JP2010064080A - Aluminum brazing filler alloy excellent in brazing filler metal filling property, brazing sheet using the same, header pipe for heat exchanger, and heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシート、熱交換器用ヘッダーパイプ並びに熱交換器の改良に関するものである。 The present invention relates to an aluminum brazing alloy excellent in brazing filling ability, a brazing sheet using the same, a header pipe for a heat exchanger, and an improvement of the heat exchanger.
近年、自動車の軽量化に伴い、自動車用の熱交換器には、従来用いられていた銅合金に代えてアルミニウム材料が多用されている。例えば、ラジエータ、カーエアコン用コンデンサ、カーエアコン用エバポレータ、インタクーラ及び各種オイルクーラ等の大部分がアルミニウム化されている。 In recent years, with the weight reduction of automobiles, aluminum materials are frequently used in automobile heat exchangers instead of conventionally used copper alloys. For example, most of radiators, condensers for car air conditioners, evaporators for car air conditioners, intercoolers, and various oil coolers are aluminized.
また、熱交換器の更なる軽量化や小型化、コスト低減を実現するにあたり、自動車熱交換器に用いられるチューブには、ろう付によって造管される薄肉のチューブが主流となっており、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示すような、断面略Ｂ字状として強度を向上させた扁平状のチューブも多用されるようになっている。 In addition, in realizing further weight reduction and downsizing of heat exchangers and cost reduction, tubes used in automobile heat exchangers are mainly thin-walled tubes made by brazing, for example, As shown in FIGS. 1A and 1B, a flat tube having a substantially B-shaped cross section and improved in strength is also frequently used.
このようなアルミニウム材料を用いた熱交換器の組立プロセスには、ろう付け法が採用されている。ろう材には、例えば、ＪＩＳに規定されている４３４３合金（Ａｌ−７．５％Ｓｉ）や４０４５合金（Ａｌ−１０％Ｓｉ）等のアルミニウムを主成分としたろう付用の合金が用いられている。そして、ろう合金は、主にブレージングシート（代表的な芯材としてＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金）の面材として構成されて、ろう付に供されている。 A brazing method is adopted in the process of assembling a heat exchanger using such an aluminum material. For the brazing material, for example, a brazing alloy mainly composed of aluminum such as 4343 alloy (Al-7.5% Si) or 4045 alloy (Al-10% Si) specified in JIS is used. ing. The brazing alloy is mainly constituted as a face material of a brazing sheet (an Al-Mn-based aluminum alloy as a typical core material) and used for brazing.
ろう合金は、ろう付される母材よりも融点が低い合金が用いられるため、ろう付法によって組み立てられる製品を所定の温度まで加熱することにより、溶融したろう合金が母材表面を流動して、ろう付のための継手（フィレット）が形成される。
例えば、図１に示すようなアルミニウム合金材料からなるチューブ１を、図２に示すような熱交換器１０のヘッダーパイプ１１、１２に組み付ける際は、上述のようなブレージングシートを用いてヘッダーパイプ１１、１２を構成し、チューブ１をヘッダーパイプ１１、１２に組み付けた状態として所定の温度に加熱することにより、ブレージングシートによって供給されるろう合金が接合部に溜まってフィレットが形成され、ろう付が行われる。
As the brazing alloy, an alloy having a melting point lower than that of the base material to be brazed is used. By heating a product assembled by the brazing method to a predetermined temperature, the molten brazing alloy flows on the surface of the base material. A joint (fillet) for brazing is formed.
For example, when the
ここで、図１に示すようなチューブ１は、断面略Ｂ字状という構造上の特性から、チューブ１外表面に該チューブ長手方向に沿って形成された溝２を有している。このような構造を有するチューブ１とヘッダーパイプ１１、１２（図２参照）とをろう付する場合、溶融したろう合金が、毛細管現象によって接合部（チューブ１の両端）から溝２を通じてチューブ１側に多量に流れ込んでしまい、チューブ１とヘッダーパイプ１１、１２との接合部においてフィレットが成長せず、ろう付が不完全となることがある。ろう付が不完全である場合、チューブ内を流動する作動流体の漏れが生じたり、接合強度が不足することによって熱交換器の耐久性が低下したりする虞があった。
Here, the
また、上述のように溶融したろう合金が前記溝を介してチューブ１側に多量に流れ込むため、チューブ１側では一部溶融（エロージョン）が発生し、局部的な板厚減少を引き起こす。そのため、熱交換器の耐食性や耐久性などが低下し、ひどい場合にはエロージョンによってチューブに貫通孔が発生する場合もあった。
Further, since the molten brazing alloy flows in a large amount to the
従来、エロージョンを防止する方法として、ろう付時の製品全体の昇温速度を遅くしたり、遮熱版を用いて母材の一部の温度上昇を抑制すること等が行われてきた。しかしながら、昇温速度を遅くした場合には、ろう付に要する時間が長くなって生産性が低下し、ひいてはコストアップにつながる結果となっていた。 Conventionally, as a method for preventing erosion, slowing the rate of temperature rise of the entire product during brazing, suppressing the temperature rise of a part of the base material using a heat shield plate, and the like have been performed. However, when the rate of temperature increase is slowed, the time required for brazing becomes longer and the productivity is lowered, leading to an increase in cost.
そこで、良好なろう付性を保つとともに、過剰なエロージョンを抑制するため、アルミニウム合金を芯材として、従来から用いられているＡｌ-Ｓｉ系ろう合金中にＴｉ及びＭｎ、Ｚｒを添加し、また必要に応じてＣｒを添加したアルミニウムろう合金が提案されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１によれば、ろう合金を上述の成分とすることにより、ろう合金の融点が低くなるとともに、流動係数が低くなる。これにより、ろう付の際、ろう合金がろう付接合部から流れ出てしまうのを抑制することができ、ろう付性が向上すると共にろう付接合される素材にエロージョンが生じるのを抑制することができるというものである。
According to
ところで、近年は樹脂製であった熱交換器のタンク材もアルミ化が進展しているが、同部材はヘッダープレート材（ヘッダーパイプ）との接合距離が長く、コネクタやブラケットなどの厚肉部材との接合も必要なため、多くのろう材が供給されている。その結果、タンク材からの過剰な溶融ろうがチューブ側に流動し、チューブとヘッダープレート材との接合部において、接合を行うのに十分なろう材が形成されず、ろう充填不良が発生しやすくなるという問題があった。また、過剰な溶融ろうの流出によって、さらに激しいエロージョンが発生するという問題があった。 By the way, the tank material of heat exchangers made of resin has been made aluminum in recent years, but the same member has a long joint distance with the header plate material (header pipe), and is a thick member such as a connector or bracket. Many brazing materials are supplied because it is necessary to join with the solder. As a result, excessive molten brazing from the tank material flows to the tube side, and at the joint between the tube and the header plate material, a brazing material sufficient for joining is not formed, and poor solder filling is likely to occur. There was a problem of becoming. In addition, there is a problem that more severe erosion occurs due to excessive outflow of molten wax.
このような場合に、特許文献１に記載のアルミニウムろう合金では、上述の構成により、溶融ろうの流動性が低く、且つエロージョンが発生しにくいろう材を供給することができるものの、接合部からのろう合金の多量流出を抑制して溶融ろうを接合部にとどめることが出来ず、ろう充填性の改善が十分でない場合があった。
In such a case, the aluminum brazing alloy described in
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ろう付時のエロージョンを抑制すると共に良好なろう付性を保ちつつ、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシート、熱交換器用ヘッダーパイプ並びに熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and suppresses erosion during brazing and maintains good brazing properties, while maintaining excellent brazing properties, and brazing sheets and heat exchangers using the same. It aims at providing a header pipe and a heat exchanger.
本発明者は、上記課題について鋭意研究した結果、ろう付時のエロージョンを抑制すると共に良好なろう付性を保ちつつ、ろう充填性を向上するためには、従来から用いられているＡｌ−Ｓｉ系ろう合金中にＴｉ及びＦｅを添加し、また必要に応じてＭｎ，Ｚｒ，Ｃｒを添加することが効果的であることを見出し，本発明に至った。
すなわち、本発明は、以下に関する。
As a result of intensive studies on the above problems, the present inventor has found that Al-Si which has been conventionally used in order to improve brazing filling property while suppressing erosion during brazing and maintaining good brazing property. The present inventors have found that it is effective to add Ti and Fe into the brazing alloy and, if necessary, Mn, Zr, and Cr, and have reached the present invention.
That is, the present invention relates to the following.
（１）請求項１に記載の発明
５．０％以上１３．０％以下（重量％、以下同様）のＳｉと、０．５％超１．５％以下のＦｅと、０．０５％以上１．０％以下のＴｉと、をそれぞれ含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金。
（２）請求項２に記載の発明
０．１％以上２．０％以下のＭｎ、０．０５％以上０．５％以下のＺｒ、０．０５以上１．０％以下のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする請求項１に記載のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金。
（３）請求項３に記載の発明
請求項１又は２に記載のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金からなる面材が、アルミニウム合金からなる芯材の片面あるいは両面に貼り合わせられてなることを特徴とする、ろう充填性に優れるアルミニウムブレージングシート。
（４）請求項４に記載の発明
請求項１又は２に記載のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金でろう付されたことを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
（５）請求項５に記載の発明
請求項３に記載のろう充填性に優れるアルミニウムブレージングシートから構成されることを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
（６）請求項６に記載の発明
周面の少なくとも一部に、長さ方向に沿って溝が形成されてなるチューブがヘッダーパイプにろう付されてなる熱交換器であって、
前記ヘッダーパイプが、請求項４又は５に記載の熱交換器用ヘッダーパイプであることを特徴とする熱交換器。
(1) Invention of
(2) The invention described in
(3) Invention according to claim 3 The face material made of an aluminum brazing alloy having excellent braze filling properties according to
(4) Invention of Claim 4 The header pipe for heat exchangers characterized by brazing with the aluminum brazing alloy excellent in the brazing filling property of
(5) Invention of Claim 5 It is comprised from the aluminum brazing sheet which is excellent in the wax filling property of Claim 3, The header pipe for heat exchangers characterized by the above-mentioned.
(6) The invention according to claim 6 is a heat exchanger in which a tube formed with a groove along the length direction is brazed to a header pipe on at least a part of the peripheral surface,
The heat exchanger, wherein the header pipe is a header pipe for a heat exchanger according to claim 4 or 5.
上述したように、ろう付で造管されるチューブを用いた熱交換器では、ヘッダーパイプの溶融ろうがチューブ側へ過剰に流動することで接合不良やエロージョンが発生しているが、これは、溶融ろうの流動性が低く、且つエロージョンが発生しにくいろう材を、充分な量で接合部まで流動させることで防止することができる。しかしながら、ヘッダーパイプとチューブとの接合部に十分な量のろうを供給した場合であっても、この接合部に溶融ろうが留まらないと接合部が完全に充填されずにろう充填不良によるろう付不具合となってしまう。
また、溶融ろうのろう充填性を向上させれば、仮に、ろうの供給量が多く、チューブ側に多少流動した場合であっても、接合部に十分な量のろうを留めることができるため、ろう充填不良によるろう付不具合を抑制することが可能となる。従って、高い流動性及び低いろう侵食性を保ちつつ、溶融ろうの表面張力が大きなろう材を接合部に供給することにより、ろう充填不良、ひいては熱交換器の性能低下を防止できることが明らかとなった。
As described above, in the heat exchanger using the tube made by brazing, the molten solder of the header pipe flows excessively to the tube side, causing poor bonding and erosion, It is possible to prevent the brazing filler metal having a low flowability of the molten solder and hardly causing erosion by flowing it to the joint portion in a sufficient amount. However, even when a sufficient amount of brazing is supplied to the joint between the header pipe and the tube, if the molten brazing does not remain at this joint, the joint is not completely filled and brazing due to poor filler filling. It becomes a malfunction.
In addition, if the wax filling property of the molten wax is improved, even if the amount of the wax supplied is large and even if it flows somewhat to the tube side, a sufficient amount of wax can be retained at the joint, It becomes possible to suppress the problem of brazing due to defective filling of the brazing. Therefore, it is clear that by supplying a brazing filler metal having a high surface tension of the molten brazing to the joint while maintaining high fluidity and low brazing erosion, it is possible to prevent brazing filling failure and, consequently, deterioration of the heat exchanger performance. It was.
本発明の、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金では、５．０％以上１３．０％以下（重量％、以下同様）のＳｉと、０．５％超１．５％以下のＦｅと、０．０５％以上１．０％以下のＴｉと、をそれぞれ含有し、更に、必要に応じて０．１％以上２．０％以下のＭｎ、０．０５％以上０．５％以下のＺｒ、０．０５以上１．０％以下のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる成分組成とされている。
上述の成分とすることにより、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物が形成されて溶融ろうの表面張力が増大する。これにより、ろう付の際、接合部に過剰なろう材が供給された場合であっても溶融ろうが接合部に留まることができる。したがって、ろう付接合される素材にエロージョンが生じるのを抑制しつつ、ろう充填性を向上することでろう付時の不良率を低減することができる。
In the aluminum brazing alloy of the present invention that is excellent in braze filling properties, Si of 5.0% or more and 13.0% or less (% by weight, the same applies hereinafter), Fe of more than 0.5% and 1.5% or less, 0.05% or more and 1.0% or less of Ti, respectively, and, if necessary, 0.1% or more and 2.0% or less of Mn, 0.05% or more and 0.5% or less of Zr, It is set as the component composition which further contains at least 1 sort (s) among the group chosen from 0.05 or more and 1.0% or less of Cr, and the remainder consists of Al and an unavoidable impurity.
By setting it as the above-mentioned component, an Al-Fe system intermetallic compound is formed and the surface tension of a fusion brazing increases. Thereby, at the time of brazing, even if it is a case where an excessive brazing material is supplied to the joint, the molten brazing can remain at the joint. Therefore, the defect rate at the time of brazing can be reduced by improving the filler filling property while suppressing the occurrence of erosion in the material to be brazed.
以下、本発明に係るろう充填性に優れるアルミニウムろう合金の実施の形態について説明する。
本実施形態のアルミニウムろう合金は、５．０％以上１３．０％以下（重量％、以下同様）のＳｉと、０．５％超１．５％以下のＦｅと、０．０５％以上１．０％以下のＴｉと、をそれぞれ含有し、更に、必要に応じて０．１％以上２．０％以下のＭｎ、０．０５％以上０．５％以下のＺｒ、０．０５以上１．０％以下のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる成分組成とされている。
Hereinafter, an embodiment of an aluminum brazing alloy excellent in braze filling properties according to the present invention will be described.
The aluminum brazing alloy of the present embodiment has a Si content of 5.0% or more and 13.0% or less (weight%, the same applies hereinafter), Fe of more than 0.5% and 1.5% or less, 0.05% or more and 1%. 0.0% or less of Ti, and optionally 0.1% or more and 2.0% or less of Mn, 0.05% or more and 0.5% or less of Zr, 0.05 or more and 1 as required. It is set as the component composition which further contains at least 1 sort (s) among the group chosen from 0.0% or less of Cr, and the remainder consists of Al and an unavoidable impurity.
［アルミニウムろう合金の成分組成］
以下、本実施形態のアルミニウムろう合金の、成分組成の数値限定理由について説明する。
[Component composition of aluminum brazing alloy]
Hereinafter, the reason for limiting the numerical values of the component composition of the aluminum brazing alloy of this embodiment will be described.
「Ｓｉ」５．０％以上１３．０％以下
ケイ素（Ｓｉ）は、Ａｌに含有することによってＡｌの融点を低くする作用を有しており、アルミニウムろう合金を用いたろう付温度（５８０〜６１０℃）で溶融して流動させ、所定のフィレットを形成するのに必要な基本元素である。
Ｓｉの含有量は、重量％で５．０％以上１３．０％以下の範囲であることが好ましく、この範囲内であれば、ろう材として優れた機能が得られる。
Ｓｉの含有量が５．０％未満だと、充分な流動性が得られず、ろう付温度において溶融ろうが不足し、ろう付不良が発生する。
Ｓｉの含有量が１３．０％を超えると、初晶Ｓｉが急激に増加してろう合金の融点が上昇し、ろう付温度において殆どのろう材が液相となってしまい、エロージョン性の高い溶融ろうが流動するので好ましくない。
また、Ｓｉの含有量のより好ましい範囲は、７．０％以上１１．０％以下である。
“Si” 5.0% or more and 13.0% or less Silicon (Si) has a function of lowering the melting point of Al when it is contained in Al, and brazing temperature (580 to 610) using an aluminum brazing alloy. It is a basic element necessary to melt and flow at a temperature of (° C.) to form a predetermined fillet.
The content of Si is preferably in the range of 5.0% or more and 13.0% or less by weight%, and within this range, an excellent function as a brazing material can be obtained.
When the Si content is less than 5.0%, sufficient fluidity cannot be obtained, and the brazing temperature is insufficient at the brazing temperature, resulting in poor brazing.
When the Si content exceeds 13.0%, the primary crystal Si rapidly increases, the melting point of the brazing alloy rises, most of the brazing material becomes a liquid phase at the brazing temperature, and the erosion property is high. Since the molten wax flows, it is not preferable.
A more preferable range of the Si content is 7.0% or more and 11.0% or less.
「Ｆｅ」０．５％超１．５％以下
鉄（Ｆｅ）は、Ａｌ−Ｓｉ系合金に添加することにより、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物を形成し、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果を有している。
Ｆｅの含有量は、重量％で０．５％超１．５％以下の範囲であることが好ましい。
Ｆｅの含有量が０．５％以下だと、上記の効果が充分に得られないため、好ましくない。また、１．５％を超えると、鋳造や圧延による加工が困難になるとともに、粗大金属間化合物の量が増加し、ろう材の腐食速度が増大して耐食性が低下してしまうので好ましくない。
また、Ｆｅの含有量のより好ましい範囲は、０．５％超１．０％以下である。
"Fe" more than 0.5% and 1.5% or less Iron (Fe) is added to an Al-Si-based alloy to form an Al-Fe-based intermetallic compound, increasing the surface tension of the molten braze, It has the effect of improving the filler filling ability.
The content of Fe is preferably in the range of more than 0.5% to 1.5% by weight.
If the Fe content is 0.5% or less, the above effect cannot be obtained sufficiently, which is not preferable. On the other hand, if it exceeds 1.5%, processing by casting or rolling becomes difficult, the amount of coarse intermetallic compounds increases, the corrosion rate of the brazing material increases, and the corrosion resistance decreases.
A more preferable range of the Fe content is more than 0.5% and 1.0% or less.
「Ｔｉ」０．０５％以上１．０％以下
チタン（Ｔｉ）は、Ａｌ−Ｓｉ系合金に添加することにより、Ａｌ−Ｓｉ系合金溶融ろうの液相線温度を上昇させることにより過剰なろう侵食を抑制する効果を有している。また、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果を有している。
Ｔｉの含有量は、重量％で０．０５％以上１．０％以下の範囲であることが好ましい。
Ｔｉの含有量が０．０５％未満だと、上述の効果が充分に得られず、また、１．０％を超えると、鋳造や圧延による加工が困難になるとともに、ろう付の際に、ろうが流動するのを阻害する粗大金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｔｉの含有量のより好ましい範囲は、０．１％以上０．３％以下である。
"Ti" 0.05% or more and 1.0% or less Titanium (Ti) is added to the Al-Si alloy, thereby increasing the liquidus temperature of the Al-Si alloy fusion brazing, thereby increasing excess Has the effect of suppressing erosion. Moreover, it has the effect of increasing the surface tension of the molten solder and improving the filler filling property.
The Ti content is preferably in the range of 0.05% to 1.0% by weight.
When the content of Ti is less than 0.05%, the above effects cannot be obtained sufficiently, and when it exceeds 1.0%, processing by casting or rolling becomes difficult, and during brazing, This is not preferable because the formation and growth of a coarse intermetallic compound that inhibits the flow of the wax proceeds.
A more preferable range of the Ti content is 0.1% or more and 0.3% or less.
ろう付で造管されるチューブを用いた熱交換器では、ヘッダーパイプとチューブとの接合部に溶融ろうが留まらない場合に、接合部が完全に充填されずにろう充填不良が生じることがある。つまり、溶融ろうのろう充填性を向上させれば、接合部に十分な量のろうを留めることができ、ろう充填不良は生じにくくなるが、それには溶融ろうの表面張力を増大させることが有効である。
本発明では、ろう材中にＦｅ，Ｔｉを添加することでろう材の特性を変化させること、すなわち、溶融ろうの表面張力を増大させてろう充填性を向上させることを見出した。
In heat exchangers using tubes made by brazing, if the molten solder does not stay at the joint between the header pipe and the tube, the joint may not be completely filled, resulting in poor filler filling. . In other words, if the filler filling property of the molten brazing is improved, a sufficient amount of brazing can be secured at the joint, and poor solder filling is less likely to occur, but it is effective to increase the surface tension of the molten brazing. It is.
In the present invention, it has been found that by adding Fe and Ti to the brazing material, the properties of the brazing material are changed, that is, the surface tension of the molten braze is increased to improve the filler filling property.
「Ｍｎ」０．１％以上２．０％以下
マンガン（Ｍｎ）は、Ａｌ−Ｓｉ系合金に添加すると、溶融ろう中に固溶あるいはＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物として存在することにより、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果を有している。また、Ｍｎは、Ｆｅと同時に添加すると、微細なＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系の金属間化合物を形成するため、さらにろう充填性を向上させる。
Ｍｎの含有量は、重量％で０．１％以上２．０％以下の範囲であることが好ましい。
Ｍｎの含有量が０．１％未満だと、上述の効果が充分に得られず、また、２．０％を超えると、ろうの流動を阻害する粗大金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｍｎの含有量のより好ましい範囲は、０．３％以上１．０％以下である。
“Mn” 0.1% or more and 2.0% or less When manganese (Mn) is added to an Al—Si based alloy, it is dissolved in the molten brazing or exists as an Al—Mn based intermetallic compound. It has the effect of increasing the surface tension and improving the filler filling property. Further, when Mn is added at the same time as Fe, a fine Al—Mn—Fe intermetallic compound is formed, so that the filler filling property is further improved.
The Mn content is preferably in the range of 0.1% to 2.0% by weight.
If the Mn content is less than 0.1%, the above-described effects cannot be obtained sufficiently. If the Mn content exceeds 2.0%, formation and growth of coarse intermetallic compounds that inhibit the flow of the wax proceed. This is not preferable.
A more preferable range of the Mn content is 0.3% or more and 1.0% or less.
「Ｚｒ」０．０１％以上０．５％以下
ジルコニウム（Ｚｒ）は、Ａｌ-Ｓｉ系合金に添加することにより、Ａｌ-Ｓｉ系合金溶融ろうの液相線温度を上昇させて過剰な溶融を抑制する効果を有している。また、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果を有している。
Ｚｒの含有量は、重量％で０．０１％以上０．５％以下であることが好ましい。
Ｚｒの含有量が０．０１％未満だと、上述の効果が充分に得られず、また、０．５％を超えると、ろうの流動を阻害する粗大金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｚｒの含有量のより好ましい範囲は、０．０５％以上０．２％以下である。
“Zr” 0.01% or more and 0.5% or less Zirconium (Zr) is added to the Al—Si alloy to increase the liquidus temperature of the Al—Si alloy melting brazing and cause excessive melting. It has a suppressing effect. Moreover, it has the effect of increasing the surface tension of the molten solder and improving the filler filling property.
The content of Zr is preferably 0.01% to 0.5% by weight.
If the Zr content is less than 0.01%, the above-mentioned effects cannot be obtained sufficiently. If the Zr content exceeds 0.5%, formation and growth of coarse intermetallic compounds that inhibit the flow of the wax proceed. This is not preferable.
A more preferable range of the Zr content is 0.05% or more and 0.2% or less.
「Ｃｒ」０．０５％以上１．０％以下
クロム（Ｃｒ）は、Ａｌ-Ｓｉ系合金に添加することにより、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果を有している。
Ｃｒの含有量は、重量％で０．０５％以上１．０％以下の範囲であることが好ましい。
Ｃｒの含有量が０．０５％未満だと、上述の効果が充分に得られず、１．０％を超えると、ろうの流動を阻害する金属間化合物の形成及び成長が進行してしまうので好ましくない。
また、Ｃｒの含有量のより好ましい範囲は、０．２％以上０．５％以下である。
"Cr" 0.05% or more and 1.0% or less Chromium (Cr) has the effect of increasing the surface tension of the molten brazing and improving the filler filling property by adding to the Al-Si alloy. Yes.
The Cr content is preferably in the range of 0.05% to 1.0% by weight.
If the Cr content is less than 0.05%, the above effects cannot be obtained sufficiently. If the Cr content exceeds 1.0%, the formation and growth of intermetallic compounds that inhibit the flow of the wax will proceed. It is not preferable.
A more preferable range of the Cr content is 0.2% or more and 0.5% or less.
「Ｔｉ，Ｚｒの同時添加による効果およびＭｎ，Ｆｅ同時添加の効果」
Ｔｉは、Ａｌ−Ｓｉ系ろう合金において、その添加量に応じてＡｌ−Ｔｉ系金属間化合物及び固溶体を形成し、溶融ろうの充填性を向上させる。
また、ＺｒもＴｉと同様の効果を有しており、Ｚｒ添加量をＴｉ添加量にあわせて制御することで、Ｔｉとの複合作用により、溶融ろうの特性を著しく変化させることが可能となる。
さらに、上述したように、Ｔｉ及びＺｒは、Ａｌ−Ｓｉ系合金溶融ろうの液相線温度を上昇させる効果があり、耐エロージョン性を向上させる効果もある。この効果は、Ｔｉ及びＺｒの複合添加により、より一層顕著に発揮される。
Ｍｎ及びＦｅは、Ｔｉ，Ｚｒと関係なく、Ａｌ−Ｓｉ系合金溶融ろう中に固溶および金属間化合物として存在し、溶融ろうの表面張力を増大させ、ろう充填性を向上させる効果がある。
また、Ｆｅを添加するとＡｌ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系など様々な金属間化合物が生成し、上記効果が一段と向上することが確認された。
上記観点から、これらの元素を同時に含有させることで、複合作用によって溶融ろうの充填性、母材侵食性及び溶融ろうの流動性を制御することが可能となり、従来のろう材合金と比べ、ろう充填不良及び溶融ろうの流動による過剰な母材溶融（エロージョン）を著しく抑制する改善効果がある。
"Effects of simultaneous addition of Ti and Zr and effects of simultaneous addition of Mn and Fe"
Ti forms an Al—Ti intermetallic compound and a solid solution in the Al—Si brazing alloy according to the amount of Ti added, and improves the filling property of the molten brazing.
Zr has the same effect as Ti, and by controlling the amount of Zr added in accordance with the amount of Ti added, it becomes possible to remarkably change the characteristics of the brazing filler metal by the combined action with Ti. .
Furthermore, as described above, Ti and Zr have the effect of increasing the liquidus temperature of the Al—Si based alloy melting brazing and also have the effect of improving the erosion resistance. This effect is more remarkably exhibited by the combined addition of Ti and Zr.
Mn and Fe are present as a solid solution and an intermetallic compound in the Al—Si alloy molten brazing regardless of Ti and Zr, and have the effect of increasing the surface tension of the molten brazing and improving the filler filling property.
In addition, it was confirmed that when Fe was added, various intermetallic compounds such as Al—Fe, Al—Mn—Fe, and Al—Mn—Fe—Si were generated, and the above effects were further improved.
From the above viewpoint, by containing these elements at the same time, it becomes possible to control the filling property of the molten brazing, the base metal erodibility and the flowability of the molten brazing by the composite action, and compared with the conventional brazing alloy. There is an improvement effect that remarkably suppresses excessive base material melting (erosion) due to poor filling and flow of molten solder.
「Ｍｇ、Ｖ、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｂｅ、Ｃａ」
本発明のアルミニウムろう合金では、Ａｌ-Ｓｉ系合金のろう材にノコロックフラックスの効果を阻害し、ろう付性を低下させない範囲として、例えば０．３重量％以下の範囲でＭｇが含有された成分組成であっても良い。この場合、Ｍｇが含有された成分組成であっても、上述した本発明の効果が損なわれることはない。
また、ろう付時の表面酸化皮膜の成長を抑制して接合性を向上させるため、Ｖ，Ｓｒ，Ｂｉ，Ｂｅ，Ｃａの各元素を、それぞれ重量％で０．１％以下の範囲で添加することもできる。
"Mg, V, Sr, Bi, Be, Ca"
In the aluminum brazing alloy of the present invention, Mg was contained in a range of, for example, 0.3% by weight or less as a range in which the brazing material of the Al—Si alloy hinders the effect of nocollock flux and does not deteriorate brazing. It may be a component composition. In this case, even if the component composition contains Mg, the above-described effects of the present invention are not impaired.
Further, in order to suppress the growth of the surface oxide film during brazing and improve the bondability, each element of V, Sr, Bi, Be, and Ca is added within a range of 0.1% or less by weight. You can also.
［アルミニウムブレージングシート］
本発明の、充填性に優れるアルミニウムろう合金からなる面材を、アルミニウム合金からなる芯材の片面あるいは両面に貼り合わせることにより、アルミニウムブレージングシートが得られる。
本発明の、充填性に優れるアルミニウムブレージングシートは、該ブレージングシートからなる部材のろう付を行う際、上述した本発明のアルミニウムろう合金と同様の効果が得られる。
[Aluminum brazing sheet]
An aluminum brazing sheet can be obtained by bonding the face material made of an aluminum brazing alloy excellent in filling properties of the present invention to one or both sides of a core material made of an aluminum alloy.
The aluminum brazing sheet excellent in fillability of the present invention can provide the same effects as the above-described aluminum brazing alloy of the present invention when brazing a member made of the brazing sheet.
本発明のアルミニウムブレージングシートに用いられる、アルミニウム合金材からなる芯材には、代表的な合金材として、Ａｌ−Ｍｎ系の３００３合金や、その耐食性や強度を向上させた類似アルミニウム合金が挙げられるが、芯材に用いられる合金材は特に限定されない。例えば、純アルミニウムや６０００系合金、７０００系合金等、ろう付性が良好で、従来からろう付に供されている合金材を用いれば良い。 Examples of the core material made of an aluminum alloy material used in the aluminum brazing sheet of the present invention include an Al—Mn 3003 alloy and a similar aluminum alloy with improved corrosion resistance and strength. However, the alloy material used for the core material is not particularly limited. For example, a pure aluminum, a 6000 series alloy, a 7000 series alloy, or the like, which has good brazing properties and is conventionally used for brazing, may be used.
［ヘッダーパイプ及び熱交換器］
図２に、本発明の、充填性に優れるアルミニウムろう合金を用いて組み立てられる熱交換器１０を示す。
この熱交換器１０は、チューブ１を差し込むための図示略のスロットが側面に設けられたヘッダーパイプ１１，１２が、熱交換器１０の両側の各々に設けられており、各チューブ１間にフィン１４が接合され、概略構成されている。
[Header pipe and heat exchanger]
FIG. 2 shows a
In this
ヘッダーパイプ１１，１２の側面にチューブ１をろう付して接合する際は、例えば、ヘッダーパイプ１１，１２の、本発明のアルミニウムろう合金が周辺に配された図示略のスロットにチューブ１の端部を挿入し、熱処理を行う。この際、溶融したアルミニウムろう合金が接合部に溜まり、フィレットを形成する。この際、溶融ろうの表面張力が増大された本発明のアルミニウムろう合金は、チューブ１とヘッダーパイプ１１，１２との接合部に十分な量のろうを留めることができるため、接合部にフィレットを充分に形成することができ、また、チューブ１外表面にエロージョンが生じるのを防止することが可能となる。
そして、フィレットを形成したアルミニウムろう合金が冷却されて固化することにより、ヘッダーパイプ１１，１２とチューブ１とのろう付接合が完了する。
なお、本発明のアルミニウムブレージングシートを用いてヘッダーパイプ１１，１２を構成することにより、同様の効果が得られる。
When the
And the brazing joining of the
In addition, the same effect is acquired by comprising the
なお、本実施形態では、図１に示すような断面略Ｂ字状のチューブ１を、図２に示すようなヘッダーパイプ１１，１２にろう付接合する例を説明しているが、本発明のアルミニウム合金ろう及びアルミニウムブレージングシートによってろう付接合されるチューブの形状は、図１に示す例の形状には限定されず、外表面に溝（図１の符号２参照）を有する各種形状のチューブのろう付接合に用いた場合には同様の効果が得られる。
例えば、断面略Ｂ字状のチューブとしては、特開２０００−２１３８８３号公報、特開２０００−２１３８８２号公報、特開２００１−５０６７６号公報、特開２００１−９１１７８号公報、特開２００２−３０３４９６号公報、特開２００１−２６３９７４号公報、特開２００３−２０２１９６号公報に記載のもの等が挙げられる他、断面略θ字状のチューブ（例えば、特開２００２−７１２８６号公報、特開２００２−２２８３６９号公報、特開２００２−１３０９７２号公報等に記載）のろう付接合に用いることもできる。また、本発明のアルミニウム合金ろう及びアルミニウムブレージングシートは、断面略Ｏ字状のチューブ（例えば、特開２００４−０２５２９７号公報、特開平１１−２５７８８６号公報、特開平１０−２７４４８９号公報等に記載）や、内部に３以上の複数流路を有した断面形状のチューブ（例えば、特開２００２−１３０９７０号公報、特開平１０−１１１０９１号公報、特開２００１−１３７９８９号公報、特開平１１−２４８３８３号公報、特開平１１−３０４９３号公報等に記載）のろう付接合に用いることができ、各種形状のチューブの接合に用いることができる。
In the present embodiment, an example in which the
For example, as a tube having a substantially B-shaped cross section, JP 2000-213883 A, JP 2000-213882 A, JP 2001-50676 A, JP 2001-91178 A, JP 2002-30396 A, and the like. In addition to the tubes described in JP-A-2001-263974 and JP-A-2003-202196, tubes having a substantially θ-shaped cross section (for example, JP-A-2002-71286, JP-A-2002-228369). For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-130972). Also, the aluminum alloy brazing and aluminum brazing sheet of the present invention are described in tubes having a substantially O-shaped cross section (for example, JP 2004-025297 A, JP 11-257886 A, JP 10-274489 A, etc.). ), Or a tube having a cross-sectional shape having three or more flow paths therein (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-130970, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-111091, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-137789, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-248383). No. 1, JP-A-11-30493, etc.), and can be used for joining tubes of various shapes.
また、図２に示す例では、ヘッダーパイプ１１，１２の形状は断面四角形状となっているが、これには限定されず、例えば、丸型パイプ状のヘッダーパイプであってもよい。
また、ヘッダーパイプは１つの部材（１ピース）からなる構成である必要はなく、例えば、縦割り半パイプ状のヘッダーパイプ半体同士や、ヘッダープレートとタンクを組み合わせることによってパイプ状とした構造の、２ピース型のヘッダーパイプ等であっても良い。
なお、上述のようなヘッダープレートとタンクを組み合わせた２ピース型のヘッダーパイプにおいて、本発明のブレージングシートを、ヘッダープレートのみならず、タンクに用いた場合でも良好な効果が得られる。
In the example shown in FIG. 2, the
The header pipe does not have to be composed of one member (one piece). For example, the header pipe has a pipe-like structure formed by combining half-pipe-like header pipe halves or a header plate and a tank. A two-piece header pipe or the like may be used.
In the two-piece type header pipe in which the header plate and the tank as described above are combined, a good effect can be obtained even when the brazing sheet of the present invention is used not only for the header plate but also for the tank.
以上、説明したように、本発明の、ろう付時のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金によれば、上述の成分組成とされていることにより、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物が形成されて溶融ろうの表面張力が増大する。
これにより、ろう付の際、接合部に過剰なろう材が供給された場合であっても溶融ろうが接合部に留まることができ、ろう充填性が向上するとともに、ろう付接合される素材にエロージョンが生じるのを抑制することができる。
従って、本発明のアルミニウムろう合金あるいはアルミニウムブレージングシートを用いることにより、ろう付時のエロージョンを抑制すると共に良好なろう付性を保ちつつ、ろう充填性が向上するため、高いろう付強度でチューブが接合されたヘッダーパイプ並びに熱交換器が得られる。
As described above, according to the aluminum brazing alloy of the present invention, which is excellent in braze filling property at the time of brazing, the Al-Fe-based intermetallic compound is formed and melted due to the above-described component composition. The surface tension of the wax increases.
As a result, even when an excessive amount of brazing material is supplied to the joint during brazing, the molten brazing can remain in the joint, which improves the braze filling property and improves the brazing material. The occurrence of erosion can be suppressed.
Therefore, the use of the aluminum brazing alloy or the aluminum brazing sheet of the present invention suppresses erosion during brazing and maintains good brazing properties while improving brazing filling properties, so that the tube has high brazing strength. A joined header pipe and heat exchanger are obtained.
以下、実施例を示して本発明のろう付時のエロージョンを抑制すると共に良好なろう付性を保ちつつ、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金を更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものでは無い。
本実施例では、下記表１に示す成分組成で、本発明のろう付時のエロージョンを抑制すると共に良好なろう付性を保ちつつ、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金（実施例）及び比較例のアルミニウムろう合金を作製し、後述の各項目について評価を行った。
以下に、アルミニウムろう合金の作製工程、及び各評価試験項目について説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with respect to an aluminum brazing alloy that suppresses erosion during brazing of the present invention and maintains good brazing properties and is excellent in braze filling properties. It is not limited.
In this example, an aluminum brazing alloy (Example) and a comparative example having the component composition shown in Table 1 below, which suppresses erosion during brazing of the present invention and maintains good brazing properties, while being excellent in brazing ability. An aluminum brazing alloy was prepared and evaluated for each item described below.
Below, the production process of the aluminum brazing alloy and each evaluation test item will be described.
［作製工程］
表１に示す成分組成を有したアルミニウムろう合金を作製し、犠牲陽極材として７０７２合金、芯材として３００３合金を用いたアルミニウムブレージングシートを、成分組成毎に作製した。
各実施例及び比較例のブレージングシートは、犠牲陽極材／芯材／ろう合金のクラッド率をそれぞれ１０％／８０％／１０％となるように各材料を組み合わせ、熱間圧延処理を行うことによってクラッド材とし、厚さが約１．３ｍｍになるまで冷間圧延処理を施した後、３６０℃で３Ｈｒのバッチ焼鈍を行い、調質をＯ材とした。
そして、各実施例及び比較例のブレージングシートを、窒素ガス雰囲気中において、６００℃のろう付温度で３分間保持した後、室温まで冷却するろう付相当熱処理を実施し、以下に示す「ろう充填性」、「最大ろう侵食深さ（エロージョン性）」及び「ろう流動係数」の測定を行った。
[Production process]
Aluminum brazing alloys having the component compositions shown in Table 1 were prepared, and aluminum brazing sheets using 7072 alloy as the sacrificial anode material and 3003 alloy as the core material were prepared for each component composition.
The brazing sheets of the examples and comparative examples are obtained by combining the materials such that the clad ratio of the sacrificial anode material / core material / brazing alloy is 10% / 80% / 10%, respectively, and performing a hot rolling process. The clad material was subjected to a cold rolling process until the thickness was about 1.3 mm, and then batch annealing was performed at 360 ° C. for 3 hours, and the tempering was an O material.
The brazing sheets of each Example and Comparative Example were held in a nitrogen gas atmosphere at a brazing temperature of 600 ° C. for 3 minutes, and then subjected to brazing-corresponding heat treatment to be cooled to room temperature. ”,“ Maximum wax erosion depth (erosion) ”and“ wax flow coefficient ”were measured.
［ろう充填性］
上記作製工程で得られたブレージングシートの各サンプルを、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍに加工し、中央部にφ８．０ｍｍ又はφ８．２ｍｍの真円の穴を開けた後、図３（ａ）に示すように、外径７ｍｍの３００３押出パイプをブレージングシートの穴部に挿入し、パイプが水平になるように穴下部で固定を行い、ろう充填性評価用の試験片とした。
次いで、上記試験片にノコロックフラックスを４ｇ／ｍ２塗布し、高純度窒素ガス雰囲気中において、温度６００℃で３分間保持して、ブレージングシートのろう合金を溶融させた。そして、図３（ｂ）に示すように、３００３押出パイプ上部の、ろう充填状態の目視観察を行なった。
上記ろう充填状態の目視観察により、以下の基準でろう充填性を評価した（◎○×で表記）。
（１）◎：ブレージングシートの穴寸法φ８．２ｍｍ（最大間隙１．２ｍｍ）で、ろう充填不良部がなかった。
（２）○：ブレージングシートの穴寸法φ８．０ｍｍ（最大間隙１．０ｍｍ）で、ろう充填不良部なかった（但し、φ８．２ｍｍでは充填不良が発生した）。
（３）×：ブレージングシートの穴寸法φ８．０ｍｍ（最大間隙１．０ｍｍ）で、ろう充填不良が発生した。
[Wax filling]
Each sample of the brazing sheet obtained in the above production process is processed into a length of 50 mm x a width of 50 mm, and a hole of a perfect circle of φ8.0 mm or φ8.2 mm is formed in the center, and then shown in FIG. As described above, a 3003 extruded pipe having an outer diameter of 7 mm was inserted into the hole of the brazing sheet, and fixed at the lower part of the hole so that the pipe was horizontal, to obtain a test piece for braze filling evaluation.
Next, 4 g / m 2 of Nocolok flux was applied to the test piece, and held in a high purity nitrogen gas atmosphere at a temperature of 600 ° C. for 3 minutes to melt the brazing alloy of the brazing sheet. And as shown in FIG.3 (b), the visual observation of the brazing filling state of the 3003 extrusion pipe upper part was performed.
By visually observing the wax filling state, the wax filling property was evaluated according to the following criteria (indicated by “◎”).
(1) A: The hole size of the brazing sheet was φ8.2 mm (maximum gap: 1.2 mm), and there was no defective filler filling portion.
(2) ○: The hole size of the brazing sheet was φ8.0 mm (maximum gap 1.0 mm), and there was no defective filler filling (however, poor filling occurred at φ8.2 mm).
(3) x: A brazing filling defect occurred at a hole size φ 8.0 mm (maximum gap 1.0 mm) of the brazing sheet.
［最大ろう侵食深さ（エロージョン性）］
上記作製工程で得られたブレージングシートの各サンプルを用いて、図２に示す、熱交換器１０に用いられるようなヘッダーパイプ１１，１２（及びチューブ１）を作製し、フラックスを塗布した後、高純度窒素ガス雰囲気中においてろう付を行った。ろう付処理は、温度６００℃で３分間保持して行った。
上記ろう付処理後、光学顕微鏡を用いてエロージョンが最も激しい部位のチューブ断面を観察し、チューブ材へのろう侵食（エロージョン）深さを測定した。
上記ろう侵食深さにより、以下の基準で耐エロージョン性を評価した（◎○×で表記）。
（１）◎：ろう侵食深さが０．０２ｍｍ以下だった。
（２）○：ろう侵食深さが０．０２ｍｍ超０．０５ｍｍ以下の範囲だった。
（３）×：ろう侵食深さが０．０５ｍｍ超だった。
[Maximum depth of erosion (erosion)]
Using each sample of the brazing sheet obtained in the above production process, the
After the brazing treatment, the cross section of the tube where the erosion was most severe was observed using an optical microscope, and the depth of erosion of the tube material was measured.
The erosion resistance was evaluated according to the following criteria based on the above-mentioned wax erosion depth (represented by “◎”).
(1) A: The wax erosion depth was 0.02 mm or less.
(2) ◯: The wax erosion depth was in the range of more than 0.02 mm and 0.05 mm or less.
(3) x: The wax erosion depth was more than 0.05 mm.
［ろう流動係数］
上記作製工程で得られたブレージングシートの各サンプルを、縦６０ｍｍ×横２５ｍｍの試験片に加工し、この初期状態における試験片全体の質量Ｗ０を測定した（図４（ａ）参照）。次いで、高純度窒素ガス雰囲気中において、温度６００℃で３分間保持してろう合金を溶融させた。
そして、図４（ｂ）に示すような、試験片の一端側から縦方向で１／４までの部分（つまり、６０ｍｍ／４＝１５ｍｍ）の部位の質量ＷＢを測定し、次式（１）にてろう流動係数を求めた。
ろう流動係数＝｛（流動移動後のフィレットろう量）／（ろう付前の対象ろう量）｝＝｛（ＷＢ−Ｗ０／４）／（３Ｗ０／４×クラッド率）｝＝｛（４ＷＢ−Ｗ０）／（３Ｗ０×クラッド率）｝・・・（１）
上記ろう流動係数により、以下の基準でろう流動性を評価した（◎○×で表記）。
（１）◎：ろう流動係数が０．３５以上だった。
（２）○：ろう流動係数が０．２０超０．３５未満の範囲だった。
（３）×：ろう流動係数が０．２０以下だった。
[Braze flow coefficient]
Each sample of the brazing sheet obtained in the above production process was processed into a test piece of 60 mm long × 25 mm wide, and the mass W 0 of the entire test piece in this initial state was measured (see FIG. 4A). Next, the brazing alloy was melted by holding at a temperature of 600 ° C. for 3 minutes in a high purity nitrogen gas atmosphere.
Then, as shown in FIG. 4 (b), the portion from one end to 1/4 in the longitudinal direction of the test piece (i.e., 60mm / 4 = 15mm) was measured portion of the mass W B, the following equation (1 ) To obtain the wax flow coefficient.
Wax flow coefficient = {(flow fillet brazing amount after movement) / (target wax amount before brazing)} = {(W B -W 0/4) / (3W 0/4 × cladding index)} = {( 4W B -W 0 ) / (3W 0 × cladding rate)} (1)
The brazing fluidity was evaluated according to the following criteria based on the above brazing fluidity coefficient (represented by XX).
(1) A: The wax flow coefficient was 0.35 or more.
(2) ○: The wax flow coefficient was in the range of more than 0.20 and less than 0.35.
(3) x: The wax flow coefficient was 0.20 or less.
各サンプルの成分組成、測定結果及び評価結果の一覧を表１に示す。 Table 1 shows a list of component compositions, measurement results, and evaluation results for each sample.
［評価結果］
表１に示すように、本発明で規定する成分組成を有してなるアルミニウムブレージングシート（発明例１〜１９）は、全てのサンプルにおいてブレージングシートの穴寸法φ８．０ｍｍ（最大間隙１．０ｍｍ）でろう充填不良部がなく、ろう充填性の評価が何れも◎又は○であった。
また、発明例１〜１９のブレージングシートは、全てのサンプルにおいてろう侵食深さが０．０５ｍｍ以下であり、エロージョン抑制特性の評価が何れも◎又は○であった。
さらに、発明例１〜１９のブレージングシートは、全てのサンプルにおいてろう流動係数が０．３０から０．８５の範囲であり、ろう流動性の評価が何れも◎又は○であった。
[Evaluation results]
As shown in Table 1, the aluminum brazing sheets (Invention Examples 1 to 19) having the component composition defined in the present invention have a hole size φ 8.0 mm (maximum gap 1.0 mm) of the brazing sheet in all samples. There was no defective filler filling part, and the evaluation of the filler filling ability was either ◎ or ◯.
In addition, the brazing sheets of Invention Examples 1 to 19 had a wax erosion depth of 0.05 mm or less in all the samples, and the evaluations of the erosion suppression characteristics were either ◎ or ◯.
Further, the brazing sheets of Invention Examples 1 to 19 had a wax flow coefficient in the range of 0.30 to 0.85 in all samples, and the evaluations of the wax flowability were either ◎ or ◯.
これに対して、比較例１に示すアルミニウムブレージングシートは、Ｓｉの含有量が４．０％、Ｆｅが０．２％と本発明で規定する下限を下回っており、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されておらず、接合部における最大１ｍｍの間隙でろう充填不良が確認され、ろう充填性の評価が×となった。また、流動係数が０．２０であり、ろう付性の評価が×となった。 On the other hand, the aluminum brazing sheet shown in Comparative Example 1 has a Si content of 4.0% and Fe of 0.2%, which are below the lower limits defined in the present invention, and Ti, Mn, Zr, Cr Each of the above components was not contained, and incomplete filling of the brazing filler metal was confirmed at a gap of 1 mm at the maximum at the joint, and the evaluation of the brazing filling property was x. Further, the flow coefficient was 0.20, and the evaluation of brazing was x.
また、比較例２に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が９．０％となっているものの、Ｆｅが０．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されておらず、接合部における最大１ｍｍの間隙でろう充填不良が確認され、ろう充填性の評価が×となった。さらに、エロージョン深さが０．０７ｍｍと大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。 Moreover, although the brazing sheet shown in Comparative Example 2 has a Si content of 9.0%, Fe is 0.2%, which is outside the specified range of the present invention, and Ti, Mn, The components of Zr and Cr were not contained, and a filler filling defect was confirmed in a gap of 1 mm at the maximum at the joint, and the filler filling evaluation was x. Furthermore, the erosion depth was as large as 0.07 mm, and the evaluation of the erosion suppressing property was x.
また、比較例３に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が１１．０％となっているものの、Ｆｅが０．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されておらず、接合部における最大１ｍｍの間隙でろう充填不良が確認され、ろう充填性の評価が×となった。さらに、エロージョン深さが０．１５ｍｍと大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。 Moreover, although the brazing sheet shown in Comparative Example 3 has an Si content of 11.0%, Fe is 0.2%, which is outside the specified range of the present invention, and Ti, Mn, The components of Zr and Cr were not contained, and a filler filling defect was confirmed in a gap of 1 mm at the maximum at the joint, and the filler filling evaluation was x. Furthermore, the erosion depth was as large as 0.15 mm, and the evaluation of the erosion suppressing property was x.
また、比較例４に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が１４．０％、Ｆｅの含有量が０．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されておらず、接合部における最大１ｍｍの間隙でろう充填不良が確認され、ろう充填性の評価が×となった。さらに、エロージョン深さが０．２０ｍｍと大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。 In addition, the brazing sheet shown in Comparative Example 4 has a Si content of 14.0% and a Fe content of 0.2%, which are outside the specified range of the present invention, and Ti, Mn, Zr, Each component of Cr was not contained, and a solder filling defect was confirmed in a gap of 1 mm at the maximum at the joint, and the evaluation of the solder filling property was x. Furthermore, the erosion depth was as large as 0.20 mm, and the evaluation of the erosion suppressing property was x.
また、比較例５に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が本発明で規定する範囲内となっているものの、Ｆｅが１．８％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒが含有されておらず、流動係数が０．１９であり、ろう付性の評価が×となった。 Moreover, although the brazing sheet shown in Comparative Example 5 has a Si content within the range specified in the present invention, Fe is 1.8%, which is outside the specified range of the present invention. , Mn, Zr, Cr were not contained, the flow coefficient was 0.19, and the brazing property was evaluated as x.
また、比較例６に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が本発明で規定する範囲内となっているものの、Ｆｅが０．２％、Ｔｉが１．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒが含有されておらず、流動係数が０．２０であり、ろう付性の評価が×となった。 Moreover, although the brazing sheet shown in Comparative Example 6 has a Si content within the range specified in the present invention, Fe is 0.2% and Ti is 1.2%, which is outside the specified range of the present invention. In addition, Mn, Zr and Cr were not contained, the flow coefficient was 0.20, and the brazing property was evaluated as x.
また、比較例７に示すブレージングシートは、Ｓｉの含有量が本発明で規定する範囲内となっているものの、Ｆｅが０．２％、Ｍｎが２．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｃｒが含有されておらず、エロージョン深さが０．０６ｍｍと大きく、エロージョン抑制特性の評価が×となった。 Moreover, although the brazing sheet shown in Comparative Example 7 has a Si content within the range specified in the present invention, Fe is 0.2% and Mn is 2.2%, which is outside the specified range of the present invention. Moreover, Ti, Zr, and Cr were not contained, and the erosion depth was as large as 0.06 mm, and the evaluation of the erosion suppressing property was x.
一般に、溶融ろうのろう充填性が、φ８．０ｍｍの穴部と外径７ｍｍのパイプとの接合部における最大１ｍｍの間隙でろう充填不良となる場合には、ろう付接合部においてフィレットの形成に充分な量の溶融ろうが留まることができないため、接合不良が生じる。このため、熱交換器においては、ヘッダーパイプとチューブとの接合部から、流動体の漏れが発生してしまう等の問題がある。
また、エロージョン深さが０．０５ｍｍ超となった場合には、チューブに生じた大きなエロージョンにより、チューブの耐圧強度や耐食性が低下する等の問題がある。特に、エロージョン深さが０．０７ｍｍ以上となった場合には、局部的に貫通孔が発生し、流動体の漏れが発生してしまう虞がある。
さらに、溶融ろうの流動係数が０．２０以下となった場合には、ろう付接合部においてろう材が不足するために充分なフィレットが形成されず、接合不良が生じる。このため、熱交換器においては、ヘッダーパイプとチューブとの接合部から、流動体の漏れが発生してしまう等の問題がある。
In general, when the filling capacity of the molten brazing filler metal becomes poor at a gap of 1 mm at the maximum at the joint between the hole of φ8.0 mm and the pipe having an outer diameter of 7 mm, the fillet is formed at the brazed joint. Since a sufficient amount of molten solder cannot be retained, poor bonding occurs. For this reason, in a heat exchanger, there exists a problem that the fluid leaks from the junction between the header pipe and the tube.
Further, when the erosion depth exceeds 0.05 mm, there is a problem that the pressure resistance strength and corrosion resistance of the tube are lowered due to the large erosion generated in the tube. In particular, when the erosion depth is 0.07 mm or more, there is a possibility that through holes are locally generated and fluid leakage occurs.
Furthermore, when the flow coefficient of the molten brazing is 0.20 or less, the brazing material is insufficient at the brazed joint, so that a sufficient fillet is not formed, resulting in poor bonding. For this reason, in a heat exchanger, there exists a problem that the fluid leaks from the junction between the header pipe and the tube.
発明例１〜１９に示すような、本発明に係るアルミニウムブレージングシートでは、上述したように、１．０ｍｍの間隙でろう充填不良部がなく、また、ろう侵食深さが０．０５ｍｍ以下であり、さらに、ろう流動係数が０．３０〜０．８５の範囲となっている。
上記結果により、本発明で規定する成分組成を有してなるアルミニウムろう合金及びそれを用いたブレージングシートが、優れたろう充填性、ろう付時のエロージョン抑制効果及びろう付性を有していることが明らかである。
In the aluminum brazing sheet according to the present invention as shown in Invention Examples 1 to 19, as described above, there is no defective filler filling with a gap of 1.0 mm, and the wax erosion depth is 0.05 mm or less. Furthermore, the wax flow coefficient is in the range of 0.30 to 0.85.
Based on the above results, the aluminum brazing alloy having the component composition defined in the present invention and the brazing sheet using the same have excellent brazing filling ability, erosion suppressing effect during brazing, and brazing ability. Is clear.
１…チューブ、２…溝、１０…熱交換器、１１、１２…ヘッダーパイプ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
０．５％超１．５％以下のＦｅと、
０．０５％以上１．０％以下のＴｉと、をそれぞれ含有し、
残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする、ろう充填性に優れるアルミニウムろう合金。 5.0% or more and 13.0% or less (% by weight, the same applies hereinafter) of Si,
Fe of more than 0.5% and 1.5% or less;
0.05% or more and 1.0% or less of Ti, respectively,
An aluminum brazing alloy excellent in braze filling, characterized in that the balance is made of Al and inevitable impurities.
残部がＡｌと不可避不純物とからなることを特徴とする請求項１に記載のろう充填性に優れるアルミニウムろう合金。 It further contains at least one selected from the group selected from 0.1% to 2.0% Mn, 0.05% to 0.5% Zr, 0.05% to 1.0% Cr And
2. The aluminum brazing alloy having excellent braze filling properties according to claim 1, wherein the balance is made of Al and inevitable impurities.
前記ヘッダーパイプが、請求項４又は５に記載の熱交換器用ヘッダーパイプであることを特徴とする熱交換器。 A heat exchanger in which a tube in which a groove is formed along a length direction is brazed to a header pipe in at least a part of a peripheral surface,
The heat exchanger, wherein the header pipe is a header pipe for a heat exchanger according to claim 4 or 5.
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