JP7364522B2 - アルミニウム合金ブレージングシート、及び、アルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム合金ブレージングシート、及び、そのろう付方法に関し、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（またはフラックスフリーろう付）に適用するアルミニウム合金ブレージングシート、及び、そのろう付方法に関する。

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ろう付方法であって、減圧を伴わない非酸化性雰囲気で加熱温度５５９～６２０℃において、Ａｌ－Ｓｉ系ろう材によりろう付対象部材との接触密着部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が開示されている。

特開２０１０－２４７２０９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、特許文献１では所定の効果を奏すると説明されている。
しかしながら、このようなフラックスレスろう付を実施する場合、酸化皮膜の破壊に時間がかかるため、溶融ろうの流動がフィレットの形成よりも先行してしまう。そのため、図３Ｂ、図４Ｂに示すような溶融ろうが重力の影響を受け易い状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなり、上側に位置する接合部のフィレットサイズが小さくなるほか、この溶融ろうが原因でエロージョンが発生するおそれがある。
よって、フラックスレスろう付に適用するアルミニウム合金ブレージングシートについては、溶融ろうの流動性を抑制する必要がある。

一方、アルミニウム合金ブレージングシートが適用される製品には、ラジエータ、コンデンサ等、接合部に隙間を有する熱交換器が多く存在するため、間隙充填性についても一定のレベルを確保する必要がある。

そこで、本発明は、溶融ろうの流動抑制と間隙充填性とに優れるアルミニウム合金ブレージングシート、及び、アルミニウム合金ブレージングシートのろう付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は、心材と、前記心材の少なくとも一方の面に設けられるろう材と、を備え、前記ろう材は、Ｓｉ：５．０質量％以上９．０質量％以下、Ｍｇ：０．１０質量％以上０．９０質量％以下、Ｂｉ：０．０５質量％以上０．６０質量％以下を含有し、Ｍｎ：０．８０質量％以下、Ｔｉ：０．６０質量％以下のうちの少なくとも１種以上をさらに含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、Ｍｎの含有量を［Ｍｎ］質量％、Ｔｉの含有量を［Ｔｉ］質量％とした場合に、０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］≧０．０５５を満たす。
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、心材と、前記心材の少なくとも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を用いたろう付方法であって、前記ろう材は、Ｓｉ：５．０質量％以上９．０質量％以下、Ｍｇ：０．１０質量％以上０．９０質量％以下、Ｂｉ：０．０５質量％以上０．６０質量％以下を含有し、Ｍｎ：０．８０質量％以下、Ｔｉ：０．６０質量％以下のうちの少なくとも１種以上をさらに含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、Ｍｎの含有量を［Ｍｎ］質量％、Ｔｉの含有量を［Ｔｉ］質量％とした場合に、０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］≧０．０５５を満たし、前記アルミニウム合金ブレージングシートを、フラックスを用いずに５６０℃以上６２０℃以下の加熱温度によってろう付する。

本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、溶融ろうの流動抑制と間隙充填性とに優れる。
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、溶融ろうの流動抑制と間隙充填性とに優れる。

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。 溶融ろうの流動性評価の試験方法を説明するための図であり、接合部が下側に位置し、フィレットが下側に形成される状態の斜視図である。 溶融ろうの流動性評価の試験方法を説明するための図であり、接合部が上側に位置し、フィレットが上側に形成される状態の斜視図である。 溶融ろうの流動性評価の試験方法を説明するための図であり、接合部が下側に位置し、フィレットが下側に形成される状態の断面図である。 溶融ろうの流動性評価の試験方法を説明するための図であり、接合部が上側に位置し、フィレットが上側に形成される状態の断面図である。 ろう材のＭｎの含有量と天地差（溶融ろうの流動性の指標）との関係性を示すグラフである。 ろう材のＴｉの含有量と天地差（溶融ろうの流動性の指標）との関係性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を実施するための形態（実施形態）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）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、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。

［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、Ｓｉ：５．０質量％以上９．０質量％以下、Ｍｇ：０．１０質量％以上０．９０質量％以下、Ｂｉ：０．０５質量％以上０．６０質量％以下を含有し、Ｍｎ：０．８０質量％以下、Ｔｉ：０．６０質量％以下のうちの少なくとも１種以上をさらに含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、Ｍｎの含有量を［Ｍｎ］質量％、Ｔｉの含有量を［Ｔｉ］質量％とした場合に、０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］≧０．０５５を満たす。
また、本実施形態に係るブレージングシートのろう材は、Ｚｎを含有してもよく、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖのうちの１種以上を含有してもよい。

（ろう材のＳｉ：５．０質量％以上９．０質量％以下）
ろう材のＳｉは、ろう付加熱温度での液相率を向上させて、フィレットの形成に十分な溶融ろうの量を確保する効果を発揮する。Ｓｉの含有量が５．０質量％未満であれば、溶融ろうの量を確保できないとともに、溶融ろうの流動性が低下し過ぎ、ろう付性（間隙充填性）が低下する。一方、Ｓｉの含有量が９．０質量％を超えると、溶融ろうの流動性が高くなり過ぎ、溶融ろうによるエロージョン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、５．０質量％以上９．０質量％以下である。

なお、Ｓｉに基づく効果をより確実なものとするため、Ｓｉの含有量は、６．０質量％以上が好ましく、６．２質量％以上、６．５質量％以上がより好ましい。また、溶融ろうの流動性の上昇を抑制する観点から、Ｓｉの含有量は、８．０質量％以下が好ましい。

（ろう材のＭｇ：０．１０質量％以上０．９０質量％以下）
ろう材のＭｇは、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皮膜が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。Ｍｇの含有量が０．１０質量％未満であれば、ゲッター作用が不十分となりろう付性が低下してしまう。一方、Ｍｇの含有量が０．９０質量％を超えると、ろう付の昇温時にＭｇＯ酸化皮膜の生成・成長が促進され、ろう付性が低下してしまう。
したがって、ろう材のＭｇの含有量は、０．１０質量％以上０．９０質量％以下である。

なお、Ｍｇに基づく効果をより確実なものとするため、Ｍｇの含有量は、０．３０質量％以上が好ましい。また、ＭｇＯ酸化皮膜の成長を抑制する観点から、Ｍｇの含有量は、０．８０質量％以下が好ましい。

（ろう材のＢｉ：０．０５質量％以上０．６０質量％以下）
ろう材のＢｉは、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系化合物を生成する。その結果、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・成長を抑制する（Ｍｇのトラップ作用）。そして、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。その結果、ろう材表面に形成された酸化皮膜が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、ろう付性を向上させる。Ｂｉの含有量が０．０５質量％未満であれば、ろう付性が低下してしまう。一方、Ｂｉの含有量が０．６０質量％を超えると、効果が飽和する。
したがって、ろう材のＢｉの含有量は、０．０５質量％以上０．６０質量％以下である。

なお、Ｂｉに基づく効果をより確実なものとするため、Ｂｉの含有量は、０．１０質量％以上が好ましい。また、Ｂｉの含有量は、０．５０質量％以下が好ましく、０．４０質量％以下がより好ましい。

本発明者らは、ブレージングシートの「溶融ろうの流動抑制」と「間隙充填性」との両者を優れたレベルで両立させるために、種々の組成について検討を行った結果、特に、ろう材のＭｎとＴｉとが、これらの性能に大きな影響を及ぼすことを確認した。
以下、ろう材のＭｎとＴｉについて説明する。

（ろう材のＭｎとＴｉ：０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］）
ろう材のＭｎとＴｉは、溶融ろうの粘性を向上させ、溶融ろうの流動を抑制する。そして、Ｍｎの含有量を［Ｍｎ］質量％とし、Ｔｉの含有量を［Ｔｉ］質量％とした場合に、０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］で算出される値が０．０５５未満であると、溶融ろうの粘性が不十分となり、図３Ｂ、図４Ｂに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］で算出される値は、０．０５５以上（０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］≧０．０５５）である。

なお、Ｍｎ、Ｔｉに基づく効果をより確実なものとするため、０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］で算出される値は、０．０７０以上が好ましく、０．０８０以上、０．０８３以上がより好ましい。

この「０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］」の数式は、以下のように導出した。
供試材９、１１、１２、２４の実験結果について、図５Ａに示すように、横軸「ろう材のＭｎの含有量」と縦軸「天地差（溶融ろうの流動性の指標）」のグラフにプロットして近似直線を描き、近似直線の傾きを算出した。同様に、供試材１３、１４、２４、２５の実験結果について、図５Ｂに示すように、横軸「ろう材のＴｉの含有量」と縦軸「天地差（溶融ろうの流動性の指標）」のグラフにプロットして近似直線を描き、近似直線の傾きを算出した。算出した近似直線の傾きは、溶融ろう流動抑制の効果に及ぼす各元素の影響度を示していると判断できることから、各近似直線の傾きの値を各元素の含有量に係数として乗じることで、前記の数式を導いた。

（ろう材のＭｎ：０．８０質量％以下）
ろう材のＭｎは、前記のとおり、溶融ろうの粘性を向上させ、溶融ろうの流動を抑制する。しかしながら、Ｍｎの含有量が０．８０質量％を超えると、溶融ろう中に比重の大きいＡｌ－Ｍｎ（－Ｆｅ－Ｓｉ）系化合物が生成し、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、ろう材のＭｎの含有量は、０．８０質量％以下である。

なお、Ｍｎに基づく溶融ろうの流動抑制の効果をより確実なものとするため、Ｍｎの含有量は、０．１０質量％以上が好ましく、０．２０質量％以上がより好ましい。また、溶融ろうの流動抑制の効果を低下させないとの観点から、Ｍｎの含有量は、０．７０質量％以下が好ましく、０．６５質量％以下、０．６０質量％以下がより好ましい。

（ろう材のＴｉ：０．６０質量％以下）
ろう材のＴｉは、前記のとおり、溶融ろうの粘性を向上させ、溶融ろうの流動を抑制する。しかしながら、Ｔｉの含有量が０．６質量％を超えると、溶融ろう中に比重の大きいＡｌ－Ｔｉ系化合物が生成し、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、ろう材のＴｉの含有量は、０．６０質量％以下である。

なお、Ｔｉに基づく溶融ろうの流動抑制の効果をより確実なものとするため、Ｔｉの含有量は、０．１５質量％以上が好ましく、０．２０質量％以上が好ましい。また、溶融ろうの流動抑制の効果を低下させないという観点から、Ｔｉの含有量は、０．５０質量％以下が好ましい。

前記したとおり、ろう材のＭｎとＴｉとは、略同じ役割を果たすことから、ろう材は、ＭｎとＴｉの少なくとも一方を所定値以下の含有量となるように含有し、前記した数式（０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］≧０．０５５）を満たせばよい。

（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、０．５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Ｆｅ：０．３５質量％以下）
ろう材のＦｅは、耐食性を向上させる。Ｆｅ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－Ｆｅ系化合物が生成され、化合物周囲のＦｅ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、Ｆｅの含有量が０．３５質量％を超えると、溶融ろう中に粗大化合物が生成し、図３Ｂ、図４Ｂに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、ろう材にＦｅを含有させる場合、ろう材のＦｅの含有量は、０．３５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Ｆｅの含有量は、０．０５質量％以上が好ましい。また、溶融ろうの流動抑制の効果を低下させないという観点から、ろう材のＦｅ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、溶融ろう中に粗大化合物が生成し、図３Ｂ、図４Ｂに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
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、溶融ろうの流動抑制の効果を低下させないという観点から、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、溶融ろう中に粗大化合物が生成し、図３Ｂ、図４Ｂに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
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、溶融ろうの流動抑制の効果を低下させないという観点から、ろう材のＺｒの含有量は、０．２質量％以下が好ましい。

（ろう材のＶ：０．３質量％以下）
ろう材のＶは、耐食性を向上させる。Ｖ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－Ｖ系化合物が生成され、化合物周囲のＶ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、Ｖの含有量が０．３質量％を超えると、溶融ろう中に粗大化合物が生成し、図３Ｂ、図４Ｂに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、ろう材にＶを含有させる場合、ろう材のＶの含有量は、０．３質量％以下である。

なお、Ｖ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Ｖの含有量は、０．０５質量％以上が好ましい。また、溶融ろうの流動抑制の効果を低下させないという観点から、ろう材のＶの含有量は、０．２質量％以下が好ましい。

前記したろう材のＦｅ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ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。そして、ろう材の不可避的不純物としては、Ｃａ、Ｂｅ、Ｓｒ、Ｎａ、Ｓｂ、希土類元素、Ｌｉ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、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、これらの元素については、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Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖも不可避的不純物として含有されていてもよく、この場合の各元素の含有量は、例えば、個々に０．０５質量％以下、合計で０．１５質量％以下である。

［心材］
本実施形態に係るブレージングシートの心材は、例えば、Ｍｇ：１．００質量％以下（０質量％を含む）であるＡｌ－Ｍｎ系合金からなる。なお、Ａｌ－Ｍｎ系合金とは、Ｍｎを必須で含有しているアルミニウム合金である。
また、本実施形態に係るブレージングシートの心材は、ＭｎとＭｇの他にも、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｒを適宜含有してもよい。

（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Ｍｇ：１．００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皮膜が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１．００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、１．００質量％以下（０質量％を含む）である。

（心材のＣｕ：３．００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３．００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Ｆｅ：０．５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Ｆｅを含有させる場合、Ｆｅの含有量は、０．５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：０．３質量％以下）
心材のＴｉは、耐食性を向上させる。ただし、Ｔｉの含有量が０．３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、０．３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Ｖ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｒ：０．３質量％以下）
心材のＶ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｒは、析出物を分散させることによって強度を向上させる。ただし、これらの元素の含有量が、それぞれ０．３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Ｖ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｒを含有させる場合、各元素の含有量は、それぞれ０．３質量％以下である。

なお、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｒの各元素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確実なものとするため、心材の各元素の含有量は、それぞれ０．０５質量％以上が好ましい。

（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。そして、心材の不可避的不純物としては、Ｃａ、Ｎａ、Ｓｒ、Ｌｉ等が挙げられるとともに、前記したＭｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｒも不可避的不純物として含有されていてもよい。詳細には、不可避的不純物であるＦｅとＳｉは、Ｆｅ：０．０３質量％以下、Ｓｉ：０．０５質量％以下の範囲で含有していてもよい。また、不可避的不純物であるＣａ、Ｎａ、Ｓｒ、Ｌｉ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｒは、個々に０．０５質量％以下、合計で０．１５質量％以下であればよい。
そして、Ｃａ、Ｎａ、Ｓｒ、Ｌｉ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。

［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、２０μｍ以上が好ましく、３０μｍ以上、４０μｍ以上、５０μｍ以上、６０μｍ以上、７０μｍ以上がより好ましい。ろう材の厚さが所定値以上であることによって、フィレットを形成するために十分なろう材の量を確保することができるとともに、間隙充填性の低下を抑制することができる。
また、ブレージングシートのろう材の厚さは、１７０μｍ以下が好ましく、１５０μｍ以下がより好ましい。ろう材の厚さを所定値以下とすることによって、図３Ｂ、図４Ｂに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に溶融ろうが流れ易くなってしまうのを抑制することができる。
なお、ろう材の厚さとは、心材の両方の面にろう材を設ける場合は、片方の面におけるろうの厚さである。

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。

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（酸化皮膜の破壊、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。

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、６００℃×５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１に示す組成のろう材を鋳造し、５００℃×５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、心材の両方の面にろう材（ろう材－心材－ろう材）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、冷間圧延を施した後、仕上げ圧延、４００℃×５時間の仕上げ焼鈍を施し、３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、各供試材の板厚、ろう材厚（片側のろう材の厚さ）については、表１に示すとおりである。

次に、ろう付相当加熱の条件、並びに、ろう付性評価（間隙充填性評価）、溶融ろうの流動性評価の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５ｐｐｍの窒素雰囲気において、４００～５６０℃までの昇温速度５０℃／ｍｉｎ、５７５℃以上での保持時間１８０秒、という条件で実施した。
なお、５６０℃から最高到達温度までの昇温速度は１５℃／ｍｉｎであり、降温速度は１００℃／ｍｉｎであった。

［ろう付性評価（間隙充填性評価）］
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を参考にして評価した。
詳細には、ろう付相当加熱前の供試材から面寸法が２５ｍｍ×６０ｍｍ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４（試験片（縦幅２５ｍｍ×横幅６０ｍｍ））と、この下板４に対して垂直に立てて配置した上板５（３００３Ａｌ合金板－Ｏ材（厚さ１．０ｍｍ×縦幅１５ｍｍ×横幅５５ｍｍ））との間に、φ２ｍｍのステンレス製スペーサ６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４と上板５の間隙が充填された長さＬ（間隙充填長さＬ）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（間隙充填性評価）として、間隙充填長Ｌさが１５．０ｍｍ以上のものを「◎」、１０．０ｍｍ以上１５．０ｍｍ未満のものを「〇」、１０．０ｍｍ未満のものを「×」と評価し、「◎」、「○」を合格、「×」を不合格と評価した。

［溶融ろうの流動性評価］
ろう付相当加熱前の供試材から面寸法が１５ｍｍ×５５ｍｍの試験片を切り出した。そして、図３Ａに示すように、水平の状態とした横板７（３００３Ａｌ合金板－Ｏ材（厚さ１．０ｍｍ×縦幅２５ｍｍ×横幅６０ｍｍ））に対して上側に垂直となる状態で縦板８（試験片（縦幅１５ｍｍ×横幅５５ｍｍ））を配置した。また、図３Ｂに示すように、水平の状態とした横板９（３００３Ａｌ合金板－Ｏ材（厚さ１．０ｍｍ×縦幅２５ｍｍ×横幅６０ｍｍ））に対して下側に垂直となる状態で縦板１０（試験片（縦幅１５ｍｍ×横幅５５ｍｍ））を配置した。
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、図３Ａの断面である図４Ａに示すフィレットＦ１の断面積と、図３Ｂの断面である図４Ｂに示すフィレットＦ２の断面積と、を測定した。そして、「縦板両側の２つのフィレットＦ２の合計断面積（μｍ²）／縦板両側の２つのフィレットＦ１の合計断面積（μｍ²）」を算出した。

溶融ろうの流動性評価として、前記した算出値（表、及び、図では「天地差」と示す）が０．５０以上のものを「◎」、０．４５以上０．５０未満のものを「〇」、０．４５未満のものを「×」と評価し、「◎」、「○」を合格、「×」を不合格と評価した。

以下、表１には、ろう材の組成、心材の組成、板材の厚さ、ろう材の厚さ、及び、評価結果を示す。そして、表１のろう材、及び、心材の残部は、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。

［結果の検討］
供試材１～１９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１～１９は「間隙充填性」が合格という結果となるとともに、「溶融ろうの流動性」も合格という結果となった。

一方、供試材２０～２６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、間隙充填性、及び、溶融ろうの流動性の少なくとも１つが不合格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２０は、ろう材のＭｎの含有量が所定値を超えていたことから、間隙充填性が不合格となった。なお、供試材２０は、ろう材のＭｎの含有量が所定値を超えていたため、比重の大きい化合物が生成し、溶融ろうが流れ易くなる結果、溶融ろうの流動性が不合格となると予想していた。しかしながら、ろう材のＳｉの含有量が比較的少なめであったことに起因し、溶融ろうが少々流れ難くなったため、溶融ろうの流動性はかろうじて合格となった。
供試材２１は、ろう材のＭｎの含有量が所定値を超えていたことから、溶融ろうの流動性が不合格となった。
供試材２２、２３は、ろう材のＳｉの含有量が所定値を超えているとともに、ろう材のＭｎの含有量が所定値を超えていたことから、溶融ろうの流動性が不合格となった。
供試材２４は、ろう材にＭｎとＴｉのいずれも含有しておらず、０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］で算出される値が所定値未満であったことから、溶融ろうの流動性が不合格となった。
供試材２５は、ろう材にＴｉを含有していたものの、０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］で算出される値が所定値未満であったことから、溶融ろうの流動性が不合格となった。
供試材２６は、Ｂｉが所定値未満であったことから、間隙充填性、及び、溶融ろうの流動性が不合格となった。

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は、溶融ろうの流動抑制（溶融ろうの流動性）と間隙充填性とに優れ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 (6)

1. 心材と、前記心材の少なくとも一方の面に設けられるろう材と、を備え、
   前記ろう材は、Ｓｉ：５．０質量％以上９．０質量％以下、Ｍｇ：０．１０質量％以上０．９０質量％以下、Ｂｉ：０．０５質量％以上０．６０質量％以下を含有し、Ｍｎ：０．８０質量％以下、Ｔｉ：０．６０質量％以下のうちの少なくとも１種以上をさらに含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、
   Ｍｎの含有量を［Ｍｎ］質量％、Ｔｉの含有量を［Ｔｉ］質量％とした場合に、０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］≧０．０５５を満たす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。
2. 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に記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
3. 前記ろう材は、Ｆｅ：０．３５質量％以下、Ｃｒ：０．３質量％以下、Ｚｒ：０．３質量％以下、Ｖ：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。
4. 前記ろう材は、厚さが２０μｍ以上であ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。
5. 前記心材は、Ｍｇ：１．００質量％以下であるＡｌ－Ｍｎ系合金からな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。
6. 心材と、前記心材の少なくとも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を用いたろう付方法であって、
   前記ろう材は、Ｓｉ：５．０質量％以上９．０質量％以下、Ｍｇ：０．１０質量％以上０．９０質量％以下、Ｂｉ：０．０５質量％以上０．６０質量％以下を含有し、Ｍｎ：０．８０質量％以下、Ｔｉ：０．６０質量％以下のうちの少なくとも１種以上をさらに含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、
   Ｍｎの含有量を［Ｍｎ］質量％、Ｔｉの含有量を［Ｔｉ］質量％とした場合に、０．５５×［Ｍｎ］＋０．３１×［Ｔｉ］≧０．０５５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５６０℃以上６２０℃以下の加熱温度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。

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