JP2013234376A - 高強度アルミニウム合金ブレージングシート及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、アルミニウム合金からなる心材と、心材の少なくとも一方の面にクラッドされたAl−Si系合金からなるろう材とを備えるアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、心材は、Mn:0.6〜1.8mass%、Si:0.01〜1.2mass%、Fe:0.3mass%以下、Cu:0.05〜1.2mass%を含有するアルミニウム合金であり、ろう材は、Si:2.5〜13.0mass%、Fe0.05〜1.0mass%を含有するアルミニウム合金であり、心材は、ろう付前の任意断面において、Feを含有する金属間化合物であって円相当径が1〜100μmであるものの占める面積率が3%以下であることを特徴とする高強度アルミニウム合金ブレージングシートである。
【選択図】なし
Description
製造後及びろう付相当の加熱処理を施した各ブレージングシート試料の心材部分についてL−LT面を研磨で面出しし、走査型透過電子顕微鏡(STEM)にてエネルギー分散形X線分光器(EDS)によりFe元素分布のマッピングを行うことにより調べた。この際、電子分光装置(EELS)を用いて観察部の膜厚を測定し、膜厚が0.1〜0.15μmの箇所でのみSTEM観察を行って、各サンプルにつき1000倍の倍率で10視野ずつ観察し、それぞれの視野のFeのマッピングを画像解析することによって、1〜100μmのサイズの金属間化合物の面積率を求めた。その結果、面積率が3%以内の場合を合格(○)とし、面積率が3%を超えた場合を不合格(×)とした。尚、ここでのろう付相当加熱の条件は、到達温度を600℃とし580℃以上の保持時間は5分である。
ろう付相当の加熱処理を施したブレージングシート試料を、引張速度10mm/分、ゲージ長50mmの条件で、JIS Z2241に従って引張試験に供した。得られた応力−ひずみ曲線から引張強さを読み取った。その結果、引張強さが150MPa以上の場合を合格(○)とし、それ未満を不合格(×)とした。尚、ここでのろう付相当加熱の条件は、到達温度を600℃とし580℃以上の保持時間は5分である。
ろう付相当の加熱処理を施したブレージングシート試料を長さ50mm、幅10mmの標点間を有する試験片に加工し、温度200℃、負荷応力30MPaのクリープ試験に供した。尚、ここでのろう付相当加熱の条件は、到達温度は600℃とした。そして、580℃以上の保持時間は5分、13分の2条件を設定している。これらについて、保持時間5分を「ろう付A」、保持時間13分を「ろう付B」と表5で表記した。試験開始から1週間時間経過した後の標点間の変位から、平均のひずみ速度を算出した。その結果、ひずみ速度が10−9/s以下の場合を合格とし、それより大きい場合を不合格とした。
3003合金をコルゲート成形したフィン材を、ブレージングシート試料のろう材面に配置し、5%のフッ化物フラックス水溶液中に浸漬し、ろう付加熱に供した。尚、ここでのろう付加熱条件は、到達温度は600℃、580℃以上の保持時間は5分である。この試験コアのフィン接合率が95%以上であり、かつ、ブレージングシート試料またはフィンに溶融が生じていない場合をろう付性が合格(○)とし、フィン接合率が95%未満又はブレージングシート試料またはフィンに溶融が生じた場合をろう付性が不合格(×)とした。
ブレージングシート試料にろう付相当の加熱を施した後、50mm×50mmに切り出し、試験面の逆側を樹脂によってマスキングした。尚、ここでのろう付相当加熱の条件は、到達温度を600℃とし580℃以上の保持時間は5分である。また、試験面とは、ろう材にZnが添加されている試料についてはろう材面を試験面とし、犠牲陽極材がクラッドされている試料については犠牲陽極材面を試験面とした。どちらにも該当しない試料については耐食性の評価を行なわなかった。試験面がろう材の場合は、ASTM−G85に基づいてSWAAT試験に供し、500時間で腐食貫通の生じなかったものを合格(○)とし、腐食貫通の生じたものを不合格(×)とした。試験面が犠牲材の場合は、Cl−500ppm、SO4 2−100ppm、Cu2+10ppmを含有する88℃の高温水中で8時間、室温放置16時間を1サイクルとするサイクル浸漬試験を3ヶ月間実施し、腐食貫通の生じなかったものを合格(○)とし、生じたものを不合格(×)とした。
比較例14では、心材のSi成分が多過ぎたためろう付中に心材の溶融が起こり、ろう付性が不合格であった。
比較例15では、心材のMg成分が多過ぎたためろう付で未接合が生じ、ろう付性が不合格であった。
比較例16では、心材のFe成分が多過ぎたためFeを含む金属間化合物の面積率が3%を越えており、A条件でのろう付後のクリープ速度が不合格であった。
比較例17では、心材のTi、Zr、Cr、V成分が多過ぎたため圧延中に割れが生じ、ブレージングシートを製造することができなかった。
比較例18では、心材のMn成分が多過ぎたため圧延中に割れが生じ、ブレージングシートを製造することができなかった。
比較例19では、心材のCu成分が多過ぎたため鋳造中に割れが生じ、ブレージングシートを製造することができなかった。
比較例20では、心材のMn成分が少な過ぎたため、ろう付後の引張強さが不合格であった。
比較例21では、心材のCu成分が少な過ぎたため、ろう付後の引張強さが不合格であった。
比較例22では、ろう材のZn成分が多過ぎたため、ろう材面の腐食深さが不合格であった。
比較例23では、ろう材のZn成分が少な過ぎたため、ろう材面の腐食深さが不合格であった。
比較例24では、ろう材のSi成分が少な過ぎたため、ろう付で未接合が生じ、ろう付性が不合格であった。
比較例25では、ろう材のSi成分が多過ぎたため、ろう付でフィンの溶融が生じ、ろう付性が不合格であった。
比較例26では、ろう材のFe成分が多過ぎたため、ろう付で未接合が生じ、ろう付性が不合格であった。
比較例27では、犠牲陽極材のSi成分が多過ぎたため、犠牲陽極材の腐食深さが不合格であった。
比較例28では、犠牲陽極材のFe成分が多過ぎたため、犠牲陽極材の腐食深さが不合格であった。
比較例29では、犠牲陽極材のMn、Ti、Zr、Cr、V成分が多過ぎたため圧延中に割れが生じ、ブレージングシートを製造することができなかった。
比較例30では、犠牲陽極材のZn成分が少な過ぎたため、犠牲陽極材の腐食深さが不合格であった。
比較例31では、犠牲陽極材のZn成分が多過ぎたため、犠牲陽極材の腐食深さが不合格であった。
比較例32では、犠牲陽極材のMg成分が多過ぎたため、熱間クラッド圧延において圧着不良が生じ、ブレージングシートを製造することができなかった。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートにおいて犠牲陽極材は任意的に備えるものであるが、以上の結果から、犠牲陽極材を適用する場合、その適切な組成設定が必要であることがわかる。
比較例41では、鋳造時の冷却速度が遅過ぎたため、Feを含む金属間化合物の面積率が3%を越えており、ろう付けの加熱時間が短いA条件でのろう付後のクリープ速度が不合格であった。
比較例42では、鋳造時の冷却速度が遅過ぎたため、Feを含む金属間化合物の面積率が3%を越えており、ろう付けの加熱時間が短いA条件でのろう付後のクリープ速度が不合格であった。
比較例43では、熱延時の最大圧下率が高すぎたため、Feを含む金属間化合物の面積率が3%を越えており、ろう付けの加熱時間が短いA条件でのろう付後のクリープ速度が不合格であった。
また、比較例44では、均質化処理時の冷却速度が遅過ぎたため、Feを含む金属間化合物の面積率が3%を越えており、ろう付けの加熱時間が短いA条件でのろう付後のクリープ速度が不合格であった。本発明では、均質化処理は任意の工程であるが、この処理についても実施する場合には適切な冷却速度管理が必要であることがわかる。
Claims (9)
- アルミニウム合金からなる心材と、前記心材の少なくとも一方の面にクラッドされたAl−Si系合金からなるろう材とを備えるアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、
前記心材は、Mn:0.6〜1.8mass%、Si:0.01〜1.2mass%、Fe:0.3mass%以下、Cu:0.05〜1.2mass%、を含有し、残部Al及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、
前記ろう材は、Si:2.5〜13.0mass%、Fe0.05〜1.0mass%を含有し、残部Al及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金であり、
前記心材は、ろう付前の任意断面において、Feを含有する金属間化合物であって円相当径が1〜100μmであるものの占める面積率が3%以下であることを特徴とする高強度アルミニウム合金ブレージングシート。 - 心材が、更に、Mg:0.05〜0.5mass%、Ti0.05〜0.3mass%、Zr:0.05〜0.3mass%、Cr:0.05〜0.3mass%及びV:0.05〜0.3mass%から成る群から選択される1種以上を含有する請求項1に記載の高強度アルミニウム合金ブレージングシート。
- 心材の少なくとも一方の面にクラッドされたろう材が、更に、Zn:0.3〜5.5mass%を含有する請求項1又は2に記載の高強度アルミニウム合金ブレージングシート。
- 心材の一方の面にろう材がクラッドされ、前記心材の他方の面にはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材がクラッドされており、
前記犠牲陽極材は、Zn:0.5〜6.0mass%、Si:0.01〜1.5mass%、Fe:0.01〜2.0mass%を含有し、残部Al及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金である請求項1〜請求項3のいずれかに記載の高強度アルミニウム合金ブレージングシート。 - 犠牲陽極材が、更に、Mn:0.05〜1.8mass%、Mg:0.5〜3.0mass%、Ti0.05〜0.3mass%、Zr:0.05〜0.3mass%、Cr:0.05〜0.3mass%及びV:0.05〜0.3mass%から成る群から選択される1種以上を含有する請求項4に記載の高強度アルミニウム合金ブレージングシート。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の高強度アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法であって、
心材及びろう材のアルミニウム合金をそれぞれ鋳造する鋳造工程と、
鋳造後の前記心材の少なくとも一方の面に、鋳造後の前記ろう材を組み合わせて合わせ材とする合わせ工程と、
前記合わせ工程後、前記合わせ材を加熱保持する加熱工程と、
前記加熱工程後の合わせ材を熱間クラッド圧延する工程とを含み、
前記鋳造工程において、心材に含有するFe量(mass%)をC4としたとき、鋳造時の冷却速度が5×C4 (℃/s)以上とし、
前記熱間クラッド圧延工程において、前記合わせ材の温度が400〜550℃である間、圧延1パスごとの圧下率を60%以下に制御する、高強度アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。 - 鋳造工程後合わせ工程前の心材を加熱保持した後に冷却する均質化処理工程を含み、
前記均質化処理工程において、加熱保持後に450℃まで冷却されるときの温度変化が30℃/h以上とする請求項6記載の高強度アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。 - 犠牲陽極材のアルミニウム合金を鋳造する工程を更に含み、
合わせ工程で、鋳造後の心材の一方の面に鋳造されたろう材を組み合わせ、他方の面に鋳造された前記犠牲陽極材を組み合わせて合わせ材とし、
前記合わせ材を、加熱工程で加熱保持した後、熱間クラッド圧延する工程を含む請求項6又は請求項7記載の高強度アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の高強度アルミニウム合金ブレージングシートを流路形成部品用の材料として用いた熱交換器であって、
ろう付後の流路形成部品用材料の任意断面において、円相当径が1〜100μmであり、Feを含有した金属間化合物の占める面積率が3%以下である熱交換器。
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JP2023043056A (ja) | アルミニウム合金合わせ材及び熱交換器 |
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