JPH06212331A - 高強度、高耐食性アルミニウム合金ブレージングシート - Google Patents

高強度、高耐食性アルミニウム合金ブレージングシート

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JPH06212331A
JPH06212331A JP1955493A JP1955493A JPH06212331A JP H06212331 A JPH06212331 A JP H06212331A JP 1955493 A JP1955493 A JP 1955493A JP 1955493 A JP1955493 A JP 1955493A JP H06212331 A JPH06212331 A JP H06212331A
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JP
Japan
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brazing
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strength
brazing sheet
corrosion resistance
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JP1955493A
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Tokinori Onda
時伯 恩田
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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】 自動車用のラジエーター等の熱交換器のチュ
ーブ材あるいはヘッダー材として使用される、高強度で
かつ耐食性に優れたアルミニウム合金ブレージングシー
トを提供する。 【構成】 Si0.05〜1.20wt%、Fe0.05
〜0.8wt%、Cu0.1〜1.0wt%、Mn0.3〜
1.5wt%を含有し、必要に応じて、さらにMg0.0
1〜0.2wt%、Cr0.3wt%以下、Zr0.3wt%
以下、Ti0.2wt%以下のうちの1種または2種以上
を含有し、残部がAlと不可避的不純物とからなる合金
を芯材とし、該芯材の片面にAl−Si系合金のろう材
を有し、他の片面にMg2.6〜4.0wt%、Zn2.
0〜4.0wt%、Mn0.3〜1.6wt%を含有し、残
部がAlと不可避的不純物とからなる合金の犠牲材を有
することを特徴とする高強度、高耐食性アルミニウム合
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、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り、さらに詳しくは、
電縫加工等によりチューブ状に加工された後にフィン等
をろう付けするブレージングシートやそのままヘッダー
材、サイドプレート材として用いられるブレージングシ
ート等であってろう付け後の強度が高く、特に熱交換器
部材とした後の冷媒に対する耐食性に優れたブレージン
グシートに関するものである。
【0002】
【従来の技術およびその課題】自動車のエンジン部を冷
却する熱交換器即ちラジエーターは例えば図1に示すよ
うに冷媒を通す複数本の偏平チューブ(1) の間にコルゲ
ート状に加工した放熱用フィン(2) を一体に形成し、該
偏平チューブ(1) の両端はヘッダー(3) とタンク(4) と
で構成される空間にそれぞれ開口しており、一方のタン
ク側の空間から偏平チューブ(1) 内を通して高温冷媒を
他方のタンク(4) 側の空間に送り、チューブ(1) および
放熱用フィン(2) の部分で熱交換して低温になった冷媒
を再び循環させるものである。アルミニウム製ラジエー
ターにおいては冷媒による孔食が発生し、それによる貫
通孔により、内部冷媒のもれが発生する危険を有してお
り、これを防止するための対策が種々行われている。
【0003】即ちこのようなアルミニウム製ラジエータ
ーのチューブ材およびヘッダー材としては例えばJIS
3003合金を芯材とし、該芯材の内側、すなわち冷媒
に常時触れている側には犠牲効果を有する犠牲材として
Znを含有するJIS7072合金をクラッドして耐食
性を向上させ、該芯材の外側には、通常のろう材をクラ
ッドしたブレージングシートを用い、コルゲート加工を
行ったフィン等の他の部材とともにブレージングにより
一体に組み立てられている。このようなブレージングシ
ートの要求特性としては、ろう付け性に優れること、ろ
うの拡散が少ないこと、ろう付け後の強度と耐食性に優
れること等がある。
【0004】ところで、近年、自動車の軽量化に対する
要求から熱交換器も軽量・小型化の方向にあり、そのた
めに部材の薄肉化が進められてきている。しかし、熱交
換器の各部材の薄肉化を行った場合、部材の肉厚が減少
する分の強度の向上と、もとの肉厚で得られていた耐食
性の維持が各部材、特にチューブに要求される。肉厚減
少分の強度向上には、芯材の添加元素を改良した高強度
合金がいくつか提案されているが十分な強度が得られて
いない。これは、高強度合金の添加成分が、製品の最終
工程として600℃付近まで加熱されるブレージングが
あるため、ある程度制限されることと、ろう付け時の加
熱、冷却過程で、強度向上のため芯材に添加した元素、
例えばMgやSiがMg2 Siとして粒界に析出し、粒
界腐食を生じ耐食性を劣化させてしまうことがあるため
である。また芯材を防食する犠牲材は芯材との電位差を
大きくするためや、犠牲材自体の溶解形態から通常はA
l−Zn系合金が用いられているが、この犠牲材自身の
ろう付け加熱後の強度は低いためにブレージングシート
全体としての強度の低下を招く問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み、ろ
う付け後の強度が高く、ろう付けした後の耐食性に優れ
たブレージングシートについて開発したもので、その第
1発明は、Si0.05〜1.20wt%、Fe0.05
〜0.8wt%、Cu0.1〜1.0wt%、Mn0.3〜
1.5wt%を含有し、残部がAlと不可避的不純物とか
らなる合金を芯材とし、該芯材の片面にAl−Si系合
金のろう材を有し、他の片面にMg2.6〜4.0wt
%、Zn2.0〜4.0wt%、Mn0.3〜1.6wt%
を含有し、残部がAlと不可避的不純物とからなる合金
の犠牲材を有することを特徴とする高強度、高耐食性ア
ルミニウム合金ブレージングシートであり、第2発明
は、Si0.05〜1.20wt%、Fe0.05〜0.
8wt%、Cu0.1〜1.0wt%、Mn0.3〜1.5
wt%を含有し、さらにMg0.01〜0.2wt%、Cr
0.3wt%以下、Zr0.3wt%以下、Ti0.2wt%
以下のうちの1種または2種以上を含有し、残部がAl
と不可避的不純物とからなる合金を芯材とし、該芯材の
片面にAl−Si系合金のろう材を有し、他の片面にM
g2.6〜4.0wt%、Zn2.0〜4.0wt%、Mn
0.3〜1.6wt%を含有し、残部がAlと不可避的不
純物とからなる合金の犠牲材を有することを特徴とする
高強度、高耐食性アルミニウム合金ブレージングシート
である。
【0006】
【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はSi
0.05〜1.20wt%(以下単に%と略記)、Fe
0.05〜0.8%、Cu0.1〜1.0%、Mn0.
3〜1.5%を含有し、必要に応じてMg0.01%〜
0.2%、Cr0.3%以下、Zr0.3%以下、Ti
0.2%以下のうちの1種または2種以上含有し、残部
Alと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金であ
る。各添加元素の役割を以下に述べる。
【0007】Siは、2つの役割により強度向上に寄与
する。一つはFe、Mnの析出を促進し、金属間化合物
を増やし、強度を向上させる。もう一つは、ろう付け後
に犠牲材層により拡散したMgと結合しMg2 Siを形
成し時効硬化により強度向上に寄与する。このためにS
iが0.05%未満の場合上記効果が十分でなく、1.
20%を超えるとブレージング加熱時にろうの拡散が異
常に大きくなりろう付け性が低下し、さらにチューブの
耐食性も低下する。したがって、Siは0.05〜1.
20%とするが、特に0.3〜0.7%で安定した特性
を示す。
【0008】FeはMnとともに金属間化合物を形成
し、強度向上に寄与する。その量が0.05%未満では
効果が十分でなく、0.8%を超えると鋳造時に粗大な
晶出物を多く生じ、ブレージング加熱時の芯材の再結晶
粒径が小さくなり、ろう材が芯材へ拡散し、ろう付け性
が低下する。
【0009】Cuは固溶状態にて合金中に存在し、強度
を向上させる。さらに芯材の電位を貴にし、犠牲材との
電位差を大きくして、犠牲材の犠牲陽極効果を増大さ
せ、耐食性を向上させる働きを有する。これらの働きは
0.1%未満のCuでは十分でなく、1.0%を超えて
添加した場合、ろう付け加熱後の冷却中にCuAl2
析出相を粒界に生じ、芯材の耐食性を損なうだけでな
く、ろう付加熱中に犠牲材に拡散して犠牲材の耐食性を
損ねることもある。したがって、Cuは0.1〜1.0
%とするが、特に0.4〜0.8%で安定した特性を示
す。
【0010】Mnは、金属間化合物を合金中に分散さ
せ、強度を向上させるための必須元素である。その量が
0.3%未満では効果が十分でなく、1.5%を超えて
添加した場合成形性が低下し、組付け等の加工時にブレ
ージングシートが割れてしまう危険性がある。したがっ
てMn添加量は0.3〜1.5%と限定した。
【0011】本発明芯材合金には、さらにMg、Cr、
Zr、Tiを添加する場合がある。Mgは合金中に固溶
して強度向上に効果があり、またSiと結合してMg2
Siの微細な析出相として存在し、強度を向上させる。
0.01%未満では効果がなく、0.2%を超えて添加
すると非腐食性のフラックスを用いたろう付けをする場
合にろう材に拡散してフラックスとMgが反応しろう付
けができなくなる。Cr、Zr、Tiはいずれも微細な
金属間化合物を形成し合金の強度を向上させる働きを有
する。しかし、Cr、Zrを0.3%、Tiを0.2%
を超えて添加した場合成形性が低下し、組付け等の加工
時にブレージングシートが割れてしまう。したがって、
Cr、Zrの添加量は0.3%以下、Tiの添加量は
0.2%以下とする。
【0012】ろう材としては通常用いられているAl−
Si系ろう材、例えばJIS4045(Al−10%S
i)等を用いればよいが、これに限定するものでない。
【0013】犠牲材は、本発明の重要な項目である。す
なわち、従来の犠牲材の代表として、JIS7072合
金が挙げられる。これに対して本発明では、犠牲効果を
有するアルミニウム合金としてMg2.6〜4.0%、
Zn2.0〜4.0%、Mn0.3〜1.6%を含有
し、残部Alと不可避的不純物とからなるアルミニウム
合金を用いている。
【0014】以下に犠牲材の合金組成の限定の理由を説
明する。Mgは合金に犠牲効果を付与するとともに合金
の強度を向上させる。2.6%未満では強度向上の効果
が充分でなく、4.0%を超えた場合、ろう付加熱時に
芯材に拡散しSiと結合して金属間化合物Mg2 Siを
析出し、粒界腐食を発生させ耐食性を劣化させてしま
う。
【0015】Znは固溶することで犠牲材の自然電極電
位を卑にして犠牲効果を付与する。その含有量が、2.
0%未満の場合、芯材からろう付加熱時に拡散してくる
成分、例えばCu、Siにより犠牲効果が充分でなくな
り、4.0%を超えると、犠牲材自身の耐食性が低下
し、溶解が非常に早くなり、犠牲効果がある時間が短
く、ブレージングシート全体の耐食性を損なう。またろ
う付け加熱後のブレージングシート全体の強度が低下す
る。
【0016】本発明では、犠牲材にMnを必須元素とし
て添加する。この理由は、1つにはZnが添加された犠
牲材の溶解速度を遅くするためであり、他の1つには犠
牲材の強度を向上させ、ろう付加熱後のブレージングシ
ート全体の強度を向上させるためである。その添加量が
0.3%未満では強度向上に寄与せず、1.6%を超え
ると犠牲材の加工性が劣化する。ここでMnの添加によ
り、犠牲材の溶解速度が遅くなるのは、Znを固溶させ
た系にMnを0.3〜1.6%程度添加した場合、Zn
添加によって生じる犠牲材の腐食電位の卑化が、Mn添
加によって緩和されるからである。
【0017】以上が犠牲材の合金組成であるが、不可避
的不純物として、FeとSiはそれぞれ、最大0.8%
以下とする。これらの元素は金属間化合物、例えばAl
3 Feを形成し、その周囲で腐食を生じることで、犠牲
材層の寿命を低下させるためである。したがって上限は
上記の通りであるが、Si:0.2%以下、Fe:0.
4%以下が望ましい。
【0018】以上が本発明のブレージングシートの構成
であるが、そのろう材の厚さは通常30μm程度であ
る。犠牲材の厚さも通常30μm程度であるが、本発明
の犠牲材層の場合、犠牲材の厚さを増してもブレージン
グシートのろう付け後の強度は低下しないので、60μ
m程度まで可能である。
【0019】本発明のブレージングシートは電縫加工等
によりチューブとしたり、そのままヘッダー材として用
いられる。
【0020】
【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
る。表1、2に示す合金組成の芯材と犠牲材の組合わせ
で構成されたブレージングシートを作製した。ろう材に
はJIS4045合金を用い、クラッド率はろう材は1
0%(30μm)であり、犠牲材は10〜15%(30
〜45μm)である。ブレージングシートは通常の水冷
鋳造、均質化処理(600℃×9時間)、合わせ加熱
(590℃)、熱間圧延、冷間圧延・焼鈍の工程で製造
し、H14調質とした。得られたブレージングシートコ
イル(板厚0.30mm)をろう付け加熱後、耐食性試
験、引張り試験、腐食電位の測定を行った。耐食性試験
はろう材側に3wt%になるように水に懸蜀したフラック
スを塗布したブレージングシートをN2 ガス中で600
℃×3.5分の条件で加熱を行った後、犠牲材側の表面
一定面積のみを露出させ、他の面をすべてテフロンテー
プでシールし、以下の条件で腐食試験を行った。すなわ
ち、シール処理後の各ブレージングシートを88℃のA
STM人工水(100ppm Cl- 、100ppm C
3 2- 、100ppm SO4 2- 、100ppm Cu2+を含む
水溶液)中に8時間浸漬した後、室温で16時間放置す
るサイクル試験を4ヶ月間行った。このサイクル試験終
了後各ブレージングシートはリン酸・クロム酸混液で腐
食生成物を除去した後、最大孔食深さを光学顕微鏡を用
いて焦点探度法により求めた。さらに腐食部の断面を研
磨し、粒界腐食の有無を調べた。結果を表2に記した。
引張試験はろう材側に3wt%になるように懸蜀したフラ
ックスを塗布したブレージングシートをN2 ガス中で6
00℃×3.5分の条件でろう付加熱を行った後に、室
温にて4日間放置後測定した。結果を表2に併記した。
腐食電位はクラッド材を研摩して飽和カロメル電極(S
CE)を用い、芯材、犠牲材について測定した。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】表3から明らかなように本発明例ブレージ
ングシートNo.1〜15は従来例No.24に比較して強
度においても優れており、耐食性も同等である。これに
対し、犠牲材中のZn、Mgの少ない比較例No.16〜
21は耐食性が悪く、芯材中のSi、犠牲材中のZnが
本発明の範囲より多い比較例No.22、23は強度は高
いが耐食性が悪いことが判る。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように本発明のブレージング
シートは高強度であり、かつ耐食性においても優れてお
り、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】ラジエーターを示す一部断面の斜視図。
【符号の説明】
1 偏平チューブ 2 放熱用フィン 3 ヘッダー 4 タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 21/06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si0.05〜1.20wt%、Fe0.
    05〜0.8wt%、Cu0.1〜1.0wt%、Mn0.
    3〜1.5wt%を含有し、残部がAlと不可避的不純物
    とからなる合金を芯材とし、該芯材の片面にAl−Si
    系合金のろう材を有し、他の片面にMg2.6〜4.0
    wt%、Zn2.0〜4.0wt%、Mn0.3〜1.6wt
    %を含有し、残部がAlと不可避的不純物とからなる合
    金の犠牲材を有することを特徴とする高強度、高耐食性
    アルミニウム合金ブレージングシート。
  2. 【請求項2】 Si0.05〜1.20wt%、Fe0.
    05〜0.8wt%、Cu0.1〜1.0wt%、Mn0.
    3〜1.5wt%を含有し、さらにMg0.01〜0.2
    wt%、Cr0.3wt%以下、Zr0.3wt%以下、Ti
    0.2wt%以下のうちの1種または2種以上を含有し、
    残部がAlと不可避的不純物とからなる合金を芯材と
    し、該芯材の片面にAl−Si系合金のろう材を有し、
    他の片面にMg2.6〜4.0wt%、Zn2.0〜4.
    0wt%、Mn0.3〜1.6wt%を含有し、残部がAl
    と不可避的不純物とからなる合金の犠牲材を有すること
    を特徴とする高強度、高耐食性アルミニウム合金ブレー
    ジングシート。
JP1955493A 1993-01-11 1993-01-11 高強度、高耐食性アルミニウム合金ブレージングシート Pending JPH06212331A (ja)

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