(57)【要約】【課題】熱交換器とする際の冷媒側面のろう付け性と耐食性とを両立させた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料を提供する。【解決手段】アルミニウム合金芯材２の、空気側となる面に、Ａｌ−Ｓｉ系またはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系の第１のアルミニウム合金ろう材３を被覆し、冷媒側となる面に、質量％で、Ｓｉ：１．６〜５．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．６％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる第２のアルミニウム合金ろう材４を被覆した熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料とする。冷媒側の表層となる第２のアルミニウム合金ろう材によって、良好なろう付け性を示すとともに、面方向において適度な共晶相が略均等に存在して良好な耐食性を示す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金芯材の外面側に、Ａｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金からなる第１のアルミニウム合金ろう材がクラッドされ、前記アルミニウム合金芯材の冷媒側となる面に、質量％で、Ｓｉ：１．６〜５．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．６％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる第２のアルミニウム合金ろう材がクラッドされていることを特徴とする、ろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料。
【請求項２】
前記アルミニウム合金芯材が、質量％で、Ｍｎ：０．８〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｆｅ：０．１〜１．０％、Ｚｎ：０．０１〜２．０％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする請求項１記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料。
【請求項３】
前記第２のろう材は、さらに、質量％で、Ｚｎ：０．１〜５．０％を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料。
【請求項４】
前記第２のろう材は、さらに、質量％で、Ｎｉ：０．１〜０．７％、Ｆｅ：０．２〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％の内、１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料。
【請求項５】
前記第２のろう材は、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．１〜１．０％を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料。
【請求項６】
前記芯材は、さらに、質量％で、Ｓｉ：０．３〜１．２％を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料。
【請求項７】
前記芯材は、さらに、質量％で、Ｔｉ：０．０１〜０．３％、Ｚｒ：０．０２〜０．３％、Ｃｒ：０．００１〜０．３％、Ｖ：０．００１〜０．３％の内、１種または２種以上を含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料。
【請求項８】
前記芯材は、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．０５〜０．５％を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料がろう付けされており、該熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料の冷媒側となる面が、面方向における共晶相の割合が面積率で１〜４０％であることを特徴とする熱交換器用ろう付け体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車のラジエータやヒータコアなどの熱交換器のヘッダプレートに使用されるろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料および熱交換器用ろう付け体に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム製熱交換器は自動車のラジエータ、ヒータコア、オイルクーラ、インタクーラやエバポレータやコンデンサあるいは油圧機器や産業機器用の熱交換器として幅広く使用されている。
従来の自動車用熱交換器に用いられるアルミニウム合金製のヘッダプレート材には、例えば芯としてＪＩＳ３００３合金を用いて一方の空気側となる面にＪＩＳ４３４３合金などのＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材をクラッドし、もう一方の冷媒側となる面にＪＩＳ７０７２合金などのＡｌ−Ｚｎ系合金またはＡｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金を犠牲材とした３層クラッド材が使用されている。ヘッダプレート材のろう材は、ヘッダプレート材とチューブとのろう付を行うものであり不活ガス雰囲気中でフッ化物系フラックスを用いてろう付される。
【０００３】
ところで、近年、自動車のリサイクル性の向上およびコスト低減の観点から、自動車用のラジエータやヒータコアなどは一体ろう付で熱交換器を形成するオールアルミニウム製熱交換器が使用されている。また、ヘッダープレートと、例えば特許文献１（Ｂ型チューブ形状）にあるようなろう付により冷却水の流路が形成されるチューブとが組み合わされることがあり、従来使用されているヘッダプレート材のろう材だけではチューブ材との嵌合部でろうを十分に保持することができず、チューブ自体の嵌合部とヘッダレートとの接合部でピンホール状の洩れに至ることがある。
このような形状のチューブ材を用いる場合、従来から使用されているヘッダプレート材のろう材をＪＩＳ４３４３合金（Ａｌ−７．５％Ｓｉ）やＪＩＳ４０４５合金（Ａｌ−１０％Ｓｉ）などでそれぞれ調整したり、ろう材クラッド率の最適化を図ったりしている。
【特許文献１】特許２６８８０３７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のように従来技術においてヘッダープレート材のろう材の調整などを行っても、熱交換器をろう付する際の温度や時間および使用されるフラックスの量などの所謂ろう付け条件よってろう付状態が変化するため安定的なろう付性を得るのは困難であり、嵌合部はピンホール状の穴により洩れることもあった。
さらに、ピンホール発生を抑制するためＪＩＳ４３４３合金やＪＩＳ４０４５合金を両面にクラッドしたヘッダプレート材を用いた場合、ろう付の際に溶融するろう材の量をコントロールすることが難しいため、嵌合部に使用されるろう材料の調整がさらに困難となり、チューブ材に形成されている仕切り部が溶融してしまうという問題点がある。
【０００５】
また、冷媒側に用いられる不凍液はエチレングリコールを主成分とし最大で５０ｖｏｌ％の濃度に希釈された、ｐＨ８〜１０の冷却水が使用されている。このような環境の中ではＪＩＳ７０７２合金を犠牲材としたクラッド材では、早期に貫通孔が生じるなどの問題がある。このような環境下においては犠牲材のマトリックスより貴な化合物を生成させることで、アルカリ環境中での耐食性を確保する技術（特許３７６３４９８号）が提示されており、確かにアルカリ環境中での耐食性には優れるものの、酸性環境中での耐食性が著しく低下するなどの問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、優れたろう付性と酸性からアルカリ性環境中に至るまでの優れた耐食性を有し、自動車用熱交換器などのヘッダプレートに好適に使用できる熱交換器用材料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】
【０００７】
すなわち、本発明のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料のうち、請求項１記載の発明は、アルミニウム合金芯材の外面側に、Ａｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金からなる第１のアルミニウム合金ろう材クラッドされ、前記アルミニウム合金芯材の冷媒側となる面に、質量％で、Ｓｉ：１．６〜５．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．６％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる第２のアルミニウム合金ろう材がクラッドされていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料の発明は、請求項１記載の発明において、前記アルミニウム合金芯材が、質量％で、Ｍｎ：０．８〜２．０％、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｆｅ：０．１〜１．０％、Ｚｎ：０．０１〜２．０％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記第２のろう材は、さらに、質量％で、Ｚｎ：０．１〜５．０％を含有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第２のろう材は、さらに、質量％で、Ｎｉ：０．１〜０．７％、Ｆｅ：０．２〜１．０％、Ｔｉ：０．０１〜０．５％の内、１種または２種以上を含有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記第２のろう材は、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．１〜１．０％を含有することを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記芯材は、さらに、質量％で、Ｓｉ：０．３〜１．２％を含有することを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記芯材は、さらに、質量％で、Ｔｉ：０．０５〜０．３％、Ｚｒ：０．０２〜０．３％、Ｃｒ：０．００１〜０．３％、Ｖ：０．００１〜０．３％の内、１種または２種以上を含有することを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記芯材は、さらに、質量％で、Ｍｇ：０．０５〜０．５％を含有することを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の熱交換器用ろう付け体の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料がろう付けされており、該熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料の冷媒側となる面が、面方向における共晶相の割合が面積率で１〜４０％であることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、本発明のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料によれば、これをチューブとろう付けした際に、第２のろう材がクラッドされていた側では、該第２のろう材によって、面方向において適度な共晶相が略均等に存在するように形成される。この共晶相はアルカリ環境中においても良好な特性を示す。アルカリ環境中では腐食によって生じた水酸化アルミニウムを主体とする皮膜が材料表面に沈着するが、この皮膜が不均一であると、局部的に腐食が進行するため、早期に貫通孔が発生しやすい。これを防止する手法として孔食を均一に発生させる手法（特許３７６３４９８号）もある。この方法では腐食が局部的に進行することはないが、腐食速度が速く、腐食により早期に犠牲材が喪失してしまうことになる。これに対し、適度な共晶相があると、アルカリ環境中で生成した皮膜が材料に密着することができ、腐食の進行著しく低下させることができる。共晶近傍は、一旦腐食で溶解するものの、この部分の凹凸がアンカー効果となって皮膜が密着するため、材料表面の皮膜を密着させることが可能になるのである。また、該共晶相は、酸環境中においても優れた耐食性を示す。
【００１７】
以下に、本発明における成分等の限定理由について説明する。なお、以下で示す含有量はいずれも質量％で表されている。
【００１８】
（第２のろう材）
Ｓｉ：１．６〜５．０％
ろう付加熱により溶融し、またはチューブ材や第１のろう材から溶融したろうのＳｉが拡散することにより容易に溶融する。そして、流動性の低い溶融ろうにより嵌合部のろうを保持する。また、ろう付加熱により共晶相を形成し、アルカリ環境中での耐食性を向上させる。さらにＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系もしくはＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金等の芯材とクラッドすることにより防食上有効な電位分布を形成し耐孔食性を向上させる。
ただし、Ｓｉ量が過剰になると、ろう付加熱により溶融するろうの量が多くなるとともにろうの流動性が高くなるためチューブ材に形成されている仕切り部の溶融が助長される。また、ろう付後の組織が初晶α（Ａｌ）相と共晶α相の組織となり、耐孔食性が低下する。一方、Ｓi量が過小であると、ろう付加熱中に溶融ろうとならない。このためＳｉ含有量を上記範囲に定める。なお、同様の理由で、好ましい下限は２．１％であり、好ましい上限は４．０％である。
【００１９】
Ｍｎ：０．０５〜１．６％
Ｍｎは、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後の強度を向上させる。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物として、マトリックスのＳｉ固溶度を低くして、マトリックスの融点を上げる。さらに、溶融したろう材の粘度を高めることで、ろう材の流動を抑制し、ろう付後のチューブ表面の共晶相を均一にさせる。ただし、Ｍｎを過剰に含有すると、電位を貴にするため耐孔食性が低下する。さらに、ろうの流動性が大きく低下し、フィレットの形成を阻害する。一方、Ｍｎの含有量が過小であると、ろうが流動しすぎて、表面の共晶相が偏り、耐食性が低下する。このため、Ｍｎの含有量を上記範囲に定める。なお、同様の理由で、好ましい下限は、０．３％、好ましい上限は、０．７５％である。
【００２０】
Ｚｎ：０．１〜５．０％
Ｚｎは電位を卑にし、ろう材表面から芯材へ防食上有効な電位分布を形成し、耐孔食性を向上させるので、所望により０．１％以上含有させる。ただし、過剰に含有すると自己腐食速度が速くなるので、上限を上記に定める。なお、同様の理由で下限を０．５％、上限を３．０％とするのが望ましい。
【００２１】
Ｆｅ：０．２〜１．０％
ＦｅはＡｌと金属間化合物を形成し、微細に分布した金属間化合物がろう材共晶相発生の起点となるので所望により含有させる。また、ＦｅはＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系化合物を形成し、Ｓｉの固溶度を低下することにより液相率を低下させ、ろうの流動を抑制する作用がある。これによりヘッダプレートとチューブ嵌合部などにおいてろうの保持性および充填性が向上する。ただし、Ｆｅは液相ろうを少なくすることはできるが、ろうの粘度を変化させることはできない。つまり、この場合、Ｆｅは単に溶融ろうの絶対量を少なくさせるだけであって、ろうの粘度を低下させて共晶相を均一に分布させる作用は得られないため、上記Ｍｎの代替となるものではない。ただ、Ｆｅはろう材の溶融の基点となりやすく、Ｍｎと同時に添加することで、共晶相の分布をより均一にする効果がある。
これらの作用を十分に得るため所望によりＦｅを含有させる場合には、その含有量を０．２％以上とする。一方、１．０％以上を超えて含有させると、圧延性および耐食性を低下させる。従って、所望により含有させるＦｅ含有量は、上記範囲に定める。なお、同様の理由で下限を０．４％、上限を０．８％とするのが望ましい。
【００２２】
Ｎｉ：０．１〜０．７％
Ｔｉ：０．０１〜０．５％の１種または２種
Ｎｉ、ＴｉはＡｌと金属間化合物を形成し、微細に分布した金属間化合物がろう材共晶相発生の起点となるので  所望により１種または２種を含有させる。前記作用を十分に得るため、Ｎｉで０．１％以上、Ｔｉで０．０１％以上を含有させる。ただし、過度に含有させると、圧延性および耐食性を低下させるので、Ｎｉで０．７％、Ｔｉで０．５％を上限として、上記範囲を定める。なお、同様の理由でＮｉの下限を０．２％、上限を０．６％、Ｔｉの下限を０．０５％、上限を０．２０％とするのが望ましい。
【００２３】
Ｍｇ：０．１〜１．０％
Ｍｇは、マトリックスに固溶して強度を向上させるので、所望により含有させる。前記作用を得るために０．１％以上の含有が必要である。一方、過剰に含有すると、圧延性およびクラッド性が低下し、また、ろう付性が阻害される。したがって、Ｍｇを所望により含有する場合、その含有量は上記範囲とする。なお、同様の理由で、Ｍｇ含有量の下限を０．１％、上限を０．６％とするのが望ましい。
【００２４】
（芯材の好適な組成）
本発明の熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料を構成する芯材にはアルミニウム合金が用いられる。本発明としては、芯材の組成が特定のものに限定されるものではないが、以下に芯材として好適な組成を示す。
【００２５】
Ｍｎ：０．８〜２．０％
Ｍｎは、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後の強度を向上させる作用がある。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物を形成して、マトリックスのＳｉ固溶度を低くし、マトリックスの融点を向上させることができる。これら作用を十分に得るために、０．８％以上含有させる。一方、過剰に含有すると、粗大なＡｌ−Ｍｎ系化合物の形成により圧延加工性が低下する。したがって、Ｍｎの含有量は、上記範囲が望ましい。なお、同様の理由で下限を１．０％、上限を１．６％とするのが一層望ましい。
【００２６】
Ｃｕ：０．０５〜２．０％
Ｃｕは、マトリックス中に固溶して強度を向上させるとともに、芯材の電気化学的性質を貴にし、ろう材との電位差を大きくする作用がある。この作用を十分に得るためには０．０５％以上含有させる。一方、過剰に含有すると、融点が低下するためろう付時に材料が溶融しやすくする。したがって、Ｃｕの含有量は上記範囲が望ましい。なお、同様の理由で下限を０．１％、上限を１．３％とするのが一層望ましい。
【００２７】
Ｆｅ：０．１〜１．０％
Ｆｅは、金属間化合物として晶出または析出し、芯材強度を向上させる。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ−Ｆｅ系化合物を形成して、マトリックス中のＭｎやＳｉ固溶度を低下させ、マトリックスの融点を上げることができる。また、含有量を調整することにより芯材の結晶粒径をコントロールすることができる。これらの作用を十分に得るためには０．１％以上の含有が必要である。一方、１．０％を超えて含有すると、腐食速が速くなりすぎ、また、巨大晶出物の出現により、鋳造性や圧延性を低下させる。したがって、Ｆｅの含有量は上記範囲が望ましい。なお、同様の理由で下限を０．２％、上限を０．８％とするのが一層望ましい。
【００２８】
Ｚｎ：０．０１〜２．０％
ヘッダプレートとチューブ嵌合部では、板厚の薄いチューブ材に対してヘッダプレート側が犠牲陽極材となる必要がある。Ｚｎは電位を卑にする作用があることからチューブ材に対しヘッダプレートを卑にする。チューブ材・芯材電位の相対的関係により必要に応じてＺｎ含有量を調整する。ただし、０．０１％未満では、上記作用が十分に得られず、一方、過剰に含有すると、自己腐食速度が速くなる。このため、Ｚｎ含有量は上記範囲に定める。なお、同様の理由で下限を０．０５％、上限を１．５％とするのが望ましい。
【００２９】
Ｓｉ：０．３〜１．２％
芯材中のＳｉはＭｎと共存させることにより、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ化合物となって素地中に分散あるいは固溶して強度を向上させるので所望により含有させる。この作用を十分に得るためには、０．３％以上含有させる。一方、過剰に含有すると、融点が低下し、ろう付時に溶融する。したがって、Ｓｉの含有量は上記範囲が望ましい。なお、同様の理由で下限を０．４％、上限を１．０％とするのが一層望ましい。
【００３０】
Ｔｉ：０．０１〜０．３％
Ｚｒ：０．０２〜０．３％
Ｃｒ：０．００１〜０．３％
Ｖ  ：０．００１〜０．３％
Ｔｉ、Ｚｒ、ＣｒまたはＶは、ろう付後に微細な金属間化合物として素地に析出分散し、強度を向上させるので、所望により１種以上を含有させる。それぞれの作用を十分に得るため、Ｔｉで０．０１％、Ｚｒで０．０２％、Ｃｒで０．００１％、Ｖで０．００１％以上含有させる。一方、過剰に含有すると、自己耐食性が低下し、また、巨大晶出物の出現により鋳造性や圧延加工性が低下する。したがって、それぞれの上限を０．３％に定める。
【００３１】
Ｍｇ：０．０５〜０．５％
Ｍｇは、マトリックスに固溶して強度を向上させるので、所望により含有させる。この作用を十分に得るためには、０．０５％以上含有させる。一方、過剰に含有すると、圧延性およびクラッド性が低下するので上記範囲が望ましい。なお、同様の理由で下限を０．０６％、上限を０．２％とするのが一層望ましい。
【００３２】
（第１のアルミニウム合金ろう材の好適な組成）
本発明の熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料を構成する第１のアルミニウム合金ろう材にはＡｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金が用いられる。以下に該ろう材として好適な組成を示す。
【００３３】
Ｓｉ：５〜１２％
Ｓｉは、溶融、流動して、チューブ材との嵌合部にフィレットを形成し接合する。但し、５％未満では、流動性が低下してこれらの作用を十分に得ることが難しくなる。一方、１２％を超えると、芯材あるいは被接合部材への侵食が激しくなる。したがって、Ｓｉの含有量を上記範囲に定める。
【００３４】
Ｚｎ：０．２〜２％
Ｚｎは、電位を卑にして、ろう材表面から芯材への防食上有効な電位分布を形成し、耐孔食性を向上させるので所望により含有させる。この作用を十分に得るために０．２％以上含有させる。一方、２％を超えて含有すると、自己腐食速度が速くなりすぎる。したがって、Ｚｎの含有量を上記範囲に定める。
【００３５】
ろう付け体共晶相割合：１〜４０％
上記熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料をろう付けしたろう付け体では、冷媒側となる面が、面方向において１〜４０％の共晶相が形成される。共晶相が存在することで、アルカリ環境下での耐食性を優れたものにすることができる。その効果を得るためには１％以上の存在が必要である。一方４０％を超えると、酸性環境下での耐食性が低下する。なお、同様の理由で下限が５％、上限が３０％であるのが望ましい。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように、本発明のろう付性および耐食性に優れた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料は、アルミニウム合金芯材の外面側に、Ａｌ−Ｓｉ系合金またはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金からなる第１のアルミニウム合金ろう材がクラッドされ、前記アルミニウム合金芯材の冷媒側となる面に、質量％で、Ｓｉ：１．６〜５．０％、Ｍｎ：０．０５〜１．６％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなる第２のアルミニウム合金ろう材がクラッドされているので、ヘッダプレートとしてろう付けされる際に、チューブとの間にろうが確実に保持されて優れたろう付け性を発揮する。また、ろう付け後に、冷媒側となる面に適度な共晶相が得られ、酸性からアルカリ性環境中に至るまで優れた耐食性を有する効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
本発明の組成範囲内である第２のアルミニウム合金ろう材用合金、好適組成の芯材用のアルミニウム合金、好適組成のＡｌ−Ｓｉ系またはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系の第１のアルミニウム合金ろう材用合金を用意する。これらの合金は、常法により溶解、鋳造し、続いて面削することにより得られる。これらの合金に対し、均質化処理を行っても良く、また均質化処理を行わないものであっても良い。該合金は、半連続鋳造、熱間圧延を経たり、連続鋳造圧延を経て合金板とされる。これら合金板は、通常は、互いに重ね合わされて適宜のクラッド率でクラッドされる。クラッドは、一般に圧延により行われる。その後、さらに冷間圧延を行うことで所望の厚さのアルミニウム合金ブレージングシートが得られる。なお、上記製造過程では、中間焼鈍などの適宜の熱処理を介在させることができる。例えば、冷間圧延性や機械的性質を適性化させるために、中間あるいは最終板厚において、３００〜４００℃で１〜４時間の焼鈍を行うことがある。ただし、この焼鈍では５時間を超えると、ろう材中のＳｉが芯材内部へ拡散するため、ろう付後のろう材表面に共晶相が形成されなくなる。また、同様の理由でろう材熱処理も、６００℃よりも高い温度で１５分間以上保持されるようなろう付条件では、共晶相が形成されなくなる。
【００３８】
得られた熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料１は、図１に示すように、芯材２の片面に第１のアルミニウム合金ろう材３がクラッドされ、芯材２の他面に第２のアルミニウム合金ろう材４がクラッドされている。この熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料１は、第２のアルミニウム合金ろう材４が冷媒側となり、第１のアルミニウム合金ろう材３が空気側となるように成形されてヘッダプレートとされる。
【００３９】
上記ヘッダプレート１０を組み付けた熱交換器用組み付け体を図２に示す。
ヘッダプレート１０は、第１のアルミニウム合金ろう材３により構成される空気側の面１０ａと第２のアルミニウム合金ろう材４により構成される冷媒側の面１０ｂとを有し、空気側の面１０ａ側から多数のチューブ１１が嵌合され、該チューブ１１の先端が冷媒側の面１０ｂを超えて突き出されている。各チューブ１１間には、空気側でフィン１２が配置されてチューブ１１に密着している。ヘッダプレート１０の冷媒側には、上記チューブ１１の突き出し部分を覆うように、樹脂タンク１４が配置され、該樹脂タンク１４とヘッダプレート１０との間がゴムパッキン１３によってシールされている。なお、タンクはアルミニウム合金材料で構成することも可能であり、該材料に本発明のアルミニウム合金材料を使用することも可能である。
上記組み付け体は、常法によりろう付けすることができる。なお、ろう付けにおける加熱条件や雰囲気、フラックスの種別などについては本発明としては特に限定をされるものではない。
【００４０】
上記ろう付けに際し、チューブ１１にフィン１２がろう付けされるとともに、ヘッダプレート１０の第２のアルミニウム合金ろう材は溶融するとともに、ろうの流動が適度に抑制されており、チューブ１１の嵌合部と良好に接合され、接合部には、第２のアルミニウム合金ろう材によって適度なフィレットが形成されてろう付け体が得られる。
該ろう付けによってヘッダプレート１０の冷媒側の面１０ｂでは、面方向において面積率で１〜４０％の共晶相が形成されるとともに、ろうの流動が適度に抑制されていたため、面方向において大きな偏りが生じることなく面方向に略均等な共晶相が形成されている。
【００４１】
上記ろう付け体を用いた熱交換器では、冷媒が樹脂タンク１４内部を通して各チューブ１１に流れる。この際に、冷媒に接するヘッダチューブ１０では、上記共晶相によってアルカリ性、酸性を問わず良好な耐食性を示す。
【実施例１】
【００４２】
以下に、本発明の一実施例を説明する。
表１〜表３に示す組成（残部Ａｌと不可避不純物）の芯材用合金、第１のろう材用合金、第２のろう材用合金をそれぞれ通常の条件で溶解・鋳造し、続いて面削を行った。芯材用合金および第２のろう材用合金については均質化処理を行った。第２のろう材用合金については、必要により均質化処理を実施しなくても良い。そして、第１のろう材用合金および第２のろう材用合金は熱間と冷間圧延によりそれぞれ８％のクラッド率となるように芯材用合金と貼り合わせ熱間にてクラッド圧延を行い、冷間圧延により板厚１．３ｍｍのクラッド材とした。
【００４３】
得られたクラッド材は３５０℃で６時間保持の熱処理を行い軟質材とした。そしてプレス成形によりヘッダプレート形状にプレスし、ろう付により冷却水の流路が形成されるチューブ、フィン、補強材を組み合わせ、ノコロックフラックスを塗布、乾燥後、高純度窒素ガス雰囲気中で６０５℃×３分のろう付熱処理を実施し、チューブ３２段を有するラジエータコア（ラジエータサイズ：チューブ幅１６ｍｍ  コアサイズ：３２０ｍｍ長×３５０ｍｍ幅）を作製した。
【００４４】
【表１】
2008303405.tif 000003
【００４５】
【表２】
2008303405.tif 000004
【００４６】
【表３】
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【００４７】
［ろう付性］
作製したラジエータコアそれぞれ１０台を水没し、ラジエータコア内部に圧力１８０ＫＰａの窒素ガスを封入したあと密栓し３０秒間保持を行った。洩れのないコアは圧力低下がなく、圧力低下が起きたコアについては気泡発生が起きている場所を確認した。
調査した１０台のうち、チューブとヘッダプレート嵌合部からの洩れが全くない場合を○、１台でも当該部からの洩れを確認した場合は×とした。その結果を表４に示した。
【００４８】
［酸性環境中の耐食性］
ヘッダプレート用材料を高純度窒素ガス雰囲気中で６０５℃×３分のろう付相当熱処理を実施し、これを８０ｍｍ長×４０ｍｍ幅に切り出して第１のろう材側を樹脂で被覆して第２のろう材側を被腐食面とした腐食試験用供試材を作製した。腐食試験液はＣｌ−イオン：１９５ｐｐｍ、ＳＯ４２−イオン：６０ｐｐｍ、Ｆｅ３＋イオン：３０ｐｐｍ、Ｃｕ２＋イオン：１ｐｐｍで作成した。９０℃に加熱した腐食試験液中で６０日間の浸漬を行い試験後の最大腐食深さを測定し、その結果を表４に示した。腐食深さが第２のろう材層であれば合格、芯材まで到達した場合は不合格とした。
【００４９】
［アルカリ環境中の耐食性］
ヘッダプレート用材料を高純度窒素ガス雰囲気中で６０５℃×３分のろう付相当熱処理を実施し、これを８０ｍｍ長×４０ｍｍ幅に切り出して第１のろう材側を樹脂で被覆して第２のろう材側を被腐食面とした腐食試験用供試材を作製した。これを、市販のクーラントを濃度３０ｖｏｌ％となるように添加し、ＮａＯＨにてｐＨ１１に調整した８０℃の水溶液中に６０日間浸漬する腐食試験を行い試験後の最大腐食深さを測定し、その結果を表４に示した。腐食深さが第２のろう材層であれば合格、芯材まで到達した場合は不合格とした。
【００５０】
［空気側耐食性］
ヘッダプレート用材料を高純度窒素ガス雰囲気中で６０５℃×３ｍｉｎのろう付相当熱処理を実施し、これを１５０ｍｍ長さ×４０ｍｍ幅に切り出して第２のろう材側を樹脂で被覆して第１のろう材側を被腐食面とした腐食試験用供試材を作製した。腐食試験はＳＷＡＡＴ（ＡＳＴＭ  Ｇ８５−Ａ３）により３０日間試験を行い試験後のヘッダプレートの最大腐食深さを測定し、その結果を表４に示した。腐食が第１のろう材層厚さで停止していれば合格、芯材まで到達した場合は不合格とした。
【００５１】
【表４】
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【００５２】
表４に示すように、本発明の供試材は、ろう付性に優れている上に、冷媒側面の共晶相の均一性に優れており、酸性環境、アルカリ環境ともに優れた耐食性を示した。一方、比較材では、大部分が耐食性に劣っており、一部ではろう付性にも劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態の熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態の熱交換器用ろう付け体とする組み付け体の一部を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    熱交換器ヘッダプレート用アルミニウム合金材料
２    芯材
３    第１のアルミニウム合金ろう材
４    第２のアルミニウム合金ろう材
１０    熱交換器用ヘッダプレート
【図１】
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【図２】
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