JPH05140684A - 耐食性Al合金ブレージングシート - Google Patents

耐食性Al合金ブレージングシート

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JPH05140684A
JPH05140684A JP32813491A JP32813491A JPH05140684A JP H05140684 A JPH05140684 A JP H05140684A JP 32813491 A JP32813491 A JP 32813491A JP 32813491 A JP32813491 A JP 32813491A JP H05140684 A JPH05140684 A JP H05140684A
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JP
Japan
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alloy
brazing
brazing sheet
sacrificial material
corrosion
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JP32813491A
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English (en)
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Motoyoshi Yamaguchi
元由 山口
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 犠牲材の耐食性を向上し、高強度でかつ耐食
性の良好な自動車熱交換器チューブ材用Al合金ブレー
ジングシートを提供する。 【構成】 Al合金芯材の片面にAl合金からなるろう
材を、他面に芯材より電位の卑なAl合金からなる犠牲
材をクラッドする3層のAl合金ブレージングシートに
おいて、犠牲材として0.05〜0.3wt%のTiを含
み、残部Alと不可避的不純物とからなるAl合金を使
用することを特徴とする耐食性Al合金ブレージングシ
ート。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車用のラジエータ
ー、ヒーター、インタークーラー等の熱交換器のチュー
ブ材に使用するAl合金ブレージングシートに関するも
ので、更に詳しくはチューブ材の耐食性を向上させ熱交
換器の寿命を著しく向上させる耐食性Al合金ブレージ
ングシートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図1に示す如くのAl製ラジエーターに
おいて、チューブ(1) に使用する材料は一般的に図2に
示す如くの3層構造のブレージングシートが使用されて
おり、フィン側がろう材面で通液側が犠牲材面となる。
ろう材としてはJIS4343(Al−7.5wt%S
i:以下wt%を%と略す)合金や4045(Al−10
%Si)合金等が、芯材としてはJIS3003(Al
−0.15%Cu−1.1%Mn)合金が、また犠牲材
としてはJIS7072(Al−1%Zn)合金が使用
されている。ラジエーターのチューブ材としての最も重
要な特性は通液側からの腐食に対して強いことで、その
ため芯材より電位の卑な犠牲材をクラッドし、芯材を保
護する方法がとられており、現行のラジエーターの耐食
性は問題がない。
【0003】一方現在製造されているラジエーターのチ
ューブ材の板厚は0.4mm程度であるが、軽量化を狙っ
てより薄肉材の要求が高まっている。この場合当然より
高強度な材料が要求される。一般的に使用されているJ
IS3003合金を芯材としたAl合金ブレージングシ
ートのろう付後の引張強さは12kgf /mm2 程度であ
り、高強度材としてより高い引張強さが要求される。そ
のためAl−Cu−Mn系(例えばAl−0.5%Cu
−1.1%Mn)合金を芯材とした引張強さ13kgf /
mm2 〜15kgf /mm2 のチューブ材が提案されている。
更に最近では、Al−Mg−Si系(例えばAl−0.
3%Mg−0.6%Si−0.5%Cu−1.1%M
n)合金を芯材とした引張強さ16kgf /mm2 〜20kg
f /mm2 のより高強度の材料が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ラジエーターをはじめ
とする熱交換器は一般的にはろう付工法により製造され
ており、600℃程度に加熱されるために、強度向上の
ための加工硬化や、固溶硬化を利用するとしても融点の
低い合金は使用できない。引張強さ16kgf /mm2 〜2
0kgf /mm2 を目標とした高強度材ではAl−Mg−S
i系の熱処理合金の利用が必須となり、この系の合金が
提案されている。しかしながらこの系の合金はJIS3
003合金より耐食性が劣り問題となっている。その理
由はろう付加熱時に粒界に析出したMg系をはじめとす
る種々の析出物が優先的に腐食され貫通孔食に至る所謂
粒界腐食が発生するためである。
【0005】
【課題を解決するための手段】チューブ材の腐食は犠牲
材の全面腐食が進行し、芯材を保護する陰極防食効果が
薄れてくると、粒界およびその近傍が優先的に腐食し、
短期間で深さ方向に孔食が進行する。この粒界腐食に最
も悪影響を与える析出物はMg2 Si、Mg2 Al3
ある。従ってMg添加量の少ない合金にすれば良いが、
この場合には強度向上が期待できない。本発明はこのよ
うなことから、犠牲材自体の耐食性を改善する方法を見
出したものである。即ち請求項1記載の発明は、Al合
金芯材の片面にAl合金からなるろう材を、他面に芯材
より電位の卑なAl合金からなる犠牲材をクラッドする
3層のAl合金ブレージングシートにおいて、犠牲材と
して0.05〜0.3wt%のTiを含み、残部Alと不
可避的不純物とからなるAl合金を使用することを特徴
とする耐食性Al合金ブレージングシートであり、請求
項2記載の発明は、Al合金芯材の片面にAl合金から
なるろう材を、他面に芯材より電位の卑なAl合金から
なる犠牲材をクラッドする3層のAl合金ブレージング
シートにおいて、犠牲材として0.05%〜0.3%の
Tiを含み、更に0.005〜0.3%のSn、0.0
05〜0.3%のIn、0.05〜0.3%のCa、
0.05〜0.3%のLiのうちの1種または2種以上
を含み、残部Alと不可避的不純物とからなるAl合金
を使用することを特徴とする耐食性Al合金ブレージン
グシートである。
【0006】
【作用】犠牲材は芯材の犠牲陽極としての役割を持つも
のであり貫通孔食を防止する。従ってこれまでの考え方
では犠牲材自体の耐食性については考慮されていない。
犠牲材の腐食が進行し、その効果が薄れてくると芯材の
腐食が進行する。犠牲材の腐食の進行を遅く出来れば、
当然ブレージングシートとしての寿命は長くなる。本発
明はこのような考えのもとに成されたもので、犠牲材と
して純AlにTiを添加するものである。Tiは鋳造時
に包晶反応により濃淡に凝固する。これを圧延すると板
厚方向にTiの濃い部分、薄い部分、濃い部分に分か
れ、層状に分布する。Ti添加により全体としての電位
はほとんど変化しないが、ミクロ的に見ればTiの電位
は貴であり、マトリックスのAlとの境界で電位差が生
じている。従って腐食の進行は、層状に分布したTiの
濃い部分で、横に拡がる腐食形態となり、板厚方向への
腐食の進行が遅くなる。そのためブレージングシートの
耐食性が向上し、貫通までの寿命が長くなる。Ti添加
量を0.05〜0.3%の範囲に限定した理由は、0.
05%未満ではその効果が不十分であり、0.3%を超
えるとその効果が飽和するばかりか、巨大なAl−Ti
系の金属間化合物を形成し自己の耐食性が劣るためであ
る。またSn、In、Ca、Liのうちの1種または2
種以上添加するのは、何れの元素も犠牲材としての電位
をより卑にし、より犠牲効果を高めるためである。これ
ら元素の添加量の範囲を上記のように限定した理由は、
下限未満ではその効果が不十分であり、上限を超えると
その効果が飽和するばかりか、塑性加工性が劣るためで
ある。
【0007】クラッドする犠牲材の厚さは10〜50μ
mの範囲が良く、20〜40μmが好ましい。またろう
材としてはAl−Si系のJIS4343(Al−7.
5%Si)合金、JIS4045(Al−10%Si)
合金、JIS4047(Al12%Si)合金およびJ
IS4004(Al−10%Si−1.5%Mg)合
金、Al−10%Si−1.5%Mg−0.1%Bi合
金等や、その他ろう材にろう付性改善や耐食性改善の目
的で微量の他の元素を添加しても差支えない。クラッド
するろう材の厚さは10〜50μmの範囲が好ましい。
芯材合金としては犠牲材より電位の貴な合金であれば如
何なる合金も使用出来る。例えば、特にJIS6951
(Al−0.35%Si−0.3%Cu−0.6%M
g)合金、Al−0.5%Cu−1.1%Mn−0.3
%Mg−0.7%Si合金等の合金に有効である。その
他一般的にブレージングシートの芯材として使用されて
いるJIS3003合金、Al−0.5%Cu−1.1
%Mn合金、Al−0.5%Cu−0.8%Mn−0.
15%Ti合金等も使用できる。本発明ブレージングシ
ートはチューブ材として使用するが、ラジエーターのヘ
ッダー材にも使用でき、その他本発明の目的と同様であ
ればいかなる部材としても使用できる。またろう付方法
は規定するものではなく、フラックスろう付法、真空ろ
う付法、その他のろう付法でろう付する熱交換器用材料
としても使用できる。
【0008】
【実施例】
〔実施例1〕芯材としてJIS6951合金、その片面
にろう材としてJIS4343合金を10%、他面に表
1に示す犠牲材を10%クラッドした、板厚0.3mm、
調質H14のブレージングシートを常法により製造し
た。なお従来例としては犠牲材にJIS7072合金を
用いた上記と同様のブレージングシートを製造した。こ
れらブレージングシートを幅40mm、長さ120mmの切
断し有機溶剤により脱脂後、露点−40℃、酸素濃度1
00ppm の窒素ガスで置換された600℃の雰囲気炉に
挿入加熱し3分間保持し、冷却した。この試料を温度9
0℃の水道水+10ppm Cu++の腐食液に、3ヶ月浸漬
し犠牲材側からの孔食深さを測定した。この結果を表1
に併記した。また上記加熱後の試料の犠牲材および芯材
の電位を測定した。測定条件は25℃の5%NaCl中
で飽和カロメル電極を対極とした。芯材の電位は−0.
69Vであり、犠牲材はそれより卑であった。芯材と犠
牲材との電位差を表1に併記した。
【0009】
【表1】
【0010】表1から明らかなように本発明例のNo.1
〜No.7では孔食深さは0.05mm以下であった。これ
に対し、本発明のTi量の範囲を外れる比較例No.8、
No.9および従来例No.10では、0.07mm以上の深
い孔食が発生した。このように本発明によればブレージ
ングシートの耐食性が改善されることが明らかである。
【0011】〔実施例2〕芯材としてAl−0.5%C
u−1.1%Mn−0.3%Mg−0.7%Si合金、
その片面にろう材としてJIS4045合金を8%、他
面に表2に示す犠牲材をクラッドした、板厚0.3mm、
調質H14のブレージングシートを常法により製造し
た。なお従来例としては犠牲材にJIS7072合金を
用いた上記と同様のブレージングシートを製造した。そ
してこれらブレージングシートについて実施例1と同様
に評価し、表2に併記した。
【0012】
【表2】
【0013】表2から明らかなように本発明例のNo.1
1〜No.25では孔食深さは犠牲材の厚さである0.0
3mm以下であった。これに対し、Sn、In、Ca、L
iがそれぞれ本発明の範囲より少ない比較例No.26、
No.28、No.30、No.32では電位が卑とならず改
善は見られなかった。またTiが本発明の範囲より少な
い比較例No.27、No.29、No.31、No.33では
電位は卑となるが、犠牲材の腐食速度を抑制することが
出来なかった。なおSn、In、Ca、Liが本発明の
範囲の上限を超える0.4%の材料を試作したが、塑性
加工性が劣り材料を製造することが出来なかった。なお
従来例No.34では犠牲材の厚さを超える孔食が発生し
た。このように本発明によれば犠牲材の寿命が大きく改
善されることが明らかである。
【0014】〔実施例3〕実施例1の発明例No.4と従
来例No.10の板厚0.3mm、調質H14の材料を用
い、ろう材が外面になるように、一般的な電縫管設備に
より厚さ2.2mm×幅16mmのチューブ材を製造した。
そして3003を芯材とし片面に7072、片面に40
45ろう材を各々10%クラッドした厚さ1.2mmのブ
レージングシートをヘッダー材とし、厚さ0.1mmのA
l−1%Mn−1.5%Zn合金をコルゲート加工した
フィン材とを組み合わせて図1に示す構造のラジエータ
ーを組立てた。この組立物を有機溶剤により脱脂し、K
AlF4 を主体とする弗化物系フラックスの5%懸濁液
を塗布し、200℃で乾燥後、露点−40℃、酸素濃度
100ppm の窒素ガスで置換された600℃の雰囲気炉
に挿入し3分間保持し、炉外に取り出し100℃/min
の速度で冷却した。そしてヘッダーにプラスチック製の
タンクを取りつけラジエーターを製造した。何れのチュ
ーブ材もろう付性は良好であった。これらラジエーター
内部に、温度90℃の水道水+10ppm のCu++の腐食
液を循環させ耐食寿命を評価した。結果を表3に示す
が、従来例No.10の材料を用いたラジエーターは50
00時間でチューブ部に貫通孔食が発生したのに対し、
本発明例No.4の材料を用いたラジエーターは8000
時間でチューブ部に貫通孔食が発生した。
【0015】
【表3】
【0016】このように本発明例のブレージングシート
をチューブ材として使用したラジエーターの寿命は、従
来例のチューブ材を使用したラジエーターに比較して明
らかに長く、優れた耐食性を有している。
【0017】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、犠牲
材の耐食性を向上させることが出来、熱交換器の寿命を
長くすることが出来る。このため高強度の芯材を使用す
ることが出来る。従来より強度が高く、耐食性が良好な
自動車用熱交換器のチューブ材を供給することができ、
チューブ材の薄肉化が可能となる。従って低コストで軽
量のラジエーターを製造することができ工業上著しい効
果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ラジエーターの概略図。
【図2】ブレージングシートの構成を示す断面図。
【符号の説明】
1 チューブ 2 フィン 3 ヘッダー 4 プラスチック製タンク 5 ろう材 6 芯材 7 犠牲材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Al合金芯材の片面にAl合金からなる
    ろう材を、他面に芯材より電位の卑なAl合金からなる
    犠牲材をクラッドする3層のAl合金ブレージングシー
    トにおいて、犠牲材として0.05〜0.3wt%のTi
    を含み、残部Alと不可避的不純物とからなるAl合金
    を使用することを特徴とする耐食性Al合金ブレージン
    グシート。
  2. 【請求項2】 Al合金芯材の片面にAl合金からなる
    ろう材を、他面に芯材より電位の卑なAl合金からなる
    犠牲材をクラッドする3層のAl合金ブレージングシー
    トにおいて、犠牲材として0.05wt%〜0.3wt%の
    Tiを含み、更に0.005〜0.3wt%のSn、0.
    005〜0.3wt%のIn、0.05〜0.3wt%のC
    a、0.05〜0.3wt%のLiのうちの1種または2
    種以上を含み、残部Alと不可避的不純物とからなるA
    l合金を使用することを特徴とする耐食性Al合金ブレ
    ージングシート。
JP32813491A 1991-11-15 1991-11-15 耐食性Al合金ブレージングシート Pending JPH05140684A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010236073A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Kobe Steel Ltd 側材および熱交換器用クラッド材

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010236073A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Kobe Steel Ltd 側材および熱交換器用クラッド材

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