(57)【要約】【課題】アルミニウム合金製ブレージングシートとアルミニウム合金部材とをフラックスを用いずに不活性ガス雰囲気中でろう付するにあたり、良好なろう付性を達成するろう付方法を提供する。【解決手段】本発明のろう付方法は、アルミニウム合金部材における第１被接合面とアルミニウム合金製ブレージングシートにおける第２被接合面とを接合するろう付方法であって、前記第１被接合面と前記第２被接合面とを当接させ、前記第１被接合面及び前記第２被接合面に０．５ｇｆ／ｍｍ２以上の圧力を付加しながら不活性ガス雰囲気下で無フラックスでろう付し、ろう付中、前記第１被接合面の一端から他端にかけての前記ろう材に由来するろうの移動が前記第１被接合面と前記第２被接合面との間でのみ行われる。【選択図】図１
2015058472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金部材の第１被接合面とアルミニウム合金製ブレージングシートの第２被接合面とを接合するろう付方法であって、
前記アルミニウム合金製ブレージングシートは、心材と、前記心材にクラッドされたろう材と、を備え、
前記心材におけるＭｇ含有率が０．２〜２．０ｗｔ％であり、かつ、前記ろう材におけるＭｇ含有率が５．０ｗｔ％以下であるか、又は、
前記心材におけるＭｇ含有率が０．２ｗｔ％未満であり、かつ、前記ろう材におけるＭｇ含有率が０．１〜５．０ｗｔ％であり、
前記第２被接合面は、前記アルミニウム合金製ブレージングシートの端面又は前記アルミニウム合金製ブレージングシートのろう材側の面の一部であり、
前記第１被接合面に形成された酸化皮膜と前記第２被接合面に形成された酸化皮膜の厚さの合計が２〜５００ｎｍであり、
前記第１被接合面と前記第２被接合面とを当接させ、
前記第１被接合面及び前記第２被接合面に０．５ｇｆ／ｍｍ２以上の圧力を付加しながら不活性ガス雰囲気下で無フラックスでろう付し、
ろう付中、前記第１被接合面の一端から他端にかけての前記ろう材に由来するろうの移動が前記第１被接合面と前記第２被接合面との間でのみ行われることを特徴とする、ろう付方法。
【請求項２】
前記第１被接合面及び前記第２被接合面の表面粗さＲａが０．３μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のろう付方法。
【請求項３】
前記第１被接合面の幅が１ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のろう付方法。
【請求項４】
前記第１被接合面に形成された酸化皮膜と前記第２被接合面に形成された酸化皮膜の厚さの合計をＡｎｍとし、前記圧力をＢｇｆ／ｍｍ２としたとき、前記ＡとＢが下記式（１）〜（２）、または（３）〜（４）の関係を満たすことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のろう付方法。
２≦Ａ≦２００                  （１）
Ｂ≧−０．０１２５×Ａ＋３      （２）
２００≦Ａ                      （３）
Ｂ≧０．５                      （４）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は不活性ガス雰囲気下、無フラックスでアルミニウム合金製ブレージングシートとアルミニウム合金部材とをろう付するろう付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、熱交換器のろう付方法としては、大別して、フラックスを用いない真空ろう付方法と、窒素などの非酸化性雰囲気中で行うフラックスを用いたろう付方法が工業的に実施されている。前者は高価な真空ろう付炉を必要とし、生産効率も低いという問題がある。後者はフラックスの使用自体に費用がかかる。また、フラックスを塗布する工程及び乾燥する工程が必要であり、そのための費用が嵩む。
【０００３】
また、フラックスを用いてＭｇ含有アルミニウム合金をろう付すると、Ｍｇとフラックスに含有されるＦとが反応する。ＦとＭｇの反応生成物がろう付性を損なうため、フラックスを用いたろう付はＭｇ含有アルミニウム合金の接合には不適当とされている。Ｍｇはアルミニウム合金の強度向上に有効な添加元素である。したがって、材料としてＭｇ含有アルミニウム合金を使用することができないことは、ろう付製品の強度の点で不利となる。
【０００４】
そこで、フラックスを用いずに不活性ガス雰囲気でろう付を行うことは、装置として真空炉よりも安価な不活性ガス炉が使用でき、かつ、Ｍｇ含有アルミニウム合金の接合にも用いることができるので工業的に有利である。このような観点から、種々のろう付方法が開発されてきた。
【０００５】
しかしながら、フラックスを用いずに不活性ガス雰囲気でろう付を行った場合、継手形状によっては接合が不十分になることが知られている。例えば、図７に示すようなカップ型成形品１００同士を重ね合わせた継手形状を接合する場合であり、接合部１００’の内側１０１では十分なフィレットが形成されるのに対して、接合部１００’の外側１０２ではろう量が不足するためフィレットが極端に小さく、良好なろう付性が得られないという問題がある。これは、接合部１００’の外側１０２と内側１０１とでは、気流の流れが異なるためであると考えられる。接合部１００’の内側１０１では気流の流れが少ないため、接合部１００’近傍にＭｇ蒸気が形成されるのに対して、接合部１００’の外側１０２では不活性ガスの気流により、接合部１００’近傍でのＭｇ蒸気の形成が妨げられる。これにより、接合部１００’の外側１０２におけるろうの濡れ性が接合部１００’の内側１０１よりも悪く、接合部１００’の外側１０２で溶融したろう材が接合部１００’の内側１０１に徐々に引き寄せられたと考えられる。接合部の外側におけるろう材量の不足を補うために、接合部の外側にろう材を追加したとしても、結局はろうが接合部の内側に移動してしまい、接合部の外側での良好なろう付性を確保することはできない。
【０００６】
そこで、被ろう付物に対する不活性ガスの流れを抑制するために被ろう付物に覆いをして、覆いの内部にＭｇ蒸気の供給源を配置する方法が提案されている（特許文献１）。しかし、この方法では、接合部の外側でのろう付性は改善されるものの、被ろう付物に覆いを被せることにより被ろう付物の昇温が遅くなる。これにより、ろう付に要する時間が長くなるので、生産効率の低下を招くという欠点を有する。
【０００７】
これに対して、炉内に配置された被ろう付物を加熱した後、昇温速度が低下するのを防止するため、予めろう付温度以上に加熱していた風除け治具を被ろう付物に覆い被せる方法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０９−０８５４３３号公報
【特許文献２】特開２００６−１７５５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２の方法では、接合部の外側でのろう付性を改善しているものの、昇温速度が低下するのを効果的に防止するためには被ろう付物のサイズに合わせた風除け治具をそれぞれ用意する必要がある。また、風除け治具の温度をろう付温度以上に保持し、ろう付途中で風除け治具を覆い被せる機構を炉内に追加する必要がある。
【００１０】
本発明は、上記のような従来技術の問題を鑑みてなされたものであり、フラックスを用いずに不活性ガス雰囲気中でろう付を行うにあたり、コストアップや煩雑な作業工程の増加を抑制しつつ良好なろう付性を達成するろう付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】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究進めた結果、ろう材又は心材にＭｇを含有するアルミニウム合金製ブレージングシートを使用し、不活性ガス雰囲気中、無フラックスでアルミニウム合金部材をろう付する方法において、アルミニウム合金製ブレージングシートの被接合面およびアルミニウム合金部材の被接合面に形成された酸化皮膜の厚さと、被接合面に付加する圧力を適切に制御することで、図１に示すような継手形状においても、被接合面の一端から他端にかけてのろうの移動を抑制することができる。そのため、図７に示すようなカップ型成形品１００同士を重ね合わせた継手形状を接合する場合、接合部の外側にろう材量を増加させることで、接合部の外側に十分なフィレットを形成することが可能となることを見出した。
【００１２】
本発明に係るろう付方法は、アルミニウム合金部材における第１被接合面とアルミニウム合金製ブレージングシートにおける第２被接合面とを接合するろう付方法であって、前記アルミニウム合金製ブレージングシートは、心材と、前記心材にクラッドされたろう材と、を備え、前記心材におけるＭｇ含有率が０．２〜２．０ｗｔ％であり、かつ、前記ろう材におけるＭｇ含有率が５．０ｗｔ％以下であるか、又は、前記心材におけるＭｇ含有率が０．２ｗｔ％未満であり、かつ、前記ろう材におけるＭｇ含有率が０．１〜５．０ｗｔ％であり、前記第２被接合面は、前記アルミニウム合金製ブレージングシートの端面又は前記アルミニウム合金製ブレージングシートのろう材側の面の一部であり、前記第１被接合面に形成された酸化皮膜と前記第２被接合面に形成された酸化皮膜の厚さの合計が２〜５００ｎｍであり、前記第１被接合面と前記第２被接合面とを当接させ、前記第１被接合面及び前記第２被接合面に０．５ｇｆ／ｍｍ２以上の圧力を付加しながら不活性ガス雰囲気下で無フラックスでろう付し、ろう付中、前記第１被接合面の一端から他端にかけての前記ろう材に由来するろうの移動が前記第１被接合面と前記第２被接合面との間でのみ行われることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るろう付方法において、前記第１被接合面及び前記第２被接合面の表面粗さＲａが０．３μｍ以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るろう付方法において、前記第１被接合面の幅が１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るろう付方法において、前記第１被接合面に形成された酸化皮膜と前記第２被接合面に形成された酸化皮膜の厚さの合計をＡｎｍとし、前記圧力をＢｇｆ／ｍｍ２としたとき、前記ＡとＢが下記式（１）〜（２）、または（３）〜（４）の関係を満たすことが好ましい。
２≦Ａ≦２００                  （１）
Ｂ≧−０．０１２５×Ａ＋３      （２）
２００≦Ａ                      （３）
Ｂ≧０．５                      （４）
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るろう付方法では、アルミニウム合金部材の第１被接合面とアルミニウム合金製ブレージングシートの第２被接合面との間でろうが移動するのを抑制することができる。そのため、ろう付中、第１被接合面の一端から他端にかけてのろうの移動が第１被接合面と第２被接合面の間でのみ行われる継手形状において、良好なろう付性を確保でき、優れた高品質のろう付製品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】アルミニウム合金部材とアルミニウム合金製ブレージングシートが加圧された状態での被接合面を示す模式図である。
【図２】本発明で用いるアルミニウム合金製ブレージングシートを示す断面図である。
【図３】本発明のろう付方法を評価する試験において、ろう付前の状態を示す縦断面図である。
【図４】本発明のろう付方法を評価する試験において、ろう付後の状態を示す縦断面図である。
【図５】アルミニウム合金部材の被接合面に形成された酸化皮膜とアルミニウム合金製ブレージングシートの被接合面に形成された酸化皮膜の厚さの合計が０〜２００ｎｍである場合の、被接合面に付加する圧力との関係を示すグラフである。
【図６】アルミニウム合金部材の被接合面に形成された酸化皮膜とアルミニウム合金製ブレージングシートの被接合面に形成された酸化皮膜の厚さの合計が２００〜６００ｎｍである場合の、被接合面に付加する圧力との関係を示すグラフである。
【図７】従来のろう付方法を説明するための図であり、カップ型成形品同士を重ね合わせたろう付部品の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明について詳細に説明する。
【００１９】
本発明に係るアルミニウム合金部材のろう付方法は、アルミニウム合金製ブレージングシートと、アルミニウム合金部材とを、不活性ガス雰囲気中、無フラックスでろう付する方法である。アルミニウム合金製ブレージングシートは、心材と、心材にクラッドされたろう材とを備え、心材におけるＭｇ含有率が０．２〜２．０ｗｔ％であり、かつ、ろう材におけるＭｇ含有率が５．０ｗｔ％以下であるか、又は、心材におけるＭｇ含有率が０．２ｗｔ％未満であり、かつ、ろう材におけるＭｇ含有率が０．１〜５．０ｗｔ％である。なお、アルミニウム合金部材において、ろう付によってアルミニウム合金製ブレージングシートと接合される面を第１被接合面という。また、アルミニウム合金製ブレージングシートにおいて、ろう付によってアルミニウム合金部材と接合される面を第２被接合面という。これは、第１被接合面と第２被接合面の大きさは略同一であることを意味する。第１被接合面は、アルミニウム合金部材の一部であれば、特に位置は制限されない。第２被接合面は、アルミニウム合金製ブレージングシートの端面又はアルミニウム合金製ブレージングシートのろう材側の面の一部である。すなわち、第２被接合面の少なくとも一部は、ろう材上に存在する。
【００２０】
フラックスを用いてろう付する方法では、アルミニウム合金の表面に形成された主にＡｌ２Ｏ３からなる酸化皮膜がフラックスによって細かく破壊・分断されることでろう付が可能となる。これに対し、本発明に係るろう付方法では、ブレージングシートに含有されるＭｇが４Ａｌ２Ｏ３＋３Ｍｇ→３ＭｇＡｌ２Ｏ４＋２ＡｌあるいはＡｌ２Ｏ３＋３Ｍｇ→３ＭｇＯ＋２Ａｌといった還元反応により、新たにＭｇ由来の酸化皮膜を形成し、その酸化皮膜が表面から剥離して、アルミニウム合金が露出することでろう付が可能となる。本発明に係るろう付方法ではフラックスを用いてろう付する方法とは異なり、新たに形成されたＭｇ由来の酸化皮膜が表面から剥離するだけである。そして、Ｍｇ由来の酸化皮膜は、そのほとんどが分断されず、形状を保ったまま幅が数μｍほどの大きさで残留することが判明した。
【００２１】
図１は、アルミニウム合金材１とアルミニウム合金製ブレージングシート２とが加圧された状態での被接合面を示す模式図である。図１に示すように、アルミニウム合金製ブレージングシート２は心材２Ａとろう材２Ｂとからなり、ろう付の際にはろう材２Ｂが固液共存状態となっている。すなわち、アルミニウム合金材１とろう材２Ｂの固相部分との間に隙間３が生じている。隙間３は、幅が数μｍ〜数１０μｍであって、複雑な形状を有している。ろう材は溶融すると、この隙間３を移動可能である。本発明に係るろう付方法では、図１に示すようにＭｇ由来の酸化皮膜４が隙間３に残留することにより、ろうが隙間３を移動するのを抑制することができる。なお、図１では、第２被接合面の全てにろう材が存在する場合を示した。しかし、第２被接合面の一部にろう材が存在しない部分があっても、第２被接合面の一部に存在するろう材由来のろうが、ろう付の際に第１被接合面を部分的にエロージョンすることで、第２被接合面のろう材が存在しない部分と第１被接合面との間にも隙間が生じる。そのため、溶融したろうは、第２被接合面の全面と第１被接合面との間で移動可能である。そして、上記と同様に、Ｍｇ由来の酸化皮膜が隙間に残留することにより、ろうが隙間を移動するのを抑制することができる。
【００２２】
Ａ．アルミニウム合金製ブレージングシート
本発明で用いるアルミニウム合金製ブレージングシート（以下、単に「ブレージングシート」と記す。）は、図２に示すように、心材１１１と心材１１１上に形成されたろう材１１２とで構成されるアルミニウム合金製ブレージングシート１１であって、ろう材１１２の表面には酸化皮膜１１３が形成されている。
【００２３】
ブレージングシートは、心材におけるＭｇ含有率が０．２〜２．０ｗｔ％であり、かつ、ろう材におけるＭｇ含有率が５．０ｗｔ％以下であるか、又は、心材におけるＭｇ含有率が０．２ｗｔ％未満であり、かつ、ろう材におけるＭｇ含有率が０．１〜５．０ｗｔ％である。心材におけるＭｇ含有率が０．２ｗｔ％未満であり、かつ、ろう材におけるＭｇ含有率が０．１％未満であると、ろう材表面およびアルミニウム合金部材に形成された酸化皮膜を還元して破壊することができず、アルミニウム合金部材と良好に接合することができない。心材におけるＭｇの含有率が２．０ｗｔ％超であるか、又は、ろう材におけるＭｇ含有率が５．０ｗｔ％超であると、ろう材表面にＭｇ由来の酸化皮膜が厚く形成されるため、ろう付性が低下する。
【００２４】
心材は、Ｍｇの他に、Ｓｉを０．２〜１．２ｗｔ％、Ｃｕを０．１〜１．０ｗｔ％、Ｍｎを０．０５〜２．０ｗｔ％、Ｆｅを０．０５〜１．０ｗｔ％含有していてもよい。Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｎは心材中に固溶するか又は金属間化合物を分布させ、心材の強度向上に寄与する。Ｆｅは結晶粒を微細化する機能を有し、成型加工性の向上に寄与する。さらに、心材は、Ｔｉを０．０５〜０．２ｗｔ％、Ｚｒを０．０５〜０．２ｗｔ％含有していてもよい。
【００２５】
ろう材は、Ｍｇの他に、Ｓｉを５〜１３ｗｔ％含有することが好ましい。Ｓｉの含有率が５ｗｔ％未満であると、ろう付温度において溶融するろう材の量が少なくなり、ろう付性が低下する。一方、Ｓｉの含有率が１３ｗｔ％を超えると、ろう材の液相温度が上昇するとともに心材へ浸食し、ろう付性が低下する。また、ろう材は、Ｍｇ、Ｓｉの他に、Ｃｕを０．０５〜２ｗｔ％、Ｚｎを０．０５〜２ｗｔ％、Ｂｉを０．０１〜１ｗｔ％含有していてもよい。Ｃｕ、Ｚｎはろう材の融点を下げ、低温でのろう付を可能にする。Ｂｉは、溶融したろう材の濡れ性を向上させる。さらに、ろう材は、Ｆｅを０．１〜１．５ｗｔ％、Ｔｉを０．０５〜０．２ｗｔ％含有していてもよい。ろう材の厚さは、１０μｍ〜２００μｍであることが好ましい。ろう材のクラッド率は、１〜２０％であることが好ましい。
【００２６】
Ｂ．アルミニウム合金部材
本発明で用いるアルミニウム合金部材は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる。例えば、純アルミニウム材、Ａｌ−Ｍｎ合金材、Ａｌ−Ｚｎ合金材等である。
【００２７】
Ｃ．ブレージングシート及びアルミニウム合金部材の酸化皮膜
ブレージングシート及びアルミニウム合金部材の表面に形成される酸化皮膜は、主に、Ａｌ２Ｏ３からなる。アルミニウム合金部材の第１被接合面に形成された酸化皮膜及びブレージングシートの第２被接合面に形成された酸化皮膜の厚さの合計は２ｎｍ〜５００ｎｍである。酸化皮膜の厚さの合計が２ｎｍ未満であると、第１被接合面と第２被接合面との間に残留するＭｇ由来の酸化皮膜が少なく、第１被接合面と第２被接合面との間におけるろうの移動を抑制する効果が十分に得られない。一方、酸化皮膜の厚さの合計が５００ｎｍを超えると、当該酸化皮膜をＭｇによって還元し破壊することができず、ろう付性が著しく低下する。
【００２８】
第１被接合面と第２被接合面との間に残留するＭｇ由来の酸化皮膜は、もともと第１被接合面と第２被接合面に形成されていたＡｌ２Ｏ３からなる酸化皮膜に由来する。そのため、第１被接合面および第２被接合面以外の部分の酸化皮膜はろうの移動を抑制する効果が無い。少なくとも、第１被接合面に形成された酸化皮膜および第２被接合面に形成された酸化皮膜の厚さの合計が２ｎｍ〜５００ｎｍであればよい。第１被接合面以外のアルミニウム合金部材の面及び第２被接合面以外のブレージングシートの面に形成された酸化皮膜の厚さについては、特に限定されない。
【００２９】
第１被接合面及び第２被接合面に形成される酸化皮膜の厚さの合計を２ｎｍ〜５００ｎｍにすることができれば、酸化皮膜を形成する方法は、特に限定されない。例えば、陽極酸化処理を施すことにより酸化皮膜を形成することができる。陽極酸化処理を行う前に、前処理として脱脂洗浄と酸化皮膜の除去を行ってもよい。
【００３０】
Ｄ．表面粗さ
第１被接合面及び第２被接合面の表面粗さＲａは０．３μｍ以下であることが好ましい。表面粗さが０．３μｍを超えると、第１被接合面と第２被接合面との間におけるろうの移動経路が多くなり、第１被接合面及び第２被接合面に圧力を付加しても、ろうの移動を抑制することができない。少なくとも、第１被接合面及び第２被接合面の表面粗さが０．３μｍ以下であればよく、その他の部分では０．３μｍ以下でなくともよい。
【００３１】
Ｅ．ろう付方法
ろう付は、第１被接合面及び第２被接合面に圧力を付加しながら、不活性ガス雰囲気下、無フラックスで行われる。
【００３２】
ろう付を行うにあたり、まず、アルミニウム合金部材の第１被接合面とブレージングシートの第２被接合面とを当接させる。ろう付中、被接合面の一端から他端にかけてのろうの移動は第１被接合面と第２被接合面との間でのみ行われる。ろうの移動可能な経路が第１被接合面と第２被接合面との間以外に存在する場合には、第１被接合面と第２被接合面との間におけるろうの移動を抑制することができても、別の経路でろうが移動してしまうため本発明の効果が得られない。例えば、図７のように、アルミニウム合金部材およびブレージングシートがカップ状に成形されている場合、被接合面の一端から他端にかけてのろうの移動は、第１被接合面と第２被接合面との間でのみ行われる。なお、被接合面の一端から他端にかけてのろうの移動が、第１被接合面と第２被接合面との間でのみ行われるものであれば、アルミニウム合金部材およびブレージングシートの形状は特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム合金部材およびブレージングシートが板状であってもよく、アルミニウム合金部材およびブレージングシートの一方が板状であって他方がカップ状であってもよい。
【００３３】
第１被接合面及び第２被接合面に付加する圧力は、０．５ｇｆ／ｍｍ２（４９００Ｐａ）以上である。圧力が０．５ｇｆ／ｍｍ２未満であると、第１被接合面と第２被接合面との間におけるろうの移動経路が多くなり、Ｍｇ由来の酸化皮膜が移動経路に残留しないため、ろうの移動を抑制することができない。
【００３４】
第１被接合面及び第２被接合面に付加する圧力の好ましい値は、第１被接合面に形成された酸化皮膜と第２被接合面に形成された酸化皮膜の厚さの合計Ａにより変動する。膜厚の合計Ａ（ｎｍ）が１≦Ａ≦２００（式１）の場合には、圧力Ｂ（ｇｆ／ｍｍ２）との関係で、Ｂ≧−０．０１２５×Ａ＋３（式２）であることが好ましい。より好ましくは、Ｂ≧−０．０１５×Ａ＋５（式５）である。また、膜厚の合計Ａ（ｎｍ）が２００≦Ａ（式３）の場合には、Ｂ≧０．５（式４）であることが好ましい。より好ましくは、Ｂ≧２．０（式６）である。
【００３５】
ろう付を行う際に、第１被接合面の幅は１ｍｍ以上であることが望ましい。第１被接合面の幅が１ｍｍ以上であると、接合部でエロージョンが発生したとしても、第１被接合面の大部分が残るため、その影響は小さい。一方、第１被接合面の幅が１ｍｍ未満であると、エロージョンされた範囲が、第１被接合面の大部分となる虞がある。その場合、ろうの移動経路が大きくなり、第１被接合面と第２被接合面との間におけるろうの移動を抑制する効果が低下する。なお、第１被接合面と第２被接合面の大きさは略同一であるため、第２被接合面の幅も１ｍｍ以上である。
【００３６】
ろう付は、ろう材の溶融温度以上の温度に加熱して行えばよい。具体的には、本発明では、５８０〜６１０℃に加熱することによりろう付が可能となる。保持時間は３〜１０分が好ましい。ろう付加熱する雰囲気に用いる不活性ガスとしては、工業的に使用される窒素ガスやアルゴンガスが挙げられる。雰囲気中の酸素濃度は５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。酸素濃度が５００ｐｐｍを超えると、ブレージングシート及びアルミニウム合金部材の酸化が進行しやすく、十分に接合できない。
【実施例】
【００３７】
次に本発明を実施例及び比較例に基づき説明する。
【００３８】
（実施例１）
まず、表１の組成のろう材（合金番号Ａ１〜Ａ６）と表２の組成の心材（合金番号Ｂ１〜Ｂ６）とを表３に記載した組み合わせで、板厚１．０ｍｍ、クラッド厚さ８０μｍの片面ろう材クラッドのブレージングシートを作製した。作製方法は、通常のブレージングシートの製造方法、すなわち、鋳造合金を熱間圧延によりクラッド材とし、冷間圧延及び焼鈍を行って作製した。なお、表１、２において、正確な数値測定は不可能であるが、微量に存在する場合に「Ｔｒ」と表示した。また、表１、２において、各組成の単位は「ｗｔ％」で表される。
【００３９】
【表１】
2015058472.tif 000003
【００４０】
【表２】
2015058472.tif 000004
【００４１】
また、被接合面間におけるろうの移動について調査するために、酸化皮膜の厚さが異なる種々のブレージングシートを作製した。酸化皮膜の厚さが２０ｎｍ〜４０ｎｍである実施例８〜１９、４８〜４９及び比較例５〜８、１７、１９、２１、２３のブレージングシートでは前述のようにして得られたブレージングシートを未処理のまま用いた。それ以外の厚さの酸化皮膜を有するブレージングシートについては、前述のようにして得られたブレージングシートに、脱脂洗浄と酸化皮膜の除去を行った後、浴温１８℃の１５％硫酸浴で電流密度を１．５Ａ／ｄｍ２として陽極酸化処理を施し、酸化皮膜の厚さが表３又は４に記載の厚さとなるように処理した。
【００４２】
次に、図３に示すように試験用のサンプルを作製した。まず、上記ブレージングシートを５４×５４ｍｍに切断し、水平板２１を作製した。水平板２１の被接合面２１ａに形成された酸化皮膜の厚さは、切断前と同様である。また、アルミニウム合金部材として、ＪＩＳ１０５０のベア材を加工して、図３に示すカップ２２を作製した。カップ２２は、カップ２２の被接合面２２ａの幅Ｄが表３又は４の長さとなるように成形された。実施例１〜２６、２８〜３８、４０〜４５、４８〜４９及び比較例３〜１３、１７〜２４では、カップ２２の被接合面２２ａに形成された酸化皮膜の厚さが１ｎｍになるように研磨した。また、実施例２７、３９、４６、４７及び比較例１〜２、１４〜１６では、カップ２２の被接合面２２ａに形成された酸化皮膜の厚さが表３又は４に記載の厚さとなるように、上記ブレージングシートと同様の方法で処理した。
【００４３】
次に、水平板２１をろう材側が上面となるように配置し、カップ２２を水平板２１の中心に設置した。なお、ろう付前の状態において、カップ２２の外側におけるろう材の量が、カップ２２の内側におけるろう材の量の２倍となるように、水平板２１の表面積およびカップ２２の開口部の面積を調整した。
【００４４】
次に、水平板２１の被接合面２１ａとカップ２２の被接合面２２ａに圧力を付加するため、カップ２２の上面に所定の質量の分銅２３を載置した。そして、酸素含有量２０ｐｐｍの窒素雰囲気中のろう付炉にて無フラックスで、６００℃まで加熱後３分間保持し、その後冷却して炉外に取り出した。これにより、図４に示すように水平板２１の被接合面２１ａとカップ２２の被接合面２２ａとの近傍にフィレットが形成された。
【００４５】
ろう付時における水平板２１の被接合面２１ａとカップ２２の被接合面２２ａとの間でのろうの移動に関する評価は、図４に示すように、接合部２４を構成するフィレット２５、２６を用いて行った。具体的には、ろう付によりカップ２２の外側に形成されたフィレット２５とカップ２２の内側に形成されたフィレット２６の垂直方向断面積を測定し、下記の基準で行った（図４）。
Ｓ(外側)／Ｓ(内側)＝外側のフィレット２５の断面積／内側のフィレット２６の断面積
◎：Ｓ(外側)／Ｓ(内側)＞１．４
○：Ｓ(外側)／Ｓ(内側)＞１．１、かつ、Ｓ(外側)／Ｓ(内側)≦１．４
△：Ｓ(外側)／Ｓ(内側)＞０．９、かつ、Ｓ(外側)／Ｓ(内側)≦１．１
×：Ｓ(外側)／Ｓ(内側)≦０．９
◎と○と△を合格とし、×を不合格とした。
【００４６】
【表３】
2015058472.tif 000005
【００４７】
【表４】
2015058472.tif 000006
【００４８】
また、図５及び図６に示すように、実施例および比較例のブレージングシートに形成された酸化皮膜の厚さ（Ａ）と被接合面に付加した圧力（Ｂ）を、グラフ中にプロットした。図中に示す◎、○、△、×は実施例又は比較例についての評価を示す。
【００４９】
実施例１〜４９では、アルミニウム合金部材とアルミニウム合金製ブレージングシートの酸化皮膜の厚さの合計Ａが２〜５００ｎｍであって、かつ被接合面に付加する圧力が０．５ｇｆ／ｍｍ２以上であるので、ろう付後に、カップの外側には、カップの内側の０．９倍超の断面積を有するフィレットが形成された。すなわち、被接合面間でろうの移動を抑制する効果が高かった。
【００５０】
アルミニウム合金部材とアルミニウム合金製ブレージングシートの酸化皮膜の厚さの合計Ａが２ｎｍ未満である比較例１，２では、ろう付後にカップの外側に形成されたフィレットの断面積がカップの内側に形成されたフィレットの断面積の０．９未満であった。また、被接合面に付加する圧力が０．５ｇｆ／ｍｍ２未満である比較例３〜１４においても、ろう付後にカップの外側に形成されたフィレットの断面積がカップの内側に形成されたフィレットの断面積の０．９未満であった。また、アルミニウム合金部材とアルミニウム合金製ブレージングシートの酸化皮膜の厚さの合計Ａが５００ｎｍを超える比較例１５，１６では、フィレットが形成されず、評価することができなかった。また、ろう材に含有されているＭｇが０．１ｗｔ％未満であって、心材に含有されているＭｇが０．２ｗｔ％未満である比較例１７〜２０においても、フィレットが形成されず、評価することができなかった。また、ろう材に含有されているＭｇが５．０ｗｔ％超であって、心材に含有されているＭｇが０．２ｗｔ％未満である比較例２１，２２においても、フィレットが形成されず、評価することができなかった。また、ろう材に含有されているＭｇが０．１ｗｔ％未満であって、心材に含有されているＭｇが２．０ｗｔ％超である比較例２３，２４においても、フィレットが形成されず、評価することができなかった。
【００５１】
（実施例２）
ＪＩＳ１０５０を５４×５４ｍｍに切断し、水平板２７を作製した。水平板２７に脱脂洗浄と酸化皮膜の除去を行った後、浴温１８℃の１５％硫酸浴で電流密度を１．５Ａ／ｄｍ２として陽極酸化処理を施し、水平板２７の被接合面２７ａに形成される酸化皮膜の厚さが表５又は６に記載の厚さとなるように処理した。また、実施例１で作製したブレージングシートを加工して、ろう材側の面が外側になるようにカップ２８を作製した。カップ２８は、カップ２８の被接合面２８ａの幅Ｄが表５又は６の長さとなるように成形された。実施例５０〜６２、６４〜７３、７５〜８０及び比較例２６〜３１では、カップ２８の被接合面２８ａに形成された酸化皮膜の厚さが１ｎｍになるように研磨した。また、実施例６３、７４、８１〜８２及び比較例２５、３２〜３３では、カップ２８の被接合面２８ａに形成された酸化皮膜の厚さが表５または表６に記載の厚さとなるように、水平板２７と同様の方法で処理した。
【００５２】
次に、図３に示すように試験用のサンプルを作製した。カップ２８は水平板２７の中心に設置した。
【００５３】
ろう付時における水平板２７の被接合面２７ａとカップ２８の被接合面２８ａとの間でのろうの移動に関する評価は、図４に示すように、接合部２９を構成するフィレット３０、３１を用いて行った。具体的には、ろう付によりカップ２８の外側に形成されたフィレット３０とカップ２８の内側に形成されたフィレット３１の垂直方向断面積を測定し、下記の基準で行った。
Ｓ(外側)／Ｓ(内側)＝外側のフィレット３０の断面積／内側のフィレット３１の断面積
◎：Ｓ(外側)／Ｓ(内側)＞３
○：Ｓ(外側)／Ｓ(内側)＞１．５、かつ、Ｓ(外側)／Ｓ(内側)≦３
△：Ｓ(外側)／Ｓ(内側)＞０．８、かつ、Ｓ(外側)／Ｓ(内側)≦１．５
×：Ｓ(外側)／Ｓ(内側)≦０．８
【００５４】
【表５】
2015058472.tif 000007
【００５５】
【表６】
2015058472.tif 000008
【００５６】
また、図５及び図６に示すように、実施例および比較例のブレージングシートに形成された酸化皮膜の厚さ（Ａ）と被接合面に付加した圧力（Ｂ）を、グラフ中にプロットした。図中に示す◎、○、△、×は実施例又は比較例についての評価を示す。
【００５７】
実施例５０〜８２では、アルミニウム合金部材とアルミニウム合金製ブレージングシートの酸化皮膜の厚さの合計Ａが２〜５００ｎｍであって、かつ被接合面に付加する圧力が０．５ｇｆ／ｍｍ２以上であるので、ろう付後に、カップの外側には、カップの内側の０．８倍超の断面積を有するフィレットが形成された。すなわち、被接合面でろうの移動を抑制する効果が高かった。
【００５８】
アルミニウム合金部材とアルミニウム合金製ブレージングシートの酸化皮膜の厚さの合計Ａが２ｎｍ未満である比較例２５では、ろう付後にカップの外側に形成されたフィレットの断面積がカップの内側に形成されたフィレットの断面積の０．８未満であった。また、被接合面に付加する圧力が０．５ｇｆ／ｍｍ２未満である比較例２６〜３２においても、ろう付後にカップの外側に形成されたフィレットの断面積がカップの内側に形成されたフィレットの断面積の０．８未満であった。また、アルミニウム合金部材とアルミニウム合金製ブレージングシートの酸化皮膜の厚さの合計Ａが５００ｎｍを超える比較例３３では、フィレットが形成されず、評価することができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
熱交換器の製造において本発明のろう付方法を適用することにより、ろうの移動を抑制することができるため、良好なろう付性を確保することができ、高品質なろう付製品が得られる。
【符号の説明】
【００６０】
１  アルミニウム合金材
２  アルミニウム合金製ブレージングシート
２Ａ  心材
２Ｂ  ろう材
３  隙間
４  Ｍｇ由来の酸化皮膜
１１  アルミニウム合金製ブレージングシート
２１、２７  水平板
２２、２８  カップ
２１ａ、２２ａ、２７ａ、２８ａ  被接合面
２３  分銅
２４、２９  接合部
２５、２６、３０、３１  フィレット
１００  カップ型成形品
１００’  接合部
１０１  接合部の内側
１０２  接合部の外側
１１１  心材
１１２  ろう材
１１３  酸化皮膜
Ｄ  幅
【図１】
2015058472.tif 000009
【図２】
2015058472.tif 000010
【図３】
2015058472.tif 000011
【図４】
2015058472.tif 000012
【図５】
2015058472.tif 000013
【図６】
2015058472.tif 000014
【図７】
2015058472.tif 000015