JP2003147467A - 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラミネータ式エバポレータの冷媒通路に適し
たブレージングシートとして、低加工度の部位でもろう
付け加熱時のエロージョンが生じにくく、ろう付け性が
良好でかつ成形性も優れたものを提供する。 【解決手段】 Ａｌ−Ｍｎ系合金を芯材とし、その片面
もしくは両面にＡｌ−Ｓｉ系合金もしくはＡｌ−Ｓｉ−
Ｍｇ系合金からなるろう材を皮材としてクラッドしてな
る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートにお
いて、芯材におけるろう材に接する側の表面層部分が、
ろう材合金成分が拡散した拡散層とされて、その拡散層
部分がＨ２２ないしＨ２４相当の調質度とされるととも
に、芯材における厚み方向中央部分がＯ材相当の調質度
とされ、かつろう材がＯ材相当の調質度とされているこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はアルミニウム合金
製熱交換器に使用されるアルミニウム合金ブレージング
シートに関するものであり、より詳しくは、ドローンカ
ップ型熱交換器のコアプレート、特にラミネート式エバ
ポレータにおける冷媒通路形成用の成形板に適したブレ
ージングシートおよびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にアルミニウム合金製熱交換器、例
えば自動車のラジエータ、オイルクーラー、インターク
ーラー、ヒーター、あるいはエアコン用のエバポレー
タ、コンデンサー等には、ろう付け構造体が用いられて
おり、このようなろう付け構造体を製造するにあたって
は、アルミニウム合金芯材の片面もしくは両面にアルミ
ニウム合金ろう材からなる皮材をクラッドしてなるブレ
ージングシートが多用されている。特にカーエアコン用
ラミネート式エバポレータを製造する場合、一般に３層
構造のブレージングシート、すなわち芯材の両面にろう
材をクラッドしてなるブレージングシート、あるいは芯
材の両面のうちの一方の面（片面）に皮材としてのろう
材をクラッドしかつ他方の面に犠牲陽極材をクラッドし
てなるブレージングシートからなる成形板同士を重ね合
わせた状態で、成形板同士の間に冷媒通路が形成される
ようにさらに成形し、その冷媒通路が形成された成形板
とフィン材とを交互に重ね合わせ、真空炉内でろう付け
加熱を行なってエバポレータ用のろう付け構造体を得る
のが通常である。

【０００３】上述のようなラミネート式エバポレータに
使用される冷媒通路形成用のブレージングシートについ
ては、ろう付け性が良好であることが要求されることは
もちろん、冷媒通路形成のための成形を容易かつ確実に
行ない得るように、良好な成形性が要求される。そこで
このような用途においては、一般に成形性を重視して、
焼なまし材、すなわち調質度がＯ材相当である材料を用
いている。

【０００４】なお一般にこの種の用途のブレージングシ
ートの素材としては、皮材についてはＡｌ−Ｓｉ系もし
くはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなるろう材を用い、芯
材についてはＡｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合
金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ−Ｃｕ
系合金等のＡｌ−Ｍｎ系を主体とする合金を用いること
が通常であり、またその製造にあたっては、皮材と芯材
とを重ね合わせて、熱間クラッド圧延により圧着して合
わせ板とし、その後冷間圧延を施して所定の板厚とし、
さらに最終焼鈍を施してＯ材に仕上げるのが通常であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにラミネー
ト式エバポレータの冷媒通路形成用のブレージングシー
トとしては、冷媒通路形成のための成形性を重視してＯ
材が用いられているが、実際の冷媒通路形成のための成
形加工においては、部位によっては全く加工されない部
分、すなわち加工度０％の部分や、１０％程度以下の極
めて低い加工度しか与えられない部位もある。このよう
に低加工の部位では、ろう付けのための昇温過程で芯材
がほとんど再結晶せず、そのため溶融ろうが芯材へ侵み
込む現象、すなわちいわゆるエロージョンが生じる可能
性が高い。このようなエロージョンが発生すれば、継手
部に集積されるべきろうが不足してろう付け性の低下を
招くとともに、エロージョン発生部位の耐食性が低下す
る等の問題を招く。

【０００６】一方、芯材のエロージョンを防止するため
には、ブレージングシートの調質度をＯ材相当ではなく
例えばＨ２２ないしＨ２４相当程度として、成形前にあ
る程度の歪が残存した状態としておくことが考えられ、
このようにすれば成形時の加工度が低い部位でもろう付
け加熱時の再結晶が促進されてエロージョンの発生を防
止することが可能となると考えられる。しかしながらこ
の場合は、成形性が著しく低下してしまうため、成形時
に割れが発生したり、成形が困難となったりする問題が
あり、そのためこのような手法を実際にラミネート式エ
バポレータに適用することは不適当とされている。

【０００７】一方、芯材とろう材との間に中間層を設け
てろう付け性と成形性とをともに向上させた４層構造あ
るいはそれ以上の多層構造のブレージングシートが提案
されている。しかしながらこのような４層以上の多層構
造のブレージングシートでは、クラッドに問題が生じや
すく、クラッド圧延時に圧着不良が生じたり、クラッド
率が予め定めた範囲内に収まりにくいなど、製造上の問
題がある。

【０００８】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、前述のような問題を招くことなく、良好なろ
う付け性と優れた成形性とを兼ね備えていて、ラミネー
ト式エバポレータに適したブレージングシートを提供す
ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は前述の課題
を解決するための方策を見出すべく種々検討を重ねた結
果、ブレージングシートにおけるろう材に接する側の芯
材表面層部分に、皮材（ろう材）の合金成分、特にＳｉ
を積極的に拡散させておけば、その拡散層（表面層）で
は、芯材の板厚方向中央部分すなわち皮材（ろう材）の
合金成分が拡散していない層と比べて再結晶温度が高く
なって、再結晶が遅れる現象が生じ、この現象を積極的
に利用することによって、前述の問題を解決し得ること
を見出した。すなわち、ろう材成分、特にＳｉを皮材表
面層に積極的に拡散させておき、さらに芯材の厚み方向
の各部位の再結晶温度に応じて適切な製造条件を設定す
ることにより、芯材の調質度をその厚み方向に異ならし
めることができ、これによって芯材における板厚方向中
央部の調質度をＯ材相当とする一方、芯材における皮材
に接する側の表面層（拡散層）の調質度をＨ２２ないし
Ｈ２４相当とすることによって、ろう付け性を損なった
り耐食性を低下させたりすることなく、成形性を向上さ
せ得ることを見出し、この発明をなすに至ったのであ
る。

【００１０】具体的には、請求項１の発明の熱交換器用
アルミニウム合金ブレージングシートは、Ａｌ−Ｍｎ系
合金を芯材とし、その片面もしくは両面にＡｌ−Ｓｉ系
合金もしくはＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなるろう材を
皮材としてクラッドしてなる熱交換器用アルミニウム合
金ブレージングシートにおいて、芯材におけるろう材に
接する側の表面層部分が、ろう材合金成分が拡散した拡
散層とされて、その拡散層部分がＨ２２ないしＨ２４相
当の調質度とされるとともに、芯材における厚み方向中
央部分がＯ材相当の調質度とされ、かつろう材がＯ材相
当の調質度とされていることを特徴とするものである。

【００１１】また請求項２の発明は、請求項１に記載の
アルミニウム合金ブレージングシートにおいて、前記芯
材の合金として、Ａｌ−Ｍｎ系合金にさらにＣｕ、Ｍ
ｇ、Ｔｉのうちの１種以上を添加したものが用いられて
いることを特徴とするものである。

【００１２】さらに請求項３の発明は、請求項１に記載
のアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、芯材
におけるろう材に接する側の表面から板厚の５〜２０％
の位置までの層がＨ２２ないしＨ２４相当の調質度とさ
れていることを特徴とするものである。

【００１３】そしてまた請求項４の発明は、請求項１に
記載のアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、
芯材におけるろう材に接する側の表面から板厚の５〜２
０％の位置までの層が未再結晶組織とされ、芯材におけ
る残りの部分が完全再結晶組織とされていることを特徴
とするものである。

【００１４】一方請求項５の発明の熱交換器用アルミニ
ウム合金ブレージングシートの製造方法は、請求項１に
記載のアルミニウム合金ブレージングシートを製造する
にあたり、芯材に均質化処理を施した後、芯材と皮材と
を重ね合わせて熱間圧延を施すことにより芯材と皮材と
を圧着し、その後一次冷間圧延を行なってからもしくは
熱間圧延後直ちに中間焼鈍を行なうにあたり、２５０℃
以上でかつ芯材の再結晶温度より低い温度域で１〜１０
時間加熱保持して皮材成分を芯材における皮材に接する
側の表面層に拡散させ、さらに圧下率３０〜９０％の範
囲内で最終冷間圧延を行ない、その後に芯材における板
厚方向中央部の再結晶温度以上でかつ芯材における皮材
合金成分拡散層の再結晶温度よりも低い温度域で１〜５
時間保持する最終焼鈍を行なうことを特徴とするもので
ある。

【００１５】また請求項６の発明は、請求項５に記載の
アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法におい
て、最終冷間圧延の後、最終焼鈍直前に、２５０℃以上
でかつ芯材の板厚方向中央部の再結晶温度よりも低い温
度域で１〜１０時間保持する予備加熱を行なうことを特
徴とするものである。

【００１６】さらに請求７の発明は、請求項５もしくは
請求項６に記載のアルミニウム合金ブレージングシート
の製造方法において、最終焼鈍後の芯材の組織が、皮材
に接する側の表面から板厚の５〜２０％の位置までの層
では未再結晶組織、残りの部分では完全再結晶組織とな
るように最終焼鈍を施すことを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１にこの発明によるブレージン
グシートの代表的な例を模式的に示す。

【００１８】図１において、アルミニウム合金芯材１の
両面にはそれぞれアルミニウム合金ろう材からなる皮材
３，５が熱間圧着によりクラッド接合されて、全体とし
て３層クラッド構造となっている。ここで、芯材１にお
ける皮材３，５に接する側の表面層１Ａ，１Ｂは、主と
して後述するような中間焼鈍時における皮材３，５から
のろう材合金成分（主としてＳｉ）の拡散が生じた拡散
層となっており、一方芯材１における板厚方向中央部分
１Ｃは、ろう材合金成分の拡散が実質的にない層となっ
ている。そして特にこの発明のブレージングシートの場
合、芯材１の厚み方向中央部分１Ｃ（拡散が実質的にな
い層）は、完全焼なまし状態、すなわちＯ材相当の調質
度の完全再結晶組織とされる一方、拡散層（表面層）１
Ａ，１ＢはＨ２２ないしＨ２４相当の調質度の未再結晶
組織とされている。なおろう材からなる皮材はＯ材相当
の調質度とされている。

【００１９】このように、従来のラミネート式エバポレ
ータ用ブレージングシートの如くブレージングシートの
全体をＯ材相当の完全再結晶組織とせず、芯材の板厚方
向中央部分と皮材を除き、芯材における皮材に接する側
の層をＨ２２ないしＨ２４相当の調質度として、歪が残
った状態の未再結晶組織としておくことにより、冷媒通
路形成のための成形加工を行なうにあたって加工度が低
かった部分でも、芯材の表面層にある程度の歪が存在す
るため、その後のろう付けのための加熱過程において、
加工度の低い部分でも芯材の表面層に充分に再結晶を生
起させ、皮材からの溶融ろうの侵入、すなわちエロージ
ョンを防止して、良好なろう付け性を確保することがで
きるとともに、耐食性の低下を防止することができる。
また同時に、ブレージングシート全体をＨ２２ないしＨ
２４相当の調質度とせず、板厚方向中央部分および皮材
はＯ材相当の完全再結晶組織としているため、成形性を
も確保することができるのである。

【００２０】上述のように芯材の厚み方向で材料の調質
度を異ならしめるにあたっては、芯材における拡散層の
特性を有効に利用している。すなわち、後述する製造方
法に関して改めて詳細に説明するように、ろう材合金成
分、主としてＳｉが拡散している拡散層（芯材における
皮材に接する側の層）と拡散していない部分（芯材の板
厚方向中央部分）とでは、ブレージングシート製造過程
における熱処理による再結晶挙動が異なり、そのためブ
レージングシート製造過程における熱処理条件を適切に
選択することによって芯材の板厚方向でその調質度を変
えることができるのである。すなわち、主としてＳｉが
拡散している拡散層では、拡散していない部分と比較し
て熱処理時における再結晶温度が高くなって再結晶が遅
れる。そこで熱処理条件を適切に選定することによっ
て、非拡散部分では完全再結晶させてＯ材としながら
も、拡散層では未再結晶状態に留めて、Ｈ２２ないしＨ
２４の調質度としているのである。

【００２１】ここで、芯材におけるろう材に接する側の
層（拡散層）の調質度がＨ２４より高い場合（例えばＨ
２６相当）では、伸びが低下して成形性が悪化し、その
ためブレージングシート全体として良好な成形性を確保
することは困難となる。一方Ｈ２２未満の例えばＯ材の
場合、前述のようにろう付け加熱時にエロージョンが発
生しやすくなり、ろう付け性が低下してしまう。したが
ってこの発明の所期の目的を達成するためには、芯材に
おけるろう材に接する側の層（拡散層）の調質度をＨ２
２ないしＨ２４とする必要がある。

【００２２】さらにこの発明のブレージングシートの構
成について、より詳細に説明する。

【００２３】皮材として使用されるアルミニウム合金ろ
う材の種類、成分組成は特に限定されるものではない
が、４０４５合金、４０４７合金等のＡｌ−Ｓｉ系合
金、あるいは４００４合金、４１０４合金等のＡｌ−Ｓ
ｉ−Ｍｇ系合金を好適に使用することができる。

【００２４】一方芯材としては、Ａｌ−Ｍｎ系合金ある
いはＡｌ−Ｍｎ系にＣｕ、Ｍｇ、Ｔｉの１種以上を添加
した合金を使用することが好ましい。ここで、ＭｎやＣ
ｕ、Ｍｇ、Ｔｉはいずれも強度向上に寄与する元素であ
り、またこれらのうち、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｔｉにいては、芯
材の電位を貴にして、ブレージングシートの耐食性を向
上させる作用を有する。なおこれらの合金元素の添加量
としては、Ｍｎは０．３〜１．５％、Ｃｕは０．１〜
１．０％、Ｍｇは０．１〜０．８％、Ｔｉは０．０１〜
０．３％が望ましい。

【００２５】ブレージングシートのクラッド構造として
は、この発明では３層構造の場合に最も有効である。３
層構造としては、前述の図１の例では芯材の両面にろう
材を皮材としてクラッドしたものを示しているが、この
ほか芯材の一方の片面にろう材を皮材としてクラッド
し、他方の片面に犠牲陽極材を皮材としてクラッドした
構造としても良い。この場合犠牲陽極材としては、純Ａ
ｌ系アルミニウム合金のほか、Ａｌ−Ｚｎ系合金、Ａｌ
−Ｚｎ−Ｍｇ系合金などを用いれば良い。

【００２６】ブレージングシート全体の厚みは特に限定
されるものではなく、具体的な用途や要求される強度等
に応じて適切に定めれば良いが、通常は０．１〜２．０
ｍｍ程度が一般的であり、特にラミネート式エバポレー
タの冷媒通路形成用のブレージングシートの場合、０．
５ｍｍ程度が一般的である。

【００２７】またブレージングシートを構成している芯
材および皮材のそれぞれの厚さも特に限定されるもので
はない。

【００２８】ここで、芯材におけるろう材合金成分、主
としてＳｉが拡散している拡散層の厚みは、通常は１０
〜１００μｍ程度であるが、この拡散層は最終板の状態
でＨ２２ないしＨ２４相当の調質度の未再結晶組織とな
っているものであり、このような拡散層に由来するＨ２
２ないしＨ２４相当の未再結晶組織の厚みが芯材の全厚
みに占める割合が、５〜２０％の範囲内となるように拡
散層の厚みを調整することが望ましい。Ｈ２２ないしＨ
２４相当の未再結晶組織の片面当りの厚み割合が芯材板
厚の５％未満では、ろう付け加熱時のエロージョンの発
生を防止することが困難となり、一方２０％を越えれ
ば、伸びの低下によって成形性が悪くなるおそれがあ
る。

【００２９】次にこの発明のブレージングシートを製造
する方法について詳細に説明する。

【００３０】この発明の製造方法では、皮材のろう材成
分、特にＳｉを芯材の表面層部分に充分に拡散させ、そ
の後、拡散層における再結晶の遅れを利用して、皮材お
よび芯材における非拡散部分（板厚方向中央部分）を完
全再結晶させてＯ材とすると同時に、芯材における拡散
層がＨ２２ないしＨ２４相当の調質度の未再結晶組織と
なるように熱処理することが重要であり、各製造プロセ
ス条件も、その観点から定められる。

【００３１】すなわち、芯材と皮材とを熱間圧延した後
の熱処理時、特に中間焼鈍時や最終焼鈍前の予備加熱時
において、ろう材の成分、特にＳｉを芯材へ拡散させ
て、芯材とろう材との界面近傍の芯材側にＳｉ濃度の高
い部分（拡散層）を形成することができる。そしてこの
ようにＳｉが拡散した部分では、そのＳｉがＡｌ−Ｍｎ
系合金からなる芯材中のＭｎと反応してＡｌ−Ｍｎ−Ｓ
ｉ系の析出物を形成しやすい。この析出物は、その後の
熱処理時における再結晶特性に影響を及ぼして、再結晶
遅れを引き起こすから、最終焼鈍において前述のように
芯材の拡散層部分と非拡散部分とで再結晶状態を異なら
しめ、材料の調質度を板厚方向に変化させることが可能
となったのである。特にこの発明の方法では、熱間圧着
後の冷間圧延中途での中間焼鈍を未再結晶温度域で行な
い、さらに必要に応じて最終焼鈍前の予備加熱を未再結
晶温度域で行なうことによって、前述のようなＡｌ−Ｍ
ｎ−Ｓｉ系析出物を微細かつ多量に析出させて、最終焼
鈍時におけるＳｉ拡散層の再結晶遅れを確実に生起せし
めることができる。

【００３２】さらにこの発明の製造方法を具体的に説明
する。

【００３３】この発明のブレージングシートを製造する
にあたっては、先ず常法に従ってＡｌ−Ｍｎ系合金から
なる芯材を用意するとともに、Ａｌ−Ｓｉ系合金もしく
はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなるろう材を皮材として
用意する。これらの芯材、皮材（ろう材）の製造方法自
体は常法に従えば良いから、ここでは詳述しない。

【００３４】芯材については、常法に従って均質化処理
を施し、その後芯材と皮材とを重ね合わせて、熱間圧延
によりクラッド（熱間圧着）する。この圧着のための熱
間圧延時における加熱温度は４５０〜５３０℃の範囲内
が好ましい。加熱温度が４５０℃未満では圧延時の延性
が低下して圧着性が悪くなり、一方５３０℃を越えれば
酸化皮膜の成長が進んで圧着性が低下する。

【００３５】熱間圧延によってクラッド化した後には、
冷間圧延によって所要の板厚まで圧延するが、この冷間
圧延の中途には中間焼鈍を施す。すなわち１次冷間圧延
を行なってから中間焼鈍を施し、その後に最終冷間圧延
を施す。

【００３６】１次冷間圧延の圧延率は性能に大きな影響
を及ぼさないから、特に限定されるものではないが、通
常は３０〜９０％程度の圧延率が一般的である。１次冷
間圧延後の中間焼鈍は、ろう材中のＳｉを芯材に拡散さ
せ、その拡散したＳｉとＡｌ−Ｍｎ系合金からなる芯材
中のＭｎとの間でα−Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系の析出物を形
成させるための拡散処理として重要であり、２５０℃以
上でかつ芯材の再結晶温度よりも低い温度域で、１〜１
０時間の保持の条件とする必要がある。中間焼鈍の加熱
保持温度が２５０℃未満では皮材から芯材へのＳｉの拡
散が充分ではなく、一方芯材の再結晶温度もしくはそれ
以上では、最終冷間圧延後の最終焼鈍時において再結晶
を促進させることが困難となり、結果的に拡散層部のみ
をＨ２２もしくはＨ２４の調質度とすることが困難とな
る。また中間焼鈍における保持時間が１時間未満では、
拡散効果が充分に得られず、一方１０時間を越える長時
間の保持では拡散効果が飽和し、経済的に好ましくなく
なるだけである。なおここで、芯材の再結晶温度は芯材
の具体的な成分組成によって異なり、したがって中間焼
鈍を施すにあたっては、予め熱処理実験によって焼鈍軟
化特性を調べ、芯材の再結晶温度を確認しておく必要が
ある。

【００３７】なお上述のところでは、クラッド化のため
の熱間圧延の後、１次冷間圧延を行なってから中間焼鈍
を施すこととしているが、場合によっては１次冷間圧延
を省き、熱間圧延後に直ちに中間焼鈍を施しても良い。

【００３８】中間焼鈍後の最終冷間圧延は、圧延率が３
０〜９０％の範囲内で行なう。この最終冷間圧延は、そ
の後の最終焼鈍において再結晶を生起させるために必要
な歪を蓄積させるために必要な工程である。最終冷間の
圧延率が３０％未満では、冷間歪の蓄積が不充分となっ
て、その後の最終焼鈍時における再結晶が遅れ、芯材板
厚方向中央部（非拡散部分）の再結晶が不充分となり、
その部分を完全再結晶させてＯ材相当とすることが困難
となる。また９０％を越える圧延率は工業的に無意味で
ある。なお一般にラミネート式エバポレータの冷却媒体
通路用部材の板厚は０．５ｍｍ前後であり、一方熱間圧
延での上り板厚は２．０〜４．０ｍｍ程度であるから、
最終冷間圧延率は３０〜９０％の範囲内であれば特に支
障はない。

【００３９】最終冷間圧延後には、芯材の板厚方向中央
部（非拡散部分）および皮材の再結晶のために最終焼鈍
を行なう。この最終焼鈍は、芯材の板厚方向中央部（す
なわち非拡散部分）の再結晶温度以上でかつ芯材におけ
る拡散層の再結晶温度よりも低い温度域で、１〜５時間
加熱保持の条件とする。すなわち、既に述べたように芯
材におけるろう材に接する側の部分は、主としてＳｉが
拡散した拡散層となっており、この拡散層の再結晶温度
は、芯材の板厚中央部分すなわちろう材のＳｉが拡散し
ていない部分の再結晶温度と比較して高くなっており、
そこで板厚方向中央部分の再結晶温度以上でかつ拡散層
の再結晶温度より低い温度で最終焼鈍を行なうことによ
り、芯材の板厚方向中央部分はＯ材、すなわち完全再結
晶組織としながらも、拡散層部分すなわちろう材に接す
る側の層はＨ２２ないしＨ２４相当の未再結晶組織とす
ることが可能となるのである。そしてこのように芯材の
板厚方向中央部をＯ材とすることによって良好な成形性
を確保し、同時にろう材に接する側の層すなわち拡散層
はＯ材とせずＨ２２ないしＨ２４相当の調質度としてお
くことによって、低加工度の部位でもエロージョンの発
生を防止することが可能となる。

【００４０】図２に、この発明のブレージングシートに
おける各部位の加熱軟化特性の一例を模式的に示す。ま
た最終焼鈍における適切な温度域を図２中に併せて示
す。

【００４１】ここで、最終焼鈍の加熱保持温度が芯材の
板厚方向中央部分の再結晶温度より低ければ、芯材板厚
方向中央部分を充分にＯ材とすることが困難となるた
め、良好な成形性を得ることができず、一方拡散層の再
結晶温度以上では、ろう材に接する側の表面層部分まで
Ｏ材となってしまって、エロージョンを防止することが
困難となるおそれがある。また最終焼鈍の加熱保持時間
が１時間未満では、コイル内での温度不均一が生じて、
再結晶状態にむらが生じて品質が不安定となるおそれが
あり、一方５時間以上加熱保持しても焼鈍効果は飽和
し、経済的に不利となるだけである。なお一般にろう材
の再結晶温度は芯材の再結晶温度よりも格段に低く、そ
のため上述のように芯材板厚方向中央部分の再結晶温度
以上の温度域で最終焼鈍することにより、ろう材をも完
全再結晶させて、ろう材部分をＯ材とすることができ
る。

【００４２】ここで最終焼鈍では、前述のように芯材の
板厚方向中央部分のみならず、ろう材も再結晶させて、
Ｏ材とするが、ろう材としてＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金を
用いている場合、Ｍｇ_２Ｓｉ等による析出硬化が生じる
おそれがあり、その場合には成形性が低下してしまう。
そこで最終焼鈍後の冷却過程の冷却速度を小さくした
り、あるいは冷却過程中途の温度で保持するなどの手段
によって、安定析出相を生成させるいわゆる過時効処理
を行なうことが望ましい。具体的には、最終焼鈍後の冷
却速度を３０℃／時間以下の徐冷とするか、あるいはま
た最終焼鈍後の冷却途中における２１０〜２７０℃の温
度域で１〜５時間の保持を行なうことが望ましい。

【００４３】さらに、以上の説明では最終冷間圧延後に
直ちに最終焼鈍を行なうものとしたが、最終冷間圧延
後、最終焼鈍前には、予備加熱として、中間焼鈍と同じ
条件での加熱保持を行なうことが望ましい。

【００４４】すなわち、前述のように中間焼鈍によって
ろう材中のＳｉを芯材に拡散させているが、より一層確
実かつ充分にＳｉを芯材に拡散させるために、最終焼鈍
の直前に予備加熱を行なうことが望ましい。この予備加
熱は、前述のように中間焼鈍と同じ条件、すなわち２５
０℃以上でかつ芯材の板厚方向中央部分（非拡散部分）
の再結晶温度よりも低い温度で１〜１０時間加熱保持の
条件とすれば良く、その理由も既に中間焼鈍条件の限定
理由として述べた理由と同じである。なおこの予備加熱
後は、その予備加熱温度から冷却することなく、直ちに
最終焼鈍温度まで昇温して最終焼鈍を行なうことが熱の
利用効率の点から好ましいが、場合によっては予備加熱
後に一旦冷却し、その後に改めて最終焼鈍を行っても良
いことはもちろんである。

【００４５】以上のように、冷間圧延中途あるいは熱間
圧延後の中間焼鈍によってろう材中のＳｉを芯材に拡散
させ、さらに必要に応じて最終焼鈍前の予備加熱によっ
て芯材へのＳｉの拡散量を増大させておき、その後最終
焼鈍を行なうことによって、芯材の板厚方向中央部分を
完全再結晶組織、すなわちＯ材の状態とする一方、芯材
におけるろう材に接する側の部分（拡散層）をＨ２２な
いしＨ２４相当の調質度の未再結晶組織としたブレージ
ングシートを得ることができるのである。

【００４６】

【実施例】表１の合金符号１〜５に示すアルミニウム合
金を芯材用合金として金型鋳造し、得られた鋳塊を厚さ
３５ｍｍとなるように両面を面削し、さらに６００℃×
１０時間の均質化処理を行なって芯材とした。一方表１
の合金符号６に示すＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金からなるろ
う合金を、芯材と同様に金型鋳造し、面削後熱間圧延に
より厚さ７．５ｍｍの皮材とした。そして芯材の両面に
ろう材を積層して、４８０℃×２時間の加熱を行なって
熱間圧延を施し、厚さ４ｍｍのクラッド材とした。なお
この状態でのクラッド率は、片面当り１５％である。さ
らにそのクラッド材について、表２中に示す板厚まで１
次冷間圧延を施した後、表２中に示す温度、時間で中間
焼鈍を施した。なおここで、各クラッド材について、上
述のように１次冷間圧延した状態で芯材の加熱軟化特性
を調べ、再結晶温度を求めておいたので、その結果も表
２中に併せて示す。

【００４７】前述のように中間焼鈍を施した後、最終冷
間圧延を行なって厚さ０．５ｍｍとした。次いで、表３
中に示すように予備加熱無しで、あるいは予備加熱を行
なってから、表３中に示す条件で最終焼鈍を行なった。
ここで最終焼鈍後の冷却は、２６０℃まで２５℃／ｈｒ
の冷却速度で冷却し、２６０℃で一旦４時間保持した
後、２５℃／ｈｒで１００℃まで冷却し、炉から取出し
た。なお最終冷間圧延を行なった状態で加熱軟化特性を
調べ、芯材の板厚方向中央部分（非拡散部分）、芯材に
おけるろう材に接する側の層（拡散層）、およびろう材
について、それぞれの再結晶温度を調べておいたので、
その結果も表３中に併せて示す。さらに以上のようにし
て得られたブレージングシート（最終板）について、芯
材の拡散層の厚み比率（芯材の全厚みに対する拡散層の
片面当りの厚み割合）、各部位の組織状態（調質度）を
調べたので、その結果を表４に示す。

【００４８】前述のようにして得られたブレージングシ
ートを使用して、ろう付け性の評価試験を行なった。ろ
う付け性評価試験は、ブレージングシートに冷間圧延に
よって５％の低加工歪を付与した後、３０ｍｍ×６５ｍ
ｍサイズに切断し、３００４合金からなる母材板と組合
せて、図３の（Ａ）に示すような逆Ｔ継手試験片を作成
し、この試験片を真空ろう付け炉により、６００℃×１
分、真空度５×１０^{− ５}Ｔｏｒｒの条件でろう付け加熱
した。ろう付け加熱後の状態、すなわちろう材が溶融し
て流れた状態を図３の（Ｂ）に示す。そしてろう付け加
熱前後の板厚、ろう材クラッド率から、フローファクタ
ー（ろうの流動量）を計算した。すなわちろう付け加熱
前のブレージングシート全体の板厚をＴ_０、ろう付け加
熱後のブレージングシート全体の板厚をＴとし、またろ
う付け加熱前の各面のろう材（皮材）の厚みをそれぞれ
Ｌ_１，Ｌ_２とし、 Ｆ＝（Ｔ_０−Ｔ）／（Ｌ_１＋Ｌ_２）×１００（％） で得られるＦの値をフローファクターとし、このフロー
ファクターの値によってろう付け性を評価した。ここ
で、フローファクターは、その値が大きいほどろう付け
性が良好と評価できる。

【００４９】なお比較材として、中間焼鈍を行なわず、
最終焼鈍で通常のＯ材処理を行なったもの（製造符号
Ｈ）、および同じく中間焼鈍を行なわず、最終的に芯材
の厚み方向全体にわたって調質度Ｈ２２としたもの（製
造符号Ｉ）を用意し、これらの比較材についても同様の
ろう付け性評価試験を行なったので、その結果も表４に
併せて示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】

【表３】

【００５３】

【表４】

【００５４】表４から明らかなように、この発明のプロ
セス条件に従って製造した本発明例のブレージングシー
トは、いずれもフローファクターの値が大きく、このこ
とは、エロージョンが少なくてろう付け性が良好である
ことを意味する。一方、芯材にＳｉを拡散させず、芯材
の全厚みにわたってＯ材とした製造符号Ｈの比較材は、
フローファクターの値が小さく、このことは、エロージ
ョンが発生してろう付け性が低下したことを意味する。
なお製造符号Ｉの比較材は、芯材の調質度をその全厚み
にわたってＨ２２相当としたものであるが、この場合は
フローファクターの値はある程度大きく、エロージョン
が比較的発生しにくいことが判る。

【００５５】さらに、前述のようにして得られた各ブレ
ージングシートについて、図４の（Ａ）に示すような熱
交換器部品形状を想定したカップ形状の成形品７にプレ
ス成形し、その成形性を調べるとともに、エリクセン試
験を行なった。また上記のカップ形状の成形品７を、図
４の（Ｂ）に示すように重ね合わせてろう付け加熱を行
ない、ろう付け性を調べた。その結果を表５に示す。な
おろう付け条件は前述の場合と同じである。

【００５６】

【表５】

【００５７】表５から明らかなように、この発明の製造
プロセス条件に従って得られた本発明例のブレージング
シートは、実際の熱交換器部品を想定して成形し、ろう
付けした場合でも、いずれも成形性が良好であり、かつ
エロージョンの発生も少ないためろう付け性も良好であ
った。なお芯材の全厚みにわたってＯ材とした製造符号
Ｈの比較材は、ろう付け性が悪く、一方芯材の全厚みに
わたってＨ２２材とした製造符号Ｉの比較材は成形性に
劣ることが明らかである。

【００５８】

【発明の効果】この発明によれば、熱交換器用ブレージ
ングシート、特にラミネート式エバポレータの冷媒通路
形成用のブレージングシートの如く、高加工度の部位の
みならず低加工度の部位も存在するような成形加工を施
す用途においても、成形性を損なうことなく、低加工度
の部位でもエロージョンの発生を防止して、良好なろう
付け性を示すブレージングシートを得ることができる。
またこの発明によれば、成形性とろう付け性とを両立す
るために特に４層以上の多層構造とする必要がなく、そ
のため多層構造とするためのクラッド圧延などにおける
製造上の問題も特に生じることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のブレージングシートの一例を模式的
に示す縦断面図である。

【図２】この発明のブレージングシートの各部位におけ
る焼鈍軟化特性を示す模式的なグラフである。

【図３】この発明の実施例におけるろう付け性試験を示
す図で、（Ａ）はろう付け前の組立体を示す略解図、
（Ｂ）はろう付け加熱後の組立体の状態を示す略解図で
ある。

【図４】この発明の実施例における成形性およびろう付
け性評価試験を説明するための図で、（Ａ）は成形品の
略解的な断面図、（Ｂ）は複数の成形品を組合せてろう
付けに供する状態を示す略解的な断面図である。

【符号の説明】

１ 芯材 ３，５ 皮材 １Ａ，１Ｂ 拡散層 １Ｃ 芯材の厚み方向中央部分

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６２７ ６３０ ６３０Ｍ ６５１ ６５１Ａ ６８４ ６８４Ｃ ６８５ ６８５Ｚ ６８６ ６８６Ｂ ６９１ ６９１Ｂ ６９１Ｃ ６９４ ６９４Ａ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｌ−Ｍｎ系合金を芯材とし、その片面
   もしくは両面にＡｌ−Ｓｉ系合金もしくはＡｌ−Ｓｉ−
   Ｍｇ系合金からなるろう材を皮材としてクラッドしてな
   る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートにお
   いて、芯材におけるろう材に接する側の表面層部分が、
   ろう材合金成分が拡散した拡散層とされて、その拡散層
   部分がＨ２２ないしＨ２４相当の調質度とされるととも
   に、芯材における厚み方向中央部分がＯ材相当の調質度
   とされ、かつろう材がＯ材相当の調質度とされているこ
   とを特徴とする、熱交換器用アルミニウム合金ブレージ
   ングシート。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のアルミニウム合金ブレ
   ージングシートにおいて、 前記芯材の合金として、Ａｌ−Ｍｎ系合金にさらにＣ
   ｕ、Ｍｇ、Ｔｉのうちの１種以上を添加したものが用い
   られている、熱交換器用アルミニウム合金ブレージング
   シート。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のアルミニウム合金ブレ
   ージングシートにおいて、 芯材におけるろう材に接する側の表面から板厚の５〜２
   ０％の位置までの層がＨ２２ないしＨ２４相当の調質度
   とされていることを特徴とする、熱交換器用アルミニウ
   ム合金ブレージングシート。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のアルミニウム合金ブレ
   ージングシートにおいて、 芯材におけるろう材に接する側の表面から板厚の５〜２
   ０％の位置までの層が未再結晶組織とされ、芯材におけ
   る残りの部分が完全再結晶組織とされている、熱交換器
   用アルミニウム合金ブレージングシート。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のアルミニウム合金ブレ
   ージングシートを製造するにあたり、芯材に均質化処理
   を施した後、芯材と皮材とを重ね合わせて熱間圧延を施
   すことにより芯材と皮材とを圧着し、その後一次冷間圧
   延を行なってからもしくは熱間圧延後直ちに中間焼鈍を
   行なうにあたり、２５０℃以上でかつ芯材の再結晶温度
   より低い温度域で１〜１０時間加熱保持して皮材成分を
   芯材における皮材に接する側の表面層に拡散させ、さら
   に圧下率３０〜９０％の範囲内で最終冷間圧延を行な
   い、その後に芯材における板厚方向中央部の再結晶温度
   以上でかつ芯材における皮材合金成分拡散層の再結晶温
   度よりも低い温度域で１〜５時間保持する最終焼鈍を行
   なうことを特徴とする、熱交換器用アルミニウム合金ブ
   レージングシートの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のアルミニウム合金ブレ
   ージングシートの製造方法において、最終冷間圧延の
   後、最終焼鈍前に、２５０℃以上でかつ芯材の板厚方向
   中央部の再結晶温度よりも低い温度域で１〜１０時間保
   持する予備加熱を行なうことを特徴とする、熱交換器用
   アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項５もしくは請求項６に記載のアル
   ミニウム合金ブレージングシートの製造方法において、
   最終焼鈍後の芯材の組織が、皮材に接する側の表面から
   板厚の５〜２０％の位置までの層では未再結晶組織、残
   りの部分では完全再結晶組織となるように最終焼鈍を施
   すことを特徴とする、熱交換器用アルミニウム合金ブレ
   ージングシートの製造方法。