JP5498213B2 - Aluminum alloy clad material for high-strength heat exchangers with excellent brazeability - Google Patents
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Description
本発明は、とくに、不活性ガス雰囲気中でフッ化物フラックスやセシウム化合物を含むフラックスを用いたろう付けによって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を製造する場合、その構造部材であるチューブ材(クラッド材を曲成し、溶接またはろう付けによりチューブ形状としたものを含む)やヘッダープレート材、あるいはこれらの熱交換器を接続するための配管材として好適なろう付け性に優れた高強度熱交換器用アルミニウム合金クラッド材に関する。 In particular, when manufacturing an aluminum alloy heat exchanger such as a radiator or a heater core by brazing using a flux containing a fluoride flux or a cesium compound in an inert gas atmosphere, the tube material (the structural member) High-strength heat with excellent brazing properties suitable for pipe materials for connecting cladding plates and header plate materials, including those in which the cladding material is bent and tube-shaped by welding or brazing) The present invention relates to an aluminum alloy clad material for an exchanger.
自動車用熱交換器、例えばラジエータは、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などのチューブ材やヘッダープレート材には、JIS A3003などのAl−Mn系合金を心材とし、心材の片面に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、心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。 2. Description of the Related Art An automobile heat exchanger, for example, a radiator, includes a tube and a header that have fins on the outer surface and whose inner surface serves as a passage for a working fluid (refrigerant). The tube material or header plate material of such an automobile radiator or heater has a two-layer structure in which an Al—Mn alloy such as JIS A3003 is used as a core material and an Al—Si alloy brazing material is clad on one side of the core material. An aluminum alloy clad material having a three-layer structure in which a brazing material is clad on one surface of a core material and a sacrificial anode material of an Al-Zn alloy or an Al-Zn-Mg alloy is clad on the other surface It is used.
アルミニウム合金製熱交換器は、フッ化物系フラックスやセシウム系フラックスを用いた不活性ガス雰囲気ろう付けにより接合されることが多く、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。また、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、心材の孔食や間隙腐食の発生を防止する。 Aluminum alloy heat exchangers are often joined by brazing with an inert gas atmosphere using a fluoride flux or a cesium flux, and the Al-Si brazing filler metal is an aluminum alloy heat exchanger. When the tube is manufactured, it is clad for joining the tube and the fin, joining the tube and the header plate, or brazing when manufacturing the tube from the clad plate. The sacrificial anode material is used, for example, on the inner surface side of the tube, and exerts a sacrificial anode action in contact with the working fluid, thereby preventing the pitting corrosion and crevice corrosion of the core material.
自動車用熱交換器の間を結ぶ配管材については、JIS A3003 などのAl−Mn系合金を心材とし、内面、あるいは内面と外面にJIS A7072 などのAl−Zn 系合金の犠牲陽極材をクラッドした二層または三層のクラッドチューブが用いられている。クラッド管の内面の犠牲陽極材は、使用中にクーラントと接触して犠牲陽極効果を発揮して、心材に対する孔食または間隙腐食の発生を防止し、外面の犠牲陽極材は、過酷な環境で使用された場合、犠牲陽極効果を発揮して心材に発生する孔食または間隙腐食を防止する。 As for piping materials connecting between heat exchangers for automobiles, an Al-Mn alloy such as JIS A3003 is used as a core material, and a sacrificial anode material of Al-Zn alloy such as JIS A7072 is clad on the inner surface or the inner and outer surfaces. Two-layer or three-layer clad tubes are used. The sacrificial anode material on the inner surface of the clad tube is in contact with the coolant during use and exerts a sacrificial anode effect to prevent the occurrence of pitting corrosion or crevice corrosion on the core material, and the outer sacrificial anode material is used in harsh environments. When used, the sacrificial anode effect is exhibited to prevent pitting corrosion or crevice corrosion occurring in the core material.
ラジエータやヒータコアの製造は、図1に示すように、心材2の片面にろう材3、他の片面に犠牲陽極材4をクラッドしたクラッド材1を曲成し、溶接する(溶接部W)ことにより偏平チューブとし、ヘッダープレートに組み付けた後、一体にろう付けする(溶接型)ことにより行われていたが、近年、図2〜3に示すように、クラッド板材1を曲げ加工するだけで溶接することなくチューブ形状とし、ヘッダープレートに組み付けて一体ろう付けする(ろう付け型)ことにより製造される手法が行われるようになっている。
As shown in FIG. 1, the radiator and the heater core are manufactured by bending and welding a brazing
近年、自動車の軽量化の要請に伴い、自動車用熱交換器においても省エネルギー、省資源の観点から構成材料の薄肉化が要請され、チューブ材についても薄肉化が進行している。チューブ材を薄肉化するためには、材料の強度と耐久性(疲労寿命)をさらに高める必要から心材には多量のMn、Cu、Siなどが含有されるが、これらの元素の含有により心材の耐食性が低下するため、犠牲陽極材に多量のZnを添加して心材との電位差を確保し、確実に犠牲陽極効果が得られるようにした材料構成が提案されている。 In recent years, with the demand for reducing the weight of automobiles, automobile heat exchangers are also required to be thinner from the viewpoint of energy saving and resource saving, and the thickness of tube materials has also been reduced. In order to reduce the thickness of the tube material, the core material contains a large amount of Mn, Cu, Si, etc. because it is necessary to further increase the strength and durability (fatigue life) of the material. Since the corrosion resistance is reduced, a material structure has been proposed in which a large amount of Zn is added to the sacrificial anode material to ensure a potential difference from the core material and to ensure the sacrificial anode effect.
また、犠牲陽極材に多量のMgを添加して、犠牲陽極材と心材の界面にMg2Siを微細析出させたり、心材に0.05〜0.5%のMgを添加して心材中にMg2Siを微細析出させ、さらに強度を高めた材料構成のものも提案されているが、犠牲陽極材へのMgの添加は、溶接型に関しては有効であるが、ろう付け型に関しては、犠牲陽極材とろうが直接接合される面があり、Mgがフラックスと反応してMgF2などの化合物を形成し、フラックスの機能が損なわれ、ろう付け欠陥が生じるという問題がある。心材にMgを添加すると、ろう付け加熱中に心材からろう材へMgが固相拡散し、さらに、ろうが溶融した後は、溶融したろうを介してMgが液相拡散する結果、多量のMgがろう材表層へ到達し、フラックスと反応してMgF2などの化合物を形成するため、フラックスの機能が損なわれ、ろう付け欠陥が生じるという問題がある。 Also, a large amount of Mg is added to the sacrificial anode material, and Mg 2 Si is finely precipitated at the interface between the sacrificial anode material and the core material, or 0.05 to 0.5% Mg is added to the core material to add to the core material. A material structure in which Mg 2 Si is finely precipitated and further enhanced in strength has been proposed, but the addition of Mg to the sacrificial anode material is effective for the welding type, but for the brazing type, it is a sacrificial. There is a surface where the anode material and the braze are directly joined, and Mg reacts with the flux to form a compound such as MgF 2 , which causes a problem that the function of the flux is impaired and a brazing defect occurs. When Mg is added to the core material, Mg is solid-phase diffused from the core material to the brazing material during brazing heating, and further, after the wax is melted, Mg is liquid-phase diffused through the molten braze, resulting in a large amount of Mg. However, since it reaches the surface layer of the brazing material and reacts with the flux to form a compound such as MgF 2, there is a problem that the function of the flux is impaired and a brazing defect occurs.
この問題に対しては、Mgの添加量を0.5%程度以下に限定したり、Mgの添加量を増やすために、心材のMn量とSi量の比を制限することにより心材の結晶粒を粗大化し、心材からろう材へのMgの拡散量を低減させ、Mgの添加量が0.5%を超えてもろう付け欠陥を生じない材料構成のものも提案されている。しかしながら、そのいずれの場合においても効果が十分でなく、ろう付け性の低下は否めない。さらに、心材とろう材の間に中間層を設けて心材からろう材表層へのMgの拡散を防止し、ろう付け欠陥を抑制した材料が提案されているが、この場合は、ろう付け性には優れているものの、中間層を設けるために材料の生産性が低下するため製造コストが高まる問題がある。 To solve this problem, the amount of Mg added is limited to about 0.5% or less, or the ratio of the amount of Mn to the amount of Si in the core is limited to increase the amount of Mg. A material structure has also been proposed in which the amount of Mg diffused from the core material to the brazing material is reduced and no brazing defects occur even when the Mg content exceeds 0.5%. However, in any of these cases, the effect is not sufficient, and a reduction in brazeability cannot be denied. Furthermore, a material has been proposed in which an intermediate layer is provided between the core material and the brazing material to prevent Mg from diffusing from the core material to the surface layer of the brazing material, and brazing defects are suppressed. Is excellent, but there is a problem that the production cost is increased because the productivity of the material is reduced due to the provision of the intermediate layer.
発明者らは、ろう付け型ラジエータ用チューブ材について、上記従来のチューブ材と同等以上の高強度を達成することができるとともに、優れたろう付け性を得るために、クラッド材における心材と皮材の組成とその組み合わせについて試験、検討を行った結果、心材に比較的高濃度のMgを添加しても、ろうが溶融した後、溶融ろうを介してMgが液相拡散して心材のMg量が低減するのを抑えるためには、皮材のSi濃度を特定の低範囲とすること、Mgの液相拡散をさらに低減させるためには、Srを添加してSiの分散状態を制御するのが好ましいことを見出した。 The inventors can achieve high strength equal to or higher than that of the above-described conventional tube material for the brazing-type radiator tube material, and in order to obtain excellent brazing properties, the core material and the skin material of the clad material As a result of testing and examining the composition and the combination thereof, even if a relatively high concentration of Mg was added to the core material, after the wax melted, the Mg diffused in the liquid phase through the molten solder, and the amount of Mg in the core material was reduced. In order to suppress the reduction, the Si concentration of the skin material is set to a specific low range, and in order to further reduce the liquid phase diffusion of Mg, it is necessary to control the dispersion state of Si by adding Sr. I found it preferable.
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その目的は、高強度で優れたろう付け性をそなえ、熱交換器、特に自動車用熱交換器のチューブ材、ヘッダープレート材、配管材の素材として好適に使用することができるろう付け性に優れた高強度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。 The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and its purpose is to provide high strength and excellent brazing properties, and to provide heat exchangers, particularly automotive heat exchanger tube materials, header plate materials, and piping materials. Another object of the present invention is to provide an aluminum alloy clad material for a high-strength heat exchanger that has excellent brazing properties and can be suitably used as a material.
上記の目的を達成するための請求項1によるろう付け性に優れた高強度熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、心材の一方の面に皮材1をクラッドし、他方の面に皮材2をクラッドしたアルミニウム合金クラッド材であって、質量%で、心材が、Mn:0.8〜2.0%、Si:0.2〜2.0%、Mg:0.2〜1.5%を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるAl−Mn−Si−Mg系アルミニウム合金であり、皮材1が、Si:2.5〜6.0%を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるAl−Si系アルミニウム合金であり、皮材2が、Zn:0.5〜10%、In:0.001〜0.1%、Sn0.001〜0.1%のうちの1種または2種以上を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金であることを特徴とする。以下、合金成分値は全て質量%で示す。
The aluminum alloy clad material for a high-strength heat exchanger excellent in brazing according to claim 1 for achieving the above object is clad with the skin material 1 on one surface of the core material and the
請求項2によるろう付け性に優れた高強度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、前記皮材1が、Si:2.5〜6.0%、Sr:0.005〜0.1%を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるAl−Si系アルミニウム合金であることを特徴とする。
The aluminum alloy clad material for a high-strength heat exchanger excellent in brazeability according to
請求項3によるろう付け性に優れた高強度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、前記心材が、さらに、Cu:1.2%以下、Fe:2.0%以下、Ti:0.35%以下、Cr:0.3%以下、Zr:0.3%以下、V:0.3%以下、B:0.3%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。
The aluminum alloy clad material for a high-strength heat exchanger excellent in brazeability according to
請求項4によるろう付け性に優れた高強度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、前記皮材1が、さらに、Fe:2.0%以下、Ti:0.3%以下、Zn:2.0%以下、Cu:1.0%以下、Na:0.1%以下、Sb:0.1%以下、Bi:0.2 %以下、Be: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。
The aluminum alloy clad material for a high-strength heat exchanger excellent in brazeability according to
請求項5によるろう付け性に優れた高強度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、前記皮材2が、さらに、Mn:1.8%以下、Fe:2.0%以下、Si:2.0%以下、Ni:2.0%以下、Cr:0.3%以下、Zr:0.3%以下、Ti:0.35%以下、Cu:0.2%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。
The aluminum alloy clad material for a high-strength heat exchanger excellent in brazeability according to claim 5 is any one of claims 1 to 4, wherein the
本発明によれば、高強度で優れたろう付け性をそなえ、熱交換器、特に自動車用熱交換器のチューブ材、ヘッダープレート材、配管材の素材として好適に使用することができる熱交換器用アルミニウム合金クラッド材が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is the aluminum for heat exchangers which has the high intensity | strength and the outstanding brazing property, and can be used conveniently as a raw material of a heat exchanger, especially the tube material of a heat exchanger for automobiles, a header plate material, and a piping material. An alloy cladding material is provided.
ろう材を、例えば一般的なろう材のAl−10%Si合金ろう材とした場合、上記のとおり、ろうが溶融した後、溶融ろうを介してMgが液相拡散する結果、多量のMgがろう材表層へ到達し、フラックスと反応してMgF2などの化合物を形成するため、フラックスの機能が損なわれ、ろう付け欠陥が生じるという問題がある。 When the brazing material is, for example, an Al-10% Si alloy brazing material of a general brazing material, as described above, after the brazing melt, Mg is liquid phase diffused through the molten brazing, so that a large amount of Mg is reaches the brazing material surface layer, to form a compound such as MgF 2 reacts with the flux, the function of the flux is lost, there is a problem that brazing defects occur.
本発明においては、皮材1のSi濃度を低減且つ最適化して、皮材1の固相率を高めることにより、固相拡散速度は液相拡散速度に比べて顕著に小さくなるから、Mgが液相拡散する比率が低下させることができ、また、皮材1の固相率が高くなると、皮材1の溶融による厚さの低下が抑制されるから、心材から皮材1表層までの距離が保持されて、心材から皮材1表層へのMgの拡散量を低減させることができ、ろう付け性を向上させることができる。 In the present invention, by reducing and optimizing the Si concentration of the skin material 1 and increasing the solid phase rate of the skin material 1, the solid phase diffusion rate becomes significantly smaller than the liquid phase diffusion rate. The liquid phase diffusion ratio can be reduced, and when the solid phase ratio of the skin material 1 is increased, a decrease in thickness due to melting of the skin material 1 is suppressed, so the distance from the core material to the skin material 1 surface layer Is held, the diffusion amount of Mg from the core material to the surface layer of the skin material 1 can be reduced, and the brazing property can be improved.
皮材1のSi濃度を低減且つ最適化するだけでは、金属組織の不均一に起因して皮材1が部分的に局部溶融し、その部分でMgの液相拡散が部分的に増える場合がある。本発明においては、皮材1にSrを添加して、単体Siの分散状態を微細且つ均一にし、局部溶融を抑えて心材から皮材1表層へのMgの拡散量をさらに低減することにより、ろう付け性をさらに向上させることができる。 By simply reducing and optimizing the Si concentration of the skin material 1, the skin material 1 may partially melt locally due to the non-uniformity of the metal structure, and the liquid phase diffusion of Mg may partially increase at that portion. is there. In the present invention, by adding Sr to the skin material 1 to make the dispersion state of simple Si fine and uniform, suppressing local melting and further reducing the amount of Mg diffused from the core material to the skin material 1 surface layer, The brazability can be further improved.
本発明による熱交換器用アルミニウム合金クラッド材における合金成分の意義および限定理由について説明する。
(心材)
SiおよびMg:
SiとMgは、化合物Mg2Siの微細析出による時効硬化により心材の強度を向上させるよう機能する。Siの好ましい含有範囲は0.2〜2.0%であり、2.0%を超えて含有すると、心材の融点が低下して、ろう付け時に粒界に沿ったエロージョンを生じ易くなる。Siのさらに好ましい範囲は0.4〜0.8%である。
The significance and reasons for limitation of the alloy components in the aluminum alloy clad material for heat exchanger according to the present invention will be described.
(Heartwood)
Si and Mg:
Si and Mg function to improve the strength of the core material by age hardening by fine precipitation of the compound Mg 2 Si. The preferable content range of Si is 0.2 to 2.0%. If the content exceeds 2.0%, the melting point of the core material is lowered, and erosion along the grain boundaries is likely to occur during brazing. A more preferable range of Si is 0.4 to 0.8%.
Mgの好ましい含有範囲は0.2〜1.5%であり、0.2%未満では強度向上の効果が十分でなく、1.5%を越えて含有すると心材の融点が低下して、ろう付け時に粒界に沿ったエロージョンを生じ易くなる。より好ましい範囲は0.5%を超え1.5%以下であり、さらに好ましい範囲は1.0%を超え1.5%以下である。 The preferable content range of Mg is 0.2 to 1.5%. If the content is less than 0.2%, the effect of improving the strength is not sufficient. Erosion along the grain boundary is likely to occur during application. A more preferable range is more than 0.5% and 1.5% or less, and a further more preferable range is more than 1.0% and 1.5% or less.
Mn:
Mnは、心材の強度を向上させるとともに、心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。好ましい含有範囲は0.8〜2.0%であり、0.8%未満ではその効果が小さく、2.0%を越えて含有すると、鋳造時に粗大な化合物が生成し、圧延加工性が害される結果健全な板材が得難い。Mnのさらに好ましい範囲は、1.0〜1.7%である。
Mn:
Mn functions to improve the corrosion resistance by improving the strength of the core material and increasing the potential difference from the sacrificial anode material by making the potential of the core material noble. A preferable content range is 0.8 to 2.0%, and if the content is less than 0.8%, the effect is small. If the content exceeds 2.0%, a coarse compound is produced at the time of casting, and the rolling processability is impaired. As a result, it is difficult to obtain a sound plate material. A more preferable range of Mn is 1.0 to 1.7%.
Cu:
Cuは、心材の強度を向上させるとともに、心材の電位を貴にし、犠牲陽極材との電位差を大きくして、防食効果を向上させるよう機能する。さらに、心材中のCuは加熱ろう付け時に犠牲陽極材中に拡散して、なだらかな濃度勾配を形成させる結果、心材側の電位は貴となり、犠牲陽極材の表面側の電位は卑となって犠牲陽極材中になだらかな電位分布が形成され、腐食形態を全面腐食型にする。Cuの好ましい含有量は1.2%以下の範囲であり、1.2%を超えて含有すると、心材の融点が低下して、ろう付け時に粒界に沿ったエロージョンを生じ易くなる。Cuのさらに好ましい含有範囲は0.2〜0.8%である。
Cu:
Cu functions to improve the anticorrosion effect by improving the strength of the core material, making the potential of the core material noble, and increasing the potential difference from the sacrificial anode material. Furthermore, Cu in the core material diffuses into the sacrificial anode material during brazing and forms a gentle concentration gradient. As a result, the potential on the core material side becomes noble and the potential on the surface side of the sacrificial anode material becomes base. A gentle potential distribution is formed in the sacrificial anode material, and the corrosion form is changed to a full corrosion type. The preferable content of Cu is in the range of 1.2% or less. If the content exceeds 1.2%, the melting point of the core material is lowered, and erosion along the grain boundaries is likely to occur during brazing. The more preferable content range of Cu is 0.2 to 0.8%.
Fe:
Feは、心材の強度を向上させる。好ましい含有範囲は2.0%以下であり、2.0%を超えて含有すると、鋳造時に粗大な化合物が生成し、圧延加工性が害される結果、健全な板材が得難くなる。
Fe:
Fe improves the strength of the core material. A preferable content range is 2.0% or less, and when the content exceeds 2.0%, a coarse compound is produced at the time of casting, and rolling workability is impaired. As a result, it is difficult to obtain a sound plate material.
Ti:
Tiは、心材の板厚方向に濃度の高い領域と低い領域とに分かれ、それらが交互に分布する層状となり、Ti濃度の低い領域が高い領域に比べ優先的に腐食する結果、腐食形態を層状にする効果を有し、それにより板厚方向への腐食の進行を妨げて材料の耐孔食性を向上させる。Tiの好ましい含有範囲は0.35%以下であり、0.35%を超えると鋳造が困難となり、また加工性が劣化して健全な材料の製造が困難となる。
Ti:
Ti is divided into a high-concentration region and a low region in the thickness direction of the core material, and the layers are alternately distributed. As a result, the low-concentration region is preferentially corroded as compared to the high region. This prevents the progress of corrosion in the plate thickness direction, thereby improving the pitting corrosion resistance of the material. The preferable content range of Ti is 0.35% or less, and if it exceeds 0.35%, casting becomes difficult, and workability deteriorates, making it difficult to produce a sound material.
Cr、Zr、V、B:
Cr、Zr、V、Bは、ろう付け加熱中の再結晶温度を高め、心材の結晶粒度を粗大化させることにより、ろう付け加熱中のエロージョンを抑制する。これらの元素の好ましい含有範囲は、いずれも0.3%以下であり、それぞれ0.3%を超えて含有しても効果が飽和しそれ以上の改善効果が期待できない。
Cr, Zr, V, B:
Cr, Zr, V, and B suppress erosion during brazing heating by increasing the recrystallization temperature during brazing heating and increasing the crystal grain size of the core material. The preferable content ranges of these elements are all 0.3% or less, and even if each content exceeds 0.3%, the effect is saturated and further improvement effect cannot be expected.
(皮材1)
通常のろう材として用いられているAl−Si系合金は、ろう付け加熱によりほとんどが液相となり、しかも、ろうの厚さも低下するため、液相拡散により心材中の多量のMgがろう材表層に到達する。皮材1としては、前記のような通常のろう材として用いられるAl−Si系合金とは異なり、ろう付け可能な範囲でSi濃度を低く限定することにより、ろう付け加熱中における固相率を高め、皮材1の厚さを可能な限り低下させないようにすると、心材から皮材1表層への距離を大きくすることができ、しかも、Mgの液相拡散を抑制することができるようになる。
(Skin material 1)
Al-Si based alloys used as ordinary brazing filler metals are mostly in a liquid phase by brazing heating, and the thickness of the braze also decreases. Therefore, a large amount of Mg in the core material is dispersed in the brazing filler metal due to liquid phase diffusion. To reach. Unlike the Al—Si alloy used as a normal brazing material as described above, the skin material 1 limits the solid phase ratio during brazing heating by limiting the Si concentration to a low level within the brazing range. If the thickness is increased and the thickness of the skin material 1 is not reduced as much as possible, the distance from the core material to the surface layer of the skin material 1 can be increased, and the liquid phase diffusion of Mg can be suppressed. .
Si:
Siは、上記の理由により2.5〜6.0%に限定する。2.5%未満ではろう材としての機能がなく、6.0%を超えて含有すると、Mgの拡散量が増しろう付け性を阻害する。Siのより好ましい範囲は3.0〜4.5%であり、さらに好ましい範囲は3.0〜4.0%である。
Si:
Si is limited to 2.5 to 6.0% for the above reason. If it is less than 2.5%, there is no function as a brazing material, and if it exceeds 6.0%, the diffusion amount of Mg increases and brazing properties are inhibited. A more preferable range of Si is 3.0 to 4.5%, and a further preferable range is 3.0 to 4.0%.
Sr:
Srは、単体Siの分散状態を微細かつ均一にし、皮材1の局部溶融を抑制する。Srの好ましい含有範囲は0.005〜0.1%であり、0.005%未満ではその効果が小さく、0.1%を超えて含有してもその効果が飽和し、それ以上の改善効果が期待できない。Srのさらに好ましい範囲は0.01〜0.05%である。
Sr:
Sr makes the dispersion state of the single Si fine and uniform, and suppresses local melting of the skin material 1. The preferable content range of Sr is 0.005 to 0.1%. If the content is less than 0.005%, the effect is small, and even if the content exceeds 0.1%, the effect is saturated. I can not expect. A more preferable range of Sr is 0.01 to 0.05%.
皮材1には上記に加え、Mg拡散抑制効果を阻害しない範囲において、Fe:2.0%以下、Ti:0.3%以下、Zn:2.0%以下、Cu:1.0%以下、Na:0.1%以下、Sb:0.1%以下、Bi:0.2%以下、Be:0.1%以下のうちの1種または2種以上が添加されてもよい。また、必要に応じて、Ca:1.0%以下、Li:1.0%以下、In:0.1%以下、Sn:0.1%以下の1種または2種以上が添加されていてもよい。 In addition to the above, the skin material 1 includes Fe: 2.0% or less, Ti: 0.3% or less, Zn: 2.0% or less, Cu: 1.0% or less in a range not inhibiting the Mg diffusion suppressing effect. , Na: 0.1% or less, Sb: 0.1% or less, Bi: 0.2% or less, Be: 0.1% or less may be added. In addition, one or more of Ca: 1.0% or less, Li: 1.0% or less, In: 0.1% or less, Sn: 0.1% or less are added as necessary. Also good.
(皮材2)
Zn、InおよびSn:
Zn、InおよびSnは、皮材2の電位を卑にし、心材に対する犠牲陽極効果を保持させる。その結果、心材の孔食やすき間腐食を防止する。Znの好ましい範囲は0.5〜10.0%、Inの好ましい範囲は0.001〜0.1%、Snの好ましい範囲は0.001〜0.1%である。Znのさらに好ましい範囲は1.5〜5%、Inのさらに好ましい範囲は0.01〜0.05%、Snのさらに好ましい範囲は0.01〜0.05%である。
(Skin material 2)
Zn, In and Sn:
Zn, In and Sn lower the potential of the
皮材2には、上記の成分に加え、強度を高めたり犠牲陽極効果を高めるために、Mn:1.8%以下、Fe:2.0%以下、Si:2.0%以下、Ni:2.0%以下、Cr:0.3%以下、Zr:0.3%以下、Ti:0.35%以下、Cu:0.2%以下のうちの1種または2種以上が添加されてもよい。また、必要に応じて、V:0.3%以下、B:0.3%以下の1種または2種が添加されていてもよい。
In addition to the above components, the
本発明においては、上記のとおり、心材にSiとMgを添加して強度を高めつつ、皮材1のSi濃度を低減且つ最適化することにより皮材1の固相率を高めて、Mgが液相拡散する比率を低下させ、また、皮材1の溶融による厚さの低下を極力抑制することにより、心材から皮材1表層までの距離を保持し、心材から皮材1表層へのMgの拡散量を低減することにより、ろう付け性を向上させる。さらに、皮材1にSrを添加して単体Siの分散状態を微細且つ均一にし、局部溶融を抑え、心材から皮材1表層へのMgの拡散量をさらに低減し、ろう付け性をさらに向上させる。 In the present invention, as described above, Si and Mg are added to the core material to increase the strength, while reducing and optimizing the Si concentration of the skin material 1 to increase the solid phase ratio of the skin material 1, The ratio of the liquid phase diffusion is decreased, and the decrease in thickness due to melting of the skin material 1 is suppressed as much as possible, thereby maintaining the distance from the core material to the skin material 1 surface layer, and the Mg from the core material to the skin material 1 surface layer. The brazing property is improved by reducing the amount of diffusion. Furthermore, Sr is added to the skin material 1 to make the dispersion state of single Si fine and uniform, suppress local melting, further reduce the amount of Mg diffused from the core material to the skin material 1 surface layer, and further improve the brazing property Let
本発明によるアルミニウム合金クラッド材の製造は、DC鋳造により心材用合金、皮材1用合金および皮材2用合金を造塊し、例えば、得られた鋳塊のうち、心材用合金と皮材2用合金については均質化処理を行い、皮材1用合金および皮材2用合金を熱間圧延して所定の厚さとし、これらと心材用合金の鋳塊を組み合わせて熱間圧延してクラッド材とし、得られたクラッド材を、その後、冷間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延して所定厚さのアルミニウム合金クラッド材(例えばH14)とすることにより行われる。
The aluminum alloy clad material according to the present invention is produced by ingoting the core material alloy, the skin material 1 alloy, and the
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明し、その効果を実証する。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。 Examples of the present invention will be described below in comparison with comparative examples to demonstrate the effects. These examples show one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these examples.
実施例1
連続鋳造により表1に示す組成を有する心材用合金、表2に示す組成を有する皮材1用合金、および表3に示す組成を有する皮材2用合金を造塊し、得られた鋳塊のうち、心材用合金と皮材2用合金について均質化処理を行い、皮材1用合金および皮材2用合金を熱間圧延して所定の厚さとし、これらと心材用合金の鋳塊とを組み合わせて熱間圧延し、クラッド材を得た。
Example 1
An ingot obtained by ingoting a core material alloy having the composition shown in Table 1, an alloy for skin material 1 having the composition shown in Table 2, and an alloy for
ついで、得られたクラッド材を冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延して厚さ0.20mmの板材(クラッド材、質別H14)とした。クラッドの構成は、皮材1のクラッド率を20%(厚さ0.040mm)、皮材2のクラッド率を20%(厚さ0.040mm)とし、残りを心材とした。得られたクラッド材を試験材として、以下に示す方法に従い、ろう付け性および強度を評価した。結果を表4に示す。
Subsequently, the obtained clad material was cold-rolled, intermediate-annealed, and cold-rolled to obtain a plate material (cladding material, grade H14) having a thickness of 0.20 mm. The clad configuration was such that the clad rate of the skin material 1 was 20% (thickness 0.040 mm), the clad rate of the
なお、製造するクラッド材の質別、板厚、クラッド率は実施例1に限定されるものではなく、例えば用途に応じて適宜調整される。例えば、板厚は0.10mmから2.00mm、クラッド率は2〜30%程度である。 Note that the type, thickness, and clad rate of the clad material to be manufactured are not limited to those of the first embodiment, and may be appropriately adjusted according to the application, for example. For example, the plate thickness is 0.10 mm to 2.00 mm, and the cladding rate is about 2 to 30%.
(ろう付け性の評価)
得られたクラッド板材を用いて、図4に示すように、垂直板の端部を直角に折り曲げ、垂直板にだけフッ化物フラックスを5g/m2塗布した後、図4のように組み合わせて間隙充填試験片を作成し、窒素ガス中で600℃(材料温度)に3分間加熱し、加熱後の間隙充填試験片の間隙充填長さ(図5のFL)をノギスを用いて測定し、間隙充填長さ(FL)が5.0mm以上を良好、5.0mm未満を不良とした。なお、図4において、数値は長さ(単位mm)を示す。
(Evaluation of brazing)
Using the obtained clad plate material, as shown in FIG. 4, the end of the vertical plate is bent at a right angle, 5 g / m 2 of fluoride flux is applied only to the vertical plate, and then combined as shown in FIG. A filling test piece was prepared, heated to 600 ° C. (material temperature) in nitrogen gas for 3 minutes, and the gap filling length (F L in FIG. 5) of the gap filling test piece after heating was measured using a caliper, A gap filling length (F L ) of 5.0 mm or more was determined to be good, and less than 5.0 mm was determined to be defective. In addition, in FIG. 4, a numerical value shows length (unit mm).
(強度の評価)
得られたクラッド材にフラックスを塗布することなく、窒素ガス中、600℃(材料温度)に3分間加熱し、その後、引張試験(JIS Z 2241)を行い、引張強さが180MPa以上を良好、180MPa未満を不良とした。
(Strength evaluation)
Without applying a flux to the obtained clad material, it was heated in nitrogen gas to 600 ° C. (material temperature) for 3 minutes, and then a tensile test (JIS Z 2241) was performed. Less than 180 MPa was regarded as defective.
表4にみられるように、本発明に従う試験材1〜39はいずれも、ろう付け性に優れ、十分な強度を有していた。 As seen in Table 4, all of the test materials 1 to 39 according to the present invention were excellent in brazing property and had sufficient strength.
比較例1
連続鋳造により表5に示す組成を有する皮材1用合金を造塊し、得られた鋳塊について熱間圧延して所定の厚さとし、実施例1で造塊した心材用合金の鋳塊と、実施例1で造塊後所定厚さまで熱間圧延した皮材2用合金を組み合わせて熱間圧延し、クラッド材を得た。
Comparative Example 1
The alloy for skin material 1 having the composition shown in Table 5 was ingot by continuous casting, the obtained ingot was hot-rolled to a predetermined thickness, and the ingot of the core material alloy ingot in Example 1 was used. The alloy for
ついで、得られたクラッド材を冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延して厚さ0.20mmの板材(クラッド材、質別H14)とした。クラッドの構成は、皮材1のクラッド率を20%(厚さ0.040mm)、皮材2のクラッド率を20%(厚さ0.040mm)とし、残りを心材とした。得られたクラッド材を試験材として、実施例と同じ方法に従って、ろう付け性と強度を評価した。結果を表6に示す。
Subsequently, the obtained clad material was cold-rolled, intermediate-annealed, and cold-rolled to obtain a plate material (cladding material, grade H14) having a thickness of 0.20 mm. The clad configuration was such that the clad rate of the skin material 1 was 20% (thickness 0.040 mm), the clad rate of the
表6に示すように、試験材101は、皮材1として通常のろう材として使用される10%Siを含有するAl−Si合金ろう材を用いたため、ろう付け加熱中に皮材1が溶融して、Mgが皮材1表層に拡散したため、ろう付け性が低下し、間隙充填長さ(FL)が5.0mm未満となった。 As shown in Table 6, since the Al-Si alloy brazing material containing 10% Si used as a normal brazing material was used as the skin material 1, the test material 101 was melted during brazing heating. Then, since Mg diffused to the surface layer of the skin material 1, the brazing property was lowered, and the gap filling length (F L ) was less than 5.0 mm.
1 クラッド材
2 心材
3 ろう材
4 犠牲陽極材
W 溶接部
1
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