(57)【要約】【課題】強度（ろう付け後強度）および耐エロージョン性に優れたアルミニウム合金積層板を提供する。【解決手段】心材の少なくとも一側面に犠牲材をクラッドしたアルミニウム合金積層板であって、前記心材は、Ｍｎ：０．５〜１．８質量％、Ｓｉ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜１．２質量％、Ｍｇ：１．０質量％以下（０質量％を含む）を含有するとともに、Ｆｅ：１．０質量％以下、Ｔｉ：０．３質量％以下のうち少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物であり、前記心材は、粒径０．０１〜０．５μｍの分散粒子の数密度が１０〜１００個／μｍ３であり、前記心材は、前記Ｍｇ、前記Ｍｎ、前記Ｓｉ、前記Ｃｕの合計添加量に対する前記Ｍｇ、前記Ｍｎ、前記Ｓｉ、前記Ｃｕの合計固溶量の比（合計固溶量／合計添加量）が０．１０以上であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
心材の少なくとも一側面に犠牲材をクラッドしたアルミニウム合金積層板であって、
前記心材は、Ｍｎ：０．５〜１．８質量％、Ｓｉ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜１．２質量％、Ｍｇ：１．０質量％以下（０質量％を含む）を含有するとともに、Ｆｅ：１．０質量％以下、Ｔｉ：０．３質量％以下のうち少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物であり、
前記心材は、粒径０．０１〜０．５μｍの分散粒子の数密度が１０〜１００個／μｍ３であり、
前記心材は、前記Ｍｇ、前記Ｍｎ、前記Ｓｉ、前記Ｃｕの合計添加量に対する前記Ｍｇ、前記Ｍｎ、前記Ｓｉ、前記Ｃｕの合計固溶量の比（合計固溶量／合計添加量）が０．１０以上であることを特徴とするアルミニウム合金積層板。
【請求項２】
前記心材は、Ｃｒ：０．０２〜０．４質量％、Ｚｒ：０．０２〜０．４質量％のうち少なくとも１種をさらに含有す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積層板。
【請求項３】
前記心材は、Ｚｎ：１．０質量％以下をさらに含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金積層板。
【請求項４】
前記アルミニウム合金積層板のろう付け相当の加熱後の組織として、
前記心材は、粒径０．０１〜０．５μｍの分散粒子の数密度が５〜８０個／μｍ３であり、
前記心材は、圧延方向の縦断面における圧延方向の平均結晶粒径が５０μｍ以上であり、
前記心材は、前記Ｍｇ、前記Ｍｎ、前記Ｓｉ、前記Ｃｕの合計添加量に対する前記Ｍｇ、前記Ｍｎ、前記Ｓｉ、前記Ｃｕの合計固溶量の比（合計固溶量／合計添加量）が０．１４以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のアルミニウム合金積層板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の熱交換器に使用されるアルミニウム合金積層板に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用熱交換器であるラジエータ、エバポレータ、コンデンサ等の冷媒通路に用いるチューブ材として、心材の片面または両面にろう材、犠牲材をクラッドした種々のアルミニウム合金積層板（以下、適宜「積層板」という）が使用されている。
この積層板は、熱交換器のチューブ材として好適に適用されるために、所定以上の強度および耐食性や耐エロージョン性等を有する必要があり、この点に着目した技術が、これまでにも数多く提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、心材において所定の大きさ（０．０２〜０．２μｍ）の金属間化合物の数密度を１０〜２０００個／μｍ３に制限した積層板が開示されている。この技術によると、金属間化合物の数密度を制限することにより、積層板のろう付け後強度、耐食性を向上させることができる。
また、特許文献２には、心材において所定の大きさ（０．０１〜０．１μｍ）の金属間化合物を２μｍ×２μｍ視野で５個以下に制限した積層板が開示されている。この技術によると、金属間化合物の所定視野における数を制限することにより、積層板の成形性を損なうことなく耐エロージョン性を向上させることができる。
また、特許文献３には、心材において０．１〜０．５μｍの範囲の析出物の平均数密度を１５０個／μｍ３以下とした積層板が開示されている。この技術によると、析出物の平均数密度を制限することにより、積層板の疲労特性を改善させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２４６１１７号公報
【特許文献２】特開２００２−１２６８９４号公報
【特許文献３】特開２００９−１９１２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年における自動車等の熱交換器の軽量化の流れの中で、さらなるチューブ材の薄肉化（現状０．２ｍｍ超え→０．２ｍｍ以下）が求められており、当該薄肉化に伴う、強度および耐エロージョン性の低下を防止する必要がある。つまり、積層板の強度および耐エロージョン性のさらなる向上が求められている。
【０００６】
なお、後段において、本発明と比較しつつ詳述するが、前記した各特許文献に係る積層板は、所定の製造工程により製造されていることから、今後の自動車等の熱交換器の積層板に要求されるようなレベルの強度および耐エロージョン性については十分に発揮し得ないと考える。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであって、強度（ろう付け後強度）および耐エロージョン性に優れたアルミニウム合金積層板を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、心材中の分散粒子の数密度の制御に加えて、所定の添加元素の合計固溶量を精緻に制御することにより、ろう付け後強度が向上することを見出した。具体的には、所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比を制御することにより、固溶元素による固溶強化に加えて、ろう付け後の室温時効による時効強化により、ろう付け後強度が向上することを見出した。また、製造工程中の均熱工程等を精緻に制御することにより、当該合計固溶量を制御できることを見出した。
【０００９】
すなわち、前記した課題を解決するために本発明に係るアルミニウム合金積層板は、心材の少なくとも一側面に犠牲材をクラッドしたアルミニウム合金積層板であって、前記心材は、Ｍｎ：０．５〜１．８質量％、Ｓｉ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜１．２質量％、Ｍｇ：１．０質量％以下（０質量％を含む）を含有するとともに、Ｆｅ：１．０質量％以下、Ｔｉ：０．３質量％以下のうち少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物であり、前記心材は、粒径０．０１〜０．５μｍの分散粒子の数密度が１０〜１００個／μｍ３であり、前記心材は、前記Ｍｇ、前記Ｍｎ、前記Ｓｉ、前記Ｃｕの合計添加量に対する前記Ｍｇ、前記Ｍｎ、前記Ｓｉ、前記Ｃｕの合計固溶量の比（合計固溶量／合計添加量）が０．１０以上であることを特徴とする。
【００１０】
このアルミニウム合金積層板によれば、心材の各元素の量を所定量に制御しつつ、所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比を所定値以上に制御することにより、固溶元素による固溶強化に加えて、ろう付け後の室温時効による時効強化により、ろう付け後強度を向上させることができる。また、心材の各元素の量を所定量に制御しつつ、分散粒子の数密度を所定値の範囲に制御することにより、耐エロージョン性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係るアルミニウム合金積層板は、前記心材が、Ｃｒ：０．０２〜０．４質量％、Ｚｒ：０．０２〜０．４質量％のうち少なくとも１種をさらに含有することが好ましい。
【００１２】
このアルミニウム合金積層板によれば、Ｃｒ、Ｚｒを所定量含有させることにより、成形性の低下を防止することができるとともに、心材中の分散粒子の数密度を増加させ所定値以上とすることができる。
【００１３】
また、本発明に係るアルミニウム合金積層板は、前記心材が、Ｚｎ：１．０質量％以下をさらに含有することが好ましい。
【００１４】
このアルミニウム合金積層板によれば、Ｚｎを所定量含有させることにより、心材の強度をさらに高めることができる。
【００１５】
また、本発明に係るアルミニウム合金積層板は、前記アルミニウム合金積層板のろう付け相当の加熱後の組織として、前記心材は、粒径０．０１〜０．５μｍの分散粒子の数密度が５〜８０個／μｍ３であり、前記心材は、圧延方向の縦断面における圧延方向の平均結晶粒径が５０μｍ以上であり、前記心材は、前記Ｍｇ、前記Ｍｎ、前記Ｓｉ、前記Ｃｕの合計添加量に対する前記Ｍｇ、前記Ｍｎ、前記Ｓｉ、前記Ｃｕの合計固溶量の比（合計固溶量／合計添加量）が０．１４以上であることが好ましい。
【００１６】
このアルミニウム合金積層板によれば、ろう付け相当の加熱後の心材の組織について、分散粒子の数密度と、平均結晶粒径と、所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比とを、さらに制御することにより、強度（ろう付け後強度）および耐エロージョン性をより確実に向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るアルミニウム合金積層板によれば、心材の各元素の量を所定量に制御しつつ、心材の組織について、分散粒子の数密度と所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比とを制御することにより、強度（ろう付け後強度）および耐エロージョン性を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施形態に係るアルミニウム合金積層板について、詳細に説明する。
≪アルミニウム合金積層板≫
アルミニウム合金積層板（ブレージングシート）とは、自動車等の熱交換器の部材等に用いられる板材であり、心材の少なくとも一側面に犠牲材をクラッドした板材である。なお、心材と、心材の一側面にクラッドした犠牲材と、心材の他側面にクラッドしたろう材と、から構成される３層構造のものが一般的であるが、心材とろう材との間にさらにもう１層、アルミニウム合金材をクラッドした４層構造のものであってもよい。
【００１９】
＜心材＞
心材は、Ｍｎ：０．５〜１．８質量％、Ｓｉ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜１．２質量％、Ｍｇ：１．０質量％以下（０質量％を含む）を含有するとともに、Ｆｅ：１．０質量％以下、Ｔｉ：０．３質量％以下のうち少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる。そして、心材は、所定の粒径の分散粒子の数密度が１０〜１００個／μｍ３であり、所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比（合計固溶量／合計添加量）が０．１０以上である。
また、心材は、Ｃｒ：０．０２〜０．４質量％、Ｚｒ：０．０２〜０．４質量％のうち少なくとも１種をさらに含有し、さらに、Ｚｎ：１．０質量％以下を含有することが好ましい。
以下に、本発明に係るアルミニウム合金積層板の心材の各組成、分散粒子の数密度、および所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比を数値限定した理由について説明する。
【００２０】
（Ｍｎ：０．５〜１．８質量％）
Ｍｎは、本発明が規定する所定サイズの分散粒子をアルミニウム合金板中に分布させ、心材の耐食性を低下させることなく、分散強化によって強度を向上させるための元素である。このため、ろう付け相当加熱前および後の積層板としての必要な強度を確保するためには、Ｍｎを０．５質量％以上含有させる。
一方、Ｍｎの含有量が多過ぎると、塑性変形時のクラック発生の起点となったり、粗大なＡｌ−Ｆｅ−（Ｍｎ）−（Ｓｉ）系晶出物の数密度が増大したりしてしまうことにより、積層板の成形性が低下し、部品形状への組付け等の加工時に積層板が割れてしまう虞がある。このため、Ｍｎの含有量は１．８質量％以下とする。
したがって、Ｍｎの含有量範囲は０．５〜１．８質量％の範囲とする。
【００２１】
（Ｓｉ：０．４〜１．５質量％）
Ｓｉは、マトリックスに固溶して、心材（熱交換器用部材）に必要な強度をもたらす。ただ、Ｓｉは、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系分散粒子に消費される分もあるので、固溶Ｓｉ量を確保する意味からもＳｉを０．４質量％以上含有させる。また、Ｓｉは、特に前記Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系分散粒子を形成することでも、心材の強度を高める効果もある。ここで、Ｓｉの含有量が０．４質量％未満では、前記効果が十分に得られない。一方、Ｓｉの含有量が多過ぎると、心材の融点を低下させると共に、低融点相の増加に起因してろう付け時に心材の溶融が生じてしまうため、Ｓｉの含有量は１．５質量％以下とする。
したがって、Ｓｉの含有量範囲は０．４〜１．５質量％の範囲とする。
【００２２】
（Ｃｕ：０．０５〜１．２質量％）
Ｃｕは、固溶状態にてアルミニウム合金板中に存在し、心材の強度を向上させる元素であり、また、ろう材側の耐食性も向上させる。このため、ろう付け相当加熱前および後の積層板としての必要な強度を確保するためには、０．０５質量％以上含有させる。
一方、Ｃｕ含有量が多過ぎると、ろう付け相当加熱後の冷却時に粗大なＣｕ系化合物が結晶粒界に析出して粒界腐食が起こりやすくなり、ろう付け相当加熱後の積層板としての耐食性が低下する。また、心材の融点を低下させるため、ろう付け時に心材の溶融が生じてしまう。このため、Ｃｕの含有量は１．２質量％以下とする。
したがって、Ｃｕの含有量範囲は０．０５〜１．２質量％の範囲とする。
【００２３】
（Ｍｇ：１．０質量％以下（０質量％を含む））
Ｍｇは、心材の強度を高める効果もあるが、その含有量が多いと、ろう材へのＭｇの拡散の影響が強くなるために、フッ化物系フラックスを用いるノコロックろう付け法などにおいて、ろう付け時にろう材表面に塗布されるフッ化物系フラックスと当該Ｍｇが反応し、ろう付け性が著しく低下する。
したがって、Ｍｇの含有量範囲は、１．０質量％以下（０質量％を含む）とする。
なお、Ｍｇによってろう付け性が低下するような熱交換器向けの積層板には、Ｍｇの含有量は０．８質量％以下に規制することが好ましい。
【００２４】
（Ｆｅ：１．０質量％以下（０質量％を含む））
Ｆｅは、不純物としてスクラップをアルミニウム合金溶解原料として使用する限り、心材に必然的に含まれる。Ｆｅには、Ｓｉと金属間化合物を形成して心材の強度を高めるとともに、心材のろう付け性を高める効果もある。しかし、その含有量が多すぎると、心材の自己耐食性が著しく低下する。また、粗大な化合物を形成し、積層板の成形性が低下し、部品形状への組付け等の加工時に積層板が割れてしまう虞がある。
したがって、Ｆｅの含有量範囲は１．０％以下（０質量％を含む）とする。
【００２５】
（Ｔｉ：０．３質量％以下（０質量％を含む））
Ｔｉは、アルミニウム合金板中で微細な金属間化合物を形成し、心材の耐食性を向上させる働きを有する。しかし、Ｔｉの含有量が多過ぎると、粗大な化合物を形成するため、積層板の成形性が低下し、部品形状への組付け等の加工時に積層板が割れてしまう虞がある。
したがって、Ｔｉの含有量範囲は、０．３質量％以下（０質量％を含む）とする。
なお、Ｔｉの添加によって、心材中に層状に析出し、孔食が深さ方向へ進行することを抑制するとともに、Ｔｉの添加により心材電位を貴に移行させることができる。また、Ｔｉはアルミニウム合金において拡散速度が小さく、ろう付け時の移動も少ないため、Ｔｉを添加することは、心材とろう材、または心材と犠牲材の電位差を維持して、電気化学的に心材を防食する効果を奏する。このため、ろう付け相当加熱前および後の積層板としての必要な耐食性を確保するために、０．０３％以上含有させることが好ましい。
【００２６】
なお、前記Ｆｅと前記Ｔｉについては、前記含有範囲において少なくとも１種を含有させることにより、積層板のろう付け性や耐食性を向上させることができる。
【００２７】
（Ｃｒ：０．０２〜０．４質量％、Ｚｒ：０．０２〜０．４質量％）
Ｃｒ、Ｚｒは、円相当直径が１００ｎｍ以下のサブミクロンレベルの大きさの析出物（金属間化合物）をアルミニウム合金板中に分布させるための元素であり、これらのうちの少なくとも１種を含有させる。このうちでも、特にＺｒが、微細分散粒子をアルミニウム合金板中に分布させる効果が最も大きい。Ｃｒ、Ｚｒが各規定下限量未満では、微細分散粒子を充分分布させることができずに、分散強化による強度向上効果が得られない。また、Ｃｒ、Ｚｒが各規定上限量を超えて多すぎると、粗大な化合物を形成し、積層板の成形性が低下し、部品形状への組付け等の加工時に積層板が割れてしまう虞がある。
したがって、Ｃｒ、Ｚｒを含有させる場合、Ｃｒは０．０２〜０．４質量％、Ｚｒは０．０２〜０．４質量％の各範囲とするのが好ましい。
【００２８】
（Ｚｎ：１．０質量％以下（０質量％を含む））
Ｚｎは、析出強化によって、心材の強度を高める効果がある。ただし、Ｚｎは母相の電位を卑にして優先的に腐食する作用があるため、心材へのＺｎの含有量が多いと、優先腐食層として設けられた犠牲材と心材の電位差が小さくなり、耐食性が劣化する。
したがって、Ｚｎを含有させる場合、Ｚｎの含有範囲は１．０質量％以下（０質量％を含む）とするのが好ましい。
【００２９】
（残部がＡｌおよび不可避的不純物）
心材の成分は前記の他に残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる。なお、不可避的不純物としては、例えば、前記した選択的に添加するＣｒ、Ｚｒ、Ｚｎの他、Ｖ、Ｂ等が挙げられる。
【００３０】
（分散粒子の数密度）
ろう付け相当加熱前の積層板の心材は、粒径０．０１〜０．５μｍの分散粒子の数密度が１０〜１００個／μｍ３である。
ろう付け相当加熱前の積層板の心材の分散粒子の数密度が上記規定範囲に入らない場合、ろう付け相当加熱後の積層板の心材の分散粒子の数密度が後記する規定範囲に入らなくなる。なお、当該範囲を規定した理由については後記において詳述する。
ここで、本発明における分散粒子とは、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｔｉなどの合金元素あるいはＦｅ、Ｍｇなどの含有される元素同士の金属間化合物や、これら元素とＡｌとの金属間化合物であって、形成元素（組成）にはよらず、組織観察によって、上記大きさから識別できる金属間化合物の総称である。
【００３１】
（所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比）
ろう付け相当加熱前の積層板の心材は、心材のＭｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕの合計添加量に対するＭｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕの合計固溶量の比（合計固溶量／合計添加量）を０．１０以上とする。また、その上限は０．７程度とする。
ろう付け相当加熱前の積層板の心材の（合計固溶量／合計添加量）が規定範囲に入らない場合、ろう付け相当加熱後の積層板の心材の（合計固溶量／合計添加量）が後記する規定範囲に入らなくなる。なお、当該範囲を規定した理由については後記において詳述する。
【００３２】
＜犠牲材およびろう材＞
犠牲材（犠牲防食材、犠材、内張材、皮材）およびろう材（ろう付け材）については、特に限定されない。
犠牲材としては、例えば、従来から汎用されているＡｌ−Ｚｎ組成のＪＩＳ７０７２などの７０００系アルミニウム合金等、Ｚｎを含む公知の犠牲材アルミニウム合金が使用できる。
ろう材としては、例えば、従来から汎用されているＡｌ−Ｓｉ組成からなるＪＩＳ４０４３、４０４５、４０４７などの４０００系のＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材など公知のろう材アルミニウム合金が使用できる。
【００３３】
次に、実施形態に係るろう付け相当の加熱後のアルミニウム合金積層板について説明する。
ここで、本発明におけるろう付け相当の加熱とは、積層板を熱交換器用部材（チューブ材）にする際に通常行われるろう付けを模擬した加熱であり、６００℃の温度に３分間加熱、保持した後、平均冷却速度１００℃／分で冷却する加熱処理のことである。
【００３４】
＜ろう付け相当の加熱後の心材＞
積層板にろう付け相当の加熱を行った場合、心材の化学成分の組成は変化しない。しかし、心材の分散粒子の数密度は、当該加熱により固溶が進んだり、分散粒子が粗大化したりすることにより、ろう付け相当の加熱前と比較し少なくなる。また、所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比は、当該加熱により固溶が進むことにより、ろう付け相当の加熱前と比較し多くなる。
【００３５】
（分散粒子の数密度）
ろう付け相当加熱後の積層板の心材について、粒径０．０１〜０．５μｍの分散粒子の数密度は、５〜８０個／μｍ３である。
ろう付け相当加熱後の積層板の心材の分散粒子の平均数密度が上記規程範囲の下限を下回った場合、分散粒子による分散強化による強度増大効果が得られない。また、ろう付け相当加熱後の再結晶粒の粗大化効果や、パンケーキ状結晶粒を得る効果がなくなるため、エロージョン抑制効果が得られなくなる。
一方、ろう付け相当加熱後の積層板の心材アルミニウム合金板の分散粒子の平均数密度が上記規程範囲の上限を上回った場合、分散粒子中の各種元素（Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｓｉ）の含有量が増大するため、相対的にマトリックス中のこれらの元素の固溶量が低下し、ろう付け後強度が低下してしまう。
【００３６】
（所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比）
ろう付け相当の加熱後の積層板の心材について、心材のＭｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕの合計添加量に対するＭｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕの合計固溶量の比（合計固溶量／合計添加量）を０．１４以上とする。
ろう付け相当の加熱後の積層板の心材の（合計固溶量／合計添加量）が規定範囲の下限を下回った場合、固溶強化や、室温時効強化による強度増大効果が得られなくなる。
なお、（合計固溶量／合計添加量）には上限を設けていないが、理論的には添加元素が全て固溶した場合（合計固溶量／合計添加量が１．０）が上限となるが、実際には不溶性化合物が形成される。合計固溶量／合計添加量の上限としては実際には０．７程度である。
【００３７】
（平均結晶粒径）
ろう付け相当の加熱後の積層板の心材について、心材の平均結晶粒径（圧延方向の縦断面における圧延方向の平均結晶粒径）が５０μｍ以上となることが好ましい。
ろう付け相当加熱後の積層板の心材の平均結晶粒径が微細化した場合には、積層板の耐エロージョン性が低下する。したがって、ろう付け相当加熱後の積層板の心材は、圧延方向の縦断面における圧延方向の平均結晶粒径は５０μｍ以上に粗大化させることが好ましく、さらに好ましくは８０μｍ以上である。
一方、平均結晶粒径が大きくなりすぎると、ろう付け後強度が低下するため、２５０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは２００μｍ以下である。
【００３８】
なお、ろう付け相当加熱後の積層板の心材の平均結晶粒径を前記のような所定サイズ以上に粗大化させるためには、ろう付けの際の加熱履歴を受ける前の（ろう付け相当加熱前の）積層板段階における心材の分散粒子の数密度を前記規定の範囲に制御することで対応することができる。
なお、ろう付け相当加熱前の積層板段階での心材の組織は、必ずしも再結晶組織となっているとは限らず、平均結晶粒径を規定できない状態となっている場合もある。しかし、いずれの場合であっても、ろう付け相当加熱時の再結晶、粒成長挙動によって形成されるろう付け相当加熱後の積層板における心材の平均結晶粒径は、ろう付け相当加熱前の積層板の心材の分散粒子の数密度の影響を多大に受けることを知見していることから、ろう付け相当加熱前の積層板段階における心材の平均結晶粒径は特に規定しない。
【００３９】
次に、実施形態に係るアルミニウム合金積層板の製造方法について説明する。
≪アルミニウム合金積層板の製造方法≫
まず、アルミニウム合金積層板の材料である心材、犠牲材、およびろう材を製造する。この心材、犠牲材、およびろう材の製造方法は特に限定されない。例えば、前記した組成の心材用アルミニウム合金を所定の鋳造温度で鋳造した後、得られた鋳塊を所望の厚さに面削し、均質化熱処理することで、心材を製造することができる。また、所定の組成の犠牲材用アルミニウム合金、およびろう材用アルミニウム合金を所定の鋳造温度で鋳造した後、得られた鋳塊を所望の厚さに面削し、均質化熱処理する。
【００４０】
その後、心材の一側面に犠牲材を重ね、他側面にろう材を重ね、クラッドさせて板材とする。そして、当該板材に対し、熱間圧延、中間焼鈍を施しながら、冷間圧延を行い積層板を製造する。
【００４１】
＜製造条件について＞
心材の分散粒子の数密度を適切に制御しながら、固溶量を増大させるには、均熱工程を精緻に制御する必要がある。
具体的には、均熱時の高温域の固溶量の増大と、粗大な析出物の形成の抑制のために、昇温時の高温域の平均昇温速度を所定の範囲に制御する。詳細には、４００℃以上の温度域は２０℃／ｈｒ以上２００℃／ｈｒ以下の平均昇温速度で昇温する。昇温過程の４００℃未満の温度域で形成される微細な析出物は、その後の昇温過程で、固溶が促進されるが、原子の拡散速度も速く、その結果析出物が粗大化しやすい４００℃以上の温度域において、この昇温速度範囲で昇温することにより、微細析出物の粗大化・残存を抑制しながら、析出物の固溶が促進され、固溶量を増大できる。その結果、所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比を増大させる方向に働く。
また、４００℃以上の温度域において、２００℃／ｈｒを超える平均昇温速度は非常に電力を消費するため、工業的には現実的でない。また、２０℃／ｈｒ未満の平均昇温速度では、昇温速度の低下により、４００℃未満で形成された多数の微細析出物が粗大化しやすくなり、４００℃以上の高温域での固溶時に粗大析出物が残存しやすくなる結果、固溶量が低下し、所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比が所望の範囲より小さくなる。より好ましくは、４００℃以上の温度域は３０℃／ｈｒ以上２００℃／ｈｒ以下の平均昇温速度で昇温する方が好ましい。
【００４２】
さらに、均熱温度を４５０℃以上にすることで、均熱中にＭｇ２ＳｉやＡｌ−Ｍｇ−Ｃｕ−Ｓｉ系化合物などを固溶させ、また、他のＡｌ−Ｍｎ系等の不溶性化合物の固溶量も増大できる。その結果、所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比を増大させる方向に働く。さらに好ましくは４８０℃以上である。
【００４３】
また、熱間圧延後に冷間圧延、焼鈍等を施すが、その調質はＨ１ｎ工程（冷間圧延の間に中間焼鈍を実施し、最後は冷延上がり）、Ｈ２ｎ工程（冷間圧延の間には中間焼鈍を施さず、冷間圧延後に最終焼鈍を実施）いずれでも良い。
【００４４】
≪熱交換器用部材≫
実施形態に係るアルミニウム合金積層板を熱交換器用部材とするには、この積層板を、成形ロールなどにより幅方向に曲折して、管内面側に皮材が配置されるように偏平管状に形成した後、これを電縫溶接等により、偏平管状に形成することでチューブ材を製造することができる。
このような偏平管状のチューブ材（積層部材）は、コルゲート加工を行った放熱フィンや、ヘッダなどの他の部材と、ブレージングにより一体に、ラジエータなどの熱交換器として作製される（組み立てられる）。チューブ材（積層部材）と放熱フィンとが一体化された部分を熱交換器のコアとも言う。この際、ろう材の固相線温度以上である、５８５〜６２０℃、好ましくは５９０〜６００℃の高温に加熱してろう付け処理される。このブレージング工法としては、フラックスブレージング法、非腐食性のフラックスを用いたノコロックブレージング法等が汎用される。
【００４５】
次に、前記した分散粒子の数密度、所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比、平均結晶粒径の各測定条件を説明する。
≪各測定条件≫
＜分散粒子の数密度の測定条件＞
心材の板厚中心部から試料を採取し、試料表面を０．０５〜０．１ｍｍ機械研磨した後、電解エッチングしてＴＥＭ観察用試料に仕上げ、５００００倍のＦＥ−ＴＥＭ(透過型電子顕微鏡)を用いて分散粒子を観察し、分散粒子の粒径と数密度を測定する。
分散粒子の単位体積あたりの数密度は、ＴＥＭ観察視野面積に対する、分散粒子の数密度を、公知のコンタミネーション・スポット法により、ＴＥＭ観察試料の膜厚ｔを測定、算出して単位体積あたりの数密度に換算したものである。
この心材の板厚中心部におけるＦＥ−ＴＥＭによる組織観察は、板厚中心部１箇所につき、観察視野の合計面積が４μｍ２以上となるように行い、これを板の幅方向（圧延垂直方向）に適当に距離を置いた１０箇所で観察する。これらをそれぞれ画像解析し、各箇所において、粒径が０．０１〜０．５μｍの範囲の析出物の単位体積あたりの数密度を求め、それらを平均することにより単位体積あたりの数密度（平均数密度）を算出した。
ここで、本発明における分散粒子の粒径とは、重心直径であり、分散粒子1個当たりの分散粒子の等価な円径に換算した場合の大きさ（円径：円相当直径）である。
【００４６】
＜所定の添加元素の合計添加量に対する合計固溶量の比の測定条件＞
アルミニウム合金に限らず、金属における合金元素の固溶量を直接測定することは従来からも困難であり、固溶量を測定、規定する際には、熱フェノールによる残査抽出法が汎用されている。熱フェノールによる残査抽出法は以下の通りである。
先ず、熱フェノールに、一定量の積層板（ろう付け相当加熱前の積層板）や熱交換器用部材（ろう付け相当加熱後の積層板）における心材の試験片を溶解し、メッシュサイズが０．１μｍであるフィルターで、この溶液を濾過して、フィルター上に残留する粒子サイズが０．１μｍを超える残査と、濾液とを分離する。その後、この濾液（除去粒子サイズが０．１μｍを超える残査を分離した溶液）中のＳｉ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇの各合金元素の合計含有量を、合計固溶量と見なして、蛍光Ｘ線分析などにより定量的に求める。
なお、この濾液中には、実際に固溶している各合金元素とともに、組織中に晶出、析出していた（固溶していない）、粒子サイズが０．１μｍ以下の分散粒子が微量含まれている。しかし、熱フェノールによる残査抽出法では、これらも共に固溶しているものと見なしている。
【００４７】
＜平均結晶粒径の測定条件＞
本発明における結晶粒径とは、圧延方向の縦断面（圧延方向に沿って切断した板の断面）における圧延方向の結晶粒径である。
まず、積層板（ろう付け相当加熱前の積層板）や熱交換器用部材（ろう付け相当加熱後の積層板）における心材の試験片（採取試料）における前記圧延方向の縦断面を、機械研磨、電解エッチングによって前処理した後に、５０倍の光学顕微鏡を用いて観察する。この際、前記圧延方向に、直線を引き、この直線上に位置する個々の結晶粒の切片長さを、個々の結晶粒径として測定する切断法（ラインインターセプト法）で測定する。これを任意の１０箇所で測定し、平均結晶粒径を算出する。この際、１測定ライン長さは０．５ｍｍ以上とし、１視野当たり測定ラインを各３本として、１測定箇所当たり、５視野を観察する。そして、測定ライン毎に順次測定した平均結晶粒径を、１視野当たり（測定ライン３本）、５視野当たり／１測定箇所、１０測定箇所当たりで順次平均化して、本発明で言う、平均結晶粒径とする。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４９】
＜積層板の製造＞
積層板の製造は以下の通りとした。
表１に示すＡ〜Ｖの組成の３０００系アルミニウム合金組成を溶解、鋳造してアルミニウム合金心材鋳塊を製造した。この心材鋳塊のみを、表２に示すように、均熱温度を種々変えて、合金元素の固溶量を制御した。
その後、この心材鋳塊の一方の面に、Ａｌ−１ｗｔ％Ｚｎ組成からなるＪＩＳ７０７２アルミニウム合金板を犠牲防食材として、他面にＡｌ−１０ｗｔ％Ｓｉ組成からなるＪＩＳ４０４５アルミニウム合金板をろう付け材として、各々クラッドした。
【００５０】
これらのクラッド板を、熱間圧延、中間焼鈍を施しながら冷間圧延を行い、Ｈ１４調質材或いはＨ２４調質材の積層板とした。各処理を施すに際して、表２に示すように、各例とも、均熱時の平均昇温速度とともに、均熱温度を種々変えて、合金元素の固溶量を制御し、ろう付け前の積層板を作製した。また、均熱時の保持はいずれも６ｈｒ行い、再加熱時の保持は２ｈｒ行った。なお、一部の例（比較例Ｎｏ．３２）を除いて、熱間圧延後の荒鈍は省略した。また、Ｈ１４調質工程においては、中間焼鈍条件としてバッチ炉にて４００℃×４ｈｒの焼鈍を施した。その時の昇降温速度は４０℃／ｈｒで行った。
表２のうち、実施例Ｎｏ．１〜１３、比較例Ｎｏ．１９〜２８、３１、３３の調質工程はＨ１４調質工程であり、実施例Ｎｏ．１４〜１８、比較例Ｎｏ．２９、３０、３２の調質工程はＨ２４調質工程である。
各例とも共通して、心材の板厚が０．１４ｍｍであり、この心材の各々の面に、それぞれ積層されたろう材、犠牲材ともに、その厚さは１５〜３０μｍの範囲であった。
【００５１】
なお、比較例Ｎｏ．３１については、特許文献１に記載された方法により製造された積層板であり、比較例Ｎｏ．３２については、特許文献２に記載された方法により製造された積層板であり、比較例Ｎｏ．３３については、特許文献３に記載された方法により製造された積層板である。比較例Ｎｏ．３２については、再加熱終了から熱延を開始するまでの時間を３０分として行い、さらに荒鈍条件として、４５０℃×３ｈｒの熱処理と、３５０℃×１０ｈｒの熱処理を施した。さらに、冷延後の最終焼鈍は昇温速度を２０℃／ｈｒの速度で行った。
【００５２】
【表１】
2015196858.tif 000002
【００５３】
＜心材の組成＞
積層材を作製後、素材段階（熱交換器に組み立てる前）での心材部分の組織を測定した。さらに、この積層板を熱交換器用部材（チューブ材）にする際のろう付けを模擬して、１０％の予ひずみ付与後に、６００℃の温度に３分間加熱、保持した後、平均冷却速度１００℃／分で冷却する加熱処理を行い、この加熱処理後の積層板の心材部分の組織を測定した。
【００５４】
＜心材のその他の測定値＞
心材の分散粒子の数密度、心材の固溶量比（合計固溶量／合計添加量）、心材の平均結晶粒径については、前記した測定条件に基づいて測定した。
【００５５】
＜機械的特性＞
ろう付けを模擬した前記加熱処理後の各例について、引張り試験を行い、引張強さ（ＭＰａ）を測定した。試験条件は、各積層板から圧延方向に対し平行方向のＪＩＳＺ２２０１の５号試験片（２５ｍｍ×５０ｍｍＧＬ×板厚）を採取し、引張り試験を行った。引張り試験は、ＪＩＳＺ２２４１（１９８０）（金属材料引張り試験方法）に基づき、室温２０℃で試験を行った。また、クロスヘッド速度は、５ｍｍ／分で、試験片が破断するまで一定の速度で行った。
【００５６】
＜耐エロージョン性＞
各例について、エロージョン深さを測定して耐エロージョン性を評価した。ろう付け相当の加熱前の積層板に、市販の非腐食性フラックスを３〜５ｇ／ｍ２塗布し、酸素濃度が２００ｐｐｍ以下の雰囲気中において６００℃で５分以上保持し、ろう付け試験片を作製した。次に、ろう付け相当の加熱を施した積層板の圧延方向の縦断面を、機械研磨、電解エッチングによって前処理した後に、１００倍の光学顕微鏡を用いて５視野観察した。その５視野の中で、ろう材の心材への浸入深さ（エロージョン深さ）を測定し、それらの平均値としてエロージョン深さ（μｍ）を求めた。
これらの結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】
2015196858.tif 000003
【００５８】
表２に示すように、実施例Ｎｏ．１〜１８の積層板は、本発明の要件を満たすため、引張強さが、１８０ＭＰａ以上となるとともに、エロージョン深さも４０μｍ以下となった。つまり、本発明の要件を満たす積層板は、強度（ろう付け後強度）および耐エロージョン性に優れることがわかった。
一方、比較例Ｎｏ．１９〜３３の積層板は、本発明の規定するいずれかの要件を満たさないため、良好な評価とならなかった。
【００５９】
具体的には、比較例Ｎｏ．１９、２９の積層板は、均熱時（高温域：４００℃以上）の平均昇温速度が遅すぎたため、ろう付け相当の加熱前後における分散粒子の数密度、および、固溶量比（合計固溶量／合計添加量）について、本発明が規定する範囲に該当しなかった。その結果、引張強さが１８０ＭＰａ未満（および比較例Ｎｏ．２９に関してはエロージョン深さが４０μｍを超える結果）となった。
【００６０】
比較例Ｎｏ．２０、３０の積層板は、均熱温度が低すぎたため、ろう付け相当の加熱前後における分散粒子の数密度、および、固溶量比（合計固溶量／合計添加量）について、本発明が規定する範囲に該当しなかった。その結果、引張強さが１８０ＭＰａ未満（および比較例Ｎｏ．３０に関してはエロージョン深さが４０μｍを超える結果）となった。
【００６１】
比較例Ｎｏ．２１〜２８の積層板は、心材組成が本発明の要件を満たしておらず、ろう付け相当の加熱前後における分散粒子の数密度、および、固溶量比（合計固溶量／合計添加量）のうち少なくとも１つについて、本発明が規定する範囲に該当しなかった。その結果、引張強さが１８０ＭＰａ未満（およびエロージョン深さが４０μｍを超える結果）となった。
【００６２】
比較例Ｎｏ．３１の積層板は、前記のとおり、特許文献１に記載された方法により製造した積層板であり、本発明の積層板を製造する条件とは異なり、均熱を行っていない。よって、比較例Ｎｏ．３１の積層板は、ろう付け相当の加熱前後における分散粒子の数密度、および、固溶量比（合計固溶量／合計添加量）について、本発明が規定する範囲に該当しなかった。その結果、引張強さが１８０ＭＰａ未満となった。
【００６３】
比較例Ｎｏ．３２の積層板は、前記のとおり、特許文献２に記載された方法により製造した積層板であり、本発明の積層板を製造する条件とは異なり、荒鈍を所定の条件で行っている。よって、比較例Ｎｏ．３２の積層板は、ろう付け相当の加熱前後における固溶量比（合計固溶量／合計添加量）について、本発明が規定する範囲に該当しなかった。その結果、引張強さが１８０ＭＰａ未満となった。
【００６４】
比較例Ｎｏ．３３の積層板は、前記のとおり、特許文献３に記載された方法により製造した積層板であり、均熱時の平均昇温速度について記載されていないが、特許文献３と同等の機械的特性を得るには、４００℃以上の平均昇温速度が１５℃／ｈｒの条件となった。この条件は本発明の条件範囲外であり、比較例Ｎｏ．３３の積層板は、ろう付け相当の加熱前後における分散粒子の数密度、および固溶量比（合計固溶量／合計添加量）について、本発明が規定する範囲に該当しなかった。その結果、引張強さが１８０ＭＰａ未満となった。