JP7364522B2 - アルミニウム合金ブレージングシート、及び、アルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法 - Google Patents
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Description
この真空ろう付は、フラックスを使用するフラックスろう付と比較すると、フラックスを塗布する処理が不要、フラックスの塗布量が適切でないことに伴った問題発生の回避等、様々なメリットがある。
しかしながら、このようなフラックスレスろう付を実施する場合、酸化皮膜の破壊に時間がかかるため、溶融ろうの流動がフィレットの形成よりも先行してしまう。そのため、図3B、図4Bに示すような溶融ろうが重力の影響を受け易い状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなり、上側に位置する接合部のフィレットサイズが小さくなるほか、この溶融ろうが原因でエロージョンが発生するおそれがある。
よって、フラックスレスろう付に適用するアルミニウム合金ブレージングシートについては、溶融ろうの流動性を抑制する必要がある。
また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、心材と、前記心材の少なくとも一方の面に設けられるろう材と、を備えるアルミニウム合金ブレージングシートを用いたろう付方法であって、前記ろう材は、Si:5.0質量%以上9.0質量%以下、Mg:0.10質量%以上0.90質量%以下、Bi:0.05質量%以上0.60質量%以下を含有し、Mn:0.80質量%以下、Ti:0.60質量%以下のうちの少なくとも1種以上をさらに含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなり、Mnの含有量を[Mn]質量%、Tiの含有量を[Ti]質量%とした場合に、0.55×[Mn]+0.31×[Ti]≧0.055を満たし、前記アルミニウム合金ブレージングシートを、フラックスを用いずに560℃以上620℃以下の加熱温度によってろう付する。
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、溶融ろうの流動抑制と間隙充填性とに優れる。
本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシート(以下、適宜「ブレージングシート」という)の構成は、例えば、図1に示すように、心材2と、心材2の一方の面に設けられるろう材3と、を備える。
そして、本実施形態に係るブレージングシート1は、ろう材3の各成分の含有量が適宜特定されている。
以下、本実施形態に係るブレージングシートのろう材の各成分について数値限定した理由を詳細に説明する。
本実施形態に係るブレージングシートのろう材は、Si:5.0質量%以上9.0質量%以下、Mg:0.10質量%以上0.90質量%以下、Bi:0.05質量%以上0.60質量%以下を含有し、Mn:0.80質量%以下、Ti:0.60質量%以下のうちの少なくとも1種以上をさらに含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなり、Mnの含有量を[Mn]質量%、Tiの含有量を[Ti]質量%とした場合に、0.55×[Mn]+0.31×[Ti]≧0.055を満たす。
また、本実施形態に係るブレージングシートのろう材は、Znを含有してもよく、Fe、Cr、Zr、Vのうちの1種以上を含有してもよい。
ろう材のSiは、ろう付加熱温度での液相率を向上させて、フィレットの形成に十分な溶融ろうの量を確保する効果を発揮する。Siの含有量が5.0質量%未満であれば、溶融ろうの量を確保できないとともに、溶融ろうの流動性が低下し過ぎ、ろう付性(間隙充填性)が低下する。一方、Siの含有量が9.0質量%を超えると、溶融ろうの流動性が高くなり過ぎ、溶融ろうによるエロージョンが発生するおそれがある。
したがって、ろう材のSiの含有量は、5.0質量%以上9.0質量%以下である。
ろう材のMgは、ろう付加熱時のろう溶融温度で雰囲気中に蒸発し、雰囲気中の酸素と反応する。その結果、ろう材表面に形成された酸化皮膜がMgの蒸発時に好適に破壊されるとともに、雰囲気中の酸素濃度が低下し溶融ろうの再酸化が抑制される(ゲッター作用)ことによって、ろう付性を向上させる。Mgの含有量が0.10質量%未満であれば、ゲッター作用が不十分となりろう付性が低下してしまう。一方、Mgの含有量が0.90質量%を超えると、ろう付の昇温時にMgO酸化皮膜の生成・成長が促進され、ろう付性が低下してしまう。
したがって、ろう材のMgの含有量は、0.10質量%以上0.90質量%以下である。
ろう材のBiは、Mgと反応し、ろう溶融温度以下ではほとんど溶解しないMg-Bi系化合物を生成する。その結果、ろう付加熱時のろう溶融開始温度までの昇温過程において、Mgのろう材表層部への拡散を抑え、ろう材表面におけるMgOの生成・成長を抑制する(Mgのトラップ作用)。そして、ろう付加熱時のろう溶融温度では、Mg-Bi系化合物は母相(ろう材)に溶解するため、Mgの蒸発が促進される。その結果、ろう材表面に形成された酸化皮膜がMgの蒸発時に好適に破壊されるとともに、このMgが雰囲気中の酸素と反応することで雰囲気の酸素濃度が低下し溶融ろうの再酸化を抑制する作用(ゲッター作用)が向上し、ろう付性を向上させる。Biの含有量が0.05質量%未満であれば、ろう付性が低下してしまう。一方、Biの含有量が0.60質量%を超えると、効果が飽和する。
したがって、ろう材のBiの含有量は、0.05質量%以上0.60質量%以下である。
以下、ろう材のMnとTiについて説明する。
ろう材のMnとTiは、溶融ろうの粘性を向上させ、溶融ろうの流動を抑制する。そして、Mnの含有量を[Mn]質量%とし、Tiの含有量を[Ti]質量%とした場合に、0.55×[Mn]+0.31×[Ti]で算出される値が0.055未満であると、溶融ろうの粘性が不十分となり、図3B、図4Bに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、0.55×[Mn]+0.31×[Ti]で算出される値は、0.055以上(0.55×[Mn]+0.31×[Ti]≧0.055)である。
供試材9、11、12、24の実験結果について、図5Aに示すように、横軸「ろう材のMnの含有量」と縦軸「天地差(溶融ろうの流動性の指標)」のグラフにプロットして近似直線を描き、近似直線の傾きを算出した。同様に、供試材13、14、24、25の実験結果について、図5Bに示すように、横軸「ろう材のTiの含有量」と縦軸「天地差(溶融ろうの流動性の指標)」のグラフにプロットして近似直線を描き、近似直線の傾きを算出した。算出した近似直線の傾きは、溶融ろう流動抑制の効果に及ぼす各元素の影響度を示していると判断できることから、各近似直線の傾きの値を各元素の含有量に係数として乗じることで、前記の数式を導いた。
ろう材のMnは、前記のとおり、溶融ろうの粘性を向上させ、溶融ろうの流動を抑制する。しかしながら、Mnの含有量が0.80質量%を超えると、溶融ろう中に比重の大きいAl-Mn(-Fe-Si)系化合物が生成し、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、ろう材のMnの含有量は、0.80質量%以下である。
ろう材のTiは、前記のとおり、溶融ろうの粘性を向上させ、溶融ろうの流動を抑制する。しかしながら、Tiの含有量が0.6質量%を超えると、溶融ろう中に比重の大きいAl-Ti系化合物が生成し、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、ろう材のTiの含有量は、0.60質量%以下である。
ろう材のZnは、ろう材の電位を卑にすることができ、心材との電位差を形成することで犠牲防食効果により耐食性を向上させる。ただし、Znの含有量が5.0質量%を超えると、フィレットの早期腐食を引き起こすおそれがある。
したがって、ろう材にZnを含有させる場合、ろう材のZnの含有量は、5.0質量%以下である。
ろう材のFeは、耐食性を向上させる。Feが耐食性を向上させる詳細なメカニズムは解明できていないものの、Al-Fe系化合物が生成され、化合物周囲のFe欠乏層が電位の卑な部分となり、優先的に腐食が進行するため、腐食が分散され、耐食性が向上すると推測する。ただし、Feの含有量が0.35質量%を超えると、溶融ろう中に粗大化合物が生成し、図3B、図4Bに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、ろう材にFeを含有させる場合、ろう材のFeの含有量は、0.35質量%以下である。
ろう材のCrは、耐食性を向上させる。Crが耐食性を向上させる詳細なメカニズムは解明できていないものの、Al-Cr系やAl-Cr-Si系化合物が生成され、化合物周囲のCr、Si欠乏層が電位の卑な部分となり、優先的に腐食が進行するため、腐食が分散され、耐食性が向上すると推測する。ただし、Crの含有量が0.3質量%を超えると、溶融ろう中に粗大化合物が生成し、図3B、図4Bに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、ろう材にCrを含有させる場合、ろう材のCrの含有量は、0.3質量%以下である。
ろう材のZrは、耐食性を向上させる。Zrが耐食性を向上させる詳細なメカニズムは解明できていないものの、Al-Zr系化合物が生成され、化合物周囲のZr欠乏層が電位の卑な部分となり、優先的に腐食が進行するため、腐食が分散され、耐食性が向上すると推測する。ただし、Zrの含有量が0.3質量%を超えると、溶融ろう中に粗大化合物が生成し、図3B、図4Bに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、ろう材にZrを含有させる場合、ろう材のZrの含有量は、0.3質量%以下である。
ろう材のVは、耐食性を向上させる。Vが耐食性を向上させる詳細なメカニズムは解明できていないものの、Al-V系化合物が生成され、化合物周囲のV欠乏層が電位の卑な部分となり、優先的に腐食が進行するため、腐食が分散され、耐食性が向上すると推測する。ただし、Vの含有量が0.3質量%を超えると、溶融ろう中に粗大化合物が生成し、図3B、図4Bに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に流れる溶融ろうが多くなってしまう。
したがって、ろう材にVを含有させる場合、ろう材のVの含有量は、0.3質量%以下である。
ろう材の残部はAl及び不可避的不純物である。そして、ろう材の不可避的不純物としては、Ca、Be、Sr、Na、Sb、希土類元素、Li等が本発明の効果を妨げない範囲で含有されていてもよい。詳細には、Ca:0.05質量%以下、Be:0.01質量%以下、その他の元素:0.01質量%未満の範囲で含有されていてもよい。
そして、これらの元素については、前記した所定の含有量を超えなければ、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げず許容される。
また、前記したZn、Fe、Cr、Zr、Vも不可避的不純物として含有されていてもよく、この場合の各元素の含有量は、例えば、個々に0.05質量%以下、合計で0.15質量%以下である。
本実施形態に係るブレージングシートの心材は、例えば、Mg:1.00質量%以下(0質量%を含む)であるAl-Mn系合金からなる。なお、Al-Mn系合金とは、Mnを必須で含有しているアルミニウム合金である。
また、本実施形態に係るブレージングシートの心材は、MnとMgの他にも、Cu、Si、Fe、Ti、V、Ni、Cr、Zrを適宜含有してもよい。
心材のMnは、強度を向上させる。ただし、Mnの含有量が2.5質量%を超えると、Al-Mn系化合物が多くなり、材料製造工程中に割れが生じるおそれがある。
したがって、心材にMnを含有させる場合、Mnの含有量は、2.5質量%以下である。
心材のMgは、強度を向上させる。また、心材のMgは、ろう付加熱時の昇温過程にろう材へ拡散し、ろう溶融温度で雰囲気中に蒸発し、雰囲気中の酸素と反応する。その結果、ろう材表面に形成された酸化皮膜がMgの蒸発時に好適に破壊されるとともに、雰囲気中の酸素濃度が低下し溶融ろうの再酸化が抑制される(ゲッター作用)ことによって、ろう付性を向上させる。なお、ろう材のMgもゲッター作用を奏することから、ろう材のMgの含有量が多い場合は、心材のMgの含有量は少なくてもよく、0質量%であってもよい。
一方、Mgの含有量が1.00質量%を超えると、ろう材のBiによってMgをトラップしきれず、ろう材表面でのMgOの生成が促進されてしまい、ろう付性が低下する。
したがって、心材のMgの含有量は、1.00質量%以下(0質量%を含む)である。
心材のCuは、心材の電位を貴化させ耐食性を向上させる。ただし、Cuの含有量が3.0質量%を超えると、心材の固相線温度が低下するため、耐エロージョン性が低下するとともに、ろう流動性が低下するため、ろう付性が低下する。
したがって、心材にCuを含有させる場合、Cuの含有量は3.00質量%以下である。
心材のSiは、強度を向上させる。ただし、Siの含有量が1.2質量%を超えると、心材の固相線温度が低下するため、耐エロージョン性が低下するとともに、ろう流動性が低下するため、ろう付性が低下する。
したがって、心材にSiを含有させる場合、Siの含有量は1.2質量%以下である。
心材のFeは、固溶強化作用により強度を向上させる。ただし、Feの含有量が0.5質量%を超えると、粗大な金属間化合物が形成されることによって、成形性を低下させるおそれがある。
したがって、心材にFeを含有させる場合、Feの含有量は、0.5質量%以下である。
心材のTiは、耐食性を向上させる。ただし、Tiの含有量が0.3質量%を超えると、粗大な金属間化合物が形成されることによって、成形性を低下させるおそれがある。
したがって、心材にTiを含有させる場合、Tiの含有量は、0.3質量%以下である。
心材のV、Ni、Cr、Zrは、析出物を分散させることによって強度を向上させる。ただし、これらの元素の含有量が、それぞれ0.3質量%を超えると、粗大な金属間化合物が形成されることによって、成形性を低下させるおそれがある。
したがって、心材にV、Ni、Cr、Zrを含有させる場合、各元素の含有量は、それぞれ0.3質量%以下である。
心材の残部はAl及び不可避的不純物である。そして、心材の不可避的不純物としては、Ca、Na、Sr、Li等が挙げられるとともに、前記したMn、Mg、Cu、Si、Fe、Ti、V、Ni、Cr、Zrも不可避的不純物として含有されていてもよい。詳細には、不可避的不純物であるFeとSiは、Fe:0.03質量%以下、Si:0.05質量%以下の範囲で含有していてもよい。また、不可避的不純物であるCa、Na、Sr、Li、Mn、Mg、Cu、Ti、V、Ni、Cr、Zrは、個々に0.05質量%以下、合計で0.15質量%以下であればよい。
そして、Ca、Na、Sr、Liについては、前記した所定の含有量を超えなければ、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げず許容される。
本実施形態に係るブレージングシートの厚さは、特に限定されないが、チューブ材に用いる場合、0.5mm以下であるのが好ましく、0.4mm以下であるのがより好ましく、また、0.05mm以上であるのが好ましい。
そして、本実施形態に係るブレージングシートの厚さは、サイドサポート材、ヘッダー材、タンク材に用いる場合、2.0mm以下が好ましく、1.5mm以下がより好ましく、また、0.5mm以上であるのが好ましい。
また、本実施形態に係るブレージングシートの厚さは、フィン材に用いる場合、0.2mm以下であるのが好ましく、0.15mm以下であるのがより好ましく、また、0.01mm以上であるのが好ましい。
なお、本実施形態に係るブレージングシートの厚さは、ろう付後強度等の基本特性を損なうことなく適正なろう材の厚さを確保するという観点に基づくと、0.5mm以上が特に好ましい。
また、ブレージングシートのろう材の厚さは、170μm以下が好ましく、150μm以下がより好ましい。ろう材の厚さを所定値以下とすることによって、図3B、図4Bに示すような状態でろう付が実施される場合、鉛直方向に溶融ろうが流れ易くなってしまうのを抑制することができる。
なお、ろう材の厚さとは、心材の両方の面にろう材を設ける場合は、片方の面におけるろうの厚さである。
本実施形態に係るブレージングシートについて、図1に示す2層構造の構成を例示して説明したが、その他の構成を除外するものではない。
例えば、本実施形態に係るブレージングシートの構成は、使用者の要求に応じて、図1に示す心材2の他方側(ろう材3が設けられている側とは逆側)に犠牲材(犠牲防食材、犠材)や中間材を設けてもよい。また、心材2の他方側にろう材をさらに設けてもよい。また、心材2の他方側に犠牲材や中間材を設けるとともに、その外側に、ろう材をさらに設けてもよい。
なお、本実施形態に係るブレージングシートの構成がろう材を心材の両側に備える構成の場合、いずれか一方のろう材が、本発明の発明特定事項を満たせば、他方のろう材は本発明の発明特定事項を満たさないろう材(例えば、JIS 4045、4047、4343等のAl-Si系合金、Al-Si-Zn系合金、Al-Si-Mg系合金等)であってもよい。また、本発明の発明特定事項を満たさないろう材に対しては、当該ろう材表面にフラックスを塗布してろう付してもよい。
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。
[アルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法]
本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、フラックスを使用しない、いわゆるフラックスレスろう付であって、不活性ガス雰囲気において所定の加熱条件で加熱するという方法である。
本実施形態に係るブレージングシートを加熱(ろう付)する際、350℃から560℃までの昇温速度が1℃/min未満であると、この昇温過程においてろう材のMgがろう材表層部に過剰に拡散し、ろう材表面においてMgOが生成される可能性が高くなり、ろう付性が低下するおそれがある。一方、350℃から560℃までの昇温速度が500℃/minを超えると、この昇温過程においてろう材のMgがろう材表層部に適切に拡散せず、ゲッター作用が不十分となる可能性が高くなり、ろう付性が低下するおそれがある。
したがって、350℃から560℃までの昇温速度は、1℃/min以上500℃/min以下が好ましい。
一方、560℃からの降温速度については特に限定されず、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秒未満であると、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が不足する可能性がある。
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、酸素濃度が出来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、本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法は、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。
[アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法]
本実施形態に係るブレージングシートの製造方法は特に限定されず、例えば公知のクラッド材の製造方法により製造される。以下にその一例を説明する。
まず、心材、ろう材のそれぞれの成分組成のアルミニウム合金を、溶解、鋳造し、さらに必要に応じて面削(鋳塊の表面平滑化処理)、均質化処理を施して、それぞれの鋳塊を得る。そして、ろう材の鋳塊については、所定厚さまで熱間圧延を施し、心材の鋳塊と組み合わせて、常法にしたがって、熱間圧延によりクラッド材とする。その後、このクラッド材に対して、冷間圧延、必要に応じて中間焼鈍、さらに、最終冷間圧延を施し、必要に応じて最終焼鈍を施す。
なお、均質化処理は400~600℃で1~20時間、中間焼鈍は300~450℃で1~20時間実施するのが好ましい。また、最終焼鈍は150~450℃で1~20時間実施するのが好ましい。そして、最終焼鈍を実施する場合、中間焼鈍を省略することが可能である。また、調質は、H1n、H2n、H3n、O(JIS H 0001:1998)のいずれでもよい。
表1に示す組成の心材を鋳造し、600℃×5時間の均質化処理を施し、所定の厚さまで両面を面削した。また、表1に示す組成のろう材を鋳造し、500℃×5時間の均質化処理を施し、所定の厚さまで熱間圧延を施し、熱間圧延板を作製した。そして、心材の両方の面にろう材(ろう材-心材-ろう材)を組み合わせて熱間圧延を施し、クラッド材を得た。その後、冷間圧延を施した後、仕上げ圧延、400℃×5時間の仕上げ焼鈍を施し、3層構造のブレージングシート(O調質材)を作製し、供試材とした。
なお、各供試材の板厚、ろう材厚(片側のろう材の厚さ)については、表1に示すとおりである。
ろう付相当加熱は、酸素濃度5ppmの窒素雰囲気において、400~560℃までの昇温速度50℃/min、575℃以上での保持時間180秒、という条件で実施した。
なお、560℃から最高到達温度までの昇温速度は15℃/minであり、降温速度は100℃/minであった。
ろう付性は、竹本正ら著、「アルミニウムブレージングハンドブック(改訂版)」(軽金属溶接構造協会、2003年3月発行)の132~136頁に記載されている評価方法を参考にして評価した。
詳細には、ろう付相当加熱前の供試材から面寸法が25mm×60mmの試験片を切り出した。そして、図2A、Bに示すように、水平に置いた下板4(試験片(縦幅25mm×横幅60mm))と、この下板4に対して垂直に立てて配置した上板5(3003Al合金板-O材(厚さ1.0mm×縦幅15mm×横幅55mm))との間に、φ2mmのステンレス製スペーサ6を挟んで、一定のクリアランスを設定した。
そして、前記したろう付相当加熱の条件でろう付接合した。ろう付接合後、下板4と上板5の間隙が充填された長さL(間隙充填長さL)を測定してろう付性を数値化した。
なお、このろう付性は、厳密には間隙充填性のことであり、各部材を組み付けたときに生じる部材接合面間の隙間、ろう付時におけるブレージングシートや被接合部材の熱変形の発生により生じる部材接合面間の隙間、を考慮したろう付性である。
ろう付相当加熱前の供試材から面寸法が15mm×55mmの試験片を切り出した。そして、図3Aに示すように、水平の状態とした横板7(3003Al合金板-O材(厚さ1.0mm×縦幅25mm×横幅60mm))に対して上側に垂直となる状態で縦板8(試験片(縦幅15mm×横幅55mm))を配置した。また、図3Bに示すように、水平の状態とした横板9(3003Al合金板-O材(厚さ1.0mm×縦幅25mm×横幅60mm))に対して下側に垂直となる状態で縦板10(試験片(縦幅15mm×横幅55mm))を配置した。
そして、前記したろう付相当加熱の条件でろう付接合した。ろう付接合後、図3Aの断面である図4Aに示すフィレットF1の断面積と、図3Bの断面である図4Bに示すフィレットF2の断面積と、を測定した。そして、「縦板両側の2つのフィレットF2の合計断面積(μm2)/縦板両側の2つのフィレットF1の合計断面積(μm2)」を算出した。
供試材1~19については、本発明の規定する要件を満たしていた。よって、供試材1~19は「間隙充填性」が合格という結果となるとともに、「溶融ろうの流動性」も合格という結果となった。
供試材21は、ろう材のMnの含有量が所定値を超えていたことから、溶融ろうの流動性が不合格となった。
供試材22、23は、ろう材のSiの含有量が所定値を超えているとともに、ろう材のMnの含有量が所定値を超えていたことから、溶融ろうの流動性が不合格となった。
供試材24は、ろう材にMnとTiのいずれも含有しておらず、0.55×[Mn]+0.31×[Ti]で算出される値が所定値未満であったことから、溶融ろうの流動性が不合格となった。
供試材25は、ろう材にTiを含有していたものの、0.55×[Mn]+0.31×[Ti]で算出される値が所定値未満であったことから、溶融ろうの流動性が不合格となった。
供試材26は、Biが所定値未満であったことから、間隙充填性、及び、溶融ろうの流動性が不合格となった。
2 心材
3 ろう材
Claims (6)
- 心材と、前記心材の少なくとも一方の面に設けられるろう材と、を備え、
前記ろう材は、Si:5.0質量%以上9.0質量%以下、Mg:0.10質量%以上0.90質量%以下、Bi:0.05質量%以上0.60質量%以下を含有し、Mn:0.80質量%以下、Ti:0.60質量%以下のうちの少なくとも1種以上をさらに含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなり、
Mnの含有量を[Mn]質量%、Tiの含有量を[Ti]質量%とした場合に、0.55×[Mn]+0.31×[Ti]≧0.055を満たすことを特徴とするアルミニウム合金ブレージングシート。 - 前記ろう材は、Zn:5.0質量%以下をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 前記ろう材は、Fe:0.35質量%以下、Cr:0.3質量%以下、Zr:0.3質量%以下、V:0.3質量%以下、のうちの1種以上をさらに含有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 前記ろう材は、厚さが20μm以上であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 前記心材は、Mg:1.00質量%以下であるAl-Mn系合金からなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 心材と、前記心材の少なくとも一方の面に設けられるろう材と、を備えるアルミニウム合金ブレージングシートを用いたろう付方法であって、
前記ろう材は、Si:5.0質量%以上9.0質量%以下、Mg:0.10質量%以上0.90質量%以下、Bi:0.05質量%以上0.60質量%以下を含有し、Mn:0.80質量%以下、Ti:0.60質量%以下のうちの少なくとも1種以上をさらに含有し、残部がAl及び不可避的不純物からなり、
Mnの含有量を[Mn]質量%、Tiの含有量を[Ti]質量%とした場合に、0.55×[Mn]+0.31×[Ti]≧0.055を満たし、
前記アルミニウム合金ブレージングシートを、不活性ガス雰囲気においてフラックスを用いずに560℃以上620℃以下の加熱温度によってろう付することを特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートのろう付方法。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
US3853547A (en) * | 1973-05-25 | 1974-12-10 | Reynolds Metals Co | Brazing materials |
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US20180169798A1 (en) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Brazing method for aluminum alloy brazing sheet |
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JP2014155955A (ja) | 2013-02-18 | 2014-08-28 | Uacj Corp | 無フラックスろう付け用ブレージングシート |
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