JPS62110867A - ＡｌまたはＡｌ合金部材のろう付方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、表面にろうがクラッドされているＡｌまた
はＡｌ合金部材、例えばプレージングシートまたはプレ
ージングシートを成形加工することによって得られた部
材と、ＡｌまたはＡｌ合金部材とをろう付する方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

一般に、ＭおよびＭ合金は、軽くて熱伝導性に丁ぐれ、
かつ成程度の耐食性もそなえていることから、従来例え
ば、自動車のラジェータや、空調機器などの熱交換器の
材料として広く用いられており、このような熱交換器は
、例えば、ＡＵ　−Ｍｎ系合金を芯材とし、この芯材の
片面にＭ−８ｉ系合金のろうをクラッドしたものからな
るプレージングシートで構成されたフィン材と、純Ａｇ
ｆたはＵ−胤系合金の管材とを組み合わせ、この組合体
を、真空中または不活性ガス中フラックスなしでろう付
するか、あるいは低圧大気中でブランクスを用いてろ栓
付することによって製造されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようなろう付においては、ろう付しよ負とする部材
、すなわち上記の熱交換器の場合では、プレージングシ
ートで構成されたフィン材と管材と、を、ろうが溶融す
る６００℃付近のろう付温度まで昇温するが、その昇温
中にプレージングシートのろうが芯材中に侵入し、それ
によってプレージングシートで構成されたフィン材の高
温強度が著しく低Ｆしてフィン材は所謂”へたり”など
の変形を起すばかりでなく、芯材中に侵入したろうが部
材どうしの接合に寄与しなくなって、ろう付性も著しく
低下Ｔる結果、ろう付不良を生じ、このようなろう付不
良は、表面にろうがクラッドされているＡｌまたはＡｌ
合金部材に高強度を付与するために、これに強加工な施
工場合、例えばＬ記熱交換器においてコルゲート加工さ
れるフィン材に高い強度をもたせるため、これに例えば
加工率５０％以上の冷間圧延を旌丁場合、特に顕著に現
われるという問題があった。

［研究に基づく知見事項］ そこで、本発明者等は、上記問題点を解消丁べく種々研
究を重ねた結果、 （１）芯材に対するろうの侵入は、ろうが芯材の結晶粒
界を通ることによって起り、その侵入の程度はろうの溶
融時における芯材の結晶粒形によって左右されること、 （２）ろう溶融時における芯材の結晶粒の圧延方向の長
さが板厚方向の長さに比べて著しく大きい場合、丁なわ
ちこの結晶粒の形状が繊維状の細長い形となる場合に、
芯材中に浸み込むろうの深さが浅くなり、したがって芯
材に対するろうの侵入が抑制されること、 （３）一般に、Ｍおよび通常のＭ合金加工材を昇温させ
てい〈場合、２５０℃以りの温度から再結晶核の形成が
始まって、４００℃でほぼ完了し、さらに加工材の温度
が４００℃を越えると、既に形成されている再結晶核の
成長、丁なわち結晶粒の粗大化が進行する。

そこで、一般にこの昇温速度が大きいと、前記の２５０
〜４００℃にわたる再結晶核形成温度範囲において多数
の再結晶核が形成され、その後４００℃を鍵子温度にお
いて結晶粒の成長が起るが、そのとき既に形成された多
数の結晶核のまわりで成長していく結晶粒が互にその成
長を束縛し合う結果、＃丘ぼ等方的な微細結晶粒が多数
集合した結晶組織が得られ、一方前記昇温速度が小さい
と、２５０〜４００℃において少数の再結晶核が形成さ
れ、その後加工材の温度が４００℃を越すと、温度の上
昇につれて周辺の加工エネルギーを吸収しつつ圧延方向
へ伸長する再結晶核の成長は互に束縛されない結果、圧
延方向の長さが板厚方向の長さに比べて著しく長い結晶
粒が形成され、したがって加工材を昇温させていくとき
に、再結晶によって形成される結晶粒の形状は、前記再
結晶形成温度範囲、すなわち２５０〜４００℃の温度範
囲における加工材（芯材）の昇温速度に支配され、それ
以外の温度では昇温速度に依存しないこと、 （４）　　上記の繊維状の結晶粒は、加工材の再結晶が
起る前記２５０〜４００℃の温度範囲において、と結晶
核が多数形成されて、結晶粒の形が等方的に変わる傾向
があり、従来ＡｌまたはＡｌ合金部材のろう寸時に適用
されていた２０°Ｃ／ＩＩＩＩＩＩＬ以ｔの昇温速度で
は、はぼ完全に等方的な微細結晶粒が形成されること、 を見出した。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、上記知見に基づいて発明されたもので、表
面にろうがクラッドされているＡｌまたはＡｌ合金部材
と、ＡｌまたはＡｌ合金部材とをろう付温度まで昇温す
ることによって、これらの部材を互にろう付下る方法に
おいて、そのろう寸時にろうがクラッドされているＡｌ
またはＡｌ合金部材の“へたり１などの変形およびろう
付性の低下を起さないろう付方法を提供することを目的
とし、前記ろう寸時の昇温過程中２５０〜４００℃の範
囲の温度において１０℃／ｗＬ以下の昇温速度で前記部
材を昇温することを特徴とするものである。

この発明においてろう寸時の昇温速度を規定する温度範
囲を２５０〜４００℃とし、かつその範囲内の昇温速度
を１０℃／ｗｍ以下に限定したのは、既に述べた知見事
項から明らかなように、Ｍ−１″たはＭ合金からなる加
工材は昇温過程中２５０〜＝６− ４００℃の間で再結晶核を形成し、この再結晶核は、こ
の温１度筒囲における加工材の昇温速度が１０８Ｃ／　
Ｖｉａ以下であれば少数しか形成されないために、その
後の４００℃を越える温度範囲の結晶成長過程中で圧延
方向に長く、板厚方向に短い繊維状の結晶粒を形成し、
このような形状を有する結晶粒の形成は専ら上記温度範
囲における加工材の昇温速度に依存し、そしてこの圧延
方向に伸びた細長い結晶粒は、加工材に対するろうの侵
入を抑制して、このろうの侵入に起因Ｔる前述の問題点
、丁なわちろう寸時に発生Ｔる前記加工材の変形とろう
付性の著しい低下によって引き起されるろう付不良を解
消することに基づいている。

〔実施例および実症例に基づく効果〕

ついで、比較例と対比しながら、この発明を実施例によ
って説明する。

通常の溶解鋳造法により、ｚｎ：１．５１憾、　Ｍｎ　
：１．０１１、Ｚｒ：（’）、１１％、およびＭ千木可
避不純物：残り、からなる成分組成（以上重量係、以下
同様）を有する芯材用Ｍ合金と、８ｉ：９．５５％、Ｍ
ｇ：１．５３憾、Ｂｉ：（１，０５憾、およびＭ千木可
避不純物：残り、からなる成分組成を有Ｔるろう材Ｍ合
金とを溶製し、鋳造して鋳塊とした後、通常の条件で均
質化処理を旋した。なお、これらのＭ合金は、いずれも
不可避不純物として、ｌｊ’ｅ　：　０．４Ｌ１以下、
Ｓｉ：０．２１以下、Ｃｕ：０．０５１以下、Ｍｇ：ｏ
、ｏ１ｇ以下、Ｃｒ：（１，０１１以丁、Ｍｎ　：　０
．０１係以丁、Ｚｎ：０．０２１以Ｆ、　Ｚｒ：　（１
，０１４以下、Ｔｉ：０．０５’１以下を含有するもの
であった。

ついで、上記のように製造されたＭ合金鋳塊について、
芯材用Ｍ合金に対しては熱間圧延を旋して板厚＝８−の
熱延板とし、一方ムう材用Ｍ合金に対しては、同様に熱
間圧延（二より＠　：　５　ｍの熱延板とした後、冷間
圧延を庸して同＝１１の冷延板とした。つぎに、上記芯
材用Ｍ合金の熱延板の両面に上記ろう材用Ｍ合金の冷延
板を市ね合わせ、熱間圧延でクラッドＴることにより板
厚：３ｍの版材とした後、ａ・・・昇温速度：０，５℃
／ｌｌ１ｌＩｌ、加熱温度：３８０℃、保持時間：２時
間の条件による中間焼鈍、またはｂ・・・昇温速度：５
０℃／弐、加熱温度＝４００℃、保持時間：５分間の条
件による中間焼鈍を旌しながら、最終冷間圧延率が５５
壬または７０曝となる冷間圧延を遂行して、いずれも板
厚：０．１６＋ｍのプレージングシートヲ多数枚製造し
た。

ライで、この結果得られた各プレージングシートの高温
サグ性を評価するため、真空中で耐垂下性試験を実旋し
た。

耐垂下性試験では、上記のプレージングシートから幅：
３０ｗＸ長さ：１３０＋ｗの寸法を有する試片を切出し
、この試片の長手方向の一端から１００ｍまでの部分を
水平に保持し、残りの３０−の部分を突出させて、その
突出した部分を自由にした状態で、１０’−’　ｔｏｒ
ｒの真空中、２５０〜４００℃の温度範囲では、別々に
１°Ｃ／ｍｉｉ、８℃／臘、１５℃／ｓｅｃおよび３０
℃／電の昇温速度で、それ以外の温度範囲ではいずれも
３０℃／ＩｎＩＩＬの昇温速度で、各試片を室温から６
２０℃まで昇温させてから、６２０℃において１０分間
保持の熱処理な旌した後、ろう寸時のプレージングシー
トフイン材の１へたり”と相関Ｔる、各試片の前記突出
部分における自由端の重ＴＫさを測定し、この結果を第
１表に示した。

また、ろう寸時にろうがプレージングシートの接合に寄
与する程度を調べるために、前記種々のプレージングシ
ートに１ルゲート加工を施してフィン材とし、これを板
厚＝１−を有する２枚の純アルミニウム（ＪＩＳ１０５
０）板で挟んだ状態で、前記４通りの昇温速度で昇温さ
せる前記熱処理に曝し、その熱処理中６２０℃の温度に
１０分間保持することによって前記フィン材とＡ７１ｇ
ｋをろう付し、このろうが両部材間に形成したフィレッ
トの状態を観察した。

この場合１Ｍ板と接するフィン材の稜線を挾んでフィン
材とＭ板との間に形成されたフィレットが、フィレット
部に対するろうの供給が十分であるために、その幅が１
−以上となって良好なフィレットとなった場合な○、ろ
うの供給が少ないために、その幅が０．３ｍを越えて１
ｍ未満となって一応フイレットが形成されていても、良
好でないものを△、また、ろうの供給が極めて少ないた
めに、その幅が０．３　ｔｍ　Ｊｄ下となってフィレッ
トが殆ど形成しなかった場合な×とし、その結果を第１
表に示した。

さらに、このようにろう付けした後のフィン材を、その
圧延方向および板厚方向に沿った面が現われるようにそ
れぞれ切断して、それらの切断面を研磨した後、これら
各断面の組織写真を撮影し、その組織写真上でそれぞれ
圧延方向および板厚方向に沿って引いた一定長さの直線
と交わる結晶粒の平均数をそれぞれかぞえることによっ
て、このフィン材中の芯材において形成した再結晶粒に
ついて、その圧延方向および板厚方向の平均長さをそれ
ぞれ測定するとともに、これらの芯材におけるろうの侵
入状態を調べて、ろうの侵入が全く、または殆どみられ
ないものをＯ１僅かな侵入が認められるものを△、かな
り深く侵入しているものを×とし、これらの結果を第１
表に合わせて示した。

第１表に示される結果から、プレージングシートの加工
中における中間焼鈍条件や最終冷開田延率等の加工条件
が相違していても、またこの最終冷間圧延率が７０１と
高くても、熱処理中の２５０〜４００℃の範囲における
昇温速度が１００ｃ／ｗＬ以下であれば、芯材中に形成
される再結晶粒は圧延方向によイ延び、それによって芯
材に対Ｔるろうの侵入が阻止されてプレージングシート
フィン材とＭ板との間に十分な寸法のフィレットが形成
されるとともに、フィン材は丁ぐれた耐垂下性を示し、
それによって、ろう付時における１へたり”のような変
形の発生がきわめて少なイ、かつ十分な量のろうがフィ
ン材の接合に寄与して良好なろう付状態が得られること
がわかる。

なお、以上述べたこの発明に関する一般的な説明およ゛
び実施例においては、ＡｌまたはＡｌ合金板材表面に薄
層状のろうがクラッドされているプレージングシートに
よるろう付が盛んに利用されている熱交換器の製造を例
に挙げて説明したが、この発明は、勿論、熱交換器の分
野に限られないで、一般に、表面にろうがクラッドされ
ているＡｌまたはＡｌ合金部材と、ＡｌまたはＡｌ合金
部材とを、ろう付により、て戸合するあらゆる製品の製
造分野に適用することができる。

〔発明の総合的効果〕

ｕｈ述べた説明から明らかなように、この発明によると
、ろうがクラッドされているＡｌまたはＡｌ合金部材の
ろうが、ろう付時にそのＡｌまたはＡｌ合金部材中に侵
入するのが抑制され、それによってその部材のろう付時
における１へたり”などの変形の発生が防止され、かつ
上記のろうは、ＡｌまたはＡｌ合金部材表面にとどまっ
て、部材間の接合に寄与するろう本来の役割を十分果丁
ことができるので、このような部材のろう付が実施され
る分野において、ろう付不良の発生を抑制し、もって生
産性と歩留りの同上を達成できるという産業上有用な効
果が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 表面にろうがクラッドされているＡｌまたはＡｌ合金部
   材と、ＡｌまたはＡｌ合金部材とをろう付温度まで昇温
   することによって、これらの部材を互にろう付する方法
   において、前記ろう付時の昇温過程中２５０〜４００℃
   の範囲の温度において１０℃／ｍｍ以下の昇温速度で前
   記部材を昇温することを特徴とする、前記ろう付方法。