JP4705452B2 - High strength aluminum alloy, high strength aluminum alloy sheet, and heat exchanger excellent in brazing - Google Patents
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Description
本発明は、ロウ付性に優れる高強度アルミニウム合金に関し、さらにはこの高強度アルミニウム合金を使用したシート、そしてこのシートにより作製された熱交換器に関する。 The present invention relates to a high-strength aluminum alloy having excellent brazing properties, and further relates to a sheet using this high-strength aluminum alloy and a heat exchanger made from this sheet.
近年、自動車用ラジエータのような熱交換器の用途においては、軽量化、低価格化を目的として、主要構成部材であるチューブ材やヘッダープレート材の薄肉化への要求が高まっている。これにより、高強度でかつロウ付性に優れるアルミニウム合金材料の開発が急がれている。
自動車用ラジエータは、ロウ材、芯材、犠牲陽極材の3層からなるブレージングシートを加工して作製された前記主要構成部材を、一般に、ノロコックろう付法により接合して組み立てられる。
In recent years, in applications of heat exchangers such as automotive radiators, there is an increasing demand for thinning of tube materials and header plate materials, which are main components, for the purpose of weight reduction and price reduction. As a result, development of an aluminum alloy material having high strength and excellent brazing properties has been urgently required.
In general, a radiator for an automobile is assembled by joining the main constituent members produced by processing a brazing sheet composed of three layers of a brazing material, a core material, and a sacrificial anode material by a norocock brazing method.
ところで、ブレージングシートの高強度化は、アルミニウム合金からなる芯材にMgを含有させることにより達成される。しかし、このようにMgを芯材に含有させると、溶融したロウ材の濡れ性が低下するためにロウ付された接合部の信頼性が低下する問題がある。この理由は、本来、ロウ付による接合性の向上を目的として部材表面に塗布されるフラックスが、芯材中のMgと化学反応することにより侵食され、塗布したフラックスが前記目的を達成することができなくなるためである。 By the way, increasing the strength of the brazing sheet is achieved by adding Mg to the core material made of an aluminum alloy. However, when Mg is contained in the core material in this way, the wettability of the molten brazing material is lowered, so that there is a problem that the reliability of the brazed joint portion is lowered. The reason for this is that the flux applied to the surface of the member for the purpose of improving the bondability by brazing is eroded by chemically reacting with Mg in the core material, and the applied flux achieves the above purpose. It is because it becomes impossible.
そこで、このような問題を回避すべく、従来技術では、ブレージングシートにおいて、芯材ではなく犠牲陽極材にMgを含有させて、高強度が得られることとした。すなわち、このブレージングシートは、ロウ付加熱によって犠牲陽極材中のMgが芯材側へ拡散し芯材に含有するSiと結合してMgSiが生成することにより高強度を実現させる。しかし、Mgは、フラックス中に拡散することがないため、塗布されたフラックスが侵食されることはない。このため、溶融したロウ材の濡れ性は損なわれることがないので、ロウ付された接合部の信頼性が低下することがない(例えば、特許文献1)。
しかし、前記した従来技術においては、芯材に対してロウ付を行える面が、Mgの含有する層(犠牲陽極材)とは反対の片側面に制約されてしまう問題がある。このため、芯材の両面にロウ材が配置されるような場合には、前記した従来技術は適用できないことになる。
一方、Mgに替えて異なる他の金属元素(例えば、Cu,Si)の含有量を増やすことでアルミニウム製芯材の高強度化を図ることも可能であるが、アルミニウム合金の融点も同時に大きく降下するので、ロウ付の際に芯材の一部が融解してエローションが大きくなり、接合部の信頼性の低下が避けられない問題がある。
However, the above-described prior art has a problem that the surface on which the core material can be brazed is restricted to one side opposite to the layer containing Mg (sacrificial anode material). For this reason, when a brazing material is arrange | positioned on both surfaces of a core material, the above-mentioned prior art cannot be applied.
On the other hand, it is possible to increase the strength of the aluminum core material by increasing the content of other metal elements (for example, Cu, Si) instead of Mg, but the melting point of the aluminum alloy also greatly decreases at the same time. Therefore, when brazing, a part of the core material is melted to increase erosion, and there is a problem in that the reliability of the joint portion cannot be reduced.
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、アルミニウムに含有させる複数の微量元素の含有量を適正化することにより、ロウ材の濡れ性、高融点性及び高強度性がバランスよく兼ね備えられて、ロウ付性に優れる高強度アルミニウム合金、高強度アルミニウム合金シートを提供し、さらに軽量化、低価格化が達成された熱交換器を提供するものである。 An object of the present invention is to solve such problems, and by optimizing the content of a plurality of trace elements contained in aluminum, the wettability, high melting point and high strength of the brazing material are well balanced. In addition, the present invention provides a high-strength aluminum alloy and a high-strength aluminum alloy sheet that are excellent in brazeability, and further provides a heat exchanger that is reduced in weight and price.
以上説明した課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、ロウ付性に優れる高強度アルミニウム合金において、Siを0.30質量%と、Feを0.20質量%と、Mnを0.75質量%と、Cuを0.6質量%と、Mgを0.35〜0.50質量%と、Niを0.30質量%と、Tiを0.05質量%と、Agを0.30質量%と、不可避不純物と、残部Alと、を手段とする構成であることを特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、ロウ付性に優れる高強度アルミニウム合金において、Siを0.30質量%と、Feを0.50質量%と、Mnを1.25質量%と、Cuを0.25質量%と、Mgを0.50質量%と、Tiを0.05質量%と、Agを0.15〜0.30質量%と、不可避不純物と、残部Alと、を手段とする構成であることを特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、ロウ付性に優れる高強度アルミニウム合金において、Siを0.30質量%と、Feを0.20質量%と、Mnを0.75質量%と、Cuを0.25質量%と、Mgを0.20〜0.50質量%と、Niを0.26〜0.27質量%と、Tiを0.03質量%と、Agを0.30質量%と、不可避不純物と、残部Alと、を手段とする構成であることを特徴とする。
In order to solve the problems described above, the invention according to
The invention according to
The invention according to
このような構成を請求項1〜3に記載の発明が有することにより、Mgの含有量が0.2〜0.5質量%と減量されているので、ロウ付作業の最中にMgがアルミニウム合金材から表面に拡散しても、その表面に塗布されたフラックスが化学反応して侵食される分量を低減できる。
さらに、前記したMgの減量分をCuの含有量を増やして補うことによりアルミニウム合金の高強度化が実現される。また、このようにアルミニウム合金の強度の向上に寄与するCuは、同時に融点の降下にも寄与するが、前者に対して後者の融点降下への寄与率は小さいものである。
Since the invention according to any one of
Further, the strength of the aluminum alloy can be increased by supplementing the above-mentioned reduced amount of Mg by increasing the Cu content. Further, Cu that contributes to the improvement of the strength of the aluminum alloy at the same time contributes to the lowering of the melting point, but the contribution rate of the latter to the lowering of the melting point of the latter is small.
請求項4に記載の発明は、高強度アルミニウム合金シートにおいて、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のロウ付性に優れる高強度アルミニウム合金をシート状にしたものを芯材とし、この芯材の少なくとも一面にロウ材を配置したことを特徴とする。
The invention according to
このような構成を請求項4に記載の発明が有することにより、高強度アルミニウム合金シートのロウ材の配置面に被接合部材を当接し、両者を、芯材の融点以下でかつロウ材の融点以上に設定された温度で熱処理すれば、両者はロウ付により接合されることとなる。これにより大量生産するのに好適な、ロウ付作業を伴う製品の組み立てが可能になる。 By having the invention according to this structure to claim 4, high-strength aluminum arrangement surface of the brazing material alloy sheet workpieces contact, both, the melting point of the melting point or less and the brazing material of the core member If heat treatment is performed at a temperature set as described above, the two are joined by brazing. This makes it possible to assemble products with brazing work that are suitable for mass production.
請求項5に記載の発明は、高強度アルミニウム合金シートにおいて、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のロウ付性に優れる高強度アルミニウム合金をシート状にしたものを芯材とし、この芯材の少なくとも一面に犠牲材を配置したことを特徴とする。
The invention according to
このような構成を請求項5に記載の発明が有することにより、犠牲材の犠牲陽極作用により芯材の孔食や隙間腐食を防止することができる。
When the invention according to
請求項6に記載の発明は、高強度アルミニウム合金シートにおいて、請求項4に記載の高強度アルミニウム合金シートの少なくとも一面に犠牲材を配置したことを特徴とする。さらに請求項7に記載の発明は、高強度アルミニウム合金シートにおいて、請求項5に記載の高強度アルミニウム合金シートの少なくとも一面にロウ材を配置したことを特徴とする。
The invention described in
このような構成を請求項6及び請求項7に記載の発明が有することにより、防食性に優れ、ロウ付作業の生産性に優れる高強度アルミニウム合金シートが得られる。
When the inventions according to
請求項8に記載の発明は、熱交換器において、請求項4から請求項7のいずれか1項に記載の高強度アルミニウム合金シートをロウ付により接合して作製されたことを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the heat exchanger, the high strength aluminum alloy sheet according to any one of the fourth to seventh aspects is joined by brazing.
このような構成を請求項8に記載の発明が有することにより、熱交換器の要構成部材であるチューブ材やヘッダープレート材を薄肉化することが可能になる。
When the invention according to
本発明によれば、アルミニウムを高強度化させるMgの含有量を減らし、その他の金属元素で代替させることにより、ロウ材の濡れ性、高融点性及び高強度性がバランスよく兼ね備えられて、ロウ付性に優れる高強度アルミニウム合金、高強度アルミニウム合金シートが提供され、さらに軽量化、低価格化が達成された熱交換器が提供される。 According to the present invention, the content of Mg for increasing the strength of aluminum is reduced and replaced with other metal elements, so that the wettability, high melting point and high strength of the brazing material are well balanced, Provided are a high-strength aluminum alloy and a high-strength aluminum alloy sheet that are excellent in adhesion, and a heat exchanger that is further reduced in weight and price.
図面を参照して、本発明の高強度アルミニウム合金、及び高強度アルミニウム合金シートについて説明する。
図1は、高強度アルミニウム合金の、合金組成、常温及び高温(250℃)の引張強度、融点、ロウ付性等の物性に関する計測値を示す表である。
そして、図1の試料番号1〜6に示す合金組成は、本発明の実施形態に係る高強度アルミニウム合金を示す実施例であり、同・試料番号7〜9に示す合金組成は、公知の高強度アルミニウム合金について示す比較例である。
ここで、比較例7はJIS呼称A3003相当品であり、比較例8は同 A3004相当品であり、比較例9は同 A2014相当品に該当する。
The high-strength aluminum alloy and the high-strength aluminum alloy sheet of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a table showing measured values related to physical properties such as alloy composition, tensile strength at normal temperature and high temperature (250 ° C.), melting point, brazing property, and the like of a high-strength aluminum alloy.
And the alloy composition shown to the sample numbers 1-6 of FIG. 1 is an Example which shows the high intensity | strength aluminum alloy which concerns on embodiment of this invention, The alloy composition shown to the same and sample numbers 7-9 is well-known high It is a comparative example shown about a strength aluminum alloy.
Here, Comparative Example 7 corresponds to JIS name A3003, Comparative Example 8 corresponds to A3004, and Comparative Example 9 corresponds to A2014 equivalent.
また、図1に示される常温及び250℃における引張強さの値は、次のようにして作製された試験片により計測されたものである。すなわち、該当する合金組成の高強度アルミニウム合金を熱間圧延を経た後、板厚3mmになるまで冷間圧延して得た板材から、JIS Z 2201で規定される14A号試験片に準拠する形状の試験片を抜き出す。さらに、この試験片にロウ付したのに相当する熱履歴を付加するために、大気中において570℃で30分熱処理した後に空冷処理する熱処理を行った。そして、引張強さの試験は、金属引張り試験法JIS Z 2241に準拠して引張速度3mm/minの条件にて行った。 Moreover, the value of the tensile strength at room temperature and 250 ° C. shown in FIG. 1 is measured by a test piece produced as follows. That is, a shape conforming to a 14A test piece defined in JIS Z 2201 from a plate material obtained by hot rolling a high-strength aluminum alloy having a corresponding alloy composition and then cold-rolling to a plate thickness of 3 mm. Pull out the test piece. Furthermore, in order to add a thermal history corresponding to brazing to the test piece, a heat treatment was performed in the air at 570 ° C. for 30 minutes and then air cooling. And the test of tensile strength was done on the conditions of the tensile speed of 3 mm / min based on the metal tensile test method JISZ2241.
なお、本発明における高強度アルミニウム合金に含有される微量元素及びその含有量の好ましい範囲は次のとおりであり、図1の実施例1〜6は、そのような合金組成を有する代表例である。
Si(ケイ素)は、Mgと共存して、高強度アルミニウム合金の強度を向上させるものである。このSiの高強度アルミニウム合金における含有量は、0.05〜1.0質量%の範囲であることが好ましい。
このSiの含有量が0.05質量%未満であると、高強度アルミニウム合金の強度を向上させる効果が不十分になる。そして、Siの含有量が1.0質量%を超えると、高強度アルミニウム合金の耐食性が低下するとともに、融点も低下しロウ付性が低下する。
In addition, the preferable range of the trace element contained in the high-strength aluminum alloy in this invention and its content is as follows, Examples 1-6 of FIG. 1 are typical examples which have such an alloy composition. .
Si (silicon) coexists with Mg and improves the strength of the high-strength aluminum alloy. The content of Si in the high-strength aluminum alloy is preferably in the range of 0.05 to 1.0% by mass.
When the content of Si is less than 0.05% by mass, the effect of improving the strength of the high-strength aluminum alloy becomes insufficient. And when content of Si exceeds 1.0 mass%, while corrosion resistance of a high intensity | strength aluminum alloy will fall, melting | fusing point will also fall and brazing property will fall.
Mn(マンガン)は、高強度アルミニウム合金の耐食性を低下させることなく、強度を向上させるものである。このMnの高強度アルミニウム合金における含有量は、0.5〜1.5質量%の範囲であることが好ましい。
このMnの含有量が0.5質量%未満であると、高強度アルミニウム合金の強度を向上させる効果が不十分になる。そして、Mnの含有量が1.5質量%を超えると、加工成型性が低下する。
Mn (manganese) improves the strength without reducing the corrosion resistance of the high-strength aluminum alloy. The content of Mn in the high-strength aluminum alloy is preferably in the range of 0.5 to 1.5% by mass.
If the Mn content is less than 0.5% by mass, the effect of improving the strength of the high-strength aluminum alloy becomes insufficient. And when content of Mn exceeds 1.5 mass%, work moldability will fall.
Cu(銅)は、高強度アルミニウム合金の強度を向上させるとともに電位を貴にして、後記する犠牲防食効果による自己耐食性を向上させるものである。このCuの高強度アルミニウム合金における含有量は、0.2〜0.8質量%の範囲であることが好ましい。
このCuの含有量が0.2質量%未満であると、高強度アルミニウム合金の強度を向上させる効果が不十分になる。そして、Cuの含有量が0.8質量%を超えると、自己耐食性が低下するとともに、融点も低下しロウ付性が低下する。
Cu (copper) improves the self-corrosion resistance due to the sacrificial anticorrosive effect described later by improving the strength of the high-strength aluminum alloy and making the potential noble. The content of Cu in the high-strength aluminum alloy is preferably in the range of 0.2 to 0.8% by mass.
If the Cu content is less than 0.2% by mass, the effect of improving the strength of the high-strength aluminum alloy becomes insufficient. And when content of Cu exceeds 0.8 mass%, while self-corrosion resistance will fall, melting | fusing point will also fall and brazing property will fall.
Mg(マグネシウム)は、Ag,Siと共存して、高強度アルミニウム合金の強度を向上させるものである。このMgの高強度アルミニウム合金における含有量は、0.2〜0.5質量%の範囲であることが好ましい。
Mgの含有量が0.2質量%未満であると、高強度アルミニウム合金の強度を向上させる効果が不十分になる。Mgの含有量が0.5質量%を超えると、ロウ付の作業中に表面に拡散しフラックスと反応して、ロウ付性を低下させてしまう。すなわち、フラックスが侵食されることにより溶融したロウ材の濡れ性が低下してしまうからである。
Mg (magnesium) coexists with Ag and Si and improves the strength of the high-strength aluminum alloy. The Mg content in the high-strength aluminum alloy is preferably in the range of 0.2 to 0.5 mass%.
If the Mg content is less than 0.2% by mass, the effect of improving the strength of the high-strength aluminum alloy becomes insufficient. If the Mg content exceeds 0.5% by mass, it diffuses to the surface during the brazing operation, reacts with the flux, and lowers the brazing property. That is, the wettability of the molten brazing material is reduced by the corrosion of the flux.
Ag(銀)は、Mgと共存して、高強度アルミニウム合金の強度を向上させるものである。このAgの高強度アルミニウム合金における含有量は、0.15〜0.5質量%の範囲であることが好ましい。
Agの含有量が0.15質量%未満であると、高強度アルミニウム合金の強度を向上させる効果が不十分になる。Agの含有量が0.5質量%を超えると、高強度アルミニウム合金の融点が低下しロウ付性が低下する。
Ag (silver) coexists with Mg and improves the strength of the high-strength aluminum alloy. The content of Ag in the high-strength aluminum alloy is preferably in the range of 0.15 to 0.5% by mass.
When the content of Ag is less than 0.15% by mass, the effect of improving the strength of the high-strength aluminum alloy becomes insufficient. When the content of Ag exceeds 0.5% by mass, the melting point of the high-strength aluminum alloy is lowered and the brazing property is lowered.
Ni(ニッケル)は、高強度アルミニウム合金に金属間化合物を分散析出させてその強度を向上させるものである。このNiの高強度アルミニウム合金における含有量は、0.15〜0.5質量%の範囲であることが好ましい。
Niの含有量が0.15質量%未満であると、高強度アルミニウム合金の強度を向上させる効果が不十分になる。Niの含有量が0.5質量%を超えると、加工成型性が低下する。
Ni (nickel) improves the strength by dispersing and precipitating intermetallic compounds in a high-strength aluminum alloy. The Ni content in the high-strength aluminum alloy is preferably in the range of 0.15 to 0.5 mass%.
When the content of Ni is less than 0.15% by mass, the effect of improving the strength of the high-strength aluminum alloy becomes insufficient. If the Ni content exceeds 0.5% by mass, the processability is deteriorated.
図2は、図1の各種データを基にして試料番号1〜9の高強度アルミニウム合金において、それぞれのCu,Mg,Ni,Agの含有量と、250℃引張強さ及び融点との関連性を視覚化して示したグラフものである。
FIG. 2 shows the relationship between the Cu, Mg, Ni, and Ag contents, the 250 ° C. tensile strength, and the melting point in the high-strength aluminum alloys of
図3は、図1の最右列に記載されている高強度アルミニウム合金のロウ付性を評価する評価試料を示す図であって、(a)は良状態(○)を示し、(b)はロウ材の濡れ性の低下による接合不良状態(×)を示し、(c)は高強度アルミニウム合金の融点の降下によるエローションが発生した接合不良状態(×)を示している。
図3において、評価試料1(1a,1b,1c)は、試験片2と相手材3とからなる。この試験片2は、図1の実施例1〜6または比較例7〜9のうちいずれかの合金組成で作製されたものである。そして、相手材2は、後記する図5(a)又は(b)に示すように芯材11としてJIS呼称A3003を使用して片面に同 A4343のロウ材12をクラッドしたものである。
そして、評価試料1のろう付作業は、フラックスを塗布した試験片2を相手材3のロウ材のクラッド面に所定の応力で当接して、600℃の温度雰囲気下で350秒保持したのち、常温で冷却して行った。
FIG. 3 is a view showing an evaluation sample for evaluating the brazing property of the high-strength aluminum alloy described in the rightmost column of FIG. 1, wherein (a) shows a good state (◯), (b) Indicates a bonding failure state (x) due to a decrease in the wettability of the brazing material, and (c) indicates a bonding failure state (x) in which erosion has occurred due to a decrease in the melting point of the high-strength aluminum alloy.
In FIG. 3, the evaluation sample 1 (1 a, 1 b, 1 c) is composed of a
And the brazing operation | work of the
ここでロウ材とは、接合しようとする被接合部材(ここでは試験片2及び相手材3の芯材(図5))より低融点であるために自身が溶融してこれら被接合部材を接合するものである。ここで、一般的に用いられるロウ材としてはAl−Si系合金のものが挙げられるが、その融点は、570℃〜590℃である。
Here, the brazing material has a lower melting point than the members to be joined (here, the core material of the
フラックスとは、被接合部材と溶けたロウ材の酸化皮膜を除去し、加熱中に再び酸化するのを防止して、それらの表面を清浄化する作用を有するものである。その結果、フラックスは、被接合部材に対する溶けたロウ材の濡れ性を向上させその流れを促進させるものである。 The flux has an action of removing the oxide film of the brazing material melted with the member to be joined, preventing oxidation again during heating, and cleaning the surfaces thereof. As a result, the flux improves the wettability of the molten brazing material with respect to the member to be joined and promotes its flow.
次に、図2と図3の結果を対比して検討する。
実施例1〜6及び比較例7の合金組成で構成された高強度アルミニウム合金からなる試験片1のロウ付性は、図3(a)に示されるようにフィレット4aの形成状態が良好(○)であった。
しかし、比較例7の合金組成においては、250℃引張強さが56MPaと小さいので、特に図示しないが、評価試料1aのろう付作業において、試験片1に座屈変形する場合が認められた。一方、実施例1〜6においては、そのようなロウ付作業における座屈変形は認められず、評価試料1aの全体の形態観察からも良好なロウ付の結果が得られたといえる。
Next, the results of FIG. 2 and FIG. 3 will be compared and examined.
The brazeability of the
However, in the alloy composition of Comparative Example 7, since the tensile strength at 250 ° C. is as small as 56 MPa, although not particularly illustrated, a case in which the
そして、比較例8の合金組成で構成された高強度アルミニウム合金からなる試験片1のロウ付性は、図3(b)に示されるように溶融したロウ材の試験片2に対する濡れ性が悪く、フィレット4bの形成状態が不良(×)であった。
これは、比較例8の合金組成は、融点(628℃)に関してはロウ材よりも十分高いといえ問題がないが、Mgの含有量が1.0%と多いために、ロウ付の作業中にこのMgが芯材の表面に拡散してフラックスと反応してこれを侵食してしまうことに起因するといえる。
And the brazing property of the
This is because the alloy composition of Comparative Example 8 is sufficiently higher than the brazing material in terms of the melting point (628 ° C.), but there is no problem, but since the Mg content is as high as 1.0%, the brazing operation is in progress. Furthermore, it can be said that this Mg diffuses on the surface of the core material and reacts with the flux to erode it.
また、比較例9の合金組成で構成された高強度アルミニウム合金からなる試験片1のロウ付性は、図3(c)に示されるように試験片2の一部が融解してエローションが発生し、フィレット4cの形成状態が不良(×)であった。
これは、比較例9の合金組成は、融点(510℃)とロウ材の融点より低く、設定された熱処理条件で溶融してしまうことによると考えられる。
Further, the brazing property of the
This is presumably because the alloy composition of Comparative Example 9 is lower than the melting point (510 ° C.) and the melting point of the brazing material and melts under the set heat treatment conditions.
図4は高強度アルミニウム合金におけるCu、Mgの含有量に対する、250℃耐力及び融点の変動量について検討するためのグラフである。
この図4のグラフは、Cu、Mgの含有量が比較例8相当の(1)の組成(Cu:0.25質量%、Mg:1.05質量%)から出発して、(2)の組成(Cu:0.25質量%、Mg:0.5質量%)、実施例6相当の(3)の組成(Cu:0.6質量%、Mg:0.5質量%)のようにCu、Mgの含有量を変化させたときの、250℃耐力、融点の変化をプロットしたものである。
FIG. 4 is a graph for examining the fluctuation amount of the 250 ° C. proof stress and the melting point with respect to the contents of Cu and Mg in the high-strength aluminum alloy.
The graph of FIG. 4 starts from the composition (1) (Cu: 0.25 mass%, Mg: 1.05 mass%) corresponding to Comparative Example 8 in which the Cu and Mg contents are The composition (Cu: 0.25% by mass, Mg: 0.5% by mass), the composition of (3) corresponding to Example 6 (Cu: 0.6% by mass, Mg: 0.5% by mass) FIG. 4 is a plot of changes in 250 ° C. proof stress and melting point when the Mg content is changed.
一般に、アルミニウムの母相に対して、Cu、Mgを微量元素として含有量を増やすと、融点が降下して、250℃耐力が向上するものである。しかし、図4のグラフに示される含有量の範囲内においては、含有する微量元素の単位増加量当りの250℃耐力が向上する割合、及び融点が降下しない割合は、Cuの方がMgよりも勝っているといえる。
この結果より、ロウ付性に優れる高強度アルミニウム合金を得るためには、高強度化に大きく寄与しているがロウ材の濡れ性を悪くするMgの含有量を減らして、替わりに、濡れ性に悪影響を及ぼさずに高強度化に寄与するCuの含有量を増やすとよいことが導かれる。
そして、ロウ付性に優れる高強度アルミニウム合金を得るため、含有されるべき微量元素の量の最適な範囲を実験的に明らかにしたところ、前記した好ましい含有量の範囲が得られたわけである。
In general, when the content of Cu and Mg as trace elements is increased with respect to the aluminum parent phase, the melting point is lowered and the 250 ° C. proof stress is improved. However, within the content range shown in the graph of FIG. 4, the rate at which the 250 ° C. proof stress per unit increased amount of the trace elements contained and the rate at which the melting point does not decrease are higher for Cu than for Mg. It can be said that it is winning.
From this result, in order to obtain a high-strength aluminum alloy with excellent brazeability, the content of Mg, which greatly contributes to the increase in strength but deteriorates the wettability of the brazing material, is reduced. It is derived that it is better to increase the content of Cu that contributes to high strength without adversely affecting the strength.
Then, in order to obtain a high-strength aluminum alloy having excellent brazing properties, the optimum range of the amount of trace elements to be contained was experimentally clarified, and the above-described preferable content range was obtained.
さらに、図2を参照して、実施例2と実施例4とを対比すると、後者ではNiが含有されていることにより、引張強さの値が向上しているといえる。これにより、アルミニウム合金に含有される微量元素としてのNiは、その高強度化に寄与することが明らかである。また、実施例1と実施例2との対比では、後者ではAgの含有量が増量されることにより、引張強さの値が向上しているといえる。これにより、アルミニウム合金に含有される微量元素としてのAgは、その高強度化に寄与することが明らかである。 Furthermore, referring to FIG. 2, when Example 2 and Example 4 are compared, it can be said that the latter has improved tensile strength due to the Ni content. Thus, it is clear that Ni as a trace element contained in the aluminum alloy contributes to increasing its strength. Moreover, in contrast with Example 1 and Example 2, it can be said that the value of tensile strength is improving by increasing the Ag content in the latter. As a result, it is apparent that Ag as a trace element contained in the aluminum alloy contributes to increasing its strength.
図5(a)〜(f)は、本発明の実施形態に係る高強度アルミニウムシート10(10a,10b,10c,10d,10e,10f)の構成を示す断面図である。
高強度アルミニウムシート10は、実施例1〜6で例示される合金組成の高強度アルミニウム合金をシート状に成型した芯材11を少なくとも含むものである(図示されていないが、芯材11が単層である場合も含む)。そして、図5(a)(b)(e)に示されるように、この芯材11の少なくとも一面にロウ材12を配置する場合もある。さらに、図5(c)(d)(e)(f)に示されるように、この芯材11の少なくとも一面に犠牲材13を配置する場合もある。
5A to 5F are cross-sectional views showing the configuration of the high-strength aluminum sheet 10 (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f) according to the embodiment of the present invention.
The high-
このように、本実施形態に係る高強度アルミニウムシート10として、芯材11に対して、ロウ材12及び/又は犠牲材13を単層、2層、3層、若しくはそれ以上クラッドしたブレージングシートが挙げられる。
このように、芯材11にロウ材12が配置された高強度アルミニウム合金シート10を用いれば、ロウ材12の配置面に被接合部材を当接し、両者を、芯材の融点以下でかつロウ材の融点以上に設定された温度で熱処理すれば、両者はロウ付により接合されることとなる。これにより、このような高強度アルミニウム合金シート10で部品が構成されれば、これら部品をロウ付して組み立てるのが容易になり大量生産に好適である。
また、ロウ材12が配置されていない高強度アルミニウム合金シート10であっても、ロウ材を別個に適用して、接合性に優れるロウ付をすることが可能である。
Thus, as the high-
As described above, when the high-strength
Even in the case of the high-strength
ここで、犠牲材13とは、芯材11よりも電位が低いアルミニウム合金であって、犠牲陽極作用により犠牲材13自身が優先的に腐食されることにより、芯材11の孔食や隙間腐食を防止するものである。
Here, the
本発明における熱交換器とは、特に図示しないが、前記したロウ付性に優れる高強度アルミニウムシート10をロウ付により接合して作製された、自動車のラジエータ、オイルクーラ、インタークーラなどが挙げられる。
ここで自動車用ラジエータを例に取り、その作製工程について説明すると、まず、ラジエータの構成部品であるフィン、チューブ、ヘッドプレート・サイドプレートを前記した高強度アルミニウムシート10を加工して製造する。次に、これら構成部品を組み立てて、有機溶剤の蒸気で脱脂洗浄後、フラックスを塗布する。
The heat exchanger in the present invention is not particularly illustrated, but includes an automobile radiator, an oil cooler, an intercooler, and the like, which are manufactured by brazing the above-described high-
Here, taking a radiator for an automobile as an example, the manufacturing process will be described. First, the high-
そして、この組立体を所定の温度に調整された炉内に設置して熱処理すると、構成部品の互いに当接する部分でロウ材が溶融し、これら構成部品が一体化する。このとき、芯材は溶融することなく、さらに芯材中のMgが大量にフラックスへ拡散してこれを侵食することもないので、ロウ材の濡れ性が損なわれることなく、この当接部分において良好なロウ付接合が達成されるのである。
このように、ロウ付性に優れる高強度アルミニウム合金を用いれば、アルミニウム合金シートを薄くして用いることが可能になり、これにより構成される熱交換器の軽量化・低価格化を可能にする。
Then, when this assembly is placed in a furnace adjusted to a predetermined temperature and heat-treated, the brazing material is melted at the portions where the components abut each other, and these components are integrated. At this time, the core material does not melt, and Mg in the core material does not diffuse into the flux in a large amount and does not erode it. A good brazing joint is achieved.
Thus, if a high-strength aluminum alloy having excellent brazing properties is used, the aluminum alloy sheet can be used in a thin state, and the heat exchanger configured thereby can be reduced in weight and price. .
1(1a,1b,1c) 評価試料
2 試験片
3 相手材
4(4a,4b,4c) フィレット
10(10a,10b,10c,10d,10e,10f) 高強度アルミニウム合金シート
11 芯材
12 ロウ材
13 犠牲材
1 (1a, 1b, 1c)
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