JPS6328706B2 - - Google Patents
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Description
本発明はアルミニウム製ろう付け構造体に関
し、さらに詳しくは、ろう付けにより作られ、か
つ、気密性の要求されるような用途において耐食
性が良好で、材料の薄肉化を行なうことのできる
アルミニウム製ろう付け構造体に関するものであ
る。
一般に、アルミニウム、アルミニウム合金は軽
くて耐食性の良好な材料として広い範囲に用いら
れている。しかし、例えば、自動車用の熱交換器
のようにろう付け構造体として使用される場合に
は、ろう材中のSiがアルミニウム母材(合金を含
む)中に拡散し、このSiを核として周囲のアルミ
ニウム母材との間に局部電池が形成される結果、
粒界腐食を起すという危険があり、さらに、上記
のSi拡散の影響がない場合でも、ろう付け時の高
温加熱により、材料自体の粒界腐食感受性が増加
して通常の加熱を受けない場合に比較して耐食性
が大きく劣化するようになるものである。
このため、従来においては、ろう材の耐食性を
改善したり、構成材の一部を陽極的に作用させて
他の構成部分を保護したり、また、アルミニウム
母材(合金を含む)自体の耐食性を改善したりす
ることが行われていたのである。
しかして、ろう付用材料については、例えば、
ろう付用材料中にZnやSnを添加して陽極的に作
用させることは、Zn添加材における効果が、特
に顕著であつて通常の用途に広く使用されている
が、アルミニウムろう付法として主として行なわ
れている真空ろう付け法ではZnの蒸気圧が高く
ろう付け時に蒸発飛散してしまい陽極的作用の激
減及び炉の汚染を招来するという問題があり、ま
た、Znの代りにSnを添加すると、Znのように蒸
発飛散の問題はないけれども、陽極的作用でZn
と匹敵する安定性に乏しく、かつ、加工性も乏し
く圧延の実施が困難で実用性に乏しいという問題
がある。
また、構成材の一部に陽極的作用をする材料を
使用することも、上記したZn,Snを添加した場
合におけると同様な問題点があり、さらに、構成
材によつては全べての部材を保護することができ
ず極めて不安定なものといわなければならない。
次に、アルミニウム母材自体の耐食性の改善
は、例えば、ブレージングシート芯材用材料とし
て汎用されているアルミニウム材料(例えば、
JIS3003材)にCu,Fe,Cr,Zr等を添加したり、
或いは、ソーキング等の熱処理条件を変更したり
することが行なわれているが、未だ充分満足すべ
き成果は得られていないのである。
本発明はアルミニウム材料(含合金)のろう付
け構造における腐食に対する今までの技術の欠
陥、問題点を解明し、アルミニウム材料のろう付
構造における耐腐食性を改善したアルミニウム製
ろう付け構造体である。以下の説明は主として熱
交換器についてのものであるが他のろう付け構造
についても同様であることは勿論である。
本発明に係るアルミニウム製ろう付け構造体に
おいて、特に、アルミニウム製のろう付け熱交換
器において、熱交換媒体の通路を構成する材料に
生成する腐食貫通が最大の問題であり、この防止
対策として上記したような腐食自体を抑制するこ
とが行われているが、本発明に係るアルミニウム
製ろう付け構造体では、主として腐食の進行形態
をコントロールするものであり、板厚方向への進
行を抑制して、板の幅、及び、長さ方向へ腐食の
進行を分散(層状に進行)させるものである。
しかして、一般に、ろう付け材の腐食は、結晶
粒界に沿つて進行する粒界腐食が支配的であり、
その進行は粒界の性状や粒形状により大きく影響
されるものであり、そのため、粒界への析出状
況、及び、粒内マトリツクスとの電位関係のコン
トロールによる粒界腐食の抑制を行なうか、或い
は、粒形状のコントロールにより粒界腐食の抑制
を行なうことが考えられるのである。
そして、本発明に係るアルミニウム製ろう付け
構造体、例えば、気密通路を有する熱交換器にお
いては、板厚方向への腐食の進行による貫通が致
命的であるので、板厚方向への腐食の進行を抑制
することが、即、熱交換器の寿命を向上させるこ
とにつながる。従つて、結晶粒形状をコントロー
ルすることにより腐食の進行を板の幅、及び長さ
方向へ分散させて、板厚方向への腐食の進行を抑
制しようとするものである。
本発明に係るアルミニウム製ろう付け構造体の
特徴とするところは、アルミニウム製ろう付け構
造体であつて、該構造物を構成するアルミニウム
製板の結晶粒について、(板面方向の結晶粒の長
さ/板厚方向の結晶粒の長さ)が3以上であつ
て、板厚方向の結晶粒の長さが50μ以下とするこ
とにある。
本発明に係るアルミニウム製ろう付け構造体に
おいては、ろう付け後において板厚方向での粒形
状の板の幅、及び、長さ方向に伸びた扁平形状、
或いは繊維組織を有するようにコントロールする
もので、第1図により説明すると、幅、或いは、
長さ方向と板厚S方向との粒長比(展伸度)、及
び、板厚方向での粒長(a)を、
粒長比(展伸度、b/a) :3以上
板厚方向での粒長(a) :50μ以下
とするものである。
そして、本発明に係るアルミニウム製ろう付け
構造体において、結晶粒形状のコントロール、特
に、扁平状、或いは、繊維状に結晶粒をコントロ
ールするには次に示す条件が有効であり、これら
の条件を組合せて調整するのである。即ち、
(1) アルミニウム材(含合金)にMn,Cr,Zr等
の遷移元素を含有させる。
(2) 鋳造は冷却速度を大きくして過飽和度を増加
させる。
(3) ソーキング、熱間圧延は低目の温度とし、析
出量の増加及び微細化を図る。
(4) 冷間圧延の加工率は高目とする。
(5) 焼鈍温度は低目の温度とする。
(6) ろう付け前の素材としては完全焼鈍材に調質
を行なつたものとする。
である。
このような条件によつて、(板面方向の結晶粒
の長さ/板厚方向の結晶粒の長さ)を3以上と
し、かつ、板厚方向の結晶粒の長さを50μ以下と
することによつて、即ち、粒長比(展伸度)3未
満、また、板厚方向の粒長50μを越えると、腐食
進行の分散は得られず、板厚方向への腐食抑制の
効果がなくなるのである。
また、本発明に係るアルミニウム製ろう付け構
造体に使用される材料としては、Al―Mn系の
3203,3003,Al―Mg―Si系の6951,Al―Mn―
Mg系の3004,3005,3105があるが、しかし、こ
れ以外のものでもろう付け用として使用可能であ
ればそれらが全べて対象となる。
次に、本発明に係るアルミニウム製ろう付け構
造体の実施例を比較材と共に説明する。
実施例
(1) 供試材
芯材A3003(Al―1.1%Mn―0.15C%)を、第1
表に示す工程により、30mmt材に仕上げた。
The present invention relates to an aluminum soldered structure, and more particularly, an aluminum soldered structure that is made by brazing, has good corrosion resistance, and can be made thinner in applications where airtightness is required. This relates to attached structures. In general, aluminum and aluminum alloys are widely used as materials that are lightweight and have good corrosion resistance. However, for example, when used as a brazed structure such as an automobile heat exchanger, the Si in the brazing filler metal diffuses into the aluminum base material (including alloy) and uses this Si as a core. As a result, a local battery is formed between the aluminum base material and the
There is a risk of causing intergranular corrosion, and even if there is no effect of Si diffusion as described above, high temperature heating during brazing increases the susceptibility of the material itself to intergranular corrosion, and if it is not subjected to normal heating. Corrosion resistance deteriorates significantly in comparison. For this reason, conventional techniques have been used to improve the corrosion resistance of the brazing filler metal, to protect other components by making some of the constituent materials act as an anode, and to improve the corrosion resistance of the aluminum base material (including alloys) itself. Improvements were being made. However, for brazing materials, for example,
The effect of adding Zn or Sn to the brazing material to act as an anode is particularly pronounced in Zn-added materials and is widely used in ordinary applications, but it is mainly used as an aluminum brazing method. The current vacuum brazing method has the problem that the vapor pressure of Zn is high and it evaporates and scatters during brazing, resulting in a drastic reduction in the anodic action and contamination of the furnace. Although there is no problem of evaporation and scattering like with Zn, Zn
There is a problem in that it lacks stability comparable to that of steel and has poor workability, making rolling difficult and impractical. In addition, using materials that act as an anode for some of the constituent materials has the same problems as when adding Zn and Sn, and furthermore, depending on the constituent materials, all of the It must be said that it is extremely unstable as the components cannot be protected. Next, improvement of the corrosion resistance of the aluminum base material itself is necessary, for example, for aluminum materials commonly used as brazing sheet core materials (e.g.
Adding Cu, Fe, Cr, Zr, etc. to JIS3003 materials,
Alternatively, attempts have been made to change the heat treatment conditions such as soaking, but satisfactorily results have not yet been achieved. The present invention is an aluminum brazed structure that solves the deficiencies and problems of conventional techniques regarding corrosion in brazed structures made of aluminum materials (including alloys) and improves the corrosion resistance of brazed structures made of aluminum materials. . Although the following description mainly concerns the heat exchanger, it goes without saying that the same applies to other brazed structures. In the aluminum brazed structure according to the present invention, especially in the aluminum brazed heat exchanger, the biggest problem is corrosion penetration that occurs in the material constituting the heat exchange medium passage, and the above-mentioned measures to prevent this are However, in the aluminum brazed structure according to the present invention, the corrosion progress is mainly controlled by suppressing the progress in the plate thickness direction. , the progress of corrosion is dispersed (progresses in layers) in the width and length directions of the plate. However, in general, corrosion of brazing materials is dominated by intergranular corrosion that progresses along grain boundaries.
The progress of corrosion is greatly influenced by the properties and shape of the grain boundaries. Therefore, it is necessary to suppress intergranular corrosion by controlling the state of precipitation at the grain boundaries and the potential relationship with the intragranular matrix. Therefore, it is possible to suppress intergranular corrosion by controlling the grain shape. In the aluminum brazed structure according to the present invention, for example, a heat exchanger having an airtight passage, penetration due to progression of corrosion in the thickness direction is fatal, so the progression of corrosion in the thickness direction is fatal. Suppressing this will immediately lead to improving the life of the heat exchanger. Therefore, by controlling the crystal grain shape, the progress of corrosion is dispersed in the width and length directions of the plate, thereby suppressing the progress of corrosion in the thickness direction. The aluminum brazed structure according to the present invention is characterized in that the crystal grains of the aluminum plate constituting the structure are The length of the crystal grains in the thickness direction) is 3 or more, and the length of the crystal grains in the thickness direction is 50 μm or less. In the aluminum brazed structure according to the present invention, after brazing, the width of the grain-shaped plate in the plate thickness direction, the flat shape extending in the length direction,
Or, it is controlled so that it has a fibrous structure, and as explained in Fig. 1, the width or
The grain length ratio (elongation) between the length direction and the plate thickness S direction, and the grain length (a) in the thickness direction, are as follows: Grain length ratio (elongation, b/a): 3 or more Plate thickness Grain length in direction (a): 50μ or less. In the aluminum brazed structure according to the present invention, the following conditions are effective for controlling the crystal grain shape, particularly controlling the crystal grains to be flat or fibrous. Adjust by combining them. That is, (1) Aluminum material (alloy-containing) is made to contain transition elements such as Mn, Cr, and Zr. (2) Casting increases the cooling rate and the degree of supersaturation. (3) Soaking and hot rolling should be performed at a low temperature to increase the amount of precipitation and make it finer. (4) The processing rate of cold rolling should be high. (5) The annealing temperature should be low. (6) The material before brazing shall be completely annealed material. It is. Under these conditions, (grain length in the plate surface direction/crystal grain length in the plate thickness direction) should be 3 or more, and the crystal grain length in the plate thickness direction should be 50μ or less. In particular, if the grain length ratio (elongation degree) is less than 3, or if the grain length in the thickness direction exceeds 50μ, it will not be possible to disperse the progress of corrosion, and the effect of suppressing corrosion in the thickness direction will not be achieved. It will disappear. In addition, the material used for the aluminum brazed structure according to the present invention is Al-Mn based material.
3203, 3003, Al―Mg―Si series 6951, Al―Mn―
There are Mg-based materials such as 3004, 3005, and 3105, but any other materials that can be used for brazing are also eligible. Next, examples of aluminum brazed structures according to the present invention will be described together with comparative materials. Example (1) Test material Core material A3003 (Al-1.1% Mn-0.15C%) was
It was finished into a 30mm T material using the steps shown in the table.
【表】
一方、ろう材A.A.4004(Al―10%Si―1.5%
Mg)を、50mmt空冷鋳鉄金型を使用して造塊し、
片面2.5mmt毎両面々削後、510℃×6時間のソー
キング、熱間圧延により6.4mmtに仕上げた。
次に、上記芯材の両面にろう材をクラツドする
ため、480℃×0.5時間の加熱後、熱間圧延により
3.5mmtに仕上げ、引き続き本発明材および比較材
2は0.6mmtまで冷間圧延後、380℃×3時間の焼
鈍を施した。
また、比較材3は熱間加工により、0.6mmtと
し、380℃×3時間の焼鈍後、再度、熱間加工に
より0.48mmtに仕上げた。
(2) 試験方法
供試材を、5×10-5Torrの真空度で、595℃×
2minの加熱温度で加熱した。
その後、室温において、0.1NNaClの腐食媒体
で対極SUS304,0.5)mA/cm2×16hrsの電解条件
によりアノード電解促進試験を行なつた。
そして、板厚方向断面での腐食状況を検鏡調査
した結果を第2図、第3図,及び、第4図の顕微
鏡写真及び第2表により示した。第2図は本発明
に係るもので、第3図は比較材2、第4図は比較
材3で、図のaはグレイン組織、bは腐蝕状況を
示している。
なお、第2図の本発明のものは展伸度5、板厚
方向粒長25μ、第3図の比較材2は展伸度2、板
厚方向粒長20μ、第4図の比較材3は展伸度2.5、
板厚方向粒長80μである。
次に、本発明と比較材の展伸度、板厚方向粒長
さらに板厚方向の腐蝕深さを第2表に示す。[Table] On the other hand, brazing filler metal AA4004 (Al-10%Si-1.5%
Mg) is ingot-formed using a 50mm t air-cooled cast iron mold,
After grinding 2.5mm t on each side, it was soaked at 510℃ for 6 hours and hot rolled to 6.4mm t . Next, in order to clad the brazing filler metal on both sides of the core material, it is heated at 480°C for 0.5 hours and then hot rolled.
After finishing to 3.5 mm t , the present invention material and comparative material 2 were cold rolled to 0.6 mm t , and then annealed at 380°C for 3 hours. Comparative material 3 was hot-worked to 0.6 mm t , annealed at 380°C for 3 hours, and then hot-worked again to 0.48 mm t . (2) Test method The test material was heated at 595℃ in a vacuum of 5×10 -5 Torr.
Heated at a heating temperature of 2 min. Thereafter, an accelerated anodic electrolysis test was performed at room temperature using a corrosive medium of 0.1 N NaCl, a counter electrode of SUS304, and electrolytic conditions of 0.5) mA/cm 2 ×16 hrs. The results of a microscopic examination of the corrosion state in the cross section in the plate thickness direction are shown in the micrographs in FIGS. 2, 3, and 4 and in Table 2. Fig. 2 shows the material according to the present invention, Fig. 3 shows comparative material 2, and Fig. 4 shows comparative material 3, where a shows the grain structure and b shows the corrosion state. In addition, the material of the present invention shown in FIG. 2 has an elongation degree of 5 and a grain length in the thickness direction of 25 μm, and comparative material 2 in FIG. is expansion degree 2.5,
The grain length in the thickness direction is 80μ. Next, Table 2 shows the degree of elongation, grain length in the thickness direction, and corrosion depth in the thickness direction of the present invention and comparative materials.
【表】
さらに、グレイン組織を調査するために次の条
件による電解研摩と電解エツチングを行なつた。
(1) 電解研摩
リン酸 700ml
硫酸 200ml
無水クロム酸 100ml
水 75ml
(2) 電解エツチング
メチルアルコール 49ml
弗酸 49ml
水 2ml
そして、腐食状況を調べるためにケラー氏液を
用いた。
以上の試験の結果、本発明に係る材料の扁平グ
レイン(展伸度5、板厚方向粒長25μ)を有する
ものは、板厚方向への腐食の進行が少なく、板厚
貫通に対し優れた抑制効果を有していることがわ
かる。一方これに対して、比較材として示した板
厚方向粒長が略同等のもの、及び、幅或いは長さ
方向の粒長が同等のものは、展伸度は何れも本発
明に係る材料の範囲以下であり、板厚方向への腐
食に対し抑制効果は全く認められないのである。[Table] Furthermore, electrolytic polishing and electrolytic etching were performed under the following conditions to investigate the grain structure. (1) Electrolytic polishing Phosphoric acid 700ml Sulfuric acid 200ml Chromic anhydride 100ml Water 75ml (2) Electrolytic etching Methyl alcohol 49ml Hydrofluoric acid 49ml Water 2ml Then, Keller's solution was used to examine the corrosion situation. As a result of the above tests, the material according to the present invention having flat grains (elongation rate: 5, grain length in the thickness direction: 25 μm) showed less progress in corrosion in the thickness direction, and was excellent in preventing through-thickness penetration. It can be seen that it has a suppressive effect. On the other hand, the comparative materials that have approximately the same grain length in the thickness direction and the same grain length in the width or length direction have the same degree of elongation as the material according to the present invention. This is below the range, and no effect on suppressing corrosion in the thickness direction is observed.
第1図は本発明に係るアルミニウム製ろう付け
構造体の結晶粒の説明断面図、第2図乃至第4図
はグレイン組織と腐食状況を示す顕微鏡写真であ
る。
1…結晶粒、2…板厚断面、S…板厚。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of crystal grains of an aluminum brazed structure according to the present invention, and FIGS. 2 to 4 are microscopic photographs showing the grain structure and corrosion state. 1... Crystal grain, 2... Plate thickness cross section, S... Plate thickness.
Claims (1)
構造物を構成するアルミニウム製板の結晶粒につ
いて、(板面方向の結晶粒の長さ/板厚方向の結
晶粒の長さ)が3以上であつて、板厚方向の結晶
粒の長さが50μ以下であることを特徴とするアル
ミニウム製ろう付け構造体。1 It is an aluminum brazed structure, and the crystal grains of the aluminum plate constituting the structure have a ratio of (crystal grain length in the plate surface direction/crystal grain length in the plate thickness direction) of 3 or more. An aluminum brazed structure characterized in that the length of crystal grains in the plate thickness direction is 50μ or less.
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Family
ID=14404410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10532080A Granted JPS5731468A (en) | 1980-07-31 | 1980-07-31 | Brazed structure made of aluminum |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS5731468A (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1980
- 1980-07-31 JP JP10532080A patent/JPS5731468A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5731468A (en) | 1982-02-19 |
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