JPH1177290A - 耐食性に優れたアルミニウムろう付品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト化を図り得るとともに、ろう材の局
部腐食を防止し得る、耐食性に優れたアルミニウムろう
付品の製造方法を提供する。 【解決手段】 アルミニウム芯材２の表面に、Ｓｉを含
有するアルミニウムろう材１が設けられたブレージング
シートを用いた被ろう付品を加熱ろう付した後、ろう付
温度から５４８〜５７７℃の範囲の第１冷却温度域まで
３〜１５℃／分の冷却速度で冷却する第１冷却処理を行
った後、該第１冷却温度域から３５０〜４７０℃の範囲
の第２冷却温度域まで２０〜６０℃／分の冷却速度で冷
却する第２冷却処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば熱交換器
の構成部材等として好適に用いられる耐食性に優れたア
ルミニウムろう付品の製造方法、特にろう付後の冷却処
理方法に関するものである。

【０００２】なお、この明細書において、「アルミニウ
ム」の語はアルミニウム及びアルミニウム合金の両方を
含む意味で用いる。

【０００３】

【従来の技術】熱交換器、特に自動車用の熱交換器のフ
ィンやチューブ等には従来よりアルミニウム系材料から
なるブレージングシートが用いられている。このブレー
ジングシートは高強度を有するアルミニウム合金を芯材
とし、これの表面にＳｉ等を含有するアルミニウム合金
が設けられたものであり、熱交換器はこのようなブレー
ジングシートを用いて作製されたフィンやチューブ等の
各構成部材がろう付されて形成されている。

【０００４】このような熱交換器を構成する部材には、
強度に優れるのみならず、耐食性にも優れていることが
要求されている。特に自動車用の熱交換器においては、
その使用環境が特に腐食されやすい環境であるために、
耐食性に優れることが強く要請されているところであ
る。

【０００５】ところで、ろう付後のブレージングシート
の腐食は次のような機構で起こることが知られている。
即ち図１１に示すように、ろう付で溶融したＳｉ含有ア
ルミニウムろう材は冷却過程において、最初に初晶（５
３）が形成され、次いで共晶（５４）相（Ｓｉ＋α相）
が形成される。そして共晶相におけるα相（５４ａ）が
晶出Ｓｉ（５４ｂ）との間に局部電池を形成して優先的
に共晶α相（５４ａ）の腐食が始まる。しかも共晶α相
（５４ａ）は初晶（５３）に比してＳｉ固溶量が少な
く、これによりさらに優先的に共晶α相（５４ａ）の腐
食が進行して、その腐食が芯材（５２）にまで到達する
こととなる。このように初晶（５３）および晶出Ｓｉ
（５４ｂ）は腐食せずに、共晶α相（５４ａ）の腐食が
優先的に進行する局部腐食が生じる。このような機構で
局部腐食が進行するため、従来のアルミニウムろう付品
は耐食性に劣っていた。

【０００６】そこで、このようなアルミニウムろう付品
の耐食性を向上させる方法として、米国特許４，６９
９，６７４号公報には、ろう付冷却後に再加熱し溶体化
処理する方法が記載され、また特開平８−２７６２６５
号公報には、ろう付後の冷却過程において３５０〜５０
０℃という比較的低い温度範囲で一時的に降温を停止す
る冷却方法が記載されている。

【０００７】一方、耐食性向上を目的として、ろう材層
を芯材に対して電位的に卑にしてろう材を犠牲腐食層と
して働かせるために、芯材にＣｕを含有させる方法も提
案されているが、ろう付加熱時のＣｕの拡散により芯材
内部からろう材表面に向かって電位が卑になる所望の電
位勾配が形成される一方で、Ｃｕがろう材中へ拡散して
共晶α相と晶出Ｓｉとの間にＡｌ−Ｃｕ金属間化合物と
して偏析し、これにより前述の機構による局部腐食その
ものは助長してしまうこととなり、結果的に耐食性はあ
まり向上されるものではなかった。

【０００８】そこで、この方法の改良として、特公平７
−４６６１号公報には、ろう材中のＣｕ含有量が０．０
５〜１．０ｗｔ％の範囲内となるようにろう付し、ろう
付加熱後の冷却途中における固液共存温度域内の５４０
〜５７７℃の範囲内の一定温度に一定時間保持してＣｕ
を液相拡散させることが記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術による場合、次のような問題があった。即ち、ろ
う付冷却後に再加熱する方法では、図１０（イ）に示す
ように、既存の生産設備に新たに再加熱する工程（再加
熱室）を新設する必要がある上に、これに伴い設備コス
トが増大し、しかも再加熱のための新たなエネルギーを
要しエネルギーコストが増大するなどコストの増大が顕
著であり、到底工業生産に適するものではなかった。

【００１０】また、ろう付後の冷却過程において一時的
に降温を停止する冷却方法では、真空ろう付け炉におい
ては、降温を途中で一時的に停止するには、図９に示す
ような既存の従来の設備構成では対応できず、図１０
（ロ）に示すように従来の取出室の前に一定温度に保つ
ための保持室を新たに設けるか、図１０（ハ）に示すよ
うに取出室にヒーターなどの温調設備を設ける必要があ
るが、いずれにせよ新たに多大な設備投資が必要となり
コストの増大をもたらすという難点がある。

【００１１】また、ろう材中にＣｕを含有させ、固液共
存温度域内の一定温度に一定時間保持してＣｕを液相拡
散させる方法では、Ａｌ−Ｃｕ金属間化合物の偏析は緩
和されＣｕの固溶は促進されてこれにより耐食性は向上
するものの、一方で保持温度が高温度であるがゆえに初
晶に固溶したＳｉを十分に析出させることができず、前
記局部電池形成による共晶α相の優先腐食は依然として
起こるために、その耐食性は未だ十分に満足できるもの
ではなかった。

【００１２】この発明は、かかる技術的背景に鑑みてな
されたものであって、低コスト化を図り得るとともに、
ろう材の局部腐食を防止し得る、耐食性に優れたアルミ
ニウムろう付品の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは鋭意研究の結果、加熱ろう付後の冷却
処理を、それぞれ特定の冷却温度域まで特定範囲の冷却
速度で冷却する少なくとも２段階からなる冷却処理方式
とすることにより、耐食性に優れたアルミニウムろう付
品が得られることを見出した。

【００１４】すなわち、請求項１の発明に係る耐食性に
優れたアルミニウムろう付品の製造方法は、アルミニウ
ム芯材の表面に、Ｓｉを含有するアルミニウムろう材が
設けられたブレージングシートを用いた被ろう付品を加
熱ろう付した後、冷却処理することによりアルミニウム
ろう付品を製造する方法において、前記冷却処理を、ろ
う付温度から５４８〜５７７℃の範囲の第１冷却温度域
まで３〜１５℃／分の冷却速度で冷却する第１冷却処理
を行った後、該第１冷却温度域から３５０〜４７０℃の
範囲の第２冷却温度域まで２０〜６０℃／分の冷却速度
で冷却する第２冷却処理を行う冷却処理とすることを特
徴とするものである。

【００１５】第１冷却処理では、徐冷却により溶融ろう
材の凝固時の容積収縮による引け巣発生が効果的に防止
される。第２冷却処理では、初晶に固溶したＳｉの析出
が促進される。そして、前記初晶におけるＳｉの析出に
より、初晶α相と共晶α相のＳｉ固溶量が均一化され、
晶出Ｓｉとの局部電池形成による共晶α相の優先腐食が
初晶α相まで拡大される。その結果、ろう材はほぼ全面
的に腐食することになり、芯材に対して犠牲層として効
果的に作用するから、アルミニウムろう付品の耐食性が
向上される。

【００１６】また、請求項２の発明に係る製造方法は、
Ｃｕを含有するアルミニウム芯材の表面に、Ｓｉを含有
するアルミニウムろう材が設けられたブレージングシー
トを用いた被ろう付品を加熱ろう付した後、冷却処理す
ることによりアルミニウムろう付品を製造する方法にお
いて、前記冷却処理を、ろう付温度から５４８〜５７７
℃の範囲の第１冷却温度域まで３〜１５℃／分の冷却速
度で冷却する第１冷却処理を行い、その後該第１冷却温
度域から３５０〜４７０℃の範囲の第２冷却温度域まで
２０〜６０℃／分の冷却速度で冷却する第２冷却処理を
行った後、該第２冷却温度域から２００℃以下の第３冷
却温度域まで６０℃／分以上の冷却速度で冷却する第３
冷却処理を行う冷却処理とすることを特徴とするもので
ある。

【００１７】第１冷却処理では、徐冷却により溶融ろう
材の凝固時の容積収縮による引け巣発生が効果的に防止
されるとともに、Ｃｕの固溶が促進される。第２冷却処
理では、初晶に固溶したＳｉの析出が促進される。第３
冷却処理では、急冷により前記固溶したＣｕの析出（Ａ
ｌ−Ｃｕ金属間化合物の偏析）が防止される。そして、
前記初晶におけるＳｉの析出により、初晶α相と共晶α
相のＳｉ固溶量が均一化され、晶出Ｓｉとの局部電池形
成による共晶α相の優先腐食が初晶α相まで拡大され
る。その結果、ろう材はほぼ全面的に腐食することにな
り、芯材に対して犠牲層として効果的に作用するから、
アルミニウムろう付品の耐食性が向上される。しかもろ
う付加熱時のＣｕの拡散により芯材内部からろう材表面
に向かって電位が卑になる電位勾配が形成される結果、
ろう材層が芯材に対して電位的に卑になり、これにより
ろう材が犠牲腐食層として働くから、前記Ｓｉ固溶量均
一化による作用と相俟って優れた耐食性が確保される。

【００１８】また、請求項３の発明に係る製造方法は、
Ｃｕを含有するアルミニウム芯材の表面に、Ｓｉを含有
するアルミニウムろう材が設けられたブレージングシー
トを用いた被ろう付品を加熱ろう付した後、冷却処理す
ることによりアルミニウムろう付品を製造する方法にお
いて、前記冷却処理を、ろう付温度から５４８〜５７７
℃の範囲の第１冷却温度域まで３〜１５℃／分の冷却速
度で冷却する第１冷却処理を行った後、該第１冷却温度
域内の一定温度にまたはこの温度範囲内に３０秒以上保
持する保温処理を行い、その後該第１冷却温度域から３
５０〜４７０℃の範囲の第２冷却温度域まで２０〜６０
℃／分の冷却速度で冷却する第２冷却処理を行った後、
該第２冷却温度域から２００℃以下の第３冷却温度域ま
で６０℃／分以上の冷却速度で冷却する第３冷却処理を
行う冷却処理とすることを特徴とするものである。

【００１９】第１冷却処理では、徐冷却により溶融ろう
材の凝固時の容積収縮による引け巣発生が効果的に防止
される。次の保温処理では、前記第１冷却処理中に共晶
α相と晶出Ｓｉとの間に濃縮されたＣｕが共晶α相に強
制固溶される。これにより共晶α相と晶出Ｓｉの電位差
が緩和され、共晶相の優先腐食が防止される。第２冷却
処理では、初晶に固溶したＳｉの析出が促進される。第
３冷却処理では、急冷によりＣｕの析出（Ａｌ−Ｃｕ金
属間化合物の偏析）が防止される。そして、前記初晶に
おけるＳｉの析出により、初晶α相と共晶α相のＳｉ固
溶量が均一化される結果、前記同様にアルミニウムろう
付品の耐食性が向上される。しかもろう付加熱時のＣｕ
の拡散により、前記同様にろう材層が芯材に対して電位
的に卑になり、これによりろう材が犠牲腐食層として働
くから、前記Ｓｉ固溶量均一化による作用と相俟って優
れた耐食性が確保される。

【００２０】前記保温処理の保持時間は４０秒〜１０分
であるのが望ましい。これによりＣｕの共晶α相への一
層均一な固溶が効率的になされる。

【００２１】上記において、アルミニウム芯材として、
Ｃｕ：０．１〜１．２wt％、Ｍｎ：０．１〜１．５wt
％、Ｔｉ：０．０５〜０．３０wt％を含有し、残部がア
ルミニウムおよび不純物よりなるものを用いる一方、Ｓ
ｉを含有するアルミニウムろう材として、Ｓｉ：６〜１
２wt％、Ｍｇ：１．０〜２．０wt％を含有し、残部がア
ルミニウムおよび不純物よりなるものを用いる場合に
は、ろう付性が向上するのみならず、一層強度に優れた
アルミニウムろう付品が得られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】この発明において対象とするアル
ミニウムろう付品は、図１に示すようにアルミニウム芯
材（２）の表面に、Ｓｉを含有するアルミニウムろう材
（１）が設けられたブレージングシートを用いて加熱ろ
う付されたものである。

【００２３】前記アルミニウム芯材（２）の組成は特に
限定されることはないが、好ましくはＣｕ：０．１〜
１．２wt％を含有し、あるいはさらにＭｎ：０．１〜
１．５wt％、Ｔｉ：０．０５〜０．３０wt％を含有し、
残部がアルミニウムおよび不純物よりなるものを用いる
のが良い。Ｃｕ、Ｍｎ、Ｔｉの含有意義及び含有量の限
定理由は次のとおりである。

【００２４】Ｃｕ：強度を高めるとともに、前述したよ
うにろう材層を芯材に対して電位的に卑にしてろう材を
犠牲腐食層として働かせる効果がある。Ｃｕ量が０．１
wt％未満では前記効果が十分に発揮されず、一方、１．
２wt％を超えると成形性が低下する。

【００２５】Ｍｎ：強度を高める効果がある。Ｍｎ量が
０．１wt％未満では強度向上効果が十分ではなく、一方
１．５wt％を超えると成形性が低下する。

【００２６】Ｔｉ：深さ方向への腐食の進行を低下させ
る効果がある。Ｔｉ量が０．０５wt％未満では上記腐食
遅延の効果が十分ではなく、一方０．３０wt％を超えて
添加してもこれ以上の効果の向上は望めず、コスト増と
なる。

【００２７】一方、アルミニウムろう材（１）として
は、Ａｌ−Ｓｉ系合金が用いられる。好ましくはＳｉ：
６〜１２wt％を含有し、あるいはさらにＭｇ：１．０〜
２．０wt％を含有し、残部がアルミニウムおよび不純物
よりなるものを用いるのが良い。Ｓｉ、Ｍｇの含有意義
及び含有量の限定理由は次のとおりである。

【００２８】Ｓｉ：強度を高めるとともに、融点を低下
させ流動性を増す効果がある。Ｓｉ量が６wt％未満では
それらの効果が十分ではなく、一方１２wt％を超えると
ろう付性が低下する。

【００２９】Ｍｇ：強度を高める効果がある。Ｍｇ量が
１．０wt％未満では強度向上効果が十分ではなく、一方
２．０wt％を超えるとろう付性が低下する。

【００３０】また、ろう材には濡れ性の向上のためにＢ
ｉ：０．０３〜０．３wt％を含有させても良い。

【００３１】まず、請求項１の発明にかかる製造方法に
ついて述べる。この製造方法は、第２冷却処理工程にお
いて、図２に示すように、初晶（３）に固溶したＳｉの
析出を促進させて、初晶α相（３ａ）と共晶α相（４
ａ）のＳｉ固溶量を均一化させることで、アルミニウム
ろう付品の耐食性を向上させることを可能ならしめてい
るものである。

【００３２】第１冷却処理においては容積収縮による引
け巣発生を防止する。この第１冷却処理は、ろう付温度
から第１冷却温度域まで所定の冷却速度で冷却するもの
であるが、ここで第１冷却温度域は５４８〜５７７℃と
する必要がある。また、冷却速度は３〜１５℃／分とす
る必要がある。冷却速度が３℃／分未満では第１冷却処
理にかかる時間が増大して生産効率が低下し、一方１５
℃／分を超えると引け巣発生防止効果が達成されない。
中でも３〜１０℃／分とするのが好ましい。

【００３３】一方、第２冷却処理においては、初晶
（３）に固溶したＳｉの析出を促進する。この第２冷却
処理は、上記第１冷却温度域から第２冷却温度域まで所
定の冷却速度で冷却するものであるが、ここで第２冷却
温度域は３５０〜４７０℃とする必要がある。また、冷
却速度は２０〜６０℃／分とする必要がある。冷却速度
が２０℃／分未満では第２冷却処理にかかる時間が増大
して生産効率が低下し、一方６０℃／分を超えると初晶
に固溶したＳｉの析出が十分になされず、その結果耐食
性があまり向上しない。中でも２０〜４０℃／分とする
のが好ましい。

【００３４】前記初晶（３）におけるＳｉの析出によ
り、初晶α相（３ａ）と共晶α相（４ａ）のＳｉ固溶量
を均一化でき、晶出Ｓｉとの局部電池形成による共晶α
相（４ａ）の優先腐食を初晶α相（３ａ）まで拡大させ
ることができる。これにより、ろう材（１）をほぼ全面
的に腐食させることができ、ろう材（１）が芯材（２）
に対して犠牲層として効果的に作用する結果、アルミニ
ウムろう付品の耐食性を向上させることができる。

【００３５】上記において、アルミニウム芯材がＣｕを
含有する場合にも、もちろん耐食性は向上するのである
が、前述した共晶α相と晶出Ｓｉとの間におけるＣｕの
析出（Ａｌ−Ｃｕ金属間化合物の偏析）が若干生じるこ
とは避けられず、Ｃｕを含有しない芯材を用いた場合と
対比すると、耐食性向上効果は若干低下することとな
る。

【００３６】このようにアルミニウム芯材（２）がＣｕ
を含有する場合には、次に述べる請求項２または３にか
かる製造方法を採用するのが、一段と優れた耐食性を確
保し得る点から望ましい。

【００３７】そして、請求項２、３の発明に係る製造方
法において、アルミニウム芯材（２）としてＣｕを含有
するものを用いているが、これは主に強度の向上、およ
びろう材層を芯材に対して電位的に卑にしてろう材
（１）を犠牲腐食層として働かせることを目的とするも
のである。

【００３８】請求項２の発明に係る製造方法について述
べる。この製造方法は、第２冷却処理工程において、初
晶（３）に固溶したＳｉの析出を促進させて、初晶α相
（３ａ）と共晶α相（４ａ）のＳｉ固溶量を均一化させ
るとともに、Ｃｕの拡散により芯材（２）からろう材
（１）に向かう電位勾配（ろう材側が卑）を形成させ、
これらの相乗作用により、ろう材（１）を犠牲腐食層と
して全面的に腐食させ、アルミニウムろう付品の耐食性
を著しく向上させることを可能ならしめるものである。
しかも第１冷却処理工程においてＣｕの固溶を促進さ
せ、かつ第３冷却処理工程の急冷によりこの固溶したＣ
ｕの析出を確実に防止することができるから、前述のＡ
ｌ−Ｃｕ金属間化合物の偏析を確実に防止することがで
き、顕著な耐食性向上効果を確実に得ることができる。

【００３９】第１冷却処理においては、容積収縮による
引け巣発生を防止するとともに、Ｃｕの固溶を促進させ
る。この第１冷却処理は、ろう付温度から第１冷却温度
域まで所定の冷却速度で冷却するものであるが、ここで
第１冷却温度域は５４８〜５７７℃とする必要がある。
また、冷却速度は３〜１５℃／分とする必要がある。冷
却速度が３℃／分未満では第１冷却処理にかかる時間が
増大して生産効率が低下し、一方１５℃／分を超えると
引け巣発生防止効果が達成されないし、Ｃｕの固溶も不
十分となる。中でも３〜１０℃／分とするのが好まし
い。

【００４０】また、第２冷却処理においては、初晶
（３）に固溶したＳｉの析出を促進する。この第２冷却
処理は、上記第１冷却温度域（５４８〜５７７℃）から
第２冷却温度域まで所定の冷却速度で冷却するものであ
るが、ここで第２冷却温度域は３５０〜４７０℃とする
必要がある。また、冷却速度は２０〜６０℃／分とする
必要があり、この限定理由は請求項１の場合と全く同じ
である。中でも冷却速度は２０〜４０℃／分とするのが
好ましい。

【００４１】一方、第３冷却処理は、前記第１冷却処理
工程において固溶したＣｕが析出することのないよう
に、第２冷却温度域（３５０〜４７０℃）から２００℃
以下の第３冷却温度域まで６０℃／分以上の冷却速度で
冷却するものである。６０℃／分未満では固溶したＣｕ
が析出しやすくなる。なお、２５０℃／分を超える冷却
速度に設定するのは設備構成上困難を伴うことから、通
常、この冷却速度は６０〜２５０℃／分に設定される。

【００４２】次に、請求項３の発明にかかる製造方法に
ついて述べる。この製造方法は、第２冷却処理工程にお
いて、初晶（３）に固溶したＳｉの析出を促進させて、
初晶α相（３ａ）と共晶α相（４ａ）のＳｉ固溶量を均
一化させるとともに、Ｃｕの拡散により芯材（２）から
ろう材（１）に向かう電位勾配を形成させ、これらの相
乗作用により、ろう材（１）を犠牲腐食層として全面的
に腐食させ、アルミニウムろう付品の耐食性を著しく向
上させることを可能ならしめるものである。しかも保温
処理工程においてＣｕの共晶α相（４ａ）への固溶を促
進させ、かつ第３冷却処理工程の急冷によりこの固溶し
たＣｕの析出を確実に防止することができるから、前述
のＡｌ−Ｃｕ金属間化合物の偏析を確実に防止すること
ができ、顕著な耐食性向上効果を確実に得ることができ
る。

【００４３】第１冷却処理においては、容積収縮による
引け巣発生を防止する。この第１冷却処理は、ろう付温
度から第１冷却温度域まで所定の冷却速度で冷却するも
のであるが、ここで第１冷却温度域は５４８〜５７７℃
とする必要がある。また、冷却速度は３〜１５℃／分と
する必要がある。この限定理由は請求項１の場合と全く
同じである。中でも３〜１０℃／分とするのが好まし
い。

【００４４】保温処理工程においては、前記第１冷却処
理中に共晶α相（４ａ）と晶出Ｓｉ（４ｂ）との間に濃
縮されたＣｕを共晶α相（４ａ）に強制固溶させる。こ
の保温処理は、前記第１冷却温度域（５４８〜５７７
℃）内の一定温度に３０秒以上保持するか、またはこの
温度範囲（５４８〜５７７℃）内に３０秒以上保持する
ものである。保持時間が３０秒未満ではＣｕが共晶α相
に十分固溶しない。中でも保持時間は４０秒〜１０分と
するのが好ましい。４０秒未満ではＣｕの共晶α相への
固溶の均一性が不十分となり好ましくないし、一方１０
分を超えて処理するのは処理時間の増加に見合うより以
上の効果がもはや得られず、徒に生産性を低下させてし
まうので、好ましくない。

【００４５】また、第２冷却処理においては、初晶
（３）に固溶したＳｉの析出を促進する。この第２冷却
処理は、上記第１冷却温度域（５４８〜５７７℃）から
第２冷却温度域まで所定の冷却速度で冷却するものであ
るが、ここで第２冷却温度域は３５０〜４７０℃とする
必要がある。また、冷却速度は２０〜６０℃／分とする
必要があり、この限定理由は請求項１の場合と全く同じ
である。中でも冷却速度は２０〜４０℃／分とするのが
好ましい。

【００４６】一方、第３冷却処理は、前記保温処理工程
において固溶したＣｕが析出することのないように、第
２冷却温度域（３５０〜４７０℃）から２００℃以下の
第３冷却温度域まで６０℃／分以上の冷却速度で冷却す
るものである。６０℃／分未満では固溶したＣｕが析出
しやすくなる。中でもこの冷却速度は６０〜２５０℃／
分とするのが好ましい。なお、２５０℃／分を超える冷
却速度に設定するのは設備構成上困難を伴うことから、
通常、この冷却速度は６０〜２５０℃／分に設定され
る。

【００４７】なお、この請求項３の製造方法は、主に保
温処理工程を設けた点が請求項２の製造方法と相違する
のであるが、この製造方法は、請求項２の製造方法と比
較して深さ方向への腐食の進行がやや遅くなるものであ
り、従ってより耐食性に優れたアルミニウムろう付品を
製造できる利点がある。

【００４８】ところで、従来の生産設備は通常図９に示
すようなろう付が実施される加熱室と冷却のための取出
室から構成されるが、この発明の製造方法においては、
第１冷却処理（徐冷却）および保温処理は、ろう付後、
加熱室で引き続き行うことが可能であり、一方第２冷却
処理および第３冷却処理も従来の既存設備の取出室にて
行うことができ、このように既存の設備をそのまま使用
することができるので、新たに多大な設備投資を行う必
要がなく、この分低コストでの製造が可能となるから、
経済性にも優れている。

【００４９】この発明の製造方法において、ろう付温度
は特に限定されないが、通常５９０〜６１０℃である。
ろう付方法としては、例えば真空ろう付法、フラックス
ろう付法等が適用可能であるが、中でも真空ろう付法が
好適である。

【００５０】また、各処理工程（第１、２、３冷却処
理、保温処理）を連続的に行うかどうかは特に限定され
るものではない。ただ、生産性を向上させる観点からす
ると、連続的に行う方法を採用するのが好ましい。

【００５１】この発明の製造方法は、優れた耐食性が要
求される、例えば自動車の空調用蒸発器や産業用ラジエ
−タ、オイルクーラー等として使用される熱交換器の製
造方法として好適である。

【００５２】図３〜８は、この発明に係る製造方法で製
造されたアルミニウムろう付品の一例を示すもので、自
動車の空調用蒸発器として使用される熱交換器である。
この熱交換器はドロンカップ型と称される積層型のもの
である。

【００５３】図８に示す熱交換器の全体図において、
（11）は垂直状態でかつ左右方向に積層された複数枚の
偏平状チューブエレメント、（12）はその隣接するチュ
ーブエレメント（11）（11）間および最外側のチューブ
エレメント（11）の外側に配置され、かつろう付接合一
体化されたコルゲートフィンである。

【００５４】前記チューブエレメント（11）は、長さ方
向の両端に膨出状のタンク部（11a）（11b ）を有する
と共に、長さ方向の中間部に両タンク部（11a ）（11b
）を連通する偏平状の冷媒通路（11c ）を有してい
る。そして、各チューブエレメント（11）は隣接するも
のどおしがタンク部（11a ）（11b ）において当接状態
にろう付接合されると共に、各タンク部（11a ）（11b
）に設けた冷媒流通孔（11d ）（11d ）を介して隣接
タンク部相互が連通状態となされている。

【００５５】前記各チューブエレメント（11）は、いず
れも２枚の皿状コアプレート（13）をその周端接合面
（13a ）において対向状に重ね合わせ、ろう付一体化す
ることにより形成されている。

【００５６】上記コアプレート（13）は、最外側のチュ
ーブエレメント（11）を構成する外側コアプレート（1
3）を除いて、両端部に外方突出状の膨出部（14）が形
成されている。最外側のチューブエレメント（11）の外
側コアプレート（13）は、図７に示すように、その両端
部ともにフラットな状態となされ下端部には幅方向に沿
って３つの冷媒流通孔（11d ）が穿設されている。

【００５７】また上記各膨出部（14）の頂壁には、コア
プレート（13）の幅方向に沿って３つの冷媒流通孔（11
d ）が穿設され、該流通孔（11d ）を通じて隣接するチ
ューブエレメント（11）のタンク部相互が連通状態とな
されている。もっとも、図８に示す熱交換器の全体図に
おいて、その右から４番目と５番目に位置するチューブ
エレメント（11）（11）の下側タンク部（11b ）（11b
）の相互接合面、および同８番目と９番目に位置する
チューブエレメント（11）（11）の上側タンク部（11a
）（11a ）の相互接合面，および同１２番目と１３番
目に位置するチューブエレメント（11）（11）の下側タ
ンク部（11b ）（11b ）の相互接合面をそれぞれ構成す
る前記膨出部（14）の各頂壁には、上述のような冷媒流
通孔は穿設されておらず、その頂壁が隣接するチューブ
エレメント（11）のタンク部（11a ）または（11b ）相
互の仕切りとして作用するようになされており、これに
より全チューブエレメントで構成される冷媒通路が蛇行
通路に形成されている。

【００５８】さらに、上記各コアプレート（13）の内面
には、一方の膨出部（14）から他方の膨出部（14）に向
かって真っ直ぐに延びた、結露水排水用溝としても機能
する凹陥状内方突出リブ（15）が上記プレートの幅方向
に所定間隔で突出形成されている。そして、かかるリブ
（15）を有する２枚のコアプレート（13）（13）を重ね
合わせることで、周端部（13a ）同士が接合されるとと
もに、図５および図６に実線と一点鎖線とで示すように
両コアプレート（13）（13）のリブ（15）（15）同士が
交互に配置された状態となされ、かつ各リブ（15）の先
端部が、対向するコアプレート（13）のリブ（15）相互
間の平面部（16）に当接された交互配置状態で接合さ
れ、チューブエレメント（11）の冷媒通路（11c ）内
に、入口タンク部（11b ）から出口タンク部（11a ）に
向かって真っ直ぐに延びた複数の単位冷媒通路（11e ）
が形成されている。

【００５９】しかして、上記のようなチューブエレメン
ト（11）の複数枚が、相互間にコルゲートフィン（12）
を介在配置せしめた状態で、隣接するものどおしがタン
ク部（11a ）（11b ）において当接状態にろう付接合さ
れている。ここに、隣接チューブエレメント（11）（1
1）どうし及びチューブエレメント（11）とコルゲート
フィン（12）との接合は、コアプレート（13）を構成す
るブレージングシートの外側ろう材層（１）を介して行
われ、各チューブエレメント（11）におけるコアプレー
ト（13）相互の接合はコアプレートの内側ろう材層
（１）を介して行われる。また、右最外側のチューブエ
レメント（11）の下側タンク部（11b ）には、冷媒入口
管（17）が、また左最外側のチューブエレメント（11）
の下側タンク部（11b ）には冷媒出口管（18）がそれぞ
れ前記冷媒流通孔（11d ）を介して連通接続されてい
る。なお、図７および図８において、（19）は最外側の
コルゲートフィンの外側に配設されたサイドプレートで
あり、これらのサイドプレートもブレージングシートに
よって形成され、最外側のフィンにろう付されたもので
ある。

【００６０】上記のような熱交換器では、冷媒入口管
（17）から流入した冷媒は前記仕切りによって区画され
た各チューブエレメント群毎に方向転換して蛇行状に流
れ、出口管（18）から熱交換器外へと流出するものとな
されている。そして、この間に、チューブエレメント
（11）間に形成されたフィン（12）を含む空気流通間隙
を流通する空気と熱交換を行うものとなされている。

【００６１】しかして、上記熱交換器は、前述したブレ
ージングシートにより形成されたコアプレート（13）の
ろう材層（１）により各構成部材がろう付された後、こ
の発明の製造方法にかかる冷却処理が施されているか
ら、ろう材（１）における共晶α相の優先腐食が防止さ
れ、ろう材（１）が芯材（２）に対して犠牲腐食層とし
て効果的に作用する結果、優れた耐食性が確保される。

【００６２】

【実施例】次に、この発明の具体的実施例について説明
する。

【００６３】＜実施例１〜８＞表１に示す組成からなる
合金を溶解鋳造し、芯材用鋳塊を得た。また、表２に示
す組成からなる合金を溶解鋳造し、ろう材用鋳塊を得
た。これら芯材用鋳塊およびろう材用鋳塊をそれぞれ均
質化処理した後、それぞれ熱間圧延した。前記芯材用合
金の両面にろう材合金を熱間圧延クラッドした後、中間
焼鈍、冷間圧延、最終焼鈍、冷間圧延を経て板厚５００
μｍのブレージングシートを得た。

【００６４】前記ブレージングシートの２枚を重ね合わ
せ状に組み合わせて真空度１×１０^-5Torrで、表３、４
に示すろう付温度にて５分間真空ろう付を行った。この
後、表３、４に示す冷却条件に従って冷却を行い、板厚
４００μｍのろう付試験片を作製した。なお、各処理工
程は全て連続して行った。

【００６５】また、第１冷却処理および保温処理は加熱
室（ろう付を実施する室）で行い、第２冷却処理は取出
室にて大気を制御導入することにより行った。また、第
３冷却処理は取出室にて直ちに強制大気導入することに
より行った。

【００６６】

【表１】

【００６７】

【表２】

【００６８】

【表３】

【００６９】

【表４】

【００７０】＜比較例１＞真空ろう付加熱後、取出室に
移動して直ちに強制大気導入することにより表５に示す
冷却条件で冷却処理した以外は、実施例１と同様にして
ろう付試験片を作製した。

【００７１】＜比較例２、３＞真空ろう付加熱後、表５
に示す冷却条件で冷却処理した以外は、実施例１と同様
にしてろう付試験片を作製した。

【００７２】

【表５】

【００７３】＜ろう付性試験法＞上記作製された各試験
片に対し、引け巣発生の有無を調べ、引け巣が発生して
いないものをろう付性良好と判定した。

【００７４】＜耐食性試験法＞上記作製された各試験片
に対し、ＡＳＴＭ Ｇ８５ Ｇ４３に準拠して、酢酸酸
性塩水（５０℃、５％ＮａＣｌ、ｐＨ３）噴霧試験を２
４０時間行った。試験後の試験片における腐食深さの最
大値を計測するとともに、腐食部位の表面ＳＥＭ観察を
行い、その腐食形態を調べた。これらの結果から下記判
定基準に基づき総合評価を行った。

【００７５】（判定基準） 初晶、共晶いずれもが腐食する全面腐食形態で、最大腐
食深さは 100μｍ未満である…「◎」 全面腐食形態で、最大腐食深さは 100μｍ以上 120μｍ
未満である…「○」 全面腐食形態で、最大腐食深さは 100μｍ以上 150μｍ
未満である…「△」 共晶部のみ腐食している…「×」 共晶部のみ腐食し、しかも貫通して芯材まで腐食が進行
している…「××」

【表６】

【００７６】＜評価結果＞上記の各試験による評価結果
を表６に併せて示す。同表から明らかなように、この発
明の製造方法で製造された実施例１〜８のアルミニウム
ろう付品は、引け巣の発生がなく、かつ耐食性に優れて
いる。特に、請求項２、３の製造方法で製造された実施
例３〜５のアルミニウムろう付品では、一段と優れた耐
食性が確保されている。

【００７７】これに対し、この発明の範囲を逸脱する製
造方法で製造された比較例１のアルミニウムろう付品
は、ろう付性、耐食性ともに劣っている。また、比較例
２、３のアルミニウムろう付品は耐食性に劣っていた。

【００７８】

【発明の効果】請求項１の発明に係る製造方法によれ
ば、第１冷却処理の徐冷却により引け巣発生を防止でき
る。かつ第２冷却処理により初晶に固溶したＳｉを析出
させることで初晶α相と共晶α相のＳｉ固溶量を均一化
できるから、晶出Ｓｉとの局部電池形成による共晶α相
の優先腐食を初晶α相まで拡大させることができ、従っ
てろう材をほぼ全面的に腐食させることが可能となり、
ろう材が芯材に対して犠牲層として効果的に作用するこ
とになるので、耐食性に優れた熱交換器等のアルミニウ
ムろう付品の製作が可能となる。

【００７９】請求項２の発明に係る製造方法によれば、
第１冷却処理の徐冷却により引け巣発生を防止できると
ともに、Ｃｕの固溶を促進させることができる。かつ第
２冷却処理により初晶に固溶したＳｉの析出を促進させ
て初晶α相と共晶α相のＳｉ固溶量を均一化させること
ができるとともに、一方芯材に含有されていたＣｕの拡
散により芯材からろう材に向かう電位勾配が形成される
から、これらの相乗作用により、ろう材を犠牲腐食層と
して全面的に腐食させることができ、一段と耐食性に優
れたアルミニウムろう付品の製作が可能となる。しかも
第３冷却処理の急冷により前記固溶したＣｕの析出を確
実に防止できるから、顕著な耐食性向上効果を確実に得
ることができる。

【００８０】請求項３の発明に係る製造方法によれば、
第１冷却処理の徐冷却により引け巣発生を防止できる。
また、保温処理によりＣｕを共晶α相に強制固溶させる
ことで、共晶α相と晶出Ｓｉの電位差を緩和することが
でき、これにより共晶α相の優先腐食を防止できる。か
つ第２冷却処理により初晶に固溶したＳｉの析出を促進
させて初晶α相と共晶α相のＳｉ固溶量を均一化させる
ことができるとともに、一方芯材に含有されていたＣｕ
の拡散により芯材からろう材に向かう電位勾配が形成さ
れるから、これらの相乗作用により、ろう材を犠牲腐食
層として全面的に腐食させることができ、一段と耐食性
に優れたアルミニウムろう付品の製作が可能となる。し
かも第３冷却処理の急冷により前記固溶したＣｕの析出
を確実に防止できるから、顕著な耐食性向上効果を確実
に得ることができる。

【００８１】上記いずれの製造方法も、従来の既存設備
を何ら改良することなくそのまま使用することができる
ので、新たに多大な設備投資をする必要がなく、この分
低コストにてアルミニウムろう付品を製造できる利点が
ある。従来技術では特に真空ろう付法においては低コス
ト化と優れた耐食性の両立が困難であったが、この両立
を実現可能とするものであり、特に真空ろう付法による
ろう付品の製造において従来技術よりも格段に優れた効
果を享受し得るものである。

【００８２】上記保温処理の保持時間が４０秒〜１０分
である場合には、Ｃｕの共晶α相への一層均一な固溶状
態を効率的に確保することができる。

【００８３】アルミニウム芯材として、Ｃｕ：０．１〜
１．２wt％、Ｍｎ：０．１〜１．５wt％、Ｔｉ：０．０
５〜０．３０wt％を含有し、残部がアルミニウムおよび
不純物よりなるものを用いる一方、Ｓｉを含有するアル
ミニウムろう材として、Ｓｉ：６〜１２wt％、Ｍｇ：
１．０〜２．０wt％を含有し、残部がアルミニウムおよ
び不純物よりなるものを用いる場合には、ろう付性の向
上のみならず、一層強度に優れたアルミニウムろう付品
の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る製造方法で使用されるブレージ
ングシートの一例を示す断面図である。

【図２】この発明に係る製造方法で製造されたアルミニ
ウムろう付品の微細構造を示す模式図である。

【図３】この発明に係る製造方法で製造される熱交換器
のチューブエレメントのタンク部付近の拡大断面図であ
る。

【図４】チューブエレメントを構成するコアプレートを
冷媒通路側から見た平面図である。

【図５】（ａ）は図４のＶ−Ｖ線断面図、（ｂ）は
（ａ）の一部拡大図である。

【図６】（ａ）は図４のVIa −VIa 線断面図、（ｂ）は
同じくVIb −VIb 線断面図である。

【図７】図４に示した熱交換器の一部を分離して示す斜
視図である。

【図８】図４に示した熱交換器の全体正面図である。

【図９】この発明の製造方法で使用される設備の構成の
一例を示す概略図である。

【図１０】従来の製造方法で使用される設備の構成を示
す概略図である。

【図１１】従来品の微細構造を示す模式図である。

【符号の説明】

１…ろう材 ２…芯材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｅ Ｃ２２Ｆ 1/04 Ｃ２２Ｆ 1/04 Ｚ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ 1/00 ６２７ ６３０ ６３０Ｍ ６４０ ６４０Ａ ６５１ ６５１Ａ ６９２ ６９２Ａ ６９２Ｂ ６９３ ６９３Ａ ６９３Ｂ (72)発明者 寺田 隆 堺市海山町６丁224番地 昭和アルミニウ ム株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム芯材の表面に、Ｓｉを含有
   するアルミニウムろう材が設けられたブレージングシー
   トを用いた被ろう付品を加熱ろう付した後、冷却処理す
   ることによりアルミニウムろう付品を製造する方法にお
   いて、 前記冷却処理を、ろう付温度から５４８〜５７７℃の範
   囲の第１冷却温度域まで３〜１５℃／分の冷却速度で冷
   却する第１冷却処理を行った後、該第１冷却温度域から
   ３５０〜４７０℃の範囲の第２冷却温度域まで２０〜６
   ０℃／分の冷却速度で冷却する第２冷却処理を行う冷却
   処理とすることを特徴とする耐食性に優れたアルミニウ
   ムろう付品の製造方法。
2. 【請求項２】 Ｃｕを含有するアルミニウム芯材の表面
   に、Ｓｉを含有するアルミニウムろう材が設けられたブ
   レージングシートを用いた被ろう付品を加熱ろう付した
   後、冷却処理することによりアルミニウムろう付品を製
   造する方法において、 前記冷却処理を、ろう付温度から５４８〜５７７℃の範
   囲の第１冷却温度域まで３〜１５℃／分の冷却速度で冷
   却する第１冷却処理を行い、その後該第１冷却温度域か
   ら３５０〜４７０℃の範囲の第２冷却温度域まで２０〜
   ６０℃／分の冷却速度で冷却する第２冷却処理を行った
   後、該第２冷却温度域から２００℃以下の第３冷却温度
   域まで６０℃／分以上の冷却速度で冷却する第３冷却処
   理を行う冷却処理とすることを特徴とする耐食性に優れ
   たアルミニウムろう付品の製造方法。
3. 【請求項３】 Ｃｕを含有するアルミニウム芯材の表面
   に、Ｓｉを含有するアルミニウムろう材が設けられたブ
   レージングシートを用いた被ろう付品を加熱ろう付した
   後、冷却処理することによりアルミニウムろう付品を製
   造する方法において、 前記冷却処理を、ろう付温度から５４８〜５７７℃の範
   囲の第１冷却温度域まで３〜１５℃／分の冷却速度で冷
   却する第１冷却処理を行った後、該第１冷却温度域内の
   一定温度にまたはこの温度範囲内に３０秒以上保持する
   保温処理を行い、その後該第１冷却温度域から３５０〜
   ４７０℃の範囲の第２冷却温度域まで２０〜６０℃／分
   の冷却速度で冷却する第２冷却処理を行った後、該第２
   冷却温度域から２００℃以下の第３冷却温度域まで６０
   ℃／分以上の冷却速度で冷却する第３冷却処理を行う冷
   却処理とすることを特徴とする耐食性に優れたアルミニ
   ウムろう付品の製造方法。
4. 【請求項４】 前記保温処理の保持時間が４０秒〜１０
   分である請求項３に記載の耐食性に優れたアルミニウム
   ろう付品の製造方法。
5. 【請求項５】 アルミニウム芯材として、Ｃｕ：０．１
   〜１．２wt％、Ｍｎ：０．１〜１．５wt％、Ｔｉ：０．
   ０５〜０．３０wt％を含有し、残部がアルミニウムおよ
   び不純物よりなるものを用いる一方、Ｓｉを含有するア
   ルミニウムろう材として、Ｓｉ：６〜１２wt％、Ｍｇ：
   １．０〜２．０wt％を含有し、残部がアルミニウムおよ
   び不純物よりなるものを用いる請求項１〜４のいずれか
   １項に記載の耐食性に優れたアルミニウムろう付品の製
   造方法。