JP6990528B2 - アルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法、及び、熱交換器の製造方法 - Google Patents

アルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法、及び、熱交換器の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、アルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法、及び、熱交換器の製造方法に関し、特に、フラックスを使用しないろう付方法、いわゆるフラックスレスろう付方法、及び、フラックスレスろう付方法を用いた熱交換器の製造方法に関する。
アルミニウム合金製の熱交換器等の部材をろう付するにあたり、真空中において、フラックスを使用せずにろう付を行う真空ろう付という方法が存在する。
この真空ろう付は、フラックスを使用するフラックスろう付と比較すると、フラックスを塗布する処理が不要、フラックスの塗布量が適切でないことに伴った問題発生の回避等、様々なメリットがある。
しかしながら、真空ろう付は、ろう付時の炉内を真空にした状態で加熱を施す高価な真空炉が必要となるため、作業コストが高くなってしまうとともに、真空にした炉内の制御が難しいことから、作業の困難性も高まってしまう。
このような問題を解決するため、真空中ではない雰囲気下において、フラックスを使用しないフラックスレスろう付に関して研究が進められ、以下のような技術が提案されている。
具体的には、特許文献１において、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細流路インナーフィンを有する熱交換器の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、円相当径で０．８μｍ以上の径をもつものの数の内、１．７５μｍ以上の径のものの数が２５％以上であり、減圧を伴わない非酸化性雰囲気で、前記Ａｌ－Ｓｉ系ろう材とろう付け対象部材とを接触密着させ、加熱温度５５９～６２０℃において、前記アルミニウムクラッド材と前記ろう付け対象部材とを接合することを特徴とする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が開示されている。
特許第５６１９５３８号公報
特許文献１に係る技術は、真空ではない不活性ガス雰囲気におけるフラックスレスろう付に関する技術であり、所定の効果について検討している。
しかしながら、特許文献１に係る技術では、十分なろう付性を発揮できない。詳細には、特許文献１の実施例１～２３、２９～５８によると、ろう材に０．１～３質量％のＭｇを含有させており、このＭｇがろう付加熱時の昇温過程において、ろう材表面でのＭｇＯの生成を促進させてしまう。その結果、特許文献１の実施例１～２３、２９～５８によると、ろう材表面のＭｇＯがろう溶融時に障害となって、ろう付性を低下させてしまうおそれがある。
なお、特許文献１の実施例２４～２８ではろう材にＢｉを含有させているが、実施例２４～２６はろう材のＢｉの含有量が少なく、実施例２７、２８はＢｉの含有量が多いため、いずれの場合もろう付性を十分には発揮できない。
そこで、本発明は、優れたろう付性を発揮することができるアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法、及び、熱交換器の製造方法を提供することを課題とする。
すなわち、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、心材と、前記心材の一方の面に設けられるろう材と、を備えるアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法であって、前記心材は、Ｍｇ：２．０質量％以下（０質量％を含む）であり、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記ろう材は、Ｓｉ、Ｂｉ、Ｍｇを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記ろう材のＳｉの含有量をＣSi質量％とし、前記ろう材のＢｉの含有量をＣBi質量％とし、前記ろう材のＭｇの含有量をＣMg-b質量％とし、前記心材のＭｇの含有量をＣMg-c質量％とし、ＣMg＝ＣMg-b＋ＣMg-c／２とした場合に、３≦ＣSi≦１３、０．１３ＣMg -0.3≦ＣBi≦０．５８ＣMg 0.45、ＣMg-b≧０．１、０．２≦ＣMg≦０．９、を満たし、前記アルミニウム合金ブレージングシートを不活性ガス雰囲気においてフラックスを用いずに、３５０～５６０℃までの昇温速度を１～５００℃／ｍｉｎとし、５６０～６２０℃の加熱温度（前記加熱温度の温度域における保持時間が１０秒以上）によってろう付する。
このように、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、使用するアルミニウム合金ブレージングシートの心材及びろう材の成分の含有量、例えば、心材及びろう材のＭｇの含有量とろう材のＢｉの含有量との関係等が特定されていることから、心材及びろう材のＭｇがろう材のＢｉと反応する（トラップされる）ことで、ろう材表面でのＭｇＯの生成が抑制される。さらに、ろう付加熱時のろう溶融時において、Ｂｉと反応したＭｇは母相（ろう材）に溶解するため、Ｍｇの蒸発が促進され、ろう材表面に形成された酸化膜がＭｇの蒸発時に好適に破壊されるとともに、このＭｇが雰囲気中の酸素と反応することで雰囲気の酸素濃度が低下し溶融ろうの再酸化が抑制される。また、母相に溶解したＢｉがろうの流動性を高める。その結果、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、優れたろう付性を発揮する。
また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記ろう材が、Ｍｎ：２．０質量％以下、Ｔｉ：０．３質量％以下、Ｃｒ：０．３質量％以下、Ｚｒ：０．３質量％以下のうちの１種以上をさらに含有していてもよい。また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記ろう材が、Ｚｎ：５．０質量％以下をさらに含有していてもよい。また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記ろう材が、Ｓｒ：０．１０質量％以下、Ｎａ：０．０５０質量％以下、Ｓｂ：０．５質量％以下、のうちの１種以上をさらに含有していてもよい。また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記ろう材が、希土類元素：１．０質量％以下をさらに含有していてもよい。
このように、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、ろう材がＭｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｎａ、Ｓｂ、希土類元素を含有していても、優れたろう付性を発揮することができる。
また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記ろう材が、Ｌｉ：０．３質量％以下をさらに含有していてもよい。
このように、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記ろう材がＬｉを含有することにより、ろう付性をさらに向上させることができる。
また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記心材が、Ｍｎ：２．５質量％以下をさらに含有していてもよい。また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記心材が、Ｓｉ：１．２質量％以下をさらに含有していてもよい。また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記心材が、Ｃｕ：３．０質量％以下をさらに含有していてもよい。また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記心材が、Ｔｉ：０．５質量％以下、Ｃｒ：０．５質量％以下、Ｚｒ：０．５質量％以下の１種以上をさらに含有していてもよい。
このように、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、心材がＭｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒを含有していても、優れたろう付性を発揮することができる。
また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記心材が、Ｌｉ：０．３質量％以下をさらに含有していてもよい。
このように、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記心材がＬｉを含有することにより、ろう付性をさらに向上させることができる。
また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、前記ろう材の厚さが５０μｍ以上であってもよい。
このように、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、ろう材の厚さが所定値以上であることにより、優れたろう付性をより確実に発揮することができる。
本発明に係る熱交換器の製造方法は、前記したろう付方法を実施するろう付工程を含む。
このように、本発明に係る熱交換器の製造方法は、所定のろう付方法を実施するろう付工程を含むことにより、優れたろう付性を発揮させつつ熱交換器を製造することができる。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、使用するアルミニウム合金ブレージングシートの心材及びろう材の各成分の含有量が特定されていることによって、優れたろう付性を発揮することができる。
本発明に係る熱交換器の製造方法は、使用するアルミニウム合金ブレージングシートの心材及びろう材の各成分の含有量が特定されていることによって、優れたろう付性を発揮させつつ熱交換器を製造することができる。
本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートの断面図である。 ろう付性評価の試験方法を説明するための図であり、下材と上材とを組み合わせた状態の斜視図である。 ろう付性評価の試験方法を説明するための図であり、下材と上材とを組み合わせた状態の側面図である。 一部の実施例について、ろう材のＢｉの含有量とろう材及び心材のＭｇの含有量との関係を示すグラフである。 一部の実施例について、ろう材のＭｇの含有量と心材のＭｇの含有量との関係を示すグラフである。
以下、適宜図面を参照して、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法、及び、熱交換器の製造方法を実施するための形態（実施形態）について説明する。
まずは、本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法（以下、適宜「ろう付方法」という）に使用するアルミニウム合金ブレージングシート（以下、適宜「ブレージングシート」という）について説明する。
［アルミニウム合金ブレージングシート］
本実施形態に係るブレージングシートの構成は、例えば、図１に示すように、心材２と、心材２の一方の面に設けられるろう材３と、を備える。
そして、本実施形態に係るブレージングシート１は、心材２、ろう材３の各成分の含有量が適宜特定されている。
以下、本実施形態に係るブレージングシートの心材及びろう材の各成分について数値限定した理由を詳細に説明する。
［心材］
本実施形態に係るブレージングシートの心材は、アルミニウム合金（純アルミニウムも含む）からなり、詳細には、Ｍｇ：２．０質量％以下（０質量％を含む）であるアルミニウム合金からなる。このようなアルミニウム合金としては、ＪＩＳ ２０００系のＡｌ－Ｃｕ系合金、ＪＩＳ ３０００系のＡｌ－Ｍｎ系合金、ＪＩＳ ５０００系のＡｌ－Ｍｇ系合金、ＪＩＳ ６０００系のＡｌ－Ｍｇ－Ｓｉ系合金等を用いることができる。
また、本実施形態に係るブレージングシートの心材は、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌｉをさらに適宜含有していてもよい。
（心材のＭｇ：２．０質量％以下）
心材のＭｇは、強度を向上させる。また、心材のＭｇは、ろう付加熱時の昇温過程にろう材へ拡散し、ろう溶融温度で雰囲気中に蒸発し、雰囲気中の酸素と反応する。その結果、ろう材表面に形成された酸化膜がＭｇの蒸発時に好適に破壊されるとともに、雰囲気中の酸素濃度が低下し溶融ろうの再酸化が抑制される（ゲッター作用）ことによって、ろう付性を向上させる。なお、ろう材のＭｇもゲッター作用を奏することから、ろう材のＭｇの含有量が多い場合は、心材のＭｇの含有量は少なくてもよく、０質量％であってもよい。
一方、Ｍｇの含有量が２．０質量％を超えると、ろう材のＢｉによってＭｇをトラップしきれず、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまい、ろう付性が低下する。
したがって、心材のＭｇの含有量は、２．０質量％以下（０質量％を含む）である。
（心材のＭｎ：２．５質量％以下）
心材のＭｎは、強度を向上させる。ただし、Ｍｎの含有量が２．５質量％を超えると、Ａｌ－Ｍｎ系化合物が多くなり、材料製造工程中に割れが生じるおそれがある。
したがって、心材にＭｎを含有させる場合、Ｍｎの含有量は、２．５質量％以下である。
なお、Ｍｎを含有させることによって得られる強度の向上という効果をより確実なものとするため、心材のＭｎの含有量は、０．５質量％以上が好ましい。
（心材のＳｉ：１．２質量％以下）
心材のＳｉは、強度を向上させる。ただし、Ｓｉの含有量が１．２質量％を超えると、心材の固相線温度が低下するため、耐エロージョン性が低下するとともに、ろう流動性が低下するため、ろう付性が低下する。
したがって、心材にＳｉを含有させる場合、Ｓｉの含有量は１．２質量％以下である。
なお、Ｓｉを含有させることによって得られる強度の向上という効果をより確実なものとするため、心材のＳｉの含有量は、０．０５質量％以上が好ましい。
（心材のＣｕ：３．０質量％以下）
心材のＣｕは、心材の電位を貴化させ耐食性を向上させる。ただし、Ｃｕの含有量が３．０質量％を超えると、心材の固相線温度が低下するため、耐エロージョン性が低下するとともに、ろう流動性が低下するため、ろう付性が低下する。
したがって、心材にＣｕを含有させる場合、Ｃｕの含有量は３．０質量％以下である。
なお、Ｃｕを含有させることによって得られる耐食性の向上という効果をより確実なものとするため、心材のＣｕの含有量は、０．０５質量％以上が好ましい。
（心材のＦｅ：１．５質量％以下）
心材のＦｅは、固溶強化作用により強度を向上させる。ただし、Ｆｅの含有量が１．５質量％を超えると、粗大な金属間化合物が形成されることによって、成形性を低下させるおそれがある。
したがって、心材にＦｅを含有させる場合、Ｆｅの含有量は、１．５質量％以下である。
なお、Ｆｅを含有させることによって得られる強度の向上という効果をより確実なものとするため、心材のＦｅの含有量は、０．０５質量％以上が好ましい。
（心材のＴｉ：０．５質量％以下）
心材のＴｉは、心材の電位を貴化させ耐食性を向上させる。ただし、Ｔｉの含有量が０．５質量％を超えると、粗大な金属間化合物が形成されることによって、成形性を低下させるおそれがある。
したがって、心材にＴｉを含有させる場合、Ｔｉの含有量は、０．５質量％以下である。
なお、Ｔｉを含有させることによって得られる耐食性の向上という効果をより確実なものとするため、心材のＴｉの含有量は、０．０１質量％以上が好ましい。
（心材のＣｒ：０．５質量％以下）
心材のＣｒは、Ａｌ－Ｃｒ系の分散粒子を形成し、心材の強度を向上させる。ただし、Ｃｒの含有量が０．５質量％を超えると、粗大な金属間化合物が形成されることによって、成形性を低下させるおそれがある。
したがって、心材にＣｒを含有させる場合、Ｃｒの含有量は、０．５質量％以下である。
なお、Ｃｒを含有させることによって得られる強度の向上という効果をより確実なものとするため、心材のＣｒの含有量は、０．０１質量％以上が好ましい。
（心材のＺｒ：０．５質量％以下）
心材のＺｒは、Ａｌ－Ｚｒ系の分散粒子を形成し、心材の強度を向上させる。ただし、Ｚｒの含有量が０．５質量％を超えると、粗大な金属間化合物が形成されることによって、成形性を低下させるおそれがある。
したがって、心材にＺｒを含有させる場合、Ｚｒの含有量は、０．５質量％以下である。
なお、Ｚｒを含有させることによって得られる強度の向上という効果をより確実なものとするため、心材のＺｒの含有量は、０．０１質量％以上が好ましい。
前記した心材のＴｉ、Ｃｒ、Ｚｒは、前記した上限値を超えなければ、心材に１種以上、つまり１種が含まれる場合だけでなく、２種以上が含まれていても、本発明の効果を妨げない。
（心材のＬｉ：０．３質量％以下）
心材のＬｉは、ろう付性をさらに向上させる。Ｌｉがろう付性を向上させる詳細なメカニズムは解明できていないものの、ろう付加熱時のろう溶融時において、Ｌｉがろう材表面に形成された酸化膜を破壊することにより、Ｍｇのゲッター作用をさらに好適に発揮させるのではないかと推測する。ただし、Ｌｉの含有量が０．３質量％を超えると、ろう付け加熱時の昇温過程において、ろう材表層部へＬｉが拡散し酸化膜の成長を促進するためろう付性が低下する。
したがって、心材にＬｉを含有させる場合、Ｌｉの含有量は、０．３質量％以下である。
（心材の残部：Ａｌ及び不可避的不純物）
心材の残部はＡｌ及び不可避的不純物であるのが好ましい。そして、心材の不可避的不純物としては、Ｖ、Ｎｉ、Ｃａ、Ｎａ、Ｓｒ等が挙げられ、これらの元素は本発明の効果を妨げない範囲で含有されていてもよい。詳細には、Ｖ：０．０５質量％以下、Ｎｉ：０．０５質量％以下、Ｃａ：０．０５質量％以下、Ｎａ：０．０５質量％以下、Ｓｒ：０．０５質量％以下、その他の元素：０．０１質量％未満の範囲で含有されていてもよい。
そして、これらについては、前記した所定の含有量を超えなければ、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げず許容される。
また、前記したＭｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｌｉについては、積極的に添加してもよいが、不可避的不純物として含まれていてもよい。
［ろう材］
本実施形態に係るブレージングシートのろう材は、アルミニウム合金からなり、詳細には、Ｓｉ、Ｂｉ、Ｍｇを含有するアルミニウム合金からなる。このようなアルミニウム合金としては、ＪＩＳ ４０００系のＡｌ－Ｓｉ系合金（Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ－Ｂｉ系合金）やＡｌ－Ｓｉ－Ｚｎ系合金（Ａｌ－Ｓｉ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｂｉ系合金）等を用いることができる。
また、本実施形態に係るブレージングシートのろう材は、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｎａ、Ｓｂ、希土類元素、Ｌｉをさらに適宜含有してもよい。
（ろう材のＳｉ：３質量％以上１３質量％以下、３≦ＣＳｉ≦１３）
ろう材のＳｉは、ろう材の固相線温度を低下させることによって、ろう付加熱温度での液相率を向上させてろうの流動性を高める。Ｓｉの含有量が３質量％以上であれば、ろうの流動性が高まり、ろう付性の向上という効果が得られる。一方、Ｓｉの含有量が１３質量％を超えると、粗大Ｓｉ粒が形成するとともに、流動ろうが過剰に生成することにより、心材の溶融などのろう付不良が発生するおそれがある。
したがって、ろう材のＳｉの含有量は、３質量％以上１３質量％以下である。そして、ろう材のＳｉの含有量をＣＳｉ質量％とした場合、３≦ＣＳｉ≦１３である。
（ろう材のＢｉ：０．１３ＣＭｇ －０．３≦ＣＢｉ≦０．５８ＣＭｇ ０．４５）
ろう材のＢｉは、心材及びろう材のＭｇと反応し、ろう溶融温度以下ではほとんど溶解しないＭｇ－Ｂｉ系化合物（例えば、Ｂｉ２Ｍｇ３）を生成する。その結果、材料製造工程、及び、ろう付加熱時のろう溶融開始温度までの昇温過程において、Ｍｇのろう材表層部への拡散を抑え、ろう材表面におけるＭｇＯの生成・成長を抑制し（Ｍｇのトラップ作用）、ろう付性を向上させる。また、ろう付加熱時のろう溶融温度では、Ｍｇ－Ｂｉ系化合物は母相（ろう材）に溶解するため、Ｍｇの蒸発が促進される。そして、ろう材表面に形成された酸化膜がＭｇの蒸発時に好適に破壊されるとともに、このＭｇが雰囲気中の酸素と反応することで雰囲気の酸素濃度が低下し溶融ろうの再酸化を抑制する作用（ゲッター作用）が向上し、その結果、ろう付性を向上させる。さらに、Ｂｉは、ろうの流動性を高め、ろう付性を向上させる。
前記した効果を適切に発揮させるためには、ろう材のＢｉの含有量は、心材及びろう材のＭｇの含有量と関係において、非常に精緻に特定する必要がある。
詳細には、ろう材のＭｇの含有量をＣＭｇ－ｂ質量％、心材のＭｇの含有量をＣＭｇ－ｃ質量％、ＣＭｇ＝ＣＭｇ－ｂ＋ＣＭｇ－ｃ／２とした場合、ろう材のＢｉの含有量が、０．１３ＣＭｇ －０．３未満であると、Ｍｇを十分にトラップできないとともに、ろう材中にフリーなＭｇが多くなる結果、ろう材表面でＭｇＯが生成されてしまう。加えて、ろう材のＢｉの含有量が、０．１３ＣＭｇ －０．３未満であると、ろう流動性が低下し、ろう付性が低下する。
一方、ろう材のＢｉの含有量が、０．５８ＣＭｇ ０．４５を超えても、ろう付性が低下する。この点について、詳細なメカニズムは解明できていないものの、Ｍｇの含有量に対してＢｉの含有量が多くなると、低融点のＢｉ単体化合物が増え、この化合物がろう付加熱時の低温域から溶融し始め濡れ拡がることで、酸化膜を形成・成長させ、この酸化膜がゲッター作用を抑制してしまうのではないかと推測する。
したがって、ろう材のＢｉの含有量は、０．１３ＣＭｇ －０．３以上、０．５８ＣＭｇ ０．４５以下である。そして、ろう材のＢｉの含有量をＣＢｉ質量％とした場合、０．１３ＣＭｇ －０．３≦ＣＢｉ≦０．５８ＣＭｇ ０．４５である。
「０．１３ＣＭｇ －０．３≦ＣＢｉ≦０．５８ＣＭｇ ０．４５」の係数については、前記のとおり、効果を奏する範囲を特定するためのものであり、多くの実験の結果から導いたものである。
（ろう材のＭｇ：０．１質量％以上、ＣＭｇ－ｂ≧０．１）
ろう材のＭｇは、心材のＭｇと同様、ろう付加熱時のろう溶融温度で雰囲気中に蒸発し、雰囲気中の酸素と反応する。その結果、ろう材表面に形成された酸化膜がＭｇの蒸発時に好適に破壊されるとともに、雰囲気中の酸素濃度が低下し溶融ろうの再酸化が抑制される（ゲッター作用）ことによって、ろう付性を向上させる。なお、心材のＭｇもゲッター作用を奏することから、心材のＭｇの含有量が多い場合は、ろう材のＭｇの含有量は少なくてもよい。
しかしながら、Ｍｇの含有量が０．１質量％未満であると、熱間圧延時に耳割れが生じやすくなり、ブレージングシートの歩留まりが悪くなってしまう。この点について、詳細なメカニズムは解明できていないものの、ろう材のＭｇの含有量が少ないと、低融点のＢｉ単体化合物が増え、この化合物が熱間圧延時に溶融することで、熱間圧延割れを誘発させるのではないかと推測する。なお、Ｍｇの含有量が０．１質量％以上であると、ＭｇがＢｉと反応し、熱間圧延時にも溶融し難い高融点のＢｉ２Ｍｇ３が生成されることにより、熱間圧延割れの発生を回避することができる。
したがって、ろう材のＭｇの含有量は、０．１質量％以上である。そして、ろう材のＭｇの含有量をＣＭｇ－ｂ質量％とした場合、ＣＭｇ－ｂ≧０．１である。
（ろう材のＭｇと心材のＭｇ：０．２≦ＣＭｇ≦１.１）
ろう材のＭｇと心材のＭｇは、前記したとおり、いずれもゲッター作用を発揮することによって、ろう付性を向上させる。
ただ、ろう材のＭｇと心材のＭｇとでは、ゲッター作用への寄与度等が異なるため、ゲッター作用に基づくろう付性の向上という効果を適切に発揮させるためには、ろう材のＭｇと心材のＭｇとの含有量を精緻に特定する必要がある。
ろう材のＭｇの含有量をＣＭｇ－ｂ質量％、心材のＭｇの含有量をＣＭｇ－ｃ質量％、ＣＭｇ＝ＣＭｇ－ｂ＋ＣＭｇ－ｃ／２とした場合、ＣＭｇが０．２未満であると、Ｍｇによるゲッター作用が不十分となり、ろう付性が低下するおそれがある。一方、ＣＭｇが１．１を超えると、ろう材のＢｉによってＭｇをトラップしきれず、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまい、ろう付性が低下するおそれがある。
したがって、０．２≦ＣＭｇ≦１.１である。
なお、Ｍｇを含有させることによって得られるゲッター作用をより確実なものとするため、ＣＭｇは、０．３以上が好ましい。また、ろう付性の低下を抑制する観点から、ＣＭｇは、０．９以下が好ましい。
「ＣＭｇ＝ＣＭｇ－ｂ＋ＣＭｇ－ｃ／２」の係数については、ろう材のＭｇと心材のＭｇとのゲッター作用への寄与度等を考慮したものであるとともに、前記のとおり、効果を奏する範囲を特定するためのものであり、多くの実験の結果から導いたものである。
（ろう材のＭｎ：２．０質量％以下）
ろう材のＭｎは、耐食性を向上させる。Ｍｎが耐食性を向上させる詳細なメカニズムは解明できていないものの、Ａｌ－Ｍｎ－Ｓｉ系化合物が生成され、化合物周囲のＭｎ、Ｓｉ欠乏層が電位の卑な部分となり、優先的に腐食が進行するため、腐食が分散され、耐食性が向上すると推測する。ただし、Ｍｎの含有量が２．０質量％を超えると、Ａｌ－Ｍｎ－Ｓｉ系化合物の生成にＳｉが費やされるため、Ｓｉ濃度が低下し、ろう付性が低下する。
したがって、ろう材にＭｎを含有させる場合、ろう材のＭｎの含有量は、２．０質量％以下である。
なお、Ｍｎを含有させることによって得られる耐食性の向上という効果をより確実なものとするため、ろう材のＭｎの含有量は、０．０５質量％以上が好ましい。また、Ｓｉ濃度の低下に伴うろう付性の低下を抑制するという観点から、ろう材のＭｎの含有量は、１．２質量％以下が好ましい。
（ろう材のＴｉ：０．３質量％以下）
ろう材のＴｉは、耐食性を向上させる。Ｔｉが耐食性を向上させる詳細なメカニズムは解明できていないものの、Ａｌ－Ｔｉ系化合物が生成され、化合物周囲のＴｉ欠乏層が電位の卑な部分となり、優先的に腐食が進行するため、腐食が分散され、耐食性が向上すると推測する。ただし、Ｔｉの含有量が０．３質量％を超えると、溶解、鋳造時に粗大な化合物が生成され、材料製造時に割れが生じやすくなり、製造が困難となる。
したがって、ろう材にＴｉを含有させる場合、ろう材のＴｉの含有量は、０．３質量％以下である。
なお、Ｔｉを含有させることによって得られる耐食性の向上という効果をより確実なものとするため、ろう材のＴｉの含有量は、０．０５質量％以上が好ましい。また、材料製造時の割れの発生を抑制するという観点から、ろう材のＴｉの含有量は、０．２質量％以下が好ましい。
（ろう材のＣｒ：０．３質量％以下）
ろう材のＣｒは、耐食性を向上させる。Ｃｒが耐食性を向上させる詳細なメカニズムは解明できていないものの、Ａｌ－Ｃｒ系やＡｌ－Ｃｒ－Ｓｉ系化合物が生成され、化合物周囲のＣｒ、Ｓｉ欠乏層が電位の卑な部分となり、優先的に腐食が進行するため、腐食が分散され、耐食性が向上すると推測する。ただし、Ｃｒの含有量が０．３質量％を超えると、溶解、鋳造時に粗大な化合物が生成され、材料製造時に割れが生じやすくなり、製造が困難となる。
したがって、ろう材にＣｒを含有させる場合、ろう材のＣｒの含有量は、０．３質量％以下である。
なお、Ｃｒを含有させることによって得られる耐食性の向上という効果をより確実なものとするため、ろう材のＣｒの含有量は、０．０５質量％以上が好ましい。また、材料製造時の割れの発生を抑制するという観点から、ろう材のＣｒの含有量は、０．２質量％以下が好ましい。
（ろう材のＺｒ：０．３質量％以下）
ろう材のＺｒは、耐食性を向上させる。Ｚｒが耐食性を向上させる詳細なメカニズムは解明できていないものの、Ａｌ－Ｚｒ系化合物が生成され、化合物周囲のＺｒ欠乏層が電位の卑な部分となり、優先的に腐食が進行するため、腐食が分散され、耐食性が向上すると推測する。ただし、Ｚｒの含有量が０．３質量％を超えると、溶解、鋳造時に粗大な化合物が生成され、材料製造時に割れが生じやすくなり、製造が困難となる。
したがって、ろう材にＺｒを含有させる場合、ろう材のＺｒの含有量は、０．３質量％以下である。
なお、Ｚｒを含有させることによって得られる耐食性の向上という効果をより確実なものとするため、ろう材のＺｒの含有量は、０．０５質量％以上が好ましい。また、材料製造時の割れの発生を抑制するという観点から、ろう材のＺｒの含有量は、０．２質量％以下が好ましい。
前記したろう材のＭｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒは、前記した上限値を超えなければ、ろう材に１種以上、つまり１種が含まれる場合だけでなく、２種以上が含まれていても、本発明の効果を妨げない。
（ろう材のＺｎ：５．０質量％以下）
ろう材のＺｎは、ろう材の電位を卑にすることができ、心材との電位差を形成することで犠牲防食効果により耐食性を向上させる。ただし、Ｚｎの含有量が５．０質量％を超えると、フィレットの早期腐食を引き起こすおそれがある。
したがって、ろう材にＺｎを含有させる場合、ろう材のＺｎの含有量は、５．０質量％以下である。
なお、Ｚｎを含有させることによって得られる耐食性の向上という効果をより確実なものとするために、ろう材のＺｎの含有量は、０．１質量％以上が好ましい。また、フィレットの早期腐食の発生を抑制するという観点から、ろう材のＺｎの含有量は、４．０質量％以下が好ましい。
（ろう材のＳｒ：０．１０質量％以下）
ろう材のＳｒは、共晶Ｓｉを微細化させることにより、ろう付加熱時における心材の溶融の原因となる粗大なＳｉ粒の晶出を抑制する。ただし、Ｓｒの含有量が０．１０質量％を超えると、ろうの流動性が低下し、ろう付加熱時にフィレットの形成が不十分となるおそれがある。
したがって、ろう材にＳｒを含有させる場合、Ｓｒの含有量は、０．１０質量％以下である。
なお、Ｓｒを含有させることによって得られる共晶Ｓｉの微細化という効果をより確実なものとするため、ろう材のＳｒの含有量は、０．００１質量％以上が好ましい。
（ろう材のＮａ：０．０５０質量％以下）
ろう材のＮａは、共晶Ｓｉを微細化させることにより、ろう付加熱時における心材の溶融の原因となる粗大なＳｉ粒の晶出を抑制する。ただし、Ｎａの含有量が０．０５０質量％を超えると、ろうの流動性が低下し、ろう付加熱時にフィレットの形成が不十分となるおそれがある。
したがって、ろう材にＮａを含有させる場合、Ｎａの含有量は、０．０５０質量％以下である。
なお、Ｎａを含有させることによって得られる共晶Ｓｉの微細化という効果をより確実なものとするため、ろう材のＮａの含有量は、０．０００１質量％以上が好ましい。
（ろう材のＳｂ：０．５質量％以下）
ろう材のＳｂは、共晶Ｓｉを微細化させることにより、ろう付加熱時における心材の溶融の原因となる粗大なＳｉ粒の晶出を抑制する。ただし、Ｓｂの含有量が０．５質量％を超えると、ろうの流動性が低下し、ろう付加熱時にフィレットの形成が不十分となるおそれがある。
したがって、ろう材にＳｂを含有させる場合、Ｓｂの含有量は、０．５質量％以下である。
なお、Ｓｂを含有させることによって得られる共晶Ｓｉの微細化という効果をより確実なものとするため、ろう材のＳｂの含有量は、０．００１質量％以上が好ましい。
前記したろう材のＳｒ、Ｎａ、Ｓｂは、前記した上限値を超えなければ、ろう材に１種以上、つまり１種が含まれる場合だけでなく、２種以上が含まれていても、本発明の効果を妨げない。
（ろう材の希土類元素：１．０質量％以下）
希土類元素とは、周期表３族のうちＳｃとＹにランタノイド（１５元素）を加えた１７元素の総称であり、例えば、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｄｙなどが挙げられる。そして、ろう材に希土類元素を含有させる場合、１種が含まれていても、２種以上が含まれていてもよい。なお、ろう材への希土類元素の含有方法は、特に限定されないものの、例えば、Ａｌ－希土類系の中間合金の添加、あるいはミッシュメタルの添加によって２種類以上の希土類元素を同時に含有させることができる。
ろう材の希土類元素は、ろう付加熱時に、ろう材の表面酸化膜（Ａｌ２Ｏ３）と希土類元素あるいは希土類元素を含む酸化物が反応し、ろう材の表面酸化膜の体積収縮を生じさせて酸化膜を破壊するため、ろう付性を向上させる。ただし、希土類元素の含有量（２種以上が含まれる場合は総量）が１．０質量％を超えると、希土類元素を含む酸化膜が過剰に生成され、酸化膜破壊の効果が低減するため、ろう付性が低下する。
したがって、ろう材に希土類元素を含有させる場合、ろう材の希土類元素の含有量は、１．０質量％以下である。
なお、希土類元素を含有させることによって得られる酸化膜破壊という効果をより確実なものとするため、ろう材の希土類元素の含有量は、０．００１質量％以上が好ましい。
（ろう材のＬｉ：０．３質量％以下）
ろう材のＬｉは、心材のＬｉと同様、ろう付性をさらに向上させる。Ｌｉがろう付性を向上させる詳細なメカニズムは解明できていないものの、ろう付加熱時のろう溶融時において、Ｌｉがろう材表面に形成された酸化膜を破壊することにより、Ｍｇのゲッター作用をさらに好適に発揮させるのではないかと推測する。ただし、Ｌｉの含有量が０．３質量％を超えると、Ｌｉが酸化膜の成長を促進させてしまうためろう付性が低下する。
したがって、ろう材にＬｉを含有させる場合、Ｌｉの含有量は、０．３質量％以下である。
なお、酸化膜の成長を抑制するという観点から、ろう材のＬｉの含有量は０．０５質量％以下が好ましい。
（ろう材の残部：Ａｌ及び不可避的不純物）
ろう材の残部はＡｌ及び不可避的不純物であるのが好ましい。そして、ろう材の不可避的不純物としては、Ｆｅ、Ｃａ、Ｂｅ等が本発明の効果を妨げない範囲で含有されていてもよい。詳細には、Ｆｅ：０．３５質量％以下、Ｃａ：０．０５質量％以下、Ｂｅ：０．０１質量％以下、その他の元素：０．０１質量％未満の範囲で含有されていてもよい。
そして、これらについては、前記した所定の含有量を超えなければ、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げず許容される。
また、前記したＭｎ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｓｒ、Ｎａ、Ｓｂ、希土類元素、Ｌｉについては、積極的に添加してもよいが、不可避的不純物として含まれていてもよい。
［アルミニウム合金ブレージングシートの厚さ］
本実施形態に係るブレージングシートの厚さは、特に限定されないが、チューブ材に用いる場合、０．５ｍｍ以下であるのが好ましく、０．４ｍｍ以下であるのがより好ましく、また、０．０５ｍｍ以上であるのが好ましい。
そして、本実施形態に係るブレージングシートの厚さは、サイドサポート材、ヘッダー材、タンク材に用いる場合、２．０ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以下がより好ましく、また、０．５ｍｍ以上であるのが好ましい。
また、本実施形態に係るブレージングシートの厚さは、フィン材に用いる場合、０．２ｍｍ以下であるのが好ましく、０．１５ｍｍ以下であるのがより好ましく、また、０．０１ｍｍ以上であるのが好ましい。
なお、本実施形態に係るブレージングシートの厚さは、ろう付後強度等の基本特性を損なうことなく適正なろう材の厚さを確保するという観点に基づくと、０．５ｍｍ以上が特に好ましい。
本実施形態に係るブレージングシートのろう材の厚さは、いずれの板材に適用する場合においても特に限定されないが、２μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましい。ろう材の厚さを所定値以上とすることによって、ろう材に含有するＭｇの絶対量が多くなりゲッター作用をより確実に発揮させることができる。なお、ろう材の厚さは、２５０μｍ以下が好ましい。
本実施形態に係るブレージングシートのろう材のクラッド率は、いずれの板材に適用する場合においても特に限定されないが、４０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましい。ろう材のクラッド率を所定値以下とすることによって、ろう付後強度等の基本特性や生産性等の低下を回避・抑制することができる。
［アルミニウム合金ブレージングシートのその他の構成］
本実施形態に係るブレージングシートについて、図１に示す２層構造の構成を例示して説明したが、その他の構成を除外するものではない。
例えば、本実施形態に係るブレージングシートの構成は、使用者の要求に応じて、図１に示す心材２の他方側（ろう材３が設けられている側とは逆側）に犠牲材（犠牲防食材、犠材）や中間材を設けてもよい。また、心材２の他方側にろう材をさらに設けてもよい。また、心材２の他方側に犠牲材や中間材を設けるとともに、その外側に、ろう材をさらに設けてもよい。
なお、本実施形態に係るブレージングシートの構成がろう材を心材の両側に備える構成の場合、いずれか一方のろう材が、本発明の発明特定事項を満たせば、他方のろう材は本発明の発明特定事項を満たさないろう材（例えば、ＪＩＳ ４０４５、４０４７、４３４３等のＡｌ－Ｓｉ系合金、Ａｌ－Ｓｉ－Ｚｎ系合金、Ａｌ－Ｓｉ－Ｍｇ系合金等）であってもよい。また、本発明の発明特定事項を満たさないろう材に対しては、当該ろう材表面にフラックスを塗布してろう付してもよい。
犠牲材としては、犠牲防食能を発揮できる公知の成分組成のものであればよく、例えば、ＪＩＳ １０００系の純アルミニウム、ＪＩＳ ７０００系のＡｌ－Ｚｎ系合金を用いることができる。また、中間材としては、要求特性によって、種々なアルミニウム合金を用いることができる。
なお、本明細書に示す合金番号は、ＪＩＳ Ｈ ４０００：２０１４、ＪＩＳ Ｚ ３２６３：２００２に基づくものである。
なお、本実施形態に係るブレージングシートは、心材及びろう材の成分と含有量とが特定されていることから、耐食性にも優れる。よって、本実施形態に係るブレージングシートによると、ろう付後の構造体が様々な使用環境・使用雰囲気にも対応することができる。
次に、本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法について説明する。
［アルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法］
本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、フラックスを使用しない、いわゆるフラックスレスろう付であって、不活性ガス雰囲気において所定の加熱条件で加熱するという方法である。
（加熱条件：昇温速度）
本実施形態に係るブレージングシートを加熱（ろう付）する際、３５０℃から５６０℃までの昇温速度が１℃／ｍｉｎ未満であると、この昇温過程において心材及びろう材のＭｇがろう材表層部に過剰に拡散し、ろう材表面においてＭｇＯが生成される可能性が高くなり、ろう付性が低下するおそれがある。一方、３５０℃から５６０℃までの昇温速度が５００℃／ｍｉｎを超えると、この昇温過程において心材及びろう材のＭｇがろう材表層部に適切に拡散せず、ゲッター作用が不十分となる可能性が高くなり、ろう付性が低下するおそれがある。
したがって、３５０℃から５６０℃までの昇温速度は、１℃／ｍｉｎ以上５００℃／ｍｉｎ以下が好ましい。
なお、ろう材表面におけるＭｇＯが生成される可能性をより低くするため、３５０℃から５６０℃までの昇温速度は、１０℃／ｍｉｎ以上が好ましい。また、ゲッター作用をより確実に発揮させるため、３５０℃から５６０℃までの昇温速度は、３００℃／ｍｉｎ以下が好ましい。
一方、５６０℃からの降温速度については特に限定されず、例えば、５℃／ｍｉｎ以上１０００℃／ｍｉｎ以下であればよい。
５６０℃から実際の加熱温度（後記する加熱温度の範囲内の所定の最高到達温度）までの昇温速度は特に限定されないものの、３５０℃から５６０℃までの昇温速度と同じ範囲内の速度とすればよい。また、実際の加熱温度から５６０℃までの降温速度についても特に限定されないものの、５６０℃からの降温速度と同じ範囲内の速度とすればよい。
（加熱条件：加熱温度、保持時間）
本実施形態に係るブレージングシートを加熱する際の加熱温度（ろう溶融温度）は、ろう材が適切に溶融する５６０℃以上６２０℃以下であり、５８０℃以上６２０℃以下が好ましい。そして、この温度域における保持時間が１０秒未満であると、ろう付現象（酸化膜の破壊、雰囲気の酸素濃度の低下、接合部への溶融ろうの流動）が生じるのに必要な時間が不足する可能性がある。
したがって、５６０℃以上６２０℃以下の温度域（好ましくは５８０℃以上６２０℃以下の温度域）における保持時間は、１０秒以上が好ましい。
なお、ろう付現象をより確実に発生させるため、５６０℃以上６２０℃以下の温度域（好ましくは５８０℃以上６２０℃以下の温度域）における保持時間は、３０秒以上が好ましく、６０秒以上がより好ましい。一方、保持時間の上限については特に限定されないものの、１５００秒以下であればよい。
（不活性ガス雰囲気）
本実施形態に係るブレージングシートを加熱（ろう付）する際の雰囲気は、不活性ガス雰囲気であり、例えば、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気、ヘリウムガス雰囲気、これら複数のガスを混合した混合ガス雰囲気である。また、不活性ガス雰囲気は、酸素濃度が出来る限り低い雰囲気が好ましく、具体的には、酸素濃度は５０ｐｐｍ以下であるのが好ましく、１０ｐｐｍ以下であるのがより好ましい。
そして、本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、雰囲気を真空にする必要はなく、常圧（大気圧）で行うことができる。
なお、通常、本実施形態に係るブレージングシートに対して前記の加熱を施す前（ろう付工程の前）に、被接合部材をブレージングシートのろう材に接するように組み付けることとなる（組み付け工程）。また、組み付け工程の前に、ブレージングシートを所望の形状・構造に成形してもよい（成形工程）。
本実施形態に係るブレージングシートのろう付方法（言い換えると、ブレージングシートに被接合部材がろう付された構造体の製造方法）は、以上説明したとおりであるが、明示していない条件については、従来公知の条件を用いればよく、前記処理によって得られる効果を奏する限りにおいて、その条件を適宜変更できることは言うまでもない。
なお、本実施形態に係るブレージングシートのろう付方法は、使用するブレージングシートの心材及びろう材の成分と含有量とが特定されていることから、優れた耐食性も発揮する。よって、本実施形態に係るブレージングシートのろう付方法によると、ろう付後の構造体が様々な使用環境・使用雰囲気にも対応することができる。
次に、本実施形態に係る熱交換器の製造方法について説明する。
［熱交換器の製造方法］
本実施形態に係る熱交換器の製造方法は、前記したろう付方法を実施するろう付工程を含む方法である。
なお、本実施形態に係る熱交換器の製造方法は、ろう付工程以外の各工程、例えば、前記した成形工程や組み付け工程等は、従来公知の方法で行えばよい。
次に、本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法について説明する。
［アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法］
本実施形態に係るブレージングシートの製造方法は特に限定されず、例えば公知のクラッド材の製造方法により製造される。以下にその一例を説明する。
まず、心材、ろう材のそれぞれの成分組成のアルミニウム合金を、溶解、鋳造し、さらに必要に応じて面削（鋳塊の表面平滑化処理）、均質化処理を施して、それぞれの鋳塊を得る。そして、ろう材の鋳塊については、所定厚さまで熱間圧延を施し、心材の鋳塊と組み合わせて、常法にしたがって、熱間圧延によりクラッド材とする。その後、このクラッド材に対して、冷間圧延、必要に応じて中間焼鈍、さらに、最終冷間圧延を施し、必要に応じて最終焼鈍を施す。
なお、均質化処理は４００～６００℃で１～２０時間、中間焼鈍は３００～４５０℃で１～２０時間実施するのが好ましい。また、最終焼鈍は１５０～４５０℃で１～２０時間実施するのが好ましい。そして、最終焼鈍を実施する場合、中間焼鈍を省略することが可能である。また、調質は、Ｈ１ｎ、Ｈ２ｎ、Ｈ３ｎ、Ｏ（ＪＩＳ Ｈ ０００１：１９９８）のいずれでもよい。
本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法は、以上説明したとおりであるが、前記各工程において、明示していない条件については、従来公知の条件を用いればよく、前記各工程での処理によって得られる効果を奏する限りにおいて、その条件を適宜変更できることは言うまでもない。
次に、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法について、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。
［供試材作製］
表１に示す組成の心材を鋳造し、５００℃×１０時間の均質化処理を施し、所定の厚さまで両面を面削した。また、表２に示す組成のろう材を鋳造し、５００℃×１０時間の均質化処理を施し、所定の厚さまで熱間圧延を施し、熱間圧延板を作製した。そして、心材とろう材とを組み合わせて熱間圧延を施し、クラッド材を得た。その後、冷間圧延を施し、０．４ｍｍの厚さ（ろう材のクラッド率は１０％）とし、４００℃×５時間の最終焼鈍を施し、２層構造のブレージングシート（Ｏ調質材）を作製し、供試材とした。
なお、供試材Ａ６５、Ａ６６については、前記した厚さと異なる厚さとしたが（供試材Ａ６５の厚さは０．６ｍｍ、ろう材のクラッド率は１０％、供試材Ａ６６の厚さは０．８ｍｍであり、ろう材のクラッド率は１０％）、その他の作製条件は同じであった。
次に、ろう付相当加熱の条件、並びに、ろう付性評価、耐食性評価の評価方法及び評価基準を示す。
［ろう付相当加熱］
ろう付相当加熱は、酸素濃度１０ｐｐｍの窒素雰囲気において、３５０～５６０℃までの昇温速度３０℃／ｍｉｎ、５８０～６２０℃範囲での保持時間１８０ｓ、という条件で実施した。ただし、表４に示す供試材は表中に記載した条件でろう付相当加熱を実施した。
なお、５６０℃から最高到達温度までの昇温速度は、３５０～５６０℃までの昇温速度と同じであり、降温速度はいずれも１００℃／ｍｉｎであった。
［ろう付性評価］
ろう付性は、竹本正ら著、「アルミニウムブレージングハンドブック（改訂版）」（軽金属溶接構造協会、２００３年３月発行）の１３２～１３６頁に記載されている評価方法により評価した。
詳細には、ろう付相当加熱前の供試材から面寸法が２５ｍｍ×５５ｍｍの試験片を切り出した。そして、図２Ａ、Ｂに示すように、水平に置いた下板（３００３Ａｌ合金板（厚さ１．０ｍｍ×縦幅２５ｍｍ×横幅６０ｍｍ））と、この下板に対して垂直に立てて配置した上板（試験片（縦幅２５ｍｍ×横幅５５ｍｍ））との間に、φ２ｍｍのステンレス製スペーサを挟んで、一定のクリアランスを設定した。
そして、前記したろう付相当加熱の条件でろう付接合した。ろう付接合後、下板と上板の間隙が充填された長さ（間隙充填長さ）を測定してろう付性を数値化した。
なお、このろう付性は、厳密には間隙充填性のことであり、各部材を組み付けたときに生じる部材接合面間の隙間、ろう付時におけるブレージングシートや被接合部材の熱変形の発生により生じる部材接合面間の隙間、を考慮したろう付性である。
ろう付性評価として、間隙充填長さが４５ｍｍ以上のものを「☆」、３５ｍｍ以上４５ｍｍ未満のものを「◎」、２５ｍｍ以上３５ｍｍ未満のものを「○」、１５ｍｍ以上２５ｍｍ未満のものを「△」、１５ｍｍ未満のものを「×」と評価し、「☆」、「◎」、「○」、「△」を合格、「×」を不合格と評価した。
表４に示す供試材については、前記したろう付性評価のみ実施したが、表３に示す供試材については、前記したろう付性評価に加えて、以下に示す耐食性評価についても実施した。
［耐食性評価］
ろう付相当加熱後の供試材から面寸法が５０ｍｍ×５０ｍｍの試験片を切り出した。この試験片について、ろう材側が試験面（４０ｍｍ×４０ｍｍ）となるように、心材面全体と端面全体およびろう材表面の外縁５ｍｍ幅の領域を、シールテープを用いてシールした。そして、シールした試験片をＯＹ水（Ｃｌ－：１９５質量ｐｐｍ、ＳＯ４ ２－：６０質量ｐｐｍ、Ｃｕ２＋：１質量ｐｐｍ、Ｆｅ３＋：３０質量ｐｐｍ、ｐＨ：３．０）に浸漬し、２０日間、浸漬試験を実施した。詳細には、この浸漬試験は、ＯＹ水を、室温から１時間で８８℃まで加熱し、この８８℃で７時間保持した後、室温まで１時間で冷却し、この室温にて１５時間保持するという一連の流れを１日１サイクルとし、２０日間行うというものであった。
浸漬試験後、試験面の中でも腐食が最も顕著な領域を光学顕微鏡により断面観察し、腐食形態と腐食深さを求めた。
耐食性評価として、腐食深さが２５μｍ以下のものを「☆」、２５μｍを超え５０μｍ以下のものを「◎」、５０μｍを超え７５μｍ以下のものを「〇」、７５μｍを超え１００μｍ以下のものを「△」、１００μｍを超えたものを「×」と評価し、「☆」、「◎」、「○」、「△」を合格、「×」を不合格と評価した。
なお、ろう付性評価が「×」のものについては、耐食性評価を行わなかった。
以下、表１には、心材の組成、表２には、ろう材の組成、表３には、供試材の構成、及び、評価結果、表４には、供試材の構成、ろう付条件、及び、評価結果を示す。そして、表１の心材、表２のろう材の残部は、Ａｌ及び不可避的不純物であり、表中の「－」は、含有していない（検出限界以下である）ことを示す。また、表３に示す「０．１３ＣＭｇ －０．３」、「０．５８ＣＭｇ ０．４５」の値は、小数第３位を四捨五入した値である。
なお、表３の一部の供試材について、「ＣＢｉ」と「ＣＭｇ」との関係を図３のグラフに示した。また、表３の一部の供試材について、「ＣＭｇ－ｂ」と「ＣＭｇ－ｃ」との関係を図４のグラフに示した。この図３、４中の「○」、「△」については、本発明の規定する要件を満たすものであり、特に「○」は、本発明の規定する好ましい要件を満たすものであり、「×」は本発明の規定する要件を満たさないものである。
Figure 0006990528000001
Figure 0006990528000002
Figure 0006990528000003
Figure 0006990528000004
［結果の検討］
供試材Ａ１～Ａ６６、Ｂ１～Ｂ８については、本発明の規定する要件を満たしていた。よって、供試材Ａ１～Ａ６６、Ｂ１～Ｂ８は「ろう付性」が合格という結果となるとともに、供試材Ａ１～Ａ６６は「耐食性」も合格という結果となった。
そして、本発明の規定する要件を満たすことで「ろう付性」及び「耐食性」が合格であるものは、図３のＣＢｉ＝０．１３ＣＭｇ －０．３、ＣＢｉ＝０．５８ＣＭｇ ０．４５、ＣＭｇ＝０．２、ＣＭｇ＝１．１で囲まれる範囲に位置することがわかった。
また、本発明の規定する要件を満たすことで「ろう付性」及び「耐食性」が合格であるものは、図４のＣＭｇ－ｃ＝－２ＣＭｇ－ｂ＋０．４とＣＭｇ－ｃ＝－２ＣＭｇ－ｂ＋２．２との間に位置することもわかった。
一方、供試材Ａ１００～Ａ１１４については、本発明の規定する要件を満足しないことから、ろう付性が不合格、又は、熱間圧延時に耳割れが発生してしまうという結果となった。詳細には、以下のとおりである。
供試材Ａ１００は、ＣＭｇの値が大きく、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１０１は、ＣＢｉの値が大きく、Ｂｉ単体化合物に基づく酸化膜がゲッター作用を抑制してしまったと想定され、さらに、ＣＭｇの値が小さく、ゲッター作用が不十分であったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１０２は、ＣＢｉの値が小さく、Ｍｇを十分にトラップすることができずに、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１０３は、ＣＢｉの値が小さく、Ｍｇを十分にトラップすることができずに、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１０４は、ＣＢｉの値が小さく、Ｍｇを十分にトラップすることができずに、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１０５は、ＣＢｉの値が大きく、Ｂｉ単体化合物に基づく酸化膜がゲッター作用を抑制してしまったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１０６は、ＣＢｉの値が大きく、Ｂｉ単体化合物に基づく酸化膜がゲッター作用を抑制してしまったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１０７は、ＣＢｉの値が大きく、Ｂｉ単体化合物に基づく酸化膜がゲッター作用を抑制してしまったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１０８は、ＣＢｉの値が小さく、Ｍｇを十分にトラップすることができずに、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１０９は、ＣＢｉの値が小さく、Ｍｇを十分にトラップすることができずに、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまったと想定され、さらに、ＣＭｇの値が小さく、ゲッター作用が不十分であったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１１０は、ＣＢｉの値が小さく、Ｍｇを十分にトラップすることができずに、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１１１は、ＣＭｇの値が大きく、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１１２は、ＣＢｉの値が小さく、Ｍｇを十分にトラップすることができずに、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまったと想定され、さらに、ＣＭｇの値が大きく、ろう材表面でのＭｇＯの生成が促進されてしまったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１１３は、ＣＢｉの値が大きく、Ｂｉ単体化合物に基づく酸化膜がゲッター作用を抑制してしまったと想定され、さらに、ＣＭｇの値が小さく、ゲッター作用が不十分であったと想定され、その結果、ろう付性が「×」となった。
供試材Ａ１１４は、ＣＭｇ－ｂの値が小さく、Ｂｉ単体化合物が熱間圧延時に溶融し、熱間圧延割れ（耳割れ）を誘発したと想定される。
以上の結果より、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、優れたろう付性、及び、耐食性を発揮できることが確認できた。
１ アルミニウム合金ブレージングシート（ブレージングシート）
２ 心材
３ ろう材

Claims (13)

  1. 心材と、前記心材の一方の面に設けられるろう材と、を備えるアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法であって、
    前記心材は、Ｍｇ：２．０質量％以下（０質量％を含む）であり、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、
    前記ろう材は、Ｓｉ、Ｂｉ、Ｍｇを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、
    前記ろう材のＳｉの含有量をＣＳｉ質量％とし、前記ろう材のＢｉの含有量をＣＢｉ質量％とし、前記ろう材のＭｇの含有量をＣＭｇ－ｂ質量％とし、前記心材のＭｇの含有量をＣＭｇ－ｃ質量％とし、ＣＭｇ＝ＣＭｇ－ｂ＋ＣＭｇ－ｃ／２とした場合に、
    ３≦ＣＳｉ≦１３、
    ０．１３ＣＭｇ －０．３≦ＣＢｉ≦０．５８ＣＭｇ ０．４５、
    ＣＭｇ－ｂ≧０．１、
    ０．２≦ＣＭｇ≦０．９、を満たし、
    前記アルミニウム合金ブレージングシートを不活性ガス雰囲気においてフラックスを用いずに、３５０～５６０℃までの昇温速度を１～５００℃／ｍｉｎとし、５６０～６２０℃の加熱温度（前記加熱温度の温度域における保持時間が１０秒以上）によってろう付することを特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
  2. 前記ろう材は、Ｍｎ：２．０質量％以下、Ｔｉ：０．３質量％以下、Ｃｒ：０．３質量％以下、Ｚｒ：０．３質量％以下のうちの１種以上をさらに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合金ブレージングシートのろう付方法。
  3. 前記ろう材は、Ｚｎ：５．０質量％以下をさらに含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
  4. 前記ろう材は、Ｓｒ：０．１０質量％以下、Ｎａ：０．０５０質量％以下、Ｓｂ：０．５質量％以下、のうちの１種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
  5. 前記ろう材は、希土類元素：１．０質量％以下をさらに含有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
  6. 前記ろう材は、Ｌｉ：０．３質量％以下をさらに含有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
  7. 前記心材は、Ｍｎ：２．５質量％以下をさらに含有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
  8. 前記心材は、Ｓｉ：１．２質量％以下をさらに含有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
  9. 前記心材は、Ｃｕ：３．０質量％以下をさらに含有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
  10. 前記心材は、Ｔｉ：０．５質量％以下、Ｃｒ：０．５質量％以下、Ｚｒ：０．５質量％以下のうちの１種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
  11. 前記心材は、Ｌｉ：０．３質量％以下をさらに含有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
  12. 前記ろう材は、厚さが５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
  13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法を実施するろう付工程を含むことを特徴とする熱交換器の製造方法。
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