JPH0657361A

JPH0657361A - 低温ろう付け用高強度アルミニウム合金クラッド材

Info

Publication number: JPH0657361A
Application number: JP18182991A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Kishino; 邦彦岸野; Motoyoshi Yamaguchi; 元由山口
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1991-06-26
Filing date: 1991-06-26
Publication date: 1994-03-01
Anticipated expiration: 2016-02-05
Also published as: JP3133390B2

Abstract

(57)【要約】【目的】 500℃以下の低温でろう付けしても強度及び
成形性の優れたアルミニウム合金クラッド材を提供す
る。【構成】Ｍｇ 0.1〜 1.4wt％（以下単に％と記す）、
Ｓｉ 0.1〜 3.5％又はＭｇ 0.1〜 1.4％、Ｓｉ0.1 〜
3.5％、Ｃｕ0.05〜 0.4％を含有し、更にＣｒ0.01〜0.3
5％、Ｍｎ0.01〜1.80％、Ｚｒ0.01〜0.35％、Ｈｆ0.03
〜0.50％、Ｖ0.03〜0.35％、Ｎｉ0.03〜 3.5％、Ｆｅ0.
02〜1.50％、Ｔｉ 0.005〜0.35％の範囲内で何れか１種
又は２種以上を含有し、残部Ａｌからなるアルミニウム
合金材の少なくとも片面に 500℃以下で溶融するろう材
を被覆するか、又はアルミニウム合金材の片面に犠牲材
をクラッドし、犠牲材の反対側の面に 500℃以下で溶融
するろう材を被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、 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、特に自動車等の熱交換器
部材として使用される。

【０００２】

【従来の技術】自動車用熱交換器の多くは、Ａｌ又は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なわれる場合
が多い。例えばJISA3003（Ａｌ−0.15wt％Ｃｕ− 1.1wt
％Ｍｎ）を芯材とし、その片面にはJISA7072（Ａｌ−１
wt％Ｚｎ）の犠牲材をクラッドし、反対側の面にはJISA
4343（Ａｌ− 7.5wt％Ｓｉ）のろう材を被覆したブルー
ジングシートが使用されている。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、更には殆どのア
ルミニウム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主体のフラックスとの混合物を
アルミニウム材料で組立てられたコアに塗布し、Ｚｎを
ろうとして 450℃程度に加熱してろう付けする方法が知
られている。

【０００３】

【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及び特
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
換器の軽量化及び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
ために融点の高い材料しか使用できず、部材の高強度化
には限界があった。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。さらに熱交換器の小型化のために、その形状
はより複雑化する傾向があるが、前述のように部材の軽
量化を図るために強度の高い材料を使用すると、材料の
成形性が低下し、所定の形状が得られ難いという問題が
あった。

【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、低融点のろう材を被覆した高強度かつ高成
形性の低温ろう付け用高強度アルミニウム合金クラッド
材を開発したものである。

【０００５】即ち、本発明クラッド材の一つは、Ｍｇ
0.1〜 1.4wt％（以下wt％を％と略記）、Ｓｉ 0.1〜 3.
5％を含有し、更にＣｒ0.01〜0.35％、Ｍｎ0.01〜1.80
％、Ｚｒ0.01〜0.35％、Ｈｆ0.03〜0.50％、Ｖ0.03〜0.
35％、Ｎｉ0.03〜3.50％、Ｆｅ0.02〜1.50％、Ｔｉ 0.0
05〜0.35％の範囲内で何れか１種又は２種以上を含有
し、残部Ａｌからなるアルミニウム合金材の少なくとも
片面に、 500℃以下で溶融するろう材を被覆したことを
特徴とするものである。

【０００６】また本発明クラッド材の他の一つは、Ｍｇ
0.1〜 1.4％、Ｓｉ 0.1〜 3.5％を含有し、更にＣｒ0.
01〜0.35％、Ｍｎ0.01〜1.80％、Ｚｒ0.01〜0.35％、Ｈ
ｆ0.03〜0.50％、Ｖ0.03〜0.35％、Ｎｉ0.03〜3.50％、
Ｆｅ0.02〜1.50％、Ｔｉ0.005 〜0.35％の範囲内で何れ
か１種又は２種以上を含有し、残部Ａｌからなるアルミ
ニウム合金材の片面に犠牲材をクラッドし、犠牲材をク
ラッドした面の反対側の面に、 500℃以下で溶融するろ
う材を被覆したことを特徴とする。

【０００７】また本発明クラッド材の他の一つは、Ｍｇ
0.1〜 1.4％、Ｓｉ 0.1〜 3.5％、Ｃｕ0.05〜 0.4％を
含有し、更にＣｒ0.01〜0.35％、Ｍｎ0.01〜1.80％、Ｚ
ｒ0.01〜0.35％、Ｈｆ0.03〜0.50％、Ｖ0.03〜0.35％、
Ｎｉ0.03〜3.50％、Ｆｅ0.02〜1.50％、Ｔｉ0.005 〜0.
35％の範囲内で何れか１種又は２種以上を含有し、残部
Ａｌからなるアルミニウム合金材の少なくとも片面に、
500℃以下で溶融するろう材を被覆したことを特徴とす
るものである。

【０００８】更に本発明クラッド材の他の一つは、Ｍｇ
0.1〜 1.4％、Ｓｉ 0.1〜 3.5％、Ｃｕ0.05〜 0.4％を
含有し、更にＣｒ0.01〜0.35％、Ｍｎ0.01〜1.80％、Ｚ
ｒ0.01〜0.35％、Ｈｆ0.03〜0.50％、Ｖ0.03〜0.35％、
Ｎｉ0.03〜3.50％、Ｆｅ0.02〜1.50％、Ｔｉ0.005 〜0.
35％の範囲内で何れか１種又は２種以上を含有し、残部
Ａｌからなるアルミニウム合金材の片面に犠牲材をクラ
ッドし、犠牲材をクラッドした面の反対側の面に、 500
℃以下で溶融するろう材を被覆したことを特徴とするも
のである。

【０００９】

【作用】本発明において合金組成を上記の如く規定した
のは次の理由によるものである。Ｍｇ及びＳｉは微細な
折出物を生じて成形性を損なうことなしに強度向上に寄
与する。しかして下限未満では強度への寄与があまり期
待できず、上限を越えて添加すると耐食性の劣化が著し
くなる。

【００１０】Ｃｕは材料の強度を増大させる効果を有す
るも、その含有量が下限未満では効果が充分でなく、上
限を越えて添加すると成形性が著しく低下する。このよ
うにＣｕは強度向上に効果があるものの、Ｃｕが添加さ
れるとやや成形性が低下する傾向があり、従って製品に
要求される強度及び成形性を考慮して添加するか、又は
無添加を決定するとよい。

【００１１】Ｃｒ、Ｍｎ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｉ、Ｆｅ
及びＴｉは何れも材料の強度、特に高温強度を向上さ
せ、ろう付け時及びろう付け後の変形を防止する。従っ
て一般的にはこれ等元素群の内１種もしくは２種以上を
所定量添加する。しかし一方ではこれ等元素の添加は素
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
があり、これら元素の添加量の決定にあたっては製品の
使用部位にもとずきと、その添加量を決定する必要があ
る。しかしてそれぞれ下限未満の添加量では前述の効果
が期待できず、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性、強度、靭性、耐食性の
いずれもが劣化する。上記元素以外の不純物元素につい
ては、0.05％以下であれば材料の特性に悪影響を及ぼさ
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0.05％
以下の範囲において添加することが可能である。

【００１２】本発明における融点が 500℃以下のろう材
としては、例えば純Ｚｎ、Ｚｎ−０〜28％Ａｌ、Ｚｎ−
Ａｌ系、Ｚｎ−Ｃｄ系、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｐｂ系等
融点が 500℃以下であればどのような合金では使用でき
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。ろう材の被覆は熱
間圧着法、溶射法、溶融メッキ法、電気メッキ法、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（被覆コスト及び生産性）を考慮すると熱間圧着
あるいはメッキにより被覆するのが好ましい。ろう材の
被覆厚さについては特に限定するものではなく、製品形
状及び使用部位によって決定されればよい。

【００１３】現在ラジエーター、例えば図１に示すよう
に多数の通液管（１）の間にフイン（２）を取付け、通
液管（１）の両端にヘッダー（３）を設けてタンクを取
付けたラジエーターの通液管として使用されているブレ
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JISA7072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（ろう板の反対側の面）には芯材電位より
50mV以上卑な合金を犠牲材として用いることが可能であ
る。通常の犠牲材としてはJISA7072合金、Ａｌ−Ｓｎ
系、Ａｌ−Ｃａ系等が使用されるが、本発明クラッド材
においてはこれ等犠牲層合金より耐食性が良いJISA1100
等の純Ａｌ系も犠牲材として使用可能であり、これ等合
金が材料の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。

【００１４】尚本発明クラッド材は、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の目的で更に他の
合金層をクラッドすることも可能である。芯材と犠牲材
との間に更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、更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。

【００１５】

【実施例】以下本発明を実施例について説明する。（実施例１）表１に示す組成の合金をＤＣ鋳造により厚
さ 400mm、幅 2,300mmの鋳塊とし、これを均質化処理
（ 440℃×12ｈ＋ 520℃×12ｈ）後、熱間圧延及び冷間
圧延により厚さ１mmの供試用板材とした。これらを図２
に示すように、板材（４）をガイドローラー（５）によ
りろうメッキ浴（６）に通し、板材（４）の片面にＺｎ
−５％Ａｌ合金を30mmの厚さにメッキした。

【００１６】この板材より引張試験片とエリクセン試験
片を加工し、板材の成形性を引張試験による伸び値とエ
リクセン試験による張出し性により評価した。エリクセ
ン試験は直径33mmの球頭ポンチを張出し、割れの発生し
ない最大高さにより張出性を評価した。またこれ等板材
をろう付けシミュ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て空冷し、加熱
後の板材より引張試験片を加工して引張試験を行った。
これ等の結果を表１に併記した。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１から明らかなように、本発明クラッド
材は、本発明の範囲を外れる比較材あるいは従来材に比
べて加熱前の成形性が優れ、加熱後の強度も高いことが
判る。

【００１９】（実施例２）表２に示す構成により、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に示す溶融メッキ法により、Ｚｎ−11％Ａ
ｌ合金（融点 425℃）ろう材を犠牲材と反対側の面に80
mmの厚さにメッキした。

【００２０】これ等を脱脂後ＡｌＦ₃とＣ_SＦ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。加熱前の材料より引
張試験片とエリクセン試験片を加工して、実施例１と同
様に成形性の評価を行った。また加熱後の材料から引張
試験片を加工し、引張試験により機械的性質を評価する
と共に、幅50mm、長さ 100mmの試験片を切り出し、犠牲
層面以外をシールして、犠牲層面側からの耐食性を 720
時間のＣＡＳＳ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。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２から明らかなように、本発明クラッド
材は成形性と強度において優れているばかりでなく、耐
食性においても犠牲材をクラッドした従来材と同等の特
性を示すことが判る。

【００２３】

【発明の効果】このように本発明によれば、従来より高
強度で、高成形性の熱交換器用ろう付け部材が供給可能
となる等、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欠いて示す斜視図
である。

【図２】溶融メッキ方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１通液管２フィン３ヘッダー４板材５ガイドローラー６ろうメッキ浴

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【手続補正書】

【提出日】平成５年７月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】低温ろう付け用高強度アルミニウム
合金クラッド材

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｍｇ 0.1〜 1.4wt％、Ｓｉ 0.1〜 3.5wt
％を含有し、更にＣｒ 0.01 〜0.35wt％、Ｍｎ0.01〜1.
80wt％、Ｚｒ0.01〜0.35wt％、Ｈｆ0.03〜0.50wt％、Ｖ
0.03〜0.35wt％、Ｎｉ0.03〜3.50wt％、Ｆｅ0.02〜1.50
wt％、Ｔｉ0.005 〜0.35wt％の範囲内で何れか１種又は
２種以上を含有し、残部Ａｌからなるアルミニウム合金
材の少なくとも片面に、 500℃以下で溶融するろう材を
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。
【請求項２】Ｍｇ 0.1〜 1.4wt％、Ｓｉ 0.1〜 3.5wt
％を含有し、更にＣｒ 0.01 〜0.35wt％、Ｍｎ0.01〜1.
80wt％、Ｚｒ0.01〜0.35wt％、Ｈｆ0.03〜0.50wt％、Ｖ
0.03〜0.35wt％、Ｎｉ0.03〜3.50wt％、Ｆｅ0.02〜1.50
wt％、Ｔｉ0.005 〜0.35wt％の範囲内で何れか１種又は
２種以上を含有し、残部Ａｌからなるアルミニウム合金
材の片面に犠牲材をクラッドし、犠牲材をクラッドした
面の反対側の面に、 500℃以下で溶融するろう材を被覆
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。
【請求項３】Ｍｇ 0.1〜 1.4wt％、Ｓｉ 0.1〜 3.5wt
％、Ｃｕ0.05〜 0.4wt％を含有し、更にＣｒ 0.01 〜0.
35wt％、Ｍｎ0.01〜1.80wt％、Ｚｒ0.01〜0.35wt％、Ｈ
ｆ0.03〜0.50wt％、Ｖ0.03〜0.35wt％、Ｎｉ0.03〜3.50
wt％、Ｆｅ0.02〜1.50wt％、Ｔｉ0.005 〜0.35wt％の範
囲内で何れか１種又は２種以上を含有し、残部Ａｌから
なるアルミニウム合金材の少なくとも片面に、 500℃以
下で溶融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。
【請求項４】Ｍｇ 0.1〜 1.4wt％、Ｓｉ 0.1〜 3.5wt
％、Ｃｕ0.05〜 0.4wt％を含有し、更にＣｒ 0.01 〜0.
35wt％、Ｍｎ0.01〜1.80wt％、Ｚｒ0.01〜0.35wt％、Ｈ
ｆ0.03〜0.50wt％、Ｖ0.03〜0.35wt％、Ｎｉ0.03〜3.50
wt％、Ｆｅ0.02〜1.50wt％、Ｔｉ0.005 〜0.35wt％の範
囲内で何れか１種又は２種以上を含有し、残部Ａｌから
なるアルミニウム合金材の少なくとも片面に犠牲材をク
ラッドし、犠牲材をクラッドした面の反対側の面に、 5
00℃以下で溶融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。