JPH0543971A - 高強度高耐食性アルミニウムブレージングシート - Google Patents

高強度高耐食性アルミニウムブレージングシート

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JPH0543971A
JPH0543971A JP22823991A JP22823991A JPH0543971A JP H0543971 A JPH0543971 A JP H0543971A JP 22823991 A JP22823991 A JP 22823991A JP 22823991 A JP22823991 A JP 22823991A JP H0543971 A JPH0543971 A JP H0543971A
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JP
Japan
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brazing
less
core material
aluminum alloy
strength
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JP22823991A
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English (en)
Inventor
Takenobu Dokou
武宜 土公
Tokinori Onda
時伯 恩田
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブレージングシートのろう付け後の強度と特
にろう付けした後の耐食性を向上する。 【構成】 Si0.05〜 0.8wt%(以下単に%),Fe0.
05〜 0.6%,Cu 0.1〜1.0%,Mn 0.4〜 1.6%,M
g0.05〜 0.5%を含有し、さらにCr0.3%以下,Zr
0.3%以下,Ti 0.3%以下の範囲内で何れか1種又は
2種以上を含有し、残部Alと不可避的不純物からなる
アルミニウム合金を芯材とし、その片面にAl−Si系
合金ろう材を有し、他の片面に犠牲効果を有するアルミ
ニウム合金であってMgを0.05%以上芯材のMg含有量
以下の範囲内で含有したアルミニウム合金を有したブレ
ージングシート。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高強度高耐食性アルミ
ニウムブレージングシートに関するもので、更に詳しく
は、電縫加工等によりチューブとするブレージングシー
トや、そのままヘッダー材として用いられるアルミニウ
ムブレージングシート等において、ろう付け後の強度が
高く、ろう付け性に優れ、ろう付けによるろうの拡散が
少なく、特に熱交換器とした後の耐食性に優れたアルミ
ニウムブレージングシートを提供するものである。
【0002】
【従来の技術】ラジエーター等の熱交換器は、例えば図
2に示すように、複数本の偏平チューブ(1)の間にコ
ルゲート状に加工した薄肉フィン(2)を一体に形成
し、該偏平チューブ(1)の両端はヘッダー(3)とタ
ンク(4)とで構成される空間にそれぞれ開口してお
り、一方のタンク側の空間から他のタンク側の空間に冷
媒を送って偏平チユーブ(1)及びフィン(2)の部分
で熱交換して低温になった冷媒を再び循環させるもので
ある。このような熱交換器のチューブ材及びヘッダー材
は、例えば JIS3003合金(Al−0.15wt%Cu− 1.1wt
%Mn合金)を芯材とし、該芯材の内側、即ち冷媒に常
時触れている側には内張材として JIS7072合金(Al−
1wt%Zn合金)を、そして該芯材の外側には、通常の
ろう材をクラッドしたブレージングシートを用い、コル
ゲート加工を行ったフィン等の他の部材とともに、ブレ
ージングにより一体に組み立てられている。このような
ブレージングシートは、要求特性としてろう付け性に優
れること、ろうの拡散が少ないこと、耐食性に優れるこ
とを満たさねばならない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、熱交換器は軽
量、小型化の方向にあり、そのために材料の薄肉化が望
まれている。しかし従来の材料で薄肉化を行った場合、
材料の肉厚が減少する分、強度が不足してしまう。その
ため高強度合金がいくつか提案されているが、十分な強
度が得られていない。これは高強度合金自体の成分が、
上記ろう付け性や耐食性等の観点から制約を受け、また
製品の最終工程として 600℃付近まで加熱されるブレー
ジングがあるため、加工硬化等の強度向上のメカニズム
が利用できないためである。また例えば特開平2-175093
号公報に記載されているように内張り材にMgを添加
し、ろう付け加熱中の拡散を利用して強度を向上させる
材料が知られているが、このような材料は芯材にMgが
拡散する際に、粒界に沿って拡散するためろう付け後の
粒界腐食性に劣る問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、ろう付け後の強度か高く、ろう付け性に優
れ、ろう付けによるろうの拡散が少なく、ろう付けした
後の耐食性に優れた高強度高耐食性アルミニウムブレー
ジングシートを開発したものである。
【0005】即ち本発明は、Si0.05〜 0.8wt%(以下
wt%を%と略記),Fe0.05〜 0.6%,Cu 0.1〜 1.0
%,Mn 0.4〜 1.6%,Mg0.05〜 0.5%を含有し、更
にCr 0.3%以下,Zr 0.3%以下,Ti 0.3%以下の
範囲内で何れか1種又は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を芯材とし、
その片面にAl−Si系合金ろう材を有し、他の片面に
犠牲効果を有するアルミニウム合金であってMgを0.05
%以上芯材のMg含有量以下の範囲内で含有したアルミ
ニウム合金を有することを特徴とするもので、犠牲効果
を有するアルミニウム合金として、Zn 0.3〜 2.0%,
In0.03〜 0.3%,Sn0.03〜 0.3%の範囲内で何れか
1種又は2種以上を含有し、さらにMgを0.05%以上、
芯材のMg含有量以下の範囲内で含有し、残部Alと不
可避的不純物からなるアルミニウム合金を用い、又は犠
牲効果を有するアルミニウム合金として、Zn 0.3〜2.
0%,In0.03〜 0.3%,Sn0.03〜 0.3%の範囲内で
何れか1種又は2種以上を含有し、かつMn 1.5%以
下,Cr 0.3%以下,Zr 0.3%以下,Ti 0.3%以下
の範囲内で何れか1種又は2種以上含有し、さらにMg
を0.05%以上、芯材のMg含有量以下の範囲内で含有
し、残部Alと不可避的不純物からなるアルミニウム合
金を用いるとよい。
【0006】
【作用】本発明アルミニウムブレージングシートの構成
において、ブレージングシートの芯材として、Si0.05
〜 0.8%,Fe0.05〜 0.6%,Cu 0.1〜 1.0%,Mn
0.4〜 1.6%,Mg0.05〜 0.5%を含有し、更にCr 0.
3%以下,Zr 0.3%以下,Ti 0.3%以下の範囲内で
何れか1種又は2種以上を含有するアルミニウム合金で
あり、各添加元素の役割を以下に述べる。
【0007】Siは、2つの役割により強度向上に寄与
する。一つはMnの析出を促進し、後述の金属間化合物
を増やし、強度を向上させる。もう一つは、Mgととも
にろう付け後に一種の時効硬化を有する。しかしてSi
含有量が0.05%未満では上記効果が十分でなく、 0.8%
を越えるとブレージング加熱時にろうの拡散を大きく
し、ろう付け性を低下し、更にチューブやヘッダーとし
ての耐食性が低下する。したがってSi含有量は0.05〜
0.8%とするが、特に 0.3〜 0.7%で安定した特性を示
す。
【0008】Feは、Mnとともに金属間化合物を形成
し、強度向上に寄与する。しかしてFe含有量が0.05%
未満では効果が十分でなく、 0.6%を越えると鋳造時に
粗大な晶析物を多く生じ、ブレージング加熱時の芯材の
再結晶粒径が小さくなりろう付け性を低下する。したが
ってFe含有量は0.05〜 0.6%とする。
【0009】Cuは、固溶状態にて合金中に存在し、強
度を向上させる。更に芯材の電位を貴にし、耐食性を向
上させる働きを有する。しかしてCu含有量が0.1%未
満では効果が十分でなく、 1.0%を越えるとろう付け加
熱後の冷却中にCu系の析出相を粒界に生じ、粒界腐食
を生じやすくなる。したがってCu含有量は 0.1〜1.0
%とする。
【0010】Mnは、金属間化合物を合金中に分布さ
せ、強度を向上させる。しかしてMn含有量が 0.4%未
満では効果が十分でなく、 1.6%を越えると成形性を低
下し、組付け等の加工時にブレージングシートが割れて
しまう。したがってMn含有量は 0.4〜 1.6%とする。
【0011】Mgは、合金中に固溶状態及びMg2 Si
の微細な析出相として存在し、強度を向上させる。しか
してMg含有量が0.05%未満では効果が十分でなく、
0.5%を越えると非腐食性のフラックスを用いてろう付
けをする場合にフラックスとMgが反応し、ろう付けが
できなくなる。したがってMg含有量は0.05〜 0.5%と
する。
【0012】本発明ブレージングシートの芯材は、更に
Cr 0.3%以下,Zr 0.3%以下,Ti 0.3%以下の範
囲内で何れか1種又は2種以上を添加する。これ等の元
素は何れも微細な金属間化合物を形成し、合金の強度を
向上する。しかしこれ等の元素を 0.3%を越えて添加す
ると、成形性を低下し、組付け等の加工時にブレージン
グシートが割れてしまう。
【0013】以上が本発明ブレージングシートの芯材の
成分であるが、鋳塊組織の微細化のために添加されるB
や、強度向上を目的として添加されるNi等、上記以外
の元素はそれぞれ0.05%以下であれば添加してもさしつ
かえない。
【0014】芯材の片面に設けるAl−Si系合金ろう
材としては、通常用いられているJIS4004合金(Al−
9.7wt%Si− 1.5wt%Mg合金)や JIS4045合金(A
l−10wt%Si合金)等の合金ろう材を用いればよい。
また芯材の他の片面に設ける犠牲効果を有するアルミニ
ウム合金としては従来JIS7072合金が用いられている。
これに対して本発明の犠牲効果を有するアルミニウム合
金としては JIS7072合金のような犠牲効果を有するアル
ミニウム合金に,さらにMgを0.05%以上で芯材のMg
含有量以下の範囲内で添加したものである。即ち従来の
JIS7072合金の場合、本発明のようなMgを含有した芯
材を用いると、ろう付け加熱中に芯材のMgが犠牲効果
を有するアルミニウム合金中に拡散して強度が低下して
しまうためである。従って本発明のように芯材にMgを
添加して犠牲効果を有するアルミニウム合金にもMgを
添加した場合は、このアルミニウム合金中への芯材から
のMgの拡散が防止できるので芯材の強度が向上する。
しかしその量は0.05%未満では効果が十分でなく、また
芯材のMg含有量を越える量のMgを添加すると、逆に
ろう付け中に犠牲効果を有するアルミニウム合金から芯
材中にMgが拡散することになる。このように芯材中に
Mgが拡散する場合はMgは芯材の粒界に沿って拡散す
るため粒界腐食が非常に生じやすくなる。したがって犠
牲効果を有するアルミニウム合金に添加するMg量は0.
05%以上で芯材のMg含有量以下とする。
【0015】特に、Mg量を芯材のMg量と同量とする
ことで本発明ブレージングシートの強度は非常に向上す
る。これは、芯材から犠牲効果を有するアルミニウム合
金へのMgの拡散が生じないためである。この場合、製
造上のばらつきとして、犠牲効果を有するアルミニウム
合金のMg量は芯材のMg量を越えることがあっても、
その差は0.05%以下でなければならない。
【0016】犠牲効果を有するアルミニウム合金の電位
は芯材に対して電気化学的に卑である必要がある。これ
は熱交換器の使用環境下において犠牲効果を有するアル
ミニウム合金に孔食が発生した場合、それが芯材に波及
するのを防止する効果を有するためである。そのために
は犠牲効果を有するアルミニウム合金に、Zn0.3 〜2.
0%,In0.03〜 0.3%,Sn0.03〜 0.3%の内1種又
は2種以上含有させる。ここでZn 0.3%未満,In0.
03%未満,Sn0.03%未満では犠牲効果が十分でなく、
Znが 2.0%を越え,Inが 0.3%を越え,Snが 0.3
%を越えると犠牲層がすぐに腐食されてしまうため、犠
牲効果が長期まで残らない。
【0017】また犠牲効果を有するアルミニウム合金に
は、更にMn 1.5%以下,Cr 0.3%以下,Zr 0.3%
以下,Ti 0.3%以下の内1種又は2種以上を含有させ
るとよい。これ等の元素は犠牲効果を有するアルミニウ
ム合金の強度を向上させることで、ブレージングシート
の強度を向上する。しかしMn 1.5%を越え,Cr0.3
%を越え,Zr 0.3%を越え,Ti 0.3%を越えると成
形性が低下し、組付け等の加工時にブレージングシート
に割れが発生するようになる。
【0018】以上が本発明ブレージングシートである
が、そのろう材は通常30μm程度の厚さに設け、また犠
牲効果を有するアルミニウム合金の厚さも30μm程度で
あるが、この値に限定するものではない。尚、芯材の金
属間化合物の分布状態を得るには鋳塊の均質化処理を行
わずに400〜 520℃程度の温度で析出処理を行うことで
容易に達成できる。このような本発明ブレージングシー
ト電縫加工等によりチューブとしたり、そのままヘッダ
ー材等として用いられる。
【0019】
【実施例】以下本発明を実施例により具体的に説明す
る。表1に示す組成のアルミニウム合金を芯材とし、表
2に示す組成のアルミニウム合金を犠牲効果を有するア
ルミニウム合金(以下皮材という)としてこれらを表3
に示すように組合せ、さらに、 JIS4045合金をろう材と
し、芯材の片面にろう材を10%の厚さに設け、芯材の他
の片面に皮材を10%の厚さに設け、均質化処理,熱間圧
延,冷間圧延,焼鈍条件を変化させて表3に示す板厚0.
25mmのブレージングシートコイルを作製した。
【0020】これ等のブレージングシートコイルについ
て、ろう付け加熱試験,耐食性試験,ろう付け加熱後の
引張試験を行った。その結果を表3に併記した。ろう付
け加熱試験は図1に示すようにブレージングシート
(5)を JIS3003合金からなる基板(6)上に垂直に立
てた逆T字継手を形成し、非腐食性フラックスを塗布し
た後に、N2 ガス中で 600℃×5min の条件で加熱を行
い、フィレットの形成状態を観察することでろう付け性
を評価し、従来例を基準にそれ以下のものを×印、同等
もしくはそれ以上のものを○印とした。耐食性試験は非
腐食性フラックスを塗布したブレージングシートをN2
ガス中で 600℃×5min の条件で加熱を行った後、皮材
の表面中央部のみを露出させ、他の面をすべてシール
し、以下の条件で腐食試験を行った。即ちシール処理後
の各ブレージングシートを88℃のASTM人工水(Cl
- 100ppm,CO3 - 100ppm及びSO4 2-100ppmを含む水
溶液)中に8hr浸漬した後、室温に16hr放置するサイク
ル試験を90回行い、このサイクル試験終了後、各ブレー
ジングシートをリン酸クロム酸混液で処理して腐食生成
物を除去し、最大孔食深さを光学顕微鏡を用いて焦点深
度法により求めた。更に腐食部の断面を研摩し、粒界腐
食の状況を調べた。引張試験は非腐食性フラックスを塗
布したブレージングシートをN2 ガス中で600℃×5min
の条件で加熱を行った後、室温で4日間放置した後、
測定した。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】表1〜表3で明らかなように、本発明ブレ
ージングシートは高強度でろう付け性も良好であり、ろ
う材の芯材への拡散も少なく、耐食性も優れていること
が判る。これに対し、本発明の芯材組成、皮材組成の何
れかが外れる比較材では、ろう付け性、耐食性及び強度
の何れかが劣ることが判る。
【0025】
【発明の効果】このように本発明によれば、ブレージン
グシートの強度を高め、ろう付け性も良好で、耐食性に
おいても優れている等工業上顕著な効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】ろう付け試験における逆T字継手の斜視図であ
る。
【図2】ラジエーターの一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 偏平チューブ 2 薄肉フイン 3 ヘッダー 4 タンク 5 ブレージングシート 6 基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si0.05〜 0.8wt%,Fe0.05〜0.6wt
    %,Cu 0.1〜 1.0wt%,Mn 0.4〜 1.6wt%,Mg0.
    05〜 0.5wt%を含有し、更にCr 0.3wt%以下,Zr
    0.3wt%以下,Ti 0.3wt%以下の範囲内で何れか1種
    又は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を芯材とし、その片面にAl−S
    i系合金ろう材を有し、他の片面に犠牲効果を有するア
    ルミニウム合金であって、Mgを0.05wt%以上芯材のM
    g含有量以下の範囲内で含有したアルミニウム合金を有
    することを特徴とする高強度高耐食性アルミニウムブレ
    ージングシート。
  2. 【請求項2】 犠牲効果を有するアルミニウム合金とし
    て、Zn 0.3〜 2.0wt%,In0.03〜 0.3wt%,Sn0.
    03〜 0.3wt%の範囲内で何れか1種又は2種以上を含有
    し、さらにMgを0.05wt%以上、芯材のMg含有量以下
    の範囲内で含有し、残部Alと不可避的不純物からなる
    アルミニウム合金を用いる請求項1記載の高強度高耐食
    性アルミニウムブレージングシート。
  3. 【請求項3】 犠牲効果を有するアルミニウム合金とし
    て、Zn 0.3〜 2.0wt%,In0.03〜 0.3wt%,Sn0.
    03〜 0.3wt%の範囲内で何れか1種又は2種以上を含有
    し、かつMn 1.5wt%以下,Cr 0.3wt%以下,Zr
    0.3wt%以下,Ti 0.3wt%以下の範囲内で何れか1種
    又は2種以上含有し、さらにMgを0.05wt%以上、芯材
    のMg含有量以下の範囲内で含有し、残部Alと不可避
    的不純物からなるアルミニウム合金を用いる請求項1記
    載の高強度高耐食性アルミニウムブレージングシート。
JP22823991A 1991-08-13 1991-08-13 高強度高耐食性アルミニウムブレージングシート Pending JPH0543971A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6294272B2 (en) * 1996-11-04 2001-09-25 Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh Aluminium alloy for use as core material in brazing sheet

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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