(57)【要約】【課題】芯材の片面を覆う第１皮材と同他面を覆う第２皮材とを重なりあった状態でろう付した際のろう付部の耐食性を向上しうるクラッド材を提供する。【解決手段】クラッド材は、芯材と、芯材の片面を覆う第１皮材と、芯材の他面を覆う第２皮材とよりなり、第１皮材と第２皮材とが重なりあった状態でろう付されるものである。芯材を、Ｍｎ０．６〜１．５質量％、Ｔｉ０．０５〜０．２５質量％、Ｃｕ０．０５質量％未満、Ｚｎ０．０５質量％未満、Ｆｅ０．２質量％以下、Ｓｉ０．４５質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成する。第１皮材を、Ｓｉ６．８〜１１．０質量％、Ｚｎ０．０５質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成する。第２皮材を、Ｓｉ４．０〜６．０質量％、Ｃｕ０．５〜１．０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材と、芯材の片面を覆う第１皮材と、芯材の他面を覆う第２皮材とよりなり、第１皮材と第２皮材とが重なりあった状態でろう付されるクラッド材であって、
芯材が、Ｍｎ０．６〜１．５質量％、Ｔｉ０．０５〜０．２５質量％、Ｃｕ０．０５質量％未満、Ｚｎ０．０５質量％未満、Ｆｅ０．２質量％以下、Ｓｉ０．４５質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成され、
第１皮材が、Ｓｉ６．８〜１１．０質量％、Ｚｎ０．０５質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成され、第１皮材がろう材として働き、
第２皮材が、Ｓｉ４．０〜６．０質量％、Ｃｕ０．５〜１．０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成されているクラッド材。
【請求項２】
請求項１記載のクラッド材からなる素板を、第１皮材で覆われている第１面が外側に来るとともに、第２皮材で覆われている第２面が内側に来るように筒状に成形し、素板の両側縁部を、第１皮材と第２皮材とが重なり合うように組み合わせ、素板の第１皮材を利用して素板の両側縁部どうしをろう付するろう付パイプの製造方法。
【請求項３】
素板の一側縁部における第１皮材により覆われている第１面に、先端に向かって素板の第１面側から第２面側に傾斜した第１傾斜面を形成するとともに、第１傾斜面と第２面との間に、第１傾斜面と鈍角をなす第１平坦面を形成する工程Ａと、素板の他側縁部における第２皮材により覆われている第２面に、先端に向かって素板の第２面側から第１面側に傾斜した第２傾斜面を形成するとともに、第２傾斜面と第２面との間に、第２傾斜面と鈍角をなす第２平坦面を形成する工程Ｂと、素板を、第１皮材で覆われている第１面が外側に来るように筒状に成形し、両側縁部の両傾斜面どうしを面接触させて第１皮材と第２皮材とを重なり合わせるとともに、両平坦面どうしを当接させてろう付パイプ用筒状体を得る工程Ｃと、ろう付パイプ用筒状体を形成する素板の両側縁部の両傾斜面どうしおよび両平坦面どうしを、それぞれ素板の第１皮材を利用してろう付する工程Ｄとを含み、工程Ａおよび工程Ｂのうちのいずれか一方の工程を先に実施した後に同他方の工程を実施し、さらに工程Ｃおよび工程Ｄをこの順序で実施する請求項２記載のろう付パイプの製造方法。
【請求項４】
請求項２または３記載の方法により製造されたろう付パイプであって、ろう付後に素板の両側縁部のろう付部に存在する共晶ろう材の自然電位が、芯材の自然電位よりも高くなっているろう付パイプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、芯材と、芯材の片面を覆う第１皮材と、芯材の他面を覆う第２皮材とよりなり、たとえば熱交換器用部品を製造するのに用いられるクラッド材、これを用いたろう付パイプの製造方法およびろう付パイプに関する。
【０００２】
この明細書において、「自然電位」とは、５％ＮａＣｌ、ｐＨ３（酸性）の水溶液中における標準電極としての飽和カロメル電極（Ｓ．Ｃ．Ｅ）に対する材料が持つ電極電位を意味するものである。
【背景技術】
【０００３】
芯材、芯材の片面を覆いかつ冷媒通路の内面となる第１皮材、芯材の他面を覆いかつ大気に接触する外面となる第２皮材とよりなり、熱交換器用部品を製造するのに用いられるクラッド材として、芯材が、Ｓｉ０．３〜１．５質量％、Ｍｎ０．５〜１．８質量％、Ｍｇ１．５質量％以下、Ｃｕ１．０質量％以下、Ｔｉ０．１〜０．３５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ合金で形成され、第１皮材が、Ｓｉ１．５質量％以下、Ｍｎ１．８質量％以下、Ｃｕ１．０質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ合金で形成され、第２皮材が、Ｓｉ１．５質量％以下、Ｍｎ１．８質量％以下、Ｚｎ２．５〜７．０質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ合金で形成されており、第１皮材のＣｕ含有量が、前記芯材のＣｕ含有量以上である熱交換器用クラッド材が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１記載のクラッド材は、腐食環境である熱交換器外部側となる層（第２皮材）の自然電位を芯材より卑にして芯材に対する犠牲陽極層とし、冷媒に接する熱交換器内部側となる層（第１皮材）の自然電位を、逆に芯材より貴にして、芯材板厚中心以深においても犠牲防食効果を持たせたものである。
【０００５】
ところで、車両用空調装置のコンデンサに適用される熱交換器(1)としては、たとえば図１に示すように、上下方向にのびかつ左右方向に間隔をおいて配置された１対のアルミニウム製（アルミニウム合金製を含む。以下、同じ）ヘッダ(2)(3)と、両ヘッダ(2)(3)間において上下方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダ(2)(3)に接続された複数のアルミニウム製熱交換管(4)と、隣り合う熱交換管(4)どうしの間、および上下両端の熱交換管(4)の外側に配置されて熱交換管(4)にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィン(5)と、上下両端のコルゲートフィン(5)の外側に配置されてコルゲートフィン(5)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(6)とよりなり、左側ヘッダ(2)が、高さ方向の中央部よりも上方において仕切部材(7)により上下２つのヘッダ部(2a)(2b)に仕切られ、右側ヘッダ(3)が、高さ方向の中央部よりも下方において仕切部材(7)により上下２つのヘッダ部(3a)(3b)に仕切られ、左側ヘッダ(2)の上ヘッダ部(2a)に流体入口（図示略）が形成され、流体入口に通じる流体流入路(8a)を有する入口部材(8)が上ヘッダ部(2a)にろう付され、右側ヘッダ(3)の下ヘッダ部(3b)に流体出口（図示略）が形成され、流体出口に通じる流体流出路(9a)を有する出口部材(9)が下ヘッダ部(3b)にろう付され、左右のヘッダ(2)(3)が、両面にろう材層を有するアルミニウムブレージングシートからなる素板が筒状に成形されるとともに両側縁部が部分的に重ね合わされて相互にろう付されたろう付パイプ(10)と、ろう付パイプ(10)の両端にろう付されてその両端開口を閉鎖するアルミニウム製閉鎖部材(11)とからなるものが広く知られている。
【０００６】
ろう付パイプ(10)は、たとえば図２および図３に示すような特許文献２に記載された方法で製造されている。
【０００７】
特許文献２記載の方法は次の通りである。まず、芯材(20a)と、アルミニウム合金ろう材からなりかつ芯材(20a)の片面を覆う第１皮材(20b)と、芯材(20a)の他面を覆う第２皮材(20c)とからなるクラッド材からなる素板(20)（図３(a)参照）を用意し、素板(20)の一側縁部の上面に、先端（右端）に向かって上面側から下面側に傾斜した第１傾斜面(21)を形成するとともに、第１傾斜面(21)の傾斜下端と下面との間に、第１傾斜面(21)と鈍角をなしかつ下面と直角をなす第１平坦面(22)を形成する。第１傾斜面(21)は第１皮材(20b)により覆われているが、第１平坦面(22)は第１皮材(20b)によっては覆われていない（図２(a)および図３(b)参照）。また、素板(20)の他側縁部の下面に、先端（左端）に向かって下面側から上面側に傾斜した第２傾斜面(24)を形成するとともに、第２傾斜面(24)の傾斜下端と下面との間に、第２傾斜面(24)と鈍角をなしかつ下面と直角をなす第２平坦面(25)を形成する。第２傾斜面(24)の第２平坦面(25)側の部分および第２平坦面(25)は第２皮材(20c)により覆われている。また、素板(20)の上面の左側縁部は第１皮材(20b)により覆われておらず、第２傾斜面(24)の左側部分も第２皮材(20c)により覆われていない（図２(a)および図３(c)参照）。素板(20)の上面と第２傾斜面(24)とがなす角度と、素板(20)の上面と第１傾斜面(21)とがなす角度とは補角の関係にある。
【０００８】
ついで、素板(20)を、第１皮材(20b)で覆われている第１面が外側に来るとともに、第２皮材(20c)で覆われている第２面が内側に来るように筒状に成形し、両側縁部の両傾斜面(21)(24)どうしを面接触させるとともに両平坦面(22)(25)どうしを当接させてろう付パイプ用筒状体(26)を得る（図２(b)および図３(d)参照）。ろう付パイプ用筒状体(26)において、両傾斜面(21)(24)どうしが面接触していることにより、第１皮材(20b)と第２皮材(20c)とが重なり合った状態となっている。その後、ろう付パイプ用筒状体(26)を所定の温度に加熱することにより、ろう付パイプ用筒状体(26)の両傾斜面(21)(24)どうしおよび両平坦面(22)(25)どうしをろう付してろう付パイプ(10)を製造する。図示は省略したが、素板(20)の幅方向の中央部には熱交換管挿通穴が形成しておき、素板(20)の左右両側縁部には、流体入口および流体出口を形成するための切り欠きや、仕切部材挿入用のスリットを形成するための切り込みを形成しておく。なお、ろう付パイプ(10)は熱交換器の製造と同時に行われる。
【０００９】
しかしながら、特許文献１記載のクラッド材を使用し、特許文献２記載の方法により図１に示すコンデンサ(1)のヘッダ(2)(3)のろう付パイプ(10)を製造する場合、特許文献１記載のクラッド材の第１皮材(20b)または第２皮材(20c)の表面をろう材層で覆っておく必要がある。また、ろう付後に第１傾斜面(21)と第２傾斜面(24)との間に形成される共晶ろう材の自然電位が、芯材の自然電位よりも低くなり、共晶ろう材が優先的に腐食されることになってろう付部の耐食性が低下するという問題がある。特に、酸性環境においては、共晶ろう材の溶解速度が速くなり、ろう付パイプ(10)のろう付部の優先腐食が顕著となる。ろう付パイプ(10)のろう付部の優先腐食を防止するためには、クロメート処理などの化成処理や、塗装を行う必要があり、その作業が面倒であるとともに、コストが高くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２４００８４号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／１１４３６６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この発明の目的は、上記問題を解決し、芯材の片面を覆う第１皮材と同他面を覆う第２皮材とを重なりあった状態でろう付した際のろう付部の耐食性を向上しうるクラッド材、ろう付パイプおよびろう付パイプの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【００１３】
1)芯材と、芯材の片面を覆う第１皮材と、芯材の他面を覆う第２皮材とよりなり、第１皮材と第２皮材とが重なりあった状態でろう付されるクラッド材であって、
芯材が、Ｍｎ０．６〜１．５質量％、Ｔｉ０．０５〜０．２５質量％、Ｃｕ０．０５質量％未満、Ｚｎ０．０５質量％未満、Ｆｅ０．２質量％以下、Ｓｉ０．４５質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成され、
第１皮材が、Ｓｉ６．８〜１１．０質量％、Ｚｎ０．０５質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成され、第１皮材がろう材として働き、
第２皮材が、Ｓｉ４．０〜６．０質量％、Ｃｕ０．５〜１．０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成されているクラッド材。
【００１４】
2)上記1)記載のクラッド材からなる素板を、第１皮材で覆われている第１面が外側に来るとともに、第２皮材で覆われている第２面が内側に来るように筒状に成形し、素板の両側縁部を、第１皮材と第２皮材とが重なり合うように組み合わせ、素板の第１皮材を利用して素板の両側縁部どうしをろう付するろう付パイプの製造方法。
【００１５】
3)素板の一側縁部における第１皮材により覆われている第１面に、先端に向かって素板の第１面側から第２面側に傾斜した第１傾斜面を形成するとともに、第１傾斜面と第２面との間に、第１傾斜面と鈍角をなす第１平坦面を形成する工程Ａと、素板の他側縁部における第２皮材により覆われている第２面に、先端に向かって素板の第２面側から第１面側に傾斜した第２傾斜面を形成するとともに、第２傾斜面と第２面との間に、第２傾斜面と鈍角をなす第２平坦面を形成する工程Ｂと、素板を、第１皮材で覆われている第１面が外側に来るように筒状に成形し、両側縁部の両傾斜面どうしを面接触させて第１皮材と第２皮材とを重なり合わせるとともに、両平坦面どうしを当接させてろう付パイプ用筒状体を得る工程Ｃと、ろう付パイプ用筒状体を形成する素板の両側縁部の両傾斜面どうしおよび両平坦面どうしを、それぞれ素板の第１皮材を利用してろう付する工程Ｄとを含み、工程Ａおよび工程Ｂのうちのいずれか一方の工程を先に実施した後に同他方の工程を実施し、さらに工程Ｃおよび工程Ｄをこの順序で実施する上記2)記載のろう付パイプの製造方法。
【００１６】
4)上記2)または3)記載の方法により製造されたろう付パイプであって、ろう付後に素板の両側縁部のろう付部に存在する共晶ろう材の自然電位が、芯材の自然電位よりも高くなっているろう付パイプ。
【発明の効果】
【００１７】
上記1)のクラッド材によれば、特許文献２記載の方法により図１に示すコンデンサのヘッダタンクのろう付パイプを製造した場合、ろう付後に第１傾斜面と第２傾斜面との間に形成される共晶ろう材の自然電位が、芯材の自然電位よりも高くなって貴になるので、共晶ろう材が芯材に対して優先的に腐食されることが抑制され、接合部の耐食性が向上する。しかも、第１皮材がろう材として働くので、別途にろう材を用意する必要がない。
【００１８】
上記2)および3)のろう付パイプの製造方法によれば、ろう付後に素板の両側縁部どうしのろう付部に形成される共晶ろう材の自然電位が、芯材の自然電位よりも高くなったろう付パイプを製造することができる。
【００１９】
上記4)のろう付パイプによれば、素板の両側縁部どうしのろう付部に形成される共晶ろう材の自然電位が、芯材の自然電位よりも高くなるので、共晶ろう材が芯材に対して優先的に腐食されることが抑制され、接合部の耐食性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】車両用空調装置のコンデンサとして用いられる熱交換器の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１の熱交換器のヘッダに用いられるろう付パイプ用筒状体を製造する方法をに示す垂直断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明によるクラッド材の実施形態について説明する。
【００２２】
この発明によるクラッド材は、芯材と、芯材の片面を覆う第１皮材と、芯材の他面を覆う第２皮材とよりなり、図２および図３に示すように、第１皮材で覆われている第１面が外面側に来るとともに、第２皮材で覆われている第２面が内面側に来るように筒状に成形され、両側縁部が組み合わされて、第１皮材と第２皮材とが重なりあった状態で両側縁部がろう付されるものである。したがって、素板の状態では、クラッド材の第１皮材により上述した第１傾斜面(21)が覆われ、第２皮材により上述した第２傾斜面(24)および第２平坦面(25)が覆われることになる。
【００２３】
クラッド材は、芯材が、Ｍｎ０．６〜１．５質量％、Ｔｉ０．０５〜０．２５質量％、Ｃｕ０．０５質量％未満、Ｚｎ０．０５質量％未満、Ｆｅ０．２質量％以下、Ｓｉ０．４５質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成され、第１皮材が、Ｓｉ６．８〜１１．０質量％、Ｚｎ０．０５質量％以下を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成され流とともに、第１皮材はろう材として働き、第２皮材が、Ｓｉ４．０〜６．０質量％、Ｃｕ０．５〜１．０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなるＡｌ合金で形成されているものである。ここで、第１皮材および第２皮材のクラッド率はそれぞれ４〜１０％であることが好ましい。
【００２４】
クラッド材の芯材、第１皮材および第２皮材における各合金成分について説明する。
【００２５】
［芯材］
Ｍｎは、芯材の強度を増大させる性質を有するが、その含有量が少なすぎると十分な強度が得られず、多すぎると、芯材の強度が過剰に大きくなって、クラッド材の両側縁部を図３に示すような形状に加工することが困難になる。したがって、Ｍｎ含有量は０．６〜１．５質量％とすべきである。
【００２６】
Ｔｉは、Ａｌ合金中でＴｉ−Ａｌ系化合物を形成して層状に分散する。Ｔｉ−Ａｌ系化合物は自然電位が貴であるため、腐食形態が層状化し、深さ方向への腐食（孔食）に進展し難くなって耐食性が向上させる性質を有する。しかしながら、その含有量が少なすぎると腐食形態の層状化効果が小さくなって耐食性が低下し、多すぎても耐食性向上効果は飽和してコストが高くなるばかりである。したがって、Ｔｉ含有量は０．０５〜０．２５質量％とすべきである。
【００２７】
Ｃｕは芯材中に不可避不純物として含まれるものであるが、含有量が多すぎると、芯材の自然電位が、ろう付後にろう付部の第１傾斜面と第２傾斜面との間に存在する共晶ろう材の自然電位よりも貴になり、共晶ろう材が優先的に腐食される。したがって、Ｃｕ含有量は０．０５質量％未満とすべきである。
【００２８】
Ｚｎは芯材中に不可避不純物として含まれるものであるが、含有量が多すぎると、芯材の自己耐食性が低下するので、その含有量は０．０５質量％未満とすべきである。
【００２９】
Ｆｅは芯材中に不可避不純物として含まれるものであるが、含有量が多すぎると、芯材の自己耐食性が低下するので、その含有量は０．２質量％以下とすべきである。
【００３０】
Ｓｉは芯材中に不可避不純物として含まれるものであるが、含有量が多すぎると、芯材の自己耐食性が低下するので、その含有量は０．４５質量％以下とすべきである。
【００３１】
なお、不可避不純物として含まれるＣｕ、Ｚｎ、ＦｅおよびＳｉの含有量は０の場合があってもよい。
【００３２】
［第１皮材］
第１皮材は一般的なＡｌ合金ろうであり、ろう材として働くものであって、Ｓｉ含有量は６．８〜１１．０質量％である。
【００３３】
Ｚｎは第１皮材中に不可避不純物として含まれるものであるが、含有量が多すぎると、ろう付後にろう付部の第１傾斜面と第２傾斜面との間に存在する共晶ろう材の自然電位が低くなって卑となり、共晶ろう材が優先的に腐食される。したがって、Ｚｎ含有量は０．０５質量％以下とすべきである。なお、不可避不純物として含まれるＺｎの含有量は０の場合があってもよい。
【００３４】
［第２皮材］
Ｓｉは、第１皮材と第２皮材とが重なりあった状態で両側縁部をろう付する際に、第２皮材を溶融状態にして、第１皮材から溶融した材料中へのＣｕの拡散を容易にする性質を有するが、その含有量が少なすぎると第２皮材の溶融が不十分になって第１皮材から溶融した材料中へのＣｕの拡散が不足し、その結果ろう付後にろう付部の第１傾斜面と第２傾斜面との間に存在する共晶ろう材の自然電位が、芯材の自然電位よりも高くならず、共晶ろう材が優先的に腐食される。また、Ｓｉ含有量が多すぎると、第２皮材が溶融過多になり、たとえば上述した熱交換器(1)の両ヘッダ(2)(3)を構成するろう付パイプ(10)を製造するのに用いると、熱交換管(4)の管路が閉塞するおそれがある。したがって、Ｓｉ含有量は４．０〜６．０質量％とすべきである。
【００３５】
Ｃｕは、第１皮材と第２皮材とが重なりあった状態で両側縁部をろう付する際に、第１皮材から溶融した材料中に拡散することによって、ろう付後にろう付部の第１傾斜面と第２傾斜面との間に存在する共晶ろう材の自然電位を芯材の自然電位よりも高くする性質を有するが、その含有量が少なすぎるとその効果が得られず、多すぎると第２皮材の鋳造時に第２皮材に凝固割れが発生する。したがった、Ｃｕ含有量は０．５〜１．０質量％とすべきである。
【００３６】
なお、クラッド材は、芯材、第１皮材および第２皮材を別々に鋳造した後に圧着することによって製造される。
【００３７】
以下、この発５種類のクラッド材を用意した。各クラッド材において、第１皮材および第２皮材のクラッド率は８％である。
【表１】
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【００３８】
各クラッド材を用いて、図２および図３に示すような、第１傾斜面(21)、第１平坦面(22)、第２傾斜面(24)および第２平坦面(25)を有し、かつ第１傾斜面(21)が第１皮材で覆われるとともに、第２傾斜面(24)の第２平坦面(25)側の部分および第２平坦面(25)が第２皮材により覆われている素板(20)を用意した。
【００３９】
ついで、素板(20)を筒状に成形し、両側縁部の両傾斜面(21)(24)どうしを面接触させるとともに両平坦面(22)(25)どうしを当接させて筒状体(34)を得、その後所定の温度に加熱することにより、ろう付パイプ用筒状体(34)の両傾斜面(21)(24)どうしおよび両平坦面(22)(25)どうしをろう付してろう付パイプ(10)を製造した。
【００４０】
そして、得られた各ろう付パイプの芯材の自然電位、および第１傾斜面と第２傾斜面との間に形成された共晶ろう材の自然電位を測定した。その結果も表１に示す。
【００４１】
表１に示す結果から明らかなように、芯材および両皮材の合金組成が本願発明の範囲内にある場合、第１傾斜面と第２傾斜面との間に形成された共晶ろう材の自然電位が芯材の自然電位よりも高くなって貴になり、共晶ろう材の優先的腐食が防止されることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
この発明によるクラッド材は、第１皮材と第２皮材とが重なりあった状態でろう付されて車両用空調装置を構成する熱交換器のヘッダタンクを製造する素材に好適に用いられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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