JPH06287669A - ろう付性に優れた低真空ろう付用Al合金ブレージングシート - Google Patents

ろう付性に優れた低真空ろう付用Al合金ブレージングシート

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JPH06287669A
JPH06287669A JP5096497A JP9649793A JPH06287669A JP H06287669 A JPH06287669 A JP H06287669A JP 5096497 A JP5096497 A JP 5096497A JP 9649793 A JP9649793 A JP 9649793A JP H06287669 A JPH06287669 A JP H06287669A
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JP
Japan
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brazing
core material
alloy
low vacuum
sheet
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JP5096497A
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English (en)
Inventor
Takeshi Itagaki
武志 板垣
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MA Aluminum Corp
Original Assignee
Mitsubishi Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低真空下でAl合金ブレージングシートを
良好にろう付する。 【構成】 基本成分として、Mg:0.2〜1.2%
を含有するAl合金芯材の片面または両面に、基本成分
として、Mg:0.2〜0.8%、Si:5〜15%を
含有するろう材をクラッドする。所望により、芯材成分
として、所定量のMn、Zr、Cr、Ti、V、Fe、
Si、Cuを加え、ろう材成分として所定量のBi、B
eを加える。 さらに、ろう付加熱後における芯材の結
晶粒の周囲長さを400〜600μmに規制する。 【効果】 低真空下で良好にろう付でき、Mgによる
炉内の汚染や、Mg蒸散による強度低下を未然に防止で
きる。さらに、芯材の結晶粒周囲長さを規制することに
より、ろう付性をさらに向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ラジエターやエバポ
レーター等の自動車用熱交換器におけるチューブ材や補
強材などとして使用され、10- 2torr以上の低真空
でろう付される低真空ろう付用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】ラジエターやエバポレーター等の自動車
用熱交換器に用いられるチューブ材や補強材の多くは、
アルミニウム合金材で構成されており、一般には、この
合金材にろう材をクラッドしたブレージングシートを1
- 4〜10- 5torrの真空下で真空ろう付することに
より熱交換器が製造が行なわれている。この真空ろう付
では、ろう材にMgを1〜2%含有させたブレージング
シートを用いており、ろう材のMgは、ろう材の融点付
近で盛んに蒸発して、ろう材の酸化皮膜を破壊してろう
のぬれを改善し、さらにゲッター作用により、雰囲気中
の酸化性ガスをトラップして表面の再酸化を防いでろう
付を可能にしている。
【0003】しかし、雰囲気中に蒸散したMgは、真空
加熱炉内を汚染し、遂には真空炉の壁面に多量に析出す
るため、真空炉は定期的に清掃する必要であり、作業能
率を低下させるという問題がある。また、芯材にMgを
含有させて強度を向上させたブレージングシートでは、
ろう付中に芯材のMgが蒸散して材料の強度が低下する
という問題がある。これに対し、Mg含有量を少量とし
たろう材(例えば、JIS BA4005)と、Mg未
含有の芯材(例えば、JIS A3003)とをクラッ
ドしたブレージングシートを、高真空(10- 5〜10- 7
torr)でろう付する方法が知られている。
【0004】しかし、高真空でのろう付は、製造コスト
の増大を招くため、自動車用熱交換器のように工業品を
大量に製造する場合には不向きである。この様な観点か
ら最近では、中真空(10- 4〜10- 5torr)でろう
付していたブレージングシートを、10- 2torr以上
の比較的真空度の低い真空中でろう付を行なうことによ
り、ろう材中のMgの蒸散を抑制する、いわゆる低真空
ろう付法が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した低真空方法で
は、Mg蒸散量の減少により、酸化皮膜の破壊作用が低
下するので、従来の中真空法で用いられているろう材に
比べて、Mg蒸散量への影響を考慮しながら、ろう材の
Mg含有量を若干多めにするのが常識である。しかし、
従来の中真空方法で、ろう付加熱初期から活発に蒸散し
ていたMgは、上記した低真空ろう付方法では緩やかに
しか蒸散しないため、ろう材に多く含まれるMgは、ろ
う付加熱中に滞留してMgOを生成し、ろう材の表面部
に、MgOを含むAlの酸化皮膜を厚く生成してしま
う。
【0006】このため、徐々に蒸散するMgでは、Mg
蒸散量の減少と相まって強固な酸化皮膜を十分に破壊す
ることは困難であり、良好なろう付性が得られないとい
う問題がある。またろう付後に多く残留するMgのた
め、ろうの流動性が高くなりすぎて良好なフィレットが
形成されないという問題もある。この発明は、上記事情
を背景としてなされたものであり、ろう付性を損なうこ
となくMgの蒸散による不具合を解消することができる
ブレージングシートを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願発明のろう付性に優れた低真空ろう付用Al合
金ブレージングシートは、重量%で、Mg:0.2〜
1.2%を含有し、残部がAlと不可避不純物とからな
るAl合金芯材の片面または両面に、重量%で、Mg:
0.2〜0.8%、Si:5〜15%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てな
ることを特徴とする。
【0008】第2、第3の発明は、第1の発明において
芯材成分として、Mgに加えさらに、重量%で、Mn:
0.1〜1.5%、Zr:0.05〜0.25%、C
r:0.05〜0.25%、Ti:0.05〜0.25
%、V:0.05〜0.25%、Fe:0.2〜1.2
%、Si:0.2〜1.2%、Cu:0.05〜0.2
5%の1種または2種以上を含有することを特徴とす
る。
【0009】第4の発明は、第1〜第3の発明におい
て、ろう材成分としてさらに、重量%で、Bi:0.0
1〜0.2%、Be:0.0001〜0.005%の1
種または2種を含有することを特徴とする。第5の発明
は、第1〜第4の発明において、ろう付加熱後における
芯材の結晶粒の周囲長さが400〜600μmであるこ
とを特徴とする。
【0010】なお、本願発明のブレージングシートは、
芯材の片面または両面にろう材をクラッドするものであ
るが、両面にクラッドする場合に、ろう材が同一材であ
る必要はなく、本願発明で示されるいずれかのろう材を
組み合わせてクラッドしたものも当然に含まれる。ま
た、芯材の片面にろう材をクラッドする場合に、他面に
他の材料、例えば犠牲陽極皮材をクラッドすることも可
能である。なお、ろう材、犠牲陽極皮材のクラッド率は
特に限定されるものではないが、5〜15%とするのが
望ましい。また、芯材の結晶粒の周囲長さを規制する場
合に、全ての結晶粒がその範囲内に含まれている必要は
なく、大部分の結晶粒が当該範囲内に含まれるものであ
ってもよい。
【0011】
【作用】すなわち、本願発明によれば、ブレージングシ
ートにおけるろう材のMg含有量を比較的少量としたの
で、ろう付加熱中に生成されるMgOの量は僅かであ
り、ろう材の表面にMgOを含む酸化皮膜が厚く生成さ
れることはない。ところで、ろう材のMg含有量が少な
いとろう材表面の酸化皮膜を破壊する作用が十分に得ら
れず、良好なろう付を行なうことができないことは周知
である。しかし、本願発明では、Mg含有量の少ないろ
う材と、Mgを適量含有する芯材とを組み合わせること
により、従来の常識を覆すことを可能としたものであ
る。
【0012】すなわち、ろう付加熱初期には、上記した
ようにろう材中のMg含有による不都合を回避でき、加
熱処理が進行すると、芯材中のMgがろう材に拡散侵入
して、このMgが高温真空雰囲気によって蒸散すること
により、Mg含有量が少ないことによる不都合を回避で
きる。Mgの蒸散によってろう材のMg量が減少する
と、引き続き芯材側からMgが供給されるので、ろう材
中には、蒸散量に見合う適量のMgが含まれることにな
り、ろう付終了後にもろう材中に多量のMgが残存する
ことはない。上記の状況によってろう材から安定して蒸
散するMgは、ろう材の表面に形成されている酸化皮膜
を円滑に破壊し、さらにゲッター作用によって再酸化を
防止して、良好なろう付性を確保する。
【0013】以上のように、ろう付加熱中には、芯材の
Mg含有量と、ろう材のMg含有量とは相関関係を有し
ており、それぞれ規定されている含有量に加えて、 ろう材Mg含有量−0.3%≦芯材Mg含有量≦ろう材
Mg含有量+0.3% の関係を満たすのが望ましい。さらには、 ろう材Mg含有量−0.2%≦芯材Mg含有量≦ろう材
Mg含有量+0.2% の関係を満たすのが一層望ましい。
【0014】次に、本願発明における成分等の限定理由
を説明する。 (芯材) Mg:0.2〜1.2% 芯材のMgは、ろう付中にろう材に拡散侵入して、蒸散
によって失われるろう材のMgを補充する。Mg含有量
が0.2%未満では上記作用が不十分であり、1.2%
を越えると、加熱初期にろう材側へ大量に拡散侵入して
MgOの生成を増大させてろう付性を低下させるととも
に、芯材の耐食性を低下させるので、上記範囲とした。
【0015】Mn:0.1〜1.5% Zr:0.
05〜0.25% Cr:0.05〜0.25% Ti:0.05〜0.2
5% V :0.05〜0.25% Fe:0.2〜1.2% これら元素は、析出物として芯材中に分散して強度を向
上させるので、選択的に含有させる。それぞれの下限未
満では上記作用は不十分であり、上限を越えると加工性
を低下させるので、それぞれ上記範囲とした。 Si:0.2〜1.2% Cu:0.05〜0.2
5% Si、Cuは、芯材中に固溶して強度を向上させるので
選択的に添加する。下限未満では上記作用は不十分であ
り、上限を越えると、耐食性が低下するので上記範囲と
した。
【0016】(ろう材) Mg:0.2〜0.8% Mgは、ろう材表面の酸化皮膜を破壊するとともに、雰
囲気中の酸化性ガスをトラップして表面の酸化を防ぐ。
Mg含有量が0.2%未満ではこの作用が不十分であ
り、0.8%を越えると、ろうの流動性が高くなりすぎ
て、フィレットが良好に形成されず、ろう付不良を引き
起こすので上記範囲とした。
【0017】Si:5〜15% Siはろうの融点を低下させ、また流動性を向上させ
る。5%未満の含有量ではろうの流動性が不十分であ
り、一方、15%を越えると粗大なSi晶出物が生成さ
れることによりかえってろうの流動性が低下するので上
記範囲とした。 Bi:0.01〜0.2%、Be:0.0001〜0.
005% Bi、Beは、ろうの流動性や充填性を良好にしてろう
付性を向上させるために選択的に含有させる。これらの
成分は下限未満では上記作用が不十分であり、Biが上
限を越えるとエロージョンが発生し、またBeは上限を
越えても一層の効果は望めないので、上記範囲とした。
【0018】(芯材の結晶粒長さ) 400〜600μm 結晶の粒界は、粒内と並んで、芯材からろう材へのMg
拡散ルートとなる。特に、温度が低い領域では、粒界拡
散が主となる。通常の製造では、周囲長さ1000〜3
000μm程度の結晶粒径となり、特に細粒化した場合
には、数十μm程度の結晶粒径となる。これを規制する
ことにより、Mgの拡散が促進される。但し、結晶粒径
が400μm未満であると、粒界が少なくなって、Mg
拡散のルートが減少し、一方、600μmを越えると、
ろう溶融時にろうが芯材中に侵食しやすくなり、局部溶
融を起こすので、上記範囲とするのが望ましい。
【0019】
【実施例】表1に示す組成の芯材の両面に、表2に示す
ろう材を10%の厚さでクラッドし、板厚0.5mmで
50mm×25mmの方形板状のブレージングシートと
した。但し、ブレージングシートNo.4については、
片面にのみろう材をクラッドし、他面には、JIS A
1050合金からなる成分の犠牲陽極皮材をクラッドし
た。なお、比較材として、芯材には試験材No.e(J
IS A3003)、ろう材には、試験材No.E(J
IS BA4004)相当のAl合金を用意した。
【0020】これらのブレージングシートをそれぞれ、
板厚2mmのJIS A3003Al合金板上に垂直に
立てて、ブレージングシートと合金板とを逆T字型に組
み付けた。 これらの組付け体を真空加熱炉内に入れ、
2キャリアーガスを用いて、10- 1torrの真空下
で、所定の温度で5分間保持してろう付を行った。得ら
れたろう付品のろう付性を評価するため、ブレージング
シートとAl合金板との間に形成されたフィレットのど
厚を測定した。さらに、ろう付後のブレージングシート
に対し、引張試験を行ない、ろう付による強度への影響
を調査した。これらの試験結果は、表3に示した。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】表3から明らかなように本発明のブレージ
ングシートを用いたろう付品は、ろう付性に優れてい
る。なお、比較例として用意したブレージングシートN
o.5は、フィレットのど厚が非常に小さく、良好にろ
う付することは困難であった。また、表3には示してい
ないが、このブレージングシートNo.5を、従来と同
様に10- 5torrの真空下でろう付を行なったとこ
ろ、真空炉内の汚染が著しかった。
【0025】また、ブレージングシートNo.1につい
て、均質化処理、調質などの製造条件やろう付加熱を制
御することにより結晶粒径を調整して、上記と同様に1
- 1torrの真空下でろう付を行なった。得られたろ
う付品の芯材部分の結晶粒径の周囲長さを測定するとと
もに、前記実施例と同様にブレージングシートとAl合
金との間のフィレットのど厚を測定し、その結果を表4
に示した。なお、結晶粒径の周囲長さは平均値で示し
た。表4から明らかなように、芯材の結晶粒径が本願発
明の範囲内にあるろう付品は、良好なろう付性が確保さ
れている。これに対し、発明の範囲外にあるろう付品で
は、粒径が小さすぎると、フィレットが十分に形成され
ないことが分かった。また、粒径が大きすぎる場合に
は、芯材に局部溶融が認められた。
【0026】
【表4】
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本願発明のブレージ
ングシートによれば、基本成分として、Mg:0.2〜
1.2%を含有するAl合金芯材の片面または両面に、
基本成分として、Mg:0.2〜0.8%、Si:5〜
15%を含有するろう材をクラッドしたので、ろう付性
を損なうことなく、低真空でのAl合金のろう付が可能
になり、Mgによる炉内の汚染や、Mg蒸散による強度
低下を未然に防止することができる。さらに、ろう付加
熱後における芯材の結晶粒の周囲長さを400〜600
μmに規制すれば、芯材中のMgの拡散を円滑にし、ろ
う付性をさらに向上させる効果がある。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、Mg:0.2〜1.2%を含
    有し、残部がAlと不可避不純物とからなるAl合金芯
    材の片面または両面に、重量%で、Mg:0.2〜0.
    8%、Si:5〜15%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てなることを特徴
    とするろう付性に優れた低真空ろう付用Al合金ブレー
    ジングシート
  2. 【請求項2】 芯材成分として、さらに、重量%で、M
    n:0.1〜1.5%、Zr:0.05〜0.25%、
    Cr:0.05〜0.25%、Ti:0.05〜0.2
    5%、V:0.05〜0.25%、Fe:0.2〜1.
    2%のうち1種または2種以上を含有することを特徴と
    する請求項1記載のろう付性に優れた低真空ろう付用A
    l合金ブレージングシート
  3. 【請求項3】 芯材成分としてさらに、重量%で、S
    i:0.2〜1.2%、Cu:0.05〜0.25%の
    1種または2種を含有することを特徴とする請求項1ま
    た2記載のろう付性に優れた低真空ろう付用Al合金ブ
    レージングシート
  4. 【請求項4】 ろう材成分としてさらに、重量%で、B
    i:0.01〜0.2%、Be:0.0001〜0.0
    05%の1種または2種を含有することを特徴とする請
    求項1〜3のいずれかに記載のろう付性に優れた低真空
    ろう付用Al合金ブレージングシート
  5. 【請求項5】 ろう付加熱後における芯材の結晶粒の周
    囲長さが400〜600μmであることを特徴とする請
    求項1〜4記載のいずれかに記載のろう付性に優れた低
    真空ろう付用Al合金ブレージングシート
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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