JPH02175093A - ろう付け用アルミニウム合金複合材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はろう付け用アルミニウム合金複合材に係り、特
に高強度、高耐食性及びろう付け性に優れ、またノコロ
ックろう付け法により組立てられるラジェータのチュー
ブ材に用いた場合に著しい効果が期待されるろう付け用
アルミニウム合金複合材に関するものである。

（従来の技術及び解決しようとする課題）ろう付け用ア
ルミニウム合金複合材は、ろう付けラジェータのチュー
ブ材などに用いられるが、従来より、Ａｌ−Ｍｎ系合金
の３００３を芯材とし、これにＡ（１−８ｉ系ろう材を
クラッドしたプレージングシートが用いられてきた。

しかし乍ら、３００３を芯材とするプレージングシート
はろう付け後強度が１２　ｋｇｆ　／　ｍｎ＋２程度で
あり、また耐食性も充分とは言い難い。

この点、芯材合金にＭｇを添加すれば強度は向上するも
のの、ろう材による芯材の二ローションが大きくなり、
ろう付け性、耐食性の低下を招くという問題がある。特
にろう付け方法の主流になりつつあるノコロックろう付
けを適用した場合においては、芯材中のＭｇ含有量が０
．２％を超えるとろう付け性の低下が著しく、Ｍｇの芯
材中への添加が規制されている。

このように、従来技術では、高強度と高耐食性及びろう
付け性を兼ね備えたろう付け用アルミニウム合金複合材
を得ることは困難である。したがって、自動車用ラジェ
ータのような熱交換器の用途においては軽量化、コスト
ダウンを目的として素材の薄肉化が指向されており、高
強度、高耐食性及びろう付け性を有するろう付け用アル
ミニウム合金複合材が要請されているが、このような要
請に未だ応えることができないのが実情である。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消して前記要請に応
えるべくなされたものであって、特にノコロックろう付
け法によってもろう付け性、耐食性を阻害することなく
、高強度の熱交換器用素材として適する高強度、高耐食
性及びろう付け性に優れたろう付け用アルミニウム合金
複合材を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため１本発明者らは、芯材中のＭｇ
量を低減して且つ強度の向上を可能とし、併せてろう付
け性及び耐食性の低下をもたらさない方策について鋭意
研究を重ねた。

その結果、不純物としてのＭｇの含有量が０．２％以下
、好ましくは０．１％以下のアルミニウム合金芯材の片
面にＡＩＲ−８ｉ系ろう材をクラッドし、反対面に皮材
としてＭｇ０．３〜２．５％を含むアルミニウム合金を
クラッドしたことを特徴とするろう付け用アルミニウム
合金複合材を見い出すに至ったのである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

（作用） 本発明のろう付け用アルミニウム合金複合材の構成は、
第１図に示すように、Ａｌ２−５Ｌ系ろう材と接する芯
材には、不純物として含まれるＭｇが０．２％以下、好
ましくは０．１％以下に規制されたアルミニウム合金を
用い、またろう材としてＡｌ−３ｉ系を用い、この反対
面側（皮材）にはＭｇを所定量（０，３〜２．５％）含
有するアルミニウム合金をクラッドした構成である。

このような構成のアルミニウム合金複合材は。

以下に説明するような作用を有し、所期の効果が得られ
る。

すなわち、ろう付け時においては、ろう付け性は芯材の
Ｍｇ含有量が低く規制されているため、阻害されること
はない、しかも、ろう付け加熱時にはろう材中のＳＬが
芯材中に拡散し、また反対面（皮材）のクラッド層から
は芯材中にＭｇが拡散してくる結果、芯材部においてＭ
ｇＳｉを生成し、ろう付け後の強度が向上するのである
。

この場合、ろう材と接する芯材中のＭｇ濃度は、反対面
にクラッドされた皮材から拡散によりＭ。

が供給されるため、芯材中で最も低く、ろう付け性を阻
害することなく強度が向上できる。一方、反対面の皮材
表面はＭｇ濃度が最も高く、Ｓｉ濃度は最も低くなるた
め、耐食性の低下は殆どない。

芯材中にＭｎを適宜添加すれば更に強度、耐食性、ろう
付け性が向上し、Ｓｉを適宜添加すれば更に強度が向上
する。更にＣｕ、Ｃｒ、Ｚｒ等を適宜添加すればＭｎと
略同様の効果が得られ、Ｍｇも規制範囲内で含有させる
と強度向上効果が得られる。

芯材の反対面にクラッドされる皮材にはＭｇ含有Ａｌ合
金を用いるが、ラジェータチューブのような用途では、
犠牲電極として作用させることもでき、耐食性を著しく
向上できる。また１、皮材にＺｎを適宜添加すれば、犠
牲電極作用を更に向上できる。

このように、芯材は、ろう付け時、ろう材からのＳｉの
拡散を規制すると共に、反対面側にクラッドされる皮材
からのＭｇの拡散も規制する作用がある。

本発明に係るアルミニウム合金複合材は、以上の作用を
有するものであるが、以下に各成分の限定理由を説明す
る。

芥林 ろう付け前のアルミニウム合金芯材中に含まれる不純物
としてのＭｇの許容′量を最大０．２％とし。

好ましくは０．１％以下に規定したのは、ろう付け性の
低下を防止するためであり、それ以上のＭｇが含有する
と、特にノコロック法によるろう付けにおいてろう付け
性の低下が生じるため、好ましくない。

なお、芯材のアルミニウム合金としては、Ｍｇが上記範
囲内である限り、特にその組成は制限されない、この場
合、Ｓｉを添加しない場合にはＭｇを０．１％以下とす
るのが好ましい。

例えば、アルミニウム合金芯材中にＭｎを添加すること
により耐食性、ろう付け性及び強度の向上を図ることが
できる。好ましい添加量は０．２〜１．５％である。０
．２％未満では効果が不十分であり、１．５％を超えて
含有されると巨大化合物を生成し、加工性の低下を生じ
るため、好ましくない。

同様に、更に必要に応じてＣｕ、Ｃｒ、Ｚｒ等の少なく
とも１種を添加することにより、更に強度。

耐食性及びろう付け性の向上を図ることができる。

また、皮材を犠牲電極として活用する場合にはこれらの
元素を芯材に添加すると効果的である。好ましい添加量
としては、Ｃｕ０．５％以下、Ｃｒｙ。

３％以下、Ｚｒ０．２％以下であり、それぞれ上限値を
超えると効果は飽和し、加工性の低下を生じるため、好
ましくない。

また、芯材中にＳｉを添加することにより、ろう材から
のＳｉの供給が不十分な場合でも強度の向上を図ること
ができる。好ましい添加量は０゜３〜１．３％である。

０．３％未満では強度向上の効果が不十分であり、１．
３％を超えると芯材の融点が低下してくるため、好まし
くない、Ｓｉを添加する場合はＭｇ量を最大０．２％と
することができる。

勿論、上記ＭｎとＳＬを併せて添加することができ、更
に必要に応じて上記Ｃｕ、Ｃｒ、Ｚｒ等の少なくとも１
種を添加することができる。

芯材は、ろう付け時にろう材からＳｉの拡散を規制する
と共に、反対面側にクラッドされた皮材からのＭｇの拡
散も規制する。芯材の厚さとしては、上記の効果が得ら
れ且つ強度向上が最大となる厚みが最適である。好まし
い芯材の厚さは、ろう材の厚さの２．５倍以上で、且つ
０．１〜１−鵬である。

■ 芯材を挾んでろう材の反対面側にクラッドされる皮材に
はＭｇ含有アルミニウム合金が用いられるが、ラジェー
タチューブのような用途では、犠牲陽極として作用させ
ることもでき、耐食性が著しく向上できる。皮材に含ま
れるＭｇの含有量としては、ろう付け後において芯材と
ろう材の界面のＭｇ濃度が０．１〜０．０２％程度が好
ましく、このようなＭｇ濃度が得られる皮材中のＭｇ含
有量としては板厚、ろう付け条件等により異なるものの
０．３〜２．５％の範囲である。Ｍｇ含有量が０゜３％
未満では強度向上効果が不十分となり、２゜５％を超え
るとクラッドが困難となるので好ましくない、複合材の
板厚が更に厚くなると、反対面側にクラッドされた皮材
中にＭｎ、　Ｃｕ、　Ｃｒ、　Ｚｒ等を添加して強度向
上を図ることもできる。添加量としてはそれぞれ芯材中
の添加範囲と同じである。

皮材を犠牲陽極として活用する場合には、芯材中にＭｎ
、Ｃｕ、Ｃｒ等の電位を責にする元素を添加するのが有
効であるが、更に積極的に皮材の電位を卑にするために
皮材にＺｎを添加することもできる。Ｚｎの添加量とし
ては２％以下が好ましく、それを超えて含有するとろう
付け時に炉の汚染を生じることがあり、好ましくない。

立立杜 ろう材としてはＡｌ−８ｉ系合金を用い、従来と同様で
ある。例えば、Ａ４３４３４３４３合金４合金等が使用
できる。

土夏血 複合材の厚さとしては、ラジェータチューブ材の場合に
はＱ、４＋ｑｍ程度であれば、ろう材反対面側にクラッ
ドされた皮材からのＭｇの拡散により充分に強度向上効
果が得られる。

なお、本発明は、Ｍｇによるろう付け性阻害作用が著し
いノコロック法ろう付げに適用した場合にその効果が最
大となるが、他の雰囲気ろう付け、フラックスろう付け
、真空ろう付け等のろう付け方法にも適用できるのは云
うまでもない。

更に、第２図に示すように、Ｍｇ含有アルミニウム合金
（皮材）の両面に、Ｍｇを含有せずＳｉを０゜３〜１．
３％を含有するアルミニウム合金（芯材）で両面クラッ
ドすることにより、ろう材層を有しないろう付け用アル
ミニウム合金複合材として応用できる。同様に、第３図
に示すように、Ｍｇ含有アルミニウム合金（皮材）の外
側を、Ｍｇを含まないアルミニウム合金（芯材）で両面
クラッドし、更にその外側にＡｌ−８ｉ系ろう材をクラ
ッドすれば、両面ろう材を有するプレージングシートと
して使用することもできる。

ラジェータチューブ材の組立に際しては、適宜方法によ
り製管でき、前記ろう材を外面としてシーム溶接する等
により製管する。

また、ラジェータのチューブ材の内面耐食性を向上させ
るためには、皮材を芯材に対し犠牲陽極的に作用させる
ことが最も有効である。ノコロックろう付けは、大気圧
下で行われるため、Ｚｎの蒸発は殆どないが、ろう付け
加熱により芯材に拡散し１表面濃度が低下する。ラジェ
ータのチューブ材の内面クーラント側耐食性を皮材の犠
牲陽極効果により著しく向上させるには、皮材表面と芯
材の孔食電位の差が３０ｍｍＶ以上必要である。反面、
孔食電位の差が１２０■−７以上になると、皮材の消耗
速度が大きく、長期にわたり犠牲陽極効果が維持できな
い、皮材と芯材の孔食電位の差は、皮材組成、芯材組成
、ろう付け条件により変化するが、ノコロックろう付け
後において、３０〜１２０ｍｍＶの範囲にあれば、長期
にわたり優れた耐食性が得られる。

以下に本発明の実施例を示す。

（実施例） 実施例１〜４のために、第１表に示す化学組成を有する
アルミニウム合金（芯材、皮材、ろう材）を準備した。

ここで５同表中、Ｎｃｌ〜Ｎα１０が芯材用合金であり
、Ｎα１１〜Ｎα２２が反対面側にクラッドされる皮材
、＆２３〜Ｎｃｉ　２４がろう材である。

なお、ＮｃＩ７はＭｇ０．２％であるがＳｉが添加され
ておらず、＆８はＳｉ量が多く、Ｎα１０はＣｕ量が多
いので、それぞれ比較例である。

また、＆２３のろう材は４３４３合金であり、ノコロッ
ク法ろう付け、雰囲気ろう付け及びフラックスろう付け
に使用されているものである。Ｎａ２４のろう材は４０
０４合金であり、真空ろう付げに使用されているもので
ある。

これらのアルミニウム合金を第２表及び第３表に示す組
み合わせにて第１図に示す構成のろう付け用アルミニウ
ム合金複合材を試作した。

失庭五よ 第２表及び第３表に示した組み合わせのろう付け用アル
ミニウム合金複合材のうち、Ｎα２３のろう材を使用し
たものについて、ろう材面にノコロック用フラックスを
５ｇ／ｍ”！布し、乾燥した後、露点−４０℃のＮガス
雰囲気中で６００℃×５分間加熱を行った。また、魔２
４のろう材を使用したものについては、５　Ｘ　１０−
’　Ｔｏｒｒの真空中で５９５℃×３分間の加熱を行っ
た。

ろう付け性の評価結果を第４表及び第５表に示す。なお
、ろう付け性は流動係数で評価した。

各表より、本発明例はいずれもろう付け性が優れている
ことがわかる。特にノコロックろう付けの場合でもろう
付け性が優れている。

叉胤災又 実施例１と同一条件で加熱したろう付け用アルミニウム
合金複合材を室温で７日間放置した後、引張試験を行っ
た。その結果を第４表及び第５表に示すように１本発明
例はいずれもろう付け後強度が優に１２　ｋｇｆ　／　
ｍｍ”を超える高強度を有している。

去Ｊ１１１ 実施例１と同一条件で加熱したろう付け用アルミニウム
合金複合材について、ろう材側の耐食性をＣＡＳＳ試験
により評価した。ＣＡＳＳ試験２試験２問０ 各表のｒろう材側耐食性Ｊに示すように、本発明例はい
ずれも優れた耐食性を有していることがわかる。

去」１１先 実施例１と同一条件で加熱したろう付け用アルミニウム
合金複合材について，ろう材反対面側にクラッドされた
皮材側の耐食性を人工水（ＣＱ−：３　０　０ｐｐｍ．
　Ｓ　Ｏ，−”：　１　０　０ｐｐｍ．　Ｃｕ　：　５
ｐｐＩＩ）中で８８℃×８時間→室温Ｘ１６時間の温度
条件で３０日間の浸漬試験により評価した。浸漬試験後
の評価結果を第４表及び第５表に示す。各表の「皮材側
耐食性」に示すように、本発明例はいずれも優れた耐食
性を有していることがわかる。

以上の実施例１〜４から、各本発明例は、ろう付け性、
耐食性を損なうことなく高強度を呈することが明らかで
ある。

（以下余白） 去」１鉗呈 第６表に示す化学成分を有するアルミニウム合金を常法
により準備した。なお、Ｎα２０は４３４３合金ろう材
であって、ノコロック法ろう付け、雰囲気ろう付け及び
フラックスろう付けに使用されているものである。

これらを第７表に示す組み合わせにて、実施例１〜４に
示した要領でろう付け用ラジェータのチューブ材を試作
した。

これらのチューブ材のろう材面にノコロック用フラック
スを５ｇ／ｍ２塗布し、乾燥した後、露点−４０℃のＮ
ガス雰囲気中で６００℃×５分間加熱を行った。

ろう付け性、強度及び耐食性（ろう材側耐食性、皮材側
耐食性）の評価結果を第８表に示す、なお、それらの評
価方法は実施例１〜４の場合と同様である。

また、皮材側の耐食試験の後に皮材の重量減少を測定し
た。その結果も第８表に併記する。

第８表より明らかなように、本発明例はいずれもろう付
け性、強度とも優れ、耐食性も優れている。

また、上記重量減少は、クラッド層の消耗スピードを示
すパラメータであるが、本発明例は重量減少が少なく、
したがって、消耗速度が小さいことがわかる。

去ｍ影 実施例５と同一条件で加熱したラジェータのチューブ材
の皮材表面の孔食電位と、皮材をエメリー研磨紙で機械
的に除去した芯材の孔食電位を以下の条件でそれぞれ測
定した。

く測定条件〉 電解液：３．５ＮａＣＱ、 Ｎ２ガス吹き込みによる脱気 温　度＝２５℃ 測定法：ポテンショスタットを使用した電位走査法（掃
引速度１０　ａ＋ｍＶ　／　ｗｉｎ）測定した芯材と皮
材の孔食電位の差を第８表に併記する。

第８表より、本発明例における芯材と皮材の孔食電位の
差は３０〜１２０ｍｍＶの範囲にあり、ラジェータのチ
ューブ材の内面耐食性をチョキにわたり維持することが
できることがわかる。

【以下余白１ （発明の効果） 以上詳述したように１本発明によれば、ノコロックろう
付け法によってもろう付け性、耐食性を阻害することな
く高強度ろう付け用アルミニウム合金複合材が得られる
ので、特に自動車用熱交換器等に使用した場合には、薄
肉軽量化、コストダウン等に顕著な効果が得られるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るろう付け用アルミニウム合金複合
材の構成を示す説明図、 第２図及び第３図はそれぞれ本発明の応用例に係るろう
付け用アルミニウム合金複合材の構成を示す説明図であ
る。 特許出願人　　株式会社神戸ａｍ所 同　　　　日本電装株式会社 代理人弁理士　中　　村　　　尚 手続補正書 平成１年９月２０日 ８、補正の内容 （１）明細書第１頁第４行〜第３頁第６行目（特許請求
の範囲）の記載を別紙のとおりに訂正する。 １、事件の表示 平成１年特許顕第２０８７１６号 ２、発明の名称 ろう付け用アルミニウム合金複合材 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　神戸市中央区脇浜町１丁目３番１８号名称　（１
１９）株式会社神戸製鋼所　（外１名）４、代理人 住所　〒１１６東京都荒川区西日暮里５丁目３５７、補
正の対象 （別紙） ２、特許請求の範囲 （１）重量％で（以下、同じ）、不純物としてのＭｇの
含有量が０．２％以下のアルミニウム合金芯材の片面に
Ａｌ−８ｉ系ろう材をクラッドし、反対面にＭｇ：　０
　、３〜２．５％を含むアルミニウム合金（皮材）をク
ラッドしたことを特徴とするろう付け用アルミニウム合
金複合材。 （２）芯材として、Ｍｇ≦０．１％、Ｍｎ：０．２〜１
．５％を含み、更に必要によりＣｕ：　０　、５％以下
、Ｃｒ：０．３％以下及びＺｒ：　０　、２％以下のう
ちの１種又は２種Ｊｕｌを含有するアルミニウム合金を
用いた請求項１に記載のろう付け用アルミニウム合金複
合材。 （３）芯材として、Ｍｇ≦０．２％、Ｍｎ：０．２〜１
．５％及びＳｉ：０．３〜１．３％を含み、更に必要に
よりＣｕ：　０　、５％以下、Ｃｒ：０．３％以下及び
Ｚｒ：　０　、２％以下のうちの１種又は２種文上を含
有するアルミニウム合金を用いた請求項１に記載のろう
付け用アルミニウム合金複合材。 （４）　皮材として、Ｍｇ：　０　、３〜２．５％を含
み、更にＺｎ：２％以下を含有するアルミニウム合金を
クラッドした請求項１〜３のいずれかに記載のろう付け
用アルミニウム合金複合材。 （５）皮材として、Ｍｇ：０．３〜２．５％及びＭｎ：
０．２〜１．５％を含み、更に必要によりＣｕ：　０　
、５％以下、Ｃｒ：０．３％以下及びＺｒ：０゜２％以
下のうちの１種又は２種Ｕｎを含有するアルミニウム合
金をクラッドした請求項１〜３のいずれかに記載のろう
付け用アルミニウム合金複合材。 （６）芯材の厚さが、ろう材の厚さの２．５倍以上で且
つ０．１ｍｍｍｍ以上１以園以下る請求項１〜５のいず
れかに記載のろう付け用アルミニウム合金複合材。 （７）　ノコロックろう付け法を組立られる請求項１〜
６のいずれかに記載のラジェーターのチューブ材。 （８）前記ろう材を外面にしてシーム溶接によリ製管さ
れる請求項７に記載のチューブ材。 （９）　ノコロックろう付け後において、芯材、皮材及
びろう材の孔食電位の関係が（貴）芯材〉皮材（卑）で
あり、かつ、芯材と皮材の孔食電位の差が３０〜１２０
ｍｍＶである請求項７に記載のチューブ材。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、不純物としてのＭｇの
   含有量が０．２％以下のアルミニウム合金芯材の片面に
   Ａｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドし、反対面にＭｇ：０．
   ３〜２．５％を含むアルミニウム合金（皮材）をクラッ
   ドしたことを特徴とするろう付け用アルミニウム合金複
   合材。
2. （２）芯材として、Ｍｇ≦０．１％、Ｍｎ：０．２〜１
   ．５％を含み、更に必要によりＣｕ：０．５％以下、Ｃ
   ｒ：０．３％以下及びＺｒ：０．２％以下のうちの１種
   又は２種を含有するアルミニウム合金を用いた請求項１
   に記載のろう付け用アルミニウム合金複合材。
3. （３）芯材として、Ｍｇ≦０．２％、Ｍｎ：０．２〜１
   ．５％及びＳｉ：０．３〜１．３％を含み、更に必要に
   よりＣｕ：０．５％以下、Ｃｒ：０．３％以下及びＺｒ
   ：０．２％以下のうちの１種又は２種を含有するアルミ
   ニウム合金を用いた請求項１に記載のろう付け用アルミ
   ニウム合金複合材。
4. （４）皮材として、Ｍｇ：０．３〜２．５％を含み、更
   にＺｎ：２％以下を含有するアルミニウム合金をクラッ
   ドした請求項１〜３のいずれかに記載のろう付け用アル
   ミニウム合金複合材。
5. （５）皮材として、Ｍｇ：０．３〜２．５％及びＭｎ：
   ０．２〜１．５％を含み、更に必要によりＣｕ：０．５
   ％以下、Ｃｒ：０．３％以下及びＺｒ：０．２％以下の
   うちの１種又は２種を含有するアルミニウム合金をクラ
   ッドした請求項１〜３のいずれかに記載のろう付け用ア
   ルミニウム合金複合材。
6. （６）芯材の厚さが、ろう材の厚さの２．５倍以上で且
   つ０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である請求項１〜５のいず
   れかに記載のろう付け用アルミニウム合金複合材。
7. （７）ノコロックろう付け法を組立られる請求項１〜６
   のいずれかに記載のラジエーターのチューブ材。
8. （８）前記ろう材を外面にしてシーム溶接により製管さ
   れる請求項７に記載のチューブ材。
9. （９）ノコロックろう付け後において、芯材、皮材及び
   ろう材の孔食電位の関係が（貴）芯材＞皮材（卑）であ
   り、かつ、芯材と皮材の孔食電位の差が３０〜１２０ｍ
   ｍＶである請求項７に記載のチューブ材。