JP4374035B2 - アルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシート - Google Patents

アルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシート Download PDF

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Description

本発明は、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用されるアルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシートに関する。
一般に、自動車用の熱交換器である、例えば、コンデンサ、エバポレータ、インタークーラ等は、流体通路を有する形状のチューブ材やプレート材と、コルゲート成形されたフィン材とを交互に重ね合わせ、組み合わされた状態でろう付されることによって製造される。このようなチューブ材やプレート材、フィン材は、ろう付用のアルミニウム合金材や、アルミニウム合金からなる心材の片面または両面にＡｌ−Ｓｉ系合金のろう材等をクラッドしたアルミニウム合金ブレージングシートから成形されている。
従来のろう付用のアルミニウム合金材や、アルミニウム合金ブレージングシートの心材は、Ａｌ−Ｍｎ系合金が主流であった。そして、このようなアルミニウム合金の強度を向上させるため、Ｃｕ、さらにＳｉやＭｇを添加したろう付用のアルミニウム合金材や、これを心材とし、Ａｌ−Ｓｉ系合金のろう材がクラッドされたアルミニウム合金ブレージングシートが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開平８−２９１３５３号公報（段落００１０〜００１５、段落００２５） 特開平５−３３９６６６号公報（段落０００５〜００１３） 特開平４−２０２７３５号公報（第２頁右上第１２行〜同頁左下第１７行）
しかしながら、前記したようなろう付用のアルミニウム合金材や、これを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートから製造される熱交換器の使用温度は概ね１００℃以下であった。したがって、使用温度が、例えば１５０℃以上の高温経時においては、アルミニウム合金材や、これを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートの強度が十分でなく使用に限界があるという問題を有していた。
また、近年、熱交換器は小型化、高性能化が要求され、熱交換器の使用条件は高圧化、高温化する方向にあり、ろう付用のアルミニウム合金材やこれを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートについては、１５０℃以上の高温経時での高強度化が要求されている。
そこで、本発明は、このような問題を解決すべく、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用される高温経時強度に優れるアルミニウム合金材、および、高温経時強度に優れる心材を用いるアルミニウム合金ブレージングシートを提供することを課題とする。
前記課題を解決するための本発明に係るアルミニウム合金材は、心材の少なくとも片面にろう材を備え、かつ５９０℃で２分間のろう付加熱後に２００℃で３００時間保持した後の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上であるアルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用される。そして、前記アルミニウム合金材は、Ｃｕ：２．５質量％を超え、３．５質量％以下を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
このようなアルミニウム合金材は、Ｃｕの含有量を２．５質量％を超え、３．５質量％以下の範囲に規定することによって、Ｃｕの固溶・析出強化によるアルミニウム合金の強度向上と共に、高温経時でのアルミニウム合金の強度低下を小さくすることができる。
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％、Ｍｎ：０．０５〜１．５質量％、Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％、Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｖ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｎ：０．０１〜０．１質量％、Ｃｄ：０．０１〜０．１質量％、Ｉｎ：０．０１〜０．１質量％のうち少なくとも１種以上をさらに含有することを特徴とする。
このようなアルミニウム合金材は、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎのうち少なくとも１種以上をさらに含有すると共に、その含有量を適切に規定することによって、アルミニウム合金の強度と成形加工性を向上させることができる。
また、前記課題を解決するため、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記アルミニウム合金材を心材とし、その片面または両面にアルミニウム合金からなるろう材を備えることを特徴とする。
このようなアルミニウム合金ブレージングシートは、前記したアルミニウム合金材を心材とすることによって、高温経時での強度低下を小さくすることができ、成形加工性を向上させることができる。また、心材の片面または両面にろう材を備えることによって、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。
また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記アルミニウム合金材を心材とし、その一方の片面にアルミニウム合金からなるろう材を備え、他方の片面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材を備えることを特徴とする。
このようなアルミニウム合金ブレージングシートは、前記したアルミニウム合金材を心材とすることによって、高温経時での強度低下を小さくすることができ、成形加工性を向上させることができる。また、心材の一方の片面にろう材を備えるので、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。さらに、心材の他方の片面に犠牲陽極材を備えるので、犠牲陽極材の犠牲防食作用によって、その耐食性を向上させることができる。
本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｃｕの含有量を適切に規定することで、アルミニウム合金の強度向上と共に、高温経時での強度低下を小さくすることができるので、高温経時強度に優れている。また、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎのうち少なくとも１種以上をさらに含有すると共に、その含有量を適切に規定することで、強度と成形加工性に優れている。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、Ｃｕの含有量を適切に規定したアルミニウム合金材を心材とすることで、高温経時強度や成形加工性に優れている。また、心材の少なくとも片面にろう材を備えることで、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。さらに、犠牲陽極材を備えることで、その耐食性を向上させることができる。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
［アルミニウム合金材］
本発明の第１実施形態に係るアルミニウム合金材は、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用されるアルミニウム合金材であり、Ｃｕ：２．５質量％を超え、３．５質量％以下を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなる。
また、本発明の第２実施形態に係るアルミニウム合金材は、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用されるアルミニウム合金材であり、Ｃｕ：２．５質量％を超え、３．５質量％以下を含有すると共に、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％、Ｍｎ：０．０５〜１．５質量％、Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％、Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｖ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｎ：０．０１〜０．１質量％、Ｃｄ：０．０１〜０．１質量％、Ｉｎ：０．０１〜０．１質量％のうち少なくとも１種以上をさらに含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなる。
なお、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材は、ろう付用のアルミニウム合金材としても使用することができる。
以下、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材の添加元素の含有量を数値限定した理由について説明する。
＜Ｃｕ：２．５質量％を超え、３．５質量％以下＞
Ｃｕは、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させる。また、Ｃｕの添加によって、高温経時でのアルミニウム合金材の強度低下は小さくなる。さらに、アルミニウム合金ブレージングシートの心材とした場合、Ｃｕを添加することで心材の電位をろう材の電位よりも貴とすることができるので、ろう材が心材（アルミニウム合金材）を犠牲防食し、アルミニウム合金ブレージングシートの耐食性を向上させる。
Ｃｕの含有量が２．５質量％以下では、十分な高温経時強度が得られない。一方、Ｃｕの含有量が３．５質量％を超えるとアルミニウム合金材の融点が低下するのでろう付時にアルミニウム合金材が溶融する恐れがある。また、Ｃｕの含有量の増加と共にろう付前の素材（アルミニウム合金材）の伸びが低下するので成形加工性が低下する。従って、本発明の第１実施形態および第２実施形態におけるアルミニウム合金材のＣｕの含有量は２．５質量％を超え、３．５質量％以下とする。
＜Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％＞
Ｓｉは、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させる。Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満では、十分な強度向上効果が得られない。一方、Ｓｉの含有量が１．０質量％を超えると、前記したＣｕと合わせてアルミニウム合金材の融点がさらに低下する場合があるので、アルミニウム合金材がろう付時に溶融する恐れがある。従って、本発明の第２実施形態におけるＳｉ含有量は０．０５〜１．０質量％とする。
＜Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％＞
Ｆｅは、アルミニウム合金中で金属間化合物として晶出・析出して分散強化に寄与する。また、晶出・析出した金属間化合物は、再結晶の核となって再結晶を促進させるので、グレイン組織を微細にする効果を有し、アルミニウム合金材の成形加工性を向上させる。Ｆｅの含有量が０．０５質量％未満では、これらの効果が十分に得られない。一方、Ｆｅの含有量が１．５質量％を超えると、金属間化合物の晶出・析出が増加してアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第２実施形態におけるＦｅの含有量は０．０５〜１．５質量％とする。
＜Ｍｎ：０．０５〜１．５質量％＞
Ｍｎは、アルミニウム合金中で金属間化合物として晶出・析出して分散強化に寄与する。Ｍｎの含有量が０．０５質量％未満では、分散強化の効果が十分に得られない。一方、Ｍｎの含有量が１．５質量％を超えると、粗大な晶出物の量が増加するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第２実施形態におけるＭｎの含有量は０．０５〜１．５質量％とする。
＜Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％＞
Ｍｇは、前記したＣｕ、Ｓｉ、Ｍｎと同様に、アルミニウム合金に添加することにより、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させる。特にＳｉとの同時添加においては、金属間化合物を生成・析出して析出強化に寄与する。Ｍｇの含有量が０．０５質量％未満では、これら効果が十分に得られない。一方、Ｍｇの含有量が０．６質量％を超えると、非腐食性フラックスを用いた雰囲気下でのろう付において、ろう付性を阻害する場合がある。また、ろう付前の素材（アルミニウム合金材）の伸びが低下して成形加工性が低下する場合がある。従って、本発明の第２実施形態におけるＭｇの含有量は０．０５〜０．６質量％とする。
＜Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％＞
Ｎｉは、アルミニウム合金中で金属間化合物として存在して分散強化に寄与する。Ｎｉの含有量が０．０５質量％未満では、分散強化の効果が十分に得られない。一方、Ｎｉの含有量が１．５質量％を超えると、金属間化合物が増加するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第２実施形態におけるＮｉの含有量は０．０５〜１．５質量％とする。
＜Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％＞
Ｃｒは、アルミニウム合金中で微細な金属間化合物を生成して、その強度を向上させる。Ｃｒの含有量が０．０５質量％未満では、強度向上の効果が十分に得られない。一方、Ｃｒの含有量が０．３質量％を超えると、粗大な金属間化合物が生成するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第２実施形態におけるＣｒの含有量は０．０５〜０．３質量％とする。
＜Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％＞
Ｔｉは、アルミニウム合金中で微細な金属間化合物を生成して、その強度を向上させる。Ｔｉの含有量が０．０５質量％未満では、強度向上の効果が十分に得られない。一方、Ｔｉの含有量が０．３質量％を超えると、粗大な金属間化合物が生成するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第２実施形態におけるＴｉの含有量は０．０５〜０．３質量％とする。
＜Ｚｒ：０．０５〜０．３質量％＞
Ｚｒは、アルミニウム合金中で微細な金属間化合物を生成して、その強度を向上させる。Ｚｒの含有量が０．０５質量％未満では、強度向上の効果が十分に得られない。一方、Ｚｒの含有量が０．３質量％を超えると、粗大な金属間化合物が生成するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第２実施形態におけるＺｒの含有量は０．０５〜０．３質量％とする。
＜Ｖ：０．０５〜０．３質量％＞
Ｖは、アルミニウム合金中で微細な金属間化合物を生成して、その強度を向上させる。Ｖの含有量が０．０５質量％未満では、強度向上の効果が十分に得られない。一方、Ｖの含有量が０．３質量％を超えると、粗大な金属間化合物が生成するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。従って、本発明の第２実施形態におけるＶの含有量は０．０５〜０．３質量％とする。
＜Ｓｎ：０．０１〜０．１質量％＞
Ｓｎは、アルミニウム合金中で高温時におけるＣｕの析出を促進して強度向上に寄与する。Ｓｎの含有量が０．０１質量％未満では、その効果が十分に得られない。一方、Ｓｎの含有量が０．１質量％を超えると、その効果が飽和する、すなわち、その効果がＳｎの含有量を０．１質量％とした場合と変化しないので、結果としてコストアップとなる。従って、本発明の第２実施形態におけるＳｎの含有量は０．０１〜０．１質量％とする。
＜Ｃｄ：０．０１〜０．１質量％＞
Ｃｄは、Ｓｎと同様に、アルミニウム合金中で高温時におけるＣｕの析出を促進して強度向上に寄与する。Ｃｄの含有量が０．０１質量％未満では、その効果が十分に得られない。一方、Ｃｄの含有量が０．１質量％を超えると、その効果が飽和するので、結果としてコストアップとなる。従って、本発明の第２実施形態におけるＣｄの含有量は０．０１〜０．１質量％とする。
＜Ｉｎ：０．０１〜０．１質量％＞
Ｉｎは、Ｓｎ、Ｃｄと同様に、アルミニウム合金中で高温時におけるＣｕの析出を促進して強度向上に寄与する。Ｉｎの含有量が０．０１質量％未満では、その効果が十分に得られない。一方、Ｉｎの含有量が０．１質量％を超えると、その効果が飽和するので、結果としてコストアップとなる。従って、本発明の第２実施形態におけるＩｎの含有量は０．０１〜０．１質量％とする。
＜不可避的不純物＞
本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材には、不可避的不純物として、本発明の第２実施形態に係るアルミニウム合金材の添加元素であるＳｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎを、前記したそれぞれの含有量の下限値未満含有していてもよい。これらの添加元素を、それぞれの含有量の下限値未満含有しても、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材の性能を何ら妨げるものではない。なお、これらの添加元素の前記した効果を得るには、本発明で規定する含有量を特に含有させる必要がある。
［アルミニウム合金ブレージングシート］
次に、前記した本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材を心材としたアルミニウム合金ブレージングシート（以下、ブレージングシートという）について、適宜図面を参照しながら説明する。図１（ａ）は心材の片面にろう材を有するブレージングシートを示す断面図であり、（ｂ）は心材の両面にろう材を有するブレージングシートを示す断面図である。図２は心材の一方の片面にろう材を有し、他方の片面に犠牲陽極材を有するブレージングシートを示す断面図である。
図１（ａ）に示すように、ブレージングシートＢ３１は、前記した第１実施形態に係るアルミニウム合金材の心材Ｃ１（または第２実施形態に係るアルミニウム合金材の心材Ｃ２）の片面にアルミニウム合金からなるろう材Ｆを備えている。
また、図１（ｂ）に示すように、ブレージングシートＢ３２は、心材Ｃ１（または心材Ｃ２）の両面にアルミニウム合金からなるろう材Ｆ，Ｆを備えている。
さらに、図２に示すように、ブレージングシートＢ４は、心材Ｃ１（または心材Ｃ２）の一方の片面にアルミニウム合金からなるろう材Ｆを備え、他方の片面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材Ｓを備えている。
＜心材＞
ブレージングシートＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４の心材Ｃ１は前記した第１実施形態に係るアルミニウム合金材であり、心材Ｃ２は前記した第２実施形態に係るアルミニウム合金材である。心材Ｃ１，Ｃ２の添加元素の含有量および含有量を数値限定した理由については前記したので説明を省略する。
＜ろう材＞
ブレージングシートＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４のろう材Ｆとしては、アルミニウム合金からなる公知のろう材を使用することができる。このようなアルミニウム合金としては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ（Ｂｉ）系合金等を挙げることができる。
＜犠牲陽極材＞
ブレージングシートＢ４の犠牲陽極材Ｓ（以下、犠牲材という）としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる公知の犠牲材を使用することができる。なお、アルミニウム合金としては、例えば、Ａｌ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金、そしてこれらにＭｎ、Ｓｉ等を含有した合金等が挙げられる。
ここで、本発明の実施形態に係るブレージングシートの製造方法の一例について簡単に説明する。
まず、心材（アルミニウム合金材）用アルミニウム合金、ろう材用アルミニウム合金および犠牲材用アルミニウム合金をそれぞれ連続鋳造により、溶解、鋳造し、必要に応じて面削、均質化熱処理して、心材用鋳塊、ろう材用鋳塊および犠牲材用鋳塊を得る。さらに、ろう材用鋳塊および犠牲材用鋳塊については、それぞれ所定の厚さに熱間圧延または切断して、ろう材用アルミニウム合金板および犠牲材用アルミニウム合金板を得る。なお、必要に応じて、心材用鋳塊も所定の厚さに熱間圧延または切断して心材用アルミニウム合金板としてもよい。
次に、このようにして得られた心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）と、ろう材用アルミニウム合金板および犠牲材用アルミニウム合金板とを所定のクラッド率になるように重ね合わせ、４００℃以上の温度で加熱後、熱間圧延により圧着して板状とする。その後、粗鈍、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延、そして必要に応じて仕上げ焼鈍を行うことにより所定の板厚とする。このようにして、本発明の実施形態に係るブレージングシートを製造することができる。
ここで、前記した心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）と、ろう材用アルミニウム合金板および犠牲材用アルミニウム合金板とを重ね合わせる工程において、１枚のろう材用アルミニウム合金板と心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）とを重ね合わせ、その後の工程（粗鈍、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延、仕上げ焼鈍等）を経ることで、図１（ａ）に示すブレージングシートＢ３１を製造することができる。
また、２枚のろう材用アルミニウム合金板の間に心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）を挟むように重ね合わせ、その後の工程を経ることで、図１（ｂ）に示すブレージングシートＢ３２を製造することができる。
さらに、ろう材用アルミニウム合金板と犠牲材用アルミニウム合金板の間に心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）を挟むように重ね合わせ、その後の工程を経ることで、図２に示すブレージングシートＢ４を製造することができる。
なお、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金材（ろう付用のアルミニウム合金材）は、前記した心材用鋳塊を所定の厚さに熱間圧延した後、必要に応じて、粗鈍、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延、仕上げ焼鈍を行うことにより所定の板厚とすることで製造することができる。
以上の製造方法は、本発明の実施形態に係るブレージングシート（またはアルミニウム合金材）を製造するための一例であり、必ずしもこの製造方法に限定されるものではない。
以上、説明した第１実施形態および第２実施形態に係るアルミニウム合金材は、Ｃｕの含有量を適切に規定することで、アルミニウム合金の強度向上と共に、高温経時での強度低下を小さくすることができるので、高温経時強度に優れている。また、第２実施形態に係るアルミニウム合金材は、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎのうち少なくとも１種以上をさらに含有すると共に、その含有量を適切に規定することで、強度と成形加工性にも優れている。
また、ブレージングシートＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４は、第１実施形態（または第２実施形態）に係るアルミニウム合金材の心材Ｃ１（またはＣ２）を備えることで、高温経時強度や成形加工性に優れている。また、心材Ｃ１（またはＣ２）の少なくとも片面にろう材Ｆを備えることで、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。さらに、ブレージングシートＢ４のように犠牲陽極材Ｓを備えることで、その耐食性を向上させることができる。
このようなブレージングシートＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４（およびろう付用のアルミニウム合金材）は、ろう付によって製造される自動車用熱交換器のプレート材やチューブ材等として好適に使用することができる。これにより、特に１５０℃以上の高温経時において、十分な強度を有する熱交換器を製造することができる。
以下、本発明に係るアルミニウム合金材を心材としたブレージングシートについて、本発明で規定した添加元素の含有量の範囲を満足する実施例と、本発明で規定した添加元素の含有量の範囲を満足しない比較例とを対比して具体的に説明する。
実施例および比較例のブレージングシートは以下のようにして作製した。
まず、表１に示す組成の心材用アルミニウム合金、ろう材用アルミニウム合金（Ｓｉ：１０質量％、Ｆｅ：０．２質量％を含有）および犠牲材用アルミニウム合金（Ｓｉ：０．１質量％、Ｆｅ：０．２質量％、Ｍｎ：０．１質量％、Ｚｎ：２．０質量％を含有）を使用し、それぞれについて連続鋳塊により、溶解、鋳造した後、均質化熱処理および熱間圧延を実施して、心材用アルミニウム合金板、ろう材用アルミニウム合金板および犠牲材用アルミニウム合金板を得た。
Figure 0004374035
次に、心材用アルミニウム合金板の両面にろう材用アルミニウム合金板がそれぞれ板厚全体の１０％となるように設置したもの、および、心材用アルミニウム合金板の一方の片面にろう材用アルミニウム合金板が、他方の片面に犠牲材用アルミニウム合金板がそれぞれ板厚全体の１０％となるように設置したものを用意し、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍を実施して、表２に示すブレージングシート（実施例１〜４、比較例５、６）および表３に示すブレージングシート（実施例７〜３６、比較例３７〜４８）を作製した。これらのブレージングシート（実施例および比較例）は、板厚が１．６ｍｍであり、Ｏ材に調質されている。
Figure 0004374035
ここで、実施例１〜４はいずれも心材のＣｕの含有量が本発明で規定した第１実施形態に係るアルミニウム合金材の範囲を満足するものである。比較例５は心材のＣｕの含有量が本発明で規定した範囲の下限値以下のものであり、比較例６は心材のＣｕの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。
なお、実施例１〜３、比較例５、６は、図１（ｂ）に示すような、心材Ｃ１の両面にろう材Ｆ，Ｆを備えるブレージングシートであり、実施例４は、図２に示すような、心材Ｃ１の一方の片面にろう材Ｆを備え、他方の片面に犠牲陽極材Ｓ（犠牲材）を備えるブレージングシートである。
Figure 0004374035
ここで、実施例７〜３６は、いずれも心材のＣｕおよびその他の添加元素（Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ）のそれぞれの含有量が、本発明で規定した第２実施形態に係るアルミニウム合金材の範囲をすべて満足するものである。
比較例３７は心材に含有されるＳｉの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例３８は心材に含有されるＦｅの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。比較例３９は心材に含有されるＭｎの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例４０は心材に含有されるＭｇの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。
比較例４１は心材に含有されるＮｉの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例４２は心材に含有されるＣｒの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。比較例４３は心材に含有されるＴｉの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例４４は心材に含有されるＺｒの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。
比較例４５は心材に含有されるＶの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例４６は心材に含有されるＳｎの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。比較例４７は心材に含有されるＣｄの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものであり、比較例４８は心材に含有されるＩｎの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるものである。
なお、実施例７〜３４、比較例３７〜４８は、図１（ｂ）に示すような、心材Ｃ２の両面にろう材Ｆ，Ｆを備えるブレージングシートであり、実施例３５、３６は、図２に示すような、心材Ｃ２の一方の片面にろう材Ｆを備え、他方の片面に犠牲陽極材Ｓ（犠牲材）を備えるブレージングシートである。
また、本発明に係るアルミニウム合金材（心材）は、前記したとおり、その他の添加元素（Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ）を不可避的不純物として、それぞれの含有量の下限値未満含有していても、本発明の性能を何ら妨げるものではない。したがって、心材に含有されるその他の添加元素の含有量が本発明で規定した範囲の下限値未満となるブレージングシートに対する高温経時強度および成形加工性の評価は行わなかった。
＜成形加工性の評価＞
各実施例および各比較例より、ＪＩＳ Ｚ２２０１に規定されている５号試験片をそれぞれ作製し、常温で引張試験機にて素材伸びを測定して、素材伸びが２６％以上であるものを成形加工性が良好であると評価した。この結果を、表２および表３に示す。
＜高温経時強度の評価＞
各実施例および各比較例を、それぞれ幅１００ｍｍ×長さ２００ｍｍの短冊状に切断して、市販の非腐食性フラックス（ＦＬ−７、森田化学工業株式会社）を５ｇ／ｍ２塗布し、乾燥後、長手方向が垂直方向となるように釣り下げ、窒素雰囲気中、５９０℃で２分間保持してろう付加熱を行った。
高温経時強度は、ろう付加熱後の短冊状の試験片より、ＪＩＳ Ｚ２２０１に規定されている５号試験片をそれぞれ作製し、２００℃で３００時間保持した後、２００℃で引張試験機にて引張強度を測定して、高温経時強度が１４５ＭＰａ以上であるものを高温経時強度に優れると評価した。この結果を、表２および表３に示す。
＜評価結果＞
まず、表２に示すように、心材のＣｕの含有量が本発明で規定した第１実施形態に係るアルミニウム合金材の範囲を満足する実施例１〜４は、２００℃、３００時間後（高温経時後）の２００℃での高温経時強度が１４５ＭＰａ以上と高温経時強度に優れていた。また、素材伸びは２６％以上で成形加工性も良好であった。
一方、比較例５は、心材に含有されるＣｕの含有量が本発明で規定した範囲の下限値以下であるので、高温経時強度が１２０ＭＰａと実施例１〜４に比較して、高温経時強度が不十分であった。
また、比較例６は、心材に含有されるＣｕの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるので、ろう付加熱（５９０℃、２分）によりろう材と共に心材も溶融してしまい、正常な試験片が得られず高温経時強度を測定することができなかった。また、実施例１〜４と比較して、素材伸びが低かった。
次に、表３に示すように、心材のＣｕおよびその他の添加元素（Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎ）のそれぞれの含有量が本発明で規定した第２実施形態に係るアルミニウム合金材の範囲をすべて満足する実施例７〜３６は、２００℃、３００時間後（高温経時後）の２００℃での高温経時強度が１４５ＭＰａ以上と高温経時強度に優れると共に、素材伸びが２６％以上と成形加工性が良好であった。
一方、比較例３７は、心材に含有されるＳｉの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるので、ろう付加熱（５９０℃、２分）によりろう材と共に心材も溶融してしまい、正常な試験片が得られず高温経時強度を測定することができなかった。
また、比較例３８〜４５は、それぞれ、心材に含有されるＦｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、の含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えるので、実施例７〜３６と比較して、素材伸びが２１〜２３％と低く成形加工性が低下していた。なお、心材に含有されるＭｇの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超える比較例４０は、ろう付加熱後のろう材の表面が茶褐色を呈すると共に、ろう材の流動が不均一であった。
さらに、比較例４６〜４８は、それぞれ、心材に含有されるＳｎ、Ｃｄ、Ｉｎの含有量が本発明で規定した範囲の上限値を超えている。しかし、心材に含有されるＳｎ、Ｃｄ、Ｉｎのそれぞれの含有量が本発明で規定した範囲を満足する実施例１６〜１８と比較して、高温経時強度および素材伸び（成形加工性）のいずれについても顕著な変化はなく、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｉｎを添加することによる効果が飽和していた。
以上、本発明に係るアルミニウム合金材およびブレージングシートについて、実施形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
（ａ）は心材の片面にろう材を有するアルミニウム合金ブレージングシートを示す断面図であり、（ｂ）は心材の両面にろう材を有するアルミニウム合金ブレージングシートを示す断面図である。 心材の一方の片面にろう材を有し、他方の片面に犠牲陽極材を有するアルミニウム合金ブレージングシートを示す断面図である。
符号の説明
Ｂ３１，Ｂ３２，Ｂ４ ブレージングシート
Ｃ１，Ｃ２ 心材（アルミニウム合金材）
Ｆ ろう材
Ｓ 犠牲陽極材

Claims (9)

  1. 心材の少なくとも片面にろう材を備えて５９０℃で２分間のろう付加熱後に２００℃で３００時間保持した後の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上であるアルミニウム合金ブレージングシートの前記心材として使用されるアルミニウム合金材であって、
    Ｃｕ：２．５質量％を超え、３．５質量％以下を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とするアルミニウム合金材。
  2. Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％、Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％から選択される１種をさらに含有す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材。
  3. Ｍｎ：０．０５〜１．５質量％をさらに含有す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材。
  4. Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％をさらに含有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材。
  5. Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｖ：０．０５〜０．３質量％から選択される１種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材。
  6. Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％、Ｍｎ：０．０５〜１．５質量％、Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％、Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｖ：０．０５〜０．３質量％をさらに含有す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材。
  7. Ｓｎ：０．０１〜０．１質量％、Ｃｄ：０．０１〜０．１質量％、Ｉｎ：０．０１〜０．１質量％から選択される１種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材。
  8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材を心材とし、その片面または両面にアルミニウム合金からなるろう材を備えることを特徴とするアルミニウム合金ブレージングシート。
  9. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材を心材とし、その一方の片面にアルミニウム合金からなるろう材を備え、他方の片面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材を備えることを特徴とするアルミニウム合金ブレージングシート。
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