JPH0790445A

JPH0790445A - 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートおよびアルミニウム合金製熱交換器の製造方法

Info

Publication number: JPH0790445A
Application number: JP21237793A
Authority: JP
Inventors: Takenobu Dokou; 武宜土公; Koji Okada; 光司岡田; Yoji Hirano; 洋二平野; Tokinori Onda; 時伯恩田; Hiroaki Takeuchi; 宏明竹内
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1993-08-03
Filing date: 1993-08-03
Publication date: 1995-04-04

Abstract

(57)【要約】【目的】熱交換器の構成部材として使用され、ろう付
け後の強度と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およびそれを用いたアルミニウム
合金製熱交換器の製造方法を提供する。【構成】ろう材をＳｉ７．０〜１２．０wt％、Ｃｕ
０．１〜８．０wt％を含有し、さらにＺｎ０．５〜６．
０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．０２〜
０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有し、残部
Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
し、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt％、Ｍｎ０．０５〜
２．０wt％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とし、犠牲材をＺｎ０．５〜６．
０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．００２
〜０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有し、残
部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
したことを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレ
ージングシートおよびこれを用い、５７０〜５８５℃の
温度でろう付することを特徴とするアルミニウム合金製
熱交換器の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車等の熱交換器の構
成部材として使用される熱交換器用アルミニウム合金ブ
レージングシートおよびそのブレージングシートを用い
たアルミニウム製熱交換器の製造方法に関するものであ
り、更に詳しくは、電縫加工等によりチューブ材とした
り、そのままヘッダー材としたりして使用され、ろう付
後の強度が強く、熱交換器部材とした後の外部および内
部耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム合金ブレージ
ングシートおよびそのブレージングシートを用いたアル
ミニウム合金製熱交換器の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ラジエーター等の熱交換器は例えば図１
に示すように複数本の偏平チューブ１の間にコルゲート
状に加工した薄肉フィン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、偏平チューブ１および薄肉フィン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。

【０００３】このような熱交換器のチューブ材およびヘ
ッダー材は例えばJIS3003 合金を芯材とし、該芯材の内
側、即ち冷媒に常時触れている側には犠牲材としてJIS7
072合金を、そして、該芯材の外側には、通常JIS4045
合金などのろう材をクラッドした３層構造のブレージン
グシートを用い、コルゲート加工を行ったフィン等の他
の部材とともにろう付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は、耐食性に優れ、
熱交換器として使用時に腐食されないことが重要であ
る。ろう付方法としては、フラックスブレージング法、
非腐食性のフラックスを用いたノコロックブレージング
法等が行われ、６００℃付近の温度に加熱してろう付さ
れる。

【０００４】ところで、近年、熱交換器は軽量・小型化
の方向にあり、そのために材料の薄肉化が望まれてい
る。しかし、従来の材料で薄肉化を行った場合、多くの
問題点が生じる。まず、冷媒通路構成部材（チューブ材
等）にしても、フィンにしても材料の肉厚が減少する分
強度を向上させる必要があり、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、
強度を向上させるためには合金元素の添加が必要である
が、合金元素を添加すると融点が低下し、６００℃付近
の温度に加熱するろう付の際に、溶融してしまうためで
ある。また、犠牲層を有する冷媒通路構成部材では、高
強度化のために芯材にＣｕを含有した合金を用いると、
ろう付の際にＣｕが犠牲層に拡散し、犠牲層が犠牲層と
しての効果を果たさなくなり、耐食性が低下する。その
ため、強度向上のために芯材に添加できるＣｕの量は限
られてしまう。またろう付の際にフィンが座屈したり、
フィンにろうが拡散し溶融してしまう現象は、フィンが
薄くなるほど生じやすくなり、ベアのフィンでの厚さの
下限は５０μｍ、ブレージングシートのフィンでの厚さ
の下限は１００μｍとされている。座屈が生じると通風
抵抗が増加し、熱交換器の熱効率が低下する。さらに、
材料の薄肉化に伴い、熱交換器の熱効率が低下する問題
を解決するために、熱伝導性に優れたフィンの開発がな
されており、例えば、Ａｌ−Ｚｒ系合金のフィン材が提
案されている。しかし、そのようなフィン材は強度が低
く、またろう付加熱の際にろうが拡散し易いという問題
点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑み鋭意検討の結果、ろう付後の強度および耐食性に
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
および小型・軽量化が可能なアルミニウム合金製熱交換
器の製造方法を開発したものである。

【０００６】即ち、その第１発明は、アルミニウム合金
からなる芯材の片面にアルミニウム合金からなるろう材
をクラッドし、他の片面にアルミニウム合金からなる犠
牲材をクラッドした３層構造の熱交換器用アルミニウム
合金ブレージングシートにおいて、ろう材をＳｉ７．０
〜１２．０wt％、Ｃｕ０．１〜８．０wt％を含有し、さ
らにＺｎ０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３
wt％、Ｓｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または
２種以上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからな
るアルミニウム合金とし、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt
％、Ｍｎ０．０５〜２．０wt％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とし、犠牲材
をＺｎ０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt
％、Ｓｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２
種以上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなる
アルミニウム合金としたことを特徴とする熱交換器用ア
ルミニウム合金ブレージングシートである。

【０００７】また第２発明は、アルミニウム合金からな
る芯材の片面にアルミニウム合金からなるろう材をクラ
ッドし、他の片面にアルミニウム合金からなる犠牲材を
クラッドした３層構造の熱交換器用アルミニウム合金ブ
レージングシートにおいて、ろう材をＳｉ７．０〜１
２．０wt％、Ｃｕ０．１〜８．０wt％を含有し、さらに
Ｚｎ０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt
％、Ｓｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２
種以上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなる
アルミニウム合金とし、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt
％、Ｍｎ０．０５〜２．０wt％を含有し、さらにＣｕ
０．０５〜２．５wt％、Ｍｇ０．０３〜０．５wt％、Ｃ
ｒ０．０３〜０．３wt％、Ｚｒ０．０３〜０．３wt％、
Ｔｉ０．０３〜０．３wt％、Ｎｉ０．０３〜１．５wt％
のうちの１種または２種以上を含有し、残部Ａｌと不可
避的不純物とからなるアルミニウム合金とし、犠牲材を
Ｚｎ０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt
％、Ｓｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２
種以上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなる
アルミニウム合金としたことを特徴とする熱交換器用ア
ルミニウム合金ブレージングシートである。

【０００８】さらに第３発明は、アルミニウム合金から
なる芯材の片面にアルミニウム合金からなるろう材をク
ラッドし、他の片面にアルミニウム合金からなる犠牲材
をクラッドした３層構造の熱交換器用アルミニウム合金
ブレージングシートにおいて、ろう材をＳｉ７．０〜１
２．０wt％、Ｃｕ０．１〜８．０wt％を含有し、さらに
Ｚｎ０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt
％、Ｓｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２
種以上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなる
アルミニウム合金とし、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt
％、Ｍｎ０．０５〜２．０wt％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とし、犠牲材
をＺｎ０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt
％、Ｓｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２
種以上を含有し、さらにＭｇ０．０５〜２．５wt％、Ｍ
ｎ０．０５〜１．６wt％以下のうちの１種または２種を
含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニ
ウム合金としたことを特徴とする熱交換器用アルミニウ
ム合金ブレージングシートである。

【０００９】またさらに第４発明は、アルミニウム合金
からなる芯材の片面にアルミニウム合金からなるろう材
をクラッドし、他の片面にアルミニウム合金からなる犠
牲材をクラッドした３層構造の熱交換器用アルミニウム
合金ブレージングシートにおいて、ろう材をＳｉ７．０
〜１２．０wt％、Ｃｕ０．１〜８．０wt％を含有し、さ
らにＺｎ０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３
wt％、Ｓｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または
２種以上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからな
るアルミニウム合金とし、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt
％、Ｍｎ０．０５〜２．０wt％を含有し、さらにＣｕ
０．０５〜２．５wt％、Ｍｇ０．０３〜０．５wt％、Ｃ
ｒ０．０３〜０．３wt％、Ｚｒ０．０３〜０．３wt％、
Ｔｉ０．０３〜０．３wt％、Ｎｉ０．０３〜１．５wt％
のうちの１種または２種以上を含有し、残部Ａｌと不可
避的不純物とからなるアルミニウム合金とし、犠牲材を
Ｚｎ０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt
％、Ｓｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２
種以上を含有し、さらにＭｇ０．０５〜２．５wt％、Ｍ
ｎ０．０５〜１．６wt％のうちの１種または２種を含有
し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム
合金としたことを特徴とする熱交換器用アルミニウム合
金ブレージングシートである。

【００１０】また、第５〜８の発明は、アルミニウム合
金製熱交換器をろう付により製造するに当たり、それぞ
れ上記第１〜４発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレ
ージングシートを用い、５７０〜５８５℃の温度でろう
付を行うことを特徴とするアルミニウム合金製熱交換器
の製造方法である。

【００１１】

【作用】まず本発明のブレージングシートの構成につい
て説明する。本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレ
ージングシートは、図２に示すような３層構造を有す
る。即ち、高強度アルミニウム合金を芯材５とし、この
芯材の片面にろう材６、他の片面に犠牲材７を有する。
熱交換器に組み立てる際にろう材を外側に、犠牲材を冷
媒通路構成側にして使用する。本発明の芯材合金は高強
度合金であり、従来使用されている芯材合金よりもＳｉ
添加量が高いことが特徴である。即ち、芯材はＳｉ１．
２〜２．５wt％、Ｍｎ０．０５〜２．０wt％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
ならびにこれにさらに、Ｃｕ０．０５〜２．５wt％、Ｍ
ｇ０．０５〜０．５wt％、Ｃｒ０．０３〜０．３wt％、
Ｚｒ０．０３〜０．３wt％、Ｔｉ０．０３〜０．３wt
％、Ｎｉ０．０３〜１．５wt％のうちの１種または２種
以上を添加したアルミニウム合金である。芯材として、
１．２wt％を超えるＳｉを含有する合金は、融点が低下
するため、従来ろう付用には用いられていない合金であ
る。

【００１２】芯材合金の各添加元素の役割を以下に述べ
る。Ｓｉは、強度向上に寄与する。Ｓｉが１．２wt％未
満の場合強度向上効果が十分でなく、２．５wt％を超え
ると融点が低下し、本発明のろう材合金を用いてもろう
付加熱の際に溶融してしまう。従って、Ｓｉは１．２〜
２．５wt％とするが、特に１．５wt％付近で安定した特
性を示す。

【００１３】Ｍｎは金属間化合物を合金中に分布させ、
耐食性を低下させることなく、強度を向上させるための
必須元素である。その量が０．０５wt％未満では十分で
なく、２．０wt％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。

【００１４】Ｃｕは固溶状態にて合金中に存在し、強度
を向上させる。Ｃｕが０．０５wt％未満では強度向上効
果が十分ではない。Ｃｕの添加量が０．５wt％を超える
ものは本発明芯材合金の特有のものである。芯材にＣｕ
を含有する合金を用いると、ろう付の際にＣｕが犠牲層
に拡散し、犠牲層が犠牲層としての効果を有さなくな
り、耐食性が低下するため、現実的に強度向上のため
に、芯材に添加できるＣｕの量は従来０．５wt％以下で
あったが、後述の理由により本発明では０．５wt％を超
えて添加できるようになった。また、１．０wt％を超え
るＣｕの添加は融点が低下するため、従来用いられてい
なかった範囲である。ここでＣｕの添加量が２．５wt％
を超えると融点が低下し、本発明のろう材合金を用いて
も、ろう付加熱時に溶融してしまう。従って、Ｃｕの添
加量は０．０５〜２．５wt％とするが、特に０．８〜
１．５wt％で安定した特性を示す。

【００１５】Ｍｇは合金中に固溶状態およびＭｇ₂Ｓｉ
の微細な析出相として存在し、強度を向上させる。０．
０３wt％未満では効果がなく、０．５wt％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をする場合
にフラックスとＭｇが反応しろう付ができなくなる。

【００１６】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、０．０３wt％未満では効果がなく、それぞれ
０．３wt％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。

【００１７】Ｎｉ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、０．０３wt
％未満では効果がなく、１．５wt％を超えて添加した場
合には成形性が低下し、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。

【００１８】以上が本発明の芯材合金の成分であるが、
不可避不純物としての代表的な元素として、Ｆｅがあ
る。Ｆｅは１．２wt％以下であれば、含有されていても
かまわない。また、鋳塊組織の微細化のために添加され
るＢ等、上記以外の元素はそれぞれ０．０５wt％以下で
あれば含有されていてもかまわない。

【００１９】次に本発明のろう材合金について説明す
る。従来は本発明のような高強度の芯材合金を用いた場
合、熱交換器の外部耐食性が低下するという問題と芯材
合金の融点が低いためろう付時に溶融するという問題が
あり、実用化されていなかった。本発明のろう材合金は
これを解決したもので、本発明の芯材合金と組み合わせ
たときに効果を発揮するものである。即ち、熱交換器の
外部耐食性についてさまざまな検討を行い、従来用いら
れているろう材合金と本発明の芯材合金を組み合わせた
場合、芯材合金中に添加されているＣｕがろう付時にろ
う材中に拡散し、ろう材と芯材との境界付近に低Ｃｕ領
域が生じ、そこが優先的に腐食されるため、膨れを伴う
激しい腐食を生じることを見出した。本発明ではろう材
合金にＣｕを添加することで、芯材からろう材へのＣｕ
の拡散を防止し、ろう材と芯材との境界付近に低Ｃｕ領
域を生じないようにし、耐食性を向上させた。そして、
従来６００℃付近の温度でろう付していたのを５８５℃
付近の温度でろう付できるようにすれば芯材合金の溶融
がなくなると考え、従来のろう材合金よりもろう付温度
が低い合金を開発した。

【００２０】ろう材合金の各元素の役割とその限定理由
を以下に説明する。ここで、本発明のろう材の合金組成
はＳｉ７．０wt％〜１２．０wt％、Ｃｕ０．１wt％〜
８．０wt％を含有し、さらにＺｎ０．５wt％〜６．０wt
％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．００２〜
０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有し、残部
Ａｌと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であ
り、以下にその限定理由を説明する。

【００２１】Ｓｉの添加は合金の融点を下げるが、その
量が７．０wt％未満では十分に融点が低下せず、５８５
℃以下の温度でろう付できない。さらに、その量が１
２．０wt％を超えると逆に融点が上がるため、５８５℃
以下の温度でろう付できない。

【００２２】Ｃｕの添加は合金の融点を下げ、ろう流れ
性を向上させる。さらに、前記の理由で冷媒通路構成部
材にＣｕを添加した合金を用いる場合に熱交換器の外部
耐食性を高める働きを有する。しかし、その量が０．１
wt％未満では効果が十分でなく、その量が８．０wt％を
超えるとろう材の電位が貴になりすぎて、芯材が優先的
に腐食するようになり、耐食性が低下する上に、合金の
圧延加工性が低下し、熱交換器用のブレージングシート
として製造できなくなる。従って、Ｃｕの添加量は、
０．１〜８．０wt％とするが、特に０．５〜３．５wt％
で安定した特性を示す。

【００２３】Ｚｎの添加は合金の融点を下げる。さら
に、本発明のようにＣｕを添加したろう材合金では外部
腐食による膨れの発生は抑えられるものの、ろう材の電
位が芯材の電位より貴になり、外部腐食がピット状に進
行しその速度が早いという問題がある。Ｚｎの添加はろ
う材の電位を下げ、ろう材の電位を芯材の電位に近づ
け、耐食性を向上させる。しかし、その量が０．５wt％
未満では効果が十分ではなく、その量が６．０wt％を超
えると合金の圧延加工性が低下し、熱交換器用のブレー
ジングシートに用いるろう材として適さなくなる。

【００２４】ＩｎおよびＳｎもろう材の電位を卑にし、
冷媒通路構成部材の耐食性を向上させる。その量が０．
００２wt％未満では効果が十分ではなく、０．３wt％を
超えると合金の圧延加工性が低下する。

【００２５】本発明ろう材の合金元素は以上の通りであ
るが、不可避的不純物として、Ｆｅは１．０wt％以下で
あれば含有可能である。しかし、Ｆｅはろう材が凝固す
る際に、金属間化合物を形成し、これが腐食の起点とな
る。そのため、Ｆｅ量は０．５wt％以下が望ましい。Ｆ
ｅ以外の不可避的不純物として、他の元素もそれぞれ
０．０５wt％以下であれば含有してもよい。

【００２６】犠牲材も本発明の重要な項目である。即
ち、従来の犠牲材合金の代表として、JIS7072 合金を挙
げることができる。このような犠牲材合金と本発明の芯
材合金のなかで高Ｃｕの合金とを組み合わせた場合、芯
材合金中に添加されているＣｕがろう付時に犠牲材中に
拡散し、犠牲材の犠牲効果が打ち消されてしまう。その
ため犠牲材のＺｎを増やすことが考えられるが、Ｚｎを
増やすと犠牲材の融点が低下し、ろう付時に溶融してし
まう。しかし、本発明では上記のように低融点のろう材
合金を用いているのでＺｎを増やすことが可能である。

【００２７】即ち、本発明の犠牲材合金は、Ｚｎ０．５
wt％〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ
０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２種以上を
含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニ
ウム合金およびこれにさらにＭｇ０．０５〜２．５wt
％、Ｍｎ０．０５〜１．６wt％のうちの１種または２種
を添加した合金である。

【００２８】Ｚｎの添加は犠牲効果を合金に与える。そ
の量が０．５wt％未満では効果が十分でなく、その量が
６．０wt％を超えると融点が低下し、本発明のろう材合
金を用いたとしてもろう付時に溶融してしまう。

【００２９】Ｉｎ、Ｓｎの添加も犠牲効果を合金に与え
る。その量が０．００２wt％未満では効果が十分ではな
く、０．３wt％を超えると合金の圧延加工性が低下し、
３層構造のブレージングシートの犠牲材としては適さな
くなる。

【００３０】Ｍｇの添加は犠牲材合金を高強度化し材料
全体の強度を向上する。その量が０．０５wt％未満では
その効果がなく、２．５wt％を超えると融点が低下し、
本発明のろう材合金を用いたとしてもろう付時に溶融し
てしまう。

【００３１】Ｍｎの添加も犠牲材合金を高強度化し材料
全体の強度を向上する。その量が０．０５wt％未満では
効果がなく、１．６wt％を超えると合金の圧延加工性が
低下し、３層構造のブレージングシートに用いる犠牲材
としては適さなくなる。

【００３２】本発明犠牲材の合金元素は以上の通りであ
るが、不可避的不純物として、Ｓｉは０．５wt％以下で
あれば含有可能であるが、０．１wt％以下が望ましい。
Ｆｅは０．８wt％以下であれば含有可能であるが、０．
１wt％以下が望ましい。また、強度向上のためのＣｒ、
Ｚｒ、Ｔｉ等の上記以外の元素もそれぞれ０．０５wt％
以下であれば不純物元素として含有してもかまわない。

【００３３】本発明は以上のような合金組成の３層構造
のブレージングシートであり、ろう材、犠牲材とも通常
厚さ３０μｍ程度であるが、そのクラッド率は使われる
部材の板厚によって異なり、この値に限定するものでな
い。本発明のブレージングシートは電縫加工等によりチ
ューブ材としたり、そのままヘッダー材等としてろう付
され、熱交換器に用いられる。

【００３４】次に本発明アルミニウム合金製熱交換器の
製造方法について説明する。本発明では上記のブレージ
ングシートを用い、５７０〜５８５℃の温度でろう付を
行う。ろう付温度が５７０℃未満では、本発明のろう材
中に溶融しない組成のものがあり、ろう付することがで
きないからである。また、５８５℃を超えると、芯材が
溶融するためと、Ｃｕを多量に含有した合金を冷媒通路
構成部材として使用できなくなるためである。

【００３５】また、このような従来のろう付温度よりも
低い温度でろう付することにより、フィンの耐高温座屈
性および熱伝導性を向上させることができる。まず、フ
ィンの座屈の原因の大部分は、フィンに高温で高温クリ
ープ現象が生じるためであるが、この高温クリープ現象
は５９０℃付近を境にしてそれより高い温度で急激に生
じる（フィンが弱くなる）ことを見出した。そのため、
５８５℃以下であれば、これを原因とするフィンの座屈
は生じないのである。さらに、フィンにろうが拡散する
ことを原因とする座屈があるが、ろうの拡散は５９５℃
付近を境にしてそれより高い温度で急激に生じることを
見出した。従って５８５℃以下であれば、ろうの拡散は
少なくなり、全体としてフィンの座屈は生じ難くなるの
である。

【００３６】また、ろう付を行うフィンの熱伝導性は、
アルミニウム合金中に析出していた金属間化合物がろう
付加熱中に再固溶するために低下する。加熱温度が高い
ほど合金元素の固溶限が大きくなり、かつ拡散速度が大
きくなるので、再固溶は進行し易くなる。そのためろう
付温度を下げることは、フィンの熱伝導性を高めるのに
効果があることを見出し、５８５℃以下であれば、再固
溶の進行速度が小さく、熱伝導性の低下は少ないことを
見出した。

【００３７】従って、本発明の３層構造のブレージング
シートを用いて熱交換器を製造する場合、５８５℃以下
の温度でろう付を行えば、フィンの特性が向上し、熱交
換器としての特性が向上するのである。なお、このよう
にろう付温度を従来よりも低下させることで、ろう付炉
の寿命が延びるという効果もある。

【００３８】ここで、本発明のろう付条件は上記のよう
に、温度は限定されるが、それ以外の条件は限定され
ず、従来とほとんど同様でよい。即ち、フラックスブレ
ージング法、非腐食性のフラックスを用いるノコロック
ブレージング法等であればよく、特に限定されない。ま
た、加熱後の工程も特に限定されず、従来より行われて
いるように、時効処理やフラックス除去や塗装等の工程
を行えばよい。

【００３９】さて、このように通常のろう付温度より低
い温度でろう付を行う方法に、低温ろう付と言われてい
る５００℃前後の温度でろう付を行う方法が知られてい
る。この方法は、Ｚｎを２０wt％以上含有したＡｌ−Ｚ
ｎ系合金やＺｎ合金を通常ろう材として用いるために、
ろう付後にろう材が腐食されやすいという問題点があ
り、現実的には熱交換器のろう付方法としては使用され
ていない。さらに、Ａｌ−Ｚｎ系合金でＺｎの添加量が
８wt％を超えると、圧延性が非常に悪くなり、合わせ圧
延によるブレージングシートの製造は不可能であり、工
業的に安定して低温ろう付用のブレージングシートを供
給する製造方法は確立されていない。そのため、置きろ
う等としてろう材を用いねばならず、製造できる部材の
種類は限られている。しかし、発明者らは上記のような
低温ろう付よりも遙に高温である５７０〜５８５℃のろ
う付温度でも熱交換器の特性向上が可能であることを見
出して、前記のアルミニウム合金ブレージングシートを
開発したものである。

【００４０】さらに、従来より低融点のアルミニウム合
金ろう材として知られている合金がある（例えば特開平
３−５７５８８）。これらは、主に鋳物をろう付するた
めに開発されたものであり、多量のＣｕが含有されてい
たり、上記のように多量のＺｎが添加されていたりする
ため、圧延加工を行うと割れてしまう問題があり、ブレ
ージングシートの製造ができなかったものである。ブレ
ージングシートとして使用できなければ、工業的に熱交
換器を製造するのに実用性が乏しい。本発明ではこのよ
うな問題点を解決し、前記アルミニウム合金ブレージン
グシートを開発したものである。

【００４１】

【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
る。（実施例１）表１〜６に示す合金組成の芯材、ろう材お
よび犠牲材を組み合わせた板厚０．２５ｍｍの３層構造
のブレージングシートを通常の方法で作製した。クラッ
ド率はろう材が１０％、犠牲材が１５％である。なお、
犠牲材中には不純物元素として、Ｆｅ、Ｓｉがそれぞれ
０．０１〜０．２wt％の範囲で含まれている。これらの
ブレージングシートを表７、８の条件で、Ｎ₂ガス中で
加熱した。加熱後のブレージングシートについて、引張
試験並びに、ろう材部を外側、犠牲材部を内側にして、
外部耐食性試験および内部耐食性試験を行った。外部耐
食性試験は、ろう材の表面中央部のみを露出させ、他の
面をすべてシールし、ＣＡＳＳ試験（ＪＩＳＨ８６８
１）を３６０時間行い、孔食の発生状況を調べた。内部
耐食性試験は、ろう材部をマスキングしたブレージング
シートをＣｕ²⁺イオンを１０ｐｐｍ添加した水道中に５
カ月間浸漬し、８０℃×８時間と室温×１６時間のサイ
クル腐食試験を行い、犠牲材表面に発生した孔食深さを
光学顕微鏡による焦点深度法によって求めた。これらの
結果を表７、８に記した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】

【表５】

【００４７】

【表６】

【００４８】

【表７】

【００４９】

【表８】

【００５０】表７、８から明らかなように、本発明例の
ブレージングシートは、ろう付中の溶融がなく、高強度
で、耐食性においても優れている。これに対し、比較例
Ａ、Ｂは芯材および犠牲材が本発明の範囲を外れたもの
で、５７５℃でろう付加熱を行ったが、溶融してしまっ
た。比較例Ｃはろう材にＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎを含有してい
ないもので、外部耐食性が低下している。比較例Ｄ、Ｅ
はろう材が本発明の範囲を外れたもので、５８５℃以下
ではろう材が溶融しないために、６００℃で加熱を行っ
たが、芯材が溶融してしまった。比較例Ｆはろう材のＣ
ｕ、Ｚｎが本発明の範囲より多く添加されているもの
で、圧延時に割れてしまい、ブレージングシートを製造
することができなかった。従来例Ｇは板厚０．４mmで使
用しているものを薄肉化したもので、本発明例のブレー
ジングシートに比較して、強度、耐食性が劣っている。
従来例ＨはＣｕを多く芯材に含有している例であるが、
耐食性が劣っている。

【００５１】（実施例２）表９に示す合金組成のアルミ
ニウム合金フィン材とチューブ、ヘッダー材とを組み合
わせ、図１に示すラジエーターを組み立てた。フィン材
は表９に示す合金組成の板厚０．０６mmベア材とし、チ
ューブ材は、表９に示す構成の板厚０．３mmのコイル状
ブレージングシートを通常の方法により製造し、このコ
イル状ブレージングシートを電縫管のサイズに合わせて
スリッターして幅３５．０mmの条材にした。この条材を
電縫管製造装置を用い、幅１６．０mm、厚さ２．２mmの
通液管用の電縫管に加工した。また、同一の構成の板厚
１．０mmのコイル状ブレージングシートを幅６０mmにス
リッターしてヘッダー材用の条材とした。

【００５２】組み立てられたラジエーターに、フッ化カ
リウム系フラックスにセシウム系フラックスを３％混合
したフラックスの１０％濃度液を塗布し、Ｎ₂ガス中で
表１０に示す条件で加熱し、ろう付した。材料および加
熱条件の組み合わせを表１０に示す。得られたラジエー
ターについて、外観観察によりフィンおよびチューブの
潰れ具合、フィレットの形成について調査した。また、
きちんとろう付されていたラジエーターについては熱効
率を調査した。熱効率は、ＪＩＳＤ１６１８（自動
車用冷房機試験方法）に準じて行い、それぞれ従来のラ
ジエーターの熱効率に対する向上の割合で表し、表１０
に記した。また、ろう付加熱後のチューブ材の引張試験
を行った結果も合わせて表１０に記した。

【００５３】

【表９】

【００５４】

【表１０】

【００５５】表１０から明らかなように、本発明法によ
るラジエーターはフィンの潰れが生じることなく製造さ
れており、加熱後の強度が高く、熱効率も優れている。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明熱交換器用ア
ルミニウム合金ブレージングシートは高強度で耐食性に
優れかつろう付時に溶融がなく、これを用いて熱交換器
を製造した場合、小型、軽量化が可能であり、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。

【図２】本発明ブレージングシートの構造を示す断面
図。

【符号の説明】

１偏平チューブ２薄肉フィン３ヘッダー４タンク５芯材６ろう材７犠牲材

フロントページの続き (72)発明者恩田時伯東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河アルミニウム工業株式会社内 (72)発明者竹内宏明東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河アルミニウム工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム合金からなる芯材の片面に
アルミニウム合金からなるろう材をクラッドし、他の片
面にアルミニウム合金からなる犠牲材をクラッドした３
層構造の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシー
トにおいて、ろう材をＳｉ７．０〜１２．０wt％、Ｃｕ
０．１〜８．０wt％を含有し、さらにＺｎ０．５〜６．
０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．００２
〜０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有し、残
部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
し、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt％、Ｍｎ０．０５〜
２．０wt％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とし、犠牲材をＺｎ０．５〜６．
０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．００２
〜０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有し、残
部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
したことを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレ
ージングシート。
【請求項２】アルミニウム合金からなる芯材の片面に
アルミニウム合金からなるろう材をクラッドし、他の片
面にアルミニウム合金からなる犠牲材をクラッドした３
層構造の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシー
トにおいて、ろう材をＳｉ７．０〜１２．０wt％、Ｃｕ
０．１〜８．０wt％を含有し、さらにＺｎ０．５〜６．
０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．００２
〜０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有し、残
部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
し、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt％、Ｍｎ０．０５〜
２．０wt％を含有し、さらにＣｕ０．０５〜２．５wt
％、Ｍｇ０．０３〜０．５wt％、Ｃｒ０．０３〜０．３
wt％、Ｚｒ０．０３〜０．３wt％、Ｔｉ０．０３〜０．
３wt％、Ｎｉ０．０３〜１．５wt％のうちの１種または
２種以上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからな
るアルミニウム合金とし、犠牲材をＺｎ０．５〜６．０
wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．００２〜
０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有し、残部
Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金とし
たことを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレー
ジングシート。
【請求項３】アルミニウム合金からなる芯材の片面に
アルミニウム合金からなるろう材をクラッドし、他の片
面にアルミニウム合金からなる犠牲材をクラッドした３
層構造の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシー
トにおいて、ろう材をＳｉ７．０〜１２．０wt％、Ｃｕ
０．１〜８．０wt％を含有し、さらにＺｎ０．５〜６．
０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．００２
〜０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有し、残
部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
し、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt％、Ｍｎ０．０５〜
２．０wt％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とし、犠牲材をＺｎ０．５〜６．
０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．００２
〜０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有し、さ
らにＭｇ０．０５〜２．５wt％、Ｍｎ０．０５〜１．６
wt％以下のうちの１種または２種を含有し、残部Ａｌと
不可避的不純物とからなるアルミニウム合金としたこと
を特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージング
シート。
【請求項４】アルミニウム合金からなる芯材の片面に
アルミニウム合金からなるろう材をクラッドし、他の片
面にアルミニウム合金からなる犠牲材をクラッドした３
層構造の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシー
トにおいて、ろう材をＳｉ７．０〜１２．０wt％、Ｃｕ
０．１〜８．０wt％を含有し、さらにＺｎ０．５〜６．
０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．００２
〜０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有し、残
部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
し、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt％、Ｍｎ０．０５〜
２．０wt％を含有し、さらにＣｕ０．０５〜２．５wt
％、Ｍｇ０．０３〜０．５wt％、Ｃｒ０．０３〜０．３
wt％、Ｚｒ０．０３〜０．３wt％、Ｔｉ０．０３〜０．
３wt％、Ｎｉ０．０３〜１．５wt％のうちの１種または
２種以上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからな
るアルミニウム合金とし、犠牲材をＺｎ０．５〜６．０
wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．００２〜
０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有し、さら
にＭｇ０．０５〜２．５wt％、Ｍｎ０．０５〜１．６wt
％のうちの１種または２種を含有し、残部Ａｌと不可避
的不純物とからなるアルミニウム合金としたことを特徴
とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシー
ト。
【請求項５】アルミニウム合金製熱交換器をろう付に
より製造するに当たり、ろう材をＳｉ７．０〜１２．０
wt％、Ｃｕ０．１〜８．０wt％を含有し、さらにＺｎ
０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓ
ｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２種以上
を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミ
ニウム合金とし、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt％、Ｍｎ
０．０５〜２．０wt％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とし、犠牲材をＺｎ
０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓ
ｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２種以上
を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミ
ニウム合金とした３層構造のブレージングシートを用
い、５７０〜５８５℃の温度でろう付を行うことを特徴
とするアルミニウム合金製熱交換器の製造方法。
【請求項６】アルミニウム合金製熱交換器をろう付に
より製造するに当たり、ろう材をＳｉ７．０〜１２．０
wt％、Ｃｕ０．１〜８．０wt％を含有し、さらにＺｎ
０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓ
ｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２種以上
を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミ
ニウム合金とし、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt％、Ｍｎ
０．０５〜２．０wt％を含有し、さらにＣｕ０．０５〜
２．５wt％、Ｍｇ０．０３〜０．５wt％、Ｃｒ０．０３
〜０．３wt％、Ｚｒ０．０３〜０．３wt％、Ｔｉ０．０
３〜０．３wt％、Ｎｉ０．０３〜１．５wt％のうちの１
種または２種以上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物
とからなるアルミニウム合金とし、犠牲材をＺｎ０．５
〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．
００２〜０．３wt％のうちの１種または２種以上を含有
し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム
合金とした３層構造のブレージングシートを用い、５７
０〜５８５℃の温度でろう付を行うことを特徴とするア
ルミニウム合金製熱交換器の製造方法。
【請求項７】アルミニウム合金製熱交換器をろう付に
より製造するにあたり、ろう材をＳｉ７．０〜１２．０
wt％、Ｃｕ０．１〜８．０wt％を含有し、さらにＺｎ
０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓ
ｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２種以上
を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミ
ニウム合金とし、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt％、Ｍｎ
０．０５〜２．０wt％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とし、犠牲材をＺｎ
０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓ
ｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２種以上
を含有し、さらにＭｇ０．０５〜２．５wt％、Ｍｎ０．
０５〜１．６wt％以下のうちの１種または２種を含有
し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム
合金とした３層構造のブレージングシートを用い、５７
０〜５８５℃の温度でろう付を行うことを特徴とするア
ルミニウム合金製熱交換器の製造方法。
【請求項８】アルミニウム合金製熱交換器をろう付に
より製造するに当たり、ろう材をＳｉ７．０〜１２．０
wt％、Ｃｕ０．１〜８．０wt％を含有し、さらにＺｎ
０．５〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓ
ｎ０．００２〜０．３wt％のうちの１種または２種以上
を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるアルミ
ニウム合金とし、芯材をＳｉ１．２〜２．５wt％、Ｍｎ
０．０５〜２．０wt％を含有し、さらにＣｕ０．０５〜
２．５wt％、Ｍｇ０．０３〜０．５wt％、Ｃｒ０．０３
〜０．３wt％、Ｚｒ０．０３〜０．３wt％、Ｔｉ０．０
３〜０．３wt％、Ｎｉ０．０３〜１．５wt％のうちの１
種または２種以上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物
とからなるアルミニウム合金とし、犠牲材をＺｎ０．５
〜６．０wt％、Ｉｎ０．００２〜０．３wt％、Ｓｎ０．
００２〜０．３wt％のうちの１種または２種以上３を含
有し、さらにＭｇ０．０５〜２．５wt％、Ｍｎ０．０５
〜１．６wt％のうちの１種または２種を含有し、残部Ａ
ｌと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金とした
３層構造のブレージングシートを用い、５７０〜５８５
℃の温度でろう付を行うことを特徴とするアルミニウム
合金製熱交換器の製造方法。