JP2021031755A - アルミニウム合金材、フラックスレスろう付構造体、および、フラックスレスろう付方法 - Google Patents
アルミニウム合金材、フラックスレスろう付構造体、および、フラックスレスろう付方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】Ｍｇレスのろう材を用いたフラックスレスろう付方法において、ろう付性に優れるアルミニウム合金材、フラックスレスろう付構造体、および、フラックスレスろう付方法を提供する。【解決手段】アルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．１０質量％未満に規制されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を心材にクラッドしたブレージングシートに対して、フラックスを用いずに前記ろう材によってろう付されるアルミニウム合金材であって、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下を含有する、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金のいずれかからなる。【選択図】なし
Description
本発明は、アルミニウム合金材、フラックスレスろう付構造体、および、フラックスレスろう付方法に関する。
自動車に搭載される熱交換器は、アルミニウム合金からなるブレージングシートを所定形状に成形し、組み立てて、ろう付されることにより製造されている。近年、Ｍｇを添加したろう材を使用したフラックスレスろう付方法の開発が進められている。フラックスレスろう付とは、フラックスを用いずにろう材によってろう付することである。
例えば、下記特許文献１には、ろう材にＭｇを添加して酸化皮膜を破壊するアルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびフラックスレスろう付用アルミニウム合金部材が開示されている。
例えば、下記特許文献１には、ろう材にＭｇを添加して酸化皮膜を破壊するアルミニウム材のフラックスレスろう付方法およびフラックスレスろう付用アルミニウム合金部材が開示されている。
しかし、上記特許文献１に記載のフラックスレスろう付方法では、ろう材に含まれるＭｇが部材の耐食性を低下させる。例えば、ブレージングシートから成形されたチューブの耐食性が低下した結果、チューブに穴があくと内部の流体が漏洩するおそれがある。一方、Ｍｇレスのろう材を用いたフラックスレスろう付方法では、酸化皮膜を破壊できず、ろう付性が低下する。
そこで、本発明は、Ｍｇレスのろう材を用いたフラックスレスろう付方法において、ろう付性に優れるアルミニウム合金材、フラックスレスろう付構造体、および、フラックスレスろう付方法を提供することを課題とする。
本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．１０質量％未満に規制されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を心材にクラッドしたブレージングシートに対して、フラックスを用いずに前記ろう材によってろう付されるアルミニウム合金材であって、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下を含有する、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金のいずれかからなる。
本発明に係るフラックスレスろう付構造体は、Ｍｇ：０．１０質量％未満に規制されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を心材にクラッドしたブレージングシートと、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下を含有する、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金のいずれかからなるアルミニウム合金材と、を有する。
本発明に係るフラックスレスろう付方法は、Ｍｇ：０．１０質量％未満に規制されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を心材にクラッドしたブレージングシートと、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下を含有する、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金のいずれかからなるアルミニウム合金材とを、フラックスを用いずに前記ろう材によってろう付する。
本発明に係るアルミニウム合金材、フラックスレスろう付構造体、および、ろう付方法は、Ｍｇレスのろう材を用いたフラックスレスろう付方法において、ろう付性に優れる。
以下、適宜図面を参照して、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
［アルミニウム合金材］
本実施形態に係るアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．１０質量％未満に規制されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を心材にクラッドしたブレージングシートに対して、フラックスを用いずに前記ろう材によってろう付されるものである。
そして、アルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下を含有する、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金のいずれかからなる。
本実施形態に係るアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．１０質量％未満に規制されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を心材にクラッドしたブレージングシートに対して、フラックスを用いずに前記ろう材によってろう付されるものである。
そして、アルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下を含有する、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金のいずれかからなる。
本実施形態では、アルミニウム合金材とブレージングシートのろう材との接触部で、アルミニウム合金材からろう材にＭｇが拡散することにより、ろう材表面の酸化皮膜が破壊される。すなわち、ろう材において、耐食性を劣化させるＭｇの含有量を必要最小限に留めることが可能である。これにより、Ｍｇを含有しないまたは低減したろう材と、Ｍｇ含有部材（べア材）との組合せでろう付が可能となる。本実施形態のアルミニウム合金材は、ろう材にＭｇを添加しないまたは低減した従来のノコロックろう付用ブレージングシートを使用して、フラックスレスろう付を可能にする。特に、ブレージングシートを熱交換器の冷媒を流通させるためのチューブ材として用い、アルミニウム合金材をフィン材として用いる場合、ブレージングシートはフィン材に比べて高い耐食性が求められる。すなわち、耐食性が必要なブレージングシートのろう材のＭｇ含有量を０にするまたは低減し、ブレージングシートに比べて高い耐食性が求められないアルミニウム合金材（ろう材を有さないベア材）にＭｇを添加してろう付を可能にすることができる。その結果、ブレージングシートとアルミニウム合金材とのろう付性を向上させることができる。また、ブレージングシートとアルミニウム合金材とを有するフラックスレスろう付構造体の耐食性を向上させることができる。
また、アルミニウム合金材は、所定量のＢｉをさらに含有してもよい。アルミニウム合金材は、Ｂｉを所定量含有することで、ろう付性がさらに向上する。
さらに、アルミニウム合金材は、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒのうち１種類以上を所定量含有してもよい。
以下、各成分の限定理由について説明する。なお、各成分の含有量は、アルミニウム合金材全体についての含有量である。
以下、各成分の限定理由について説明する。なお、各成分の含有量は、アルミニウム合金材全体についての含有量である。
アルミニウム合金材は、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金のいずれかからなる。なお、Ａｌ−ＸＸ系合金とは、Ａｌの次にＸＸの含有量が多い合金を意味する。例えば、Ａｌ−Ｍｇ系合金は、Ａｌの次にＭｇの含有量が多い合金である。また、Ａｌ−ＸＸ系合金は、Ａｌを９３質量％以上含有することが好ましい。
例えば、Ａｌ−Ｍｇ系合金は、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。さらに、Ａｌ−Ｍｇ系合金は、Ｍｇの含有量よりも少ない量のＢｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒのうちの一種以上を含んでもよい。
また、例えば、Ａｌ−Ｍｎ系合金は、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下と、Ｍｎ：０．４０質量％以上１．８０質量％以下とを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。さらに、Ａｌ−Ｍｎ系合金は、Ｍｎの含有量よりも少ない量のＢｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒのうちの一種以上を含んでもよい。
また、例えば、Ａｌ−Ｚｎ系合金は、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下と、Ｚｎ：０．８０質量％以上９．００質量％以下とを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。さらに、Ａｌ−Ｚｎ系合金は、Ｚｎの含有量よりも少ない量のＢｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒのうちの一種以上を含んでもよい。
以下、アルミニウム合金材の具体的な成分について説明する。
例えば、Ａｌ−Ｍｇ系合金は、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。さらに、Ａｌ−Ｍｇ系合金は、Ｍｇの含有量よりも少ない量のＢｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒのうちの一種以上を含んでもよい。
また、例えば、Ａｌ−Ｍｎ系合金は、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下と、Ｍｎ：０．４０質量％以上１．８０質量％以下とを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。さらに、Ａｌ−Ｍｎ系合金は、Ｍｎの含有量よりも少ない量のＢｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒのうちの一種以上を含んでもよい。
また、例えば、Ａｌ−Ｚｎ系合金は、Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下と、Ｚｎ：０．８０質量％以上９．００質量％以下とを含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。さらに、Ａｌ−Ｚｎ系合金は、Ｚｎの含有量よりも少ない量のＢｉ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒのうちの一種以上を含んでもよい。
以下、アルミニウム合金材の具体的な成分について説明する。
（Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下）
Ｍｇは、酸化皮膜の破壊を促す効果がある。また、Ｍｇは、Ｓｉとの共存させた場合に、時効硬化により高強度化させる効果がある。Ｍｇの含有量が０．４０質量％未満では、十分なろう付性を確保できない。一方、Ｍｇの含有量が１．３０質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｍｇの含有量は、０．４０質量％以上１．３０質量％以下である。
Ｍｇは、酸化皮膜の破壊を促す効果がある。また、Ｍｇは、Ｓｉとの共存させた場合に、時効硬化により高強度化させる効果がある。Ｍｇの含有量が０．４０質量％未満では、十分なろう付性を確保できない。一方、Ｍｇの含有量が１．３０質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｍｇの含有量は、０．４０質量％以上１．３０質量％以下である。
Ｍｇの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．４５質量％以上が好ましく、０．５０質量％以上、０．５５質量％以上、０．６０質量％以上、０．７０質量％以上、０．８０質量％以上がより好ましい。また、Ｍｇの含有量は、加工性を向上させる観点から、１．２０質量％以下が好ましく、１．１５質量％以下、１．１０質量％以下、１．００質量％以下、０．９０質量％以下がより好ましい。
（Ｂｉ：１．００質量％以下）
Ｂｉは、酸化皮膜の破壊後に酸化皮膜の再生を阻害する効果がある。ただし、Ｂｉの含有量が１．００質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｂｉの含有量は、１．００質量％以下（０質量％を含む）である。
Ｂｉは、酸化皮膜の破壊後に酸化皮膜の再生を阻害する効果がある。ただし、Ｂｉの含有量が１．００質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｂｉの含有量は、１．００質量％以下（０質量％を含む）である。
Ｂｉの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．０１質量％以上が好ましく、０．０５質量％以上、０．１０質量％以上、０．１５質量％以上、０．１７質量％以上、０．２０質量％以上がより好ましい。また、Ｂｉの含有量は、加工性を向上させる観点から、０．５０質量％以下が好ましく、０．４５質量％以下、０．４０質量％以下、０．３５質量％以下、０．３０質量％以下がより好ましい。
（Ｚｎ：０．８０質量％以上９．００質量％以下）
Ｚｎは、アルミニウム合金材の電位を卑化させる合金元素である。このため、Ｚｎは、添加することにより、犠牲陽極材として作用して犠牲防食の効果を得ることが可能である。Ｚｎの含有量が０．８０質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｚｎの含有量が９．００質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｚｎの含有量は、０．８０質量％以上９．００質量％以下である。
Ｚｎは、アルミニウム合金材の電位を卑化させる合金元素である。このため、Ｚｎは、添加することにより、犠牲陽極材として作用して犠牲防食の効果を得ることが可能である。Ｚｎの含有量が０．８０質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｚｎの含有量が９．００質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｚｎの含有量は、０．８０質量％以上９．００質量％以下である。
Ｚｎの含有量は、０．８０質量％未満（０質量％を含む）であってもよいが、前記したとおり、０．８０質量％以上が好ましい。Ｚｎの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．９０質量％以上がより好ましく、１．００質量％以上、１．１０質量％以上、１．２０質量％以上、１．２５質量％以上、１．５０質量％以上が特に好ましい。また、Ｚｎの含有量は、加工性を向上させる観点から、５．００質量％以下が好ましく、４．００質量％以下、３．００質量％以下、２．００質量％以下がより好ましい。
（Ｉｎ：０．０５質量％以下、Ｓｎ：０．０５質量％以下）
ＩｎおよびＳｎは、Ｚｎと同様にアルミニウム合金材の電位を卑化させる合金元素である。このため、ＩｎおよびＳｎは、添加することにより、犠牲陽極材として作用して犠牲防食の効果を得ることが可能である。ただし、ＩｎおよびＳｎの含有量が、それぞれ、０．０５質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、ＩｎおよびＳｎの含有量は、それぞれ、０．０５質量％以下（０質量％を含む）である。
ＩｎおよびＳｎは、Ｚｎと同様にアルミニウム合金材の電位を卑化させる合金元素である。このため、ＩｎおよびＳｎは、添加することにより、犠牲陽極材として作用して犠牲防食の効果を得ることが可能である。ただし、ＩｎおよびＳｎの含有量が、それぞれ、０．０５質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、ＩｎおよびＳｎの含有量は、それぞれ、０．０５質量％以下（０質量％を含む）である。
ＩｎおよびＳｎの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、それぞれ、０．０１質量％以上が好ましく、０．０２質量％以上がより好ましい。また、ＩｎおよびＳｎの含有量は、加工性を向上させる観点から、０．０４質量％以下が好ましく、０．０３質量％以下がより好ましい。
（Ｃｕ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下）
Ｃｕは、固溶により引張強度を向上させる効果がある。Ｃｕの含有量が０．１０質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｃｕの含有量が１．５０質量％を超えると、バーニング（ろう材からの拡散Ｓｉ等で局部的に合金元素濃度が増加したことによりろう付け時に心材合金に発生する局部溶融）が発生する可能性がある。
よって、Ｃｕの含有量は、０．１０質量％以上１．５０質量％以下である。
Ｃｕは、固溶により引張強度を向上させる効果がある。Ｃｕの含有量が０．１０質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｃｕの含有量が１．５０質量％を超えると、バーニング（ろう材からの拡散Ｓｉ等で局部的に合金元素濃度が増加したことによりろう付け時に心材合金に発生する局部溶融）が発生する可能性がある。
よって、Ｃｕの含有量は、０．１０質量％以上１．５０質量％以下である。
Ｃｕの含有量は、０．１０質量％未満（０質量％を含む）であってもよいが、前記したとおり、０．１０質量％以上が好ましい。Ｃｕの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．１１質量％以上がより好ましく、０．１２質量％以上、０．１３質量％以上、０．２５質量％以上、０．５０質量％以上が特に好ましい。また、Ｃｕの含有量は、バーニングの発生を抑制する観点から、１．４０質量％以下が好ましく、１．３０質量％以下、１．２０質量％以下、１．００質量％以下、０．９０質量％以下がより好ましい。
（Ｎｉ：０．１０質量％以上０．５０質量％以下）
Ｎｉは、アルミニウム合金材中でＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物を形成させ、引張強度を向上させる効果がある。Ｎｉの含有量が０．１０質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｎｉの含有量が０．５０質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が形成され、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｎｉの含有量は、０．１０質量％以上０．５０質量％以下である。
Ｎｉは、アルミニウム合金材中でＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物を形成させ、引張強度を向上させる効果がある。Ｎｉの含有量が０．１０質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｎｉの含有量が０．５０質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｎｉ系金属間化合物が形成され、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｎｉの含有量は、０．１０質量％以上０．５０質量％以下である。
Ｎｉの含有量は、０．１０質量％未満（０質量％を含む）であってもよいが、前記したとおり、０．１０質量％以上が好ましい。Ｎｉの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．１２質量％以上がより好ましく、０．１５質量％以上、０．１７質量％以上、０．２０質量％以上、０．２５質量％以上が特に好ましい。また、Ｎｉの含有量は、加工性を向上させる観点から、０．４５質量％以下が好ましく、０．４３質量％以下、０．４０質量％以下、０．３５質量％以下、０．３０質量％以下がより好ましい。
（Ｍｎ：０．１０質量％以上１．８０質量％以下）
Ｍｎは、固溶により引張強度を向上させる効果がある。また、Ｍｎは、Ｓｉと共存させた場合に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｎ等の析出物を形成させ、引張強度を向上させる効果がある。Ｍｎの含有量が０．１０質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｍｎ含有量が１．８０質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物が形成され、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｍｎの含有量は、０．１０質量％以上１．８０質量％以下である。
Ｍｎは、固溶により引張強度を向上させる効果がある。また、Ｍｎは、Ｓｉと共存させた場合に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｎ等の析出物を形成させ、引張強度を向上させる効果がある。Ｍｎの含有量が０．１０質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｍｎ含有量が１．８０質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物が形成され、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｍｎの含有量は、０．１０質量％以上１．８０質量％以下である。
Ｍｎの含有量は、０．１０質量％未満であってもよいが、前記したとおり、０．１０質量％以上が好ましい。Ｍｎの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．２０質量％以上がより好ましく、０．３０質量％以上、０．４０質量％以上、０．５０質量％以上、０．６０質量％以上が特に好ましい。また、Ｍｎの含有量は、加工性を向上させる観点から、１．７０質量％以下が好ましく、１．５０質量％以下、１．４０質量％以下、１．２０質量％以下、１．００質量％以下がより好ましい。
（Ｓｉ：０．１０質量％以上１．５０質量％以下）
Ｓｉは、固溶により引張強度を向上させる効果がある。また、Ｓｉは、Ｍｎ、Ｆｅと共存させた場合に、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物を形成させ、さらにろう付後の強度を向上させる効果がある。Ｓｉの含有量が０．１０質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｓｉの含有量が１．５０質量％を超えると、融点の低下および低融点相の増加によりアルミニウム合金材の溶融が生じる。
よって、Ｓｉの含有量は、０．１０質量％以上１．５０質量％以下である。
Ｓｉは、固溶により引張強度を向上させる効果がある。また、Ｓｉは、Ｍｎ、Ｆｅと共存させた場合に、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物を形成させ、さらにろう付後の強度を向上させる効果がある。Ｓｉの含有量が０．１０質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｓｉの含有量が１．５０質量％を超えると、融点の低下および低融点相の増加によりアルミニウム合金材の溶融が生じる。
よって、Ｓｉの含有量は、０．１０質量％以上１．５０質量％以下である。
Ｓｉの含有量は、０．１０質量％未満（０質量％を含む）であってもよいが、前記したとおり、０．１０質量％以上が好ましい。Ｓｉの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．１２質量％以上がより好ましく、０．１５質量％以上、０．１７質量％以上、０．２０質量％以上、０．２５質量％以上が特に好ましい。また、Ｓｉの含有量は、アルミニウム合金材の溶融を抑制する観点から、１．３０質量％以下が好ましく、１．２０質量％以下、１．００質量％以下、０．６０質量％以下、０．５０質量％以下がより好ましい。
（Ｆｅ：０．０５質量％以上０．５０質量％以下）
Ｆｅは、固溶により引張強度を向上させる効果がある。また、Ｆｅは、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物を形成させ、さらにろう付後の強度を向上させる効果がある。Ｆｅの含有量が０．０５質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｆｅ含有量が０．５０質量を超えると、粗大なＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物が形成され、耐食性が低下する。
よって、Ｆｅの含有量は、０．０５質量％以上０．５０質量％以下である。
Ｆｅは、固溶により引張強度を向上させる効果がある。また、Ｆｅは、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物を形成させ、さらにろう付後の強度を向上させる効果がある。Ｆｅの含有量が０．０５質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｆｅ含有量が０．５０質量を超えると、粗大なＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物が形成され、耐食性が低下する。
よって、Ｆｅの含有量は、０．０５質量％以上０．５０質量％以下である。
Ｆｅの含有量は、０．０５質量％未満（０質量％を含む）であってもよいが、前記したとおり、０．０５質量％以上が好ましい。Ｆｅの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．０７質量％以上がより好ましく、０．０８質量％以上、０．０９質量％以上、０．１０質量％以上が特に好ましい。また、Ｆｅの含有量は、耐食性を向上させる観点から、０．４０質量％以下が好ましく、０．３５質量％以下、０．３０質量％以下、０．２０質量％以下、０．１５質量％以下、０．１２質量％以下がより好ましい。
（Ｔｉ：０．０１質量％以上０．３５質量％以下）
Ｔｉは、アルミニウム合金材中でＡｌ−Ｔｉ系金属間化合物を形成させ、引張強度を向上させる効果がある。Ｔｉの含有量が０．０１質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｔｉの含有量が０．３５質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｔｉ系金属間化合物が形成され、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｔｉの含有量は、０．０１質量％以上０．３５質量％以下である。
Ｔｉは、アルミニウム合金材中でＡｌ−Ｔｉ系金属間化合物を形成させ、引張強度を向上させる効果がある。Ｔｉの含有量が０．０１質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｔｉの含有量が０．３５質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｔｉ系金属間化合物が形成され、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｔｉの含有量は、０．０１質量％以上０．３５質量％以下である。
Ｔｉの含有量は、０．０１質量％未満（０質量％を含む）であってもよいが、前記したとおり、０．０１質量％以上が好ましい。Ｔｉの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．０２質量％以上がより好ましく、０．０３質量％以上が特に好ましい。また、Ｔｉの含有量は、加工性を向上させる観点から、０．３０質量％以下が好ましく、０．２５質量％以下、０．２０質量％以下、０．１０質量％以下、０．０５質量％以下がより好ましい。
（Ｃｒ：０．３０質量％以下）
Ｃｒは、固溶強化により強度を向上させる効果がある。また、Ｃｒは、Ａｌ−Ｃｒ系金属間化合物の析出により、加熱後の結晶粒を粗大化させる効果がある。これにより、ろう付の際に、アルミニウム合金材の変形が生じにくくなる。Ｃｒの含有量が０．３０質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｃｒ系金属間化合物が形成され、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｃｒの含有量は、０．３０質量％以下（０質量％を含む）である。
Ｃｒは、固溶強化により強度を向上させる効果がある。また、Ｃｒは、Ａｌ−Ｃｒ系金属間化合物の析出により、加熱後の結晶粒を粗大化させる効果がある。これにより、ろう付の際に、アルミニウム合金材の変形が生じにくくなる。Ｃｒの含有量が０．３０質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｃｒ系金属間化合物が形成され、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｃｒの含有量は、０．３０質量％以下（０質量％を含む）である。
Ｃｒの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．０１質量％以上が好ましく、０．０２質量％以上、０．０３質量％以上、０．０５質量％以上、０．１０質量％以上がより好ましい。また、Ｃｒの含有量は、加工性を向上させる観点から、０．２７質量％以下が好ましく、０．２５質量％以下、０．２０質量％以下、０．１７質量％以下、０．１５質量％以下がより好ましい。
（Ｚｒ：０．３０質量％以下）
Ｚｒは、Ａｌ−Ｚｒ系金属間化合物として析出し、分散強化によって接合後の強度を向上させる効果がある。また、Ａｌ−Ｚｒ系金属間化合物は、加熱中の結晶粒粗大化に作用する。Ｚｒの含有量が０．３０質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｚｒ系金属間化合物が形成され、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｚｒの含有量は、０．３０質量％以下（０質量％を含む）である。
Ｚｒは、Ａｌ−Ｚｒ系金属間化合物として析出し、分散強化によって接合後の強度を向上させる効果がある。また、Ａｌ−Ｚｒ系金属間化合物は、加熱中の結晶粒粗大化に作用する。Ｚｒの含有量が０．３０質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｚｒ系金属間化合物が形成され、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｚｒの含有量は、０．３０質量％以下（０質量％を含む）である。
Ｚｒの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．０１質量％以上が好ましく、０．０２質量％以上、０．０３質量％以上、０．０５質量％以上、０．１０質量％以上がより好ましい。また、Ｚｒの含有量は、加工性を向上させる観点から、０．２７質量％以下が好ましく、０．２５質量％以下、０．２０質量％以下、０．１７質量％以下、０．１５質量％以下がより好ましい。
（残部：Ａｌおよび不可避的不純物）
本実施形態に係るアルミニウム合金材を構成する基本的な化学組成は前記のとおりであり、残部はＡｌおよび不可避的不純物である。不可避的不純物は、原料の溶解時に不可避的に混入する不純物であり、アルミニウム合金材の諸特性を害さない範囲で含有される。不可避的不純物としては、例えば、Ｖ、Ｎａ、Ｓｒ等が挙げられる。
これらの不可避的不純物は、個々に０．０５質量％以下、合計で０．５０質量％以下であれば本発明の効果を阻害しない。したがって、本発明においては、本発明の効果を阻害しない範囲で不可避的不純物を含有させていてもよく、また、本発明の効果を阻害しない範囲で積極的に添加された場合であっても、本発明の効果を妨げない。つまり、これらの態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
なお、前記したＢｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒも不可避的不純物として含有されていてもよく、この場合の含有量は、例えば、個々に０．１質量％以下、合計で０．３質量％以下である。
本実施形態に係るアルミニウム合金材を構成する基本的な化学組成は前記のとおりであり、残部はＡｌおよび不可避的不純物である。不可避的不純物は、原料の溶解時に不可避的に混入する不純物であり、アルミニウム合金材の諸特性を害さない範囲で含有される。不可避的不純物としては、例えば、Ｖ、Ｎａ、Ｓｒ等が挙げられる。
これらの不可避的不純物は、個々に０．０５質量％以下、合計で０．５０質量％以下であれば本発明の効果を阻害しない。したがって、本発明においては、本発明の効果を阻害しない範囲で不可避的不純物を含有させていてもよく、また、本発明の効果を阻害しない範囲で積極的に添加された場合であっても、本発明の効果を妨げない。つまり、これらの態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
なお、前記したＢｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒも不可避的不純物として含有されていてもよく、この場合の含有量は、例えば、個々に０．１質量％以下、合計で０．３質量％以下である。
本発明の実施形態の一例としては、アルミニウム合金材をＡｌ−Ｓｉ系ろう材を有するブレージングシートとのフラックスレスろう付接合に供することが挙げられる。また接合に供しない側に犠牲陽極材（例えば、Ａｌ−Ｚｎ系合金）、ろう材（例えば、Ａｌ−Ｓｉ系の従来のろう材、Ｍｇ、Ｂｉ等を含有させたフラックスレスろう付用ろう材）をクラッドすることも可能である。さらに、アルミニウム合金材は、薄肉ベアフィン（単層材）として実施することも可能である。
［ブレージングシート］
次に、アルミニウム合金材をろう付するブレージングシートについて説明する。
ブレージングシートは、例えば、心材の少なくとも一方の面にろう材をクラッドしたものである。
次に、アルミニウム合金材をろう付するブレージングシートについて説明する。
ブレージングシートは、例えば、心材の少なくとも一方の面にろう材をクラッドしたものである。
＜心材＞
本実施形態に係るブレージングシートの心材としては特に規定されるものではない。
例えば、本実施形態に係るブレージングシートの心材は、所定元素を含有するアルミニウム合金からなるものを用いることができる。このようなアルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等を用いることができる。
本実施形態に係るブレージングシートの心材としては特に規定されるものではない。
例えば、本実施形態に係るブレージングシートの心材は、所定元素を含有するアルミニウム合金からなるものを用いることができる。このようなアルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金、のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等を用いることができる。
＜ろう材＞
ろう材は、Ｍｇ：０．１０質量％未満に規制されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなる。Ａｌ−Ｓｉ系合金としては、例えば、Ｓｉを５．００質量％以上１２．００質量％以下含有したものを用いることができる。ただし、Ｓｉの含有量はこの範囲に限られるものではない。また、ろう材としては、Ｚｎを所定量含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金であってもよい。また、その他の元素を含むものであってもよい。例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｆｅ等を所定量含有するものであってもよい。以下、ろう材の各成分について説明する。なお、各成分の含有量は、ろう材全体についての含有量である。
ろう材は、Ｍｇ：０．１０質量％未満に規制されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなる。Ａｌ−Ｓｉ系合金としては、例えば、Ｓｉを５．００質量％以上１２．００質量％以下含有したものを用いることができる。ただし、Ｓｉの含有量はこの範囲に限られるものではない。また、ろう材としては、Ｚｎを所定量含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金であってもよい。また、その他の元素を含むものであってもよい。例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｆｅ等を所定量含有するものであってもよい。以下、ろう材の各成分について説明する。なお、各成分の含有量は、ろう材全体についての含有量である。
（Ｍｇ：０．１０質量％未満）
Ｍｇは、耐食性を低下させる合金元素である。Ｍｇの含有量が０．１０質量％以上であると、ろう付構造体の耐食性が低下する。
よって、Ｍｇの含有量は、０．１０質量％未満（０質量％を含む）であり、耐食性向上の観点から、０．０７質量％以下が好ましく、０．０５質量％以下、０．０３質量％以下、０．０２質量％以下、０．０１質量％以下がより好ましく、０質量％が特に好ましい。
Ｍｇは、耐食性を低下させる合金元素である。Ｍｇの含有量が０．１０質量％以上であると、ろう付構造体の耐食性が低下する。
よって、Ｍｇの含有量は、０．１０質量％未満（０質量％を含む）であり、耐食性向上の観点から、０．０７質量％以下が好ましく、０．０５質量％以下、０．０３質量％以下、０．０２質量％以下、０．０１質量％以下がより好ましく、０質量％が特に好ましい。
（Ｓｉ：５．００質量％以上１２．００質量％以下）
Ｓｉは、アルミニウム合金の固相線温度を低下させる（すなわち、低温で溶融させる）合金元素であり、Ｓｉ量が増加するとともに溶融量の割合が増える。Ｓｉの含有量が５．００質量％以上であれば、十分なろう材量を確保することができる。一方、Ｓｉの含有量が１２．００質量％以下であれば、局部溶融等の発生が抑制され、溶融ろうによる侵食も抑制される。
よって、Ｓｉの含有量は、５．００質量％以上１２．００質量％以下が好ましい。
Ｓｉは、アルミニウム合金の固相線温度を低下させる（すなわち、低温で溶融させる）合金元素であり、Ｓｉ量が増加するとともに溶融量の割合が増える。Ｓｉの含有量が５．００質量％以上であれば、十分なろう材量を確保することができる。一方、Ｓｉの含有量が１２．００質量％以下であれば、局部溶融等の発生が抑制され、溶融ろうによる侵食も抑制される。
よって、Ｓｉの含有量は、５．００質量％以上１２．００質量％以下が好ましい。
Ｓｉの含有量は、５．００質量％未満であってもよいが、前記したとおり、５．００質量％以上が好ましい。Ｓｉの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、６．００質量％以上がより好ましく、７．００質量％以上、８．００質量％以上、９．００質量％以上が特に好ましい。また、Ｓｉの含有量は、局部溶融等の発生や溶融ろうによる侵食を抑制する観点から、１１．００質量％以下がより好ましく、１０．００質量％以下が特に好ましい。
（Ｚｎ：１．００質量％以上９．００質量％以下）
Ｚｎは、アルミニウム合金の電位を卑化させる合金元素である。このため、Ｚｎは、添加することにより、犠牲陽極材として作用して犠牲防食の効果を得ることが可能である。Ｚｎの含有量が１．００質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｚｎの含有量が９．００質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｚｎの含有量は、１．００質量％以上９．００質量％以下である。
Ｚｎは、アルミニウム合金の電位を卑化させる合金元素である。このため、Ｚｎは、添加することにより、犠牲陽極材として作用して犠牲防食の効果を得ることが可能である。Ｚｎの含有量が１．００質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｚｎの含有量が９．００質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、Ｚｎの含有量は、１．００質量％以上９．００質量％以下である。
Ｚｎの含有量は、１．００質量％未満（０質量％を含む）であってもよいが、前記したとおり、１．００質量％以上が好ましい。Ｚｎの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、２．００質量％以上がより好ましく、３．００質量％以上、４．００質量％以上、５．００質量％以上が特に好ましい。また、Ｚｎの含有量は、加工性を向上させる観点から、８．００質量％以下が好ましく、７．００質量％以下、６．００質量％以下がより好ましい。
（Ｉｎ：０．０５質量％以下、Ｓｎ：０．０５質量％以下）
ＩｎおよびＳｎは、Ｚｎと同様にアルミニウム合金の電位を卑化させる合金元素である。このため、ＩｎおよびＳｎは、添加することにより、犠牲陽極材として作用して犠牲防食の効果を得ることが可能である。ただし、ＩｎおよびＳｎの含有量が、それぞれ、０．０５質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、ＩｎおよびＳｎの含有量は、それぞれ、０．０５質量％以下（０質量％を含む）である。
ＩｎおよびＳｎは、Ｚｎと同様にアルミニウム合金の電位を卑化させる合金元素である。このため、ＩｎおよびＳｎは、添加することにより、犠牲陽極材として作用して犠牲防食の効果を得ることが可能である。ただし、ＩｎおよびＳｎの含有量が、それぞれ、０．０５質量％を超えると、加工性が低下し、冷間圧延で割れが発生する。
よって、ＩｎおよびＳｎの含有量は、それぞれ、０．０５質量％以下（０質量％を含む）である。
ＩｎおよびＳｎの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、それぞれ、０．０１質量％以上が好ましく、０．０２質量％以上がより好ましい。また、ＩｎおよびＳｎの含有量は、加工性を向上させる観点から、０．０４質量％以下が好ましく、０．０３質量％以下がより好ましい。
（Ｆｅ：０．０５質量％以上０．５０質量％以下）
Ｆｅは、固溶により引張強度を向上させる効果がある。また、Ｆｅは、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物を形成させ、さらにろう付後の強度を向上させる効果がある。Ｆｅの含有量が０．０５質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｆｅの含有量が０．５０質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物が形成され、耐食性が低下する。
よって、Ｆｅの含有量は、０．０５質量％以上０．５０質量％以下である。
Ｆｅは、固溶により引張強度を向上させる効果がある。また、Ｆｅは、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物を形成させ、さらにろう付後の強度を向上させる効果がある。Ｆｅの含有量が０．０５質量％以上であれば、前記した効果をより向上させることができる。一方、Ｆｅの含有量が０．５０質量％を超えると、粗大なＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物が形成され、耐食性が低下する。
よって、Ｆｅの含有量は、０．０５質量％以上０．５０質量％以下である。
Ｆｅの含有量は、０．０５質量％未満（０質量％を含む）であってもよいが、前記したとおり、０．０５質量％以上が好ましい。Ｆｅの含有量は、前記した効果を十分に発揮させる観点から、０．０７質量％以上がより好ましく、０．０８質量％以上、０．０９質量％以上、０．１０質量％以上が特に好ましい。また、Ｆｅの含有量は、耐食性を向上させる観点から、０．４０質量％以下が好ましく、０．３５質量％以下、０．３０質量％以下、０．２０質量％以下、０．１５質量％以下、０．１２質量％以下がより好ましい。
（残部：Ａｌおよび不可避的不純物）
本実施形態に係るろう材を構成する基本的な化学組成は前記のとおりであり、残部はＡｌおよび不可避的不純物である。不可避的不純物は、原料の溶解時に不可避的に混入する不純物であり、ろう材の諸特性を害さない範囲で含有される。不可避的不純物としては、例えば、Ｖ、Ｎａ、Ｓｒ等が挙げられる。
これらの不可避的不純物は、個々に０．０５質量％以下、合計で０．５０質量％以下であれば本発明の効果を阻害しない。したがって、本発明においては、本発明の効果を阻害しない範囲で不可避的不純物を含有させていてもよく、また、本発明の効果を阻害しない範囲で積極的に添加された場合であっても、本発明の効果を妨げない。つまり、これらの態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
なお、前記したＳｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｆｅも不可避的不純物として含有されていてもよく、この場合の含有量は、例えば、個々に０．１質量％以下、合計で０．３質量％以下である。
本実施形態に係るろう材を構成する基本的な化学組成は前記のとおりであり、残部はＡｌおよび不可避的不純物である。不可避的不純物は、原料の溶解時に不可避的に混入する不純物であり、ろう材の諸特性を害さない範囲で含有される。不可避的不純物としては、例えば、Ｖ、Ｎａ、Ｓｒ等が挙げられる。
これらの不可避的不純物は、個々に０．０５質量％以下、合計で０．５０質量％以下であれば本発明の効果を阻害しない。したがって、本発明においては、本発明の効果を阻害しない範囲で不可避的不純物を含有させていてもよく、また、本発明の効果を阻害しない範囲で積極的に添加された場合であっても、本発明の効果を妨げない。つまり、これらの態様も本発明の技術的範囲に含まれる。
なお、前記したＳｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｆｅも不可避的不純物として含有されていてもよく、この場合の含有量は、例えば、個々に０．１質量％以下、合計で０．３質量％以下である。
［ブレージングシートのその他の構成］
ブレージングシートは、使用者の要求に応じて、例えば、心材の他方の面に犠牲陽極材を設けた３層（ろう材／心材／犠牲陽極材）のものであってもよい。また、心材とろう材との間に中間犠牲陽極材をさらに設けた４層（ろう材／中間犠牲陽極材／心材／犠牲陽極材）のものであってもよい。また、心材の両面にろう材を設け、一方側の心材とろう材との間に中間犠牲陽極材を設けた４層（ろう材／中間犠牲陽極材／心材／ろう材）のものであってもよい。また、心材の両面にろう材を設け、両側の心材とろう材との間に中間犠牲陽極材を設けた５層（ろう材／中間犠牲陽極材／心材／中間犠牲陽極材／ろう材）のものであってもよい。また、犠牲陽極材や中間犠牲陽極材を適宜組み合わせ、その他の多層構造としてもよい。なお、犠牲陽極材、中間犠牲陽極材としては、要求特性によって、種々なアルミニウム合金を用いることができる。
ブレージングシートは、使用者の要求に応じて、例えば、心材の他方の面に犠牲陽極材を設けた３層（ろう材／心材／犠牲陽極材）のものであってもよい。また、心材とろう材との間に中間犠牲陽極材をさらに設けた４層（ろう材／中間犠牲陽極材／心材／犠牲陽極材）のものであってもよい。また、心材の両面にろう材を設け、一方側の心材とろう材との間に中間犠牲陽極材を設けた４層（ろう材／中間犠牲陽極材／心材／ろう材）のものであってもよい。また、心材の両面にろう材を設け、両側の心材とろう材との間に中間犠牲陽極材を設けた５層（ろう材／中間犠牲陽極材／心材／中間犠牲陽極材／ろう材）のものであってもよい。また、犠牲陽極材や中間犠牲陽極材を適宜組み合わせ、その他の多層構造としてもよい。なお、犠牲陽極材、中間犠牲陽極材としては、要求特性によって、種々なアルミニウム合金を用いることができる。
犠牲陽極材、中間犠牲陽極材としては、例えば、ＪＩＳ １０００系の純アルミニウム、Ｚｎを１．００質量％以上６．００質量％以下含有するＡｌ−Ｚｎ合金、Ｓｉを０．１０質量％以上１．００質量％以下およびＺｎを１．００質量％以上６．００質量％以下含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｎ合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｎ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系合金等が挙げられる。
なお、本明細書に示す合金番号は、ＪＩＳ Ｈ ４０００：２０１４、ＪＩＳ Ｚ ３２６３：２００２に基づくものである。
なお、本明細書に示す合金番号は、ＪＩＳ Ｈ ４０００：２０１４、ＪＩＳ Ｚ ３２６３：２００２に基づくものである。
［フラックスレスろう付構造体］
本実施形態に係るフラックスレスろう付構造体は、前記説明したブレージングシートと、前記説明したアルミニウム合金材と、を有するものである。
ブレージングシートおよびアルミニウム合金材については、前記説明したとおりである。
なお、フラックスレスろう付構造体とは、具体的には、フラックスを用いずにろう材によってろう付されたろう付構造体である。また、フラックスレスろう付構造体は、フラックスを用いずにろう付されるため、フラックス残渣を含まない。従来のノコロックろう付用ブレージングシートを使用したノコロックろう付では、ノコロックフラックスを使用するため、ろう付後の材料表面に残渣（例えば、余剰のフラックス、酸化皮膜等とフラックスとの反応生成物質等）が付着し、耐食性や後工程の表面処理性に少なからず悪影響を及ぼす場合がある。しかし、本実施形態のフラックスレスろう付構造体は、フラックス残渣を含まないため、このような不具合を回避することができる。
本実施形態に係るフラックスレスろう付構造体は、前記説明したブレージングシートと、前記説明したアルミニウム合金材と、を有するものである。
ブレージングシートおよびアルミニウム合金材については、前記説明したとおりである。
なお、フラックスレスろう付構造体とは、具体的には、フラックスを用いずにろう材によってろう付されたろう付構造体である。また、フラックスレスろう付構造体は、フラックスを用いずにろう付されるため、フラックス残渣を含まない。従来のノコロックろう付用ブレージングシートを使用したノコロックろう付では、ノコロックフラックスを使用するため、ろう付後の材料表面に残渣（例えば、余剰のフラックス、酸化皮膜等とフラックスとの反応生成物質等）が付着し、耐食性や後工程の表面処理性に少なからず悪影響を及ぼす場合がある。しかし、本実施形態のフラックスレスろう付構造体は、フラックス残渣を含まないため、このような不具合を回避することができる。
フラックスレスろう付構造体は、例えば、図１に示すように、アルミニウム合金材を波型形状に加工したフィン１と、ろう材面が外側となるようにブレージングシートを加工したチューブ２とをろう付したものが挙げられる。フラックスレスろう付構造体１０は、例えば、熱交換器用の部材として用いることができる。
熱交換器用の部材として使用した場合、チューブは冷却水に触れるため、耐食性が低いとチューブに穴があいて内部の流体が漏洩するおそれがある。本実施形態では、チューブの耐食性を低下させる要因となるＭｇ含有量を規制する。代わりに、ろう付性を向上させるため、フィン材に酸化皮膜を破壊するためのＭｇを添加する。すなわち、本実施形態では、例えばチューブとして用いられるブレージングシートのろう材のＭｇ含有量を規制し、代わりに、例えばフィン材として用いられるアルミニウム合金材にＭｇを添加したものである。
フラックスレスろう付構造体は、後記するフラックスレスろう付方法により製造することができる。
熱交換器用の部材として使用した場合、チューブは冷却水に触れるため、耐食性が低いとチューブに穴があいて内部の流体が漏洩するおそれがある。本実施形態では、チューブの耐食性を低下させる要因となるＭｇ含有量を規制する。代わりに、ろう付性を向上させるため、フィン材に酸化皮膜を破壊するためのＭｇを添加する。すなわち、本実施形態では、例えばチューブとして用いられるブレージングシートのろう材のＭｇ含有量を規制し、代わりに、例えばフィン材として用いられるアルミニウム合金材にＭｇを添加したものである。
フラックスレスろう付構造体は、後記するフラックスレスろう付方法により製造することができる。
［フラックスレスろう付方法］
本実施形態に係るフラックスレスろう付方法は、前記説明したブレージングシートと、前記説明したアルミニウム合金材とを、フラックスを用いずに、前記ブレージングシートにクラッドしたろう材によってろう付するものである。
以下、フラックスレスろう付方法の一例として、不活性ガス雰囲気において所定の加熱条件で加熱する方法について説明する。
本実施形態に係るフラックスレスろう付方法は、前記説明したブレージングシートと、前記説明したアルミニウム合金材とを、フラックスを用いずに、前記ブレージングシートにクラッドしたろう材によってろう付するものである。
以下、フラックスレスろう付方法の一例として、不活性ガス雰囲気において所定の加熱条件で加熱する方法について説明する。
（加熱条件：昇温速度）
本実施形態に係るブレージングシートおよびアルミニウム合金材を加熱（ろう付）する際、実際の加熱温度（後記する加熱温度の範囲内の所定の最高到達温度）までの昇温速度は特に限定されないものの、３５０℃から実際の加熱温度での昇温速度は、例えば、１℃／ｍｉｎ以上５００℃／ｍｉｎ以下であればよい。
また、実際の加熱温度からの降温速度についても特に限定されないものの、例えば、５℃／ｍｉｎ以上１０００℃／ｍｉｎ以下であればよい。
本実施形態に係るブレージングシートおよびアルミニウム合金材を加熱（ろう付）する際、実際の加熱温度（後記する加熱温度の範囲内の所定の最高到達温度）までの昇温速度は特に限定されないものの、３５０℃から実際の加熱温度での昇温速度は、例えば、１℃／ｍｉｎ以上５００℃／ｍｉｎ以下であればよい。
また、実際の加熱温度からの降温速度についても特に限定されないものの、例えば、５℃／ｍｉｎ以上１０００℃／ｍｉｎ以下であればよい。
（加熱条件：加熱温度、保持時間）
本実施形態に係るブレージングシートおよびアルミニウム合金材を加熱する際の加熱温度（ろう溶融温度）は、ろう材が適切に溶融する５６０℃以上６２０℃以下であり、５８０℃以上６２０℃以下が好ましい。そして、この温度域における保持時間が１０秒以上であれば、ろう付現象（酸化皮膜の破壊、雰囲気の酸素濃度の低下、接合部への溶融ろうの流動）が生じるのに必要な時間をより確実に確保することがきる。
したがって、５６０℃以上６２０℃以下の温度域（好ましくは５８０℃以上６２０℃以下の温度域）における保持時間は、１０秒以上が好ましい。
本実施形態に係るブレージングシートおよびアルミニウム合金材を加熱する際の加熱温度（ろう溶融温度）は、ろう材が適切に溶融する５６０℃以上６２０℃以下であり、５８０℃以上６２０℃以下が好ましい。そして、この温度域における保持時間が１０秒以上であれば、ろう付現象（酸化皮膜の破壊、雰囲気の酸素濃度の低下、接合部への溶融ろうの流動）が生じるのに必要な時間をより確実に確保することがきる。
したがって、５６０℃以上６２０℃以下の温度域（好ましくは５８０℃以上６２０℃以下の温度域）における保持時間は、１０秒以上が好ましい。
なお、ろう付現象をより確実に発生させるため、５６０℃以上６２０℃以下の温度域（好ましくは５８０℃以上６２０℃以下の温度域）における保持時間は、３０秒以上が好ましく、６０秒以上がより好ましい。一方、保持時間の上限については特に限定されないものの、１５００秒以下であればよい。
（不活性ガス雰囲気）
本実施形態に係るブレージングシートおよびアルミニウム合金材を加熱（ろう付）する際の雰囲気は、不活性ガス雰囲気であり、例えば、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気、ヘリウムガス雰囲気、これら複数のガスを混合した混合ガス雰囲気である。また、不活性ガス雰囲気は、酸素濃度ができる限り低い雰囲気が好ましく、具体的には、酸素濃度は５０ｐｐｍ以下であるのが好ましく、１０ｐｐｍ以下であるのがより好ましい。
そして、本実施形態に係るフラックスレスろう付方法は、雰囲気を真空にする必要はなく、常圧（大気圧）で行うことができる。
本実施形態に係るブレージングシートおよびアルミニウム合金材を加熱（ろう付）する際の雰囲気は、不活性ガス雰囲気であり、例えば、窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気、ヘリウムガス雰囲気、これら複数のガスを混合した混合ガス雰囲気である。また、不活性ガス雰囲気は、酸素濃度ができる限り低い雰囲気が好ましく、具体的には、酸素濃度は５０ｐｐｍ以下であるのが好ましく、１０ｐｐｍ以下であるのがより好ましい。
そして、本実施形態に係るフラックスレスろう付方法は、雰囲気を真空にする必要はなく、常圧（大気圧）で行うことができる。
なお、通常、本実施形態に係るブレージングシートに対して前記の加熱を施す前（ろう付工程の前）に、アルミニウム合金材をブレージングシートのろう材に接するように組み付けることとなる（組み付け工程）。また、組み付け工程の前に、ブレージングシートおよびアルミニウム合金材を、所望の形状および構造に成形してもよい（成形工程）。
本実施形態に係るフラックスレスろう付方法（言い換えると、ブレージングシートにアルミニウム合金材がろう付されたフラックスレスろう付構造体の製造方法）は、以上説明したとおりであるが、明示していない条件については、従来公知の条件を用いればよく、前記処理によって得られる効果を奏する限りにおいて、その条件を適宜変更できることは言うまでもない。
なお、本実施形態に係るフラックスレスろう付方法は、不活性ガス雰囲気で行うものとした。しかしながら、フラックスレスろう付方法は、真空雰囲気、または、還元性ガス雰囲気で行うものであってもよい。
［アルミニウム合金材の製造方法］
アルミニウム合金材の製造方法は、従来公知の製造方法を用いて以下のように製造される。
単層材として作製する場合は、所定の化学組成のアルミニウム合金を溶解鋳造し、面削、均質化熱処理を施した後、熱間圧延を経て冷間圧延し、適宜、軟化処理を組み合わせることにより所定の厚さとする。
クラッド材として使用する（フラックスレスろう付接合する反対面に積層する）場合は、心材用アルミニウム合金（本発明に用いるアルミニウム合金）の他に側材用合金を溶解鋳造し、必要に応じて面削、均質化熱処理を施すことによって、心材用鋳塊と側材用鋳塊とを製造する。そして、側材用鋳塊を圧延して所定厚さの板材を作製し、心材用鋳塊の一方の面に重ねて合わせ板材とする。そして、この合わせ板材を熱間圧延することによってそれぞれを圧着および圧延し、次いで冷間圧延、必要に応じて中間焼鈍を実施することによってクラッド材とする。
なお、積層数は増加しても、増加する板材（犠牲陽極材用板材、ろう材用板材、中間犠牲陽極材用板材）を同様に製造、積層することで製造される。
アルミニウム合金材の製造方法は、従来公知の製造方法を用いて以下のように製造される。
単層材として作製する場合は、所定の化学組成のアルミニウム合金を溶解鋳造し、面削、均質化熱処理を施した後、熱間圧延を経て冷間圧延し、適宜、軟化処理を組み合わせることにより所定の厚さとする。
クラッド材として使用する（フラックスレスろう付接合する反対面に積層する）場合は、心材用アルミニウム合金（本発明に用いるアルミニウム合金）の他に側材用合金を溶解鋳造し、必要に応じて面削、均質化熱処理を施すことによって、心材用鋳塊と側材用鋳塊とを製造する。そして、側材用鋳塊を圧延して所定厚さの板材を作製し、心材用鋳塊の一方の面に重ねて合わせ板材とする。そして、この合わせ板材を熱間圧延することによってそれぞれを圧着および圧延し、次いで冷間圧延、必要に応じて中間焼鈍を実施することによってクラッド材とする。
なお、積層数は増加しても、増加する板材（犠牲陽極材用板材、ろう材用板材、中間犠牲陽極材用板材）を同様に製造、積層することで製造される。
次に、本発明の実施例について説明する。
［アルミニウム合金材の作製］
表１に示す化学組成のアルミニウム合金（Ｆ１〜Ｆ７）を溶解鋳造し、面削、均質化熱処理を施した後、熱間圧延を経て冷間圧延し、中間焼鈍を経て、最終冷間圧延により５０μｍの厚さとした。なお、本実施例ではフィンとして作製、使用した。なお、メカニズム的に板厚は大きく影響しないと考えられる。
［アルミニウム合金材の作製］
表１に示す化学組成のアルミニウム合金（Ｆ１〜Ｆ７）を溶解鋳造し、面削、均質化熱処理を施した後、熱間圧延を経て冷間圧延し、中間焼鈍を経て、最終冷間圧延により５０μｍの厚さとした。なお、本実施例ではフィンとして作製、使用した。なお、メカニズム的に板厚は大きく影響しないと考えられる。
［ブレージングシートの作製］
表２に示すブレージングシート（ろう付相手材（Ｂ１、Ｂ２））について、ろう材用、心材用および中間犠牲陽極材用アルミニウム合金をそれぞれ溶解鋳造し、面削、均質化熱処理を施すことによって、ろう材用鋳塊、心材用鋳塊および中間犠牲陽極材用鋳塊を製造した。ろう材用鋳塊および中間犠牲陽極材用鋳塊を圧延して所定厚さの板材を作製し、適宜、心材用鋳塊に重ねて合わせ板材とした。そして、この合わせ板材を熱間圧延することによってそれぞれを圧着および圧延し、次いで、冷間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延を施すことによって、ブレージングシートを製造した。
なお、表２において、Ｂ１は、「Ａｌ−１０Ｓｉ」がろう材、「Ａｌ−０．３Ｆｅ」が中間犠牲陽極材、「Ａｌ−０．７５Ｓｉ−１．６５Ｍｎ−０．５０Ｃｕ−０．１５Ｔｉ」が心材である。また、Ｂ２は、「Ａｌ−６Ｓｉ−３Ｚｎ」がろう材、「Ａｌ−０．８５Ｓｉ−１．６５Ｍｎ−０．８５Ｃｕ−０．１５Ｔｉ」が心材である。
表２に示すブレージングシート（ろう付相手材（Ｂ１、Ｂ２））について、ろう材用、心材用および中間犠牲陽極材用アルミニウム合金をそれぞれ溶解鋳造し、面削、均質化熱処理を施すことによって、ろう材用鋳塊、心材用鋳塊および中間犠牲陽極材用鋳塊を製造した。ろう材用鋳塊および中間犠牲陽極材用鋳塊を圧延して所定厚さの板材を作製し、適宜、心材用鋳塊に重ねて合わせ板材とした。そして、この合わせ板材を熱間圧延することによってそれぞれを圧着および圧延し、次いで、冷間圧延、中間焼鈍、最終冷間圧延を施すことによって、ブレージングシートを製造した。
なお、表２において、Ｂ１は、「Ａｌ−１０Ｓｉ」がろう材、「Ａｌ−０．３Ｆｅ」が中間犠牲陽極材、「Ａｌ−０．７５Ｓｉ−１．６５Ｍｎ−０．５０Ｃｕ−０．１５Ｔｉ」が心材である。また、Ｂ２は、「Ａｌ−６Ｓｉ−３Ｚｎ」がろう材、「Ａｌ−０．８５Ｓｉ−１．６５Ｍｎ−０．８５Ｃｕ−０．１５Ｔｉ」が心材である。
［ろう付性評価］
図２Ａ、図２Ｂを参照して説明する。まず、アルミニウム合金材を高さ５ｍｍ、幅１３ｍｍの波型形状に加工し、一方側が８山になるようにカットしてフィン３とした。また、図２Ａに示すように、ブレージングシート４は４０ｍｍ角に切断した。
次に、上記供試材を全てアルカリ脱脂した後に、図２Ａ、図２Ｂのよう組み付けた。すなわち、ブレージングシート４上に２つのフィン３を平面視で上下に並べ、その上にもう一枚のブレージングシート４を載置した。２つのフィン３は、それぞれ均等にブレージングシート４に接するように固定した。このように組み付けた後、ろう付に供した。ろう付条件は５９０℃以上（６００℃以下）で４分、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の窒素ガス雰囲気とした。このようにしてろう付性評価用テストピース２０を作製した。
図２Ａ、図２Ｂを参照して説明する。まず、アルミニウム合金材を高さ５ｍｍ、幅１３ｍｍの波型形状に加工し、一方側が８山になるようにカットしてフィン３とした。また、図２Ａに示すように、ブレージングシート４は４０ｍｍ角に切断した。
次に、上記供試材を全てアルカリ脱脂した後に、図２Ａ、図２Ｂのよう組み付けた。すなわち、ブレージングシート４上に２つのフィン３を平面視で上下に並べ、その上にもう一枚のブレージングシート４を載置した。２つのフィン３は、それぞれ均等にブレージングシート４に接するように固定した。このように組み付けた後、ろう付に供した。ろう付条件は５９０℃以上（６００℃以下）で４分、酸素濃度が１０ｐｐｍ以下の窒素ガス雰囲気とした。このようにしてろう付性評価用テストピース２０を作製した。
ろう付後、テストピースを分解し、未接合部のフィンを除去した。フィン接合部の合計長（フィン接合長）をフィン全長（未接合部と接合部の合計の長さ）で除した値をフィン接合率として、ろう付性を評価した。ろう付性は、フィン接合率（フィン接合長／フィン全長）が８０％以上のものをろう付性が良好であると判定し、合格とした。この結果を表３に示す。なお、表１において、本発明の範囲を満たさないものにつては数値に下線を引いて示し、成分を含有しないものは「−」で示す。
表３に示すように、実施例であるＮｏ．５〜１３は、本発明の構成を満たすため、ろう付性評価で合格という結果となった。
また、Ｎｏ．５、８、１０、１２は、それぞれ、Ｎｏ．６、９、１１、１３に比べて、ブレージングシートのろう材のＳｉ含有量が多いため、よりろう付がし易くなり、接合率が高かった。
また、Ｎｏ．５、８、１０、１２は、それぞれ、Ｎｏ．６、９、１１、１３に比べて、ブレージングシートのろう材のＳｉ含有量が多いため、よりろう付がし易くなり、接合率が高かった。
一方、比較例であるＮｏ．１〜４は、本発明の構成を満たさないため、以下の結果となった。
Ｎｏ．１、２は、アルミニウム合金材がＭｇを含有しないため、接合率が低く、ろう付性に劣った。
Ｎｏ．３、４は、アルミニウム合金材のＭｇ含量が少ないため、接合率が低く、ろう付性に劣った。
Ｎｏ．１、２は、アルミニウム合金材がＭｇを含有しないため、接合率が低く、ろう付性に劣った。
Ｎｏ．３、４は、アルミニウム合金材のＭｇ含量が少ないため、接合率が低く、ろう付性に劣った。
１ フィン
２ チューブ
３ フィン
４ ブレージングシート
１０ フラックスレスろう付構造体
２０ ろう付性評価用テストピース
２ チューブ
３ フィン
４ ブレージングシート
１０ フラックスレスろう付構造体
２０ ろう付性評価用テストピース
Claims (4)
- Ｍｇ：０．１０質量％未満に規制されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を心材にクラッドしたブレージングシートに対して、フラックスを用いずに前記ろう材によってろう付されるアルミニウム合金材であって、
Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下を含有する、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金のいずれかからなるアルミニウム合金材。 - Ｂｉ：１．００質量％以下をさらに含有する請求項１に記載のアルミニウム合金材。
- Ｍｇ：０．１０質量％未満に規制されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を心材にクラッドしたブレージングシートと、
Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下を含有する、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金のいずれかからなるアルミニウム合金材と、
を有するフラックスレスろう付構造体。 - Ｍｇ：０．１０質量％未満に規制されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材を心材にクラッドしたブレージングシートと、
Ｍｇ：０．４０質量％以上１．３０質量％以下を含有する、Ａｌ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ系合金のいずれかからなるアルミニウム合金材とを、フラックスを用いずに前記ろう材によってろう付するフラックスレスろう付方法。
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