(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：５乃至１３重量％、Ｃｕ：２乃至６重量％、Ｚｎ：１乃至５重量％、Ｎｉ：０．５乃至５重量％を含有すると共に、Ｓｒ：０．０２乃至０．２０重量％、Ｂａ：０．０５乃至０．３０重量％及びＳｂ：０．０５乃至０．３０重量％からなる群から選択された少なくとも１種を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記Ｃｕの含有量と前記Ｚｎの含有量との総量が５重量％以上であることを特徴とするアルミニウム合金ろう材。
【請求項２】
前記Ｓｉ含有量は７乃至１２重量％であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金ろう材。
【請求項３】
前記Ｎｉ含有量は１乃至３重量％であ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合金ろう材。
【請求項４】
固相線温度が５７５℃以上であるアルミニウム又はアルミニウム合金板からなる心材と、前記心材の少なくとも一方の面上に配置されたアルミニウム合金ろう材とを有し、前記ろう材は、Ｓｉ：５乃至１３重量％、Ｃｕ：２乃至６重量％、Ｚｎ：１乃至５重量％、Ｎｉ：０．５乃至５重量％を含有すると共に、Ｓｒ：０．０２乃至０．２０重量％、Ｂａ：０．０５乃至０．３０重量％及びＳｂ：０．０５乃至０．３０重量％からなる群から選択された少なくとも１種を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記Ｃｕの含有量と前記Ｚｎの含有量との総量が５重量％以上である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】
前記ろう材中のＳｉ含有量は７乃至１２重量％であることを特徴とする請求項４に記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
【請求項６】
前記ろう材中のＮｉ含有量は１乃至３重量％であることを特徴とする請求項４又は５に記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用熱交換器部材等のろう付時における使用に好適であるろう材及びこのろう材を有するアルミニウム合金ブレージングシートに関し、特に、５７０℃以下でろう付することができると共に、優れた圧延加工性及びろう付性を得ることができるアルミニウム合金ろう材及びアルミニウム合金ブレージングシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車等に使用されるアルミニウム合金製の熱交換器は、大部分がＡｌ−Ｓｉ系のろう材（ＪＩＳ  Ａ４３４３等）を使用した約６００℃の高温のろう付により製造されている。
【０００３】
しかし、従来のＡｌ−Ｓｉ系のろう材を使用すると、約６００℃の温度に加熱する必要があるので、加熱に必要とする電力コスト及び炉の製造コストが高くなると共に、炉及びジグの寿命が短くなることにより熱交換器の製造コストが高くなるという問題点がある。また、約６００℃の温度に加熱する場合には、融点の制約により熱交換器に使用される材料が制限され、高融点材料しか使用することができないという問題点もある。
【０００４】
そこで、近時、６００℃未満の温度領域でろう付するための種々の方法が提案されている。例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系ろう材を使用して、５８０℃の温度でろう付加熱する方法が公知である（特開平８−１０４９３６号公報）。このＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系ろう材は、Ｓｉ、Ｃｕ及びＺｎの含有量を調整することにより、５７０℃以下の温度でろう付することもできる。また、Ｚｎ−Ａｌ系ろう材を使用して、約４５０℃の温度でろう付加熱する方法も開示されている（特開平６−７９４９５号公報）。
【０００５】
更に、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ−Ｎｉ系合金ろう材又はＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ−Ｎｉ−Ｚｎ系合金ろう材を使用して、６００℃未満の温度でろう付する方法も公知である（S.P.S.Sangha et al., ALUMINIUM, 71(1995), 215）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系ろう材を使用する場合に、低融点のろう材を得るためにろう材中のＣｕ及びＺｎの含有量を増加させると、ろう材の濡れ性が不十分となり、十分にろう付することが困難になるという問題点がある。また、Ｚｎ−Ａｌ系ろう材を使用して熱交換器を製造する場合には、塩化物系の腐食性フラックスを使用するのでろう付後に洗浄する必要がある。従って、環境汚染を防止するための廃液処理が必要となり、熱交換器の製造コストが上昇する。また、Ｚｎ−Ａｌ系ろう材を板状にして使用する場合に、圧延加工性が低いという問題点もある。
【０００７】
更に、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ−Ｎｉ系のろう材を作製する場合には、例えば２０重量％のＣｕを添加し、必要に応じて１０重量％以下のＺｎを添加するが、このようなＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ−Ｎｉ系合金材又はＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ−Ｎｉ−Ｚｎ系合金材は工業的に圧延加工することが困難である。従って、ろう材を製造するために、Ａｌ−Ｓｉ系又はＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系の板材とＣｕ−Ｎｉ系の板材とのクラッド材を箔とする必要があるので、ろう材の製造コストが高くなり、大量生産が困難となる。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、５７０℃以下の温度でろう付することができると共に、優れた圧延加工性及びろう付性を得ることができるアルミニウム合金ろう材及びアルミニウム合金ブレージングシートを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアルミニウム合金ろう材は、Ｓｉ：５乃至１３重量％、Ｃｕ：２乃至６重量％、Ｚｎ：１乃至５重量％、Ｎｉ：０．５乃至５重量％を含有すると共に、Ｓｒ：０．０２乃至０．２０重量％、Ｂａ：０．０５乃至０．３０重量％及びＳｂ：０．０５乃至０．３０重量％からなる群から選択された少なくとも１種を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記Ｃｕの含有量と前記Ｚｎの含有量との総量が５重量％以上であることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、固相線温度が５７５℃以上であるアルミニウム又はアルミニウム合金板からなる心材と、前記心材の少なくとも一方の面上に配置されたアルミニウム合金ろう材とを有し、前記ろう材は、Ｓｉ：５乃至１３重量％、Ｃｕ：２乃至６重量％、Ｚｎ：１乃至５重量％、Ｎｉ：０．５乃至５重量％を含有すると共に、Ｓｒ：０．０２乃至０．２０重量％、Ｂａ：０．０５乃至０．３０重量％及びＳｂ：０．０５乃至０．３０重量％からなる群から選択された少なくとも１種を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなり、前記Ｃｕの含有量と前記Ｚｎの含有量との総量が５重量％以上であることを特徴とする。
【００１１】
前記ろう材中のＳｉ含有量は７乃至１２重量％であることが好ましく、ろう材中のＮｉ含有量は１乃至３重量％であることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
Ａｌ−Ｓｉ系合金材においては、共晶Ｓｉを微細化して強度特性を有効に作用させることにより、良好な加工性を得ることができる。工業的に共晶Ｓｉを微細化する方法としては、アルミニウム合金材中に所定量のＮａ、Ｓｂ又はＳｒ等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属を添加する方法、即ち、改良処理方法を使用することができる。
【００１３】
本願発明者等は、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｎｉ系のろう材について種々実験研究を行った結果、Ｓｒ、Ｂａ及びＳｂ等の微量成分を添加することにより、上述の改良処理と同様の効果、即ち、晶出物の微細化効果を得ることができることを見い出した。
【００１４】
アルミニウム合金板の圧延加工時においては、晶出物と母材との境界を起点として、これらの硬度差の相違により割れが生じるとされている。しかし、晶出物のサイズが微細になるほど応力の集中が緩和されるので、本願発明により、圧延加工時の耳割れ発生等の不具合の発生頻度を著しく低減することができるろう材が得られる。
【００１５】
以下、本発明に係るアルミニウム合金ろう材に含有される化学成分及びその組成限定理由について説明する。
【００１６】
Ｓｉ：５乃至１３重量％、好ましくは、７乃至１２重量％
Ｓｉはアルミニウム合金ろう材の融点を低下させるために必要な成分である。ろう材中のＳｉ含有量が、ろう材全重量あたり５重量％未満であると、ろう材の融点を低下させる効果が不十分となる。一方、ろう材中のＳｉ含有量が１３重量％を超えると、ろう材中の共晶物が過剰となり、粗大な初晶Ｓｉが生成されるので、合金材の加工性が劣化して、ろう材を工業的に製造することが困難となる。従って、ろう材中のＳｉ含有量は、ろう材全重量あたり５乃至１３重量％とする。なお、好ましくは、ろう材中のＳｉ含有量は７乃至１２重量％である。
【００１７】
Ｃｕ：２乃至６重量％、Ｚｎ：１乃至５重量％、Ｃｕ含有量とＺｎ含有量との総量：５重量％以上
Ｃｕ及びＺｎは、ろう材の融点を低下させるために必要な成分である。ろう材中のＣｕ含有量がろう材全重量あたり２重量％未満であるか、又はろう材中のＺｎ含有量がろう材全重量あたり１重量％未満であると、ろう材の融点が５７０℃を超えるので、５７０℃以下の温度でろう付することができなくなる。一方、ろう材中のＣｕ含有量が６重量％を超えるか、又はろう材中のＺｎ含有量が５重量％を超えると、圧延加工によってアルミニウム合金板からなるろう材を作製する場合に、耳割れ又は表面割れ等の欠陥が発生し易くなり、ろう材を工業的に利用することが困難となる。また、Ｃｕ含有量とＺｎ含有量との総量が５重量％未満であると、ろう材の融点が５７０℃を超えるので、５７０℃以下でろう付することができなくなる。従って、ろう材中のＣｕ含有量は２乃至６重量％、Ｚｎ含有量は１乃至５重量％とし、Ｃｕ含有量とＺｎ含有量との総量は５重量％以上とする。
【００１８】
Ｎｉ：０．５乃至５重量％、好ましくは、１乃至３重量％
Ｎｉはろう付時におけるろうの濡れ性を向上させて、良好なフィレットを形成するために必要な成分である。ろう材中のＮｉ含有量が、ろう材全重量あたり０．５重量％未満であると、ろうの濡れ性を向上させる効果を十分に得ることができない。また、ろう材中のＮｉ含有量が５重量％を超えても、濡れ性は低下する。更に、ろう材中のＮｉ含有量が５重量％を超えると、合金材の加工性が劣化して、ろう材を工業的に製造することが困難となる。従って、ろう材中のＮｉ含有量は、ろう材全重量あたり０．５乃至５重量％とする。なお、好ましくは、ろう材中のＮｉ含有量は１乃至３重量％である。
【００１９】
Ｓｒ：０．０２乃至０．２０重量％、Ｂａ：０．０５乃至０．３０重量％及びＳｂ：０．０５乃至０．３０重量％からなる群から選択された少なくとも１種
Ｓｒ、Ｂａ及びＳｂはいずれも、アルミニウム合金鋳塊中のＡｌ−Ｓｉ系及びＡｌ−Ｃｕ−Ｎｉ系の晶出物を微細化して、圧延加工性を向上させる効果を有する元素である。ろう材中にＳｒ、Ｂａ及びＳｂからなる群から選択された少なくとも１種が所定量以上の含有量で含有されていると、上記効果を得ることができる。しかし、ろう材中のＳｒ含有量が０．０２重量％以下、Ｂａ含有量が０．０５重量％以下、及びＳｂ含有量が０．０５重量％以下であると、晶出物を微細化する効果が不十分となる。一方、ろう材中のＳｒ含有量、Ｂａ含有量及びＳｂ含有量が、夫々、０．２０重量％、０．３０重量％及び０．３０重量％を超えても、それ以上加工性を向上させる効果を得ることができず、製造コストが上昇する。従って、本発明に係るろう材は、Ｓｒ：０．０２乃至０．２０重量％、Ｂａ：０．０５乃至０．３０重量％及びＳｂ：０．０５乃至０．３０重量％からなる群から選択された少なくとも１種を含有するものとする。
【００２０】
なお、本発明においては、アルミニウム又はアルミニウム合金板からなる心材の少なくとも一方の面上にアルミニウム合金ろう材を配置して、ブレージングシートを作製することもできる。但し、心材として使用するアルミニウム又はアルミニウム合金板の固相線温度が５７５℃未満であると、ろう付時に心材が溶融してブレージングシートとして使用することができなくなる。従って、固相線温度が５７５℃以上であるアルミニウム又はアルミニウム合金板を心材として使用すると共に、ろう材の組成を上述の如く規制することにより、ろう材を単独で使用する場合と同様に、５７０℃以下の温度でろう付することができると共に、優れたろう付性を有するブレージングシートを得ることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明に係るアルミニウム合金ろう材の実施例についてその比較例と比較して具体的に説明する。
【００２２】
先ず、下記表１に示す組成を有するアルミニウム合金材を、一般的な方法により溶解し、鋳造した後、得られたアルミニウム合金鋳塊に対して５００℃の温度で６時間の均質化処理を実施した。次に、得られた均質化処理材を板厚が５ｍｍとなるまで熱間圧延した後、板厚が１ｍｍとなるまで冷間圧延することにより、板状のろう材を作製した。そして、得られた種々の組成を有するろう材を使用して、ろう付性試験及び加工性試験を実施した。
【００２３】
図１はろう付性試験の試験方法を示す断面図である。図１に示すように、先ず、外径が２０ｍｍ、内径が１８ｍｍであり、長手方向の長さが１００ｍｍである２本の３００３合金製丸管２及び３を準備し、丸管３の管端３ａを、その端面から１５ｍｍの位置から拡管した後、管端３ａに丸管２の管端２ａを挿入した。次に、管端３ａと管端２ａとの間の間隙部に融点が５３０℃であるフッ化物系フラックス４を充填すると共に、リング状に切断したろう材１を丸管３の管端３ａ上に配置して、ろう材１の周囲にもフラックス４を塗布した。その後、ステンレス製の細線により丸管２、丸管３及びろう材１を固定し、窒素ガス雰囲気の炉内において、５７０℃の温度で５分間のろう付加熱を実施した。
【００２４】
なお、ろう付性については、引け巣等が発生せず良好なフィレットが形成されたものを○、引け巣等が発生して表面平滑度は良好でないが、フィレットが形成されたものを△とし、５７０℃でろう付することができなかったもの、又はろうの流動性が著しく劣化して、実用のレベルに達しなかったものを×とした。
【００２５】
また、圧延加工性については、板状のろう材製造時の最終冷間圧延加工の際の耳割れ及び表面割れの発生頻度により評価した。そして、ＪＩＳ  Ｚ３２６３（１９９２）に規定されるＢＡ４Ｎ０４と同等のレベルのものを３点とし、ＢＡ４Ｎ０４と比較して、耳割れ及び表面割れの発生頻度の減少率が５０％以上であったものを５点、発生頻度の減少率が５０％未満であったものを４点とした。また、耳割れ又は表面割れが極めて大きいが、加工することができたものを２点、加工することができなかったものを１点と評価した。ろう付性試験及び加工性試験の評価結果を下記表１に併せて示す。
【００２６】
【表１】
0003713976.tif 000002
【００２７】
上記表１に示すように、実施例Ｎｏ．１乃至１１は、ろう材中のＳｉ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＮｉ含有量並びにＣｕとＺｎとの総量が適切に規定されており、Ｓｒ、Ｂａ及びＳｂからなる群から選択された少なくとも１種の元素が適正量含有されているので、５７０℃以下の低温で工業的にろう付することができると共に、優れた加工性を得ることができ、これにより、比較例と比較して生産性を著しく向上させることができた。
【００２８】
一方、比較例Ｎｏ．１２乃至１７はろう材中のＳｉ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＮｉの含有量等は本発明の範囲内であるが、Ｓｒ、Ｂａ又はＳｂが含有されていないので、実施例Ｎｏ．１乃至１１と比較して加工性が低下して、優れた生産性を得ることができなかった。比較例Ｎｏ．１８はろう材中のＳｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ろう材の融点が５７０℃を超え、５７０℃以下の温度でろう付することができなかった。比較例Ｎｏ．１９はろう材中にＮｉが含有されておらず、Ｎｉ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ろう付時におけるろうの濡れ性が低下して、良好なフィレットを形成することができなかった。
【００２９】
比較例Ｎｏ．２０はろう材中のＮｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、加工性が低下して、ろう材を工業的に製造することが困難となった。比較例Ｎｏ．２１及び２２はろう材中のＺｎ含有量又はＣｕ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、加工性が低下して耳割れ等の発生が顕著となり、圧延加工することができなかった。比較例Ｎｏ．２３はろう材中のＳｉ含有量が本発明範囲の上限を超えているので、粗大な初晶Ｓｉが生成されて加工性が低下し、ろう材を工業的に製造することが困難となった。
【００３０】
比較例Ｎｏ．２４はろう材中のＣｕ含有量とＺｎ含有量との総量が本発明範囲の下限未満であるので、ろう材の融点が５７０℃を超え、５７０℃以下の温度でろう付することができなかった。比較例Ｎｏ．２５及び２６は夫々ろう材中のＣｕ含有量又はＺｎ含有量が本発明範囲の下限未満であるので、ろう材の融点が５７０℃を超え、５７０℃以下の温度でろう付することができなかった。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ろう材中のＳｉ、Ｃｕ、Ｚｎ及びＮｉ含有量並びにＣｕとＺｎとの総量が適切に規定されており、適切な含有量でＳｒ、Ｂａ又はＳｂが含有されているので、このろう材及びろう材を有するブレージングシートを使用して５７０℃以下の低温でろう付することができると共に、優れた圧延加工性及びろう付性を得ることができ、これにより、板状のろう材として工業的に製造することができるアルミニウム合金ろう材及びアルミニウム合金ブレージングシートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ろう付性試験の試験方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１；ろう材
２，３；丸管
２ａ，３ａ；管端
４；フラックス
【図１】
0003713976.tif 000003