(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｇ：０．２％（重量％、以下同じ）〜１．０％、Ｓｉ：０．２％〜１．０％、Ｆｅ：０．１％〜０．７％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物よりなり、ＳｉとＭｇの重量比（Ｓｉ／Ｍｇ）が１．１２以上の組成を有するアルミニウム合金押出材をハニカムパネルの枠材に加工してなることを特徴とするろう付けハニカムパネルの枠材。
【請求項２】
前記アルミニウム合金押出材が、Ｍｇ：０．２％〜１．０％、Ｓｉ：０．２％〜１．０％、Ｆｅ：０．１％〜０．７％を含有し、さらにＭｎ：０．１％以下（０％を含まず、以下同じ）、Ｃｒ：０．１％以下、Ｚｒ：０．１％以下のうち、少なくとも１種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物よりなり、ＳｉとＭｇの重量比（Ｓｉ／Ｍｇ）が１．１２以上の組成を有することを特徴とする請求項１記載のろう付けハニカムパネルの枠材。
【請求項３】
前記アルミニウム合金押出材が、さらにＴｉ：０．１％以下及びＢ：０．００８％以下のうち、少なくともいずれか１種を含有することを特徴とする請求項１または２記載のろう付けハニカムパネルの枠材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のろう付けハニカムパネルの枠材を用いたことを特徴とするろう付けハニカムパネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ろう付けハニカムパネルの枠材及びろう付けハニカムパネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ろう付け構造材用のアルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、例えば、ＪＩＳ  Ａ６０６３合金あるいは６Ｎ０１合金が適用されている。これらの合金は、押出性や焼入性に優れ、適度の強度を有していることから、複雑な断面形状を有する押出材として広く利用されてきたものである。しかしながら、ろう付け性については、被ろう付け素材の表面性状が大きく影響し、これらのアルミニウム合金をろう付け用素材として使用する場合、熱間押出加工された直後に素材の表面に生成される強固な酸化皮膜がろう付け時にろう材の浸透を阻害し、ろう付け性を低下させるという難点がある。
【０００３】
この難点を除くために、例えば図１に示すろう付けハニカムパネル１の枠材３として、上記Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を使用する場合、熱間押出加工により製造される枠材３には強固な酸化皮膜が生成されているため、枠材３の表面におけるろうの濡れ性を向上させる目的で、枠材３の表面に存在する酸化皮膜を切削加工等により削除して新生面としたのち真空中でろう付け（真空ろう付け）したり、あるいは枠材３表面の接合面に腐食性の強いフラックスを大量に塗布してろう付け（フラックスろう付け）を行っていたため、ろう付け前の枠材の切削加工やろう付け後のフラックスの除去にコストがかかるとともに、生産性を低下させる原因ともなっており、酸化皮膜の除去を要しないろう付け用アルミニウム材の開発が要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ろう付け構造用アルミニウム合金押出材として多くの利点をそなえているＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金をベースとして、上記の要求を満足させるアルミニウム合金押出材を得るために、ろう付け時の阻害要因となる酸化皮膜の生成性、製造性、ろう付け性及びろう付け後の強度特性と合金成分およびその組合わせとの関連について、多角的に実験、検討を加えた結果としてなされたものであり、その目的は、酸化皮膜の生成を妨げ、ろう付け前に酸化皮膜の除去処理をすることなく、ろう付けが容易に出来、押出加工性に優れると共にろう付け後の強度特性にも優れたアルミニウム合金押出材からなるろう付けハニカムパネルの枠材及びろう付けハニカムパネルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の請求項１記載のろう付けハニカムパネルの枠材は、Ｍｇ：０．２％〜１．０％、Ｓｉ：０．２％〜１．０％、Ｆｅ：０．１％〜０．７％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物よりなり、ＳｉとＭｇの重量比（Ｓｉ／Ｍｇ）が１．１２以上の組成を有するアルミニウム合金押出材をハニカムパネルの枠材に加工してなることを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２記載のろう付けハニカムパネルの枠材は、請求項１において、前記アルミニウム合金押出材が、Ｍｇ：０．２％〜１．０％、Ｓｉ：０．２％〜１．０％、Ｆｅ：０．１％〜０．７％を含有し、さらにＭｎ：０．１％以下、Ｃｒ：０．１％以下、Ｚｒ：０．１％以下のうち、少なくとも１種以上を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物よりなり、ＳｉとＭｇの重量比（Ｓｉ／Ｍｇ）が１．１２以上の組成を有することを特徴とし、請求項３記載のろう付けハニカムパネルの枠材は、請求項１または２において、前記アルミニウム合金押出材が、さらにＴｉ：０．１％以下及びＢ：０．００８％以下のうち、少なくともいずれか１種を含有してなることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４記載の本発明のろう付けハニカムパネルは、上記のろう付けハニカムパネルの枠材を用いたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のろう付け性に優れたアルミニウム合金（以下単にアルミ合金という）押出材における合金成分の意義およびその限定理由について説明する。
アルミ合金中のＭｇは、アルミ合金の強度を向上させるために機能する基本的に重要な元素である。Ｍｇの好ましい含有範囲は、0.2 ％〜1.0 ％であり、0.2 ％未満ではその効果が小さく、1.0 ％を越えて含有すると、押出加工性が害される結果、形材が得難い。Ｍｇのさらに好ましい含有範囲は、0.4 ％〜0.9 ％である。
【００１０】
アルミ合金中のＳｉは、上記のＭｇと結合してＭｇ2 Ｓｉを生成することにより強度を向上させるよう作用する。Ｓｉの好ましい含有範囲は、0.2 ％〜1.0 ％であり、0.2 ％未満ではその効果が充分でなく、1.0 ％を越えると、押出加工性が害される結果、形材が得難い。Ｓｉのより好ましい含有範囲は、0.4 ％〜0.9 ％である。
【００１１】
アルミ合金中のＦｅは、基本的には不純物として含有する元素であるが、結晶粒の微細化に寄与するので必須元素として添加するのが好ましい。Ｆｅの好ましい含有量は0.1 〜0.7 ％の範囲であり、0.1 ％未満では結晶粒の微細化に寄与する効果が充分でなく、0.7 ％を越えると、押出時の肌荒れ欠陥の原因となり易い。Ｆｅのより好ましい含有量は0.1 〜0.5 ％の範囲である。
【００１２】
アルミ合金におけるＳｉとＭｇとの重量比（Ｓｉ／Ｍｇ）は０．８以上とするのが好ましい。Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金においては、析出硬化に寄与する第２相として、Ｍｇ2 Ｓｉ化合物と単体Ｓｉとが存在するが、Ｓｉ／Ｍｇ重量比が０．６以下ではＭｇ2 Ｓｉ化合物のみが析出し、０．６を越えるとＭｇ2 Ｓｉ化合物に加え、さらに微細な単体Ｓｉの析出が起こり、０．８以上になると微細な単体Ｓｉの析出が高密度になる。
【００１３】
Ｓｉ元素は、表面に酸化皮膜が形成される際溶解せずに、そのまま皮膜中に存在することが知られているが、第２相として析出した単体Ｓｉは、微細且つ高密度であるため、酸化皮膜の連続性を損ね、酸化皮膜を脆化させる役割を果たす。従って、（Ｓｉ／Ｍｇ）を０．８以上として微細な単体Ｓｉの析出を多くし、酸化皮膜を脆化させることにより、ろう付け加熱昇温時に酸化皮膜が破壊されて、ろう付け性が改善される。
【００１４】
アルミ合金中には、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒのうちの少なくとも１種以上を添加することにより、結晶粒を微細化することができる。Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの好ましい含有範囲は、いずれも0.1 ％以下であり、0.1 ％を越えて添加されると、押出加工性の低下を招く。
【００１５】
アルミ合金中にはまた、結晶粒の微細化に有効な元素として、Ｔｉ、Ｂのうちの少なくとも１種以上が添加されていてもよい。ＴｉおよびＢの好ましい含有量は、それぞれ0.1 ％以下および0.008 ％以下の範囲であり、Ｔｉ、Ｂがいずれもその含有範囲を越えて添加されると、押出加工性の低下を招く。
【００１６】
本発明によるろう付け性に優れたアルミニウム合金の押出材の製造は、従来のＪＩＳ  Ａ６０６３合金あるいは６Ｎ０１合金などのＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の場合と同様に、例えば、半連続鋳造によりビレットを造塊し、このビレットを常法に従って均質化処理した後、熱間押出することにより行われる。製造された押出材においては、Ｓｉの単体析出により酸化皮膜の成長が不連続となって酸化皮膜の成長が途切れ、安定した成長が妨げられる。さらに、ろう付け時の加熱により酸化皮膜と母材との間に生じる熱膨張差によって、酸化皮膜にクラックを生じ酸化皮膜が破壊される結果、ろう付け性が向上する。
【００１７】
本発明のアルミ合金押出材を使用して本発明のろう付けハニカムパネルの枠材（以下単に枠材という）を作製し、その枠材を使用して、図１、図２に示すようなろう付けハニカムパネル（以下単にハニカムパネルという）１を作製するには、アルミニウム（アルミニウム合金を含む）の箔あるいは薄板からハニカムコア２を作製し、本発明の組成を有するアルミ合金を熱間押出加工することにより製造した角パイプ形状の枠材３を切削加工して熱間押出加工の際生じる酸化皮膜を除去すること無く、ハニカムコア１の側縁部３に合わせ、さらにハニカムコア２および枠材３の両面（上下面）Ｐにアルミニウム合金のブレージングシートからなる面板４を載置し、その状態で治具により、一体に固定した後、ろう付け炉に入れて、６００℃程度に加熱してろう付けを行う。
【００１８】
【実施例】
実施例１
まず、表１に示す組成（合金Ｎｏ．１〜５に示す組成）を有するアルミニウム合金を溶解し、半連続鋳造により直径１５０ｍｍの押出用ビレットを造塊し、このビレットを５７０℃で５時間均質化処理した。均質化処理後、ビレットを５００℃に加熱し、３０ｍ／分の押出速度で断面５０ｍｍ×１５ｍｍの形状に熱間押出を行い、長さ３０ｍｍに切断した。
【００１９】
得られた押出材について、１５ｍｍ×３０ｍｍの面（押出のまま）を突き合わせ、それらの間にＢＡ４０４７合金ろう材を挿み、接合面を３０００Ｐａで加圧し、６００℃に加熱して真空ろう付けを行った。その後、５２０℃で溶体化処理及び焼入れを行い、１７０℃の温度で８時間の人工時効処理を施した。次に、ろう付け面が平行部の中心に位置し、更に引張方向に対して垂直になるように試験材（試験材Ｎｏ．１〜５）を成形し、常温で引張試験を行った。その結果を表２に示す。なお、試験材Ｎｏ．２は参考例として示すものである。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
【表２】
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【００２２】
比較例１
表３に示す組成（合金Ｎｏ．６〜１０に示す組成）を有するアルミニウム合金を実施例１と同様の方法で、半連続鋳造、均質化処理、熱間押出、切断を行い、得られた押出材について、更に実施例１と同じ条件で真空ろう付け、溶体化処理、焼入れ、人工時効処理を施した後、比較材（比較材Ｎｏ．６〜１０）を成形し、常温で引張試験を行った。その結果を表４に示す。
【００２３】
【表３】
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【００２４】
【表４】
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【００２５】
表２にみられるように、本発明の条件に従う試験材Ｎｏ．１、３〜５は、いずれも引張強さが１８０〜１９２ＭＰａと優れ、良好なろう付け強度を示した。なお、実施例１ではいずれも素材の製造性に問題が無かった。
【００２６】
一方、表４に示すように、本発明の条件を満たさない比較例１（比較材Ｎｏ．６〜１０）は、いずれもろう付け性に優れたアルミニウム合金として必要な性能を有していない。すなわち、比較材Ｎｏ．６は、Ｍｇ、Ｓｉの含有量が少ないため、母材強度が低い。比較材Ｎｏ．７は、Ｍｇ、Ｓｉの含有量が多いため、熱間押出で割れが生じた。比較材Ｎｏ．８は、Ｍｇ／Ｓｉ重量比が低いため、ろう付け不良が発生し、ろう付け強度が低い結果となった。比較材Ｎｏ．９は、Ｆｅ量が多いため、押出材に肌荒れが発生した。比較材Ｎｏ．１０は、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｂの含有量が多いため、熱間押出で割れが生じた。
【００２７】
実施例２
表１に示す合金Ｎｏ．１の組成を有するアルミニウム合金を枠材として、図１〜２に示すようなろう付けハニカムパネルを作製した。この際、枠材は押出のままとし、酸化皮膜除去のための処理を行わなかった。ろう付けハニカムパネルの寸法は２００ｍｍ×３００ｍｍとし、枠材接合面に対する加圧力を４０００Ｐａとして、６００℃に加熱し真空ろう付けを行い、得られたろう付けハニカムパネルの面板を剥がして接合率を調べた。
【００２８】
比較例２
ＪＩＳ  Ａ６０６３合金（Ｍｇ:0.62 ％、Ｓｉ:0.45 ％、Ｆｅ:0.18 ％、Ｍｎ:0.02 ％、Ｃｒ:0.01 ％、Ｚｒ: ＜0.01％、Ｔｉ:0.02 ％、Ｂ:0.0003 ％、Ｃｕ:0.03 ％、Ｚｎ:0.03 ％、残部Ａｌ、Ｓｉ／Ｍｇ比:0.73 ）及び、同６Ｎ０１合金（Ｍｇ:0.75 ％、Ｓｉ:0.52 ％、Ｆｅ:0.19 ％、Ｍｎ:0.02 ％、Ｃｒ:0.05 ％、Ｚｒ: ＜0.01％、Ｔｉ:0.02 ％、Ｂ:0.0005 ％、Ｃｕ:0.12 ％、Ｚｎ:0.02 ％、残部Ａｌ、Ｓｉ／Ｍｇ比:0.69 ）を枠材として、ろう付けハニカムパネルを作製した。この時の２種類の合金における枠材は、その表面を酸化皮膜除去のために機械切削をしたものと、押出のままのものとを用意した。これらについて、実施例２の場合と同一の方法により、ろう付けハニカムパネル作製し、面板を剥がして接合率を調べた。
【００２９】
その結果、実施例２のものはほぼ１００％の接合率が得られた。また、比較例２のＪＩＳ  Ａ６０６３合金及び同６Ｎ０１合金を押出加工して作製した枠材の表面を機械切削をしたものは、ほぼ１００％の接合率が得られたが、比較例２のＪＩＳ  Ａ６０６３合金及び同６Ｎ０１合金を押出のまま枠材として使用したものは５０〜７０％の接合率しか得られなかった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の成分組成を特定することにより、耐食性、押出加工性、ろう付け後の強度特性が優れているとともに、表面酸化皮膜の安定成長を妨げ、ろう付け時の加熱により酸化皮膜を破壊して、良好なろう付け性が得られ、従来のように、切削加工やろう付け時に多量のフラックスを塗布する等の手段で酸化皮膜を除去する必要の無いアルミニウム合金押出材が得られる。
【００３１】
従って、当該アルミニウム合金押出材をろう付けハニカムパネルの枠材として適用した場合には、ろう付けハニカムパネルの生産性向上に大きく寄与し、その製造コストを大幅に引き下げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるろう付けハニカムパネルの形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態であるろう付けハニカムパネルの作製状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ろう付けハニカムパネル
２  ハニカムコア
３  枠材
４  面板
Ｐ  上下面
【図１】
0004138109.tif 000006
【図２】
0004138109.tif 000007