JPH06184687A - 熱交換器用高強度アルミニウム合金ブレージングシート - Google Patents

熱交換器用高強度アルミニウム合金ブレージングシート

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JPH06184687A
JPH06184687A JP35548192A JP35548192A JPH06184687A JP H06184687 A JPH06184687 A JP H06184687A JP 35548192 A JP35548192 A JP 35548192A JP 35548192 A JP35548192 A JP 35548192A JP H06184687 A JPH06184687 A JP H06184687A
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JP
Japan
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brazing
brazing sheet
heat exchanger
aluminum alloy
weight
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JP35548192A
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English (en)
Inventor
Takeshi Itagaki
武志 板垣
Ken Toma
建 当摩
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MA Aluminum Corp
Original Assignee
Mitsubishi Aluminum Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度Al 合金からなる熱交換器用ブレー
ジングシートを良好にろう付する。 【構成】 基本的に、重量%で、Mn :0.5〜1.
5%、Si :0.5〜1.5%、Cu :0.3〜0.8
%を含有し、残部がAl と不可避不純物とからなる芯材
の片面に、重量%で、Mg :1〜5%を含有し、残部が
Al と不可避不純物とからなる犠牲陽極皮材をクラッド
し、他の片面に、重量%で、Si :5〜15%、Cu :
0.31〜1%を含有し、残部がAl と不可避不純物と
からなるろう材をクラッドした熱交換器用高強度アルミ
ニウム合金ブレージングシート芯材、ろう材、犠牲陽極
皮材には所望により選択成分を添加する。 【効果】 非常に高強度のブレージングシートを良好
にろう付することができ、また、ブレージングシートの
耐食性も非常に優れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車などの熱交換
器のろう付けに使用される高強度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】一般に、自動車などに用いられているア
ルミニウム合金製の熱交換器は、その多くが真空ろう付
やフッ化物等を用いたフラックスろう付により製造され
ている。これらのろう付では、JIS Z 3263に定
めれているように、BA4343、BA4045に代表
されるAl−Si 合金や、BA4004、BA4005
に代表されるAl−Mg−Si 系のろう材をAl 合金製芯
材にクラッドしたブレージングシートが使用されてい
る。そして、ろう付に際しては、これら材料を、ろう材
の固相線と液相線との間の温度に相当する590〜61
5℃の温度に加熱して、ろうを適度に流動させた状態で
接合している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の材料
の薄肉化要求に伴って、高強度化の要求が高まってお
り、材料強度を高めるために犠牲材中に、Mg、Si 等
の元素を添加して、さらに芯材に拡散させる方法が提案
されている。しかし、これらの元素の含有量が多くなる
と、芯材および犠牲陽極材の強度は向上するものの、犠
牲材やろう材からのMg およびSi の拡散流入により、
芯材の融点(固相線温度)が低下し、上述したようなろ
う付温度では芯材の局部溶融や座屈が生じるという問題
がある。これに対処するために、ろう付温度の低いろう
材を使用することも考えられるが、このようなろう材
は、CuやZn を多く含んでおり(数wt%程度)、耐
食性に劣るため、自動車用熱交換器などのように苛酷な
腐食環境下で使用される材料には不向きである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこのような
観点から、きわめて高い強度を有し、かつろう付が可能
で、さらに耐食性に優れたブレージングシートを開発す
べく検討を重ねた。その結果、 (1)芯材には、基本的にMn、Si、Cu等を含有し、強度
に優れた合金を用いる。 (2)犠牲陽極皮材には、基本的にMgを多く添加し、耐食
性を向上させるとともに芯材に拡散させて強度を向上さ
せる。 (3)ろう材には基本的にSiを5〜15%含み、Cuを適
正量含む合金を用いる。 これら構成を基に、各種成分を規制することにより、上
記開発目的を達成できることを見いだし、本発明をする
に至った。
【0005】すなわち、本願発明の熱交換器用高強度ア
ルミニウム合金ブレージングシートは、下記にそれぞれ
組成を限定する芯材の片面に犠牲陽極皮材をクラッド
し、他の片面にろう材をクラッドしたことを特徴とす
る。芯材は、重量%で、Mn :0.5〜1.5%、Si
:0.5〜1.5%、Cu:0.3〜0.8%を含有
し、さらに所望により、Mg :0.05〜3%、Zr:
0.05〜0.25%、Cr :0.05〜0.25%、
Ti :0.05〜0.25%、V:0.05〜0.25
%の1種以上を含有し、残部がAl と不可避不純物から
なる。
【0006】犠牲陽極皮材は、重量%で、Mg :1〜5
%を含有し、所望により、Mn :0.2〜1.5%、S
i :0.2〜1.5%の1種または2種、又は/及び、
In:0.005〜0.05%、Sn :0.05〜0.
2%、Pb :0.005〜0.2%、Ga :0.005
〜0.2%の1種以上を含有し、残部がAl および不可
避不純物からなる。
【0007】ろう材は、重量%で、Si :5〜15%、
Cu :0.31〜1%を含有し、所望により、Mg :
0.2〜2%、又は/及び、Bi :0.01〜0.2
%、Be:0.0002〜0.0015%の1種または
2種、又は/及び、In :0.005〜0.1%、Sn
:0.05〜0.2%、Pb :0.005〜0.2
%、Ga :0.005〜0.2%の1種以上、又は/及
び、Na :0.005〜0.2%、K:0.005〜
0.2%、Ca :0.005〜0.2%、Sr :0.0
05〜0.2%の1種以上を含有し、残部がAl と不可
避不純物からなる。
【0008】
【作用】すなわち、本願発明のブレージングシートによ
れば、ろう材の融点を適度に下げることができ、融点が
低い高強度の芯材および犠牲陽極皮材のろう付を良好に
行うことができる。しかも、ブレージングシートは優れ
た耐食性を有しており、腐食環境の厳しい用途での使用
にも支障がない。次に、本願発明のブレージングシート
の成分限定理由を説明する。
【0009】(芯材)Mn :0.5〜1.5% Mn は、Al−Mn 系、Al−Mn−Si 系化合物として
析出して耐孔食性を向上させるとともに強度を向上させ
る。Mn の含有量が0.5%未満であると、その効果は
不十分であり、一方、1.5%を超えると加工性が低下
するので上記範囲とする。Si :0.5〜1.5% Al−Mn−Si 系化合物として析出し、また素地中に固
溶して強度を向上させる。0.5%未満であると、強度
の向上が不十分であり、また。1.5%を超えると耐食
性を低下させるので上記範囲とする。Cu :0.3〜0.8% 素地中に固溶して強度を向上させるとともに、電位を貴
にして耐孔食性を向上させる。0.3%未満では上記効
果は十分に得られず、また0.8%を超えると貴になり
すぎて、周辺の部材の耐食性を低下させるので上記範囲
とする。
【0010】 Mg :0.05〜3%、Zr :0.05〜0.25% Cr :0.05〜0.25%、Ti :0.05〜0.25%V:0.05〜0.25% Mg は、Si との共存下でMg2Siとして析出し、Cr、
Zr、Vは、Al と化合物を形成して強度を向上させ
る。また、Ti は耐食性を向上させるので、これらを選
択的に1種以上添加する。これらが下限未満であると、
それぞれの効果が不十分であり、また、上限を超える
と、Mg では耐食性の低下、その他の元素では加工性が
低下するので、上記範囲とする。
【0011】(犠牲陽極皮材)Mg :1〜5% Mg は、犠牲陽極皮材の耐食性および強度を向上させる
とともに、芯材に拡散して芯材の強度を向上させる。1
%未満であると、その作用は不十分であり、5%を超え
ると、耐食性が低下するので、上記範囲とする。Mn :0.2〜1.5%、Si :0.2〜1.5% Mn は、熱水中で表面に水和酸化皮膜が生成するのを防
止し、電位が上昇するのを防止する。下限未満ではその
作用が不十分であり、上限を超えると素地への固溶量が
増えかえって電位が上昇するので上記範囲とする。Si
は、Mg とともにろう付時に芯材に拡散して、Mg2Si
として析出し、犠牲陽極皮材および芯材の強度を向上さ
せる。 In :0.005〜0.05%、Sn :0.05〜0.2%Pb :0.005〜0.2%、Ga :0.005〜0.2% これら元素は、電位を卑にして犠牲陽極性を向上させ
る。それぞれ下限未満では作用が不十分であり、上限を
超えると、自己腐食が激しくなるので上記範囲とする。
【0012】(ろう材)Si :5〜15% Si は、Al の液相線温度を低くし、溶融時の流動性を
高めるために添加される。ただし、Si 含有量が5%未
満であると、ろう材の液相線温度が高すぎ、溶融時の流
動性が低くなる。また15%を超えると、共晶点を超え
ることにより、Si 量の増加にともない液相線温度が上
昇し、Si 量が不足する場合と同様に流動性が低下する
ので上記範囲とする。また、同様の理由で7〜11%T
するのが望ましい。Cu :0.31〜1% Cu は、Al−Si 合金の固相線温度を低下させるため
に添加する。0.31%未満の含有量ではその効果は不
十分であり、自己腐食速度も大きくなりすぎる。また、
1%を超えるとろう材の耐孔食性が低下するとともに電
位が貴になり、ろう付品の耐食性を損なうので上記範囲
とする。
【0013】Mg :0.2〜2% Mg は、真空ろう付の際、材料から炉中に蒸発し、炉中
の酸化性ガスと反応して材料の酸化を防止し、ろう付性
を向上させるので、真空ろう付の場合に添加する。0.
2%未満では上記効果が不十分であり、2%を超えると
一層の効果が望めないのみならず、炉の汚染が著しくな
るので上記範囲とする。Bi :0.01〜0.2%、Be :0.0002〜0.0015% それぞれ、真空ろう付においてろうの流動性や充填性を
良好にしてろう付性を向上させるので、Mg を含有させ
るろう材において選択的に添加する。それぞれ下限未満
では、上記効果が不十分であり、また上限を超えると、
芯材に侵食するので上記範囲とする。
【0014】 In :0.005〜0.1%、Sn :0.05〜0.2%Pb :0.005〜0.2%、Ga :0.005〜0.2% それぞれろう材の電位を卑にし、犠牲陽極性を付与して
ろう付品の耐食性を向上させる。それぞれの含有量が下
限未満であると、その効果が不十分であり、また上限を
超えると、自己腐食が激しくなるので上記範囲とする。 Na :0.005〜0.2%、K:0.005〜0.2%Ca :0.005〜0.2%、Sr :0.005〜0.2% それぞれ、組織を微細化して流動性を良好にし、ろう付
性を向上させるために選択的に1種以上添加する。それ
ぞれ下限未満では効果が不十分であり、上限を超えても
より一層の効果は望めないので上記範囲とする。
【0015】
【実施例】表1に示す組成の芯材の片面に、表2に示す
犠牲陽極皮材、他面に表3に示すろう材をそれぞれ10
%の厚さでクラッドして、板厚0.5mmのブレージン
グシートを得た。なお、ろう材には、比較材として、J
IS BA4045、BA4145相当のAl 合金を用
意した。このブレージングシート1(50mm×25m
m)をそれぞれ、図1に示すように板厚2mmのJIS
A 3003合金板2上に垂直に立て、その当接部の一
端に直径2mmのSUS 304線3を配置して、ブレ
ージングシート1を僅かに傾斜させた状態で、合金板2
とT字型に組み付けた。
【0016】そして、ろう材中にMg を含有しないブレ
ージングシートについては、フッ化物系フラックスを塗
布してN2雰囲気で、ろう材中にMg を含有するブレー
ジングシートについては10-4torrの真空中で、そ
れぞれ所定の温度で10分間保持するろう付を行って、
ブレージングシート1と合金板2との隙間におけるろう
4の充填長さを測定することによりろう付性を評価し
た。なお、加熱温度は各ろう材の固相線と液相線との間
の温度とした。また、各ブレージングシートは、発明材
および比較材No.11について575℃、比較材N
o.10について600℃で10分間の加熱を行った
後、強度測定を行い、さらにろう材面は740時間の塩
水噴霧試験、犠牲材面は5ppmのCu2+イオンを添加
した水道中で10日間の浸漬試験(40℃)に供して孔
食深さを測定した。
【0017】これらの測定結果は表4に示した。表から
明らかなように発明材は、ろう付性および耐食性に優れ
ている。なお、比較材No.9は、ろう付温度が低すぎ
てろうが溶融せず、また、比較材No.10は、芯材が
局部的に溶融したためろうが芯材中に侵食し、ろう付不
良となった。またろう侵食部では耐食性が著しく低下し
た。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】
【表4】
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本願発明の熱交換器
用高強度Al合金ブレージングシートによれば、高強度
の芯材の片面に、基本的にMg を多く含有する犠牲陽極
皮材をクラッドし、他面に、適正量のSi 、Cu または
Mg を基本成分とするろう材をクラッドしたので、融点
が適度に下がり、高強度のAl 合金においても、局部溶
解などが生じることなく良好に接合できる。しかもブレ
ージングシートは耐食性に優れており、厳しい腐食環境
の用途にも支障なく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、この発明の実施例におけるブレージン
グシートのろう付特性試験を示す正面図である。
【符号の説明】
1 ブレージングシート 2 Al 合金板 4
ろう

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、Mn :0.5〜1.5%、S
    i :0.5〜1.5%、Cu :0.3〜0.8%を含有
    し、残部がAl と不可避不純物とからなる芯材の片面
    に、重量%で、Mg :1〜5%を含有し、残部がAl と
    不可避不純物とからなる犠牲陽極皮材をクラッドし、他
    の片面に、重量%で、Si :5〜15%、Cu :0.3
    1〜1%を含有し、残部がAl と不可避不純物とからな
    るろう材をクラッドしたことを特徴とする熱交換器用高
    強度アルミニウム合金ブレージングシート
  2. 【請求項2】 芯材の成分としてさらに、重量%で、M
    g :0.05〜3%、Zr :0.05〜0.25%、C
    r :0.05〜0.25%、Ti :0.05〜0.25
    %、V:0.05〜0.25%の1種以上を含有する請
    求項1記載の熱交換器用高強度アルミニウム合金ブレー
    ジングシート
  3. 【請求項3】 犠牲陽極皮材成分としてさらに、Mn :
    0.2〜1.5%、Si :0.2〜1.5%の1種また
    は2種を含有する請求項1または2記載の熱交換器用高
    強度アルミニウム合金ブレージングシート
  4. 【請求項4】 犠牲陽極皮材成分としてさらに、重量%
    で、In :0.005〜0.05%、Sn :0.05〜
    0.2%、Pb :0.005〜0.2%、Ga :0.0
    05〜0.2%の1種以上を含有する請求項1〜3のい
    ずれかに記載の熱交換器用高強度アルミニウム合金ブレ
    ージングシート
  5. 【請求項5】 ろう材成分としてさらに、重量%でMg
    :0.2〜2%を含有する請求項1〜4のいずれかに
    記載の熱交換器用高強度アルミニウム合金ブレージング
    シート
  6. 【請求項6】 ろう材成分としてさらに、重量%で、B
    i :0.01〜0.2%、Be :0.0002〜0.0
    015%の1種または2種を含有する請求項5記載の熱
    交換器用高強度アルミニウム合金ブレージングシート
  7. 【請求項7】 ろう材成分としてさらに、重量%で、I
    n :0.005〜0.1%、Sn :0.05〜0.2
    %、Pb :0.005〜0.2%、Ga :0.005〜
    0.2%の1種以上を含有する請求項1〜6のいずれか
    に記載の熱交換器用高強度アルミニウム合金ブレージン
    グシート
  8. 【請求項8】 ろう材成分としてさらに、重量%で、N
    a :0.005〜0.2%、K:0.005〜0.2
    %、Ca :0.005〜0.2%、Sr :0.005〜
    0.2%の1種以上を含有する請求項1〜7のいずれか
    に記載の熱交換器用高強度アルミニウム合金ブレージン
    グシート
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005031019A1 (ja) * 2003-09-26 2005-04-07 Kobe Alcoa Transportation Products Ltd. アルミニウムブレージングシート
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JP2014055338A (ja) * 2012-09-13 2014-03-27 Uacj Corp 熱交換器用アルミニウム製クラッド板及びその製造方法、ならびに、当該クラッド板を用いたアルミニウム製熱交換器及びその製造方法

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