JPH02259052A - 真空ろう付け用アルミニウム合金軟質板の製造方法 - Google Patents

真空ろう付け用アルミニウム合金軟質板の製造方法

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JPH02259052A
JPH02259052A JP7811789A JP7811789A JPH02259052A JP H02259052 A JPH02259052 A JP H02259052A JP 7811789 A JP7811789 A JP 7811789A JP 7811789 A JP7811789 A JP 7811789A JP H02259052 A JPH02259052 A JP H02259052A
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Tsutomu Moriyama
勉 森山
Makoto Tsuchida
信 土田
Teruo Kurachi
倉知 輝雄
Tetsuo Abiko
安孫子 哲男
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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、真空ろう付け時の座屈変形の少ないアルミニ
ウム合金軟質板の製造方法に関する。
[従来の技術] 車輌用、各種産業用のコンデンサー、ラジェター、エバ
ポレーター等の熱交換器のフィン材には、加工性が良好
で耐食性も優れ、しかも軽量である等の理由でアルミニ
ウム合金が用いられている。そして、アルミニウム合金
の接合方法としては、大きくわけてフラックスろう付け
と、フラックスを用いない真空ろう付けがある。
フラックスろう付けは、フランクス自体が高価であるこ
とや、洗浄工程や排水処理の問題があるため、近年では
真空ろう付けが多用されている。そして、大型の熱交換
器の需要の増加に伴ない、真空加熱炉も大型化してきた
ところが、大型の真空加熱炉でろう付けした場合、従来
のフラックスろう付けや小型の真空加熱炉によるろう付
けでは生じなかったろう付け時のエロージョンが原因で
、フィンの座屈が発生した。
耐エロージヨンに関してはいくつかの論文があり、エロ
ージョンの発生は、ろう溶融開始温度までに亜結晶粒が
残存している場合に顕著であり、逆に粗大に再結晶しや
すい場合にはエロージョンの発生しにくいことがわかっ
ている(静水ら;軽金属、vo l 、 34、N o
、2  [1984]p708.5摩ら;軽金属、VO
l、37、N o、2  [1987]p119など)
。さらに大型の真空加熱炉ではろう付け加熱時の昇温速
度がゆるやかになるので、エロージョンが生じやすい。
[発明が解決しようとする課題] 以上のことから、本発明ではろう付け時の座屈変形を小
さくしようとするものである。
大型の真空加熱炉は5〜b るやかな昇温速度によるろう付けであるが、従来の場合
、100℃/hrより速い昇温速度によるろう付けであ
る。さらに大型の熱交換器の場合、フィン材にかかる荷
重は約0.2kOf /am2である。
そこで、本発明を実施するに当り、フィンコア組立品に
0.2kg[/arm2に相当する荷重をかけながらの
真空ろう付けを行い、耐座屈性を調べることで、座屈変
形量の小さいフィン材を得ることができた。
ざらに詳しく説明すると、フィン材には強度、耐食性が
必要とされることから、Mnを含むAs2O3系合金が
本用途に使われることが多い。As2O3系合金におい
てはAl−Mn系化合物が析出して再結晶挙動を支配す
る。真空ろう付けは約10℃/hrの比較的遅い昇温で
550℃以上まで加熱するが、このとき、再結晶が十分
に起らずに、亜結晶粒組織が残存するとろうの侵食によ
りエロージョンが起る。エロージョンが起ると強度が著
しく低下し、局部変形(座屈)して、ろう付け後に形状
不良となり好ましくない。エロージョンを起しにくくす
るには、真空ろう付けの加熱時にろう材が溶ける(温度
に達する)以前に、材料が十分に再結晶するようにすれ
ばよい。
本発明ではこれらの条件、を種々検討した結果、Fe 
、Mn 、Si 、Cu lと析出物(7)分1サイズ
を規制することで、ろう付け時の座屈変形を小さくする
ことができることを見出した。
[11題を解決するための手段] 本発明は、Mn :  1.0〜1.6%(重量%、以
下同じ)、Fe:0.8%以下、3i  :  0,4
%以下、Cu :  0.2%以下を含む残部Alと不
可避不純物で、かつ、lニーe /3i = 1〜4μ
m /St = 3〜12 である合金材料を、通常の半連続鋳造法で鋳塊とし、5
80〜600℃テ8〜20hrまたは600℃を越える
融点以下で3〜20hr加熱し、450〜550℃で熱
間圧延し、冷間圧延を行わないかまたは冷間圧延を行っ
た後、350〜450℃で5〜20hr加熱処理し、さ
らに板厚減少率30%以上の冷間圧延を行い、300〜
450℃で1〜20hr加熱処理することにより、材料
内の金属間化合物のうち、0.1〜1μmの大きさの化
合物を1×105個/ml112以上、0.1μm未満
の大きさの化合物を1×104個/ll112以下とす
ることを特徴とする真空ろう伺は用アルミニウム合金軟
質板の製造方法である。
ろう付け時に座屈変形の少ないようにするには、高温変
形しにくい材料であるとともに、エロージョンの起りに
くい材料である必要があるが、本発明ではMnとCuを
適当添加することで、大型の真空ろう付け時にかかる応
力(約0.2kof /cm2)に耐えうるだけの高温
強度を得ることができる。工O−ジョンが起りにくい点
については、成分と合せて析出物の分布状態により決定
される材料内部の組織が最も影響ある因子といえる。つ
まり、ろう付け時にエロージョンの起りにくい材料とす
るには、ろう付け時に粗大に再結晶しやすいことが必要
で、そのためには、ろう付け前の軟質板の状態で、太き
6一 さ0.1〜1μmの微細な析出物が1×105個/mm
2以上の分布密度を有することが必要である。
析出物が1μmより大きくなると、フィン加工後のろう
付け加熱の際の再結晶の核として働きやすくなり、結晶
粒を細く形成させてしまうため好ましくない。また、分
布密度が面積率で1×105個/mm2より少ない場合
、ろう付け加熱前の析出量が不十分で、ろう付け加熱時
に析出しやすくなり、結晶粒が細くなってしまうため好
ましくない。また、ろう付け時に粗大に再結晶させるた
めには、ろう付け前の軟質板の状態で、0.1μm未満
の極微細な化合物が多いと再結晶を阻害するので、極力
これを少なくすることが必要である。実験的調査によれ
ば、1×104個/nun2以下であれば、実用上充分
な性能が得られることが判った。
成分については、Fe、SiSMnの量が特に析出状態
に影響を与える。これらの元素はAIと化合し、安定相
であるα相として析出しやすい。
Fe/5i=1〜4が適当である。1未満であると固溶
Si量が増加し、ろう付け加熱時の81の析出による結
晶粒微細化が起りやすくなる。また、4より大きいと、
1μmより大きい粗大なAI −Mn−Fe化合物を生
じやすくなり、再結晶粒が微細になりやすくなり、さら
に0.1〜1μmのAI −Mn−Si化合物の析出も
阻害してしまう。
一方、Mn /Si = 3〜12が適当である。3未
満であると同じく固溶S1量が増えるため好ましくない
し、12より大きいと固溶Mn量が増し、ろう付け加熱
時のAl−Mn化合物の析出により結晶粒が微細になり
やすい。
成分の絶対量としては、Fe50.8%、1.0量Mn
≦ 1.6%、SiS2.4%が適当である。
いずれも最大値を越えて添加されると、1μm以上の粗
大な化合物が形成しやすくなり、かつ固溶量も増加する
ため、前述のとおりろう付け加熱時の結晶粒が微細にな
りやすい。Mn量が1%未満の場合は、高温強度が劣っ
てしまう。
CIJは高温強度を得るためには積極的に添加した方が
よい。しかし、0.2%を越えて添加された場合、耐食
性が劣るためcu≦0.2%が好ましい。
製造条件は、微細化合物の大きざ、分布をコントロール
するために限定される。鋳塊加熱を580℃以上で8h
r以上行うことは、0.1μm未満の化合物を溶入化さ
せることによって、その分布を減らし、一部を0.1μ
m以上の大きさに成長させるためである。温度は高く、
長時間はど好ましい。しかし実用上、経湾性から20h
r以内とする。600℃以上では反応が速いため、3時
間以上加熱すればよい。
熱間圧延、中間焼鈍は、合金板の厚みを調整するために
行われるが、その後の加熱処理で再び合金成分の析出を
促進させるためには、30%以上の冷間加工が加え・ら
れていると都合がよい。
熱間圧延は450〜550’C1中間焼鈍の加熱処理は
350〜450℃で5〜20hr行つとよい。
最終的に行う合金板の加熱処理は、合金成分を析出させ
、かつ、その大きさを大きくするためである。その温度
が300℃未満では効果が小さいし、450℃より高い
と再結晶粒が粗大に成長して、合金板の強度、加工性を
損い好ましくない。
このようにして作られた軟質板材のフィン加工に際して
は、20%より大きい加工度では再結晶粒が粗大になり
にくいため20%以下の加工度が好ましい。
再結晶粒が細かいと、粒界部分へのろう材の侵入が多く
なって好ましくない。ろう付けのための加熱に当って、
550℃まで加熱昇温したときに再結晶粒径は100μ
m以上好ましくは200〜500μmの大きさに成長す
ることが、ろう材によるエロージョン防止(軽減)と構
造体の強度維持のために好ましい。
ろう付け時の昇温速度を5〜b るのは、これより速い昇温では、本発明条件によらなく
ても、好結果が期待できること、また、遅い場合はろう
付け構造体の工業生産において経済的、設備能力的にほ
とんどあり得ないことから限定した。
[実施例」 表1に示す成分を有するアルミニウム合金鋳塊を半連続
鋳造法で造塊した。鋳塊加熱を580℃x 10hrの
条件で行い、550 ”Cで熱間圧延し、その後0.4
mmまで冷間圧延した。中間焼鈍を4006Cx 10
hrの条件で行い、0.2mmまで冷間圧延した。板厚
減少率は50%である。0.2mm厚板の焼鈍を350
℃x 3hrの条件で行い軟質板とした。
0.2mm厚軟質板の0.1mm未満と0.1〜1μm
の大きさの析出物の分布を画像解析装置(■二しコ製、
L uzex500 )を用いて測定し、表1にその結
果を示す。
このようにして作成した軟質板をフィンピッチ2.7F
nrq、フィン高さ9〜j1mmのフィンに成形した。
フィン高さ9mmの場合のフィン加工度は5〜15%、
フィン高さ110l11の場合のフィン加工度は5〜2
0%、フィン高さ11mmの場合のフィン加工度は10
〜25%であった。(この値は断面の硬度変化から推計
した) そして、第1図に示すように、フィン1の上下をJIS
  A  3003にJIS  A  4004をクラ
ッドした板2.3で挾み、実験用フィンコアとした。こ
のコアに応力0.2k(if /cm2相当の重りをの
せ、真空度約5x 10= T Brの真空加熱炉にて
600℃まで加熱しろう付けした。
昇温速度は5〜b 120〜b 第2図に示すようにろう付け後の座屈量αを測定し表1
に示した。
また、0.2n+a+を軟質板の耐食性を確認するため
に、5%食塩水(35℃)を100時間噴霧し、JIS
  Z  2371に準拠して耐食性試験を行い、その
結果をJIS  A  1050と相対的に比較して評
価し、表1に示した。なお、JIS  Al050の成
分は、Fe :  0,26%、3i  :  0.0
8%で他はo、oi%以下の不可避不純物であり、製造
法は実施例の場合と同じとした。
表1の各材料について説明する。
本発明による板材はN001〜8である。No。
1はFe/Siを上限の4.0. Mn ffiを上限
近傍の1.58%とした材料である。N O12はFe
/Siを下限近傍の1.1、Mnf&を上限の1.60
%とした材料である。No、3はMn/S1を下限近傍
の3.2.5iffiを上限近傍の0.38%とした材
料である。No、4はMn/Siを上限近傍の11.1
とした材料である。No。
5はFe量を上限近傍の0.77%、Qu量を上限近傍
の0.18%とした材料である。No、6はMn量を下
限近傍の1.08%とした材料である。
No、7はFe/SiおよびMn/Siを下限近傍とし
、0.1〜1μmの析出物の分布密度を下限近傍とした
材料である。No、8はフィン高さを10mmとし、フ
ィン加工度を上限の20%まで上げたものである。
比較材はNo9〜19である。NO19はFe/Siを
上限を越える材料である。No、10はFe量 S i
の下限を下まわる材料である。N O,11はMn/S
iの上限を越える材料である。NO,12はMn/Si
の下限を下まわる材料である。
No、13はFe量の上限を越える材料である。
No、14はMn量の上限を越える材料である。
No、t5は5ifflの上限を越える材料である。
No、16はCulの上限を越える材料である。
No、、17はMn量を極端に小さくし、かつFe/S
i 、Mn /Siを下限近傍とすることで、0.1〜
1μmの析出物の分布密度を下限より下まわるようにし
た材料である。NO,18はフィン高さを11111m
とし、フィン加工度を20%を越える25%まで上げた
ものである。No、19はろう付け加熱時の昇温速度を
100℃/hrを上まわる120〜b 表1.のNo、1〜8の本発明による板材のろう付け構
造体は、座屈試験結果から100μm以下の座屈量を示
し、耐座屈性に優れていることがわかる。ま、耐食性も
JIS  A  1050より若干劣るものがあるもの
の良好といえる。
表1のN089〜15、N0817〜19の比較例によ
るろう付け構造体は、100μm以上の座屈量を示し、
耐座屈性に劣ることがわかる。また、CI量が0.2%
を越えるNO,16は耐食性に劣る。
(以下余白) 実施例2 次に表2に示す合金A、Bを半連続鋳造法で鋳塊となし
、表3に示すような製造条件を組み合せて得られた0、
2mm厚軟質板の化合物の分布と、実施例1と同様にし
て試験したフィン座屈量は表3のとおりであった。
N o、24〜27の如く、熱処理条件が不適当なとき
は、0.1μm未満の析出物が多くなり、ろう付け時に
エロージョンを招き、座屈しやすくなる。
(以下余白) [発明の効果] 本発明によれば、ゆるやかな昇温速度による大型真空ろ
う付けにおいて、座屈の少ないアルミニウム合金軟質板
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の試験片の説明図、第2図は試
験結果の説明図である。 1・・・フィン 2.3・・・板

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  Mn:1.0〜1.6%(重量%、以下同じ)、Fe
    :0.8%以下、Si:0.4%以下、Cu:0.2%
    以下を含む残部Alと不可避不純物で、かつ、Fe/S
    i=1〜4 Mn/Si=3〜12 である合金材料を、通常の半連続鋳造法で鋳塊とし、5
    80〜600℃で8〜20hrまたは600℃を越える
    融点以下で3〜20hr加熱し、450〜550℃で熱
    間圧延し、冷間圧延を行わないかまたは冷間圧延を行っ
    た後、350〜450℃で5〜20hr加熱処理し、さ
    らに板厚減少率30%以上の冷間圧延を行い、300〜
    450℃で1〜20hr加熱処理することにより、材料
    内の金属間化合物のうち、0.1〜1μmの大きさの化
    合物を1×10^5個/mm^2以上、0.1μm未満
    の大きさの化合物を1×10^4個/mm^2以下とす
    ることを特徴とする真空ろう付け用アルミニウム合金軟
    質板の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012087401A (ja) * 2010-09-21 2012-05-10 Furukawa-Sky Aluminum Corp 高強度アルミニウム合金ブレージングシート及びその製造方法
CN117463772A (zh) * 2023-10-09 2024-01-30 深思有形(深圳)科技有限公司 一种辊压热成形钢零部件制造方法及生产系统
CN119897541A (zh) * 2024-12-25 2025-04-29 北京科技大学 一种gh2909合金部件的真空钎焊及热处理工艺

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