WO2019026658A1 - 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート - Google Patents

熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート Download PDF

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有希絵 北田
尚希 山下
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株式会社Uacj
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    • F28F2275/00Fastening; Joining
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Definitions

  • the present invention relates to an aluminum alloy brazing sheet for a heat exchanger, and more particularly to an aluminum alloy brazing sheet used for producing a member that always has a closed space such as a tube, a header, and a tank of a heat exchanger.
  • Aluminum alloys having good lightness and thermal conductivity are generally used in heat exchangers for automobiles such as evaporators, condensers, radiators, and heaters.
  • heat exchangers for example, an aluminum alloy plate material is processed into a predetermined shape to form a refrigerant passage, a fluoride-based flux is attached to the surface and the joint portion, and after assembling into a predetermined structure with a member such as a fin material, A method of brazing in an inert gas atmosphere furnace is generally employed.
  • middle layer which consists of a 1000 series aluminum alloy similarly is shown by Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-516090 (patent document 2), and this is made not to recrystallize a core material after brazing. It is intended to ensure high strength and to separate the core material and the brazing material by the intermediate layer and to avoid the erosion that occurs during brazing by recrystallizing the intermediate layer during brazing.
  • Patent Documents 1 and 2 described above in the severe corrosive environment in the market, the corrosion resistance is insufficient and further improvement of the corrosion resistance is required.
  • an object of the present invention is to provide an aluminum alloy brazing sheet for producing a heat exchanger component having excellent corrosion resistance.
  • the intermediate layer and the air-side brazing material layer are clad sequentially from the core material side on the air side surface of the core material, and the inner brazing material layer is formed on the inner surface of the core material.
  • the intermediate layer contains 0.2% by mass or more and less than 0.35% by mass of Mn, 0.6% by mass or less of Si, 0.7% by mass or less of Fe, 0.1% by mass or less of Cu, and the balance Is an aluminum alloy consisting of Al and unavoidable impurities
  • the core material is 1.2% by mass or less of Si, 1.0% by mass or less of Fe, 0.3% by mass or more and 1.0% by mass or less of Cu, and 0.5% by mass or more and 2.0% by mass of Mn
  • the air-side brazing material layer and the inner brazing material layer are an aluminum alloy containing 4% by mass to 13%
  • the aluminum alloy constituting the intermediate layer further comprises 0.3% by mass or less of Ti, 0.3% by mass or less of Zr, and 0.3% by mass or less of Cr.
  • the aluminum alloy brazing sheet according to (1) which contains any one or two or more of the above.
  • the aluminum alloy constituting the core material is further selected from 0.3% by mass or less of Ti, 0.3% by mass or less of Zr, and 0.3% by mass or less of Cr.
  • one or both of the aluminum alloy constituting the air-side brazing material layer and the aluminum alloy constituting the inner brazing material layer further contain 0.1% by mass or less of Sr.
  • the present invention (5) provides the aluminum alloy brazing sheet for heat exchanger according to any one of (1) to (4) characterized in that the cladding ratio of the intermediate layer is 5 to 30%. .
  • the present invention (6) is characterized in that the cladding ratio of the air side brazing material layer is 5 to 20%, and the cladding ratio of the inner brazing material layer is 5 to 20% (1 ) To (5) to provide an aluminum alloy brazing sheet for a heat exchanger.
  • the invention in the production process, at least the aluminum alloy constituting the core material is homogenized, and after the homogenization treatment, the clad is hot-rolled and cold-rolled in the clad, and the cold rolling is underway
  • the invention provides an aluminum alloy brazing sheet for a heat exchanger according to any one of (1) to (6), which is not annealed but is recrystallized only at the final thickness.
  • the invention in the production process, at least the aluminum alloy constituting the core material is homogenized, and after the homogenization, the clad is hot-rolled and cold-rolled in the clad, and
  • the invention provides an aluminum alloy brazing sheet for a heat exchanger according to any one of (1) to (6), which is not annealed during cold rolling but is recovered and annealed only at the final thickness.
  • the aluminum alloy constituting the core material is homogenized, and after the homogenization treatment, the clad is hot-rolled and cold-rolled in the clad, and
  • the heat is characterized in that recrystallization annealing or recovery annealing is performed during cold rolling, and cold rolling is performed to the final thickness after the recrystallization annealing or the recovery annealing.
  • An aluminum alloy brazing sheet for exchangers is provided.
  • the aluminum alloy constituting the core material is homogenized, and after the homogenization treatment, the clad is hot-rolled and cold-rolled in the clad, and It is characterized in that recovery annealing is performed during cold rolling, cold rolling to the final thickness after recovery annealing, and recovery annealing after cold rolling to the final thickness (1) to (1) 6) To provide an aluminum alloy brazing sheet for any heat exchanger.
  • the aluminum alloy brazing sheet for member preparation of the heat exchanger which has the outstanding corrosion resistance can be provided.
  • the intermediate layer and the air-side brazing material layer are clad in order from the core side on the air side of the core, and the inner side of the core is inside.
  • It is a four-layer material in which a brazing material layer is clad and laminated
  • the intermediate layer contains 0.2% by mass or more and less than 0.35% by mass of Mn, 0.6% by mass or less of Si, 0.7% by mass or less of Fe, 0.1% by mass or less of Cu, and the balance Is an aluminum alloy consisting of Al and unavoidable impurities
  • the core material is 1.2% by mass or less of Si, 1.0% by mass or less of Fe, 0.3% by mass or more and 1.0% by mass or less of Cu, and 0.5% by mass or more and 2.0% by mass of Mn
  • the air-side brazing material layer and the inner brazing material layer are an aluminum alloy containing 4% by mass
  • the aluminum alloy brazing sheet for a heat exchanger is an aluminum alloy brazing sheet used for producing a member having a closed space in the inside of a tube, a header, a tank and the like of a heat exchanger.
  • the intermediate layer and the air-side brazing material layer are clad in order from the core side on the air-side surface of the core, and the inner brazing material is formed on the inner side of the core.
  • It is a four-layer material in which layers are clad and laminated. That is, in the aluminum alloy brazing sheet for a heat exchanger according to the present invention, when formed into a member for a heat exchanger, the air-side brazing material layer, the intermediate layer, the core material and the inner brazing material are arranged in order from the air side The air side brazing material layer, the intermediate layer, the core material and the inner brazing material layer are laminated so as to be a layer.
  • the core material of the aluminum alloy brazing sheet for heat exchanger is 1.2% by mass or less of Si, 1.0% by mass or less of Fe, 0.3% by mass or more and 1.0% by mass or less of Cu, and 0.5% of Mn It is comprised by the aluminum alloy which contains the mass% or more and 2.0 mass% or less, and remainder becomes from Al and an unavoidable impurity.
  • the Mn content of the aluminum alloy constituting the core material is 0.5 to 2.0% by mass, preferably 0.8 to 1.8% by mass.
  • the strength of the core material is increased and the potential becomes an appropriate value.
  • the Mn content of the aluminum alloy constituting the core material is less than the above range, the strength of the material constituting the heat exchanger as the core material is insufficient, and the content difference with the amount of Mn in the intermediate layer described later.
  • the Cu improves the strength and solidifies it to make the potential noble.
  • the potential noblening effect is larger in Cu than in Mn.
  • the Cu content of the aluminum alloy constituting the core material is 0.3 to 1.0% by mass, preferably 0.4 to 0.9% by mass.
  • the strength of the core material becomes high and the potential becomes an appropriate value.
  • the Cu content of the aluminum alloy constituting the core is less than the above range, the strength of the material constituting the heat exchanger as the core is insufficient, and a large potential difference between the intermediate layer and the core can be secured. If the above range is exceeded, cracking tends to occur during casting, and solidus temperature may decrease to cause melting during additional heat.
  • the Si improves the strength and solidifies it to make the potential noble.
  • the Si content of the aluminum alloy constituting the core material is 1.2% by mass or less, preferably 1.0% by mass or less.
  • the strength of the core material is increased and the potential becomes an appropriate value.
  • the Si content of the aluminum alloy constituting the core material exceeds the above range, the solidus temperature may decrease and melting may occur during the addition heat.
  • the Fe content of the aluminum alloy constituting the core material is 1.0% by mass or less, preferably 0.8% by mass or less.
  • the strength of the core material is increased.
  • the Fe content of the aluminum alloy constituting the core material exceeds the above range, the amount of formation of an intermetallic compound having a noble potential of Al—Fe system increases, and the self corrosion resistance becomes low.
  • the aluminum alloy constituting the core material of the aluminum alloy brazing sheet for heat exchanger further contains 0.3 mass% or less of Ti, 0.3 mass% or less of Zr, and 0.3 mass% or less One or more of Cr may be contained.
  • the Ti content of the aluminum alloy constituting the core material is 0.3% by mass or less.
  • the core material contains Ti in the above range, high concentration regions and low concentration regions of Ti are formed in the aluminum alloy, and these regions are distributed in layers in the thickness direction of the material alternately, Ti Since the low concentration region corrodes preferentially to the high concentration region, the form of corrosion becomes layered and the progress of corrosion in the thickness direction is suppressed. By this, pitting corrosion resistance and intergranular corrosion resistance are improved. Furthermore, the strength at normal temperature and high temperature is improved.
  • the Ti content of the aluminum alloy constituting the core material exceeds the above range, giant crystals are formed during casting, which makes production difficult.
  • the Zr content of the aluminum alloy constituting the core material is 0.3% by mass.
  • the core material contains Zr in the above range, the crystal grains during recrystallization at the time of heat addition to brazing are coarsened. As a result, the grain boundary density is lowered, and erosion caused by the penetration of the Al-Si alloy liquid phase solder into the grain boundaries is suppressed, and grain shedding caused by preferential corrosion of the grain boundaries is suppressed. it can.
  • the Zr content of the aluminum alloy constituting the core material exceeds the above range, giant crystals are formed during casting, which makes production difficult.
  • the inclusion of Cr exhibits the same effect as the inclusion of Zr.
  • the Cr content of the aluminum alloy constituting the core material is 0.3% by mass.
  • the Cr content of the aluminum alloy constituting the core material exceeds the above range, giant crystals are formed during casting, which makes production difficult.
  • the intermediate layer of the aluminum alloy brazing sheet for a heat exchanger contains 0.2% by mass or more and less than 0.35% by mass of Mn, 0.6% by mass or less of Si, 0.7% by mass or less of Fe, and 0.2% by mass of Cu. It is comprised by the aluminum alloy which contains 1 mass% or less, and remainder becomes from Al and an unavoidable impurity.
  • the potential of the intermediate layer is more hatched than the core material, and the potential difference with the core material is increased.
  • the Mn content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer is 0.2% by mass or more and less than 0.35% by mass.
  • the potential difference between the intermediate layer and the core material becomes an appropriate value.
  • the Mn content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer is less than the above range, the deformation resistance of the intermediate layer is small and the clad rolling property is low, and if it exceeds the above range, the potential of the intermediate layer is noble. And the potential difference with the heartwood can not be large.
  • the potential can be maintained at a low level and the potential difference with the core material can be increased by limiting the Cu content having a large potential noblening effect to the following range.
  • the Cu content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer is 0.1% by mass or less, preferably 0.05% by mass or less, and more preferably 0.03% by mass or less.
  • the potential difference between the intermediate layer and the core material becomes an appropriate value.
  • the Si content of the intermediate layer by making the Si content of the intermediate layer lower than the Si content of the core material, the potential of the intermediate layer can be more hatched than that of the core material, and the potential difference with the core material can be increased.
  • the Si content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer is 0.6% by mass or less, preferably 0.3% by mass or less.
  • the Si content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer is in the above range, the potential difference between the intermediate layer and the core material becomes an appropriate value.
  • the Si content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer exceeds the above range, the potential of the intermediate layer becomes noble and a large potential difference with the core material can not be obtained.
  • Fe may be contained as an unavoidable impurity if it is 0.7% by mass or less, preferably 0.4% by mass or less.
  • the Fe content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer exceeds the above range, the amount of formation of the intermetallic compound having a noble potential of Al—Fe system increases, and the self corrosion resistance becomes low.
  • the aluminum alloy constituting the intermediate layer according to the aluminum alloy brazing sheet for heat exchanger further has 0.3 mass% or less of Ti, 0.3 mass% or less of Zr, and 0.3 mass% or less It may contain any one or two or more of Cr.
  • the Ti content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer is 0.3% by mass or less.
  • the intermediate layer contains Ti in the above range, high concentration regions and low concentration regions of Ti are formed in the aluminum alloy, and these regions are distributed in layers alternately in the thickness direction of the material, Since the region with low concentration of Ti preferentially corrodes compared with the region with high concentration, the form of corrosion becomes layered and the progress of corrosion in the thickness direction is suppressed. By this, pitting corrosion resistance and intergranular corrosion resistance are improved. Furthermore, the strength at normal temperature and high temperature is improved. On the other hand, when the Ti content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer exceeds the above range, giant crystals are formed during casting, which makes production difficult.
  • the Zr content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer is 0.3% by mass.
  • the intermediate layer contains Zr in the above-mentioned range, the crystal grains upon recrystallization at the time of heat addition to brazing are coarsened. As a result, the grain boundary density is lowered, and erosion caused by the penetration of the Al-Si alloy liquid phase solder into the grain boundaries is suppressed, and grain shedding caused by preferential corrosion of the grain boundaries is suppressed. it can.
  • the Zr content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer exceeds the above range, giant crystals are formed during casting, which makes production difficult.
  • the inclusion of Cr exhibits the same effect as the inclusion of Zr.
  • the Cr content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer is 0.3% by mass.
  • the Cr content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer exceeds the above range, giant crystals are formed during casting, which makes production difficult.
  • the air-side brazing material layer and the inner brazing material layer according to the aluminum alloy brazing sheet for a heat exchanger contain 4% by mass to 13% by mass of Si, and the remaining portion is made of an aluminum alloy composed of Al and unavoidable impurities.
  • the Si content of the aluminum alloy constituting the air-side brazing material layer and the aluminum alloy constituting the inner brazing material layer is 4 to 13% by mass, preferably 6 to 13% by mass.
  • the aluminum alloy forming the air side brazing material layer or the aluminum alloy forming the inner brazing material layer is less than the above range, the amount of liquid phase brazing to be generated is small, and good brazing can not be performed, When the above range is exceeded, a hypereutectic region of an Al-Si alloy is formed, and coarse Si particles are easily generated during casting. If coarse Si particles remain in the product, local melting may occur at the time of brazing.
  • the aluminum alloy constituting the air-side brazing material layer according to the aluminum alloy brazing sheet for heat exchanger and the aluminum alloy constituting the inner brazing material layer further contain 0.1 mass% or less of Sr in addition to the above elements It is also good.
  • the Sr content of the aluminum alloy constituting the air-side brazing material layer and the aluminum alloy constituting the inner brazing material layer is 0.1% by mass or less.
  • the aluminum alloy constituting the brazing material layer contains Sr
  • the eutectic structure of the Al—Si alloy is refined and dispersed.
  • liquid phase wax is generated more uniformly at the time of heat addition, and the flow of the wax is also improved to improve the brazeability.
  • the formation of coarse Si particles is also suppressed, so there is no possibility of local melting.
  • the content of Sr constituting the brazing material layer exceeds the above range, the Al—Si—Sr compound crystallizes out and the eutectic structure is not refined.
  • the chemical composition of the aluminum alloy constituting the air-side brazing material layer and the chemical composition of the aluminum alloy constituting the inner brazing material layer may be identical or different. Good.
  • the difference between the Si content of the aluminum alloy constituting the core material and the Si content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer exceeds 0% by mass Is preferable, but the difference between the Cu content of the aluminum alloy constituting the core material and the Cu content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer and the Mn content of the aluminum alloy constituting the core material and the Mn content of the aluminum alloy constituting the intermediate layer
  • the core material Si-intermediate layer Si is 0% by mass or less within a range where the potential difference between the intermediate layer and the core material is not reversed. Is also acceptable.
  • the cladding ratio of the intermediate layer is preferably 5 to 30%. If the cladding ratio of the intermediate layer is less than the above range, the volume as a sacrificial layer is small and the improvement in corrosion resistance tends to be insufficient, and in addition, the production tends to be difficult. And easy to manufacture.
  • the cladding ratio of the air-side brazing material layer is preferably 5 to 20%, and the cladding ratio of the inner brazing material layer is preferably 5 to 20%. If the cladding ratio of the air-side brazing material layer or the inner brazing material layer is less than the above range, the amount of brazing material becomes insufficient, which tends to make it difficult to secure the brazing property, and in addition, the production tends to become difficult. If the above range is exceeded, the amount of brazing material becomes excessive, and the thickness change due to melting of the brazing material tends to be large, resulting in clearance or excess wax flowing into the refrigerant flow path and clogging easily. The clad rollability is lowered and the production tends to be difficult.
  • the aluminum alloy brazing sheet for a heat exchanger necessarily has a closed space inside a tube, a header, a tank, etc. forming a refrigerant flow path for a heat exchanger for an automobile, air conditioners, industrial heat exchangers, etc. It is used to make parts and is formed and brazed in the form of a part with an enclosed space inside so that the air side, ie the outside, is the air side brazing material layer and the inside is the inner brazing material layer .
  • the atmosphere, heating temperature and time for brazing are not particularly limited, and the brazing method is also not particularly limited.
  • the heat exchanger for automobiles manufactured using the aluminum alloy brazing sheet material for heat exchangers of the present invention exhibits good corrosion resistance even in a severe market corrosive environment.
  • an aluminum alloy ingot for a core material having a predetermined composition an aluminum alloy ingot for an intermediate layer, an aluminum alloy ingot for an air side brazing material layer, and an aluminum for an inner brazing material layer
  • An alloy ingot is produced by a conventional method.
  • the aluminum alloy ingot for core material contains 1.2% by mass or less of Si, preferably 1.0% by mass or less, and 1.0% by mass or less of Fe, preferably 0.8% by mass or less, Cu. 3 to 1.0% by mass, preferably 0.4 to 0.9% by mass, and Mn of 0.5 to 2.0% by mass, preferably 0.8 to 1.8% by mass As necessary, it further contains any one or more of 0.3 mass% or less of Ti, 0.3 mass% or less of Zr, and 0.3 mass% or less of Cr, and the balance Is an aluminum alloy composed of Al and unavoidable impurities.
  • the aluminum alloy ingot for the intermediate layer contains 0.2% by mass or more and less than 0.35% by mass of Mn, 0.6% by mass or less of Si, preferably 0.3% by mass or less, and 0.7% by mass of Fe. % Or less, preferably 0.4% by mass or less, and 0.1% by mass or less, preferably 0.05% by mass or less, particularly preferably 0.03% by mass or less of Cu, as necessary Furthermore, it contains any one or more of 0.3 mass% or less of Ti, 0.3 mass% or less of Zr, and 0.3 mass% or less of Cr, and the balance is unavoidable with Al It is an aluminum alloy consisting of impurities.
  • the aluminum alloy ingot for the air side brazing material layer and the aluminum alloy ingot for the inner brazing material layer contain 4 to 13% by mass, preferably 6 to 13% by mass of Si, and further optionally, Sr. It is an aluminum alloy that contains 0.1 mass or less and the balance is Al and unavoidable impurities.
  • At least an aluminum alloy ingot for core material is homogenized at a homogenization temperature of 550 to 620 ° C. and a homogenization time of 3 to 20 hours.
  • the homogenization temperature is preferably 570-620.degree.
  • the homogenization time is preferably 5 to 20 hours.
  • the aluminum alloy ingot for core material may be further held at 400 to 550 ° C. for 3 to 20 hours for heat treatment.
  • the aluminum alloy ingot for intermediate layer is homogenized by homogenization temperature 550 to 620 ° C., preferably 570 to 620 ° C., and homogenization time 3 to 20 hours, preferably 5 to 20 hours. It is also good.
  • the aluminum alloy ingot for the intermediate layer is further held at 400 to 550 ° C. for 3 to 20 hours for heat treatment. Good.
  • the air-side brazing material layer and the inner brazing material layer may or may not be homogenized under appropriate conditions.
  • the rolling temperature of clad hot rolling is a starting temperature of 400 to 550.degree.
  • cold rolling is performed a plurality of times, but the rolling conditions and the number of times of cold rolling are appropriately selected so that the plate thickness after cold rolling becomes a predetermined thickness.
  • annealing is not performed in the middle of cold rolling, but recrystallization annealing is performed only after performing cold rolling to final plate thickness.
  • the temperature of recrystallization annealing in production method 1 is 250 to 450 ° C., preferably 280 to 430 ° C., and the retention time of recrystallization annealing is 2 to 10 hours, preferably 2 to 8 hours.
  • At least an aluminum alloy ingot for core material is homogenized at a homogenization temperature of 400 to 550 ° C. and a homogenization time of 3 to 20 hours.
  • the homogenization temperature is preferably 420-530.degree.
  • the homogenization time is preferably 5 to 20 hours.
  • the aluminum alloy ingot for the intermediate layer is homogenized at a homogenization temperature of 400 to 550 ° C., preferably 420 to 530 ° C., and a homogenization time of 3 to 20 hours, preferably 5 to 20 hours. It is also good.
  • the air-side brazing material layer and the inner brazing material layer may or may not be homogenized under appropriate conditions.
  • the rolling conditions of clad hot rolling are a starting temperature of 400 to 550.degree.
  • cold rolling is performed a plurality of times, but the rolling conditions and the number of times of cold rolling are appropriately selected so that the plate thickness after cold rolling becomes a predetermined thickness.
  • annealing is not performed in the middle of cold rolling, but recovery annealing is performed only after performing cold rolling to final plate thickness.
  • the temperature of recovery annealing in production method 2 is 200 to 400 ° C., preferably 220 to 380 ° C., and the retention time of recovery annealing is 2 to 10 hours, preferably 2 to 8 hours.
  • At least an aluminum alloy ingot for core material is homogenized at a homogenization temperature of 400 to 550 ° C. and a homogenization time of 3 to 20 hours.
  • the homogenization temperature is preferably 420-530.degree.
  • the homogenization time is preferably 5 to 20 hours.
  • the aluminum alloy ingot for intermediate layer is homogenized at a homogenization temperature of 400 to 550 ° C., preferably 420 to 530 ° C., and a homogenization time of 3 to 20 hours, preferably 5 to 20 hours. It is also good.
  • the air-side brazing material layer and the inner brazing material layer may or may not be homogenized under appropriate conditions.
  • the rolling conditions of clad hot rolling are a start temperature of 400 to 550.degree.
  • the rolling conditions and the number of times of cold rolling are appropriately selected so that the plate thickness after cold rolling becomes a predetermined thickness.
  • recrystallization annealing or recovery annealing is performed in the middle of cold rolling, and after recrystallization annealing or recovery annealing, cold rolling is performed to final plate thickness.
  • the temperature of recrystallization annealing in production method 3 is 250 to 450 ° C., preferably 280 to 430 ° C., and the retention time of recrystallization annealing is 2 to 10 hours, preferably 2 to 8 hours.
  • the temperature of recovery annealing in production method 3 is 200 to 400 ° C., preferably 220 to 380 ° C., and the retention time of recovery annealing is 2 to 10 hours, preferably 2 to 8 hours.
  • At least an aluminum alloy ingot for core material is homogenized at a homogenization temperature of 400 to 550 ° C. and a homogenization time of 3 to 20 hours.
  • the homogenization temperature is preferably 420-530.degree.
  • the homogenization time is preferably 5 to 20 hours.
  • the aluminum alloy ingot for the intermediate layer is homogenized at a homogenization temperature of 400 to 550 ° C., preferably 420 to 530 ° C., and a homogenization time of 3 to 20 hours, preferably 5 to 20 hours. It is also good.
  • the air-side brazing material layer and the inner brazing material layer may or may not be homogenized under appropriate conditions.
  • the rolling conditions of clad hot rolling are a start temperature of 400 to 550.degree.
  • the rolling conditions and the number of times of cold rolling are appropriately selected so that the plate thickness after cold rolling becomes a predetermined thickness.
  • recovery annealing is performed in the middle of cold rolling, cold rolling is performed to final plate thickness after recovery annealing, cold rolling is performed to final plate thickness, and recovery annealing is further performed.
  • the temperature of recovery annealing in production method 4 is 200 to 400 ° C., preferably 220 to 380 ° C., and the retention time of recovery annealing is 2 to 10 hours, preferably 2 to 8 hours.
  • the aluminum alloy brazing sheet for a heat exchanger of the present invention is manufactured.
  • the intermediate layer and the air-side brazing material layer are clad in order from the core side on the air-side surface of the core, and the inner surface of the core
  • a four-layer material in which the inner brazing material layer is clad and laminated, and the core material, the intermediate layer, the air-side brazing material layer and the inner brazing material layer have the above-mentioned predetermined chemical compositions
  • the aluminum alloy constituting at least the core material is homogenized, and after the homogenization, the clad is hot-rolled and cold-rolled, and is not annealed during the cold-rolling and recrystallization annealing is performed only at the final thickness. It is done.
  • the intermediate layer and the air-side brazing material layer are clad in order from the core side on the air-side surface of the core, and the inner surface of the core is A four-layer material in which the inner brazing material layer is clad and laminated, and the core material, the intermediate layer, the air-side brazing material layer and the inner brazing material layer have the above-mentioned predetermined chemical compositions,
  • the aluminum alloy constituting at least the core material is homogenized, clad hot-rolled and cold-rolled after the homogenization, and is not annealed in the middle of the cold rolling and has a final thickness. Only recovery annealing was done.
  • the intermediate layer and the air-side brazing material layer are clad in order from the core side on the air-side surface of the core, and the inner surface of the core is A four-layer material in which the inner brazing material layer is clad and laminated, and the core material, the intermediate layer, the air-side brazing material layer and the inner brazing material layer have the above-mentioned predetermined chemical compositions,
  • the aluminum alloy constituting at least the core material is subjected to homogenization treatment, clad hot rolling and cold rolling after the homogenization treatment, and recrystallization annealing or recovery annealing during the cold rolling. It is cold-rolled to the final thickness after the recrystallization annealing or the recovery annealing.
  • the intermediate layer and the air-side brazing material layer are clad in order from the core side on the air-side surface of the core, and the inner surface of the core is A four-layer material in which the inner brazing material layer is clad and laminated, and the core material, the intermediate layer, the air-side brazing material layer and the inner brazing material layer have the above-mentioned predetermined chemical compositions,
  • the aluminum alloy constituting at least the core material is homogenized, and after the homogenization treatment is clad hot rolling and cold rolling, and is recovery annealed during the cold rolling, and after the recovery annealing It is cold rolled to the final thickness and further subjected to recovery annealing after cold rolling to the final thickness.
  • the aluminum alloy for the intermediate layer shown in Table 1 In order to manufacture the tube material constituting the refrigerant flow path of the heat exchanger, the aluminum alloy for the intermediate layer shown in Table 1, the aluminum alloy for the core shown in Table 2 and the aluminum alloy for the air side brazing material layer shown in Table 3 inside An alloy for brazing layer was cast.
  • the intermediate layer aluminum alloy ingot and the core aluminum alloy ingot were subjected to a homogenization treatment maintained at 600 ° C. for 10 hours. Thereafter, the surface of the ingot is chamfered for any aluminum alloy, and the aluminum alloy ingot for the brazing material layer and the aluminum alloy ingot for the intermediate layer are hot-rolled to a predetermined thickness, as shown in Table 4. Clad hot rolling was carried out by combining each of them so as to be a four-layer clad material.
  • the obtained aluminum alloy brazing sheet for heat exchangers is the structure of an air side brazing material, an intermediate layer, a core material, and an inner brazing material from the outer surface side.
  • the following evaluations 1 to 3 were performed using these aluminum alloy brazing sheets for heat exchangers.
  • the results of Evaluations 1 to 3 are as follows. With regard to the production results of the four-layer clad material, all of the materials of the examples exhibited good productivity. On the other hand, in the materials of the comparative examples, the Nos. 16, 17, 23 and 25 were not able to be manufactured because unjoined and crack occurred in clad rolling. No. In part 17, casting cracks occurred in the core material. No. 22, 24 was difficult to clad rolling, but finally production was possible.
  • the materials of the examples had a maximum corrosion depth of 0.1 mm or less, and remained at the corrosion depth up to the total thickness of the brazing material on the outer surface side and the intermediate layer. This suggests that even after 1000 hours, it is within the sacrificial protection period, and the corrosion resistance is good.
  • the Nos. 15, 18 and 24 had a corrosion depth of more than 0.1 mm and not more than 0.2 mm. In any of these, the potential difference between the intermediate layer and the core material is insufficient, and it is considered that a sufficient sacrificial anode effect can not be obtained. Also, no.

Abstract

空気側ろう材層と中間層と心材と内側ろう材層がクラッドされて積層されている4層材であり、該中間層は、Mnを0.2質量%以上0.35質量%未満、Siを0.6質量%以下、Feを0.7質量%以下、Cuを0.1質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、該心材は、Siを1.2質量%以下、Feを1.0質量%以下、Cuを0.3質量%以上1.0質量%以下、Mnを0.5質量%以上2.0質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、該空気側ろう材層及び該内側ろう材層は、Siを4質量%以上13質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であること、を特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。 本発明によれば、優れた耐食性を有する熱交換器の部材作製用のアルミニウム合金ブレージングシートを提供することができる。

Description

熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート
 本発明は、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートに関するものであり、熱交換器のチューブ、ヘッダ、タンク等の内側に必ず閉塞空間を有する部材の作製に用いられるアルミニウム合金ブレージングシートに関する。
 エバポレータ、コンデンサ、ラジエータ、ヒータ等の自動車用熱交換器には、一般に軽量性と熱伝導性が良好なアルミニウム合金が使用されている。それらの熱交換器では、例えばアルミニウム合金板材を所定の形状に加工することで冷媒通路とし、表面及び接合箇所にフッ化物系フラックスを付着させ、フィン材等の部材と所定構造に組み付けた後、不活性ガス雰囲気の加熱炉内においてろう付け接合する方法が一般的に採用されている。
 近年では、環境負荷低減の観点から、自動車の燃費向上のために熱交換器の軽量化が行われている。これに伴いチューブ材などの部材の薄肉化が必要となるが、特に各熱交換器の外面空気側は厳しい腐食環境に晒されるため、腐食により貫通が生じると冷媒等が漏洩し、直ちにその機能が失われるチューブ材においては外面側耐食性の向上が必要となる。
 従来技術としては、犠牲層を有しないチューブ材から成る冷媒チューブ外面に対し、より電位の卑なフィンを組み付けて、フィンを犠牲陽極としてチューブを防食する設計が主流である。しかしながら、この場合、フィンが腐食消耗した後や、フィンとチューブの接合部の腐食によりフィンがチューブから離脱した時、さらにはフィンが健全に接合及び残存していても、フィンからの距離が遠い部位においては、十分な防食がなされないことになる。
 これを解決する手段として、例えば、国際公開第2015/132482号(特許文献1)に記載されているように、0.35~1.8%のMnを含有し、他の元素が0.3%以下であるアルミニウム合金からなる中間層をクラッドしたチューブにより、クラッド圧延性を向上させたブレージングシートが提唱されている。
 また、特表2008-516090号公報(特許文献2)にも同様に、1000系アルミニウム合金からなる中間層を有するブレージングシートが示されており、これは心材をろう付け後に再結晶させないようにして高強度を確保するとともに、心材とろう材を中間層によって隔離し、中間層をろう付け中に再結晶させることによりろう付中に生じるエロージョンを回避するためのものである。
国際公開第2015/132482号 特表2008-516090号公報
 しかしながら、上記特許文献1及び2では、市場の厳しい腐食環境においては、耐食性が不十分であり、更なる耐食性の向上が求められている。
 従って、本発明の目的は、優れた耐食性を有する熱交換器の部材作製用のアルミニウム合金ブレージングシートを提供することにある。
 すなわち、本発明(1)は、心材の空気側の面に、該心材側から順に、中間層と空気側ろう材層とがクラッドされ、且つ、該心材の内側の面に、内側ろう材層がクラッドされて積層されている4層材であり、
 該中間層は、Mnを0.2質量%以上0.35質量%未満、Siを0.6質量%以下、Feを0.7質量%以下、Cuを0.1質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、
 該心材は、Siを1.2質量%以下、Feを1.0質量%以下、Cuを0.3質量%以上1.0質量%以下、Mnを0.5質量%以上2.0質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、
 該空気側ろう材層及び該内側ろう材層は、Siを4質量%以上13質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であること、
を特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
 また、本発明(2)は、前記中間層を構成するアルミニウム合金が、更に、0.3質量%以下のTi、0.3質量%以下のZr、及び0.3質量%以下のCrのうちのいずれか1種類又は2種以上を含有することを特徴とする(1)の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
 また、本発明(3)は、前記心材を構成するアルミニウム合金が、更に、0.3質量%以下のTi、0.3質量%以下のZr、及び0.3質量%以下のCrのうちのいずれか1種類又は2種以上を含有することを特徴とする(1)又は(2)いずれかの熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
 また、本発明(4)は、前記空気側ろう材層を構成するアルミニウム合金及び前記内側ろう材層を構成するアルミニウム合金のいずれか一方又は両方が、更に、0.1質量%以下のSrを含有することを特徴とする(1)~(3)いずれかの熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
 また、本発明(5)は、前記中間層のクラッド率が5~30%であることを特徴とする(1)~(4)いずれかの熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
 また、本発明(6)は、前記空気側ろう材層のクラッド率が5~20%であり、且つ、前記内側ろう材層のクラッド率が5~20%であることを特徴とする(1)~(5)いずれかの熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
 また、本発明(7)は、製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延され、且つ、該冷間圧延途中には焼鈍されず最終板厚でのみ再結晶焼鈍されたものであることを特徴とする(1)~(6)いずれかの熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
 また、本発明(8)は、製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延されたものであり、且つ、該冷間圧延途中には焼鈍されず最終板厚でのみ回復焼鈍されたものであることを特徴とする(1)~(6)いずれかの熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
 また、本発明(9)は、製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延されたものであり、且つ、該冷間圧延途中に再結晶焼鈍又は回復焼鈍され、該再結晶焼鈍又は該回復焼鈍後最終板厚まで冷間圧延されたものであることを特徴とする(1)~(6)いずれかの熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
 また、本発明(10)は、製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延されたものであり、且つ、該冷間圧延途中に回復焼鈍され、該回復焼鈍後最終板厚まで冷間圧延され、該最終板厚までの冷間圧延後更に回復焼鈍されたものであることを特徴とする(1)~(6)いずれかの熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
 本発明によれば、優れた耐食性を有する熱交換器の部材作製用のアルミニウム合金ブレージングシートを提供することすることができる。
 本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、心材の空気側の面に、該心材側から順に、中間層と空気側ろう材層とがクラッドされ、且つ、該心材の内側の面に、内側ろう材層がクラッドされて積層されている4層材であり、
 該中間層は、Mnを0.2質量%以上0.35質量%未満、Siを0.6質量%以下、Feを0.7質量%以下、Cuを0.1質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、
 該心材は、Siを1.2質量%以下、Feを1.0質量%以下、Cuを0.3質量%以上1.0質量%以下、Mnを0.5質量%以上2.0質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、
 該空気側ろう材層及び該内側ろう材層は、Siを4質量%以上13質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であること、
を特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートである。
 本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、熱交換器のチューブ、ヘッダ、タンク等の内側に必ず閉塞空間を有する部材の作製に用いられるアルミニウム合金ブレージングシートである。
 本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、心材の空気側の面に、心材側から順に、中間層と空気側ろう材層とがクラッドされ、且つ、心材の内側の面に、内側ろう材層がクラッドされて積層されている4層材である。つまり、本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートでは、熱交換器用の部材に成形されたときに、空気側、すなわち、外面側から順に、空気側ろう材層、中間層、心材及び内側ろう材層となるように、空気側ろう材層、中間層、心材及び内側ろう材層が積層されている。
 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートに係る心材は、Siを1.2質量%以下、Feを1.0質量%以下、Cuを0.3質量%以上1.0質量%以下、Mnを0.5質量%以上2.0質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金により構成されている。
 Mnは強度を向上させるとともに、固溶することで電位を貴化する。心材を構成するアルミニウム合金のMn含有量は、0.5~2.0質量%、好ましくは0.8~1.8質量%である。心材を構成するアルミニウム合金のMn含有量が上記範囲にあることにより、心材の強度が高くなり且つ電位が適切な値となる。一方、心材を構成するアルミニウム合金のMn含有量が、上記範囲未満だと、熱交換器を構成する材料の心材としての強度が不足し、また、後述する中間層のMn量との含有量差が小さくなり、中間層と心材間での電位差を大きく確保できなくなり、また、上記範囲を超えると、鋳造時に巨大晶出物が生成したり、圧延性が低下するため製造が困難となる。
 Cuは強度を向上させるとともに、固溶することで電位を貴化する。電位貴化効果はMnよりもCuのほうが大きい。心材を構成するアルミニウム合金のCu含有量は、0.3~1.0質量%、好ましくは0.4~0.9質量%である。心材を構成するアルミニウム合金のCu含有量が上記範囲にあることにより、心材の強度が高くなり且つ電位が適切な値となる。一方、心材を構成するアルミニウム合金のCu含有量が、上記範囲未満だと、熱交換器を構成する材料の心材としての強度が不足し、また、中間層と心材間での電位差を大きく確保できなくなり、また、上記範囲を超えると、鋳造時に割れが生じやすくなったり、固相線温度が低下しろう付加熱時に溶融を生じるおそれがある。
 Siは強度を向上させるとともに、固溶することで電位を貴化する。心材を構成するアルミニウム合金のSi含有量は、1.2質量%以下、好ましくは1.0質量%以下である。心材を構成するアルミニウム合金のSi含有量が上記範囲にあることにより、心材の強度が高くなり且つ電位が適切な値となる。一方、心材を構成するアルミニウム合金のSi含有量が、上記範囲を超えると、固相線温度が低下しろう付加熱時に溶融を生じるおそれがある。
 Feは強度を向上させる。心材を構成するアルミニウム合金のFe含有量は、1.0質量%以下、好ましくは0.8質量%以下である。心材を構成するアルミニウム合金のFe含有量が上記範囲にあることにより、心材の強度が高くなる。一方、心材を構成するアルミニウム合金のFe含有量が、上記範囲を超えると、Al-Fe系の電位が貴な金属間化合物の生成量が多くなり、自己耐食性が低くなる。
 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートに係る心材を構成するアルミニウム合金は、上記元素に加え、更に、0.3質量%以下のTi、0.3質量%以下のZr、及び0.3質量%以下のCrのうちのいずれか1種類又は2種以上を含有してもよい。
 心材を構成するアルミニウム合金のTi含有量は、0.3質量%以下である。心材が上記範囲のTiを含有することにより、アルミニウム合金中に、Tiの高濃度の領域と低濃度の領域が形成され、これらの領域が材料の肉厚方向に交互に層状に分布し、Tiが低濃度の領域は高濃度の領域に比べて優先的に腐食するために、腐食形態が層状になり肉厚方向への腐食の進行が抑制される。このことにより、耐孔食性及び耐粒界腐食性を向上する。さらに、常温及び高温での強度が向上する。一方、心材を構成するアルミニウム合金のTi含有量が、上記範囲を超えると、鋳造時に巨大晶出物が生成し、製造が困難となる。
 心材を構成するアルミニウム合金のZr含有量は、0.3質量%である。心材が上記範囲のZrを含有することにより、ろう付加熱時に再結晶する際の結晶粒が粗大化する。このことにより、粒界密度を低くし、Al-Si合金液相ろうが結晶粒界へ浸透することにより生じるエロージョンを抑制するとともに、結晶粒界の優先的な腐食により生じる脱粒を抑制することができる。一方、心材を構成するアルミニウム合金のZr含有量が、上記範囲を超えると、鋳造時に巨大晶出物が生成し、製造が困難となる。Crの含有は、Zrの含有と同様の効果を発揮する。心材を構成するアルミニウム合金のCr含有量は、0.3質量%である。一方、心材を構成するアルミニウム合金のCr含有量が、上記範囲を超えると、鋳造時に巨大晶出物が生成し、製造が困難となる。また、ZrとCrを複合添加した場合は、その効果も複合的に得られる。
 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートに係る中間層は、Mnを0.2質量%以上0.35質量%未満、Siを0.6質量%以下、Feを0.7質量%以下、Cuを0.1質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金により構成されている。
 中間層では、中間層のMn含有量を心材のMn含有量よりも低くすることで、中間層の電位を心材より卑化させ、且つ、心材との電位差と大きくする。中間層を構成するアルミニウム合金のMn含有量は、0.2質量%以上0.35質量%未満である。中間層を構成するアルミニウム合金のMn含有量が、上記範囲にあることにより、中間層と心材間の電位差が適切な値となる。一方、中間層を構成するアルミニウム合金のMn含有量が、上記範囲未満だと、中間層の変形抵抗が小さく、クラッド圧延性が低くなり、また、上記範囲を超えると、中間層の電位が貴化し心材との電位差が大きく取れない。
 中間層では、電位貴化効果が大きいCu含有量を、下記範囲に制限することで、電位を卑に維持し、心材との電位差を大きくすることができる。中間層を構成するアルミニウム合金のCu含有量は、0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、さらに好ましくは0.03質量%以下である。中間層を構成するアルミニウム合金のCu含有量が、上記範囲にあることにより、中間層と心材間の電位差が適切な値となる。
 中間層では、中間層のSi含有量を心材のSi含有量よりも低くすることで、中間層の電位を心材より卑化させ、且つ、心材との電位差と大きくすることができる。中間層を構成するアルミニウム合金のSi含有量は、0.6質量%以下、好ましくは0.3質量%以下である。中間層を構成するアルミニウム合金のSi含有量が、上記範囲にあることにより、中間層と心材間の電位差が適切な値となる。一方、中間層を構成するアルミニウム合金のSi含有量が、上記範囲を超えると、中間層の電位が貴化し、心材との電位差が大きく取れない。
 中間層を構成するアルミニウム合金中に、Feは、不可避不純物として0.7質量%以下、好ましくは0.4質量%以下であれば含有されていてもよい。一方、中間層を構成するアルミニウム合金のFe含有量が、上記範囲を超えると、Al-Fe系の電位が貴な金属間化合物の生成量が多くなり、自己耐食性が低くなる。
 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートに係る中間層を構成するアルミニウム合金は、上記元素に加え、更に、0.3質量%以下のTi、0.3質量%以下のZr、及び0.3質量%以下のCrのうちのいずれか1種類又は2種以上を含有してもよい。
 中間層を構成するアルミニウム合金のTi含有量は、0.3質量%以下である。中間層が上記範囲のTiを含有することにより、アルミニウム合金中に、Tiの高濃度の領域と低濃度の領域が形成され、これらの領域が材料の肉厚方向に交互に層状に分布し、Tiが低濃度の領域は高濃度の領域に比べて優先的に腐食するために、腐食形態が層状になり肉厚方向への腐食の進行が抑制される。このことにより、耐孔食性及び耐粒界腐食性を向上する。さらに、常温及び高温での強度が向上する。一方、中間層を構成するアルミニウム合金のTi含有量が、上記範囲を超えると、鋳造時に巨大晶出物が生成し、製造が困難となる。
 中間層を構成するアルミニウム合金のZr含有量は、0.3質量%である。中間層が上記範囲のZrを含有することにより、ろう付加熱時に再結晶する際の結晶粒が粗大化する。このことにより、粒界密度を低くし、Al-Si合金液相ろうが結晶粒界へ浸透することにより生じるエロージョンを抑制するとともに、結晶粒界の優先的な腐食により生じる脱粒を抑制することができる。一方、中間層を構成するアルミニウム合金のZr含有量が、上記範囲を超えると、鋳造時に巨大晶出物が生成し、製造が困難となる。Crの含有は、Zrの含有と同様の効果を発揮する。中間層を構成するアルミニウム合金のCr含有量は、0.3質量%である。一方、中間層を構成するアルミニウム合金のCr含有量が、上記範囲を超えると、鋳造時に巨大晶出物が生成し、製造が困難となる。また、ZrとCrを複合添加した場合は、その効果も複合的に得られる。
 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートに係る空気側ろう材層及び内側ろう材層は、Siを4質量%以上13質量以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金により構成されている。
 空気側ろう材層を構成するアルミニウム合金及び内側ろう材層を構成するアルミニウム合金のSi含有量は、4~13質量%、好ましくは6~13質量%である。一方、空気側ろう材層を構成するアルミニウム合金又は内側ろう材層を構成するアルミニウム合金が、上記範囲未満だと、生成する液相ろう量が少なく、良好なろう付接合ができなくなり、また、上記範囲を超えると、Al-Si系合金の過共晶域となり、鋳造時に粗大Si粒子が生成し易くなる。粗大Si粒子は製品に残存すると、ろう付時に局所溶融を生じるおそれがある。
 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートに係る空気側ろう材層を構成するアルミニウム合金及び内側ろう材層を構成するアルミニウム合金は、上記元素に加え、更に、0.1質量%以下のSrを含有してもよい。
 空気側ろう材層を構成するアルミニウム合金及び内側ろう材層を構成するアルミニウム合金のSr含有量は、0.1質量%以下である。ろう材層を構成するアルミニウム合金がSrを含有することにより、Al-Si合金の共晶組織が微細化され分散する。このことにより、ろう付加熱時にはより均一に液相ろうが生じ、ろうの流動も改善しろう付性が向上し、加えて、粗大Si粒子の生成も抑制するため、局所溶融するおそれがなくなる。一方、ろう材層を構成するSrの含有量が、上記範囲を超えると、Al-Si-Sr系化合物が晶出し共晶組織が微細化しない。
 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートでは、空気側ろう材層を構成するアルミニウム合金の化学組成と、内側ろう材層を構成するアルミニウム合金の化学組成は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートにおいて、心材を構成するアルミニウム合金のSi含有量と中間層を構成アルミニウム合金のSi含有量の差(心材Si-中間層Si)は、0質量%を超えていることが好ましいが、心材を構成するアルミニウム合金のCu含有量と中間層を構成アルミニウム合金のCu含有量の差および心材を構成するアルミニウム合金のMn含有量と中間層を構成アルミニウム合金のMn含有量の差によって中間層と心材間の電位差が適切な値となっている場合には、中間層と心材間の電位差が逆にならない範囲で(心材Si-中間層Si)が0質量%以下であっても許容される。
 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートにおいて、中間層のクラッド率は、好ましくは5~30%である。中間層のクラッド率が、上記範囲未満だと、犠牲層としての体積が小さく、耐食性向上が不十分となり易く、加えて製造が困難となり易く、また、上記範囲を超えると、クラッド圧延性が低くなり易く、製造が困難となり易い。
 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートにおいて、空気側ろう材層のクラッド率は、好ましくは5~20%であり、且つ、内側ろう材層のクラッド率は、好ましくはが5~20%である。空気側ろう材層又は内側ろう材層のクラッド率が、上記範囲未満だと、ろう材量が不十分となって、ろう付性の確保が困難となり易く、加えて製造が困難となり易く、また、上記範囲を超えると、ろう材量が過多となり、ろう材溶融による板厚寸法変化が大きくなり易く、クリアランスを生じたり、余剰ろうが冷媒流路へ流入し目詰まりを生じ易くなり、また、クラッド圧延性が低くなり、製造が困難となり易い。
 本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、自動車用熱交換器、空気調和機用、産業用熱交換器等の冷媒流路を形成するチューブ、ヘッダ、タンク等の内側に必ず閉塞空間を有する部材の作製に用いられ、空気側、すなわち、外側が、空気側ろう材層となり、内側が内側ろう材層となるように、内側に閉塞空間を有する部材の形状に成形され、ろう付けされる。ろう付けに際しての雰囲気や加熱温度、時間については、特に限定されるものではなく、ろう付け方法も特に限定されない。
 本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート材を用いて製造される自動車用熱交換器は、厳しい市場腐食環境においても良好な耐食性を発揮する。
 次に、本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを製造する方法について説明する。本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを製造する方法としては、以下に示す4つの形態、すなわち、製造方法1、製造方法2、製造方法3、製造方法4が挙げられる。
 製造方法1~4のいずれの場合でも、先ず、所定の組成を有する心材用アルミニウム合金鋳塊、中間層用アルミニウム合金鋳塊、空気側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊及び内側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊を常法により作製する。
 心材用アルミニウム合金鋳塊は、Siを1.2質量%以下、好ましくは1.0質量%以下と、Feを1.0質量%以下、好ましくは0.8質量%以下と、Cuを0.3~1.0質量%、好ましくは0.4~0.9質量%と、Mnを0.5~2.0質量%、好ましくは0.8~1.8質量%と、を含有し、必要に応じて、更に、0.3質量%以下のTi、0.3質量%以下のZr、及び0.3質量%以下のCrのうちのいずれか1種類又は2種以上を含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金である。
 中間層用アルミニウム合金鋳塊は、Mnを0.2質量%以上0.35質量%未満と、Siを0.6質量%以下、好ましくは0.3質量%以下と、Feを0.7質量%以下、好ましくは0.4質量%以下と、Cuを0.1質量%以下、好ましくは0.05質量%以下、特に好ましくは0.03質量%以下と、含有し、必要に応じて、更に、0.3質量%以下のTi、0.3質量%以下のZr、及び0.3質量%以下のCrのうちのいずれか1種類又は2種以上を含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金である。
 空気側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊及び内側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊は、Siを4~13質量%、好ましくは6~13質量%を含有し、必要に応じて、更に、Srを0.1質量以下を含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金である。
 次いで、製造方法1では、少なくとも心材用アルミニウム合金鋳塊を、均質化温度550~620℃、均質化時間3~20時間で、均質化処理する。均質化温度は、好ましくは570~620℃である。均質化時間は、好ましくは5~20時間である。均質化処理することにより、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを、熱交換器用の部材に加工する際に付与される歪量により生じるろう付エロージョンを抑制することができる。製造方法1では、心材用アルミニウム合金鋳塊の均質化処理を行った後、心材用アルミニウム合金鋳塊を、更に、400~550℃で、3~20時間保持して、熱処理してもよい。
 製造方法1では、中間層用アルミニウム合金鋳塊を、均質化温度550~620℃、好ましくは570~620℃、均質化時間3~20時間、好ましくは5~20時間で、均質化処理してもよい。製造方法1では、中間層用アルミニウム合金鋳塊の均質化処理を行った後、中間層用アルミニウム合金鋳塊を、更に、400~550℃で、3~20時間保持して、熱処理してもよい。
 製造方法1では、空気側ろう材層及び内側ろう材層に対しては、適宜の条件で均質化処理を行ってもよいし、均質化処理を行わなくてもよい。
 次いで、製造方法1では、均質化処理後、空気側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊、中間層用アルミニウム合金鋳塊、心材用アルミニウム合金鋳塊及び内側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊を、この順に重ね合わせ、クラッド熱間圧延及び冷間圧延する。製造方法1では、クラッド熱間圧延の圧延条件は、開始温度が400~550℃である。製造方法1では、冷間圧延を複数回行うが、冷間圧延の圧延条件及び回数は、冷間圧延後の板厚が所定の厚みとなるように、適宜選択される。
 そして、製造方法1では、冷間圧延途中には焼鈍を行わず、最終板厚まで冷間圧延を行った後にのみ再結晶焼鈍を行う。製造方法1の再結晶焼鈍の温度は、250~450℃、好ましくは280~430℃であり、再結晶焼鈍の保持時間は、2~10時間、好ましくは2~8時間である。
 製造方法2では、少なくとも心材用アルミニウム合金鋳塊を、均質化温度400~550℃、均質化時間3~20時間で、均質化処理する。均質化温度は、好ましくは420~530℃である。均質化時間は、好ましくは5~20時間である。均質化処理することにより、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを、熱交換器用の部材に加工する際に付与される歪量により生じるろう付エロージョンを抑制することができる。
 製造方法2では、中間層用アルミニウム合金鋳塊を、均質化温度400~550℃、好ましくは420~530℃、均質化時間3~20時間、好ましくは5~20時間で、均質化処理してもよい。
 製造方法2では、空気側ろう材層及び内側ろう材層に対しては、適宜の条件で均質化処理を行ってもよいし、均質化処理を行わなくてもよい。
 次いで、製造方法2では、均質化処理後、空気側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊、中間層用アルミニウム合金鋳塊、心材用アルミニウム合金鋳塊及び内側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊を、この順に重ね合わせ、クラッド熱間圧延及び冷間圧延する。製造方法2では、クラッド熱間圧延の圧延条件は、開始温度が400~550℃である。製造方法2では、冷間圧延を複数回行うが、冷間圧延の圧延条件及び回数は、冷間圧延後の板厚が所定の厚みとなるように、適宜選択される。
 そして、製造方法2では、冷間圧延途中には焼鈍を行わず、最終板厚まで冷間圧延を行った後にのみ回復焼鈍を行う。製造方法2の回復焼鈍の温度は、200~400℃、好ましくは220~380℃であり、回復焼鈍の保持時間は、2~10時間、好ましくは2~8時間である。
 製造方法3では、少なくとも心材用アルミニウム合金鋳塊を、均質化温度400~550℃、均質化時間3~20時間で、均質化処理する。均質化温度は、好ましくは420~530℃である。均質化時間は、好ましくは5~20時間である。均質化処理することにより、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを、熱交換器用の部材に加工する際に付与される歪量により生じるろう付エロージョンを抑制することができる。
 製造方法3では、中間層用アルミニウム合金鋳塊を、均質化温度400~550℃、好ましくは420~530℃、均質化時間3~20時間、好ましくは5~20時間で、均質化処理してもよい。
 製造方法3では、空気側ろう材層及び内側ろう材層に対しては、適宜の条件で均質化処理を行ってもよいし、均質化処理を行わなくてもよい。
 次いで、製造方法3では、均質化処理後、空気側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊、中間層用アルミニウム合金鋳塊、心材用アルミニウム合金鋳塊及び内側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊を、この順に重ね合わせ、クラッド熱間圧延及び冷間圧延する。製造方法3では、クラッド熱間圧延の圧延条件は、開始温度が400~550℃である。製造方法3では、冷間圧延を複数回行うが、冷間圧延の圧延条件及び回数は、冷間圧延後の板厚が所定の厚みとなるように、適宜選択される。
 そして、製造方法3では、冷間圧延途中に再結晶焼鈍又は回復焼鈍を行い、再結晶焼鈍又は回復焼鈍後は、最終板厚まで冷間圧延を行う。製造方法3の再結晶焼鈍の温度は、250~450℃、好ましくは280~430℃であり、再結晶焼鈍の保持時間は、2~10時間、好ましくは2~8時間である。製造方法3の回復焼鈍の温度は、200~400℃、好ましくは220~380℃であり、回復焼鈍の保持時間は、2~10時間、好ましくは2~8時間である。
 製造方法4では、少なくとも心材用アルミニウム合金鋳塊を、均質化温度400~550℃、均質化時間3~20時間で、均質化処理する。均質化温度は、好ましくは420~530℃である。均質化時間は、好ましくは5~20時間である。均質化処理することにより、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを、熱交換器用の部材に加工する際に付与される歪量により生じるろう付エロージョンを抑制することができる。
 製造方法4では、中間層用アルミニウム合金鋳塊を、均質化温度400~550℃、好ましくは420~530℃、均質化時間3~20時間、好ましくは5~20時間で、均質化処理してもよい。
 製造方法4では、空気側ろう材層及び内側ろう材層に対しては、適宜の条件で均質化処理を行ってもよいし、均質化処理を行わなくてもよい。
 次いで、製造方法4では、均質化処理後、空気側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊、中間層用アルミニウム合金鋳塊、心材用アルミニウム合金鋳塊及び内側ろう材層用アルミニウム合金鋳塊を、この順に重ね合わせ、クラッド熱間圧延及び冷間圧延する。製造方法4では、クラッド熱間圧延の圧延条件は、開始温度が400~550℃である。製造方法4では、冷間圧延を複数回行うが、冷間圧延の圧延条件及び回数は、冷間圧延後の板厚が所定の厚みとなるように、適宜選択される。
 そして、製造方法4では、冷間圧延途中に回復焼鈍を行い、回復焼鈍後は、最終板厚まで冷間圧延を行い、最終板厚までの冷間圧延を行った後、更に回復焼鈍を行う。製造方法4の回復焼鈍の温度は、200~400℃、好ましくは220~380℃であり、回復焼鈍の保持時間は、2~10時間、好ましくは2~8時間である。
 このようにして、本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは製造される。
 すなわち、本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、心材の空気側の面に、該心材側から順に、中間層と空気側ろう材層とがクラッドされ、且つ、該心材の内側の面に、内側ろう材層がクラッドされて積層されている4層材であり、心材、中間層、空気側ろう材層及び内側ろう材層が、上記の所定の化学組成を有し、製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延され、且つ、該冷間圧延途中には焼鈍されず最終板厚でのみ再結晶焼鈍されたものである。
 また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、心材の空気側の面に、該心材側から順に、中間層と空気側ろう材層とがクラッドされ、且つ、該心材の内側の面に、内側ろう材層がクラッドされて積層されている4層材であり、心材、中間層、空気側ろう材層及び内側ろう材層が、上記の所定の化学組成を有し、製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延されたものであり、且つ、該冷間圧延途中には焼鈍されず最終板厚でのみ回復焼鈍されたものである。
 また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、心材の空気側の面に、該心材側から順に、中間層と空気側ろう材層とがクラッドされ、且つ、該心材の内側の面に、内側ろう材層がクラッドされて積層されている4層材であり、心材、中間層、空気側ろう材層及び内側ろう材層が、上記の所定の化学組成を有し、製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延されたものであり、且つ、該冷間圧延途中に再結晶焼鈍又は回復焼鈍され、該再結晶焼鈍又は該回復焼鈍後最終板厚まで冷間圧延されたものである。
 また、本発明の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、心材の空気側の面に、該心材側から順に、中間層と空気側ろう材層とがクラッドされ、且つ、該心材の内側の面に、内側ろう材層がクラッドされて積層されている4層材であり、心材、中間層、空気側ろう材層及び内側ろう材層が、上記の所定の化学組成を有し、製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延されたものであり、且つ、該冷間圧延途中に回復焼鈍され、該回復焼鈍後最終板厚まで冷間圧延され、該最終板厚までの冷間圧延後更に回復焼鈍されたものである。
 以下に、実施例を示して、本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。
 熱交換器の冷媒流路を構成するチューブ材を製造するため、表1に示す中間層用アルミニウム合金、表2示す心材用アルミニウム合金、及び表3に示す空気側ろう材層用アルミニウム合金、内側ろう材層用合金を鋳造した。中間層用アルミニウム合金鋳塊、及び心材用アルミニウム合金鋳塊に対し、600℃で10時間保持する均質化処理を行った。
 その後、いずれのアルミニウム合金についても鋳塊表面を面削し、ろう材層用アルミニウム合金鋳塊と中間層用アルミニウム合金鋳塊については、所定の板厚まで熱間圧延を行い、表4に示す4層クラッド材となるようにそれぞれを組み合わせてクラッド熱間圧延を行った。
 その後、途中焼鈍を行わずに0.3mmの板厚まで冷間圧延を行い、最終焼鈍にて再結晶させ、O材調質とし、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを製造した。
 なお、得られた熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、外面側から、空気側ろう材、中間層、心材、内側ろう材の構成である。
 これらの熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを用いて、以下の評価1~3を行った。
(評価1)
 これらの材料の製造結果について表5に示す。鋳造、圧延工程において、問題なく良好に製造できたものは〇、製造は可能であったが、困難であったものを△、製造できなかったものを×とした。
(評価2)
 評価1で製造できたものについて、一般的なドロンカップタイプのチューブ成形を行い、一般的なフィンなどの部材と組み付けてドロンカップ熱交換器をろう付加熱し作製した。ろう付加熱条件は、窒素ガス雰囲気中で平均50℃/分の昇温速度にて600℃まで加熱し、3分保持後に室温まで降温した。その後、外観観察及びリーク試験を行った結果を表6に示す。外観上問題なく、かつ漏れがなかったものを〇とし、局所溶融や漏れが発生したものを×とした。
(評価3)
 同様に評価1で製造できたものについて、単板でろう付加熱を行い、ASTM-G85
 A3に規定されるSWAAT試験に供試した。ろう付加熱条件は評価2と同条件で、SWAATの評価面は外面側、試験時間は1000hとした。試験後の最大腐食深さを測定した結果を表7に示す。最大腐食深さが0.1mm以下を〇、0.1mmを超えて0.2mm以下を△、0.2mmを超えて貫通までを×とした。なお、評価3に限り、同板厚のA4343/A3003/A4343構成、両面10%クラッドの3層材を従来材として比較評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 評価1~3の結果は次の通りである。
 4層クラッド材の製造結果については、実施例の材料はいずれも製造性良好であった。一方、比較例の材料においては、No.16、17、23、25がクラッド圧延で未接合や割れが生じたため製造不可であった。No.17は一部心材で鋳造割れが生じた。No.22、24はクラッド圧延が困難であったが、最終的に製造は可能であった。
 熱交換器ろう付結果については、実施例の材料はいずれもろう付性良好であった。一方、比較例の材料においては、No.19は局所溶融が見られ、No.20、22はろう付後のリーク試験で漏れが生じた。
 SWAAT試験については、実施例の材料はいずれも最大腐食深さが0.1mm以下であり、ほぼ外面側のろう材と中間層の合計厚さまでの腐食深さに留まっていた。これは1000h経過後でも犠牲防食期間内にあることを示唆しており、耐食性良好であった。一方、比較例の材料においては、No.15、18、24が0.1mmを超えて0.2mm以下の腐食深さであった。これらはいずれも中間層と心材の電位差が不足しており、十分な犠牲陽極効果が得られなかったと考えられる。また、No.21は貫通したが、これはさらに電位差が小さく、犠牲陽極効果がほとんど得られていなかったと考えられる。さらに、従来材として比較評価した3層材No.26も貫通していた。このことから、4層材にして中間層/心材電位差を十分に取れば、耐食性向上することが確認された。

Claims (10)

  1.  心材の空気側の面に、該心材側から順に、中間層と空気側ろう材層とがクラッドされ、且つ、該心材の内側の面に、内側ろう材層がクラッドされて積層されている4層材であり、
     該中間層は、Mnを0.2質量%以上0.35質量%未満、Siを0.6質量%以下、Feを0.7質量%以下、Cuを0.1質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、
     該心材は、Siを1.2質量%以下、Feを1.0質量%以下、Cuを0.3質量%以上1.0質量%以下、Mnを0.5質量%以上2.0質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、
     該空気側ろう材層及び該内側ろう材層は、Siを4質量%以上13質量%以下含有し、残部がAlと不可避的不純物からなるアルミニウム合金であること、
    を特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
  2.  前記中間層を構成するアルミニウム合金が、更に、0.3質量%以下のTi、0.3質量%以下のZr、及び0.3質量%以下のCrのうちのいずれか1種類又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
  3.  前記心材を構成するアルミニウム合金が、更に、0.3質量%以下のTi、0.3質量%以下のZr、及び0.3質量%以下のCrのうちのいずれか1種類又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1又は2いずれか1項記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
  4.  前記空気側ろう材層を構成するアルミニウム合金及び前記内側ろう材層を構成するアルミニウム合金のいずれか一方又は両方が、更に、0.1質量%以下のSrを含有することを特徴とする請求項1~3いずれか1項記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
  5.  前記中間層のクラッド率が5~30%であることを特徴とする請求項1~4いずれか1項記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
  6.  前記空気側ろう材層のクラッド率が5~20%であり、且つ、前記内側ろう材層のクラッド率が5~20%であることを特徴とする請求項1~5いずれか1項記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
  7.  製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延され、且つ、該冷間圧延途中には焼鈍されず最終板厚でのみ再結晶焼鈍されたものであることを特徴とする請求項1~6いずれか1項記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
  8.  製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延されたものであり、且つ、該冷間圧延途中には焼鈍されず最終板厚でのみ回復焼鈍されたものであることを特徴とする請求項1~6いずれか1項記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
  9.  製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延されたものであり、且つ、該冷間圧延途中に再結晶焼鈍又は回復焼鈍され、該再結晶焼鈍又は該回復焼鈍後最終板厚まで冷間圧延されたものであることを特徴とする請求項1~6いずれか1項記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
  10.  製造過程において、少なくとも前記心材を構成するアルミニウム合金は、均質化処理され、該均質化処理後クラッド熱間圧延及び冷間圧延されたものであり、且つ、該冷間圧延途中に回復焼鈍され、該回復焼鈍後最終板厚まで冷間圧延され、該最終板厚までの冷間圧延後更に回復焼鈍されたものであることを特徴とする請求項1~6いずれか1項記載の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
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