JPH0436435A - A1熱交換器用高強度高耐食性クラッド材 - Google Patents

A1熱交換器用高強度高耐食性クラッド材

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JPH0436435A
JPH0436435A JP14154990A JP14154990A JPH0436435A JP H0436435 A JPH0436435 A JP H0436435A JP 14154990 A JP14154990 A JP 14154990A JP 14154990 A JP14154990 A JP 14154990A JP H0436435 A JPH0436435 A JP H0436435A
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Shigenori Yamauchi
重徳 山内
Yuji Suzuki
祐治 鈴木
Kenji Kato
健志 加藤
Yoshifusa Shiyouji
美房 正路
Yasunaga Ito
泰永 伊藤
Hiroshi Takahashi
博 高橋
Yoshimasu Yamamoto
山本 悦加
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    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/016Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys

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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】 [産業上の利用分野コ この発明は不活性ガス雰囲気中で弗化物フラックスを用
いたろう付によりラジェータやヒーターコアなどのAl
熱交換器を製造するに際して、その構造部材であるチュ
ーブ材やヘッダープレート材などとして用いるに適した
、ろう付性が良好で、かつろう付後に高強度および高耐
食性を有するAl合金クラッド材に関するものである。
[従来の技術] 自動車のラジェータやヒーターコアなどのチューブ材や
ヘッダープレート材には、3003などのAl−Mn系
合金を芯材とし、片面にAl−8i系合金のろう材、他
の片面にAl−Zn系合金やA I −Z n −M 
g系合金の犠牲陽極材をクラッドした3層クラッド材が
用いられている。
Al−8i系のろう材はチューブとフィンの接合、チュ
ーブとヘッダープレートとの接合のためのものである。
ろう付は不活性ガス雰囲気中で弗化物フラックスを用い
て行われることが多い。犠牲陽極材をクラッドした他の
片面は、使用中に内側(水側)になり、犠牲陽極作用を
発揮して芯材の孔食や隙間腐食を防止する。
近年ラジェータやヒーターコアなどの軽量化を求める要
求が強く、チューブ材やヘッダープレート材の薄肉化が
必要となっている。そのためには材料の高強度化特にろ
う付後の強度の向上が必要であり、高強度化のために芯
材中にMgを添加することが多くなってきている。しか
し、Mgはろう材中に表面に拡散していき、弗化物フラ
ックスと反応するため、綿状生成物(M gの弗化物)
が生成して付着したり、接合不良を生じたりする。こう
して、芯材中へのMgの添加量は実用上0.2〜0,3
%に制限され、高強度化の妨げとなっている。
[発明が解決しようとする課りn] 本発明は芯材中のMg分の拡散を防止して従来技術の上
記問題を解消したクラッド材を提供しようとするもので
ある。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、Mgが芯材から拡散して表面(ろう材調
)に到達する量を抑制するために芯材とろう材の間に中
間材を設け、中間材の合金種及び厚さについて種々検討
を加えた。
その結果、中間材としてMn:0.1〜2.0%、T 
i : 0.06〜0.15%を含み、更1:cu:0
.5%以下及び/又はSi:0.5%以下を含む合金を
用い、その厚さを芯材中のMg量との関係において決め
ることにより、表面に到達してフラックスと反応するM
gの量を抑制することができ、ろう付は性の低下を防止
することを知見した。
又、芯材中のCu量を中間材中のCu量より0.15%
以上多くすることにより、耐食性が著しく向上すること
を見出し、これらによって本発明を完成した。
すなわち、本発明の構成は、Mn:(1,8〜2.0%
、Cu : D、25〜1.0%、Mg:0.4〜1.
0%、S i : 0.1〜1.0%、T i : 0
.08〜0゜35%を含み、残りAlと不可避不純物か
らなるAl合金を芯材とし、この芯材の片面にMn:0
.1〜2.0%、T i : 0.06〜0.35%を
含み、更にCu : 0.5%以下及び/又はS i 
: 0.5%以下を含み、残りAlと不可避不純物から
なるAl合金の中間材を介してAl−8i系合金のろう
材をクラッドし、芯材の他の面にAl−Zn系合金及び
Al−Zn−Mg系合金のいずれかからなる犠牲陽極材
をクラッドした4層クラッド材において、中間材の厚さ
T(μ■)と芯材中のMg量(%)の間に T ≧58x  (EMg(%>コ −(1,35) 
 ”’の関係をもたせ、かつ芯材中のCu量(%)を中
間材中のCu量(%)より0.15%以上多くすること
を特徴とする弗化物フラックスろう付により製造するA
l熱交換器用高強度高耐食性クラッド材である。
以下、上記材料の各成分の量と作用について説明する。
(1)芯材 Mn: 強度を向上させる。又、芯材の電位を責にして犠牲陽極
材との電位差を大きくし耐食性を向上させる。083%
未満では効果が十分てなく、2.0%を越えると鋳造時
に粗大な化合物が生成し、健全な板材が得られない。
Cu : 芯材の電位を責にして、犠牲陽極材および中間材と芯材
との電位差を大きくし、犠牲陽極材および中間材の犠牲
陽極効果による防食作用を大きくする。更に、芯材中の
Cuはろう何時に犠牲陽極材中及び中間材中へ拡散して
なだらかな濃度勾配を形成し、芯材側が責な電位、犠牲
陽極材及び中間材の各々表面側が卑な電位となり、その
間になだらかな電位分布を形成して腐食形態を全面腐食
型にする。以上のようなCuの防食作用は、犠牲陽極材
中のCu量あるいは中間材中のCu量より芯材中のCu
量の方が多くなければ発揮されず、特に芯材中のCu1
lの方が0.15%以上多くなければ、拡散後の濃度勾
配が小さすぎて効果が十分でない。通常犠牲陽極材中に
Cuを添加することはないが、中間材には強度向上を目
的としてCuを添加することがあるので、その場合は注
意が必要である。
芯材中のCuは強度向上にも寄与する。
以上に示したCuの防食作用と強度向上効果は、芯材中
のCu量が0.25%未満では発揮されず、一方、1.
0%を越えると芯材自体の耐食性が悪くなるとともに芯
材の融点が下がって、ろう付時に局部的な溶融を生ずる
ようになる。
Mg: 芯材の強度を向上させる。強度向上効果は、Si及び/
又はCuと共存するとろう付後の時効硬化により更によ
く発揮される。0.4%未満では効果が十分でなく、1
.0%を越えると耐食性が低下するとともに芯材の融点
が下がってろう付時に局部的な溶融を生ずるようになる
S i ; 芯材の強度を向上させる。強度向上効果はMgと共存す
るとろう付後の時効硬化によりよく発揮される。0.1
%未満では効果が十分でなく、1.0%を越えると耐食
性が低下するとともに芯材の融点が下がってろう付時に
局部的な溶融を生ずるようになる。
T i : 芯材の耐食性をより一層向上させる。すなわちTiは濃
度の高い領域と低い領域に分かれ、それらが板厚方向に
交互に分布して層状となり、Ti濃度が低い領域が高い
領域に比べて優先的に腐食することにより、腐食形態を
層状にする。
その結果板厚方向への腐食の進行を妨げて材料の耐孔食
性を向上させる。0.06%未満では効果が十分でなく
 、0.35%を越えると鋳造時に粗大な化合物が生成
し、健全な板材が得られない。
その他の元素: F e s Z n SCr % Z rなどは本発明
の効果を損なわない範囲で含まれてもよい。ただし、F
eは多量に含まれると耐食性を害するので0.7%以下
にする必要がある。Znは芯材の電位を卑にし、犠牲陽
極材及び中間材との電位差を小さくするので0.2%以
下にする必要がある。
(2)中間材 Mn: 強度を向上させる。0.1%未満では効果が十分でなく
、2,0%を越えると鋳造時に粗大な化合物が生成し健
全な板材が得られない。
T i : Tiは濃度の高い領域と低い領域に分かれ、それらが板
厚方向に交互に分布して層状となり、Ti濃度が低い領
域が高い領域に比べて優先的に腐食することにより、腐
食形態を層状にする。
その結果板厚方向への腐食の進行を妨げて材料の耐孔食
性を向上させる。0.06%未満では効果が十分でな(
,0,35%を越えると鋳造時に粗大な化合物が生成し
、健全な板材が得られない。
Cu、Si: これらの元素は強度向上に寄与する。特に、ろう付時に
芯材からMgが拡散してくるので、ろう付後にはMgと
CuSSiが共存することになり、時効硬化により強度
が向上する。しかしながら、これらの元素は芯材からろ
う材へ向ってMgが拡散するのを促進するため、含有量
が多くなるとろう付性が悪くなる。従って、ろう付性の
確保のためにCu : 0.5%以下、Si:0.5%
以下に限定する必要がある。又、前記のように芯材から
中間材の表面(ろう打倒)に向ってCuのなだらかな濃
度勾配を形成し、腐食形態を全面腐食型にするために、
中間材中のCu量は芯材中のCu量より0.15%以上
少なくする必要がある。
その他の元素: F e s Cr % Z r s Z nなどは本発
明の効果を損なわない範囲で含まれてもよい。但し、F
eは多量に含まれると耐食性を害するので0.7%以下
にする必要がある。又、Znは犠牲陽極効果を付与する
ために中間材に添加することがあるが、その場合Mgの
拡散を促進しないように0.3%以下としなければなら
ない。
厚さ: 中間材は芯材中のMgが拡散してろう材側に到達する量
を抑制するためのものであり、その厚さT(μ■)は芯
材中のMg量(%)に応して次の式で決められる。
T≧58X ([Mg(%)] −0,351”2この
式は実験により求められたものであるが、芯材中のMg
量が多いほど中間材の厚さを厚くしなければならないこ
とを示している。そして中間材の厚さがこの式を満たさ
ないとき、すなわち58x([Mg(%)]−0,35
11’2より小さいときは、ろう何時にろう材側へのM
gの拡散量が多く、Mgと弗化物フラックスが反応して
ろう付不良が発生したり、綿状生成物が生成して外観を
損ねたりする。
(3)ろう材 ろう材は通常用いられるAl−Si合金である。通常6
〜13%のSiを含む合金が用いられる。
(4)犠牲陽極材 ラジェータやヒーターコアなどで水と接する側(内面側
)にクラッドされ、犠牲陽極作用により芯材の孔食や隙
間腐食を防止する。単に水と接するのみの場合はAl−
Zn合金が用いられ、ゴムバッキングなどと接して隙間
を形成する場合にはA I −Z n −M g合金が
用いられることが多い。又、いずれの場合もI n S
Sn 5GaSBiなどの電位を卑にする元素を含んで
もよい。
[実施例] 以下実施例によって、本発明を具体的に説明する。
実施例1 下記第1表に示す芯材用合金、第2表に示す中間材用合
金、第3表に示するう材用合金、第4表に示す犠牲陽極
材用合金の鋳塊を準備し、中間材用合金、ろう材用合金
及び犠牲陽極材用合金を熱間圧延して所定の厚さとし、
これらと芯材用合金の鋳塊とを組合せて熱間圧延しクラ
ッド材を得た。その後、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延
により厚さ0 、30 mmの板(H14材)を作製し
た。
クラッド材の構成は第1図に示すように、厚さ200μ
■の芯材1の片面に厚さ50μ囮の中間材2、その上に
厚さ25μ■のろう材の層3を形成し、芯材1の反対面
に厚さ25μlの犠牲陽極材4の層を形成した板厚0.
30龍のものである。
各材料の合金組成とその組合せは第5表に示すとおりで
ある。
得られたクラッド板材のろう材側に、Al−1,2%M
n−1,5%Zn合金からなる厚さ0.1゜1mのコル
ゲートフィンを乗せ、窒素ガス中で弗化物フラックスを
用いてろう付を行った。ろう対温度(材料温度)は60
0℃であった。ろう付後板材とフィンとの接合状況、綿
状生成物の発生状況、芯材の溶融状況を調べた。
次に厚さ0.3hmの板材をそのまま(フィンと接触さ
せることなく)弗化物フラックスろう付と同じ条件で加
熱した後、引張試験と腐食試験を行った。腐食試験の方
法は、外面側(ろう材側)についてはCASS試験、3
0日間とし1、内面側(犠牲陽極材側)についてはCI
 −100pH+、S 0422−1O0pp、 HC
O3−1100pp、Cu ”10ppmを含む水溶液
中に浸漬し、8hrの間80℃に加熱し、その後室温ま
で放冷しなから16hr放置するというサイクルを繰返
し、3ケ月間行った。
以上の結果をまとめて第5表に示す。発明例(No、 
1 、No、 3〜13)の場合、ろう付性は良好て、
引張強さも18kgf’/mu2以上と高く、最大腐食
深さも小さい。
比較例(No、 2 )の場合、芯材中のCu量と中間
材中のCu量の差が0.10%と少ないために、外面側
の腐食が深くなっている。
k14の場合、芯材中のMnが少ないために引張強さが
低く、外面側の腐食も深い。No、 15は芯材中のM
nが多いために健全な板材が得られていない。
局、1Bは芯材中のCu量が少ないために引張強さがや
や低く、外面側の腐食も深い。嵐17は芯材中のCuが
多く、ろう材中に局部溶融を生じ、そのため引張強さが
低く、外面側及び内面側の腐食深さが大きい。
NQ、18は芯材中のMgが少ないために引張強さが低
く、N119は芯材中のMgが多いためにろう付不良を
生じ、外面側の腐食も深い。
磁20は芯材中のSiが少ないために引張強さが低く、
1llcL21は芯材中のSiが多いために局部溶融を
生じ、引張強さが低く、外面側及び内面側の腐食が深い
N(L22は芯材中のTiが少ないために外面側及び内
面側の腐食がやや深い。Nα23は芯材中のTiが多い
ために健全な板材が得られていない。
1llllL24は3003合金を芯材とし中間材を設
けない3層クラッド材であるが、引張強さが低く、外面
側及び内面側の腐食が深い。
1llQ、25は中間材のMnが少ないために引張強さ
がやや低い。FkL2Bは中間材のMnが多いために健
全な板材が得られていない。
Pkl、27は中間材のTiが少ないために外面側の腐
食がやや深い。Nα28は中間材のTiが多いために健
全な鋳塊が得られていない。
Nα29は中間材のCuが多いためにろう付時に綿状生
成物が生じ、又、芯材中のCu量の方が中間材中のCu
量より少ないために外面側の腐食が深い。
NCL30は中間材のSiが多いためにろう付時に綿状
生成物が生じている。
第1表 第2表 * 3003合金 実施例2 下記第6表の組合せにより実施例1と同様に0.30m
mの板材を作製した。ここではろう材と犠牲陽極材の厚
さは実施例1と同一とし、中間材と芯材の厚さを種々に
変えた。
得られた板材について、実施例1と同様にろう付テスト
、引張試験、腐食試験を行った。
その結果を第6表に示す。T≧58X ([Mg(%)
] −0,351”2を満たさない場合にろう付不良が
生じている。
第6表のろう付テストの結果と、第5表の磁5〜8のろ
う付テストの結果をまとめて図示すると、第2図のよう
になる。曲線T−58×{[Mg(%)] −0,35
1”’の上方にあればろう付性が良好であり、下方にあ
ればろう付性が不良であることがわかる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明のクラッド材は弗化物フラ
ックスろう併用材料として、高強度、耐食性で、かつ、
ろう付性が優れたAl熱交換器用クラッド材である。こ
れによって、チューブ材やヘッダープレート材を薄肉に
することができ、ラジェータやヒータの軽量化が可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のクラッド材の構成を示す断面図。 第2図は実施例2で行なったろう付試験の結果を示すグ
ラフである。 1・・・芯材、2・・・中間材、3・・・ろう材、4・
・・犠牲陽極材。 特許出願人 住友軽金属工業株式会社 代理人 弁理士 小 松 秀 岳 代理人 弁理士 旭     宏

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Mn:0.3〜2.0%(重量%、以下同じ)、Cu:
    0.25〜1.0%、Mg:0.4〜1.0%、Si:
    0.1〜1.0%、Ti:0.06〜0.35%を含み
    、残りAlと不可避不純物からなるAl合金を芯材とし
    、この芯材の片面にMn:0.1〜2.0%、Ti:0
    .06〜0.35%を含み、更にCu:0.5%以下及
    び/又はSi:0.5%以下を含み、残りAlと不可避
    不純物からなるAl合金の中間材を介してAl−Si系
    合金のろう材をクラッドし、芯材の他の面にAl−Zn
    系合金及びAl−Zn−Mg系合金のいずれかからなる
    犠牲陽極材をクラッドした4層クラッド材において、中
    間材の厚さT(μm)と芯材中のMg量(%)の間に T≧58×{[Mg(%)]−0.35}^1^/^2
    の関係を有し、かつ芯材中のCu量(%)が中間材中の
    Cu量(%)より0.15%以上多いことを特徴とする
    弗化物フラックスろう付により製造するAl熱交換器用
    高強度高耐食性クラッド材。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007152421A (ja) * 2005-12-08 2007-06-21 Furukawa Sky Kk アルミニウム合金ブレージングシート
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