JPH0726171B2 - ろう付け後に高強度を保持する熱交換器用Ａｌ合金ブレ−ジングシ−ト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ろう付け後においても高強度を保持する熱
交換器用Al合金ブレージングシートに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、一般に、例えばオートバイや自動車どのラジエー
ター、クーラーのコンデンサー、およびエバポレイター
など（以下、これらを総称して熱交換器という）の製造
に、フイン材や管材などとして、例えばJIS・7NO1に代
表される、重量％で（以下、％は重量％を示す）、 Zn:4〜５％， Mg:1〜２％， Mn:0.2〜0.7％， を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成を有す
るAl合金を芯材とし、この芯材の片面または両面に皮材
として、通常の組成を有するAl−Si合金またはAl−Si−
Mg合金のろう材をクラツドしてなるAl合金ブレージング
シートが用いられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

また、上記の熱交換器の製造には、真空ろう付けやフラ
ックスろう付けが不可欠であるが、上記の従来Al合金ブ
レージングシートでは、ろう付け時に溶融した部分が点
在する、いわゆるバーニングが起ることを防止するため
に、芯材中のZnおよびMg量を低く抑えねばならず、この
結果ろう付け後の強度が低下し、ろう付け後に高強度を
確保することかできないことから、その肉厚を厚くして
強度低下を補つており、近年要望が高まりつつある軽量
化および省力化に逆行するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明者等は、上述のような観点から、熱交換器
の製造に際して、ろう付け後においても高強度を保持す
るAl合金ブレージングシートを開発すべく研究を行なつ
た結果、芯材を、 Zn:3.2〜4.5％， Mg:0.2〜1.2％， Mn:0.2〜１％， Si:0.35〜１％， を含有し、さらに必要に応じて、 Cr:0.1〜0.5％， Zr:0.03〜0.2％， Ti:0.01〜0.2％， Cu:0.03〜0.4％， のうちの１種または２種以上を含有し、残りがAlと不可
避不純物からなる組成を有するAl合金で構成したAl合金
ブレージングシートにおいては、ろう付け後の高度低下
がなく、ろう付け前の高強度をろう付け後においても保
持するので、その薄肉化が可能であり、軽量化を可能と
するものであるという知見を得たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであつ
て、 Zn:3.2〜4.5％， Mg:0.2〜1.2％， Mn:0.2〜１％， Si:0.35〜１％， を含有し、さらに必要に応じて、 Cr:0.1〜0.5％， Zr:0.03〜0.2％， Ti:0.01〜0.2％， Cu:0.03〜0.4％， のうちの１種または２種以上を含有し、残りがAlと不可
避不純物からなる組成を有するAl合金を芯材とし、この
芯材の片面または両面に、皮材として、JIS・BA4343お
よび4045などのAl−Si合金、またはBA4004などのAl−Si
−Mg合金の通常の組成を有するろう材をクラツドしてな
る、ろう付け後に高強度を保持する熱交換器用Al合金ブ
レージングシートに特徴を有するものである。

つぎに、この発明のAl合金ブレージングシートの芯材の
成分組成を上記の通りに限定した理由を以下に説明す
る。

（ａ）Zn Zn成分には、Mg成分との共存において、強度を向上させ
るほか、圧延時の変形抵抗を増大させ、もつて多数の格
子欠陥の生成を促進させ、これによつてろう付け後の強
度に不可欠な後述のAl−Mn−Siの微細な金属間化合物の
ろう付け時における折出を促進させる作用があるが、そ
の含有量が3.2％未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方の含有量が4.5％を越えると、加工性が低下
するようになると共に、ろう付け時に溶融した部分が点
在する、いわゆるバーニングを起すようになることか
ら、その含有量を3.2〜4.5％と定めた。

（ｂ）Mg Mg成分には、上記のようにZnとの共存において強度を向
上させる作用があるが、その含有量が0.2％未満では所
望の強度を確保することができず、一方その含有量が1.
2％を越えると、加工性が低下するようになるばかりで
なく、バーニングが起るようになり、さらにろうの流動
性も損なわれるようになることから、その含有量を0.2
〜1.2％と定めた。

（ｃ）Mn Mn成分には、予め加工された方向に扁平な結晶粒層状組
織を、ろう付けの前後にわたつて保持し、もつてろう付
け後の強度低下を抑制する作用があるが、その含有量が
0.2％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
その含有量が１％を越えると加工性が阻害されるように
なることから、その含有量を0.2〜１％と定めた。

（ｄ）Si Si成分には、ろう付け時にAl−Mn−Siの微細な金属間化
合物を折出形成して、ろう付け時の高温下でも高強度を
維持するほか、ろう付け後の強度を向上させる作用があ
るが、その含有量が0.35％未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方その含有量が１％を越えると、加工
性が低下するようになることから、その含有量を0.35〜
１％と定めた。なお、含有比でMn/Si:1以上とした場合
に一段と高い強度が得られるようになる。

（ｅ）CrおよびZr これらの成分には、Mn成分との共存において、予め加工
された方向に扁平な結晶粒層状組織を、ろう付けの前後
にわたつて保持し、もつてろう付け後の強度低下を一段
と抑制する作用があるので、より一層の高強度を必要と
する場合に必要に応じて含有されるが、その含有量がそ
れぞれCr:0.1％未満およびZr:0.03％未満ではろう付け
後に所望の強度向上が得られず、一方その含有量がそれ
ぞれCr:0.5％およびZr:0.2％を越えると加工性が阻害さ
れるようになることから、その含有量をCr:0.1〜0.5％,
Zr:0.03〜0.2％と定めた。

（ｆ）Ti Ti成分には、鋳造時の結晶粒を均一微細化し、Mn,Cr,お
よびZrによる作用と相まつて、ろう付け後の強度を一段
と向上させる作用があるので、より一層の高強度を必要
とする場合に必要に応じて含有されるが、その含有量が
0.01％未満では所望の強度向上効果が得られず、一方そ
の含有量が0.2％を越えると、加工性が阻害されるよう
になることから、その含有量を0.01〜0.2％と定めた。

（ｇ）Cu Cu成分には、素地に固溶して、これの強度を一段と向上
させる作用があるので、高強度が要求される場合に必要
に応じて含有されるが、その含有量が0.03％未満では所
望の強度向上効果が得られず、一方その含有量が0.4％
を越えると、バーニング発生部に亀裂が生じ易くなるこ
とから、その含有量を0.03〜0.4％と定めた。

〔実施例〕

つぎに、この発明のAl合金ブレージングシートを実施例
により具体的に説明する。

それぞれ第１表に示される成分組成を有する芯材用Al合
金溶湯を調整し、実験用半連続鋳造装置を用いて、45mm
×190mmの断面寸法をもつた鋳塊とし、これに通常の条
件で均質化処理と面削を施した後、熱間圧延を施して厚
さ:9mmの芯材用熱延板とし、一方同様にろう材用Al合金
として、 Si:9.7％を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組
成（BA4045 ）を有するAl合金（以下Ａ合金という）、
およびSi:9.6％、Mg:1.6％を含有し、残りがAlと不可避
不純物からなる組成（BA4004）を有するAl合金（以下Ｂ
合金という）の鋳塊を調整し、同じくこれに通常の条件
で、均質化処理と面削、さらに熱間圧延と冷間圧延を施
して厚さ:1mmのろう材用冷延板とし、ついでこれら芯材
用熱延板とろう材用延板とを重ね合せた状態で、同じく
通常の条件で熱間圧延と冷間圧延とを施し、クラツドす
ることにより厚さ:1.5mmの本発明Al合金ブレージングシ
ート１〜23、比較Al合金ブレージングシート１〜４、お
よびJIS・7NO1に相当する従来Al合金ブレージングシー
トをそれぞれ製造した。

なお、比較Al合金ブレージングシート１〜４は、いずれ
も構成成分のうちのいずれかの成分含有量（第１表に※
印を付す）がこの発明の範囲から外れた組成をもつもの
である。

また、いずれのAl合金ブレージングシートも、不可避不
純物として、Cr:0.01％以下、Zr:0.01％以下、Ti:0.005
％以下、およびCu:0.01％以下を含有するものであつ
た。

ついで、この結果得られた各種のAl合金ブレージングシ
ートについて、強度:500℃に２時間保持後水冷の溶体化
処理、さらに引続いて温度:150℃に８時間保持の時効処
理を施した状態で引張強さを測定し、さらに真空ろう付
けに相当する、真空中、温度:610℃に５分間保持のろう
付け加熱を施し、14日間経過後における引張強さを測定
した。これらの測定結果を第１表に示した。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、従来Al合金ブレージングシ
ートは、ろう付け前の高強度をろう付け後も保持するこ
とができないのに対して、本発明Al合金ブレージングシ
ート１〜23は、いずれもろう付け後においてもろう付け
前の高強度を保持することが明らかである。

また、比較Al合金ブレージングシート１〜４に見られる
ように、構成成分のうちの成分含有量がこの発明の範囲
から外れても、ろう付け後に高強度を確保することがで
きないことが明らかである。

上述のように、この発明のAl合金ブレージングシート
は、ろう付け後においてもろう付け前の高強度を保持す
るので、これを熱交換器の製造に薄肉化した状態で用い
ることができ、軽量化に寄与するところ大なるものであ
る。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Zn:3.2〜4.5％， Mg:0.2〜1.2％， Mn:0.2〜１％， Si:0.35〜１％， を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）を有するAl合金を芯材とし、この芯材の片面ま
   たは両面に皮材としてAl−Si合金またはAl−Si−Mg合金
   のろう材をクラツドしてなるろう付け後に高強度を保持
   する熱交換器用Al合金ブレージングシート。
2. 【請求項２】 Zn:3.2〜4.5％， Mg:0.2〜1.2％， Mn:0.2〜１％， Si:0.35〜１％， を含有し、さらに、 Cr:0.1〜0.5％， Zr:0.03〜0.2％， のうちの１種または２種を含有し、残りがAlと不可避不
   純物からなる組成（以上重量％）を有するAl合金を芯材
   とし、この芯材の片面または両面に皮材としてAl−Si合
   金またはAl−Si−Mg合金のろう材をクラツドしてなるろ
   う付け後に高強度を保持する熱交換器用Al合金ブレージ
   ングシート。
3. 【請求項３】 Zn:3.2〜4.5％， Mg:0.2〜1.2％， Mn:0.2〜１％， Si:0.35〜１％， を含有し、さらに、 Ti:0.01〜0.2％， を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）を有するAl合金を芯材とし、この芯材の片面ま
   たは両面に皮材としてAl−Si合金またはAl−Si−Mg合金
   のろう材をクラツドしてなるろう付け後に高強度を保持
   する熱交換器用Al合金ブレージングシート。
4. 【請求項４】 Zn:3.2〜4.5％， Mg:0.2〜1.2％， Mn:0.2〜１％， Si:0.35〜１％， を含有し、さらに Cu:0.03〜0.4％， を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）を有するAl合金を芯材とし、この芯材の片面ま
   たは両面に皮材としてAl−Si合金またはAl−Si−Mg合金
   のろう材をクラツドしてなるろう付け後に高強度を保持
   する熱交換器用Al合金ブレージングシート。
5. 【請求項５】 Zn:3.2〜4.5％， Mg:0.2〜1.2％， Mn:0.2〜１％， Si:0.35〜１％， を含有し、さらに、 Cr:0.1〜0.5％， Zr:0.03〜0.2％， のうちの１種または２種と、 Ti:0.01〜0.2％， を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）を有するAl合金を芯材とし、この芯材の片面ま
   たは両面に皮材としてAl−Si合金またはAl−Si−Mg合金
   のろう材をクラツドしてなるろう付け後に高強度を保持
   する熱交換器用Al合金ブレージングシート。
6. 【請求項６】 Zn:3.2〜4.5％， Mg:0.2〜1.2％， Mn:0.2〜１％， Si:0.35〜１％， を含有し、さらに、 Cr:0.1〜0.5％， Zr:0.03〜0.2％， のうちの１種または２種と、 Cu:0.03〜0.4％， を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）を有するAl合金を芯材とし、この芯材の片面ま
   たは両面に皮材としてAl−Si合金またはAl−Si−Mg合金
   のろう材をクラツドしてなるろう付け後に高強度を保持
   する熱交換器用Al合金ブレージングシート。
7. 【請求項７】 Zn:3.2〜4.5％， Mg:0.2〜1.2％， Mn:0.2〜１％， Si:0.35〜１％， を含有し、さらに、 Ti:0.01〜0.2％， Cu:0.03〜0.4％， を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）を有するAl合金を芯材とし、この芯材の片面ま
   たは両面に皮材としてAl−Si合金またはAl−Si−Mg合金
   のろう材をクラツドしてなるろう付け後に高強度を保持
   する熱交換器用Al合金ブレージングシート。
8. 【請求項８】 Zn:3.2〜4.5％， Mg:0.2〜1.2％， Mn:0.2〜１％， Si:0.35〜１％， を含有し、さらに、 Cr:0.1〜0.5％， Zr:0.03〜0.2％， のうちの１種または２種と、 Ti:0.01〜0.2％と、 Cu:0.03〜0.4％， を含有し、残りがAlと不可避不純物からなる組成（以上
   重量％）を有するAl合金を芯材とし、この芯材の片面ま
   たは両面に皮材としてAl−Si合金またはAl−Si−Mg合金
   のろう材をクラツドしてなるろう付け後に高強度を保持
   する熱交換器用Al合金ブレージングシート。