JPH0673480A

JPH0673480A - アルミニウムブレージングシート

Info

Publication number: JPH0673480A
Application number: JP24890892A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takeuchi; 宏明竹内
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1992-08-26
Filing date: 1992-08-26
Publication date: 1994-03-15

Abstract

(57)【要約】【構成】芯材の片面にＡｌ−Ｓｉ系合金のろう材を、
他の面にＡｌ−Ｚｎ系合金、またはＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系
合金等の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブレー
ジングシートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯材の
ろう材側の層をＭｎ： 0.5〜1.5 wt％、Ｃｕ： 0.5〜1.
0 wt％、Ｓｉ： 0.5〜1.0 wt％、Ｍｇ：0.2 wt％以下を
含有したＡｌ合金とし、犠牲陽極材側の層をＳｉ： 0.3
〜1.0wt％、Ｍｇ： 0.5〜1.5 wt％、Ｃｕ： 0.1〜1.0 w
t％を含有したＡｌ合金とし、かつ該芯材のろう材側の
層の厚さを二層構造芯材全体の厚さの50％を超えるもの
としたアルミニウムブレージングシート。【効果】ろう付後の強度が高く、大気側、冷媒側両面
の耐食性が良好で、かつろう付性も良いアルミニウムブ
レージングシートが得られるので熱交換器部材の薄肉化
が可能となり、自動車の軽量化に有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車の熱交換器等に用
いられるアルミニウムブレージングシートに関するもの
であり、さらに詳しくは熱交換器の冷媒通路を形成する
パイプ等の材料として用いられるアルミニウムブレージ
ングシートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の熱交換器にはラジエーター、
カーエアコン、インタークーラー、オイルクーラー等種
々あるが、例えばラジエーターとしては図１に示すよう
な構造のものが用いられている。図１において（１）は
チューブ、（２）はフィン、（３）はヘッダー、（４）
はタンクである。そしてチューブ（１）、フィン（２）
およびヘッダー（３）にはアルミ材料が用いられてお
り、タンク（４）は樹脂製のものが多く用いられてい
る。

【０００３】またチューブ（１）とフィン（２）とヘッ
ダー（３）は弗化物系のフラックスを使用するろう付に
よる接合によって一体化され、これに樹脂製タンク
（４）が機械的接合（かしめ加工）により取り付けられ
て、ラジエーターが製造される。

【０００４】このチューブ材としてはＡｌ−Ｍｎ系合金
である３００３合金（Ａｌ−0.15wt％Ｃｕ− 1.1wt％Ｍ
ｎ）を芯材とし該芯材のフィン側（大気側）の面にＡｌ
−Ｓｉ系合金である４３４３合金（Ａｌ− 7.5wt％Ｓ
ｉ）、４０４５合金（Ａｌ−10.0wt％Ｓｉ）などのろう
材をクラッドし、他の面（冷媒側）にＡｌ−Ｚｎ系合
金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金などの犠牲陽極材をクラッ
ドした３層構造のアルミニウムブレージングシートを電
縫加工およびロール成形加工により偏平管としたものを
用いている。その板厚は 0.3〜0.4mm である。

【０００５】他方フィン材としては３００３合金にＺｎ
を添加して犠牲陽極作用を持たせた材料を使用してお
り、その肉厚は0.08〜0.11mmである。

【０００６】またヘッダー材としてはチューブ材と同様
に３００３合金の芯材の大気側にろう材をクラッドし、
冷媒側に犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブレー
ジングシートが使用されており、その肉厚は１〜２mmで
ある。

【０００７】ところで近年では自動車の軽量化に対する
要求が強まり、それに対応するために自動車熱交換器の
軽量化も迫られている。そのため各部材の薄肉化が検討
されており、アルミニウムブレージングシートも薄肉化
のために芯材にＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｍｎ−Ｃｕ系合金など
従来のＡｌ−Ｍｎ系合金に比較してより高強度で高耐食
性の合金を採用することが進められている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに弗化物系のフ
ラックスを使用するろう付では、前記のようなＭｇを含
有する合金を芯材とするアルミニウムブレージングシー
トはろう付性が不安定であった。例えばチューブ材とし
て用いるブレージングシートでは芯材に0.3 wt％以上の
Ｍｇを添加すると、ろう付時にＭｇが芯材からろう材中
に拡散して行きろう付時に塗布したフラックス中のＦと
Ｍｇが反応し、チューブ材表面にＭｇＦ化合物を形成
し、チューブ材とフィンとのろう付性を著しく劣化させ
る。またヘッダーとチューブの接合部においても同様の
ろう付不良が起こる場合がある。

【０００９】特にチューブやフィンなどの板厚が薄い場
合には、Ｍｇは前記のようにろう付不良の原因となるば
かりでなく、ろう付中に材料内部から材料表面に拡散し
て芯材内部のＭｇ量が著しく低下することにより、ろう
付後の強度の低下を引き起こすので問題であった。さら
には、従来の３層ブレージングシート（即ち、ろう材、
芯材、犠牲材、各々１層より構成される）において、芯
材に 0.3wt％以上のＭｇを添加した場合、芯材中のＳｉ
とＭｇがＭｇ₂Ｓｉの化合物となって粒界に多量析出
し、この析出物によって粒界腐食が引き起こされる等の
問題が出てくる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、特に薄肉のラ
ジエーターのチューブ材として用いるアルミニウムブレ
ージングシートにおいて、芯材からろう材中へのＭｇの
拡散によるろう付性の低下を防止し、なおかつ、ろう付
後に高強度、高耐食性を有する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。

【００１１】即ち本発明は、芯材の片面にＡｌ−Ｓｉ系
合金ろう材を、他の面にＡｌ−Ｚｎ系合金、またはＡｌ
−Ｚｎ−Ｍｇ系合金等の犠牲陽極材をクラッドしたＡｌ
ブレージングシートにおいて、芯材を二層構造とし、該
芯材のろう材側の層をＭｎ：0.5 〜1.5 wt％（以下wt％
を％と略記）、Ｃｕ： 0.5〜1.0 ％、Ｓｉ： 0.5〜1.0
％、Ｍｇ： 0.2％以下を含有し、またはさらに各々0.05
〜0.3 ％のＣｒ，Ｚｎ，Ｔｉのうち１種もしくは２種以
上を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ
合金とし、犠牲陽極側の層をＳｉ： 0.3〜1.0 ％、Ｍ
ｇ： 0.5〜1.5 ％、Ｃｕ： 0.1〜1.0 ％を含有し、また
はさらに各々0.05〜0.3 ％のＭｎ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｔｉの
うち１種もしくは２種以上を含有し、残部Ａｌと不可避
的不純物とからなるＡｌ合金とし、かつ該芯材のろう材
側の層の厚を二層構造芯材全体の厚さの50％を超えるも
のとすることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明においては芯材を二層構造とし、該芯材
のろう材側の層（以下Ａ材という）にはＭｇの少ない材
料を用いて、ろう材中へのＭｇの拡散を少なくしてろう
付性の低下を防止し、合わせてＭｇ₂Ｓｉの粒界析出に
よる粒界腐食を抑制する機能を持たせている。また、該
芯材の犠牲陽極材側の層（以下Ｂ材という）にはＭｇの
含有量の多い材料を用い、強度の向上を図っている。ま
たＡ，Ｂ両材共にＣｕ添加により強度、耐食性の向上を
図っている。さらに、Ｍｇの少ないＡ材厚さの二層構造
芯材全体厚さに占める割合が50％を超えることにより、
Ｍｇ₂Ｓｉによる粒界腐食量を抑制させて、強度、ろう
付性、耐食性のバランスを維持し、各々の特性を向上さ
せたものである。

【００１３】以下Ａ材、Ｂ材における添加元素の添加理
由と添加量の限定理由について述べる。

【００１４】Ａ材において、Ｍｎは強度と耐食性を向上
させるために添加するもので添加量を 0.5〜1.5 ％とし
たのは 0.5％未満では効果がなく、 1.5％を超えると塑
性加工性が低下するからである。

【００１５】Ｃｕは強度と耐食性を向上させるために添
加するもので、添加量を 0.5〜1.0％としたのは 0.5％
未満では効果がなく 1.0％を超えると塑性加工性が低下
するからである。

【００１６】Ｓｉはろう付後、マトリックス中に固溶
し、強度向上に効果がある。添加量を0.5 〜1.0 ％とし
たのは、 0.5％未満では効果が少なく、 1.0％を超える
と単体Ｓｉが多くなり塑性加工性が低下し、さらにはＭ
ｇ₂Ｓｉの粒界析出による粒界腐食を引き起こす恐れが
あるからである。

【００１７】Ｍｇはろう付後の強度向上に効果がある
が、 0.2％を超えて添加すると、ろう材側に拡散してろ
う付性を低下させたり、あるいはＳｉと反応しＭｇ₂Ｓ
ｉの粒界析出による粒界腐食を引き起こす恐れがある。
従って、Ｍｇ量は 0.2％以下とする。

【００１８】Ｃｒ，Ｚｒ，Ｔｉはいずれも強度向上に効
果があるが、各々0.05％未満では効果がなく、 0.3％を
超えると巨大な化合物を形成して塑性加工性を低下させ
る。なおＦｅは３００３合金の不純物程度の添加は良い
が、少ないほど耐食性は良好となる。

【００１９】Ｂ材において、Ｓｉはマトリックス中に固
溶し、強度向上に効果がある。添加量を 0.3〜1.0 ％と
したのは、 0.3％未満では効果が少なく、 1.0％を超え
ると単体Ｓｉが多くなり塑性加工性が低下し、さらには
Ｍｇ₂Ｓｉの粒界析出による粒界腐食を引き起こす恐れ
があるからである。

【００２０】Ｍｇはろう付後の強度向上に効果があり、
添加量を 0.5〜1.5 ％と限定したのは、 0.5％未満では
効果がなく、 1.5％を超えると、たとえＢ材の厚さの二
層芯材全体厚さに占める割合が本発明の規定条件を満た
していても、ろう付後拡散に伴うＭｇ₂Ｓｉ化合物の粒
界析出量が多くなり、それによって粒界腐食を引き起こ
す恐れがあるため腐食部位が多くなり耐食性が劣化する
等の問題が出てくるためである。

【００２１】Ｃｕは強度と耐食性向上に効果がある。添
加量を 0.1〜1.0 ％と限定したのは、 0.1％未満では効
果が少なく、 1.0％を超えると塑性加工性が悪くなるだ
けでなく、芯材にクラッドされる犠牲陽極材にＣｕが多
量に拡散するために、該犠牲陽極材の犠牲陽極効果が低
下し、ブレージングシートとしての耐食性が劣化するた
めである。

【００２２】Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｔｉはいずれも強度向
上に効果があるが、各々0.05％未満では効果がなく、
0.3％を超えると塑性加工性が低下する。なおＦｅは３
００３合金の不純物程度の添加は良いが、少ないほど耐
食性は良好となる。

【００２３】次に本発明で、芯材のろう材側の層（Ａ
材）の厚さを二層芯材全体の厚さの50％を超えるものと
すると規定した理由を以下に述べる。

【００２４】Ｍｇの少ないＡ材厚さの二層構造芯材の全
体厚さに占める割合が50％以下の場合、すなわちＭｇの
多い犠牲陽極材側の層（Ｂ材）の厚さの該割合が50％を
超える場合、理論上はＭｇ量が多い分強度が向上するこ
とになるが、実際にはＭｇ量によって逆に強度が低下す
るという現象が起きる場合がある。これはＡ材の方がＢ
材よりも層厚さが薄くなるために、ろう付により大量の
Ｍｇがろう材表面に濃化し、Ｍｇ添加による芯材強度が
予想以上に低下するばかりか、ろう付性も劣化するため
である。また、Ａ材厚さの該割合が50％以下の場合、Ｍ
ｇ量の多いＢ材厚さの方がＡ材厚さよりも厚くなるため
に、ろう付後、Ｍｇ₂Ｓｉ化合物の粒界析出に伴う粒界
腐食部位が拡大する恐れが出てきて、ブレージングシー
トとしての腐食進行を速める結果を招くことになる。

【００２５】したがって、ろう付に伴うろう材表面への
Ｍｇの大量濃化の抑制、およびＭｇ₂Ｓｉによる粒界腐
食量を抑制させて、強度、ろう付性、耐食性のバランス
を向上させたブレージングシートを提供するためには、
Ａ材厚さは二層芯材全体厚さの50％を超えることが必要
である。

【００２６】本発明アルミニウムブレージングシートに
おいて、ろう材、犠牲陽極材のクラッド率は各々３〜15
％程度が適当である。また、Ｂ材にはＣｕが添加されて
いるために、ろう付加熱時に犠牲陽極材方向へＣｕが拡
散し、犠牲陽極材中のＺｎ，Ｍｇの電位卑化作用を減じ
る場合がある、そこで犠牲陽極材としてはＺｎ，Ｍｇを
各々１〜２％、 0.5〜１％程度含有した充分電位の卑な
合金を使用するのがよい。

【００２７】

【実施例】表１，２に示すろう材側芯材合金（即ち二層
芯材のろう材側の層となるもの）16種、犠牲陽極材側芯
材合金（即ち二層芯材の犠牲陽極材側の層となるもの）
16種および３００３合金（いずれの合金も不純物として
表に示すようにＦｅを含有するものである）を金型鋳造
により鋳造して各々両面面削して仕上げた。この際これ
らろう材側芯材合金と犠牲陽極材側芯材合金の面削鋳塊
を組合わせて二層としたときの厚さの合計が常に40mmと
なるように、各層の面削鋳塊の厚さの割合を表３及び表
４に示すように種々変化させて仕上げた。なお従来例で
ある３００３合金については、該合金の面削鋳塊厚さを
40mmに仕上げた。またろう材として４３４３合金を用
い、犠牲陽極材としてＡｌ− 1.5％Ｚｎ−0.5％Ｍｇ合
金を用い、いずれも芯材と同様に鋳造し、面削後、熱間
圧延により５mm厚とした。

【００２８】そしてろう材側芯材と犠牲陽極材側芯材と
を表３及び表４のように種々組み合わせ、ろう材、ろう
材側芯材、犠牲陽極材側芯材、犠牲陽極材の４枚をこの
順に重ね合わせ、 500℃にて熱間圧延により４層のクラ
ッド材とした。その後冷間圧延により0.35mm厚とし、 3
30℃×２hrの中間焼鈍を入れて最終的には0.25mm厚にま
で冷間圧延し、Ｈ１４材の試料とした。

【００２９】これらの試料について、強度、ろう付性、
耐食性を以下の方法で測定し、それらの結果を表３及び
表４に併記する。

【００３０】強度 600 ℃×10min.のろう付加熱
後、 100℃／min.の冷却速度で冷却し、その後室温に４
日間放置した後引張強さを測定した。

【００３１】ろう付性 0.1 mm厚の３００３合金のフィ
ン（２）をコルゲート加工したものと、本試料（５）と
を図２に示すように組み合せてコアとし、これを３％の
弗化物系フラックス水溶液中に浸漬してフラックスを塗
布し、200 ℃で乾燥後、不活性ガス中で 600℃×３min.
のろう付加熱を行い、フィンの接合率を測定した。

【００３２】耐食性・大気側：上記ろう付加熱コアを使用し、犠牲陽極材側
及び端面をシールし、キャス 300Hrの腐食試験を行い、
試料に発生する最大孔食深さを測定した。・冷媒側：強度測定用の試料と同様のろう付加熱を施し
た後ろう材側および端面をシールしてＣｌ^-195ppm、Ｆ
ｅ³⁺30ppm 、ＳＯ₄ ^2-60ppm 、Ｃｕ²⁺１ppm を含む88℃
の高温水中で８Hr、室温放置16Hrのサイクル浸漬テスト
を３カ月間行い試料に生じた最大孔食深さを測定した。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】表３，４から明らかなように、本発明例Ｎ
o.１〜24はろう付後の強度が17kgf/mm²以上と３００３
合金を芯材とした従来例Ｎo.35よりも高く、ろう付接合
率も90％以上と優れ、耐食性も良好である。これに対し
比較例Ｎo.26，28，29，30，31，32は本発明例に比べ強
度が低い。比較例Ｎo.25，27，33，34は強度が高いが、
ろう付接合率は55％以下と低く、耐食性も悪い。また、
比較例Ｎo.28，29，31，32はろう付接合率が高く、ろう
付性に優れるが、強度は17kgf/mm²未満であり本発明例
に比べ低い。さらに芯材が３００３合金単層である従来
例Ｎo.35はろう付性に優れるが、強度は低い。したがっ
て、本発明によるアルミニウムブレージングシートは、
従来材に比べ強度、ろう付性、耐食性のバランスを維持
しながら、各々の特性を向上させることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によればろう付後
の強度が高く、大気側、冷媒側両面の耐食性が良好で、
かつろう付性も良いアルミニウムブレージングシートが
得られるもので熱交換器部材の薄肉化が可能となり、自
動車の軽量化に対して顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】自動車用ラジエーターの構造を示す説明図であ
る。

【図２】アルミニウムブレージングシートのろう付性を
判定するためのろう付加熱コアを示す斜視図である。

【符号の説明】

１チューブ２フィン３ヘッダー４タンク５試料

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯材の片面にＡｌ−Ｓｉ系合金のろう材
を、他の面にＡｌ−Ｚｎ系合金、またはＡｌ−Ｚｎ−Ｍ
ｇ系合金等の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブ
レージングシートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯
材のろう材側の層をＭｎ： 0.5〜1.5 wt％、Ｃｕ： 0.5
〜1.0 wt％、Ｓｉ： 0.5〜1.0 wt％、Ｍｇ： 0.2wt％以
下を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ
合金とし、犠牲陽極材側の層をＳｉ： 0.3〜1.0 wt％、
Ｍｇ： 0.5〜1.5 wt％、Ｃｕ：0.1 〜1.0 wt％を含有
し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金と
し、かつ該芯材のろう材側の層の厚さを二層構造芯材全
体の厚さの50％を超えるものとすることを特徴とするア
ルミニウムブレージングシート。
【請求項２】芯材の片面にＡｌ−Ｓｉ系合金のろう材
を、他の面にＡｌ−Ｚｎ系合金、またはＡｌ−Ｚｎ−Ｍ
ｇ系合金等の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブ
レージングシートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯
材のろう材側の層をＭｎ： 0.5〜1.5 wt％、Ｃｕ： 0.5
〜1.0 wt％、Ｓｉ： 0.5〜1.0 wt％、Ｍｇ： 0.2wt％以
下を含有し、さらに各々0.05〜0.3 wt％のＣｒ，Ｚｒ，
Ｔｉのうち１種または２種以上を含有し、残部Ａｌと不
可避的不純物とからなるＡｌ合金とし、犠牲陽極材側の
層をＳｉ： 0.3〜1.0 wt％、Ｍｇ： 0.5〜1.5 wt％、Ｃ
ｕ： 0.1〜1.0 wt％を含有し、残部Ａｌと不可避的不純
物とからなるＡｌ合金とし、かつ該芯材のろう材側の層
の厚さを二層構造芯材全体の厚さの50％を超えるものと
することを特徴とするアルミニウムブレージングシー
ト。
【請求項３】芯材の片面にＡｌ−Ｓｉ系合金のろう材
を、他の面にＡｌ−Ｚｎ系合金、またはＡｌ−Ｚｎ−Ｍ
ｇ系合金等の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブ
レージングシートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯
材のろう材側の層をＭｎ： 0.5〜1.5 wt％、Ｃｕ： 0.5
〜1.0 wt％、Ｓｉ： 0.5〜1.0 wt％、Ｍｇ： 0.2wt％以
下を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ
合金とし、犠牲陽極材側の層をＳｉ： 0.3〜1.0 wt％、
Ｍｇ： 0.5〜1.5 wt％、Ｃｕ：0.1 〜1.0 wt％を含有
し、さらに各々0.05〜0.3 wt％のＭｎ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｔ
ｉのうち１種または２種以上を含有し、残部Ａｌと不可
避的不純物とからなるＡｌ合金とし、かつ該芯材のろう
材側の層の厚さを二層構造芯材全体の厚さの50％を超え
るものとすることを特徴とするアルミニウムブレージン
グシート。
【請求項４】芯材の片面にＡｌ−Ｓｉ系合金のろう材
を、他の面にＡｌ−Ｚｎ系合金、またはＡｌ−Ｚｎ−Ｍ
ｇ系合金等の犠牲陽極材をクラッドしたアルミニウムブ
レージングシートにおいて、芯材を二層構造とし、該芯
材のろう材側の層をＭｎ： 0.5〜1.5 wt％、Ｃｕ： 0.5
〜1.0 wt％、Ｓｉ： 0.5〜1.0 wt％、Ｍｇ： 0.2wt％以
下を含有し、さらに各々0.05〜0.3 wt％のＣｒ，Ｚｒ，
Ｔｉのうち１種または２種以上を含有し、残部Ａｌと不
可避的不純物とからなるＡｌ合金とし、犠牲陽極材側の
層をＳｉ： 0.3〜1.0 wt％、Ｍｇ： 0.5〜1.5 wt％、Ｃ
ｕ： 0.1〜1.0 wt％を含有し、さらに各々0.05〜0.3 wt
％のＭｎ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｔｉのうち１種または２種以上
を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合
金とし、かつ該芯材のろう材側の層の厚さを二層構造芯
材全体の厚さの50％を超えるものとすることを特徴とす
るアルミニウムブレージングシート。