JP4624874B2 - 遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体およびその製造方法に関し、加熱・冷却機能を有する部材として、各種ヒーター、暖房器具、電子機器放熱・冷却用などとして有用な遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体およびその製造方法に関するものである。

遠赤外線放射材は、高効率の輻射加熱を可能としたヒーター、暖房器具などに重用されている。また、輻射を利用した放熱・冷却用として電子機器の冷却用などにも使用される。

例えば特許文献１にはＭｎを０．３〜４．３重量％含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物とからなる組成を有し、かつ、ＭｎとＡｌの金属間化合物が分散析出しているアルミニウム合金材とその表面に形成されているアルマイト層とからなることを特徴とする赤外線放射用部材が開示され、このようにＡｌ−Ｍｎ系合金の表面に陽極酸化（アルマイト処理）皮膜を形成して遠赤外線放射材とする技術が提案され公知となっている。

この遠赤外線放射皮膜は、Ｍｎを含む金属間化合物析出粒子がアルミニウム合金マトリックス中に適切な状態で分散し、なおかつこれが陽極酸化皮膜中に取り込まれて、灰色から黒色に近い色調を呈することを特徴としている。このようなアルミニウム材を利用した遠赤外線放射材は、セラミック系のものに比べ、軽量であること、基材の熱伝導が良好なこと、成形で様々な形状が作れることなどの利点がある。また、この遠赤外線放射皮膜は、アルミニウム合金自体が酸化物となり皮膜を構成するので、遠赤外線放射塗料を塗った場合に比べ、剥がれや傷つきに対する耐久性、熱を長時間加えられた場合の安定性などの点でも有利となる。

また本出願人は特許文献２おいて、Ｍｎを０．３〜４．３重量％含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ粒径０．０１〜３．０μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物析出物が分散しているＡｌ合金からなる板状基材の表面に、微細な表面凹凸を有する陽極酸化皮膜が厚さ４μｍ以上に形成されてなり、前記陽極酸化皮膜の表面粗さが、平均粗さで１．５〜３．０μｍ、最大粗さで５〜３０μｍの範囲とされてなることを特徴とする遠赤外線放射体を提案した。かかる遠赤外線放射体によれば、遠赤外線放射板として４００℃以上の高温使用時にもクラックや反りを生じない優れた耐熱性が得られるともに、実用上有効とされる３〜３０μｍの波長領域における全放射率においても、７０％以上の安定した放射率が極めて薄い皮膜のもので得られる。このため耐熱性が要求される遠赤外線放射板の用途に好適に用いることができる。

このようにＡｌ−Ｍｎ系合金の表面に陽極酸化皮膜を形成する遠赤外線放射材には利点が多い。しかし、これを利用して機能部材としてより複雑な形状を得るためには、複数の部材を接合することが求められる場合が出てくる。

特許文献３には熱間圧延で圧着接合させるロールボンドパネルに関し、少なくとも片側を選択された組成のＡｌ−Ｍｎ系合金とし、これに陽極酸化処理を施して遠赤外線放射体とする技術が開示されている。しかし、この技術は、特殊な圧延技術を要することと、得られる形状に限定が多いため、広く用いられているとはいえない。
特許２０７９０２６（特公平０７−１１６６３９）号公報 特許３１９５０２０号公報 特許２５５２９６７号公報

上記のようなＡｌ−Ｍｎ系合金部材を、ろう付け構造体とし、遠赤外線放射機能を持つよう陽極酸化処理することができれば、様々な形状が得られるので有用なものとなる。
しかし、本発明者らがこれを試してみたところ、実用化するためには解決すべき重大な技術的問題があることが判明した。すなわち、ろう付けした後に陽極酸化処理すると、同様の処理をした元のＡｌ−Ｍｎ系合金材に比べて、肝心の遠赤外線放射特性が格段に低下することである。

本発明は以上の従来技術のおける問題に鑑みてなされたものであって、Ａｌ−Ｍｎ系合金部材を、ろう付け構造体とすると共に遠赤外線放射機能を持つよう陽極酸化処理して機能部材として複雑な形状を付与することが可能であって同時に熱伝導が良好な遠赤外線放射皮膜を有する遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、良好な遠赤外線放射特性を有するろう付け構造体を得るため、上記、性能の低下原因を探り、次の結論を得た。ろう付けの加熱（約６００℃）の際、Ａｌ−Ｍｎ系合金中のＭｎを含む金属間化合物析出粒子の多くは再固溶して失われる。ろう付け保持後、４０℃／ｍｉｎ以上の速度で冷却されるのが通例である。特に、ろう凝固後は冷却ガスの大量導入や、大気中放冷あるいはファン空冷されることも一般的に行われる。このような条件では、最終的なろう付け後のＡｌ−Ｍｎ系合金中には過飽和に固溶したＭｎが多くなる。結果的にＭｎを含む金属間化合物粒子が少なくなるので、陽極酸化処理しても皮膜の明度が高くなり遠赤外線放射特性が低いものとなってしまう。
このことの解決策を検討し、本発明者らは結果として以下に詳述するような新しい技術に到達した。

すなわち、本発明の遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体は、Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材にてろう付け接合されると共に少なくとも一部がＡｌ−Ｍｎ系合金によって構成され、そのＡｌ−Ｍｎ系合金中に粒子径０．０１〜３．０μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物粒子が１．０×１０^６個／ｍｍ^３以上分散しており、そのＡｌ−Ｍｎ系合金の表面にＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物分散粒子を取り込んだ灰色あるいは黒色の陽極酸化層が形成されたことを特徴とする。

Ｍｎ０．９〜３．０％を含有し、残部不可避的不純物とＡｌからなるＡｌ−Ｍｎ系合金を好適に適用することができる。

Ｍｎ０．９〜３．０％およびＭｇ０．０５〜２．０％を含有し、残部不可避的不純物とＡｌからなるＡｌ−Ｍｎ系合金を好適に適用することができる。

Ａｌ−Ｍｎ系合金の少なくとも陽極酸化層が形成された直下の固溶Ｍｎ量を０．４％以下とするのが望ましい。

構造体の一部が気体あるいは液体の流路を形成する様に構成することができる。

遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体は、Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材を有するクラッドブレージングシートを用いたろう付けで接合されたものとするのがよい。

本発明の遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体の製造方法は、所定のろう付け接合処理後にＡｌ−Ｍｎ系合金中にＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物粒子を析出させる析出処理を３５０〜５５０℃で６ｍｉｎ以上行い、その後に陽極酸化処理を行うことを特徴とする。

［作用］
本発明の遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体は、その構成材料としてのＡｌ−Ｍｎ系合金中に粒子径０．０１〜３．０μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物粒子が１．０×１０^６個／ｍｍ^３以上分散しているので、陽極酸化処理することによって皮膜の明度を低くして遠赤外線放射特性を高くすることができる。

ろう付け加熱した構造体において、少なくとも一部を構成するＡｌ−Ｍｎ系合金の組織制御を行うことにより、ろう付け加熱に起因する遠赤外線放射特性の低下が防止され、表面に形成される陽極酸化皮膜が良好な遠赤外線放射特性を示す。このことにより、ろう付け構造による種々の形状と、効率的な加熱、放熱および冷却用の機能を併せ持つ部材の作製が可能となる。

以下に、本発明の遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体に関して、合金組成の限定理由その他の数値限定理由を示す。
Ａｌ−Ｍｎ系合金中に存在し陽極酸化皮膜に取り込まれるＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物粒子として、０．０１〜３．０μｍのものが最も遠赤外線放射特性向上に寄与する。通常の条件のろう付け構造体では、Ａｌ−Ｍｎ系合金部のＭｎ固溶量が多くなり、結果として０．０１〜３．０μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物粒子が少なくなる。これが、１．０×１０^６個／ｍｍ^３未満となると、陽極酸化皮膜を施しても皮膜の色の明度が高くなり遠赤外線放射特性が不十分となるため不適当である。

Ａｌ−Ｍｎ系合金の少なくとも陽極酸化層が形成された直下の固溶Ｍｎ量が０．４％以下であると規定されるが、これを超えて固溶Ｍｎを含む状態では金属間化合物粒子の分散密度が小さくなって最終的な皮膜の色の明度が高くなり遠赤外線放射特性が不十分となるので不適当である。少なくとも陽極酸化層が形成された直下の固溶Ｍｎ量を規定するのは、ここのＭｎの析出固溶状態が陽極酸化層の色調、遠赤外線放射性に影響するからである。勿論、Ａｌ−Ｍｎ系合金全体においてこのＭｎ量の規定を満たしていてもまったく構わない。

なお、本発明の皮膜の色調は灰色か黒色で明度が低い状態となるが、これはハンター式色表示で色の明るさを示すＬ値が６２未満の値であることが望ましい。なお、Ｌ値が高く明度が高い皮膜は、可視光だけでなく遠赤外線も反射し、吸収しづらい。このように遠赤外線吸収性能が低いことは、とりもなおさず遠赤外線放射性能も劣ることになる。逆に色調として明度が低い陽極酸化皮膜は、遠赤外線吸収性能および遠赤外線放射性能ともに優れる傾向が確認されている。

上記のような組織の具体的な実現方法は以下の様である。
Ａｌ−Ｍｎ系合金：
アルミニウム合金構造体の一部を形成するＡｌ−Ｍｎ系合金は、Ｍｎ０．９〜３．０％を含有し、残部不可避的不純物とＡｌからなるか、Ｍｎ０．９〜３．０％およびＭｇ０．０５〜２．０％を含有し、残部不可避的不純物とＡｌからなるものとする。

ＭｎはＡｌとの金属間化合物粒子を形成し、明度の低い陽極酸化皮膜を得るための必須添加元素である。これが、０．９％未満では十分な粒子分散とならず遠赤外線放射特性も低くなる。Ｍｎ添加量が３．０％を超えると、工業的に利用できる鋳造方法では組織中に粗大な金属間化合物粒子が形成され均一な組織状態とならない上、安定した加工もできないため不適当である。

Ｍｇは材料の強度を向上させるために選択的に０．０５％〜２．０％添加できる元素であり、この添加はＭｎを含む金属間化合物粒子の微細分散を阻害しない。これは、たとえば液体や気体の流路を構成する場合の圧力による変形を起こさせないため有効である。また、加温下で連続的あるいは変動した外力が加わる用途でクリープ変形や疲労破壊を防ぐためにも有効である。これが通常の不純物レベルである０．０５％未満であると特段の強度向上効果が無く、２．０％を超えるとろう付け性が悪くなるため不適当である。

本発明のＡｌ−Ｍｎ系合金中の不純物元素として、ＳｉおよびＦｅは各々０．５％以下であることが望ましい。
さらにＮｉ０．８％、Ｖ０．３％、Ｚｒ０．３％、Ｃｕ０．８％、Ｚｎ０．８％は強度向上のために添加されていてもかまわない。

また、アルミニウム合金の鋳造時に添加されるＴｉは０．１％以下、これと組み合わせて添加されるＢは０．０１％以下含有しても差し支えない。
Ｍｇが添加される場合には、材料製造時の酸化防止のためにＢｅが５００ｐｐｍ以下添加されていてもかまわない。

なお、目に触れるところに使われる部材で、安定した濁りの無い灰色あるいは黒色が求められる場合には、Ｃｕは０．１％以下、Ｓｉは０．１％以下、Ｆｅは０．２５％以下に規制されることが望ましい。

このＡｌ−Ｍｎ系合金は、鋳造材、押出し材、鍛造材、圧延板材、およびこれらをプレス成形や切削加工したものいずれでもかまわず、通常のいかなる製造方法によるものでも差し支えない。形状も任意である。また、遠赤外線放射層とする面をＡｌ−Ｍｎ系合金としたクラッド材であっても差し支えない。

ろう付け方法および析出処理方法：Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材の融点は通常５７０℃台であり、ろう付け温度はこれを超える５８０〜６１０℃とする必要があり、多くの場合６００℃程度が好適である。本発明工程の一つの形態（２ステップ法）として、ろう付け温度から通常のように４０℃／ｍｉｎ以上の平均冷却速度で冷却、具体的にはろう凝固後は速やかに炉の冷却ゾーンあるいは大気中に取り出して室温まで冷却する。

その後、接合された構造体を別途３５０〜５５０℃で６ｍｉｎ以上、望ましくは１０ｍｉｎ以上の加熱析出処理を施すことにより、Ａｌ−Ｍｎ系合金中にＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物粒子を所定の分散状態とすることができる。

また、もう一つの形態（１ステップ法）としては、ろう付け加熱の冷却過程の中に３５０〜５５０℃で６ｍｉｎ以上、望ましくは１０ｍｉｎ以上の析出処理を組み込むものである。具体的には、冷却カーブに階段状の温度保持期間を設けるのが好適で、バリエーションとしてこの温度区間の冷却速度を遅くする、あるいは若干再加熱して所定の温度保持を行うのも可能である。連続式のろう付け炉の場合、冷却ゾーンの中に温度保持のためのゾーンを作るか、既存の通常ろう付け炉から取り出された構造体をすぐに析出処理炉に移送するような付加的なラインを組むことが可能である。

ここで析出処理の温度が３５０℃未満では実際的な処理時間の中で析出が十分起こらない。これが５５０℃を超えては、その温度でのＭｎのＡｌに対する固溶限が増してくる上、析出物が粗大化し数が減少する。いずれにしても、本発明規定の粒子分散状態とならず、明度の低い遠赤外線放射皮膜が得られない。

保持温度範囲としては、４２０℃〜５２０℃がより望ましい。析出処理の保持時間としては、６ｍｉｎ未満では十分な析出状態とならないため不適当で、好ましくは１０ｍｉｎ以上である。特に高い遠赤外線放射特性を必要とする場合には３０ｍｉｎ以上とすることが望ましい。

ろう付けは、線、粉あるいはシート状のろう材を接合必要部位に配置することによっても可能である。しかし、Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材を表面に持つクラッド材（ブレージングシート）として用いる方法がより好適である。遠赤外線放射材となるＡｌ−Ｍｎ系合金の片面側にろう材を持つクラッド板となっていても良いし、相手材が片面あるいは両面にろう材がクラッドされたブレージングシートとしてもよい。

具体的なろう付け方法として、（ａ）窒素などの非酸化性雰囲気中でフラックスを用いるＮＢろう付け（ノコロックブレージング）や、（ｂ）真空中で行うＶＢろう付けが使用できる。その他の好適な方法としては、（ｃ）特開平１３−３００７６２に開示された薄皮材を有したブレージングシートによる非酸化性雰囲気中の無フラックスろう付けや、（ｄ）特開平１４−０１８５７０にある大気中無フラックス重ねろう付け法も用いることができる。また、（ｅ）ノコロックシルブレージング「文献：アルミニウムブレージングハンドブック（改訂版）、社団法人軽金属溶接構造協会発、発効日 平成１５年３月２５日、ｐ．１８８ 」を用いても良い。
なお、Ｍｇを含むＡｌ−Ｍｎ系合金を用いる場合、ろう付け方法としては（ｂ）（ｃ）および（ｄ）が好適である。
これらろう付けに用いるろう材は、ろう付け方法に合わせて適宜選択することができる。

陽極酸化処理：
陽極酸化処理は、硫酸浴による硫酸陽極酸化が好適であるが、これに限定されず様々な浴および電流付加方法が採用できる。陽極酸化皮膜は性能上４μｍ〜６０μｍとすることが望ましいが、処理の経済性を考えれば４〜２５μｍで十分な遠赤外線特性が得られる。特に、耐傷つき性が求められ表面の硬度が必要な場合に、２５μｍを超える厚膜の硬質陽極酸化皮膜を形成することが有効で、この場合でも遠赤外線放射材としての特性上の問題は無い。

陽極酸化の前処理として、ろう付け時に形成される酸化皮膜を除去するため、エッチングを行うことが望ましい。これには、一般的な苛性エッチングおよび硝酸デスマットを行っても差し支えないし、他の方法として種々の酸性、アルカリ性のエッチングや電解エッチングを行ってよい。

構造体の形状：
本発明の構造体の形体として、一部が気体あるいは液体の流路を形成しているものが挙げられる。これは、たとえば加温した湯や油などを流すことにより、本発明構造体の黒色陽極酸化皮膜からの遠赤外線放射を利用した加熱や、暖房用に使用できる。また、水やこれに添加物を加えたものを含む冷却用液体を流すことにより電子機器などの冷却用などにも使用できる。

図１、図２はその構造体１の構成の一例である。構造体１はＡｌ−Ｍｎ系合金からなる一対の平板２ａ、２ｂと、この平板２、２に狭持されて流路３を構成する様に相互に組み合わされて配置されたブレージングシート材４ａと４ｂとによって構成される。ブレージングシート材４ａ、４ｂは平板２ａ、２ｂにろう付けされて流路３が形成され、流路３の両端の開口部分には流体導入・排出口５ａ・５ｂが取り付けられる。
この平板２ａ、２ｂには、ブレージングシート材４ａ、４ｂのろう付後に本発明の所定の析出処理と陽極酸化処理を施される。これにより、平板２ａ、２ｂの表面は良好な特性を有する遠赤外線放射面となる。
この構造体１は流路３に水などの冷却用液体を流し、電子機器などの冷却に用いられる。また、温水などを流して、加温用の部品として用いることも可能である。

図３に示される構造体６は、Ａｌ−Ｍｎ系合金板７の裏面にろう材を付着してなる片面クラッド部材のろう材を付着させた部分にアルミニウムによって蛇行状に形成されたシームレスパイプ８を配置し、Ａｌ−Ｍｎ系合金板７に対しシームレスパイプ８を接合して構成される。Ａｌ−Ｍｎ系合金板７に対しては所定の析出処理と陽極酸化処理が施されて陽極酸化皮膜９が形成される。かかる構造体６は加熱用のパネルとして用いられ、例えば湯や加温された油を通すことにより遠赤外線放射暖房器具として使用できる。

図４に示される構造体１０はＡｌ−Ｍｎ系合金材をろう付けし所定の陽極酸化処理を施して遠赤外線放射面を形成して構成する放熱性良好なランプカバーの例である。このランプカバー１０は、内外のＡｌ−Ｍｎ系合金製パイプ１１、１２と両面ろうのブレージングシートからなるフィン１３とをろう付接合してなる。Ａｌ−Ｍｎ系合金製パイプ１２の内側には適宜手段によって電球１４が配置され、またＡｌ−Ｍｎ系合金製パイプ１１、１２のそれぞれには、通気孔１５が設けられる。かかるＡｌ−Ｍｎ系合金製パイプ１１、１２は片面ろうの板材をＡｌ−Ｍｎ系合金製パイプ１１は片面ろうを内側面とし、Ａｌ−Ｍｎ系合金製パイプ１２は片面ろうを外側面としてパイプ状に丸めて内外管として配置される。その状態でベアフィン１３とろう接合して構造体１０であるランプカバーが得られる。Ａｌ−Ｍｎ系合金製パイプ１１、１２に対しては所定の析出処理と陽極酸化処理が施されてろう側片面と反対側の片面に陽極酸化皮膜が形成され遠赤外線放射面となる。

このような放熱性のよいランプカバー１０は、照明用、検査用、顕微鏡用やプロジェクター用のランプの温度上昇を抑制するのに効果的であり、ランプの長寿命化、ファンなどの冷却機構の簡素化に有効である。

図５、図６に示される構造体１６はやはりランプカバーであり、ランプカバー基盤１７に取り付けられた電球ソケット１８に装着する電球１９を囲繞する透明樹脂製カバー２０をランプカバー基盤１７に取り付けてなる。ランプカバー基盤１７は図６に示される様に、片面ろうのブレージングシートであるＡｌ−Ｍｎ系合金製板材２１に多数のＡｌ−Ｍｎ系合金製波板材２２をろう付けしてなる。

電球ソケット１８には電源線２３が接続され、またランプカバー基盤１７の透明樹脂製カバー２０内側領域には通気孔２４が設けられ、さらに透明樹脂製カバー２０にはその内側を検温するための熱電対２５が取り付けられている。多数のＡｌ−Ｍｎ系合金製波板材２２には所定の析出処理と陽極酸化処理が施されてその外側が陽極酸化皮膜が形成された遠赤外線放射面とされて、高い放熱機能を備える。
この放熱性のよいランプカバー１６も、照明用、検査用、顕微鏡用やプロジェクター用のランプの温度上昇を抑制するのに効果的であり、ランプの長寿命化、ファンなどの冷却機構の簡素化に有効である。

以下に本発明を実施例に基づき、詳細に説明する。
表１に各実施例及び比較例に用いた合金の組成を示す。さらに表２に表１に示す合金その他の合金を用いて構成した各種ブレージングシートの構成を示す。以上の表１及び表２に示す合金板およびクラッド板は、ＤＣ鋳造あるいは双ロール連続鋳造、熱間圧延、冷間圧延および焼鈍を組み合わせた通常の方法で作製されたものである。

表２においてクラッド材とは、ろう材をアルミニウム合金を芯材として表面にクラッドしてなるいわゆるブレージングシートとして用いられる素材である。
特に２層クラッドとは芯材とろう材との２層構造をなすクラッド材であることを意味する。
また、表２中「片面」とは芯材の片面にろう材を付着せしめてクラッド材となす場合である。
さらに、クラッド率とはろう材層の厚みのクラッド材の全厚に対する比率である。

３層クラッドとは芯材を中心としてその両面にろう材が設けられて３層構造をなすクラッド材であることを意味する。
したがって、表２中「両面」とは芯材の両面にろう材を付着せしめてクラッド材となす場合である。
その場合のクラッド率とは各ろう材層の厚みのクラッド材の全厚に対する比率である。

５層クラッドとは３層クラッド材の両外側面にさらに性質の異なるろう材としての外皮材を設けてなるクラッド材であり、中間ろう材とは外皮材と芯材との間に配置されるろう材である。
また、４１０４合金、４３４３合金、４００５合金はそれぞれＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材であり、ＪＩＳＺ３２６３（１９９２）「アルミニウム合金ろう及びブレージングシート」の表３〜表５に示され、例えば４３４３合金は７．５％ＳｉのＡｌ合金である。
また１０５０合金は１０００系（純Ａｌ）合金である。

また、以上の表１に示す各実施例及び比較例の合金と表２に示す各種ブレージングシートとを組み合わせて行った具体的なろう付け及び冷却条件を表３に示す。
なお、表１に示すＭｎ添加量が高い合金６は、鋳造時に金属組織中に粗大な晶出物が生じて、均質な材料が得られなかったため、各種適合試験を行うまでもなく不適当と判断し、以下の各実施例及び比較例には用いなかった。

表３中＊は析出処理を冷却過程で兼ねる条件であることを示す。
すなわちＡ、Ｃ、Ｅ条件ではろう付け温度から４０℃／ｍｉｎ以上の平均冷却速度での冷却が行われ、ろう凝固後は速やかに炉の冷却ゾーンあるいは大気中に取り出して室温まで冷却する処理が行われ、その後、ろう付け接合された構造体に別途加熱析出処理が施される。

これに対してろう付け後の冷却過程に＊が付されるＢ、Ｄ条件ではろう付け加熱の冷却過程の中に３５０〜５５０℃で６ｍｉｎ以上、望ましくは１０ｍｉｎ以上の析出処理が組み込まれる。具体的には、冷却カーブに階段状の温度保持期間が設けられる。

（実施例１、実施例２、実施例３及び比較例）
まず、本発明の実施例１〜実施例３及び比較例としてノコロックろう付け（ＮＢ）により図４に示す形状の遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体を作製した。これは厚さ１．２ｍｍの平板（９０×９０ｍｍ）と厚さ０．３ｍｍの波板（波高さ１２ｍｍ、山間隔９ｍｍ）を用い、接合面にのみフラックスを塗布し、酸素濃度４０〜６０ｐｐｍの窒素雰囲気中、６００℃で３ｍｉｎ保持する条件でろう付けしたものである。表４に作製条件と特性値を示す。ろう付け後の部材は、苛性エッチングおよびデスマットの後、１８〜２０℃の１５％硫酸浴で、１．５Ａ／ｄｍ^２の電流密度により陽極酸化処理を行った。この際の平板部での陽極酸化皮膜厚を２０〜２４μｍとし、この部位で色調および遠赤外線放射特性を評価した。

表４に示す析出物分布は次のようにして測定した。
まず、析出物の粒子径は、実施例１〜実施例３及び比較例の各々のアルミニウム合金構造体の遠赤外線放射面を形成する陽極酸化皮膜を剥離し、皮膜直下の金属組織をＴＥＭあるいはＳＥＭで観察し、そのＴＥＭあるいはＳＥＭで観察された粒子最大長さとして測定した。次に粒子径が測定された析出物の分布は０．０１〜１μｍの範囲の細かい粒子については、ＴＥＭにて薄膜試料とされ厚さが測定されたＡｌ−Ｍｎ系合金中の該当する粒子数を測定して、この粒子数を単位体積中の分布数に換算した。具体的にはかかる換算は該当粒子数／（薄膜試料厚×薄膜試料面積）（単位：個／ｍｍ^３）として行った。

次に径が１μｍを超え３．０μｍ以下の粒子の分布は、ＳＥＭ観察で該当する粒子の平均間隔を求め、粒子が体積中で平均間隔の立方体の頂点に存在する分布を仮定して分布数を計算した。全体の析出物分布はこの両者を合算した数値に基づき評価した。
Ｍｎ固溶量については、熱フェノール溶解ろ液分析法「文献：軽金属、Ｖｏｌ．５０、（２０００年）Ｐ．５２１ 図５」により分析した。

本実施例および比較例の部材の遠赤外線放射特性は、材料温度を１５０℃として計測した波長５〜７μｍの遠赤外線放射率の平均値で評価している。この波長領域付近の遠赤外線は多くの物質に効果的に吸収されるため有用だが、陽極酸化処理した通常のアルミニウム材ではこの領域の放射特性が低いことが知られている。これに対して、本発明規定の合金を適正に処理した場合に、この領域で高い放射率が達成される。
陽極酸化面の色調は、ハンター法による色表示のＬ値で評価した。この値が低いほど色調として明度が低いことになる。

表４から分かるように、本発明実施例１〜実施例３ではＡｌ−Ｍｎ系合金中の析出物（粒径０．００１〜３．０μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物）が密に分散することにより、この表面に形成された陽極酸化皮膜が黒色（Ｌ値＜６２）となり、波長５〜７μｍの遠赤外線放射率が高い値となっている。これに対し、平板部Ａｌ−Ｍｎ系合金のＭｎ添加量が低い比較例１では、Ｌ値が高め、すなわち明度が高くなっており、遠赤外線放射率も低い。
また、ろう付け加熱の冷却が速く、析出処理を施さない比較例２および析出処理温度が低く不十分な比較例３でも、黒色度および遠赤外線放射率が低い。また、比較例４のように陽極酸化処理を行わないと陽極酸化被膜が形成されず遠赤外線放射率は著しく低い。

実施例２および比較例２、４の部材に、１０Ｗの小型電球およびソケットを取り付け、φ２ｍｍの通気孔を２個空ける加工を施し、図５のようにカバー（φ８０ｍｍ、高さ９０ｍｍ）をかぶせて放熱性評価試験を実施した。室温２５℃のもとで、電球に通常１００Ｖ電源より通電して発熱させ、３ｈ連続通電後のカバー内の温度を比較した結果を表５に示す。

表５に示されるように、実施例２の部材を用いて得られたランプカバー１６では、比較例２、４の部材を用いて得られたランプカバー１６に比較してカバー２０内の温度が低くなっており、効率的に放熱されていることが分かる。このように、放熱性に優れるろう付け構造体は、照明用やプロジェクター用のランプカバーなどとして用いることにより、過熱防止やランプの高寿命化の効果が期待できる。さらに、循環する冷媒通路などを接合することも可能で、その場合さらに効率の良い放熱が可能となる。
（実施例４、実施例５、実施例６と比較例）

次に、真空ろう付け（ＶＢ）により図４の形状の部材を作製した場合の特性評価結果を表６に示す。真空ろう付けは、１０^−４〜１０^−５ｔｏｒｒの真空中で６００℃×３ｍｉｎ保持する条件で行った。

表６に示すように、本発明の実施例４〜６では、Ａｌ−Ｍｎ系合金中の析出物（粒径０．００１〜３．０μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物）が密に分散し、陽極酸化皮膜が黒灰色となって、波長５〜７μｍの遠赤外線放射率が高い値を示している。これに対し、Ａｌ−Ｍｎ系合金のＭｎ添加量が低い合金７を用いた比較例５では、陽極酸化皮膜の黒色度が低く遠赤外線放射率も低い。Ａｌ−Ｍｎ系合金に対してＭｇを多く添加した合金８を用いた比較例６では、ろう付け部の接合が不完全となったので、他の特性を評価するまでもなく不適切であることが分かる。

析出処理をしない比較例７及び析出処理が不十分な比較例８のものは、ともに皮膜の明度が高く、遠赤外線放射率が低い。また陽極酸化処理をしなかった比較例９では遠赤外線放射率が著しく低くなっている。

（実施例７、実施例８、実施例９）
図２の形状の部材を、厚さ０．８ｍｍで１８０ｍｍ×２００ｍｍの合金２の平板と、板厚２．４ｍｍのクラッド材ＢＲ６からなる流路壁を組み合わせて真空ろう付けして作製した。同じく合金２の平板と、板厚２．４ｍｍのクラッド材ＢＲ７からなる流路壁で、特開２００１−３００７６２に準じた窒素中無フラックスろう付け法および特開２００２−０１８５７０に準じた大気中無フラックス重ねろう付け法で同様の部材を作製した。両者とも流体の純アルミニウム製のパイプを変形させた導入口・排出口も、ろう付けにより接合されている。

これらを大気中で４７０℃×１２０ｍｉｎの析出処理した後、前記と同様の条件で陽極酸化処理し２２〜２４μｍの皮膜を形成した。特性評価結果を表７に示す。

表７に示すように、これらの実施例７〜９はいずれも遠赤外線放射特性が良好であった。またこれらの実施例７〜９のアルミニウム合金構造体のろう付け接合部は良好で温水あるいは冷水を流してリークすることがなかった。そのため、この様な部材に、温度制御された流体を循環させれば、冷却用あるいは加温用に用いて効率的なものとなる。実際にこれらの使用例として、３８〜４０℃の温水を流し孵卵器の加温用に用い、鶏卵の孵化が可能であった。

本発明は、加熱・冷却機能を有する部材として、各種ヒーター、暖房器具、電子機器放熱・冷却用などとして適用することができる。

本発明の構造体の一例である。 図１に示す本発明の構造体の分解組み立て図である。 本発明の構造体の他の例を示し、（ａ）は本発明の構造体の側面図、（ｂ）は図３（ａ）矢視ｂ図である。 本発明の構造体の別の例の斜視図である。 本発明の構造体のさらに別の例の斜視図である。 図５に示す本発明の構造体の部分斜視図である。

符号の説明

１、６、１０、１６・・・構造体（ランプカバー）、２，７・・・Ａｌ−Ｍｎ系合金板、３・・・流路、４ａ，４ｂ・・・ブレージングシート材、９・・・陽極酸化皮膜、１１、１２・・・Ａｌ−Ｍｎ系合金製パイプ、１３・・・フィン、２０・・・透明樹脂製カバー、２１・・・Ａｌ−Ｍｎ系合金製板材、２２・・・Ａｌ−Ｍｎ系合金製波板材。

Claims (7)

1. Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材にてろう付け接合されると共に少なくとも一部がＡｌ−Ｍｎ系合金によって構成され、そのＡｌ−Ｍｎ系合金中に粒子径０．０１〜３．０μｍのＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物粒子が１．０×１０^６個／ｍｍ^３以上分散しており、そのＡｌ−Ｍｎ系合金の表面にＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物分散粒子を取り込んだ灰色あるいは黒色の陽極酸化層が形成されたことを特徴とする遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体。
2. Ａｌ−Ｍｎ系合金が、Ｍｎ０．９〜３．０％を含有し、残部不可避的不純物とＡｌからなる請求項１記載の遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体。
3. Ａｌ−Ｍｎ系合金が、Ｍｎ０．９〜３．０％およびＭｇ０．０５〜２．０％を含有し、残部不可避的不純物とＡｌからなる請求項１記載の遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体。
4. Ａｌ−Ｍｎ系合金の少なくとも陽極酸化層が形成された直下の固溶Ｍｎ量が０．４％以下である請求項１〜請求項３のいずれか一に記載の遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体。
5. 構造体の一部が気体あるいは液体の流路を形成している請求項１〜請求項４のいずれか一に記載の遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体。
6. Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材を有するクラッドブレージングシートを用いたろう付けで接合された請求項１〜請求項５のいずれか一に記載の遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体。
7. 所定のろう付け接合処理後にＡｌ−Ｍｎ系合金中にＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物粒子を析出させる析出処理を３５０〜５５０℃で６ｍｉｎ以上として行い、その後に陽極酸化処理を行うことを特徴とする請求項１〜６記載の遠赤外線放射面を有するろう付けアルミニウム合金構造体の製造方法。

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