JPS63195239A - アルミニウム合金ブレ−ジングシ−ト - Google Patents

アルミニウム合金ブレ−ジングシ−ト

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JPS63195239A
JPS63195239A JP2873187A JP2873187A JPS63195239A JP S63195239 A JPS63195239 A JP S63195239A JP 2873187 A JP2873187 A JP 2873187A JP 2873187 A JP2873187 A JP 2873187A JP S63195239 A JPS63195239 A JP S63195239A
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brazing
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alloy brazing
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Kazunori Ishikawa
石川 和徳
Chiaki Ara
荒 千明
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286Al as the principal constituent

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はドロンカップタイプの熱交換器のブレージング
に使用されるAl合金ブレージングシートに関し、特に
強度、ろう付性及び耐孔食性を向上させたものである。
〔従来の技術〕
自動車のオイルクーラー、エバポレータ及びインターク
ーラー等熱交換器には熱伝導性や耐食性に優れ、かつ軽
量で成形性の良好なAl合金、即ちJIS 3003合
金(Cu0.05〜0.2wt%。
M n 1.0〜1.5 wt%、残部A 1 > 、
 JIS 6951(S i O,20〜0.50wt
%、 Cu 0.15〜0.40wt%。
M2O,4〜0.8wt%、残部Al)等の芯材の片面
おるいは両面に芯材より融点の低いJIS 4343合
金(Si6.8〜8.2wt%、残部Al>、JIS4
004合金(Si9.0〜10.5wt%、Myl、0
〜2.0wt%、残部AI)等をろう材としてクラッド
したブレージングシートが使われている。
上記熱交換器の構造は通常積層構造を有するドロンカッ
プタイプである。このドロンカップ型熱交換器は第1図
(イ)(ロ)に示すようにプレス成形により、両端部に
穿設した底部を同一方向に張り出しカップ形状を形成し
、ざらに該カップ間に連続した凹溝をカップと同一方向
に張り出して形成したチューブシート(1)同士を上記
張り出し面を互いに外側に向けて重ね合わせて凹溝同士
を向い合わせて冷媒流路(2)。
(3)を形成したものを1ユニツトとする。
上記ユニットを上下に多数積層してチューブシート(1
)両端部の積層方向に流路を形成したタンク部(4)、
 (5)を設け、さらに積層したチューブシート(1)
のユニット間にコルゲート加工したフィン(6)を配置
してろう付けして造られている。
上記ドロンカップ型熱交換器のように複雑で各部品間の
接合部が極めて多い組付品の接合には一般に真空ろう付
けが行なわれており、このため使用するブレージングシ
ートは現在JIS3003合金を芯材とし、該芯材の両
面にJI34004合金ろう材を皮材として所望のクラ
ツド率で合せ圧延した後、冷間圧延と焼鈍とを繰り返し
て所望のシート厚さとし、さらに最終焼鈍を施して造ら
れている。
このようなチューブシート及び純Al.Al−Mn系合
金等からなるフィン材を第1図(イ)(ロ)に示すよう
に組み付けて炉中にセットし、約600℃の温度に加熱
してろうを溶融・流動させることにより各部品の接触部
にろうを移動させ、冷却凝固して互いに結合させ一体化
して熱交換器を製作している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような熱交換器、特にエバポレーターは自動車室
内に置かれ、フロントグリルに置かれるラジェーター、
コンデンサーと比較して腐食環境は悪いとはいえないが
エアコン使用時にはたえず外部は湿った状況にあり、さ
らに中近東や北米又は海岸地帯等の塩害多発地域では上
記エバポレーターにおいても腐食の問題は深刻である。
従来このような外部腐食に対する耐食性の向上には3n
、  In、zn等を添加したフィン材を犠牲材として
使用し、冷媒通路部の孔食発生を防止しているが、フィ
ンによる防食効果はフィンとチュー、ブシートの接合部
の近傍にしか及ばず、チューブシート同士が接合したタ
ンク部は特に防食対策がとれず、ブレージングシートそ
のものの耐食性に期待する他なく問題となっていた。
また自動車部品全般のコストダウン及び軽量化の要求か
ら、これらブレージングシートの薄肉化が要望されてい
るが、AJ−Mn−Cu系合金芯材ブレージングシート
の場合焼鈍材の強度を11〜12Kg/−から14〜1
5Kg/#1Ili以上に向上させた場合、成形性良好
の基準とされる伸びを現行材の30%前後に維持するこ
とはできずこれらを改善することが強く望まれていた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、熱交換器の犠牲材
フィンで防食されない部分の耐食寿命を高め、なおかつ
強度とろう付性を向上させて熱交換器の軽量化を図った
アルミニウム合金ブレージングシートを開発したもので
CuO,3〜2.0 wt%(以下wt%を単に%と記
す)、MrlO,5〜1.5%、 T i 0.03〜
0.25%、Qr0.05〜0.3%、 M2O,05
〜0.5%、l”eo、2%以下。
Si0.2%以下を含み、残部Alと通常の不純物から
なるAl合金芯材の片面又は両面にAl−Si系合金ろ
う材を皮材としてクラッドしたブレージングシートにお
いて、芯材の結晶粒度を50〜150μmにすることを
特徴とするものである。
〔作 用〕
本発明において芯材の合金組成を上記の如く限定したの
は次の理由によるものである。
Cuの添加は強度を高め、さらに芯材の孔食電位を真に
するためであり、CU含有量を0.3〜2.0%と限定
したのは0.3%未満では上記効果は小さく、2.0%
を越えると伸びが低下し、成形性を損なうからである。
Mnの添加は強度を更に高めるためであり、Mn含有量
を0.5〜1.5%と限定したのは0.5%未満では上
記効果は小さく、1.5%を越えると伸びが低下し、成
形性が劣ってしまうからである。Tiの添加は耐孔食性
を改善するためであり、Ti含有量を0.03〜0.2
5%と限定したのは0.03%未満では上記効果がなく
 0.25%を越えると加工性が劣化し、製造上問題と
なるからである。Crの添加は強度を向上させるためで
あり、Or含有量を0.05〜0.3%と限定したのは
0.05%未満では上記効果がなく、0.30%を越え
ると加工性が低下し、製造上問題となるからである。M
gの添加は強度を向上させるためであり、Mg含有量を
0.()5〜0.5%と限定したのは0.05%未満で
は上記効果がなく、0.50%を越えるとクラッド後の
ろう材の芯材への拡散が大きくなり、ろう付性を阻害す
るからである。通常の不純物であるFe含有量を0.2
%以下、Si含有量を0.2%以下としたのはこれら元
素とAlやMnとの化合物はカソードとして働き、耐食
性・を低下させるためである。
ざらに芯材の結晶粒度をコントロールするのはCU及び
Mnの添加による伸びの低下で成形性が低下することを
抑制するためであり、またろう付箋に適当厚さのろう材
がブレージングシート表面に残留し、板厚の確保及び芯
材との電位差からろう材層が犠牲陽極として働き耐食性
の向上が図れるからであり、結晶粒度を50〜150μ
mと限定したのは、50μm未満ではろう付は時にろう
材の芯材への拡散が大きくなりろう付は部品の座屈、芯
材厚さの減少により耐食性の劣化が生ずるからである。
また150μ而を超えるとろう付は時にろう材が局部的
に芯方向へ深く浸透したり、芯材表面に残留するろう材
が少なくなり、即ちろう材が流動し易くなる等耐食性を
低下させるからである。なお結晶粒度を50〜150μ
mの範囲とするには芯材を560〜610℃の範囲でソ
ーキングを施すことにより可能である。
〔実施例〕
第1表に示す組成の合金を常法により溶解・鋳造し、6
0X180 X180 mtaの鋳塊を製造した後60
0℃で3時間の均熱処理を行ない、片面5闇づつ面削し
て厚さ50Ml11の芯材とした。次いでJIS 40
04合金(Si10%、Mg1.5%、残部/l)を溶
解・鋳造し60X180 x180 mの鋳塊を製造し
、両面面削後500℃の温度で熱間圧延して10.5#
l#lの板厚の皮材とした。該皮材を芯材の両側に合わ
せ500℃の加熱後、熱間圧延して5m厚さのクラツド
材とし、ざらに冷間圧延を加え360℃で2時間の最終
焼鈍処理により板厚0.6aのブレージングシートを作
製した。
このように作製したブレージングシートの芯材の結晶粒
度を測定した結果を第1表に併記する。なお第1表中比
較材Nα8及び1lk19は本発明材N011の芯材の
ソーキング温度を変えて結晶粒度を40μmと170μ
mとしたブレージングシートを作製したものである。
第1表に示すブレージングシートにつき強度及び伸びを
引張り試験機によって測定して機械的性質の評価をし、
成形性はJIS Z 2247A法によるエリクセン試
験により90IItI11角に切断したブレージングシ
ートに直径20mの球頭ポンチで張出成形を行ない亀裂
が入るときの成形高さを測定して評価した。
さらに第1表に示すブレージングシートについて60X
110#llに切断したものを治具につるし、真空度5
 X 10−5 torrで600℃の温度に3分間保
持して真空ろう付けを行なった。このろう付は品の裏面
及び端面をシールしてsox 100 ytrsの部分
をキャス試験に供して200時間後の最大孔食深さを測
定して耐食性を評価した。なお孔食深ざの測定は同一ろ
う付は品の内に深いもの10点を選び出し、光学顕微鏡
にて焦点深度法で深さを゛求め、ざらにこの中で最も深
いものを選んでその部品の断面を切り出し、研磨して孔
食深さを確定した。
次いで上記ろう付は品について第2図に示すようにブレ
ージングシート(7)の断面を直角に切り出し、ろう材
拡散層(8)を除いた残留芯材(9)の厚さ、即ち残留
芯材厚さく1)を測定して、ろう材の芯材への拡散状況
を次の3段階にランク分けし、ろう付は性を評価した。
芯材への拡散の極めて大きいもの・・・大芯材への拡散
が従来程度のもの・・・中芯材への拡散が極めて小さい
もの・・・小ざらにろう付は後ブレージングシートの全
厚を測定し、その大きざによって芯材の腐食に対し犠牲
層として作用する残留ろう材の口の多さを評価した。
以上の結果を従来のJIS 3003合金(Cu 0.
15%、Mn1.0%、Ti0.01%、Oro、01
%。
Mg0.01%、FeO,5%、 3 i 0.25%
、残部Al)及びJIS 3004合金(Mn1.1%
、M2O、90%、CuO,20%、Ti0.01%、
Cr0.01%。
Fe□、5%、Si0.25%、残部Al)を芯材とし
て、上記と同様のJIS 4004合金を皮材としたブ
レージングシートについての機械的性質、耐食性、ろう
付は性及びろう材残留量の試験結果と併せて第1表に示
した。
なお、Cu含有量が2%を超え、Mn含有吊が1.5%
を超え、Ti含有量が0.25%を超え、Cr含有量が
0.3%を超えるものはいずれも加工性が著しく悪く、
ブレージングシートとして製造できなかったので評価試
験不可能であった。
第1表かられかるように本発明材(Nα1〜Nα7)は
いずれも最大孔食深さは極めて小さく耐食性は良好であ
り、ろう材の芯材への拡散は小ざく良好なろう付は性を
有することがわかる。
さらに本発明材はいずれも14.5Ng/rrI!A以
上の強度を有し、エリクセン値9.3M以上で、従来材
(Nα18.Nα19)とくらべて同等であり、実用上
の成形性に関して問題はなく、またろう付は後の全厚、
即ちろう材の残留量も大差がない。
一方芯材の合金組成は本発明材(Nα1)と同一であり
ながなら結晶粒度が50〜150μmでない比較材(N
α8及びNα9)は最大孔食深さが大きく、さらにろう
付は性も劣っていることがわかる。
また添加元素のうちCu含有量が0.3%未満のもの(
Nα10)は耐食性が悪く、Mn含有量が0.5%未満
のもの(Na 11 )及びI’ll含有量が0.05
%未満のもの(Nα12)は強度が低く、Mg含有量が
0.5%を超えるもの(Nα13)は耐食性及びろう付
は性が劣り、Fe含有量が0.2%を超えるもの(Nα
14) 、 3 i含有量が0.2%を超えるもの(N
o、15)及びTi含有量が0.03%未満のもの(N
α17)はいずれも耐食性が大巾に低下し、Cr含有量
が0.05%未満のもの(Nα16)は強度が低いこと
が判る。
〔発明の効果〕
このように本発明によれば熱交換器の材料として用いる
ブレージングシートの耐食性を著しく向上させることが
でき、ざらに成形性を損なうことなく強度を向上させる
ことができ、部材の軽量化が図れる等工業上顕著な効果
を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ) (ロ)はドロンカップ型熱交換器を示す
もので、(イ)は斜視図、(ロ)は側面図、第2図はろ
う付は後のブレージングシートの残留芯材厚さを示す断
面図である。 1・・・・・・・・チューブシート 2.3・・・・冷媒流路 4.5・・・・タンク部 6・・・・・・・・フィン 7・・・・・・・・ブレージングシート8・・・・・・
・・ろう材拡散層 9・・・・・・・・残留芯材 1・・・・・・・・残留芯材厚さ 第1図 (イ]                      
      (ロ)第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  Cu0.3〜2.0wt%,Mn0.5〜1.5wt
    %,Ti0.03〜0.25wt%,Cr0.05〜0
    .3wt%,Mg0.05〜0.50wt%,Fe0.
    2wt%以下,Si0.2wt%以下を含み、残部Al
    と通常の不純物からなるAl合金芯材の片面又は両面に
    Al−Si系合金ろう材を皮材としてクラッドしたブレ
    ージングシートにおいて、芯材の結晶粒度を50〜15
    0μmにすることを特徴とするアルミニウム合金ブレー
    ジングシート。
JP62028731A 1987-02-10 1987-02-10 アルミニウム合金ブレ−ジングシ−ト Expired - Lifetime JPH0816257B2 (ja)

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