JPH10140278A - アルミニウム合金製熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 芯材の片面もしくは両面にろう材をクラッド
してなるアルミニウム合金ブレージングシートを用い、
ろう付けにより組立ててなるアルミニウム合金製熱交換
器において、外部側（大気側）からの耐食性を従来より
も格段に向上させる。 【解決手段】 ろう付け加熱後のブレージングシート内
部のＣｕ濃度分布をブレージングシートの厚み方向に変
化させ、かつその厚み方向におけるＣｕ濃度が最大の位
置を、ろう付け加熱後のブレージングシートの板厚方向
中央位置Ｐ₀ と熱交換器内側に対応する表面位置Ｐ₂ と
の間とし、しかも熱交換器外側に対応するろう付け加熱
後のブレージングシートの表面位置Ｐ₁ から内部の最大
Ｃｕ濃度位置Ｑへ向けての平均Ｃｕ濃度勾配を１〜４ｗ
ｔ％／ｍｍの範囲内とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば自動車用
熱交換器のヘッダープレートやドローンカップ型ヘッダ
ープレートなどの如く、アルミニウム合金ブレージング
シートを用いたろう付け構造体として、水やフレオンガ
ス等の流体（熱交換媒体）の通路を構成するアルミニウ
ム合金製熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム合金からなる芯材の両面も
しくは片面にアルミニウム合金ろう材をクラッドしてな
るブレージングシートは、種々のろう付け構造体に使用
されているが、近年は特に自動車用熱交換器に多用され
るようになっている。この種の自動車用熱交換器として
は、オイルクーラ、インタークーラ、ラジェータ、エア
コンのエバポレータやコンデンサ等がある。

【０００３】ところで熱交換器に使用されるアルミニウ
ム合金製ブレージングシートの芯材としては、一般にＡ
ｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｎ
−Ｍｇ−Ｃｕ系合金などの主としてＭｎを含有するアル
ミニウム合金、具体的にはＪＩＳ ３００３合金や３０
０５合金などが使用されており、また高強度ブレージン
グシートの芯材としては、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の６９５
１合金などが使用されている。一方ろう材としては、一
般にＡｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金、Ａｌ
−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金など、主としてＳｉを添加し
たアルミニウム合金が用いられている。なお従来のブレ
ージングシートとしては、芯材の両面にろう材をクラッ
ドした３層構造、あるいは芯材の片面にろう材をクラッ
ドした２層構造、さらには芯材の一方の片面にろう材
を、他方の片面に犠牲陽極材をクラッドした３層構造が
一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のような熱交換器
の耐食性としては、外部側、すなわち大気に接触する側
からの腐食（これを一般に外部腐食と称す）に対する耐
食性（外部耐食性）と、内部側、すなわち水やフレオン
ガス等の熱交換媒体（通常は冷却媒体）に接触する側か
らの腐食（これを一般に内部腐食と称す）に対する耐食
性（内部耐食性）とに大別される。そして各種の熱交換
器のうちでも、特にエバポレータ、コンデンサ等におい
ては、内部腐食よりも外部腐食の方が進行しやすく、そ
のため内部耐食性よりも外部耐食性を重視する必要があ
るとされている。

【０００５】熱交換器における外部耐食性を向上させる
手段としては、熱交換媒体通路を構成するコア材の外面
に亜鉛拡散層を形成しておき、その亜鉛拡散層による犠
牲陽極効果によって外部腐食に対して防食することが考
えられているが、この場合、熱交換器の組立てに真空ろ
う付けを適用すれば、蒸気圧の高い亜鉛が蒸発飛散して
しまい、充分な犠牲陽極効果が得られなくなってしまう
問題がある。

【０００６】また一方、熱交換器のフィン材として、熱
交換媒体通路を構成するコア材よりも電位が卑なアルミ
ニウム合金（例えばＡｌ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍ
ｇ系合金、Ａｌ−Ｓｎ系合金、Ａｌ−Ｉｎ系合金など）
を用い、フィン材による犠牲陽極効果によってコア材を
防食することも従来から行なわれている。しかしながら
フィン材による犠牲陽極効果は、フィン材接合部分近傍
しか効果が及ばず、そのためフィン材接合部分から離れ
たドローンカップエバポレータのタンク部やラジェータ
のコアプレート部等は、フィン材による犠牲陽極効果が
作用せず、孔食が発生してしまう等の問題がある。

【０００７】そこで外部耐食性を向上させるためには、
熱交換器における熱交換媒体通路を構成するコア材自体
の耐食性、特にコア材として一般に使用されているブレ
ージングシート自体の耐食性を向上することが要求され
る。

【０００８】ところで従来からこの種の熱交換器用ブレ
ージングシートの芯材に使用されている３００３合金や
６９５１合金は、比較的耐食性が良好とされてはいる
が、自動車等に使用される熱交換器としては軽量化の要
求が一層強まっており、そのため熱交換器用ブレージン
グシートとしても、現状よりもさらに薄肉でも早期に外
部腐食が貫通しないような優れた外部耐食性が望まれて
いる。

【０００９】また例えば東南アジアの如く、高温多湿で
しかも酸性雨の降るような地域で使用される自動車向け
の熱交換器用ブレージングシートの場合、特に外部腐食
が激しいところから、従来のブレージングシートでは必
ずしも満足できる状況にはなかったのが実情である。

【００１０】そこで、ろう付け後の耐食性、特に外部耐
食性が従来のブレージングシートよりも著しく優れ、薄
肉化を図った場合や腐食しやすい環境下においても外部
腐食が早期に貫通しないような熱交換器用ブレージング
シートの開発が強く望まれている。

【００１１】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、熱交換媒体通路としてアルミニウム合金ブレ
ージングシートを用いてなる熱交換器として、ろう付け
後の外部耐食性が著しく優れたものを提供することを目
的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述のような課題を解決
するため、本願発明者等が鋭意実験・研究を重ねた結
果、アルミニウム合金ブレージングシートの内部におけ
るＣｕ濃度について、板厚方向に勾配を持たせ、かつそ
のＣｕ濃度勾配を適切に定めると同時に板厚方向の最大
Ｃｕ濃度位置を適切に定めることによってアルミニウム
合金ブレージングシートを用いた熱交換器の外部耐食性
を確実かつ充分に向上させ得ることを見出し、この発明
をなすに至った。

【００１３】具体的には、請求項１の発明は、芯材の片
面もしくは両面にろう材をクラッドしてなるアルミニウ
ム合金ブレージングシートを用い、ろう付けにより組立
ててなるアルミニウム合金製熱交換器において、ろう付
け加熱後のブレージングシート内部のＣｕ濃度分布がブ
レージングシートの厚み方向に変化するように構成され
ており、かつその厚み方向におけるＣｕ濃度の最大の位
置が、ろう付け加熱後のブレージングシートの板厚方向
中央位置と熱交換器内側に対応する表面位置との間にあ
り、しかも熱交換器外側に対応するろう付け加熱後のブ
レージングシートの表面位置から内部の最大Ｃｕ濃度位
置へ向けての平均Ｃｕ濃度勾配が１〜４ｗｔ％／ｍｍの
範囲内にあることを特徴とするものである。

【００１４】また請求項２の発明のアルミニウム合金製
熱交換器は、請求項１に記載のアルミニウム合金製熱交
換器において、ろう付け加熱後におけるブレージングシ
ート内部の最大Ｃｕ濃度が０．６〜１．５ｗｔ％の範囲
内にある構成とされている。

【００１５】さらに請求項３の発明のアルミニウム合金
製熱交換器は、請求項１に記載のアルミニウム合金製熱
交換器において、ろう付け加熱後におけるブレージング
シート内部の最大Ｃｕ濃度位置が、熱交換器内側から見
て板厚の３／５〜９／１０の範囲内の位置にある構成と
されている。

【００１６】そしてまた請求項４の発明のアルミニウム
合金製熱交換器は、請求項１に記載のアルミニウム合金
製熱交換器において、前記ブレージングシートの芯材
が、Ｃｕ濃度の異なる複数枚の単位アルミニウム合金板
を積層した構成とされているものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１にこの発明の熱交換器に使用
されるアルミニウム合金ブレージングシートの一例と、
そのブレージングシート中におけるろう付け加熱後の板
厚方向のＣｕ濃度分布の一例を模式的に示す。

【００１８】図１に示されるブレージングシート１は、
芯材の両面にろう材をクラッドした例を示すものであ
り、ろう付け加熱時にはろう材はかなりの量がろう付け
接合部へ流れてしまうため、ろう付け加熱後の状態では
芯材部分２の両側に残っているろう材層３，４はその厚
みがろう付け加熱前よりも格段に薄くなっている。また
このようなろう付け加熱後の状態では、実際上はろう材
層３，４と芯材部分とは融合一体化して、合金元素も相
互に拡散した状態となっている。

【００１９】図１中においてＰ₀ はブレージングシート
１の板厚方向中央位置、Ｐ₁ は熱交換器の外側（大気
側）に対応する表面位置（以下これを“外側表面位置”
と記す）、Ｐ₂ は熱交換器の内側（熱交換媒体流通側）
に対応する表面位置（以下これを“内側表面位置”と記
す）を示す。ここで、ろう付け加熱後のブレージングシ
ート中のＣｕ濃度は、その厚み方向に変化している。す
なわち、Ｃｕ濃度について板厚方向に勾配が与えられて
いる。そしてろう付け加熱後のブレージングシート中に
おいて板厚方向に見てＣｕ濃度が最大となる位置（以下
これを“最大Ｃｕ濃度位置”と記す）Ｑは、板厚方向中
央位置Ｐ₀ と、内側表面位置Ｐ₂ との間に位置してい
る。またろう付け加熱後のブレージングシートの外側表
面位置Ｐ₁ から最大Ｃｕ濃度位置Ｑまでの平均Ｃｕ濃度
勾配は、１〜４ｗｔ％／ｍｍとされている。

【００２０】なおろう材層３，４内のＣｕ濃度は、ろう
付け加熱前の状態では一般には実質的に零の場合が多い
が、ろう付け加熱時のろう材溶融によって芯材側からＣ
ｕが拡散し、ろう材層３，４の部分でも若干のＣｕ濃度
を示しているのが通常である。

【００２１】前述のようにこの発明の熱交換器では、ろ
う付け加熱後のブレージングシート内部におけるＣｕが
板厚方向に濃度勾配を有しており、Ｃｕはアルミニウム
合金中においてその濃度が高くなるほど電位的に貴とな
るから、ブレージングシート内部では板厚方向に電位差
が生じる。そして電位的に卑な側が電位的に貴な側に対
して犠牲陽極効果を示し、結果的に板厚方向に対し耐食
性を示すことになる。そして特にこの発明の場合、熱交
換器外側から見て板厚方向中央位置Ｐ₀ より内側の位置
までＣｕ濃度勾配が正となっている（すなわち内側へ向
けてＣｕ濃度が高くなっている）ことから、その間では
外部腐食に対して優れた耐食性を有することになる。

【００２２】ここで、ろう付け加熱後のブレージングシ
ート内部における熱交換器外側から見た最大Ｃｕ濃度位
置Ｑまでの平均Ｃｕ濃度勾配が１ｗｔ％／ｍｍ未満で
は、外部腐食に対する犠牲陽極効果が充分ではなく、外
部耐食性が低くなって孔食が発生しやすくなる。一方そ
の平均Ｃｕ濃度勾配を、４ｗｔ％／ｍｍを越えて大きく
すれば、犠牲陽極効果が強過ぎて犠牲腐食の腐食速度が
速くなり、その結果外部耐食性が逆に低下してしまう。
したがって平均Ｃｕ濃度勾配は１ｗｔ％／ｍｍ〜４ｗｔ
％／ｍｍの範囲内とする必要がある。

【００２３】またこの発明では、ろう付け加熱後のブレ
ージングシート内部における最大Ｃｕ濃度の位置Ｑも重
要である。すなわち、ブレージングシートとしては、芯
材として電位を貴にする作用を有するＣｕを積極的に添
加したアルミニウム合金（例えばＡｌ−１％Ｍｎ−０．
４％Ｃｕ）を用い、その両面にろう材をクラッドした３
層クラッド材が既に開発されており、このブレージング
シートの場合、ろう付け加熱時におけるろう材と芯材と
の界面付近でのＣｕの拡散によって両面側にＣｕの濃度
勾配層が生じて、そのＣｕ濃度勾配による犠牲陽極効果
によって良好な耐食性が得られるとされているが、現実
にはこの場合のＣｕ濃度勾配層はその厚みがわずか１０
０μｍ程度に過ぎず、一般的なブレージングシートの全
厚み（０．３〜２ｍｍ程度）の極く一部を占めるに過ぎ
ない。そしてこの場合は、薄いＣｕ濃度勾配層を越えて
腐食が進行すれば、その後は急速に孔食が進んでしま
い、結果的にはわずかな耐食性向上効果しか得られなか
ったのである。これに対しこの発明の場合、最大Ｃｕ濃
度位置Ｑがろう付け加熱後のブレージングシートの板厚
中央位置Ｐ₀ よりも内側にあり、このことは外側から内
側へ向っての外部腐食に対して内部的に犠牲陽極効果を
示すＣｕ濃度勾配の正の層がブレージングシート板厚の
半分以上を占めることを意味し、したがって外部腐食に
対して著しく優れた耐食性を示すことができる。

【００２４】ここで、最大Ｃｕ濃度位置がブレージング
シートの外側から内側へ向って板厚ｔの１／２以下（す
なわち最大Ｃｕ濃度位置Ｑが板厚方向中央位置Ｐ₀ より
も外側）である場合には、既に述べたところから明らか
なように外部腐食に対して充分な耐食性を示すことがで
きない。したがってこの発明ではろう付け加熱後におけ
る最大Ｃｕ濃度位置Ｑは、板厚方向中央位置Ｐ₀ と内側
表面位置Ｐ₂ との間に位置させるものとした。

【００２５】なお、より確実に優れた外部耐食性を得る
ためには、最大Ｃｕ濃度位置Ｑを、熱交換器外側から見
てろう付け加熱後のブレージングシートの板厚ｔに対し
３／５に相当する位置よりも内側表面位置Ｐ₂ に近い側
に定めることが望ましい。ここで、外部耐食性のみを考
慮した場合には、最大Ｃｕ濃度位置Ｑを内側表面位置Ｐ
₂ 付近に位置させても良いが、内部耐食性をも考慮すれ
ば、最大Ｃｕ濃度位置Ｑを内側表面位置Ｐ₂ よりも若干
板厚方向中央位置Ｐ₀ に近い側の位置、具体的には熱交
換器外側から見て板厚ｔに対し９／１０に相当する位置
よりも板厚方向中央位置Ｐ₀ に近い側に定めることが望
ましい。したがって最大Ｃｕ濃度位置の最も望ましい位
置は、熱交換器内側から見て板厚ｔの３／５から９／１
０の範囲内の位置である。

【００２６】さらに、ろう付け加熱後のブレージングシ
ート内部における最大Ｃｕ濃度は、０．６〜１．５ｗｔ
％の範囲内とすることが望ましい。最大Ｃｕ濃度が０．
６ｗｔ％未満ではろう付け加熱後のブレージングシート
の板厚方向に充分なＣｕ濃度勾配を持たせることが困難
となり、結果的に充分な外部耐食性が得られないおそれ
があり、一方最大Ｃｕ濃度が１．５ｗｔ％を越えれば、
自己耐食性が低下し、また粒界腐食が激しくなって結果
的に耐食性が低下してしまう。

【００２７】また前述のようにろう付け加熱後のブレー
ジングシートの内部においてＣｕ濃度勾配を持たせるた
めには、例えば芯材として、複数枚の単位アルミニウム
合金板（単位芯材層）を積層した構造のものを用い、か
つそれぞれの単位アルミニウム合金板のＣｕ濃度を異な
らしめた構成とすれば良い。その一例を図２に示す。図
２は後述する実施例の表２における材料記号Ａの例を示
すものであり、この例は、両側のろう材層（第１層、第
６層）３，４を含めてブレージングシート全体を合計６
層の積層クラッド構造としたもの、すなわち芯材部分２
を４層の単位芯材層（第２層〜第５層）２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄからなる積層構造としたものである。そしてこ
の例では、４層の単位芯材層（第２層〜第５層）２ａ，
２ｂ，２ｃ，２ｄとしては、熱交換器外側から内側へ向
けて順次Ｃｕ濃度が高い単位アルミニウム合金板が用い
られている。

【００２８】ここで、この発明において使用するブレー
ジングシートの芯材用合金（芯材部分を積層クラッド構
造とした場合の各単位芯材層用の合金を含む）として
は、例えば次の（１）〜（４）のようなアルミニウム合
金を用いることができる。 （１） Ｃｕ１．５ｗｔ％以下を含有し、残部がＡｌお
よび不可避的不純物よりなるアルミニウム合金。 （２） Ｃｕ１．５ｗｔ％以下を含有し、かつＭｎ０．
０６〜１．５ｗｔ％、Ｔｉ０．０６〜０．３０ｗｔ％、
Ｗ０．０３〜０．３０ｗｔ％、Ｃｏ０．０３〜０．３０
ｗｔ％、およびＭｏ０．０３〜０．３０ｗｔ％のうちの
１種または２種以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避
的不純物よりなるアルミニウム合金。 （３） Ｃｕ１．５ｗｔ％以下を含有し、かつＭｎ０．
０６〜１．５ｗｔ％、Ｍｇ０．０６〜０．５０ｗｔ％、
Ｃｒ０．０６〜０．３０ｗｔ％、Ｚｒ０．０６〜０．３
０ｗｔ％のちの１種または２種以上を含有し、残部がＡ
ｌおよび不可避的不純物よりなるアルミニウム合金。 （４） Ｃｕ１．５ｗｔ％以下を含有し、かつＭｎ０．
０６〜１．５ｗｔ％、Ｔｉ０．０６〜０．３０ｗｔ％、
Ｗ０．０３〜０．３０ｗｔ％、Ｃｏ０．０３〜０．３０
ｗｔ％、およびＭｏ０．０３〜０．３０ｗｔ％のうちの
１種または２種以上を含有し、さらにＭｇ０．０６〜
０．５０ｗｔ％、Ｃｒ０．０６〜０．３０ｗｔ％、Ｚｒ
０．０６〜０．３０ｗｔ％のちの１種または２種以上を
含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなるアル
ミニウム合金。

【００２９】これらの芯材用合金における合金元素添加
理由を以下に述べる。

【００３０】Ｃｕ：Ｃｕはアルミニウム合金の電位を貴
にして、ブレージングシート内部でのＣｕ濃度勾配によ
ってブレージングシートにその厚み方向に犠牲陽極効果
を与えるために、芯材用合金の合金元素として重要な元
素であり、またＣｕはろう付け後の強度を高めるために
も有効である。Ｃｕ量が１．５ｗｔ％を越えれば自己耐
食性が低下し、また粒界腐食が激しくなって結果的に耐
食性が低下してしまう。さらに電位的には、Ｃｕ添加量
を１．５ｗｔを越えて増量すれば、電位の値が飽和する
傾向を示すから、ブレージングシート内部で充分な電位
勾配を与え難くなる。したがってＣｕ量は１．５ｗｔ％
以下とすることが望ましい。なおここでＣｕ量の下限は
特に規定していないが、これは芯材を多層の積層クラッ
ド構造とした場合、積層した状態で板厚方向にＣｕ濃度
勾配を与えるためには、単位芯材層としてＣｕ濃度が零
に近いものも必要とするからである。

【００３１】Ｍｎ：Ｍｎは強度を高める元素であって、
ブレージングシートの芯材として必要な強度を得るため
に重要な元素であり、またＭｎは耐孔食性を向上させる
元素である。Ｍｎ量が０．０６ｗｔ％未満ではこれらの
効果が充分に得られず、一方１．５ｗｔ％を越えて添加
すれば、巨大な金属間化合物が形成されて、圧延性や成
形加工性が低下するとともに耐食性が低下し、また粒界
腐食感受性が高まる。したがってＭｎ量は０．０６〜
１．５ｗｔ％の範囲内とすることが適当である。

【００３２】さらに以下のＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｏは、耐
食性をより一層向上させるために１種または２種以上が
添加される。

【００３３】Ｔｉ：Ｔｉの添加は、電位を貴にするとと
もに、ピット状の腐食形態を層状に変化させることによ
って最大腐食深さを低下させて、耐食性を向上させるた
めに有効である。Ｔｉの添加量が０．０６ｗｔ％未満で
はこれらの効果が充分に発揮されず、一方Ｔｉ量が０．
３ｗｔ％を越えればこれらの効果が飽和し、経済性を損
なうだけである。またＴｉ量が０．３ｗｔ％を越えれば
Ａｌ₃ Ｔｉの巨大金属間化合物が形成されるため、圧延
性や成形加工性が低下する。したがってＴｉの添加量は
０．０６〜０．３ｗｔ％の範囲内が適当である。

【００３４】Ｗ：Ｗの添加も、ピット状の腐食形態を層
状に変化させることにより最大腐食深さを低下させて、
耐食性を向上させるために効果がある。またＷの添加
は、芯材の電位を貴にしてろう材層との電位差を大きく
し、ろう材層の犠牲陽極効果を強める。Ｗ量が０．０３
ｗｔ％未満ではこれらの効果が少なく、一方０．３０ｗ
ｔ％を越えて添加すれば、巨大金属間化合物を形成して
成形性を低下させる。したがってＷの添加量は０．０３
〜０．３０ｗｔ％の範囲内とすることが適当である。

【００３５】Ｍｏ：Ｍｏの添加もピット状の腐食形態を
層状に変化させることにより最大腐食深さを低下させ
て、耐食性を向上させるに効果がある。またＭｏは、芯
材の電位を貴にしてろう材層との電位差を大きくし、ろ
う材層の犠牲陽極効果を強めるためにも有効である。Ｍ
ｏ量が０．０３ｗｔ％未満ではこれらの効果が少なく、
一方０．３０ｗｔ％を越えてＭｏを添加すれば、巨大金
属間化合物を形成して成形性を低下させる。したがって
Ｍｏの添加量は０．０３〜０．３０ｗｔ％の範囲内とす
ることが適当である。

【００３６】Ｃｏ：Ｃｏの添加も、ピット状の腐食形態
を層状に変化させることにより最大腐食深さを低下させ
て、耐食性を向上させるために有効である。またＣｏ
は、芯材の電位を貴にしてろう材層との電位差を大きく
し、ろう材層の犠牲陽極効果を強めるためにも有効であ
る。Ｃｏ量が０．０３ｗｔ％未満ではこれらの効果が少
なく、一方０．３０ｗｔ％を越えてＣｏを添加すれば、
巨大金属間化合物を形成して成形性を低下させる。した
がってＣｏの添加量は０．０３〜０．３０ｗｔ％の範囲
内とすることが適当である。

【００３７】さらに芯材用合金としては、ろう付け後の
強度向上のために必要に応じて以下のＭｇ、Ｃｒ、Ｚｒ
のうちの１種または２種以上が添加される。

【００３８】Ｍｇ：Ｍｇはろう付け後の強度を高めるた
めに最も有効な元素であるが、Ｍｇ量が０．０６ｗｔ％
未満ではその効果は少なく、一方０．５０ｗｔ％を越え
て添加されれば芯材の電位を卑にして耐食性を低下させ
る。したがってＭｇ量は０．０６〜０．５０ｗｔ％の範
囲内とすることが望ましい。

【００３９】Ｃｒ、Ｚｒ：Ｃｒ、Ｚｒはいずれもろう付
け加熱後の強度を高めるために有効な元素であるが、そ
れぞれ０．０６ｗｔ％未満ではその効果が少なく、一方
それぞれ０．３０ｗｔ％を越えて添加すれば、巨大な金
属間化合物が形成されて加工性を低下させる。したがっ
てＣｒ、Ｚｒはいずれも０．０６〜０．３０ｗｔ％の範
囲内とすることが好ましい。

【００４０】そのほかアルミニウム合金においてはＦ
ｅ、Ｓｉが不可避的不純物として含有されるが、これら
のＦｅ、Ｓｉは芯材の耐食性を低下させるから、Ｆｅは
０．７ｗｔ％以下、Ｓｉは０．６ｗｔ％以下とすること
が好ましく、より適切には、Ｆｅは０．３０ｗｔ％以
下、Ｓｉは０．２０ｗｔ％以下に規制することが望まし
い。その理由は次の通りである。

【００４１】Ｆｅ：Ｆｅはアルミニウム合金中において
Ａｌ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ
−Ｓｉ系等の金属間化合物を形成し、これらの金属間化
合物がＡｌマトリックスに対してカソードとなり、耐食
性を低下させる。特にＦｅが０．３０ｗｔ％を越えて含
有されれば耐食性の低下が激しくなるから、Ｆｅ量は
０．３０ｗｔ％以下に規制することが望ましい。

【００４２】Ｓｉ：Ｓｉもアルミニウム合金中において
Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系やＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系等の金
属間化合物を形成し、これらの金属間化合物がＡｌマト
リックスに対してカソードとなり、耐食性を低下させ
る。特にＳｉが０．２０ｗｔ％を越えて含有されれば耐
食性の低下が激しくなるから、Ｓｉ量は０．２０ｗｔ％
以下に規制することが望ましい。

【００４３】一方、芯材の片面もしくは両面にクラッド
されるろう材としては、一般のブレージングシートに用
いられているものと同様な合金を用いれば良い。具体的
には例えばＪＩＳ Ｚ３２６３による４３４３合金、４
０４５合金、４０４７合金などのＡｌ−Ｓｉ系合金、あ
るいは４００４合金、４Ｎ０４合金などのＡｌ−Ｓｉ−
Ｍｇ系合金、または４１０４合金などのＡｌ−Ｓｉ−Ｍ
ｇ−Ｂｉ系合金が用いられる。このほか、これらの合金
にさらにＢｅ、Ｓｒ、Ｓｂ等を添加したろう材も用いる
ことができる。

【００４４】ここで、ブレージングシートにおけるろう
材のクラッド率は特に限定せず、具体的なクラッド率は
ブレージングシートの板厚や熱交換器の種類、用途等に
よって適宜定めれば良いが、通常は片面当り５〜２０％
程度であれば良好なろう付け性を確保することができ
る。

【００４５】またブレージングシートの全厚みは特に限
定しないが、通常は０．３〜２．０ｍｍ程度である。そ
してこの程度の厚みであれば、特に支障なくこの発明で
目的とする外部耐食性を充分に発揮させることができ
る。

【００４６】なおこの発明の熱交換器に用いられるブレ
ージングシートの製造方法としては、通常のクラッド材
の製造方法などに用いられている方法を適用すれば良
く、特に限定されるものではない。

【００４７】具体的には、例えば各合金材料をそれぞれ
鋳造して、必要に応じて均熱処理を施してから熱間圧延
を行なって所定の板厚とするか、あるいは熱間圧延を行
なわずに面削のみによって所定の厚みとし、その後各板
を重ね合せて熱間圧延によりクラッド圧延を行ない、必
要に応じて中間焼鈍を施してから冷間圧延を行なって最
終板厚とすれば良く、また冷間圧延の中途で必要に応じ
て中間焼鈍を行なったり、また最終の冷間圧延後に必要
に応じて最終焼鈍を施しても良い。ここで、鋳造方法と
しては一般的な半連続鋳造法を用いれば良い。また鋳造
後には、芯材用合金については、溶融ろうによる耐エロ
ージョン性を考慮して均熱処理を行なうことが望まし
く、この場合の均熱温度としては４５０〜６２０℃が適
当であるが、耐エロージョン性をより向上させるために
は高い温度（５６０〜６２０℃）で均熱処理を施すこと
が望ましい。クラッド圧延は、前述のように熱間圧延を
適用するのが通常であるが、Ｃｕ濃度勾配を与えるため
に芯材を多層構造とする場合は、積層数が多くなるか
ら、その場合は２回以上のクラッド圧延を組合せても良
いことはもちろんである。なおクラッド圧延時には接合
性を良好にするため、事前にクラッド合せ面について酸
洗もしくはアルカリ洗、溶剤脱脂などによって酸化皮膜
の除去や脱脂を行ない、表面を清浄化しておくことが望
ましい。

【００４８】なお熱交換器の組立のためのろう付け方法
は特に限定されず、真空ろう付け、フラックスろう付
け、不活性ガスろう付け等を任意に適用することができ
る。そしてこの発明で規定しているＣｕ濃度分布は、ろ
う付け方法の如何によって変わるものではないから、い
ずれのろう付け方法でもこの発明で目的とする優れた外
部耐食性を確実に得ることができる。

【００４９】

【実施例】表１に示される合金Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１７
を、表２、表３の材料符号Ａ〜Ｈに示すようにクラッド
した全厚み０．６ｍｍのブレージングシートを用い、そ
れぞれエバポレータ用コアプレートをシュミレートした
ミニコアプレートを製作した。その後、真空炉中にて５
×１０^-5Ｔｏｒｒの真空度で６００℃×３分のろう付け
加熱を行なった。なお表２、表３において、層構成は、
最も熱交換器外側（大気側）に位置する層を第１層と
し、以下熱交換器内側（熱交換媒体流通側）へ向けて順
次第２層、第３層・・・と規定した。

【００５０】ろう付け加熱後の各ミニコアプレートに対
し、ＡＳＴＭ Ｇ８５に準拠してＳＷＡＡＴ腐食試験を
行なった。なおこのＳＷＡＡＴ腐食試験では、表２、表
３の層構成における熱交換器外側の面（第１層の表面）
に腐食液がかかるようにして外部腐食試験を行ない、板
厚方向に腐食が貫通するまでの腐食寿命を調べた。その
結果を表４に示す。また、ろう付け加熱後の各ブレージ
ングシート内部における板厚方向各位置でのＣｕ濃度を
ＥＰＭＡにより測定し、外側表面から最大Ｃｕ濃度位置
までの平均Ｃｕ濃度勾配、最大Ｃｕ濃度位置、および最
大Ｃｕ濃度を求めたので、その結果も表４中に示す。な
お最大Ｃｕ濃度位置は、外側表面から最大Ｃｕ濃度量を
示す位置までの距離を板厚で除して表わした。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】

【表３】

【００５４】

【表４】

【００５５】表４において、材料符号Ｄのブレージング
シートは、現在一般に広く用いられている従来材であ
り、また材料符号Ｅは芯材部分のＣｕ濃度を高めて耐食
性を高めた従来材（但し芯材を積層構造とせず、Ｃｕ濃
度勾配および最大Ｃｕ濃度位置の条件がこの発明で規定
する条件を満たしていないもの）であるが、これらに対
して材料符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｈの本発明材は、いずれ
も腐食寿命が著しく長く、外部耐食性に優れていること
が明らかである。なお材料符号Ｇは、芯材を積層構造と
はしているが、最大Ｃｕ濃度位置の条件がこの発明で規
定する条件を満たしておらず、そのため充分な外部耐食
性が得られなかった。

【００５６】

【発明の効果】この発明のアルミニウム合金製熱交換器
は、ろう付け加熱後のブレージングシート内部のＣｕ濃
度勾配と最大Ｃｕ濃度位置とを適切に定めることによっ
て、外部耐食性を著しく向上させることができ、そのた
め外部（大気側）からの腐食による板厚方向への孔食の
貫通を抑制して、腐食に対する寿命を従来よりも飛躍的
に長くすることができ、特に過酷な腐食環境下でも充分
な外部耐食性を示すことができる。また上述のように外
部からの板厚方向の腐食に対する寿命が長いため、従来
よりもブレージングシートを薄肉化して、熱交換器の軽
量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のアルミニウム合金製熱交換器のろう
付け加熱後のブレージングシートの一例の断面構造を模
式的に示すとともに、その板厚方向のＣｕ濃度分布を示
す概略図である。

【図２】この発明のアルミニウム合金製熱交換器に使用
されるブレージングシートの断面構造の一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ ブレージングシート ２ 芯材部分 ３，４ ろう材層 Ｐ₀ 板厚方向中央位置 Ｐ₁ 外側表面位置 Ｐ₂ 内側表面位置 Ｑ 最大Ｃｕ濃度位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２８Ｆ 21/08 Ｆ２８Ｆ 21/08 Ｄ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯材の片面もしくは両面にろう材をクラ
   ッドしてなるアルミニウム合金ブレージングシートを用
   い、ろう付けにより組立ててなるアルミニウム合金製熱
   交換器において、 ろう付け加熱後のブレージングシート内部のＣｕ濃度分
   布がブレージングシートの厚み方向に変化するように構
   成されており、かつその厚み方向におけるＣｕ濃度の最
   大の位置が、ろう付け加熱後のブレージングシートの板
   厚方向中央位置と熱交換器内側に対応する表面位置との
   間にあり、しかも熱交換器外側に対応するろう付け加熱
   後のブレージングシートの表面位置から内部の最大Ｃｕ
   濃度位置へ向けての平均Ｃｕ濃度勾配が１〜４ｗｔ％／
   ｍｍの範囲内にあることを特徴とするアルミニウム合金
   製熱交換器。
2. 【請求項２】 ろう付け加熱後におけるブレージングシ
   ート内部の最大Ｃｕ濃度が０．６〜１．５ｗｔ％の範囲
   内にある請求項１に記載のアルミニウム合金製熱交換
   器。
3. 【請求項３】 ろう付け加熱後におけるブレージングシ
   ート内部の最大Ｃｕ濃度位置が、熱交換器内側から見て
   板厚の３／５〜９／１０の範囲内の位置にある、請求項
   １に記載のアルミニウム合金製熱交換器。
4. 【請求項４】 前記ブレージングシートの芯材が、Ｃｕ
   濃度の異なる複数枚の単位アルミニウム合金板を積層し
   て作られている、請求項１に記載のアルミニウム合金製
   熱交換器。