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WO2005031019A1 - アルミニウムブレージングシート - Google Patents

アルミニウムブレージングシート Download PDF

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WO2005031019A1
WO2005031019A1 PCT/JP2003/012350 JP0312350W WO2005031019A1 WO 2005031019 A1 WO2005031019 A1 WO 2005031019A1 JP 0312350 W JP0312350 W JP 0312350W WO 2005031019 A1 WO2005031019 A1 WO 2005031019A1
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aluminum
core material
brazing
skin material
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Susumu Saisho
Toshiki Ueda
Fumihiro Sato
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Kobe Alcoa Transportation Products Ltd
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Kobe Alcoa Transportation Products Ltd
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    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/01—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic
    • B32B15/016—Layered products comprising a layer of metal all layers being exclusively metallic all layers being formed of aluminium or aluminium alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
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    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y10T428/12764—Next to Al-base component

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum lamp used for a header and a side plate of an automobile radiator.
  • the present invention relates to a brazing aluminum brazing padding sheet having high strength and high formability and excellent productivity.
  • A1-Mn-based aluminum alloys such as JIS 3003 for the core material, and 404 for the brazing material. 5, 4 3 4 3 etc. are used A1-Si-based aluminum-pum alloy, and A1-Zn-based aluminum alloy is used for the sacrificial material that acts as the sacrificial anode.
  • the strength after brazing of a pre-brazed sheet made of an A1-Mn alloy, such as JIS 3003, is about 110 NZmm2, and the strength is insufficient and the corrosion resistance is sufficient. It cannot be said that.
  • Mg is added to the core material and strengthen it.However, when brazing using such a material, especially the Nocolok brazing method is used. When a flux that reacts with Mg to form a brittle compound is used, the brazing properties of the plated lead sheet with Mg added to the core material are significantly reduced, so Mg is added to the core material. It is not preferable.
  • An object of the present invention is to provide an aluminum brazing sheet that has high strength, has few pressure-bonding defects during clad rolling, and has excellent productivity.
  • An aluminum brazing sheet according to the present invention is an aluminum brazing sheet comprising: a core material made of an aluminum alloy; and a skin material clad on at least one surface of the core material and made of an aluminum alloy having a low potential.
  • the skin material contains Mg: 0.4 to 0.7% by mass, Si: 0.5 to 1.5 mass% / 0 , and Mn: 0.4 to 1.2% by mass.
  • the balance is an aluminum alloy comprising A1 and unavoidable impurities.
  • the present invention by suppressing the Mg content in the skin material and simultaneously adding Si and Mil, it is possible to prevent poor pressure bonding during clad rolling and to increase the strength sufficiently. As a result, a high-quality aluminum brazing sheet having excellent productivity can be obtained.
  • the skin material further contains Zn: 6 mass ° / 0 or less.
  • the skin material is clad on one surface of the core material, and a filter is laminated on the other surface of the core material.
  • the Si content of the aluminum alloy of the skin material is 0.6 to 0.9 mass 0 /. It is preferable that
  • the Mn content of the aluminum alloy of the skin material is 0.6 to 1.0 mass. /. It is preferable that
  • the core material contains Si: 0.3 to 0.7% by mass, Mn: 0.6 to 1.2% by mass, and Cu: 0.5 to 1.0% by mass.
  • the inevitable impurities contained in the skin material of the present invention include Fe, Cu, Cr, Ti, and Be.
  • the allowable upper limit values of these elements are: Fe: 0.5% by mass, Cu: 0.2% by mass, Cr: 0.3% by mass, Ti: 0.2% by mass, Be: l Op pm.
  • the skin material has a composition that is lower in potential than the core material, and it is sufficient that a certain potential difference is secured between the skin material and the core material.
  • Mg was conventionally added in a large amount in order to increase strength, but the amount of Mg added was extremely reduced to 0.7 mass ° / 0 or less. It is characterized in that a decrease in strength due to a small amount of Mg added is compensated by the addition of Si and Mn. Further, since the amount of added Mg is small, it is possible to prevent the occurrence of poor pressure bonding such as blisters when the core material and the skin material are bonded by rolling. Thus, by controlling the amount of Mg and adding Si and Mn, high strength and high productivity of the aluminum brazing sheet can be realized.
  • Mg is added in an amount of 0.4% by mass or more to secure the strength. It is desirable to add a large amount of this Mg from the viewpoint of strength. However, if the content of Mg is too large, poor adhesion such as blisters will occur during clad rolling during manufacturing. It must be:
  • Si is added together with Mn to increase the strength of the skin material. If 31 is less than 0.5% by mass, there is no effect of improving strength, and if it exceeds 1.5% by mass, Si may lower the melting point and cause a burring phenomenon. Intermetallic compounds And deteriorates the rolling processability. A more preferable range of Si is 0.6 to 0.
  • Mn 0.4 to 1.2% by mass, preferably 0.6 to 1.0% by mass
  • Mn is added together with Si to reinforce the strength of the skin.
  • Mn is 0.4 mass. If it is less than / 0, there is no effect of improving the strength. If the ratio exceeds / 0 , giant crystals containing Mn are generated, which causes microcracks during rolling.
  • a more preferred range of Mn is 0.6 to 1.0% by mass.
  • the core material When an aluminum alloy having a low potential is used as the core material, it is effective to add Zn to the skin material in order to make the potential of the skin material lower than that of the core material.
  • Zn the potential of the skin material is reduced, and the potential of the skin material can be reliably set to a base potential with respect to the core material. In this case, if the Zn content exceeds 6% by mass, rolling workability may decrease, which is not preferable.
  • the potential of the core must be noble.
  • the composition of the core material may be selected so that the potential is more noble than that of the skin material.
  • A1-0.5Si-0.8Cu-1.2Mn alloy (All numerical values are mass. / 0 ) May be used.
  • Mg contained in the core material may be contained up to 0.3% by mass in which the brazing property is not impaired in order to improve the strength.
  • Preferred aluminum alloy as core material S i: 0. 3 to 0.7 mass 0/0, M n: 0. 6 to 1.2 mass 0/0, Cu: 0. 5 to 1.0 mass 0 / It contains 0 .
  • the C r or 0.2 mass 0/0 less than T i of less than 0.15 mass 0/0 may be selectively added.
  • the layer structure of the brazing sheet is a two-layer material in which a cladding material of the above composition is clad on one side of the core material, a three-layer material in which the above-mentioned skin material is clad on one surface of the core material and a brazing material is clad on the other surface.
  • composition of the filter material is not particularly limited, for example, A1 Si-based alloys, A1-Si-Zn-based alloys and the like can be used.
  • the cladding ratio between the cladding material and the core material Z at the time of cladding can be arbitrarily selected according to the required characteristics of the application site.
  • a skin material having the composition shown in Table 1 below was manufactured, and a core material (A 1—0.5 S i—0.8 Cu—1.2Mn alloy, Cr: 0.1% by mass and T i: 0 15% by mass) and JI S4045 filter material, clad at a cladding rate of 10% for core material / 80% for core material / 10% for brazing material.
  • a three-layer clad material with a final thickness of 1.2 mm was prepared. The crimpability of a clad material with a width of 200 mm and a length of 1000 mm is visually checked for the degree of blisters generated on the surface.
  • Comparative Examples 12, 14, and 20 were inferior in crimpability because of the high Mg content.
  • Comparative Examples 13 and 15 since the Mn content was too low, no satisfactory post-brazing strength was obtained.
  • Comparative Examples 16 and 17 are too low because the Si content is too low, and Comparative Examples 18 and 19 are too low because the Mg content is too low. No sufficient strength was obtained after brazing.
  • Comparative Example 21 the rollability was poor because the Si content was too high, and the test piece itself could not be produced.
  • Comparative Example 22 since the Mn content was too high, cracks occurred during rolling, and the test piece itself could not be produced.

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Abstract

アルミニウムブレージングシートは、アルミニウム合金からなる芯材と、この芯材の少なくとも片面にクラッドされ前記芯材よりも電位が卑なアルミニウム合金からなる皮材とを有する。前記皮材は、Ｍｇ：０．４乃至０．７質量％、Ｓｉ：０．５乃至１．５質量％、Ｍｎ：０．４乃至１．２質量％を含有し、必要に応じて、更にＺｎ：６質量％以下を含有し、残部がＡ１及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金である。これにより、高強度でありながら、クラッド圧延時の圧着不良が少なく、生産性が優れたアルミニウムブレージングシートが得られる。

Description

アルミニウムブレージングシート
技術分野
本発明は自動車ラジェータのヘッダ及びサイドブレート等に使用されるアルミ 明
ェゥムプレージングシートに関し、 特に、 高強度及び高成形性を有し、 更に生産 性が優れたろう付用アルミニウムブレー田ジングシートに関する。
背景技術
書
従来、 自動車のラジェータのヘッダ及びサイドプレート等に使用されるろう付 用アルミユウムブレージングシートとしては、 芯材に J I S 3 0 0 3等の A 1一 M n系アルミニウム合金、 ろう材に 4 0 4 5、 4 3 4 3等の A 1一 S i系アルミ -ゥム合金、 犠牲陽極として作用する皮材に A 1 — Z n系アルミニウム合金が使 用されている。 し力 し、 J I S 3 0 0 3等の A 1 — M n合金を芯材としたプレー ジンダシートのろう付後強度は 1 1 0 NZmm2 程度であり、 強度が不十分であ ると共に、 耐食性も十分であるとはいえない。 ろう付後強度を向上させるために は、 芯材へ M gを添加して強化する方法が有効であるが、 このような材料を使用 してろう付を行う場合、 特にノコロックろう付法のように、 M gと反応し、 脆い 化合物を生成するフラックスを用いる場合においては、 芯材に M gを添加したプ レージンダシートはろう付性が著しく低下するため、 芯材に M gを添加すること は好ましくない。
一方、 皮材に 2質量％程度の M gを添加することが行なわれてきた (特開 2000-210787号公報、 特開 2000-87163号公報)。 これは、 皮材に M gを添加す ることにより、 ろう付加熱によって皮材から芯材に M gが拡散し、 同時にろう材 から拡散した S iと結合して M g 2 S iを形成することにより、 高強度化を図る ものである。 しかしながら、 上述のように、 高濃度の Mgを含有した皮材と芯材とをクラッ ド圧延加工によって張り合わせた際には、 圧着不良による製品表面のフクレが発 生し、 製品、の歩留りが悪く、 従って生産性が低くなるという問題点があった。 発明の開示
本発明の目的は、 高強度でありながら、 クラッド圧延時の圧着不良が少なく、 生産性が優れたアルミニゥムブレージングシートを提供することにある。
本発明に係るアルミニウムブレージンダシートは、 アルミユウム合金からなる 芯材と、 この芯材の少なくとも片面にクラッドされ前記芯材ょりも電位が卑なァ ルミニゥム合金からなる皮材と、 を有するアルミニウムブレージングシートにお いて、 前記皮材は、 Mg ： 0. 4乃至 0. 7質量％、 S i ： 0. 5乃至 1. 5質 量 °/0、 Mn ： 0. 4乃至 1. 2質量％を含有し、 残部が A 1及ぴ不可避的不純物 からなるアルミニウム合金であることを特徴とする。
本発明によれば、 皮材中の Mg含有量を抑制し、 S i及び Milを同時に添加す ることにより、 クラッド圧延加工時の圧着不良を防止することができると共に、 強度も十分に高くすることができ、 これにより、 生産性が優れた高品質のアルミ ニゥムブレージングシートを得ることができる。
このアルミニウムブレージングシートにおいて、 前記皮材は、 更に Zn ： 6質 量 °/0以下を含有することが好ましい。 また、 例えば、 前記皮材は前記芯材の片面 にクラッドされており、 前記芯材の他面には、 ろぅ栻が積層されている。
前記皮材のアルミニウム合金の S i含有量は、 0. 6乃至 0. 9質量0/。である ことが好ましい。
前記皮材のアルミニウム合金の Mn含有量は、 0. 6乃至 1. 0質量。/。である ことが好ましい。
更に、 前記芯材は、 S i ： 0. 3乃至 0. 7質量％、 Mn ： 0. 6乃至 1. 2 質量％、 Cu ： 0. 5乃至 1. 0質量％を含有することが好ましい。 また、 本発明の皮材に含まれる不可避的不純物としては、 F e， Cu, C r， T i， B eがある。 それらの元素の許容上限値は、 F e ： 0. 5質量％、 Cu： 0. 2質量％、 C r ： 0. 3質量％、 T i ： 0. 2質量％、 B e ： l O p pmで める。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明について詳細に説明する。 皮材は、 芯材よりも電位的に卑なる組 成を有するものであり、 この皮材と芯材との間に一定の電位差が確保されていれ ばよい。
本発明は、 このような皮材において、 従来強度を高めるために多量に Mgが添 加されていたのを、 その Mgの添加量を 0. 7質量 °/0以下と極めて少なくし、 こ の M g添加量が少ないことによる強度低下を、 S i及び M nの添加によって補う ことを特徴とする。 そして、 Mgの添加量が少ないことにより、 芯材と皮材とを 圧延加工により張り合わせた際に、 フクレ等の圧着不良が生じることを防止でき る。 このようにして、 Mg量の抑制と、 S i及び Mnの添加により、 アルミユウ ムブレージングシートの高強度と高生産性を実現することができる。
以下、 皮材の成分添加理由及ぴ組成限定理由について説明する。
Mg ： 0. 4乃至 0. 7質量0 /0
Mgは、 強度を確保するために 0. 4質量％以上添加する。 この Mg含有量は 強度の点からは多く添加したほうが望ましいが、 Mg含有量が多量であると、 製 造時のクラッド圧延においてフクレ等の圧着不良を生じるため、 Mgは 0. 7質 量％以下にする必要がある。
S i ： 0. 5乃 1. 5質量％、 好ましくは 0. 6乃至 0. 9質量％
S iは、 Mnと共に皮材の強度を捕強するために添加する。 3 1が0. 5質 量％未満では、 強度向上の効果が無く、 1. 5質量％を超えると、 S iは融点を 低下させて、 バーユング現象を発生させる虞があるほか、 S i系の金属間化合物 を生じて、 圧延加工性を劣化させる。 S iのより好ましい範囲は、 0. 6乃至 0.
9質量％である。
Mn ： 0. 4乃至 1. 2質量％、 好ましくは 0. 6乃至 1. 0質量％
Mnは、 S iと共に添加されて皮材の強度を補強する。 Mnが 0. 4質量。 /0未 満では強度向上の効果が無く、 逆に Mnが 1. 2質量。 /0を超えると、 Mnを含む 巨大な晶出物が生成し、 それによつて圧延加工時に微小ひび割れが起こる。 Mn のより好ましい範固は 0. 6乃至 1. 0質量％である。
Z n ： 6質量％以下
芯材として、 電位が低いアルミニウム合金を使用する場合に、 皮材の電位を芯 材よりも卑にするためには、 皮材に Z nを添加することが有効である。 Znの添 加により、 皮材の電位が低下し、 芯材に対して皮材の電位を確実に卑電位とする ことができる。 この場合に、 Zn含有量が 6質量％を超えると、 圧延加工性が低 下する虞があるため、 好ましくない。
皮材の犠牲陽極効果が十分に作用するためには、 芯材の電位は皮材ょりも貴で ある必要がある。 芯材の組成は皮材より電位が貴であるように組成を選択すれば 良く、 例えば、 A 1—0. 5 S i -0. 8Cu- 1. 2Mn合金 （数値は全て質 量。 /0) 等を使用しても良い。 また、 芯材中に含まれる Mgは、 強度を向上させる ため、 ろう付け性が阻害されない 0. 3質量％までは含んでも構わない。
芯材として好ましいアルミニウム合金は、 S i ： 0. 3乃至 0. 7質量0 /0、 M n ： 0. 6乃至 1. 2質量0 /0、 Cu ： 0. 5乃至 1. 0質量0 /0を含有するもので ある。 これに、 更に、 0. 15質量0 /0未満の C r又は 0. 2質量0 /0未満の T iを 選択的に添加してもよい。
ブレージングシートの層構成としては、 芯材の片面に上記組成の皮材をクラッ ドした 2層材、 芯材の片面に上記皮材をクラッドし、 他面にろう材をクラッドし た 3層材等がある。
ろぅ材の組成は特には限定しないが、 例えば、 J I S 4045合金等の A 1一 S i系合金、 A 1— S i—Zn系合金等を使用することができる。 また、 クラッ ドの際の皮材 /芯材 Zろう材間のクラッド率は、 適用部位の要求特性に応じて任 意に選択可能である。
次に、 本発明の実施例及ぴ比較例について説明し、 本発明の効果について説明 する。 下記表 1に示す組成の皮材を製造し、 芯材 （A 1— 0. 5 S i— 0. 8 C u— 1. 2Mn合金に、 更に Cr ： 0. 1質量％及び T i ： 0. 15質量％を添 カロしたもの） 及び J I S4045のろぅ材を、 クラッド率を皮材 ( 10 %) /芯 材 （80%) /ろう材 （10%) として、 皮材にクラッドし、 最終板厚 1. 2m mの 3層クラッド材を作成した。 圧着性は幅が 200 mm、 長さが 1000 mm のクラッド材において、 表面に発生したフクレの程度を目視で確 し、 フクレの 発生により切り捨てた部位を除いた製品の歩留が 90 %以上であったものを〇、 80〜90°/0を八、 89%未満しか得られなかったものを Xとした。 ろう付後 強度は、 本クラッド材を幅 10 Omm、 長さ 23 Ommのサイズに切断した後、 窒素ガス中で、 600°Cに 5分間保持するろう付加熱を行った後、 J I S Z 22 01による引張試験をおこない、 引張強さ 16 OMp a以上を〇と評価した。 表 1
No. 皮材組成 ろう付後強 圧着性
Mg Si Mn Zn 度
実 1 0.52 0.71 0.89 2.26 〇 〇
施 2 0.50 0.81 0.91 2.13 〇 〇
例 3 0.39 0.64 0.51 2.82 〇 〇
4 0.59 0.66 0.49 2.60 〇 〇
5 0.7 1.2 1.2 2.5 〇 〇
6 0.3 0.5 0.4 1.5 〇 〇
7 0.3 1.2 1.2 0.3 〇 〇 8 0.56 0.68 0.51 3.82 〇 〇
9 0.6 0.7 0.5 6.0 〇 〇
10 0.5 0.85 1.0 - 〇 〇
11 0.6 0.7 0.5 7.0 〇 Δ
No. 皮材組成 ろう付後強 圧着性
Mg Si Mn Zn 度
比 12 2.20 0.06 0.00 1.5 〇 X
較 13 0.53 0.02 0.00 1.34 X 〇
例 14 2.20 0.06 0.00 1.5 〇 X
15 0.53 0.02 0.00 1.34 X 〇
16 0.3 0.4 0.4 1.5 X 〇
17 0.7 0.4 1.2 1.5 X 〇〜厶
18 0.2 1.2 1.2 1.5 X 〇
19 0.7 1.2 0.3 1.5 X 〇〜△
20 0.8 0.5 0.4 0.5 〇 X
21 0.5 2.0 0.4 1.5 試験片製作 X
不可
22 0.5 1.0 1.4 0.5 1620 X
この表 1に示すように、 実施例 1乃至 1 1のアルミニウムブレージングシート は、 皮材の成分が本発明の特許請求の範囲内であるので、 良好なクラッド圧着性 とろう付後強度が得られた。 これに対し、 比較例 1 2、 1 4、 2 0は M g含有量 が高いため、 圧着性が劣っていた。 比較例 1 3、 1 5は Mn含有量が低すぎるた めに、 満足なろう付後強度が得られなかった。 比較例 1 6、 1 7は S i含有量が 低すぎるために、 比較例 1 8、 1 9は M g含有量が低すぎるために、 いずれも満 足なろう付後強度が得られなかった。 比較例 2 1は S i含有量が高すぎるために、 圧延加工性が悪く、 試験片の製作自体ができなかった。 比較例 2 2は Mn含有量 が高すぎるために、 圧延時に割れが発生し、 試験片の制作自体ができなかった。

Claims

請 求 の 範 囲
1. ァノレミユウム合金からなる芯材と、 この芯材の少なくとも片面にクラッド され前記芯材ょりも電位が卑なアルミニウム合金からなる皮材と、 を有するアル ミニゥムブレージングシートにおいて、 前記皮材は、 Mg : 0. 4乃至 0. 7質 量0 /0、 S i ： 0. 5乃至 1. 5質量0 /0、 Mn： 0. 4乃至 1. 2質量0 /0を含有し、 残部が A 1及び不可避的不純物からなるアルミニゥム合金であることを特徴とす るアルミニウムブレージンダシート。
2 前記皮材のアルミニウム合金は、 更に Zn： 6質量0 /0以下を含有することを 特徴とする請求項 1に記載のアルミニウムプレージンダシート。
3 前記皮材は前記芯材の片面にクラッドされており、 前記芯材の他面には、 ろ う材が積層されていることを特徴とする請求項 1又は 2に記載のアルミニウムブ レージンダシート。
4 前記皮材のアルミニウム合金の S i含有量が、 0. 6乃至 0. 9質量0 /。であ ることを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれか 1項に記載のアルミニゥムブレー ジンダシート。
5 前記皮材のアルミニウム合金の Mn含有量が、 0. 6乃至 1. 0質量％であ ることを特徴とする請求項 1乃至 4のいずれか 1項に記載のアルミニウムブレー ジンダシート。
6 前記芯材は、 S i ： 0. 3乃至 0. 7質量％、 Mn ： 0. 6乃至 1. 2質 量。 /0、 Cu ： 0. 5乃至 1. 0質量％を含有することを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれか 1項に記載のアルミニゥムブレージングシート。
PCT/JP2003/012350 2003-09-26 2003-09-26 アルミニウムブレージングシート Ceased WO2005031019A1 (ja)

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