(57)【要約】本発明は、無フラックスでロウ付けされた部材の製造のために用いられる、アルミニウム合金製の板材または帯材に係る。その組成などは、重量パーセントで、少なくとも８０％のアルミニウム、０．０１〜０．５％のイットリウムおよび／または０．０５〜０．５％のビスマス、ならびに、Ｓｉ＜１．０％  Ｆｅ＜１．０％  Ｃｕ＜１．０％  Ｍｎ＜２．０％  Ｍｇ＜３．０％  Ｚｎ＜６．０％  Ｔｉ＜０．３％  Ｚｒ＜０．３％  Ｃｒ＜０．３％  Ｈｆ＜０．６％  Ｖ＜０．３％  Ｎｉ＜２．０％  Ｃｏ＜２．０％  Ｉｎ＜０．３％  Ｓｎ＜０．３％、その他の元素それぞれ＜０．０５％で合計０．１５％であるような含有物の元素を含む芯材用のアルミニウム合金製の帯材または板材であって、帯材または板材は、ロウ付け用のアルミニウム合金の少なくとも片面に被覆される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量パーセントで、少なくとも８０％のアルミニウム、０．０１〜０．５％のイットリウムおよび／または０．０５〜０．５％のビスマス、ならびに、Ｓｉ＜１．０％  Ｆｅ＜１．０％  Ｃｕ＜１．０％  Ｍｎ＜２．０％  Ｍｇ＜３．０％  Ｚｎ＜６．０％  Ｔｉ＜０．３％  Ｚｒ＜０．３％  Ｃｒ＜０．３％  Ｈｆ＜０．６％  Ｖ＜０．３％  Ｎｉ＜２．０％  Ｃｏ＜２．０％  Ｉｎ＜０．３％  Ｓｎ＜０．３％、その他の元素それぞれ＜０．０５％で合計０．１５％であるような含有物の元素を含む芯材用のアルミニウム合金製の帯材または板材であって、ロウ付け用アルミニウム合金の少なくとも片面に被覆される、アルミニウム合金製の帯材または板材。
【請求項２】
重量パーセントで、ロウ付け用合金が、４〜１５％のシリコンを含む合金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製の帯材または板材。
【請求項３】
Ａｇ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｙ、の元素あるいはミッシュメタルのような、合金の表面の張力を変化させることを目的とした少なくとも一つの要素を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム合金製の帯材または板材。
【請求項４】
ロウ付け用合金の被覆が、基材用のアルミニウム合金とのロール圧延によって得られるクラッドされた層であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製の帯材または板材。
【請求項５】
ロウ付け用合金の被覆が、場合によっては樹脂層内に包まれた微粒子で構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製の帯材または板材。
【請求項６】
重量パーセントで、０．０１〜０．５％のイットリウムおよび／または０．０５〜０．５％のビスマス、ならびに、Ｓｉ＜１．０％  Ｆｅ＜１．０％  Ｃｕ＜１．０％  Ｍｎ＜２．０％  Ｍｇ＜３．０％  Ｚｎ＜６．０％  Ｔｉ＜０．３％  Ｚｒ＜０．３％  Ｃｒ＜０．３％  Ｈｆ＜０．６％  Ｖ＜０．３％  Ｎｉ＜２．０％  Ｃｏ＜２．０％  Ｉｎ＜０．３％  Ｓｎ＜０．３％、その他の元素それぞれ＜０．０５％で合計０．１５％である含有物の元素を含むアルミニウム合金製の帯材または板材を用いて実現される、ロウ付けされた部材。
【請求項７】
用いられる帯材または板材が、ロウ付け用合金で被覆されることを特徴とする、請求項６に記載のロウ付けされた部材。
【請求項８】
用いられる帯材または板材が、場合によっては樹脂層内に包まれたロウ付け用合金の微粒子で被覆されていることを特徴とする、請求項７に記載のロウ付けされた部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金製の帯材に関するものであり、場合によって、ロウ付け用合金の片面または両面にクラッドをされた、アルミニウム合金製の帯材に関するものであり、該帯材は、ロウ付けされた部材、とりわけ自動車または建築用の熱交換器、そしてより詳細には、管理された雰囲気下で無フラックスでの、ロウ付けにより接合組み立てされる部材の製造を目的としている。
【背景技術】
【０００２】
自動車の熱交換器の接合組み立てのために最も一般的に用いられる方法は、ロウ付けである。該ロウ付けは、少なくとも接合組み立てするための構成要素の一つについて、『芯材用』と呼ばれる合金で構成されるクラッドされた帯材の使用に基づいており、該合金は、『ロウ付け用』と呼ばれる合金で片面または両面に被覆される。後者は、芯材用合金の固相点の温度より約３０℃低い液相点の温度に特徴がある。適合した熱処理を適用すれば、クラッドだけを溶かすことが可能となり、それから接触する表面を湿らすようになり、全体の冷却後に良好な接合組み立てを可能にするものである。
【０００３】
三つの異なるロウ付けの技術が、現在、共存している。それらは以下のとおりである。
【０００４】
最も普及しているのが、非腐食性『フラックス』を接合組み立て用の部材に誘引した後、管理された窒素の雰囲気下でのロウ付けであり、もっとも広く用いられているのはＮｏｃｏｌｏｋ（登録商標）フラックスである。この製品は、アルミニウム上の表面の酸化膜を溶解させ、したがって表面の湿潤性を増加させることを目的としており、カリウムのフルオロアルミン酸タイプのものである。その使用は、いくつかの問題を生じさせる。この製品は、もちろん本質的な代償を有する。その保管場所は、熱交換器の製造ラインの完全自動化をしばしば妨げる特有の設備を必要とする。結局、廃水処理を設置しなければならない。
【０００５】
もう一つの技術は、より古いものであるが、特に北米で相変わらず用いられている真空での、ロウ付けである。この方法は、マグネシウムを含むクラッドを用いることを強いる。水面で分離され真空内で気化するこのマグネシウム元素は、残留酸素の跡を捉えることを可能にする。該方法は、また、当初から差動膨張によって割られた酸化膜が再び形を成すことも避ける。いかなるフラックスも必要ないが、真空を作り出す設備は非常に重装備となり、関連する維持費は非常に高くつく。これらの経済的な理由のために、現行ラインは、Ｎｏｃｏｌｏｋ（登録商標）ラインの利益のために徐々に放棄された。
【０００６】
最後に、より二次的な方法で用いられる第三の方法は、フラックスに代わってニッケル層を堆積させることである。ロウ付けは、続いて窒素のもとで実現された。クラッドの表面のＡｌ−Ｎｉ相の生成によって、ロウ付けの過程の間に放出されるエネルギーは、酸化膜を破るのに十分である。
【０００７】
主な問題は、現行のＮｏｃｏｌｏｋ（登録商標）ライン上でロウ付け作業を実現することであるが、なぜならこのことが最も普及しかつ最も経済的であるからであり、該実現には、フラックスも複雑な表面の他の準備も用いられず、また、この技術を用いて接合組み立てされることになる熱交換器の最終的な特性における低下を引き起こしもしない。
【０００８】
この分野においての最も大きな発展を遂げた解決法は、ニッケルの堆積によるロウ付け方法の適応である。たとえば国際公開第０２／０７９２８号パンフレット（Ｃｏｒｕｓ）に記載されているように、次第に単純化された堆積技術がうまく配置されていたのなら、該技術は相変わらず問題に対しての部分的な回答にしかならない。熱交換器、またはアルミニウム帯材の製造者は、作業が該製造者によって実現される場合、ロウ付け前の表面の準備のために特殊な設備を常に追加しなければならず、かつ、ニッケル被覆用の浴によって生成されたことで今度は廃水を管理し続けなければならない。しかも、国際公開第０２／０６０６３９号パンフレット（Ｃｏｒｕｓ）が示すように、進展が耐腐食性という表現で報告されるのならば、示された成果は、ロウ付けされた製品Ｎｏｃｏｌｉｋ（登録商標）について示された成果にはいたらない（例えばＰｅｃｈｉｎｅｙ  Ｒｈｅｎａｌｕの国際公開第０２／４０７２９号パンフレットを参照）。
【０００９】
その他の解決法は、クラッド用合金および／またはロウ付け炉内の雰囲気条件の適応に結び付けられており、たとえば、ロウ付け法における元素Ｂｉ、Ｓｒ、Ｂａ、あるいはＳｂを添加することによってその表面の張力を変化させるようにすることを示す米国特許第３，８１１，１７７号明細書（ＶＡＷ）のようである。この後者の特性上でのビスマスの効果はまた、欧州特許第０００４０９６号明細書（Ｆｏｒｄ）においても示されている。より最近では、Ｋａｉｓｅｒ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍの国際公開第０１／９８０１９号パンフレットにおいて、場合によってはカリウムまたはビスマスをともなった、ナトリウムの添加の利益が挙げられている。
【００１０】
最後に、欧州特許第１３０６２０７号明細書（スカイアルミニウム）において、ＭｇおよびＢｉを含むロウ付け法は、アルミニウム合金で形成された薄い層で被覆され、その薄い層が溶けはじめる際に、該合金は固体のままとなるものである。その薄い層は、ロウ付け過程の後のほうでしか破れず、液状クラッドを作用させ、その液状クラッドは、それからその上面を湿らすことになるものである。液状ロウ付け法の酸化は、短い時間に雰囲気下で作用することで避けられている。薄い層にある酸化物については、再び液状クラッドに包まれる際に砕ける。
【特許文献１】国際公開第０２／０７９２８号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０２／０６０６３９号パンフレット
【特許文献３】国際公開第０２／４０７２９号パンフレット
【特許文献４】米国特許第３，８１１，１７７号明細書
【特許文献５】欧州特許第０００４０９６号明細書
【特許文献６】国際公開第０１／９８０１９号パンフレット
【特許文献７】欧州特許第１３０６２０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、有利な経済的条件において、アルミニウム合金製のロウ付けされた部材を、無フラックスで、ロウ付けによって製造することを可能にすることを目的としており、とくに管理された雰囲気下でフラックスを用いたロウ付けのために用いられるものと同じ装備を用いるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、０．０１〜０．５％のイットリウム、および／または０．０５〜０．５％のビスマスを含み、ロウ付け用合金の少なくとも片面上を被覆された、アルミニウム合金製の帯材または板材を対象としている。被覆は、ロール圧延により、たとえば４〜１５％のシリコンを含むアルミニウム合金でクラッドされた層であることができる。該被覆はまた、ロウ付け用合金の微粒子、とりわけ合金Ａｌ−Ｓｉ製の、場合によっては樹脂層内に包まれた微粒子を有する層であることもできる。
【００１３】
本発明は、また、０．０１〜０．５％のイットリウムおよび／または０．０５〜０．５％のビスマスを含むアルミニウム合金製の帯材または板材を用いて実現された、ロウ付けされた部材、とりわけ熱交換器も対象としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１ａおよび図１ｂは、ロウ付けの適性を評価するための例において用いられるＶの試験片を、それぞれ平面図および側面図で表している。図２は、実施例において記述されたロウ付けの適性テストにおける、ロウ付けされた合わせ目の長さの定義を表している。
【００１５】
先に示した技術全体とは反対に、本発明は、芯材用合金の組成を変化させることを目指すことによって、いかなる堆積も用いず、かつ管理された標準の雰囲気の条件下で、ロウ付けが実行されることができるようにしており、装備においてロウ付け設備を変更することなく至ることができる。
【００１６】
いささか驚くべきことに、芯材の中に、約０．０５％に見合うイットリウム、または約０．１５％に見合うビスマスのような特定の元素を添加することで、窒素のもとで無フラックスでのロウ付けの場合において、ロウ付けされた合わせ目の非常に満足のいく性質を得ることができる。
【００１７】
この方法は、少なくとも８０重量％のアルミニウムを含むすべてのアルミニウム合金タイプに適用されることができ、とりわけ該アルミニウム合金タイプの元素は、無フラックスでのロウ付けを可能にすることを目的とした特異な元素を添加する前に、以下の条件に対応している。すなわち、重量％で、Ｓｉ＜１．０％  Ｆｅ＜１．０％  Ｃｕ＜１．０％  Ｍｎ＜２．０％  Ｍｇ＜３．０％  Ｚｎ＜６．０％  Ｔｉ＜０．３％  Ｚｒ＜０．３％  Ｃｒ＜０．３％  Ｈｆ＜０．６％  Ｖ＜０．３％  Ｎｉ＜２．０％  Ｃｏ＜２．０％  Ｉｎ＜０．３％  Ｓｎ＜０．３％  その他の元素それぞれ＜０．０５％で合計０．１５％、残りはアルミニウム。
【００１８】
板材または帯材は、ロウ付けアルミニウム合金、通常４〜１５％のシリコンを含む合金をともなって、片面または両面にロール圧延によってクラッドされる。ロウ付け用合金は、銅、マグネシウム、あるいは亜鉛のようなその他の添加元素を含むことができる。該合金はまた、Ａｇ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｙ、あるいはミッシュメタル、つまり分離しない希土類の混合物、などである、合金の表面の張力を変化させることを目的とした元素もまた含むことができる。ロウ付け用合金が片面にのみクラッドされる場合、もう片方の面は、それ自体が既知の方法で、通常Ａｌ−Ｚｎタイプの、芯材用合金の耐腐食性を改良することを目的とした犠牲合金で被覆される。
【００１９】
ロウ付け用合金は、また、微粒子、とりわけ、たとえば欧州特許第０５６８５６８号明細書（Ａｌｃａｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）において記載されているように、微粒子Ａｌ−Ｓｉの微粒子の形状のもとで堆積されることができる。管理された雰囲気下でのロウ付けについて、ロウ付け用合金の微粒子は、通常、フラックス、特にカリウムのフルオロアルミン酸のようなフッ化物と、ポリマー樹脂のような結合材とを基にしたフラックスの微粒子に結び付けられる。この場合、本発明に特有の利点は、被覆内にフラックスが存在することを避けることである。
【００２０】
ビスマスおよび／またはイットリウムの添加をともなう合金製の板材は、ロウ付けされた部材の製造について、該板材がロウ付け用合金で被覆された別の板材に結び付けられる際に、被覆されずに用いられることもできる。
【００２１】
実施例
実施例１
芯材用合金の板材を四つ鋳造し、次の表に組成を示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
同様に、クラッド用合金４０４７（Ａｌ−１２％のＳｉ）の板材を鋳造した。接合組み立てが、これらの板材から実現されたことにより、クラッド用合金の厚さが厚さ全体の１０％を有するようにしている。これらの接合組み立てが、熱間圧延、ついで冷間圧延されることにより、０．３ｍｍの厚さのクラッドされた帯材を生成するようにしている。これらの帯材は、それから２６０℃で１０時間の焼き戻し処理にかけられた。
【００２４】
図１に記載された試験片は、これらの材料のロウ付け性を評価するために用いられた。Ｖ字試験片は、H２４状態の、かつ厚さが０．３ｍｍの３００３合金の裸の帯材で構成されている。２５０℃で１５分の研磨処理は、ロウ付けすべき金属に適用される。他のいかなる表面準備も用いられず、また特に、いかなるフラックスも堆積されない。ロウ付けは、二重壁のガラス炉内でなされ、該ガラス炉は、処理の間の、液状ロウの動きおよび合わせ目の形成を視覚化することを可能にするものである。熱サイクルは、約２０℃／ｍｉｎの勾配にしたがって６１０℃まで温度の上昇段階、６１０℃で２分間の維持、および約３０℃／ｍｉｎでの下降から成る。すべては、８リットル／ｍｉｎの流量で、窒素の連続した掃気のもとでなされる。
【００２５】
結果は、以下の段階にしたがってA〜Eの記号によって規定される。
【００２６】
【表２】
2007521396.tif 000004
【００２７】
結果は、表３に示されている。
【００２８】
【表３】
2007521396.tif 000005
【００２９】
ＹまたはＢｉを芯材用合金に添加することによって得られる、ロウ付けへの適性の改良を確認する。
【００３０】
実施例２
同様の方法で、以下の組成のクラッド二つを鋳造した。
【００３１】
【表４】
2007521396.tif 000006
【００３２】
同様に、クラッド用合金４０４５（Ａｌ−１０％のＳｉ）の板材を鋳造した。変化の全範囲ならびに実現された試験は、例１におけるものと正確に同じタイプのものである。
【００３３】
結果は、表５に示される。
【００３４】
【表５】
2007521396.tif 000007
【００３５】
合金Ｎにイットリウムを添加することが、ロウ付けへの適性のはっきりとした改良に至ることが確認される。
【００３６】
実施例３
同様の仕方で、以下の組成の板材を二つ鋳造した。
【００３７】
【表６】
2007521396.tif 000008
【００３８】
同様に、クラッド用合金４０４５（Ａｌ−１０％Ｓｉ）の板材を鋳造した。変化の全範囲ならびに実現された試験は、実施例１におけるものと正確に同じタイプのものである。
【００３９】
結果は、以下の表７に示される。
【００４０】
【表７】
2007521396.tif 000009
【００４１】
合金Ｐにイットリウムを添加することは、ロウ付けへの適性のはっきりとした改良に至ることが確認される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ】ロウ付けの適性を評価するためのＶ字試験片の平面図
【図１ｂ】ロウ付けの適性を評価するためのＶ字試験片の側面図
【図２】ロウ付けの適性テストにおけるロウ付けされた合わせ目の長さの定義
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年5月31日(2005.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量パーセントで、少なくとも８０％のアルミニウム、０．０１〜０．５％のイットリウムおよび／または０．０５〜０．５％のビスマス、ならびに、Ｓｉ＜１．０％  Ｆｅ＜１．０％  Ｃｕ＜１．０％  Ｍｎ＜２．０％  Ｍｇ＜３．０％  Ｚｎ＜６．０％  Ｔｉ＜０．３％  Ｚｒ＜０．３％  Ｃｒ＜０．３％  Ｈｆ＜０．６％  Ｖ＜０．３％  Ｎｉ＜２．０％  Ｃｏ＜２．０％  Ｉｎ＜０．３％  Ｓｎ＜０．３％、その他の元素それぞれ＜０．０５％で合計０．１５％、残りはアルミニウムであるような含有物の元素を含む芯材用のアルミニウム合金製の帯材または板材であって、前記帯材または板材は、ロウ付け用アルミニウム合金の少なくとも片面に被覆される、アルミニウム合金製の帯材または板材。
【請求項２】
重量パーセントで、ロウ付け用合金が、４〜１５％のシリコンを含む合金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製の帯材または板材。
【請求項３】
Ａｇ、Ｂｅ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｙ、の元素あるいはミッシュメタルのような、合金の表面の張力を変化させることを目的とした少なくとも一つの要素を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム合金製の帯材または板材。
【請求項４】
ロウ付け用合金の被覆が、基材用のアルミニウム合金とのロール圧延によって得られるクラッドされた層であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製の帯材または板材。
【請求項５】
ロウ付け用合金の被覆が、場合によっては樹脂層内に包まれた微粒子で構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のアルミニウム合金製の帯材または板材。
【請求項６】
重量パーセントで、０．０１〜０．５％のイットリウムおよび／または０．０５〜０．５％のビスマス、ならびに、Ｓｉ＜１．０％  Ｆｅ＜１．０％  Ｃｕ＜１．０％  Ｍｎ＜２．０％  Ｍｇ＜３．０％  Ｚｎ＜６．０％  Ｔｉ＜０．３％  Ｚｒ＜０．３％  Ｃｒ＜０．３％  Ｈｆ＜０．６％  Ｖ＜０．３％  Ｎｉ＜２．０％  Ｃｏ＜２．０％  Ｉｎ＜０．３％  Ｓｎ＜０．３％、その他の元素それぞれ＜０．０５％で合計０．１５％、残りはアルミニウムである含有物の元素を含むアルミニウム合金製の帯材または板材を用いて実現される、ロウ付けされた部材。
【請求項７】
用いられる帯材または板材が、ロウ付け用合金で被覆されることを特徴とする、請求項６に記載のロウ付けされた部材。
【請求項８】
用いられる帯材または板材が、場合によっては樹脂層内に包まれたロウ付け用合金の微粒子で被覆されていることを特徴とする、請求項７に記載のロウ付けされた部材。
【国際調査報告】
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2007521396.tif 000014
2007521396.tif 000015
2007521396.tif 000016
2007521396.tif 000017
2007521396.tif 000018