JP2011020128A

JP2011020128A - 高温耐久性に優れた熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体及びその製造方法

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Publication number: JP2011020128A
Application number: JP2009165671A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Suzuki; 義和鈴木; Makoto Ando; 誠安藤
Original assignee: Furukawa Sky Aluminum Corp
Current assignee: Furukawa Sky Aluminum Corp
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2029-07-14
Also published as: JP5431046B2

Abstract

【課題】熱交換器の使用時における温度１５０〜２５０℃での耐クリープ性に優れる流路部材を有する熱交換器用ろう付け構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る高温耐久性に優れた熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体の製造方法は、気体又は液体の流路を形成する流路部材を備える高温耐久性に優れた熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体の製造方法であって、Ｍｎ：０．７〜１．６質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．７質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３質量％を含有し残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有するＡｌ−Ｍｎ系合金材を流路部材の少なくとも一部に用いてろう付け接合し、該ろう付け接合時における前記Ａｌ−Ｍｎ系合金材の到達温度が６１０℃を超え６２８℃以下となるよう制御する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器に用いられる高温耐久性に優れたアルミニウム合金製ろう付け構造体の製造方法、及び高温耐久性に優れたアルミニウム合金製ろう付け構造体に関するものである。

一般に、自動車用熱交換器はフィン、チューブ、ヘッダなどのアルミニウム合金部材がろう付け接合されて構成されている。このろう付け構造体の材料としてはＡｌ−Ｍｎ系合金が多く用いられている。これには、単独で用いられる場合とクラッド材の心材として用いられる場合の両方が有り、素材形態としても例えば押出材と板材とがある。

近年、自動車の燃費向上や環境対応の必要性から、従来よりも高い１５０〜２５０℃で使用される熱交換器（インタークーラーやＣＯ_２冷媒を用いたエアコン等）の開発が進んでいる。これに伴い、より高温・高応力が加わる各部材、特にガスや液体が通るチューブなどの流路部材について、使用時のクリープ変形を抑えることが熱交換器の機能を維持するために重要である。そのため、ろう付けに適するＡｌ−Ｍｎ系合金材についても、この温度域での耐クリープ性の向上が要求されている。

しかしながら、熱交換器の流路部材の耐クリープ性の向上に関する有効な先行技術の例は乏しい。

特許文献１には、高温強度に優れた熱交換器用Ａｌ合金押出材として、成分がＭｎ：０．７〜１．５質量％及びＣｕ：０．３〜１．０質量％、Ｓｉ：０．１０質量％未満、Ｆｅ：０．２０質量％未満とし、ろう付け後の電気伝導度を３７．０％ＩＡＣＳ以下としたものが開示されている。これは、合金組成の選択により、固溶元素量を上げて固溶強化により高温強度を向上させる技術と解釈される。しかし、特許文献１では、耐クリープ性の向上についての言及はなく、長時間高温で応力付加した場合の耐久性が確保されているとは言いがたい。この合金は、固相線温度を下げるＣｕを多く添加しており、特許文献１の実施例のろう付け温度である６０５℃よりろう付け温度を高くすると局部溶解を起こすおそれがある。また、高濃度のＣｕ添加は粒界腐食の感受性を高める問題もある。

特開２００１−２０７２３１号公報

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、熱交換器の使用時における温度１５０〜２５０℃での耐クリープ性に優れる流路部材を有する熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体の製造方法、及びそれによる熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体を提供することを目的とする。特に、高温強度の向上には効いても耐粒界腐食性などを低下させるＣｕ、及びろう付け性を低下させるＭｇを添加しないか、添加量を抑えることを前提として、耐クリープ性を向上させることを課題とした。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る高温耐久性に優れた熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体の製造方法は、
気体又は液体の流路を形成する流路部材を備える高温耐久性に優れた熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体の製造方法であって、
Ｍｎ：０．７〜１．６質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．７質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３質量％を含有し残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有するＡｌ−Ｍｎ系合金材を前記流路部材の少なくとも一部に用いてろう付け接合し、
該ろう付け接合時における前記Ａｌ−Ｍｎ系合金材の到達温度が６１０℃を超え６２８℃以下となるよう制御する、
ことを特徴とする。

上記の熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体において、前記Ａｌ−Ｍｎ系合金材が、さらにＣｕ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｉの一種又は複数種を各０．０５〜０．２質量％含む、
こととしてもよい。

また、上記課題を解決するため、本発明の第２の観点に係る高温耐久性に優れた熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体は、
気体又は液体の流路を形成する流路部材を備えろう付け接合されており、
前記流路部材は、少なくともその一部に、Ｍｎ：０．７〜１．６質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．７質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３質量％を含有し残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有するＡｌ−Ｍｎ系合金材を備え、
前記ろう付け接合された前記Ａｌ−Ｍｎ系合金材のＭｎ固溶量が０．４質量％以上かつＦｅ固溶量が０．０１質量％以上である、
ことを特徴とする。

本発明によれば、流路部材に使用されるＡｌ−Ｍｎ系合金材において、ろう付け接合後のＭｎ固溶量及びＦｅ固溶量をともに多くすることができるため、熱交換器の使用時における温度１５０〜２５０℃での耐クリープ性を向上させることが可能となる。

本発明の実施例における評価用ミニコアを示す正面図である。本発明の実施例におけるその他の評価用ミニコアを示す正面図である。

本発明者らは、特に追加的な工程を用いずに、合金組成及びろう付け条件を制御してＡｌ−Ｍｎ系合金材の耐クリープ性を向上させることを試み、それに適した組成及びろう付け条件を検討し、本発明に至った。以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。

本発明で対象にする熱交換器の流路部とは、熱交換に必要な気体、液体の流れる部分である。流路部は熱交換器の運転時に高温となりかつ圧力が加わるため、流路部の構成部材（以下、流路部材という）は耐クリープ性を必要とする。通常、全体の流路はヘッダ、チューブなどの複数の流路部材が組み合わされて形成され、フィンと合わせて一体のろう付け構造体として形成される。本実施形態では、流路部材の少なくとも一部の部位にＡｌ−Ｍｎ系合金材が使用されるものとする。Ａｌ−Ｍｎ系合金材の素材形態としては、例えば押出材又は板材とすることができる。押出材としては、流路形状を持つ押出多穴チューブが典型的なものである。板材としては、全体が一種類のＡｌ−Ｍｎ系合金で成るいわゆるベア材を用いても良いし、複層からなるクラッド材の心材として用いても良い。

本発明の製造方法では、流路部を形成するＡｌ−Ｍｎ系合金材のろう付け時における到達温度が６１０℃を超え、６２８℃以下となるよう制御する。このような制御により、合金中のＭｎ、Ｆｅの固溶量を上げることが可能となる。発明者らの検討により、Ｍｎ及びＦｅがともに一定量以上固溶している場合に、耐クリープ性を向上させる効果が大きいことが確認されている。

ろう付け前のＡｌ−Ｍｎ系合金中のＭｎ、Ｆｅは金属間化合物粒子を多く形成しており、固溶している量は小さい。これを上記の特定条件でろう付け加熱することで効果的に金属間化合物粒子を固溶させることが可能となる。

具体的には、熱交換器の製造時のろう付け温度は６００〜６０５℃前後が通例であるが、本発明では流路部材に用いられるＡｌ−Ｍｎ系合金材の到達温度がこれより高い６１０℃を超え、６２８℃以下となるように制御する。このような高い到達温度とすることで、Ａｌ−Ｍｎ系合金材中の固溶Ｍｎ量、固溶Ｆｅ量を高くし、これらの固溶元素によりクリープ変形の抑制が可能となるのである。

材料の到達温度が６１０℃以下では、通例のろう付け処理の場合と比べて耐クリープ性の特段の向上は起こらない。また、到達温度が６２８℃を超えると、該押出材中で局部的な溶融が起こるおそれがあり、これにより組み合わせるフィンの変形が起こるため正常な構造体が得られない。本実施形態では、特に、６２０℃を超え、６２８℃以下の材料到達温度とすることが耐クリープ性の向上にはより有効である。

Ａｌ−Ｍｎ系合金材は、ろう付け中、６１０℃を超え、６２８℃以下となる温度範囲に１〜８ｍｉｎ保持されることが望ましい。また、ろう付け後の冷却中の固溶元素の析出を防止するため、冷却速度は８０℃／ｍｉｎ以上が望ましく、さらに１６０℃／ｍｉｎ以上とすることが望ましい。

本発明の製造方法によるろう付けで通例以上の加熱時間をとる必要はなく、工程の生産性の観点から材料温度が５００℃以上となっている時間は２５ｍｉｎ以内とする。

次に、上記のろう付け条件に好適なＡｌ−Ｍｎ系合金の組成について説明する。先ず、基本的な有効元素であるＭｎ、Ｆｅの添加量と固溶量の規定について説明する。

流路部材に用いられるＡｌ−Ｍｎ系合金の組成中のＭｎは、ろう付け後の流路部材の耐クリープ性向上に有効な元素である。この添加量が０．７０質量％未満では、十分な耐クリープ性が得られない。また添加量が１．６質量％を超えると通常のＤＣ（Direct Chill）鋳造時に粗大な晶出物を生じ、均質な組織が得られず不適当である。

Ｆｅはアルミニウム合金の不可避的な不純物の代表的なものであるが、Ｍｎとともに適切に添加して制御するとチューブ材の耐クリープ性向上に寄与する元素である。Ｆｅを０．７０質量％を超えて含有すると、ＤＣ鋳造時に粗大な晶出物を生じ、均質な組織が得られないため不適当である。また、これを０．０５質量％未満とするのは、高価な高純度のアルミ地金を用いる必要があり、かえって耐クリープ性の点で不利となるため不適当である。

流路部材に用いられるＡｌ−Ｍｎ系合金では、耐クリープ性の向上のため、ろう付け加熱後にＭｎ固溶量が０．４０質量％以上かつＦｅ固溶量が０．０１０質量％以上であることが規定される。これは、本発明の材料組成・ろう付け加熱条件を採用することにより実現される。固溶量の上限は特に規定しないが、添加量以下になることは自明である。０．４０質量％に満たないＭｎ固溶量であると、流路部材の耐クリープ性が低くなり不適当である。また、アルミニウム合金中のＦｅの固溶量はごく小さいのが通例であるが、本発明者らは、規定量を満たす少量の固溶ＦｅでもＡｌ−Ｍｎ系合金の耐クリープ性向上に有効であることを見出した。なお、Ｆｅの固溶量が０．０１０質量％に満たない量では、耐クリープ性の向上が不十分となり不適当である。

ここで、Ｍｎ及びＦｅの固溶量の分析は、熱フェノール溶解ろ液法によるものとする。この分析方法については文献「松尾ら：軽金属、Ｖｏｌ．４７（１９９７），１５．」に説明されており、これに準じて実施される。

以下に、Ｍｎ、Ｆｅ以外に本実施形態で必須元素として添加されるＳｉの成分規定について説明する。

Ｓｉは不可避的な不純物元素の一つであり、Ｍｎの存在状態に影響する。これを０．０５質量％未満に規制すると、高価な高純度地金を必要とし、かつ特段の特性向上にも結びつかない。また、Ｓｉ含有量が０．３０質量％を超えると、Ｍｎの析出が著しく促進され、結果として耐クリープ性向上の効果が損なわれるので不適当である。さらに、Ｓｉ含有量が規定を超え、他の選択元素も加えた場合、本発明規定のろう付け条件で材料中の局部的な溶融が生じるおそれがあり不適当である。

また、上記必須元素以外に、選択的に添加できる有効元素として、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｉの一種又は複数種を各０．０５〜０．２０質量％含むこととしてもよい。以下、各成分の限定理由について説明する。

Ｃｕは、規定範囲で添加することにより流路部材のろう付け後の耐クリープ性向上に寄与する元素である。前述のように、Ｃｕの過度の添加は、固相線温度の低下により高温ろう付け時の局部溶融を引き起こすことと、粒界腐食を助長することと、の問題がある。このため、０．２０質量％を超える添加は不適当である。また、０．０５質量％未満のＣｕ添加は、耐クリープ性向上に結びつかない。

ただし、６２０℃を超えて、６２８℃以下の特に高いろう付け温度を採用する場合、Ｃｕを添加しない合金組成が望ましい。逆に言えば、粒界腐食などの懸念からＣｕを実質的に無添加とした合金組成（０．０５％未満）の場合には、６２０℃を超えて、６２８℃以下の高温ろう付けにより耐クリープ性を補うことが出来る。

Ｍｇも規定範囲で添加することにより流路部材のろう付け後の耐クリープ性向上に寄与する。しかし、０．２０質量％を超える添加は、フラックスを用いたノコロックろう付けでの接合性を低下させるため不適当である。また、Ｍｇの過度の添加は固相線温度の低下により高温ろう付け時の局部溶融を招くおそれがある。一方、０．０５質量％未満の添加では、特段の強度向上効果が得られない。

また、Ｃｕ、Ｍｇの添加量が規定より多い場合には材料の熱間加工性が低下する。このため、押出多穴チューブを対象とした場合、押出性生産性が低下するか、場合により正常な形状のチューブが得られないおそれがある。

Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｉも流路部材のろう付け後の強度に寄与する元素である。規定範囲未満の添加量では、強度向上効果が不十分である。これらはＣｕ、Ｍｇと異なり、顕著な固相線温度の低下はもたらさないが、規定範囲を超えて添加すると、鋳造時に粗大な晶出物が形成されるため均質な材料組織が得られないため適当でない。

その他に、本発明においては、流路部材に通常のアルミニウム合金の鋳造で添加される微細化剤の成分であるＴｉ：０．００５〜０．１０質量％、又はＴｉ：０．００５〜０．１０質量％及びＢ：０．００１〜０．０１質量％を含んでいてもかまわない。なお、微細化剤由来のＴｉは、鋳造時に金属間化合物粒子として存在することで凝固組織の微細化に効くものであり、上記の強化元素としてのＴｉとは別に添加されるものとする。

次に、本発明による熱交換器用ろう付け構造体における各部材製造方法について説明する。

規定のＡｌ−Ｍｎ系合金材を含む流路部材は、適宜、Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材を用いて他の部材とろう付け接合されることにより、熱交換器用の構造体を形成する。ブレージングシートは、ベア材や表面にろう材層を有するものを使用することができる。ろう付け方法としては、非酸化性雰囲気下でフラックスを用いて接合するノコロックろう付けが好適である。Ａｌ−Ｓｉ系合金ろうは、ブレージングシートの皮材として供給されるのが一般的であるが、ろうの粉末や箔を接合部に設置することでもかまわない。

本発明の一実施形態としては、上述のように成分が規定されたＡｌ−Ｍｎ系合金からなる押出多穴チューブを流路部材とし、ブレージングシートからなるフィン、ヘッダと組み合わせて熱交換器用構造体を構成するものが好適である。このうち、ブレージングシートフィンは、Ａｌ−Ｍｎ系合金を心材とし、両面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材層を有する厚さ０．０４〜０．１２ｍｍのものが好適であり、コルゲート成形された後に流路部材とろう付け接合される。なお、フィンは薄い部材であり、ろう付け時に熱交換器の中で最も速く温度の上がる部位である。ろう付け温度を高くすると、コルゲートフィンの座屈変形が起こりやすく、正常な形状の構造体が得られない場合がある。この防止のためには、６１５℃×３ｍｉｎの保持で３０ｍｍ突き出して行ったサグ試験でサグ量が１８ｍｍ以下であるブレージングシートフィンの使用が好適である。なお、サグ試験については、軽金属溶接構造協会規格ＬＷＳＴ８８０１に準じて実施されるものとする。

流路部材の一形態である押出多穴チューブの製造工程としては、規定組成のＡｌ−Ｍｎ系合金ビレットをＤＣ鋳造により作製し適宜均質化処理し熱間押出する方法が好適である。押出材の表面にＺｎ溶射などにより犠牲陽極層を形成することは通常通り実施できる。この熱間押出後のチューブは、所定長さに切断されて熱交換器用の構造体に組み入れられる。

また、Ａｌ−Ｍｎ系合金を心材としたクラッド材も、上記工程の熱間圧延によってスラブの片面あるいは両面にＡｌ−Ｓｉ合金材を圧着接合することによって作製しうる。

また、流路部材として用いられる板材の製造方法としては、例えば以下に示す工程によるものが好適である。すなわち、Ａｌ−Ｍｎ系合金スラブを通常のＤＣ鋳造により作製し、適宜均質化処理したのち熱間圧延し、冷間圧延及び焼鈍を組み合わせた方法で、所定厚さの板材とすることが好適である。なお、流路部材としての板材は、流路形状を与えるためロールや金型による成形加工を施してからろう付け接合されるのが通例である。

なお、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体は、流路部材の一部として用いることもできる。このような実施形態として、例えばカーエアコンのコンデンサやエバポレータなどのチューブへの使用が挙げられる。チューブの肉厚を薄くしながら、クリープによる変形を抑えることができるので、本発明の技術が最も有効となる。この場合、ヘッダタンクなどの他の流路部材はより肉厚であるので本発明規定以外のものでもクリープ変形を起こさせない設計が可能である。これらの他の流路部材についても、本発明規定の材料を用いて、薄肉化をはかることができるのは当然である。

次に、本発明の熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体の実施例について、その特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。

先ず、表１に示す組成のＡｌ−Ｍｎ系合金の板厚８０ｍｍのスラブを、ＤＣ鋳造法で作製した。これをスラブ面削の後、均質化処理を兼ねた熱間圧延予備加熱を４５０℃×３ｈの条件で実施し、熱間圧延して板厚４．５ｍｍの熱間圧延板とした。次に、この熱間圧延板を板厚１．５ｍｍまで冷間圧延して、３９０℃×３ｈの条件で中間焼鈍し、さらに冷間圧延して板厚０．７ｍｍの板材を作製した。なお、表１の合金組成の欄において、「残部」は不可避的不純物を含むものであり（後述の表２も同様）、「−」は検出限界以下であることを示す。

このＡｌ−Ｍｎ系合金の板材を流路部材の模擬材として、図１に示すように、実験的な構造体であるミニコア１０を組み立てた。すなわち、Ａｌ−Ｍｎ系合金板１１は幅２０ｍｍ、長さ１２８ｍｍとし、幅１６ｍｍのコルゲート加工されたブレージングシートフィン１２を間にはさんで上下に配置した。Ａｌ−Ｍｎ系合金板１１の中央部はフィンが接合されないよう空間をあけたが、この部分（図１の破線で示す範囲内の特性評価部１３）が後述のクリープ試験片の平行部の長さが３０ｍｍとなるようにした。ブレージングシートフィン１２は、表２に示すような組成のものを用いた。すなわち、ブレージングシートフィン１２のうち、心材は、１．３５質量％のＭｎを含有するＡｌ−Ｍｎ系合金材であり、ろう材は７．１質量％のＳｉを含有するＡｌ−Ｓｉ系合金材である。なお、表２における記号「Ｔｒ．」は、当該元素の含有量が微量であることを示す。ろう材は心材の両面に７％のクラッド率となるように配置し、ブレージングシートフィン１２全体の板厚は０．０８ｍｍとした。ブレージングシートフィン１２のコルゲートの山高さは７．５ｍｍ、山間隔を１．８ｍｍとした。ミニコア１０の各部材の固定はステンレス線（図示せず）で行った。

そして、上記のように構成されたミニコア１０に対して、一般的なノコロックろう付けでろう付け加熱を行った。より具体的には、フッ化物系の非腐食性フラックスをミニコア１０の表面に塗布した後、表３の条件でろう付け加熱した。ろう付け加熱に際しては、Ａｌ−Ｍｎ系合金板１１に熱電対を取り付け、ろう付け中のＡｌ−Ｍｎ合金板１１の到達温度（以下、単に到達温度ともいう）を測定した。

次に、ろう付け加熱後のミニコア１０からブレージングシートフィン１２を除去して、Ａｌ−Ｍｎ系合金板１１から、平行部（特性評価部１３）の長さが３０ｍｍ、幅が１２．５ｍｍで、つかみ部の幅が２０ｍｍのダンベル型クリープ試験片を作製した。

各試験片に対する評価項目を以下に示す。クリープ試験は、上記試験片に対して２００℃で種々応力を印加して実施し、最小ひずみ速度が１０^−７／ｓとなる試験応力をクリープ強さと定義して評価した。その他に、同様の試験片を用い、５ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で２００℃での高温引張強さを測定した。また、この特性評価部１３と同等位置の部材について、Ｍｎ固溶量及びＦｅ固溶量の分析を熱フェノール抽出法で行った。

表４に、図１に示したミニコア１０、すなわちＡｌ−Ｍｎ合金板を使用したろう付け構造体における各種の製造条件と上記評価項目の測定結果を示す。なお、表４は、それぞれ本発明範囲内の組成を有する合金Ｎｏ．１、２及び５を使用し、種々のろう付け条件により形成された構造体に関するものである。

表４に示すように、本発明対象となる組成の同一合金について本発明規定のろう付け条件をとった場合（実施例１−１〜１−３、２−１〜２−４、３−１〜３−３）と、規定範囲のろう付け条件から外れる例（比較例１−１〜１−２、２−１〜２−３、３−１〜３−２）と、を比べると、上記各合金について本発明で規定するろう付け条件（実施例）でクリープ強さが上がっていることが分かる。また、高温引張強さについても、各合金について実施例の方が比較例よりも高い結果が得られている。これは、表４に示すように、固溶元素として特にＭｎ及びＦｅの両方の固溶量が増した効果と解釈される。また、実施例２−１と実施例２−２とを比べると、同じ合金、同じ到達温度であれば、前述したようにより冷却速度が大きい実施例２−１の方がクリープ強さ、高温引張強さともにより大きな値が得られた。このように、規定の合金組成範囲であれば、いずれの合金組成でも、ろう付けの条件の制御によりクリープ強さの向上が実現できることが本発明の技術の利点といえる。本発明範囲の条件でも、特にろう付け時の到達温度が６２０℃を超える場合に、耐クリープ性の向上が顕著である。

表５では、さらに合金組成を変えてミニコア１０を作製した場合の各試験片について評価することにより、本発明の有効性を示している。表５には、合金Ｎｏ．３、４、６〜１１の各合金について、異なるろう付け条件による実施例４〜１１と対応する比較例４〜１１との結果をそれぞれ並べて記載した。それに加えて、本発明範囲外の組成を有する合金Ｎｏ．２０〜３０についての結果も比較例１２〜２２として表５に示す。なお、表５において、「***」の項目は正常に試験片が形成されたが一部の評価項目を測定していないことを示す。また、表５において、「---」で示す項目は、正常に試験片が作成されなかったために測定ができなかったことを示す。

表５に示すように、上記各合金について、実施例４〜１１は比較例４〜１１に比べてクリープ強さ、高温引張強さともに向上している。これは、表４の場合と同様に、ろう付け後のＭｎ及びＦｅの固溶量がともに実施例の方が比較例よりも多くなったためと解釈される。なお、実施例５及び比較例５におけるＭｎ、Ｆｅの固溶量については、表４の結果を考慮すると、同じろう付け条件（Ｃ、Ｅ）の他の実施例等とほぼ同等であるものと推察される。また、比較例１２についてはＭｎ含有量が規定範囲よりも少なかったため高温引張強さ及びクリープ強さが低くなった。さらに、比較例１３〜２２については、それぞれ表５の備考欄に示すように、各元素の含有量が規定範囲よりも多かったため、各元素の説明において上述した理由で正常に試験片が形成されなかった。したがって、当該試験片における表５の「---」で示す項目は測定できなかった。

上記の結果は流路部材を板材とした場合であるが、これに加えて、押出材についても評価した。以下、試験片の製造方法と評価について説明する。

表１の合金Ｎｏ．１について、直径２００ｍｍのビレットをＤＣ鋳造し、６００℃×５ｈの均質化処理の後、５００℃にて熱間押出しした。これにより、幅１６ｍｍ、厚さ１．６ｍｍで１１穴の多穴チューブ形状を有するＡｌ−Ｍｎ合金押出チューブ２１を形成した。続いて、このＡｌ−Ｍｎ合金押出チューブ２１と、表２の組成を有するブレージングシートフィン２２とを組み合わせ、前記の板材の場合と同様に図２のようなミニコア２０とし、ろう付け加熱した。その後、このミニコア２０からブレージングシートフィン２２を取り除き、Ａｌ−Ｍｎ合金押出チューブ２１から図２に示す特性評価部２３を採取し試験片とした。そして、採取された試験片をクリープ試験機のチャックで固定し、２００℃で種々の応力を印加して、最小ひずみ速度が１０^−７／ｓとなる試験応力をクリープ強さとして算出評価した。評価結果を表６に示す。

表６に示すように、実施例１２、１３は、比較例２３、２４に比べてクリープ強さが向上するという結果が得られた。この結果は、上述した板材と同様に、ろう付け後のＭｎ及びＦｅの固溶量が、ともに実施例の方が比較例よりも多いことで説明することができる。このように、Ａｌ−Ｍｎ系合金押出材を用いてろう付けした場合でも、本発明条件のろう付けにより耐クリープ性の向上が可能であることが実証された。

１０ミニコア
１１Ａｌ−Ｍｎ系合金板
１２ブレージングシートフィン
１３特性評価部
２０ミニコア
２１Ａｌ−Ｍｎ系合金押出チューブ
２２ブレージングシートフィン
２３特性評価部

Claims

気体又は液体の流路を形成する流路部材を備える高温耐久性に優れた熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体の製造方法であって、
Ｍｎ：０．７〜１．６質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．７質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３質量％を含有し残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有するＡｌ−Ｍｎ系合金材を前記流路部材の少なくとも一部に用いてろう付け接合し、
該ろう付け接合時における前記Ａｌ−Ｍｎ系合金材の到達温度が６１０℃を超え６２８℃以下となるよう制御する、
ことを特徴とする高温耐久性に優れた熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体の製造方法。
前記Ａｌ−Ｍｎ系合金材が、さらにＣｕ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｉの一種又は複数種を各０．０５〜０．２質量％含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体の製造方法。
気体又は液体の流路を形成する流路部材を備えろう付け接合されており、
前記流路部材は、少なくともその一部に、Ｍｎ：０．７〜１．６質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．７質量％、Ｓｉ：０．０５〜０．３質量％を含有し残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる組成を有するＡｌ−Ｍｎ系合金材を備え、
前記ろう付け接合された前記Ａｌ−Ｍｎ系合金材のＭｎ固溶量が０．４質量％以上かつＦｅ固溶量が０．０１質量％以上である、
ことを特徴とする高温耐久性に優れた熱交換器用アルミニウム合金製ろう付け構造体。