JPH04263036A - 低温ろう付け用高強度アルミニウム合金クラッド材 - Google Patents

低温ろう付け用高強度アルミニウム合金クラッド材

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JPH04263036A
JPH04263036A JP4583091A JP4583091A JPH04263036A JP H04263036 A JPH04263036 A JP H04263036A JP 4583091 A JP4583091 A JP 4583091A JP 4583091 A JP4583091 A JP 4583091A JP H04263036 A JPH04263036 A JP H04263036A
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JP
Japan
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brazing
aluminum alloy
clad
alloy material
sacrificial
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JP4583091A
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English (en)
Inventor
Kunihiko Kishino
邦彦 岸野
Motoyoshi Yamaguchi
山口 元由
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】500℃以下の温度でろう付けす
るための低温ろう付け用高強度アルミニウム合金クラッ
ド材に関するもので、特に自動車用等の熱交換器部材と
して使用されるのに好適なものである。
【0002】
【従来の技術】自動車用熱交換器の多くはAlおよびA
l合金が使用されており、ろう付け法により製造されて
いる。通常ろう付けにはAl−Si系のろう材が用いら
れ、そのためろう付けは 600℃程度の高温で行われ
る。 Al−Si系ろう材を用いたろう付けでは、ろう材の供
給はろう単体の粉末、線材、板材でも良いが、一般的に
は作業性の点を考慮して、ろう材を芯材に熱間圧着によ
りクラッドした所謂ブレージングシートで行われる場合
が多い。例えばJIS A 3003(Al−0.15
wt%Cu−1.1 wt%Mn)を芯材とし、その片
面にはJIS A 7072(Al−1wt%Zn)の
犠牲材、反対側にはJIS A 4343(Al−7.
5wt %Si)のろう材で構成されるブレージングシ
ートが使用されている。
【0003】近年ろう付けコストの低減から、ろう付け
温度をより低温にしたいという要求が高まってきた。ろ
う付け温度を低温にすることにより、ろう付け時間の低
減、熱量の低減、ろう付け炉のコスト低減、ろう付け炉
の耐久性の向上、更には殆どのAl材料が使用できる等
種々の利点が生まれる。現在実用化されている低温でろ
う付けする方法としては、Zn粉とZnCl2 主体の
フラックスの混合物をAl材料で組立てられたコアに塗
布し、Znをろうとして450℃程度に加熱ろう付けす
るものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】近年、環境問題から自
動車の燃費向上要求に伴う車体重量の軽量化要求および
特定フロンの使用禁止に伴う冷媒変更により熱交換器の
大型化傾向の問題から、熱交換器部材の薄肉化による熱
交換器の軽量化あるいは重量増の減少が急務となってい
る。しかし従来のAl−Si系ろう材を用いたろう付け
による熱交換器部材においては、 600℃程度の高温
に曝される為に融点の高い材料しか使用出来ず、部材の
高強度化には限界があった。
【0005】また低温ろう付け部材においてはろう材と
してZn,Sn等の比重の大きなろう材を使用するため
に、部材の重量が大きくなるという問題点があった。さ
らにこれら低温ろう付け材はろう付け時にろう材成分で
あるZn,Sn等が母材中に拡散することにより、材料
の耐食性を劣化させるという問題点もあった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために種々検討の結果、低融点のろう材を被覆
した低温ろう付け用高強度アルミニウムクラッド材を開
発したものである。
【0007】即ち本発明の一つは、Cu 0.5〜7.
5wt%を含有し、さらにCr 0.01 〜0.35
wt%,Mn 0.01 〜1.80wt%,Zr 0
.01 〜0.35wt%,Hf 0.03 〜0.5
 wt%,V0.03 〜0.35wt%,Ni 0.
03 〜3.5 wt%,Fe 0.02 〜1.5w
t%,Ti 0.005〜0.35wt%の内から1種
もしくは2種以上を含有し、残部Alと不可避的不純物
からなるアルミニウム合金材の、少なくとも片面に 5
00℃以下で融解するろう材を被覆したことを特徴とす
るもので、アルミニウム合金材の片面に犠牲材をクラッ
ドした板材を用い、犠牲材の反対面にろう材を被覆して
もよい。
【0008】本発明の他の一つは、Cu 0.5〜7.
5 wt%と、Mg 0.03 〜3.5 wt%,S
i 0.03 〜2.5 wt%の内1種もしくは2種
を含有し、さらにCr 0.01 〜0.35wt%,
Mn 0.01 〜1.80wt%,Zr 0.01 
〜0.35wt%,Hf 0.03 〜0.5 wt%
,V 0.03 〜0.35wt%,Ni 0.03 
〜3.5 wt%,Fe 0.02 〜1.5 wt%
,Ti 0.005〜0.35wt%の内から1種もし
くは2種以上を含有し、残部Alと不可避的不純物から
なるアルミニウム合金材の、少なくとも片面に 500
℃以下で融解するろう材を被覆したことを特徴とするも
ので、アルミニウム合金材の片面に犠牲材をクラッドし
た板材を用い、犠牲材の反対面にろう材を被覆してもよ
い。
【0009】
【作用】本発明において合金組成を上記の如く規定した
理由を以下に示す。Cuは材料の強度を増大させる効果
を有すると共に、低温ろう付け時にZn,Sn等の材料
中への拡散を抑制して材料の耐食性の劣化を防止する効
果がある。しかして 0.5wt%(以下wt%を%と
略記)未満ではこれら効果が充分ではなく、7.5 %
を超えて添加されると、素材中にAl−Cu系の粗大な
化合物が生じて強度低下、耐食性の低下を生じる危険性
が高くなる。 MgおよびSiはCuと共に微細な析出物を生じて強度
向上に寄与する。しかしてそれぞれ下限未満では強度へ
の寄与があまり期待出来ず、上限を超えて添加されると
耐食性の劣化が著しくなる。なお、これら元素による析
出物は特にCuが4%を超えて含有する合金に添加され
た場合には、Mgおよび/またはSiの添加量によって
は素材の耐食性、特に耐粒間腐食性を劣化させる危険性
がある。この場合における各元素の添加量のバランスに
ついては使用部位の環境および要求設計強度に応じて決
定されるべきものであり、本発明では特に規定されるも
のではないが、一般的にはCu+Mg+Si≦8%が好
ましい。Cr,Mn,Zr,Hf,V,Ni,Feおよ
びTiは何れも材料の強度、特に高温強度を向上させ、
ろう付け時およびろう付け後の変形を防止する効果を奏
する。従って一般的にはこれら元素群の内1種もしくは
2種以上を所定量添加することが好ましい。しかし一方
ではこれら元素の添加は素材の材料組織を微細化し、結
晶粒界面積を増大させるためにろう材の拡散を助長し、
耐食性を劣化させる危険性がある。このためこれら元素
の添加量の決定にあたっては製品の使用部位にもとづき
、その添加量を決定する必要がある。それぞれ下限未満
の添加量では前述の効果を期待出来ず、また上限を越え
て添加されると素材中に粗大な化合物を生じて材料の成
形生、強度、靭性、耐食性のいずれもが劣化する危険性
がある。上記元素以外の含有元素については0.03%
以下であれば、本発明材料の特性に悪影響は及ぼさない
。 また鋳造性改善等のためのB、Be等あるいは成形性改
善のためのミッシュメタル等についても0.03%以下
の範囲において添加することが可能である。
【0010】ろう材としては融点 500℃以下の例え
ば純Zn,Zn−Al系、Zn−Cd系、Sn−Zn系
、Sn−Pb系等どのような合金でも使用できる。しか
しろう付け後の製品の耐食性を考慮するとZn合金系の
ろう材が最も適用性が広い。またろう材の被覆は熱間圧
着法、溶射法、溶融めっき法、電気めっき法、蒸着法等
いかなる方法によっても良い。但し工業上における経済
性(被覆コストおよび生産性)を考慮すると熱間圧着あ
るいはめっきにより被覆するのが好ましい。ろうの被覆
厚さについては特に限定するものではなく、製品形状お
よび使用部位により決定されればよい。現在、図1に示
すように偏平電縫管からなる通液管(1) の間にフィ
ン(2) を設け、通液管(1) の両端にヘッダー(
3) を設けたラジエーターの、上記通液管(1) と
して使用されるブレージングシートのように部材の一部
が腐食環境に曝される場合においては、腐食環境に曝さ
れる管内面には犠牲材としてJIS A 7072合金
等の電位が低い材料がクラッドされているのが一般的で
ある。従って本発明においても芯材の片面(ろう材の反
対面)には芯材合金の電位より50mV以上卑なる合金
を犠牲材として用いることも可能である。通常の犠牲材
としてはJIS A 7072合金、Al−Sn系,A
l−Ca系等が使用されるが本発明材料においてはこれ
ら犠牲層合金より耐食性が良いJIS A 1100等
の純Al系合金も犠牲材として使用可能であり、これら
合金が材料の最表面にクラッドされた場合においては製
品の耐食性は非常に好ましいものとなる。また芯材とろ
う材あるいは芯材と犠牲材との間に耐食性向上等の目的
でさらに他合金層をクラッドすることも可能である。芯
材と犠牲層との間にさらに合金層をクラッドする場合に
は犠牲材の電位はその合金層の電位より50mV以上卑
であることが必要であり、さらにその合金層は芯材より
も50mV以上卑であることが好ましい。
【0011】以下本発明を実施例について説明する。
【0012】
【実施例1】表1に示す合金をDC鋳造により厚さ 4
00mm×巾2300mmの鋳塊とし、これを均質化処
理(440 ℃×12h+520 ℃×12h)後、熱
間圧延および冷間圧延により厚さ1mmの供試用板材と
した。これら供試用板材の片面に図2に示すように板材
(4) をガイドローラー(5) に沿ってろうめっき
浴(6) に通し、板材(4) の片面にろう材を溶融
めっきする装置を用い、Zn−5%Al合金を30μm
 の厚さにめっきした。これら材料をろう付けシュミレ
ート加熱として、温度 450℃に保持した露点−40
℃の窒素ガス雰囲気の炉中に挿入してろう付け加熱を行
い、加熱後は炉から取り出し空冷した。これら板材より
引張試験片を加工し、引張試験を行った。その結果を表
1に併記した。
【0013】
【表1】
【0014】表1から明らかなように本発明になる材料
は本発明の範囲を外れる比較材、あるいは従来材に比べ
て非常に強度が高いことが分かる。
【0015】
【実施例2】表2に示す構成にて芯材の片面に犠牲材を
10%の割合でクラッドした厚さ 1.2mmの板材を
通常の熱間圧着法により製造した。この板材を使用し図
2に示す溶融めっき装置により、Zn−11%Al(融
点425℃)ろう材を犠牲材と反対面に、80μmの厚
さにめっきした。これらを脱脂後AlF3 とCsFを
基本組成とした弗化物系フラックスの10%濃度液を塗
布し、温度 450℃に保持した露点−40℃の窒素ガ
ス雰囲気の炉中に挿入してろう付け加熱を行った。
【0016】加熱後の材料より引張試験片を加工し引張
試験を行い機械的性質を評価すると共に、巾50mm×
長さ 100mmの試験片を切り出して、犠牲層面以外
はシールして、犠牲層面側からの耐食性をCASS試験
 720時間の腐食試験により評価を行った。評価は腐
食試験後の最大孔食深さにより評価した。その結果を表
2に示す。
【0017】
【表2】
【0018】表2から明らかなように、本発明になる材
料は強度に優れるばかりでなく耐食性においても従来材
以上の特性を示すことが分かる。
【0019】
【発明の効果】このように本発明によれば、低温ろう付
け用として従来より著しく高強度で、かつ従来材以上の
耐食性を有する熱交換器用ろう付け部材が供給可能とな
り、熱交換器の軽量化を可能にする等工業上顕著な効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】ラジエーターの一例を一部切書いて示す斜視図
である。
【図2】溶融めっき装置を示す概念図である。
【符号の説明】
1  通液管 2  フィン 3  ヘッダー 4  通液管 5  ガイドローラー 6  ろうめっき浴

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  Cu 0.5〜7.5 wt%を含有
    し、さらにCr0.01 〜0.35wt%,Mn 0
    .01 〜1.80wt%,Zr 0.01 〜0.3
    5wt%,Hf 0.03 〜0.5 wt%,V 0
    .03 〜0.35wt%,Ni 0.03 〜3.5
     wt%,Fe 0.02 〜1.5 wt%,Ti 
    0.005〜0.35wt%の内から1種もしくは2種
    以上を含有し、残部Alと不可避的不純物からなるアル
    ミニウム合金材の、少なくとも片面に 500℃以下で
    融解するろう材を被覆したことを特徴とする低温ろう付
    け用高強度アルミニウム合金クラッド材。
  2. 【請求項2】  アルミニウム合金材の片面に犠牲材を
    クラッドした板材を用い、犠牲材の反対面にろう材を被
    覆する請求項1記載の低温ろう付け用高強度アルミニウ
    ム合金クラッド材。
  3. 【請求項3】  Cu 0.5〜7.5 wt%と、M
    g 0.03 〜3.5 wt%,Si 0.03 〜
    2.5 wt%の内1種もしくは2種を含有し、さらに
    Cr 0.01 〜0.35wt%,Mn0.01〜1
    .80wt%,Zr 0.01 〜0.35wt%,H
    f 0.03 〜0.5 wt%,V 0.03 〜0
    .35wt%,Ni 0.03 〜3.5wt %,F
    e 0.02 〜1.5 wt%,Ti 0.005〜
    0.35wt%の内から1種もしくは2種以上を含有し
    、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合金
    材の、少なくとも片面に 500℃以下で融解するろう
    材を被覆したことを特徴とする低温ろう付け用高強度ア
    ルミニウム合金クラッド材。
  4. 【請求項4】  アルミニウム合金材の片面に犠牲材を
    クラッドした板材を用い、犠牲材の反対面にろう材を被
    覆する請求項3記載の低温ろう付け用高強度アルミニウ
    ム合金クラッド材。
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