(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる心材と、この心材の少なくとも一方の面上にクラッドされたアルミニウム合金からなるろう材とを有するブレージングシートにおいて、心材の少なくとも一方の面上のろう材は、Ｓｉ：７乃至１５質量％及びＭｇ：０．５乃至２質量％を含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなる組成を有し、前記ろう材の単位面積当たりのＭｇ量が１乃至３ｇ／ｍ２であることを特徴とするアルミニウム合金製ブレージングシート。
【請求項２】
前記ろう材は、更に、Ｂｉ：０．０３乃至０．２質量％、Ｓｒ：０．０３乃至０．３質量％、及びＢａ：０．００５乃至０．２質量％からなる群から選択された１種又は２種以上の金属を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製ブレージングシート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器等の製造時においてアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付時に使用されるアルミニウム合金製ブレージングシートに関し、特に真空ろう付性が優れたアルミニウム合金製ブレージングシートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、真空ろう付によるアルミニウム又はアルミニウム合金製熱交換器等には、Ａｌ−Ｍｎ系合金又はＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系合金若しくはＡｌ−Ｍｎ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金材等からなる心材の片面又は両面上にＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金ろう材をクラッドしたブレージングシートが使用されている。
【０００３】
近時、製品の軽量化に対する要求が高まっているため、真空ろう付法によってアルミニウム又はアルミニウム合金からなるブレージングシートをろう付する際、ブレージングシートは、ろう付に必要とするろう以上の余剰なろうをなくす必要がある。必要最低限のろうでろう付けするためには、ろう材のぬれ性能がより重要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のブレージングシートではぬれ性が不十分なため、ろう付けされるアルミニウム又はアルミニウム合金からなるブレージングシート間の間隙（クリアランス）をろう材によって十分に充填することが困難であり、これにより、ろう付欠陥が発生する場合がある。
【０００５】
また、近時、熱交換器の形状が複雑化しているため、平面同士のろう付接合ではなく、ろう付接合部の形状が複雑化している。このように、製品の形状が複雑になるほど、ろう付けされるブレージングシート間の間隙が一定ではなくなるため、ろう付欠陥が発生しやすくなる。更に、従来のろう材を使用すると、ろう付け時に、例えばろう付温度の低温部又は真空度の増大等のろう付条件によっては、ろう付欠陥が発生しやすくなるという問題点がある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、ろう材のぬれ性能が高く、真空ろう付性が優れたアルミニウム合金製ブレージングシートを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアルミニウム合金製ブレージングシートは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる心材と、この心材の少なくとも一方の面上にクラッドされたアルミニウム合金からなるろう材とを有するブレージングシートにおいて、心材の少なくとも一方の面上のろう材は、Ｓｉ：７乃至１５質量％及びＭｇ：０．５乃至２質量％を含有し、残部がアルミニウム及び不可避的不純物からなる組成を有し、前記ろう材の単位面積当たりのＭｇ量が１乃至３ｇ／ｍ2であることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、前記ろう材は、更に、Ｂｉ：０．０３乃至０．２質量％、Ｓｒ：０．０３乃至０．３質量％、及びＢａ：０．００５乃至０．２質量％からなる群から選択された１種又は２種以上の金属を含有してもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。本願発明者等は上述の課題を解決すべく鋭意実験研究した結果、ろう付時において、ろう材の表面酸化皮膜の破壊作用を適正化させるためには、ろう材への添加量としてのＭｇ含有量だけではなく、クラッド厚さを考慮し、Ｍｇの総量を制御する必要があることを知見した。また、ろう材の表面張力を適切に低下させ、ろう材のぬれ性を向上させると共に、更に、ろう材を均一に溶解させてろう材の流動性を最適化することにより、ろう材及びアルミニウム合金ブレージングシートのろう付性を向上させることができることを見出した。
【００１０】
本発明のブレージングシートは、Ａｌ又はＡｌ合金からなる心材の一方又は両面上に心材がクラッドされている。そして、少なくとも一方のろう材は、Ｓｉ及びＭｇを所定の量含有し、更に必要に応じてＢｉ、Ｓｒ及びＢａのうち１種以上を適切な量含有するＡｌ合金からなり、且つ、ろう材の単位面積当たりのＭｇ量が１乃至３ｇ／ｍ2となるようにクラッドされている。
【００１１】
以下、本発明に係るアルミニウム合金製ブレージングシートのろう材に含有する化学成分及び数値理由について説明する。
【００１２】
ろう材のＳｉ含有量：７乃至１５質量％
Ｓｉは、Ａｌと共存して低融点化するため、良好な流動性を有するろう材を得るための基本成分である。ろう材中のＳｉ含有量が７質量％未満であると、ろう材の融点が高くなり、所定の流動性を得ることができず、ろう付性が低下する。一方、ろう材中のＳｉが１５質量％を超えると、融点が高くなり、所定の流動性を得ることができない。また、粗大な初晶Ｓｉが生成されるため、加工性が阻害される。従って、ろう材のＳｉ含有量は７乃至１５質量％とする。
【００１３】
ろう材のＭｇ含有量：０．５乃至２質量％、且つ、ろう材単位面積当たりのＭｇ量が１乃至３ｇ／ｍ2
Ｍｇはろう材中に添加されることにより、ろう付時に蒸発し、表面の酸化皮膜を破壊し、ろうのぬれ性を向上させる。また、蒸発したＭｇは、炉内に残留して水及び酸素と結合するゲッター作用により真空度を向上させ、ろう付性を向上させる。ろう材中のＭｇ含有量が０．５質量％未満及びろう材の単位面積当たりのＭｇ量が１ｇ／ｍ2未満であると、前記ぬれ性向上効果及びゲッター作用が十分得られない。一方、Ｍｇ含有量が２質量％を超え、且つ、ろう材の単位面積当たりのＭｇ量が３ｇ／ｍ2を超えると、ぬれ性向上効果及びゲッター作用が飽和するばかりでなく、熱交換器の半密閉空間内面部においてはろう付部にＭｇ系の酸化皮膜が増加してしまうため、ろう付性を低下させる。従って、ろう材中のＭｇ含有量は０．５乃至２質量％、且つ一方のろう材の単位面積当たりのＭｇ量が１乃至３ｇ／ｍ2とする。
【００１４】
このようなろう材の単位面積当たりのＭｇ量は、ろう材のＭｇ含有量及びろう材のクラッド率によって調節することができる。
【００１５】
Ｂｉ：０．０３乃至０．２質量％
Ｂｉはろう材中に添加されることにより、ろうの流動性を向上させ、また、ろう材の表面張力を低下させる効果を有し、これにより、ぬれ性を向上させてろう付性を向上させることができる。しかし、ろう材中のＢｉ含有量が０．０３質量％未満であると、前記作用が十分でなく、０．２質量％を超えると、前記ろう付性を向上させる作用が飽和すると共に、原料コストの上昇を招く。また、ろう材の加工性が劣化する。従って、ろう材中のＢｉ含有量は０．０３乃至０．２質量％とする。
【００１６】
Ｓｒ：０．０３乃至０．３質量％
Ｓｒはろう材に添加することにより、ろう材中の共晶Ｓｉを微細化する効果を有する。共晶Ｓｉが微細化されることにより、ろう付時にろう材が均一に溶解するので、ろう付性を向上させることができる。しかし、ろう材中のＳｒ含有量が０．０３質量％未満であると、上記作用を得られない。一方、Ｓｒ含有量が０．３質量％を超えると、ろう材中の共晶Ｓｉを微細化する効果が飽和し、ろう付性を向上させる効果が飽和し、原料コストの上昇を招く。また、粗大な化合物が生成してろう材の加工性が阻害されることがある。従って、ろう材中のＳｒ含有量は、０．０３乃至０．３質量％とする。
【００１７】
Ｂａ：０．００５乃至０．２質量％
本願発明者等は、Ｂａは、ろう材に添加することにより、ろう材の表面張力を大きく低下させる効果を有していることを知見し、これにより、ぬれ性を向上させてろう付性を向上させることができることを見出した。ろう材中のＢａ含有量が０．００５質量％未満では、上記作用が十分でなく、０．２質量％を超えると、ろう付性を向上させる効果が飽和すると共に原料コストの上昇を招く。従って、ろう材中のＢａ含有量は０．００５乃至０．２質量％とする。
【００１８】
なお、本発明において、ろう材中の規定成分の効果を損ねない程度の範囲でろう材中に不純物が含有されていてもよい。例えば、Ｆｅは通常、アルミニウム地金中に不純物として含有される。特に、本発明のアルミニウム合金からなるろう材は、Ｓｉ含有量が高いＡｌ−Ｓｉ合金からなるものであるので、Ｓｉ地金からろう材中にＦｅが大量に混入する。通常、Ｓｉを７乃至１５質量％含有するアルミニウム合金中には、Ｆｅが約０．３質量％程度含有されており、本発明においても、Ｆｅ含有量が０．８質量％以下であれば、本発明の効果に悪影響を及ぼさない。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明のアルミニウム合金製ブレージングシートを実際に製造し、本発明範囲から外れる比較例と比較してその効果について説明する。
【００２０】
先ず、下記表１に示す組成のＪＩＳ  ３００３合金からなる心材の両面に、下記表２及び表３の化学組成を有し、残部がアルミニウムからなるアルミニウム合金のろう材を用意し、このろう材のクラッド率及び心材板厚を調整することにより、両面に形成した各ろう材の単位面積当たりのＭｇ量が下記表２に示す値になるろう材を有し、板厚が０．４ｍｍであるＯ材のブレージングシートを製造した。
【００２１】
次に、このブレージングシートを所定のサイズに切断し、プレス成形することにより、ろう付試験用のカップ試験片を作製した。図１（ａ）は、ろう付用のカップ試験片の成形形状及びサイズを示す平面図であり、（ｂ）はその断面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、カップ試験片１は、容器部分となる直径３３ｍｍの円形の凹部１０の底面に直径１０ｍｍの穴１１を形成し、凹部１０の縁部周囲にへり１２を形成して凹部１０の底面側へ折り曲げた。ろう付けされる凹部１０の縁部からへりの折り曲げ部までの距離が４ｍｍ、また、へり１２の折り曲げ部１３の長さは３ｍｍとした。
【００２２】
図２（ａ）は、ろう付け時の組立形状を示す模式的断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のろう付時の接合部Ａを拡大して示す模式的断面図である。カップ試験片１の形成後、図２（ａ）に示すように、得られたカップ試験片１同士のへり１２を重ね合わせ、真空度１×１０-2Ｐａ、６０５℃の温度に加熱し、カップ試験片１の温度を６０５℃に加熱した状態で３分間保持することにより、ろう付熱処理を実施した。その後、ろう付により、得られたカップろう付材の接合部Ａについて、ろう付性を評価した。評価は、図２（ｂ）に示すように、カップ内面側接合部１４及び外面側接合部１５のフィレットの形成状態（フィレット巾Ｌ）を金属顕微鏡で断面観察し、フィレット幅Ｌを測定して行った。内面及び外面共にフィレット巾Ｌが０．５ｍｍ以上であったものの総合評価を良好（○）とし、内面又は外面の内いずれか一方でもフィレット巾Ｌが０．５ｍｍ未満であったものは、不良（×）とした。これらの評価結果を下記表４及び表５に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【００２６】
【表４】
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【００２７】
【表５】
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【００２８】
表４に示すように、実施例１乃至２３は、ろう材の組成が本発明範囲内であり、且つろう材の単位面積当たりのＭｇ量が本発明範囲内であるので、カップの内外面共にフィレット形成は良好であり、優れたろう付性を示した。ここで、実施例９乃至２３は、ろう材中にＢｉ、Ｓｒ、Ｂａが含有されており、その含有量が本発明範囲内であるので、フィレット形成は更に良好となり、優れたろう付性を示した。例えば、実施例９及び１０は、実施例３の組成に更にＢｉが添加されているため、実施例１３及び１４は、実施例３の組成に更にＳｒが添加されているため、また、実施例１６及び１７は、実施例３の組成に更にＢａが添加されているため、夫々実施例３と比べて、ろう付性が更に向上している。
【００２９】
一方、比較例２４及び２５は、ろう材中のＳｉ含有量が本発明範囲から外れているため、流動性が低下して良好なろう付性を得ることができなかった。
比較例２６及び２７は、ろう材中のＭｇ含有量が本発明範囲から外れているため、良好なろう付特性を得ることができなかった。
【００３０】
比較例２８及び２９は、Ｂｉ及びＳｒの含有量が本発明範囲の上限を超えているため、ろう材板作製時の圧延加工性が低下し、正常なろう材が作製できなかった。
【００３１】
比較例３０乃至３９は、ろう材の組成は本発明範囲内であるが、一方のろう材の単位面積当たりのＭｇ量が本発明範囲から外れるため、良好なろう付性を得ることができなかった。
【００３２】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、ろう材中の化学成分及び組成を適正量に規定し、且つ、ろう材の単位面積当たりのＭｇ量が適切に規制されているので、ブレージングシートのろう付け時に、ろう材のぬれ性能が高く、真空ろう付性が優れている。また、ろう材中に所定量のＢｉ、Ｓｒ、及びＢａを含有させると、ろう付性を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、ろう付用のカップ試験片の成形形状及びサイズを示す平面図であり、（ｂ）はその断面図である。
【図２】（ａ）は、ろう付け時の組立形状を示す模式的断面図、（ｂ）はろう付時の接合部を拡大して示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１；カップ型試験片
１０；凹部
１１；穴
１２；へり
１３；折り曲げ部
１４；内面側接合部
１５；外面側接合部
【図１】
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【図２】
0003736608.tif 000008