JP7828148B2 - アルミニウム合金ブレージングシートおよびその製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金ブレージングシートおよびその製造方法Info
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Description
上記アルミニウム製品は、細かな接合部を多数有しており、係る接合部を形成する接合方法としてろう付接合が広く用いられている。これ等のアルミニウム製品の多くは、心材と、心材の少なくとも一方の面上に設けられたろう材とを有するアルミニウム材である、いわゆるブレージングシートによりろう付されている。
しかしながら、フラックスろう付法においては、ろう付前にフラックスを塗布する作業を行い、さらにろう付が完了した後にフラックスやその残渣を除去する作業を行う必要があることから、アルミニウム製品の製造コストの増大を招いていた。また、ろう付が完了した後にフラックスやその残渣が十分に除去できていないと、その後表面処理等を行った場合などに、十分な表面品質が得られない場合がある。
しかしながら、真空ろう付法は、フラックスろう付法に比べて生産性が低く、十分なろう付品質が得られ難い。また、真空ろう付法に用いるろう付炉は、一般的なろう付炉に比べて設備費やメンテナンス費の増大を招き易い。
このMgO皮膜は、Al2O3皮膜よりも非常に強固であるため、MgO皮膜が成長し厚く形成されたブレージングシートは、ろう付時にMgO皮膜が破壊されず、溶融ろうが表面に濡れ拡がり難いことから、良好なろう付性を発揮し難い。
すなわち、ブレージングシート表面のAl2O3皮膜の厚さが薄くても、MgO皮膜が厚い場合にはろう付不良が発生し易くなる。
特許文献1には、ろう材表面の酸化皮膜の厚さを30nm以下とすることで酸化皮膜が破壊され易くなるとの記載もあるが、酸化皮膜を構成する元素によって酸化皮膜の破壊のされ易さは変動することから、単に酸化皮膜の厚さを制御するだけでは、必ずしもろう付不良の発生を抑制し難い。
すなわち、特許文献2に記載のブレージングシートは、ろう溶融時には既に酸化皮膜が厚く形成されていることから、酸化皮膜が破壊されず、溶融ろうが表面に濡れ拡がることができないため、ろう付性の低下を招くことが判明した。
(1)不活性ガス雰囲気中または真空中でのろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
心材と、該心材の片面あるいは両面にクラッドされているろう材とを有し、
前記心材は、0.10~0.50質量%のMgを含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
前記ろう材は、6.00~13.00質量%のSiを含有するとともにMgの含有量が0.05質量%未満に制限され、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
前記ろう材表面から30nmの深さまでのMg積分値が150atm%×nm以下である
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、
(2)前記ろう材が、さらに1.00質量%以下のBiを含有することを特徴とする上記(1)に記載のアルミニウム合金ブレージングシート、
(3)前記心材が、さらに0.70質量%以下のFe、0.70質量%以下のSi、1.60質量%以下のMn、0.50質量%以下のCuのうち、1種または2種以上を含有することを特徴とする上記(1)または(2)に記載のアルミニウム合金ブレージングシート、
(4)前記心材が、さらに3.00質量%以下のZnを含有することを特徴とする上記(1)~(3)のいずれかに記載のアルミニウム合金ブレージングシート、
(5)表面が酸によりエッチング処理されてなることを特徴とする、上記(1)~(4)のいずれかに記載のアルミニウム合金ブレージングシート、
(6)上記(1)~(5)のいずれかに記載のアルミニウム合金ブレージングシートを製造する方法であって、
心材用鋳塊と、当該心材用鋳塊の片面上または両面上にろう材用鋳塊が積層された積層物に、少なくとも熱間加工と、冷間加工と、冷間加工での圧延のパス間における1回以上の中間焼鈍および最後の冷間加工のパス後における最終焼鈍から選ばれる1回以上の焼鈍処理と、を行うことにより、アルミニウム合金ブレージングシートを製造する際に、
前記冷間圧延のパス間における中間焼鈍および最後の冷間加工のパス後における最終焼鈍から選ばれる1回以上の焼鈍処理時における加熱を、下記式(I)
D=ΣD0・exp(-Q/(RTn))・Δtn (I)
(式中、Tnは前記中間焼鈍および最終焼鈍における総加熱時間(秒間)を、微小時間Δtn(秒間)で区切った時の各微小時間における加熱温度(K)であり、D0=1.24×10-4(m2/s)、Q=130(kJ/mol)、R=8.3145(J/(mol・K))である。)
で表される拡散量Dの値が7.0×10-10m2以下となるように
行う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製造方法、および
(7)前記中間焼鈍または最終焼鈍を前記ろう材用鋳塊を厚さ10μm~50μmに圧延した状態で行うことを特徴とする上記(6)に記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法
を提供するものである。
心材と、該心材の片面あるいは両面にクラッドされているろう材とを有し、
前記心材は、0.10~0.50質量%のMgを含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
前記ろう材は、6.00~13.00質量%のSiを含有するとともにMg含有量が0.05質量%未満に制限され、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
前記ろう材表面から30nmの深さまでのMg積分値が150atm%×nm以下である
ことを特徴とするものである。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、心材と、該心材の片面(いずれか一方の主表面)あるいは両面(両方の主表面)にクラッドされているろう材とを有するものである。
上記Mgの大部分はろう材ではなく心材から供給されるため、ろう材表面でのMgOの形成を抑制しつつ、ろう材の表面を覆っているアルミニウムの酸化皮膜を容易に脆弱化することができる。
また、Mgは、マトリクス中に固溶して固溶強化により材料強度を向上させる。
心材中のMg含有量は、0.10~0.50質量%であり、0.10~0.45質量%が好ましく、0.15~0.40質量%がより好ましい。
心材中のMg含有量が、上記範囲内にあることにより、ろう材中へMgが十分な量拡散および溶出してろう材表面のアルミニウムの酸化皮膜を脆弱化することができるとともに、心材の固相線温度(融点)の低下を抑制して、ろう付時における心材溶融を抑制することができる。
心材がFeを含有する場合、心材中のFe含有量は0.70質量%以下が好ましく、0.05~0.50質量%がより好ましく、0.10~0.40質量%がさらに好ましい。
心材中のFe含有量が0.70質量%以下であることにより、耐食性の低下および粗大晶出物の発生を容易に抑制しつつ、他の金属元素と金属間化合物を形成して所望の強度向上効果を容易に発揮することができる。
心材がSiを含有する場合、心材中のSi含有量は0.70質量%以下が好ましく、0.10~0.65質量%がより好ましく、0.20~0.60質量%がさらに好ましい。
心材中のSiの含有量が上記範囲内にあることにより、心材の融点低下による局部溶融を容易に抑制しつつ、固溶強化および金属間化合物の微細析出強化により、心材の強度を容易に向上させることができる。
心材がMnを含有する場合、心材中のMn含有量は1.60質量%以下が好ましく、0.40~1.60質量%がより好ましく、0.60~1.50質量%がさらに好ましい。
心材中のMnの含有量が上記範囲内にあることにより、鋳造時における粗大晶出物の生成による圧延加工性の低下を容易に抑制しつつ、心材の強度を容易に向上させ、心材の電位を調整してその耐食性を容易に向上させることができる。
心材がCuを含有する場合、心材中のCu含有量は0.50質量%以下が好ましく、0.05~0.45質量%がより好ましく、0.10~0.40質量%がさらに好ましい。
心材中のCuの含有量が上記範囲内にあることにより、心材の融点低下による局部的な溶融を抑制し、心材の強度を容易に向上させつつ、心材の電位を調整してその耐食性を容易に向上させることができる。
心材がZnを含有する場合、心材中のZn含有量は3.00質量%以下が好ましく、0.50~2.50質量%がより好ましく、1.00~2.00質量%がさらに好ましい。
心材中のZnの含有量が上記範囲内にあることにより、心材の自然電位を卑にして、心材を長期間に亘って犠牲陽極として容易に機能させることができる。
心材がTiを含有する場合、心材中のTi含有量は0.20質量%以下が好ましく、0.05~0.20質量%がより好ましく、0.05~0.18質量%がさらに好ましい。
心材中のTiの含有量が上記範囲内にあることにより、心材の腐食を層状に進行させ、深さ方向への腐食の進行を容易に抑制することができる。
心材がZrを含有する場合、心材中のZr含有量は、0.50質量%以下が好ましく、0.05~0.30質量%がより好ましく、0.10~0.20質量%がさらに好ましい。
心材中のZrの含有量が上記範囲内にあることにより、心材の腐食を層状に進行させ、深さ方向への腐食の進行を容易に抑制することができる。
心材がCrを含有する場合、心材中のCr含有量は、0.50質量%以下が好ましく、0.05~0.30質量%がより好ましく、0.10~0.20質量%がさらに好ましい。
心材中のCrの含有量が上記範囲内にあることにより、心材の腐食を層状に進行させ、深さ方向への腐食の進行を容易に抑制することができる。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、心材はVを含有してもよい。
心材がVを含有する場合、心材中のV含有量は、0.50質量%以下が好ましく、0.05~0.30質量%がより好ましく、0.10~0.20質量%がさらに好ましい。
心材中のVの含有量が上記範囲内にあることにより、心材の腐食を層状に進行させ、深さ方向への腐食の進行を容易に抑制することができる。
ろう材中に含有されるSiは、Alの融点を下げて流動性を高め、ろうの機能を発揮させる。
ろう材中のSi含有量は、6.00~13.00質量%であり、6.70~12.80質量%が好ましく、9.00~12.50質量%がより好ましい。
ろう材中のSiの含有量が上記範囲内にあることにより、十分な流動性を発揮し得るとともに、心材またはその他の被接合部へのエロージョンを抑制することができる。
ろう材に含有されるMgは、ろう付加熱中にろう材の表面を覆うアルミニウムの酸化皮膜を容易に脆弱化し、これを破壊することができるが、本出願書類においては、ろう材表面におけるMgO皮膜の形成を抑制するために、ろう材中のMg含有量が制限される。
ろう材中のMg含有量は、0.05質量%未満(0.00質量%以上0.05質量%未満)であり、0.00~0.04質量%が好ましく、0.00~0.02質量%がより好ましい。
ろう材中のMg含有量が0.05質量%未満であることにより、ろう材表面におけるMgOの生成を抑制しつつ、ろう付け時には心材からろう材中に十分な量のMgが拡散および溶出してろう材表面のアルミニウムの酸化皮膜を脆弱化することができる。
ろう材中のBi含有量は、1.00質量%以下が好ましく、0.005~1.00質量%がより好ましく、0.01~0.40質量%がさらに好ましく、0.010~0.20質量%が一層好ましく、0.01~0.10質量%がより一層好ましい。
ろう材中のBi含有量が上記範囲内にあることにより、ろうの表面張力を低下させ、ろうの流動性を容易に高めることができる。
ろう材中のSr含有量は、0.100質量%以下が好ましく、0.070質量%以下がより好ましく、0.050質量%以下がさらに好ましい。
ろう材中のSr含有量の下限値は特に制限されないが、0.003質量%以上であることが好ましい。
ろう材中のNa含有量は、0.300質量%以下が好ましく、0.200質量%以下がより好ましく、0.100質量%以下がさらに好ましい。
ろう材中のNa含有量の下限値は特に制限されないが、0.002質量%以上であることが好ましい。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、ろう材表面から30nmの深さまでのMg積分値が150atm%×nm以下であることにより、ろう材表面のMgO皮膜の厚さが所定厚さに制御され、ろう付時にこのMgO皮膜を容易に破壊して、溶融ろうが表面に濡れ拡がり、良好なろう付性を容易に得ることができる。
上記深さ1nmごとのMg濃度は、上記XPS測定時における、スパッタレート(スパッタ深さ/スパッタ時間)およびスパッタ時間から特定され、係るスパッタレート(スパッタ深さ/スパッタ時間)は、厚さが既知のSiO2薄膜をスパッタしながらO濃度を測定したときの、O濃度測定値が0になるまでの時間に基づいて算出する。
すなわち、所定量のMgを含有する心材に対して、Mgの含有割合が制限されたろう材をクラッドしたブレージングシートをろう付け加熱すると、Mgは心材からろう材に拡散していき、ろう材内部からろう材表面に到達すると雰囲気中の酸素と反応してMgOを形成する。
そうすると、ろう材表面近傍の金属Mg濃度が減少するため、ろう材内部との金属Mg濃度差が大きくなって、ろう材内部の金属Mgがろう材表面近傍へ移動し易くなる。
ろう材表面近傍に金属Mgが到達するとさらに雰囲気中の酸素と反応してMgOを形成することになり、ろう材表面から30nmの深さまでのごく表層部にMg濃縮層が形成される。
図1(a)は、上記アルミニウム合金ブレージングシートを構成するろう材の表面からの距離(μm)に対するMg濃度の関係を示す図であり、図1(b)は、図1(a)に破線で示す部分の部分拡大図である。
図1(a)に示すように、表面(材料表面からの距離が0μmの位置)付近におけるMgの含有割合が制限されたアルミニウム合金ブレージングシートであっても、図1(b)に示すように、ろう材表面から30nmの深さまでのごく表層部にMg濃度が高いMg濃縮層が形成されていることが分かる。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートとしては、(1)心材の片面にのみろう材がクラッドされている二層材の形態(心材/ろう材)、(2)心材の両面にろう材がクラッドされている三層材の形態(ろう材/心材/ろう材)、(3)心材の片面にろう材がクラッドされているとともに他の面に犠牲陽極材がクラッドされている三層材の形態(ろう材/心材/犠牲陽極材)を挙げることができる。
犠牲陽極材がFeを含有する場合、犠牲陽極材中のFe含有量は、1.00質量%以下が好ましく、0.05~0.80質量%がより好ましく、0.100~ 0.700質量%がさらに好ましい。
犠牲陽極材中のFeの含有量が上記範囲内にあることにより、強度を向上し易くなるとともに、熱間圧延時の変形抵抗が高くなり、心材との変形抵抗の差を小さくことができる。
犠牲陽極材がMnを含有する場合、犠牲陽極材中のMn含有量は、1.80質量%以下が好ましく、0.10~1.50質量%がより好ましく、0.20~1.20質量%がさらに好ましい。
犠牲陽極材中のMnの含有量が上記範囲内にあることにより、ろう付時再結晶によりできる犠牲陽極材の結晶粒のサイズを調整することができる。
犠牲陽極材がMgを含有する場合、犠牲陽極材中のMg含有量は、1.00質量%以下が好ましく、0.05~1.00質量%がより好ましく、0.10~0.80質量%がさらに好ましい。
犠牲陽極材中のMgの含有量が上記範囲内にあることにより、犠牲陽極材の強度を容易に高めることができる。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートがフィン材に用いられる場合、ブレージングシートの厚みは、0.04~0.20mm程度であることが好ましい。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートがチューブ材に用いられる場合、ブレージングシートの厚みは、0.15~0.50mm程度であることが好ましい。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートがプレート材に用いられる場合、ブレージングシートの厚みは、0.80~5.00mm程度であることが好ましい。
上記エッチングにより、表面に形成されたアルミニウムの酸化皮膜やMgO皮膜を予め脆弱化しまたは除去することができる。
上記エッチング処理の詳細は、後述するとおりである。
本発明に係る製造方法は、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートを製造する方法であって、
心材用鋳塊と、当該心材用鋳塊の片面上または両面上にろう材用鋳塊が積層された積層物に、少なくとも熱間加工と、冷間加工と、冷間加工での圧延のパス間における1回以上の中間焼鈍および最後の冷間加工のパス後における最終焼鈍から選ばれる1回以上の焼鈍処理と、を行うことにより、アルミニウム合金ブレージングシートを製造する際に、
前記冷間圧延のパス間における中間焼鈍および最後の冷間加工のパス後における最終焼鈍から選ばれる1回以上の焼鈍処理時における加熱を、下記式(I)
D=ΣD0・exp(-Q/(RTn))・Δtn (I)
(式中、Tnは前記中間焼鈍および最終焼鈍における総加熱時間(秒間)を、微小時間Δtn(秒間)で区切った時の各微小時間における加熱温度(K)であり、D0=1.24×10-4(m2/s)、Q=130(kJ/mol)、R=8.3145(J/(mol・K))である。)
で表される拡散量Dの値が7.0×10-10m2以下となるように
行うことを特徴とするものである。
中間焼鈍では、中間焼鈍温度まで昇温し、中間焼鈍温度に達した後、速やかに冷却を開始してもよいし、あるいは、中間焼鈍温度に達した後、中間焼鈍温度で一定時間保持後、冷却を開始してもよい。中間焼鈍温度での保持時間は、0~10時間、好ましくは1~5時間である。
最終焼鈍は、加熱温度が、300~500℃となるように行うことが好ましく、350~450℃となるように行うことがより好ましい。
最終焼鈍では、最終焼鈍温度まで昇温し、最終焼鈍温度に達した後、速やかに冷却を開始してもよいし、あるいは、最終焼鈍温度に達した後、最終焼鈍温度で一定時間保持後、冷却を開始してもよい。最終焼鈍温度での保持時間は、0~10時間、好ましくは1~5時間である。
D=ΣD0・exp(-Q/(RTn))・Δtn (I)
(式中、Tnは前記中間焼鈍および最終焼鈍における総加熱時間(秒間)を、微小時間Δtn(秒間)で区切った時の各微小時間における加熱温度(K)であり、D0=1.24×10-4(m2/s)、Q=130(kJ/mol)、R=8.3145(J/(mol・K))である。)
で表される拡散量Dの値が7.0×10-10m2以下となるように行う。
上記拡散量Dの下限値は特に制限されないが、上記拡散量Dは、通常、1.0 ×10-16m2以上である。
上記冷間圧延のパス間における中間焼鈍および最後の冷間加工のパス後における最終焼鈍における加熱を、上記拡散量Dの値が、7.0×10-10m2以下となるように行うことにより、心材用鋳塊から前記ろう材用鋳塊の表層に拡散するMgの拡散量を制限することができる。
しかしながら、本発明に係る製造方法で得られるアルミニウム合金ブレージングシートは、上述したように、ろう材表面から30nmの深さまでのMg積分値が150atm%×nm以下になるように制御されてなるものであり、係るMg積分値を適切な値に制御するためには、中間焼鈍および最終焼鈍時における全ての過程における入熱量の合計値を適切に制御する必要があり、係る必要を満たす上では、上記式(I)で求められる拡散量Dが、7.0×10-10m2以下、好ましくは5.0×10-10m2以下、より好ましくは2.0 ×10-10m2以下となるように制御する必要がある。
エッチング処理を行うことにより、熱間圧延時の加熱や、冷間圧延のパス間および最終パスの後の加熱時に形成されたアルミニウムの酸化皮膜やMgO皮膜を脆弱化または除去することができる。
例えば、熱間圧延後のクラッド板にエッチング処理を施してもよいし、冷間圧延の途中のクラッド板にエッチング処理を施してもよい。また、中間焼鈍後または最終焼鈍後にエッチング処理を施してもよい。
さらに、前述した最終焼鈍が完了した後、酸化皮膜を有する状態でブレージングシートを保管し、ろう付を行う直前にエッチング処理を施してもよい。
ろう付を行う際に上記酸化皮膜が脆弱化または除去されていれば、ブレージングシートを用いたろう付時におけるろう付性を向上させることができる。
例えば、自動車用熱交換器に用いられるフィン材のような板厚の薄い材料では、設備制約上、焼鈍工程よりも前にエッチング処理工程が位置する場合がある。このような場合においても、エッチング処理によりろう材表面のMg濃度を減じる効果はあり、さらにその後の焼鈍工程の処理条件を適切化することで、酸化皮膜を脆弱化し、ろう付性を容易に向上させることができる。
ブレージングシートのろう付性向上の観点からは、エッチング量に上限は存在しない。しかし、エッチング量が過度に多くなると、処理時間に見合ったろう付性向上の効果を得にくくなるおそれがある。エッチング量を2.00g/m2以下、より好ましくは0.50g/m2以下とすることにより、かかる問題を容易に回避することができる。
得られたアルミニウム合金ブレージングシートの詳細は、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートの説明で詳述したとおりである。
(1)連続鋳造により、表1に示す化学成分を有する心材用鋳塊と複数のろう材用鋳塊を各々作製した。
次いで、心材用鋳塊を均質化した後面削を施し、心材用鋳塊の板厚を所定の厚さとした。次いで、複数のろう材用鋳塊に各々熱間圧延を行い、ろう材用鋳塊の板厚を所定の厚さとした。
このようにして得られた心材用鋳塊および複数のろう材用鋳塊を、ろう材1用鋳塊/心材用鋳塊/ろう材2用鋳塊の順で積層し、心材用鋳塊の両面上にろう材1用鋳塊およびろう材2用鋳塊が各々積層された三層構造の積層物を得た。
得られた積層物に熱間圧延を行って心材用鋳塊とろう材用鋳塊とを接合することにより、板厚2.6mmのクラッド材を作製した。
(2)(1)で得られたクラッド材に、冷間圧延を施して厚さ0.17mmの冷間圧延物を得た。
次いで、得られた冷間圧延物に対し、下記式(I)
D=ΣD0・exp(-Q/(RTn))・Δtn (I)
(式中、Tnは前記中間焼鈍および最終焼鈍における総加熱時間(秒間)を、微小時間Δtn(秒間)で区切った時の各微小時間における加熱温度(K)であり、D0=1.24×10-4(m2/s)、Q=130(kJ/mol)、R=8.3145(J/(mol・K))である。)
で表される拡散量Dの値が1.0×10-10m2となるように、大気雰囲気下において、加熱温度および加熱時間を制御しつつ加熱する中間焼鈍を施した。
得られた中間焼鈍物に冷間圧延処理を施して、ろう材1/心材/ろう材2の三層構造からなり、心材の両面上に設けたろう材のクラッド率が各々12.6%(ろう材1)および11.3%(ろう材2)である、厚さ0.10mmのアルミニウム合金ブレージングシートの試験材を得た。
上記試験材の作製条件を表3に示す。
また、得られた試験材のろう材1の表面における酸化皮膜の厚さを、XPS(X線光電子分光法)で測定した。この場合、各試験材のろう材表面について、深さ方向のO(酸素)を測定し、その半値幅を酸化皮膜の厚さとした。結果を表4に示す。
得られた試験材を用い、以下の方法によりコルゲートフィン型熱交換器のコアを模擬したミニコア試験体を作製し、フィンの接着率に基づいてろう付性の評価を行った。
本評価においては、先ず、図2に示すように、上記各実施例または比較例で得られた試験材からなる両面にろう材を有するブレージングシートからなるコルゲートフィン1と、このコルゲートフィン1を挟持する2枚の平板2、2とを有するミニコア試験体を作製した。
具体的には、得られた試験材を所定の寸法に切断した後、コルゲート加工を施し、長さ35mm、高さ3mm、頂部のピッチ4.5mmのコルゲートフィン1-1を得た。
また、JIS A3003合金の板材を切り出して、長さ35mm、幅30mm、板厚1.0mmの2枚の平板1-2を得た。
上記コルゲートフィン1および2枚の平板2、2をアセトンにより脱脂したのち、コルゲートフィン1を2枚の平板2、2で挟持して組立体を作製した。
得られた組立体を、不活性ガス雰囲気中で、150℃から400℃に到達するまでの所要時間が3分間、400℃から600℃に到達するまでの所要時間が5分間となる加熱条件で600℃まで加熱した。
次いで、600℃の温度を3分間保持してろう材を溶融させ、心材からなるコルゲートフィンと平板とをろう付した。ろう付雰囲気は、露点-60℃、酸素濃度1ppmであった。
上記加熱処理後のミニコア試験体からコルゲートフィン1を切除し、2枚の平板2、2に存在するフィレットの痕跡に基づいて、以下の方法により接合率を算出した。
まず、2枚の平板2、2に個々に存在するフィレットの痕跡について、各平板2の幅方向dにおける長さを測定し、これ等の合計L1を算出した。これとは別に、2枚の平板2、2とコルゲートフィン1とが完全に接合されたと仮定した場合の各フィレットにおいて平板2の幅方向dにおける長さの合計L0を算出した。そして、長さL0に対する長さL1の値の割合を接合率(%)として算出した。
なお、長さL0は、例えば、コルゲートフィン1の幅(平板2の幅方向における長さ)と、コルゲートフィン1-2の頂部の数とを掛け合わせることにより算出できる。
ただし、本実施例においては、組み付け不良による接着率のばらつきを排除するため、幅方向端部の2本の図2に示す例における、図中破線で示す両端の2本)は接合率の算出から除外した。
拡散量Dの値が2.7×10-10m2となるように、中間焼鈍時における加熱温度および加熱時間を制御した以外は、実施例1と同様に処理して、ろう材1/心材/ろう材2の三層構造からなり、心材の両面上に設けたろう材のクラッド率が各々12.6%(ろう材1)および11.3%(ろう材2)である、厚さ0.10mmのアルミニウム合金ブレージングシートの試験材を得た。
得られた試験材を用いて、実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
拡散量Dの値が6.7×10-10m2となるように、中間焼鈍時における加熱温度および加熱時間を制御した以外は、実施例1と同様に処理して、ろう材1/心材/ろう材2の三層構造からなり、心材の両面上に設けたろう材のクラッド率が各々12.6%(ろう材1)および11.3%(ろう材2)である、厚さ0.10mmのアルミニウム合金ブレージングシートの試験材を得た。
得られた試験材を用いて、実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
拡散量Dの値が13.5×10-10m2となるように、中間焼鈍時における加熱温度および加熱時間を制御した以外は、実施例1と同様に処理して、ろう材1/心材/ろう材2の三層構造からなり、心材の両面上に設けたろう材のクラッド率が各々12.6%(ろう材1)および11.3%(ろう材2)である、厚さ0.10mmのアルミニウム合金ブレージングシートの試験材を得た。
得られた試験材を用いて、実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
(1)実施例1(1)と同様の方法で板厚2.6mmのクラッド材を作製した。
(2)(1)で得られたクラッド材に、冷間圧延を施して厚さ0.30mmの冷間圧延物を得、得られた冷間圧延物に対し、70℃のエッチング液(0.1%弗酸および1.0%硫酸を含む)を用いてエッチング処理を施した。
次いで、得られたエッチング処理物にさらに冷間圧延を施して厚さ0.17mmの冷間圧延物を得た。
その後、得られた冷間圧延物に対し、下記式(I)
D=ΣD0・exp(-Q/(RTn))・Δtn (I)
(式中、Tnは前記中間焼鈍および最終焼鈍における総加熱時間(秒間)を、微小時間Δtn(秒間)で区切った時の各微小時間における加熱温度(K)であり、D0=1.24×10-4(m2/s)、Q=130(kJ/mol)、R=8.3145(J/(mol・K))である。)
で表される拡散量Dの値が1.0×10-10m2となるように、酸素濃度を0.2体積%以下に制御した雰囲気下において、加熱温度および加熱時間を制御しつつ加熱する中間焼鈍を施した。
得られた中間焼鈍物に冷間圧延処理を施して、ろう材1/心材/ろう材2の三層構造からなり、心材の両面上に設けたろう材のクラッド率が各々12.6%(ろう材1)および11.3%(ろう材2)である、厚さ0.10mmのアルミニウム合金ブレージングシートの試験材を得た。
得られた試験材を用いて、実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
連続鋳造により作製した、各々表2に示す化学成分を有する、心材用鋳塊、ろう材1用鋳塊およびろう材2用鋳塊を用いて、中間焼鈍時における雰囲気を酸素濃度0.2体積%以下に制御した雰囲気に変更した以外は、実施例1と同様に処理して、ろう材1/心材/ろう材2の三層構造からなり、心材の両面上に設けたろう材のクラッド率が各々11.9%(ろう材1)および12.1%(ろう材2)である、厚さ0.10mmのアルミニウム合金ブレージングシートの試験材を得た。
得られた試験材を用いて、実施例1と同様に評価した。結果を表4に示す。
Claims (4)
- 不活性ガス雰囲気中でのろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
心材と、該心材の片面または両面にクラッドされているろう材とを有し、
前記心材は、0.10~0.40質量%のMgと、0.10~0.70質量%のSiと、0.05~0.70質量%のFeと、0.05~0.50質量%のCuと、0.40~1.60質量%のMnと、0.50~3.00質量%のZnと、を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
前記ろう材は、6.00~13.00質量%のSiと、0.005~1.00質量%のBiと、を含有するとともにMg含有量が0.05質量%未満に制限され、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
前記ろう材表面から30nmの深さまでのMg積分値が150atm%×nm以下であ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。 - 酸によるエッチング処理面を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。
- 請求項1又は2に記載のアルミニウム合金ブレージングシートを製造する方法であって、
心材用鋳塊と、当該心材用鋳塊の片面上または両面上にろう材用鋳塊が積層された積層物に、少なくとも熱間加工と、冷間加工と、冷間加工での圧延のパス間における1回以上の中間焼鈍および最後の冷間加工のパス後における最終焼鈍から選ばれる1回以上の焼鈍処理と、を行うことにより、アルミニウム合金ブレージングシートを製造する際に、
前記冷間圧延のパス間における中間焼鈍および最後の冷間加工のパス後における最終焼鈍から選ばれる1回以上の焼鈍処理時における加熱を、下記式(I)
D=ΣD0・exp(-Q/(RTn))・Δtn (I)
(式中、Tnは前記中間焼鈍および最終焼鈍における総加熱時間(秒間)を、微小時間Δtn(秒間)で区切った時の各微小時間における加熱温度(K)であり、D0=1.24×10-4(m2/s)、Q=130(kJ/mol)、R=8.3145(J/(mol・K))である。)
で表される拡散量Dの値が7.0×10-10m2以下となるように行う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製造方法。 - 前記中間焼鈍または最終焼鈍を前記ろう材用鋳塊を厚さ10μm~50μmに圧延した状態で行うことを特徴とする請求項3に記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。
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