(57)【要約】【課題】ろう付時のエロージョンを抑制すると共に良好なろう付性を保ちつつ、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシート、熱交換器用ヘッダーパイプ並びに熱交換器を提供する。【解決手段】５．０％以上１３．０％以下（重量％、以下同様）のＳｉと、０．５％超１．５％以下のＦｅと、０．０５％以上１．０％以下のＴｉと、をそれぞれ含有し、更に、必要に応じて０．１％以上２．０％以下のＭｎ、０．０５％以上０．５％以下のＺｒ、０．０５以上１．０％以下のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
５．０％以上１３．０％以下（重量％、以下同様）のＳｉと、
０．５％超１．５％以下のＦｅと、
０．０５％以上１．０％以下のＴｉと、をそれぞれ含有し、
残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金。
【請求項２】
０．１％以上２．０％以下のＭｎ、０．０５％以上０．５％以下のＺｒ、０．０５以上１．０％以下のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有し、
残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする請求項１に記載のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金からなる面材が、アルミニウム合金からなる芯材の片面あるいは両面に貼り合わせられてなることを特徴とする、ろう充填性に優れるアルミニウムブレージングシート。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金でろう付されたことを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
【請求項５】
請求項３に記載のろう充填性に優れるアルミニウムブレージングシートから構成されることを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
【請求項６】
周面の少なくとも一部に、長さ方向に沿って溝が形成されてなるチューブがヘッダーパイプにろう付されてなる熱交換器であって、
前記ヘッダーパイプが、請求項４又は５に記載の熱交換器用ヘッダーパイプであることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシート、熱交換器用ヘッダーパイプ並びに熱交換器の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の軽量化に伴い、自動車用の熱交換器には、従来用いられていた銅合金に代えてアルミニウム材料が多用されている。例えば、ラジエータ、カーエアコン用コンデンサ、カーエアコン用エバポレータ、インタクーラ及び各種オイルクーラ等の大部分がアルミニウム化されている。
【０００３】
また、熱交換器の更なる軽量化や小型化、コスト低減を実現するにあたり、自動車熱交換器に用いられるチューブには、ろう付によって造管される薄肉のチューブが主流となっており、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示すような、断面略Ｂ字状として強度を向上させた扁平状のチューブも多用されるようになっている。
【０００４】
このようなアルミニウム材料を用いた熱交換器の組立プロセスには、ろう付け法が採用されている。ろう材には、例えば、ＪＩＳに規定されている４３４３合金（Ａｌ−７．５％Ｓｉ）や４０４５合金（Ａｌ−１０％Ｓｉ）等のアルミニウムを主成分としたろう付用の合金が用いられている。そして、ろう合金は、主にブレージングシート（代表的な芯材としてＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金）の面材として構成されて、ろう付に供されている。
【０００５】
ろう合金は、ろう付される母材よりも融点が低い合金が用いられるため、ろう付法によって組み立てられる製品を所定の温度まで加熱することにより、溶融したろう合金が母材表面を流動して、ろう付のための継手（フィレット）が形成される。
例えば、図１に示すようなアルミニウム合金材料からなるチューブ１を、図２に示すような熱交換器１０のヘッダーパイプ１１、１２に組み付ける際は、上述のようなブレージングシートを用いてヘッダーパイプ１１、１２を構成し、チューブ１をヘッダーパイプ１１、１２に組み付けた状態として所定の温度に加熱することにより、ブレージングシートによって供給されるろう合金が接合部に溜まってフィレットが形成され、ろう付が行われる。
【０００６】
ここで、図１に示すようなチューブ１は、断面略Ｂ字状という構造上の特性から、チューブ１外表面に該チューブ長手方向に沿って形成された溝２を有している。このような構造を有するチューブ１とヘッダーパイプ１１、１２（図２参照）とをろう付する場合、溶融したろう合金が、毛細管現象によって接合部（チューブ１の両端）から溝２を通じてチューブ１側に多量に流れ込んでしまい、チューブ１とヘッダーパイプ１１、１２との接合部においてフィレットが成長せず、ろう付が不完全となることがある。ろう付が不完全である場合、チューブ内を流動する作動流体の漏れが生じたり、接合強度が不足することによって熱交換器の耐久性が低下したりする虞があった。
【０００７】
また、上述のように溶融したろう合金が前記溝を介してチューブ１側に多量に流れ込むため、チューブ１側では一部溶融（エロージョン）が発生し、局部的な板厚減少を引き起こす。そのため、熱交換器の耐食性や耐久性などが低下し、ひどい場合にはエロージョンによってチューブに貫通孔が発生する場合もあった。
【０００８】
従来、エロージョンを防止する方法として、ろう付時の製品全体の昇温速度を遅くしたり、遮熱版を用いて母材の一部の温度上昇を抑制すること等が行われてきた。しかしながら、昇温速度を遅くした場合には、ろう付に要する時間が長くなって生産性が低下し、ひいてはコストアップにつながる結果となっていた。
【０００９】
そこで、良好なろう付性を保つとともに、過剰なエロージョンを抑制するため、アルミニウム合金を芯材として、従来から用いられているＡｌ-Ｓｉ系ろう合金中にＴｉ及びＭｎ、Ｚｒを添加し、また必要に応じてＣｒを添加したアルミニウムろう合金が提案されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１によれば、ろう合金を上述の成分とすることにより、ろう合金の融点が低くなるとともに、流動係数が低くなる。これにより、ろう付の際、ろう合金がろう付接合部から流れ出てしまうのを抑制することができ、ろう付性が向上すると共にろう付接合される素材にエロージョンが生じるのを抑制することができるというものである。
【特許文献１】特開２００７−１８２６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、近年は樹脂製であった熱交換器のタンク材もアルミ化が進展しているが、同部材はヘッダープレート材（ヘッダーパイプ）との接合距離が長く、コネクタやブラケットなどの厚肉部材との接合も必要なため、多くのろう材が供給されている。その結果、タンク材からの過剰な溶融ろうがチューブ側に流動し、チューブとヘッダープレート材との接合部において、接合を行うのに十分なろう材が形成されず、ろう充填不良が発生しやすくなるという問題があった。また、過剰な溶融ろうの流出によって、さらに激しいエロージョンが発生するという問題があった。
【００１１】
このような場合に、特許文献１に記載のアルミニウムろう合金では、上述の構成により、溶融ろうの流動性が低く、且つエロージョンが発生しにくいろう材を供給することができるものの、接合部からのろう合金の多量流出を抑制して溶融ろうを接合部にとどめることが出来ず、ろう充填性の改善が十分でない場合があった。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ろう付時のエロージョンを抑制すると共に良好なろう付性を保ちつつ、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシート、熱交換器用ヘッダーパイプ並びに熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記課題について鋭意研究した結果、ろう付時のエロージョンを抑制すると共に良好なろう付性を保ちつつ、ろう充填性を向上するためには、従来から用いられているＡｌ−Ｓｉ系ろう合金中にＴｉ及びＦｅを添加し、また必要に応じてＭｎ，Ｚｒ，Ｃｒを添加することが効果的であることを見出し，本発明に至った。
すなわち、本発明は、以下に関する。
【００１４】
（１）請求項１に記載の発明
５．０％以上１３．０％以下（重量％、以下同様）のＳｉと、０．５％超１．５％以下のＦｅと、０．０５％以上１．０％以下のＴｉと、をそれぞれ含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金。
（２）請求項２に記載の発明
０．１％以上２．０％以下のＭｎ、０．０５％以上０．５％以下のＺｒ、０．０５以上１．０％以下のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする請求項１に記載のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金。
（３）請求項３に記載の発明
請求項１又は２に記載のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金からなる面材が、アルミニウム合金からなる芯材の片面あるいは両面に貼り合わせられてなることを特徴とする、ろう充填性に優れるアルミニウムブレージングシート。
（４）請求項４に記載の発明
請求項１又は２に記載のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金でろう付されたことを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
（５）請求項５に記載の発明
請求項３に記載のろう充填性に優れるアルミニウムブレージングシートから構成されることを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
（６）請求項６に記載の発明
周面の少なくとも一部に、長さ方向に沿って溝が形成されてなるチューブがヘッダーパイプにろう付されてなる熱交換器であって、
前記ヘッダーパイプが、請求項４又は５に記載の熱交換器用ヘッダーパイプであることを特徴とする熱交換器。
【００１５】
上述したように、ろう付で造管されるチューブを用いた熱交換器では、ヘッダーパイプの溶融ろうがチューブ側へ過剰に流動することで接合不良やエロージョンが発生しているが、これは、溶融ろうの流動性が低く、且つエロージョンが発生しにくいろう材を、充分な量で接合部まで流動させることで防止することができる。しかしながら、ヘッダーパイプとチューブとの接合部に十分な量のろうを供給した場合であっても、この接合部に溶融ろうが留まらないと接合部が完全に充填されずにろう充填不良によるろう付不具合となってしまう。
また、溶融ろうのろう充填性を向上させれば、仮に、ろうの供給量が多く、チューブ側に多少流動した場合であっても、接合部に十分な量のろうを留めることができるため、ろう充填不良によるろう付不具合を抑制することが可能となる。従って、高い流動性及び低いろう侵食性を保ちつつ、溶融ろうの表面張力が大きなろう材を接合部に供給することにより、ろう充填不良、ひいては熱交換器の性能低下を防止できることが明らかとなった。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金では、５．０％以上１３．０％以下（重量％、以下同様）のＳｉと、０．５％超１．５％以下のＦｅと、０．０５％以上１．０％以下のＴｉと、をそれぞれ含有し、更に、必要に応じて０．１％以上２．０％以下のＭｎ、０．０５％以上０．５％以下のＺｒ、０．０５以上１．０％以下のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる成分組成とされている。
上述の成分とすることにより、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物が形成されて溶融ろうの表面張力が増大する。これにより、ろう付の際、接合部に過剰なろう材が供給された場合であっても溶融ろうが接合部に留まることができる。したがって、ろう付接合される素材にエロージョンが生じるのを抑制しつつ、ろう充填性を向上することでろう付時の不良率を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るろう充填性に優れるアルミニウムろう合金の実施の形態について説明する。
本実施形態のアルミニウムろう合金は、５．０％以上１３．０％以下（重量％、以下同様）のＳｉと、０．５％超１．５％以下のＦｅと、０．０５％以上１．０％以下のＴｉと、をそれぞれ含有し、更に、必要に応じて０．１％以上２．０％以下のＭｎ、０．０５％以上０．５％以下のＺｒ、０．０５以上１．０％以下のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる成分組成とされている。
【００１８】
［アルミニウムろう合金の成分組成］
以下、本実施形態のアルミニウムろう合金の、成分組成の数値限定理由について説明する。
【００１９】
「Ｓｉ」５．０％以上１３．０％以下
ケイ素（Ｓｉ）は、Ａｌに含有することによってＡｌの融点を低くする作用を有しており、アルミニウムろう合金を用いたろう付温度（５８０〜６１０℃）で溶融して流動させ、所定のフィレットを形成するのに必要な基本元素である。
Ｓｉの含有量は、重量％で５．０％以上１３．０％以下の範囲であることが好ましく、この範囲内であれば、ろう材として優れた機能が得られる。
Ｓｉの含有量が５．０％未満だと、充分な流動性が得られず、ろう付温度において溶融ろうが不足し、ろう付不良が発生する。
Ｓｉの含有量が１３．０％を超えると、初晶Ｓｉが急激に増加してろう合金の融点が上昇し、ろう付温度において殆どのろう材が液相となってしまい、エロージョン性の高い溶融ろうが流動するので好ましくない。
また、Ｓｉの含有量のより好ましい範囲は、７．０％以上１１．０％以下である。
【００２０】
「Ｆｅ」０．５％超１．５％以下
鉄（Ｆｅ）は、Ａｌ−Ｓｉ系合金に添加することにより、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物を形成し、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果を有している。
Ｆｅの含有量は、重量％で０．５％超１．５％以下の範囲であることが好ましい。
Ｆｅの含有量が０．５％以下だと、上記の効果が充分に得られないため、好ましくない。また、１．５％を超えると、鋳造や圧延による加工が困難になるとともに、粗大金属間化合物の量が増加し、ろう材の腐食速度が増大して耐食性が低下してしまうので好ましくない。
また、Ｆｅの含有量のより好ましい範囲は、０．５％超１．０％以下である。
【００２１】
「Ｔｉ」０．０５％以上１．０％以下
チタン（Ｔｉ）は、Ａｌ−Ｓｉ系合金に添加することにより、Ａｌ−Ｓｉ系合金溶融ろうの液相線温度を上昇させることにより過剰なろう侵食を抑制する効果を有している。また、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果を有している。
Ｔｉの含有量は、重量％で０．０５％以上１．０％以下の範囲であることが好ましい。
Ｔｉの含有量が０．０５％未満だと、上述の効果が充分に得られず、また、１．０％を超えると、鋳造や圧延による加工が困難になるとともに、ろう付の際に、ろうが流動するのを阻害する粗大金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｔｉの含有量のより好ましい範囲は、０．１％以上０．３％以下である。
【００２２】
ろう付で造管されるチューブを用いた熱交換器では、ヘッダーパイプとチューブとの接合部に溶融ろうが留まらない場合に、接合部が完全に充填されずにろう充填不良が生じることがある。つまり、溶融ろうのろう充填性を向上させれば、接合部に十分な量のろうを留めることができ、ろう充填不良は生じにくくなるが、それには溶融ろうの表面張力を増大させることが有効である。
本発明では、ろう材中にＦｅ，Ｔｉを添加することでろう材の特性を変化させること、すなわち、溶融ろうの表面張力を増大させてろう充填性を向上させることを見出した。
【００２３】
「Ｍｎ」０．１％以上２．０％以下
マンガン（Ｍｎ）は、Ａｌ−Ｓｉ系合金に添加すると、溶融ろう中に固溶あるいはＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物として存在することにより、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果を有している。また、Ｍｎは、Ｆｅと同時に添加すると、微細なＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系の金属間化合物を形成するため、さらにろう充填性を向上させる。
Ｍｎの含有量は、重量％で０．１％以上２．０％以下の範囲であることが好ましい。
Ｍｎの含有量が０．１％未満だと、上述の効果が充分に得られず、また、２．０％を超えると、ろうの流動を阻害する粗大金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｍｎの含有量のより好ましい範囲は、０．３％以上１．０％以下である。
【００２４】
「Ｚｒ」０．０１％以上０．５％以下
ジルコニウム（Ｚｒ）は、Ａｌ-Ｓｉ系合金に添加することにより、Ａｌ-Ｓｉ系合金溶融ろうの液相線温度を上昇させて過剰な溶融を抑制する効果を有している。また、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果を有している。
Ｚｒの含有量は、重量％で０．０１％以上０．５％以下であることが好ましい。
Ｚｒの含有量が０．０１％未満だと、上述の効果が充分に得られず、また、０．５％を超えると、ろうの流動を阻害する粗大金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｚｒの含有量のより好ましい範囲は、０．０５％以上０．２％以下である。
【００２５】
「Ｃｒ」０．０５％以上１．０％以下
クロム（Ｃｒ）は、Ａｌ-Ｓｉ系合金に添加することにより、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果を有している。
Ｃｒの含有量は、重量％で０．０５％以上１．０％以下の範囲であることが好ましい。
Ｃｒの含有量が０．０５％未満だと、上述の効果が充分に得られず、１．０％を超えると、ろうの流動を阻害する金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｃｒの含有量のより好ましい範囲は、０．２％以上０．５％以下である。
【００２６】
「Ｔｉ，Ｚｒの同時添加による効果およびＭｎ，Ｆｅ同時添加の効果」
Ｔｉは、Ａｌ−Ｓｉ系ろう合金において、その添加量に応じてＡｌ−Ｔｉ系金属間化合物及び固溶体を形成し、溶融ろうの充填性を向上させる。
また、ＺｒもＴｉと同様の効果を有しており、Ｚｒ添加量をＴｉ添加量にあわせて制御することで、Ｔｉとの複合作用により、溶融ろうの特性を著しく変化させることが可能となる。
さらに、上述したように、Ｔｉ及びＺｒは、Ａｌ−Ｓｉ系合金溶融ろうの液相線温度を上昇させる効果があり、耐エロージョン性を向上させる効果もある。この効果は、Ｔｉ及びＺｒの複合添加により、より一層顕著に発揮される。
Ｍｎ及びＦｅは、Ｔｉ，Ｚｒと関係なく、Ａｌ−Ｓｉ系合金溶融ろう中に固溶および金属間化合物として存在し、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果がある。
また、Ｆｅを添加するとＡｌ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系など様々な金属間化合物が生成し、上記効果が一段と向上することが確認された。
上記観点から、これらの元素を同時に含有させることで、複合作用によって溶融ろうの充填性、母材侵食性及び溶融ろうの流動性を制御することが可能となり、従来のろう材合金と比べ、ろう充填不良及び溶融ろうの流動による過剰な母材溶融（エロージョン）を著しく抑制する改善効果がある。
【００２７】
「Ｍｇ、Ｖ、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｂｅ、Ｃａ」
本発明のアルミニウムろう合金では、Ａｌ-Ｓｉ系合金のろう材にノコロックフラックスの効果を阻害し、ろう付性を低下させない範囲として、例えば０．３重量％以下の範囲でＭｇが含有された成分組成であっても良い。この場合、Ｍｇが含有された成分組成であっても、上述した本発明の効果が損なわれることはない。
また、ろう付時の表面酸化皮膜の成長を抑制して接合性を向上させるため、Ｖ，Ｓｒ，Ｂｉ，Ｂｅ，Ｃａの各元素を、それぞれ重量％で０．１％以下の範囲で添加することもできる。
【００２８】
［アルミニウムブレージングシート］
本発明の、充填性に優れるアルミニウムろう合金からなる面材を、アルミニウム合金からなる芯材の片面あるいは両面に貼り合わせることにより、アルミニウムブレージングシートが得られる。
本発明の、充填性に優れるアルミニウムブレージングシートは、該ブレージングシートからなる部材のろう付を行う際、上述した本発明のアルミニウムろう合金と同様の効果が得られる。
【００２９】
本発明のアルミニウムブレージングシートに用いられる、アルミニウム合金材からなる芯材には、代表的な合金材として、Ａｌ−Ｍｎ系の３００３合金や、その耐食性や強度を向上させた類似アルミニウム合金が挙げられるが、芯材に用いられる合金材は特に限定されない。例えば、純アルミニウムや６０００系合金、７０００系合金等、ろう付性が良好で、従来からろう付に供されている合金材を用いれば良い。
【００３０】
［ヘッダーパイプ及び熱交換器］
図２に、本発明の、充填性に優れるアルミニウムろう合金を用いて組み立てられる熱交換器１０を示す。
この熱交換器１０は、チューブ１を差し込むための図示略のスロットが側面に設けられたヘッダーパイプ１１，１２が、熱交換器１０の両側の各々に設けられており、各チューブ１間にフィン１４が接合され、概略構成されている。
【００３１】
ヘッダーパイプ１１，１２の側面にチューブ１をろう付して接合する際は、例えば、ヘッダーパイプ１１，１２の、本発明のアルミニウムろう合金が周辺に配された図示略のスロットにチューブ１の端部を挿入し、熱処理を行う。この際、溶融したアルミニウムろう合金が接合部に溜まり、フィレットを形成する。この際、溶融ろうの表面張力が増大された本発明のアルミニウムろう合金は、チューブ１とヘッダーパイプ１１，１２との接合部に十分な量のろうを留めることができるため、接合部にフィレットを充分に形成することができ、また、チューブ１外表面にエロージョンが生じるのを防止することが可能となる。
そして、フィレットを形成したアルミニウムろう合金が冷却されて固化することにより、ヘッダーパイプ１１，１２とチューブ１とのろう付接合が完了する。
なお、本発明のアルミニウムブレージングシートを用いてヘッダーパイプ１１，１２を構成することにより、同様の効果が得られる。
【００３２】
なお、本実施形態では、図１に示すような断面略Ｂ字状のチューブ１を、図２に示すようなヘッダーパイプ１１，１２にろう付接合する例を説明しているが、本発明のアルミニウム合金ろう及びアルミニウムブレージングシートによってろう付接合されるチューブの形状は、図１に示す例の形状には限定されず、外表面に溝（図１の符号２参照）を有する各種形状のチューブのろう付接合に用いた場合には同様の効果が得られる。
例えば、断面略Ｂ字状のチューブとしては、特開２０００−２１３８８３号公報、特開２０００−２１３８８２号公報、特開２００１−５０６７６号公報、特開２００１−９１１７８号公報、特開２００２−３０３４９６号公報、特開２００１−２６３９７４号公報、特開２００３−２０２１９６号公報に記載のもの等が挙げられる他、断面略θ字状のチューブ（例えば、特開２００２−７１２８６号公報、特開２００２−２２８３６９号公報、特開２００２−１３０９７２号公報等に記載）のろう付接合に用いることもできる。また、本発明のアルミニウム合金ろう及びアルミニウムブレージングシートは、断面略Ｏ字状のチューブ（例えば、特開２００４−０２５２９７号公報、特開平１１−２５７８８６号公報、特開平１０−２７４４８９号公報等に記載）や、内部に３以上の複数流路を有した断面形状のチューブ（例えば、特開２００２−１３０９７０号公報、特開平１０−１１１０９１号公報、特開２００１−１３７９８９号公報、特開平１１−２４８３８３号公報、特開平１１−３０４９３号公報等に記載）のろう付接合に用いることができ、各種形状のチューブの接合に用いることができる。
【００３３】
また、図２に示す例では、ヘッダーパイプ１１，１２の形状は断面四角形状となっているが、これには限定されず、例えば、丸型パイプ状のヘッダーパイプであってもよい。
また、ヘッダーパイプは１つの部材（１ピース）からなる構成である必要はなく、例えば、縦割り半パイプ状のヘッダーパイプ半体同士や、ヘッダープレートとタンクを組み合わせることによってパイプ状とした構造の、２ピース型のヘッダーパイプ等であっても良い。
なお、上述のようなヘッダープレートとタンクを組み合わせた２ピース型のヘッダーパイプにおいて、本発明のブレージングシートを、ヘッダープレートのみならず、タンクに用いた場合でも良好な効果が得られる。
【００３４】
以上、説明したように、本発明の、ろう付時のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金によれば、上述の成分組成とされていることにより、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物が形成されて溶融ろうの表面張力が増大する。
これにより、ろう付の際、接合部に過剰なろう材が供給された場合であっても溶融ろうが接合部に留まることができ、ろう充填性が向上するとともに、ろう付接合される素材にエロージョンが生じるのを抑制することができる。
従って、本発明のアルミニウムろう合金あるいはアルミニウムブレージングシートを用いることにより、ろう付時のエロージョンを抑制すると共に良好なろう付性を保ちつつ、ろう充填性が向上するため、高いろう付強度でチューブが接合されたヘッダーパイプ並びに熱交換器が得られる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を示して本発明のろう付時のエロージョンを抑制すると共に良好なろう付性を保ちつつ、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金を更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものでは無い。
本実施例では、下記表１に示す成分組成で、本発明のろう付時のエロージョンを抑制すると共に良好なろう付性を保ちつつ、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金（実施例）及び比較例のアルミニウムろう合金を作製し、後述の各項目について評価を行った。
以下に、アルミニウムろう合金の作製工程、及び各評価試験項目について説明する。
【００３６】
［作製工程］
表１に示す成分組成を有したアルミニウムろう合金を作製し、犠牲陽極材として７０７２合金、芯材として３００３合金を用いたアルミニウムブレージングシートを、成分組成毎に作製した。
各実施例及び比較例のブレージングシートは、犠牲陽極材／芯材／ろう合金のクラッド率をそれぞれ１０％／８０％／１０％となるように各材料を組み合わせ、熱間圧延処理を行うことによってクラッド材とし、厚さが約１．３ｍｍになるまで冷間圧延処理を施した後、３６０℃で３Ｈｒのバッチ焼鈍を行い、調質をＯ材とした。
そして、各実施例及び比較例のブレージングシートを、窒素ガス雰囲気中において、６００℃のろう付温度で３分間保持した後、室温まで冷却するろう付相当熱処理を実施し、以下に示す「ろう充填性」、「最大ろう侵食深さ（エロージョン性）」及び「ろう流動係数」の測定を行った。
【００３７】
［ろう充填性］
上記作製工程で得られたブレージングシートの各サンプルを、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍに加工し、中央部にφ８．０ｍｍ又はφ８．２ｍｍの真円の穴を開けた後、図３（ａ）に示すように、外径７ｍｍの３００３押出パイプをブレージングシートの穴部に挿入し、パイプが水平になるように穴下部で固定を行い、ろう充填性評価用の試験片とした。
次いで、上記試験片にノコロックフラックスを４ｇ／ｍ２塗布し、高純度窒素ガス雰囲気中において、温度６００℃で３分間保持して、ブレージングシートのろう合金を溶融させた。そして、図３（ｂ）に示すように、３００３押出パイプ上部の、ろう充填状態の目視観察を行なった。
上記ろう充填状態の目視観察により、以下の基準でろう充填性を評価した（◎○×で表記）。
（１）◎：ブレージングシートの穴寸法φ８．２ｍｍ（最大間隙１．２ｍｍ）で、ろう充填不良部がなかった。
（２）○：ブレージングシートの穴寸法φ８．０ｍｍ（最大間隙１．０ｍｍ）で、ろう充填不良部なかった（但し、φ８．２ｍｍでは充填不良が発生した）。
（３）×：ブレージングシートの穴寸法φ８．０ｍｍ（最大間隙１．０ｍｍ）で、ろう充填不良が発生した。
【００３８】
［最大ろう侵食深さ（エロージョン性）］
上記作製工程で得られたブレージングシートの各サンプルを用いて、図２に示す、熱交換器１０に用いられるようなヘッダーパイプ１１，１２（及びチューブ１）を作製し、フラックスを塗布した後、高純度窒素ガス雰囲気中においてろう付を行った。ろう付処理は、温度６００℃で３分間保持して行った。
上記ろう付処理後、光学顕微鏡を用いてエロージョンが最も激しい部位のチューブ断面を観察し、チューブ材へのろう侵食（エロージョン）深さを測定した。
上記ろう侵食深さにより、以下の基準で耐エロージョン性を評価した（◎○×で表記）。
（１）◎：ろう侵食深さが０．０２ｍｍ以下だった。
（２）○：ろう侵食深さが０．０２ｍｍ超０．０５ｍｍ以下の範囲だった。
（３）×：ろう侵食深さが０．０５ｍｍ超だった。
【００３９】
［ろう流動係数］
上記作製工程で得られたブレージングシートの各サンプルを、縦６０ｍｍ×横２５ｍｍの試験片に加工し、この初期状態における試験片全体の質量Ｗ０を測定した（図４（ａ）参照）。次いで、高純度窒素ガス雰囲気中において、温度６００℃で３分間保持してろう合金を溶融させた。
そして、図４（ｂ）に示すような、試験片の一端側から縦方向で１／４までの部分（つまり、６０ｍｍ／４＝１５ｍｍ）の部位の質量ＷＢを測定し、次式（１）にてろう流動係数を求めた。
ろう流動係数＝｛（流動移動後のフィレットろう量）／（ろう付前の対象ろう量）｝＝｛（ＷＢ−Ｗ０／４）／（３Ｗ０／４×クラッド率）｝＝｛（４ＷＢ−Ｗ０）／（３Ｗ０×クラッド率）｝・・・（１）
上記ろう流動係数により、以下の基準でろう流動性を評価した（◎○×で表記）。
（１）◎：ろう流動係数が０．３５以上だった。
（２）○：ろう流動係数が０．２０超０．３５未満の範囲だった。
（３）×：ろう流動係数が０．２０以下だった。
【００４０】
各サンプルの成分組成、測定結果及び評価結果の一覧を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2010064080.tif 000002
【００４２】
［評価結果］
表１に示すように、本発明で規定する成分組成を有してなるアルミニウムブレージングシート（発明例１〜１９）は、全てのサンプルにおいてブレージングシートの穴寸法φ８．０ｍｍ（最大間隙１．０ｍｍ）でろう充填不良部がなく、ろう充填性の評価が何れも◎又は○であった。
また、発明例１〜１９のブレージングシートは、全てのサンプルにおいてろう侵食深さが０．０５ｍｍ以下であり、エロージョン抑制特性の評価が何れも◎又は○であった。
さらに、発明例１〜１９のブレージングシートは、全てのサンプルにおいてろう流動係数が０．３０から０．８５の範囲であり、ろう流動性の評価が何れも◎又は○であった。
【００４３】
これに対して、比較例１に示すアルミニウムブレージングシートは、Ｓｉの含有量が４．０％、Ｆｅが０．２％と本発明で規定する下限を下回っており、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されておらず、接合部における最大１ｍｍの間隙でろう充填不良が確認され、ろう充填性の評価が×となった。また、流動係数が０．２０であり、ろう付性の評価が×となった。
【００４４】
また、比較例２に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が９．０％となっているものの、Ｆｅが０．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されておらず、接合部における最大１ｍｍの間隙でろう充填不良が確認され、ろう充填性の評価が×となった。さらに、エロージョン深さが０．０７ｍｍと大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。
【００４５】
また、比較例３に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が１１．０％となっているものの、Ｆｅが０．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されておらず、接合部における最大１ｍｍの間隙でろう充填不良が確認され、ろう充填性の評価が×となった。さらに、エロージョン深さが０．１５ｍｍと大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。
【００４６】
また、比較例４に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が１４．０％、Ｆｅの含有量が０．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されておらず、接合部における最大１ｍｍの間隙でろう充填不良が確認され、ろう充填性の評価が×となった。さらに、エロージョン深さが０．２０ｍｍと大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。
【００４７】
また、比較例５に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が本発明で規定する範囲内となっているものの、Ｆｅが１．８％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒが含有されておらず、流動係数が０．１９であり、ろう付性の評価が×となった。
【００４８】
また、比較例６に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が本発明で規定する範囲内となっているものの、Ｆｅが０．２％、Ｔｉが１．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒが含有されておらず、流動係数が０．２０であり、ろう付性の評価が×となった。
【００４９】
また、比較例７に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が本発明で規定する範囲内となっているものの、Ｆｅが０．２％、Ｍｎが２．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒが含有されておらず、エロージョン深さが０．０６ｍｍと大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。
【００５０】
一般に、溶融ろうのろう充填性が、φ８．０ｍｍの穴部と外径７ｍｍのパイプとの接合部における最大１ｍｍの間隙でろう充填不良となる場合には、ろう付接合部においてフィレットの形成に充分な量の溶融ろうが留まることができないため、接合不良が生じる。このため、熱交換器においては、ヘッダーパイプとチューブとの接合部から、流動体の漏れが発生してしまう等の問題がある。
また、エロージョン深さが０．０５ｍｍ超となった場合には、チューブに生じた大きなエロージョンにより、チューブの耐圧強度や耐食性が低下する等の問題がある。特に、エロージョン深さが０．０７ｍｍ以上となった場合には、局部的に貫通孔が発生し、流動体の漏れが発生してしまう虞がある。
さらに、溶融ろうの流動係数が０．２０以下となった場合には、ろう付接合部においてろう材が不足するために充分なフィレットが形成されず、接合不良が生じる。このため、熱交換器においては、ヘッダーパイプとチューブとの接合部から、流動体の漏れが発生してしまう等の問題がある。
【００５１】
発明例１〜１９に示すような、本発明に係るアルミニウムブレージングシートでは、上述したように、１．０ｍｍの間隙でろう充填不良部がなく、また、ろう侵食深さが０．０５ｍｍ以下であり、さらに、ろう流動係数が０．３０〜０．８５の範囲となっている。
上記結果により、本発明で規定する成分組成を有してなるアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシートが、優れたろう充填性、ろう付時のエロージョン抑制効果及びろう付性を有していることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金を説明する図であり、（ａ）は自動車熱交換器を構成するチューブの斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金を説明する図であり、ヘッダーパイプにチューブがろう付接合された自動車熱交換器の斜視図である。
【図３】本発明の、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金の実施例を説明する図であり、ろう充填性の評価方法を説明する図である。
【図４】本発明の、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金の実施例を説明する図であり、アルミニウムろう合金がクラッドされたブレージングシートの、溶融ろうの流動係数の測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００５３】
１…チューブ、２…溝、１０…熱交換器、１１、１２…ヘッダーパイプ
【図１】
2010064080.tif 000003
【図２】
2010064080.tif 000004
【図３】
2010064080.tif 000005
【図４】
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