JP2013220434A

JP2013220434A - アルミニウムブレージングシートの製造方法およびアルミニウムブレージングシート

Info

Publication number: JP2013220434A
Application number: JP2012092866A
Authority: JP
Inventors: Yasunaga Ito; 泰永伊藤; Tomoki YAMAYOSHI; 知樹山吉; Yasushi Funato; 寧船戸
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2013-10-28

Abstract

【目的】熱間クラッド圧延によるアルミニウムブレージングシートの製造において、クラッド率にかかわらず、接合性を顕著に向上させることができる。
【構成】アルミニウム（アルミニウム合金を含む）の心材の片面または両面に、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材をクラッドしてなるアルミニウムブレージングシートを製造する方法において、心材とろう材を積層して加熱し、心材、ろう材の少なくとも一方に液相を生成させて心材とろう材を部分的且つ面状に接合した後、熱間クラッド圧延することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルミニウムブレージングシートの製造方法およびアルミニウムブレージングシートに関する。以下、アルミニウムとはアルミニウム合金を含む。

航空機、自動車などの輸送機器用の熱交換器には、アルミニウム合金心材の片面あるいは両面に皮材としてＡｌ−Ｓｉ合金ろう材をクラッドしたブレージングシートが多く用いられている。ブレージングシートは、心材用のアルミニウム合金鋳塊と皮材用のろう材を積層して熱間圧延することにより製造される。

心材用のアルミニウム合金鋳塊は、所定の成分に調整したアルミニウム合金の溶湯を連続鋳造により造塊し、得られた鋳塊を必要に応じて均質化処理した後、皮材との接合面となる面を面削して心材用鋳塊とする。皮材用のろう材は、所定の成分に調整したＡｌ−Ｓｉ合金の溶湯を連続鋳造により造塊し、得られた鋳塊を熱間圧延して皮材の板厚に調整し、心材用鋳塊の大きさに応じた寸法に切断して皮材とする。

このようにして準備された心材用鋳塊と皮材用ろう材を積層して、クラッド用積層体とし、クラッド用積層体の周囲を溶接などの方法で固定してから所定温度に加熱して、熱間クラッド圧延し、その後、冷間圧延して所望の板厚に仕上げている。皮材としては、上記のＡｌ−Ｓｉ合金ろう材の他、Ｚｎを含むＡｌ−Ｚｎ合金犠牲陽極材など、用途に応じて各種の合金や純アルミニウムが適用されている。

しかしながら、熱間圧延によって製造するアルミニウムブレージングシートにはつぎのような製造上の制約がある。
（１）皮材のクラッド率が低いとクラッド圧延時の皮材の厚さが薄くなり、皮材の厚さが薄くなると、熱間圧延の途中で圧延ロールによって皮材に反りが生じ易くなり、心材用鋳塊と皮材が剥がれてしまうという問題が起き易い。また、皮材の厚さが薄いために、圧延ロールによって温度が急激に低下し易く、反ってしまった皮材が平坦に戻り難く、そのため、クラッド積層体の心材と皮材の界面を全周溶接していても、皮材が反って心材から剥がれてしまい、良好なクラッド材が得られ難い。皮材の反りを抑えるために、クラッド圧延の最初の数パスの圧下量を極めて低くし、且つ低速で圧延を行う方法もるが、圧延時間が長くなるため能率が低下し、量産するには問題がある。このため、従来、クラッド率は５％以下のクラッド材の製造は困難であった。

（２）皮材のクラッド率が高いと、圧延ロールと接合面との距離が遠くなり、熱間圧延時に接合面にかかる応力が分散してしまい、皮材と心材が良好に接合できないという問題点がある。また、皮材と心材との間にある程度の強度差が必要であり、強度の等しい材料同士のクラッド材の製造は特に困難であり、皮材のクラッド率は２５％未満とすることが一般的であった。

（３）皮材と心材の強度差が大きすぎると、クラッド圧延時に強度の低い方の材料が極端に伸びてしまい、界面が健全に接合されないばかりか、クラッド率の制御も不能となりクラッド材を製造することができなかった。
（４）皮材あるいは心材にＭｇを多く含む場合、材料表面にＭｇ酸化物（主としてＭｇＯ）が形成され、接合が妨げられる。Ｍｇを多く含む材料では熱間圧延を失敗する危険性が高くなるため、Ｍｇの添加量が制限されることもあった。

近年、熱交換器の軽量化が進んで、使用される材料の厚さにも極限的な薄さが求められており、過剰なろうが供給されると熱交換器の構成部材が溶融してしまうという問題が生じてくるようになった。一方、強度的な観点から構成部材の厚さがある程度必要である場合もあるため、ある程度の板厚を必要としつつもクラッドされるろうは過剰にならない程度に抑えなければならず、低クラッド率のブレージングシートが求められるようになってきた。

「アルミニウム製品と製造技術」、社団法人軽金属学会、２００１年１０月３１日発行、第１８７〜１９０頁

本発明は、熱間圧延によるブレージングシートの製造における上記従来の問題を解決するとともに、上記の要求にも答えることができるアルミニウムブレージングシートの製造方法およびアルミニウムブレージングシートを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための請求項１によるアルミニウムブレージングシートの製造方法は、アルミニウム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）の心材の片面または両面に、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材をクラッドしてなるアルミニウムブレージングシートを製造する方法において、心材とろう材を積層して加熱し、心材、ろう材の少なくとも一方に液相を生成させて心材とろう材を部分的且つ面状に接合した後、熱間クラッド圧延することを特徴とする。

請求項２によるアルミニウムブレージングシートの製造方法は、請求項１において、前記ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金ろう材であり、ろう材に液相を生成させて心材とろう材を部分的且つ面状に接合することを特徴とする。

請求項３によるアルミニウムブレージングシートの製造方法は、請求項１または２において、前記心材が、Ｓｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上、またはＺｎ：０．５〜６％とＳｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有してなり、心材に液相を生成させることを特徴とする。

請求項４によるアルミニウムブレージングシートの製造方法は、請求項１において、前記ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の中間層ろう材と、Ｓｉ：６〜２０％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材から構成され、中間層ろう材に液相を生成させて心材と中間層ろう材、中間層ろう材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合することを特徴とする。

請求項５によるアルミニウムブレージングシートの製造方法は、請求項１において、前記心材に、Ｚｎ：１〜１０％を含有し、さらに、Ｓｉ：２％以上４％未満、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％のうちの１種以上を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる中間層犠牲陽極材を介して、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材をクラッドしてなり、中間層犠牲陽極材に液相を生成させて心材と中間層犠牲陽極材、中間層犠牲陽極材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合することを特徴とする。

請求項６によるアルミニウムブレージングシートの製造方法は、アルミニウムの心材の片面にＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材をクラッドし、他の片面に表層犠牲陽極材をクラッドしてなるアルミニウムブレージングシートを製造する方法において、表層ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金ろう材、表層犠牲陽極材が、Ｚｎ：１〜１０％を含有し、さらに、Ｓｉ：２％以上４％未満、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％のうちの１種以上を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｚｎ合金であり、表層ろう材、心材および表層犠牲陽極材を積層して加熱し、表層ろう材と表層犠牲陽極材に液相を生成させて心材と表層ろう材、心材と表層犠牲陽極材を部分的且つ面状に接合した後、熱間クラッド圧延することを特徴とする。

請求項７によるアルミニウムブレージングシートの製造方法は、アルミニウムの心材の片面または両面に、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材をクラッドしてなるアルミニウムブレージングシートを製造する方法において、ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の中間層ろう材と、Ｓｉ：６〜２０％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材から構成され、中間層ろう材および表層ろう材のいずれか一方に、さらに、添加元素として、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有させ、中間層ろう材と表層ろう材を積層して加熱し、添加元素を含有するろう材に液相を生成させて中間層ろう材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合して、中間層ろう材と表層ろう材からなる２層ろう材を作製した後、心材に２層ろう材を積層して熱間クラッド圧延することを特徴とする。

請求項８によるアルミニウムブレージングシートの製造方法は、請求項４〜７のいずれかにおいて、前記心材が、Ｓｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上、またはＺｎ：０．５〜６％とＳｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有してなり、心材中にも液相を生成させることを特徴とする。

請求項９によるアルミニウムブレージングシートの製造方法は、請求項１において、前記ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の中間層ろう材と、Ｓｉ：６〜２０％を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材から構成され、前記心材が、Ｓｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上、またはＺｎ：０．５〜６％とＳｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有してなり、表層ろう材と心材に液相を生成させて心材と中間層ろう材、中間層ろう材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合することを特徴とする。

請求項１０によるアルミニウムブレージングシートの製造方法は、請求項１〜９のいずれかにおいて、前記心材、ろう材、中間層ろう材、表層ろう材、犠牲陽極材に各材料の重量に対して２〜４０％（質量％、以下同じ）の液相を生成させることを特徴とする。

請求項１１によるアルミニウムブレージングシートの製造方法は、請求項１〜１０のいずれかにおいて、クラッドする材料を積層し、１．０×１０^−３ＭＰａ以上の圧力で積層方向に加圧しながら加熱し、積層した材料に液相を生成させて積層した材料を部分的且つ面状に接合した後、熱間クラッド圧延することを特徴とする。

請求項１２によるアルミニウムブレージングシートは、請求項１〜３のいずれかに記載の方法により製造されることを特徴とする。

請求項１３によるアルミニウムブレージングシートは、請求項４〜９のいずれかに記載の方法により製造されることを特徴とする。

請求項１４によるアルミニウムブレージングシートは、請求項１０または１１に記載の方法により製造されることを特徴とする。

請求項１５によるアルミニウムブレージングシートは、請求項１〜３のいずれかに記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの５％未満であることを特徴とする。

請求項１６によるアルミニウムブレージングシートは、請求項１〜３のいずれかに記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とする。

請求項１７によるアルミニウムブレージングシートは、請求項４〜９のいずれかに記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの５％未満であることを特徴とする。

請求項１８によるアルミニウムブレージングシートは、請求項４〜９のいずれかに記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とする。

請求項１９によるアルミニウムブレージングシートは、請求項６に記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層犠牲陽極材の厚さがブレージングシートの厚さの５％未満であることを特徴とする。

請求項２０によるアルミニウムブレージングシートは、請求項６に記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層犠牲陽極材および表層ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの５％未満であることを特徴とする。

請求項２１によるアルミニウムブレージングシートは、請求項６に記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層犠牲陽極材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とする。

請求項２２によるアルミニウムブレージングシートは、請求項６に記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層犠牲陽極材および表層ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とする。

請求項２３によるアルミニウムブレージングシートは、請求項５に記載の方法により製造され、ブレージングシートに配置される前記中間層犠牲陽極材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とする。

請求項２４によるアルミニウムブレージングシートは、請求項５に記載の方法により製造され、ブレージングシートに配置される前記中間層犠牲陽極材および表層ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とする。

本発明によれば、熱間クラッド圧延によるアルミニウムブレージングシートの製造において、接合性を顕著に向上させることができ、クラッド率にかかわらずクラッド接合不良を低減させることができる。さらに、クラッド率の精度を向上させることもでき、非クラッド材に比べて圧延能率が低かったクラッド圧延の圧延能率を向上させることも可能である。

従来製造が困難であった低クラッド率、高クラッド率のブレージングシートの製造が可能であり、熱間クラッド圧延前に部分接合されるため、熱間圧延時に生じる好ましくない伸びが未然に防がれて、低クラッド率、高クラッド率のブレージングシートのクラッド率の精度が大きく向上する。ブレージングシートに頻繁に生じる膨れの発生頻度も著しく減少する。

ブレージングシートを構成する心材、ろう材、あるいは犠牲陽極材を積層して加熱し、材料中に液相を生成させて材料同士を部分的に接合する場合、均質化処理あるいは熱間圧延前の加熱工程を利用することにより、新たな加熱工程の追加は不要となる。

本発明は、熱間クラッド圧延に先立って、アルミニウムブレージングシートを構成する材料に液相を発生させて材料同士を部分的且つ面状に接合することにより、熱間クラッド圧延におけるクラッド材の接合性を向上させるアルミニウムブレージングシートの製造方法および該製造方法により得られるアルミニウムブレージングシートを提供するものである。

本発明による第１の実施形態は、アルミニウムの心材の片面または両面に、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材をクラッドしてなるアルミニウムブレージングシートを製造する方法であり、心材とろう材を積層して加熱し、心材、ろう材の少なくとも一方に液相を生成させる。加熱は、液相が心材面、ろう材面に部分的に生成する温度で行われ、心材面とろう材面は部分的且つ面状に接合される。心材とろう材を接合した後、熱間クラッド圧延する（請求項１）。

具体的な液相生成の手法はつぎのとおりである。アルミニウムに、アルミニウムと低融点の共晶組成を有する例えばＳｉなどの元素を添加すると、純アルミニウムと比べて固相線温度が低下する。固相線温度の低下によって、合金全体に溶融が開始するのではなく、添加元素の晶出物、析出物、金属間化合物などがアルミニウムと共晶組成に近い成分となった部分で溶融（局部溶融）が始まる。本発明においては、この局部溶融を利用して心材、ろう材、犠牲陽極材を接合する。

アルミニウムの固相線温度を下げる元素のうち、コストなどを考慮して実用可能な元素としてはＳｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎがある。アルミニウムとの共晶温度と組成は、Ａｌ−Ｓｉ合金では５７７℃（Ａｌ−１２．６％Ｓｉ）、Ａｌ−Ｃｕ合金では５４８℃（Ａｌ−３３％Ｃｕ）、Ａｌ−Ｍｇ合金では４５０℃（Ａｌ−３５％Ｍｇ）、Ａｌ−Ｚｎ合金では３８２℃（Ａｌ−９５％Ｚｎ）である。圧延によって製造される展伸材として用いる場合は、鋳造性や圧延性を考慮して、アルミニウムへの各元素の添加量は、Ｓｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％であり、これらの元素のうちの１種以上を含有させる。Ｚｎの単独添加ではアルミニウムの固相線温度を下げることができず、Ｚｎを添加する場合は、Ｚｎ：０．５〜６％とＳｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有させる。説明において、成分％は質量％を示す。

Ｓｉ含有量が４％を超えると、液相線温度が低下するため加熱温度の制御が困難となる。また、Ｃｕ含有量、Ｍｇ含有量、Ｚｎ含有量のいずれかが上限値を超えると、板材の製造が困難となる。

心材には、用途などに応じて、上記の元素以外に、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：０．５％以下、Ｚｒ：０．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｆｅ：１．５％以下などが含まれていてもよく、例えば、心材として３０００系のＡｌ−Ｍｎ系合金を用いる場合には、Ｍｎ：０．８〜１．８％を含有させることができ、心材に液相を生成させる場合には、Ｍｎとともに固相線温度を下げるための上記元素を添加する。

具体的実施形態は以下のとおりである。
（１）前記ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金ろう材であり、ろう材に液相を生成させて心材とろう材を部分的且つ面状に接合する（請求項２）。この場合の心材としては、Ｍｎ：１．０〜１．５％を含む３００３合金など、３０００系のアルミニウム合金などが用いられる。

前記ろう材において、Ｓｉ含有量が４％未満では、ろう付け部の接合不良が生じ易くなり、１３％を超えると、粗大な初晶出Ｓｉが生成し易くなる。Ｃｕ含有量が０．０５％未満では液相の生成が不十分となり易く、１．５％を超えると、ろう付け接合部の電位が貴になり過ぎて接合部周辺の耐食性が低下する。Ｍｇの含有量が０．０５％未満では液相の生成が不十分となり易く、２％を超えると、ろう付け性が低下する。Ｚｎ含有量が０．５％未満では液相の生成が不十分となり易く、６％を超えると、ろう付け接合部の電位が卑になり過ぎて接合部の耐食性が低下する。

（２）前記心材が、Ｓｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上、またはＺｎ：０．５〜６％とＳｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有してなり、心材に液相を生成させて心材とろう材を部分的且つ面状に接合する（請求項３）。この場合のろう材としては、Ｓｉ：４〜１３％を含むＡｌ−Ｓｉ合金ろう材や、これにさらに少量のＢｉ、Ｂｅなどを含有するＡｌ−Ｓｉ合金ろう材が適用される。

（３）前記ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の中間層ろう材と、Ｓｉ：６〜２０％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材から構成され、中間層ろう材に液相を生成させて心材と中間層ろう材、中間層ろう材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合する（請求項４）。

（４）前記ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の中間層ろう材と、Ｓｉ：６〜２０％を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材から構成され、前記心材が、Ｓｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上、またはＺｎ：０．５〜６％とＳｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有してなり、表層ろう材と心材に液相を生成させて心材と中間層ろう材、中間層ろう材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合する（請求項９）。

本発明による第２の実施形態は、心材に犠牲陽極材を介してろう材をクラッドする形態、ろう材と反対側に犠牲陽極材をクラッドする形態で、具体的実施形態は以下のとおりである。
（５）前記心材に、Ｚｎ：１〜１０％を含有し、さらに、Ｓｉ：２％以上４％未満、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％のうちの１種以上を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる中間層犠牲陽極材を介して、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材をクラッドしてなり、中間層犠牲陽極材に液相を生成させて心材と中間層犠牲陽極材、中間層犠牲陽極材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合する（請求項５）。

（６）アルミニウムの心材の片面にＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材をクラッドし、他の片面に表層犠牲陽極材をクラッドしてなるアルミニウムブレージングシートを製造する方法において、表層ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金ろう材、表層犠牲陽極材が、Ｚｎ：１〜１０％を含有し、さらに、Ｓｉ：２％以上４％未満、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％のうちの１種以上を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｚｎ合金であり、表層ろう材、心材および表層犠牲陽極材を積層して加熱し、表層ろう材と表層犠牲陽極材に液相を生成させて心材と表層ろう材、心材と表層犠牲陽極材を部分的且つ面状に接合した後、熱間クラッド圧延する（請求項６）。

犠牲陽極材には、用途などに応じて、上記の元素以外に、Ｍｎ：２％以下、Ｃｒ：０．５％以下、Ｚｒ：０．５％以下、Ｔｉ：０．２％以下、Ｆｅ：１．５％以下などが含まれていてもよい。

前記（３）、（５）および（６）に示す実施形態においては、前記心材を、Ｓｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上、またはＺｎ：０．５〜６％とＳｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有してなるアルミニウム合金として、心材中にも液相を生成させるようにすることもできる（請求項８）。

本発明における他の実施形態としては、アルミニウムの心材の片面または両面に、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材をクラッドしてなるアルミニウムブレージングシートを製造する方法において、ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の中間層ろう材と、Ｓｉ：６〜２０％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材から構成され、中間層ろう材および表層ろう材のいずれか一方に、さらに、添加元素として、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有させ、中間層ろう材と表層ろう材を積層して加熱し、添加元素を含有するろう材に液相を生成させて中間層ろう材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合して、中間層ろう材と表層ろう材からなる２層ろう材を作製した後、心材に２層ろう材を積層して熱間クラッド圧延し、ブレージングシートを製造することもできる（請求項７）。

この場合、心材を、Ｓｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上、またはＺｎ：０．５〜６％とＳｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有してなるアルミニウム合金として、心材中にも液相を生成させるようにしてもよい。

本発明においては、前記心材、ろう材、中間層ろう材、表層ろう材、犠牲陽極材に各材料の重量に対して、２〜４０％の質量の液相を生成させて材料を部分的且つ面状に接合することが望ましく（請求項１０）、液相量が２％未満では、接合が十分でなく、ブレージングシートの接合性の向上効果が得難い。４０％を超えると液相量が多くなり、液相を生じる材料の流動性が高くなって変形し易くなり、クラッド率の精度の向上効果が得難くなる。液相量は、液相を生じる材料の成分に応じた加熱温度を設定することによって調整する。

本発明によるブレージングシートの製造によれば、材料を積層し、何ら拘束することなしに加熱して積層した材料を接合した後、熱間クラッド圧延を行うことが可能である。従来と同じく、材料を積層した後、この積層体の周囲を溶接などの方法で固定してから加熱してもよい。

材料を積層した後、積層体を加圧しながら加熱することにより接合を一層効果的に行うことができる。加圧方法としては、積層体に重量物を載置する方法、積層体を冶具により拘束する方法、プレス機により積層体を加圧する方法が適用される。心材の鋳塊と熱間圧延した皮材を積層した場合、熱間圧延した皮材に反りが生じて両者の密着性が損なわれることがあるが、加圧しながら加熱することにより、この問題を解消することができる。

加圧力は１．０×１０^−３ＭＰａ以上とするのが好ましく、この圧力で積層方向に加圧しながら加熱し、積層した材料に液相を生成させて積層した材料を部分的且つ面状に接合した後、熱間クラッド圧延する（請求項１１）。

本発明によれば、ブレージングシートの表面に配置される前記ろう材の厚さ、表層ろう材および／または表層犠牲陽極材の厚さがブレージングシートの厚さの５％未満のもの（請求項１５、１７、１９、２０）、ブレージングシートの表面に配置される前記ろう材の厚さ、表層ろう材、表層犠牲陽極材および／または中間層犠牲陽極材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上のもの（請求項１６、１８、２１〜２４）も製造可能である。

アルミニウム材の製造においては、通常、鋳造凝固時に発生する偏析などの不均一な組織を除去するために、鋳塊を５００〜６００℃程度の温度に加熱する均質化処理が行われる。アルミニウムブレージングシートの製造工程においては、均質化処理した心材用鋳塊、所定の厚さに熱間圧延したろう材や犠牲陽極材を一旦冷却した後に積層し、接合界面の周囲を適宜溶接した後、再び４５０〜５００℃程度に加熱して熱間クラッド圧延するが、本発明における接合時の加熱には、これらの均質化処理あるいは熱間圧延前の加熱工程を利用することができ、接合のための特別な加熱工程を必要としない。

以下、本発明の実施例を説明し、本発明の効果を実証する。なお、これらの実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されない。

実施例１
表１に示す合金成分を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる心材とろう材から構成されたブレージングシート（試験材１〜１７、２６）、表１に示す合金成分を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる心材、中間層ろう材および表層ろう材から構成されたブレージングシート（試験材１８〜１９、２５）、表１に示す合金成分を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる心材、中間層犠牲陽極材および表層ろう材から構成されたブレージングシート（試験材２０〜２１、２３）、および、表１に示す合金成分を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる心材、心材の一方の面にクラッドされた表層ろう材、心材の他の面にクラッドされた表層犠牲陽極材から構成されたブレージングシート（試験材２２および２４）を本発明の方法に従って製造した。心材については、連続鋳造により造塊した鋳塊を厚さ２６ｍｍ×１７５ｍｍ×１７５ｍｍに面削し、ろう材、中間層ろう材、表層ろう材、中間層犠牲陽極材、表層犠牲陽極材については、鋳造後所定厚さまで熱間圧延して、１７５ｍｍ×１７５ｍｍの寸法に切断した。

面削した心材の接合面にろう材、中間層ろう材と表層ろう材、中間層犠牲陽極材と表層ろう材、表層ろう材と表層犠牲陽極材を積層し、積層体をスプリング冶具で拘束し、大気炉中で、表１に示す接合温度に達するまでは約５０℃／ｈで昇温し、接合温度に達した後に３ｈ保持して、３００℃まで炉内冷却し、その後、４８０℃の温度で熱間クラッド圧延した。なお、スプリング冶具による拘束は、耐熱性スプリングを使用し、表１に示す加圧力を与えた。

接合温度への加熱により生成した液相の重量の各材料の重量に対する割合である液相率（質量％）は、英国、ＳｅｎｔｅＳｏｆｔｗａｒｅ社により開発された金属、合金の物理的、熱力学的物性および機械的性質を、化学成分より計算することができるソフトウエア、ＪＭａｔＰｒｏｖｅｒｓｉｏｎ６．２．１を用いて計算により求めた。

積層体の接合状況、熱間クラッド圧延結果を表１に示す。積層体の接合状況については、積層された材料に部分的且つ面状に接合が生じて、積層体の周囲を溶接することなしに熱間クラッド圧延することができたものは合格（○）、接合が十分でなく、積層体の周囲を溶接することなしに熱間クラッド圧延することができなかったものは不合格（△）、接合されず、積層体の周囲を溶接することなしに熱間クラッド圧延することができなかったものも不合格（×）と評価した。熱間クラッド圧延結果については、ブレージングシートの材料間の接合性が良好で、精度の良いクラッド率が達成されたものは合格（○）、接合性、クラッド率のいずれもが劣るもの（×）は不合格と評価した。

表１に示すように、本発明に従う試験材１〜２６はいずれも、材料中に適量の液相が生成された結果として、積層された材料の接合が生じ、積層体の周囲を溶接することなしに熱間クラッド圧延することができ、クラッド率に場所によるバラツキを生じることなく、精度の良いクラッド率が達成された。接合温度への加熱後の積層体の断面を調査した結果、局部溶融によって部分的且つ面状に接合されていることが確認され、得られたブレージングシートの断面を調査した結果、ブレージングシートの中央部と端部におけるクラッド率の差は０．５％以内であり、クラッド率の精度は満足すべきものであった。

比較例１
表２に示す合金成分を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる心材とろう材から構成されたブレージングシート（試験材２７〜２９）を本発明の方法に従って製造した。心材については、連続鋳造により造塊した鋳塊を厚さ２６ｍｍ×１７５ｍｍ×１７５ｍｍに面削し、ろう材については、鋳造後所定厚さまで熱間圧延して、１７５ｍｍ×１７５ｍｍの寸法に切断した。

面削した心材の接合面にろうを積層し、積層体をスプリング冶具で拘束し、大気炉中で、表２に示す接合温度に達するまでは約５０℃／ｈで昇温し、接合温度に達した後に３ｈ保持して、３００℃まで炉内冷却し、その後、４８０℃の温度で熱間クラッド圧延した。なお、スプリング冶具による拘束は、耐熱性スプリングを使用し、表２示す加圧力を与えた。積層体の接合状況、熱間クラッド圧延結果を表２に示す。なお、液相率は実施例１と同じ方法により計算で求めた。

表２に示すように、試験材２７はろう材、心材のいずれにも液相が生成しないため接合せず、試験材２８はろう材に生成する液相量が十分でないため十分に接合せず、熱間クラッド圧延結果において劣るものとなった。試験材２９はろう材に生成する液相量が多く、液相を生じるろう材の流動性が高くなって変形し易くなったため、クラッド率の精度がわるく熱間クラッド圧延結果において劣るものとなった。

Claims

アルミニウム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）の心材の片面または両面に、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材をクラッドしてなるアルミニウムブレージングシートを製造する方法において、心材とろう材を積層して加熱し、心材、ろう材の少なくとも一方に液相を生成させて心材とろう材を部分的且つ面状に接合した後、熱間クラッド圧延することを特徴とするアルミニウムブレージングシートの製造方法。
前記ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％（質量％、以下同じ）を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金ろう材であり、ろう材に液相を生成させて心材とろう材を部分的且つ面状に接合することを特徴とする請求項１記載のアルミニウムブレージングシートの製造方法。
前記心材が、Ｓｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上、またはＺｎ：０．５〜６％とＳｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有してなり、心材に液相を生成させることを特徴とする請求項１または２記載のアルミニウムブレージングシートの製造方法。
前記ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の中間層ろう材と、Ｓｉ：６〜２０％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材から構成され、中間層ろう材に液相を生成させて心材と中間層ろう材、中間層ろう材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合することを特徴とする請求項１記載のアルミニウムブレージングシートの製造方法。
前記心材に、Ｚｎ：１〜１０％を含有し、さらに、Ｓｉ：２％以上４％未満、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％のうちの１種以上を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなる中間層犠牲陽極材を介して、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材をクラッドしてなり、中間層犠牲陽極材に液相を生成させて心材と中間層犠牲陽極材、中間層犠牲陽極材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合することを特徴とする請求項１記載のアルミニウムブレージングシートの製造方法。
アルミニウムの心材の片面にＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材をクラッドし、他の片面に表層犠牲陽極材をクラッドしてなるアルミニウムブレージングシートを製造する方法において、表層ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金ろう材、表層犠牲陽極材が、Ｚｎ：１〜１０％を含有し、さらに、Ｓｉ：２％以上４％未満、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％のうちの１種以上を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｚｎ合金であり、表層ろう材、心材および表層犠牲陽極材を積層して加熱し、表層ろう材と表層犠牲陽極材に液相を生成させて心材と表層ろう材、心材と表層犠牲陽極材を部分的且つ面状に接合した後、熱間クラッド圧延することを特徴とするアルミニウムブレージングシートの製造方法。
アルミニウムの心材の片面または両面に、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材をクラッドしてなるアルミニウムブレージングシートを製造する方法において、ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の中間層ろう材と、Ｓｉ：６〜２０％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材から構成され、中間層ろう材および表層ろう材のいずれか一方に、さらに、添加元素として、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有させ、中間層ろう材と表層ろう材を積層して加熱し、添加元素を含有するろう材に液相を生成させて中間層ろう材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合して、中間層ろう材と表層ろう材からなる２層ろう材を作製した後、心材に２層ろう材を積層して熱間クラッド圧延することを特徴とするアルミニウムブレージングシートの製造方法。
前記心材が、Ｓｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上、またはＺｎ：０．５〜６％とＳｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有してなり、心材中にも液相を生成させることを特徴とする請求項４〜７のいずれかに記載のアルミニウムブレージングシートの製造方法。
前記ろう材が、Ｓｉ：４〜１３％を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の中間層ろう材と、Ｓｉ：６〜２０％を含有し、さらに、Ｃｕ：０．０５〜１．５％、Ｍｇ：０．０５〜２％、Ｚｎ：０．５〜６％のうちの１種以上を含み、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるＡｌ−Ｓｉ合金の表層ろう材から構成され、前記心材が、Ｓｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上、またはＺｎ：０．５〜６％とＳｉ：１〜４％、Ｃｕ：０．５〜７％、Ｍｇ：０．５〜６％のうちの１種以上を含有してなり、表層ろう材と心材に液相を生成させて心材と中間層ろう材、中間層ろう材と表層ろう材を部分的且つ面状に接合することを特徴とする請求項１記載のアルミニウムブレージングシートの製造方法。
前記心材、ろう材、中間層ろう材、表層ろう材、犠牲陽極材に各材料の重量に対して２〜４０％（質量％、以下同じ）の液相を生成させることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のアルミニウムブレージングシートの製造方法。
クラッドする材料を積層し、１．０×１０^−３ＭＰａ以上の圧力で積層方向に加圧しながら加熱し、積層した材料に液相を生成させて積層した材料を部分的且つ面状に接合した後、熱間クラッド圧延することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のアルミニウムブレージングシートの製造方法。
請求項１〜３のいずれかに記載の方法により製造されることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項４〜９のいずれかに記載の方法により製造されることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項１０または１１に記載の方法により製造されることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項１〜３のいずれかに記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの５％未満であることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項１〜３のいずれかに記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項４〜９のいずれかに記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの５％未満であることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項４〜９のいずれかに記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項６に記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層犠牲陽極材の厚さがブレージングシートの厚さの５％未満であることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項６に記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層犠牲陽極材および表層ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの５％未満であることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項６に記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層犠牲陽極材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項６に記載の方法により製造され、ブレージングシートの表面に配置される前記表層犠牲陽極材および表層ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項５に記載の方法により製造され、ブレージングシートに配置される前記中間層犠牲陽極材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。
請求項５に記載の方法により製造され、ブレージングシートに配置される前記中間層犠牲陽極材および表層ろう材の厚さがブレージングシートの厚さの２５％以上であることを特徴とするアルミニウムブレージングシート。