JPS6234827B2

JPS6234827B2 -

Info

Publication number: JPS6234827B2
Application number: JP59107160A
Authority: JP
Inventors: Shoji Umibe; Hideo Fujimoto; Atsushi Takigawa; Yoshiharu Hasegawa; Kazumi Iijima
Original assignee: Kobe Steel Ltd; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Denso Corp
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1984-05-25
Publication date: 1987-07-29
Also published as: JPS60251246A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は真空ろう付用耐水・高強度ブレージン
グシート及びこれを用いた熱交換器に関し、詳細
には、芯材の合金成分組成を特定する他、該芯材
とろう材層との間に、厚さ及び電気化学的特性を
調整したAl合金を中間層として介在させること
により、水腐食環境下における耐水・耐食性を高
めたろう付用耐水ブレージングシート、及びこの
ブレージングシートを熱媒体との隔壁として用い
た熱交換器に関するものである。 Al合金製の真空ろう付用ブレージングシート
（以下Al合金製BSと略記する）は、例えば、自動
車用エアコンのコンデンサーやエバポレータ等の
熱交換器用材料として汎用されている。しかし水
系クーラントを使用する熱交換器用部材として
Al合金製BSを用いた例は少ない。その理由は、
従来のAl合金製BSの場合耐水腐食性が不十分で
あるので、クーラントの水質が悪いときには短期
間の使用でも貫通腐食を起こし易く、熱交換器と
して致命的な欠陥となるからである。従つてこの
種の用途に適用されるAl合金製BSにあつては、
耐水腐食性の改善が強く要望されている。本発明者等は上記の様な状況に鑑み、耐水・耐
食性に優れた真空ろう付用Al合金製BSを開発す
べく研究を進めてきた。その結果、Al合金芯材
の化学成分を特定すると共に、その片面又は両面
に、適度の厚さと電気化学的特性を有するAl合
金を中間層として介在させたうえでろう材を配設
すれば上記の目的にかなうAl合金製BSが得られ
ることを知り、ここに本発明の完成をみた。即ち
本発明に係る真空ろう付用Al合金製BSとは、 Cu：0.2〜2.0％を必須的に含有し、更に Mn：0.05〜0.5％ Cr：0.05〜0.5％ Zr：0.05〜0.5％の３種からなる群より選択される１種以上の元素
を含有し、残部がAl及び不可避不純物よりなる
Al合金を芯材として用い、該芯材の片面若しくは両面に、クラツド率で３
〜15％の厚みを有し且つ前記芯材より20〜
100mV卑な電位差を有するAl合金からなる中間
層を介してろう材層を形成してなるところに要旨
が存在するものである。また本発明に係る熱交換
器とは、熱媒体と接触する側の隔壁を上記ブレー
ジングシートで構成してなるところに要旨を有す
るものである。以下本発明において各構成材料の化学成分等を
定めた理由を詳細に説明する。まず芯材を構成するAl合金の含有成分限定理
由であるが、CuはAl合金の機械的強度及び電位
を高める上で不可欠の元素であり、0.2％未満で
はこれらの効果が有効に発揮されない。尚Cuは
Al合金の耐食性を著しく低下させる元素でもあ
るが、ろう付の為の加熱を行なつた後ではCuの
耐食性阻害作用は著しく減少するので、強度及び
電位向上元素として有効に活用することができ
る。但しCu含有率が2.0％を越えると、以下に詳
述する様な中間層の厚さや電気化学的特性を適正
に調整してみても、耐食性低下を防止することが
できない。 Mn，Cr，Zrは何れもサブグレインを強化し再
結晶を抑制してろう付性を高める元素であり、目
的達成の為にはこれらのうち少なくとも１種を、
いずれの元素についても0.05％以上含有させなけ
ればならない。しかしMnが多すぎると粒界腐食
感受性が増大し、又Cr及びZrが多すぎると巨大
金属間化合物が生成して加工性が低下するので、
何れの元素も0.5％以下の抑えなければならな
い。次に上記芯材とろう材（ろう材として一般に
Al―Si合金やAl―Si―Mg合金が用いられる）の
間に介在させる中間層であるが、これは芯材から
ろう材層方向へのCuの表面拡散を防止すると共
に、ろう材層中のSiが芯材方向へ拡散するのを防
止し、芯材の機械的強度及びろう材のろう付性の
双方を高レベルに維持する為の言わば遮断層とし
ての機能を果たし、更には芯材とのCuの濃度勾
配により犠牲陽極として作用し芯材の腐食を防止
する。こうした効果を有効に発揮させる為には、
中間層の厚さをBSの厚さに対して３％以上とす
る必要があり、これ未満では上記遮断層としての
効果及び犠牲陽極作用が有効に発揮されない。し
かしそれらの効果は15％の厚さで飽和し、15％を
越えるとAl合金製BS全体としての強度が低下す
ると共に、特にろう付部で中間層の選択腐食が生
じ易くなり耐食性もかえつて低くなる。また本発
明においては、上記犠牲陽極作用を有効に発揮さ
せるという目的との関係で、芯材と中間層の電位
差も極めて重要であり、芯材に対して中間層の電
位が単に卑となるというだけでなく、20mV以上
の電位差がなければ有効な犠牲陽極作用は得られ
ない。しかし電位差が100mVを越えると中間層
のみが選択的に溶解し、Al合金製BS全体として
の防食性はかえつて低下してくる。従つて上記中
間層として用いるAl合金は、芯材の化学成分と
の関係を考慮してそれ自体の耐食性を損なうこと
なく電位差を適正にコントロールする必要があ
る。ここでCu含有量が0.5％程度のAl合金芯材と
組合せる場合の中間層としては市販純度のAlで
も十分な防食性能を発揮するが、使用する芯材の
電気化学的特性によつては、中間層を構成する
Al合金中に適量（0.05〜0.5％程度）のMn，Cr又
はZrを添加して電位差をコントロールすることが
望まれる。即ちこれらの元素は、Alの電位を僅
かながら貴に移向させる性質があるので電位差調
整元素として極めて便利であり、加えて芯材との
結合力を高める作用も発揮するからである。但し
これら合金元素の含有率が芯材のそれよりも高い
と、ろう付時における芯材から中間層方向への
Cuの拡散によつて前記電位差が過小となり、中
間層の犠牲陽極作用が低下してくる恐れがあるの
で、中間層を構成するAl合金中のMn，Cr及びZr
の配合量は芯材の同含有量より少なく抑えておく
べきである。中間層用Al合金へ添加することの
できる他の元素としてCu，Mg及びZnが挙げら
れ、これらは夫々次の様な作用を有している。即
ちCuは中間層の電位をコントロールする為に有
効であり、0.05％以上の添加でその効果が有効に
発揮される。しかし0.5％を越えて含有させる
と、中間層の電位が貴に移向し防食効果の低下を
まねく。またMgはろう付時における芯材から中
間層へのCuの拡散を助長して中間層の選択腐食
を抑制する作用があり、その効果は0.05％以上含
有させることによつて有効に発揮される。しかし
0.5％を越えるとCuおよびろう材中のSiの拡散が
過大になつて中間層全体としての耐食性が低下す
る。Znは中間層の電位を卑にする作用があり、
芯材中のCu含有率が低い場合に必要となる。し
かしZn量が0.1％未満ではその電位低下効果を期
待することができず、一方Zn量が1.0％を越える
とろう付時の蒸発飛散が著しくなつて炉の汚染を
招く恐れがある。しかも前記化学成分からなる芯
材との組合せにおいては、芯材は元々一定レベル
以上の電位を有しているので、1.0％を越えてZn
を添加しなければならない程電位を低下させる必
要性も殆んどない。以上詳述した様に、本発明に係るAl合金製BS
は、化学成分の特定された芯材の片面又は両面
に、厚さ及び電気化学的特性の調整された中間層
を介してろう材層を形成することにより、該中間
層の有する芯材とろう材層の遮断効果及び芯材に
対する犠牲陽極作用が効果的に生かされるので、
全体として卓越した耐水・耐食性を発揮する。し
かも芯材の合金成分を特定することによつて機械
的強度も高めているので、最近の薄肉軽量化の要
請にもこたえることができる。従つてこのAl合
金製BSは、熱交換器用のろう付材料として用い
ることにより、その優れた性能を遺憾なく発揮す
る。特にAl合金製BSは冒頭で説明した様に熱交
換器用ろう付材料として汎用されているが、その
熱媒体との隔壁として上記本発明のAl合金製BS
を使用すれば、熱媒体（特に水）による腐食が激
減し、その寿命を大幅に延長することができる。次に実験例を挙げて本発明の構成及び作用効果
を一層明確にする。実験例１第１表に示す芯材用Al合金と第２表に示す中
間層用Al合金、及びAl―10％Si―1.5％Mgのろう
材を使用し、これらを第３，４表に示す如く組合
せて板厚１mmのBSを作製した。得られた各BSの
芯材―中間層間の電位差（3.5％NaCl水溶液中に
おける自然電位の差）を第３，４表に併記した。
また得られた各BSを用いて下記の腐食試験を行
なつた。結果を第３，４表に一括して示す。［腐食試験］各BSを用い、第１図（要部拡大断面図：図中
１は芯材、２は中間層、３はろう材層、Ａは平担
部、Ｂはフイレツト部を夫々し示す）に示す腐食
試験用供試片を真空ろう付法によつて作製する。
得られた各供試片のろう付面側を供試面として、
Clイオン3000ppmとCuイオン10ppmを含む腐食
液に浸漬し、80℃×８時間←→室温×16時間の繰り
返し温度サイクルで３か月間処理し、その後断面
顕微鏡写真で侵食深さを測定する。第３，４表に
示す耐食性の値は、この試験で得た最大侵食深さ
を表わしている。

【表】

【表】これらの実験結果から次の様に考察することが
できる。 (1) No.１〜44は何れも本発明の規定要件を全て満
たす実施例であり、優れた耐食性を示すと共に
強度も極めて良好であることが確認された。 (2) No.45，46，53及び56は芯材と中間層の電位差
が小さすぎる比較例であり、犠牲陽極作用が発
揮されない為耐食性が極めて悪い。特にNo.56は
電位差がマイナス（芯材の電位が中間層の電位
よりも卑）である為貫通腐食が生じている。 (3) No.47，48，49，52及び58は芯材と中間層の電
位差が過大である比較例であり、中間層の選択
腐食が著しい為BS全体の耐食性が劣悪であ
る。 (4) No.50及び51は中間層のクラツド率が過小又は
過大である比較例であり、過小の場合（No.50）
は犠牲陽極作用が十分発揮されない為耐食性が
乏しく、一方過大である場合（No.51）はろう付
部において中間層の選択腐食が進行し易くなつ
て耐食性も低下しており、又強度も低くなるこ
とが確認された。 (5) No.52〜55は芯材の合金成分が規定要件を外れ
る比較例であり、強度及び耐食性の何れかが極
端に悪く実用に耐えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は耐食性試験で使用した供試片の要部拡
大断面図である。１……芯材、２……中間層、３……ろう材、Ａ
……平担部、Ｂ……フイレツト部。

Claims

【特許請求の範囲】１ Cuを0.2〜2.0％（以下特記しない限り重量％
を意味する）含有する他、 Mn：0.05〜0.5％ Cr：0.05〜0.5％ Zr：0.05〜0.5％の３種からなる群より選択される１種以上の元素
を含有し、残部がAl及び不可避不純物よりなる
Al合金を芯材として用い、該芯材の片面又は両面に、クラツド率で３〜15
％の厚さを有し且つ芯材より20〜100mV卑な電
位差を有するAl合金からなる中間層を介して、
ろう材層を形成してなることを特徴とする真空ろ
う付用耐水・高強度ブレーシングシート。２特許請求の範囲第１項において、中間層が、
純アルミニウムあるいは、 Mn：0.05〜0.5％ Cr：0.05〜0.5％ Zr：0.05〜0.5％ Cu：0.05〜0.5％ Mg：0.05〜0.5％ Zn：0.1〜1.0％の６種からなる群より選択される１種以上の元素
を含み、残部がAlおよび不純物よりなるAl合金
であるブレーシングシート。３ Cuを0.2〜2.0％含有する他、 Mn：0.05〜0.5％ Cr：0.05〜0.5％ Zr：0.05〜0.5％の３種からなる群より選択される１種以上の元素
を含有し、残部がAl及び不可避不純物よりなる
Al合金を芯材として用い、該芯材の片面又は両面にクラツド率で３〜15％
の厚さを有し且つ芯材より20〜100mV卑な電位
差を有するAl合金からなる中間層を介してろう
材層を形成してブレージングシートを構成し、熱
媒体と接触する側の隔壁を該ブレージングシート
で構成してなることを特徴とする真空ろう付熱交
換器。４特許請求の範囲第３項において、中間層が、
純アルミニウムあるいは、 Mn：0.05〜0.5％ Cr：0.05〜0.5％ Zr：0.05〜0.5％ Cu：0.05〜0.5％ Mg：0.05〜0.5％ Zn：0.1〜1.0％の６種からなる群より選択される１種以上の元素
を含み、残部がAlおよび不純物よりなるAl合金
である熱交換器。