JPH06687A - アルミニウム合金製ブレージングシート - Google Patents

アルミニウム合金製ブレージングシート

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JPH06687A
JPH06687A JP18470292A JP18470292A JPH06687A JP H06687 A JPH06687 A JP H06687A JP 18470292 A JP18470292 A JP 18470292A JP 18470292 A JP18470292 A JP 18470292A JP H06687 A JPH06687 A JP H06687A
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JP
Japan
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brazing
alloy
brazing sheet
sheet
vacuum
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JP18470292A
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English (en)
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Yoshito Inabayashi
芳人 稲林
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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】 真空ろう付け法に用いるブレージングシート
であって、ろう材がAl−Mg−Si系合金からなり、
真空度の低下などのろう付け条件の変動に対して影響さ
れず、安定して優れたろう付け性を示すブレージングシ
ートを提供する。 【構成】 Mg 0.6〜1.8wt%及びSi 6.0
〜20.0wt%を含有し、残部Alと不可避的不純物か
らなるAl−Mg−Si系合金ろう材をAl合金芯材の
両面または片面にクラッドしたブレージングシートであ
って、前記ろう材が金属組織中に円相当径で5μmより
大きいMg2 Si粒子を50個/mm2 以上有するブレ
ージングシートである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、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
交換器に適した、真空ろう付け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】近年、アルミニウム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ことから盛んに行われるよ
うになった。真空ブレージング法はアルミニウム合金を
芯材とし、その両面または片面にアルミニウム合金ろう
材を皮材としてクラッドしたブレージングシートを用
い、真空中でブレージングを行う方法である。この真空
ブレージング法は熱交換器を始め各種構造体のろう付け
に用いられている。真空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材と皮材用アルミニウム合金ろ
う材が開発され現在ではJIS Z3263により規格
化されている。
【0003】熱交換器に使用される真空ブレージングシ
ートとしては、芯材としてJISA3003、JIS
A3005、JIS A3105またはJIS A69
51合金を用い、皮材としては表1に示す組成のJIS
BA4004、AA4104合金ろう材を用いるのが
通常である。なお板厚は0.5〜1.2mm、ろう材ク
ラッド率は片面で5〜15%で片面または両面クラッド
のブレージングシートとして使用されている。
【0004】
【表1】
【0005】こうした真空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、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図4に示すように部材6を積層し、
この積層した部材6の間にコルゲートフィン7を配設し
て、10-5〜10-4Torr程度の真空中で600℃に
加熱してろう付けを行って製造されている。この真空ろ
う付けではブレージングシートろう材(JISBA40
04、AA4104合金等)中に添加されたMgが40
0℃付近から徐々に蒸発しはじめ、炉内酸化性ガスを、
2 O+Mg→MgO+H2 、O2 +2Mg→2MgO
のゲッター反応により除去するとともに、ろう材溶融時
にろう材中のMgが急激に蒸発しろう材表面の酸化皮膜
に対し同様のゲッター作用と破壊作用を引き起こしろう
付けを可能にしている。またSiはろうの融点を下げ、
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
している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、真空ブレー
ジング法において、長時間炉を使用した場合、炉の汚染
等により真空度が低下する。そのため、ろうの濡れ性が
低下し、ろうのフィレットが形成されず、ろう付け性が
低下する。つまり、ろう切れ現象と言われる不良現象を
引き起す。そこで、ろう付け性のより優れたAl−Mg
−Si系合金ろう材及びブレージングシートの開発が切
望されていた。したがって本発明の目的は真空ろう付け
法においてブレージングシートの皮材用として好適なA
l−Mg−Si系合金ろう材を提供するものである。ま
た、本発明の目的は真空ろう付け法に用いるブレージン
グシートであって、ろう材がAl−Mg−Si系合金か
らなり、真空度の低下などのろう付け条件の変動に対し
て影響されず、安定して優れたろう付け性を示すブレー
ジングシートを提供するものである。さらに本発明は、
中空構造を有するアルミニウム製熱交換器の製造に適し
た真空ろう付け性に優れた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】本発明者は上記の問題点
を解決して上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結
果、Al−Mg−Si系合金ろう材におけるろう付け
性、またはろう切れ現象が、ブレージングシートにクラ
ッドされている該ろう材の金属組織中のMg2 Si粒子
のサイズとその数に関係するという知見を得、この知見
に基づいて本発明を完成するに至った。
【0008】すなわち本発明は、(1)Mg 0.6〜
1.8wt%及びSi 6.0〜20.0wt%を含有し、
残部Alと不可避的不純物からなるAl−Mg−Si系
合金ろう材をAl合金芯材の両面または片面にクラッド
したブレージングシートであって、前記ろう材が金属組
織中に円相当径で5μmより大きいMg2 Si粒子を5
0個/mm2 以上有することを特徴とするブレージング
シート、(2)Mg0.6〜1.8wt%、Si 6.0
〜20.0wt%及びBi 0.01〜0.2wt%を含有
し、残部Alと不可避的不純物からなるAl−Mg−S
i系合金ろう材をAl合金芯材の両面または片面にクラ
ッドしたブレージングシートであって、前記ろう材が金
属組織中に円相当径で5μmより大きいMg2 Si粒子
を50個/mm2 以上有することを特徴とするブレージ
ングシート、(3)前記ろう材がFe 0.8wt%以下
である(1)又は(2)項記載のブレージングシート、
(4)前記ろう材がFe 0.3wt%以下である(1)
又は(2)項記載のブレージングシートを提供するもの
である。
【0009】まず、本発明によるろう付け合金の化学組
成について説明する。本発明のろう材としてはMg
0.6〜1.8wt%及びSi 6.0〜20.0wt%を
含有し、残部Alと不可避的不純物からなるAl−Mg
−Si系合金を用いる。ろう材の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効果と
蒸発による酸化皮膜の破壊作用を有する。その量が0.
6wt%未満では上記作用が十分に生じずろう付け性が低
下し、1.8wt%を越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。
ろう材の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、添加量が6.0wt%未
満や20.0wt%を越えた場合、ろうの融点が上昇しろ
う付け性が低下する。以上が本発明のろう付け合金の基
本組成を示す第1の実施態様であるが、以下に説明する
ように本発明の目的を損なわない範囲でこれに他の元素
を含有させても良い。その例として上記の合金組成にB
iを0.01〜0.2wt%含有させる場合が第2実施態
様として示される。この場合、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
やすくする働きを有する。しかしBiの添加量が0.0
1wt%未満の場合上記作用が十分でなく、0.2wt%を
越えるとろう材の圧延性が低下し、ブレージングシート
の製造が困難である。またAl地金中に不純物として含
有されるFeについては、0.3wt%以下とすると原材
料のAl地金コストが高くなり、逆にろう材中のFe量
が増大するとろう付け加熱中に酸化皮膜の成長を促進す
ることがあるため、コストを考えてFe量は0.3〜
0.8wt%が好ましい。しかし、Fe量が0.3wt%以
下では皮膜の成長量が小さくなりMg蒸発時に皮膜が破
壊され易くろう付け性が特に向上するので、性能上から
はFe量が0.3wt%以下が特に好ましい。また本発明
のろう材中に不純物としてCuを含有していてもよい
が、その量を0.5wt%以下とするのが好ましい。
【0010】次に、本発明におけるろう材の金属組織中
の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る。本発明におい
て、金属組織中のMg2 Si粒子分布を円相当径5μm
より大きいものを50個/mm2 以上としたのは、次の
理由による。粒径が5μmより小さいと真空ろう付け加
熱初期よりMgが徐々に蒸発し、ろう付け直前において
ろう材中のMgが不足し、ゲッター作用及び皮膜破壊力
が低下する。従って、本発明ではろう付け温度直前まで
十分な大きさのMg2 Si粒子を有していないといけな
い。一方、上記の範囲内の粒径でMg2 Si粒子数が5
0個/mm2 未満の場合、Mg蒸発に伴うろう材表面の
酸化皮膜破壊能力が低下するとともに、ゲッターとして
の働きが不十分となる。従って粒径5μmより大きいM
2 Si粒子数を50個/mm2 以上にすべきである。
なお、Mg2 Si粒子径は、製造上15μm程度が上限
であり、またその数は最大1000個/mm2 が限度で
ある。さらに、粒径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、粒径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量が増加するが、本発明のブ
レージングシートに影響を与えるものではない。
【0011】本発明において、ろう材内部の金属組織中
に存在する粒径5μm以上のMg2Si粒子の数を50
個/mm2 以上に限定したことにより、Mg蒸発による
ろう材表面の酸化皮膜の破壊が十分に進み、またゲッタ
ーとして酸化性ガスの排出を良好にし、かつろう付け性
を良好にする作用をなすものである。本発明のろう材は
ブレージングシートとして芯材の片面または両面に皮材
としてクラッドして用いられる。芯材のアルミニウム材
としては特に制限はなく、通常の芯材を用いることがで
きる。芯材と皮材の合わせ材の製造方法、その厚さ比率
などは従来と特に異ならず常法に準じて行うことができ
る。本発明における所定のMg2 Si粒子の分布を得る
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、中間焼鈍等の条件をコントロールして行
うことができる。
【0012】
【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。 (実施例)Al合金芯材及びろう材には表2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
わせ加熱条件、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Mg2 Si粒子分布を変えて、表
3、4に示す各種のブレージングシート(板厚0.6m
m、焼鈍材)を作製した。なお、表3、4中のNo.1〜
No.23(本発明)のブレージングシートの具体的製造
法は以下の通りである。 ろう材(皮材)の鋳造→ソーキング(520℃以上×3
時間)→Al合金芯材と皮材の合わせ加熱(520℃以
上×3時間)→熱間圧延→冷間圧延→仕上焼鈍→厚さ
0.6mmの焼鈍材 また、表3、4中のNo.24〜No.43(従来例及び比
較例)のブレージングシートの具体的製造法は以下の通
りである。 ろう材(皮材)の鋳造→ソーキング(485℃×3時
間)→Al合金芯材と皮材の合わせ加熱(485℃×3
時間)→熱間圧延→中間圧延(360℃×2時間)→冷
間圧延→仕上焼鈍→厚さ0.6mmの焼鈍材
【0013】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(平面図)、図2(図1のY
−Y線断面図)に示すカップ1を作成した。図中2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3に示す試験用中空構造体
3を真空ブレージングにより作成してテストした。図中
1は排気口つきカップ、4は排気口なしカップ、5は排
気筒である。ブレージングのテスト条件は、5×10-5
Torr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3、4に併記した。
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】
【表4】
【0017】表3、4より、本発明(No.1〜No.2
3)は、従来例(No.41〜No.43)及び比較例(N
o.24〜No.40)の結果と比べてフィレットの形成能
が著しく改善され、すなわちろう切れ発生率が低下し、
ろう付け性が安定していることがわかる。
【0018】
【発明の効果】このように本発明によれば、Al−Mg
−Si系合金ろう材のろう付け性を向上させることがで
き、このことにより不良率を著しく低減させることが可
能となり、安定した操業ができる等、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】熱交換器用カップの一例を示す平面図である。
【図2】図1のY−Y線断面図である。
【図3】カップを重ねた試験用中空構造体を示す側断面
図である。
【図4】ドロンカップタイプのエバポレータの一例を示
す斜視図である。
【符号の説明】
1 排気口つきカップ 2 排気口 3 試験用中空構造体 4 排気口なしカップ 5 排気筒 6 部材 7 コルゲートフィン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Mg 0.6〜1.8wt%及びSi
    6.0〜20.0wt%を含有し、残部Alと不可避的不
    純物からなるAl−Mg−Si系合金ろう材をAl合金
    芯材の両面または片面にクラッドしたブレージングシー
    トであって、前記ろう材が金属組織中に円相当径で5μ
    mより大きいMg2 Si粒子を50個/mm2 以上有す
    ることを特徴とするブレージングシート。
  2. 【請求項2】 前記ろう材がFe 0.8wt%以下を含
    有する請求項1記載のブレージングシート。
  3. 【請求項3】 前記ろう材がFe 0.3wt%以下を含
    有する請求項1記載のブレージングシート。
  4. 【請求項4】 Mg 0.6〜1.8wt%、Si 6.
    0〜20.0wt%及びBi 0.01〜0.2wt%を含
    有し、残部Alと不可避的不純物からなるAl−Mg−
    Si系合金ろう材をAl合金芯材の両面または片面にク
    ラッドしたブレージングシートであって、前記ろう材が
    金属組織中に円相当径で5μmより大きいMg2 Si粒
    子を50個/mm2 以上有することを特徴とするブレー
    ジングシート。
  5. 【請求項5】 前記ろう材がFe 0.8wt%以下であ
    る請求項4記載のブレージングシート。
  6. 【請求項6】 前記ろう材がFe 0.3wt%以下であ
    る請求項4記載のブレージングシート。
JP18470292A 1992-06-19 1992-06-19 アルミニウム合金製ブレージングシート Pending JPH06687A (ja)

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