(57)【要約】【課題】  耐エロージョン性に優れるとともに高強度な熱交換器用のアルミニウム合金板材および熱交換器を提供する。【解決手段】  アルミニウム合金板の一面または他面のうちの一方または両方に、粉末ろう材または粉末ろう材を含むろう材組成物が塗布されて構成され、前記アルミニウム合金板の組成が、質量％で、Ｓｃ：０．０００１％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．００５％以上３．０以下を含有し、更に、Ｚｎ：０．０１％以上５．０％以下、Ｆｅ：０．０５％以上２．５％以下、Ｓｉ：０．０５％以上１．５％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．８％以下、Ｍｇ：０．０１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．３％以下、のうちの１種または２種以上の元素を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物であることを特徴とする耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材を採用する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金板の一面または他面のうちの一方または両方に、粉末ろう材または粉末ろう材を含むろう材組成物が塗布されて構成され、
前記アルミニウム合金板の組成が、質量％で、Ｓｃ：０．０００１％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．００５％以上３．０以下を含有し、更に、Ｚｎ：０．０１％以上５．０％以下、Ｆｅ：０．０５％以上２．５％以下、Ｓｉ：０．０５％以上１．５％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．８％以下、Ｍｇ：０．０１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．３％以下、のうちの１種または２種以上の元素を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物であることを特徴とする耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材。
【請求項２】
アルミニウム合金板の一面に、粉末ろう材または粉末ろう材を含むろう材組成物が塗布されるとともに、該アルミニウム合金板の他面には、Ｚｎ含有フラックスを含むフラックス組成物が塗布されて構成され、
前記アルミニウム合金板の組成が、質量％で、Ｓｃ：０．０００１％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．００５％以上３．０以下を含有し、更に、Ｚｎ：０．０１％以上５．０％以下、Ｆｅ：０．０５％以上２．５％以下、Ｓｉ：０．０５％以上１．５％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．８％以下、Ｍｇ：０．０１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．３％以下、のうちの１種または２種以上の元素を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物であることを特徴とする耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材。
【請求項３】
前記アルミニウム合金板には更に、Ｔｉ：０．０１％以上０．２５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．１％以下、Ｖ：０．０１％以上０．１％以下、Ｎｉ：０．０１％以上２．０％以下、のうちの１種または２種以上の元素が含有されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材。
【請求項４】
ろう付け後における組織中の平均結晶粒径が、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材。
【請求項５】
前記ろう材組成物は、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末、Ｓｉ粉末のいずれか一方または両方からなる粉末ろう材と、Ａｌ含有フラックス、Ｚｎ含有フラックスのいずれか一方または両方とが含有されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の高強度アルミニウム合金板材を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材の製造方法であり、
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の組成を有するアルミニウム合金を鋳造してから圧延及び焼鈍を行い、更に最終冷間圧延率が１０％超となる条件で冷間圧延を行うことを特徴とする耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材の製造方法。
【請求項８】
前記最終冷間圧延後に更に、最終焼鈍を２００℃以上５００℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項７に記載の耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器のチューブ材、ヘッダー材、サイドサポート材等に用いられる耐エロージョン性に優れた高強度アルミニウム合金板材および熱交換器並びに高強度アルミニウム合金板材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のラジエータ等に用いられている熱交換器においては、チューブ材やヘッダープレートにクラッド材が使用されている。このクラッド材は、例えば、ＡＡ３００３合金などのＡｌ−Ｍｎ合金芯材の一面に、ＡＡ４３４３ろう材やＡＡ４０４５ろう材が貼り合わされるとともに、他面にＡＡ７０７２合金が貼り合わされて構成されている。
また、熱交換器の剛性を高めるためにコア最外部に取付けられるサイドサポート材には、Ａ３００３合金の片面にＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材を貼り合わせたクラッド材が使用されている。
【０００３】
ところで、近年の自動車の軽量化により自動車用の熱交換器もまた軽量化が求められており、これに対応すべくチューブ材等の構成部材の薄肉化、高強度化が求められている。一方、チューブ材等の構成部材の薄肉化により発生する問題としては、溶融したろうによる侵食（エロージョン）がある。エロージョンによってチューブ材やヘッダー材に貫通孔が生じてしまうと、熱交換器内を流れる媒体が流出してしまう問題があった。また、サイドサポート材に貫通孔が生じてしまうと、熱交換器として必要な強度が得られなくなったり、ひいては熱交換器としての構造が保てなくなったりするなどの問題が生じていた。
【０００４】
また、高強度化の達成を目的として、例えば、チューブ材やヘッダー材、サイドサポート材等には、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金芯材が使用されたり、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系犠牲材を貼り合わせた高強度材が開発されている。
また、ベアフィン材用のアルミニウム合金として、Ｍｎ：０．８−１．３％、Ｓｉ：０．２−０．７％からなる組成で熱間圧延温度や中間焼鈍温度あるいは最終冷間圧延率を規定した合金も開発されており、耐垂下性や犠牲陽極効果に優れているとのことである（特許文献１）。
このほか、ＭｎやＳｉを含有した合金には、特許文献２−５に記載された合金があり、強度や耐垂下性に優れると言われている。
【特許文献１】特許第２７８６６４０号公報
【特許文献２】特開平１１−２５６２６１号公報
【特許文献３】特開平４−２４７８４１号公報
【特許文献４】特開平５−４３９９９号公報
【特許文献５】特開平４−３７１３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の熱交換器用のアルミニウム合金材料では、強度が不足したり、耐エロージョン性が不足するものであった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、耐エロージョン性に優れるとともに高強度な熱交換器用のアルミニウム合金板材および熱交換器並びに高強度アルミニウム合金板材の製造方法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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材は、アルミニウム合金板の一面または他面のうちの一方または両方に、粉末ろう材または粉末ろう材を含むろう材組成物が塗布されて構成され、前記アルミニウム合金板の組成が、質量％で、Ｓｃ：０．０００１％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．００５％以上３．０以下を含有し、更に、Ｚｎ：０．０１％以上５．０％以下、Ｆｅ：０．０５％以上２．５％以下、Ｓｉ：０．０５％以上１．５％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．８％以下、Ｍｇ：０．０１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．３％以下、のうちの１種または２種以上の元素を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物であることを特徴とする。
【０００７】
また本発明の耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材は、アルミニウム合金板の一面に、粉末ろう材または粉末ろう材を含むろう材組成物が塗布されるとともに、該アルミニウム合金板の他面には、Ｚｎ含有フラックスを含むフラックス組成物が塗布されて構成され、前記アルミニウム合金板の組成が、質量％で、Ｓｃ：０．０００１％以上１．０％以下、Ｍｎ：０．００５％以上３．０以下を含有し、更に、Ｚｎ：０．０１％以上５．０％以下、Ｆｅ：０．０５％以上２．５％以下、Ｓｉ：０．０５％以上１．５％以下、Ｃｕ：０．０５％以上０．８％以下、Ｍｇ：０．０１％以上０．５％以下、Ｚｒ：０．００１％以上０．３％以下、のうちの１種または２種以上の元素を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物であることを特徴とする。
【０００８】
また上記の高強度アルミニウム合金板材においては、更に、Ｔｉ：０．０１％以上０．２５％以下、Ｃｒ：０．０１％以上０．１％以下、Ｖ：０．０１％以上０．１％以下、Ｎｉ：０．０１％以上２．０％以下、のうちの１種または２種以上の元素が含有されていることが好ましい。
また上記の高強度アルミニウム合金板材においては、ろう付け後における組織中の平均結晶粒径が０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲となることが好ましい。
また上記の高強度アルミニウム合金板材においては、前記ろう材組成物が、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末、Ｓｉ粉末のいずれか一方または両方からなる粉末ろう材と、Ａｌ含有フラックス、Ｚｎ含有フラックスのいずれか一方または両方とが含有されてなることが好ましい。
なお、上記の粉末ろう材は、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末若しくはＳｉ粉末のいずれか一方または両方であることが好ましい。
また、本発明の熱交換器は、先のいずれかに記載の高強度アルミニウム合金板材が備えられていることを特徴とする。
【０００９】
次に、本発明の耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材の製造方法は、先のいずれかに記載の組成を有するアルミニウム合金を鋳造してから圧延及び焼鈍を行い、更に最終冷間圧延率が１０％超となる条件で冷間圧延を行うことを特徴とする。
また上記の製造方法においては、前記最終冷間圧延後に更に、最終焼鈍を２００℃以上５００℃以下の温度で行うこともある。
【００１０】
上記のアルミニウム合金板材によれば、添加されたＳｃがろう付け熱処理によって合金組織中に固溶するとともに、Ｓｃの一部がＡｌ３Ｓｃなる組成の金属間化合物を形成してこの微細なＡｌ３Ｓｃが時効析出するので、合金板材の強度を高めることができる。また、ろう付け熱処理の昇温過程において再結晶粒径が粗大化して結晶粒界が減少し、これにより溶融ろうによるエロージョンの発生を抑制できる。
また、添加されたＭｎが他の合金成分と化合して金属間化合物を形成、晶出若しくは析出するので、合金板材の強度を高めることができる。
また従来のようにＡｌ−Ｓｉ合金からなるろう材層を貼り合わせる必要がなく、合金板材の軽量化を図れる。
【００１１】
更に、粉末ろう材または粉末ろう材を含むろう材組成物が塗布された場合には、粉末ろう材に含まれるＳｉがろう付け時に合金板材に拡散するので、合金板材の強度をより高めることができる。
更にまた、Ｚｎ含有フラックスを含むフラックス組成物が塗布された場合には、Ｚｎがろう付け時に合金板材に拡散されて板材表層付近にＡｌ−Ｚｎ合金からなるＺｎ含有層が形成され、合金板材の耐食性が向上してエロージョンの発生を効果的に防止できる。
また、ろう材組成物にＺｎ含有フラックスが含まれた場合も上記と同様にして、合金板材の耐食性が向上されてエロージョンの発生を効果的に防止できる。
【００１２】
また、ろう付け後における組織中の平均結晶粒径を０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲とすることで、結晶粒径が比較的大きくなる反面、結晶粒界が少なくなり、粒界に沿って侵入する溶融ろうを少なくすることができ、エロージョンの発生を効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、耐エロージョン性に優れるとともに高強度な熱交換器用のアルミニウム合金板材および熱交換器並びに高強度アルミニウム合金板材の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態の耐エロージョン性に優れた熱交換器用の高強度アルミニウム合金板材（以下、合金板材と表記）の第１の例は、図１に示すように、アルミニウム合金板１（以下、アルミ合金板と表記）の一面１ａまたは両面１ａ，１ｂに、ろう材２、２が塗布されて構成されている。ろう材２は、粉末ろう材または粉末ろう材を含むろう材組成物から構成されている。
また、本実施形態の合金板材の第２の例は、図２に示すように、アルミ合金板１の一面１ａにろう材２（粉末ろう材または粉末ろう材を含むろう材組成物）が塗布されるとともに、他面１ｂにＺｎ含有フラックスを含むフラックス組成物３が塗布されて構成されている。
以下、本実施形態の合金板材を構成するアルミ合金板１、ろう材２およびフラックス組成物３について順次説明する。
【００１５】
［アルミ合金板］
アルミ合金板１はＳｃとＭｎとが含有され、更に、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｒ、のうちの１種または２種以上の元素が含有され、残部がＡｌおよび不可避的不純物が含有されて構成されている。また必要に応じて、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｉのうちの１種または２種以上の元素が含有されていても良い。
以下、アルミ合金板の組成限定理由について説明する。
【００１６】
「Ｓｃ」
スカンジウム（Ｓｃ）はアルミ合金板１の必須元素であり、ろう付け熱処理の際に合金組織中に固溶して合金板材の機械的強度を向上させる。また、一部がＡｌ３Ｓｃなる組成の金属間化合物を形成してこの微細なＡｌ３Ｓｃが時効析出して合金板材の機械的強度を向上させる。更に、ろう付熱処理の昇温過程においてこのＳｃの作用により再結晶粒径が粗大化するため、溶融ろうによる侵食（エロージョン）が抑制される。Ｓｃの組成比は質量％で０．０００１％以上１．０％以下の範囲が好ましく、０．０００１％以上０．２％未満の範囲がより好ましい。Ｓｃの組成比が０．０００１％未満になると機械的強度の向上効果およびエロージョンの抑制効果が得られない。またＳｃの組成比が１．０％を越えると機械的強度の向上効果およびエロージョンの抑制効果が飽和してしまい、添加する効果が得られない。更に、Ｓｃの添加量が０．２％以上になると、冷間圧延時にクラックが発生しやすくなるなどの問題が生ずる。
【００１７】
「Ｍｎ」
マンガン（（Ｍｎ）はＳｃとともにアルミ合金板１の必須元素であり、他の合金成分（具体的にはＳｉ）と化合してＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物を形成し、この金属間化合物が晶出若しくは析出されて、ろう付け後の合金板材の機械的強度が向上する。また、金属間化合物の形成によって合金組織中のＳｉの固溶度が相対的に低下し、これにより合金板材の融点を向上させることができ、合金板材の耐熱性を高めることができる。Ｍｎの組成比は質量％で０．００５％以上３．０％以下の範囲が好ましく、０．３％以上２．０％以下の範囲がより好ましい。Ｍｎの組成比が０．００５％未満になると機械的強度の向上効果が得られない。またＭｎの組成比が３．０％を越えると機械的強度が高くなりすぎて鋳造性や圧延加工性が低下するので好ましくない。
【００１８】
「Ｚｎ」
亜鉛（Ｚｎ）は、Ｓｃの添加によって上昇した電位を卑にさせることを可能にする。Ｚｎは特に、Ｚｎ含有フラックスを使用しない場合にはなるべく添加することが好ましい。Ｚｎの組成比は質量％で０．０１％以上５．０％以下の範囲が好ましく、０．０１％以上１．５％以下の範囲がより好ましい。Ｚｎの組成比が０．０１％未満になると、電位を卑にする効果が得られない。またＺｎの組成比が５．０％を越えると、合金板材の自己耐食性が低下してしまう。
【００１９】
「Ｆｅ」
鉄（Ｆｅ）は、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｉとともに金属間化合物を形成してアルミ合金板１の組織中に晶出または析出し、ろう付後の合金板材の強度を向上させる。金属間化合物としては、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物を例示できる。また、これらの金属間化合物の形成によって、組織中におけるＭｎやＳｉの固溶度を低下させ、合金板材の融点を向上させることができる。Ｆｅの組成比は質量％で０．０５％以上２．５％以下の範囲が好ましく、０．２％以上１．８％以下の範囲がより好ましい。Ｆｅの組成比が０．０５％未満では、合金板材の強度向上及び融点上昇の効果が得られない。またＦｅの組成比が２．５％を越えると、合金板材の腐食速度が高くなり、また巨大な晶出物が出現して合金板材の鋳造性や圧延性が低下する。
【００２０】
「Ｓｉ」
ケイ素（Ｓｉ）は、ＡｌおよびＭｎとともに、金属間化合物であるＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物を形成してアルミ合金板１の組織中に析出し、ろう付後の合金板材の強度を向上させる。またＳｉは、その一部が組織中に固溶してフィン材の強度を向上させる。Ｓｉの組成比は質量％で０．０５％以上１．５％以下の範囲が好ましく、０．４％以上１．２％以下の範囲がより好ましい。Ｓｉの組成比が０．０５％未満では、板材の強度向上の効果が得られない。またＳｉの組成比が１．５％を越えると、合金板材の融点が低下してろう付け時に溶融してしまい、更に合金板材の熱伝導性を低下させる。
【００２１】
「Ｃｕ」
銅（Ｃｕ）は、アルミ合金板１の組織中に固溶して合金板材の強度を向上させる。Ｃｕの組成比は質量％で０．０５％以上０．８％以下の範囲が好ましく、０．３％以上０．７％以下の範囲がより好ましい。Ｃｕの組成比が０．０５％未満では、合金板材の強度向上の効果が得られない。またＣｕの組成比が０．８％を越えると、合金板材の融点が低下してろう付け時に溶融してしまう。
【００２２】
「Ｍｇ」
マグネシウム（Ｍｇ）は、Ｃｕと同様にアルミ合金板１の組織中に固溶して合金板材の強度を向上させる。また、粉末ろう材に含まれるＳｉがろう付け時に組織中に拡散されて、このＳｉがＭｇとともにＭｇ２Ｓｉを形成し、これによっても合金板材の強度が向上する。Ｍｇの組成比は質量％で０．０１％以上０．５％以下の範囲が好ましく、０．０５％以上０．２％以下の範囲がより好ましい。Ｍｇの組成比が０．０１％未満では、合金板材の強度向上の効果が得られない。またＭｇの組成比が０．５％を越えると、合金板材の融点が低下してろう付け時に溶融してしまうとともに、合金板材の強度が高くなりすぎて成形性が低下する。
【００２３】
「Ｚｒ」
ジルコニウム（Ｚｒ）は、ろう付の際の加熱によって微細な金属間化合物として分散析出して強度を向上させる。また、Ｓｃの添加効果を一層を高める作用がある。Ｚｒの組成比は質量％で０．００１％以上０．３％以下の範囲が好ましく、０．０５％以上０．１５％以下の範囲がより好ましい。Ｚｒの組成比が０．００１％未満では、合金板材の強度向上の効果が得られない。またＺｒの組成比が０．３％を越えると、合金板材の強度が高くなりすぎて成形性が低下したり、自己耐食性が低下したり、熱伝導性が低下したりする。
【００２４】
以上のように、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｒはいずれも、合金板材の耐食性若しくは強度を向上させる元素なので、これらの内の１種または２種以上の元素を添加すれば良い。
【００２５】
「Ｔｉ、Ｃｒ、Ｖ」
チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）はいずれも、ろう付の際の加熱によって微細な金属間化合物として分散析出して強度を向上させる。Ｔｉの組成比は質量％で０．０１％以上０．２５％以下の範囲が好ましく、０．０５％以上０．１５％以下の範囲がより好ましい。また、Ｃｒの組成比は質量％で０．０１％以上０．１％以下の範囲が好ましく、０．０２％以上０．０７％以下の範囲がより好ましい。更に、Ｖの組成比は質量％で０．０１％以上０．１％以下の範囲が好ましく、０．０２％以上０．０７％以下の範囲がより好ましい。各元素の組成比が下限未満になると、合金板材の強度向上の効果が得られない。また、各元素の組成比が上限を超えると、合金板材の強度が高くなりすぎて成形性が低下してしまう。
【００２６】
「Ｎｉ」
ニッケル（Ｎｉ）は、金属間化合物として合金組織中に晶出または析出して、ろう付後の合金板材の強度を向上させる。Ｎｉの組成比は質量％で０．０１％以上２．０％以下の範囲が好ましく、０．２％以上１．１％以下の範囲がより好ましい。Ｎｉが０、０１％未満になると、合金板材の強度向上の効果が得られない。また、Ｎｉが２．０％を越えると、自己耐食性が低下する。
【００２７】
以上のように、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｖ及びＮｉはいずれも、合金板材の強度を向上させる元素なので、必要に応じてこれらの内の１種または２種以上の元素を添加すれば良い。
【００２８】
［ろう材］
次にろう材２は、粉末ろう材単独、または粉末ろう材を含むろう材組成物から構成されている。
粉末ろう材は、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末またはＳｉ粉末のいずれか一方または両方を用いることが好ましい。Ａｌ−Ｓｉ合金粉末は、Ｓｉの含有量が８質量％以上９９質量％以下であるとともに残部がＡｌおよび不可避不純物からなる合金粉末である。また、Ｓｉ粉末はＳｉおよび不可避的不純物からなる粉末である。粉末ろう材の平均粒径は、３μｍないし１００μｍの範囲が好ましい。
上記の粉末ろう材にはアクリル系樹脂等のバインダーが混合され、この混合物がアルミ合金板の一面１ａまたは両面に塗布される。粉末ろう材の塗布量は、２ｇ／ｍ２以上１００ｇ／ｍ２以下の範囲が好ましい。塗布量が２ｇ／ｍ２以上であれば、十分なろう付け強度が得られる。また塗布量が１００ｇ／ｍ２以下であれば、合金板材表面のＳｉ濃度が過剰にならず、腐食速度を抑制することができる。
【００２９】
次に、ろう材組成物は、上記構成の粉末ろう材と、フラックスとが含有されて構成されている。Ａｌ含有フラックスとして例えば、ＫＡｌＦ３、Ｋ１−３ＡｌＦ４−６、ＡｌＦ３等を例示できる。また、Ｚｎ含有フラックスとして例えば、ＺｎＦ２、ＺｎＣｌ２、ＫＺｎＦ３等を例示できる。更にこれら以外に、ＬｉＦ，ＫＦ，ＣａＦ２、ＳｉＦ４などの弗化物を用いることができる。フラックスには、例示されたものを単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
【００３０】
ろう材組成物の組成は質量比で、粉末ろう材：フラックス＝１：１０ないし５：１０の範囲が好ましい。このろう材組成物には更に上記バインダーが添加され、このバインダーを含む混合物がアルミ合金板の一面１ａまたは両面に塗布される。ろう材組成物の塗布量は、１０ｇ／ｍ２以上２００ｇ／ｍ２以下の範囲が好ましい。塗布量が１０ｇ／ｍ２以上であれば、十分なろう付け強度が得られる。また塗布量が１００ｇ／ｍ２以下であれば、合金板材表面のＳｉ濃度が過剰にならず、腐食速度を抑制することができる。
【００３１】
上記のろう材組成物には、Ｓｉを有する粉末ろう材が含まれるために、このＳｉがろう付けの際にアルミ合金板の表面から内部に侵入してＳｉ拡散層が形成される。また、合金板材の表面には溶融したろう材層が形成される。このＳｉ拡散層およびろう材層が犠牲陽極層と同等の働きをし、ろう材層が優先的に面状に腐食されるため、深い孔食の発生が抑制され、耐食性が向上する。
また、フラックスにＺｎ含有フラックスを含有させた場合は、ろう付け後の合金板材の表面にＺｎ拡散層が形成され、このＺｎ拡散層が犠牲陽極層として機能することにより防食効果が高められる。
【００３２】
［フラックス組成物］
次にフラックス組成物３は、各種のＺｎ含有フラックスから構成されている。Ｚｎ含有フラックスとしては、例えば、ＺｎＦ２、ＺｎＣｌ２、ＫＺｎＦ３等を例示できる。このフラックス組成物には更に上記のバインダーが添加され、このバインダーを含む混合物がアルミ合金板の他面１ｂに塗布される。
【００３３】
このフラックス組成物３は、例えばクラッド材のろう材層に接触させてろう付け熱処理を行なう際に、合金板表面の酸化物膜を破壊して合金板の金属組織を露出させる。これにより、クラッド材と合金板材とを強固にろう付けさせることが可能になる。
また、フラックス組成物としてＺｎ含有フラックスを用いることにより、ろう付け後の合金板材の表面にＺｎ拡散層が形成され、このＺｎ拡散層が犠牲陽極層として機能することにより防食効果が高められる。こうした効果を十分に発揮させるためには、フラックス組成物の塗布量を５ｇ／ｍ２以上２０ｇ／ｍ２以下の範囲にすることが好ましい。
【００３４】
本実施形態の合金板材は、例えば、上記適正範囲の組成を有するアルミニウム合金を溶融、鋳造してインゴットを得、このインゴットに対して均質化を施す。続いて、熱間圧延、冷間圧延、中間焼鈍および冷間圧延を順次行なってアルミ合金板とする。また最終冷間圧延率は１０％超とすることが好ましい。更に、最終冷間圧延後に２００℃ないし５００℃程度で最終焼鈍を行っても良い。また連続鋳造法を採用しても良い。
こうして得られたアルミ合金板の一面または両面にろう材を塗布するか、若しくはアルミ合金板の一面にろう材を塗布するとともに他面にはフラックス組成物を塗布することによって、本実施形態の合金板材が製造される。
【００３５】
図３には、本発明の実施形態である自動車用のラジエータ（熱交換器）の分解斜視図を示す。図１において、符号１１はフィン、符号１２はチューブ、符号１３はヘッダー、符号１４はサイドサポートである。図１に示すラジエータは、ろう付接合によってチューブ１２、フィン１１およびヘッダー１３が各々一体化され、更に樹脂タンクが機械的接合（かしめ加工）により取り付けられて製造される。本実施形態の合金板材は、チューブ１２、ヘッダー１３、サイドサポート１４として用いることができる。なお、ろう付け時の熱処理温度は、５９０℃ないし６１０℃程度が好ましく、保持時間は１分ないし１０分程度が好ましい。
【００３６】
ろう付け時の熱処理によって、合金板材の組織中に各種の金属間化合物が生成し、合金板材の強度を向上できるとともに耐エロージョン特性を向上させることができる。
また、ろう付け時の熱処理によって、組織中の再結晶粒の平均結晶粒径が０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲となる。この平均結晶粒径は、Ｓｃ、Ｚｒの組成比を調整することで制御できる。具体的には、Ｓｃの添加量を増やすとろう付け後の平均結晶粒径が大きくなる。またＺｒの添加量を増やしてもろう付け後の平均結晶粒径が大きくなる。平均結晶粒径を上記の範囲とすることで、結晶粒径が比較的大きくなる反面、結晶粒界が少なくなり、粒界に沿って侵入する溶融ろうを少なくすることができ、エロージョンの発生を効果的に抑制できる。更に、ＳｃとＺｒを複合添加することで、より一層の平均結晶粒径の増大効果が得られる。
【実施例】
【００３７】
（実験例１）
下記表１に示す成分組成のアルミニウム合金を溶解鋳造してインゴットを製造し、このインゴットを均質化処理した後、熱間圧延および冷間圧延を行い、更に昇温速度１℃／分、焼鈍温度４００℃、焼鈍時間１２０分の条件で中間焼鈍を行い、続いて最終冷間圧延率が３５％となる条件で冷間圧延を行なって、厚み０．２ｍｍの圧延材（アルミ合金板）を作製した。
【００３８】
次に、アルミ合金板の一面にろう材組成物を塗布した。このろう材組成物は、３０質量部のＳｉ粉末と、５０質量部のＫＺｎＦ４と、２０質量部のアクリル系バインダとを混合し、更に分散媒としてイソプロピルアルコールを加えてスラリーとし、このスラリーをロールコート法でアルミ合金板の一面に塗布して形成した。このとき、Ｓｉ粉末とＫＺｎＦ４の合計の塗布量が２０ｇ／ｍ２となるように調整した。このようにして、一面にろう材組成物が塗布されてなる合金板材を製造した。
【００３９】
得られた合金板材について、耐エロージョン性の評価を行った。耐エロージョン性の評価は、合金板材に対してろう付けに相当する熱処理（窒素ガス雰囲気中６００℃で３分保持し、１００℃／分で室温まで冷却）を施し、その後、合金板材の断面観察を行なうことにより、ろうによる最大侵食深さについて測定した。
また、合金板材の強度は、上記のろう付けに相当する熱処理を行なった後に、引張強度試験を行って評価した。
更に、合金板材の断面を露出させて、ろう付け後の組織中における再結晶粒の平均結晶粒径を顕微鏡観察により測定した。
試験例１−２５の最大侵食深さおよび引張強度および平均結晶粒径を表２に示す。
【００４０】
【表１】
2006176851.tif 000002
【００４１】
【表２】
2006176851.tif 000003
【００４２】
（実験例２）
表１に示す組成のアルミ合金板の両面に、ろう材組成物を塗布したこと以外は上記実験例１と同様にして各種の合金板材を製造した。
得られた合金板材に対して、実験例１と同様にして耐エロージョン評価および引張強度試験および平均結晶粒径の測定を行った。試験例２６−５０の最大侵食深さおよび引張強度および平均結晶粒径を表３に示す。
【００４３】
【表３】
2006176851.tif 000004
【００４４】
（実験例３）
まず、実験例１と同様にして、表１に示す組成のアルミ合金板の一面に、ろう材組成物を塗布した。
次に、アルミ合金板の他面にフラックス組成物を塗布した。フラックス組成物は、３０質量部のＫＺｎＦ３（Ｚｎ含有組成物）と、１０質量部のアクリル系バインダとを混合し、更に分散媒としてイソプロピルアルコールを加えてスラリーとし、このスラリーをロールコート法でアルミ合金板の他面に塗布して形成した。このとき、フラックス組成物の塗布量が１５ｇ／ｍ２となるように調整した。このようにして、一面にろう材組成物が塗布されるとともに他面にフラックス組成物が塗布されてなる合金板材を製造した。
得られた合金板材に対して、実験例１と同様にして耐エロージョン評価および引張り強度試験および平均結晶粒径の測定を行った。試験例５１−７５の最大侵食深さおよび引張強度および平均結晶粒径を表３に示す。
【００４５】
【表４】
2006176851.tif 000005
【００４６】
表２、表３および表４に示すように、本発明の合金板材は、比較例の合金板材と比べて、侵食深さが小さく、また引張強度にも優れていることがわかる。また、本発明の合金板材の平均結晶粒径は、いずれも０．２ｍｍ−２ｍｍの範囲内にあり、耐食性に優れることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、本発明の実施形態である合金板材の第１の例を示す断面模式図。
【図２】図２は、本発明の実施形態である合金板材の第２の例を示す断面模式図。
【図３】図３は、本発明の実施形態である自動車用のラジエータ（熱交換器）を示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００４８】
１…アルミ合金板（アルミニウム合金板）、２…ろう材、３…フラックス組成物、１１…フィン（フィン材）、１２…チューブ、１３…ヘッダー、１４…サイドサポート
【図１】
2006176851.tif 000006
【図２】
2006176851.tif 000007
【図３】
2006176851.tif 000008