張強さが劣る。試験材Ｎｏ．３０は、犠牲陽極材のＺｎ量が多いため、犠牲陽極材の消耗が早くなり耐食性が低下している。試験材Ｎｏ．３１は、犠牲陽極材のＺｎ量が少ないため、犠牲陽極効果が十分でなく耐食性（耐孔食性）が劣る。

試験材Ｎｏ．３２は、犠牲陽極材のＳｉ量が多いため、Ｓｉ系化合物粒子の数が多くなって自己耐食性が低下し耐食性が劣る。試験材Ｎｏ．３３は、犠牲陽極材のＳｉ量が少ないため、加熱ろう付け後の引張強さが劣る。試験材Ｎｏ．３４は、犠牲陽極材のＦｅ量が多いため、犠牲陽極材中の０．１μｍ以下の化合物が多くなり犠牲陽極材へのろうの浸食が生じる。試験材Ｎｏ．３５および試験材Ｎｏ．３６はそれぞれ、犠牲陽極材のＩｎ量およびＳｎ量が多いため、いずれも犠牲陽極材の製造において圧延加工性がわるく、健全な犠牲陽極材の製造が困難となった結果、クラッド性不良となった。

試験材Ｎｏ．３７は、犠牲陽極材のＭｇ量が多いため、ろう付け性が劣り接合不良が生じた。試験材Ｎｏ．３８は、犠牲陽極材のＴｉ量が少ないため、耐粒界腐食性が低下している。試験材Ｎｏ．３９は、Ｔｉ量が多いため、犠牲陽極材の製造において圧延加工性がわるく、健全な犠牲陽極材の製造が困難となった結果、クラッド性不良となった。試験材Ｎｏ．４０は、芯材のＭｎ量が多いため、芯材の製造において圧延加工性がわるく、健全な芯材の製造が困難となった結果、クラッド性不良となった。試験材Ｎｏ．４１は、芯材のＭｎ量が少ないため、加熱ろう付け後の引張強さが劣っている。

試験材Ｎｏ．４２は、芯材のＣｕ量が多いため、加熱ろう付け時に芯材に局部溶融が生じろう付け性が低下した。試験材Ｎｏ．４３、芯材のＣｕ量が少ないため、加熱ろう付け後の引張強さが劣っている。試験材Ｎｏ．４４は、芯材のＳｉ量が多いため、加熱ろう付け時に芯材に局部溶融が生じろう付け性が低下した。試験材Ｎｏ．４５、芯材のＳｉ量が少ないため、加熱ろう付け後の引張強さが劣っている。試験材Ｎｏ．４６は、芯材のＭｇ量が多いため、ろう付け性が劣り接合不良が生じた。試験材Ｎｏ．４７は、芯材のＦｅ量が多いため、外面耐食性が低下している。

実施例でのろう材の浸食性試験におけるクラッド材の組み合わせを示す概略断面図である。 ろう材の浸食試験後のクラッド材の概略断面図である。 クラッド材の外面腐食試験の概略を示す断面図である。

符号の説明

１ クラッド材
２ クラッド材
３ 芯材
４ 犠牲陽極材
５ ろう材
６ 溶融ろう
７ コルゲートフィン

Claims (7)

1. 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、芯材がＭｎ：０．６〜２．０％（質量％、以下同じ）、Ｃｕ：０．３〜１．０％、Ｓｉ：０．３〜１．２％、Ｆｅ：０．０１〜０．４％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：２．０〜６．０％、Ｍｎ：１．２〜２．０％、Ｓｉ：０．４〜１．２％、Ｆｅ：０．０１〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．３％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、ろう材がＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材であることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
2. 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記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
3. 芯材が、さらにＣｒ：０．５％以下、Ｚｒ：０．３％以下、Ｂ：０．１％以下のうちの１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１または２記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
4. 犠牲陽極材が、さらにＩｎ：０．００５〜０．０５％、Ｓｎ：０．００５〜０．０５％のうちの１種または２種を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
5. 犠牲陽極材が、さらにＭｇ：２．５％以下を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
6. 犠牲陽極材が、さらにＣｕ：０．２％以下、Ｃｒ：０．３％以下、Ｚｒ：０．３％以下、Ｂ：０．１％以下のうちの１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
7. ろう材がＳｒ：０．００５〜０．１％を含有するＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材であることを特徴とする請求項１〜６記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。

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