JPH07207393A

JPH07207393A - 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートおよびアルミニウム合金製熱交換器の製造方法

Info

Publication number: JPH07207393A
Application number: JP24749593A
Authority: JP
Inventors: Masato Sakata; 正人坂田; Takenobu Dokou; 武宜土公; Koji Okada; 光司岡田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1995-08-08

Abstract

(57)【要約】【構成】ろう材を 7.0wt％を越え12.0wt％以下のＳ
ｉ、 0.1wt％を越え 8.0wt％以下のＣｕを含有し、さら
に 0.5wt％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越
え 0.3wt％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下
のＳｎのうち１種または２種以上を含有したアルミニウ
ム合金とし、芯材を0.05wt％を越え 0.6wt％Ｓｉ、0.05
wt％を越え 2.0wt％以下のＭｎを含有したアルミニウム
合金とし、犠牲材を 0.5wt％を越え 6.0wt％以下のＺ
ｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のＩｎ、 0.002wt％
を越え 0.3wt％以下のＳｎのうち１種または２種以上を
含有したアルミニウム合金としたことを特徴とするアル
ミニウム合金ブレージングシート。【効果】本発明のアルミニウム合金ブレージングシー
トは高強度で耐食性に優れかつろう付時に溶融せず、さ
らにこれを用いて熱交換器を製造した場合小型化軽量化
が可能であり、工業上顕著な効果を奏するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の熱交換器の
構成部材として使用される熱交換器用アルミニウム合金
ブレージングシートおよびそのブレージングシートを用
いたアルミニウム合金製熱交換器の製造方法に関するも
のであり、さらに詳しくは、電縫加工等によりチューブ
材としたり、そまままヘッダー材としたりして使用さ
れ、ろう付後の強度が強く、熱交換器用部材とした後の
外部および内部耐食性に優れた熱交換器用アルミニウム
合金ブレージングシートおよびそのブレージングシート
を用いたアルミニウム合金製熱交換器の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ラジエ
ーター等の熱交換器は例えば図１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
偏平チューブ（１）内を通して高温冷媒を他方のタンク
（４）側の空間に送り、チューブ（１）およびフィン
（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。

【０００３】このような熱交換器のチューブ材およびヘ
ッダー材は例えばＪＩＳ３００３（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ＪＩＳ７０７
２（Ａｌ−１wt％Ｚｎ）合金を、そして、該芯材の外側
には、通常ＪＩＳ４０４５（Ａｌ−10wt％Ｓｉ）合金等
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。そしてブレ
ージング工法としては、フラックスブレージング法、非
腐食性フラックスを用いたノコロックブレージング法等
が行われ、 600℃付近の温度に加熱してろう付けされ
る。

【０００４】ところで、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、従来の方法で薄肉化を行った場合、多くの
問題点が生じる。

【０００５】まず、冷媒通路構成部材（チューブ材等）
にしても、フィンにしても材料の肉厚が減少する分強度
を向上させる必要があり、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、材料
の強度を向上させるためには合金元素の添加が必要であ
るが、合金元素を添加すると該材料の融点が低下し、60
0 ℃付近の温度に加熱するブレージング工程時に溶融し
てしまうためである。

【０００６】また、犠牲層を有する冷媒通路構成部材で
は、芯材にＣｕを含有した合金を用いるとブレージング
時にＣｕが犠牲層に拡散し、犠牲層が犠牲層としての効
果を有さなくなって耐食性が低下する。そのため、強度
向上のために添加できる芯材へのＣｕ量は限られてしま
う。

【０００７】また、ブレージング時にフィンが座屈した
り、フィンにろうが拡散し溶融してしまう現象は、フィ
ンが薄くなるほど生じやすくなり、ベアのフィンでは板
厚50μｍ、ブレージングシートフィンで板厚 100μｍが
限界とされている。このように座屈が生じると通風抵抗
の増加により熱交換器の熱効率が低下する。

【０００８】さらに、材料の薄肉化に伴い熱交換器の熱
効率が低下する問題を解決するために、熱伝導性に優れ
たフィンの開発がなされており、例えばＡｌ−Ｚｒ系合
金のフィン材が提案されている。しかし、そのようなフ
ィン材は強度が低く、さらにろう付加熱時にろうが拡散
し易いという問題点がある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑み鋭意検討の結果、ろう付後の強度および耐食性に
優れた熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート
およびそのようなブレージングシートを用いることによ
り小型、軽量化が可能なアルミニウム合金製熱交換器の
製造方法について開発したものである。

【００１０】即ち、本発明ブレージングシートの第１
は、アルミニウム合金からなる芯材の片面にアルミニウ
ム合金からなるろう材をクラッドし、他の片面にアルミ
ニウム合金からなる犠牲材をクラッドした３層構造の熱
交換器用アルミニウム合金ブレージングシートにおい
て、ろう材を 7.0wt％を越え12.0wt％以下のＳｉ、 0.1
wt％を越え 8.0wt％以下のＣｕを含有し、さらに 0.5wt
％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt
％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のＳｎの
うち１種または２種以上を含有し、残部アルミニウムと
不可避的不純物とからなるアルミニウム合金とし、芯材
を0.05wt％を越え 0.6wt％以下のＳｉ、0.05wt％を越え
2.0wt％以下のＭｎを含有し、残部アルミニウムと不可
避的不純物とからなるアルミニウム合金とし、犠牲材を
0.5wt％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越え
0.3wt％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下の
Ｓｎのうち１種または２種以上を含有し、残部アルミニ
ウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金とし
たことを特徴とするアルミニウム合金ブレージングシー
トである。

【００１１】また本発明ブレージングシートの第２は、
アルミニウム合金からなる芯材の片面にアルミニウム合
金からなるろう材をクラッドし、他の片面にアルミニウ
ム合金からなる犠牲材をクラッドした３層構造の熱交換
器用アルミニウム合金ブレージングシートにおいて、ろ
う材を 7.0wt％を越え12.0wt％以下のＳｉ、 0.1wt％を
越え 8.0wt％以下のＣｕを含有し、さらに 0.5wt％を越
え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下
のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のＳｎのうち１
種または２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可避
的不純物とからなるアルミニウム合金とし、芯材を0.05
wt％を越え 0.6wt％以下のＳｉ、0.05wt％を越え 2.5wt
％以下のＣｕ、0.05wt％を越え 2.0wt％以下のＭｎを含
有し、さらに0.03wt％を越え 0.5wt％以下のＭｇ、0.03
wt％を越え 0.3wt％以下のＣｒ、0.03wt％を越え 0.3wt
％以下のＺｒ、0.03wt％を越え 0.3wt％以下のＴｉ、0.
03wt％を越え 1.5wt％以下のＮｉのうち１種または２種
以上を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物とか
らなるアルミニウム合金とし、犠牲材を 0.5wt％を越え
6.0 wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下の
Ｉｎ、 0.002wt％を越え0.3 wt％以下のＳｎのうち１種
または２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可避的
不純物とからなるアルミニウム合金としたことを特徴と
するアルミニウム合金ブレージングシートである。

【００１２】また本発明ブレージングシートの第３は、
アルミニウム合金からなる芯材の片面にアルミニウム合
金からなるろう材をクラッドし、他の片面にアルミニウ
ム合金からなる犠牲材をクラッドした３層構造の熱交換
器用アルミニウム合金ブレージングシートにおいて、ろ
う材を 7.0wt％を越え12.0wt％以下のＳｉ、 0.1wt％を
越え 8.0wt％以下のＣｕを含有し、さらに 0.5wt％を越
え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下
のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のＳｎのうち１
種または２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可避
的不純物とからなるアルミニウム合金とし、芯材を0.05
wt％を越え 0.6wt％以下のＳｉ、0.05wt％を越え 2.0wt
％以下のＭｎを含有し、残部アルミニウムと不可避的不
純物とからなるアルミニウム合金とし、犠牲材を 0.5wt
％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、0.002wt ％を越え 0.3wt
％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のＳｎの
うち１種または２種以上を含有し、さらに0.05wt％を越
え 2.5wt％以下のＭｇ、0.05wt％を越え 1.6wt％以下の
Ｍｎのうち１種または２種を含有し、残部アルミニウム
と不可避的不純物とからなるアルミニウム合金としたこ
とを特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートで
ある。

【００１３】また本発明ブレージングシートの第４は、
アルミニウム合金からなる芯材の片面にアルミニウム合
金からなるろう材をクラッドし、他の片面にアルミニウ
ム合金からなる犠牲材をクラッドした３層構造の熱交換
器用アルミニウム合金ブレージングシートにおいて、ろ
う材を 7.0wt％を越え12.0wt％以下のＳｉ、 0.1wt％を
越え 8.0wt％以下のＣｕを含有し、さらに 0.5wt％を越
え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下
のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のＳｎうち１種
または２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可避的
不純物とからなるアルミニウム合金とし、芯材を0.05wt
％を越え 0.6wt％以下のＳｉ、0.05wt％を越え 2.5wt％
以下のＣｕ、0.05wt％を越え 2.0wt％以下のＭｎを含有
し、さらに0.03wt％を越え 0.5wt％以下のＭｇ、0.03wt
％を越え 0.3wt％以下のＣｒ、0.03wt％を越え 0.3wt％
以下のＺｒ、0.03wt％を越え 0.3wt％以下のＴｉ、0.03
wt％を越え 1.5wt％以下のＮｉのうち１種または２種以
上を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物とから
なるアルミニウム合金とし、犠牲材を 0.5wt％を越え
6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下の
Ｉｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のＳｎのうち１種
または２種以上を含有し、さらに0.05wt％を越え 2.5wt
％以下のＭｇ、0.05wt％を越え 1.6wt％以下のＭｎのう
ち１種または２種を含有し、残部アルミニウムと不可避
的不純物とからなるアルミニウム合金としたことを特徴
とするアルミニウム合金ブレージングシートである。

【００１４】さらに本発明の熱交換器の製造方法は、上
記いずれかの発明に係るブレージングシートを用いてブ
レージング工法により熱交換器を製造するにあたり、ブ
レージング加熱温度を 570℃を越え 585℃以下とするこ
とを特徴とするアルミニウム合金製熱交換器の製造方法
である。

【００１５】まず、本発明のブレージングシートの構成
について説明する。本発明の熱交換器用アルミニウム合
金材料は図２に示すような３層構造を有するブレージン
グシートである。即ち、高強度アルミニウム合金を芯材
（５）とし、この芯材の片面にろう材（６）、他の片面
に犠牲材（７）を有する。そしてこのブレージングシー
トを用いて熱交換器を組み立てる際には該ブレージング
シートのろう材を外側に、犠牲材を冷媒通路構成側にし
て使用する。

【００１６】この本発明に係る芯材合金は高強度合金で
あり、従来使用されている合金よりもＳｉおよびＣｕ添
加量が高いことが特徴である。即ち、芯材を0.05wt％を
越え0.6 wt％以下のＳｉ、0.05wt％を越え 2.0wt％以下
のＭｎを含有し、またはこれに0.05wt％を越え 2.5wt％
以下のＣｕを含有させる場合はさらに、0.05wt％を越え
0.5wt％以下のＭｇ、0.03wt％を越え 0.3wt％以下のＣ
ｒ、0.03wt％を越え0.3 wt％以下のＺｒ、0.03wt％を越
え 0.3wt％以下のＴｉ、0.03wt％を越え 1.5wt％以下の
Ｎｉのうち１種または２種以上を含有し、残部アルミニ
ウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金であ
る。芯材合金の各添加元素の役割を以下に述べる。

【００１７】Ｓｉは、強度向上に寄与する元素であり、
0.05wt％以下の場合強度向上効果が十分でなく、 0.6wt
％を越えると成形加工性が悪くなる欠点を有する。従っ
て、Ｓｉは0.05wt％を越え 0.6wt％以下とするが、特に
0.5wt％付近で安定した特性を示す。

【００１８】Ｍｎは、金属間化合物を合金中に分布さ
せ、耐食性を低下させることなく強度を向上させるため
の必須元素である。その量が0.05wt％以下ではこの効果
が十分でなく、 2.0wt％を越えて添加した場合成形性が
低下し、組付け等の加工時にブレージングシートが割れ
てしまう。

【００１９】Ｃｕは固溶状態にて合金中に存在し、強度
を向上させる。そしてＣｕ含有量は0.05wt％以下の場合
強度向上効果が十分でない。しかし 1.0wt％を越えるＣ
ｕはＡｌ合金の融点を低下させるため、従来用いられて
いなかった含有量である。さらに 0.5wt％を越えるとＣ
ｕの添加量も本発明特有の添加量である。即ち従来は高
強度化のために、芯材にＣｕを添加すると冷媒通路構成
部材の耐食性が急激に低下するため、現実的に強度向上
のために添加できる芯材のＣｕ量は従来は 0.5wt％以下
であったのである。この原因について発明者らが鋭意検
討を行ったところ、芯材中のＣｕが犠牲層に拡散するこ
とおよび犠牲材の成分（例えばＺｎ）が芯材に拡散する
ことで、犠牲層の成分がブレージング前と比べ大きく変
化し、これが原因で犠牲効果が減じ耐食性が低下するこ
とを見出した。

【００２０】そこで発明者らが、拡散を防止する方法を
種々検討したが、高温での原子の拡散が原因で生じるた
めに通常の方法では防止効果がなく、加熱温度を低下さ
せることが有効な手段であることを見出し、その温度を
検討した。その結果、 585℃以下でろう付を行えば、拡
散量が減り、耐食性が向上することを見出したのであ
る。従って、上記Ｃｕの含有量は 570℃を越え 585℃以
下でろう付を行う本発明で初めて添加可能になった量で
ある。ここで、Ｃｕ量が 2.5wt％を越えると融点が低下
し、本発明のろう合金を用いても上記温度でのブレージ
ング時に溶融してしまう。従って、Ｃｕは0.05wt％を越
え 2.5wt％以下とするが、特に 0.8〜1.5wt％で安定し
た特性を示す。

【００２１】Ｍｇは合金中に固溶状態およびＭｇ₂Ｓｉ
の微細な析出相として存在し、強度を向上させる。0.05
wt％以下では効果がなく、 0.5wt％を越えて添加すると
非腐食性のフラックスを用いたろう付をする場合にフラ
ックスとＭｇが反応しろう付けができなくなる。

【００２２】Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉはいずれも微細な金属間
化合物を形成し合金の強度を向上させる働きを有する。
しかし、いずれも0.03wt％以下では効果がなく、 0.3wt
％を越えて添加した場合成形性が低下し、組付け等の加
工時にブレージングシートが割れてしまう。

【００２３】Ｎｉも微細な金属間化合物を形成し合金の
強度を向上させる働きを有する。しかし、0.03wt％以下
では効果がなく、 1.5wt％を越えて添加した場合成形性
が低下し、組付け等の加工時にブレージングシートが割
れてしまう。

【００２４】以上が本発明の芯材合金の成分であるが、
不可避不純物の代表的な元素としてＦｅがあるが、Ｆｅ
は 1.2wt％以下であれば含有されていてもかまわない。
また、鋳塊組織の微細化のために添加されるＢ等、上記
以外の元素はそれぞれ0.05wt％以下であれば含有されて
いてもかまわない。

【００２５】次に本発明に係るろう材合金について説明
する。従来は本発明のようなＣｕを多く添加した高強度
の芯材合金を用いた場合、熱交換器の外部および内部耐
食性が低下するという問題と芯材合金の融点が低いため
ろう付時に溶融するという問題があり、そのような芯材
にクラッドして用いるろう材は実用化されていなかっ
た。本発明のろう材合金はこれを解決したもので、本発
明の芯材合金と組み合わせた時に効果を発揮するもので
ある。

【００２６】即ち、熱交換器の外部耐食性についてさま
ざまな検討を行い、従来用いられているろう材合金と本
発明に係る芯材合金を組み合わせた場合、芯材合金中に
添加されているＣｕがろう付時にろう材中に拡散し、ろ
う材と芯材との境界付近に低Ｃｕ領域が生じそこが優先
的に腐食されるため、膨れをともなう激しい腐食を生じ
ることを見出した。本発明ではろう材合金にＣｕを添加
することで、芯材からろう材へのＣｕの拡散を防止しろ
う材と芯材との境界付近に低Ｃｕ領域を生じないように
して耐食性を向上させた。そして、従来 600℃付近の温
度でろう付していたのを 585℃以下の温度でろう付でき
るようにすれば、内部耐食性が向上し、芯材合金の溶融
がなくなると考え、従来のろう材合金よりもろう付温度
が低い合金を開発した。

【００２７】ろう材合金の各元素の役割とその限定理由
を以下に説明する。ここで、本発明に係るろう材の合金
組成は 7.0wt％を越え12.0wt％Ｓｉ、 0.1wt％を越え8.
0 wt％以下のＣｕを含有し、さらに 0.5wt％を越え 6.0
wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のＩ
ｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のＳｎのうち１種ま
たは２種以上を含有して残部アルミニウムと不可避的不
純物とからなるアルミニウム合金であり、以下にその限
定理由を説明する。

【００２８】Ｓｉの添加は合金の融点を下げるが、その
量が 7.0wt％以下では十分に融点が低下せず、 585℃以
下の温度でろう付できない。さらに、その量が12.0wt％
を越えると逆に融点が上がるため、 585℃以下の温度で
ろう付できない。

【００２９】Ｃｕの添加は合金の融点を下げ、ろう流れ
性を向上する。さらに、前記の理由で冷媒通路構成部材
にＣｕを添加した合金を用いる場合に熱交換器の外部耐
食性を高める働きを有する。しかし、Ｃｕの量が 0.1wt
％以下では以上の効果が十分でなく、その量が 8.0wt％
を越えるとろうの電位が貴になりすぎて、芯材が優先的
に腐食するようになり、耐食性が低下する上に合金の圧
延加工性が低下し、熱交換器用のブレージングシートと
して製造できなくなる。従って、Ｃｕは 0.1wt％を越え
8.0wt％以下とするが、特に 0.5wt％を越え3.5 wt％で
安定した特性を示す。

【００３０】Ｚｎの添加は合金の融点を下げる。さら
に、本発明のようにＣｕを添加したろう合金では外部腐
食によるふくれの発生は抑えられるものの、ろう材の電
位が芯材の電位より貴になり、外部腐食がピット状に進
行しその速度が速いという問題がある。Ｚｎの添加はろ
う材の電位を下げ、ろう材の電位を芯材の電位に近づ
け、耐食性を向上させる。しかし、その量が 6.0wt％を
越えるとろう材の自己耐食性が低下する上に合金の圧延
加工性が低下し、熱交換器用のブレージングシートに用
いるろう材としては適さなくなる。

【００３１】ＩｎおよびＳｎもろう材の電位を卑にし冷
媒通路構成部材の耐食性を向上させる。その量が 0.002
wt％以下では効果が十分でなく、その量が 0.3wt％を越
えると合金の圧延加工性が低下する。

【００３２】本発明に係るろう材の添加元素は以上の通
りであるが、不可避的不純物として、Ｆｅは 1.0wt％以
下であれば含有可能である。しかし、Ｆｅはろうが凝固
する時に金属間化合物を形成し、これが腐食の起点とな
る。そのため、Ｆｅ量は 0.5wt％以下が望ましい。Ｆｅ
以外の不可避的不純物として、他の元素もそれぞれ0.05
wt％以下であれば含有してもよい。

【００３３】犠牲材も本発明の重要な項目である。即
ち、従来の犠牲材合金の代表として、前記ＪＩＳ７０７
２合金を上げることができる。このような犠牲材合金と
本発明のような高Ｃｕの合金とを組み合わせた場合、芯
材合金内に添加されているＣｕがろう付時に犠牲材中に
拡散し、犠牲材の犠牲効果が打ち消されてしまう。その
ため犠牲材中のＺｎを増やすことが考えられるが、Ｚｎ
を増やすと犠牲材の融点が低下し、ろう付時に溶融して
しまう。しかし、本発明では上記のように低融点のろう
材を用いているので、Ｚｎを増やすことが可能である。

【００３４】即ち、本発明に係る犠牲材は、 0.5wt％を
越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以
下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下のＳｎのうち
１種または２種以上を含有して残部アルミニウムと不可
避的不純物とからなるアルミニウム合金、またはこれに
さらに0.05wt％を越え 2.5wt％以下のＭｇ、0.05wt％を
越え 1.6wt％以下のＭｎのうち１種または２種を添加し
たアルミニウム合金である。

【００３５】Ｚｎの添加は犠牲効果を合金に与える。し
かしその量が 0.5wt％以下では効果が十分でなく、その
量が 6.0wt％を越えると融点が低下し、本発明に係るろ
う合金を用いたとしてもろう付時に溶融してしまう。

【００３６】Ｉｎ、Ｓｎの添加も犠牲効果を合金に与え
る。しかしその量が 0.002wt％以下では効果が十分でな
く、その量が 0.3wt％を越えると合金の圧延加工性が低
下し、３層材のブレージングシートに用いる犠牲材とし
ては適さなくなる。

【００３７】Ｍｇの添加は犠牲材を高強度化し材料全体
の強度を向上する。しかしその量が0.05wt％以下では効
果がなく、 2.5wt％を越えると融点が低下し、本発明に
係るろう合金を用いたとしてもろう付時に溶融してしま
う。

【００３８】Ｍｎの添加も犠牲材を高強度化し材料全体
の強度を向上する。しかしその量が0.05wt％以下では効
果がなく、 1.6wt％を越えると合金の圧延加工性が低下
し、３層材のブレージングシートに用いる犠牲材として
は適さなくなる。

【００３９】本発明の犠牲材の添加元素は以上の通りで
あるが、不可避的不純物として、Ｓｉは 0.5wt％以下で
あれば含有可能であるが、 0.1wt％以下が望ましい。Ｆ
ｅは 0.8wt％以下であれば含有可能であるが、 0.1wt％
以下が望ましい。強度向上のためのＣｒ、Ｚｒ、Ｔｉ等
の上記以外の元素もそれぞれ0.05wt％以下であれば不純
物元素として含有してもかまわない。

【００４０】本発明ブレージングシートは以上のような
合金組成の３層材であり、ろう材、犠牲材の厚さはいず
れも通常30μｍ程度である。そしてその被覆率は使われ
る部材の板厚によって異なるため、この値に限定するも
のではない。

【００４１】上記の本発明の３層材は電縫加工等により
チューブとしたり、そのままヘッダー材等としてろう付
され、熱交換器に用いられる。

【００４２】ここで、本発明では、ろう付温度を 570℃
を越え 585℃以下で上記３層材を用いて他のＡｌ合金部
材と組合せてブレージングを行って熱交換器を製造する
ことを目的としている。ろう付温度が 570℃以下では、
本発明のろうは溶融しない組成があり、ろう付すること
ができないためである。また、 585℃を越えると、芯材
が溶融するためと既に説明したようにＣｕを多量に含有
した合金を冷媒通路構成部材に使用できなくなるためで
ある。

【００４３】そしてこのようにろう付温度を低下するこ
とで、下記のように熱交換器のフィンの耐高温座屈性お
よび熱伝導性を向上させることができる。

【００４４】まずフィンの座屈の大部分は、高温でのフ
ィンに高温クリープ現象が生じることで発生するもので
あり、 590℃付近を境にそれより高い温度で急激に生じ
る（フィンが弱くなる）ことを見出した。そのため、 5
85℃以下であればこれを原因とする座屈は生じないので
ある。さらに、フィンにろうが拡散することを原因とす
る座屈があるが、ろうの拡散は 595℃付近を境にそれよ
り高い温度で急激に生じることを見出した。そのため、
585℃以下であればろう拡散は少なくなり、全体として
フィンの座屈は生じにくくなるのである。

【００４５】またブレージングを行うフィン材の熱伝導
性は、アルミニウム合金中に析出していた金属間化合物
がろう付加熱時に再固溶するために低下する。そして加
熱温度が高いほど合金元素の固溶限が大きくなりかつ拡
散速度が大きくなるので、再固溶は進行しやすくなる。
そのため、ブレージング温度を下げることはフィンの熱
伝導性を高めるのに効果があることを見出し、 585℃以
下であれば再固溶の進行速度が小さく、熱伝導性の低下
は少ないことを見出した。

【００４６】従って、本発明の３層ブレージングシート
を用いて熱交換器を製造する場合、585 ℃以下でろう付
を行えば、フィンの特性が向上し、熱交換器としての特
性が向上するのである。即ち、本発明に係るブレージン
グシートの芯材のうち、低ＣｕやＣｕを含有していない
ものはブレージングシートの強度は向上しないが、本発
明のろうを用いているのでフィンの特性が向上するので
ある。なお、このようにろう付温度を低下させること
で、ろう付炉の寿命が延びるという効果も有する。

【００４７】ここで、本発明のろう付条件は上記のよう
に、温度は限定されるが、それ以外の条件は従来とほと
んど同様でよい。すなわち、フラックスブレージング
法、非腐食性のフラックスを用いたノコロックブレージ
ング法等であればよく特に限定するものではない。ろう
付け前の組み立て、洗浄、場合によってフラックス塗布
等は従来通り行えばよい。この場合フラックスは、例え
ばセシウム系のフラックスを用いても、本発明の温度域
でろう付可能である。

【００４８】なお、本発明では、加熱の後の工程は特に
限定しない。従来より行われているように、時効処理や
フラックス除去や塗装等の工程を行えばよい。

【００４９】さて、このように通常のろう付温度より低
い温度でろう付を行う方法に、低温ろう付と言われてい
る 500℃前後の温度でろう付を行う方法が知られてい
る。この方法はＺｎを20％以上を含有したＡｌ−Ｚｎ系
合金やＺｎ合金を通常ろうとして用いるために、ろう付
後にろう材が腐食されやすいという問題点があり、現実
的には熱交換器として使用されていない。さらに、Ａｌ
−Ｚｎ系合金でＺｎの添加量が８％を越えると圧延性が
非常に悪くなるので合わせ圧延によるブレージングシー
トの製造は不可能であり、工業的に安定して低温ろう付
用のブレージングシートを供給する製造方法は確立され
ていない。そのため、置きろう等としてろうを用いねば
ならず、製造できる部材の種類は限られている。しか
し、発明者らは上記のように低温ろう付よりはるかに高
温である 585℃以下のろう付温度でも熱交換器の特性向
上が可能なことを見出して、本発明のブレージングシー
トを開発したものである。

【００５０】さらに、従来より低融点のアルミニウム合
金ろうとして知られている合金がある（例えば特開平3-
57588 号公報）。これらは、主に鋳物をろう付するため
に開発されたものであり、多量のＣｕが含有されていた
り、上記のように多量のＺｎを添加しているため、圧延
加工を行うと割れてしまう問題があり、ブレージングシ
ートの製造ができなかったのである。ブレージングシー
トとして使用できなければ、工業的に熱交換器を製造す
るのに実用性が乏しい。本発明ではこのような問題点を
解決したブレージングシートを開発したのである。

【００５１】

【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００５２】（実施例１）表１〜表４に示す組成のアル
ミニウム合金ろう材と犠牲材を同じ材料番号の表５〜表
８に示す組成のアルミニウム合金芯材の両面にそれぞれ
クラッドしてアルミニウム合金製のチューブ材用の板厚
0.25mmの３層ブレージングシート板材１〜60、Ａ〜Ｈを
通常の方法により製造した。このときろう材のクラッド
率は10％、犠牲材のクラッド率は15％である。また、犠
牲材中には不純物元素として、Ｆｅ、Ｓｉがそれぞれ0.
01〜0.2 wt％の範囲内で含まれている。これら板材を、
表９〜表11の条件でＮ₂ガス中で加熱を行った。

【００５３】得られた板材１〜60、Ａ〜Ｈに引張試験、
並びにろう材部を外側、犠牲層部を内側として、次のよ
うに外部耐食性試験および内部耐食性試験を行った。

【００５４】外部耐食性試験はろう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、ＣＡＳＳ試験
（ＪＳＩＨ８６８１）を 360時間行い、孔食の発生状況
を調べた。結果を表９〜表11に記した。

【００５５】内部耐食性試験は、ろう材部をマスキング
した板材Ｃｕ²⁺イオンを 10ppm添加した水道水中に５カ
月間浸漬し、80℃×８時間と室温×16時間のサイクル腐
食試験を行い、犠牲材表面に発生したピット深さを光学
顕微鏡による焦点深度法によって求めた。結果を同じく
表９〜表11に示した。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】

【表４】

【００６０】

【表５】

【００６１】

【表６】

【００６２】

【表７】

【００６３】

【表８】

【００６４】

【表９】

【００６５】

【表１０】

【００６６】

【表１１】

【００６７】表９〜表11によれば、比較例Ａ、Ｂは本発
明の芯材ならびに犠牲層の組成をはずれたもので、 575
℃でろう付加熱を行ったが、溶融してしまった。比較例
Ｃはろう材にＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎを含有していないもの
で、外部耐食性が低下している。比較例Ｄ、Ｅは本発明
のろう合金の範囲をはずれており、 585℃以下ではろう
が溶融しないために、 600℃で加熱を行ったが芯材が溶
融してしまった。比較例Ｆはろう合金のＣｕ、Ｚｎが本
発明の範囲より多く添加されているもので、圧延時に割
れてしまいブレージングシートを製造することができな
かった。また従来例Ｇは板厚 0.4mmで使用しているもの
を薄肉したもので、本発明例と比較して、強度、耐食性
に劣っている。また、従来例ＨはＣｕを多く芯材に含有
した例であるが、耐食性に劣っている。対して、本発明
例では、高強度材の使用が可能であり、耐食性に優れて
いる。

【００６８】（実施例２）表12のＮo.１、２に示す組成
のベア材からなる板厚0.06mmのアルミニウム合金フィン
材と、Ｎo.３〜９に示す組成の芯材の片面に同じくＮo.
３〜９に示す組成のろう材を10％の厚さでクラッドし、
他の片面に下記組成の犠牲材を15％の厚さでクラッドし
た構成の板厚 0.3mmの電縫チューブ材および同じ構成の
板厚１mmのヘッダープレート材とを表13に示すように組
合せ図１に示すラジエーターを組み立てた。即ち部材番
号Ｎo.３、Ｎo.４、Ｎo.９の犠牲材組成はＡｌ−４wt％
Ｚｎ−２wt％Ｍｇ合金、部材番号Ｎo.５のものはＡｌ−
４wt％Ｚｎ、部材番号Ｎo.６、Ｎo.７のものはＡｌ−３
wt％Ｚｎ−２wt％Ｍｇ合金、部材番号Ｎo.８のものはＡ
ｌ−１wt％Ｚｎ合金である。ここでチューブ材は、表１
２示す板厚 0.3mmのコイル状板材を通常の方法により製
造し、このコイル状板材を電縫管のサイズに合わせスリ
ッターして幅35.0mmの条材にした。そしてこの条材を電
縫管製造装置を用い、幅16.0、厚さ 2.2mmの通液管用の
電縫管に加工した。また、同一の構成の板厚 1.0mmのコ
イル状板材を幅60mmにスリッターしてヘッダープレート
用の条材とした。

【００６９】組み立てられたラジエーターは、フッ化カ
リウム系フラックスにセシウム系フラックスを３％混合
したフラックスの10％濃度液を塗布し、Ｎ₂ガス中で表
13のろう付加熱条件で加熱を行い、ろう付けした。得ら
れたラジエーターについて、外観観察によりフィンおよ
びチューブの潰れ具合、およびろう付性としてフィレッ
トの形成について良好か否かを調査した。結果を表13に
示す。また、正常にろう付されていた熱交換器は熱効率
を調査した。なお熱効率は、ＪＩＳＤ１６１８（自
動車用冷房機試験方法）に準じて行い、それぞれ従来法
の熱交換器（表13中ののもの）の熱効率に対する向上
の割合を表13に記した。

【００７０】

【表１２】

【００７１】

【表１３】

【００７２】本発明法では、フィンの潰れが生じること
なく熱交換器が製造されており、かつ製造されたラジエ
ーターは熱効率に優れている。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明のアルミニウム合金
ブレージングシートは高強度で耐食性に優れかつろう付
時に溶融せず、さらにこれを用いて熱交換器を製造した
場合小型化軽量化が可能であり、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】ラジエーターを示す一部断面の斜視図である。

【図２】ブレージングシートの構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１偏平チューブ２フィン３ヘッダー４タンク５芯材６ろう材７犠牲材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田光司東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河アルミニウム工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム合金からなる芯材の片面に
アルミニウム合金からなるろう材をクラッドし、他の片
面にアルミニウム合金からなる犠牲材をクラッドした３
層構造の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシー
トにおいて、ろう材を 7.0wt％を越え12.0wt％以下のＳ
ｉ、 0.1wt％を越え 8.0wt％以下のＣｕを含有し、さら
に 0.5wt％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越
え0.3 wt％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下
のＳｎのうち１種または２種以上を含有し、残部アルミ
ニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
し、芯材を0.05wt％を越え 0.6wt％以下のＳｉ、0.05wt
％を越え 2.0wt％以下のＭｎを含有し、残部アルミニウ
ムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金とし、
犠牲材を 0.5wt％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt
％を越え 0.3wt％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt
％以下のＳｎのうち１種または２種以上を含有し、残部
アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム
合金としたことを特徴とするアルミニウム合金ブレージ
ングシート。
【請求項２】アルミニウム合金からなる芯材の片面に
アルミニウム合金からなるろう材をクラッドし、他の片
面にアルミニウム合金からなる犠牲材をクラッドした３
層構造の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシー
トにおいて、ろう材を 7.0wt％を越え12.0wt％以下のＳ
ｉ、 0.1wt％を越え8.0 wt％以下のＣｕを含有し、さら
に 0.5wt％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越
え0.3 wt％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下
のＳｎのうち１種または２種以上を含有し、残部アルミ
ニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
し、芯材を0.05wt％を越え 0.6wt％以下のＳｉ、0.05wt
％を越え 2.5wt％以下のＣｕ、0.05wt％を越え 2.0wt％
以下のＭｎを含有し、さらに0.03wt％を越え0.5 wt％以
下のＭｇ、0.03wt％を越え 0.3wt％以下のＣｒ、0.03wt
％を越え 0.3wt％以下のＺｒ、0.03wt％を越え 0.3wt％
以下のＴｉ、0.03wt％を越え 1.5wt％以下のＮｉのうち
１種または２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可
避的不純物とからなるアルミニウム合金とし、犠牲材を
0.5wt％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越え
0.3wt％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下の
Ｓｎのうち１種または２種以上を含有し、残部アルミニ
ウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金とし
たことを特徴とするアルミニウム合金ブレージングシー
ト。
【請求項３】アルミニウム合金からなる芯材の片面に
アルミニウム合金からなるろう材をクラッドし、他の片
面にアルミニウム合金からなる犠牲材をクラッドした３
層構造の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシー
トにおいて、ろう材を 7.0wt％を越え12.0wt％以下のＳ
ｉ、 0.1wt％を越え 8.0wt％以下のＣｕを含有し、さら
に 0.5wt％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越
え0.3 wt％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下
のＳｎのうち１種または２種以上を含有し、残部アルミ
ニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
し、芯材を0.05wt％を越え 0.6wt％以下のＳｉ、0.05wt
％を越え 2.0wt％以下のＭｎを含有し、残部アルミニウ
ムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金とし、
犠牲材を 0.5wt％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt
％を越え 0.3wt％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt
％以下のＳｎのうち１種または２種以上を含有し、さら
に0.05wt％を越え 2.5wt％以下のＭｇ、0.05wt％を越え
1.6wt％以下のＭｎのうち１種または２種を含有し、残
部アルミニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウ
ム合金としたことを特徴とするアルミニウム合金ブレー
ジングシート。
【請求項４】アルミニウム合金からなる芯材の片面に
アルミニウム合金からなるろう材をクラッドし、他の片
面にアルミニウム合金からなる犠牲材をクラッドした３
層構造の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシー
トにおいて、ろう材を 7.0wt％を越え12.0wt％以下のＳ
ｉ、 0.1wt％を越え 8.0wt％以下のＣｕを含有し、さら
に 0.5wt％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越
え0.3 wt％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下
のＳｎのうち１種または２種以上を含有し、残部アルミ
ニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
し、芯材を0.05wt％を越え 0.6wt％以下のＳｉ、0.05wt
％を越え 2.5wt％以下のＣｕ、0.05wt％を越え 2.0wt％
以下のＭｎを含有し、さらに0.03wt％を越え0.5 wt％以
下のＭｇ、0.03wt％を越え 0.3wt％以下のＣｒ、0.03wt
％を越え 0.3wt％以下のＺｒ、0.03wt％を越え 0.3wt％
以下のＴｉ、0.03wt％を越え 1.5wt％以下のＮｉのうち
１種または２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可
避的不純物とからなるアルミニウム合金とし、犠牲材を
0.5wt％を越え 6.0wt％以下のＺｎ、 0.002wt％を越え
0.3wt％以下のＩｎ、 0.002wt％を越え 0.3wt％以下の
Ｓｎのうち１種または２種以上を含有し、さらに0.05wt
％を越え 2.5wt％以下のＭｇ、0.05wt％を越え 1.6wt％
以下のＭｎのうち１種または２種を含有し、残部アルミ
ニウムと不可避的不純物とからなるアルミニウム合金と
したことを特徴とするアルミニウム合金ブレージングシ
ート。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項記載のブレ
ージングシートを用いてブレージング工法により熱交換
器を製造するにあたり、ブレージング加熱温度を 570℃
を越え 585℃以下とすることを特徴とするアルミニウム
合金製熱交換器の製造方法。