JPS6261099B2

JPS6261099B2 -

Info

Publication number: JPS6261099B2
Application number: JP15045180A
Authority: JP
Inventors: Ken Toma; Masanao Iida; Isao Takeuchi
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1980-10-27
Filing date: 1980-10-27
Publication date: 1987-12-19
Also published as: JPS5773153A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、すぐれた耐局部腐食性を有し、特
にAl合金製熱交換器の構造部材として使用する
のに適した４層構造の複合ブレージングシートに
関するものである。従来、例えばオートバイや自動車のラジエータ
などの熱交換器として、Al合金製のものが広く
使用されていることは良く知られているところで
ある。通常、これらのAl合金製熱交換器は、素
材として、Mn：0.3〜2.0％を含有し、さらに必
要に応じてZr：0.01〜0.15％、Cr：0.01〜0.15
％、Mg：0.1〜0.8％、およびCu：0.05〜0.5％の
うちの１種または２種以上を含有し、残りがAl
と不可避不純物からなる組成を有するAl−Mn系
合金の芯材と、Si：７〜15％を含有し、さらに必
要に応じてMg：0.3〜2.5％およびBi：0.01〜0.3
％のうちの１種または２種を含有し、残りがAl
と不可避不純物からなる組成（以上重量％、以下
％の表示はすべて重量％を意味する）を有する
Al−Si系合金のろう材とを、クラツドしたものか
らなる２層構造の複合ブレージングシートを使用
し、この素材より管材やタンク、ヘツダープレー
トなどに成形加工し、この結果の構造部材を熱交
換器に組立て、ついで真空中、あるいは不活性ガ
ス雰囲気中でろう付け温度に加熱し、前記構造部
材の有するろう材によりろう付けすることによつ
て製造されている。しかし、上記のように、２層構造を有する従来
複合ブレージングシートから製造されたAl合金
製熱交換器においては、ろう材がもともと耐食性
に劣るものであるため、粒界腐食が発生し易く、
したがつて容易に侵食が発生するものであり、特
に高温ろう付け時に、ろう材中のSiが芯材中に拡
散するために芯材の粒界腐食が促進されるように
なり、この結果局部腐食が芯材中に深く進行する
ことが多く発生した。このような使用中における
ろう材側外部からの局部腐食の進行によつて上記
熱交換器には貫通孔がしばしば形成されるように
なるものであつた。また、熱交換器の循環水中にCuイオンなどの
重金属イオンが含有される場合には、上記Al−
Mn系合金の芯材には容易に孔食が発生するよう
になり、このように熱交換器内部からの侵食にも
とづく貫通事故も少なからず生じるものであつ
た。そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、熱交換器の外面および内面のいずれにおいて
も、局部腐食発生のないAl合金製熱交換器を得
べく、特にその素材である複合ブレージングシー
トについて研究を行なつた結果、芯材とろう材の
間に、少なくともZnを含有するAl−Zn系合金層
を設けると、このAl−Zn系合金層においては、
Znの含有によつて、侵食が横方向に広がる傾向
が強く現われ、厚さ方向への進行速度が小さくな
ると共に、電気化学的に卑になることから、自ら
が犠牲陽極効果を発揮するようになり、この結果
外部からの侵食による局部腐食がろう材を貫通し
ても、この犠牲陽極材層によつて侵食が阻止され
ることになるため、芯材は防食されることにな
り、また、芯材表面側に、同じくZnを含有した
Al−Zn合金層を設けると、同様の理由によつて
内部からの侵食に対して芯材をよく防食するとい
う知見を得たのである。この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、Al合金製熱交換器用複合ブレージ
ングシートを、Mn：0.3〜2.0％を含有し、さら
に必要に応じてZr：0.01〜0.15％、Cr：0.01〜
0.15％、Mg：0.1〜0.8％、およびCu：0.05〜0.5
％のうちの１種または２種以上を含有し、残りが
Alと不可避不純物からなる組成を有する公知の
Al−Mn系合金の芯材と、Si：７〜15％を含有
し、さらに必要に応じてMg：0.3〜2.5％および
Bi：0.01〜0.3％のうちの１種または２種を含有
し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有
する公知のAl−Si系合金のろう材と、上記芯材と
前記ろう材の間に設けた、Zn：0.3〜2.0％、
Mn：0.1〜2.0％を含有し、さらに必要に応じて
ZrおよびCrのうちの１種または２種：0.01〜0.15
％を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる
組成を有する犠牲陽極材層（以下中間層という）
と、上記芯材表面側に設けた、Zn：0.3〜2.0％を
含有し、さらに必要に応じてMg：0.1〜1.0％を
含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成
を有する犠牲陽極材層（以下表面層という）との
４層クラツド材で構成したことに特徴を有するも
のである。つぎに、この発明の複合ブレージングシートに
おいて、犠牲陽極材層の成分組成を上記の通りに
限定した理由を説明する。なお、２層ある犠牲陽
極材層のいずれもZnに関しては同じ限定理由を
もつので、以下のZnの限定理由はいずれの犠牲
陽極材層にも云えることである。 (a) Zn Zn成分には、犠牲陽極材層をZnを含有しな
い芯材に比して電気化学的に卑にするほか、こ
れの深さ方向への侵食を抑制する作用がある
が、その含有量が0.3％未満では、真空ろう付
け処理後における残留Zn含有量が0.1％以下と
なつてしまつて前記作用に所望の効果を発揮す
ることができず、一方2.0％を越えて含有させ
ると、真空ろう付け時に多量のZnが蒸発する
ようになり、炉汚染が著しくなることから、そ
の含有量を0.3〜2.0％と定めた。 (b) 中間層におけるMn Mn成分には、高温強度を向上させる作用が
あるが、その含有量が0.1％未満では所望の高
温強度を確保することができず、一方2.0％を
越えて含有させても、さらにより一層の向上効
果は得られず、むしろ加工性が劣化するように
なることから、その含有量を0.1〜2.0％と定め
た。 (c) 中間層におけるZrおよびCr これらの成分には、耐食性を損なうことなく
高温強度および室温強度を改善する均等的作用
があるので、これらの特性が要求される場合に
必要に応じて含有されるが、その含有量が0.01
％未満では前記作用に所望の強度向上効果が得
られず、一方0.15％を越えて含有させると、溶
解鋳造時に巨大晶となつて晶出して加工性を著
しく劣化させ、かつ耐食性も劣化するようにな
ることから、その含有量を0.01〜0.15％と定め
た。 (d) 表面層におけるMg Mg成分には、Znとの共存において犠牲陽極
材層を電気化学的により卑にすると共に、特に
孔食発生を著しく抑制する作用があるので、こ
れらの特性が要求される場合に必要に応じて含
有されるが、その含有量が0.1％未満では前記
作用に所望の改善効果が得られず、一方1.0％
を越えて含有させると、塑性変形抵抗が著しく
高くなつてクラツド材製造時に問題が生じるよ
うになることから、その含有量を0.1〜1.0％と
定めた。なお、この発明の複合ブレージングシートにお
いて、２層の犠牲陽極材層合計の板厚全体に占め
る割合は３〜30％とするのが望ましく、この割合
において、長期に亘つて安定した犠牲陽極効果を
確保することができるのである。つぎに、この発明の複合ブレージングシートを
実施例により具体的に説明する。実施例通常の溶解法により、第１表に示される最終成
分組成をもつた芯材用Al合金Ａ〜Ｃ、犠牲陽極
材層用Al合金１〜８、およびろう材用Al合金
ａ，ｂをそれぞれ溶製し、同じく通常の条件で鋳
造して鋳塊とした後、均質化熱処理を施した。な
お、第１表には表示を省略したが、これらのAl
合金は、不可避不純物として、Mn：0.01％以
下、Mg：0.01％以下、Cu：0.05％以下、Zn：
0.02％以下、Fe：0.15〜0.17％（ただし、ろう材
用合金はFe：0.41％含有）、Si：0.07〜0.08％、
Cr：0.01％以下、およびZr：0.01％以下を含有す
るものであつた。ついで、芯材用Al合金鋳塊は７mm厚まで、ま
た犠牲陽極材層用およびろう材用Al合金鋳塊は
５mm厚までそれぞれ熱間圧延し、さらに前記犠牲
陽極材層用およびろう材用Al合金の熱延板を冷
間圧延にて１mm厚とした。この状態で前記芯材用
Al合金Ａ〜Ｃの熱延板と、前記犠牲陽極材層用
Al合金１〜８の冷延板と、前記ろう材用Al合金
ａ，ｂの冷延板とを、第２表に示される組合せに
したがつて重ね合わせ、熱間圧延にてクラツドす
ることによつて、それぞれ1.2mmの厚さを有する
４層クラツ

【表】

【表】ドの本発明複合ブレージングシート１〜９および
２層クラツドの従来複合ブレージングシート１、
２をそれぞれ製造した。つぎに、この結果得られた複合ブレージングシ
ートのそれぞれから50mm×100mmの寸法をもつた
試験片を切出し、本発明複合ブレージングシート
１〜４および従来複合ブレージングシート１の試
験片に対しては、１気圧のN₂ガス雰囲気中、温
度：630℃に３分間保持の不活性ガスろう付け処
理に相当する熱処理を施し、一方本発明複合ブレ
ージングシート５〜９および従来複合ブレージン
グシート２に対しては、約10^-4torrの真空中、温
度：620℃に３分間保持の真空ろう付け処理に相
当する熱処理を施した後、これら試験片の表面層
側またはろう材側にそれぞれ塗料をぬつて絶縁し
て、外部および内部腐食試験用試験片を調製し
た。引続いて、この試験片を用い、内部腐食試験
として、10p.p.m.づつのCl^-、SO₄ ^2-およびHCO⁻ _３
と、10p.p.m.のCu²⁺を含有した40℃の水溶液、
並びに10p.p.m.のCu²⁺を含有した40℃の水道水
中にそれぞれ500時間浸漬の浸漬試験を行ない、
また外部腐食試験としては、500時間のCASS試
験と、それぞれ100p.p.m.づつのCl^-、HCO⁻ _３、お
よびSO₄ ^2-と、10p.p.m.のCu²⁺を含有し、かつPH
を４に調整した水溶液を1000時間噴霧の水溶液噴
霧試験、並びに3.5％食塩水中に10分間浸漬後、
50分引上げ保持を１サイクルとし、これを1000時
間行なう交互浸漬試験を行なつた。試験後、それ
ぞれの試験片における局部腐食数と最大侵食深さ
を測定し、この測定結果を第２表に合せて示し
た。第２表に示される結果から明らかなように、本
発明複合ブレージングシート１〜９においては、
いずれの使用環境においてもすぐれた耐局部腐食
性を示し、芯材への侵食が完全に阻止されている
のに対して、犠牲陽極材層がクラツドされていな
い従来複合ブレージングシート１、２において
は、内部および外部のいずれからも侵食を受け、
局部腐食が著しいことが示されている。上述のように、この発明の複合ブレージングシ
ートによれば、これを熱交換器の製造に使用した
場合、その内部および外部からの侵食に対してき
わめてすぐれた耐局部腐食性を示し、苛酷な腐食
環境におかれても長期に亘る安定的使用が可能で
あるなど工業上有用な効果が得られるのである。

Claims

【特許請求の範囲】１少なくともMn：0.3〜2.0％を含有するAl−
Mn系合金の芯材と、少なくともSi：７〜15％を
含有するAl−Si系合金のろう材とからなるAl合
金製熱交換器用複合ブレージングシートにおい
て、前記芯材と前記ろう材の間に、Zn：0.3〜2.0
％、Mn：0.1〜2.0％を含有し、残りがAlと不可
避不純物からなる組成を有する犠牲陽極材層を、
また上記芯材表面側に、Zn：0.3〜2.0％を含有
し、残りがAlと不可避不純物からなる組成（以
上重量％）を有する犠牲陽極材層をそれぞれ設け
た４層クラツド材で構成したことを特徴とする
Al合金製熱交換器用複合ブレージングシート。２少なくともMn：0.3〜2.0％を含有するAl−
Mn系合金の芯材と、少なくともSi：７〜15％を
含有するAl−Si系合金のろう材とからなるAl合
金製熱交換器用複合ブレージングシートにおい
て、前記芯材と前記ろう材の間に、Zn：0.3〜2.0
％、Mn：0.1〜2.0％を含有し、さらにZrおよび
Crのうちの１種または２種：0.01〜0.15％を含有
し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有
する犠牲陽極材層を、また上記芯材表面側に、
Zn：0.3〜2.0％を含有し、残りがAlと不可避不純
物からなる組成（以上重量％）を有する犠牲陽極
材層をそれぞれ設けた４層クラツド材で構成した
ことを特徴とするAl合金製熱交換器用複合ブレ
ージングシート。３少なくともMn：0.3〜2.0％を含有するAl−
Mn系合金の芯材と、少なくともSi：７〜15％を
含有するAl−Si系合金のろう材とからなるAl合
金製熱交換器用複合ブレージングシートにおい
て、前記芯材と前記ろう材の間に、Zn：0.3〜2.0
％、Mn：0.1〜2.0％を含有し、残りがAlと不可
避不純物からなる組成を有する犠牲陽極材層を、
また上記芯材表面側に、Zn：0.3〜2.0％を含有
し、さらにMg：0.1〜1.0％を含有し、残りがAl
と不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有
する犠牲陽極材層をそれぞれ設けた４層クラツド
材で構成したことを特徴とするAl合金製熱交換
器用複合ブレージングシート。４少なくともMn：0.3〜2.0％を含有するAl−
Mn系合金の芯材と、少なくともSi：７〜15％を
含有するAl−Si系合金のろう材とからなるAl合
金製熱交換器用複合ブレージングシートにおい
て、前記芯材と前記ろう材の間に、Zn：0.3〜2.0
％、Mn：0.1〜2.0％を含有し、さらにZrおよび
Crのうちの１種または２種：0.01〜0.15％を含有
し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有
する犠牲陽極材層を、また上記芯材表面側に、
Zn：0.3〜2.0％を含有し、さらにMg：0.1〜1.0％
を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
成（以上重量％）を有する犠牲陽極材層をそれぞ
れ設けた４層クラツド材で構成したことを特徴と
するAl合金製熱交換器用複合ブレージングシー
ト。