JP2572495B2 - 耐食性に優れたろう付用アルミニウム材 - Google Patents

耐食性に優れたろう付用アルミニウム材

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JP2572495B2
JP2572495B2 JP3227511A JP22751191A JP2572495B2 JP 2572495 B2 JP2572495 B2 JP 2572495B2 JP 3227511 A JP3227511 A JP 3227511A JP 22751191 A JP22751191 A JP 22751191A JP 2572495 B2 JP2572495 B2 JP 2572495B2
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進 井上
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ラジエター、カーヒ
ーター、水冷オイルクーラー等のアルミニウム製熱交換
器のチューブ材等として使用されるアルミニウム材、特
にろう付加熱に供されるとともに、ろう付後の耐食性に
優れているアルミニウム材に関する。
【0002】
【従来の技術】上記のようなアルミニウム製熱交換器、
特に媒体として水が用いられるような場合には、該水を
流通させるチューブ材等として耐食性に優れたアルミニ
ウム材を用いる必要がある。
【0003】かかる耐食性を有するアルミニウム材とし
て、従来、A3003アルミニウム合金等からなる芯材
の少なくとも片面に、1wt%程度のZn(亜鉛)を含有
するAl−Zn系合金皮材がクラッドされたものが用い
られ、このAl−Zn系合金皮材が水と接する内面側に
位置するようにアルミニウム材を成形して使用してい
た。この理由は、アルミニウム製熱交換器の製造におい
て一般に実施されるろう付工程において、加熱により皮
材中のZnが芯材に拡散し、この拡散したZnの犠牲防
食効果による耐食性を期待するためである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、熱交換器の
軽量化の要請に伴い、チューブ等を構成する上記アルミ
ニウム材に対しても薄肉化の要請が高まっており、これ
に応じてAl−Zn系合金皮材も徐々に薄肉化され、5
0μm程度以下の肉厚となされる場合が多い。
【0005】しかるに、Al−Zn系合金皮材の薄肉化
に伴いZnによる犠牲陽極効果が低下し、アルミニウム
材の耐食性が悪化するという欠点があった。
【0006】この発明は、かかる欠点を解消するために
なされたものであって、アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金からなる芯材の少なくとも片面に、Znを含有す
るAl−Zn系合金からなる皮材が被着形成されたろう
付用アルミニウム材において、薄肉化を可能としながら
も、なおかつろう付後の耐食性にも優れたものとなすこ
とを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者は、皮材中のZnの加熱拡散状態において、
アルミニウム材の表面Zn濃度と最大孔食深さとの関係
を調べるべく以下のような実験を行った。
【0008】即ち、図2に示すように、A3003Al
合金からなる肉厚2mmの芯材(1)の片面に、Zn量
を下記表1のように各種に変えた厚さ20μmのAl−
Zn系合金皮材(2)がクラッドされた縦40mm×横
80mmの5種類のアルミニウム材、及び上記芯材
(1)のみからなる同大のアルミニウム材を用意し、ろ
う付を想定した600℃×5分の加熱を行った。
【0009】
【表1】 次に、OY水(Cl- :200ppm、SO 2-:60
ppm、Fe3+:30ppm、Cu2+:1ppm)中に
おいて95℃×250時間の浸漬試験を行い、試験後の
各試料における表面Zn濃度(wt%)と最大孔食深さ
(μm)とを調べたところ、図3に示すグラフのとおり
となった。
【0010】上記結果から、アルミニウム材の表面Zn
濃度が高くなるに従って、最大孔食深さが浅くなってお
り、ろう付後において十分な耐食性を発揮させるために
は、表面Zn濃度が0.8wt%以上必要であり、また表
面Zn濃度が2wt%を越えても犠牲防食効果の格別の増
大を期待し得ないばかりか、かえって初期腐食が激しく
なることがわかった。つまり、表面Zn濃度を0.8〜
2.0wt%程度に設定すべきことがわかった。
【0011】そこで、発明者はかかる知見に鑑み、ろう
付後の表面Zn濃度を0.8〜2.0wt%程度に制御す
べくさらに鋭意研究を重ねた結果、アルミニウム材にお
ける皮材中のZn含有量と皮材の厚さとを予め所定範囲
に規定することでろう付後の表面Zn濃度の制御が可能
であることを新たに知見し、この発明を完成し得たもの
である。
【0012】即ちこの発明は、アルミニウムまたはアル
ミニウム合金からなる芯材の少なくとも片面に、Znを
含有するAl−Zn系合金からなる皮材が被着形成され
たろう付用アルミニウム材において、前記皮材に含有さ
れたZn量と皮材の厚さとが、図1に示すように点K
(1.5wt%、30μm)、点C(1.5wt%、20μ
m)、点D(2wt%、15μm)、点E(3wt%、10
μm)、点F(5wt%、5μm)、点G(5wt%、15
μm)、点H(4wt%、20μm)、点I(3wt%、3
0μm)、点O(2.5wt%、30μm)で囲まれた範
囲内の値に設定されるとともに、皮材のCu含有量が
0.05wt%以下に規定されていることを特徴とする
耐食性に優れたろう付用アルミニウム材を要旨とするも
のである。
【0013】まず、芯材について説明すると、芯材の組
成は特に限定されることはなく、A3003、300
4、3005、3009等各種のアルミニウムまたはア
ルミニウム合金を使用すれば良い。ただ、望ましくは芯
材中に0.1wt%以上のCu(銅)を含有させるのが良
い。これは、芯材にCuを含有させることで芯材の電位
を貴とし、これによりAl−Zn系合金皮材との電位差
を大きく確保し、もってAl−Zn系合金皮材の犠牲陽
極効果を十分に発揮させるためである。
【0014】Al−Zn系合金皮材において、Zn含有
量と皮材肉厚とは図1のグラフにおいて斜線で示す領域
内の値に設定されなければならない。即ち、図1に示す
グラフは、横軸に皮材中のZn含有量(wt%)を採る一
方、縦軸は皮材厚さ(μm)を表したグラフであり、斜
線で示す領域はK、C、D、E、F、G、H、I、O
各点を直線で結ぶことにより形成されたものである。こ
こで各点の座標を示すと、K(1.5wt%、30μ
m)、C(1.5wt%、20μm)、D(2wt%、15
μm)、E(3wt%、10μm)、F(5wt%、5μ
m)、G(5wt%、15μm)、H(4wt%、20μ
m)、I(3wt%、30μm)、O(2.5wt%、30
μm)である。ここに、点〜Fを結ぶ線はろう付後に
おける表面Zn濃度が約0.8wt%程度となる境界線を
示しており、これを下回るZn含有量、皮材厚さではろ
う付後の表面Zn濃度が0.8wt%よりも小さくなり、
孔食深さが深くなり、ひいては所期する耐食性を発揮で
きない。一方点G〜を結ぶ線は、ろう付後における表
面Zn濃度が約2.0wt%程度となる境界線を示してお
り、これを上回るZn含有量、皮材厚さに設定すると、
初期腐食が激しくなり、貫通孔食までの寿命が短かくな
る。また、点と点を結ぶ線は皮材の厚さが30μm
であることを示しており、厚さが30μmを越えるとア
ルミニウム材の薄肉化による熱交換器の軽量化、コスト
低減の要請に対処できない。従って、皮材の厚さは最大
30μmとした。また、点Fと点Gを結ぶ線は、Zn含
有量が5wt%であることを示しており、Zn含有量が5
wt%を越えると皮材の融点が低下してろう付加熱時に局
部溶解の危険がある。このため、皮材中のZn含有量は
5wt%以下とした。このように、皮材のZn含有量、厚
さを点K〜Oを結ぶ線で囲まれた領域に設定した場合に
のみ、ろう付後に優れた耐食性を発揮させることがで
き、かつ薄肉化が可能でろう付時の局部溶解を防ぐこと
ができる。特に好ましくは、点K(1.5wt%、30μ
m)、L(2wt%、20μm)、M(3wt%、15μ
m)、N(3wt%、20μm)、O(2.5wt%、30
μm)を結ぶ線で囲まれた領域に設定するのが良い。
【0015】また、Al−Zn系合金皮材中に含まれる
Cuの含有量は、0.05wt%以下(0wt%を含む)に
規制されなければならない。Cuが0.05wt%を越え
て含有されると皮材の電位が貴に移行してその犠牲陽極
効果に悪影響を及ぼすからである。特に好ましくは0.
02wt%以下に規制するのが良い。Zn、Cu以外の他
の成分については特に限定されないが、好ましくは皮材
の電位を卑にするの目的でIn:0.01〜0.2wt
%、Sn:0.01〜0.2wt%、Mg:0.2〜1wt
%の1種又は2種以上を含有せしめるものとしても良
い。
【0016】上記アルミニウム材は使用に際しろう付に
供される。かかるろう付方法は、真空ろう付以外であれ
ば何でも良い。真空ろう付では皮材中のZnが蒸発飛散
してしまうからである。ろう付温度及び時間は、一般的
には590〜610℃×3〜15分程度である。このろ
う付加熱時に、Al−Zn系合金皮材中のZnが芯材中
に拡散し所期する防食効果を発揮する。なお、本発明に
係るアルミニウム材は、これをろう付に供するに際して
は、図4に示すように、芯材(1)のAl−Zn系合金
皮材(2)と反対側の片面に、Al−Si系合金からな
るろう材層(3)が被着形成されたブレージングシート
に構成しても良い。もとより、ろう材層(3)を存在さ
せることなく芯材(1)とAl−Zn系合金皮材(2)
とからなるものに構成してこれを他の部材とろう付して
も良い。
【0017】
【作用】皮材に含有されたZn量と皮材の厚さとが、図
1に示すように点K、C、D、E、F、G、H、I、O
で囲まれた範囲内の値に設定されているから、ろう付加
熱後の表面Zn濃度が0.8〜2.0wt%程度となる。
そして、皮材のCu含有量が0.05wt%以下に規定
されているから皮材電位の貴への移行が抑制されること
とも相俟って孔食が抑制される。
【0018】
【実施例】次に、この発明の実施例を示す。
【0019】A3003Al合金からなる厚さ2mmの
芯材の片面に、厚さ及びZn含有量を表2のように各種
に変えたAl−Zn系合金皮材をクラッドした複数のア
ルミニウム材を用意した。
【0020】そして、上記の各アルミニウム材をろう付
相当の600℃×5分の条件で加熱した後、表面Zn濃
度を調べた。その結果を表2に併せて示す。
【0021】
【表2】 上記表2の結果から明らかなように、Zn含有量、皮材
の厚さが図1の点K、 C、D、E、F、G、H、I、O
を結ぶ線で囲まれた領域内にある本発明実施品(No1
)は、加熱後の表面Zn濃度が0.8〜2.0wt%
の範囲に収まっており、従って図3のグラフから最大孔
食深さも浅く耐食性に優れていることを予想し得るもの
であった。
【0022】これに対し、皮材の厚さ、Zn含有量の少
なくとも一方が本発明範囲を逸脱する比較品(No
12)は、表面Zn濃度が0.8wt%未満あるいは2.
0wt%を越えていることがわかる。また、皮材のZn含
有量が5wt%を越える比較品No12は、表面の一部に
局部溶解が認められた。
【0023】
【発明の効果】この発明は、上述の次第で、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金からなる芯材の少なくとも片
面に、Znを含有するAl−Zn系合金からなる皮材が
被着形成されたろう付用アルミニウム材において、前記
皮材に含有されたZn量と皮材の厚さとが、図1に示す
ように点K、C、D、E、F、G、H、I、Oで囲まれ
た範囲内の値に設定されているから、ろう付加熱後の表
面Zn濃度を0.8〜2.0wt%程度とすることができ
る。その結果、皮材のCu含有量が0.05wt%以下
に規定されて皮材電位の貴への移行が抑制されているこ
ととも相俟って、Znの犠牲陽極効果を十分かつ有効に
発揮させることができ、孔食の抑制された耐食性に優れ
たものとなしえ、熱交換器の特に水等と接するチューブ
材のような耐食性が要求される部材として好適に使用し
得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るAl−Zn系合金皮材のZn含
有量と厚さとの関係を示すグラフである。
【図2】この発明に係るアルミニウム材の一例を示す断
面図である。
【図3】ろう付加熱相当状態におけるアルミニウム材の
表面Zn濃度と最大孔食深さとの関係を示すグラブであ
る。
【図4】この発明に係るアルミニウム材の他の例を示す
断面図である。
【符号の説明】
1…芯材 2…Al−Zn系合金皮材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯浅 秀子 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (72)発明者 大塚 良達 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和ア ルミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−195257(JP,A) 特開 昭57−101640(JP,A) 特開 平2−54735(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウムまたはアルミニウム合金か
    らなる芯材の少なくとも片面に、Znを含有するAl−
    Zn系合金からなる皮材が被着形成されたろう付用アル
    ミニウム材において、 前記皮材に含有されたZn量と皮材の厚さとが、図1に
    示すように点K(1.5wt%、30μm)、点C(1.
    5wt%、20μm)、点D(2wt%、15μm)、点E
    (3wt%、10μm)、点F(5wt%、5μm)、点G
    (5wt%、15μm)、点H(4wt%、20μm)、点
    I(3wt%、30μm)、点O(2.5wt%、30μ
    m)で囲まれた範囲内の値に設定されるとともに、皮材
    のCu含有量が0.05wt%以下に規定されているこ
    とを特徴とする耐食性に優れたろう付用アルミニウム
    材。
JP3227511A 1991-09-06 1991-09-06 耐食性に優れたろう付用アルミニウム材 Expired - Lifetime JP2572495B2 (ja)

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JPH0565588A JPH0565588A (ja) 1993-03-19
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