JPH05337681A - 真空ろう付け用アルミニウム合金ブレージングシート - Google Patents

真空ろう付け用アルミニウム合金ブレージングシート

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JPH05337681A
JPH05337681A JP17181992A JP17181992A JPH05337681A JP H05337681 A JPH05337681 A JP H05337681A JP 17181992 A JP17181992 A JP 17181992A JP 17181992 A JP17181992 A JP 17181992A JP H05337681 A JPH05337681 A JP H05337681A
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JP
Japan
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brazing
alloy
vacuum
aluminum alloy
sheet
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JP17181992A
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Yoshito Inabayashi
芳人 稲林
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/089Coatings, claddings or bonding layers made from metals or metal alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドロンカップタイプのオイルクーラー、エバ
ポレータ、インタークーラー及びラジエーターのような
中空構造を有するアルミニウム製熱交換器の真空ろう付
け用アルミニウム合金ブレージングシートを提供する。 【構成】 AlまたはAl合金からなる芯材の片面また
は両面にAl−Mg−Si系合金またはAl−Mg−S
i−Bi系合金からなるろう材をクラッドした真空ろう
付け用アルミニウム合金ブレージングシートにおいて、
少なくとも片面のろう材の組織中に、円相当径が5μm
以上のMg2 Si粒子が50個/mm2 以上存在している
ことを特徴とする真空ろう付け用アルミニウム合金ブレ
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、ドロンカップタイプの
オイルクーラー、エバポレータ、インタークーラー及び
ラジエターのような中空構造を有するアルミニウム製熱
交換器の真空ブレージングに適した真空ろう付け用アル
ミニウム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】近年、アルミニウム合金製構造体のろう
付けに、フラックスを必要としない真空ブレージング法
が開発され、公害上の心配がない事から盛んに行われる
ようになってきた。真空ブレージングはAlまたはAl
合金を芯材とし、その片面あるいは両面にアルミニウム
合金ろう材をクラッドしたブレージングシートを用いて
真空中でろう付け加熱を行う方法で、アルミニウム合金
製の熱交換器を始め各種構造体のろう付けに用いられ
る。
【0003】この真空ろう付け用ブレージングシートに
は各種の芯材用アルミニウム合金とろう材用アルミニウ
ム合金が開発され、現在ではJIS Z 3263によ
り規格化されている。熱交換器に使用される真空ろう付
け用ブレージングシートとしては、芯材としてJIS
A 3003(Al−0.15wt%Cu−1.1wt%M
n)、JIS A 3005(Al−1.1wt%Mn−
0.4wt%Mg)、JIS A 3105(Al−0.
6wt%Mn−0.6wt%Mg)合金を用い、ろう材とし
てJIS BA 4004(Al−10wt%Si−1.
5wt%Mg)、JIS AA 4104(Al−10wt
%Si−1.5wt%Mg−0.1wt%Bi)合金を通常
用いる。またブレージングシートの板厚は0.5〜1.
2mmであり、ろう材は5〜15%のクラッド率で片面あ
るいは両面にクラッドされる。
【0004】こうした真空ろう付け用ブレージングシー
トを用いた中空構造を有するアルミニウム合金製熱交換
器としてはドロンカップタイプのエバポレータ、オイル
クーラー、ラジエターなどが製造されている。例えばド
ロンカップタイプのエバポレータは、ブレージングシー
トより作製した部材(1) を図3に示すように積層し、積
層した部材(1) 間にコルゲートフィン(2) を配置して真
空ろう付けしたもので、ろう付けは10-5〜10-4Torr
台の真空中で約600℃に加熱して行われる。
【0005】この真空ろう付けではブレージングシート
のろう材中に添加されたMgが400℃付近から徐々に
蒸発し始め、炉内酸化性ガスをH2 O+Mg→MgO+
2、O2 +2Mg→2MgOの反応に従うゲッター作
用で除去するとともに蒸発時にろう材表面の酸化皮膜の
破壊作用を行いろう付けを可能にする。またろう材中の
Siはろう材の融点を下げ、ろう付け温度を低めてろう
付け性を良好にする作用を有する。さらにろう材にBi
を添加する場合があるのは、Biはろうの流動性を向上
させると共に、Mgの蒸発を促進し、皮膜を破壊され易
くする働きを有しているからである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、中空構造を
有するアルミニウム製熱交換器の内部は蒸発したMgが
充満しやすく、外部とはろう付け雰囲気が異なる。すな
わち、適度な量のMgは上記のゲッター作用により内部
のろう付け雰囲気を良好にするが、必要以上のMg蒸気
は酸化性ガスとのバランスにより非常に厚い酸化皮膜を
成長させ内部ろう付け性を低下させる。そこで、外部の
ろう付け性と同等な内部ろう付け性を有するブレージン
グシートの開発が望まれていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を解
決するため種々検討の結果Al−Mg−Si系合金また
はAl−Mg−Si−Bi系合金ろう材からのMg蒸発
挙動とろう付け性との関係つまりろう材の金属組織中の
Mg2 Si粒子のサイズ、数とろう付け性との関係に着
目し、内部ろう付け性に優れたブレージングシートを開
発したものである。即ち本発明は、AlまたはAl合金
からなる芯材の片面または両面にAl−Mg−Si系合
金またはAl−Mg−Si−Bi系合金からなるろう材
をクラッドした真空ろう付け用アルミニウム合金ブレー
ジングシートにおいて、少なくとも片面のろう材の組織
中に円相当径が5μm以上のMg2 Si粒子が50個/
mm2以上存在していることを特徴とする真空ろう付け用
アルミニウム合金ブレージングシートである。
【0008】
【作用】まず、本発明ブレージングシートの構成につい
て説明する。ブレージングシートの芯材の合金の種類お
よびその調質については特に制限はない。部材の種類に
よって、例えばJIS 3003合金やそれにMg、C
u、Zn、Sn、In等を添加した合金や熱伝導性を考
慮した純アルミニウム系を適宜用いればよい。ろう材と
してはAl−Mg−Si系合金またはAl−Mg−Si
−Bi系合金を用いるが、0.6〜1.8wt%のMgお
よび6.0〜20.0wt%のSiを含有するAl−Si
−Mg系合金またはAl−Mg−Si−Bi系合金を用
いるのが望ましい。これはろう材中のMgは、ろう付け
中に蒸発しゲッター作用により真空度を向上させる作用
と蒸発により酸化皮膜の破壊作用を有する。しかしてそ
の量が0.6wt%未満では上記作用が十分生じずろう付
け性が低下し、1.8wt%を超えた場合ろう付け加熱途
中にMg系の酸化皮膜が逆に増加してろう付け性を低下
させることがあるからである。ろう材中のSiは合金の
融点を低下させ、ろう付けを可能にする添加元素であ
る。しかして添加量が6.0wt%未満や20.0wt%を
超えた場合、ろう材の融点が上昇しろう付け性が低下す
る。従ってMg量、Si量は前述のごとく限定したもの
が好ましい。Al−Mg−Si−Bi系合金をろう材と
する場合Biは0.01〜0.2wt%添加するのがろう
の流動性を良くし、かつ、ろう材の圧延性を損なわない
ので好ましい。
【0009】本発明において、少なくとも片面のろう材
の組織中に、円相当径が5μm以上のMg2 Si粒子が
50個/mm2 以上存在していることと限定したのは、ま
ずこのような組織を有するろう材の面を中空構造を有す
るアルミニウム製熱交換器の内側の面とするためであ
る。そして前記アルミニウム製熱交換器の内側の面とな
るろう材中のMg2 Si粒子の円相当径が5μm未満で
あると、真空ろう付け加熱の初期段階からMgが徐々に
蒸発し、中空構造内部に必要以上にMg蒸気が充満し、
酸化皮膜の成長を促進するため円相当径を5μm以上と
限定して、ろう付け温度に到達する直前までMgの蒸発
をゲッター作用を行う上での必要最小限に抑えろう付け
時に十分な酸化皮膜破壊を起こさせてろう付け性の向上
を図ったものである。またMg2 Si粒子の数も50個
/mm2 未満ではMg蒸発にともなう酸化皮膜破壊能力が
低下するとともに、ゲッター作用も低下するので50個
/mm2 以上としたものである。
【0010】ここで本発明における粒径の測定方法につ
いて説明する。ろう材内部に存在する粒子を、走査型電
子顕微鏡を用いた反射電子像により観察した。観察され
る反射電子像で黒く見えるものをMg2 Si粒子、白く
見えるものをSi粒子と判断し、画像解析を行いその円
相当径を求めた。
【0011】なお、Mg2 Si粒径は、製造上15μm
以下が限度であり、またその数は1000個/mm2 以下
が限度である。さらに、5μm以上のMg2 Si粒子を
増やすと2〜5μmの粒径範囲のMg2 Si粒子数が減
少し、1μm以下の微細なMg2 Si粒子あるいはろう
材中に固溶しているMg量が増える。
【0012】また、中空構造体外側のろう材に関して
は、ろう付け加熱中に十分なゲッター作用を行えばよ
く、従来法に準じたろう材でよいし、内側と同じろう材
組織としてもよい。
【0013】本発明の内側のろう材において所定のMg
2 Si粒子分布を得るには、ろう材の鋳造、ソーキン
グ、芯材との合わせ加熱、熱間圧延、中間焼鈍等の製造
条件をコントロールして行うことができる。例えば、内
側のろう材の製造法は鋳造後に520℃×3hのソーキ
ングを行い熱間圧延を施す。外側のろう材は鋳造後に4
95℃まで昇温し熱間圧延を施す。これら2種類のろう
材を芯材のそれぞれの面に合わせて520℃×3h程度
の合わせ加熱を行い、熱間圧延、冷間圧延、仕上焼鈍を
施すことにより本発明に相当する材料を得ることが出来
る。
【0014】
【実施例】次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説
明する。Al合金芯材およびろう材には表1に示すよう
な成分の材料を使用し、板厚0.6mmで両面クラッド
(片面15%のクラッド率)のブレージングシートを製
造する工程において、ろう材のソーキング処理条件、合
わせ加熱、熱間圧延条件、焼鈍条件等を変えることによ
り、ろう材中の5μm径以上のMg2 Si粒子の数を変
えて、表2に示す各種のブレージングシート(板厚0.
6mm、焼鈍材)を作製した。このように作製したブレー
ジングシートを次いでプレス成形して図1(a) (平面
図)、(b) (断面図)に示すカップ(3) を作製した。図
中(4) は排気口である。このようにしてブレージングシ
ートをプレス成形したカップを重ねて図2に示す試験用
中空構造体(5) を真空ブレージングにより作製してテス
トした。図中(3) は排気口つきカップ、(6) は排気口な
しカップ、(7) は排気筒である。ブレージングのテスト
条件は、5×10-5Torrの真空中で、昇温速度30℃/
min で600℃に到達後10分間保持した。評価はカッ
プの合わせ面におけるブレージング後のフィレット形成
具合により行い、100個のテストに対するろう切れ発
生率を求めた。その結果を表2に併記した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表2より明らかなように本発明例は従来例
および比較例の結果と比べてフィレットの形成能が著し
く改善され、ろう付け性が安定していることがわかる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明ブレージング
シートにより真空ろう付け性を向上させることができ
る。このことにより不良率を著しく低減させることが可
能であり安定した操業ができ、工業上顕著な効果を奏す
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) 、(b) カップの一例、(a) 平面図、(b) 断
面図。
【図2】カップを重ねた試験用中空構造体を示す側断面
図。
【図3】ドロンカップタイプのエバポレータの一例を示
す斜視図。
【符号の説明】
1 部材 2 コルゲートフィン 3 排気孔つきカップ 4 排気孔 5 試験用中空構造体 6 排気口なしカップ 7 排気筒

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 AlまたはAl合金からなる芯材の片面
    または両面にAl−Mg−Si系合金またはAl−Mg
    −Si−Bi系合金からなるろう材をクラッドした真空
    ろう付け用アルミニウム合金ブレージングシートにおい
    て、少なくとも片面のろう材の組織中に、円相当径が5
    μm以上のMg2 Si粒子が50個/mm2 以上存在して
    いることを特徴とする真空ろう付け用アルミニウム合金
    ブレージングシート。
JP17181992A 1992-06-04 1992-06-04 真空ろう付け用アルミニウム合金ブレージングシート Pending JPH05337681A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007327719A (ja) * 2006-06-09 2007-12-20 Denso Corp 排熱回収装置
CN110719965A (zh) * 2019-01-23 2020-01-21 三菱铝株式会社 无助焊剂钎焊用铝钎焊板

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