JP5649375B2 - アルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびフラックスレスろう付用アルミニウム合金ブレージングシート - Google Patents
アルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびフラックスレスろう付用アルミニウム合金ブレージングシート Download PDFInfo
- Publication number
- JP5649375B2 JP5649375B2 JP2010193700A JP2010193700A JP5649375B2 JP 5649375 B2 JP5649375 B2 JP 5649375B2 JP 2010193700 A JP2010193700 A JP 2010193700A JP 2010193700 A JP2010193700 A JP 2010193700A JP 5649375 B2 JP5649375 B2 JP 5649375B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brazing
- aluminum
- fluxless
- particles
- brazed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005219 brazing Methods 0.000 title claims description 155
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 127
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 31
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 28
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims description 26
- 229910018125 Al-Si Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 229910018520 Al—Si Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 9
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 2
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 39
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 22
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 9
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 229910018566 Al—Si—Mg Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 5
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 5
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 5
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910019018 Mg 2 Si Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003483 aging Methods 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000010405 reoxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018191 Al—Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018473 Al—Mn—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Zr: 0.01 to 0.3% Substances 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000004453 electron probe microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Description
上記フラックスを用いる場合、多くが被ろう付け部材をプレス成形等で加工後、所望の組み付け状態とし、フラックス粉末を溶媒に溶いた混濁液を組み付け体に塗着・乾燥させ、高純度窒素ガス雰囲気等の非酸化性雰囲気中で加熱ろう付している。この場合、フラックスを使用すること自体、或いは、その塗布工程の設置や管理にコストを要するという問題がある。また、フラックスは、その一部がろう付加熱過程で蒸発し、炉内壁に付着、堆積することが知られており、堆積物の除去を目的とした定期的な炉のメンテナンスも必要コストとして生じる。そして昨今、自動車の軽量化促進に伴い、自動車用熱交換器でも材料の薄肉高強度化が求められ、アルミニウム材料の高強度化には、アルミニウム合金へのMg添加が有効であることは一般的に知られているが、フラックスを用いたろう付ではMgとフラックスが反応して高融点のMgF2生成することから、これがろう付阻害要因となったり、材料中のMgを消費してしまうため、折角添加したMgが高強度化に寄与しないという問題がある。すなわち、フラックスろう付では製品中のMg添加部位や量に制限があり、積極的に材料高強度化手法として用いることができていないのが現状である。
特許文献3で提案されている方法では、チューブ外面とフィンとの接合にフラックスを使用しており、フラックスを使用することによるデメリットは完全に解消されていないという問題がある。
また、特許文献4で提案されている技術では、従来の真空ろう付やノコロックろう付に用いる材料に対し、ろう材表面に酸化防止層を設けたクラッド材を準備する必要があり、材料コストが高くなるという問題があり、更に、コアとしては積層構造に限定されるという汎用性の問題がある。
さらに、特許文献5に示される方法では、酸洗浄の工程管理が煩雑となり、酸洗浄工程分のコストが増加するという問題がある。
このような問題に鑑み、本発明ではフラックス塗布工程や真空設備等の導入運用コストや、ろう付時に使用する覆い等の副資材コスト、材料酸洗浄等の新たな工程コストを発生させず、且つ、熱交換器等の形状によらずに全ての部位で安定的な接合状態を得ることが可能で、かつアルミニウム材に対する汎用的な適用が可能な大気圧下フラックスレスろう付方法を見出すことを目的に開発を進めたものである。
そこで本件発明者らは、より汎用性の高いフラックスレスろう付用アルミニウム合金部材の開発に着手し、ろう材表面のSi粒子サイズに着目し、一定サイズ以上の割合を高め、さらに面積率を適正に調整することで、フラックスレスろう付性の安定化が図れることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
本発明ではAl−Si−Mg系合金をベースとしたろう材が使用され、下記含有量でSiおよびMgを必須成分として含有する。
SiはAlに含有することにより、その融点を低下させ、ろう付温度にて溶融して所定の継手を形成する基本的な元素である。ろうとして機能する適正な含有量の範囲として、3〜13%とする。3%未満では生成する液相量が不足するため十分な流動性が得られず、13%を超えると初晶Siが急激に増加して加工性が悪化するとともに、ろう付時に接合部のろう侵食が著しく促進される。Si含有量の一層好ましい下限は6%、上限は12%である。
Mgは材料表面の酸化皮膜(A1203)を還元、分解して、接合性とろうの濡れ性を向上する効果を有する。本発明において十分な接合を得るためのMg含有量は0.1〜5.0%である。0.1%未満では本発明の効果であるろう付時接合面の酸化皮膜破壊効果が得られず、5.0%を越えるとその効果が飽和し、かつ、アルミニウム材料の加工性に難を生じる。
本発明では、上記Mg成分範囲における酸化皮膜破壊活動のみでもろう付性を確保できるが、さらに、Mg含有量を最適化してAl−Si−Mg系ろう材の固相線温度の低下効果を利用すれば、優れたろう付性を発揮できる。この場合のMgの最適含有量は、Si含有量により変動するが、例えばSi含有量が6〜12%の場合は、Mg含有量は0.75〜1.5%が好ましい。この範囲であれば、ろうの融点低下が十分に得られ、Mgによる酸化皮膜破壊効果との相乗効果により、より良好なろう付性を得ることが可能となる。具体的には、Al−Si−Mg合金で最も低い固相線温度の559℃以上でろう付が可能となる。
Znはろう材の電位を低下させ、犠牲陽極効果によりブレージングシートの耐食性を向上させる効果を有するので所望によりろう材に含有させる。Znの含有量は0.1〜5.0%が望ましい。0.1%未満では電位がほとんど変化しないため十分な耐食性向上効果が得られず、5.0%を超えると腐食速度が著しく増大する。なお、Zn含有量の一層好ましい下限は0.5%、上限は3.0%である。また、Znを積極的に添加しない場合でも、該Znを不可避不純物として0.1%未満で含むものであってもよい。
(1)円相当径0.8μm以上のSi粒子のうち、円相当径が1.75μmのものの数が25%以上存在する
そして、本発明を実施するにあたっては、ろう材表面に比較的粗大なSi粒子が存在していることが好ましい。通常、アルミニウム材料表面には緻密なAl2O3等の酸化皮膜が存在し、ろう付け熱処理過程ではこれがさらに成長し厚膜となる。酸化皮膜の厚みが増すほど、酸化皮膜の破壊作用を阻害する傾向が強くなるのが一般的な見解である。本発明では、ろう材表面に粗大なSi粒子が存在することで、粗大Si粒子表面にアルミニウムの緻密な酸化皮膜が成長せず、この部位がアルミニウム材料表面の酸化皮膜欠陥として働く。すなわち、アルミニウム材料表面の酸化皮膜がろう付け熱処理中に厚膜となっても、Si粒子部分からろう材の染み出し等が発生し、この部位を起点に酸化皮膜破壊作用が進んでいくものと考えられる。ここで言うSi粒子とは、組成上Si単体成分によるSi粒子、及び、例えば、Fe-Si系化合物や、Fe-Siを主成分とするAl-Fe-Si系の金属間化合物等をも含むものとする。本発明の説明においては、これらを便宜的にSi粒子と表記する。具体的には、ろう材表面のSi粒子を円相当径でみなし、0.8μm以上のSi粒子数をカウントした場合に1.75μm以上のものが25%以上存在すると、この効果が十分に得られる。なお、ここでろう材の表面とは、酸化皮膜を除いたアルミニウム合金生地の表面を意味しており、10μmに至る深さ範囲のいずれかの面方向において、上記条件を満たしていればよい。
ろう材表面のSi粒子はそのサイズが小さ過ぎると、酸化皮膜の欠陥部として作用する効果が不十分となる。したがって、1.75μm以上のSi粒子の数が、0.8μm以上のSi粒子の数の25%以上とした。25%未満では、酸化皮膜の欠陥部として作用する効果が不十分となる。
また、Si粒子の分布密度が低い場合は、ろう材の染み出しが発生する箇所が少なく、酸化皮膜の破壊や分断も不十分となるため、安定した接合状態を得ることが困難となる。本発明では、円相当径1.75μm以上のSi粒子の面積率を規定することで、ろう材の染み出しが発生する箇所を十分に確保する。
対表面積に対する上記面積率が下限未満であると、接合面内の接合起点が少なすぎ、充分な接合状態が得られない。一方、上記面積率が上限を超えると、粗大Si粒子部において材料側ろう侵食が顕著となり、ろう付不具合の原因となる。よって、Si粒子の面積率を前記範囲に定めている。
例えば、鋳造時の凝固速度や均質化処理の温度と時間、熱間圧延時の最大圧延率等によってSi粒子の大きさを制御でき、鋳造時の凝固速度によって円相当径1.75μmを越えるような粗大なSi粒子の面積率を制御することができる。
すなわち、鋳造時の凝固速度が遅いほど粗大なSi粒子が生成され、凝固速度が速いほど微細なSi粒子が生成される。また、鋳造時の凝固速度が遅いとSi粒子の粗大化により、ある一定サイズ以上の粗大Si粒子の面積率は上昇するが、極端な凝固速度の低下は粗大化が進みすぎることにより、ある一定サイズ以上の粗大Si粒子としては面積率の低下を生じる。さらに、凝固速度が極端に速い場合には微細Si粒子の面積率が大きくなり、粗大Si粒子の面積率は低下する。
また、均質化処理を高温で長時間実施するほど、粗大なSi粒子が生成され、低温で短時間実施することで微細なSi粒子となる。
また、熱間圧延時の圧下率は、一度の圧下率が大きいほどSi粒子が微細に破砕される。
これらの条件を複合的に制御することでSi粒子の分布(大きさ、粗大な粒子の比率、面積率)を変えることができる。
本発明に用いるアルミニウムクラッド材の芯材組成は、特に限定されるものではなく、芯材にはMgを添加しなくても接合は可能である。しかし、本発明にてフラックスレスろう付を実現したことにより、高強度化を狙ったMg添加を積極的に行なうことも可能となる。
芯材成分としては、質量比でSi:0.1〜1.2%、Mg:0.01〜2.0%を含有し、残部がAlと不可避不純物からなるもの、あるいは質量比で、Mn:0.2〜2.5%、Cu:0.05〜1.0%、Si:0.1〜1.2%、Fe:0.1〜1.0%、を含有し、残部Alと不可避不純物とからなるものが示される。
また、質量比でSi:0.1〜1.2%、Mg:0.01〜2.0%を含有し、さらに、Mn:0.2〜2.5%、Cu:0.05〜1.0%、Fe:0.1〜1.0%の内1種または2種以上を含有し、残部がAlと不可避不純物からなるもの、さらにはZr:0.01〜0.3%、Ti:0.01〜0.3%、Cr:0.01〜0.5%の内1種または2種以上を含有し、残部がAlと不可避不純物からなるものが示される。
芯材における各元素の作用及び限定理由は以下の通りである。
Si単体でマトリックスに固溶して材料強度を向上させる他、本発明においては、Mgの積極添加との相乗効果によって得られるMg2Siの析出により、材料強度を向上させる。このMg2Siの析出は、ろう付熱処理後の時効硬化により、飛躍的な材料強度向上に寄与する。従来の JISA3003合金等をベースとした合金設計においては、Al−Mn−Si化合物として分散して、材料強度を向上させる。下限未満ではこれら効果が不十分であり、上限を越えると、融点が低下し、芯材が溶融するので、上記範囲が望ましい。
なお、Si含有量の一層好ましい下限は0.3%、上限は1.0%である。Mn等の含有によりSiの積極的な含有を要しない場合、0.1%未満のSiを不純物として含有することは許容される。
Mgは、Siと同時に添加されることでろう付後に微細な金属間化合物Mg2Siとして析出し、時効硬化により著しく強度が向上する効果を有する。また、ろう付加熱中にろう材から拡散してきたSiとも反応し、同様の強度効果を有する。さらに一部はろう材中に拡散し、ろう材表面の酸化皮膜破壊、酸化皮膜成長抑制作用に寄与する。下限未満ではこれら効果が不十分であり、上限を超えると融点が低下し、芯材が溶融する。このため、Mg含有量は上記範囲が望ましい。
Mnは、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後の強度を向上させる。また、芯材の電位を貴にして耐食性も向上させる。下限未満ではこれら効果が不十分であり、上限を超えると、圧延などの加工性が低下する。また、一層の効果は得られない。これら理由によりMn含有量は上記範囲が望ましい。なお、Mn含有量の一層好ましい下限は0.5%、上限は1.5%である。
Cuは、固溶してろう付後の強度を向上させると共に、芯材の電位を貴にして耐食性を向上させる。下限未満ではこれら効果が不十分であり、上限を超えると、融点が低下し、芯材が溶融する。このため、Cu含有量は上記範囲が望ましい。なお、Cu含有量の一層好ましい下限は0.1%、上限は0.7%である。
Feは金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後の強度を向上させる。また、最終焼鈍時とろう付時の再結晶を促進する。下限未満ではこれら効果が不十分であり、上限を超えると、腐食速度が速くなりすぎる。また、最終焼鈍後の結晶粒径が細かくなりすぎて成形時に加工の導入されない部分でろうの侵食が著しく大きくなる。これら理由によりFe含有量が上記範囲が望ましい。なお、Fe含有量の一層好ましい下限は0.2%、上限は0.5%である。
Zr、TiまたはCrは、ろう付後に微細な金属間化合物として分散し、強度を向上させる。上記記載の下限未満では効果が不十分であり、上限を超えると加工性が低下する。このため、これら成分の含有量は上記範囲が望ましい。
本発明に使用する上記クラッド材においては、少なくとも片面に上記Al−Si系ろう材がクラッドされていればよく、適宜、片面クラッド材と両面クラッド材を使い分けることができる。両面クラッド材では、芯材の両面にろう材がクラッドされているものであってもよく、また片面に上記ろう材がクラッドされ、他の片面に犠牲材等のその他の材料がクラッドされているものであってもよい。
ろう材以外の被ろう付け部材としては、一般的に用いられているアルミニウム合金であれば何れも問題なく使用可能である。
本発明の実施に当たっては、ろう材および被ろう付け部材は、特に材料表面の初期酸化皮膜を抑制するような材料製作は必要としない為、通常、アルミニウムの量産コイル材として作製される初期酸化膜厚20〜500Å程度のアルミニウム材料を使用できる。初期酸化皮膜厚さを20Å未満とするためには、従来技術に示したような酸洗浄等が必要となる。また、初期酸化皮膜厚さが500Åを超えても本発明材であれば接合は可能であるが、良好な接合状態が得られにくくなるため、初期酸化皮膜はなるべく薄くしておくことが望ましい。
本発明の実施にあたっては、炉内雰囲気を不活性ガス、或いは還元性ガス等の非酸化性ガスとすることで、雰囲気中の酸素濃度や露点を低下させ、ろう材および被ろう付け部材の再酸化を抑制する必要がある。使用する置換ガスの種類としては、接合を得るにあたり特に限定されるものではないが、コストの観点で、不活性ガスとしては窒素、アルゴン、還元性ガスとしては水素、アンモニア、一酸化炭素を用いることが好適である。雰囲気中の酸素濃度管理範囲としては、5〜500ppmがよい。5ppm未満の場合は、接合に不具合は生じないが、雰囲気の管理に多量のガスを使用する等、製造コストの増大懸念が生じるためである。500ppm超ではろう材および被ろう付け部材の再酸化が進みやすくなり、特にろう材が表面にないベア構成部材とろう材間の接合が十分に得られない為である。
本発明においては、Al−Si−Mg系ろう材合金の最も低い固相線温度である559℃以上でろう付ができるが、当然、従来からのAl−Siろう材によるろう付温度範囲も適用可能である。具体的には559〜620℃が良い。559℃未満ではろうが溶融しないためろう付ができず、620℃超ではろう侵食が顕著となり、製品形状の維持等に問題が生じるため好ましくない。但し、この温度範囲においても、ろうの合金組成によって固相線温度が低い場合には、ろう侵食が顕著になる場合もあり、その際は、この温度範囲の中で合金組成にあったろう付温度を選択するのが好ましい。
質量%で、Mgを0.1〜5.0%、Siを3〜13%含有するAl−Si系ろう材と、芯材とは常法により製造することができ、両者またはこれに犠牲材などの他の材料とを重ねてクラッド圧延する。該クラッド圧延での製造条件は特に限定されるものではない。
また、各層のクラッド率も本発明としては特定されるものではない。
なお、上記のように芯材の組成は、Si:0.1〜1.2%、Mg:0.01〜2.0%を含有するもの、Mn:0.2〜2.5%、Cu:0.05〜1.0%、Si:0.1〜1.2%、Fe:0.1〜1.0%を含有するもの、あるいはSi:0.1〜1.2%、Mg:0.01〜2.0%を含有し、さらにMn:0.2〜2.5%、Cu:0.05〜1.0%、Fe:0.1〜1.0%の内1種または2種以上を含有し、さらに所望によりZr:0.01〜0.3%、Ti:0.01〜0.3%、Cr:0.01〜0.5%の内1種または2種以上を含有などが望ましい。
上記アルミニウムクラッド材1は、前記Al−Si系ろう材3が、ベアフィン、無垢材コネクタなどの被ろう付け部材4に接触密着するように組み付けられて、好適には熱交換器組立体などを構成する。なお、被ろう付け部材としては種々の組成のアルミニウム材料を用いることができ、本発明としては特定のものに限定されるものではない。
表1、2に示す組成(残部Alと不可避不純物)のAl−Si系ろう材と、同じく表1、2に示す組成(残部Alと不可避不純物)の芯材とを熱間圧延および冷間圧延によってクラッドしたアルミニウムクラッド材を用意した。各合金の鋳造時の凝固速度は一般的な半連続鋳造の条件である0.1〜2.0℃/secの範囲に制御した。なお、ろう材は鋳造時の凝固速度と均質化処理条件、熱間圧延時の最大圧延率を種々変化させることによって、Si粒子の分布を制御した。
なお、均質化処理は、300〜595℃×1〜48時間の範囲内で調整し、熱間圧延の最大圧延率は、15〜50%の範囲内で調整した。
作製したアルミニウムクラッド材について、ろう材最表面を0.1μmの砥粒で研磨し、0.5%フッ酸水溶液で60秒エッチングした後、表面方向からEPMA(電子線マイクロアナライザ)を用いた全自動粒子解析を行った。測定は各サンプルについて10000μm2(100μm角相当)の観察視野で任意部5ヶ所について測定を実施した。
該測定では、円相当径で0.8μm以上のSi粒子の個数中における円相当径1.75μm以上のSi粒子の個数が占める割合(%)を算出し、さらに、円相当径1.75μm以上の粒子の面積率(対表面積)を算出した。
各サンプルのろう材表面のSi粒子の測定結果を表1、2に示した。
また、被ろう付け部材としてJIS A3003合金、H14相当調質のアルミニウム
ベア材(0.1mm厚)のコルゲートフィン材を用意した。
上記アルミニウムクラッド材を用いて幅20mmの扁平電縫管を製作し、前記コルゲートフィンと組合せてコア形状とした。コアサイズは、チューブ15段、長さ300mmの構成とした。
上記コアを窒素雰囲気中(酸素含有量15ppm)にて、560〜620℃まで加熱するろう付熱処理を行った後、チューブとフィンの接合率を測定することでろう付性を評価した。フィンの接合率は、以下の式で求め、その結果を表1、2に示した。
フィン接合率=(フィンとチューブの総ろう付接合長さ/フィンとチューブの総接触長さ)×100(%)
ろう付け性判定は、ろう付け後のフィン接合率(◎:95%以上、○:85%以上、△:80%以上、×:80%未満)によって行い、その結果を表1、2に示した。
2 芯材
3 Al−Si系ろう材
4 被ろう付け部材
Claims (3)
- 質量%で、Mgを0.1〜5.0%、Siを3〜13%含有するAl−Si系ろう材が最表面に位置するアルミニウムクラッド材を用いるろう付け方法であって、前記Al−Si系ろう材に含まれるSi粒子は、表層面方向の観察において、円相当径で0.8μm以上の径をもつものの数の内、円相当径で1.75μm以上の径のものの数が25%以上であり、且つ、円相当径で1.75μm以上の径をもつものの面積率が対表面積で0.1〜1.5%の範囲であり、減圧を伴わない非酸化性雰囲気で、前記Al−Si系ろう材と被ろう付け部材とを接触密着させ、加熱温度559〜620℃において、前記Al−Si系ろう材によりフラックスレスで接触密着部の密着面において前記芯材と前記被ろう付け部材とを接合することを特徴とするアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
- 前記Al−Si系ろう材に、さらに質量%で0.1〜5.0%のZnを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材のフラックスレスろう付方法。
- 請求項1または2に記載のAl−Si系ろう材が芯材にクラッドされて最表面に位置しており、減圧を伴わない非酸化性雰囲気で、前記Al−Si系ろう材を被ろう付け部材に接触密着させて前記Al−Si系ろう材により接触密着面において前記被ろう付け部材と接合するようにフラックスレスのろう付けに供されることを特徴とするフラックスレスろう付用アルミニウム合金ブレージングシート。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010193700A JP5649375B2 (ja) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | アルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびフラックスレスろう付用アルミニウム合金ブレージングシート |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010193700A JP5649375B2 (ja) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | アルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびフラックスレスろう付用アルミニウム合金ブレージングシート |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012050991A JP2012050991A (ja) | 2012-03-15 |
JP5649375B2 true JP5649375B2 (ja) | 2015-01-07 |
Family
ID=45904985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010193700A Active JP5649375B2 (ja) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | アルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびフラックスレスろう付用アルミニウム合金ブレージングシート |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5649375B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5904853B2 (ja) * | 2012-04-16 | 2016-04-20 | 三菱アルミニウム株式会社 | アルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびろう付構造体の製造方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5355443A (en) * | 1976-10-18 | 1978-05-19 | Sumitomo Light Metal Ind | Brazing aluminum alloy clad with pseudooanode effect |
JPH0284257A (ja) * | 1988-06-27 | 1990-03-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | アルミニウム合金製熱交換器の製造方法 |
JPH0569185A (ja) * | 1991-09-10 | 1993-03-23 | Furukawa Alum Co Ltd | 真空ろう付け用アルミニウム合金ブレージングシート |
JPH0985433A (ja) * | 1995-09-19 | 1997-03-31 | Sky Alum Co Ltd | フラックスレス非酸化性雰囲気ろう付け方法 |
-
2010
- 2010-08-31 JP JP2010193700A patent/JP5649375B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012050991A (ja) | 2012-03-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4547032B1 (ja) | アルミニウム材のフラックスレスろう付け方法およびフラックスレスろう付け用アルミニウムクラッド材 | |
JP6055573B1 (ja) | フラックスフリーろう付用のブレージングシート、フラックスフリーろう付方法および熱交換器のフラックスフリーろう付方法 | |
EP3546113B1 (en) | Brazing sheet and production method therefor | |
JP6649889B2 (ja) | アルミニウム合金ブレージングシート | |
JP6561081B2 (ja) | フラックスフリーろう付用のブレージングシート、フラックスフリーろう付方法および熱交換器の製造方法 | |
JP5619538B2 (ja) | 細流路インナーフィンを有する熱交換器のフラックスレスろう付け方法およびそれに用いるアルミニウムクラッド材 | |
JP2012050993A (ja) | アルミニウム材のフラックスレスろう付け方法およびフラックスレスろう付け用アルミニウムクラッド材 | |
WO2014097820A1 (ja) | アルミニウム材のろう付方法およびろう付構造体 | |
JP6726371B1 (ja) | ろう付用アルミニウム合金板およびアルミニウムブレージングシート | |
JP6726370B1 (ja) | フラックスフリーろう付用アルミニウムブレージングシート | |
JP6037542B2 (ja) | アルミニウム材のフラックスレスろう付方法、フラックスレスろう付用ブレージングシートおよびその製造方法 | |
JP2012050995A (ja) | フラックスレスろう付用アルミニウム合金ろう材シートおよびアルミニウム材のフラックスレスろう付け方法 | |
JP2012024827A (ja) | アルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびフラックスレスろう付用アルミニウム合金ブレージングシート | |
JP6109615B2 (ja) | ろう付用アルミニウム合金フィンクラッド材 | |
JP5889705B2 (ja) | アルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびろう付構造体の製造方法 | |
JP2005232506A (ja) | 熱交換器用アルミニウム合金クラッド材 | |
WO2018123203A1 (ja) | フラックスフリーろう付用のブレージングシート、フラックスフリーろう付方法および熱交換器の製造方法 | |
JP5614883B2 (ja) | アルミニウム材のフラックスレスろう付方法、フラックスレスろう付用アルミニウム合金ブレージングシートおよびフラックスレスろう付用アルミニウム合金ろう材 | |
JP4220411B2 (ja) | 熱交換器用アルミニウム合金クラッド材 | |
CN115297993B (zh) | 无焊剂钎焊用铝钎焊片 | |
JP5904853B2 (ja) | アルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびろう付構造体の製造方法 | |
JP2012030244A (ja) | アルミニウム材のフラックスレスろう付方法 | |
JP5649375B2 (ja) | アルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびフラックスレスろう付用アルミニウム合金ブレージングシート | |
JP2013086103A (ja) | アルミニウム合金ブレージングシート | |
JP2012052160A (ja) | ろう付性に優れるフラックスレスろう付用部材およびアルミニウム材のフラックスレスろう付け方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130729 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140312 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140409 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141105 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141111 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5649375 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |