JPS60251246A - 真空ろう付用耐水ブレ−ジングシ−ト及びこれを用いた熱交換器 - Google Patents

真空ろう付用耐水ブレ−ジングシ−ト及びこれを用いた熱交換器

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JPS60251246A
JPS60251246A JP10716084A JP10716084A JPS60251246A JP S60251246 A JPS60251246 A JP S60251246A JP 10716084 A JP10716084 A JP 10716084A JP 10716084 A JP10716084 A JP 10716084A JP S60251246 A JPS60251246 A JP S60251246A
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brazing
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Shoji Umibe
海部 昌治
Hideo Fujimoto
日出男 藤本
Atsushi Takigawa
淳 瀧川
Yoshiharu Hasegawa
義治 長谷川
Kazumi Iijima
飯島 和美
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Kobe Steel Ltd
Denso Corp
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Kobe Steel Ltd
NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空ろう行用耐水・高強度プレージングシート
及びこれを用いた熱交換器に関し、詳細には、芯材の合
金成分組成を特定する他、該芯材とろう材層との間に、
厚さ及び電気化学的特性を調整したA1合金を中間層と
して介在させることにより、水腐食環境下における耐水
・耐食性を高めたろう付用耐水プレージングシート、及
びこのプレージングシートを熱媒体との隔壁として用い
た熱交換器に関するものである。
A1合金製の真空ろう行用プレージングシート(以下A
1合金製BSと略記する)は、例えば自動車用エアコン
のコンデンサーやエバポレータ等の熱交換器用材料とし
て汎用されている。しかし水系クーラントを使用する熱
交換器用部材としてAI合金製BSを用いた例は少ない
。その理由は、従来のAI合金製BSの場合耐水腐食性
が不十分であるので、クーラントの水質が悪いときには
短期間の使用でも貫通腐食を起こし易く、熱交換器とし
て致命的な欠陥となるからである。従ってこの種の用途
に適用されるAt合金製BSにあっては、耐水腐食性の
改善が強く要望されている。
本発明者等は上記の様な状況に鑑み、耐水・耐食性に優
れた真空ろう材用A1合金製BSを開発すべく研究を進
めてきた。その結果、A1合金芯材の化学成分を特定す
ると共に、その片面又は両面に、適度の厚さと電気化学
的特性を有するA1合金を中間層として介在させたうえ
でろう材を配設すれば上記の目的にかなうAt合金製B
Sが得られることを知り、ここに本発明の完成をみた。
即ち本発明に係る真空ろう行用AI合金製BSとは、 Cu : 0.2〜2.0%を必須的に含有し、更にM
 n : 0.05〜0.5% Cr : 0.05〜0.5% Z r : 0.05〜0.5% の3種からなる群より選択される1種以上の元素を含有
し、残部がAI及び不可避不純物よりなるA1合金を芯
材として用い、 該芯材の片面若しくは両面に、クラツド率で3〜15%
の厚みを有し且つ前記芯材より20〜100mV卑な電
位差を有するA1合金からなる中間層を介してろう材層
を形成してなるところに要旨が存在するものである。ま
た本発明に係る熱交換器とは、熱媒体と接触する側の隔
壁を上記プレージングシートで構成してなるところに要
旨を有するものである。
以下本発明において各構成材料の化学成分等を定めた理
由を詳細に説明する。
まず芯材を構成するA1合金の含有成分限定理由である
が、CuはA1合金の機械的強度及び電位を高める上で
不可欠の元素であり、0.2%未満ではこれらの効果が
有効に発揮されない。尚CuはAt合金の耐食性を著し
く低下させる元素でもあるが、ろう付けの為の加熱を行
なった後ではCuの耐食性阻害作用は著しく減少するの
で、強度及び電位向上元素として有効に活用することが
できる。但しCu含有率が2.0%を越えると、以下に
詳述する様な中間層の厚さや電気化学的特性を適正に調
整してみても、耐食性低下を防止することができない。
Mn、Cr、Zrは何れもサブグレインを強化し再結晶
を抑制してろう付性を高める元素であり、目的達成の為
にはこれらのうち少なくとも1種を、いずれの元素につ
いても0.05%以上含有させなければならない。しか
しMnが多すぎると粒界腐食感受性が増大し、又Cr及
びZrが多すぎると巨大金属間化合物が生成して加工性
が低下するので、何れの元素も0.5%以下の抑えなけ
ればならない。
次に上記芯材とろう材(ろう材としては一般にA I−
3i合金やAl−3i −Mg合金が用いられる)の間
に介在させる中間層であるが、これは芯材からろう材層
方向へのCuの表面拡散を防止すると共に、ろう材層中
のStが芯材方向へ拡散するのを防止し、芯材の機械的
強度及びろう材のろう付性の双方を高レベルに維持する
為の言わば遮断層としての機能を果たし、更には芯材と
のCuの濃度勾配により犠牲陽極として作用し芯材の腐
食を防止する。こうした効果を有効に発揮させる為には
、中間層の厚さをBSの厚さに対して3%以上とする必
要があり、これ未満では上記遮断層としての効果及び犠
牲陽極作用が有効に発揮されない。しかしそれらの効果
は15%の厚さで飽和し、15%を越えるとA1合金製
BS全体としての強度が低下すると共に、特にろう付時
で中間層の選択腐食が生じ易くなり耐食性もかえって低
くなる。また本発明においては、上記犠牲陽極作用を有
効に発揮させるという目的との関係で、芯材と中間層の
電位差も極めて重要であり、芯材に対して中間層の電位
が単に卑となるとういだけでなく、20mV以上の電位
差がなければ有効な犠牲陽極作用は得られない。しかし
電位差が100mVを越えると中間層のみが選択的に溶
解し、At合金製BS全体としての防食性はかえって低
下してくる。従って上記中間層として用いるA1合金は
、芯材の化学成分との関係を考慮してそれ自体の耐食性
を損なうことなく電位差を適正にコントロールする必要
がある。ここでCu含有量が0.5%程度のA1合金芯
材と組合せる場合の中間層としては市販純度のAIでも
十分な防食性能を発揮するが、使用する芯材の電気化学
的特性によっては、中間層を構成するAt合金中に適量
(0,05〜0.5%程度)のMn、Cr又はZrを添
加して電位差をコントロールすることが望まれる。即ち
これらの元素は、AIの電位を僅かながら責に移向させ
る性質があるので電位差調整元素として極めて便利であ
り、加えて芯材との結合力を高める作用も発揮するから
である。但しこれら合金元素の含有率が芯材のそれより
も高いと、ろう付時における芯材から中間層方向へのC
uの拡散によって前記電位差が過小となり、中間層の犠
牲陽極作用が低下してくる恐れがあるので、中間層を構
成するAt合金中のMn、Cr及びZrの配合量は芯材
の同含有量より少なく抑えておくべきである。中間層用
At合金へ添加することのできる他の元素としてCu、
Mg及びZnが挙げられ、これらは夫々次の様な作用を
有している。即ちCuは中間層の電位をコントロールす
る為に有効であり、0.05%以上の添加でその効果が
有効に発揮される。しかし0.5%を越えて含有させる
と、中間層の電位が責に移向し防食効果の低下をまねく
。またMgはろう付時における芯材から中間層へのCu
の拡散を助長して中間層の選択腐食を抑制する作用があ
り、その効果は0.05%以上含有させることによって
有効に発揮される。しかし0.5%を越えるとCuおよ
びろう材中のSiの拡散が過大になって中間層全体とし
ての耐食性が低下する。Znは中間層の電位を卑にする
作用があり、芯材中のCu含有率が低い場合に必要とな
る。しかしZn量が0.1%未満ではその電位低下効果
を□期待することができず、一方Zn量が1.0%を越
えるとろう付時の蒸発飛散が著しくなって炉の汚染を招
く恐れがある。しかも前記化学成分からなる芯材との組
合せにおいては、芯材は元々一定レベル以上の電位を有
しているので、1.0%を越えてZnを添加しなければ
ならない程電位を低下させる必要性も殆んどない。
以上詳述した様に、本発明に係るAt合金製BSは、化
学成分の特定された芯材の片面又は両面に、厚さ及び電
気化学的特性の調整された中間層を介してろう材層を形
成することにより、該中間層の有する芯材とろう材層の
遮断効果及び芯材に対する犠牲陽極作用が効果的に生か
されるので、全体として6越した耐水・耐食性を発揮す
る。しかも芯材の合金成分を特定することによって機械
的強度も高めているので、最近の薄肉軽量化の要請にも
こたえることができる。従ってこのAI合金製BSは、
熱交換器用のろう竹材料として用いることにより、その
優れた性能を遺憾なく発揮する。特にAI合金製BSは
冒頭で説明した様に熱交換器用ろう竹材料として汎用さ
れているが、その熱媒体との隔壁として上記本発明のA
1合金製BSを使用すれば、熱媒体(特に水)による腐
食が激減し、その寿命を大幅に延長することができる。
次に実験例を挙げて本発明の構成及び作用効果を一層明
確にする。
実験例1 $1表に示す芯材用A1合金と第2表に示す中間層用A
1合金、及びAt−10%5i−1,5%Mgのろう材
を使用し、これらを第3,4表に示す如く組合せて板厚
l腸腸のBSを作製した。得られた各BSの芯材−中間
層間の電位差(3,5%NaC1水溶液中における自然
電位の差)を第3.4表に併記した。また得られた各B
Sを用いて下記の腐食試験を行なった。結果を第3,4
表に一括して示す。
[腐食試験] 各BSを用い、第1図(要部拡大断面図:図中1は芯材
、2は中間層、3はろう材層、Aは平担部、Bはフィレ
ット部を夫々し示す)に示す腐食試験用供試片を真空ろ
う打法によって作製する。得られた各供試片のろう材面
側を供試面として、CIイオン3000ppmとCuイ
オン10ppmを含む腐食液に浸漬し、80℃×8時間
0室温X16時間の繰り返し温度サイクルで3か月間処
理し、その後断面顕微鏡写真で侵食深さを測定する。第
3,4表に示す耐食性の値は、この試験で得た最大侵食
深さを表わしている。
1 第1表 芯材の合金成分 芯 材 合金成分Qの :残部AI及び不可避不純物N
o、 Si Fe Cu Mn Mg Zn CrンA
−1(1100,30,250,30,15020,0
? 0.2 0.5 0.3 3 0.0? 0.2 0.5 0.34 0.15 
0.5 0.5 0 5 0.10 (L3 0.5 0.3 06 0.1
0 0.3 0.7 0.5 070.070.21.
0 0.3し 8 0.07 0.2 1.5 0.3 09 0.0
? 0.2 2.0 0.3 0.1510 0.0?
 0.2 2.5 0.3 011 0.15 0.5
 0.0 0.5+2 0.15 0.5 0.7 2 これらの実験結果から次の様に考察することができる。
(1) No、 1〜44は何れも本発明の規定要件を
全て満たす実施例であり、優れた耐食性を示すと共に強
度も極めて良好であることが確認された。
(2) No、 45 、46 、53及び56は芯材
と中間層の電位差が小さすぎる比較例であり、犠牲陽極
作用が発揮されない為耐食性が極めて悪い。特にNo、
56は電位差がマイナス(芯材の電位が中間層の電位よ
りも卑)である為貫通腐食が生じている。
(3) No、 47 、48 、49 、52及び5
8は芯材と中間層の電位差が過大である比較例であり、
中間層の選択腐食が著しい為BS全体の耐食性が劣悪で
ある。
(4) No、 50及び51は中間層のクラツド率が
過小又は過大である比較例であり、過小の場合(No、
50)は犠牲陽極作用が十分発揮されない為耐食性が乏
しく、一方過大である場合(NO051)はろう材部に
おいて中間層の選択腐食が進9 行し易くなって耐食性も低下しており、又強度も低くな
ることが確認された。
(5) No、 52〜55は芯材の合金成分が規定要
件を外れる比較例であり、強度及び耐食性の何れかが極
端に悪く実用に耐えない。
【図面の簡単な説明】
第1図は耐食性試験で使用した供試片の要部拡大断面図
である。 l・・・芯材 2・・・中間層 3・・・ろう材 A・・・平担部 B・・・フィレット部出願人 株式会
社 神戸製鋼所 同 日本電装株式会社 0

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)Cuを0.2〜2.0%(以下特記しない限り重
    量%を意味する)含有する他、 M n : 0.05〜0.5% Cr : 0.05〜0.5% Z r : 0.05〜0.5% の3種からなる群より選択される1種以上の元素を含有
    し、残部がAt及び不可避不純物よりなるA1合金を芯
    材として用い、 該芯材の片面又は両面に、クラツド率で3〜15%の厚
    さを有し且つ芯材より20〜100mV卑な電位差を有
    するA1合金からなる中間層を介して、ろう材層を形成
    してなることを特徴とする真空ろう材用耐水・高強度プ
    レージングシート。 (2、特許請求の範囲第1項において、中間層が、純ア
    ルミニウムあるいは、 M n : 0.05〜0.5% Cr : 0.05〜0.5% Z r : 0.05〜0.5% Cu : 0.05〜0.5% Mg : 0.05〜0.5% Zn:0.1〜1.0% の6種からなる群より選択される1種以上の元素を含み
    、残部がAIおよび不純物よりなるA1合金であるプレ
    ージングシート。 (3)Cuを0.2〜2.0%含有する他、M n :
     0.05〜0.5% Cr : 0.05〜0.5% Z r : 0.05〜0.5% の3種からなる群より選択される1種以上の元素を含有
    し、残部がAI及び不可避不純物よりなるA1合金を芯
    材として用い、 該芯材の片面又は両面にクラ・ノド率で3〜15%の厚
    さを有し丘つ芯材より20〜100mV卑な電位差を有
    するA1合金からなる中間層を介してろう材層を形成し
    てプレージングシートを構成し、熱媒体と接触する側の
    隔壁を該プレージングシートで構成してなることを特徴
    とする真空ろう付熱交換器。 (4)特許請求の範囲第1項において、中間層が、純ア
    ルミニウムあるいは、 M n : 0.05〜0.5% Cr : 0.05〜0.5% Z r : 0.05〜0.5% Cu : 0.05〜0.5% Mg : 0.05〜0.5% Z n : 0.1〜1.0% の6種からなる群より選択される1種以上の元素を含み
    、残部がAtおよび不純物よりなるA1合金である熱交
    換器。
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