(57)【要約】【課題】真空ろう付け性に優れ、ろう切れ等が発生しないブレージング用アルミニウム合金シート及びその製造方法、ならびに、これを用いたブレージングシートを提供する。【解決手段】Ｓｉ：７．０〜１２．５ｍａｓｓ、Ｍｇ：０．９〜２．０ｍａｓｓ％、Ｆｅ：０．０５〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｎａ：０．５〜３０ｍａｓｓｐｐｍ及びＣａ：３０ｍａｓｓｐｐｍ以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、１〜３μｍの円相当径を有するＭｇ２Ｓｉ粒子の任意断面における面積率が０．５％以上であることを特徴とするアルミニウム合金シート及びその製造方法、ならびに、当該アルミニウム合金シートを用いたアルミニウムブレージングシート。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：７．０〜１２．５ｍａｓｓ、Ｍｇ：０．９〜２．０ｍａｓｓ％、Ｆｅ：０．０５〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｎａ：０．５〜３０ｍａｓｓｐｐｍ及びＣａ：３０ｍａｓｓｐｐｍ％以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、１〜３μｍの円相当径を有するＭｇ２Ｓｉ粒子の任意断面における面積率が０．５％以上であることを特徴とするアルミニウム合金シート。
【請求項２】
前記アルミニウム合金が、Ｎｉ：０ｍａｓｓ％を超え０．１００００ｍａｓｓ％以下及びＭｎ：０ｍａｓｓ％を超え０．１００００ｍａｓｓ％以下を更に含有し、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系金属間化合物中においてＭｎ及びＮｉが各々０．１０〜５．００ｍａｓｓ％含有されている、請求項１に記載のアルミニウム合金シート。
【請求項３】
アルミニウムブレージングシートの皮材に用いられる、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金シート。
【請求項４】
前記アルミニウムブレージングシートが真空ブレージングに用いられる、請求項３に記載のアルミニウム合金シート。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金シートの製造方法であって、アルミニウム合金を溶解する工程と、溶解したアルミニウム合金を鋳造する工程と、鋳造した鋳塊を熱間圧延する工程とを含み、前記溶解工程が、溶湯へのＮａ成分の添加段階とその後の脱ガス段階とを更に含み、前記添加段階において溶湯中のＮａ濃度を３０ｍａｓｓｐｐｍを超えるものとし、その後の脱ガス段階において溶湯中のＮａ成分を除去することにより、溶湯中のＮａ濃度を０．５〜３０ｍａｓｓｐｐｍに調整することを特徴とするアルミニウム合金シートの製造方法。
【請求項６】
前記脱ガス段階において、Ｃｌ系ガスによる脱ガスによってＮａ成分を除去する、請求項５に記載のアルミニウム合金シートの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金シートを、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる心材の両面又は片面にクラッドしてなることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
【請求項８】
真空ブレージングに用いられる、請求項７に記載のアルミニウムブレージングシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金シート及びその製造方法、ならびに、当該アルミニウム合金シートを用いたアルミニウムブレージングシートに関し、より詳細には、真空ろう付け性に優れ、また耐食性にも優れたアルミニウム合金シートとその製造方法、ならびに、当該アルミニウム合金シートを用いたアルミニウムブレージングシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム部材又はアルミニウム合金部材のろう付けでは、通常、接合するアルミニウム部材又はアルミニウム合金部材にこれらよりも融点の低いろう材を介して組立物とし、このろう材の融点よりも高く、接合するアルミニウム部材又はアルミニウム合金部材の融点よりも低い温度に加熱することによって行われる。
【０００３】
ろう材単独としては、一般にＡｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金が使用される。その形状としては板状、線状又は粉末状としたものが用いられる。他の形態としては、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる芯材に上記組成のろう材を被覆した合わせ材（以下、「ブレージングシート」という）としたものも用いられる。
【０００４】
ろう付け方法としては、通常、ろう付けするアルミニウム部材又はアルミニウム合金部材の表面に形成される酸化皮膜を除去するためのフラックスを用いるフラックスろう付け法；非腐食性のフラックスを用い非酸化性雰囲気中でろう付けを行う方法；フラックスを用いずに、接合する組立物を真空中に配置してろう付け加熱する真空ろう付け法；が用いられる。
【０００５】
真空ろう付け法に用いられるろう材としては、上記Ａｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金にＭｇを含有させたＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系を用いるのが一般的である。これは、ろう付け加熱中におけるＭｇ蒸発によるゲッター作用とろう材表面での酸化皮膜の破壊とによって真空ろう付けを可能とするためである。
【０００６】
ところで、真空ろう付け法においてろう付け炉を長期間にわたって使用する場合、炉内の汚染などにより真空度が低下してしまう。その結果、ろうの濡れ性が低下しろうフィレット形成が不十分となってろう付けが不能となる、所謂「ろう切れ現象」が発生する。更に、近年では、ろう付け接合を必要とする組立物における接合部の形状が複雑となり、ろう切れ現象が発生し易くなってきている。
【０００７】
特許文献１には、ろう付け加熱時における２μｍ以上のＭｇ２Ｓｉ粒子数を規定し、ろう付け加熱中におけるブレージングシート表面の酸化皮膜の破壊を促進することが記載されている。また、特許文献２には、ろう材のＭｇ含有量を単位面積当たりの質量で規定し、ろう付け加熱中におけるＭｇ蒸発によるゲッター作用とろう材表面での酸化皮膜の破壊とを促進することが記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１のろう付け法では、Ｍｇ２Ｓｉによるゲッター作用について検討されておらず、真空ろう付け炉内の真空度が低下してろう付け性の低下を招く不都合があった。また、特許文献２のろう付け法では、Ｍｇの分布は規定されているが、このＭｇ分布を規定通りとしてもＭｇ蒸発によるゲッター作用とろう材表面での酸化皮膜の破壊の効果が十分に得られない問題があった。これは、本発明者らの知見によれば、ゲッター作用と酸化皮膜の破壊に有効な要因は、Ｍｇの分布ではなく適切なサイズのＭｇ２Ｓｉの分布にあるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平３−２６４１８８号公報
【特許文献２】特開２００１−３０３１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、真空ろう付け性に優れ、また耐食性にも優れたアルミニウム合金シート及びその製造方法、ならびに、このアルミニウム合金シートを用いたアルミニウムブレージングシートの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は請求項１では、Ｓｉ：７．０〜１２．５ｍａｓｓ、Ｍｇ：０．９〜２．０ｍａｓｓ％、Ｆｅ：０．０５〜０．６０ｍａｓｓ％、Ｎａ：０．５〜３０ｍａｓｓｐｐｍ及びＣａ：３０ｍａｓｓｐｐｍ以下を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、１〜３μｍの円相当径を有するＭｇ２Ｓｉ粒子の任意断面における面積率が０．５％以上であることを特徴とするアルミニウム合金シートとした。
【００１２】
本発明は請求項２では請求項１において、前記アルミニウム合金が、Ｎｉ：０ｍａｓｓ％を超え０．１０００ｍａｓｓ％以下及びＭｎ：０ｍａｓｓ％を超え０．１０００％以下を更に含有し、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系金属間化合物中においてＭｎ及びＮｉが各々０．１０〜５．００ｍａｓｓ％含有されているものとした。
【００１３】
本発明は請求項３において、請求項１又は２に記載のアルミニウム合金シートがアルミニウムブレージングシートの皮材に用いられるものとした。
【００１４】
本発明は請求項４では請求項３において、アルミニウムブレージングシートが真空ブレージングに用いられるものとした。
【００１５】
本発明は請求項５において、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金シートの製造方法であって、アルミニウム合金を溶解する工程と、溶解したアルミニウム合金を鋳造する工程と、鋳造した鋳塊を熱間圧延する工程とを含み、前記溶解工程が、溶湯へのＮａ成分の添加段階とその後の脱ガス段階とを更に含み、前記添加段階において溶湯中のＮａ濃度を３０ｍａｓｓｐｐｍを超えるものとし、その後の脱ガス段階において溶湯中のＮａ成分を除去することにより、溶湯中のＮａ濃度を０．５〜３０ｍａｓｓｐｐｍに調整することを特徴とするアルミニウム合金シートの製造方法とした。
【００１６】
本発明は請求項６では請求項５において、前記脱ガス段階において、Ｃｌ系ガスによる脱ガスによってＮａ成分を除去するものとした。
【００１７】
本発明は請求項７において、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金シートを、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる心材の両面又は片面にクラッドしてなることを特徴とするアルミニウムブレージングシートとした。
【００１８】
また、本発明は請求項８では請求項７において、アルミニウムブレージングシートが真空ブレージングに用いられるものとした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、真空ろう付け性に優れ、また耐食性にも優れたアルミニウム合金シート及びその製造方法、ならびに、当該アルミニウム合金シートを用いたアルミニウムブレージングシートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るアルミニウム合金シートを用いて、その真空ろう付け性を評価するための隙間充填試験装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
Ａ．アルミニウム合金シート
本発明に係るアルミニウム合金シートの成分組成と金属組織（金属間化合物）について説明する。
【００２３】
Ａ−１．成分組成
本発明に係るアルミニウム合金シートの成分組成とその限定理由について説明する。
【００２４】
Ｓｉ：
Ｓｉはアルミニム合金の融点を低下させて、ろう付けを可能にする元素である。Ｓｉ含有量が７．０ｍａｓｓ％（以下、単に「％」と記す）未満の場合には、真空ろう付け時に生成する液相量が不足して流動性が得られない。一方で、Ｓｉ含有量が１２．５％を超える場合には、粗大Ｓｉ粒子が発生し、例えば板材に成形した際にはこの板材に孔が発生してしまう。以上により、Ｓｉ含有量は、７．０〜１２．５％とする。Ｓｉ含有量は、好ましくは７．５〜１２．０％である。
【００２５】
Ｍｇ：
ＭｇはＭｇ２Ｓｉを生成することで、真空ろう付け中に蒸発してゲッター作用によりろう付け炉内の水分や酸素と結合して真空度を向上させる効果、ならびに、蒸発によって表面での酸化皮膜を破壊する作用を有する元素である。Ｍｇ含有量が０．９％未満の場合には、これら作用が十分に発揮されずろう付け性が低下する。一方で、Ｍｇ含有量が２．０％を超える場合には、ろう付け加熱中にＭｇ系酸化皮膜が増加してろう付け性を低下させる。以上により、Ｍｇ含有量は、０．９〜２．０％とする。Ｍｇ含有量は、好ましくは
１．０〜２．０％である。
【００２６】
Ｆｅ：
ＦｅはＡｌ−Ｆｅ系金属間化合物を生成することで、材料表面の酸化皮膜が緻密に成長するのを抑制する作用を発揮する元素である。Ｆｅ含有量が０．０５％未満の場合には、前記作用が不十分でろう付け性が低下する。一方で、Ｆｅ含有量が０．６０％を超える場合には、鋳造性及び圧延性が低下することで生産性が悪化し、また、製品における耐食性が低下する。以上により、Ｆｅ含有量は、０．０５〜０．６０％とする。Ｆｅ含有量は、好ましくは０．０８〜０．５０％である。
【００２７】
Ｎａ：
ＮａはＳｉ、Ｍｇ２Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物を微細化し、ろう付け性を向上させる効果を有する元素である。Ｎａ含有量が０．５ｍａｓｓｐｐｍ（以下、単に「ｐｐｍ」と記す）未満の場合には、Ｓｉ、Ｍｇ２Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物が十分に微細化せずろう付け性が低下する。一方で、Ｎａ含有量が３０ｐｐｍを超える場合には、前記微細化作用による効果が飽和し、また、ろう付け部が変色する。更に、Ｎａによる熱間脆性促進効果によって圧延性が低下する。以上により、Ｎａ含有量は、０．５〜３０ｐｐｍとする。Ｎａ含有量は、好ましくは０．５〜２５ｐｐｍである。
【００２８】
Ｃａ：
Ｃａは酸化皮膜を形成するため、その含有量が規制される元素である。Ｃａが３０ｐｐｍを超える場合には、形成される酸化皮膜によってろう付け性が低下する。以上により、Ｃａ含有量は３０ｐｐｍ以下とする。Ｃａ含有量は、好ましくは２７ｐｐｍ以下であり、０ｐｐｍでもよい。
【００２９】
Ｎｉ、Ｍｎ：
ＮｉとＭｎはＮａを規定量添加することで微細なＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系金属間化合物を生成し、材料表面の酸化皮膜が緻密に成長するのを更に抑制する効果を発揮する元素である。Ｎｉ、Ｍｎが含有されていない場合には、微細なＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系化合物が生成せず、上記効果が得られない。一方で、Ｎｉ含有量が０．１００００％を超える場合には、製品における耐食性が低下し、Ｍｎ含有量が０．１００００％を超える場合には、ろう付け性が低下する。以上により、Ｎｉ含有量及びＭｎ含有量はそれぞれ、０％を超え０．１００００％以下とするのが好ましい。Ｎｉ含有量及びＭｎ含有量はそれぞれ、０．００００２〜０．１００００％とするのがより好ましい。
【００３０】
Ａ−２．金属間化合物
本発明に係るアルミニウム合金シート内の金属間化合物について、その限定理由を説明する。
【００３１】
Ｍｇ２Ｓｉ粒子：
アルミニウム合金シート内におけるＭｇ２Ｓｉ粒子については、次のように規定する。すなわち、１〜３μｍの円相当径を有するＭｇ２Ｓｉ粒子は、アルミニウム合金シートの任意断面において、その面積率が０．５％以上である。この理由は、真空ろう付け時の炉内温度は５４０℃近傍に達するが、この温度域において１〜３μｍのＭｇ２Ｓｉが蒸発・分解することでＭｇ蒸気によるろう付け炉内の水分や酸素に対するゲッター作用が生じて炉内真空度を向上させる効果が発揮され、また、Ｍｇの蒸発により酸化皮膜が破壊される効果も発揮され、これらの効果によってろうの流動性が向上するためである。
【００３２】
Ｍｇ２Ｓｉの円相当径が１μｍ未満の場合には、真空ろう付け時の炉内温度が５４０℃に達する前にＭｇ２Ｓｉが蒸発してしまうので、酸化皮膜の破壊作用が発揮されない。一方で、Ｍｇ２Ｓｉの円相当径が３μｍを超える場合には、真空ろう付け時の炉内温度がろうが溶融し始める５８０℃に達するまでＭｇ２Ｓｉが蒸発せず、ろう付け加熱中のゲッター作用による酸化皮膜成長抑制効果が発揮されない。そこで、１〜３μｍの円相当径を有するＭｇ２Ｓｉ粒子を対象とした。ここで、対象となるＭｇ２Ｓｉ粒子は、アルミニウム合金シートの任意断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察するものであり、円相当径とは、観察したＭｇ２Ｓｉ粒子の断面積を画像解析することにより、同じ面積となる円の直径である。
【００３３】
次に、１〜３μｍの円相当径を有するＭｇ２Ｓｉ粒子の、アルミニウム合金シートの任意断面における面積率が０．５％未満の場合には、Ｍｇ２Ｓｉが少ないため上述のＭｇ２Ｓｉによる効果（ゲッター作用と酸化皮膜破壊とによる効果）が十分に得られず、ろう付け性が低下する。このように、Ｍｇ２Ｓｉの面積率は０．５％以上、好ましくは０．７％以上である。なお、上記Ｍｇ２Ｓｉの面積率が高い程、ゲッター作用に基づく効果と酸化皮膜破壊に基づく効果がより発揮され、ろう付け性が良好となる。Ｍｇ２Ｓｉの面積率の上限値はアルミニウム合金の成分組成や製造条件に依存して自ずと決まるが、本発明では
１０．０％である。
【００３４】
本発明に係るアルミニウム合金シートは、心材の両面又は片面にクラッドされてブレージングシートの皮材の状態としても用いられる。ここで、上記Ｍｇ２Ｓｉ粒子の円相当径及び面積率は、アルミニウム合金シートの状態とブレージングシートにクラッドされた状態において変化していないこと、本発明者らによって確かめられている。
【００３５】
Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系金属間化合物：
本発明者らは、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物を生成することで、材料表面の酸化皮膜が緻密に成長するのが抑制されることを見出した。本発明者らは更に鋭意検討を重ねた結果、アルミニウム合金としてＦｅにＮｉとＭｎを加え、更にＮａを０．５〜３０ｐｐｍ含有させることにより、Ａｌ−Ｆｅ系化合物にＮｉとＭｎが取り込まれて微細なＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系金属間化合物が生成することを見出した。そして、このようなＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ金属間化合物は、その微細構造のために緻密な酸化皮膜形成を抑制して、ろう付け性を更に向上させる効果を発揮することが判明した。このような効果を十分に得るには、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系金属間化合物中において、Ｍｎ及びＮｉが各々０．１０〜５．００％含有されている必要がある。
【００３６】
アルミニウム合金中におけるＮａ含有量が０．５ｐｐｍ未満の場合には、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系金属間化合物に取り込まれるＮｉとＭｎの含有量は各々０．１０％未満となる。このように取り込まれるＮｉとＭｎの含有量が少量の場合には、緻密な酸化皮膜形成を抑制してろう付け性を更に向上させる効果が発揮されない。一方で、アルミニウム合金中におけるＮａ含有量が３０ｐｐｍを超える場合においても、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系金属間化合物に取り込まれるＮｉとＭｎの含有量は各々５．００％を超えることはない。
【００３７】
以上のように、本発明に係るアルミニウム合金シートは、真空ろう付け性に優れ、また耐食性にも優れた特徴を有するため、好ましくはアルミニウムブレージングシートの皮材に、より好ましくは真空ブレージングに用いられるアルミニウムブレージングシートの皮材に用いられる。
【００３８】
Ｂ．アルミニウム合金シートの製造方法
本発明に係るアルミニウム合金シートの製造方法について説明する。この製造方法では、まずアルミニウム合金シート用アルミニウム合金が溶解工程にかけられる。溶解工程では、各必要添加元素を純金属又はＡｌ母合金より配合し、これを溶解して溶湯が調製される（溶湯調整段階）。調製された溶湯は、アルミニウム合金介在物や溶存ガスを除去する除去段階にかけられた後に、溶湯へのＮａ成分の添加段階とその後のＣｌ系ガスを用いた脱ガス段階にかけられる。このように、本発明では、溶解工程が、Ｎａ成分の添加段階とその後のＣｌ系ガスを用いた脱ガス段階を含むことを特徴とする。
【００３９】
溶解工程を経た溶湯は、鋳造工程にかけられる。鋳造方法としては、ＤＣ鋳造法、薄板連続鋳造法などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４０】
鋳造された鋳塊は、面削後に熱間圧延工程にかけられる。熱間圧延工程における加熱条件は、４００〜５５０℃の温度で、１〜１５時間行うのが好ましい。４００℃未満では塑性加工性が乏しいため圧延時にコバ割れなどを生じる場合がある。５５０℃を超える高温の場合には、加熱中に鋳塊が溶融してしまう虞がある。加熱時間が１時間未満では鋳塊の温度が不均一となって塑性加工性が乏しく、圧延時にコバ割れなどを生じる場合があり、
１５時間を超える場合は生産性を著しく損なってしまう。
【００４１】
溶融アルミニウム合金へのＮａ成分添加直後におけるＮａ濃度とその後の脱ガス処理：
発明者らは鋭意検討の末、溶解工程において、溶融アルミニウム合金からなる溶湯への多量のＮａ成分の添加と、その後のＣｌ系ガスを用いた脱ガス処理による過剰なＮａ成分の除去により、Ｓｉ、Ｍｇ２Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系金属間化合物が微細となり、ろう付け性が向上することを見出した。本現象の詳細な機構は検討中であるが、添加された多量のＮａによって、溶融アルミニウム中に不可避元素として存在するＰが除去されるためであると考えられる。ＰはＳｉを粗大化することが知られており、同様の効果がＭｇ２Ｓｉにも作用する可能性は考えられる。また、Ｃｌ系ガスによる脱ガスによってＮａを除去するが、アルミニウム合金シート内にてＮａの含有量が０．００００５〜０．００３０％となるよう除去される。この除去後にも残存させたＮａによって微細なＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系化合物が生成すると考えられる。
【００４２】
添加するＮａ成分の量は、溶融アルミニウム合金中のＮａ濃度として３０ｐｐｍを超えることが必要である。Ｎａ濃度として３０ｐｐｍ以下の場合には、溶融アルミニウム中に不可避元素として存在するＰの除去が不十分となり、Ｓｉ、Ｍｇ２Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系金属間化合物の十分な微細化が図れず、その結果、ろう付け性の悪化を招く。Ｎａ成分の添加による溶融アルミニウム合金からなる溶湯中のＮａ濃度としては、４０ｐｐｍ以上とするのが好ましい。このＮａ濃度については、不可避的不純物として存在するＰの含有量にも依存するが、３００ｐｐｍを超えてもＰの除去効果が飽和する場合が多く、また、後工程である脱ガス処理における負荷も増大する。従って、本発明では３００ｐｐｍを上限とするのが好ましい。なお、溶融アルミニウム合金からなる溶湯へ添加されるＮａ成分としては、純Ｎａ、Ａｌ−Ｎａ母合金、市販のＮａ含有フラックスなどを用いることができる。
【００４３】
次に、上記のように多量に添加されたＮａは、Ｃｌ系ガスを用いた脱ガス処理によって、溶融アルミニウム合金からなる溶湯中のＮａ含有量が０．５〜３０ｐｐｍとなるように除去される。この除去後においても、残存するＮａによって微細なＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系化合物が生成すると考えられる。なお、脱ガス処理後におけるＮａ含有量を０．５〜３０ｐｐｍの範囲内に規定するのは、上記アルミニウム合金シートの組成の項で述べた通りである。なお、前記ＰについてはＮａと反応後Ｎａ−Ｐ化合物を生成し、脱ガス工程の流れに乗って系外に排出されると考えられるが、その詳細な機構は不明である。
【００４４】
一般的に脱ガスに用いるガス種としては、Ｃｌ系ガス、Ｎ２ガス、Ａｒガスなどが用いられる。Ｎａとの反応性の観点によりＮａ除去に優れるＣｌ系ガスを用いるのが好ましい。ここで、Ｃｌ系ガスとしては、Ｃｌ２含有率が３〜１００％のものが好ましい。Ｃｌ２含有率の下限を３％としたのは、３％未満では十分なＮａ除去効果が得られない場合があるからである。また、Ｎａ除去効果の観点から、Ｃｌ２含有率のより好ましい範囲は２０〜１００％である。なお、脱ガスには円筒管による吹込み法、回転ローター式脱ガス法などが用いられるが、いずれの方法を採用しても良い。
【００４５】
なお、脱ガスにおけるガス流量は１〜５０ｍ３／ｈが好ましく、更に好ましくは２〜４０ｍ３／ｈである。ガス流量が低い場合はＮａの除去効果、溶湯中の水素ガス脱ガス効果が十分でなく、ガス流量が高い場合はガス使用量の増加に伴うコスト増加が問題となる。
【００４６】
Ｃ．アルミニウムブレージングシート及びその製造方法
本発明に係るアルミニウムブレージングシートは、本発明に係るアルミニウム合金シートを皮材として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる心材の両面又は片面に前記皮材をクラッドした構成を有する。本発明に係るアルミニウムブレージングシートは、皮材として用いるアルミニウム合金シートが真空ろう付け性に優れ、また耐食性にも優れた特徴を有することから、真空ブレージング用として好適に用いられる。心材としてはＪＩＳ３００３などのアルミニウム材が用いられる。このような心材鋳塊の一方の面又は両方の面に所定の厚さとした上記アルミニウム合金シートとをクラッドし、クラッド材を熱間クラッド圧延し、次いで、熱間クラッド圧延したクラッド材を冷間圧延することにより、アルミニウムブレージングシートが製造される。なお、冷間圧延工程の途中及び／又は冷間圧延工程後に、クラッド材を焼鈍する焼鈍工程を設けてもよい。
【００４７】
熱間クラッド圧延工程における圧延温度は、４００〜５５０℃とするのが好ましい。温度が４００℃未満では塑性加工性が乏しいため圧延時にコバ割れなどを生じる場合があり、５５０℃を超えると熱間クラッド圧延中にろう材が溶融してしまう危険が出てくる。焼鈍工程では、クラッド材を２５０〜４５０℃で１〜１０時間保持する。２５０℃未満や時間未満では焼鈍が不十分で心材が未再結晶組織となり、４５０℃を超えたり１０時間を超えるのは経済的に好ましくない。
【００４８】
本発明に係るアルミニウムブレージングシートでは、皮材であるアルミニウム合金シートのクラッド率（片面）を２〜３０％とするのが好ましく、３〜２０％とするのが更に好ましい。２％未満ではろう付けに必要なろうが足らずろう付け不良となり、３０％を超えると芯材が薄くなるためろう付け後の組み立て物において強度が低下する。
【実施例】
【００４９】
以下において、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
【００５０】
本発明例１〜１５及び比較例１〜１１
表１、２の成分組成欄に示すように、アルミニウム合金シート用の合金として各必要添加元素を純金属、又は、Ａｌ母合金より配合した後に溶解して溶湯を調製した。なお、表１の成分組成欄に示す数値は、ＩＣＰ発光分析法によって測定したものである。次に、溶湯中へＮａ成分（Ｎａフラックス）を添加した。更に、Ｎａフラックスを添加した溶湯に、回転ガス吹込み装置を用いてローター回転数４００ｒｐｍ、気体流量２．５Ｎｍ３／ｈの条件にて、Ｃｌ系ガスとしてＣｌ２−Ｎ２混合ガスを３０分間吹き込んでＮａ除去を実施した。Ｎａフラックスを添加した溶湯中のＮａ濃度、Ｃｌ２−Ｎ２混合ガスにおけるＣｌ２含有率も表１、２に示した。なお、本発明例１４及び比較例１０、１１では、Ｃｌ２−Ｎ２混合ガスに替えてＮ２ガスを用いた。
【００５１】
【表１】
2016203193.tif 000003
【００５２】
【表２】
2016203193.tif 000004
【００５３】
上述のように、成分を調整したアルミニウム合金を溶解した溶湯を、Ｎａ成分の添加段階とその後の脱ガス段階にかけて調製した溶融アルミニウム合金をＤＣ鋳造法にて鋳造した。次に、鋳造後のスラブを面削による鋳肌除去し、５００℃で熱間圧延を施した。このようにして、本発明に係るアルミニウム合金シートを作製した。このアルミニウム合金シートを皮材として２枚用意し、芯材としての面削したＪＩＳ３００３（Ａｌ−０．１Ｃｕ−１．２Ｍｎ）スラブの両面にそれぞれ重ねて５００℃で熱間クラッド圧延を施し、次いで、熱間クラッド圧延板に冷間圧延を施して厚さ１ｍｍの三層のアルミニウムブレージングシートを作成した。図１に示すように、皮材の片面クラッド率はそれぞれ１０％とした。なお、アルミニウムブレージングシートの調質は、いずれもＯ材（焼鈍材）である。
【００５４】
表１、２に示す１〜３μｍの円相当径を有するＭｇ２Ｓｉ粒子の面積率は、上記ブレージングシートにおける皮材の厚さ方向に沿った断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察して測定した。具体的には、観察視野の全面積に対して１〜３μｍの円相当径を有するＭｇ２Ｓｉ粒子が占める面積率を、画像解析によって算出した。なお、観察視野は０．１ｍｍ×１０ｍｍとした。また、同一試料について、５０箇所の観察視野についての面積率を求め、これらの算術平均値をもってこの試料の面積率とした。
【００５５】
表１、２に示すＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系金属間化合物中のＮｉ、Ｍｎ含有量は、上記ブレージングシートの皮材から集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いて１０μｍ×１０μｍ×０．４μｍの分析サンプルを採取し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の点分析により測定した。なお、同一試料から分析サンプルを５０個採取し、各分析サンプル中の４個のＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−ＭｎについてＮｉとＭｎの含有量を求めた。すなわち、同一試料について、２００個のＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−ＭｎについてＮｉとＭｎの含有量を求め、これらの算術平均値をもってこの試料のＮｉ、Ｍｎ含有量とした。
【００５６】
図１に示すように、表１、２に示すろう付性の評価は、上記のようにして作製したアルミニウムブレージングシート１を、図中左側の底部に丸棒４を介して土台となるＪＩＳ３００３板２上に傾斜をもって載置した隙間充填試験装置を用いた。この隙間充填試験装置を１．０×１０−４ｔｏｒｒの真空ろう付け炉内に収容して炉内を昇温した。炉内温度が６００℃に到達後に３分間維持してろう付けを行なった。ろう付け中の炉内最高温度は、６０５℃であった。ブレージングシート１とＪＩＳ３００３板２の隙間を充填したろう流動部３の長手方向長さをろう流動長として測定した。表１、２に示すろう付け性とは、前記隙間充填試験におけるろう流動長を評価にしたものであり、流動長が２０ｍｍ以上を「◎」、流動長が１０ｍｍ以上２０ｍｍ未満を「○」、流動長が５ｍｍ以上１０ｍｍ未満を「△」、流動量が５ｍｍ未満を「×」とした。
【００５７】
表１、２に示すの耐食性の評価方法には、ＡＳＴＭのＧ８５に準拠したＳＷＡＡＴ試験を用いた。上記隙間充填試験に用いたブレージングシートを使用して、５００時間のＳＷＡＴＴ試験後における最大ピット深さを測定した。表１に示す耐食性とは、前記ＳＷＡＡＴ試験による最大ピット深さが２００μｍ未満を「◎」、２００μｍ以上５００μｍ未満「○」、５００μｍ以上８００μｍ未満「△」、８００μｍを「×」とした。
【００５８】
表１、２のその他問題点とは、製造上の問題点、ならびに、ろう付け性と耐食性以外の問題点がある場合に示した。
【００５９】
ろう付け性評価、耐食性評価、その他問題点を総合的に判断した結果を、表１、２の総合評価として示す。表１のろう付け性が「◎」、且つ、耐食性が「◎」又は「○」、且つ、その他問題点が無い場合は総合評価を「◎」とした。ろう付け性が「◎」、且つ、耐食性が「△」または「×」、且つ、その他問題点が無い場合は総合評価を「○」とした。ろう付け性が「○」、且つ、耐食性が「◎」又は「○」、且つ、その他問題点が無い場合は総合評価を「○」とした。ろう付け性が「△」又は「×」の場合は、耐食性評価及びその他の問題点の有無にかかわらず、総合評価を「×」とした。また、その他問題点が有る場合は、ろう付け性評価及び耐食性評価にかかわらず、総合評価を「×」とした。
【００６０】
本発明例１〜９、１４、１５では、アルミニウム合金シートの成分組成、Ｎａ成分の添加段階における溶湯中のＮａ濃度、ならびに、脱ガス段階後における溶湯中のＮａ濃度が請求の範囲内にあるため、１〜３μｍのＭｇ２Ｓｉ粒子の面積率が請求の範囲内となり、総合評価が◎となた。
【００６１】
本発明例１０では、アルミニウム合金シートにおけるＮｉ含有量が検出限界である０．００００１％未満であった。このため、ろう付け性に寄与するＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系化合物中にＮｉが取り込まれなかった。これにより、ろう付け性評価が○となり、総合評価も○となった。
【００６２】
本発明例１１では、アルミニウム合金シートにおけるＮｉ含有量が多かった。このため、耐食性評価は「△」だが、ろう付け性評価は「◎」となり、総合評価は「○」となった。
【００６３】
本発明例１２では、アルミニウム合金シートにおけるＭｎ含有量が検出限界である０．００００１％未満であった。このため、ろう付け性に寄与するＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系化合物中にＭｎが取り込まれなかった。これにより、ろう付け性評価が○となり、総合評価も○となった。
【００６４】
本発明例１３では、アルミニウム合金シートにおけるＭｎ含有量が多かった。このため、耐食性評価は「◎」だが、ろう付け性評価が「○」となり、総合評価は「○」となった。
【００６５】
比較例１では、アルミニウム合金シートにおけるＳｉ含有量が少ないため、真空ろう付け時に生成する液相量が不足し流動性が得られず、ろう付け性が低下した。その結果、総合評価は×となった。
【００６６】
比較例２では、アルミニウム合金シートにおけるＳｉ含有量が多いため、粗大Ｓｉ粒子が発生してアルミニウムブレージングシートの皮材層に孔が発生するというその他問題点が生じた。その結果、ろう付け性と耐食性は○であってが、総合評価は×となった。
【００６７】
比較例３では、アルミニウム合金シートにおけるＭｇ含有量が少ないため、真空ろう付け炉内におけるゲッター効果、及び、アルミニウムブレージングシートの皮材層表面における酸化物破壊効果が作用せず、ろう付け性が低下した。その結果、総合評価は×となった。
【００６８】
比較例４では、アルミニウム合金シートにおけるＭｇ含有量が多いため、ろう付け加熱中において、アルミニウムブレージングシートの皮材層表面にＭｇ系酸化皮膜が増加し、ろう付け性が低下した。その結果、総合評価は×となった。
【００６９】
比較例５では、アルミニウム合金シートにおけるＦｅ含有量が少ないため、アルミニウムブレージングシートの皮材層表面における酸化皮膜の緻密な成長が抑制されず、ろう付け性が低下した。その結果、総合評価は×となった。
【００７０】
比較例６では、アルミニウム合金シートにおけるＦｅ含有量が多いため、アルミニウムブレージングシート圧延時にコバ割れが発生して圧延性が低下する（歩留りが６０％）というその他問題点が生じた。その結果、ろう付け性は○であってが、総合評価は×となった。
【００７１】
比較例７では、アルミニウム合金シートにおけるＮａ含有量が少ないため、アルミニウムブレージングシートの皮材中において微細なＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｍｎ系化合物が殆ど生成せず、ろう付け性が低下した。その結果、総合評価は×となった。
【００７２】
比較例８では、アルミニウム合金シートにおけるＣａ含有量が多いため、アルミニウムブレージングシートの皮材層表面に形成した酸化皮膜によりろう付け性が低下した。その結果、総合評価は×となった。
【００７３】
比較例９、１０では、溶融アルミニウム合金からなる溶湯へのＮａ成分の添加段階における溶湯中のＮａ濃度が低いため、１〜３μｍのＭｇ２Ｓｉ面積率が低下し、Ｍｇ２Ｓｉ蒸発による酸化皮膜の破壊効果が低下してろう付け性が低下した。その結果、総合評価は×となった。
【００７４】
比較例１１では、アルミニウム合金シートにおけるＮａ含有量が多いため、アルミニウムブレージングシート圧延時にコバ割れが発生して圧延性が低下する（歩留りが５５％）というその他問題点が生じた。その結果、ろう付け性は◎であってが、総合評価は×となった。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように本発明によるアルミニウム合金シートは真空ろう付け性に優れ、また耐食性にも優れており、工業的顕著な効果を奏するものである。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・アルミニウムブレージングシート
２・・・ＪＩＳ３００３板
３・・・ろう流動部
４・・・丸棒
【図１】
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