此应用程序的某些内容目前无法使用。
如果这种情况持续存在,请联系我们反馈与联系
1. (WO2018043277) ALUMINUM ALLOY BRAZING SHEET
Document

明 細 書

発明の名称 アルミニウム合金ブレージングシート

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005   0006  

先行技術文献

特許文献

0007  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0008   0009   0010  

課題を解決するための手段

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021  

発明の効果

0022  

図面の簡単な説明

0023  

発明を実施するための形態

0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060  

実施例

0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

図面

1   2  

明 細 書

発明の名称 : アルミニウム合金ブレージングシート

技術分野

[0001]
 本発明は、不活性ガス雰囲気中又は真空中でフラックスを用いずにアルミニウムをろう付けするため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。

背景技術

[0002]
 アルミニウム製の熱交換器や機械用部品など、細かな接合部を多数有する製品の接合方法としてろう付接合が広く用いられている。アルミニウム(アルミニウム合金を含む)をろう付接合するには、表面を覆っている酸化皮膜を破壊して、溶融したろう材を母材あるいは同じく溶融したろう材に接触させることが必須であり、酸化皮膜を破壊するためには、大別してフラックスを使用する方法と真空中で加熱する方法とがあり、いずれも実用化されている。
[0003]
 ろう付接合の適用範囲は多岐に及んでいるが、最も代表的なものとして自動車用熱交換器がある。ラジエータ、ヒータ、コンデンサ、エバポレータ等の自動車用熱交換器の殆どはアルミニウム製であり、その殆どがろう付接合によって製造されており、そのうち、非腐食性のフラックスを塗布して窒素ガス中で加熱する方法が現在では大半を占めている。
[0004]
 近年、電気自動車やハイブリッドカー等での駆動系の変更により、電子部品を搭載した熱交換器などが登場し、フラックスの残渣が問題視されるケースが増えてきている。そのような熱交換器は真空ろう付によって製造する方法もあるが、真空ろう付法は加熱炉の設備費とメンテナンス費が高く、生産性やろう付の安定性にも問題のあることから、窒素ガス炉中でフラックスを使用せずにろう付接合するニーズが高まっている。
[0005]
 このニーズに応えるため、ろう付加熱中にろう材中にMgを拡散させることによって、不活性ガス雰囲気中でフラックスを使用することなしにろう付接合を可能とする方法として、例えば、心材に添加したMgをろう材中に拡散させる手法が提案されており、クラッド材の製造時やろう付加熱中にろう材表面の酸化皮膜形成が防止され、ろう材表面の酸化皮膜破壊にMgが有効に作用するとしている(特許文献1)。
[0006]
 また、Liを含有するろう材とMgを含有する心材の間に中間材を設け、その中間材にMgを含有させる手法が提案されており、ろう材に添加したLiと心材、中間材に添加したMgによってろう付加熱中にろう材表面の酸化皮膜を破壊し、不活性ガス雰囲気中でフラックスを用いずにろう付を可能とするものである(特許文献2)。

先行技術文献

特許文献

[0007]
特許文献1 : 特開2004-358519号公報
特許文献2 : 特開2014-233552号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0008]
 しかしながら、心材に添加したMgをろう材中に拡散させる方法では、心材の固相線温度をろう付温度以上に確保する観点から、心材に添加することができるMg量に制限があり、ろう付時に酸化皮膜を破壊するのに十分なMg量が得られず、良好なろう付性を確保できない場合がある。
[0009]
 また、Liを含有するろう材とMgを含有する心材の間に中間材を設け、その中間材にMgを含有させる手法では、中間材を設けていることでMgの添加量に制約はなくなるものの、例えば、ろう材が厚い場合や、ろう付時の昇温速度が速い条件などでMgの拡散が十分に起こらず、十分な皮膜破壊効果が得られない可能性がある。
[0010]
 従って、本発明の目的は、窒素ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気中又は真空中でフラックスを使用することなしにアルミニウムをろう付する場合において、ろう付加熱中に、Mgがろう材中に速やかに供給され、ろう材溶融開始後にこのMgを溶融ろう中に十分に溶出させ、ろう材表面の酸化皮膜を効果的に破壊することによって、優れたろう付性を達成することを可能とする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。

課題を解決するための手段

[0011]
 そこで、本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、特定の合金組成と構成を有するクラッド材がその目的に適合することを見出し、これに基づき本発明を完成するに至った。
[0012]
 すなわち、本発明(1)は、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウムのろう付けに用いられるブレージングシートであって、
 純アルミニウム又はアルミニウム合金の心材の片面又は両面に、0.4~6質量%のMgを含有し、更に、Mn、Cr及びZrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなり、Mnの含有量が2.0質量%以下、Crの含有量が0.3質量%以下、Zrの含有量が0.3質量%以下、且つ、Mn、Cr及びZrの含有量の合計が0.1質量%以上である中間材を介して、4~13%質量のSiを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるろう材がクラッドされてい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を提供するものである。
[0013]
 また、本発明(2)は、前記中間材の平均結晶粒径が200μm以下であることを特徴とする(1)の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。
[0014]
 また、本発明(3)は、前記心材が、1.8質量%以下のMn、1.5質量%以下のSi、1.0質量%以下のFe、1.2質量%以下のCu、及び0.3質量%以下のTi、0.3質量%以下のZrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなることを特徴とする(1)又は(2)いずれかの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。
[0015]
 また、本発明(4)は、前記心材が、更に0.2~1.5質量%のMgを含有することを特徴とする(3)の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。
[0016]
 また、本発明(5)は、前記ろう材が、更に0.004~0.2質量%のBiを含有することを特徴とする(1)~(4)いずれかの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。
[0017]
 また、本発明(6)は、前記中間材が、更に1~13質量%のSiを含有することを特徴とする(1)~(5)いずれかの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。
[0018]
 また、本発明(7)は、前記中間材が、更に0.01~1.5質量%のBiを含有することを特徴とする(1)~(6)いずれかの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。
[0019]
 また、本発明(8)は、前記中間材が、更に0.5~8質量%のZnを含有することを特徴とする(1)~(7)いずれかの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。
[0020]
 また、本発明(9)は、前記中間材を介して前記ろう材が前記心材の一方の面にクラッドされており、且つ、該心材の他の面に、0.5~8質量%のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなる犠牲陽極材がクラッドされていることを特徴とする(1)~(8)いずれかの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。
[0021]
 また、本発明(10)は、前記犠牲陽極材が、更に0.1~2.0質量%のMnを含有することを特徴とする(9)の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。

発明の効果

[0022]
 本発明によれば、窒素ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気中又は真空中でフラックスを使用することなしにアルミニウムをろう付する場合において、ろう付加熱中に、Mgがろう材中に速やかに供給され、ろう材溶融開始後にこのMgを溶融ろう中に十分に溶出させ、ろう材表面の酸化皮膜を効果的に破壊することによって、優れたろう付性を達成することを可能とする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。

図面の簡単な説明

[0023]
[図1] 本発明の実施例において、フィレット形成状態を評価するためのカップ試験片の外観図である。
[図2] カップ試験片のフレア継ぎ手の外部側に形成されたフィレットについて、評価◎~×のフィレット形成状態を示す図である。

発明を実施するための形態

[0024]
 本発明は、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウムのろう付けに用いられるブレージングシートであって、
 純アルミニウム又はアルミニウム合金の心材の片面又は両面に、0.4~6質量%のMgを含有し、更に、Mn、Cr及びZrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなり、Mnの含有量が2.0質量%以下、Crの含有量が0.3質量%以下、Zrの含有量が0.3質量%以下、且つ、Mn、Cr及びZrの含有量の合計が0.1質量%以上である中間材を介して、4~13%質量のSiを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるろう材がクラッドされてい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である。
[0025]
 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートは、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気中又は真空中で、フラックスを用いることなしに、アルミニウムのろう付けを行うために用いられるブレージングシートである。つまり、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートは、不活性ガス雰囲気中又は真空中での、フラックスレスろう付け用のブレージングシートである。
[0026]
 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートは、心材の片面又は両面に、中間材を介してろう材がクラッドされているクラッド材である。また、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートのうち、心材の一方の面にのみ中間材を介してろう材がクラッドされているものは、心材の他方の面に、犠牲陽極材がクラッドされていてもよい。つまり、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートは、(1)心材と、心材の一方の面にのみ、心材側から中間材-ろう材の順に層状に積層されてクラッドされている中間材及びろう材と、からなるアルミニウム合金ブレージングシート(心材の他方の面には、何もクラッドされていない。)、(2)心材と、心材の一方の面に、心材側から中間材-ろう材の順に層状に積層されてクラッドされている中間材及びろう材と、心材の他方の面に、心材側から中間材-ろう材の順に層状に積層されてクラッドされている中間材及びろう材と、からなるアルミニウム合金ブレージングシート、又は(3)心材と、心材の一方の面に、心材側から中間材-ろう材の順に層状に積層されてクラッドされている中間材及びろう材と、心材の他方の面に、クラッドされている犠牲陽極材と、からなるアルミニウム合金ブレージングシートである。
[0027]
 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートに係る心材は、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。
[0028]
 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートに係る心材としては、1.8質量%以下のMn、1.5質量%以下のSi、1.0質量%以下のFe、0.3質量%以下のTi、及び0.3質量%以下のZrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金の心材が挙げられる。また、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートに係る心材としては、1.8質量%以下のMn、1.5質量%以下のSi、1.0質量%以下のFe、0.3質量%以下のTi、及び0.3質量%以下のZrのうちのいずれか1種又は2種以上と、更に0.2~1.5質量%のMgと、を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金の心材が挙げられる。
[0029]
 心材中のMnは、Fe、SiとともにAl-Fe-Mn系、Al-Mn-Si系、Al-Fe-Mn-Si系の金属間化合物を形成し、分散強化として作用し、あるいはマトリクス中に固溶して固溶強化により材料強度を向上させる。また、心材中のMnは、電位を貴にして犠牲陽極材やフィンとの電位差を大きくし、犠牲陽極効果による防食効果を向上させる効果も発揮する。心材中のMnの含有量は、好ましくは1.8質量%以下、より好ましくは0.3~1.5質量%である。心材中のMnの含有量が1.8質量%を超えると、鋳造時に巨大金属間化合物が成形され易くなり、塑性加工性が低くなり易くなる。
[0030]
 心材中のSiは、Fe、MnとともにAl-Mn-Si系、Al-Fe-Si系、Al-Fe-Mn-Si系の金属間化合物を形成し、分散強化として作用し、あるいはマトリクス中に固溶して固溶強化により材料強度を向上させる。また、心材中のSiは、Mgと反応してMg Si化合物の時効析出による強度向上に効果を発揮する。心材中のSiの含有量は、好ましくは1.5質量%以下、より好ましくは0.2~1.0質量%である。心材中のSiの含有量が1.5質量%を超えると、心材の固相線温度(融点)が低くなり、ろう付時に心材溶融が起こる可能性が高くなる。
[0031]
 心材中のFeは、Mn、SiとともにAl-Fe-Mn系、Al-Fe-Si系、Al-Fe-Mn-Si系の金属間化合物を形成し、分散強化として作用し、材料強度を向上させる。心材中のFeの含有量は、好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.05~0.7質量%である。心材中のFeの含有量が、1.0質量%を超えると、鋳造時に巨大金属間化合物が形成され易くなり、塑性加工性が低くなり易くなる。
[0032]
 心材中のCuは、固溶強化により材料強度を向上させる。また、心材中のCuは、電位を貴にして犠牲陽極材やフィンとの電位差を大きくし、犠牲陽極効果による防食効果を向上させる効果も発揮する。心材中のCuの含有量は、好ましくは1.2質量%以下、より好ましくは0.05~1.0質量%である。心材中のCuの含有量が1.2質量%を超えると、粒界腐食が発生する可能性が高くなるとともに、心材の融点低下による溶融の可能性が高まる。
[0033]
 心材中のTiは、固溶強化により強度を向上させ、また耐食性を向上させる効果を発揮する。心材中のTiの含有量は、好ましくは0.3質量%以下、より好ましくは0.1~0.2質量%である。心材中のTiの含有量が0.3質量%を超えると、鋳造時に巨大金属間化合物が形成され易くなり、塑性加工性が低くなり易い。
[0034]
 心材中のZrは、固溶強化により強度を向上させ、また、Al-Zr系の微細化合物が析出し、ろう付後の結晶粒粗大化に作用する。心材中のZrの含有量は、好ましくは0.3質量%以下、より好ましくは0.1~0.2質量%である。心材中のZrの含有量が0.3質量%を超えると、鋳造時に巨大金属間化合物が形成され易くなり、塑性加工性が低くなり易い。
[0035]
 心材中のMgは、マトリクス中に固溶して固溶強化により材料強度を向上させる。また、心材中のMgは、Siと反応してMg Si化合物の時効析出による強度向上に効果を発揮する。心材中のMgの含有量は、好ましくは0.2~1.5質量%、より好ましくは0.3~1.2質量%である。心材中のMgの含有量が、0.2質量%未満だと、上記効果が不十分となり易く、また、心材中のMgの含有量が1.5質量%を超えると、心材の固相線温度(融点)が低くなり、ろう付時に心材溶融が起こる可能性が高くなる。
[0036]
 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートに係るろう材は、4~13質量%のSiを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金のろう材である。ろう材中のSiの含有量が、6質量%未満ではろう付性が十分でなく、また、13質量%を超えると、鋳造時に粗大な初晶Siが形成され易くなり、材料製造時に割れが発生し易くなり、塑性加工性が低くなる。
[0037]
 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートに係るろう材は、Siに加えて、更に、0.004~0.2質量%のBiを含有することが、ろう付性が高くなる点で、好ましい。Biは、ろう付加熱時に中間材や心材からろう材へ供給されるMgによる酸化皮膜の破壊を促進し、ろう付性を向上させるものである。ろう材中のBiの含有量が、0.004%未満では上記効果が小さく、また、0.2質量%を超えるとろう材の変色を伴って、ろう付性が著しく低下する。
[0038]
 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートに係るろう材は、ろう材中のSi粒子微細化のために、Na、Sr及びSbのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することができる。ろう材中のNaの含有量は、好ましくは0.003~0.030質量%、より好ましくは0.005~0.02質量%である。また、ろう材中のSrの含有量は、好ましくは0.003~0.030質量%、より好ましくは0.005~0.02質量%である。ろう材中のSbの含有量は、好ましくは0.003~0.030質量%、より好ましくは0.005~0.02質量%である。
[0039]
 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートに係る中間材は、0.4~6質量%のMgを含有し、更に、Mn、Cr及びZrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなり、Mnの含有量が2.0質量%以下、Crの含有量が0.3質量%以下、Zrの含有量が0.3質量%以下、且つ、Mn、Cr及びZrの含有量の合計が0.1質量%以上である。つまり、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートに係る中間材は、Mgを必須元素として含有し、且つ、Mgに加えて、Mn、Cr及びZrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有する。
[0040]
 中間材中のMgは、酸化物生成自由エネルギーがアルミニウムよりも低いため、ろう付加熱時にろう材中へ拡散して、ろう材の表面を覆っているアルミニウムの酸化皮膜を破壊する。ろう材がMgを含有している場合は、Mgの酸化物形成がブレージングシートの製造段階でも進行するため、添加されたMgが無駄に消費されるばかりか、表面酸化皮膜がより強固になるため、ろう付前にエッチング処理による酸化皮膜の除去の必要が生じる。これに対し、中間材がMgを含有している場合には、Mgが中間材からろう材に供給されるので、ブレージングシートの製造段階ではMgの酸化物形成が進行することはなく、ろう付加熱段階でMgが中間材からろう材中へ拡散し、ろう材溶融後の酸化皮膜を破壊することができる。
[0041]
 中間材中のMgの含有量は、0.4~6質量%、好ましくは1.3~5.5質量%、さらに好ましくは2.5%~5質量%である。中間材中のMgの含有量が、0.4質量%未満では、ろう材中へ拡散および溶出するMg量が不足して、ろう材表面の酸化皮膜の破壊効果が不十分となり、また、6質量%を超えると、材料製造時に割れが生じ易くなり、ブレージングシートの製造が困難となる。
[0042]
 中間材は、Mgに加え、更にMn、Cr及びZrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有するが、中間材中でMn、Cr、Zrは、Al-Mg系中間材において、結晶粒の粗大成長を抑制し、結晶粒を微細化する効果があるので、中間材に添加されたMgがろう材へ供給されるにあたり、その供給が速やかに行われ、優れたろう付性が得られる。結晶粒界は結晶粒内に比べて、元素の拡散が速いことから、中間材の結晶粒径が小さくなれば、ろう材に接する粒界面積割合が大きくなるので、結晶粒界を介して速やかにMgが拡散されて、ろう材へ供給される。また、溶融したろうは中間材の結晶粒界を介して拡散し、粒界の融点を低下させることで中間材の一部が溶解し、さらにMgの供給速度を上げることができる。また、Mnは、高温の変形抵抗を上げる効果もあることから、中間材がMnを含有することにより、熱間圧延におけるクラッド時に中間材の変形抵抗を大きくして、クラッド率の変動を小さくできる効果も得られる。
[0043]
 中間材がMnを含有する場合、中間材中のMnの含有量は、0.2質量%以下、好ましくは0.1~2.0質量%、特に好ましくは0.3~1.5質量%である。中間材中のMnの含有量が、2.0質量%を超えると鋳造時に巨大金属間化合物が形成され易くなり、塑性加工性が低くなる。
[0044]
 中間材がCrを含有する場合、中間材中のCrの含有量は、0.3質量%以下、好ましくは0.05~0.3質量%、特に好ましくは0.1~0.2質量%である。中間材中のCrの含有量が、0.3質量%を超えると鋳造時に巨大金属間化合物が形成され易くなり、塑性加工性が低くなる。
[0045]
 中間材がZrを含有する場合、中間材中のZrの含有量は、0.3質量%以下、好ましくは0.05~0.3質量%、特に好ましくは0.1~0.2質量%である。中間材中のZrの含有量が、0.3質量%を超えると鋳造時に巨大金属間化合物が形成され易くなり、塑性加工性が低くなる。
[0046]
 そして、中間材中のMn、Cr及びZrの含有量の合計は、0.1質量%以上である。中間材中のMn、Cr及びZrの含有量の合計が、0.1質量%以上であることにより、上記Mn、Cr、Zrの添加効果が得られる。
[0047]
 中間材は、Mgと、Mn、Cr及びZrのうちのいずれか1種又は2種以上と、に加え、更にSiを含有することができる。中間材がSiを含有することにより、中間材の固相線温度が低くなるため、ろうが溶融する温度域において液相が生成して中間材が一部溶融するので、上述したろう材へのMgの供給速度を高くすることができ、また、中間材自身をろう材として機能させることもできる。中間材中のSiの含有量は、好ましくは1~13質量%である。中間材中のSiの含有量が1質量%未満ではその効果が十分でなく、また、13質量%を超えると鋳造時に粗大な初晶Siが形成され易くなり、材料製造時に割れが発生し易くなり、塑性加工性が低くなる。
[0048]
 また、中間材は、Mgと、Mn、Cr及びZrのうちのいずれか1種又は2種以上と、に加え、更にBiを含有することができる。Biは、ろう付加熱時に中間材や心材からろう材へ供給されるMgによる酸化皮膜の破壊を促進し、ろう付性を向上させる。ろう材がBiを含有する場合は、材料の製造段階やろう付加熱中にBi系の厚い酸化皮膜を形成してしまい、変色を伴ってろう付性が著しく低くなる。このため、ろう材へのBiの添加量には制限があった。それに対して、中間材がBiを含有する場合は、その制限が緩和される。中間材中のBiの含有量は、好ましくは0.01~1.5質量%、より好ましくは0.1~1.0質量%である。中間材中のBiの含有量が0.01質量%未満では、ろう材へ溶出する量が不足して、ろう材表面の酸化皮膜の破壊効果が十分に得られず、また、1.5質量%を超えると、材料の圧延時に割れを生じ易くなり、ブレージングシートの製造が困難になる。
[0049]
 また、中間材は、Mgと、Mn、Cr及びZrのうちのいずれか1種又は2種以上と、に加え、更にZnを含有することができる。Znは、Siと同様に中間材の固相線温度を低下させ、ろう材へのMgの供給速度を上げることに有効である。また、Znは、電位を卑にする効果があり、中間材と心材の電位差を形成することで犠牲防食効果が発揮される。中間材中のZnの含有量は、好ましくは0.5~8質量%、より好ましくは0.9~6質量%である。中間材中のZnの含有量が、0.5質量%未満では固相線温度低下と犠牲防食効果が不十分となり易く、また、8質量%を超えると材料の圧延時に割れを生じ易くなり、ブレージングシートの製造が困難になる。
[0050]
 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートに係る犠牲陽極材は、犠牲陽極材側に防食効果を与えるためのものである。本発明のアルミニウム合金ブレージングシートに係る犠牲陽極材は、0.5~8質量%のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からなる犠牲陽極材である。犠牲陽極材中のZnの含有量は、0.5~8質量%、好ましくは0.9~6質量%である。犠牲陽極材中のZnの含有量が、0.5質量%未満では、犠牲陽極効果が十分でなく、また、8質量%を超えると材料の圧延時に割れを生じ易くなり、ブレージングシートの製造が困難になる。
[0051]
 犠牲陽極材は、Znに加え、更にMnを含有することができる。Mnは、高温の変形抵抗を大きくするので、犠牲陽極材がZnを含有することにより、クラッド圧延が安定化され、クラッド率のバラツキが少なくなる。犠牲陽極材中のMnの含有量は、好ましくは0.1~2.0質量、より好ましくは0.2~1.2質量%である。犠牲陽極材中のMnの含有量が、0.1質量%未満ではその効果が不十分であり、また、2.0質量%を超えると鋳造時に巨大金属間化合物が形成され易くなり、塑性加工性が低くなる。
[0052]
 本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートでは、中間材の平均結晶粒径が200μm以下であることが好ましい。Al-Mg系中間材においては、中間材に含有されているMgが、ろう材へ速やかに供給されることにより、優れたろう付性が得られる。そして、結晶粒界は結晶粒内に比べて、元素の拡散が速いことから、中間材の結晶粒径が小さくなれば、ろう材に接する粒界面積割合が大きくなり、ろう材に結晶粒界を介してMgが速やかに拡散され供給される。また、溶融したろうは中間材の結晶粒界を介して拡散し、粒界の融点を低下させることで中間材の一部が溶解し、更にMgの供給速度が高くなる。以上のことから、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートでは、ろう材に結晶粒界を介してMgが速やかに拡散され供給されるために、優れたろう付性が得られる点で、中間材の平均結晶粒径が200μm以下であることが好ましく、中間材の平均結晶粒径が150μm以下であることがより好ましい。なお、中間材の平均結晶粒径の測定については、ASTM E112-12「Standard Test Methods for Determining Average Grain Size」に準拠して行った。
[0053]
 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートは、冷媒などが通る流路構成材となるチューブや、チューブと接合して熱交換器の構造を形作るプレートなどに用いられる。本発明のアルミニウム合金ブレージングシートがチューブ材に用いられる場合、ブレージングシートの厚みは0.15~0.5mm程度であり、心材、ろう材、中間材及び犠牲陽極材のクラッド率は、それぞれ通常5~25%である。本発明のアルミニウム合金ブレージングシートがプレート材に用いられる場合、ブレージングシートの厚みは0.8~5mm程度であり、心材、ろう材、中間材及び犠牲陽極材のクラッド率は、それぞれ1~20%程度である。
[0054]
 次に、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法について説明する。本発明のアルミニウム合金ブレージングシートの製造においては、以下に示す製造工程のうち、少なくとも1つ以上を入れることで、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートが得られ、全ての工程を必ずしも入れる必要はない。
[0055]
 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートは、純アルミニウム又は上記組成のアルミニウム合金からなる心材の片面又は両面に、上記組成のアルミニウム合金からなる中間材を介して、上記組成のアルミニウム合金からなるろう材をクラッドするか、あるいは純アルミニウム又は上記組成のアルミニウム合金からなる心材の一方の面に、上記組成のアルミニウム合金からなる中間材を介して、上記組成のアルミニウム合金からなるろう材をクラッドし、他方の面に犠牲陽極材をクラッドすることにより製造される。
[0056]
 先ず、心材、ろう材、中間材、犠牲陽極材用として、上記の組成を有する純アルミニウム又はアルミニウム合金をそれぞれ溶解し、鋳造し、その後必要に応じて均質化処理を行う。
[0057]
 中間材鋳塊に均質化処理を行うことにより、鋳造時に固溶したMn、Zr又はCrがAlとともに金属間化合物として析出し、その金属間化合物の密度が上がることで、中間材の結晶粒が微細化する。中間材鋳塊の均質化処理の処理温度は好ましくは400~600℃であり、処理時間は好ましくは2~20時間である。そして、中間材鋳塊に均質化処理を行うことにより、最終的に得られるアルミニウム合金ブレージングシートの中間材の平均結晶粒径を、200μm以下、好ましくは150μm以下と、中間材の結晶粒を微細化することができる。
[0058]
 次いで、得られたろう材、中間材、犠牲陽極材鋳塊の面削を行い、熱間圧延で所望の厚さまで圧延し、心材と組み合わせて熱間圧延を実施する。この際、熱間圧延前の加熱温度は400~550℃が好ましい。その後、熱間圧延を行い、板厚が2~8mmとなるまで熱間圧延を行う。
[0059]
 次いで、得られたクラッド材を冷間圧延し、中間焼鈍、あるいは最終焼鈍を行う。中間焼鈍を行う場合は、中間焼鈍板厚から最終板厚までの圧延率を25%以上とすることで、最終的に得られるアルミニウム合金ブレージングシートの中間材の平均結晶粒径が、200μm以下、好ましくは150μm以下と、中間材中の結晶粒を微細化することができる。また、中間焼鈍を行わず、最終焼鈍のみを行う場合は、熱間圧延終了板厚から最終板厚までの圧延率を60%以上とすることで、最終的に得られるアルミニウム合金ブレージングシートの中間材の平均結晶粒径が、200μm以下、好ましくは150μm以下と、中間材中の結晶粒を微細化することができる。
[0060]
 以下、本発明の実施例について説明し、その効果を実証する。これらの実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されない。
実施例
[0061]
 表1~表3に示す組成を有するろう材、心材、中間材、犠牲陽極材をそれぞれ連続鋳造により造塊し、心材については、得られた鋳塊を面削し、ろう材、中間材、犠牲陽極材は、表1~表3に示す所望のクラッド率になるよう、所定の板厚まで熱間圧延した。中間材については、熱間圧延前に表4に示す条件にて均質化処理を施したものも作製した。
[0062]
 準備されたろう材、心材、中間材、犠牲陽極材を、常法に従ってクラッド圧延し、表3に示す条件にて冷間圧延、中間焼鈍、最終焼鈍を実施し、板厚0.4mmの試験材を得た。
 中間材の平均結晶粒径の測定については、ASTM E112-12「Standard Test Methods for Determining Average Grain Size」に準拠して行った。先ず、作製した試験材の断面(L-LT面)を鏡面研磨して面出しし、その後バーカーエッチングを行い、ろう材と中間材の界面に平行な線を中間材上に引き、結晶粒界と交わった数から、各試験材の中間材の結晶粒径を算出した。
[0063]
 ろう材を配置した側が内面側となるように試験材をカップ状にプレス加工した後、アセトンで脱脂処理のみ行ったもの(エッチング無し)、及びアセトンで脱脂処理後、弱酸でエッチング処理したもの(エッチング有り)を作製し、図1に示すカップ試験片に組付けた。カップ試験片の内部には、0.1mm厚さの3003合金板材を成形、脱脂したフィンを配置して、フラックスを用いることなくろう付接合した。
[0064]
 ろう付加熱を、窒素ガス炉中及び真空炉中で行った。窒素ガス炉は、バッチ式実験炉であり、ろう付時の酸素濃度は15~20ppmであった。真空炉は、バッチ式の1室型実験炉であり、ろう付時の炉内圧力は5~8×10 -3Paであった。試験片の到達温度をいずれも600℃とした。
[0065]
 図1において、1はカップ試験片、2は試験材、3はフィン、4はフレア継手、5はフレア継手の外部側に形成されたフィレットであり、フレア継手の外部側に形成されたフィレット5(表1~表3のカップろう付試験において「外部」と表示)、試験材とフィンとの接合部に形成されたフィレット6(表1~表3のカップろう付試験において「内部」と表示)について、以下に示すように評価した。評価結果を表1~表3に示す。
[0066]
 図2に示すように、「外部」については、フレア継手4の外部側に形成されたフィレット5を、◎:連続して均一なサイズのフィレットを形成、○:フィレットサイズに変動はあるが50%以上のフィレットサイズは均一な状態あるいは形状は均一でもフィレットが小さい状態、△:フィレットが部分的に途切れて連続していない状態あるいは50%以上のフィレットサイズが均一でない状態、×:ほとんどフィレットを形成していないか未接合の状態、の4段階で目視評価した。これらの中で◎と○を合格レベルと判定した。「内部」については、ろう付された試験片を2分割し、フレア継手の内部側とフィンの接合部を対象として、上記と同様にフィレット形成状態を4段階で目視評価した。
[0067]
[表1]


[0068]
[表2]


[0069]
[表3]


[0070]
[表4]


[0071]
 表1~表3に示すように、実施例の試験材1~12、23~29を組付けたカップ試験片では、いずれも、エッチング処理無しにおいても合格レベルの優れた接合状態が得られることが確認された。
 試験材No.25は、フィレットが部分的に途切れて連続していない状態は観察されず、ろう付性はいずれも○であったが、フィレットサイズ変動が認められる頻度がやや高かった。
 試験材No.26や27では、上記のようなフィレットサイズ変動の頻度が小さく、フィレット形成は安定しており、いずれも○以上のろう付性が得られた。
 これに対して、比較例は以下に示すような結果となった。
 試験材No.13は、中間材のCr添加量が多過ぎたため、鋳造時に巨大金属間化合物(G.C.)が発生した。
 試験材No.14は、ろう材のSi添加量が多過ぎたため、鋳造時に初晶Siが生成し、また中間材のZr添加量が多過ぎたため、巨大金属間化合物が発生した。
 試験材No.15は、中間材のMg添加量が少な過ぎたため、ろう付時の皮膜破壊効果が十分でなく、内部、外部のろう付性が劣る結果であった。
 試験材No.16は、中間材のMg添加量が多過ぎたため、圧延時に割れが発生した。
 試験材No.17は、中間材のMn添加量が少な過ぎたため、中間材の結晶粒径が大きくなり、ろう材表面へのMg供給が不十分となり、エッチング無し時のろう付性が劣る結果であった。
 試験材No.18は、中間材のMn添加量が多過ぎたため、鋳造時に巨大金属間化合物が発生した。
 試験材No.19は、中間材のBi添加量が多過ぎたため、圧延時に割れが発生した。
 試験材No.20は、中間材のZn添加量が多過ぎたため、圧延時に割れが発生した。
 試験材No.21は、中間材のSi添加量が多過ぎたため、鋳造時に初晶Siが発生した。
 試験材No.22は、ろう材のBi添加量が多過ぎたため、材料製造じやろう付昇温時に形成されるろう材表面の酸化皮膜が厚くなり過ぎてしまい、ろう付時にその酸化皮膜が十分破壊されず、特にエッチング無し時においてろう付性に劣る結果であった。

請求の範囲

[請求項1]
 不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウムのろう付けに用いられるブレージングシートであって、
 純アルミニウム又はアルミニウム合金の心材の片面又は両面に、0.4~6質量%のMgを含有し、更に、Mn、Cr及びZrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなり、Mnの含有量が2.0質量%以下、Crの含有量が0.3質量%以下、Zrの含有量が0.3質量%以下、且つ、Mn、Cr及びZrの含有量の合計が0.1質量%以上である中間材を介して、4~13%質量のSiを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるろう材がクラッドされてい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。
[請求項2]
 前記中間材の平均結晶粒径が200μm以下であることを特徴とする請求項1記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
[請求項3]
 前記心材が、1.8質量%以下のMn、1.5質量%以下のSi、1.0質量%以下のFe、1.2質量%以下のCu、及び0.3質量%以下のTi、0.3質量%以下のZrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなることを特徴とする請求項1又は2いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
[請求項4]
 前記心材が、更に0.2~1.5質量%のMgを含有することを特徴とする請求項3記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
[請求項5]
 前記ろう材が、更に0.004~0.2質量%のBiを含有することを特徴とする請求項1~4いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
[請求項6]
 前記中間材が、更に1~13質量%のSiを含有することを特徴とする請求項1~5いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
[請求項7]
 前記中間材が、更に0.01~1.5質量%のBiを含有することを特徴とする請求項1~6いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
[請求項8]
 前記中間材が、更に0.5~8質量%のZnを含有することを特徴とする請求項1~7いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
[請求項9]
 前記中間材を介して前記ろう材が前記心材の一方の面にクラッドされており、且つ、該心材の他の面に、0.5~8質量%のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなる犠牲陽極材がクラッドされていることを特徴とする請求項1~8いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
[請求項10]
 前記犠牲陽極材が、更に0.1~2.0質量%のMnを含有することを特徴とする請求項9記載のアルミニウム合金ブレージングシート。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]