JPH0569184A - 耐食性に優れたブレージングシート - Google Patents

耐食性に優れたブレージングシート

Info

Publication number
JPH0569184A
JPH0569184A JP24659091A JP24659091A JPH0569184A JP H0569184 A JPH0569184 A JP H0569184A JP 24659091 A JP24659091 A JP 24659091A JP 24659091 A JP24659091 A JP 24659091A JP H0569184 A JPH0569184 A JP H0569184A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
weight
brazing
skin material
corrosion resistance
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP24659091A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2595845B2 (ja
Inventor
Masayuki Hanazaki
昌幸 花崎
Haruo Sugiyama
治男 杉山
Tatsuyuki Kobayashi
達由樹 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikkei Techno Research Co Ltd
Nippon Light Metal Co Ltd
Original Assignee
Nikkei Techno Research Co Ltd
Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikkei Techno Research Co Ltd, Nippon Light Metal Co Ltd filed Critical Nikkei Techno Research Co Ltd
Priority to JP3246590A priority Critical patent/JP2595845B2/ja
Publication of JPH0569184A publication Critical patent/JPH0569184A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2595845B2 publication Critical patent/JP2595845B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 ろう付け後の皮材に残留するZn濃度を犠牲
防食作用を呈するレベルに確保し、耐食性に優れたブレ
ージングシートを提供する。 【構成】 芯材のアルミニウム合金は、Cu:0.1〜
0.8重量%,Mn:0.8〜2.5重量%,Si:
0.3〜1.2重量%,Fe:0.2〜0.8重量%,
Ti:0.05〜0.2重量%及びMg:0.05〜
0.2重量%を含有する。皮材のアルミニウム合金は、
芯材の一面にクラッドされ、Mg:0.5〜2.5重量
%,Zn:1.3〜3.0重量%,Si:0.05〜
0.5重量%及びFe:0.05〜0.5重量%を含有
する組成にIn:0.005〜0.1重量%,Be:
0.003〜0.01重量%及びTi:0.005〜
0.1重量%の何れか1種又は2種以上を含有させてい
る。また、芯材の他面にクラッドされたろう材は、Al
−Si系又はAl−Si−Zn系のろう材である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用熱交換器等と
して使用され、ろう付け性,ろう付け後の強度及び耐食
性に優れたブレージングシートに関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム製の熱交換器は、各部材を
ろう付けすることにより組み立てられている。このと
き、ろう付けされるアルミニウム材料の表面を清浄化し
且つろう材に対する濡れ性を向上させるため、非腐食性
のフラックスが使用される。以下、本願明細書において
は、この非腐食性フラックスを使用したろう付け法を、
ノコロック法という。
【0003】ラジエータチューブ,座板,レインフォー
ス,オイルクーラ,ヒータコア等の液体に接触する接液
部は、十分な耐食性をもつことが要求される。そこで、
皮材及びろう材を芯材にクラッドしたブレージングシー
トが接液部構成材料として使用されている。たとえば特
開平2−175093号公報では、3003等のAl−
Mn系合金を芯材とし、この芯材に4343,4045
等のAl−Si系合金をろう材として、また7072等
のAl−Zn系合金を皮材としてクラッドしたものが紹
介されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、軽量化,コス
トダウン等の要求に応えるため、熱交換器構成材料とし
て、強度や耐食性等を劣化させることなく薄肉化した材
料が強く望まれている。また、材料の薄肉化に伴い、ろ
う付け後における添加元素の拡散状態が従来とは異な
り、これまで使用されている材料では接液部の耐食性が
不足することが明らかになってきた。しかも、最近の環
境問題,高出力化等に応じて、熱交換器もより過酷な高
温,腐食雰囲気に晒されるようになってきている。その
ため、材料強度及び耐食性についても、より優れたブレ
ージングシートが要求される。
【0005】本発明は、このような要求に応えるべく案
出されたものであり、各層間の挙動を考慮に入れて芯
材,皮材及びろう材の材質を特定することにより、耐食
性,ろう付け性,ろう付け後の強度等において優れ、薄
肉化した熱交換器としても十分な特性を発揮するブレー
ジングシートを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のブレージングシ
ートは、その目的を達成するため、Cu:0.1〜0.
8重量%,Mn:0.8〜2.5重量%,Si:0.3
〜1.2重量%,Fe:0.2〜0.8重量%,Ti:
0.05〜0.2重量%及びMg:0.05〜0.2重
量%を含有するアルミニウム合金の芯材と、該芯材の一
面にクラッドされたMg:0.5〜2.5重量%,Z
n:1.3〜3.0重量%,Si:0.05〜0.5重
量%及びFe:0.05〜0.5重量%を含有する組成
にIn:0.005〜0.1重量%,Be:0.003
〜0.01重量%及びTi:0.005〜0.1重量%
の何れか1種又は2種以上を含有させたアルミニウム合
金の皮材と、前記芯材の他面にクラッドされたAl−S
i系ろう材又はAl−Si−Zn系ろう材からなること
を特徴とする。皮材は、更に微細化材としてBを0.0
01〜0.01重量%含有することができる。
【0007】ここで、ろう付け後の皮材中に含まれる残
留Zn濃度が0.8〜1.5重量%となるように、全板
厚に対する皮材のクラッド比率で8〜25%で芯材と皮
材とをクラッドすることが好ましい。また、芯材として
は、鋳塊の均熱処理によって微細なα−Al−(Fe,
Mn)−Si系金属間化合物及びAl−Mn−Cu−T
i系金属間化合物が分散析出したものが好ましい。
【0008】このブレージングシートは、Cu:0.1
〜0.8重量%,Mn:0.8〜2.5重量%,Si:
0.3〜1.2重量%,Fe:0.2〜0.8重量%,
Ti:0.05〜0.2重量%及びMg:0.05〜
0.2重量%を含有するアルミニウム合金の鋳塊を43
0〜530℃に1〜5時間加熱する均熱処理を施し、該
鋳塊から圧延された板材を芯材とし、Mg:0.5〜
2.5重量%,Zn:1.3〜3.0重量%,Si:
0.05〜0.5重量%及びFe:0.05〜0.5重
量%を含有する組成に更にIn:0.005〜0.1重
量%,Be:0.003〜0.01重量%及びTi:
0.005〜0.1重量%の何れか1種又は2種以上を
含有させたアルミニウム合金及びAl−Si系ろう材又
はAl−Si−Zn系ろう材を前記芯材のそれぞれの面
に熱間圧延及び冷間圧延で3層クラッドすることにより
製造される。
【0009】
【作 用】本発明者等は、特に材料強度を中心として、
ろう付け性を満足しながら且つ接液部に対して十分な耐
食性を呈するアルミニウム合金製3層クラッド材を開発
すべく種々の調査・研究を行った。
【0010】強度,ろう付け性,耐食性等の問題を解決
するためには、3層クラッド材の各層単独についての材
料的な検討だけでは不十分であり、皮材,芯材及びろう
材の相互間の相乗効果を考慮に入れて各層の材質を選定
する必要がある。たとえば、ろう付け後の強度向上を図
るためMg含有量を高めたアルミニウム合金製の芯材を
使用するとき、ろう付け時の加熱温度が400℃以上に
なると、Mgが拡散し易くなり、ろう材表面のMg濃度
が上昇する。ろう材に濃縮したMgは、ノコロック法で
使用する非腐食性フラックスと反応し、表面清浄や濡れ
性向上等に必要なフラックスを消費する。そのため、実
質的に有効フラックス量が不足し、ろう付け不良の原因
となる。他方、所定含有量よりも少ないMgを添加した
芯材にあっては、強度が不足し、薄肉化が困難になる。
【0011】また、芯材にMgを添加することによって
強度の向上が図られたとしても、アルミニウム合金材料
の電位がMg添加によって卑になる。そのため、芯材と
フィン或いは皮材との電位差が少なくなる。この電位差
の減少によって、フィン,皮材等の犠牲陽極作用が低下
し、熱交換器の耐食性が劣化する。
【0012】そこで、本発明者等は、これら各層間の相
乗作用を考慮して、芯材,皮材及びろう材の材質を総合
的に規定することにより、耐孔食性を始めとする耐食性
に優れたブレージングシートを開発し、その一部を特願
平3−174375号として出願した。本発明は、I
n,Be,Ti等を更に皮材に含有させることによっ
て、先願で提案したブレージングシートの特性を更に高
めるべく改良を加えたものである。なかでも、ろう付け
後における皮材の残留Zn濃度が0.8〜1.5重量%
となるように、板厚に対する皮材のクラッド比率を8〜
25%の範囲に設定することが好ましい。
【0013】芯材に添加されているMg成分は、製板時
における鋳塊のソーキング工程で200〜400℃に昇
温する過程で鋳塊に含有されているSiと反応し、微細
な金属間化合物Mg2 Siを生成する。金属間化合物M
2 Siは、更に昇温が進行して400℃を超えるよう
になると、マトリックスに固溶し始める。このとき、金
属間化合物Mg2 Siが存在した部分に、α−Al(F
e,Mn)Si相が、平均粒径0.1μm以下で微細且
つ均一に析出する。この析出によって、ろう付け後の強
度が向上する。
【0014】また、この種のブレージングシートは、通
常580〜610℃に1〜10分間保持されることによ
ってろう付けされる。ブレージングシートがろう付け温
度に加熱されると、マトリックスに固溶した一部の金属
間化合物Mg2 Siにより時効が進行し、ろう付け後の
強度が向上する。
【0015】ソーキング時の高温加熱によって固溶した
金属間化合物Mg2 Siは、熱間圧延後の冷却過程或い
は中間焼鈍で再度析出する。析出した金属間化合物Mg
2 Siはろう付け時に拡散し難く、ろう材表面に対する
Mgの供給が抑制される。したがって、Mgによるフラ
ックスの消費が防止され、ろう付け性が阻害されること
がなくなる。
【0016】芯材に含まれているCuは、Mg添加やα
−Al(Fe,Mn)Si相析出に起因して芯材の電位
が卑になることを防止し、芯材を貴な電位に維持する。
また、芯材のCuは、ろう付け性に何らの悪影響を与え
ることなく、Al2 Cuに基づく時効硬化によってろう
付け後の強度を向上させる。
【0017】芯材に添加されたTiは、鋳造組織を微細
にすると共にコアリングを起こし、ろう付け後において
孔食の発生を防止し、耐食性を向上させる。また、ソー
キング,中間焼鈍,ろう付け等の加熱の際に、平均粒径
0.1μm以下の微細なAl−Mn−Cu−Ti系金属
間化合物を形成する。この金属間化合物は、孔食の発生
を防ぎ、耐食性を向上させる。
【0018】また、皮材に1.3〜3重量%のZnを添
加することによって、ろう付け後のチューブの内部循環
水に対する耐食性が向上する。内部循環水に対する耐孔
食性には、1.2重量%未満のZnを含有するアルミニ
ウム合金7072をクラッドする方法が通常採用されて
いるが、チューブの薄肉化に伴って内部循環水に対する
耐孔食性を更に向上させる必要がある。たとえば、従来
の7072クラッド構成の薄肉化チューブでは、ろう付
け時の加熱によって皮材から芯材にZnが拡散し、皮材
の残留Zn濃度が0.8重量%未満になる。このような
低濃度の残留Znでは、犠牲陽極作用が不十分となり、
芯材を防食する作用が期待できない。
【0019】この点、皮材に1.3〜3重量%のZnを
添加し、且つクラッド率を8〜25%に維持するとき、
ろう付け後において皮材のZn濃度を0.8〜1.5重
量%の範囲に保つことができる。そのため、皮材の犠牲
陽極作用によって芯材が防食され、薄肉化されたチュー
ブを使用することが可能となる。
【0020】熱交換器の形状によっては、ろう付け時の
加熱条件が異なる。長い加熱時間を必要とする場合に
は、1.3〜3重量%の範囲で皮材のZn含有量を増加
させ、及び/又は8〜25%の範囲でクラッド率を増加
させる。逆に、短い加熱時間でろう付けが行われる場
合、皮材のZn含有量及びクラッド率を減少させる。何
れにおいても、ろう付け後における皮材の残留Zn濃度
を0.8〜1.5重量%の範囲に維持する限り、芯材に
対する防食効果が顕著に現れる。
【0021】残留Zn濃度が1.5重量%を超えると、
犠牲陽極として働く皮材が短期間に消耗してしまう。そ
こで、残留Zn濃度を1.5重量%以下に抑えるため、
皮材のZn含有量を3重量%以下とし、好ましくはクラ
ッド率を25%以下にする。また、残留Zn濃度が0.
8重量%未満であると所定の耐孔食性が得られないた
め、皮材のZn含有量を1.3重量%以上とし、好まし
くは8%以上のクラッド率を設定する。なお、クラッド
率が25%を超えると、板厚に対する皮材の厚さが増
し、薄肉化の要求によってトータルの板厚が制約を受け
ているクラッド材における芯材の厚みがその分だけ減少
する。そのため、ろう付け後の強度が低下することにな
る。
【0022】皮材に添加されたBe及び/又はInは、
この残留Zn濃度に対して次のような作用で効果を奏す
るものと推察される。すなわち、皮材に添加されたBe
は、Mgと共同して強固で緻密な複合酸化皮膜を作り、
この複合酸化皮膜によってろう付け中に高温加熱された
ブレージングシートの皮材からMgの蒸発が抑制され
る。また、Inは、それ自体でZnの代替的な作用をも
つ合金元素であり、しかもZnに比較して蒸気圧が低
い。したがって、ろう付け時の加熱によって飛散するこ
とがなく、Znを補完する作用を呈する。このような理
由から、残留Zn濃度或いはInで補完された残留Zn
濃度が所定値に維持され、所期の耐食性が確保される。
【0023】皮材に含まれる0.5〜2.5重量%のM
gは、皮材のZn成分と相俟つて犠牲陽極効果を高める
作用を呈する。皮材のMgは、ろう付け時の加熱によっ
て70〜150μm程度の深さまで芯材に拡散し、ろう
付け後の強度を高める上でも有効である。また、Mgの
拡散速度はZnの拡散速度よりも大きいため、ろう付け
中におけるZnの拡散が抑制され、ろう付け後のZn濃
度の低下も有効に防止される。しかも、Mg含有量をこ
の範囲に設定するとき、ろう付け中にMgがろう材層ま
で拡散することがないので、ろう付け性が損なわれな
い。
【0024】ろう材としては、4045,4343等の
Al−Si系合金が使用される。また、熱交換器の構成
部材であるフィン,ろう材,芯材の間で、ろう付け後の
電位関係が(卑)フィン<ろう材<芯材(貴)にならな
い限り、0.5〜2.5重量%のZnをAl−Si合金
系のろう材に添加して最適電位勾配を得ることができ
る。芯材の防食を図る最適電位勾配としては、フィン材
とろう材及びろう材と芯材との間に電位差50mV以上
を確保することが好ましい。
【0025】本発明は、以上の知見に基づき、芯材,フ
ィン材及びろう材の材質を総合的に選定することによっ
て完成されたものである。次いで、各層の成分及びその
含有量について説明する。
【0026】[芯材の組成] Cu:固溶してマトリックスを強化すると共に、芯材を
貴の電位に維持する上で、Cuは有効な元素である。こ
の効果は、Cu含有量が0.1重量%未満では小さい。
しかし、Cu含有量が0.8重量%を超えると、耐食性
が低下する。そこで、芯材のCu含有量を0.1〜0.
8重量%、好ましくは0.2〜0.6重量%の範囲に規
定した。
【0027】Mn:微細なAl−Mn−Si系金属間化
合物をソーキング時に分散析出させ、芯材の強度を向上
する上で、Mnは有効な元素である。また、芯材の孔食
電位を貴に移行させ、皮材との間に電位勾配を形成する
ことによって、皮材の陰極防食効果を発揮させる作用を
呈する。これらの効果は、Mn含有量が0.8重量%未
満では小さくなる。しかし、2.5重量%を超えるMn
含有量では、Mn添加による効果が飽和するばかりでな
く、鋳造時に巨大な金属間化合物が形成され、加工性を
阻害する。そこで、Mn含有量を0.8〜2.5重量
%、好ましくは1.0〜2.0重量%の範囲に規定し
た。
【0028】Si:Mgと結合してMg2 Si化合物を
形成し、Mg成分を芯材中に固定する上で必要な元素で
ある。このSi含有によってろう材の表面に対するMg
成分の拡散移動が抑制され、ろう付け性及び強度の低下
が防止される。また、ソーキング時に微細なα−Al−
(Fe,Mn)−Si系化合物を分散析出させ、芯材の
強度を向上させる。しかし、Si含有量が0.3重量%
未満では、芯材に対する強度向上作用が小さい。逆に、
Si含有量が1.2重量%を超えると、芯材の溶融温度
が低下し、ろう付け時の加熱によって溶け落ちや変形等
の欠陥が発生し易くなる。したがって、芯材のSi含有
量は、0.3〜1.2重量%、好ましくは0.5〜1.
0重量%の範囲とした。
【0029】Ti:鋳造組織の微細化すると共に、カソ
ード反応を抑制する作用を呈する。しかし、Ti含有量
が0.05重量%未満では、効果が小さい。逆に、Ti
含有量が0.20重量%を超えると、鋳造時に巨大な金
属間化合物が形成され、加工性を阻害するばかりでな
く、巨大な金属間化合物とマトリックスとの間で局部電
池が形成され、耐孔食性が劣化する。そのため、Ti含
有量は、0.05〜0.20重量%、好ましくは0.0
6〜0.14重量%の範囲に設定した。
【0030】Fe:熱間圧延性及び強度を向上する上
で、有効な元素である。0.2重量%未満のFe含有量
では、これらの効果が小さい。しかし、Fe含有量が
0.8重量%を超えると、却って耐孔食性が阻害され
る。そこで、0.2〜0.8重量%、好ましくは0.3
〜0.6重量%の範囲に、Fe含有量を規定した。
【0031】Mg:材料強度及び耐食性を向上させる上
で、Mgは有効な合金元素である。しかし、0.2重量
%を超えてMgを含有させるとき、ろう付け性が著しく
阻害される。また、0.05重量%未満のMg添加で
は、効果が小さい。したがって、芯材のMg含有量は、
0.05〜0.20重量%以下、好ましくは0.08〜
0.18重量%の範囲に規定した。
【0032】[皮材の組成] Zn:犠牲陽極作用によって接液部のチューブ芯材を保
護する上で、必須の合金成分である。しかし、Znはろ
う付け時に拡散し易いため、皮材の残留Zn濃度として
0.8重量%以上を確保することが好ましい。また、残
留Zn濃度の上限は、犠牲陽極として消耗する速度を考
慮して1.5重量%にすることが好ましい。この残留Z
n濃度を得るため、チューブ材の板厚が0.3mm以下
の場合には、皮材に添加するZn含有量として1.3重
量%以上が必要である。このとき、1.3重量%未満の
Zn含有量では、拡散によって残留Zn濃度が0.8重
量%を超えることができず、耐孔食性が低下する。ま
た、皮材に添加されるZnの含有量が3.0重量%を超
えると、チューブ皮材中の残留Zn濃度が1.5重量%
を超え、チューブ内に目詰りを発生させる原因である接
液時の腐食生成量が多くなる。したがって、皮材のZn
含有量は、1.3〜3.0重量%、好ましくは1.5〜
2.5重量%の範囲に規定した。
【0033】Mg:皮材中のMg成分は、Znによる犠
牲陽極効果を高める作用を呈する。また、皮材に含まれ
るMg成分は、芯材に拡散してろう付け性を阻害させる
ことなく、強度の向上が図られる。このような効果を得
るためには、0.5重量%以上の含有量でMgを添加す
ることが必要である。しかし、2.5重量%を超えてM
gを皮材に含有させると、皮材の電位が必要以上に貴に
なり、皮材の消耗が促進される。そこで、皮材のMg含
有量を0.5〜2.5重量%、好ましくは0.6〜2.
0重量%の範囲に設定した。
【0034】Si:皮材中のSi成分は、Mg成分と反
応し微細な金属間化合物Mg2 Siを生成することによ
って、ろう付け後の強度を向上させる。この強度向上効
果は、Si含有量が0.05重量%未満では小さい。ま
た、皮材に含有されているSi成分は、Al−Fe−S
i系の金属間化合物を形成する要因でもある。このAl
−Fe−Si系の金属間化合物は、Al−Zn系金属間
化合物よりも電気化学的に貴であるため、孔食の核とし
て作用し犠牲陽極効果を減じる。Al−Fe−Si系の
金属間化合物の形成は、Si含有量が0.5重量%を超
えるとき顕著に現れる。したがって、皮材中のSi含有
量は、0.05〜0.5重量%の範囲に規定した。
【0035】Fe:Fe成分は、熱間圧延性及び強度の
向上に寄与する。しかし、0.05重量%未満のFe含
有量では、性質改善の効果が小さい。逆に、0.5重量
%を超えるFe含有量では、却って耐食性が阻害され
る。したがって、0.05〜0.5重量%の範囲にFe
含有量を規制した。
【0036】In:Znの代替となる合金元素であり、
犠牲防食作用を呈する。しかも、Znに比較して蒸気圧
が低く、ろう付け時に高温過熱された状態でも蒸発する
ことが少ない。そのため、0.005〜0.1重量%の
Inを含有する皮材では、孔食が抑えられ、全面腐食に
至ることがない。このようなInの作用は、含有量が
0.005重量%以上で顕著となる。また、In含有量
が0.1重量%を超える場合であっても、犠牲防食効果
がみられるものの、増量に見合った性質改善が得られ
ず、却って高価なInを使用することから価格面での欠
点が大きくなる。
【0037】Be:皮材にBeをMgと共存させると
き、ろう付け中のMgの蒸発が抑えられる。これは、B
eがMgと反応し、皮材の表面に強固で緻密な複合酸化
皮膜を形成することに起因するものと推察される。その
結果、皮材に含有されているZnの蒸発も抑制される。
そして、冷却液が通過するパイプの内面となる皮材の表
面におけるZn濃度が低下することがない。したがっ
て、Znの犠牲防食作用が確保され、耐食性が向上す
る。また、Be自体にも犠牲防食作用があり、これによ
っても、耐食性が向上する。このような作用は、Beを
0.003重量%以上で含有させるとき顕著になる。し
かし、Beの効果は0.01重量%で飽和し、それ以上
含有させても素材のコストアップを招き、価格面で好ま
しくない。
【0038】Ti:芯材に添加されたTiと同様に、鋳
造組織を微細にすると共にコアリングを起こし、ろう付
け後において孔食の発生を抑制する。このような作用
は、Ti含有量が0.005重量%以上で顕著となる。
しかし、0.1重量%を超えるTiを含有させるとき、
Al−Ti系,Al−B系等の金属間化合物が生成し易
くなり、加工性を低下させる。そこで、Tiを皮材に含
有させる場合には、その含有量を0.005〜0.1重
量%の範囲で選定する。
【0039】このように、In,Be及びTiは、何れ
も皮材の耐食性を改善する上で有効な合金元素である。
これら合金元素は、1種又は2種以上を皮材に含有させ
ることもできる。たとえば、Be及びTiを併用添加す
るとき、Beによる残留Zn濃度の確保及びTiによる
耐孔食性の向上が同時に得られる。また、他の組み合わ
せにおいても、同様にそれぞれの作用・効果が奏せられ
る。
【0040】更に、0.001〜0.01重量%のBを
皮材に含有させることもできる。Bは、鋳造組織を微細
化し、機械的強度等を向上させる作用を呈する。
【0041】[皮材のクラッド率]皮材の残留Zn濃度
を0.8〜1.5重量%の範囲に調整するためには、ク
ラッド率を8〜25%に設定することが好ましい。残留
Zn濃度には、チューブ材そのものの厚さが影響する
が、皮材の厚さも大きな影響を与える。皮材の厚さが8
%未満では、Znの濃度低下が大きくなり、0.8重量
%以上の残留Zn濃度が得られ難くなる。逆に、クラッ
ド率が25%を超えると、チューブ自体の強度が低下し
易くなる。したがって、好ましくは8〜25%の範囲に
クラッド率を設定する。
【0042】[ソーキング条件]本発明のブレージング
シートは、430〜530℃で1〜5時間ソーキングす
る均熱処理を施した鋳塊から得られる。このソーキング
が430℃未満或いは1時間未満で行われると、α−A
l−(Fe,Mn)−Si系化合物及びAl−Mn−C
u−Ti系化合物を析出させる十分な反応が起こらな
い。逆に、530℃或いは5時間を超えるソーキングで
は、析出した化合物が0.1μmを超えて粗大化し、芯
材の強度を低下させる。
【0043】なお、本発明を拘束するものではないが、
ブレージングシートのろう付けは、N2 等の雰囲気ガス
の流量を少なくした炉中で行うことが好ましい。すなわ
ち、Znの蒸発量は、炉内に供給されるN2 等の雰囲気
ガスの流量に依存している。雰囲気ガスの流量が多くな
れば、雰囲気ガスによって持ち去られるZn量も多くな
る。この点から、雰囲気ガスの流量を抑えた炉を使用す
るとき、残留Zn濃度が高く維持され、所期の犠牲防食
効果に起因する耐食性の改善が図られる。
【0044】また、流出する雰囲気ガスによって蒸発し
たZnが持ち去られることが避けられない炉では、皮材
のMg含有量を高くしたブレージングシートを使用する
ことによって、Znの蒸発を防ぐことができる。このと
き、Mg自体の蒸発は、皮材に含まれているBeで抑え
られる。
【0045】
【実施例】芯材,皮材及びろう材を別々に鋳造し、それ
ぞれ480℃に3時間加熱する均熱処理を施し、熱間圧
延後に冷間圧延を行う3層クラッド圧延によって板厚
0.25mmのブレージングシートを製造した。なお、
冷間圧延は、400℃に1.5時間加熱する中間焼鈍を
挟みながら行った。ろう材には、4045ろう材を使用
した。他方、芯材には、C307系のアルミニウム合金
を使用した。また、皮材としては、表1に示した成分を
含有するアルミニウム合金を使用した。
【0046】
【表1】
【0047】得られたブレージングシートを供試材とし
て、全長が32.5mの炉で約16分600℃に加熱す
ることによってノコロック法で炉中ろう付けした。この
とき、炉内にN2 ガスを約0.2m/秒の流速で供給し
た。
【0048】ろう付けされた供試材から幅25mm,長
さ100mmの試験片を切り出し、残留Zn濃度及び耐
食性を調べ、調査結果を表2に示した。なお、表2にお
ける皮材の残留Zn濃度は、XMAライン分析で測定
し、皮材の厚み方向最大値で表した。
【0049】耐食性試験としては、ろう材側及び端部を
樹脂でシールし、腐食液に試験片を浸漬し、88℃×8
時間→35℃×16時間を1サイクルとして14回繰り
返すビーカーテストを採用した。腐食液には、Cl-
000ppm,SO4 2- 1000ppm,HCO3 -10
00ppm及びCu2+10ppmを含む液を純水で調整
したものを使用した。また、浸漬を7サイクル繰り返す
ごとに、腐食液を更新した。そして、試験片に発生した
孔食の深さを、顕微鏡焦点深度法によって測定した。
【0050】
【表2】
【0051】表2から明らかなように、残留Zn濃度が
0.8以上であるとき、最大孔食深さが100μm以下
と小さく、ろう付け後に優れた耐食性が示されている。
Mg及びBeの含有量が本発明で規定した範囲にある試
験番号5のブレージングシートでは、Mg含有量を0.
55重量%と比較的低めに設定しているにも拘らず、残
留Zn濃度が0.84重量%で、良好な耐孔食性をもつ
ことが判る。
【0052】実際の熱交換器用として考慮するとき、合
格ラインは、残留Zn濃度が0.8〜1.5重量%の範
囲にあること及び最大孔食深さが100μm以下である
ことが要求される。本発明に従った試験番号1〜6のブ
レージングシートは、何れもこの要求を満足するもので
ある。また、ろう付け性にも優れ、ろう付け後のブレー
ジングシートは、17kgf/mm2 以上の引張り強さ
をもっていた。
【0053】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、各層間の反応や合金元素の拡散等を考慮して芯材,
皮材及びろう材の材質を特定することにより、芯材の強
度を向上させると共に、ろう付け性を低下させるMgが
ろう材層に拡散することを抑制しながら、皮材中の残留
Zn濃度を0.8重量%以上に確保している。これによ
り、耐食性,ろう付け性,ろう付け後の強度等において
優れたブレージングシートが得られる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成3年9月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 耐食性に優れたブレージングシート
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用熱交換器等と
して使用され、ろう付け性,ろう付け後の強度及び耐食
性に優れたブレージングシートに関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム製の熱交換器は、各部材を
ろう付けすることにより組み立てられている。このと
き、ろう付けされるアルミニウム材料の表面を清浄化し
且つろう材に対する濡れ性を向上させるため、非腐食性
のフラックスが使用される。以下、本願明細書において
は、この非腐食性フラックスを使用したろう付け法を、
ノコロック法という。
【0003】ラジエータチューブ,座板,レインフォー
ス,オイルクーラ,ヒータコア等の液体に接触する接液
部は、十分な耐食性をもつことが要求される。そこで、
皮材及びろう材を芯材にクラッドしたブレージングシー
トが接液部構成材料として使用されている。たとえば特
開平2−175093号公報では、3003等のAl−
Mn系合金を芯材とし、この芯材に4343,4045
等のAl−Si系合金をろう材として、また7072等
のAl−Zn系合金を皮材としてクラッドしたものが紹
介されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、軽量化,コス
トダウン等の要求に応えるため、熱交換器構成材料とし
て、強度や耐食性等を劣化させることなく薄肉化した材
料が強く望まれている。また、材料の薄肉化に伴い、ろ
う付け後における添加元素の拡散状態が従来とは異な
り、これまで使用されている材料では接液部の耐食性が
不足することが明らかになってきた。しかも、最近の環
境問題,高出力化等に応じて、熱交換器もより過酷な高
温,腐食雰囲気に晒されるようになってきている。その
ため、材料強度及び耐食性についても、より優れたブレ
ージングシートが要求される。
【0005】本発明は、このような要求に応えるべく案
出されたものであり、各層間の挙動を考慮に入れて芯
材,皮材及びろう材の材質を特定することにより、耐食
性,ろう付け性,ろう付け後の強度等において優れ、薄
肉化した熱交換器としても十分な特性を発揮するブレー
ジングシートを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のブレージングシ
ートは、その目的を達成するため、Cu:0.1〜0.
8重量%,Mn:0.8〜2.5重量%,Si:0.3
〜1.2重量%,Fe:0.2〜0.8重量%,Ti:
0.05〜0.2重量%及びMg:0.05〜0.2重
量%を含有するアルミニウム合金の芯材と、該芯材の一
面にクラッドされたMg:0.5〜2.5重量%,Z
n:1.3〜3.0重量%,Si:0.05〜0.5重
量%及びFe:0.05〜0.5重量%を含有する組成
にIn:0.005〜0.1重量%,Be:0.003
〜0.01重量%及びTi:0.005〜0.1重量%
の何れか1種又は2種以上を含有させたアルミニウム合
金の皮材と、前記芯材の他面にクラッドされたAl−S
i系ろう材又はAl−Si−Zn系ろう材からなること
を特徴とする。皮材は、更に微細化材としてBを0.0
01〜0.01重量%含有することができる。
【0007】ここで、ろう付け後の皮材中に含まれる残
留Zn濃度が0.8〜1.5重量%となるように、全板
厚に対する皮材のクラッド比率で8〜25%で芯材と皮
材とをクラッドすることが好ましい。また、芯材として
は、鋳塊の均熱処理によって微細なα−Al−(Fe,
Mn)−Si系金属間化合物及びAl−Mn−Cu−T
i系金属間化合物が分散析出したものが好ましい。
【0008】このブレージングシートは、Cu:0.1
〜0.8重量%,Mn:0.8〜2.5重量%,Si:
0.3〜1.2重量%,Fe:0.2〜0.8重量%,
Ti:0.05〜0.2重量%及びMg:0.05〜
0.2重量%を含有するアルミニウム合金の鋳塊を43
0〜530℃に1〜5時間加熱する均熱処理を施し、該
鋳塊から圧延された板材を芯材とし、Mg:0.5〜
2.5重量%,Zn:1.3〜3.0重量%,Si:
0.05〜0.5重量%及びFe:0.05〜0.5重
量%を含有する組成に更にIn:0.005〜0.1重
量%,Be:0.003〜0.01重量%及びTi:
0.005〜0.1重量%の何れか1種又は2種以上を
含有させたアルミニウム合金及びAl−Si系ろう材又
はAl−Si−Zn系ろう材を前記芯材のそれぞれの面
に熱間圧延及び冷間圧延で3層クラッドすることにより
製造される。
【0009】
【作 用】本発明者等は、特に材料強度を中心として、
ろう付け性を満足しながら且つ接液部に対して十分な耐
食性を呈するアルミニウム合金製3層クラッド材を開発
すべく種々の調査・研究を行った。
【0010】強度,ろう付け性,耐食性等の問題を解決
するためには、3層クラッド材の各層単独についての材
料的な検討だけでは不十分であり、皮材,芯材及びろう
材の相互間の相乗効果を考慮に入れて各層の材質を選定
する必要がある。たとえば、ろう付け後の強度向上を図
るためMg含有量を高めたアルミニウム合金製の芯材を
使用するとき、ろう付け時の加熱温度が400℃以上に
なると、Mgが拡散し易くなり、ろう材表面のMg濃度
が上昇する。ろう材に濃縮したMgは、ノコロック法で
使用する非腐食性フラックスと反応し、表面清浄や濡れ
性向上等に必要なフラックスを消費する。そのため、実
質的に有効フラックス量が不足し、ろう付け不良の原因
となる。他方、所定含有量よりも少ないMgを添加した
芯材にあっては、強度が不足し、薄肉化が困難になる。
【0011】また、芯材にMgを添加することによって
強度の向上が図られたとしても、アルミニウム合金材料
の電位がMg添加によって卑になる。そのため、芯材と
フィン或いは皮材との電位差が少なくなる。この電位差
の減少によって、フィン,皮材等の犠牲陽極作用が低下
し、熱交換器の耐食性が劣化する。
【0012】そこで、本発明者等は、これら各層間の相
乗作用を考慮して、芯材,皮材及びろう材の材質を総合
的に規定することにより、耐孔食性を始めとする耐食性
に優れたブレージングシートを開発し、その一部を特願
平3−174375号として出願した。本発明は、I
n,Be,Ti等を更に皮材に含有させることによっ
て、先願で提案したブレージングシートの特性を更に高
めるべく改良を加えたものである。なかでも、ろう付け
後における皮材の残留Zn濃度が0.8〜1.5重量%
となるように、板厚に対する皮材のクラッド比率を8〜
25%の範囲に設定することが好ましい。
【0013】芯材に添加されているMg成分は、製板時
における鋳塊のソーキング工程で200〜400℃に昇
温する過程で鋳塊に含有されているSiと反応し、微細
な金属間化合物Mg2 Siを生成する。金属間化合物M
2 Siは、更に昇温が進行して400℃を超えるよう
になると、マトリックスに固溶し始める。このとき、金
属間化合物Mg2 Siが存在した部分に、α−Al(F
e,Mn)Si相が、平均粒径0.1μm以下で微細且
つ均一に析出する。この析出によって、ろう付け後の強
度が向上する。
【0014】また、この種のブレージングシートは、通
常580〜610℃に1〜10分間保持されることによ
ってろう付けされる。ブレージングシートがろう付け温
度に加熱されると、マトリックスに固溶した一部の金属
間化合物Mg2 Siにより時効が進行し、ろう付け後の
強度が向上する。
【0015】ソーキング時の高温加熱によって固溶した
金属間化合物Mg2 Siは、熱間圧延後の冷却過程或い
は中間焼鈍で再度析出する。析出した金属間化合物Mg
2 Siはろう付け時に拡散し難く、ろう材表面に対する
Mgの供給が抑制される。したがって、Mgによるフラ
ックスの消費が防止され、ろう付け性が阻害されること
がなくなる。
【0016】芯材に含まれているCuは、Mg添加やα
−Al(Fe,Mn)Si相析出に起因して芯材の電位
が卑になることを防止し、芯材を貴な電位に維持する。
また、芯材のCuは、ろう付け性に何らの悪影響を与え
ることなく、Al2 Cuに基づく時効硬化によってろう
付け後の強度を向上させる。
【0017】芯材に添加されたTiは、鋳造組織を微細
にすると共にコアリングを起こし、ろう付け後において
孔食の発生を防止し、耐食性を向上させる。また、ソー
キング,中間焼鈍,ろう付け等の加熱の際に、平均粒径
0.1μm以下の微細なAl−Mn−Cu−Ti系金属
間化合物を形成する。この金属間化合物は、孔食の発生
を防ぎ、耐食性を向上させる。
【0018】また、皮材に1.3〜3重量%のZnを添
加することによって、ろう付け後のチューブの内部循環
水に対する耐食性が向上する。内部循環水に対する耐孔
食性には、1.2重量%未満のZnを含有するアルミニ
ウム合金7072をクラッドする方法が通常採用されて
いるが、チューブの薄肉化に伴って内部循環水に対する
耐孔食性を更に向上させる必要がある。たとえば、従来
の7072クラッド構成の薄肉化チューブでは、ろう付
け時の加熱によって皮材から芯材にZnが拡散し、皮材
の残留Zn濃度が0.8重量%未満になる。このような
低濃度の残留Znでは、犠牲陽極作用が不十分となり、
芯材を防食する作用が期待できない。
【0019】この点、皮材に1.3〜3重量%のZnを
添加し、且つクラッド率を8〜25%に維持するとき、
ろう付け後において皮材のZn濃度を0.8〜1.5重
量%の範囲に保つことができる。そのため、皮材の犠牲
陽極作用によって芯材が防食され、薄肉化されたチュー
ブを使用することが可能となる。
【0020】熱交換器の形状によっては、ろう付け時の
加熱条件が異なる。長い加熱時間を必要とする場合に
は、1.3〜3重量%の範囲で皮材のZn含有量を増加
させ、及び/又は8〜25%の範囲でクラッド率を増加
させる。逆に、短い加熱時間でろう付けが行われる場
合、皮材のZn含有量及びクラッド率を減少させる。何
れにおいても、ろう付け後における皮材の残留Zn濃度
を0.8〜1.5重量%の範囲に維持する限り、芯材に
対する防食効果が顕著に現れる。
【0021】残留Zn濃度が1.5重量%を超えると、
犠牲陽極として働く皮材が短期間に消耗してしまう。そ
こで、残留Zn濃度を1.5重量%以下に抑えるため、
皮材のZn含有量を3重量%以下とし、好ましくはクラ
ッド率を25%以下にする。また、残留Zn濃度が0.
8重量%未満であると所定の耐孔食性が得られないた
め、皮材のZn含有量を1.3重量%以上とし、好まし
くは8%以上のクラッド率を設定する。なお、クラッド
率が25%を超えると、板厚に対する皮材の厚さが増
し、薄肉化の要求によってトータルの板厚が制約を受け
ているクラッド材における芯材の厚みがその分だけ減少
する。そのため、ろう付け後の強度が低下することにな
る。
【0022】皮材に添加されたBe及び/又はInは、
この残留Zn濃度に対して次のような作用で効果を奏す
るものと推察される。すなわち、皮材に添加されたBe
は、Mgと共同して強固で緻密な複合酸化皮膜を作り、
この複合酸化皮膜によってろう付け中に高温加熱された
ブレージングシートの皮材からMgの蒸発が抑制され
る。また、Inは、それ自体でZnの代替的な作用をも
つ合金元素であり、しかもZnに比較して蒸気圧が低
い。したがって、ろう付け時の加熱によって飛散するこ
とがなく、Znを補完する作用を呈する。このような理
由から、残留Zn濃度或いはInで補完された残留Zn
濃度が所定値に維持され、所期の耐食性が確保される。
【0023】皮材に含まれる0.5〜2.5重量%のM
gは、皮材のZn成分と相俟つて犠牲陽極効果を高める
作用を呈する。皮材のMgは、ろう付け時の加熱によっ
て70〜150μm程度の深さまで芯材に拡散し、ろう
付け後の強度を高める上でも有効である。また、Mgの
拡散速度はZnの拡散速度よりも大きいため、ろう付け
中におけるZnの拡散が抑制され、ろう付け後のZn濃
度の低下も有効に防止される。しかも、Mg含有量をこ
の範囲に設定するとき、ろう付け中にMgがろう材層ま
で拡散することがないので、ろう付け性が損なわれな
い。
【0024】ろう材としては、4045,4343等の
Al−Si系合金が使用される。また、熱交換器の構成
部材であるフィン,ろう材,芯材の間で、ろう付け後の
電位関係が(卑)フィン<ろう材<芯材(貴)にならな
い限り、0.5〜2.5重量%のZnをAl−Si合金
系のろう材に添加して最適電位勾配を得ることができ
る。芯材の防食を図る最適電位勾配としては、フィン材
とろう材及びろう材と芯材との間に電位差50mV以上
を確保することが好ましい。
【0025】本発明は、以上の知見に基づき、芯材,フ
ィン材及びろう材の材質を総合的に選定することによっ
て完成されたものである。次いで、各層の成分及びその
含有量について説明する。
【0026】[芯材の組成] Cu:固溶してマトリックスを強化すると共に、芯材を
貴の電位に維持する上で、Cuは有効な元素である。こ
の効果は、Cu含有量が0.1重量%未満では小さい。
しかし、Cu含有量が0.8重量%を超えると、耐食性
が低下する。そこで、芯材のCu含有量を0.1〜0.
8重量%、好ましくは0.2〜0.6重量%の範囲に規
定した。
【0027】Mn:微細なAl−Mn−Si系金属間化
合物をソーキング時に分散析出させ、芯材の強度を向上
する上で、Mnは有効な元素である。また、芯材の孔食
電位を貴に移行させ、皮材との間に電位勾配を形成する
ことによって、皮材の陰極防食効果を発揮させる作用を
呈する。これらの効果は、Mn含有量が0.8重量%未
満では小さくなる。しかし、2.5重量%を超えるMn
含有量では、Mn添加による効果が飽和するばかりでな
く、鋳造時に巨大な金属間化合物が形成され、加工性を
阻害する。そこで、Mn含有量を0.8〜2.5重量
%、好ましくは1.0〜2.0重量%の範囲に規定し
た。
【0028】Si:Mgと結合してMg2 Si化合物を
形成し、Mg成分を芯材中に固定する上で必要な元素で
ある。このSi含有によってろう材の表面に対するMg
成分の拡散移動が抑制され、ろう付け性及び強度の低下
が防止される。また、ソーキング時に微細なα−Al−
(Fe,Mn)−Si系化合物を分散析出させ、芯材の
強度を向上させる。しかし、Si含有量が0.3重量%
未満では、芯材に対する強度向上作用が小さい。逆に、
Si含有量が1.2重量%を超えると、芯材の溶融温度
が低下し、ろう付け時の加熱によって溶け落ちや変形等
の欠陥が発生し易くなる。したがって、芯材のSi含有
量は、0.3〜1.2重量%、好ましくは0.5〜1.
0重量%の範囲とした。
【0029】Ti:鋳造組織の微細化すると共に、カソ
ード反応を抑制する作用を呈する。しかし、Ti含有量
が0.05重量%未満では、効果が小さい。逆に、Ti
含有量が0.20重量%を超えると、鋳造時に巨大な金
属間化合物が形成され、加工性を阻害するばかりでな
く、巨大な金属間化合物とマトリックスとの間で局部電
池が形成され、耐孔食性が劣化する。そのため、Ti含
有量は、0.05〜0.20重量%、好ましくは0.0
6〜0.14重量%の範囲に設定した。
【0030】Fe:熱間圧延性及び強度を向上する上
で、有効な元素である。0.2重量%未満のFe含有量
では、これらの効果が小さい。しかし、Fe含有量が
0.8重量%を超えると、却って耐孔食性が阻害され
る。そこで、0.2〜0.8重量%、好ましくは0.3
〜0.6重量%の範囲に、Fe含有量を規定した。
【0031】Mg:材料強度及び耐食性を向上させる上
で、Mgは有効な合金元素である。しかし、0.2重量
%を超えてMgを含有させるとき、ろう付け性が著しく
阻害される。また、0.05重量%未満のMg添加で
は、効果が小さい。したがって、芯材のMg含有量は、
0.05〜0.20重量%以下、好ましくは0.08〜
0.18重量%の範囲に規定した。
【0032】[皮材の組成] Zn:犠牲陽極作用によって接液部のチューブ芯材を保
護する上で、必須の合金成分である。しかし、Znはろ
う付け時に拡散し易いため、皮材の残留Zn濃度として
0.8重量%以上を確保することが好ましい。また、残
留Zn濃度の上限は、犠牲陽極として消耗する速度を考
慮して1.5重量%にすることが好ましい。この残留Z
n濃度を得るため、チューブ材の板厚が0.3mm以下
の場合には、皮材に添加するZn含有量として1.3重
量%以上が必要である。このとき、1.3重量%未満の
Zn含有量では、拡散によって残留Zn濃度が0.8重
量%を超えることができず、耐孔食性が低下する。ま
た、皮材に添加されるZnの含有量が3.0重量%を超
えると、チューブ皮材中の残留Zn濃度が1.5重量%
を超え、チューブ内に目詰りを発生させる原因である接
液時の腐食生成量が多くなる。したがって、皮材のZn
含有量は、1.3〜3.0重量%、好ましくは1.5〜
2.5重量%の範囲に規定した。
【0033】Mg:皮材中のMg成分は、Znによる犠
牲陽極効果を高める作用を呈する。また、皮材に含まれ
るMg成分は、芯材に拡散してろう付け性を阻害させる
ことなく、強度の向上が図られる。このような効果を得
るためには、0.5重量%以上の含有量でMgを添加す
ることが必要である。しかし、2.5重量%を超えてM
gを皮材に含有させると、皮材の電位が必要以上に卑に
なり、皮材の消耗が促進される。そこで、皮材のMg含
有量を0.5〜2.5重量%、好ましくは0.6〜2.
0重量%の範囲に設定した。
【0034】Si:皮材中のSi成分は、Mg成分と反
応し微細な金属間化合物Mg2 Siを生成することによ
って、ろう付け後の強度を向上させる。この強度向上効
果は、Si含有量が0.05重量%未満では小さい。ま
た、皮材に含有されているSi成分は、Al−Fe−S
i系の金属間化合物を形成する要因でもある。このAl
−Fe−Si系の金属間化合物は、Al−Zn系金属間
化合物よりも電気化学的に貴であるため、孔食の核とし
て作用し犠牲陽極効果を減じる。Al−Fe−Si系の
金属間化合物の形成は、Si含有量が0.5重量%を超
えるとき顕著に現れる。したがって、皮材中のSi含有
量は、0.05〜0.5重量%の範囲に規定した。
【0035】Fe:Fe成分は、熱間圧延性及び強度の
向上に寄与する。しかし、0.05重量%未満のFe含
有量では、性質改善の効果が小さい。逆に、0.5重量
%を超えるFe含有量では、却って耐食性が阻害され
る。したがって、0.05〜0.5重量%の範囲にFe
含有量を規制した。
【0036】In:Znの代替となる合金元素であり、
犠牲防食作用を呈する。しかも、Znに比較して蒸気圧
が低く、ろう付け時に高温過熱された状態でも蒸発する
ことが少ない。そのため、0.005〜0.1重量%の
Inを含有する皮材では、孔食が抑えられ、腐食形態は
全面腐食となり、均一溶解となる。このようなInの作
用は、含有量が0.005重量%以上で顕著となる。ま
た、In含有量が0.1重量%を超える場合であって
も、犠牲防食効果がみられるものの、増量に見合った性
質改善が得られず、却って高価なInを使用することか
ら価格面での欠点が大きくなる。
【0037】Be:皮材にBeをMgと共存させると
き、ろう付け中のMgの蒸発が抑えられる。これは、B
eがMgと反応し、皮材の表面に強固で緻密な複合酸化
皮膜を形成することに起因するものと推察される。その
結果、皮材に含有されているZnの蒸発も抑制される。
そして、冷却液が通過するパイプの内面となる皮材の表
面におけるZn濃度が低下することがない。したがっ
て、Znの犠牲防食作用が確保され、耐食性が向上す
る。また、Be自体にも、Al−Fe系金属間化合物の
晶出を抑制する作用があり、これによっても耐食性が向
上する。このような作用は、Beを0.003重量%以
上で含有させるとき顕著になる。しかし、Beの効果は
0.01重量%で飽和し、それ以上含有させても素材の
コストアップを招き、価格面で好ましくない。
【0038】Ti:芯材に添加されたTiと同様に、鋳
造組織を微細にすると共にコアリングを起こし、ろう付
け後において孔食の発生を抑制する。このような作用
は、Ti含有量が0.005重量%以上で顕著となる。
しかし、0.1重量%を超えるTiを含有させるとき、
Al−Ti系,Al−B系等の金属間化合物が生成し易
くなり、加工性を低下させる。そこで、Tiを皮材に含
有させる場合には、その含有量を0.005〜0.1重
量%の範囲で選定する。
【0039】このように、In,Be及びTiは、何れ
も皮材の耐食性を改善する上で有効な合金元素である。
これら合金元素は、1種又は2種以上を皮材に含有させ
ることもできる。たとえば、Be及びTiを併用添加す
るとき、Beによる残留Zn濃度の確保及びTiによる
耐孔食性の向上が同時に得られる。また、他の組み合わ
せにおいても、同様にそれぞれの作用・効果が奏せられ
る。
【0040】更に、0.001〜0.01重量%のBを
皮材に含有させることもできる。Bは、鋳造組織を微細
化し、機械的強度等を向上させる作用を呈する。
【0041】[皮材のクラッド率]皮材の残留Zn濃度
を0.8〜1.5重量%の範囲に調整するためには、ク
ラッド率を8〜25%に設定することが好ましい。残留
Zn濃度には、チューブ材そのものの厚さが影響する
が、皮材の厚さも大きな影響を与える。皮材の厚さが8
%未満では、Znの濃度低下が大きくなり、0.8重量
%以上の残留Zn濃度が得られ難くなる。逆に、クラッ
ド率が25%を超えると、チューブ自体の強度が低下し
易くなる。したがって、好ましくは8〜25%の範囲に
クラッド率を設定する。
【0042】[ソーキング条件]本発明のブレージング
シートは、430〜530℃で1〜5時間ソーキングす
る均熱処理を施した鋳塊から得られる。このソーキング
が430℃未満或いは1時間未満で行われると、α−A
l−(Fe,Mn)−Si系化合物及びAl−Mn−C
u−Ti系化合物を析出させる十分な反応が起こらな
い。逆に、530℃或いは5時間を超えるソーキングで
は、析出した化合物が0.1μmを超えて粗大化し、芯
材の強度を低下させる。
【0043】なお、本発明を拘束するものではないが、
ブレージングシートのろう付けは、N2 等の雰囲気ガス
の流量を少なくした炉中で行うことが好ましい。すなわ
ち、Znの蒸発量は、炉内に供給されるN2 等の雰囲気
ガスの流量に依存している。雰囲気ガスの流量が多くな
れば、雰囲気ガスによって持ち去られるZn量も多くな
る。この点から、雰囲気ガスの流量を抑えた炉を使用す
るとき、残留Zn濃度が高く維持され、所期の犠牲防食
効果に起因する耐食性の改善が図られる。
【0044】また、流出する雰囲気ガスによって蒸発し
たZnが持ち去られることが避けられない炉では、皮材
のMg含有量を高くしたブレージングシートを使用する
ことによって、Znの蒸発を防ぐことができる。このと
き、Mg自体の蒸発は、皮材に含まれているBeで抑え
られる。しかも、Mg自体がろう付け加熱時に表面にM
gO皮膜を生成することによっても、Mgの蒸発が抑制
される。
【0045】
【実施例】芯材,皮材及びろう材を別々に鋳造し、それ
ぞれ480℃に3時間加熱する均熱処理を施し、熱間圧
延後に冷間圧延を行う3層クラッド圧延によって板厚
0.25mmのブレージングシートを製造した。なお、
冷間圧延は、400℃に1.5時間加熱する中間焼鈍を
挟みながら行った。ろう材には、4045ろう材を使用
した。他方、芯材には、Cu:0.5重量%,Si:
0.9重量%,Mg:0.15重量%,Mn:1.1重
量%,Ti:0.1重量%,Fe:0.5重量%を含有
するアルミニウム合金を使用した。また、皮材として
は、表1に示した成分を含有するアルミニウム合金を使
用した。
【0046】
【表1】
【0047】得られたブレージングシートを供試材とし
て、全長が32.5mの炉で約16分600℃に加熱す
ることによってノコロック法で炉中ろう付けした。この
とき、炉内にN2 ガスを約0.2m/秒の流速で供給し
た。
【0048】ろう付けされた供試材から幅25mm,長
さ100mmの試験片を切り出し、残留Zn濃度及び耐
食性を調べ、調査結果を表2に示した。なお、表2にお
ける皮材の残留Zn濃度は、XMAライン分析で測定
し、皮材の厚み方向最大値で表した。
【0049】耐食性試験としては、ろう材側及び端部を
樹脂でシールし、腐食液に試験片を浸漬し、88℃×8
時間→35℃×16時間を1サイクルとして14回繰り
返すビーカーテストを採用した。腐食液には、Cl-
000ppm,SO4 2- 1000ppm,HCO3 -10
00ppm及びCu2+10ppmを含む液を純水で調整
したものを使用した。また、浸漬を7サイクル繰り返す
ごとに、腐食液を更新した。そして、試験片に発生した
孔食の深さを、顕微鏡焦点深度法によって測定した。
【0050】
【表2】
【0051】表2から明らかなように、残留Zn濃度が
0.8以上であるとき、最大孔食深さが100μm以下
と小さく、ろう付け後に優れた耐食性が示されている。
Mg及びBeの含有量が本発明で規定した範囲にある試
験番号5のブレージングシートでは、Mg含有量を0.
55重量%と比較的低めに設定しているにも拘らず、残
留Zn濃度が0.84重量%で、良好な耐孔食性をもつ
ことが判る。
【0052】実際の熱交換器用として考慮するとき、合
格ラインは、残留Zn濃度が0.8〜1.5重量%の範
囲にあること及び最大孔食深さが100μm以下である
ことが要求される。本発明に従った試験番号1〜6のブ
レージングシートは、何れもこの要求を満足するもので
ある。また、ろう付け性にも優れ、ろう付け後のブレー
ジングシートは、17kgf/mm2 以上の引張り強さ
をもっていた。
【0053】また、全体に対する皮材の厚さの比率、す
なわち、クラッド率を表2に合わせ示した。クラッド率
は皮材の厚みに比例するが、表1に示されるように何れ
も本実施例のブレージングシートは、要求特性を満足す
る合格品であった。
【0054】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、各層間の反応や合金元素の拡散等を考慮して芯材,
皮材及びろう材の材質を特定することにより、芯材の強
度を向上させると共に、ろう付け性を低下させるMgが
ろう材層に拡散することを抑制しながら、皮材中の残留
Zn濃度を0.8重量%以上に確保している。これによ
り、耐食性,ろう付け性,ろう付け後の強度等において
優れたブレージングシートが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 達由樹 静岡県庵原郡蒲原町蒲原1丁目34番1号 株式会社日軽技研内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cu:0.1〜0.8重量%,Mn:
    0.8〜2.5重量%,Si:0.3〜1.2重量%,
    Fe:0.2〜0.8重量%,Ti:0.05〜0.2
    重量%及びMg:0.05〜0.2重量%を含有するア
    ルミニウム合金の芯材と、 該芯材の一面にクラッドされたMg:0.5〜2.5重
    量%,Zn:1.3〜3.0重量%,Si:0.05〜
    0.5重量%,Fe:0.05〜0.5重量%及びI
    n:0.05〜0.1重量%を含有するアルミニウム合
    金の皮材と、 前記芯材の他面にクラッドされたAl−Si系ろう材又
    はAl−Si−Zn系ろう材からなることを特徴とする
    耐食性に優れたブレージングシート。
  2. 【請求項2】 Cu:0.1〜0.8重量%,Mn:
    0.8〜2.5重量%,Si:0.3〜1.2重量%,
    Fe:0.2〜0.8重量%,Ti:0.05〜0.2
    重量%及びMg:0.05〜0.2重量%を含有するア
    ルミニウム合金の芯材と、 該芯材の一面にクラッドされたMg:0.5〜2.5重
    量%,Zn:1.3〜3.0重量%,Si:0.05〜
    0.5重量%,Fe:0.05〜0.5重量%,In:
    0.05〜0.1重量%及びTi:0.005〜0.1
    重量%を含有するアルミニウム合金の皮材と、 前記芯材の他面にクラッドされたAl−Si系ろう材又
    はAl−Si−Zn系ろう材からなることを特徴とする
    耐食性に優れたブレージングシート。
  3. 【請求項3】 Cu:0.1〜0.8重量%,Mn:
    0.8〜2.5重量%,Si:0.3〜1.2重量%,
    Fe:0.2〜0.8重量%,Ti:0.05〜0.2
    重量%及びMg:0.05〜0.2重量%を含有するア
    ルミニウム合金の芯材と、 該芯材の一面にクラッドされたMg:0.5〜2.5重
    量%,Zn:1.3〜3.0重量%,Si:0.05〜
    0.5重量%,Fe:0.05〜0.5重量%及びB
    e:0.03〜0.01重量%を含有するアルミニウム
    合金の皮材と、 前記芯材の他面にクラッドされたAl−Si系ろう材又
    はAl−Si−Zn系ろう材からなることを特徴とする
    耐食性に優れたブレージングシート。
  4. 【請求項4】 Cu:0.1〜0.8重量%,Mn:
    0.8〜2.5重量%,Si:0.3〜1.2重量%,
    Fe:0.2〜0.8重量%,Ti:0.05〜0.2
    重量%及びMg:0.05〜0.2重量%を含有するア
    ルミニウム合金の芯材と、 該芯材の一面にクラッドされたMg:0.5〜2.5重
    量%,Zn:1.3〜3.0重量%,Si:0.05〜
    0.5重量%,Fe:0.05〜0.5重量%,Be:
    0.03〜0.01重量%及びTi:0.005〜0.
    1重量%を含有するアルミニウム合金の皮材と、 前記芯材の他面にクラッドされたAl−Si系ろう材又
    はAl−Si−Zn系ろう材からなることを特徴とする
    耐食性に優れたブレージングシート。
  5. 【請求項5】 Cu:0.1〜0.8重量%,Mn:
    0.8〜2.5重量%,Si:0.3〜1.2重量%,
    Fe:0.2〜0.8重量%,Ti:0.05〜0.2
    重量%及びMg:0.05〜0.2重量%を含有するア
    ルミニウム合金の芯材と、 該芯材の一面にクラッドされたMg:0.5〜2.5重
    量%,Zn:1.3〜3.0重量%,Si:0.05〜
    0.5重量%,Fe:0.05〜0.5重量%及びT
    i:0.005〜0.1重量%を含有するアルミニウム
    合金の皮材と、 前記芯材の他面にクラッドされたAl−Si系ろう材又
    はAl−Si−Zn系ろう材からなることを特徴とする
    耐食性に優れたブレージングシート。
  6. 【請求項6】 ろう付け後の皮材中に含まれる残留Zn
    濃度が0.8〜1.5重量%となるように、クラッド率
    8〜25%で請求項1〜5の何れかに記載の皮材が芯材
    に貼り合わされている請求項1記載のブレージングシー
    ト。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6の何れかに記載の芯材は、
    鋳塊の均熱処理によって微細なα−Al−(Fe,M
    n)−Si系金属間化合物及びAl−Mn−Cu−Ti
    系金属間化合物が分散析出したものであることを特徴と
    するブレージングシート。
JP3246590A 1991-08-30 1991-08-30 耐食性に優れたブレージングシート Expired - Fee Related JP2595845B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3246590A JP2595845B2 (ja) 1991-08-30 1991-08-30 耐食性に優れたブレージングシート

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3246590A JP2595845B2 (ja) 1991-08-30 1991-08-30 耐食性に優れたブレージングシート

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0569184A true JPH0569184A (ja) 1993-03-23
JP2595845B2 JP2595845B2 (ja) 1997-04-02

Family

ID=17150683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3246590A Expired - Fee Related JP2595845B2 (ja) 1991-08-30 1991-08-30 耐食性に優れたブレージングシート

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2595845B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0383951A4 (en) * 1988-08-31 1992-08-19 Fanuc Ltd Vertical articulated robot
EP0712681A2 (en) 1994-11-11 1996-05-22 The Furukawa Electric Co., Ltd. Aluminum alloy brazing sheet, method of producing said brazing sheet, heat-exchanger used said brazing sheet and method of producing said heat-exchanger

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62127445A (ja) * 1985-11-28 1987-06-09 Sumitomo Light Metal Ind Ltd ラミネート型熱交換器のコアの製造方法
JPS62208938A (ja) * 1986-03-11 1987-09-14 三菱アルミニウム株式会社 耐食性に優れた熱交換器用Al合金複合管材
JPS63180394A (ja) * 1987-01-22 1988-07-25 Kobe Steel Ltd 非腐蝕性フラツクスろう付用アルミニウムブレ−ジングシ−ト
JPS63192590A (ja) * 1987-02-03 1988-08-09 Kobe Steel Ltd ろう付用アルミニウム合金複合材
JPH01145487A (ja) * 1987-12-01 1989-06-07 Furukawa Alum Co Ltd アルミニウム製配管
JPH01195257A (ja) * 1988-01-29 1989-08-07 Furukawa Alum Co Ltd 耐孔食性に優れたアルミニウム合金複合材
JPH0250934A (ja) * 1988-08-12 1990-02-20 Furukawa Alum Co Ltd 熱交換器部材用アルミニウム製ブレージングシート
JPH02147163A (ja) * 1988-11-29 1990-06-06 Furukawa Alum Co Ltd アルミニウム製熱交換器の製造方法
JPH03104837A (ja) * 1989-09-19 1991-05-01 Furukawa Alum Co Ltd 気相ろう付け用高強度アルミニウム合金犠牲フィン材
JPH03124394A (ja) * 1989-10-05 1991-05-27 Furukawa Alum Co Ltd Al製熱交換器の冷媒通路用ブレージングシート
JPH03134127A (ja) * 1989-10-18 1991-06-07 Furukawa Alum Co Ltd 熱交換器部材用アルミニウム合金合わせ材

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62127445A (ja) * 1985-11-28 1987-06-09 Sumitomo Light Metal Ind Ltd ラミネート型熱交換器のコアの製造方法
JPS62208938A (ja) * 1986-03-11 1987-09-14 三菱アルミニウム株式会社 耐食性に優れた熱交換器用Al合金複合管材
JPS63180394A (ja) * 1987-01-22 1988-07-25 Kobe Steel Ltd 非腐蝕性フラツクスろう付用アルミニウムブレ−ジングシ−ト
JPS63192590A (ja) * 1987-02-03 1988-08-09 Kobe Steel Ltd ろう付用アルミニウム合金複合材
JPH01145487A (ja) * 1987-12-01 1989-06-07 Furukawa Alum Co Ltd アルミニウム製配管
JPH01195257A (ja) * 1988-01-29 1989-08-07 Furukawa Alum Co Ltd 耐孔食性に優れたアルミニウム合金複合材
JPH0250934A (ja) * 1988-08-12 1990-02-20 Furukawa Alum Co Ltd 熱交換器部材用アルミニウム製ブレージングシート
JPH02147163A (ja) * 1988-11-29 1990-06-06 Furukawa Alum Co Ltd アルミニウム製熱交換器の製造方法
JPH03104837A (ja) * 1989-09-19 1991-05-01 Furukawa Alum Co Ltd 気相ろう付け用高強度アルミニウム合金犠牲フィン材
JPH03124394A (ja) * 1989-10-05 1991-05-27 Furukawa Alum Co Ltd Al製熱交換器の冷媒通路用ブレージングシート
JPH03134127A (ja) * 1989-10-18 1991-06-07 Furukawa Alum Co Ltd 熱交換器部材用アルミニウム合金合わせ材

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0383951A4 (en) * 1988-08-31 1992-08-19 Fanuc Ltd Vertical articulated robot
EP0712681A2 (en) 1994-11-11 1996-05-22 The Furukawa Electric Co., Ltd. Aluminum alloy brazing sheet, method of producing said brazing sheet, heat-exchanger used said brazing sheet and method of producing said heat-exchanger
EP0712681A3 (en) * 1994-11-11 1997-01-29 Furukawa Electric Co Ltd Aluminum alloy brazing sheet, method for manufacturing said brazing sheet, heat exchanger with said brazing sheet and method for manufacturing said heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
JP2595845B2 (ja) 1997-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2656104B2 (ja) 耐食性に優れるロウ付け用シートの製法
CN108699637B (zh) 铝合金钎焊片的制造方法
EP1038984B1 (en) Corrosion protective sacrificial aluminum alloy for heat exchanger and aluminum alloy composite material highly resistant to corrosion for heat exchanger and heat exchanger using said composite material
WO2009128766A1 (en) Sandwich material for brazing with high strength at high temperature
JP2685927B2 (ja) A▲l▼製熱交換器の冷媒通路用ブレージングシート
JP2500711B2 (ja) 耐食性に優れたブレ―ジングシ―ト及び製造方法
US10532434B2 (en) Brazing sheet
JP3765327B2 (ja) ろう付用アルミニウム合金複合部材及びろう付方法
JP4019775B2 (ja) 耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート
JP4874074B2 (ja) 熱交換器用アルミニウム合金クラッド材
WO2020054325A1 (ja) アルミニウム合金ブレージングシート
JPS6248743B2 (ja)
JP2595845B2 (ja) 耐食性に優れたブレージングシート
JP2685926B2 (ja) A▲l▼製熱交換器の冷媒通路用ブレージングシート
JPS60251243A (ja) 真空ろう付用耐水.高強度ブレ−ジングシ−ト及びこれを用いた熱交換器
JP4019337B2 (ja) 耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材
JPH09302433A (ja) ろう付け性に優れたアルミニウム合金クラッド材およびその製造方法
JP4596618B2 (ja) 熱交換器用高耐食性アルミニウム合金複合材及び熱交換器用防食アルミニウム合金
JP2000087170A (ja) 耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材
JP5306836B2 (ja) 強度及び耐食性に優れたアルミニウム合金ブレージングシート
JP2933382B2 (ja) 熱交換器用高強度高耐食性アルミニウム合金クラッド材
JP2000087166A (ja) 耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材
JP7517811B2 (ja) アルミニウム合金ブレージングシートおよび熱交換器の製造方法
JP2000087167A (ja) 耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材
JP2000297338A (ja) アルカリ環境下および酸性環境下での耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金クラッド材

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees