JPS62230494A - ろう付用アルミニウム合金芯材 - 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、例えば自動車用熱交換器のヘッダープレー
ト、デユープ、あるいはドロンカップなどの如きろう付
構造体における水等の流体の通路用のクラツド材の芯材
として用いられるアルミニウム合金に関するものであり
、特にろう付後の耐食性および機械的性質の優れた流体
通路用アルミニウム合金芯材に関するものである。

従来の技術 一般にアルミニウム合金製熱交換器例えば自動車用熱交
換器のヘッダープレート、チューブ、あるいはドロンカ
ップ等のろう付構造体の流体通路は、芯材としてＪＩＳ
規格もしくはＡＡ規格の３００３合金（Ａｌ−Ｍｎ系合
金：以下合金記号についてはすべてＪＩＳ規格もしは＜
ＡＡ規格による）や６９５１合金（Ａｌ−ＭＯ−Ｓｉ系
合金）等を用い、その芯材にＡｌ−５ｔ系やＡＪ２−３
　ｒ−ｖｉａ系のろう材あるいは例えば１０７０合金等
の犠牲陽極材を片面あるいは両面クラッドしてなるクラ
ツド材によって構成されており、このようなりラッド材
からなる流体通路に対してフィン材等のろう付対象物を
ブレージングにより接合することによってろう付構造物
が形成される。

発明が解決すべき問題点 上述のようなアルミニウム合金製熱交換器のろう付構造
物流体通路用クラッド材の芯材には、優れた耐食性が要
求されるとともに、構造物として必要な機械的強度を有
することが要求される。従来からこの種の芯材として使
用されている３００３合金や６９５１合金は、耐食性が
比較的良好であってしかもある程度の機械的強度を確保
することができるとはされているものの、実際に熱交換
器等のろう付構造物の芯材に使用した場合、外気に接す
る部分における耐食性および各種流体に接する面の耐食
性が必ずしも充分ではなく、その使用環境によっては孔
食ヤ粒界腐食が生じ、使用不能となる事態が発生するお
それもあった。また強度の面に関しては、ろう付構造物
を組立てる際のロウ付（ブレージング）時に高温加熱す
るため、軟化が生じて芯材の機械的強度が低下し、ろう
付構造物の芯材として必要な強度が得られなくなってし
まうことがあり、特に前述のような耐食性とろう付後の
強度とをともに充分に満足するようなアルミニ１クム合
金芯材は従来は得られていなかったのが実情である。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、ろ
う付後の耐食性および機械的強度に浸れた、流体通路に
使用されるろう付用アルミニウム合金芯材を提供するこ
とを目的とするものでおる。

問題点を解決するための手段 第１発明のろう付用アルミニウム合金芯材は、基本的に
は、Ｃｕ０．５〜１．０％、Ｍｎ０．５〜１．０％、Ｔ
　ｉ　　０．１０〜０．３０％、Ｆｅ０．３％以下、Ｓ
ｉ０．１０％未満を含み、残部がＡｌおよび不可避的不
純物からなるものである。

また第２発明のろう付用アルミニウム合金芯材は、第１
発明の合金成分のほか、ざらにＭＣｌ０．０５〜０．４
％、Ｃｒ　０．０５〜０．４％およびＺｒ０．０５〜０
．４％のうちから選ばれた１種または２種以上を含有す
るものである。

なお上述のような成分組成を有する各発明の芯材は、そ
の片面もしくは両面に、Ａｌ−５＋系もしくはＡＸ−Ｓ
ｉ−Ｍｑ系のろう材あるいは犠牲陽極材をクラッドした
状態で、流体通路として使用される。

作　　　用 先ずこの発明における各合金成分元素の添加の意義およ
び各成分元素の限定理由について説明する。

Ｃｕ： Ｃｕは電位を肖にして、ろう材や犠牲＠極材による犠牲
陽極効果を発揮させるとともに、ろう付後の強度を高め
るために添加される。Ｃｕが０．５％未満では特にろう
材との電位差を５０ｍＶ以上に保つことができないため
、犠牲陽極効果が期待できない。一方Ｃｕは自己耐食性
を劣化させる元素であって、１．０％を越えて添加すれ
ば極端に自己耐食性が劣化する。したがってＣｕは０．
５〜１．０％の範囲内に限定した。

Ｍｎ： Ｍｎは前述のようなＣｕの添加による自己耐食性劣化を
抑制するとともに、ろう材や犠牲陽極材の腐食速度を低
下させる作用を有する。すなわち、Ｍｎの添加によって
、Ｍｎを添加しないＡｌ−Ｃｕ合金よりもカソード分極
を大きくして腐食電流を小さくする作用を果たす。また
Ｍｎの添加は、孔食の起点発生および成長の原因となる
Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物を、マトリックスとの電位差
が少ないＡｊ２−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物に変えるこ
とによって耐孔食性をも向上させ、ざらにはろう付後の
強度を向上させる作用ももたらす。

Ｍｎが０．５％未満ではこれらの効果、特に自己耐食性
劣化の防止効果が充分に得られず、一方１．０％を越え
て添加すれば、ろう何時の加熱によって粒界腐食感受性
を高めてしまうことがある。したがってＭｎは０．５〜
１．０％の範囲内に限定した。

Ｔｉ： Ｔｉは組織を微細化・均一化することによって、自己耐
食性を向上させる役割を果たす。Ｔｉが０．１０％未満
ではその効果が少なく、一方０．３０％を越えて添加す
ればその効果が飽和するばかりでなく、巨大な金属間化
合物が生成されて加工性を低下させる。したがってＴｉ
は０．１０−０．３０％の範囲内に限定した。

Ｆｅ： Ｆｅは通常のアルミニウム合金において不可避的に含有
される不純物元素であって、孔食の起点の発生および成
長の原因となるＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物や、粒界腐食
の原因となるｌ’−Ｍｎ系またはＡｉｌ’−Ｍｎ−Ｆｅ
系金属間化合物の析出を助長するから、この発明におい
ては可及的に少ないことが望ましい。但し高純度の地金
はコストが高くなるから、Ｆｅは０．３％以下に規制す
ることとした。もちろん上記の理由から、Ｆｅはより少
ないことが好ましいことは言うまでもない。

Ｓｉ： Ｓｉも通常のアルミニウム合金において不可避的に含有
される不純物元素であって、Ｆｅと同様に粒界腐食の原
因となる前記金属間化合物の析出を助長するから、Ｆｅ
と同様に可及的に少ないことが望ましく、待にＭｇを添
加した場合には、ろう付加熱によりＭｇ２　Ｓ　！が粒
界に析出し、粒界腐食感受性を高めるから、厳しく規制
する必要が必る。これらの点からＳｉは０．１０％未満
に限定することとした。

以上の各成分のほかは、第１発明の芯材の場合はＡｌお
よびその他の不可避的不純物とすれば良いが、第２発明
の芯材の場合にはざらにＭｇ、Ｃｒおよびｚｒのうちの
１種または２種以上を含有するものとする。これらの添
加理由および添加量限定理由は次の通りである。

Ｍｇ： ＭＱはろう付加熱後の強度を高めるに最も有効な元素で
あるが、ＭＱが０．０５％未満ではその効果は少なく、
一方０．４％を越えて添加ずれば芯材の電位を卑にして
、特にろう材による犠牲陽穫効果が得られなくなるから
、Ｍｇは０．０５〜０．４％の範囲内とした。

Ｃｒ、Ｚｒ： これらもろう付加熱後の強度を高めるために有効な元素
であるが、０．０５％未満ではその効果が少なく、一方
０．４％を越えて添加すれば巨大な金属間化合物が生成
されて加工性を低下させるから、いずれも０．０５〜０
．４％の範囲内とした。

以上のような成分組成を有するこの発明の芯材を実際に
熱又換器等のろう付構造体における流体通路に使用する
にあたっては、その芯材の片面もしくは両面に、ＢＡ　
４３４３ろう合金やＢＡ　４０４５ろう合金で代表され
るＡｌ−８ｉ系ろう材、もしくは４００４ろう合金で代
表されるｌ’−８ｉ−ＭＱ系ろう材、あるいは１０７０
合金からなる犠牲陽極材を所定の厚みでクラッドした状
態で使用する。

上述のようにこの発明の芯材に対してろう材または犠牲
陽極材をクラッドした場合、芯材はこれらより電位が責
であるため、腐食によって芯材が露出しても芯材にまで
腐食（孔食）が進行するおそれが少なく、またクラツド
材の腐食速度も遅くなるばかりでなく、芯材自体の自己
耐食性も優れる。

なおこの発明の芯材を使用したクラツド材の製造方法に
ついては特に限定しないが、通常は次のような条件で製
造することが好ましい。

すなわち先ずこの発明の芯材の片面もしくは両面にろう
材あるいは犠牲陽極材を重ね合わせて４５０〜５２０’
Ｃ程度の温度で熱間クラッド圧延し、続いて６０％以上
の圧延率で冷間圧延を施し、その後３００〜４５０℃に
て１〜１０時間加熱する最終焼鈍を行なうことが飲まし
い。なおより好ましくは、熱間圧延前の高温・長時間の
均質化処理は行なわない方が良い。また必要に応じて熱
間クラッド圧延の後、あるいは冷間圧延の中途において
中間焼鈍を施しても良いことは勿論である。

実施例 第１表の合金番号１〜１６に示す成分組成の各芯材の一
方の面に４００４合金ろう材を、他方の面に１０７０合
金（内皮材：犠牲陽極材）を、それぞれ１０％の厚みで
クラッドして、１．５＃厚のクラツド材を作製した。各
クラツド材に対し、真空ブレージング相当処理として、
１０−４〜１０−５　Ｔｏｒｒの真空中において６０５
℃で５分間加熱した。その後、６０’Ｃの１０％Ｎ　ａ
　Ｏｌ−１水溶液にて各クラツド材の皮材を除去し、そ
の状態で２５°Ｃの２．６７％Ａｊ２Ｃ１３溶液中にて
アノード分極し、孔食電位を調べた。その結果を第２表
に示す。また本発明材である合金番号１の芯材を用いた
クラツド材の一部については、前記と同じ真空ブレージ
ング相当処理を行なった後、皮材除去を行なうことなく
、クラツド材のまま前記同様にろう材（４００４合金）
および内皮材（１０７０合金）の孔食電位をアノード分
極により調べた。その結果も第２表に併せて示す。

第１表：芯材の化学成分 第２表 第２表から明らかなように、本発明合金芯材（Ｎ０．１
〜８）の孔食電位は、いずれもろう材（４００４合金）
の電位に対して０．０７〜０．１２　Ｖ高い。

犠牲陽極効果を充分に発揮し得るのは電位差が０．ｏｓ
　ｖ程度以上であることが従来から知られているが、上
述のように本発明合金芯材はろう材に対して電位差０．
０５　Ｖ以上の条件を充分に満足しており、したがって
ろう材の犠牲陽極効果を充分に発揮させ得ることが明ら
かである。これに対し従来合金であるＮ０．１５（３０
０３合金）　、Ｎ０．１Ｂ　（６９５１合金）の芯材、
および比較材のＮ０．１３、Ｎ０．１４の芯材では、ろ
う材との孔食電位の差がほとんどないかまたは０．０５
Ｖより小ざく、ろう材による犠牲陽極効果が期待できな
いことが判る。

次に前記各クラツド材について、前記同様の真空ブレー
ジング相当処理としての加熱を施した後、そのままの状
態で引張試験を行なった。また同じく真空ブレージング
相当処理としての加熱を行なった後、そのクラツド材の
１０７０合金の内皮材側をシールテープによりシールし
て、塩水濃霧試験の一種であるＣＡＳＳ試験をＪＩＳ　
ＩＩ　８６８１に準拠して１０００時間行ない、孔食深
ざを調べた。さらに、同じく真空ブレージング相当処理
としての加熱を行なった後、前記同様に４００４合金の
ろう材側をシールし、ＡＳＴＭ１０倍水（（Ｊ’　　、
３０４　　、ＨＣＯ３、各１０００１）ｌ）ｍ）　＋１
１０１）ｌ）　Ｃｕ２＋の試験液に、８０’ＣＸ８ｈｒ
＃至温ｘ１６ｈｒの温度サイクルで浸漬する浸漬試験を
１０００時間行なっで孔食深ざを調べた。それらの試験
結果を第３表に示す。なお第３表中においてＣＡＳＳ試
験結果の欄の平均孔食深さは、深い方から１０個の孔食
深ざの平均ＩＩａで示す。

第　　３　　表 第３表から明らかなように、この発明の芯材を用いたク
ラツド材は、従来合金による芯材および各比較材の芯材
と比較してＣＡＳＳ試験および浸漬試験のいずれにおい
てもろう付後の耐食性が格段に優れ、またろう付後の強
度も充分に確保できることが確認された。

なお比較材合金Ｎ００９の芯材は、Ｍｎを添加しなかっ
たために耐食性に劣るとともにろう付後の強度も劣って
いる。また比較材合金Ｎ０．　１０の芯材はＣｕの添加
量が過剰であったものであり、この場合はＣｕによる自
己耐食性劣化に起因して耐食性が低下したものと思われ
る。ざらに比較材合金Ｎ０１１１の芯材は、ｌ”ｅが過
剰に含有されたために良好な耐食性が得られなかったも
のと思われる。また比較材合金Ｎ０．１２の芯材は、Ｔ
ｉの添加量が不足したためにＴｉの添加による耐食性向
上効果が得られず、充分な耐食性が得られなかったもの
と思われる。ざらに比較材合金Ｎ０．１３の芯材は、Ｍ
ＣＩ過剰により芯材の電位が充分に員にならなかったた
めにろう材の犠牲陽極効果が得られず、しかもＳｉ量も
過剰であったため、耐食性が著しく低下したものと思わ
れる。そして比較材合金Ｎ０．１４の芯材は、Ｃｕの添
加量が不足したために芯材の電位が充分に員とならず、
そのためろう材の犠牲陽極効果が充分に得られず、耐食
性が不充分であったものと思われる。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明のろう付用アル
ミニウム合金芯材は、ろう付後の耐食性および強度に優
れており、したがって特に自動車用熱交換器のヘッドプ
レー］〜やチューブ、ドロンカップ等の流体通路用クラ
ツド材芯材として、長期間にわたり安定した性能を発揮
することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　Ｃｕ０．５〜１．０％（重量％、以下同じ）、
   Ｍｎ０．５〜１．０％、Ｔｉ０．１０〜０．３０％、Ｆ
   ｅ０．３％以下、Ｓｉ０．１０％未満を含み、残部がＡ
   ｌおよび不可避的不純物からなるろう付用アルミニウム
   合金芯材。
2. （２）　Ｃｕ０．５〜１．０％、Ｍｎ０．５〜１．０％
   、Ｔｉ０．１０〜０．３０％、Ｆｅ０．３％以下、Ｓｉ
   ０．１０％未満を含み、さらにＭｇ０．０５〜０．４％
   、Ｃｒ０．０５〜０．４％、およびＺｒ０．０５〜０．
   ４％のうちから選ばれた１種または２種以上を含み、残
   部がＡｌおよび不可避的不純物からなるろう付用アルミ
   ニウム合金芯材。