JPH08283891A

JPH08283891A - ろう付用アルミニウム合金複合材

Info

Publication number: JPH08283891A
Application number: JP7090766A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Okamoto; 整岡本; Osamu Takezoe; 修竹添; Atsushi Takigawa; 淳瀧川
Original assignee: Shinko Alcoa Yuso Kizai KK
Current assignee: Shinko Alcoa Yuso Kizai KK
Priority date: 1995-04-17
Filing date: 1995-04-17
Publication date: 1996-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】高強度及び高耐食性を有し、高周波溶接性が
優れたろう付用アルミニウム合金複合材を提供する。【構成】ろう付用アルミニウム合金複合材は、Ｍｇを
０．２重量％以下に規制し、Ｃｒ：０．３重量％以下、
Ｆｅ：０．２重量％以下、Ｃｕ：０．２重量％を超え
１．０重量％以下、Ｓｉ：０．３乃至１．３重量％を含
有し、且つＣｕ及びＳｉの総量を１．５重量％以下に規
制し、更にＭｎ：０．３乃至１．５重量％、Ｔｉ：０．
０２乃至０．３重量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避
的不純物からなるアルミニウム合金の芯材１と、Ａｌ−
Ｓｉ系ろう材３と、Ｍｇ：０．３乃至３重量％及びＺ
ｎ：２．２重量％を超え５重量％以下を含有し、残部が
Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金の皮
材２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車のラジエータのチ
ューブ等に使用されるブレージングシートとして好適で
あり、高強度及び高耐食性を有し、ろう付性が優れたろ
う付用アルミニウム合金複合材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のラジエータのチューブ等
に使用されるろう付用アルミニウム合金複合材には、Ａ
ｌ−Ｍｎ系の３００３合金を芯材とし、これにＡｌ−Ｓ
ｉ系ろう材を積層したブレージングシートが使用されて
いた。しかし、３００３合金を芯材とするブレージング
シートでは、ろう付後の強度が約１１０Ｎ／ｍｍ²であ
り、あまり強度は大きくなく、また耐食性についても、
十分なものであるとはいえなかった。ろう付け後の強度
について、芯材とする合金にＭｇを添加することによ
り、強度を向上させることはできるが、ろう材による芯
材の浸食が大きくなるため、ろう付性及び耐食性が低下
してしまう。特に、ノコロック法によるろう付けでは、
芯材におけるＭｇ含有量が０．２重量％を超えると、ろ
う付性が極めて低下する。このため、芯材の合金にＭｇ
を添加することはあまり好ましくない。

【０００３】そこで、ろう付性を阻害することなく、ろ
う付後の強度を向上させる技術として、特開平２−１７
５０９３号、特開平４−１９８４４６号、特開平４−１
９８４４７号及び特開平４−１９８４４８号等の技術が
公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公知技術では、アルミニウム合金複合材のより一層の薄
肉化を図るには耐食性が不十分である。

【０００５】即ち、特開平２−１７５０９３号では、皮
材におけるＺｎの含有量が２％以下と少ないため、Ｃｕ
の添加量が０．２重量％を超えると、犠牲陽極効果が不
十分となり、粒界腐食が発生する場合がある。また、芯
材にはＴｉを含有していないため、合金複合材は十分な
耐食性を得ることができない。

【０００６】特開平４−１９８４４６号では、皮材にお
いてＺｎが添加されず、その代わりとしてＩｎ、Ｓｎ及
びＧａ等を添加しているが、これらの元素はあまり一般
的には使用されないものであるため、製造コストを上昇
させ、またスクラップ後の再利用性についての問題もあ
る。このため、前記元素等を皮材に添加することはあま
り好ましくない。なお、特開平４−１９８４４６号にお
ける実施例ではＺｎを添加する場合も記載されている
が、その添加量は１．５重量％と少ないため、芯材にお
いてＣｕが０．２重量％を超えて添加されると、合金複
合材の内面耐食性は低下してしまう。

【０００７】特開平４−１９８４４７号では、皮材にお
いてＺｎが０．５〜２．０重量％が添加されているが、
その量が少ないため、芯材においてＣｕが０．２重量％
を超えて添加されると、犠牲陽極効果が不十分となり、
粒界腐食が発生する場合がある。

【０００８】また、特開平４−１９８４４８号では、皮
材においてＺｎが添加されず、芯材においてＣｕが０．
２重量％を超えて添加されると、犠牲陽極効果が不十分
となり、粒界腐食が発生する場合がある。

【０００９】更に、上述のような従来技術による合金複
合材では、芯材におけるＣｕ及びＳｉの添加量が多い
と、高周波溶接する場合においてミクロ割れが生じやす
く、また溶接の歩留まりを低下させてしまう。

【００１０】従って、上述のような従来技術では高強
度、高耐食性、ろう付性及び高周波溶接性等を有する優
れた合金複合材を製作することは困難である。また、自
動車のラジエータのような熱交換器等においては、軽量
化及び製造コストの低減を図るために、素材を薄肉化す
る必要があり、高強度及び高耐食性を有し、優れたろう
付性を有するアルミニウム合金複合材の開発が求められ
ている。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高強度及び高耐食性を有し、高周波溶接性
が優れたろう付用アルミニウム合金複合材を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るろう付用ア
ルミニウム合金複合材は、Ｍｇを０．２重量％以下に規
制し、Ｃｒ：０．３重量％以下、Ｆｅ：０．２重量％以
下、Ｃｕ：０．２重量％を超え１．０重量％以下、Ｓ
ｉ：０．３乃至１．３重量％を含有し、且つＣｕ及びＳ
ｉの総量を１．５重量％以下に規制し、更にＭｎ：０．
３乃至１．５重量％、Ｔｉ：０．０２乃至０．３重量％
を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアル
ミニウム合金の芯材と、この芯材の一面に形成されたＡ
ｌ−Ｓｉ系ろう材と、前記芯材の他面に形成されたＭ
ｇ：０．３乃至３重量％及びＺｎ：２．２重量％を超え
５重量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物
からなるアルミニウム合金の皮材とを有することを特徴
とするを特徴とする。

【００１３】また、前記皮材にＳｉ：０．１乃至１．０
重量％を含有することが好ましい。更に、芯材の板厚断
面の結晶粒の長径が１５０μｍ以下であり、芯材の板厚
がろう材の板厚の２．５倍以上で、０．１乃至１．０ｍ
ｍであることが好ましい。更にまた、ろう付後のアルミ
ニウム合金複合材において、芯材、皮材及びろう材の孔
食電位は芯材が皮材及びろう材より貴であり、芯材と皮
材との孔食電位差が８０乃至１８０ｍＶであることが好
ましい。

【００１４】

【作用】本発明において、合金複合材は、芯材の一面に
皮材が積層され、他面にろう材が積層されたものであ
る。以下、本発明に係るろう付用アルミニウム合金複合
材の芯材、皮材及びろう材における成分添加の限定理由
について説明する。先ず、芯材については以下の成分を
添加したアルミニウム合金を使用する。

【００１５】Ｍｇ（マグネシウム）：０．２重量％以下Ｍｇは芯材の強度を向上させる元素であるが、０．２重
量％を超えて添加されると、ろう付性を低下させてしま
う。特に、ノコロック法によるろう付けではその低下が
極めて大きい。従って、Ｍｇの含有量は０．２重量％以
下に制限する。なお、より一層ろう付性の低下を抑制す
るためには、Ｍｇの含有量を０．１重量％以下とするこ
とが好ましい。また、ろう付けの加熱時において、芯材
には皮材からＭｇが拡散するため、ろう付性を阻害する
ことなく、芯材の強度を向上させることができる。

【００１６】Ｃｕ（銅）：０．２重量％を超えて１．０重量％以下Ｃｕは芯材の強度を向上させる元素であり、またろう材
側の耐食性も向上させる。しかし、芯材にＣｕを添加す
ると、粒界腐食感受性を増大させるため、皮材面側の耐
食性を低下させてしまう。そこで、皮材にＺｎを２．２
重量％以上添加することにより、皮材の電位を粒界に対
して卑に設定することができると共に、粒界腐食を防止
することができる。つまり、皮材におけるＺｎの添加量
を多くすることにより、芯材に対する皮材の電位を芯材
マトリックスのみならず、粒界に対しても低く設定する
ことができるため、粒界腐食を防止することができる。

【００１７】Ｃｕの添加量が０．２重量％以下では芯材
の強度を向上させるには不十分であり、一方Ｃｕが１．
０重量％を超えて添加されると、芯材の融点を低下させ
るため、ろう付作業性及び高周波溶接性を低下させてし
まう。従って、Ｃｕの含有量は０．２重量％を超えて
１．０重量％以下とする。なお、Ｃｕの含有量の上限は
０．８重量％以下とすることが好ましい。

【００１８】Ｓｉ（シリコン）：０．３乃至１．３重量％Ｓｉは芯材の強度を向上させる元素であり、特にＭｎ−
Ｓｉ系析出物と、皮材から拡散するＭｇとの反応による
Ｍｇ₂Ｓｉの金属間化合物の析出とにより芯材の強度が
向上する。しかし、Ｓｉの添加量が０．３重量％未満で
は芯材の強度を向上させるには不十分であり、一方Ｓｉ
が１．３重量％を超えて添加されると、芯材の融点を低
下させると共に、低融点相の増加に起因してろう付けの
作業性及び高周波溶接性を低下させてしまう。従って、
Ｓｉの含有量は０．３乃至１．３重量％とする。

【００１９】Ｃｕ及びＳｉの総量：１．５重量％以下上述のように、Ｃｕ及びＳｉはいずれも所定量を超えて
添加されると、ろう付けの作業性及び高周波溶接性を低
下させてしまう。これを防止するため、Ｓｉ及びＣｕの
添加量の総計を１．５重量％以下に制限する必要があ
る。従って、Ｓｉ及びＣｕの含有総量を１．５重量％以
下とする。

【００２０】Ｍｎ（マンガン）：０．３乃至１．５重量％Ｍｎは芯材の耐食性、ろう付性及び強度を向上させる元
素である。Ｍｎの添加量が０．３重量％未満であると、
芯材の耐食性、ろう付性及び強度を十分に向上させるこ
とができない。一方、Ｍｎの添加量が１．５重量％を超
えると、結晶が粗大化した化合物を生成するため、加工
性が低下してしまう。従って、Ｍｎの含有量は０．３乃
至１．５重量％とする。

【００２１】Ｔｉ（チタン）：０．０２乃至０．３重量％Ｔｉは芯材の耐食性をより一層向上させる元素である。
Ｔｉの添加量が０．０２重量％未満であると、芯材の耐
食性を十分に向上させることができず、一方Ｔｉが０．
３重量％を超えて添加されても、それ以上は芯材の耐食
性を向上させることができず、却って結晶が粗大化した
化合物を生成するため、加工性が低下してしまう。従っ
て、Ｔｉの含有量は０．０２乃至０．３重量％とする。

【００２２】このように、Ｔｉは芯材の耐食性を向上さ
せるためには不可欠の元素であり、Ｔｉを添加すると、
芯材において層状に析出して、孔食が深さ方向へ進行す
ることを抑制すると共に、Ｔｉの添加により芯材電位を
貴に移行させることができる。また、Ｔｉはアルミニウ
ム合金において拡散速度が小さく、ろう付時の移動も少
ないため、Ｔｉを添加することは、芯材とろう材、又は
芯材と皮材の電位差を維持して、電気化学的に芯材を防
食することに有効である。

【００２３】Ｃｒ（クロム）：０．３重量％以下Ｃｒは芯材の耐食性、強度及びろう付性を向上させる元
素である。Ｃｒが０．３重量％を超えて添加されても、
それ以上は芯材の耐食性、強度及びろう付性を向上させ
ることができず、却って化合物の結晶の粗大化により加
工性を低下させてしまう。従って、Ｃｒの含有量は０．
３重量％以下とする。なお、より好ましいＣｒの添加量
は０．０２乃至０．３重量％である。

【００２４】Ｆｅ（鉄）：０．２重量％以下Ｆｅは芯材における結晶粒を微細化させると共に、芯材
の強度及び溶接性を向上させる元素である。Ｆｅの添加
量が０．２重量％を超えると、芯材の耐食性が低下して
しまう。従って、Ｆｅの含有量は０．２重量％以下とす
る。なお、より好ましいＦｅの添加量は、０．０２乃至
０．２重量％である。

【００２５】Ｚｒ（ジルコニウム）：０．２重量％以下Ｚｒは結晶粒を制御して芯材の耐食性及びろう付性を向
上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｚｒが
０．２重量％を超えて添加されても、それ以上は芯材の
耐食性及びろう付性を向上させることができず、却って
化合物の結晶の粗大化により加工性を低下させてしま
う。従って、Ｚｒの含有量は０．２重量％以下とする。
なお、より好ましいＺｒの添加量は、０．０２乃至０．
２重量％である。

【００２６】次に、芯材の厚さ及び結晶粒の長径の限定
理由について説明する。

【００２７】芯材の厚さ：ろう材の厚さの２．５倍以
上、且つ０．１乃至１．０ｍｍ芯材の厚さについては、ろう付時において皮材のＭｇが
芯材中を拡散してろう材側の芯材表面、即ち皮材が積層
されている側とは反対側の芯材の表面に到達しないもの
であることが必要である。このため、芯材は、皮材のＭ
ｇがろう材の表面に到達せず、強度が最大となる厚さを
有することが好ましい。しかし、芯材の厚さが１．０ｍ
ｍを超えると芯材中のＭｇ拡散領域の割合が小さく、強
度が不十分である。従って、芯材の厚さは、ろう材の厚
さの２．５倍以上、且つ０．１乃至１．０ｍｍとする。

【００２８】結晶粒の長径：１５０μｍ以下本発明に係るろう付用アルミニウム合金複合材は主に高
周波溶接による電縫管の材料として使用される。このた
め、この複合材は高周波溶接性が優れていること、即ち
溶接時におけるミクロ割れ感受性が低いことが要求され
る。結晶粒の長径が１５０μｍを超えて大きいと、溶接
時においてミクロ割れが発生してしまう。従って、結晶
粒の長径を１５０μｍ以下とする。なお、本発明では、
合金複合材の製造時における焼鈍の昇温速度を所定値以
上とすることにより、結晶粒の拡大を防止して、結晶粒
の長径を１５０μｍ以下とする。

【００２９】次に、皮材の成分における限定理由につい
て説明する。

【００３０】Ｍｇ（マグネシウム）：０．３乃至３重量％Ｍｇは皮材の強度を向上させる元素である。ろう付けの
加熱時において、皮材に含有されたＭｇは芯材へ拡散す
ることにより、芯材においてＭｇ₂Ｓｉを生成してろう
付後の合金複合材の強度を向上させる。またこのとき、
皮材にＳｉが添加されていると、皮材自体の強度も向上
させることができるため、より一層高強度の合金複合材
を得ることができる。なお、合金複合材の厚さがラジエ
ータのチューブ等のように約０．４ｍｍ以下であれば、
皮材に添加されたＭｇが芯材中へ拡散して、充分合金複
合材の強度を向上させることができる。

【００３１】Ｍｇの添加量はろう付け条件等により異な
るが、その添加量が０．３重量％未満であると、皮材の
強度を向上させることができず、一方Ｍｇが３重量％を
超えて添加されると、皮材を芯材に積層させることが困
難となる。従って、Ｍｇの含有量は０．３乃至３重量％
とする。

【００３２】Ｚｎ（亜鉛）：２．２重量％を超えて５重量％以下通常、皮材を犠牲陽極として利用する場合には、Ｍｎ、
Ｃｕ、Ｔｉ又はＣｒ等の電位を貴とする元素を芯材に添
加することが有効であるが、より一層皮材の電位を卑と
するために、皮材にＺｎを添加する。この場合、芯材に
おけるＣｕの添加量が０．２重量％以下であると、皮材
におけるＺｎの添加量が２重量％以下で十分な犠牲陽極
効果を得ることができると共に、耐食性を維持すること
ができる。しかし、上述したように、芯材におけるＣｕ
の添加量が０．２重量％を超えて、０．８重量％以下で
ある場合には、皮材におけるＺｎの添加量を２．２重量
％を超えて５重量％以下とすることが好ましい。これ
は、皮材におけるＺｎの添加量が２．２重量％以下であ
ると、皮材の電位は粒界に対して十分な電位差をとるこ
とができず、粒界腐食が発生して、皮材側の耐食性が低
下してしまうからであり、一方Ｚｎを皮材に５重量％を
超えて添加すると、ろう付時において炉の汚染を生じる
場合があるからである。

【００３３】Ｓｉ（シリコン）：０．１乃至１．０重量％Ｓｉは皮材の強度を向上させる元素である。Ｓｉの添加
量が０．１重量％未満であると、皮材の強度を十分に向
上させることができず、一方Ｓｉが１．０重量％を超え
て添加されると、皮材の融点が低下するため、ろう付時
において激しい反応を生じる。従って、Ｓｉの含有量は
０．１乃至１．０重量％とする。

【００３４】なお、合金複合材の板厚がより一層厚くな
る場合には、上述した皮材における添加成分以外に、Ｍ
ｎ、Ｃｕ、Ｔｉ及びＺｒ等を芯材における添加量と同程
度を皮材に添加して皮材の強度を向上させることができ
る。

【００３５】次に、ろう材について説明する。ろう材に
は、従来使用されているろう材と同様のＡｌ−Ｓｉ系合
金、例えばＡ４０４５合金等を使用することができる。
また、ろう材にＺｎを添加することにより、ろう材を積
極的に犠牲陽極として作用させることもできる。この場
合には、Ｚｎの添加量を皮材におけるＺｎの添加量と同
量、即ち２．２重量％を超えて５重量％以下とすること
が好ましい。

【００３６】次に、ろう付後のアルミニウム合金複合材
における芯材、皮材及びろう材の孔食電位差について説
明する。

【００３７】孔食電位差：芯材＞皮材、８０乃至１８０ｍＶ上述した芯材、皮材及びろう材からなるアルミニウム合
金複合材を使用して、ラジエータ等のチューブを製作す
る場合には、皮材を内周面、ろう材を外周面となるよう
に製管する。この場合において、内面耐食性を向上させ
るためには、皮材を芯材に対して犠牲陽極的に作用させ
ることが有効である。しかし、ノコロックろう付法によ
りろう付けされる場合には、大気圧下でろう付けされる
ため皮材に含有されたＺｎは殆ど蒸発しないが、ろう付
けの加熱によりＺｎが芯材に拡散するため、皮材の表面
濃度が低下してしまう。

【００３８】通常、ラジエータ等のチューブの内面クー
ラント側の耐食性を皮材の犠牲陽極効果によって、より
一層向上させるためには、皮材表面と芯材マトリックス
との孔食電位の差を３０ｍＶ以上とすることが必要であ
る。しかし、芯材にＣｕを０．２重量％を超えて添加す
ると、粒界腐食の原因となるＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系
金属間化合物が粒界に析出するため、粒界近傍のＣｕ欠
乏帯における孔食電位は芯材マトリックスより約３０〜
６０ｍＶ低くなってしまう。このため、実質的には芯材
と皮材の孔食電位差を８０ｍＶ以上に設定することが必
要である。一方、孔食電位差が１８０ｍＶ以上となる
と、皮材の消耗速度が大きくなり、長期に亘る犠牲陽極
効果を得ることができない。従って、皮材と芯材の孔食
電位差をろう付後において、８０乃至１８０ｍＶとす
る。なお、皮材と芯材との孔食電位差は皮材組織、芯材
組織及びろう付条件により変化するが、上述した範囲内
であれば、長期に亘り優れた耐食性を得ることができ
る。また、芯材とろう材との孔食電位差は３０ｍＶ以上
であれば十分な犠牲陽極効果を得ることができる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例について、本発明の特
許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。

【００４０】先ず、実施例及び比較例において使用した
芯材の成分組成を下記表１に示す。この表１に示す芯材
Ｎｏ１〜８は本発明の特許請求の範囲内の芯材であり、
芯材Ｎｏ９〜１４は本発明の特許請求の範囲から外れる
芯材である。なお、芯材Ｎｏ９〜１４における特許請求
の範囲から外れる成分については、その組成値に下線を
付けて示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】また、実施例及び比較例において使用した
皮材の成分組成を下記表２に示す。この表２に示す皮材
Ｎｏ１〜６は本発明の特許請求の範囲内の皮材であり、
皮材Ｎｏ７及び８は本発明の特許請求の範囲から外れる
皮材である。なお、上記表１と同様に、特許請求の範囲
から外れる成分の皮材については、その組成値に下線を
付けて示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】上記表１及び２に示す各芯材及び皮材と、
ろう材（４０４５合金；Ｓｉ：１０．５重量％、Ｆｅ：
０．０５重量％、Ｃｕ：０．０５重量％、Ｔｉ：０．０
２重量％、Ａｌ：残部）とを使用して、図１に示すよう
なろう付用アルミニウム合金複合材を製作した。図１
は、本発明の実施例に係るろう付用アルミニウム合金複
合材を示す断面図である。この図１に示すように、この
合金複合材は芯材１の両面を皮材２及びろう材３で挟ん
で積層することにより構成されている。また、各複合材
の芯材及び皮材の組み合わせ並びにそれらの厚さ、ろう
材の厚さ及び複合材の厚さについて下記表３に示す。

【００４５】

【表３】

【００４６】上記表３に示す組み合わせからなる各複合
材について、次のような試験を行った。以下その試験方
法及び試験結果について下記表４を使用しつつ説明す
る。

【００４７】ろう付性試験ろう付用アルミニウム合金複合材のろう材面において、
ノコロック用フラックスを５ｇ／ｍ²塗布し、乾燥させ
た後、露点が−４０℃の温度である窒素雰囲気中におい
て６００℃の温度で５分間加熱した。

【００４８】図３はラジエータのチューブの一部を示す
断面図である。この図３に示すように、実際にはラジエ
ータの製造においては、芯材３１、皮材３２及びろう材
３３からなるチューブ３４と、熱を放出するためのフィ
ン３５と、チューブ３４を連結するヘッダ３６とを組み
合わせた状態においてろう付けを行うが、ろう付け評価
の簡易化及び定量化を考慮して、ドロップ試験による流
動係数によりろう付性を評価した。その結果を下記表４
のろう付性の欄に示す。

【００４９】この下記表４に示すように、実施例Ｎｏ１
〜１３はいずれも優れたろう付性を有するが、芯材にＭ
ｇが０．３重量％添加された比較例Ｎｏ４のろう付性は
実施例及び他の比較例に比べて極めて劣ったものとなっ
た。

【００５０】引張試験上述したろう付性試験と同様に加熱したろう付用アルミ
ニウム合金複合材を室温で７日間放置した後、引張試験
を行った。その結果を下記表４の引張強さの欄に示す。

【００５１】この下記表４に示すように、実施例Ｎｏ１
〜１３はいずれも強度が１７０Ｎ／ｍｍ²を超える高強
度を有するものであった。一方、比較例Ｎｏ１は芯材の
強度を向上させるＳｉの添加量が所定量より少なく、ま
た比較例Ｎｏ７は皮材の強度を向上させるＭｇの添加量
が所定量より少ないため、比較例Ｎｏ１及び７は実施例
及び他の比較例に比べて強度が低くなった。

【００５２】ろう材側腐食試験上述したろう付性試験と同様に加熱したろう付用アルミ
ニウム合金複合材をＣＡＳＳ試験により連続２５０時間
試験を行った。その結果を下記表４のろう材側腐食浸食
深さの欄に示す。

【００５３】この下記表４に示すように、実施例Ｎｏ１
〜１３はいずれも浸食深さが０．０７ｍｍ以下と良好な
結果であった。一方、比較例Ｎｏ４は芯材にＭｇが所定
量を超えて添加されているため、強度は向上したもの
の、耐腐食性が低下してしまった。また比較例Ｎｏ６は
芯材にＴｉが全く添加されていないため、実施例及び他
の比較例に比べて耐食性が低いものとなった。

【００５４】皮材側腐食試験上述したろう付性試験と同様に加熱したろう付用アルミ
ニウム合金複合材を人工水（Ｃｌ：３００ｐｐｍ、ＳＯ
₄：１００ｐｐｍ、Ｃｕ：５ｐｐｍ）を使用して腐食試
験を行った。先ず８８℃の温度の人工水に合金複合材を
８時間浸漬し、その後人工水から取り出して、浸漬した
まま、室温で１６時間放置する。このような手順で３０
日間の腐食試験を行った。その結果を下記表４の皮材側
腐食浸食深さの欄に示す。

【００５５】この下記表４に示すように、実施例Ｎｏ１
〜１３はいずれも浸食深さが０．０３ｍｍであり良好な
結果であった。一方、比較例Ｎｏ４及び６は上述のろう
材腐食試験における理由と同様の理由により耐食性が低
いものとなった。また、比較例Ｎｏ８は皮材におけるＺ
ｎ添加量が所定量より少ないため、合金複合材が貫通し
てしまった。

【００５６】孔食電位分析上述したろう付性試験と同様に加熱したろう付用アルミ
ニウム合金複合材において、その皮材表面及びろう材表
面の孔食電位と、皮材をエメリー研磨紙で機械的に除去
した後、芯材の孔食電位とを測定した。なお、この測定
は電解液として３．５％のＮａＣｌ水溶液（脱気）を使
用し、この水溶液を２５℃の温度にして、ポテンショス
タットを使用した電位走査法（１０ｍＶ／分）により測
定した。その結果を下記表４の皮材及び芯材孔食電位差
の欄に示す。

【００５７】この下記表４に示すように、実施例Ｎｏ１
〜１３における合金複合材の皮材と芯材との孔食電位の
差はいずれも８０〜１８０ｍＶの値となった。

【００５８】

【表４】

【００５９】次に、実施例に係る合金複合材を使用し
て、管を製作する場合について説明する。図４は合金複
合材の製管工程を示す模式図であり、図５は製管工程に
より合金複合材をチューブにする場合の断面形状を示す
模式図である。この図４に示すように、製管工程では、
アンコイラー４０に巻かれた合金複合材４４を、先ずフ
ィンパスロール４１により円管に成形する。即ち、図５
（ａ）に示すように偏平な合金複合材５４を円管に成形
する。次に、高周波誘導溶接機４２により合金複合材の
端部同士を溶接する。具体的には図６に示すように、加
圧ロール６１と高周波コイル６２を使用して、合金複合
材６３上を矢印６４の方向に電流を通流し、矢印６５の
方向に合金複合材６３を移動させることにより電縫して
溶接する。

【００６０】そして、高周波誘導溶接機により円筒状に
成形された合金複合材４４は、ビードカッター４３によ
って、図５（ｂ）に示すように、電縫管５６における不
要なビード部５５を取り除く。その後、溶接により生じ
たスパッタ又はダライ（切り屑）等を洗浄機４５におい
て洗浄する。そして、サイジングロール４６によって、
図５（ｃ）に示すように円筒形の電縫管を偏平状の管５
７に加工すると共に、所定の寸法に成形する。

【００６１】以上のような製管工程により、上記表３実
施例Ｎｏ２に係るアルミニウム合金複合材を使用して、
外面がろう材となるように製管加工を施した。なお、溶
接条件は、周波数：４００ｋＨｚ、電流：３．７ｍＡ、
電圧：６．７ｋＶ、アプセット量：２００μｍ、製管速
度：９０ｍ／分である。

【００６２】この結果、溶接部、寸法精度ともに良好な
電縫管を製造することができた。

【００６３】次に、実施例に係る合金複合材を加工した
チューブに放熱フィンをろう接する場合について説明す
る。図３に示すように、チューブ３４は、芯材３１の一
面に皮材３２を積層し、他面にろう材３３を積層して、
ろう材３３が外周面となるように成形した。そして、こ
のチューブ３４間を放熱フィン３５及びヘッダ３６によ
り連結するように配置した。

【００６４】このように配置された、チューブ、放熱フ
ィン及びヘッダに対して、３ｇ／ｍ³のノコロック用フ
ラックスをスプレー塗布し、そして乾燥させた後、露点
−４０℃、酸素濃度３００ｐｐｍで６００℃の温度の窒
素雰囲気下において、５分間加熱した。この結果、チュ
ーブ３４、放熱フィン３５及びヘッダ３６間の接続部に
おいて、良好なフィレットが形成された。

【００６５】なお、本発明に係るアルミニウム合金複合
材は、Ｍｇによるろう付性の阻害が極めて大きいノコロ
ックろう付けに適用する場合にその効果が最大になる
が、他の雰囲気ろう付け、フラックスろう付け及び真空
ろう付け等のろう付方法においても適用できる。

【００６６】また、図２に示すように、Ｍｇを含有する
皮材１２の両面にＭｇを実質的に含有しない芯材１１を
積層させ、更に夫々の外面にＡｌ−Ｓｉ系のろう材を積
層させることにより、両面ブレージングシートとして使
用することもできる。

【００６７】次に、溶接性の評価に関する試験について
説明する。

【００６８】溶接性試験１この試験では、溶接のミクロ割れに対する結晶粒径の影
響を分析するため、高周波誘導溶接と同様のメカニズム
（材料の半溶融状態において外力が作用することにより
生じる）によりミクロ割れが発生する直流（ＤＣ）バッ
ト溶接により溶接性の評価を行った。

【００６９】この溶接では、先ず、上記表１における芯
材Ｎｏ２の成分組成を有する合金を、通常使用される方
法により溶製し、厚さが３５ｍｍとなるように熱間圧延
した後、冷間圧延、焼鈍して再度冷間圧延して厚さが
３．５ｍｍの板状に成形加工した。このような板材を、
冷間圧延率及び焼鈍時の加熱速度を変化させることによ
り、結晶粒径が異なるものを５種類製作した。そして、
各板材から縦３０ｍｍ、横１００ｍｍ、厚さ３．５ｍｍ
の試験片を切り取った。

【００７０】このように製作した試験片に対してＤＣバ
ット溶接を施し、その後溶接部断面におけるミクロ割れ
数を観察した。その結果及び試験片の結晶粒の長径並び
に試験片製作の条件について下記表５に示す。なお、割
れ発生率は、（割れが生じた溶接回数）／（溶接回数）
×１００により算出された値である。

【００７１】

【表５】

【００７２】上記表５に示すように、結晶粒の長径を１
５０μｍ以下とした実施例Ｎｏ１４及び１５はミクロ割
れが全く発生しなかったが、結晶粒の長径が１５０μｍ
を超えた比較例Ｎｏ９〜１１はミクロ割れが高い確率で
発生した。

【００７３】溶接性試験２この試験では、溶接のミクロ割れに対する芯材成分の影
響を分析するため、成分組成の異なる５種類の合金材を
使用して、高温下で圧縮することにより、溶接性の評価
を行った。

【００７４】この試験で使用した芯材の成分組成を下記
表６に示す。各芯材を通常使用される方法により溶製
し、熱間及び冷間圧延して、厚さが１０ｍｍの板状に成
形加工した。そして、この板材から直径１０ｍｍ、高さ
が１０ｍｍの円筒状の試験片を切り取った。

【００７５】

【表６】

【００７６】上記表６に示す各芯材から上述のように製
作した試験片に対して、６３０℃の温度下で圧力を印加
し、ミクロ割れが発生したときの圧縮率を下記表７に示
す。なお、圧力を印加する前の試験片の高さをＨ₀、圧
力を印加した後の試験片の高さをＨ₁とする場合、圧縮
率は（Ｈ₀−Ｈ₁）／Ｈ₀×１００により算出された値で
ある。

【００７７】

【表７】

【００７８】上記表７に示すように、本発明の特許請求
の範囲内である実施例Ｎｏ１６〜１８において、ミクロ
割れ発生時の圧縮率はいずれも３５％以上となり、一方
比較例Ｎｏ１２及び１３におけるミクロ割れ発生時の圧
縮率はいずれも１５％以下となった。これは、比較例Ｎ
ｏ１２及び１３に係る試験片のＳｉ及びＣｕの総量が所
定量の１．５重量％を超えて添加されているため、試験
片の融点が低下し、圧縮率が小さくてもミクロ割れが発
生するからである。

【００７９】溶接性試験３この試験では、高周波誘導溶接による溶接性の評価を行
った。この高周波誘導溶接に使用した合金複合材には、
実施例Ｎｏ１９として、下記表８に示すように、芯材に
は芯材Ｎｏ８、皮材には皮材Ｎｏ２を使用し、またろう
材には実施例Ｎｏ１と同様のろう材を使用して合金複合
材を構成した。なお、この合金複合材では、先ず、芯材
を通常使用される方法により溶製し、皮材及びろう材を
熱間圧延により積層し、２．０ｍｍの板厚とした。その
後、この合金複合材を３００℃／分の昇温速度で５００
℃まで昇温させた後、冷却した（焼鈍処理）。そして、
冷間圧延により０．３ｍｍの板状に加工した。

【００８０】一方、比較例として、下記表８に示すよう
に、芯材には芯材Ｎｏ１９、皮材には皮材Ｎｏ２を使用
し、またろう材には実施例Ｎｏ１と同様のろう材を使用
して合金複合材を構成した。なお、この合金複合材で
は、上述の実施例Ｎｏ１９と同様に熱間圧延により２．
０ｍｍの板厚とし、５０℃／時間の昇温速度で２５０℃
まで昇温させた後、冷却した（焼鈍処理）。そして、冷
間圧延により０．３ｍｍの板状に加工した。

【００８１】このように加工した合金複合材を高周波誘
導溶接により溶接し、溶接部の断面を観察してミクロ割
れの発生数を調査した。その結果を試験材の結晶粒の長
径と共に下記表８に示す。なお、ミクロ割れ発生率は、
上述の溶接性試験１における算出方法同様である。

【００８２】

【表８】

【００８３】上記表８に示すように、実施例Ｎｏ１９で
はミクロ割れは発生せず、一方比較例Ｎｏ１４では、結
晶粒の長径が１５０μｍ以上であるため、ミクロ割れが
発生し、その発生率は５％であった。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高強度、高耐食性及び高周波溶接性が優れており、特に
ノコロックろう付法によっても、ろう付性を阻害するこ
とがないアルミニウム合金複合材を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るろう付用アルミニウム合
金複合材を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例に係るろう付用アルミニウム合
金複合材を示す断面図である。

【図３】ラジエータのチューブの一部を示す断面図であ
る。

【図４】合金複合材の製管工程を示す模式図である。

【図５】製管工程により合金複合材をチューブに加工す
る場合の断面形状を示す模式図である。

【図６】高周波溶接を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、１１、３１；芯材２、１２、３２；皮材３、１３、３３；ろう材４、１４、３４；チューブ３６；ヘッダ４０；アンコイラー４１；フィンパスロール４２；高周波誘導溶接機４３；ビードカッター４４；チューブ材４５；洗浄機４６；サイジングロール５４；合金複合材５５；ビード５６；電縫管５７；偏平管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｍｇを０．２重量％以下に規制し、Ｃ
ｒ：０．３重量％以下、Ｆｅ：０．２重量％以下、Ｃ
ｕ：０．２重量％を超え１．０重量％以下、Ｓｉ：０．
３乃至１．３重量％を含有し、且つＣｕ及びＳｉの総量
を１．５重量％以下に規制し、更にＭｎ：０．３乃至
１．５重量％、Ｔｉ：０．０２乃至０．３重量％を含有
し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウ
ム合金の芯材と、この芯材の一面に形成されたＡｌ−Ｓ
ｉ系ろう材と、前記芯材の他面に形成されたＭｇ：０．
３乃至３重量％及びＺｎ：２．２重量％を超え５重量％
以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる
アルミニウム合金の皮材とを有することを特徴とするろ
う付用アルミニウム合金複合材。
【請求項２】Ｍｇを０．２重量％以下に規制し、Ｃ
ｒ：０．３重量％以下、Ｆｅ：０．２重量％以下、Ｃ
ｕ：０．２重量％を超え１．０重量％以下、Ｓｉ：０．
３乃至１．３重量％を含有し、且つＣｕ及びＳｉの総量
を１．５重量％以下に規制し、更にＭｎ：０．３乃至
１．５重量％、Ｔｉ：０．０２乃至０．３重量％を含有
し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウ
ム合金の芯材と、この芯材の一面に形成されたＡｌ−Ｓ
ｉ系ろう材と、前記芯材の他面に形成されたＭｇ：０．
３乃至３重量％、Ｚｎ：２．２重量％を超え５重量％以
下及びＳｉ：０．１乃至１．０重量％を含有し、残部が
Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金の皮
材とを有することを特徴とするろう付用アルミニウム合
金複合材。
【請求項３】芯材の板厚断面の結晶粒の長径が１５０
μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載
のろう付用アルミニウム合金複合材。
【請求項４】芯材の板厚がろう材の板厚の２．５倍以
上で、０．１乃至１．０ｍｍであることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか１項に記載のろう付用アルミニ
ウム合金複合材。
【請求項５】ろう付後のアルミニウム合金複合材にお
いて、芯材、皮材及びろう材の孔食電位は芯材が皮材及
びろう材より貴であり、芯材と皮材との孔食電位差が８
０乃至１８０ｍＶであることを特徴とする請求項１乃至
４のいずれか１項に記載のろう付用アルミニウム合金複
合材。