JPH0790454A

JPH0790454A - 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: JPH0790454A
Application number: JP24749493A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takeuchi; 宏明竹内; Koji Okada; 光司岡田; Takenobu Dokou; 武宜土公
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1993-09-08
Publication date: 1995-04-04

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、 0.5
wt％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種以上を含有したアルミニウム合金
とし、芯材を 0.6wt％を越え 1.2wt％以下の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、0.002 wt％
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材料は高強度で耐
食性に優れかつろう付時に溶融がなく、熱交換器を製造
した場合、小型、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、そのままヘッダー材としたりして使用さ
れ、ろう付後の強度が高く、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、さらに熱交換器としての
熱交性能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、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50
μｍ、ブレージングシートフィンで 100μｍが限界とさ
れている。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。また、熱交換器の熱交性能は、
フィンの熱伝導性で決まるものであり、ろう付加熱時に
フィン中に析出した金属間化合物は再固溶するが、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。
これによりフィンの熱伝導性は大きく低下し、熱交換器
としての熱交性能も劣化してしまうという問題が生じ
る。

【０００６】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。

【０００７】

【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、耐食性に優
れ、さらに熱交換器の熱効率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アルミニウム合金
製熱交換器の小型、軽量化、熱効率の向上が可能な製造
方法について開発したものである。即ち、本発明に係る
芯合金、犠牲材合金、およびろう材合金からなるチュー
ブ材と、従来より用いられているフィン材とを熱交換器
としてし組み合わせ、従来の 600℃より低い温度でろう
付したときに上記効果を発揮するものである。

【０００８】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 0.6wt％を越え 1.2wt％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。

【０００９】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 0.6
wt％を越え 1.2wt％以下のＳｉ、0.05wt％を越え 2.0wt
％以下のＭｎを含有し、さらに0.05wt％を越え 0.5wt％
以下のＣｕ、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。

【００１０】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 0.6
wt％を越え 1.2wt％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。

【００１１】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 0.6wt
％を越え 1.2wt％以下のＳｉ、0.05wt％を越え 2.0wt％
以下のＭｎを含有し、さらに0.05wt％を越え 0.5wt％以
下のＣｕ、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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】本発明に係る芯材合金は高強度合金であ
り、Ｓｉ添加量が高い。即ち、芯材を0.6 wt％を越え
1.2wt％以下のＳｉ、0.05wt％を越え 2.0wt％以下のＭ
ｎ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、ならびにこれにさらに、0.05wt
％を越え 0.5wt％以下のＣｕ、0.03wt％を越え 0.5wt％
以下のＭｇ、0.03wt％を越え 0.3wt％以下のＣｒ、0.03
wt％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種以上を添加したアルミニウム合金であ
る。

【００１５】また本発明では、ろう付温度を 570℃を越
え 585℃以下の範囲としてブレージングを行う。ろう付
温度が 570℃以下では、本発明に係るろう材は溶融しな
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℃を越えて、熱交換器のろう付を行う場合、
フィン材中に析出した金属間化合物が再固溶し、それに
よりフィンの熱伝導性が低下することから、熱交換器と
しての熱効率が低下するという問題が出てくる。従っ
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
なることから、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のである。

【００１６】さらに、ろう付温度を低下することで、フ
ィンの耐高温座屈性も向上するのである。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
が生じるためであり、 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、 585℃以下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、全体としフィンの座屈は生じにくくなるのである。

【００１７】従って、本発明の３層ブレージングシート
を用い熱交換器を製造する場合、585 ℃以下でろう付を
行えば、フィンの熱伝導性が向上し、即ち、熱交換器と
しての熱効率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。

【００１８】次に芯材合金の各添加元素の役割を以下に
述べる。Ｓｉは、強度向上に寄与する。Ｓｉが 0.6wt％
以下の場合強度向上効果が十分でなく、 1.2wt％を越え
ると芯材中に粗大な化合物を形成し、犠牲材層を越えて
腐食が進む場合に耐食性を低下させる。即ち、高強度化
のために、芯材にＳｉを多量添加すると冷媒通路構成部
材の耐食性は急激に低下する。この腐食原因について発
明者らが鋭意検討を行ったところ、芯材中のＳｉが犠牲
材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、犠牲材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。従って、Ｓｉは 0.6wt
％を越え 1.2wt％以下とするが、特に 0.8wt％付近で安
定した特性を示す。

【００１９】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％以下では十分でな
く、2.0 wt％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。

【００２０】Ｃｕは固溶状態にて合金中に存在し、強度
を向上させる。Ｃｕが0.05wt％以下の場合強度向上効果
が十分でない。耐食性を考えると、Ｃｕ量上限は 0.5wt
％以下が望ましい。従って、Ｃｕは0.05wt％を越え 0.5
wt％以下とするが、特に 0.1〜0.3 wt％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】次に本発明のろう材合金について説明す
る。従来チューブ材とフィン材とを組み合わせ 600℃付
近でろう付を行った場合、チューブ材を高強度に維持
し、さらに熱交換器の熱効率を向上させることは非常に
困難であった。本発明はこれを解決したもので、本発明
に係る芯材合金、犠牲材合金、およびろう材合金からな
るチューブ材と従来より用いられているフィン材とを熱
交換器として組み合わせ、従来の 600℃より低い温度で
ろう付したときに効果を発揮するものである。

【００２６】即ち、熱交換器の熱効率向上についてさま
ざまな検討を行い、本発明に係る芯材合金、犠牲材合
金、および従来用いられているろう材からなるチューブ
材と従来のフィン材とを組み合わせた場合、従来の 600
℃付近のろう付加熱温度では、フィン材のアルミニウム
合金中に析出していた金属間化合物の再固溶が進行しや
すくなり、結果としてフィン材の熱伝導性は低下してし
まうことから、熱交換器としての熱効率が低いという問
題が残るのである。

【００２７】そこで、本発明ではろう合金にＣｕを添加
することで、従来ろう材に比べ融点を下げて、従来より
も低い温度でも十分にろう付が可能となるようにしてい
る。また本発明は、Ｃｕ添加による外部耐食性劣化を防
止するために、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎのうち１種または２種
以上を添加することを特徴としている。このように、本
発明ろう材合金をクラッドしたブレージングシートに対
して、 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、フィンの熱伝導
性が向上し、熱交換器としての熱効率が従来に比べ向上
するのである。このようにして、従来のろう合金よりも
ろう付温度が低い合金を開発した。

【００２８】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、 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であり、以下
にその限定理由を説明する。

【００２９】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
ろう付できなくなる。

【００３０】Ｃｕの添加は合金の融点を下げ、ろう流れ
性を向上する。Ｃｕの量が 0.1wt％以下ではろう付性向
上効果が十分でなく、その量が 8.0wt％を越えると合金
融点は下がり、ろう付性は安定するが、ろう材の電位が
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。また、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0.1 wt％を越え 8.0wt％以下とする
が、特に 0.5〜3.5 wt％で安定した特性を示す。

【００３１】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を添加したろう材合金では外部
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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】犠牲材合金の各添加元素の役割を述べる。
本発明のような犠牲材合金と高Ｓｉ添加芯材合金とを組
み合わせた場合、芯材合金中に添加されているＳｉがろ
う付時に犠牲材層に拡散し、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
うに低融点のろうを用いているので、芯材合金のＳｉを
増やし、犠牲材合金のＺｎを増やすことか可能である。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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
係るろう材合金を用いたとしてもろう付時に溶融してし
まう。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】

【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００４８】（実施例１）表１〜表３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４〜表
６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１〜40、Ａ〜Ｇ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７、表８の条件でＮ₂ガス中で加熱を行った。

【００４９】得られた板材に引張試験、ならびにろう材
部を外側、犠牲層部を内側として、内部耐食性試験を行
った。また、ろう付性についてはＴ字型流動性試験によ
りろう付性を外観目視により評価した。圧延性について
は、冷間圧延中の圧延板状況を目視で観察し、コバ割
れ、肌荒れ、板切れ等の圧延不具合がないかどうかを評
価した。さらにろう付加熱時の溶融については、加熱
後、目視で板を観察し、その有無を評価した。

【００５０】なお内部耐食性試験は、ろう材部をマスキ
ングした板材を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。そして
これらの結果を表７〜表８に記した。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】

【表３】

【００５４】

【表４】

【００５５】

【表５】

【００５６】

【表６】

【００５７】

【表７】

【００５８】

【表８】

【００５９】表７、８より比較例Ａ及びＢは本発明に係
る芯材および犠牲材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
犠牲材にＺｎ、Ｉｎ、Ｓｎのいずれも含有していないも
ので、内部耐食性が低下し、貫通孔を生じている。比較
例Ｄは本発明に係るろう材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、犠牲材が溶融してしまった。比較例Ｅはろ
う材合金の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。従来例Ｆは板厚 0.4
mmで使用しているものを上記のように板厚0.25mmと薄肉
化したもので、本発明と比較して、強度、耐食性に劣っ
ている。また、従来例Ｇは従来例Ｆに比べて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。

【００６０】以上の評価結果から、本発明法によるアル
ミニウムブレージングシートは、内部耐食性が従来並を
確保し、強度、ろう付性、圧延性については、従来並あ
るいは従来に比べ若干特性が向上するのである。従っ
て、ブレージングシートとして使用するにあたっては、
何ら問題はないのである。

【００６１】次に、実施例２として本発明によるブレー
ジングシートについて、フィンと組み合わせて熱交換器
とした時のろう付性、熱効率を評価した。

【００６２】（実施例２）表９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、表９および表10に示すＮo.３〜21に示す組成の芯
材の片面に同じくＮo.３〜21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
ブ材と、および同じ構成の板厚１mmのヘッダープレート
材とを表11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.６〜
Ｎo.16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−２wt％Ｚｎ、部材番
号Ｎo.17のものはＡｌ−２wt％Ｚｎ−２wt％Ｍｇ合金、
部材番号Ｎo.18のものはＡｌ−４wt％Ｚｎ合金、部材番
号Ｎo.19のものはＡｌ−２wt％Ｍｇ−0.09wt％Ｓｎ合
金、部材番号Ｎo.20のものはＡｌ−１wt％Ｚｎ合金、部
材番号Ｎo.21のものはＡｌ−６wt％Ｚｎ− 2.4wt％Ｍｇ
合金である。

【００６３】ここでチューブ材は、表９および表10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。

【００６４】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
11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11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、それぞれ従来例
の熱交換器（表11中の(19)のもの）の熱効率に対する向
上の割合を表11に記した。

【００６５】

【表９】

【００６６】

【表１０】

【００６７】

【表１１】

【００６８】

【表１２】

【００６９】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、製造されたラジエータ
ーは熱効率に優れている。

【００７０】

【発明の効果】以上のように本発明のアルミニウム合金
材料は高強度で耐食性に優れかつろう付時に溶融がな
く、熱交換器を製造した場合、小型、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

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 0.6wt％を越え 1.2wt％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 8.0wt％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 0.6wt％を越え 1.2wt％以下のＳｉ、0.05wt
％を越え 2.0wt％以下のＭｎを含有し、さらに0.05wt％
を越え 0.5wt％以下のＣｕ、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 0.6wt％を越え 1.2wt％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 0.6wt％を越え 1.2wt％以下のＳｉ、0.05wt
％を越え 2.0wt％以下のＭｎを含有し、さらに0.05wt％
を越え 0.5wt％以下のＣｕ、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。