(57)【要約】【課題】断面形状が複雑な押出材に対するクラッド接合が可能なアルミニウム合金クラッド材の製造方法およびアルミニウム合金クラッド材を提供する。【解決手段】アルミニウム合金クラッド材１２０の製造方法は、押出材１０５を準備する押出工程と、被覆材１０９を準備する被覆材準備工程と、押出材１０５の表面と接するように被覆材１０９を設置する設置工程と、押出材１０５および／または被覆材１０９を加熱する加熱工程と、押出材１０５と被覆材１０９とを接合する接合工程と、を含み、加熱工程において、押出材１０５と被覆材１０９とを接合する温度を、押出材１０５および／または被覆材１０９の液相率が５％以上３５％以下となる温度とする。【選択図】図１
2013116482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押出材を準備する押出工程と、
少なくとも１枚の第１の被覆材を準備する第１の被覆材準備工程と、
前記押出材の表面の少なくとも一部と接するように、前記第１の被覆材を設置する設置工程と、
前記押出材および／または前記第１の被覆材を加熱する加熱工程と、
前記押出材と前記第１の被覆材とを接合する接合工程と、
を含み、
前記押出材が第１のアルミニウム合金から形成され、
前記第１の被覆材が第２のアルミニウム合金から形成され、
前記設置工程および前記加熱工程を、この順または順不同に行い、
前記加熱工程において、前記押出材と前記第１の被覆材とを接合する温度を、前記第１のアルミニウム合金および／または前記第２のアルミニウム合金の液相率が５％以上３５％以下となる温度とする、
ことを特徴とするアルミニウム合金クラッド材の製造方法。
【請求項２】
少なくとも１枚の第２の被覆材を準備する前記第２の被覆材準備工程をさらに含み、
前記第２の被覆材が第３のアルミニウム合金から形成され、
前記設置工程において、前記第２の被覆材を、前記第１の被覆材の表面の少なくとも一部と接するように設置し、
前記加熱工程において、前記第１の被覆材と前記押出材とを接合する温度、および、前記第１の被覆材と第２の被覆材とを接合する温度を、前記第２のアルミニウム合金の液相率が５％以上３５％以下となる温度とする、
ことを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金クラッド材の製造方法。
【請求項３】
前記接合工程の後、および／または、前記加熱工程に、前記押出材および／または前記第１の被覆材を加圧する加圧工程を含む、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム合金クラッド材の製造方法。
【請求項４】
前記第１の被覆材準備工程が、前記第１の被覆材の表面の少なくとも一部にフラックスを塗布する工程をさらに含み、
前記加熱工程における雰囲気が、真空または非酸化性雰囲気である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金クラッド材の製造方法。
【請求項５】
前記押出工程と前記第１の被覆材準備工程との間に、前記押出材の表面の少なくとも一部にフラックスを塗布する工程をさらに含み、
前記加熱工程における雰囲気が、真空または非酸化性雰囲気である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金クラッド材の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金クラッド材の製造方法によって製造された、
ことを特徴とするアルミニウム合金クラッド材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出後の工程で押出材と異なる材料を接合することにより得られるアルミニウム合金クラッド材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金クラッド材は、用途または目的に合わせて、これらに必要な特性を持つように、多種な合金および多様な製造方法によって製造されている。なかでも配管材においては多層管が用いられることがあり、これら多層管としては、芯材と皮材または内皮材に異種合金を合わせたクラッド管が使用される。クラッド管はマンドレル押出等で製造された後に、所望される管径等の各サイズや性質に合わせて熱処理等が施される。
【０００３】
押出材の中でも、寸法精度が必要とされる配管材や偏平チューブ等の中空部を持ったホロー押出材は、ポートホール押出によって製造されることが多い。しかしながら、熱交換器に使用されることが多い偏平チューブ等のホロー押出材は、形状の複雑さからクラッド押出材の製造は大変困難であり、押出によって製造することができる押出材の断面形状が円状の棒やチューブ等の非常に単純な断面形状のものに限られてしまうことがあった。すなわち、単純でない断面形状をしたソリッド材やホロー材のような押出材、特に自動車熱交換器に使用される偏平チューブ等の多穴チューブに対してクラッド押出材を製造することは困難であった。なぜなら、扁平チューブ等が製造されるポートホール押出は、使用されるダイスがオス型ダイスとメス型ダイスで組み合わされ、押出材を形成するが、アルミニウム合金が押出ダイスを通過するに際し、オス型ダイスにて一度分断されたアルミニウム合金はメス型ダイスで接合されることによって中空部を形成する。このため、クラッド材を製造する際にビレット表面に合わせておいた異種合金が押出過程で混ざり合ってしまう。また、ポートホール押出材ほど複雑ではないが、ホロー形状・ソリッド形状を問わず、他の複雑な断面形状の押出材は断面形状がビレット断面形状と相似ではないため、クラッド材を製造することは困難であった。
【０００４】
そのため、押出材に各種の特性を持たせるためのクラッド材の製造工程には圧着などの工程が必要とされていた。たとえば、特許文献１には、押出ダイスから押し出されたアルミニウムの押出材の所定個所にアルミニウムろう材を供給し、両方をローラーで加圧して圧着することによりクラッド材を製造する方法が記載されている。特許文献１記載のクラッド材の製造方法においては、加圧時の押出材の温度は５６０〜５８０℃であり、加圧力は押出材の加圧時の温度での耐力の０．５〜１倍であった。また、特許文献２には、押出材に耐食性を持たせるために、アルミニウム合金からなるチューブ基体の表面が、アルミニウム合金シートからなる犠牲腐食材と、この犠牲腐食材をチューブ基体に接合するろう材とを含むクラッド押出材を製造する方法が記載されている。また、これらの技術とは別に、複雑な断面形状のクラッド材を製造するために、押出後に押出材に異種合金を圧着する方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６２６０３号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１等に記載の方法においては、クラッド材を圧着する際に、強い圧力で圧着する必要があるため、クラッド材の断面形状が崩れてしまうことがあり、ろう材、犠牲防食等の効果を有する材料等を、断面形状が複雑な押出材にクラッドしつつ、クラッド材の変形を抑制することは大変困難であった。そのため、複雑な断面形状に対してもクラッドすることができるクラッド材の製造方法が望まれていた。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、断面形状が複雑な押出材に対してもクラッド接合が可能なアルミニウム合金クラッド材の製造方法およびアルミニウム合金クラッド材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】
【０００８】
本発明の第１の観点に係るアルミニウム合金クラッド材の製造方法は
押出材を準備する押出工程と、
少なくとも１枚の第１の被覆材を準備する第１の被覆材準備工程と、
前記押出材の表面の少なくとも一部と接するように、前記第１の被覆材を設置する設置工程と、
前記押出材および／または前記第１の被覆材を加熱する加熱工程と、
前記押出材と前記第１の被覆材とを接合する接合工程と、
を含み、
前記押出材が第１のアルミニウム合金から形成され、
前記第１の被覆材が第２のアルミニウム合金から形成され、
前記設置工程および前記加熱工程を、この順または順不同に行い、
前記加熱工程において、前記押出材と前記第１の被覆材とを接合する温度を、前記第１のアルミニウム合金および／または前記第２のアルミニウム合金の液相率が５％以上３５％以下となる温度とする、
ことを特徴とする。
【０００９】
少なくとも１枚の第２の被覆材を準備する前記第２の被覆材準備工程をさらに含み、
前記第２の被覆材が第３のアルミニウム合金から形成され、
前記設置工程において、前記第２の被覆材を、前記第１の被覆材の表面の少なくとも一部と接するように設置し、
前記加熱工程において、前記第１の被覆材と前記押出材とを接合する温度、および、前記第１の被覆材と第２の被覆材とを接合する温度を、前記第２のアルミニウム合金の液相率が５％以上３５％となる温度としてもよい。
【００１０】
前記接合工程の後、および／または、前記加熱工程に、前記押出材および／または前記第１の被覆材を加圧する加圧工程を含んでもよい。
【００１１】
前記第１の被覆材準備工程が、前記第１の被覆材の表面の少なくとも一部にフラックスを塗布する工程をさらに含み、
前記加熱工程における雰囲気が、真空または非酸化性雰囲気であってもよい。
【００１２】
前記押出工程と前記第１の被覆材準備工程との間に、前記押出材の表面の少なくとも一部にフラックスを塗布する工程をさらに含み、
前記加熱工程における雰囲気が、真空または非酸化性雰囲気であってもよい。
【００１３】
本発明の第２の観点に係るアルミニウム合金クラッド材は、
上記記載のアルミニウム合金クラッド材の製造方法によって製造された、
ことを特徴とする
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、断面形状が複雑な押出材に対するクラッド接合が可能であるアルミニウム合金クラッド材の製造方法およびアルミニウム合金クラッド材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るクラッド材の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るクラッド材を模式的に示す断面図である。
【図３】Ａｌ−Ｓｉ合金の２元系状態図を模式的に示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、図３のＡｌ−Ｓｉ合金における液相の生成過程を模式的に説明する図である。
【図５】本発明の変形例に係るクラッド材の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の変形例に係るクラッド材の別の製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の変形例に係るクラッド材の別の製造工程を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明者は、押出材および／または被覆材を半溶融にした状態で接合することによって、断面形状が複雑な押出材、特に中空押出材に対してもクラッド接合を可能とするアルミニウム合金クラッド材の製造方法およびアルミニウム合金クラッド材を見出した。
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るアルミニウム合金クラッド材の製造方法およびアルミニウム合金クラッド材について説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るアルミニウム合金からなるクラッド押出材１２０（アルミニウム合金を押し出して形成された材料を押出材として用いたアルミニウム合金クラッド材）の製造工程を模式的に示す図である。図１中、押出機１００は、ステム１０１と、コンテナ１０２と、ダイス１０３とを備える。以下、クラッド押出材の製造工程の概略を説明する。
【００１９】
（押出工程）
はじめに、第１のアルミニウム合金からなるビレット１０４が押出機１００のコンテナ１０２に装入される。ステム１０１によって、矢印Ｆの方向にビレット１０４に押出力が加えられ、ダイス１０３から押出材１０５が押し出される。押し出された押出材１０５は、ガイドロール１１１によって、各工程へと導かれる。
【００２０】
（第１の被覆材準備工程）
第２のアルミニウム合金からなるアルミニウム合金材ロール（２個）から、被覆材１０９（第１の被覆材）がそれぞれ取り出され、２台のフラックス塗布装置１１０によって、それぞれの被覆材１０９の表面にフラックスが塗布される。
【００２１】
（設置工程）
押出材１０５の外周面上側および外周面下側から、フラックスが塗布された面で押出材１０５を挟むように、２枚の被覆材１０９が供給される。ついで、ローラー１０６によって、２枚の被覆材１０９が押出材１０５の外周面上側および外周面下側または全周を這うように設置される。本実施形態においては、それぞれの被覆材１０９が、押出材１０５の外周面上側全体および外周面下側全体または全周のそれぞれを覆うように設置される。
【００２２】
（加熱工程および接合工程）
ついで、設置工程において設置された被覆材１０９および押出材１０５は誘導加熱炉１０８によって加熱され、被覆材１０９および押出材１０５の液相率が５％以上３５％以下の半溶融状態となり、被覆材１０９の液相の一部が被覆材１０９の表面にしみ出し、押出材１０５の液相の一部が押出材１０５の表面にしみ出した状態となる（加熱工程）。そのため、押出材１０５と被覆材１０９とが接する領域が、被覆材１０９および押出材１０５からしみ出した液相で満たされ、押出材１０５と被覆材１０９とが接合される（接合工程）。
【００２３】
（加圧工程）
最後に、ローラー１０７によって押出材１０５および被覆材１０９が加圧されることによって、２枚の被覆材１０９と押出材１０５の外周面との接合状態がより良好になり、図２に示すようなクラッド押出材１２０を得る。
【００２４】
以下、本実施形態に係るクラッド押出材の製造方法における詳細を説明する。なお、本実施形態においては、押出材１０５および被覆材１０９の両方の液相率を５％以上３５％以下とする温度で、押出材１０５と被覆材１０９とを接合する形態について説明するが、接合時において押出材１０５のみの液相率を５％以上３５％以下となる温度で、押出材１０５と被覆材１０９とを加熱してもよいし、接合時において被覆材１０９のみの液相率を５％以上３５％以下となる温度で、押出材１０５と被覆材１０９とを加熱してもよい。
【００２５】
以下、本実施形態に係るクラッド押出材１２０に用いる材料について説明する。
【００２６】
本実施形態においては、本実施形態の効果を奏する範囲でどのような形状の押出材を用いてもよく、以下に限定されるものではないが、たとえば、ポートホール押出材等が用いられる。
【００２７】
本実施形態においては、押出材１０５を形成する第１のアルミニウム合金および被覆材１０９を形成する第２のアルミニウム合金の両方が半溶融の状態となり、互いに接合される。そのため、押出材１０５を構成する第１のアルミニウム合金および被覆材１０９を構成する第２のアルミニウム合金は、互いに接合する直前または接合時の加熱温度において、全質量に対するアルミニウム合金材内に生成する液相の質量の比（以下、「液相率」と記す）が５％以上３５％以下となるアルミニウム合金が使用される。本明細書において、液相率は以下のように表される。
液相率（％）＝（アルミニウム合金内部の液相の質量）／（アルミニウム合金の全質量）×１００
【００２８】
押出材１０５のアルミニウム合金組成は、被覆材１０９と接合する直前または接合時の温度において、液相率が５％以上３５％以下となる範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系アルミニウム合金やＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金などが用いられる。同様に、被覆材１０９のアルミニウム合金組成は、被覆材１０５と接合する直前または接合時の加熱温度において、液相率が５％以上３５％以下となり、本実施形態の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、用途にあわせて多種なアルミニウム合金（たとえば、Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系アルミニウム合金やＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金、Ａｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金など）を適宜選択することが可能である。また、本実施形態において、液相率は、より好ましくは５％以上３５％以下であり、より一層好ましくは１０％以上２０％以下である。
【００２９】
押出材１０５および被覆材１０９の内部における液相の生成メカニズムについて、Ａｌ−Ｓｉ合金を例にして、以下に詳細に説明する。
【００３０】
図３にＡｌ−Ｓｉ合金の２元系状態図を模式的に示す。図４（ａ）〜（ｄ）は、図３の液相の生成過程を模式的に説明する図である。Ｓｉの濃度がｃ１である一方のアルミニウム合金材と他方のアルミニウム合金材とを組み合せて加熱すると、共晶温度（固相線温度）Ｔｅを超えた付近の温度Ｔ１において液相の生成が始まる。共晶温度Ｔｅ以下では、図４（ａ）に示すように、結晶粒界で区分されるマトリクス中にＳｉの晶析出物が分布している。ここで液相の生成が始まると、図４（ｂ）に示すように、Ｓｉの晶析出物の分布の偏析の多い結晶粒界が溶融して液相となる。次いで、図４（ｃ）に示すように、アルミニウム合金のマトリクス中に分散する主添加元素成分であるＳｉの晶析出物粒子の周辺が球状に溶融して液相となる。更に、図４（ｄ）に示すように、マトリクス中に生成したこの球状の液相は、界面エネルギーにより、小さなものからマトリクスに再固溶し、固相内拡散によって結晶粒界や表面に移動する。したがって、時間の経過や温度上昇と共に球状液相の数は少なくなっていき、また残った球状液相のサイズは大きいものとなる。次いで、図３に示すように、温度がＴ２に上昇すると、状態図に示すように、液相量は増加する。このようなメカニズムによって、Ａｌ−Ｓｉ合金におけるＳｉの液相が生成され、押出材１０５と被覆材１０９との間の接合のために機能する。
【００３１】
押出材１０５に接合される被覆材１０９（アルミニウム合金板材または箔）の少なくともどちらか一方を液相率５％以上３５％以下の半溶融状態にして、押出材１０５および／または被覆材１０９の表面に液相を染み出させることにより、押出材１０５と被覆材１０９との間の接合を容易にすることが可能となる。本実施形態においては、押出材１０５および被覆材１０９の両方の液相率が５％以上３５％以下となるような温度に加熱することによって、加熱工程において押出材１０５および被覆材１０９を半溶融状態とし、接合工程における押出材１０５と被覆材１０９との間の接合を容易にすることができる。本実施形態に係る液相を接合に利用することによって、たとえば、液相が生じないために接合までに時間を要する拡散接合と比較して、接合時間を短縮することが可能となる。
【００３２】
本発明の実施形態においては、比較的短時間で接合するため、液相率が５％未満の場合には、充分な液相が押出材１０５および被覆材１０９の表層に染み出ないため、押出材１０５と被覆材１０９との接合が困難である。一方、液相率が３５％を越えた場合には、押出材１０５および被覆材１０９の材料自体の液相が多くなり、押出材１０５および被覆材１０９の変形が発生しやすくなる。
【００３３】
加熱中における実際の液相率を測定することは、極めて困難である。そこで、本明細書においては、アルミニウム合金の状態図を利用して、アルミニウム合金の組成と接合温度とを用いた平衡計算によって液相率を規定するものとする。たとえば、Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  ＡＢ社製）などの熱力学平衡計算ソフトを用いることによって、アルミニウム合金組成と加熱時の最高到達温度（接合温度）とから液相率が計算される。
【００３４】
押出材１０５の犠牲防食層としての機能を被覆材１０９に付加するために、たとえば、Ｚｎを含有するＡ７０７２アルミニウム合金のようなアルミニウム合金を第２のアルミニウム合金や第３のアルミニウム合金（後述）として用いることによって、被覆材１０９の電位を押出材１０５の電位よりも卑とすることができる。
【００３５】
また、たとえば、Ｓｉを含有するＡ４０４５アルミニウム合金やＡ４３４３アルミニウム合金を用いて、接合用のろう材を押出材に接合することによって、他の部材とろう付け接合をすることが可能となる。さらに、たとえば、Ｍｎを含有するＡ３００３アルミニウム合金を用いることによって、押出材１０５の強度不足を補うために、押出材１０５と比較して強度の高い被覆材（アルミニウム合金材）を接合することもできる。このように、押出材１０５と異なる特性を持った被覆材１０９（アルミニウム合金板材）を押出材１０５に接合することによって、クラッド押出材１２０は、押出材１０５単体では得ることが大変難しい特性を得ることができる。
【００３６】
以下、本実施形態に係る押出材と被覆材との接合方法について説明する。
【００３７】
本実施形態においては、押出材１０５と被覆材１０９との接合に際し、所定の液相率とするために、ガス炉、電気炉または誘導加熱炉等によって加熱することが好ましい。なかでも、誘導加熱炉による加熱がより好ましい。
【００３８】
また、押出材１０５と被覆材１０９とを接合する際には、加熱工程または接合工程の間に押出材１０５表面および被覆材１０９表面に酸化皮膜が形成されることによって、酸化皮膜が接合に対して影響を及ぼすことを抑制するため、加熱工程および接合工程における雰囲気は、真空または窒素ガス雰囲気等の不活性ガス（非酸化性ガス）とすることが、より好ましい。窒素等の不活性ガス雰囲気の場合、酸素濃度は１０００ｐｐｍ以下、露点は―３０℃以下であることが、より好ましい。
【００３９】
押出材１０５と被覆材１０９との接合は、押出材１０５の形状によらず、被覆材１０９を押出材１０５の外周の一部または全面の被覆が必要とされる領域に接合されることで行われる。
【００４０】
また、アルミニウム合金からなる押出材１０５および被覆材１０９の表層に形成されている酸化皮膜を破壊することによって、押出材１０５と被覆材１０９との間の接合がより容易になる。本実施形態においては、以下に限定されるものではないが、酸化被膜を破壊するために、たとえば、以下に示す方法が採用される。
【００４１】
（１）フラックスによる酸化皮膜の破壊
本破壊方法においては、酸化皮膜を破壊するために、図１に示すように被覆材１０９における押出材１０５との接合部にフラックスを塗布する。フラックスは、以下に限定されるものではないが、たとえば、アルミニウム合金のろう付で用いるＫＡｌＦ４やＣｓＡｌＦ４などのフッ化物系フラックス、または、たとえば、ＫＣｌやＮａＣｌなどの塩化物系フラックスなどが用いられる。これらのフラックスは、被覆材１０９の液相が溶融する前に、または接合温度に至る前に溶融し、被覆材１０９の表層および押出材１０５の表層に形成された酸化皮膜と反応して、酸化皮膜を破壊する。さらに、本方法においては、被覆材１０９の表層および押出材１０５の表層への酸化皮膜の形成を抑制するために、たとえば、真空、または窒素ガスやアルゴンガスなどの非酸化性雰囲気中で、押出材１０５と被覆材１０９とを接合する方法が用いられる。特にフッ化物系のフラックスを用いる場合は、酸素濃度を２５０ｐｐｍ以下に抑え、露点を−２５℃以下に抑えた非酸化性ガス雰囲気中で接合するのが好ましい。本明細書において、「真空」とは、真空の状態だけでなく、面接合や閉塞空間における接合のように、押出材１０５と被覆材１０９との間の接合面に空気の流入がほとんどない状態をも含むものとする。
【００４２】
また、フッ化物系のフラックスを用いる場合、押出材１０５および／または被覆材１０９のアルミニウム合金中のＭｇ含有率が０．０１質量％以上０．５質量％以下であることによって、フッ化物系フラックスの酸化皮膜破壊作用がより一層向上し得る。そのため、フッ化物系のフラックスを用いる場合には、押出材１０５を構成する第１のアルミニウム合金および被覆材１０９を構成する第２のアルミニウム合金の少なくともいずれか一方のＭｇ含有率が０．０１質量％以上０．５質量％以下であることがより一層好ましい。なお、本実施形態に係る効果を奏する範囲で、アルミニウム合金に含有される他の元素の種類や含有量は適宜選択される。
【００４３】
（２）Ｍｇのゲッター作用による酸化皮膜の破壊
押出材１０５および被覆材１０９の両方のアルミニウム合金材にＭｇが所定量添加されている場合は、押出材１０５と被覆材１０９との接合部にフラックスを塗布しなくても、酸化被膜が破壊されて、押出材１０５と被覆材１０９との接合が、より容易になる。アルミニウム合金材に所定のＭｇが含有されている場合、真空フラックスレスろう付と同様に、アルミニウム合金が溶融して液相が表層に出てくる際に、アルミニウム合金中から蒸発するＭｇのゲッター作用によって酸化皮膜が破壊されるためである。なお、本方法においては、フラックスを塗布しないことによって、Ｍｇのゲッター作用をより高めることができるため、フラックスを塗布しない方がより一層好ましい。
【００４４】
Ｍｇのゲッター作用によって酸化皮膜を破壊する場合、酸化皮膜の形成を抑制するために、窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気（非酸化性雰囲気）中で接合することが好ましい。また、真空中で押出材１０５と被覆材１０９とを接合することも好ましい。たとえば、面接合や閉塞空間において押出材１０５と被覆材１０９とを接合する場合には、接合面への酸素の流入がほとんど無いため、押出材１０５および被覆材１０９の、ごく周囲の雰囲気によって酸化被膜が成長したとしても、酸化被膜の厚さがＭｇのゲッター作用によって十分破壊しうる厚さにしかならず、押出材１０５と被覆材１０９とを良好に接合することができるからである。非酸化性雰囲気中や乾燥空気中での接合の場合には、露点をマイナス２５℃以下とすることがより好ましい。
【００４５】
Ｍｇのゲッター作用により酸化皮膜を破壊するためには、被覆材１０９を形成するアルミニウム合金が、０．５質量％以上５．０質量％以下のＭｇを含有するアルミニウム合金であることが好ましい。Ｍｇ含有率が０．５質量％以上であることによって、十分なゲッター作用を得ることができ、より良好な接合を得ることができる。一方、Ｍｇ含有率が５．０質量％以下であることによって、接合部分の表面において、Ｍｇが雰囲気中の酸素と反応して生成される酸化物（ＭｇＯ）の量を低減することができ、より一層良好な接合を得ることができる。本実施形態の効果を奏する範囲で、被覆材１０９を形成するアルミニウム合金および押出材１０５を形成するアルミニウム合金に含有される他の元素の種類や含有量は適宜選択される。
【００４６】
本実施形態に係る押出材１０５と被覆材１０９との接合においては、接合部およびその近傍において酸化皮膜が破壊された後、押出材１０５と被覆材１０９との間に液相が充填され、押出材１０５と被覆材１０９との接合がなされる。本実施形態においては、この液相は、押出材１０５を形成する第１のアルミニウム合金材中および被覆材１０９を形成する第２のアルミニウム合金材中において生成される。液相率が５％以上３５％以下である時間が３０秒以上３６００秒以下であることが、より好ましい。３０秒以上であることによって液相が接合部に十分に充填され、３６００秒以下であることによって押出材１０５および被覆材１０９の変形をより抑制することができる。より一層好ましくは、液相率５％以上３５％以下の時間が６０秒以上１８００秒以下であると、さらに十分な充填が行われ、より確実な接合がなされるとともに、押出材１０５および被覆材１０９の変形をより一層抑制することができる。なお、本実施形態に係る接合においては、液相は接合部の極近傍においてのみ移動するので、液相の充填に必要な時間は接合部の面積の大きさには依存しない。
【００４７】
本実施形態においては、押出材１０５と被覆材１０９との接合を、より一層良好にするために、押出材１０５と被覆材１０９とが接合された後に、押出材１０５が変形しない範囲で、ローラー１０７によって押出材１０５および被覆材１０９を加圧する。加圧の際の圧力は、本実施形態の効果を奏する範囲で適宜選択され、以下に限定されるものではないが、たとえば、押出材１０５と被覆材１０９とを、好ましくは押出材１０５および被覆材１０９の接合温度での耐力値の０．１％以上２０％以下の力、より好ましくは押出材１０５および被覆材１０９の接合温度での耐力値の５％以上１５％以下の力、より一層好ましくは接合温度での耐力値の１０％程度の力で加圧しながら、押出材１０５と被覆材１０９との接合をより良好にしてもよい。押出材１０５および被覆材１０９の接合温度での耐力値の０．１％以上２０％以下の圧力で加圧することによって、複雑な断面形状のクラッド押出材１２０を製造する際に、形状が崩れることを抑制しつつ、押出材１０５と被覆材１０９とのより一層良好な接合を得ることができる。設置工程におけるローラー１０６も、ローラー１０７と同様、押出材１０５と被覆材１０９とを、好ましくは押出材１０５および被覆材１０９の接合温度での耐力値の０．１％以上２０％以下の力、より好ましくは押出材１０５および被覆材１０９の接合温度での耐力値の５％以上１５％以下の力、より一層好ましくは押出材１０５および被覆材１０９の接合温度での耐力値の１０％程度の力で加圧することによって、押出材１０５と被覆材１０９とを設置する。すなわち、本実施形態における加圧とは、接合温度での耐力値の５０％〜１００％などの強い圧力によって部材同士を圧着するものではなく、液相を利用した部材同士の接合をより良好にするものである。
また、この加圧工程を設けることにより、接合に要する時間を大幅に短縮化することが可能となる。
【００４８】
以上に説明したように、押出材１０５および被覆材１０９を形成するアルミニウム合金からしみ出した液相によって押出材１０５と被覆材１０９とを接合することにより、押出材、特に断面形状が複雑な押出材、とりわけポートホール押出材等に対するクラッド接合が可能となり、変形が少なく、かつ良好な接合を有するクラッド押出材１２０を得ることができる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。たとえば、本実施形態においては、加熱工程において押出材１０５と被覆材１０９とを同時に加熱する形態について説明したが、図５に示すように、被覆材１０９が押出材１０５と接する前に、押出材１０５を加熱してもよい。被覆材１０９と接する前に、押出材１０５を液相率５％以上３５％以下とし、押出材１０５の表面に液相を染み出させておくことで、被覆材１０９が押出材１０５と接すると同時に、被覆材１０９と押出材１０５との接合を可能とする。なお、図５においては接合直前に被覆材１０９にフラックスを塗布することによって酸化皮膜の除去が可能となる形態を説明しているが、押出材１０５にフラックスを塗布することによっても酸化皮膜を除去することができる。また、本実施形態においては、２枚の被覆材１０９を押出材１０５に接合する形態について説明したが、図５に示すように１枚の被覆材１０９を押出材１０５に接合してもよい。
【００５０】
また、図６に示すように、被覆材１０９にフラックスを塗布した後に、第３のアルミニウム合金から形成される被覆材１１２（第２の被覆材）を準備し（第２の被覆材準備工程）、被覆材１０９が押出材１０５の外周面の全てまたは一部に接するように配置するとともに、被覆材１１２を被覆材１０９の外周面の全てまたは一部に接するように配置した状態で（配置工程）、押出材１０５、被覆材１０９および被覆材１１２を加熱し、被覆材１０９を形成するアルミニウム合金の液相率を５％以上３５％以下とすることによって被覆材１０９を半溶融状態とし（加熱工程）、押出材１０５と被覆材１０９との間、被覆材１０９と被覆材１１２との間の両方に被覆材１０９の液相をしみ出させて、押出材１０５と被覆材１０９との間、および被覆材１０９と被覆材１１２との間を接合し（接合工程）、最後にローラー１０７で加圧することによって押出材１０５、被覆材１０９、被覆材１１２のそれぞれの間の接合をより一層良好にしてもよい（加圧工程）。また、被覆材１０９だけでなく、押出材１０５および／または被覆材１１２を形成するアルミニウム合金の液相率も５％以上３５％以下として、押出材１０５と被覆材１０９との間、および被覆材１０９と被覆材１１２との間を接合してもよい。
【００５１】
複数のアルミニウム合金板材（被覆材１０９と被覆材１１２）を使用することで、さまざまな特性（たとえば、耐食性、高強度など）を有するアルミニウム合金板材を使い分けることができ、その結果として、アルミニウム合金からなるクラッド押出材１２０の特性を変えることが可能となる。
【００５２】
また、図７に示すように、押出材１０５とは別の工程から供給される２種のアルミニウム合金板材（被覆材１０９と被覆材１１３）を、押出材１０５の上側および下側のそれぞれに供給してもよい。被覆材１０９および被覆材１１３が押出材１０５と接する前に、被覆材１０９および被覆材１１３を、被覆材１０９および被覆材１１３の液相率を５％以上３５％以下となる温度で加熱し、被覆材１０９および被覆材１１３を半溶融状態として、それぞれの表面に液相をしみ出させた後、被覆材１０９および被覆材１１３を押出材１０５の外周面の上側および外周面の下側のそれぞれに接合することによって、クラッド押出材１２０を製造してもよい。図７において、被覆材１０９は押出材１０５の外周面の上側全体を覆うように接合され、被覆材１１３は押出材１０５の外周面の下側全体を覆うように接合される。
【００５３】
図１、図５〜７はクラッド押出材の製造方法の一例であり、たとえばアルミニウム合金板材の導入は２箇所でなくてもよく、必要に応じて１箇所または３箇所以上から導入してもよい。また、フラックス塗布装置１１０、ローラー１０７なども、アルミニウム合金の導入箇所と同様に、接合に適した工具や設備の配置をしてもよく、フラックス塗布装置１１０が２つ以上あってもよいし、ローラー１０６やローラー１０７がそれぞれ２つ以上あってもよい。
【００５４】
また、本実施形態においては、第１の被覆材準備工程、設置工程、加熱工程、接合工程、加圧工程の順に行う製造方法について説明したが、設置工程と加熱工程の順序は順不同であり、図５に示す製造方法のように、加熱工程、設置工程の順に行ってもよい。また、図６に示す製造方法においては、被覆材１０９を準備した後に被覆材１１２を準備したが、被覆材１０９と同時に被覆材１１２を準備してもよいし、被覆材１０９を準備する前に被覆材１１２を準備してもよい。
【００５５】
また、本実施形態においては、加熱されて設置された押出材１０５および被覆材１０９を、接合工程において加圧する形態について説明したが、押出材１０５および被覆材１０９を加圧することなく接合してもよい。
【００５６】
また、押出材１０５と被覆材１０９との間に、液相を生じやすいアルミニウム合金からなる部材を別途挿入し、押出材１０５と該部材、被覆材１０９と該部材とを接合してもよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、２枚の被覆材１０９が、押出材１０５の外周面の上側全体および下側全体を覆うように設置された形態について説明したが、本実施形態の効果を奏する範囲で、被覆材１０９が押出材１０５の外周面の少なくとも一部と接していればよく、被覆材１０９が押出材１０５と接する面積は適宜選択される。同様に、被覆材１１２は被覆材１０９の外周面の少なくとも一部と接していればよく、本実施形態の効果を奏する範囲で、被覆材１１２が被覆材１０９と接する面積は適宜選択される。また、被覆材１１３と押出材１０５とについても、本実施形態の効果を奏する範囲で、被覆材１１３が押出材１０５の外周面の少なくとも一部と接していればよく、被覆材１１３が押出材１０５と接する面積は適宜選択される。
【実施例】
【００５８】
以下に実施例を示し、本発明をさらに詳しく説明する。なお、以下の実施例は、本発明の好適な一例を示すものであり、本発明を何ら限定するものではない。
【００５９】
本実施例に用いる合金Ａ〜Ｈを表１に示す。押出材の形状はホロー形状であり、幅２０ｍｍ×高さ１５ｍｍ×肉厚３ｍｍであった。表１において、「−」は、その成分が含まれていなかったか、または含有率がごく微量であったことを表す。表２〜表４に示すように、押出材に用いる合金として合金Ａ（１０５０アルミニウム合金）および合金Ｂ（３００３アルミニウム合金）を用いて、アルミニウム合金板（被覆材）を幅２０ｍｍ×厚さ２ｍｍとして合金Ｂ、合金Ｃ（Ａｌ−４％Ｓｉアルミニウム合金）、合金Ｄ（７０７２アルミニウム合金（犠牲防食材））、合金Ｅ（Ａｌ−１．５％Ｓｉアルミニウム合金）、合金Ｆ（２０１７アルミニウム合金）、合金Ｇ（４３４３アルミニウム合金）、合金Ｈ（４０４５アルミニウム合金）を用いた。本実施例において用いられるクラッド押出材は、表２〜表４に示す条件によって、以下のように製作された。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
【表２】
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【００６２】
【表３】
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【００６３】
【表４】
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【００６４】
まず、押出機から押出材を押し出した（押出工程）。次に、フラックスが塗布された被覆材を準備し（第１の被覆材準備工程）、押出材の外周面上側および外周面下側に這わせるようにそれぞれ設置した（設置工程）。ついで、被覆材が設置された押出材を通常の電気炉に入れて、接合温度まで上昇させて（加熱工程）、押出材と被覆材とを接合した（接合工程）。ついで、表２〜表４に示すように、加圧有のクラッド押出材についてはローラーを用いてクラッド押出材の耐力の１０％程度の力で加圧を行い（加圧工程）、加圧無のクラッド押出材についてはローラーによる加圧を行わなかった。以上の製造方法によって、表２〜表４に示すようなそれぞれの条件（合金組み合わせ、被覆材の合金、加圧有無）について、液相率３％、５％、１０％、２０％、３５％、３８％で接合したクラッド押出材を製作した。
【００６５】
（接合状況）
表２〜表４に示すとおり、実施例１〜８０および比較例１〜４０について、接合状況、変形状況をそれぞれ確認した。表２〜表４に記載の平衡液相率は、Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ  ＡＢ社製）によって、それぞれの合金組成および接合温度から求めた。接合完了後に、接合部の断面を金属顕微鏡で観察した際、観察長さに対して９０％以上接合されていたものを「◎」、８０％以上接合されていたものを「○」、７０％以上８０％未満が接合されていたものを「△」、７０％未満が接合されていたものを「×」とした。また、接合はされていたものの変形の生じたものを「▲」とした。８０％以上接合されていて、変形のないもの（◎と○）を合格とした。
【００６６】
（測定結果）
実施例１〜８０は、液相率５％以上３５％以下であったために、接合に必要となる液相のしみ出しが十分であり、接合状態が良好であり、すべて合格であった。
比較例１〜１０は、液相率が３％（５％未満）であったために接合に必要となる液相のしみ出しが十分ではなく、接合状態が良好ではなく、不合格であった。
比較例１１〜２０は、加圧したが、液相率が３％（５％未満）であったために接合に必要となる液相のしみ出しが十分ではなく、接合状態が良好ではなく、不合格であった。
比較例２１〜４０は、液相率が３８％（３５％超過）であったため材料の変形が大きく、不合格であった。
【符号の説明】
【００６７】
１００      押出機
１０１      ステム
１０２      コンテナ
１０３      ダイス
１０４      ビレット
１０５      押出材
１０６      ローラー
１０７      ローラー
１０８      誘導加熱炉
１０９      被覆材
１１０      フラックス塗布装置
１１１      ガイドロール
１１２      被覆材
１１３      被覆材
１２０      クラッド押出材
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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