JP7520652B2 - Aluminum alloy bare material and brazing sheet with excellent thermal conductivity - Google Patents
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Description
本発明は、熱伝導性に優れたアルミニウム合金ベア材およびブレージングシートに関する。 The present invention relates to an aluminum alloy bare material and brazing sheet with excellent thermal conductivity.
近年、自動車のＥＶ化の流れによってインバータ冷却器など新たな自動車用熱交換器が自動車に搭載されている。インバータ冷却器は、省スペース化による小型化や軽量化の観点から熱交換器の放熱性能の向上が求められる。例えば、部材の接合密度が高い構造をしているインバータ冷却器では、使用するアルミニウム材料の熱伝導性が高いほどインバータ冷却器の放熱性能に優れる。
自動車用熱交換器に使用されるアルミニウム合金は、一般的に強度や耐食性のためＡｌ－Ｍｎ系合金が使用されている。しかし、Ａｌ合金に添加されるＭｎはＡｌマトリクス中に固溶した際に電気伝導度を大きく低下させる。Ａｌの熱伝導性と電気伝導度は比例しており、電気伝導度の低下は熱伝導性の低下につながる。そのため、電気伝導度の優れないＭｎを添加したＡｌ合金を使用した自動車用熱交換器では放熱性能の向上に限界がある。
一方で、Ｍｎを含まない１０００系合金では高い電気伝導度を有するが、自動車用熱交換器の部材としては強度が低く、かつ耐食性に優れないため熱交換器に利用しにくい。このため、自動車用熱交換器の構造強度や耐食性を確保しつつ放熱性能を向上させるためには、Ａｌ－Ｍｎ系合金以外の、強度と耐食性を有し、かつ熱伝導性に優れるアルミニウム合金が求められる。
In recent years, new automotive heat exchangers such as inverter coolers are being installed in automobiles due to the trend toward electric vehicles. Inverter coolers are required to have improved heat dissipation performance in order to reduce size and weight by saving space. For example, in inverter coolers that have a structure with high component bonding density, the higher the thermal conductivity of the aluminum material used, the better the heat dissipation performance of the inverter cooler.
Aluminum alloys used in automotive heat exchangers are generally Al-Mn alloys due to their strength and corrosion resistance. However, Mn added to Al alloys significantly reduces electrical conductivity when dissolved in the Al matrix. The thermal conductivity and electrical conductivity of Al are proportional, and a decrease in electrical conductivity leads to a decrease in thermal conductivity. Therefore, there is a limit to the improvement of heat dissipation performance in automotive heat exchangers that use Al alloys with added Mn, which has poor electrical conductivity.
On the other hand, although 1000 series alloys that do not contain Mn have high electrical conductivity, they are difficult to use in heat exchangers because they have low strength and poor corrosion resistance as components for automotive heat exchangers. Therefore, in order to improve the heat dissipation performance while ensuring the structural strength and corrosion resistance of automotive heat exchangers, aluminum alloys other than Al-Mn alloys that have strength, corrosion resistance, and good thermal conductivity are required.
従来、熱交換器用アルミニウム合金フィン材として、Ｆｅ：０．０１０～０．４質量％、Ｃｕ：０．００５質量％未満、残部Ａｌおよび不純物からなり、Ａｌ純度９９．３０質量％以上であり、亜結晶粒の平均粒径が２．５μｍ以下、最大長さ３μｍを超える金属間化合物が２０００個／ｍｍ２以下であるアルミニウムフィン材が知られている（特許文献１参照）。
また、高強度かつ高熱伝導性を示すアルミニウム合金材として、Ｆｅ：２．０～３．０質量％、Ｓｉ：０．５～１．５質量％、Ｔｉ：０．０５質量％以下、残部がＡｌおよび不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金材が知られている（特許文献２参照）。
Conventionally, as an aluminum alloy fin material for heat exchangers, an aluminum fin material has been known which is composed of 0.010 to 0.4 mass% Fe, less than 0.005 mass% Cu, the remainder being Al and impurities, has an Al purity of 99.30 mass% or more, has an average grain size of subgrains of 2.5 μm or less, and has 2000 pieces/ mm2 or less of intermetallic compounds having a maximum length exceeding 3 μm (see Patent Document 1).
In addition, an aluminum alloy material having a composition of 2.0 to 3.0 mass% Fe, 0.5 to 1.5 mass% Si, 0.05 mass% or less Ti, with the balance being Al and unavoidable impurities, is known as an aluminum alloy material exhibiting high strength and high thermal conductivity (see Patent Document 2).
近年において熱交換器の更なる小型化、高性能化の要求に伴い、本発明者らはアルミニウム合金の高耐食性と優れた電気伝導度を両立させるために、従来のＡｌ－Ｍｎ系合金とは異なるＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ－Ｃｕ系合金について研究開発を行っている。 In response to the recent demand for further miniaturization and high performance of heat exchangers, the inventors have been conducting research and development into Al-Fe-Si-Cu alloys, which are different from conventional Al-Mn alloys, in order to achieve both the high corrosion resistance and excellent electrical conductivity of aluminum alloys.
電気伝導度はアルミニウムに添加する元素に大きく影響を受けるため、Ａｌ母材中に固溶し電気伝導度を低下させるＭｎではなく、ほとんど固溶しないＦｅを添加することでＡｌ－Ｍｎ系合金と比べ飛躍的な電気伝導度の向上をなし得ることが判明した。また、従来から知られているＦｅを含む工業用アルミニウム合金は耐食性に優れないが、Ｓｉを適正量添加し、かつ最適な製造工程を採用することで、表面保護酸化皮膜の連続性を欠如させるような粗大なＡｌ－Ｆｅ系化合物の生成を抑制し、微細なＡｌ－Ｆｅ系およびＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物を分散させることで耐食性を向上し、かつ微細な化合物の粒子分散強化により強度を向上できることも判明した。また、これら化合物の分布状態に影響しないＣｕをＡｌに添加することで、熱交換器の構造強度を維持するための材料強度を得ることができることも判明した。 Since electrical conductivity is greatly affected by the elements added to aluminum, it has been found that by adding Fe, which hardly dissolves in the aluminum base material, rather than Mn, which dissolves in the aluminum base material and reduces electrical conductivity, it is possible to achieve a dramatic improvement in electrical conductivity compared to Al-Mn alloys. In addition, conventional industrial aluminum alloys containing Fe do not have excellent corrosion resistance, but by adding an appropriate amount of Si and adopting an optimal manufacturing process, it has been found that it is possible to suppress the generation of coarse Al-Fe compounds that cause a lack of continuity in the surface protective oxide film, to disperse fine Al-Fe and Al-Fe-Si compounds, to improve corrosion resistance, and to improve strength by particle dispersion strengthening of the fine compounds. It has also been found that by adding Cu, which does not affect the distribution state of these compounds, to Al, it is possible to obtain material strength sufficient to maintain the structural strength of the heat exchanger.
本発明は、これらの背景に鑑み、なされたものであり、高い電気伝導度を有する上に、耐食性に優れたアルミニウム合金ベア材とアルミニウム合金ブレージングシートの提供を目的とする。 The present invention was made in view of these circumstances, and aims to provide an aluminum alloy bare material and an aluminum alloy brazing sheet that have high electrical conductivity and excellent corrosion resistance.
（１）本形態のアルミニウム合金ベア材は、質量％で、Ｆｅ：０．２％以上０．６％未満、Ｓｉ：０．８％以下、Ｃｕ：０．８％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物からなり、電気伝導度５５％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、マトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が１．７×１０３～２２．０×１０３個／ｍｍ２であることを特徴とする。 (1) The aluminum alloy bare material of this embodiment contains, by mass%, Fe: 0.2% or more but less than 0.6%, Si: 0.8% or less, Cu: 0.8% or less, Mn: 0.2% or less, Zn: 0.3% or less, the balance being Al and unavoidable impurities, has an electrical conductivity of 55% IACS or more, and is characterized in that the number of Al-Fe based compound particles or Al-Fe-Si based compound particles having a circle equivalent diameter of 0.5 to 2.0 μm distributed in a matrix is 1.7 × 10 3 to 22.0 × 10 3 particles/mm 2 .
（２）本形態のアルミニウム合金ベア材において、熱交換器ろう付相当熱処理を付与した後における電気伝導度４３％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、マトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が１．７×１０３～２２．０×１０３個／ｍｍ２であることが好ましい。 (2) In the aluminum alloy bare material of this embodiment, it is preferable that the aluminum alloy bare material has an electrical conductivity of 43% IACS or more after being subjected to a heat treatment equivalent to that used for brazing a heat exchanger, and that the number of Al-Fe-based compound particles or Al-Fe-Si-based compound particles having an equivalent circle diameter of 0.5 to 2.0 μm distributed in the matrix is 1.7 × 10 3 to 22.0 × 10 3 particles/mm 2 .
（３）本形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、（１）または（２）に記載の熱交換器用アルミニウム合金ベア材と同一組成を有する合金を心材とし、その一方の面もしくは両方の面に、ろう材として質量％ でＳｉ：３．０～１２．０％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金層が貼り合わされ、電気伝導度５０％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、前記心材のマトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が１．７×１０ ３ ～２２．０×１０ ３ 個／ｍｍ ２ であることを特徴とする。 (3) The aluminum alloy brazing sheet of this embodiment is characterized in that a core material is an alloy having the same composition as the aluminum alloy bare material for heat exchangers described in (1) or (2), and an aluminum alloy layer containing 3.0 to 12.0% Si by mass % as a brazing material, with the remainder being Al and unavoidable impurities , is bonded to one or both surfaces of the core material, has an electrical conductivity of 50% IACS or more, and has a number of Al-Fe-based compound particles or Al-Fe-Si-based compound particles having a circle equivalent diameter of 0.5 to 2.0 μm distributed in the matrix of the core material of 1.7 × 10 to 22.0 × 10 particles / mm2 .
（４）本形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、（１）または（２）に記載の熱交換器用アルミニウム合金ベア材と同一組成を有する合金を心材とし、その一方の面もしくは両方の面に、ろう材として質量％でＳｉ：３．０～１２．０％、Ｚｎ：０．１～４．０％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金層が貼り合わされ、電気伝導度５０％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、心材のマトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が１．７×１０ ３ ～２２．０×１０ ３ 個／ｍｍ ２ であることを特徴とする。 (4) The aluminum alloy brazing sheet of this embodiment is characterized in that a core material is an alloy having the same composition as the aluminum alloy bare material for heat exchangers described in (1) or (2), and an aluminum alloy layer containing, by mass %, 3.0 to 12.0% Si and 0.1 to 4.0% Zn as a brazing material, with the remainder being Al and unavoidable impurities, is bonded to one or both surfaces of the core material, the aluminum alloy layer having an electrical conductivity of 50% IACS or more, and the number of Al-Fe-based compound particles or Al-Fe-Si-based compound particles having a circle equivalent diameter of 0.5 to 2.0 μm distributed in the matrix of the core material is 1.7 x 10 to 22.0 x 10 particles / mm2 .
（５）本形態に係る（３）または（４）に記載のアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、熱交換器ろう付相当熱処理を付与した後において、電気伝導度４３％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、心材のマトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が１．７×１０(5) In the aluminum alloy brazing sheet according to (3) or (4) of this embodiment, after a heat treatment equivalent to that for brazing a heat exchanger is applied, the aluminum alloy brazing sheet has an electrical conductivity of 43% IACS or more, and the number of Al-Fe-based compound particles or Al-Fe-Si-based compound particles having a circle equivalent diameter of 0.5 to 2.0 μm distributed in the matrix of the core material is 1.7 × 10
３3
～２２．０×１０~22.0 x 10
３3
個／ｍｍPieces/mm
２2
であることを特徴とする。It is characterized in that:
（６）本形態に係る（４）のみを引用した（５）に記載のアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、熱交換器ろう付相当熱処理を付与した後の前記心材と前記ろう材表面の孔食電位差が８０ｍＶ以上であることが好ましい。(6) In the aluminum alloy brazing sheet according to (5) which only quotes (4) according to this embodiment, it is preferable that the pitting potential difference between the surface of the core material and the surface of the brazing material after the heat treatment equivalent to that for heat exchanger brazing is 80 mV or more.
本発明は、高い電気伝導度を有し、しかも、優れた耐食性を有する熱交換器用アルミニウム合金ベア材あるいは熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供することができる。
本発明に係るアルミニウム合金あるいはブレージングシートは、高い電気伝導度を有しつつ耐食性に優れるため、近年において更なる小型化、高放熱性能化要求がなされている自動車用熱交換器に用いて好適なアルミニウム合金ベア材およびブレージングシートとして適用することができる。
The present invention can provide an aluminum alloy bare material for heat exchangers or an aluminum alloy brazing sheet for heat exchangers having high electrical conductivity and excellent corrosion resistance.
The aluminum alloy or brazing sheet according to the present invention has high electrical conductivity and excellent corrosion resistance, and can therefore be used as an aluminum alloy bare material and brazing sheet suitable for use in automotive heat exchangers, which have been required to be further miniaturized and have high heat dissipation performance in recent years.
以下、添付図面を参照し、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合がある。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. Note that the drawings used in the following description may show enlarged characteristic parts for the sake of convenience in order to make the features easier to understand.
図１は本発明に係るアルミニウム合金ベア材の一例を示し、図２は図１に示すベア材と同一合金組成の心材を有する第１実施形態の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの断面構造を示す。この実施形態のアルミニウム合金ブレージングシートＡは、板状またはシート状であり、図１に示すベア材Ｍと同一組成である心材１の上下両面側に第１のろう材２が積層された３層構造とされている。なお、ろう材２については後述する他の形態の如く心材１の片面のみに積層されていても良い。
Figure 1 shows an example of an aluminum alloy bare material according to the present invention, and Figure 2 shows the cross-sectional structure of an aluminum alloy brazing sheet for heat exchangers of the first embodiment, which has a core material of the same alloy composition as the bare material shown in Figure 1. The aluminum alloy brazing sheet A of this embodiment is in the form of a plate or sheet, and has a three-layer structure in which a first
「アルミニウム合金ベア材および心材」
アルミニウム合金ベア材Ｍおよび心材１は、質量%で、Ｆｅ：０．２％以上０．６％未満、Ｓｉ：０．８％以下、Ｃｕ：０．８％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる。
ベア材Ｍは一例として図１に示すように圧延加工を施して板状に加工し、熱交換器用フィンとして使用することもでき、ベア材Ｍと両面クラッド材をカップ形状に加工し、交互に積み重ねてろう付される部材などとして利用することもできる。本形態のベア材Ｍの用途の一例は同一組成を心材１に用いた図２に示すブレージングシートＡであるが、その他の用途としても良いのは勿論である。
"Aluminum alloy bare material and core material"
The aluminum alloy bare material M and the
The bare material M can be rolled into a plate shape as shown in Fig. 1 and used as a fin for a heat exchanger, or the bare material M and a double-sided clad material can be processed into a cup shape and stacked alternately to be used as a brazing member. An example of the use of the bare material M of this embodiment is the brazing sheet A shown in Fig. 2, which uses the same composition for the
以下にアルミニウム合金ベア材Ｍおよび心材１を構成するアルミニウム合金に含まれている成分元素の組成限定理由について説明する。
Ｆｅ：０．２％以上０．６％未満
ＦｅをＡｌに添加することでＡｌ－Ｆｅ系、もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系などの化合物粒子としてアルミニウム合金マトリクス内に析出させ粒子分散強化により材料強度を向上させる。また、Ｆｅはマトリクス中に微量に固溶するため、固溶強化により材料強度を向上させるためにＡｌに添加される。Ｆｅの含有量が下限値未満であると、Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子、もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系の化合物粒子が目的とする分散状態（単位面積あたりの必要個数）とならず、強度が得られない。Ｆｅの含有量が上限値を超えると、Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子、もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系の化合物粒子の分布数が増大し、かつ粗大な化合物が生成され易くなるため、自己耐食性が低下する。
Ｓｉ：０．８％以下
ＳｉはＡｌに固溶するか、もしくは、Ａｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系などの化合物粒子としてアルミニウム合金マトリクス内に析出することでＡｌの材料強度を向上させる。Ｓｉの含有量が上限越えであるとＳｉの固溶量が高まり、ろう付後の電気伝導度が低下する。また、Ｓｉの含有量が上限越えであると、アルミニウム合金の融点を低下させるので、ろう付時にベア材Ｍもしくは心材１が溶融し熱交換器の形状を維持することができなくなることがあるため好ましくない。
The reasons for limiting the composition of the component elements contained in the aluminum alloy constituting the aluminum alloy bare material M and the
Fe: 0.2% or more and less than 0.6% By adding Fe to Al, the particles of Al-Fe or Al-Fe-Si compounds are precipitated in the aluminum alloy matrix, and the material strength is improved by particle dispersion strengthening. In addition, since Fe is dissolved in a small amount in the matrix, it is added to Al to improve the material strength by solid solution strengthening. If the Fe content is less than the lower limit, the Al-Fe compound particles or Al-Fe-Si compound particles do not reach the desired dispersion state (required number per unit area), and strength cannot be obtained. If the Fe content exceeds the upper limit, the distribution number of Al-Fe compound particles or Al-Fe-Si compound particles increases, and coarse compounds are easily generated, so that the self-corrosion resistance decreases.
Si: 0.8% or less Si improves the material strength of Al by dissolving in Al or precipitating in the aluminum alloy matrix as compound particles such as Al-Fe-Si system. If the Si content exceeds the upper limit, the amount of Si dissolved in solid solution increases, and the electrical conductivity after brazing decreases. In addition, if the Si content exceeds the upper limit, it lowers the melting point of the aluminum alloy, and the bare material M or the
Ｃｕ：０．８％以下
ＣｕはＡｌに固溶してＡｌの材料強度を向上させるために添加される。Ｃｕの含有量が上限超えであるとＣｕの固溶度が高まり、ろう付後の電気伝導度が低下する。Ｃｕの含有量が上限超えの場合、腐食時にベア材あるいは心材表面に多量にＣｕが析出し、自己耐食性を低下させる。また、ブレージングシートとして心材からろう材へのＣｕの拡散が顕著となることでろう材の電位が上昇し、心材とろう材の電位差が小さくなることで、ろう材による犠牲防食効果が低下するおそれがある。
Ｍｎ：０．２％以下
アルミニウム合金を製造する上でＭｎを全く含有させないとは難しく、微量にＭｎを含有した場合でも、Ａｌに固溶すると電気伝導度を大きく低下させる。Ｍｎ含有量が０．２％以下であればＡｌに固溶するＭｎ量を最低限とし、電気伝導度の低下を抑制することができる。Ｍｎ含有量について好ましくは０．１％以下である。
Ｚｎ：０．３％以下
Ｚｎは耐食性の確保に寄与する元素であり、Ｚｎ含有量が０．３％を超えると自己耐食性が低下する。Ｚｎ含有量について、より好ましくは０．２％以下である。
Cu: 0.8% or less Cu is added to dissolve in Al to improve the material strength of Al. If the Cu content exceeds the upper limit, the Cu solid solubility increases, and the electrical conductivity after brazing decreases. If the Cu content exceeds the upper limit, a large amount of Cu precipitates on the bare material or the core material surface during corrosion, reducing the self-corrosion resistance. In addition, as a brazing sheet, the diffusion of Cu from the core material to the brazing material becomes significant, which increases the potential of the brazing material, and the potential difference between the core material and the brazing material becomes small, which may reduce the sacrificial corrosion protection effect of the brazing material.
Mn: 0.2% or less It is difficult to completely avoid the inclusion of Mn in the production of an aluminum alloy, and even if a small amount of Mn is included, the electrical conductivity is greatly reduced when it is dissolved in Al. If the Mn content is 0.2% or less, the amount of Mn dissolved in Al is minimized, and the decrease in electrical conductivity can be suppressed. The Mn content is preferably 0.1% or less.
Zn: 0.3% or less Zn is an element that contributes to ensuring corrosion resistance, and if the Zn content exceeds 0.3%, the self-corrosion resistance decreases. The Zn content is more preferably 0.2% or less.
「ろう材」
以下にろう材２に含まれている成分元素の組成限定理由について説明する。
Ｓｉ：３．０～１２．０％
Ｓｉはろう付時に溶融ろうを形成し、ろう付接合部のフィレットを形成するために添加される。
Ｓｉの含有量が下限未満であると、溶融ろうが不足し、ろう付接合性が低下する。Ｓｉの含有量が上限越えであると、ろう付時に生成する溶融ろうが過多となり、心材１もしくはろう付対象部材を激しく溶融するため熱交換器の形状を維持することができずに、性能低下や外見を損なうこととなる。
なお、質量％の範囲あるいは数値範囲について「～」を用いて表記する場合、特に指定しない限り、下限と上限を含む表記とする。よって、一例として３．０～１２．０％は、３．０質量％以上１２．０質量％以下の含有量であることを意味する。
"Brazing material"
The reasons for limiting the composition of the component elements contained in the
Si: 3.0-12.0%
Silicon is added to form a molten braze during brazing and to form a fillet at the brazed joint.
If the Si content is less than the lower limit, the molten brazing filler metal will be insufficient, and the brazing joinability will be deteriorated.If the Si content is more than the upper limit, the molten brazing filler metal will be excessively generated during brazing, and the
In addition, when a range of mass% or a numerical range is expressed using "to", the lower limit and the upper limit are included unless otherwise specified. Thus, as an example, 3.0 to 12.0% means that the content is 3.0 mass% or more and 12.0 mass% or less.
Ｚｎ：０．１～４．０％
Ｚｎはろう材による心材の犠牲防食効果を得るためにろう材に添加される。４．０％を超えるＺｎを添加するとろう材の腐食速度が増加し、ろう材が早期に腐食するため、心材を防食することができず耐食性が低下する。
Zn: 0.1-4.0%
Zn is added to the brazing filler metal to obtain a sacrificial corrosion protection effect for the core material. If Zn is added in excess of 4.0%, the corrosion rate of the brazing filler metal increases and the brazing filler metal corrodes early. Therefore, corrosion resistance decreases.
「Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の粒子サイズ」
０．５～２．０μｍ（０．５μｍ以上２．０μｍ以下）
化合物粒子の粒子サイズ（円相当径）が０．５μｍ未満であると、ろう付時にマトリクスへの化合物の再固溶がなされ、ろう付後の材料の電気伝導度が低下してしまう。粒子サイズが２．０μｍを超える化合物粒子が多く分布していると、効果的な粒子分散強化が得られず、材料強度が低下するため、熱交換器としての構造強度が保てない。また２．０μｍを超える化合物粒子が多く分布していると、化合物により腐食保護効果のある表面酸化皮膜の連続性が欠け、かつ化合物とＡｌ母相の電位差が大きいため、化合物を起点として腐食が進み自己耐食性が低下する。
"Particle size of Al-Fe based compound particles or Al-Fe-Si based compound particles"
0.5-2.0μm (0.5μm or more and 2.0μm or less)
If the particle size (circle equivalent diameter) of the compound particles is less than 0.5 μm, the compound is redissolved in the matrix during brazing, and the electrical conductivity of the material after brazing is reduced. If many compound particles with a particle size of more than 2.0 μm are distributed, effective particle dispersion strengthening cannot be obtained, and the material strength is reduced, so that the structural strength as a heat exchanger cannot be maintained. In addition, if many compound particles with a particle size of more than 2.0 μm are distributed, the continuity of the surface oxide film that has a corrosion protection effect due to the compound is lacking, and the potential difference between the compound and the Al parent phase is large, so that corrosion progresses from the compound and the self-corrosion resistance is reduced.
「Ａｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の粒子個数」
１．７×１０３～２２．０×１０３個／ｍｍ２（１．７×１０３個／ｍｍ２以上２２．０×１０３個／ｍｍ２以下）
化合物粒子数が１．７×１０３個未満であると、材料への元素の添加量が多い場合、添加した元素がほぼ母相に固溶している状態となるため、電気伝導度が大きく低下する。逆に、元素の添加量が少ない場合は、固溶度も低いため、固溶強化および粒子分散強化が効果的に得られず材料強度が低くなり、熱交換器としての構造強度が保てない。
化合物粒子個数が２２．０×１０３個を超える場合、表面に暴露している化合物が増し、酸化皮膜の連続性が欠けている箇所が増加するため自己耐食性が低下する。また化合物が増大することで表面でのカソード反応も助長されるため、自己耐食性が低下する。
"Number of Al-Fe based compound particles or Al-Fe-Si based compound particles"
1.7×10 3 ~22.0×10 3 pieces/mm 2 (1.7×10 3 pieces/mm 2 or more and 22.0×10 3 pieces/mm 2 or less)
If the number of compound particles is less than 1.7×10 3 , when the amount of added element is large, the added element is almost dissolved in the matrix, so that the electrical conductivity is greatly reduced. Conversely, when the amount of added element is small, the degree of solid solubility is also low, so that solid solution strengthening and particle dispersion strengthening cannot be effectively obtained, the material strength is low, and the structural strength as a heat exchanger cannot be maintained.
When the number of compound particles exceeds 22.0 × 10 3 , the amount of compound exposed to the surface increases, and the number of places where the continuity of the oxide film is lacking increases, resulting in a decrease in self-corrosion resistance. In addition, the increase in the amount of compound promotes the cathodic reaction on the surface, resulting in a decrease in self-corrosion resistance.
「製造方法」
例えば、半連続鋳造法により、ベア材用アルミニウム合金および心材用アルミニウム合金、ろう材用アルミニウム合金を鋳造する。
ベア材用アルミニウム合金および心材用として、質量％で、Ｆｅ：０．２％以上０．６％未満、Ｓｉ：０．８％以下、Ｃｕ：０．８％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成のアルミニウム合金を適用し、このアルミニウム合金でベア材および心材を製造できる。
ろう材用のアルミニウム合金として、質量％で、Ｓｉ：３．０～１２．０％を含有し、さらに必要に応じてＺｎ：０．１～４．０％を含有することができ、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成でアルミニウム合金を製造できる。
"Production method"
For example, aluminum alloys for bare materials, aluminum alloys for core materials, and aluminum alloys for brazing materials are cast by semi-continuous casting.
For the aluminum alloy for bare material and core material, an aluminum alloy having a composition containing, by mass%, Fe: 0.2% or more but less than 0.6%, Si: 0.8% or less, Cu: 0.8% or less, Mn: 0.2% or less, Zn: 0.3% or less, with the balance being Al and unavoidable impurities is applied, and bare material and core material can be manufactured from this aluminum alloy.
The aluminum alloy for brazing filler metal can be produced having a composition that contains, by mass%, 3.0 to 12.0% Si, and can further contain 0.1 to 4.0% Zn as necessary, with the balance being Al and unavoidable impurities.
「均質化処理」
得られたベア材用アルミニウム合金および心材用アルミニウム合金は４００℃～６００℃、処理時間３～１２時間の範囲で選択し、均質化処理を行うことができる。ここで、適正な温度および時間を選択することで、所望する特性として、高い電気伝導度およびマトリクス中の化合物の最適な分散状態を得ることができる。
"Homogenization treatment"
The obtained aluminum alloy for the bare material and aluminum alloy for the core material can be subjected to homogenization treatment at a temperature of 400° C. to 600° C. and for a treatment time of 3 to 12 hours. By selecting the appropriate temperature and time, it is possible to obtain the desired properties of high electrical conductivity and an optimal dispersion state of the compounds in the matrix.
ろう材用アルミニウム合金は、切削性向上のために４００℃～５００℃、処理時間１～１０時間の範囲で選択し、均質化処理を行っても良い。 To improve machinability, the aluminum alloy for brazing material may be subjected to homogenization treatment at a temperature of 400°C to 500°C for a treatment time of 1 to 10 hours.
「貼り合わせ」
ブレージングシートとして使用する場合は、心材の片面もしくは両面に、ろう材：心材＝５～１５％：８５～９５％のクラッド率で組み合わせて作製することができる。両面の場合は皮材：心材：皮材＝５～１５％：７０～９０％：５～１５％のクラッド率にて組み合わせて製造することができる。
ろう材を準備する場合に、特に制限はなく、一般的なブレージングシートを製造する場合にろう材を作製する条件に基づき作製することができる。均質化処理後に面削を行い、熱間圧延により所望の板厚まで圧延し、所定の長さに切り出して心材と貼り合わせる。
"Pasting"
When used as a brazing sheet, it can be manufactured by combining brazing material:core material=5-15%:85-95% clad ratio on one or both sides of the core material. When used on both sides, it can be manufactured by combining skin material:core material:skin material=5-15%:70-90%:5-15% clad ratio.
There are no particular limitations on the preparation of the brazing material, and it can be prepared under the conditions for preparing the brazing material when manufacturing a general brazing sheet. After homogenization, the surface is machined, rolled to the desired thickness by hot rolling, cut to a specified length, and bonded to the core material.
「熱間圧延、冷間圧延、焼鈍」
ベア材用アルミニウム合金および、心材と皮材を組み合わせた材料を、熱間圧延機を用いて熱間圧延（もしくはクラッド圧延）を行い、アルミニウム合金ベア材もしくはブレージングシートを製造することができる。
熱間圧延の後、所定の厚さまで冷間圧延を実施できる。この際、圧延続行のために冷間圧延途中に焼鈍を実施してもよい。ベア材およびブレージングシートとしての最終材の板厚は、限定されるものではないが、熱間圧延で仕上げた板厚および圧延続行のための焼鈍を実施した板厚から、最終板厚までかかる圧下の割合は２０～９９％となることが好ましい。また、調質をＯとするため、冷間圧延後に焼鈍を実施しても良い。焼鈍は、例えばバッチ焼鈍炉を用いて２００℃～５００℃で１～１０時間の熱処理を施してもよい。
"Hot rolling, cold rolling, annealing"
The aluminum alloy for bare material and the material in which the core material and the skin material are combined can be hot rolled (or clad rolled) using a hot rolling mill to produce an aluminum alloy bare material or a brazing sheet.
After hot rolling, cold rolling can be performed to a predetermined thickness. In this case, annealing may be performed during cold rolling to continue rolling. The thickness of the bare material and the final material as the brazing sheet is not limited, but the reduction ratio from the thickness finished by hot rolling and the thickness annealed for continuing rolling to the final thickness is preferably 20 to 99%. In addition, annealing may be performed after cold rolling to make the temper O. Annealing may be performed by performing heat treatment at 200°C to 500°C for 1 to 10 hours using, for example, a batch annealing furnace.
以上説明の工程に従い製造したアルミニウム合金ベア材ＭもしくはブレージングシートＡは、熱交換器などを製造する場合のろう付温度、例えば、５９０～６２０℃程度の温度範囲である不活性ガス雰囲気中に１～３０分程度設置してろう付する目的に使用される。
例えば、種々の熱交換器のフィンやチューブあるいはカップ状成形体などのろう付対象部材と積層する形式で熱交換器の組立に利用され、フィンやチューブ、あるいは、カップ状成形体を組み付け後、全体をろう付温度に加熱し、アルミニウム合金ブレージングシートＡのろう材２を溶融させた後、常温に冷却することでろう付が完了する。あるいは、熱交換器のフィンやチューブなどの構成部材をブレージングシートで直接形成し、ろう付に用いることができる。
ろう付対象部材は、図１に示すアルミニウム合金ベア材Ｍであっても良い。
The aluminum alloy bare material M or the brazing sheet A manufactured according to the process described above is used for the purpose of brazing by placing it in an inert gas atmosphere for about 1 to 30 minutes at a brazing temperature in the case of manufacturing a heat exchanger or the like, for example, in a temperature range of about 590 to 620°C.
For example, it is used in assembling a heat exchanger by laminating it with brazing target components such as fins and tubes of various heat exchangers or cup-shaped bodies, and after assembling the fins, tubes, or cup-shaped bodies, the whole is heated to the brazing temperature to melt the
The workpiece to be brazed may be a bare aluminum alloy material M shown in FIG.
図３は心材１の片面のみにろう材２をクラッド圧延して得られたブレージングシートＢを示し、図４はこのブレージングシートＢを用いてフィンなどのろう付対象部材３とろう付する状態を示す説明図である。
図４に示すブレージングシートＢとろう付対象部材３を上述のろう付条件にてろう付することでろう付が完了する。
前記アルミニウム合金ベア材ＭおよびブレージングシートＡ、Ｂは高い電気伝導度を有し、かつ熱交換器の構造を維持できる強度を有し、優れた耐食性も有するため、近年において更なる小型化、高放熱性能化要求がなされている自動車用熱交換器に用いて好適なブレージングシートとして提供することができる。
FIG. 3 shows a brazing sheet B obtained by cladding and rolling a
The brazing is completed by brazing the brazing sheet B and the
The aluminum alloy bare material M and the brazing sheets A and B have high electrical conductivity, and are strong enough to maintain the structure of a heat exchanger, and also have excellent corrosion resistance, so they can be provided as brazing sheets suitable for use in automotive heat exchangers, which have been required to be further miniaturized and have high heat dissipation performance in recent years.
図５は、前記ブレージングシートＡあるいはブレージングシートＢを用いてフィン６を形成し、ろう付対象部材としてアルミニウム合金製のチューブ７を適用したアルミニウム製熱交換器５を示している。フィン６、チューブ７を、補強材８、ヘッダプレート９と組み合わせ、ろう付によって自動車用途などのアルミニウム製熱交換器５を得ることができる。
先に説明したアルミニウム合金ベア材ＭおよびブレージングシートＡ、Ｂは、高い電気伝導度を有し、かつ、高耐食性を有するため、近年において更なる小型化、高放熱性能化要求がなされている自動車用熱交換器に用いることができ、小型化、高放熱性能化が進められている自動車用熱交換器を提供することができる。
5 shows an
The aluminum alloy bare material M and the brazing sheets A and B described above have high electrical conductivity and high corrosion resistance, and therefore can be used in automotive heat exchangers, which have been required to be further miniaturized and have high heat dissipation performance in recent years, and can provide automotive heat exchangers, which are being further miniaturized and have high heat dissipation performance.
ブレージングシートについては、熱交換器のフィンを構成する用途の他に、チューブを構成する用途、ヘッダーパイプを構成する用途など、他の熱交換器用構成部材などの種々の用途に適用することができる。その場合、用途に応じて片面ろう材タイプ、両面ろう材タイプ、更に犠牲材との組み合わせ構造や中間材との組み合わせにより多層化する構造など、種々の積層構造を採用することができる。 In addition to being used to form fins in heat exchangers, brazing sheets can also be used to form tubes, header pipes, and other heat exchanger components. In these cases, various laminated structures can be used depending on the application, such as single-sided brazing material types, double-sided brazing material types, and even structures in combination with sacrificial materials and structures that are multi-layered by combining with intermediate materials.
表１、表２に記載した合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ２７の組成になるようにアルミニウム合金を半連続鋳造にて製造し、得られたアルミニウム合金鋳塊に表１、表２に示す温度と時間で均質化焼鈍を施した後、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍（３５０℃×５ｈ）を経て目的のアルミニウム合金ベア材を作製した。
表３に記載した合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ２３のいずれのアルミニウム合金ベア材と同一組成からなり、表1、表２に示す温度と時間で均質化処理を施した心材と、表３に示す組成のろう材からなる試料Ｎｏ.Ｂ１～Ｂ２３のブレージングシートを作製した。ろう材はいずれも心材に対しクラッド率１０％となるように熱間圧延後、冷間圧延にて厚さ１ｍｍまで圧延した後、３５０℃×５ｈの焼鈍を実施したブレージングシートとしている。
Aluminum alloys were produced by semi-continuous casting so as to have the compositions of Alloy Nos. A1 to A27 shown in Tables 1 and 2. The resulting aluminum alloy ingots were subjected to homogenization annealing at the temperatures and times shown in Tables 1 and 2, and then subjected to hot rolling, cold rolling, and annealing (350°C x 5 h) to produce the desired aluminum alloy bare materials.
Brazing sheets of sample Nos. B1 to B23 were produced from core materials having the same composition as any of the aluminum alloy bare materials of alloy Nos. A1 to A23 listed in Table 3 and homogenized at the temperatures and times shown in Tables 1 and 2, and brazing filler metals having the compositions shown in Table 3. All brazing filler metals were hot rolled to a cladding ratio of 10% relative to the core material, then cold rolled to a thickness of 1 mm, and annealed at 350°C for 5 hours to produce brazing sheets.
「ろう付相当熱処理」
ろう付された熱交換器で使用されている上記アルミニウム合金ベア材およびブレージングシートを直接評価することは難しいため、アルミニウム合金ベア材およびブレージングシート単体を用いて、バッチ炉にてろう付相当熱処理を施したものを評価した。ろう付相当熱処理の条件はこの実施例条件に限るものではないが、室温から６００℃まで加熱した後、６００℃にて５分保持し６０～１００℃/ｍｉｎにて３００℃まで冷却した。３００℃到達後はファンなどを用いて速やかに室温まで冷却した。得られたアルミニウム合金ベア材およびブレージングシートを試料として以下に説明する評価に供した。
"Heat treatment equivalent to brazing"
Since it is difficult to directly evaluate the above-mentioned aluminum alloy bare material and brazing sheet used in the brazed heat exchanger, the aluminum alloy bare material and brazing sheet alone were used and subjected to a brazing-equivalent heat treatment in a batch furnace for evaluation. The conditions of the brazing-equivalent heat treatment were not limited to those in this example, but the material was heated from room temperature to 600°C, held at 600°C for 5 minutes, and cooled to 300°C at 60-100°C/min. After reaching 300°C, the material was quickly cooled to room temperature using a fan or the like. The obtained aluminum alloy bare material and brazing sheet were used as samples for the evaluation described below.
「評価方法」
＜電気伝導度＞
４端子法にて測定した。２０～２５℃の室温環境にて試料に対し５００ｍＡの電流を流し、電圧値から抵抗を算出し、その後、電気伝導度を算出した。
＜化合物粒子分布状態＞
製造したアルミニウム合金ベア材とブレージングシートの心材、および、ろう付相当熱処理を実施したアルミニウム合金ベア材とブレージングシートの心材について、圧延方向に平行な断面を観察した。観察はイオンミリング法に基づくＣＰ加工を施した断面を電界放出型走査型電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）にて行った。観察した画像を基に画像解析によって化合物粒子の円相当径と分布密度を算出した。
"Evaluation method"
<Electrical Conductivity>
The measurement was performed by a four-terminal method. A current of 500 mA was applied to the sample in a room temperature environment of 20 to 25° C., and the resistance was calculated from the voltage value, and then the electrical conductivity was calculated.
<Compound particle distribution state>
The cross sections parallel to the rolling direction were observed for the produced aluminum alloy bare material, the brazing sheet core material, and the aluminum alloy bare material and the brazing sheet core material that had been subjected to heat treatment equivalent to brazing. The observation was performed with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) on the cross sections that had been subjected to CP processing based on the ion milling method. The circle equivalent diameter and distribution density of the compound particles were calculated by image analysis based on the observed images.
＜電気化学的分極測定＞
高純度Ｎ２ガスにて十分に脱気した２．６７％ＡｌＣｌ３水溶液と電気化学測定用セルを使用し、作用対極にＰｔを用い、ルギン管(Luggin Capillary)と照合電極Ａｇ／ＡｇＣｌをバイパスさせた。測定中の液温は４０℃に保持した。
ろう付相当熱処理を付与した試料のろう材表面および心材の測定面積１０ｍｍ２を暴露、それ以外を絶縁塗料にてマスキングし、測定部の前処理として、５０℃の５％ＮａＯＨに３０ｓ浸漬後水洗し室温の３０％ＨＮＯ３に１ｍｉｎ浸漬し水洗した。
自然電位にて５ｍｉｎ程度保持した後、速度を０．５ｍＶ／ｓとして自然電位より掃引した。分極曲線より、一定掃引後に見られる屈曲点（電流が急激に流れなくなる領域（不働態化域）から、電流が急激に流れる領域）を孔食電位とした。また、Ｚｎを多く含有する試料では屈曲点が出現しないため、０．１ｍＡ／ｃｍ２の電位を孔食電位とした。
<Electrochemical polarization measurement>
A 2.67% AlCl3 aqueous solution thoroughly deaerated with high-purity N2 gas and an electrochemical measurement cell were used, Pt was used as the working counter electrode, and the Luggin capillary and reference electrode Ag/AgCl were bypassed. The liquid temperature during the measurement was maintained at 40°C.
The brazing material surface and core of the sample that had been subjected to heat treatment equivalent to brazing were exposed to light , and the rest was masked with insulating paint. As a pretreatment for the measurement area, the sample was immersed in 5% NaOH at 50°C for 30 seconds, rinsed with water, and then immersed in 30% HNO3 at room temperature for 1 minute and rinsed with water.
After holding at the natural potential for about 5 minutes, the potential was swept from the natural potential at a rate of 0.5 mV/s. The bending point (the region where the current suddenly stops flowing (passivation region) and the region where the current suddenly starts flowing) observed after a certain sweep from the polarization curve was taken as the pitting potential. In addition, since no bending point appears in the sample containing a large amount of Zn, the potential of 0.1 mA/ cm2 was taken as the pitting potential.
「耐食性」
ろう付後のアルミニウム合金ベア材について、自己耐食性をビーカー浸漬試験にて評価した。腐食液の成分は１９５ｐｐｍＣｌ－、６０ｐｐｍＳＯ４
２－、１ｐｐｍＣｕ２＋、３０ｐｐｍＦｅ３＋を含むＯＹ水を使用した。試験サイクルは８８℃を８時間保持した後、室温にて１６時間保持した。８８℃に加熱している際はマグネチックスターラーを用いて腐食液を撹拌した。また比液量は３３ｍｌ／ｃｍ２となるようサンプルサイズを加工した。
４週間浸漬した後の試料について腐食生成物を除去した後、暴露面積当たりの質量減量を腐食減量（ｍｇ／ｃｍ２）として算出した。腐食減量が２．００ｍｇ／ｃｍ２未満のものを優良（◎）とし、２．００ｍｇ／ｃｍ２以上４．００ｍｇ／ｃｍ２未満のものを良（○）、４．００ｍｇ／ｃｍ２以上６．００ｍｇ／ｃｍ２未満のものを可（△）、それ以上の腐食減量のものを不可（×）とした。
不可は材料の腐食が激しく熱交換器としての性能が低下するものを指し、可は材料に腐食は見られるが熱交換器の性能を低下させない程度である。良は材料のほとんどが腐食しておらず外観を損なわない程度の耐食性であり、優良はそれ以上の耐食性を指す。
"Corrosion resistance"
The brazed aluminum alloy bare material was evaluated for self-corrosion resistance by a beaker immersion test. The corrosive solution used was OY water containing 195 ppm Cl- , 60 ppm SO42- , 1 ppm Cu2+ , and 30 ppm Fe3 + . The test cycle consisted of holding at 88°C for 8 hours, followed by holding at room temperature for 16 hours. The corrosive solution was stirred using a magnetic stirrer while heating to 88°C. The sample size was processed so that the specific liquid volume was 33 ml/ cm2 .
After the samples were immersed for 4 weeks, the corrosion products were removed, and the mass loss per exposed area was calculated as the corrosion loss (mg/ cm2 ). A corrosion loss of less than 2.00 mg/ cm2 was rated as excellent (◎), a corrosion loss of 2.00 mg/ cm2 or more but less than 4.00 mg/ cm2 was rated as good (○), a corrosion loss of 4.00 mg/ cm2 or more but less than 6.00 mg/ cm2 was rated as acceptable (△), and a corrosion loss of more than this was rated as unacceptable (×).
"Poor" refers to materials that are severely corroded and their performance as a heat exchanger is reduced, "Fair" refers to materials that are corroded but not to the extent that it reduces the performance of the heat exchanger, "Good" refers to materials that are mostly not corroded and have a corrosion resistance that does not impair the appearance, and "Excellent" refers to even higher corrosion resistance.
表１と表２に、各試験の評価に用いたＮｏ.Ａ１～Ａ２７のアルミニウム合金ベア材の組成と、ろう付前後の電気伝導度測定結果、ろう付前後の化合物粒子個数測定結果、ろう付後の腐食減量と耐食性の評価を示す。
表３に、各試験の評価に用いたＮｏ.Ｂ１～Ｂ２３のブレージングシートを示し、ろう材組成、ろう付前後の電気伝導度測定結果、ろう付前後の心材の化合物粒子個数測定結果、ろう付後心材電位、ろう付後ろう材電位の測定結果を示し、ろう付後電位差を示す。
なお、表１の各欄において「－」と表記したのは該当する成分を含んでいない（測定限界値未満）ことを示している。
Tables 1 and 2 show the compositions of the aluminum alloy bare materials No. A1 to A27 used in the evaluation of each test, the measurement results of electrical conductivity before and after brazing, the measurement results of the number of compound particles before and after brazing, and the evaluation of corrosion weight loss and corrosion resistance after brazing.
Table 3 shows the brazing sheets No. B1 to B23 used in the evaluation of each test, as well as the brazing material composition, the measurement results of electrical conductivity before and after brazing, the measurement results of the number of compound particles in the core material before and after brazing, the measurement results of the core material potential after brazing, and the brazing material potential after brazing, and the potential difference after brazing.
In addition, in each column of Table 1, the notation "-" indicates that the corresponding component is not contained (less than the measurement limit).
表１、表２に示す合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ１８のアルミニウム合金ベア材は、質量％で、Ｆｅ：０．２％以上０．６％未満、Ｓｉ：０．８％以下、Ｃｕ：０．８％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物からなり、電気伝導度５５％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、マトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が１．７×１０３～２２．０×１０３個／ｍｍ２であることを特徴とするアルミニウム合金ベア材である。 The aluminum alloy bare materials of Alloy Nos. A1 to A18 shown in Tables 1 and 2 are aluminum alloy bare materials containing, by mass%, Fe: 0.2% or more but less than 0.6%, Si: 0.8% or less, Cu: 0.8% or less, Mn: 0.2% or less, Zn: 0.3% or less, the balance being Al and unavoidable impurities, having an electrical conductivity of 55% IACS or more, and having the number of Al-Fe based compound particles or Al-Fe-Si based compound particles having a circle equivalent diameter of 0.5 to 2.0 μm distributed in the matrix being 1.7 x 10 3 to 22.0 x 10 3 particles/mm 2 .
合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ１８のアルミニウム合金ベア材は、ろう付前の電気伝導度５５％ＩＡＣＳ以上（５６～６５％ＩＡＣＳ）を示し、ろう付後の電気伝導度４３％ＩＡＣＳ以上（４４～６３％ＩＡＣＳ）の優れた電気伝導度を示した。
合金Ｎｏ.Ａ１～Ａ１８のアルミニウム合金ベア材は、ろう付前の化合物粒子個数が１．７×１０３～２２．０×１０３個／ｍｍ２の範囲（５．６×１０３～１６．２×１０３個／ｍｍ２）を示し、ろう付後の化合物粒子個数が１.７×１０３～２２．０×１０３個／ｍｍ２の範囲（５．３×１０３～１９．７×１０３個／ｍｍ２）を示した。
The aluminum alloy bare materials of Alloy Nos. A1 to A18 exhibited excellent electrical conductivity of 55% IACS or more (56 to 65% IACS) before brazing and 43% IACS or more (44 to 63% IACS) after brazing.
The bare aluminum alloy materials of Alloy Nos. A1 to A18 showed compound particle counts in the range of 1.7×10 3 to 22.0×10 3 particles/mm 2 (5.6×10 3 to 16.2×10 3 particles/mm 2 ) before brazing, and compound particle counts in the range of 1.7×10 3 to 22.0×10 3 particles/mm 2 (5.3×10 3 to 19.7×10 3 particles/mm 2 ) after brazing.
これら実施例に対し、比較例を示す合金Ｎｏ.Ａ１９の試料はＦｅ含有量が低いためにろう付前後の化合物数が低下し熱交換器を維持する強度が得られず、合金Ｎｏ.Ａ２０の試料はＦｅ含有量が多くろう付け前の化合物数が多すぎ、ろう付後耐食性の評価が低くなった。化合物数が多すぎるＮｏ．Ａ２０では、金型摩耗も多くなった。比較例を示す合金Ｎｏ.Ａ２１の試料は、Ｓｉの含有量を好ましい範囲より多くした試料であるが、ベア材の融点が低下したため、ろう付中にろう侵食を過多に受け、ろう付後の熱交換器の形状を維持することができなかった。合金Ｎｏ.Ａ２２の試料は、Ｃｕの含有量を好ましい範囲より多くした試料であるが、ろう付後腐食減量が増加し、耐食性が低下した。
比較例を示す合金Ｎｏ.Ａ２３の試料は、ＭｎとＺｎの含有量を好ましい範囲より多くした試料であるが、Ｍｎ添加により化合物数は多いが、Ｍｎ固溶度が高まりろう付前後の電気伝導度が低い試料となった。
比較例のＮｏ.Ａ２４の試料は、均質化焼鈍温度を３８０℃に設定して望ましい範囲より低くした試料、Ｎｏ.２５の試料は望ましい範囲より均質化焼鈍時間を短くした試料、Ｎｏ.Ａ２６の試料は、均質化焼鈍温度を６２０℃に設定して望ましい範囲より高くした試料であるが、いずれも化合物の析出数が少なくなった。
In comparison with these examples, the alloy No. A19 sample, which is a comparative example, had a low Fe content, so the number of compounds before and after brazing was reduced, and the strength required to maintain the heat exchanger was not obtained, and the alloy No. A20 sample had a high Fe content and too many compounds before brazing, resulting in a low evaluation of corrosion resistance after brazing. No. A20, which had too many compounds, also had a high die wear. The alloy No. A21 sample, which is a comparative example, had a higher Si content than the preferred range, but the melting point of the bare material was lowered, so it was subjected to excessive brazing erosion during brazing and was unable to maintain the shape of the heat exchanger after brazing. The alloy No. A22 sample had a higher Cu content than the preferred range, but the corrosion weight loss after brazing increased and the corrosion resistance was reduced.
The sample of Alloy No. A23, which is a comparative example, is a sample in which the Mn and Zn contents are higher than the preferred ranges. Although the number of compounds is large due to the addition of Mn, the Mn solid solubility is increased, resulting in a sample with low electrical conductivity before and after brazing.
Comparative Example No. A24 sample was prepared by setting the homogenization annealing temperature at 380° C., which was lower than the desired range. Comparative Example No. 25 sample was prepared by setting the homogenization annealing time for a shorter period than the desired range. Comparative Example No. A26 sample was prepared by setting the homogenization annealing temperature at 620° C., which was higher than the desired range. In all of the samples, the number of precipitated compounds was reduced.
表３に示すＮｏ.Ｂ１～Ｂ１８のブレージングシートは、質量％で、Ｆｅ：０．２％以上０．６％未満、Ｓｉ：０．８％以下、Ｃｕ：０．８％以下を含有し、Ｍｎ：０．２％以下、Ｚｎ：０．３％以下に規制し、残部がＡｌと不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金を心材に用いたブレージングシートである。Ｎｏ.Ｂ１～Ｂ１８のいずれのアルミニウム合金ブレージングシートも、ろう付前後において、高い電気伝導度を有し、好ましい範囲の化合物粒子数となっている。 The brazing sheets No. B1 to B18 shown in Table 3 are brazing sheets that use an aluminum alloy core containing, by mass%, Fe: 0.2% or more but less than 0.6%, Si: 0.8% or less, Cu: 0.8% or less, Mn: 0.2% or less, Zn: 0.3% or less, with the remainder being Al and unavoidable impurities. All of the aluminum alloy brazing sheets No. B1 to B18 have high electrical conductivity before and after brazing, and the number of compound particles is within the preferred range.
表３に示すＮｏ. Ｂ１～Ｂ１８のブレージングシートは、ろう付前の電気伝導度５０％ＩＡＣＳ以上（５５～６３％ＩＡＣＳ）を示し、ろう付後の電気伝導度４３％ＩＡＣＳ以上（４３～５９％ＩＡＣＳ）の優れた電気伝導度を示した。
Ｎｏ. Ｂ１～Ａ１８のブレージングシートは、ろう付前の心材の化合物粒子の個数が１．７×１０３～２２．０×１０３個／ｍｍ２の範囲（５．６×１０３～１６．２×１０３個／ｍｍ２）を示し、ろう付後の心材の化合物粒子個数が１．７×１０３～２２．０×１０３個／ｍｍ２の範囲（５．３×１０３～１９．７×１０３個／ｍｍ２）を示した。
The brazing sheets Nos. B1 to B18 shown in Table 3 showed excellent electrical conductivity of 50% IACS or more (55 to 63% IACS) before brazing and 43% IACS or more (43 to 59% IACS) after brazing.
In the brazing sheets No. B1 to A18, the number of compound particles in the core material before brazing was in the range of 1.7×10 3 to 22.0×10 3 particles/mm 2 (5.6×10 3 to 16.2×10 3 particles/mm 2 ), and the number of compound particles in the core material after brazing was in the range of 1.7×10 3 to 22.0×10 3 particles/mm 2 (5.3×10 3 to 19.7×10 3 particles/mm 2 ).
比較例を示すＮｏ.Ｂ１９のブレージングシートは心材のＦｅ含有量が低いためにろう付前後の心材の化合物数が低下し熱交換器を維持する強度が得られず、Ｎｏ.Ｂ２０のブレージングシートはＦｅ含有量が多くろう付前の心材の化合物数が多すぎ、心材の自己耐食性が低下した。化合物数が多すぎる場合、金型摩耗も多くなる。比較例を示すＮｏ.Ｂ２１のブレージングシートは、Ｓｉの含有量を好ましい範囲より多くした心材を備えた試料であるが、心材の融点が低下したため、ろう付中にろう侵食を過多に受け、ろう付後の熱交換器の形状を維持することができなかった。
Ｎｏ.Ｂ２２のブレージングシートは、Ｃｕの含有量を好ましい範囲より多くした試料であるが、ろう付後の電気伝導度が低くなり、ろう材と心材の電位差も低くなった。
Ｎｏ.Ｂ２３のブレージングシートは、ＭｎとＺｎの含有量を好ましい範囲より多くした試料であるが、Ｍｎ添加により心材の化合物数は多くなるが、ろう付前後の電気伝導度が低い試料となった。
The brazing sheet No. B19, which shows a comparative example, has a low Fe content in the core material, so the number of compounds in the core material before and after brazing is reduced, and the strength to maintain the heat exchanger is not obtained, while the brazing sheet No. B20 has a high Fe content and the number of compounds in the core material before brazing is too high, so the self-corrosion resistance of the core material is reduced. If the number of compounds is too high, the die wear is also high. The brazing sheet No. B21, which shows a comparative example, is a sample with a core material with a Si content higher than the preferred range, but because the melting point of the core material was lowered, it was subjected to excessive brazing erosion during brazing and was unable to maintain the shape of the heat exchanger after brazing.
The brazing sheet No. B22 is a sample in which the Cu content is greater than the preferred range, and the electrical conductivity after brazing was low, and the potential difference between the brazing material and the core material was also low.
Brazing sheet No. B23 is a sample in which the Mn and Zn contents are higher than the preferred range. Although the number of compounds in the core material increases due to the addition of Mn, the sample had low electrical conductivity before and after brazing.
表３に示す組成の心材（Ｆｅ：０．２～０．５９質量％、Ｓｉ：０．０５～０．８質量％、Ｃｕ：０～０．８質量％、残部不可避不純物とＡｌ）とろう材（Ｓｉ：４．０～１１．０質量％、Ｚｎ：０．１～４．０質量％）を組み合わせたクラッド材からなる実施例Ｂ１～Ｂ１８のブレージングシートであれば、電位差８０ｍＶ以上を得ることができた。
電位差が８０ｍＶ以上となると、ろう材による心材の犠牲防食能（耐食性）が向上する。電位差が８０ｍＶ未満となると犠牲防食が有効に働かず、心材の腐食量が増大する。電位差８０ｍＶ以上で耐食性が向上することは、以下に説明する腐食試験によって確認した。
The brazing sheets of Examples B1 to B18 were made of a clad material that combined a core material (Fe: 0.2 to 0.59 mass%, Si: 0.05 to 0.8 mass%, Cu: 0 to 0.8 mass%, the remainder being unavoidable impurities and Al) with a brazing material (Si: 4.0 to 11.0 mass%, Zn: 0.1 to 4.0 mass%) having the composition shown in Table 3, and were able to obtain a potential difference of 80 mV or more.
When the potential difference is 80 mV or more, the sacrificial corrosion protection (corrosion resistance) of the core material by the brazing material is improved. When the potential difference is less than 80 mV, the sacrificial corrosion protection does not work effectively, and the amount of corrosion of the core material increases. The fact that the corrosion resistance is improved when the potential difference is 80 mV or more was confirmed by the corrosion test described below.
腐食試験は、ろう付後を心材が暴露されるようにろう材／心材を重ね合わせて試験サンプルを作製したものをＯＹ水に浸漬した。ＯＹ水の成分は、１９５ｐｐｍＣｌ－、６０ｐｐｍＳＯ４
２－、１ｐｐｍＣｕ２＋、３０ｐｐｍＦｅ３＋を含む水溶液である。
試験サイクルは８８℃を８時間保持した後、室温にて１６時間保持した。８８℃に加熱している際はマグネチックスターラーを用いて腐食液を撹拌した。また、比液量は１６．７ｍｌ／ｃｍ２となるようサンプルサイズを加工した。電位差が８０ｍＶ以上取れているものは、ＯＹ水４週間試験後、心材に深さ０．１ｍｍ以下の孔食が０．１個／ｍｍ２未満の数であり、耐食性が良好であった。
For the corrosion test, a test sample was prepared by overlapping the brazing material and the core material so that the core material was exposed after brazing, and the test sample was immersed in OY water, which is an aqueous solution containing 195 ppm Cl - , 60 ppm SO 4 2- , 1 ppm Cu 2+ , and 30 ppm Fe 3+ .
The test cycle consisted of holding at 88°C for 8 hours, followed by holding at room temperature for 16 hours. A magnetic stirrer was used to stir the corrosive solution while heating to 88°C. The sample size was adjusted so that the specific liquid volume was 16.7 ml/ cm2 . After a 4-week test in OY water, the samples with a potential difference of 80 mV or more had less than 0.1 pits/mm2 with a depth of 0.1 mm or less in the core material, indicating good corrosion resistance.
比較例Ｂ１９～Ｂ２２のブレージングシートは、電位差が１０～４６ｍＶの範囲となった。
電位差が８０ｍＶ未満となるのは、（１）心材に添加したＣｕ量の増加により、ろう付中にろう材へＣｕが濃縮することで心材とろう材の電位差が小さくなる、（２）ろう材のＺｎ量低下に伴う電位差の減少が要因となる。
これらの試料のように電位差が８０ｍＶ以上取れていないものは、実施例Ｂ１～Ｂ１８の試料より孔食数が増加、もしくは孔食深さが深くなり、耐食性が低下した。
The brazing sheets of Comparative Examples B19 to B22 had a potential difference in the range of 10 to 46 mV.
The potential difference becomes less than 80 mV because (1) the amount of Cu added to the core material increases, causing Cu to concentrate in the brazing material during brazing, thereby reducing the potential difference between the core material and the brazing material, and (2) the amount of Zn in the brazing material decreases, thereby reducing the potential difference.
In the samples in which the potential difference was not 80 mV or more, the number of pits increased or the pits became deeper than in the samples of Examples B1 to B18, and the corrosion resistance decreased.
Ａ、Ｂ…アルミニウム合金ブレージングシート、Ｍ…アルミニウム合金ベア材、１…心材、２…ろう材、３…ろう付対象部材（フィン）、５…熱交換器、６…フィン、７…チューブ。 A, B...aluminum alloy brazing sheet, M...aluminum alloy bare material, 1...core material, 2...filler material, 3...part to be brazed (fin), 5...heat exchanger, 6...fin, 7...tube.
Claims (6)
電気伝導度５０％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、前記心材のマトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が１．７×１０ ３ ～２２．０×１０ ３ 個／ｍｍ ２ であることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。 A core material is an alloy having the same composition as the aluminum alloy bare material for heat exchangers according to claim 1 or 2, and an aluminum alloy layer containing 3.0 to 12.0% by mass of Si as a brazing material and the remainder being Al and unavoidable impurities is bonded to one or both surfaces of the core material ,
An aluminum alloy brazing sheet for heat exchangers, characterized in that it has an electrical conductivity of 50% IACS or more, and the number of Al-Fe-based compound particles or Al-Fe-Si-based compound particles having a circle equivalent diameter of 0.5 to 2.0 μm distributed in the matrix of the core material is 1.7 x 10 3 to 22.0 x 10 3 particles/mm 2 .
電気伝導度５０％ＩＡＣＳ以上を有し、かつ、心材のマトリクス中に分布している円相当径で０．５～２．０μｍのＡｌ－Ｆｅ系化合物粒子もしくはＡｌ－Ｆｅ－Ｓｉ系化合物粒子の個数が１．７×１０ ３ ～２２．０×１０ ３ 個／ｍｍ ２ であることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。 A core material is an alloy having the same composition as the aluminum alloy bare material for heat exchangers according to claim 1 or 2, and an aluminum alloy layer is bonded to one or both surfaces of the core material, the aluminum alloy layer containing, by mass%, Si: 3.0 to 12.0%, Zn: 0.1 to 4.0%, and the balance being Al and unavoidable impurities as a brazing material;
An aluminum alloy brazing sheet for heat exchangers, characterized in that it has an electrical conductivity of 50% IACS or more, and the number of Al-Fe-based compound particles or Al-Fe-Si-based compound particles having a circle equivalent diameter of 0.5 to 2.0 μm distributed in the matrix of the core material is 1.7 x 10 3 to 22.0 x 10 3 particles/mm 2 .
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