JP5660011B2 - Sandwich panel - Google Patents

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Description

本発明は、一対の表面板間にコア材を介在させ、これら表面板とコア材、及びコア材同士をろう付にて接合してなるサンドイッチパネルに関するものである。   The present invention relates to a sandwich panel in which a core material is interposed between a pair of surface plates, and the surface plate and the core material are joined together by brazing.

一般に、屋根材や外壁材等の建材に用いられるパネル材として、上下一対の表面板と、これら表面板間に配置された多数のコア材とからなる、いわゆるサンドイッチパネルが知られている。このサンドイッチパネルは高剛性で、しかも軽量であるという特性を有している。
そして、サンドイッチパネルにおける面材とコア材の接合には、接着剤によるものとろう付けによるものがあるが、屋外で使用されるサンドイッチパネルについては耐候性の観点からろう付け接合によるものが多用されている。
In general, as a panel material used for building materials such as a roof material and an outer wall material, a so-called sandwich panel including a pair of upper and lower surface plates and a large number of core materials arranged between these surface plates is known. This sandwich panel has the characteristics of high rigidity and light weight.
In addition, there are adhesive and brazing for joining the face material and core material in sandwich panels, but for sandwich panels used outdoors, brazing joints are often used from the viewpoint of weather resistance. ing.

このろう付けによるサンドイッチパネル、即ちろう付けサンドイッチパネルの製造方法として、本発明者らは、特許文献1の技術を提案した。
一般的、Al合金中にCuを添加すると、機械的な強度は上昇するものの耐食性が低下することになる。そこで、特許文献1の技術は、耐食性低下の原因となるCuの添加量を低減させるとともに強度を向上させたアルミニウム板材を面材とし、軽量で歪が少なく且つ強度と耐食性に優れたろう付けサンドイッチパネルを提供しようとするものである。
As a method for manufacturing a sandwich panel by brazing, that is, a method for manufacturing a brazed sandwich panel, the present inventors have proposed the technique of Patent Document 1.
In general, when Cu is added to an Al alloy, the mechanical strength increases, but the corrosion resistance decreases. Therefore, the technology of Patent Document 1 is a brazed sandwich panel that uses an aluminum plate material that reduces the addition amount of Cu, which causes a decrease in corrosion resistance and has improved strength, as a face material, is light in weight, has little distortion, and has excellent strength and corrosion resistance. Is to provide.

特開2010−120216号公報JP 2010-120216 A

この特許文献1に開示された方法では、軽量で歪が少なく且つ強度と耐食性に優れたろう付けサンドイッチパネルを製造することが可能である。
しかし、積雪等により構造体自体に積荷重が発生する地域にサンドイッチパネルを設置する場合には、特許文献1で製造されるサンドイッチパネルでもなお強度不足であり、強度向上のためにはCu添加量をさらに増やすことが必要とある。
According to the method disclosed in Patent Document 1, it is possible to produce a brazed sandwich panel that is lightweight, has little distortion, and has excellent strength and corrosion resistance.
However, when a sandwich panel is installed in an area where a load is generated on the structure itself due to snow or the like, the sandwich panel manufactured in Patent Document 1 is still insufficient in strength. It is necessary to increase further.

ところが、Cuを添加させると、ろう付工程でAl‐Cu系化合物が粒界に析出して粒界近傍にCu欠乏層を形成してしまう。このCu欠乏層と粒界の電位差により、粒界が選択的に腐食されてしまう粒界腐食の問題が生じる。前記した通り、耐食性が低下することになる。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、Cuを添加して強度向上を図りつつも耐食性を向上させたアルミニウム板材を面材とし、軽量で歪が少なく且つ強度と耐食性に優れたろう付けサンドイッチパネルを提供することを目的とする。
However, when Cu is added, the Al-Cu compound is precipitated at the grain boundary in the brazing process, and a Cu-deficient layer is formed in the vicinity of the grain boundary. Due to the potential difference between the Cu-deficient layer and the grain boundary, there arises a problem of grain boundary corrosion in which the grain boundary is selectively corroded. As described above, the corrosion resistance is lowered.
The present invention has been devised to solve such problems, and is made of an aluminum plate that has improved corrosion resistance while adding Cu to improve strength, and is lightweight, less distorted and strong. The object is to provide a brazed sandwich panel with excellent corrosion resistance.

本発明のサンドイッチパネルは、その目的を達成するため、上下に対向して配置された二枚のアルミニウム合金製の面材と当該二枚の面材の間に配置されたアルミニウム製またはアルミニウム合金製のコア材とからなるサンドイッチパネルであって、前記各面材と前記コア材とがろう付け接合によって互いに接合されており、前記各面材は、Si:0.4〜1.2質量%、Fe:1.0質量%以下、Mn:1.0〜2.0質量%、Cu:0.2〜1.0質量%を含み、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成と、ろう付け後に1μm以下の析出物を3×106個/mm2以上有するとともに60MPa以上の耐力を呈するアルミニウム合金板から構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the object, the sandwich panel of the present invention is made of two aluminum alloy face materials arranged facing each other up and down and made of aluminum or aluminum alloy arranged between the two face materials. Each of the face materials and the core material are joined to each other by brazing, and the face materials are composed of Si: 0.4 to 1.2% by mass, Fe: 1.0% by mass. %, Mn: 1.0 to 2.0% by mass, Cu: 0.2 to 1.0% by mass, with the balance being Al and inevitable impurities, and 3 × 10 6 / mm 2 precipitates of 1 μm or less after brazing It is characterized by being comprised from the aluminum alloy plate which has the above and has a yield strength of 60 MPa or more.

前記各面材としては、前記組成からなる溶湯を10℃/sec以上、好ましくは30℃/sec以上の冷却速度で鋳造されたスラブを冷延することによって得られたものであり、かつ前記各面材を前記コア材とろう付け後、200℃/h以上の速度で冷却したサンドイッチパネルであることが好ましい。
上記の冷却速度で鋳造され、その後冷延された面材としては、スラブの生産性や品質を考慮すると、エンドレスベルトを備え上下に対峙する一対の回転ベルト部と、当該一対の回転ベルト部の間に形成されるキャビティーと、前記回転ベルト部の内部に設けられた冷却手段とを備え、前記キャビティー内に金属溶湯が供給されて連続的にスラブを鋳造する双ベルト式鋳造機によって製造された薄スラブを冷延することによって得られたものが好ましい。
また、前記ろう付け接合は、Cu:27〜37質量%、Si:5〜10質量%含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなるろう材によってなされていることが好ましい。
Each of the face materials is obtained by cold rolling a slab cast at a cooling rate of 10 ° C./sec or more, preferably 30 ° C./sec or more of the molten metal having the above composition, and A sandwich panel is preferably cooled after brazing the face material with the core material at a rate of 200 ° C./h or more.
In consideration of the productivity and quality of the slab, the face material cast at the above cooling rate and then cold-rolled includes a pair of rotating belt portions provided with endless belts, and a pair of rotating belt portions. Manufactured by a twin-belt casting machine comprising a cavity formed therebetween and a cooling means provided inside the rotating belt portion, and a molten metal is supplied into the cavity to continuously cast a slab. What was obtained by cold-rolling the thin slab made is preferable.
Moreover, it is preferable that the said brazing joining is made | formed by the brazing material which contains Cu: 27-37 mass%, Si: 5-10 mass%, and the remainder consists of Al and an unavoidable impurity.

本発明により提供されるサンドイッチパネルは、面材としてCu含有量を0.2〜1.0%とするとともに、Mn含有量を1.0質量%以上、およびSi含有量を0.4質量%以上としたアルミニウム合金板を用いている。さらにろう付け後に1μm以下の析出物が3×106個/mm2以上になるように組織調整を行っている。このため、優れた機械的強度を有しているばかりでなく、ろう付け後にあっても耐食性を低下させることがない。 The sandwich panel provided by the present invention uses an aluminum alloy plate having a Cu content of 0.2 to 1.0%, a Mn content of 1.0% by mass or more, and a Si content of 0.4% by mass or more as a face material. ing. Furthermore, the structure is adjusted so that the precipitates of 1 μm or less become 3 × 10 6 pieces / mm 2 or more after brazing. For this reason, it not only has excellent mechanical strength, but also does not deteriorate the corrosion resistance even after brazing.

また、本発明により提供されるサンドイッチパネルであって、面材として双ベルト式鋳造機によって連続的に鋳造された板材を用いたものは、鋳造時に多く固溶したCu,MnおよびSiがろう付け工程で高密度かつ微細に析出することにより高強度化が図られている。
さらに、AlとSiおよびCuからなる融点の低い三元共晶合金による低温ろう付けを行うことで、薄肉の面材を用いてもろう付け時の加熱による面材の軟化、変形が起こることなく、歪みのない表面外観の優れたパネルが生産性よく製造できる。したがって、品質の優れたサンドイッチパネルが低コストで提供される。
Further, the sandwich panel provided by the present invention, which uses a plate material continuously cast by a twin belt type casting machine as a face material, brazes Cu, Mn and Si, which are dissolved in a large amount during casting. High strength is achieved by depositing finely and finely in the process.
Furthermore, by performing low-temperature brazing with a ternary eutectic alloy consisting of Al, Si and Cu and having a low melting point, even when using thin-walled face materials, the face materials are not softened or deformed by heating during brazing. A panel having an excellent surface appearance without distortion can be produced with high productivity. Therefore, an excellent quality sandwich panel is provided at low cost.

ろう付け後の冷却速度の違いによる粒界腐食状況の違いを示す図Diagram showing differences in intergranular corrosion due to differences in cooling rate after brazing

本発明者等は、軽量で歪が少なく且つ強度と耐食性に優れたろう付けサンドイッチパネルを得る手段について、鋭意検討を重ねてきた。その一つが前記特許文献1で提案したものであるが、当該技術においては耐食性向上のためにCuの含有量を少なくしている。このため、耐食性に関しては所期の目的を達成できているものの、機械的強度の点では物足りない。
そこで、Cuの含有量を増やしても耐食性を劣化させないCuの存在形態を探索し、本発明に到ったものである。
The inventors of the present invention have made extensive studies on means for obtaining a brazed sandwich panel that is lightweight, has little distortion, and has excellent strength and corrosion resistance. One of them is proposed in Patent Document 1 described above, but in this technique, the Cu content is reduced in order to improve corrosion resistance. For this reason, although the intended purpose can be achieved regarding corrosion resistance, it is unsatisfactory in terms of mechanical strength.
Therefore, the present inventors have sought the existence form of Cu that does not deteriorate the corrosion resistance even when the Cu content is increased, and have arrived at the present invention.

すなわち、鋳造にて強制固溶させた比較的に多い量のCuをろう付工程まで固溶状態で維持し、ろう付後の冷却速度を調整して析出物密度を適正に制御することで、比較的に多い量のCuを添加しても粒界腐食感受性に影響を与えないことを確認したものである。
所定の冷却速度以下では、析出物密度が従来DC法と同等まで低下し、析出物が粒界近傍に成長するため、粒界腐食を悪化させる。さらに、結晶粒成長により所定の耐力を得ることができない。よって、ろう付後の冷却速度は、析出物を適正に制御できるように、かつ、操業可能な範囲で速くしたのである。
以下、その詳細を説明する。
In other words, by maintaining a relatively large amount of Cu forcibly dissolved by casting in a solid solution state until the brazing step, by adjusting the cooling rate after brazing and appropriately controlling the precipitate density, It was confirmed that the addition of a relatively large amount of Cu does not affect the intergranular corrosion sensitivity.
Below the predetermined cooling rate, the precipitate density decreases to the same level as in the conventional DC method, and the precipitate grows in the vicinity of the grain boundary, thus worsening the intergranular corrosion. Furthermore, a predetermined yield strength cannot be obtained by crystal grain growth. Therefore, the cooling rate after brazing was made fast so that the precipitates could be properly controlled and operated.
Details will be described below.

まず、用いるアルミニウム合金の成分組成について説明する。
Si:0.4〜1.2質量%
Siは鋳造時に過飽和に固溶し、同じく過飽和に固溶したFe、Mnとともにろう付工程で微細なAl−(Fe・Mn)−Si系の金属間化合物として析出し、強度を向上させる作用を呈する。この作用を発現させるには少なくとも0.4質量%の含有を必要とする。しかし、多量に含ませると固相線温度を低下させ、ろう付け時における面材の軟化・変形の原因となるので、その含有量は1.2質量%以下とした。
First, the component composition of the aluminum alloy to be used will be described.
Si: 0.4 to 1.2% by mass
Si dissolves in supersaturation at the time of casting, and precipitates as a fine Al- (Fe · Mn) -Si intermetallic compound in the brazing process together with Fe and Mn that are also supersaturated, thereby improving the strength. Present. In order to exhibit this action, the content of at least 0.4% by mass is required. However, if it is contained in a large amount, the solidus temperature is lowered, which causes softening and deformation of the face material at the time of brazing.

Fe:1.0質量%以下
Feも、Mn,Siの共存下で、ろう付工程で微細なAl‐(Fe・Mn)‐Si系の金属間化合物を析出させ、強度を向上させる作用を呈する。しかし、多量に含ませると鋳造時に晶出する金属間化合物が粗大化し、鋳造性および圧延性を低下させることになるので、その含有量は1.0質量%以下とした。
Fe: 1.0% by mass or less
Fe also has the effect of improving strength by precipitating fine Al- (Fe · Mn) -Si intermetallic compounds in the brazing process in the presence of Mn and Si. However, if it is contained in a large amount, the intermetallic compound that crystallizes during casting becomes coarse, and the castability and rollability are deteriorated. Therefore, the content is set to 1.0% by mass or less.

Mn:1.0〜2.0質量%
Mnも、Si、Feの共存下で、ろう付工程で微細なAl‐(Fe・Mn)‐Si系の金属間化合物を析出させ、強度を向上させる作用を呈する。Mn含有量が1.0質量%に満たないと所望の強度は得られない。逆に2.0質量%を超えるほどに多量に含ませると晶出する金属間化合物が粗大化し、鋳造性および圧延性を低下させることになる。
Mn: 1.0-2.0 mass%
Mn also has the effect of improving strength by precipitating fine Al- (Fe · Mn) -Si intermetallic compounds in the brazing process in the presence of Si and Fe. If the Mn content is less than 1.0% by mass, the desired strength cannot be obtained. On the contrary, if it is contained in a large amount so as to exceed 2.0% by mass, the crystallized intermetallic compound is coarsened and castability and rollability are lowered.

Cu:0.20〜1.0質量%
Cuはマトリックス中に固溶して強度を向上させる作用を呈する。所望の強度を得るには0.2質量%以上の含有を必要とする。しかし多量に含ませると固相線温度を低下させ、ろう付時における面材の軟化・変形の原因となるので、その含有量は1.0質量%を上限とする。
Cu: 0.20 to 1.0 mass%
Cu exhibits the effect of improving the strength by dissolving in the matrix. In order to obtain a desired strength, a content of 0.2% by mass or more is required. However, if it is contained in a large amount, the solidus temperature is lowered, which causes softening and deformation of the face material at the time of brazing, so the upper limit of its content is 1.0 mass%.

その他、スラブの結晶組織を微細化するためにTiあるいはTi+Bを微量含有させてもよい。ただし、それら結晶粒微細化剤の含有量が多すぎると鋳造時にTiAl3等の粗大な金属間化合物を生成して成形性を低下させる場合がある。したがって、それらを含有させる場合、Tiは0.10質量%、Bは0.01質量%を上限とする。
他に、アルミニウム地金や返り材、あるいはフラックスなどから、Zn,Mg,Ni,Ca,Vなどが混入することがあるが、これらはいずれも不可避的不純物である。極力低減することが好ましい。
In addition, a minute amount of Ti or Ti + B may be contained in order to refine the crystal structure of the slab. However, if the content of the crystal grain refining agent is too large, a coarse intermetallic compound such as TiAl 3 may be generated during casting to lower the formability. Therefore, when they are contained, the upper limit is Ti for 0.10% by mass and B for 0.01% by mass.
In addition, Zn, Mg, Ni, Ca, V, etc. may be mixed from aluminum ingots, return materials, or fluxes, all of which are unavoidable impurities. It is preferable to reduce as much as possible.

次に、本発明サンドイッチパネルに用いた面材の機械的特性について説明する。
従来、サンドイッチパネルの面材として、低温ろう付け用面材として使われる場合が多い、比較的に強度の高い3N33合金が用いられることがある。この3N33合金のろう付け後の耐力が約55MPaである。しかし、この3N33材はCuを比較的に多く含む材料であるため耐食性に難点がある。また昨近のサンドイッチパネルには、ろう付け後に60MPa以上の耐力を有し、かつ耐食性に優れた材料の使用が要望されている。
Next, the mechanical characteristics of the face material used for the sandwich panel of the present invention will be described.
Conventionally, a relatively high strength 3N33 alloy, which is often used as a low-temperature brazing face material, is sometimes used as a face material for sandwich panels. The yield strength after brazing of this 3N33 alloy is about 55 MPa. However, since this 3N33 material is a material containing a relatively large amount of Cu, there is a difficulty in corrosion resistance. Further, recent sandwich panels are required to use materials having a strength of 60 MPa or more after brazing and excellent corrosion resistance.

この耐力60MPa以上は、比較的に多い量のCuを含有させた合金溶湯を10℃/sec以上、好ましくは30℃/sec以上の冷却速度で鋳造されたスラブ、好ましくは双ベルト式連続鋳造機による鋳造を連続して行って得た薄スラブを素材とし、均質化処理を施すことなく直接冷延を施して得た薄板を低温ろう付け温度に加熱し、その後に200℃/h以上の冷却速度で冷却し、1μm以下の析出物を3×106個/mm以上分散させた組織とすることによって発現される。必要に応じて、冷延の途中または最後に焼鈍を行っても効果を損なうことはない。 This proof stress of 60 MPa or more is a slab obtained by casting a molten alloy containing a relatively large amount of Cu at a cooling rate of 10 ° C./sec or more, preferably 30 ° C./sec or more, preferably a twin belt type continuous casting machine. A thin slab obtained by continuous casting by using a thin slab as a raw material, and a thin plate obtained by direct cold rolling without homogenization treatment is heated to a low temperature brazing temperature, and then cooled to 200 ° C / h or more It is manifested by cooling at a speed to form a structure in which precipitates of 1 μm or less are dispersed at 3 × 10 6 pieces / mm 2 or more. Even if it anneals in the middle of cold rolling or at the end as needed, an effect is not impaired.

すなわち、Cu含有量が0.20〜1.0質量%、Mn含有量が1.0〜2.0質量%、およびSi含有量が0.4〜1.2質量%であるアルミニウム合金溶湯を10℃/sec以上、好ましくは30℃/sec以上の冷却速度で鋳造するとき、凝固・冷却速度が速いためCu,MnおよびSiは強制的に固溶される。得られたスラブに均質化処理を施すことなく冷延を施すと、Cu,MnおよびSiが強制固溶されたままの冷延材となる。強制固溶されたCuは、ろう付け温度に加熱・冷却されたときにAl‐(Fe・Mn)‐Si系の金属間化合物とともにマトリックス中に均一微細に析出する。この微細な析出物を3×106個/mm以上の密度で分散させた組織とすることにより、通常のDC鋳造スラブを素材とした冷延材を用いたよりも強度の高い面材となり、60MPa以上の耐力を発現する。またマトリックス中に析出させることにより、粒界析出を抑制しすることができ、その結果として粒界腐食の発生・進行を抑えることができる。 That is, a molten aluminum alloy having a Cu content of 0.20 to 1.0 mass%, an Mn content of 1.0 to 2.0 mass%, and an Si content of 0.4 to 1.2 mass% is 10 ° C./sec or more, preferably 30 ° C./sec. When casting at the above cooling rate, Cu, Mn, and Si are forcibly dissolved because of the high solidification and cooling rate. When the obtained slab is cold-rolled without being homogenized, it becomes a cold-rolled material in which Cu, Mn and Si are forcibly dissolved. Forcibly dissolved Cu precipitates uniformly and finely in the matrix together with Al- (Fe · Mn) -Si intermetallic compounds when heated and cooled to the brazing temperature. By forming a structure in which these fine precipitates are dispersed at a density of 3 × 10 6 pieces / mm 2 or more, it becomes a surface material having higher strength than that using a cold-rolled material made of a normal DC cast slab, Expresses a proof stress of 60 MPa or more. In addition, precipitation in the matrix can suppress grain boundary precipitation, and as a result, generation and progression of grain boundary corrosion can be suppressed.

所定の成分組成を有するアルミニウム合金溶湯を鋳造する際の冷却速度が10℃/secに満たない程に遅いと、Cu,MnおよびSiの固溶量が少なく、ろう付け時に所望の析出強化作用が発現しない。30℃/sec以上の冷却速度で鋳造すると、ろう付け時に十分析出強化している。また、ろう付け後の冷却速度が200℃/hに満たないほどに遅い冷却速度では、析出物密度が従来DC法と同等まで低下し、析出物が粒界近傍に成長するため、粒界腐食を悪化させる。さらに、結晶粒成長により所定の耐力を得ることができない。
なお、双ベルト式連続鋳造機により製造された薄スラブを直接冷延した冷延材は、その必要に応じて最終焼鈍が施されている。
焼鈍の態様としては、連続焼鈍炉もしくはバッチ焼鈍炉を用い、温度・時間はいずれも適宜設定して良い。
If the cooling rate when casting a molten aluminum alloy having a prescribed composition is so slow that it is less than 10 ° C / sec, the amount of solid solution of Cu, Mn and Si is small, and the desired precipitation strengthening action is achieved during brazing. Not expressed. When cast at a cooling rate of 30 ° C./sec or more, precipitation strengthening is sufficient during brazing. In addition, when the cooling rate after brazing is so slow that it does not reach 200 ° C / h, the precipitate density decreases to the same level as in the conventional DC method, and the precipitate grows near the grain boundary. Worsen. Furthermore, a predetermined yield strength cannot be obtained by crystal grain growth.
A cold-rolled material obtained by directly cold-rolling a thin slab produced by a twin belt type continuous casting machine is subjected to final annealing as necessary.
As an aspect of annealing, a continuous annealing furnace or a batch annealing furnace is used, and both temperature and time may be set as appropriate.

続いて、低融点ろう材を用いて低温ろう付けする態様を説明する。
低温ろう材としては、Cu:27〜37質量%、Si:5〜10質量%含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなるものを用いる。このような成分組成のろう材を用いることにより、ろう付け温度を540〜560℃に下げることができる。
低温ろう材としては、溶湯を真空中又は不活性ガス中で噴霧して急冷することにより得られた10〜100μmの平均粒径を有する粉末状アルミニウム合金ろう材を用いることが好ましい。さらに、固形分として11質量%以上のCsFを含むフッ化物系フラックスを併用することが好ましい。
Subsequently, a mode of low-temperature brazing using a low melting point brazing material will be described.
As a low-temperature brazing material, Cu: 27 to 37% by mass, Si: 5 to 10% by mass, and the balance of Al and inevitable impurities are used. By using a brazing material having such a component composition, the brazing temperature can be lowered to 540-560 ° C.
As the low-temperature brazing material, it is preferable to use a powdered aluminum alloy brazing material having an average particle diameter of 10 to 100 μm obtained by spraying molten metal in vacuum or in an inert gas and quenching. Furthermore, it is preferable to use a fluoride flux containing 11% by mass or more of CsF as a solid content.

現実的なろう付け態様としては、面板、及び必要に応じてコア材のろう付け面に粉末状アルミニウム合金ろう材とCsF含有フッ化物系フラックス含む混合スラリーを塗布した後、混合スラリーを塗布した二枚の面板のろう付け面間にコア材をその側面が互いに接触するように配置した状態で、面板及びコア材を不活性ガス中で加熱して両者をろう付けすることが好ましい。
ろう付け後は、前記した通り、200℃/h以上の冷却速度で冷却する必要がある。
低温ろう付けにより、ろう付け時に接合する各部材が変形したり強度が低下したりすることがなく、表面外観に優れたサンドイッチパネルが得られる。また低温ろう付けが可能となることにより、生産速度を早くすることができ、結果的に低コストでサンドイッチパネルを製造することができる。
As a practical brazing mode, a mixed slurry containing a powdered aluminum alloy brazing material and a CsF-containing fluoride flux is applied to the face plate and, as necessary, the brazing surface of the core material, and then the mixed slurry is applied. In a state where the core material is disposed between the brazing surfaces of the face plates so that the side surfaces thereof are in contact with each other, it is preferable to braze the both by heating the face plate and the core material in an inert gas.
After brazing, it is necessary to cool at a cooling rate of 200 ° C./h or more as described above.
By low-temperature brazing, each member to be joined at the time of brazing is not deformed or the strength is not lowered, and a sandwich panel having an excellent surface appearance can be obtained. Moreover, since low temperature brazing becomes possible, the production speed can be increased, and as a result, a sandwich panel can be manufactured at low cost.

試験体の調製
表1に示す2種類のアルミニウム合金について、ろう付け後の冷却速度を変えて試験体を作製した。
なお、用いたアルミニウム合金板材は、溶解炉で溶製した合金溶湯を、セラミックスフィルターを通してろ過し、エンドレスベルトを備え上下に対峙する一対の回転ベルト部と、当該一対の回転ベルト部の間に形成されるキャビティーと、前記回転ベルト部の内部に設けられた冷却手段とを備え、前記キャビティー内に金属溶湯が供給されて連続的にスラブを鋳造する双ベルト式鋳造機で10mmの厚さのスラブを製造してコイルに巻き取った。得られた薄スラブはその後、均質化処理、中間焼鈍を施すことなく最終板厚1.5mmまで冷延した。さらにバッチ式焼鈍炉で330℃×3時間の焼鈍を施してH24調質材としたものである。
Preparation of test specimens For the two types of aluminum alloys shown in Table 1, test specimens were prepared by changing the cooling rate after brazing.
The aluminum alloy sheet used is formed between a pair of rotating belt portions that are provided with an endless belt and are vertically opposed to each other by filtering the molten alloy melted in a melting furnace through an ceramic filter. And a cooling means provided inside the rotating belt part, and a thickness of 10 mm in a double belt casting machine in which molten metal is supplied into the cavity to continuously cast a slab. The slab was manufactured and wound on a coil. The obtained thin slab was then cold-rolled to a final thickness of 1.5 mm without homogenization and intermediate annealing. In addition, it was annealed at 330 ° C for 3 hours in a batch annealing furnace to make H24 tempered material.

これらの冷延焼鈍材を上下の面材とし、0.5mm厚の3003合金板を素材とした直径25mm、高さ37.0mmの円筒体をコア材としてサンドイッチパネルを試作した。
なお、ろう材としてCu:30.9質量%及びSi:9.3質量%を含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であって、平均粒径が40μmの球状を呈するものを用い、フラックスとしてフッ化セシウム(CsF)を16質量%含有したKF−AlF3系の錯体からなるフッ化物系フラックスを固形分30%含む水溶液を用い、それぞれ、100g/m2、130g/m2の付着量で塗布した。そして、550℃の温度でろう付けし、その後、表1に併せて示す冷却速度で冷却した。冷却速度は、冷却用ファンの数及び試験体からの距離を変えることで制御した。
Sandwich panels were made using these cold-rolled annealed materials as upper and lower face materials, and a cylindrical body with a diameter of 25mm and height of 37.0mm made of 300mm alloy plate of 0.5mm thickness.
As a flux, a brazing material containing Cu: 30.9% by mass and Si: 9.3% by mass, the balance of which is an aluminum alloy composed of Al and inevitable impurities and having an average particle diameter of 40 μm, is used as a flux. using an aqueous solution containing 30% solids fluoride based flux consisting of KF-AlF 3 based complex fluoride cesium (CsF) containing 16 mass%, respectively, at a coverage of 100g / m 2, 130g / m 2 Applied. And it brazed at the temperature of 550 degreeC, and cooled at the cooling rate shown in Table 1 after that. The cooling rate was controlled by changing the number of cooling fans and the distance from the specimen.

耐食性の評価
得られた四種のサンドイッチパネルの面材から、それぞれ70mm×150mmの試験体を切り出し、切断面をシールして粒界腐食感受性試験を行った。
なお、粒界腐食感受性の評価は、酢酸酸性食塩水交互浸漬試験(5%NaCl+酢酸6ml/l、35℃、10分浸漬→50分乾燥、168サイクル)を行った後の面材断面を光学顕微鏡で観察して行った。観察結果を表2及び図1に示す。
比較例である試験体No.2,3では、若干ではあるが粒界腐食が観察された。一方、本発明例である試験体No.1では、問題になるほどの粒界腐食は観察されなかった。
この結果、Cu含有量が多くなっても、ろう付け後の冷却速度を速くすることにより耐食性低下を抑制できることがわかった。
Evaluation of Corrosion Resistance From each of the four types of sandwich panel face materials obtained, 70 mm × 150 mm specimens were cut out, the cut surfaces were sealed, and an intergranular corrosion susceptibility test was conducted.
In addition, evaluation of intergranular corrosion sensitivity was performed by optically analyzing the cross-section of the face material after an acetic acid acidic saline alternate immersion test (5% NaCl + acetic acid 6 ml / l, 35 ° C., 10 minutes immersion → 50 minutes drying, 168 cycles). The observation was made with a microscope. The observation results are shown in Table 2 and FIG.
In the comparative specimens Nos. 2 and 3, intergranular corrosion was observed to a slight extent. On the other hand, no significant intergranular corrosion was observed in specimen No. 1 which is an example of the present invention.
As a result, it was found that even if the Cu content increases, the corrosion resistance can be suppressed by increasing the cooling rate after brazing.

組織観察
上記で試作した四種類のサンドイッチパネルの上下面から組織観察片を切り出し、断面の組織を透過型電子顕微鏡で観察した。その結果、比較例である試験体No.2,3では析出物が粗大化しているのに対して、本発明例である試験体No.1では析出物が粒内,粒界に均一に分散していることがわかった。そして、1μm以下の大きさの微細析出物の数を計測した。その結果を表2に併せて示す。
表2から、ろう付け後の冷却速度を速くすることにより微細な析出物の数が増えることがわかった。
Tissue observation Tissue observation pieces were cut out from the upper and lower surfaces of the four types of sandwich panels prototyped above, and the cross-sectional structure was observed with a transmission electron microscope. As a result, in the specimens No. 2 and 3 which are comparative examples, the precipitates are coarsened, whereas in the specimen No. 1 which is an example of the present invention, the precipitates are uniformly dispersed in the grain boundaries. I found out. Then, the number of fine precipitates having a size of 1 μm or less was measured. The results are also shown in Table 2.
From Table 2, it was found that the number of fine precipitates was increased by increasing the cooling rate after brazing.

機械的特性の評価
また、上記で試作した四種類のサンドイッチパネルの上下面からパネル長手方向に長さ200mm×幅30mmの試験片を各3枚ずつ切り出し、コアを削除した後、JIS5号引張試験片に加工し、引張試験を行った。
引張試験は、(株)島津製作所社製の50kN級の精密万能試験機を用い、0.2%耐力までは2mm/分、0.2%耐力以降は10mm/分の引張速度で行い、引張強さ、0.2%耐力、伸びを測定した。その結果を表2に併せて示す。表中の数値は、上下各3枚ずつの6個の数値の平均値である。
Evaluation of mechanical properties In addition, three test pieces each having a length of 200 mm and a width of 30 mm were cut out from the upper and lower surfaces of the four types of sandwich panels prototyped above, and the core was deleted. It processed into the piece and the tension test was done.
The tensile test is performed using a precision universal testing machine of 50 kN class manufactured by Shimadzu Corporation with a tensile strength of 0.2 mm and a tensile strength of 0.2 mm. The tensile strength is 0.2 mm. % Proof stress and elongation were measured. The results are also shown in Table 2. The numerical values in the table are average values of six numerical values, three each on the upper and lower sides.

以上の結果を総合すると、Cuを増やして機械的特性を向上させたアルミニウム合金板を面材として用いたサンドイッチパネルであっても、ろう付け後の冷却速度を速くすれば、含有されたCuは、ろう付け後の冷却過程でAl‐(Fe・Mn)‐Si系の金属間化合物とともにマトリックス中に均一微細に析出し、粒界腐食の発生要因とはならない。すなわち、多量に含有すると粒界近傍に析出して粒界腐食を起こしやすいCuを多く含有していても、ろう付け後の冷却速度を速くすれば粒界近傍での析出が抑制され、粒界腐食を抑えることができ、Cu含有の所期の目的である強度向上を達成できることがわかる。   Summing up the above results, even if it is a sandwich panel using aluminum alloy plates with increased Cu and improved mechanical properties as face materials, if the cooling rate after brazing is increased, the contained Cu will be In the cooling process after brazing, it precipitates uniformly and finely in the matrix together with the Al- (Fe · Mn) -Si intermetallic compound, and does not cause intergranular corrosion. In other words, even if it contains a large amount of Cu that tends to precipitate near the grain boundary and cause intergranular corrosion if it is contained in a large amount, precipitation near the grain boundary can be suppressed by increasing the cooling rate after brazing. It can be seen that the corrosion can be suppressed and the intended strength improvement of Cu can be achieved.

Claims (5)

上下に対向して配置された二枚のアルミニウム合金製の面材と当該二枚の面材の間に配置されたアルミニウム製またはアルミニウム合金製のコア材とからなるサンドイッチパネルであって、
前記各面材と前記コア材とがろう付け接合によって互いに接合されており、
前記各面材は、Si:0.4〜1.2質量%、Fe:1.0質量%以下、Mn:1.0〜2.0質量%、Cu:0.2〜1.0質量%を含み、残部がAl及び不可避的不純物からなる組成と、ろう付け後に1μm以下の析出物を3×106個/mm2以上有するとともに60MPa以上の耐力を呈するアルミニウム合金板から構成されていることを特徴とするサンドイッチパネル。
A sandwich panel composed of two aluminum alloy face materials arranged facing each other vertically and an aluminum or aluminum alloy core material arranged between the two face materials,
Each of the face materials and the core material are joined together by brazing joining,
Each of the face materials contains Si: 0.4 to 1.2% by mass, Fe: 1.0% by mass or less, Mn: 1.0 to 2.0% by mass, Cu: 0.2 to 1.0% by mass, and the balance is composed of Al and inevitable impurities. A sandwich panel characterized by being composed of an aluminum alloy plate having a precipitate of 1 μm or less after brazing at 3 × 10 6 pieces / mm 2 or more and exhibiting a proof stress of 60 MPa or more.
前記各面材は、前記組成からなる溶湯を10℃/sec以上の冷却速度で鋳造されたスラブを冷延することによって得られたものであり、かつ前記各面材を前記コア材とろう付け後、200℃/h以上の速度で冷却したものである請求項1に記載のサンドイッチパネル。   Each of the face materials is obtained by cold rolling a slab cast from a molten metal having the above composition at a cooling rate of 10 ° C./sec or more, and brazing each of the face materials to the core material. The sandwich panel according to claim 1, wherein the sandwich panel is subsequently cooled at a rate of 200 ° C / h or more. 前記各面材は、前記組成からなる溶湯を30℃/sec以上の冷却速度で鋳造されたスラブを冷延することによって得られたものであり、かつ前記各面材を前記コア材とろう付け後、200℃/h以上の速度で冷却したものである請求項1に記載のサンドイッチパネル。   Each of the face materials is obtained by cold rolling a slab cast from a molten metal having the above composition at a cooling rate of 30 ° C./sec or more, and brazing each of the face materials to the core material. The sandwich panel according to claim 1, wherein the sandwich panel is subsequently cooled at a rate of 200 ° C / h or more. 前記各面材は、エンドレスベルトを備え上下に対峙する一対の回転ベルト部と、当該一対の回転ベルト部の間に形成されるキャビティーと、前記回転ベルト部の内部に設けられた冷却手段とを備え、前記キャビティー内に金属溶湯が供給されて連続的にスラブを鋳造する双ベルト式鋳造機によって製造された薄スラブを冷延することによって得られたものである請求項2又は3に記載のサンドイッチパネル。   Each of the face materials includes an endless belt and a pair of rotating belt portions opposed to each other, a cavity formed between the pair of rotating belt portions, and a cooling means provided inside the rotating belt portion. A thin slab produced by a twin-belt casting machine in which a molten metal is supplied into the cavity and continuously casts the slab is obtained by cold rolling. The described sandwich panel. 前記ろう付け接合は、Cu:27〜37質量%、Si:5〜10質量%含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなるろう材によってなされている請求項1〜4のいずれか1項に記載のサンドイッチパネル。   The said brazing joining contains Cu: 27-37 mass%, Si: 5-10 mass%, The remainder is made | formed by the brazing material which consists of Al and an unavoidable impurity. The described sandwich panel.
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