JP2010095769A - 熱交換器用ブレージングシート - Google Patents

Abstract

【課題】高強度でろう付時の耐エロージョン性及びろう付性に優れる熱交換器用ブレージングシートを提供する。
【解決手段】０．３〜２．０％（質量％、以下同様）のＭｎと、０．５〜１．２％のＳｉと、０．１〜１．５％のＣｕとを含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有するアルミニウム合金芯材と、５．０〜１２．０％のＳｉと、０．０５〜０．５％のＴｉとを含有し、液相線温度が５９０℃以上のアルミニウム合金ろう材と、を備え、アルミニウム合金芯材の片面又は両面にアルミニウム合金ろう材をクラッドすることを特徴とする熱交換器用ブレージングシートを採用する。
【選択図】なし

Description

本発明は、熱交換器用ブレージングシートの改良に関するものである。

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。

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、主に熱交換器用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。

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（約６００℃）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。

しかしながら、母材の部位によっては、温度が高めにずれる部位、逆に低めで昇温が遅れる部位などが存在し、ろう付加熱昇温及び保持時に温度分布が生じる場合がある。それにより、流動を開始したろうが高温にさらされて母材への拡散が進行し、母材の一部溶融（エロージョン）を促進する結果を招くことがある。

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。

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面材として用いられた熱交換器用ブレージングシートが提案されている（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、ろう材の液相線温度が上昇するとともに、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。
特開２００７−１８２６０２号公報

ところで、熱交換器の各部材にはさらなる高強度化が求められており、ブレージングシートの芯材には、ＣｕやＳｉ等が添加されて高強度化が図られ、その添加量も増加する傾向にある。しかしながら、芯材に上記元素を添加すると高強度化は達成されるが、芯材の融点（固相線温度）が低下してしまうという問題があった。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を面材として用いても、母材のエロージョンの進行及び芯材へのろう侵食を充分に抑制することができない場合があった。一方、ろう付け時のエロージョン抑制のため、芯材への添加量を制限すると、ブレージングシートの高強度化が充分に達成できないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、上述したように温度が高めにずれた部位に溶融ろうが過剰に流れ込んだ場合であっても母材のエロージョンが進行することなく、且つ、ブレージングシートの芯材へのろう侵食が発生しにくい、高強度でろう付時の耐エロージョン性及びろう付性に優れる熱交換器用ブレージングシートを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題について鋭意研究した結果、高強度化のためにアルミニウム合金芯材に融点を低下させるＳｉ，Ｃｕなどの元素が所定量添加されたブレージングシートにおいて、従来のＡｌ−Ｓｉで構成されるアルミニウム合金ろう材中にＴｉを添加して液相線温度を５９０℃以上としたろう材を使用することがアルミニウム合金芯材へのろう侵食やろう付性向上に非常に効果的であることを見出し、本発明に至った。特に、アルミニウム合金芯材の融点が６００〜６２５℃の範囲のブレージングシートは、ろう付時にエロージョンが発生しやすいため、本アルミニウム合金ろう材と組み合わせて使用することで、著しい改善を図ることができる。
すなわち、本発明は、以下に関する。

（１）請求項１に記載の発明
０．３〜２．０％（質量％、以下同様）のＭｎと、０．５〜１．２％のＳｉと、０．１〜１．５％のＣｕとを含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有するアルミニウム合金芯材と、５．０〜１２．０％のＳｉと、０．０５〜０．５％のＴｉとを含有し、液相線温度が５９０℃以上のアルミニウム合金ろう材と、を備え、前記アルミニウム合金芯材の片面又は両面に前記アルミニウム合金ろう材をクラッドすることを特徴とする熱交換器用ブレージングシート。
（２）請求項２に記載の発明
前記アルミニウム合金芯材の融点が、６００〜６３０℃の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用ブレージングシート。
（３）請求項３に記載の発明
前記アルミニウム合金ろう材が、０．５〜１０．０％のＺｎをさらに含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器用ブレージングシート。
（４）請求項４に記載の発明
前記アルミニウム合金ろう材が、０．１〜２．０％のＭｎ、０．０１〜０．５％のＺｒ、０．０５〜１．０％のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱交換器用ブレージングシート。
（５）請求項５に記載の発明
前記アルミニウム合金芯材が、０．０５〜０．３％のＴｉ、０．０５〜０．３％のＺｒ、０．０５〜０．３％のＭｇ、０．３〜１．０％のＦｅから選ばれる群のうち、少なくとも一種をさらに含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱交換器用ブレージングシート。

上述したように、ブレージングシートの溶融ろうが過剰に流動することで母材のエロージョンや芯材へのろう侵食が発生するが、これは、アルミニウム合金ろう材の液相線温度を上げて過剰な溶融ろうの流動を抑制することで防止することができる。また、溶融ろうの表面張力を増大させることで、ろう充填性を向上させることができる。さらに、上記アルミニウム合金ろう材と、融点が６００〜６３０℃の範囲であるアルミニウム合金芯材との組合せにより、高強度化と耐エロージョン性とを両立させることが可能となる。
従って、上記ろう材と芯材とを組み合わせることにより、高強度で耐エロージョン性及びろう付性に優れるブレージングシートとなることが明らかとなった。

本発明の熱交換器用ブレージングシートでは、０．３〜２．０％（質量％、以下同様）のＭｎと、０．５〜１．２％のＳｉと、０．１〜１．５％のＣｕとを含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有するアルミニウム合金芯材と、５．０〜１２．０％のＳｉと、０．０５〜０．５％のＴｉとを含有し、液相線温度が５９０℃以上のアルミニウム合金ろう材と、を備え、アルミニウム合金芯材の片面又は両面にアルミニウム合金ろう材がクラッドされて構成されている。
また、必要に応じて、アルミニウム合金芯材の融点が、６００〜６３０℃の範囲とされると共に、アルミニウム合金ろう材が、０．５〜１０．０％のＺｎ、０．１〜２．０％のＭｎ、０．０１〜０．５％のＺｒ、０．０５〜１．０％のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有する成分組成とされている。
更に、必要に応じて、０．０５〜０．３％のＴｉ、０．０５〜０．３％のＺｒ、０．０５〜０．３％のＭｇ、０．３〜１．０％のＦｅから選ばれる群のうち、少なくとも一種をさらに含有する成分組成とされている。

アルミニウム合金芯材を上述の成分とすることにより、芯材の高強度化と耐侵食性とを両立させることが可能となる。
また、アルミニウム合金ろう材を上述の成分とすることにより、Ａｌ−Ｓｉ系溶融ろうの液相線温度を増加させると共に、溶融ろうの表面張力を増大させることができる。これにより、ろう付の際、過剰な溶融ろうの流動を抑制すると共に、ろう充填性を向上させることができる。
したがって、母材のエロージョンが進行することなく、且つ、芯材へのろう侵食が発生しにくい、高強度で耐エロージョン性及びろう付性に優れる熱交換器用ブレージングシートとすることができる。

以下、本発明に係る熱交換器用ブレージングシートの実施の形態について説明する。
本発明の熱交換器用ブレージングシートは、０．３〜２．０％（質量％、以下同様）のＭｎと、０．５〜１．２％のＳｉと、０．１〜１．５％のＣｕとを含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有するアルミニウム合金芯材と、５．０〜１２．０％のＳｉと、０．０５〜０．５％のＴｉとを含有し、液相線温度が５９０℃以上のアルミニウム合金ろう材と、を備え、アルミニウム合金芯材の片面又は両面にアルミニウム合金ろう材がクラッドされて構成されている。更に、必要に応じて、アルミニウム合金芯材の融点が、６００〜６３０℃の範囲とされると共に、アルミニウム合金ろう材が、０．５〜１０．０％のＺｎ、０．１〜２．０％のＭｎ、０．０１〜０．５％のＺｒ、０．０５〜１．０％のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有する成分組成とされている。

［ブレージングシートの構成］
本発明の熱交換器用ブレージングシートは、アルミニウム合金芯材の片面又は両面にアルミニウム合金ろう材が張り合わせる（クラッド）ことで得られる。
また、ブレージングシートの構成は、特に限定されるものではなく、アルミニウム合金芯材の片面に犠牲材を用いることにより、犠牲材／芯材／ろう材という構成としてもよい。

［アルミニウム合金芯材の成分組成］
本発明のアルミニウム合金芯材は、０．３〜２．０％（質量％、以下同様）のＭｎと、０．５〜１．２％のＳｉと、０．１〜１．５％のＣｕとを含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有する。上記成分範囲で芯材の高強度化を行うと融点が６００〜６３０℃となる。この場合に液相線温度が５９０℃以上のろう材と組み合わせることで、耐エロージョン性が著しく向上し、芯材の高強度化との両立が可能となる。
以下、本実施形態のアルミニウム合金芯材の、成分組成の数値限定理由について説明する。

「Ｍｎ」０．３％以上２．０％以下
マンガン（Ｍｎ）は、ブレージングシートの強度を向上させるために用いられる。アルミニウム合金芯材に添加されるＭｎの含有量は０．３〜２．０質量％とすることが好ましい。Ｍｎの含有量が上記範囲未満であると、Ｍｎを添加することによる強度向上の効果が十分に得られない恐れがある。また、Ｍｎの含有量が上記範囲を超えると、粗大な金属間化合物が生成されて、ブレージングシートの製造時における圧延性が著しく低下する。

「Ｓｉ」０．５％以上１．２％以下
シリコン（Ｓｉ）は、ブレージングシートの強度を向上させるために用いられる。Ｓｉは、Ｍｎと微細なＡｌ-Ｍｎ-Ｓｉ系化合物を形成して、強度向上に寄与する。アルミニウム合金芯材に添加されるＳｉの含有量は０．５〜１．２質量％とすることが好ましい。Ｓｉの含有量が上記範囲未満であると、Ｓｉを添加することによる強度向上の効果が十分に得られない恐れがある。また、Ｓｉの含有量が上記範囲を超えると、固相線温度の低下により、６００℃前後で行なわれる加熱ろう付け処理において、局部的な溶融を招く虞がある。

「Ｃｕ」０．１％以上１．５％以下
銅（Ｃｕ）は、ブレージングシートの強度を向上させるために用いられる。Ｃｕは、基材のマトリックス中に固溶し、強度を向上させると共に、電位を貴にして犠牲材及び芯材との電位差を増大し、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。アルミニウム合金芯材に添加されるＣｕの含有量は、０．１〜１．５質量％とすることが好ましい。Ｃｕの含有量が上記範囲未満であると、Ｃｕを添加することによる強度向上の効果や、電位貴化の効果が十分に得られない恐れがある。また、Ｃｕの含有量が上記範囲を超えると、鋳造時にクラックが発生したり、固相線温度の低下により、６００℃前後で行なわれる加熱ろう付け処理において、局部的な溶融を招く虞がある。また、Ｃｕの含有量が上記範囲を超えると、アルミニウム合金芯材の自己耐食性が低下する恐れがある。

「Ｔｉ」０．０５以上０．３％以下、「Ｚｒ」０．０５以上０．３％以下
チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）は、ろう付後に微細な金属間化合物として素地中に分散し、強度を向上させる作用を有するので必要に応じて添加する。ここで、Ｔｉ，Ｚｒの含有量が０．０５％未満では所望の効果が得られないために好ましくなく、Ｔｉ，Ｚｒの含有量が０．３％を超えると鋳造性や圧延性が低下するので好ましくない。したがって、Ｔｉ，Ｚｒの含有量を０．０５％以上０．３％以下とした。また、Ｔｉ，Ｚｒの含有量のより好ましい範囲は、０．１％以上０．１５％以下である。

「Ｍｇ」０．０５以上０．３％以下
マグネシウム（Ｍｇ）は，ろう付時に固溶し、材料強度を向上させる作用を有する。また、ろう付後に材料中のＳｉあるいはＺｎとＭｇ_２Ｓｉ，ＭｇＺｎ_２を形成して、時効硬化によってさらなる強度の向上に寄与する。Ｍｇは、その含有量が０．０５％未満では所望の効果が得られないため好ましくなく、０．３％を超えて含有するとろう付時にフラックスと反応してろう付性を著しく低下させるため好ましくない。したがって、Ｍｇの含有量を０．０５％以上０．３％以下とした。

「Ｆｅ」０．３以上１．０％以下
鉄（Ｆｅ）は、素地中にＡｌ−Ｆｅ（−Ｍｎ−Ｓｉ）系金属間化合物として微細分散し、強度を向上させる効果を有している。
Ｆｅの含有量は、質量％で０．３％以上１．０％以下の範囲であることが好ましい。
Ｆｅの含有量が０．３％未満では上記の効果が充分に得られないため、好ましくない。また、１．０％を超えると、粗大金属間化合物が生成し、圧延性が低下すると共に芯材の自己腐食性も増大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％以上０．７５％以下である。

［アルミニウム合金ろう材の成分組成］
本発明のアルミニウム合金ろう材は、５．０〜１２．０％のＳｉと、０．０５〜０．５％のＴｉとを含有し、液相線温度が５９０℃以上であり、更に、必要に応じて、０．５〜１０．０％のＺｎ、０．１〜２．０％のＭｎ、０．０１〜０．５％のＺｒ、０．０５〜１．０％のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有する成分組成とされている。
以下、本実施形態のアルミニウム合金ろう材の、成分組成の数値限定理由について説明する。

「Ｓｉ」５．０％以上１２．０％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、アルミニウム合金ろう材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、質量％で５．０％以上１２．０％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１２．０％を超えると、非常にエロージョン性の高い溶融ろうが生成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。

「Ｔｉ」０．０５％以上０．５％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、質量％で０．０５％以上０．５％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、０．５％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、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。

ブレージングシートのろう付で造管されるチューブを用いた熱交換器等では、ろう付時に部材間の接合部に過剰な溶融ろうが流れ込む場合に、ろう付接合される部材にエロージョンが生じることがある。つまり、ろう付温度（約６００℃）未満でろう材の溶融を抑制させれば、接合部への過剰な溶融ろうの流れ込みがなくなり、エロージョンが生じにくくなるが、それにはアルミニウム合金ろう材の液相線温度を５９０℃以上とすることが有効である。
また、部材間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、溶融ろうの液相線温度を上昇させて融点の低い芯材と組み合わせた場合でも、ろう付時の耐エロージョン性を向上させると共に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。

「Ｚｎ」０．５％以上１０．０％以下
亜鉛（Ｚｎ）は、ブレージングシートの電位を卑（マイナス）にすることにより、接合部材に対する犠牲陽極効果を向上させる。
Ｚｎの含有量は、質量％で０．５％以上１０．０％以下の範囲とすることが好ましく、１．０％以上３．０％以下の範囲とすることがより好ましい。
Ｚｎの含有量が１０．０％を超えると、腐食速度が速くなりすぎて自己耐食性が低下する。また、Ｚｎの含有量が０．５％未満だと、上述のような犠牲陽極効果が充分に得られなくなる。

「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。
Ｍｎの含有量は、質量％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。

「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、質量％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。

「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、質量％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。

「Ｔｉ，Ｚｒの同時添加による効果」
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。
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。

「Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｓｂ」
本発明のアルミニウム合金ろう材では、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質量％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、Ｓｒ，Ｂｉ，Ｃａ，Ｓｂの各元素を、それぞれ質量％で０．１％以下の範囲で添加することもできる。

以上説明したように、本発明の、高強度で耐エロージョン性及びろう付性に優れる熱交換器用ブレージングシートによれば、アルミニウム合金芯材が上述の成分組成とされていることにより、芯材の高強度化と耐侵食性とが両立されている。さらに、アルミニウム合金ろう材が上述の成分組成とされていることにより、Ａｌ−Ｓｉ系溶融ろうの液相線温度を増加させると共に、溶融ろうの表面張力を増大させることができる。
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、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と共に、ろう充填性を向上させることができる。
従って、上記ろう材と芯材とを組み合わせることにより、高強度で耐エロージョン性及びろう付性に優れる熱交換器用ブレージングシートが得られる。

以下、実施例を示して本発明の熱交換器用ブレージングシートの効果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に示す成分組成のアルミニウム合金芯材及びアルミニウム合金ろう材を用いて、高強度で耐エロージョン性及びろう付性に優れるブレージングシート（実施例）及び比較例のブレージングシートを作製し、後述の各項目について評価を行った。
以下に、アルミニウム合金芯材、アルミニウム合金ろう材及びブレージングシートの作製工程、及び各評価試験項目について説明する。

［作製工程］
表１に示す成分組成を有したアルミニウム合金芯材、表２に示す成分組成を有したアルミニウム合金ろう材をそれぞれ作製し、犠牲陽極材として７０７２合金を用いたアルミニウムブレージングシートを作製した。

実施例及び比較例の各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％となるように表１中の芯材と表２中のろう材とを組み合わせ、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、実施例及び比較例の各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「ろう流動係数」、「最大ろう侵食深さ（エロージョン性）」及び「ろう付後の強度（引張強さ）」の測定を行った。

［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Ｗ_０を測定した（図１（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１（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Ｗ_Ｂ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）｝＝｛（Ｗ_Ｂ−Ｗ_０／４）／（３Ｗ_０／４×クラッド率）｝＝｛（４Ｗ_Ｂ−Ｗ_０）／（３Ｗ_０×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。

［最大ろう侵食深さ（エロージョン性）］
上記ろう流動係数測定後の各サンプルについて、試験片下端のろう溜まり部の任意断面について光学顕微鏡を用いて観察し、最も母材へのろう侵食（エロージョン）が激しい部位のろう侵食深さを測定した（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。
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０．２５ｍｍ以下だった。
（２）○：ろう侵食深さが０．２５ｍｍ超０．５ｍｍ以下の範囲だった。
（３）×：ろう侵食深さが０．５ｍｍ超だった。

［ろう付後の強度（引張強さ）］
ろう付相当の熱処理を行ったブレージングシートサンプルからＪＩＳ５号引張試験片を加工して引張試験を実施し、各サンプルの引張強さを測定した。
ここで、芯材として従来から一般的に使用されている３００３合金の強度は１１０ＭＰａであり、本発明のアルミニウム合金はいずれも高強度化が図られていることから、引張強さとして最低１２０ＭＰａ以上は必要であるとした。
なお、３００３合金の融点は６４５℃であるのに対して、本発明の合金はいずれも高強度化によって融点が低下しており、３００３合金を芯材として用いた場合よりも芯材へのエロージョンが生じやすくなっている。

ブレージングシートの成分組成、測定結果及び評価結果の一覧を、実施例については表３に、比較例については表４にそれぞれ示す。

［評価結果］
表３に示すように、本発明で規定する成分組成を有してなる実施例１〜１８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０．２５から０．７５の範囲であり、ろう流動性の評価が何れも◎又は○であった。
また、実施例１〜１８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０．５ｍｍ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、実施例１〜１８のブレージングシートは、全てのサンプルにおいて引張強さが１２０ＭＰａ以上であった。

これに対して、比較例１に示すブレージングシートは、芯材ＳにおいてＭｎの含有量が０．１％、Ｓｉの含有量が０．３％と本発明で規定する下限を下回っており、ろう付後の引張強さが１２０ＭＰａ未満（１００ＭＰａ）であり、強度不十分となった。

また、比較例２に示すブレージングシートは、芯材ＴにおいてＭｎの含有量が２．１％と本発明で規定する上限を上回っており、ろう流動性、耐エロージョン性及び引張強さの特性面では問題がないが、ブレージングシートの製造時において圧延性が低下するという製造面での問題があった。

また、比較例３に示すブレージングシートは、芯材ＵにおいてＳｉの含有量が１．５％と本発明で規定する上限を上回っており、ろう流動係数が０．２０と低く、ろう流動性評価が×となった。さらに、ろう侵食深さが１．０２ｍｍと大きく、耐エロージョン性評価が×となった。

また、比較例４に示すブレージングシートは、芯材ＶにおいてＣｕの含有量が１．７％と本発明で規定する上限を上回っており、ろう侵食深さが０．６５ｍｍと大きく、耐エロージョン性評価が×となった。また、ブレージングシートの製造時において圧延性が低下するという問題があった。

また、比較例５に示すブレージングシートは、芯材ＷにおいてＭｎ，Ｓｉ，Ｃｕの含有量が本発明の規定範囲内となっているものの、Ｔｉが０．３５％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｚｒ，Ｍｇ，Ｆｅの各成分が含有されていない。
一方、比較例６に示すブレージングシートは、芯材ＸにおいてＭｎ，Ｓｉ，Ｃｕの含有量が本発明の規定範囲内となっているものの、Ｚｒが０．３５％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｍｇ，Ｆｅの各成分が含有されていない。
この比較例５及び比較例６に示すブレージングシートは、ろう流動性、耐エロージョン性及び引張強さの特性面では問題がないが、ブレージングシートの製造時において鋳造性が低下するという製造面での問題があった。

また、比較例７に示すブレージングシートは、芯材ＹにおいてＭｎ，Ｓｉ，Ｃｕの含有量が本発明の規定範囲内となっているものの、Ｍｇが０．３５％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｆｅの各成分が含有されていない。
この比較例７に示すブレージングシートは、ろう流動性、耐エロージョン性及び引張強さの特性面では問題がないが、ろう付時に芯材Ｙがフラックスと反応してろう付性を著しく低下させるという製造面での問題があった。

また、比較例８に示すブレージングシートは、芯材ＺにおいてＭｎ，Ｓｉ，Ｃｕの含有量が本発明の規定範囲内となっているものの、Ｆｅが１．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｍｇの各成分が含有されていない。
この比較例８に示すブレージングシートは、ろう流動性、耐エロージョン性及び引張強さの特性面では問題がないが、芯材Ｚに粗大金属間化合物が生成し、圧延性が低下するという製造面での問題があった。

また、比較例９に示すブレージングシートは、ろう材ｍにおいてＳｉの含有量が４．０％と本発明で規定する下限を下回っており、Ｚｎ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されていない。そして、流動係数は０．１８であり、ろう流動性の評価が×となった。
一方、比較例１０に示すブレージングシートは、ろう材ｎにおいてＳｉの含有量が１２．５％と本発明で規定する上限を上回っており、Ｚｎ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されていない。そして、ろう侵食深さは０．８１ｍｍであり、耐エロージョン性の評価が×となった。

また、比較例１１に示すブレージングシートは、ろう材ｏにおいてＴｉの含有量が０．０１％と本発明で規定する下限を下回っており、Ｚｎ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されていない。
一方、比較例１２に示すブレージングシートは、ろう材ｐにおいてＳｉの含有量が０．６％と本発明で規定する上限を上回っており、Ｚｎ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されていない。
比較例１１及び比較例１２のブレージングシートは、いずれもろう侵食深さが０．５ｍｍ以上であり、耐エロージョン性の評価が×となった。

また、比較例１３に示すブレージングシートは、ろう材ｑにおいてＳｉ，Ｔｉの含有量が本発明の規定範囲内となっているものの、Ｚｎが１１．０％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｍｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されていない。
この比較例１３に示すブレージングシートは、ろう流動性、耐エロージョン性及び引張強さの特性面では問題がないが、ろう材の腐食速度が増大しすぎて、ブレージングシートの耐食性が低下した。

また、比較例１４に示すブレージングシートは、ろう材ｒにおいてＳｉ，Ｔｉの含有量が本発明の規定範囲内となっているものの、Ｍｎが２．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｚｎ，Ｚｒ，Ｃｒの各成分が含有されていない。
さらに、比較例１５に示すブレージングシートは、ろう材ｓにおいてＳｉ，Ｔｉの含有量が本発明の規定範囲内となっているものの、Ｚｒが０．７％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｚｎ，Ｍｎ，Ｃｒの各成分が含有されていない。
更にまた、比較例１６に示すブレージングシートは、ろう材ｔにおいてＳｉ，Ｔｉの含有量が本発明の規定範囲内となっているものの、Ｃｒが１．２％と本発明の規定範囲外となっており、また、Ｚｎ，Ｍｎ，Ｚｒの各成分が含有されていない。
比較例１４〜１６のブレージングシートは、いずれもろう流動係数が０．２０以下であり、ろう流動性の評価が×となった。

一般に、ろう流動係数測定試験において生じるろう溜まり部で、芯材へのろう侵食深さ（エロージョン深さ）が０．５ｍｍ超となった場合には、激しいエロージョンにより流動する溶融ろうの量が減少し、接合部におけるろう材の量が不足したり、ろう付時に変形が生じたり、製品の耐久強度や耐食性などが低下する等の問題がある。
また、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十分なフィレットが形成されずに接合不良が生じるという問題がある。

実施例１〜１８に示すブレージングシートでは、上述したように、ろう流動係数が０．２５〜０．７５の範囲であり、ろう侵食深さが０．５ｍｍ以下であり、引張強さが１２０ＭＰａ以上となっている。
上記結果により、本発明で規定する成分組成を有するアルミニウム合金芯材及びアルミニウム合金ろう材からなる熱交換器用ブレージングシートが、高強度で耐エロージョン性及びろう付性に優れていることが明らかである。

溶融ろうの流動係数の測定方法を説明する図であり、（ａ）は初期状態を示す斜視図、（ｂ）はろう合金溶融後を示す斜視図である。 ろう侵食深さの測定方法を説明する図であり、（ａ）はろう流動係数測定後のサンプルの、試験片下端のろう溜まり部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’線に沿った断面図である。

Claims (5)

1. ０．３〜２．０％（質量％、以下同様）のＭｎと、０．５〜１．２％のＳｉと、０．１〜１．５％のＣｕとを含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有するアルミニウム合金芯材と、
   ５．０〜１２．０％のＳｉと、０．０５〜０．５％のＴｉとを含有し、液相線温度が５９０℃以上のアルミニウム合金ろう材と、を備え、
   前記アルミニウム合金芯材の片面又は両面に前記アルミニウム合金ろう材をクラッドすることを特徴とする熱交換器用ブレージングシート。
2. 前記アルミニウム合金芯材の融点が、６００〜６３０℃の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用ブレージングシート。
3. 前記アルミニウム合金ろう材が、０．５〜１０．０％のＺｎをさらに含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器用ブレージングシート。
4. 前記アルミニウム合金ろう材が、０．１〜２．０％のＭｎ、０．０１〜０．５％のＺｒ、０．０５〜１．０％のＣｒから選ばれる群のうち、少なくとも１種をさらに含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱交換器用ブレージングシート。
5. 前記アルミニウム合金芯材が、０．０５〜０．３％のＴｉ、０．０５〜０．３％のＺｒ、０．０５〜０．３％のＭｇ、０．３〜１．０％のＦｅから選ばれる群のうち、少なくとも一種をさらに含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱交換器用ブレージングシート。

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