WO2021020037A1 - 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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Definitions
- the present invention relates to an aluminum alloy brazing sheet used for brazing an aluminum material in an inert gas atmosphere or in a vacuum without using flux.
- Brazing joining is widely used as a joining method for products that have many fine joints, such as aluminum heat exchangers and mechanical parts.
- aluminum materials including aluminum alloy materials
- In order to break the oxide film of aluminum material there are roughly two methods, one is to use flux and the other is to heat in vacuum, both of which have been put into practical use.
- brazing joints The range of application of brazing joints is wide-ranging.
- the most typical one manufactured by brazing is an automobile heat exchanger.
- Most of the heat exchangers for automobiles such as radiators, heaters, capacitors and evaporators are made of aluminum, and most of them are manufactured by brazing joints. Of these, the method of applying non-corrosive flux and heating in nitrogen gas is now the majority.
- the flux brazing method the flux cost and the cost required for the process of applying the flux are high, which is a factor of increasing the heat exchanger manufacturing cost.
- the vacuum brazing method has high equipment cost and maintenance cost of the heating furnace, and there are problems in productivity and brazing stability, so a nitrogen gas furnace. Among them, there is an increasing need for brazing and joining without using flux.
- Patent Document 1 A method of diffusing Mg added to the core material into the brazing material has been proposed. Is disclosed to work effectively.
- Mg is also added to the brazing material, and intermediate annealing and final annealing are carried out in an atmosphere where the oxygen concentration is lower than the oxygen concentration in the atmosphere, and the temperature is cooled to 200 ° C. or lower in the same atmosphere. It is disclosed that Mg acts effectively on the destruction of the oxide film on the surface of the brazing material by controlling the thickness of the surface oxide film before brazing to 150 ⁇ or less.
- Patent Documents 3 and 4 limit the equivalent circle diameter and the number of Si particles contained in the brazing material, and provide good flux-free brazing property by contacting and adhering the brazing material and the brazing target member. It is disclosed that it can be obtained.
- the core material may be melted or pressed due to the remarkable diffusion of Si in the brazing material during brazing.
- the shape of the heat exchanger cannot be maintained, for example, the core material melts due to the residual subcrystal grains remaining during brazing in the low-processed part when such as is applied and the diffusion of Si in the brazing material to the core material becomes remarkable. There was a problem.
- an object of the present invention is that when an aluminum material is brazed in an inert gas atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere or in a vacuum without using flux, Mg of the core material is applied to the surface of the brazing material during brazing heat.
- Mg of the core material is applied to the surface of the brazing material during brazing heat.
- the brazing material contains Mg, it is added to the brazing material after the start of melting of the brazing material while suppressing the diffusion of the Mg of the core material and the Mg of the brazing material to the surface of the brazing material.
- the Mg and the Mg diffused from the core material to the brazing material are sufficiently eluted in the molten brazing material, the oxide film on the surface of the brazing material is effectively destroyed, and the Si in the brazing material diffuses into the core material during the brazing heat. It is an object of the present invention to provide an aluminum alloy brazing sheet which is suppressed from being subjected to and achieves excellent brazing property.
- the present invention (1) is an aluminum alloy brazing sheet used for brazing an aluminum material in an inert gas atmosphere or in a vacuum. It is a two-layer material that is laminated in the order of brazing material / core material.
- the core material contains 0.50 to 2.00% by mass of Mn, 0.40 to 2.00% by mass of Mg, 1.50% by mass or less of Si, and 1.00% by mass or less of Fe, and the balance. It is made of an aluminum alloy composed of aluminum and unavoidable impurities, and the crystal grain size of the core material is 20 to 300 ⁇ m.
- the brazing material contains 4.00 to 13.00% by mass of Si, and further contains 2.00% by mass or less of Mn, 0.30% by mass or less of Ti, 0.30% by mass or less of Zr and 0. It is composed of an aluminum alloy containing any one or more of Cr of 30% by mass or less and consisting of the balance aluminum and unavoidable impurities.
- an aluminum alloy brazing sheet characterized by the above.
- the brazing material further contains 1.00% by mass or less of Bi, 0.050% by mass or less of Na, 0.050% by mass or less of Sr, and 0.050% by mass or less.
- Sb Mg of 2.00 mass% or less, Zn of 8.00 mass% or less, Cu of 4.00 mass% or less, In of 0.100 mass% or less, Sn of 0.100 mass% or less and 1.0.
- the present invention provides the aluminum alloy brazing sheet according to (1), which contains any one or more of Fe by mass% or less.
- the core material further contains Ti of 0.30% by mass or less, Cu of 1.20% by mass or less, Zr of 0.30% by mass or less, and Cr of 0.30% by mass or less.
- the present invention (4) is an aluminum alloy brazing sheet used for brazing an aluminum material in an inert gas atmosphere or in a vacuum. It is a three-layer material that is laminated in the order of brazing material / core material / brazing material.
- the core material contains 0.50 to 2.00% by mass of Mn, 0.40 to 2.00% by mass of Mg, 1.50% by mass or less of Si, and 1.00% by mass or less of Fe, and the balance. It is made of an aluminum alloy composed of aluminum and unavoidable impurities, and the crystal grain size of the core material is 20 to 300 ⁇ m.
- the brazing material contains 4.00 to 13.00% by mass of Si, and further contains 2.00% by mass or less of Mn, 0.30% by mass or less of Ti, 0.30% by mass or less of Zr and 0. It is composed of an aluminum alloy containing any one or more of Cr of 30% by mass or less and consisting of the balance aluminum and unavoidable impurities.
- an aluminum alloy brazing sheet characterized by the above.
- the brazing material further contains Bi of 1.00% by mass or less, Na of 0.050% by mass or less, Sr of 0.050% by mass or less, and 0.050% by mass or less.
- Sb Mg of 2.00 mass% or less, Zn of 8.00 mass% or less, Cu of 4.00 mass% or less, In of 0.100 mass% or less, Sn of 0.100 mass% or less and 1.0.
- the present invention provides the aluminum alloy brazing sheet according to (4), which contains any one or more of Fe by mass% or less.
- the core material further contains Ti of 0.30% by mass or less, Cu of 1.20% by mass or less, Zr of 0.30% by mass or less, and Cr of 0.30% by mass or less.
- an aluminum alloy brazing sheet according to any one of (4) or (5), which comprises any one or more of the above.
- the present invention (7) is an aluminum alloy brazing sheet used for brazing an aluminum material in an inert gas atmosphere or in a vacuum. It is a three-layer material that is laminated in the order of brazing material / core material / sacrificial anode material.
- the core material contains 0.50 to 2.00% by mass of Mn, 0.40 to 2.00% by mass of Mg, 1.50% by mass or less of Si, and 1.00% by mass or less of Fe, and the balance. It is made of an aluminum alloy composed of aluminum and unavoidable impurities, and the crystal grain size of the core material is 20 to 300 ⁇ m.
- the brazing material contains 4.00 to 13.00% by mass of Si, and further contains 2.00% by mass or less of Mn, 0.30% by mass or less of Ti, 0.30% by mass or less of Zr and 0. It is composed of an aluminum alloy containing any one or more of Cr of 30% by mass or less and consisting of the balance aluminum and unavoidable impurities.
- the sacrificial anode material is made of aluminum or an aluminum alloy containing 8.00% by mass or less of Zn, and the balance is aluminum and unavoidable impurities.
- the sacrificial anode material further includes Mn of 2.00 mass% or less, Mg of 3.00 mass% or less, Si of 1.50 mass% or less, and 1.00 mass% or less.
- Fe Cu of 1.00% by mass or less, Ti of 0.30% by mass or less, Zr of 0.30% by mass or less, Cr of 0.30% by mass or less, In of 0.100% by mass or less, and 0.
- the present invention provides the aluminum alloy brazing sheet according to (7), which contains any one or more of Sn of 100% by mass or less.
- the brazing material further contains 1.00% by mass or less of Bi, 0.050% by mass or less of Na, 0.050% by mass or less of Sr, and 0.050% by mass or less.
- Sb Mg of 2.00 mass% or less, Zn of 8.00 mass% or less and Cu of 4.00 mass% or less, In of 0.100 mass% or less, Sn of 0.100 mass% or less and 1.00.
- the core material further contains Ti of 0.30% by mass or less, Cu of 1.20% by mass or less, Zr of 0.30% by mass or less, and Cr of 0.30% by mass or less.
- an aluminum alloy brazing sheet contains 0.50 to 2.00% by mass of Mn, 0.40 to 2.00% by mass of Mg, 1.50% by mass or less of Si, and 1.00% by mass or less of Fe.
- the brazing ingot contains 4.00 to 13.00% by mass of Si, and further contains Mn of 2.00% by mass or less, Ti of 0.30% by mass or less, and 0.30% by mass or less. It is composed of an aluminum alloy containing Zr and any one or more of Cr of 0.30% by mass or less, and consisting of the balance aluminum and unavoidable impurities.
- the present invention provides a method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to any one of (1) to (3).
- the ingot for brazing material further contains 1.00% by mass or less of Bi, 0.050% by mass or less of Na, 0.050% by mass or less of Sr, and 0.050% by mass. % Or less Sb, 2.00 mass% or less Mg, 8.00 mass% or less Zn, 4.0 mass% or less Cu, 0.100 mass% or less In, 0.100 mass% or less Sn and
- the present invention provides the method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to (11), which contains any one or more of 1.00% by mass or less of Fe.
- the ingot for the core material further contains Ti of 0.30% by mass or less, Cu of 1.20% by mass or less, Zr of 0.30% by mass or less, and 0.30% by mass. It provides a method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to any one of (11) and (12), which is characterized by containing any one or more of the following Crs.
- the present invention (14), at least hot working, cold working, and rolling in cold working are performed on a laminate in which a brazing ingot / a core ingot / a brazing ingot are laminated in this order.
- This is a method for manufacturing an aluminum alloy brazing sheet, which obtains an aluminum alloy brazing sheet by performing one or more intermediate annealings between the passes and final annealing after the final cold working pass.
- the ingot for core material contains 0.50 to 2.00% by mass of Mn, 0.40 to 2.00% by mass of Mg, 1.50% by mass or less of Si, and 1.00% by mass or less of Fe.
- the brazing ingot contains 4.00 to 13.00% by mass of Si, and further contains Mn of 2.00% by mass or less, Ti of 0.30% by mass or less, and 0.30% by mass or less. It is composed of an aluminum alloy containing Zr and any one or more of Cr of 0.30% by mass or less, and consisting of the balance aluminum and unavoidable impurities.
- the present invention provides a method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to any one of (4) to (6).
- the ingot for brazing material further contains 1.00% by mass or less of Bi, 0.050% by mass or less of Na, 0.050% by mass or less of Sr, and 0.050% by mass. % Or less Sb, 2.00 mass% or less Mg, 8.00 mass% or less Zn, 4.00 mass% or less Cu, 0.100 mass% or less In, 0.100 mass% or less Sn and
- the present invention provides the method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to (14), which contains any one or more of 1.00% by mass or less of Fe.
- the ingot for the core material further contains Ti of 0.30% by mass or less, Cu of 1.20% by mass or less, Zr of 0.30% by mass or less, and 0.30% by mass. It provides a method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to any one of (14) and (15), which is characterized by containing any one or more of the following Crs.
- At least hot working, cold working, and cold working are performed on a laminate in which a brazing ingot for a brazing material, an ingot for a core material, and an ingot for a sacrificial anode material are laminated in this order.
- the ingot for core material contains 0.50 to 2.00% by mass of Mn, 0.40 to 2.00% by mass of Mg, 1.50% by mass or less of Si, and 1.00% by mass or less of Fe.
- the brazing ingot contains 4.00 to 13.00% by mass of Si, and further contains Mn of 2.00% by mass or less, Ti of 0.30% by mass or less, and 0.30% by mass or less. It is composed of an aluminum alloy containing Zr and any one or more of Cr of 0.30% by mass or less, and consisting of the balance aluminum and unavoidable impurities.
- the ingot for the sacrificial anode material is made of aluminum or an aluminum alloy containing 8.00% by mass or less of Zn, and the balance is aluminum and unavoidable impurities.
- the present invention provides a method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to any one of (7) to (10).
- the ingot for the sacrificial anode material further includes Mn of 2.00% by mass or less, Mg of 3.00% by mass or less, Si of 1.50% by mass or less, and 1.00. Fe of mass% or less, Cu of 1.00 mass% or less, Ti of 0.30 mass% or less, Zr of 0.30 mass% or less, Cr of 0.30 mass% or less, In of 0.100 mass% or less (17)
- the method for producing an aluminum alloy brazing sheet which comprises any one or more of Sn of 0.100% by mass or less.
- the ingot for brazing material further contains 1.00% by mass or less of Bi, 0.050% by mass or less of Na, 0.050% by mass or less of Sr, and 0.050% by mass. % Or less Sb, 2.00 mass% or less Mg, 8.00 mass% or less Zn, 4.00 mass% or less Cu, 0.100 mass% or less In, 0.100 mass% or less Sn and Provided is a method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to any one of (17) and (18), which contains any one or two of Fe of 1.00% by mass or less.
- the ingot for the core material further contains Ti of 0.30% by mass or less, Cu of 1.20% by mass or less, Zr of 0.30% by mass or less, and 0.30% by mass. It provides a method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to any one of (17) to (19), which contains any one or more of the following Crs.
- the time of holding at 300 ° C. or higher is 3 hours or longer, the time of holding at 340 ° C. or higher is 1 hour or longer, and the cooling rate.
- the present invention provides a method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to any one of (11) to (20), wherein the temperature is 300 ° C./hour or less.
- the time of holding at 300 ° C. or higher is 3 hours or longer
- the time of holding at 340 ° C. or higher is 1 hour or longer
- the cooling rate in the present invention (22), in the final annealing, the time of holding at 300 ° C. or higher is 3 hours or longer, the time of holding at 340 ° C. or higher is 1 hour or longer, and the cooling rate.
- the present invention provides a method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to any one of (11) to (21), wherein the temperature is 300 ° C./hour or less.
- Mg of the core material diffuses to the surface of the brazing material during brazing heat.
- the brazing material contains Mg
- the Mg added to the brazing material after the start of melting of the brazing material is suppressed while suppressing the diffusion of the Mg of the core material and the Mg of the brazing material to the surface of the brazing material.
- Mg diffused from the core material to the brazing material is sufficiently eluted in the molten brazing material, the oxide film on the surface of the brazing material is effectively destroyed, and Si in the brazing material is diffused into the core material during the brazing heat. It is possible to provide an aluminum alloy brazing sheet that is suppressed and excellent brazing property is achieved.
- the aluminum alloy brazing sheet of the first embodiment of the present invention is an aluminum alloy brazing sheet used for brazing an aluminum material in an inert gas atmosphere or in a vacuum. It is a two-layer material that is laminated in the order of brazing material / core material.
- the core material contains 0.50 to 2.00% by mass of Mn, 0.40 to 2.00% by mass of Mg, 1.50% by mass or less of Si, and 1.00% by mass or less of Fe, and the balance. It is made of an aluminum alloy composed of aluminum and unavoidable impurities, and the crystal grain size of the core material is 20 to 300 ⁇ m.
- the brazing material contains 4.00 to 13.00% by mass of Si, and further contains 2.00% by mass or less of Mn, 0.30% by mass or less of Ti, 0.30% by mass or less of Zr and 0. It is composed of an aluminum alloy containing any one or more of Cr of 30% by mass or less and consisting of the balance aluminum and unavoidable impurities.
- the aluminum alloy brazing sheet of the first aspect of the present invention is a two-layer material in which a brazing material and a core material are laminated and clad in the order of brazing material / core material. That is, the aluminum alloy brazing sheet of the present invention is a clad material in which a brazing material is clad on one surface of the core material.
- the core material according to the aluminum alloy brazing sheet of the first aspect of the present invention is Mn of 0.50 to 2.00% by mass, Mg of 0.40 to 2.00% by mass, Si of 1.50% by mass or less. It is composed of an aluminum alloy containing 1.00% by mass or less of Fe and composed of the balance aluminum and unavoidable impurities.
- the heartwood contains Mn.
- Mn contained in the core material forms an Al-Fe-Mn-based, Al-Mn-Si-based, and Al-Fe-Mn-Si-based intermetallic compound together with Fe and Si, and acts as dispersion strengthening or a matrix.
- the material strength is improved by solidifying inside and strengthening the solid solution.
- Mn contained in the core material has an effect of increasing the potential difference between the sacrificial anode material and the fins by making the potential noble and improving the anticorrosion effect due to the sacrificial anode effect.
- the Mn content in the core material is 0.50 to 2.00% by mass, preferably 0.60 to 1.50% by mass.
- Mn content in the core material exceeds the above range, giant intermetallic compounds are likely to be formed during casting, resulting in low plastic workability. On the other hand, if the Mn content in the core material is less than the above range, sufficient strength and anticorrosion effect cannot be obtained.
- the core material contains Mg.
- Mg contained in the core material dissolves in the matrix and strengthens the solid solution to improve the material strength.
- Mg contained in the core material reacts with Si and is effective in improving the strength of Mg 2 Si compound by age hardening, and since the free energy of oxide formation is lower than that of aluminum, it is a brazing material during brazing heat. It diffuses in and destroys the aluminum oxide film that covers the surface of the brazing material.
- the Mg content in the core material is 0.40 to 2.00% by mass, preferably 0.50 to 1.50% by mass, and particularly preferably 0.70 to 1.10% by mass.
- the Mg content in the core material is less than the above range, the amount of Mg diffused and eluted into the brazing material is insufficient, and the effect of destroying the oxide film on the surface of the brazing material becomes insufficient, and also exceeds the above range. As a result, the solidus temperature (melting point) of the core material becomes low, and the risk of core material melting during brazing increases.
- the core material contains Si.
- Si contained in the core material forms an Al-Mn-Si-based, Al-Fe-Si-based, and Al-Fe-Mn-Si-based intermetallic compound together with Fe and Mn, and acts as dispersion strengthening or a matrix.
- the material strength is improved by solidifying inside and strengthening the solid solution.
- Si contained in the core material reacts with Mg and exerts an effect of improving the strength by aging precipitation of Mg 2 Si compound.
- the Si content in the core material is 1.50% by mass or less, preferably 0.05 to 1.50% by mass, and particularly preferably 0.20 to 1.00% by mass. If the Si content in the core material exceeds the above range, the solidus temperature (melting point) of the core material becomes low, and the risk of core material melting during brazing increases.
- the heartwood contains Fe.
- Fe contained in the core material forms an Al-Fe-Mn-based, Al-Fe-Si-based, and Al-Fe-Mn-Si-based intermetallic compound together with Mn and Si, and acts as dispersion strengthening to strengthen the material.
- the Fe content in the core material is 1.00% by mass or less, preferably 0.05 to 1.00% by mass, and particularly preferably 0.05 to 0.70% by mass. If the Fe content in the core material exceeds the above range, a giant intermetallic compound is likely to be formed during casting, and the plastic workability is lowered.
- the core material can further contain any one or more of Ti, Cu, Zr and Cr.
- Ti contained in the core material makes the crystal grain size of the ingot during casting finer and suppresses casting cracks.
- the Ti content in the core material is 0.30% by mass or less, preferably 0.05% by mass or more and 0.10% by mass or less.
- Cu contained in the core material improves the material strength by strengthening the solid solution. Further, Cu contained in the core material has an effect of increasing the potential difference between the sacrificial anode material and the fins by making the potential noble and improving the anticorrosion effect due to the sacrificial anode effect.
- the Cu content in the core material is 1.20% by mass or less, preferably 0.05 to 0.80% by mass. If the Cu content in the core material exceeds the above range, the risk of intergranular corrosion increases and the risk of melting due to a decrease in the melting point of the core material increases.
- Zr contained in the core material improves the strength by strengthening the solid solution, and also precipitates Al—Zr-based fine compounds, which acts on the coarsening of crystal grains after brazing.
- the Zr content in the core material is 0.30% by mass or less, preferably 0.10 to 0.20% by mass.
- the Zr content in the core material exceeds the above range, a giant intermetallic compound is likely to be formed during casting, and the plastic workability is lowered.
- the Cr contained in the core material improves the strength by strengthening the solid solution, and also precipitates Al—Cr-based fine compounds, which acts on the coarsening of crystal grains after brazing.
- the Cr content in the core material is 0.30% by mass or less, preferably 0.10 to 0.20% by mass. If the Cr content in the core material exceeds the above range, a giant intermetallic compound is likely to be formed during casting, and the plastic workability is lowered.
- the crystal grain size of the core material is 20 to 300 ⁇ m, preferably 50 to 200 ⁇ m.
- the brazing property is excellent.
- Si contained in the brazing material that is directly clad with the core material tends to diffuse near the grain boundaries of the core material, so that the amount of brazing is reduced and the brazing property is low.
- the crystal grain size of the core material is large, the amount of Si diffusion is suppressed. If the crystal grain size of the core material is less than the above range, the brazing property will be low, and if it exceeds the above range, it will cause rough skin when the aluminum alloy brazing sheet is plastically processed.
- the grain size in the core may be in the above range.
- the time of holding at 300 ° C. or higher is 3 hours or more
- the time of holding at 340 ° C. or higher is 1 hour or longer
- the cooling rate is 300 ° C./hour.
- the brazing material according to the aluminum alloy brazing sheet according to the first aspect of the present invention is 4.00 to 13.00% by mass of Si and One or more of Mn of 2.00% by mass or less, Ti of 0.30% by mass or less, Zr of 0.30% by mass or less, and Cr of 0.30% by mass or less.
- the Si content in the brazing material is 4.00 to 13.00% by mass. If the Si content in the brazing material is less than the above range, the brazing property is not sufficient, and if it exceeds the above range, coarse primary crystal Si is likely to be formed during casting, and cracks occur during material production. It becomes easy to do and the plastic workability becomes low.
- the brazing material further contains any one or more of Mn, Ti, Zr and Cr.
- Mn, Ti, Zr and Cr contained in the brazing material coarsen the crystal grain size of the brazing material, and Mg in the brazing material diffuses to the surface of the brazing material through the grain boundaries of the brazing material during the brazing heat.
- Brazing by suppressing the amount of Mg in the core material diffused into the brazing material and further diffusing to the surface of the brazing material through the grain boundaries of the brazing material, and suppressing the formation of an oxide film of MgO on the surface of the brazing material.
- the brazing material contains Mn
- the content of Mn in the brazing material is 2.00% by mass or less, preferably 0.10 to 0.60% by mass.
- the Ti content in the brazing material is 0.30% by mass or less, preferably 0.05 to 0.10% by mass.
- the brazing material contains Zr
- the Zr content in the brazing material is 0.30% by mass or less, preferably 0.05 to 0.10% by mass.
- the brazing material contains Cr
- the Cr content in the brazing material is 0.30% by mass or less, preferably 0.05 to 0.10% by mass.
- the total content of Mn, Ti, Zr or Cr in the brazing material is preferably 0.05% by mass or more.
- the brazing material can further contain Bi.
- Bi contained in the brazing material promotes the destruction of the oxide film by Mg supplied from the core material to the brazing material during brazing heat, and improves the brazing property.
- the Bi content in the brazing material is 1.00% by mass or less, preferably 0.004 to 0.50% by mass. If the Bi content in the brazing material exceeds the above range, cracks occur during hot rolling and production becomes difficult.
- the brazing material can further contain any one or more of Na, Sr and Sb.
- Na, Sr or Sb is added to the brazing filler metal for Si particle miniaturization.
- the brazing material contains Na
- the Na content in the brazing material is 0.050% by mass or less, preferably 0.003 to 0.050% by mass, and particularly preferably 0.005 to 0.030% by mass. is there.
- the brazing material contains Sr
- the Sr content in the brazing material is 0.050% by mass or less, preferably 0.003 to 0.050% by mass, and particularly preferably 0.005 to 0.030% by mass. is there.
- the brazing material contains Sb
- the Sb content in the brazing material is 0.050% by mass or less, preferably 0.003 to 0.050% by mass, and particularly preferably 0.005 to 0.030% by mass. is there.
- the brazing material can further contain Mg.
- Mg in the brazing material destroys the aluminum oxide film covering the surface of the brazing material, and the brazing property is improved.
- the brazing material contains Mg the Mg content in the brazing material is 2.00% by mass or less, preferably 0.01 to 1.00% by mass.
- MgO is formed on the surface of the brazing material before the brazing in the brazing heat is melted, so that the brazing property is lowered.
- the brazing material can further contain any one or two of Zn and Cu.
- Zn and Cu in the brazing material lower the melting point of the brazing material and enable brazing at a temperature lower than the general brazing temperature of 600 ° C.
- the brazing material contains Zn
- the Zn content in the brazing material is 8.00% by mass or less, preferably 0.50 to 8.00% by mass, and particularly preferably 2.00 to 4.00% by mass. is there.
- the brazing material contains Cu
- the Cu content in the brazing material is 4.00% by mass or less, preferably 1.00 to 3.00% by mass.
- the brazing material can further contain any one or two of In and Sn.
- In and Sn in the brazing material lower the natural potential of the material and exert a sacrificial anticorrosion effect.
- the brazing material contains In
- the In content in the brazing material is 0.100% by mass or less, preferably 0.005 to 0.100% by mass, and particularly preferably 0.010 to 0.050% by mass. is there.
- the brazing material contains Sn
- the Sn content in the brazing material is 0.100% by mass or less, preferably 0.005 to 0.100% by mass, and particularly preferably 0.010 to 0.050% by mass. is there.
- the brazing material may contain Fe of 1.00% by mass or less, preferably 0.05 to 0.50% by mass.
- K a / K b) is 0.55 or more, preferably 0.65 or more.
- the aluminum alloy brazing sheet of the second embodiment of the present invention is an aluminum alloy brazing sheet used for brazing an aluminum material in an inert gas atmosphere or in a vacuum. It is a three-layer material that is laminated in the order of brazing material / core material / brazing material.
- the core material contains 0.50 to 2.00% by mass of Mn, 0.40 to 2.00% by mass of Mg, 1.50% by mass or less of Si, and 1.00% by mass or less of Fe, and the balance. It is made of an aluminum alloy composed of aluminum and unavoidable impurities, and the crystal grain size of the core material is 20 to 300 ⁇ m.
- the brazing material contains 4.00 to 13.00% by mass of Si, and further contains 2.00% by mass or less of Mn, 0.30% by mass or less of Ti, 0.30% by mass or less of Zr and 0. It is composed of an aluminum alloy containing any one or more of Cr of 30% by mass or less and consisting of the balance aluminum and unavoidable impurities.
- the aluminum alloy brazing sheet of the second aspect of the present invention is a three-layer material in which the brazing material 1, the core material, and the brazing material 2 are laminated and clad in the order of brazing material 1 / core material / brazing material 2. is there. That is, the aluminum alloy brazing sheet of the second aspect of the present invention is a clad material in which the brazing material 1 is clad on one surface of the core material and the brazing material 2 is clad on the other surface of the core material.
- the chemical composition of the brazing material 1 and the chemical composition of the brazing material 2 may be the same or different.
- the core material and brazing material (brazing material 1, brazing material 2) according to the aluminum alloy brazing sheet of the second aspect of the present invention are the same as the core material and brazing material related to the aluminum alloy brazing sheet of the first aspect of the present invention. is there.
- K a / K b) is 0.55 or more, preferably 0.65 or more.
- the aluminum alloy brazing sheet of the third embodiment of the present invention is an aluminum alloy brazing sheet used for brazing an aluminum material in an inert gas atmosphere or in a vacuum. It is a three-layer material that is laminated in the order of brazing material / core material / sacrificial anode material.
- the core material contains 0.50 to 2.00% by mass of Mn, 0.40 to 2.00% by mass of Mg, 1.50% by mass or less of Si, and 1.00% by mass or less of Fe, and the balance. It is made of an aluminum alloy composed of aluminum and unavoidable impurities, and the crystal grain size of the core material is 20 to 300 ⁇ m.
- the brazing material contains 4.00 to 13.00% by mass of Si, and further contains 2.00% by mass or less of Mn, 0.30% by mass or less of Ti, 0.30% by mass or less of Zr and 0. It is composed of an aluminum alloy containing any one or more of Cr of 30% by mass or less and consisting of the balance aluminum and unavoidable impurities.
- the sacrificial anode material is made of aluminum or an aluminum alloy containing 8.00% by mass or less of Zn, and the balance is aluminum and unavoidable impurities.
- the aluminum alloy brazing sheet of the third embodiment of the present invention is a three-layer material in which a brazing material, a core material, and a sacrificial anode material are laminated and clad in the order of brazing material / core material / sacrificial anode material material. .. That is, the aluminum alloy brazing sheet of the third aspect of the present invention is a clad material in which a brazing material is clad on one surface of the core material and a sacrificial anode material is clad on the other surface of the core material.
- the core material and brazing material according to the aluminum alloy brazing sheet of the third aspect of the present invention are the same as the core material and brazing material of the aluminum alloy brazing sheet of the first aspect of the present invention.
- the sacrificial anode material according to the aluminum alloy brazing sheet of the third embodiment of the present invention is made of aluminum or an aluminum alloy containing 8.00% by mass or less of Zn, and the balance is aluminum and unavoidable impurities. ..
- the purity of aluminum related to the sacrificial anode material is not particularly limited, but is preferably 99.0% by mass or more, and particularly preferably 99.5% by mass or more.
- the aluminum alloy related to the sacrificial anode material contains Zn.
- Zn contained in the sacrificial anode material has an effect of lowering the potential, and exerts a sacrificial anticorrosion effect by forming a potential difference between the sacrificial anode material and the core material.
- the Zn content in the sacrificial anode material is 8.00% by mass or less, preferably 3.00% by mass or less.
- the aluminum alloy related to the sacrificial anode material can contain Mg.
- Mg contained in the sacrificial anode material diffuses into the brazing material during brazing heat to destroy the aluminum oxide film covering the surface of the brazing material. Increases brazing property.
- the Mg content in the sacrificial anode material is 3.00% by mass or less, preferably 0.50 to 2.50% by mass.
- an oxide film of MgO is formed, so that the brazing property is lowered.
- the aluminum alloy related to the sacrificial anode material can contain any one or more of Mn, Si, Fe, Cu, Ti, Zr and Cr.
- Mn, Si, Fe, Cu, Ti, Zr, and Cr contained in the sacrificial anode material form an intermetallic compound and act as a dispersion strengthening element, or are dissolved in a matrix to be a solid solution strengthening element. Acts as.
- the Mn content in the sacrificial anode material is 2.00% by mass or less, preferably 0.30 to 1.50% by mass.
- the Si content in the sacrificial anode material is 1.50% by mass or less, preferably 0.20 to 1.00% by mass.
- the Fe content in the sacrificial anode material is 1.00% by mass or less, preferably 0.05 to 0.70% by mass.
- the sacrificial anode material contains Cu
- the Cu content in the sacrificial anode material is 1.00% by mass or less, preferably 0.01 to 0.30% by mass.
- the Ti content in the sacrificial anode material is 0.30% by mass or less, preferably 0.10 to 0.20% by mass.
- the Zr content in the sacrificial anode material is 0.30% by mass or less, preferably 0.10 to 0.20% by mass.
- the Cr content in the sacrificial anode material is 0.30% by mass or less, preferably 0.10 to 0.20% by mass.
- the sacrificial anode material can further contain any one or two of In and Sn.
- In and Sn in the sacrificial anode material lower the natural potential of the material and exert a sacrificial anticorrosion effect.
- the sacrificial anode material contains In
- the In content in the sacrificial anode material is 0.100% by mass or less, preferably 0.005 to 0.100% by mass, and particularly preferably 0.010 to 0.050% by mass. %.
- the Sn content in the sacrificial anode material is 0.100% by mass or less, preferably 0.005 to 0.100% by mass, and particularly preferably 0.010 to 0.050% by mass. %.
- K a / K b) is 0.55 or more, preferably 0.65 or more.
- the aluminum alloy brazing sheet of the first embodiment of the present invention, the aluminum alloy brazing sheet of the second embodiment of the present invention and the aluminum alloy brazing sheet of the third embodiment of the present invention are in an inert gas atmosphere such as a nitrogen gas atmosphere. Alternatively, it is preferably used for brazing an aluminum material in a vacuum without using a flux.
- the aluminum alloy brazing sheet of the first embodiment of the present invention, the aluminum alloy brazing sheet of the second embodiment of the present invention, and the aluminum alloy brazing sheet of the third embodiment of the present invention serve as a flow path constituent material through which a refrigerant or the like passes. It is used for tubes and plates that are joined to the tubes to form the structure of heat exchangers.
- the thickness of the brazing sheet Is about 0.15 to 0.5 mm, and the clad ratio of the brazing material or the sacrificial anode material is usually about 5 to 30%.
- the aluminum alloy brazing sheet of the first embodiment of the present invention, the aluminum alloy brazing sheet of the second embodiment of the present invention, or the aluminum alloy brazing sheet of the third embodiment of the present invention is used for the plate material, the thickness of the brazing sheet. Is about 0.8 to 5 mm, and the clad ratio of the brazing material or the sacrificial anode material is about 5 to 30%.
- the core material of the aluminum alloy brazing sheet contains Mg
- the solidus temperature of the core material is low, and if strain is applied to the aluminum alloy brazing sheet before the brazing heat is applied, it recrystallizes during the brazing heat. Although the particle size is coarsened, subcrystal grains remain and Si permeates into the subgrain boundaries of the subcrystal grains, so that erosion is likely to occur. Therefore, in the manufacturing process of the aluminum alloy brazing sheet, the processing rate before final annealing is lowered, the crystal grain size of the material is optimized, and the amount of heat input after hot working is increased to obtain fine Mn-based compounds.
- the recrystallization temperature can be raised, the recrystallization grain size during brazing heat addition can be increased, and erosion can be suppressed by suppressing the formation of subcrystal grains. it can.
- the present inventors set the workability before final annealing to 20 to 70% in the manufacturing process of (I) aluminum alloy brazing sheet, specifically, during the cold rolling pass in cold work.
- Two aluminum alloy brazing sheets (before strain is applied) of the test material are prepared, and 5% strain is applied to one of them by cold rolling to prepare a test material to which 5% strain is applied.
- applying a strain of 5% by cold rolling means applying a process to the test material to reduce the thickness corresponding to 5% of the plate thickness before the strain is applied.
- the strain when the plate thickness is reduced to 0.475 mm by cold rolling is 5%.
- the flow coefficient is determined by a drop-type fluidity test using the test material before the strain is applied and the test material after the strain of 5% is applied. After cutting out to a width of 40 mm ⁇ a length of 60 mm with the rolling direction as the longitudinal direction and providing two holes 3 ⁇ for hanging, the weight (W0) was measured, and FIG. 2 (aluminum alloy brazing according to the first embodiment of the present invention) was measured. Sheet), FIG. 3 (aluminum alloy brazing sheet of the second embodiment of the present invention) or FIG.
- FIG. 4 (aluminum alloy brazing sheet of the third embodiment of the present invention) suspended from nitrogen gas (oxygen concentration: 15). ⁇ 20ppm) In a furnace, heat to an ultimate temperature of 600 ° C. at an average heating rate of 20 ° C./min from room temperature to 600 ° C., and hold at 600 ° C. for 3 minutes. After heating, FIG. 2 (aluminum alloy brazing sheet of the first embodiment of the present invention), FIG. 3 (aluminum alloy brazing sheet of the second embodiment of the present invention) or FIG. 4 (aluminum alloy of the third embodiment of the present invention).
- K (4WB-W0) / (3W0 x clad ratio) (1)
- the above flow coefficient ratio ⁇ is obtained as the average value of the brazing material 1 side and the brazing material 2 side.
- the method for producing the aluminum alloy brazing sheet according to the first embodiment of the present invention is the method for producing the aluminum alloy brazing sheet according to the second embodiment of the present invention, in which the laminate is laminated in the order of the ingot for brazing material and the ingot for core material.
- the manufacturing method is for a laminate in which the ingot for brazing material, the ingot for core material, and the ingot for brazing material are laminated in this order, and the manufacturing method for the aluminum alloy brazing sheet of the third embodiment of the present invention is for brazing material.
- the method for producing the aluminum alloy brazing sheet according to the first embodiment of the present invention the method for producing the aluminum alloy brazing sheet according to the second embodiment of the present invention, and the method for producing the aluminum alloy brazing sheet according to the third embodiment of the present invention.
- the method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to the first embodiment of the present invention, the method for producing an aluminum alloy brazing sheet according to the second embodiment of the present invention, and the aluminum alloy according to the third embodiment of the present invention The manufacturing method of the brazing sheet is generically described as the manufacturing method of the aluminum alloy brazing sheet of the present invention.
- At least one or more hot working, cold working, and cold working rolling passes are performed on a laminate obtained by laminating predetermined ingots in a predetermined order.
- This is a method for manufacturing an aluminum alloy brazing sheet to obtain an aluminum alloy brazing sheet by performing intermediate annealing and final annealing after the final cold working pass.
- an aluminum alloy having a desired component composition used for a core material, a brazing material or a sacrificial anode material is melted and cast, respectively, to form an ingot for the core material and a brazing material.
- Produce ingots or ingots for sacrificial anode materials are not particularly limited, and ordinary methods are used.
- the ingot for the core material, the ingot for the brazing material, or the ingot for the sacrificial anode material is homogenized, if necessary.
- the preferred temperature range for the homogenization treatment is 400 to 600 ° C., and the homogenization treatment time is 2 to 20 hours.
- the ingot for the core material, the ingot for the brazing material, or the ingot for the sacrificial anode material is chamfered to a predetermined thickness, and the predetermined ingots are laminated in a predetermined order to form a laminate.
- the ingot for the core material is 0.50 to 2.00% by mass, preferably 0.60 to 1.50% by mass, Mn, 0.40 to 2.00% by mass, preferably 0.50 to 1.50% by mass. %, Especially preferably 0.70 to 1.10% by mass, 1.50% by mass or less, preferably 0.05 to 1.50% by mass, particularly preferably 0.20 to 1.00% by mass of Si. , 1.00% by mass or less, preferably 0.05 to 1.00% by mass, particularly preferably 0.05 to 0.70% by mass of Fe, and is composed of an aluminum alloy consisting of the balance aluminum and unavoidable impurities. ..
- the ingot for the core material further contains Ti of 0.30% by mass or less, 1.20% by mass or less, preferably 0.05 to 0.80% by mass of Cu, 0.30% by mass or less, preferably 0.10. It can contain any one or more of Zr of ⁇ 0.20% by mass and Cr of 0.30% by mass or less, preferably 0.10 to 0.20% by mass.
- Inevitable impurities contained in the ingot for core materials include Ag, B, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Ga, Ge, Li, Mo, Na, Ni, P, Pb, V, Hg, In, Examples thereof include Sn, Sr and Zn.
- the ingot for the core material of the present invention may contain these unavoidable impurities as long as they are 0.05% by mass or less.
- the ingot for brazing material contains 4.00 to 13.00% by mass of Si, and further contains 2.00% by mass or less, preferably 0.10 to 0.60% by mass of Mn, 0.30% by mass.
- the brazing ingot for brazing material can further contain 1.00% by mass or less, preferably 0.004 to 0.50% by mass of Bi.
- the ingot for brazing material further contains 0.050% by mass or less, preferably 0.003 to 0.050% by mass, particularly preferably 0.005 to 0.030% by mass of Na, and 0.050% by mass or less.
- Sr and 0.050% by mass preferably 0.003 to 0.050% by mass, particularly preferably 0.005 to 0.030% by mass, and preferably 0.003 to 0.050% by mass, particularly preferably 0. Any one or more of Sb of .005 to 0.030% by mass can be contained.
- the brazing ingot for brazing material can further contain 2.00% by mass or less, preferably 0.01 to 1.00% by mass of Mg.
- Ingots for brazing material further include Zn of 8.00% by mass or less, preferably 0.50 to 8.00% by mass, particularly preferably 2.00 to 4.00% by mass of Zn and 4.00% by mass or less.
- Zn 8.00% by mass or less
- any one or two of Cu of 1.00 to 3.00% by mass can be contained.
- the ingot for brazing material further contains 0.100% by mass or less, preferably 0.005 to 0.100% by mass, particularly preferably 0.010 to 0.050% by mass of In and 0.100% by mass or less. Any one or two of Sn of 0.005 to 0.100% by mass, particularly preferably 0.010 to 0.050% by mass can be contained.
- the ingot for brazing material may contain Fe of 1.00% by mass or less, preferably 0.05 to 0.50% by mass.
- the unavoidable impurities contained in the ingot for brazing material include Ag, B, Be, Ca, Cd, Co, Ga, Ge, Li, Mo, Ni, P, Pb, V, Hg and the like.
- the ingot for brazing material of the present invention may contain these unavoidable impurities as long as they are 0.05% by mass or less.
- the ingot for the sacrificial anode material is made of aluminum or an aluminum alloy containing 8.00% by mass or less, preferably 3.00% by mass or less of Zn, and the balance is aluminum and unavoidable impurities.
- the ingot for the sacrificial anode material can further contain Mg of 3.00% by mass or less, preferably 0.50 to 2.50% by mass.
- the ingot for the sacrificial anode material further contains 2.00% by mass or less, preferably 0.30 to 1.50% by mass of Mn, and 1.50% by mass or less, preferably 0.20 to 1.00% by mass.
- Si 1.00% by mass or less, preferably 0.05 to 0.70% by mass of Fe, 1.00% by mass or less, preferably 0.01 to 0.30% by mass of Cu, 0.30% by mass or less.
- the ingot for the sacrificial anode material further contains 0.100% by mass or less, preferably 0.005 to 0.10% by mass, particularly preferably 0.010 to 0.050% by mass of In and 0.100% by mass or less. , Preferably 0.005 to 0.100% by mass, particularly preferably 0.010 to 0.050% by mass, can contain any one or two of Sn.
- unavoidable impurities contained in the ingot for the sacrificial anode material include Ag, B, Be, Ca, Cd, Co, Ga, Ge, Li, Mo, Na, Ni, P, Pb, V, Hg and the like. Be done.
- the ingot for the sacrificial anode material of the present invention may contain these unavoidable impurities as long as they are 0.05% by mass or less.
- a laminate in which predetermined ingots are laminated in a predetermined order is hot-rolled at 400 to 550 ° C.
- hot rolling for example, rolling is performed until the plate thickness is 2 to 8 mm.
- cold working the hot rolled product obtained by hot working is rolled cold.
- cold rolling is performed in a plurality of passes.
- intermediate annealing is performed once or twice or more between the cold rolling passes.
- the temperature of the intermediate annealing is 200 to 500 ° C, preferably 250 to 400 ° C.
- the temperature may be raised to the intermediate annealing temperature and cooling may be started immediately after reaching the intermediate annealing temperature, or after reaching the intermediate annealing temperature and holding at the intermediate annealing temperature for a certain period of time, the cooling may be started. Cooling may be started.
- the holding time at the intermediate annealing temperature is 0 to 10 hours, preferably 1 to 5 hours.
- the cold rolled product obtained by cold working is annealed at 300 to 500 ° C, preferably 350 to 450 ° C for final annealing.
- the temperature may be raised to the final annealing temperature and cooling may be started immediately after reaching the final annealing temperature, or after reaching the final annealing temperature and holding at the final annealing temperature for a certain period of time, Cooling may be started.
- the holding time at the final annealing temperature is 0 to 10 hours, preferably 1 to 5 hours.
- the crystal grain size of the core material can be adjusted to 20 to 300 ⁇ m, preferably 50 to 200 ⁇ m.
- the time of holding at 300 ° C. or higher is 3 hours or longer, the time of holding at 340 ° C. or higher is 1 hour or longer, and the cooling rate. Is preferably 300 ° C./hour or less from the viewpoint of coarsening the crystal grains of the core material.
- the time of holding at 300 ° C. or higher is 3 hours or longer, the time of holding at 340 ° C. or higher is 1 hour or longer, and the cooling rate. Is preferably 300 ° C./hour or less from the viewpoint of coarsening the crystal grains of the core material.
- the aluminum alloy clad material of the present invention is obtained by performing the method for producing the aluminum alloy clad material of the present invention.
- ingots for brazing materials, ingots for sacrificial anode materials, and ingots for core materials having the chemical components shown in Table 1 are produced.
- the ingot for the core material is homogenized and then surface-cut to make the plate thickness of the ingot for the core material a predetermined thickness.
- hot rolling is performed on the ingot for brazing material and the ingot for intermediate material, and the plate thickness of the ingot for brazing material and the ingot for sacrificial anode material is set to a predetermined thickness.
- the brazing ingots for brazing materials, ingots for sacrificial anode materials, and ingots for core materials thus obtained are superposed in the combinations shown in Table 1 to prepare a laminate.
- the obtained laminate is hot-rolled to join the ingot for the core material and the ingot for the brazing material to prepare a clad material having a plate thickness of 3.0 mm.
- the obtained clad material was subjected to cold rolling, intermediate annealing, cold rolling, and final annealing in this order to obtain a test material having a plate thickness of 0.4 to 1.0 mm.
- the intermediate annealing and the final annealing were carried out at a holding temperature of 400 ° C. and a holding time of 3 hours.
- the crystal grain size of the brazing material is shown in Table 1 with 5 ⁇ m or more as A and less than 5 ⁇ m as X.
- X is for more than 300 ⁇ m
- A is for 300 ⁇ m or less and 200 ⁇ m or more
- B is for less than 200 ⁇ m and 100 ⁇ m or more
- C is for less than 100 ⁇ m and 50 ⁇ m or more
- D is for less than 50 ⁇ m and less than 20 ⁇ m is Y. It is shown in Table 2.
- the length of the fillet traces existing on each flat plate in the width direction of the flat plate is measured, and the total of these is calculated. Separately, the total length of the fillet in the plate width direction is calculated assuming that the flat plate and the corrugated fin are completely joined. Then, the ratio of the former value to the latter value is defined as the corrugated fin bonding ratio (%) in each test piece.
- the latter value can be calculated, for example, by multiplying the width of the corrugated fins by the number of tops of the corrugated fins. The bonding ratio was calculated for each of the upper test material and the lower test material.
- ⁇ Drop type fluidity test> The 0.4 to 1.0 mm test material obtained above and the 0.4 to 1.0 mm thick test material obtained above were cold-rolled to add 5% of strain (plate thickness). In the case of 0.4 mm, a test material rolled to a plate thickness of 0.38 mm) was used, and the respective flow coefficients were obtained by a drop-type fluidity test. First, the width is 40 mm and the length is 60 mm with the rolling direction as the longitudinal direction, two holes 3 ⁇ for hanging are provided, and then the weight (W0) is measured and suspended as shown in FIGS. 2, 3, or 4.
- both the joining rate of the upper test material and the joining rate of the lower test material are 85% or more.
- the case was described as A, and less than 85% was described as X.
- the case where the average of the bonding ratio is 85% or more is judged to be acceptable because it has excellent brazing property. Further, when the average of the joining ratio is less than 85%, it is judged as rejected because the brazing property is inferior.
- test material according to the example of the present invention can obtain an excellent bonding state at a passing level and a flow coefficient ratio ⁇ of 0.55 or more.
- the comparative examples shown in Tables 1 and 2 gave the following results.
- the test material R1 none of Mn, Ti, Zr and Cr was added to the brazing material, so that the crystal grain size of the brazing material was small and the amount of Mg diffused on the surface was too large, so that the bonding ratio was lowered. ..
- the Mg concentration of the core material was low, the oxide film was not sufficiently broken during the wax addition heat, and the bonding ratio was lowered.
- the crystal grain size of the core material was small, and the wax core material eroded, so that the flow coefficient ratio decreased.
- the Si concentration of the brazing material was low, and the bonding ratio was lowered.
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Abstract
本発明のアルミニウム合金ブレージングシートは、ろう材/心材の順に積層されるものであり、心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、心材の結晶粒径が20~300μmであり、ドロップ型流動性試験における、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)を、0.55以上とするものである。 本発明のアルミニウム合金ブレージングシートは、フラックスレスろう付において、優れたろう付性を有するものとなる。
Description
本発明は、不活性ガス雰囲気中又は真空中でフラックスを使用せずに、アルミニウム材をろう付するために用いられるアルミニウム合金ブレージングシートに関する。
アルミニウム製の熱交換器や機械用部品など、細かな接合部を多数有する製品の接合方法としてろう付接合が広く用いられている。アルミニウム材(アルミニウム合金材を含む)をろう付接合するには、表面を覆っている酸化皮膜を破壊して、溶融したろう材を母材あるいは同じく溶融したろう材に接触させることが必須である。アルミニウム材の酸化皮膜を破壊するためには、大別してフラックスを使用する方法と、真空中で加熱する方法とがあり、いずれも実用化されている。
ろう付接合の適用範囲は多岐に及んでいる。ろう付け接合により製造される最も代表的なものとして自動車用熱交換器がある。ラジエータ、ヒータ、コンデンサ、エバポレータ等の自動車用熱交換器の殆どはアルミニウム製であり、その殆どがろう付接合によって製造されている。そのうち、非腐食性のフラックスを塗布して窒素ガス中で加熱する方法が現在では大半を占めている。
しかし、フラックスろう付法においては、フラックス費とフラックスを塗布する工程に要する費用が嵩み、熱交換器製造コストが増大する要因になっている。熱交換器を真空ろう付によって製造する方法もあるが、真空ろう付法は加熱炉の設備費とメンテナンス費が高く、生産性やろう付の安定性にも問題のあることから、窒素ガス炉中でフラックスを使用せずにろう付接合するニーズが高まっている。
このニーズに応えるため、ろう付加熱中にろう材へMgを拡散させることによって、不活性ガス雰囲気中でフラックスを使用することなしにろう付接合を可能とする方法として、例えば、特許文献1には、心材に添加したMgをろう材中に拡散させる手法が提案されており、クラッド材の製造時やろう付加熱中にろう材表面の酸化皮膜形成が防止され、ろう材表面の酸化皮膜破壊にMgが有効に作用することが開示されている。
一方、特許文献2には、ろう材にもMgを添加し、中間焼鈍や最終焼鈍を大気中の酸素濃度より酸素濃度が低い雰囲気中にて実施するとともに、同雰囲気中で200℃以下まで冷却して、ろう付前の表面酸化皮膜厚さを150Å以下に管理することで、ろう材表面の酸化皮膜破壊にMgが有効に作用することが開示されている。
また、特許文献3と4には、ろう材に含まれるSi粒子の円相当径と数を制限するとともに、ろう材とろう付対象部材とを接触密着させることにより良好なフラックスフリーろう付性を得られることが開示されている。
しかしながら、心材に添加したMgをろう材中に拡散させる方法では、心材の固相線温度をろう付温度以上に確保することが必要であるため、心材に添加することができるMg量に制限があり、ろう付時に酸化皮膜を破壊するのに十分なMg量を添加することができず、良好なろう付性を確保できない場合がある。
さらに、心材のMg量を制限したとしても、心材の結晶粒径が小さい場合には、ろう付中に心材へのろう材中のSiの拡散が著しくなることにより心材が溶融したり、プレス加工などを施した際の低加工部でろう付中に亜結晶粒が残存して心材へのろう材中のSiの拡散が著しくなることにより心材が溶融するなど、熱交換器の形状を維持できない問題があった。
一方、ろう材にもMgを添加する場合、中間焼鈍や最終焼鈍の管理が必要である上に、ろう付加熱中に、ろう材に添加したMgがろう材表面に拡散するとともにMgOの酸化皮膜を形成し、この酸化皮膜形成量が多い場合には、ろう付性が低下する問題があった。
また、ろう材に含まれるSi粒子の円相当径と数を制限するとともに、ろう材とろう付対象部材とを接触密着させる場合、接触密着部と例えば0.3μmを超える微小なすき間が混在するような、極一般的な接合継手において、ろう付性が低下する問題があった。
従って、本発明の目的は、窒素ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気中又は真空中でフラックスを使用せずにアルミニウム材をろう付する場合において、ろう付加熱中に、心材のMgがろう材表面に拡散することを抑制しつつ、ろう材がMgを含有する場合には心材のMgとろう材のMgがろう材表面に拡散することを抑制しつつ、ろう材溶融開始後にはろう材に添加されたMgと心材からろう材に拡散したMgが溶融ろう中に十分に溶出されて、ろう材表面の酸化皮膜が効果的に破壊されるとともに、ろう付加熱中にろう材中のSiが心材へ拡散されることが抑制され、優れたろう付性が達成されるアルミニウム合金ブレージングシートを提供することにある。
上記課題は、以下の本発明により解決される。
すなわち、本発明(1)は、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材の順に積層されている2層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
すなわち、本発明(1)は、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材の順に積層されている2層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
また、本発明(2)は、前記ろう材が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.00質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn、4.00質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.0質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(1)のアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
また、本発明(3)は、前記心材が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(1)又は(2)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
また、本発明(4)は、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材/ろう材の順に積層されている3層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
ろう材/心材/ろう材の順に積層されている3層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
また、本発明(5)は、前記ろう材が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.00質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn、4.00質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.0質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(4)のアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
また、本発明(6)は、前記心材が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(4)又は(5)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
また、本発明(7)は、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材/犠牲陽極材の順に積層されている3層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該犠牲陽極材が、アルミニウムからなるか、又は8.00質量%以下のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
ろう材/心材/犠牲陽極材の順に積層されている3層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該犠牲陽極材が、アルミニウムからなるか、又は8.00質量%以下のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
また、本発明(8)は、前記犠牲陽極材が、更に、2.00質量%以下のMn、3.00質量%以下のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFe、1.00質量%以下のCu、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr、0.30質量%以下のCr、0.100質量%以下のIn及び0.100質量%以下のSnのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(7)のアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
また、本発明(9)は、前記ろう材が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.00質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn及び4.00質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.00質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(7)又は(8)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
また、本発明(10)は、前記心材が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(7)~(9)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートを提供するものである。
また、本発明(11)は、ろう材用鋳塊/心材用鋳塊の順に積層した積層物に、少なくとも熱間加工と、冷間加工と、冷間加工での圧延のパス間に1回以上の中間焼鈍と、最後の冷間加工のパス後に最終焼鈍と、を行うことにより、アルミニウム合金ブレージングシートを得る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、
該心材用鋳塊が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該ろう材用鋳塊が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する該最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%であること、
を特徴とする(1)~(3)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
該心材用鋳塊が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該ろう材用鋳塊が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する該最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%であること、
を特徴とする(1)~(3)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
また、本発明(12)は、前記ろう材用鋳塊が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.00質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn、4.0質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.00質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(11)のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
また、本発明(13)は、前記心材用鋳塊が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(11)又は(12)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
また、本発明(14)は、ろう材用鋳塊/心材用鋳塊/ろう材用鋳塊の順に積層した積層物に、少なくとも熱間加工と、冷間加工と、冷間加工での圧延のパス間に1回以上の中間焼鈍と、最後の冷間加工のパス後に最終焼鈍と、を行うことにより、アルミニウム合金ブレージングシートを得る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、
該心材用鋳塊が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該ろう材用鋳塊が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する該最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%であること、
を特徴とする(4)~(6)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
該心材用鋳塊が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該ろう材用鋳塊が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する該最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%であること、
を特徴とする(4)~(6)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
また、本発明(15)は、前記ろう材用鋳塊が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.00質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn、4.00質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.00質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(14)のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
また、本発明(16)は、前記心材用鋳塊が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(14)又は(15)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
また、本発明(17)は、ろう材用鋳塊/心材用鋳塊/犠牲陽極材用鋳塊の順に積層した積層物に、少なくとも熱間加工と、冷間加工と、冷間加工での圧延のパス間に1回以上の中間焼鈍と、最後の冷間加工のパス後に最終焼鈍と、を行うことにより、アルミニウム合金ブレージングシートを得る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、
該心材用鋳塊が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該ろう材用鋳塊が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該犠牲陽極材用鋳塊が、アルミニウムからなるか、又は8.00質量%以下のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する該最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%であること、
を特徴とする(7)~(10)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
該心材用鋳塊が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該ろう材用鋳塊が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該犠牲陽極材用鋳塊が、アルミニウムからなるか、又は8.00質量%以下のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する該最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%であること、
を特徴とする(7)~(10)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
また、本発明(18)は、前記犠牲陽極材用鋳塊が、更に、2.00質量%以下のMn、3.00質量%以下のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFe、1.00質量%以下のCu、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr、0.30質量%以下のCr、0.100質量%以下のIn及び0.100質量%以下のSnのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(17)のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
また、本発明(19)は、前記ろう材用鋳塊が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.00質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn、4.00質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.00質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種を含有することを特徴とする(17)又は(18)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
また、本発明(20)は、前記心材用鋳塊が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(17)~(19)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
また、本発明(21)は、前記中間焼鈍において、300℃以上に保持している時間が3時間以上であり、340℃以上に保持している時間が1時間以上であり、且つ、冷却速度が300℃/時間以下であることを特徴とする(11)~(20)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
また、本発明(22)は、前記最終焼鈍において、300℃以上に保持している時間が3時間以上であり、340℃以上に保持している時間が1時間以上であり、且つ、冷却速度が300℃/時間以下であることを特徴とする(11)~(21)いずれかのアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を提供するものである。
本発明によれば、窒素ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気中又は真空中でフラックスを使用せずにアルミニウム材をろう付する場合において、ろう付加熱中に、心材のMgがろう材表面に拡散することを抑制しつつ、ろう材がMgを含有する場合には心材のMgとろう材のMgがろう材表面に拡散することを抑制しつつ、ろう材溶融開始後にはろう材に添加されたMgと心材からろう材に拡散したMgが溶融ろう中に十分に溶出されて、ろう材表面の酸化皮膜が効果的に破壊されるとともに、ろう付加熱中にろう材中のSiが心材へ拡散されることが抑制され、優れたろう付性が達成されるアルミニウム合金ブレージングシートを提供することができる。
<本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシート>
本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材の順に積層されている2層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートである。
本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材の順に積層されている2層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートである。
本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、ろう材と、心材とが、ろう材/心材の順に積層されてクラッドされている2層材である。つまり、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートは、心材の一方の面に、ろう材がクラッドされているクラッド材である。
本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートに係る心材は、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる。
心材はMnを含有する。心材に含有されるMnは、Fe、SiとともにAl-Fe-Mn系、Al-Mn-Si系、Al-Fe-Mn-Si系の金属間化合物を形成し、分散強化として作用し、あるいはマトリクス中に固溶して固溶強化により材料強度を向上させる。また、心材に含有されるMnは、電位を貴にして犠牲陽極材やフィンとの電位差を大きくし、犠牲陽極効果による防食効果を向上させる効果も発揮する。心材中のMn含有量は、0.50~2.00質量%、好ましくは0.60~1.50質量%である。心材中のMn含有量が、上記範囲を超えると、鋳造時に巨大金属間化合物が生成され易く、塑性加工性が低くなる。一方、心材中のMn含有量が、上記範囲未満だと、十分な強度と防食効果を得ることができない。
心材はMgを含有する。心材に含有されるMgは、マトリクス中に固溶して固溶強化により材料強度を向上させる。また、心材に含有されるMgは、Siと反応してMg2Si化合物の時効析出による強度向上に効果を発揮するとともに、酸化物生成自由エネルギーがアルミニウムよりも低いため、ろう付加熱時にろう材中へ拡散して、ろう材の表面を覆っているアルミニウムの酸化皮膜を破壊する。心材中のMg含有量は、0.40~2.00質量%、好ましくは0.50~1.50質量%、特に好ましくは0.70~1.10質量%である。一方、心材中のMg含有量が、上記範囲未満だと、ろう材中へ拡散及び溶出するMg量が不足してろう材表面の酸化皮膜の破壊効果が不十分となり、また、上記範囲を超えると、心材の固相線温度(融点)が低くなり、ろう付時に心材溶融が起こるおそれが高くなる。
心材はSiを含有する。心材に含有されるSiは、Fe、MnとともにAl-Mn-Si系、Al-Fe-Si系、Al-Fe-Mn-Si系の金属間化合物を形成し、分散強化として作用し、或いはマトリクス中に固溶して固溶強化により材料強度を向上させる。また、心材に含有されるSiは、Mgと反応してMg2Si化合物の時効析出による強度向上に効果を発揮する。心材中のSi含有量は、1.50質量%以下、好ましくは0.05~1.50質量%、特に好ましくは0.20~1.00質量%である。心材中のSi含有量が、上記範囲を超えると、心材の固相線温度(融点)が低くなり、ろう付時に心材溶融が起こるおそれが高くなる。
心材はFeを含有する。心材に含有されるFeは、Mn、SiとともにAl-Fe-Mn系、Al-Fe-Si系、Al-Fe-Mn-Si系の金属間化合物を形成し、分散強化として作用し、材料強度を向上させる。心材中のFe含有量は、1.00質量%以下、好ましくは0.05~1.00質量%、特に好ましくは0.05~0.70質量%である。心材中のFe含有量が、上記範囲を超えると、鋳造時に巨大金属間化合物が形成され易くなり、塑性加工性が低くなる。
心材は、更に、Ti、Cu、Zr及びCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することができる。
心材中に含有されるTiは、鋳造時の鋳塊の結晶粒径を微細にし、鋳造割れを抑制する。心材がTiを含有する場合、心材中のTi含有量は、0.30質量%以下、好ましくは0.05質量%以上0.10質量%以下である。
心材に含有されるCuは、固溶強化により材料強度を向上させる。また、心材に含有されるCuは、電位を貴にして犠牲陽極材やフィンとの電位差を大きくし、犠牲陽極効果による防食効果を向上させる効果も発揮する。心材がCuを含有する場合、心材中のCu含有量は、1.20質量%以下、好ましくは0.05~0.80質量%である。心材中のCu含有量が、上記範囲を超えると、粒界腐食が発生するおそれが高くなるとともに、心材の融点低下による溶融のおそれが高まる。
心材に含有されるZrは、固溶強化により強度を向上させ、また、Al-Zr系の微細化合物を析出させ、ろう付後の結晶粒粗大化に作用する。心材がZrを含有する場合、心材中のZr含有量は、0.30質量%以下、好ましくは0.10~0.20質量%である。心材中のZr含有量が、上記範囲を超えると、鋳造時に巨大金属間化合物が形成され易くなり、塑性加工性が低くなる。
心材に含有されるCrは、固溶強化により強度を向上させ、また、Al-Cr系の微細化合物を析出させ、ろう付後の結晶粒粗大化に作用する。心材がCrを含有する場合、心材中のCr含有量は、0.30質量%以下、好ましくは0.10~0.20質量%である。心材中のCr含有量が、上記範囲を超えると鋳造時に巨大金属間化合物が形成され易くなり、塑性加工性が低くなる。
心材の結晶粒径は、20~300μm、好ましくは50~200μmである。心材の結晶粒径が上記範囲にあることにより、ろう付性に優れる。心材の結晶粒径が小さいと、心材と直接クラッドされているろう材に含有されているSiが、心材の結晶粒界近傍で拡散し易くなるため、ろう量が少なくなり、ろう付け性が低くなる。心材の結晶粒径が大きいと、Siの拡散量が抑制される。心材の結晶粒径が、上記範囲未満だと、ろう付性が低くなり、また、上記範囲を超えると、アルミニウム合金ブレージングシートを塑性加工する際に肌荒れを生じる原因となる。なお、アルミニウム合金ブレージングシートの製造工程において、冷間加工のパス間に行う中間焼鈍のうち、最後の中間焼鈍後の板厚taに対する最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)を20~70%とすることにより、心材中の結晶粒径を上記範囲とすることができる。また、中間焼鈍又は最終焼鈍において、300℃以上に保持している時間が3時間以上であり、340℃以上に保持している時間が1時間以上であり、且つ、冷却速度が300℃/時間以下であることにより、Mgの固溶度が低くなり、ろう付前に5%のひずみを加えた際の転移の集積が抑制され、結晶粒径の微細化が抑制される。
本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートに係るろう材は、
4.00~13.00質量%のSiと、
2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上と、
を含有し、
残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる。
4.00~13.00質量%のSiと、
2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上と、
を含有し、
残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる。
ろう材中のSi含有量は、4.00~13.00質量%である。ろう材中のSi含有量が、上記範囲未満だと、ろう付性が十分でなく、また、上記範囲を超えると、鋳造時に粗大な初晶Siが形成され易くなり、材料製造時に割れが発生し易くなり、塑性加工性が低くなる。
ろう材は、更に、Mn、Ti、Zr及びCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有する。ろう材に含有されるMn、Ti、Zr及びCrは、ろう材の結晶粒径を粗大化し、ろう付加熱中に、ろう材中のMgがろう材の粒界を経路としてろう材表面へ拡散する量、心材中のMgがろう材に拡散し、さらにろう材の粒界を経路としてろう材表面へ拡散する量を抑制し、ろう材表面上のMgOの酸化皮膜生成を抑制することでろう付性を向上させる。ろう材がMnを含有する場合、ろう材中のMnの含有量は、2.00質量%以下、好ましくは0.10~0.60質量%である。ろう材がTiを含有する場合、ろう材中のTi含有量は、0.30質量%以下、好ましくは0.05~0.10質量%である。ろう材がZrを含有する場合、ろう材中のZr含有量は、0.30質量%以下、好ましくは0.05~0.10質量%である。ろう材がCrを含有する場合、ろう材中のCr含有量は、0.30質量%以下、好ましくは0.05~0.10質量%である。ろう材中にMn、Ti、Zr又はCrを2種以上含有する場合、ろう材中のMn、Ti、Zr又はCrの含有量の合計は、0.05質量%以上が好ましい。ろう材中のMn、Ti、Zr又はCrの含有量の合計が0.05質量%未満の場合、ろう付加熱中のろうが溶融する前に、ろう材表面にMgOが多量に形成されるためろう付性が低くなる。一方、ろう材中のMn、Ti、Zr又はCrのそれぞれの含有量が上記範囲を超えると、鋳造時に巨大金属間化合物が形成され易くなり、塑性加工性が低くなる。
ろう材は、更に、Biを含有することができる。ろう材に含有されるBiは、ろう付加熱時に心材からろう材へ供給されるMgによる酸化皮膜の破壊を促進し、ろう付性を向上させる。ろう材がBiを含有する場合、ろう材中のBi含有量は、1.00質量%以下、好ましくは0.004~0.50質量%である。ろう材中のBi含有量が上記範囲を超えると、熱間圧延の際に割れを生じて製造が困難となる。
ろう材は、更に、Na、Sr及びSbのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することができる。Na、Sr又はSbは、Si粒子微細化のために、ろう材に添加される。ろう材がNaを含有する場合、ろう材中のNa含有量は、0.050質量%以下、好ましくは0.003~0.050質量%、特に好ましくは0.005~0.030質量%である。ろう材がSrを含有する場合、ろう材中のSr含有量は、0.050質量%以下、好ましくは0.003~0.050質量%、特に好ましくは0.005~0.030質量%である。ろう材がSbを含有する場合、ろう材中のSb含有量は、0.050質量%以下、好ましくは0.003~0.050質量%、特に好ましくは0.005~0.030質量%である。
ろう材は、更に、Mgを含有することができる。ろう材中のMgは、ろう材の表面を覆っているアルミニウムの酸化皮膜を破壊し、ろう付性が向上する。ろう材がMgを含有する場合、ろう材中のMg含有量は、2.00質量%以下、好ましくは0.01~1.00質量%である。ろう材中のMg含有量が上記範囲を超えると、ろう付加熱中のろうが溶融する前に、ろう材表面にMgOが形成されるためろう付性が低下する。
ろう材は、更に、Zn及びCuのうちのいずれか1種又は2種を含有することができる。ろう材中のZn及びCuは、ろう材の融点を低下させ、一般的なろう付温度である600℃よりも低い温度でのろう付を可能とする。ろう材がZnを含有する場合、ろう材中のZn含有量は、8.00質量%以下、好ましくは0.50~8.00質量%、特に好ましくは2.00~4.00質量%である。ろう材がCuを含有する場合、ろう材中のCu含有量は、4.00質量%以下、好ましくは1.00~3.00質量%である。
ろう材は、更に、In及びSnのうちのいずれか1種又は2種を含有することができる。ろう材中のIn、Snは、材料の自然電位を卑にし、犠牲防食効果を発揮する。ろう材がInを含有する場合、ろう材中のIn含有量は、0.100質量%以下、好ましくは0.005~0.100質量%、特に好ましくは0.010~0.050質量%である。ろう材がSnを含有する場合、ろう材中のSn含有量は、0.100質量%以下、好ましくは0.005~0.100質量%、特に好ましくは0.010~0.050質量%である。
また、ろう材は、1.00質量%以下、好ましくは0.05~0.50質量%のFeを含有していてもよい。
本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上、好ましくは0.65以上である。ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、上記範囲にあることにより、ろう付加熱時にエロージョンが生じ難くなる。一方、ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、上記範囲未満だと、ろう付加熱時にエロージョンが生じる。なお、ドロップ型流動性試験によるひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)の測定方法については後述する。
<本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシート>
本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材/ろう材の順に積層されている3層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートである。
本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材/ろう材の順に積層されている3層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートである。
本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、ろう材1と、心材と、ろう材2とが、ろう材1/心材/ろう材2の順に積層されてクラッドされている3層材である。つまり、本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、心材の一方の面にろう材1がクラッドされ、且つ、心材の他方の面にろう材2がクラッドされているクラッド材である。なお、本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートでは、ろう材1の化学組成とろう材2の化学組成とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートに係る心材及びろう材(ろう材1、ろう材2)は、本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートに係る心材及びろう材と同様である。
本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上、好ましくは0.65以上である。ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、上記範囲にあることにより、ろう付加熱時にエロージョンが生じ難くなる。一方、ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、上記範囲未満だと、ろう付加熱時にエロージョンが生じる。なお、ドロップ型流動性試験によるひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)の測定方法については後述する。
<本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシート>
本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材/犠牲陽極材の順に積層されている3層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該犠牲陽極材が、アルミニウムからなるか、又は8.00質量%以下のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートである。
本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材/犠牲陽極材の順に積層されている3層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該犠牲陽極材が、アルミニウムからなるか、又は8.00質量%以下のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシートである。
本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、ろう材と、心材と、犠牲陽極材とが、ろう材/心材/犠牲陽極材材の順に積層されてクラッドされている3層材である。つまり、本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、心材の一方の面にろう材がクラッドされ、且つ、心材の他方の面に犠牲陽極材がクラッドされているクラッド材である。
本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートに係る心材及びろう材は、本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートに係る心材及びろう材と同様である。
本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートに係る犠牲陽極材は、アルミニウムからなるか、あるいは、8.00質量%以下のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる。
犠牲陽極材に係るアルミニウムの純度は、特に制限されないが、好ましくは99.0質量%以上、特に好ましくは99.5質量%以上である。
犠牲陽極材に係るアルミニウム合金は、Znを含有する。犠牲陽極材に含有されるZnは、電位を卑にする効果があり、犠牲陽極材と心材の電位差を形成することで、犠牲防食効果を発揮する。犠牲陽極材中のZn含有量は、8.00質量%以下、好ましくは3.00質量%以下である。
犠牲陽極材に係るアルミニウム合金はMgを含有することができる。犠牲陽極材に含有されるMgは、犠牲陽極材が接合面となる場合に、ろう付加熱時にろう材中へ拡散して、ろう材の表面を覆っているアルミニウムの酸化皮膜を破壊して、ろう付性を高める。犠牲陽極材中のMg含有量は、3.00質量%以下、好ましくは0.50~2.50質量%である。一方、犠牲陽極中のMg含有量が、上記範囲を超えると、MgOの酸化皮膜が生成するため、ろう付性が低くなる。
犠牲陽極材に係るアルミニウム合金は、Mn、Si、Fe、Cu、Ti、Zr及びCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することができる。
犠牲陽極材に含有されるMn、Si、Fe、Cu、Ti、Zr、Crは、金属間化合物を形成して分散強化元素として作用するか、あるいは、マトリクス中に固溶して固溶強化元素として作用する。犠牲陽極材がMnを含有する場合、犠牲陽極材中のMn含有量は、2.00質量%以下、好ましくは0.30~1.50質量%である。犠牲陽極材がSiを含有する場合、犠牲陽極材中のSi含有量は、1.50質量%以下、好ましくは0.20~1.00質量%である。犠牲陽極材がFeを含有する場合、犠牲陽極材中のFe含有量は、1.00質量%以下、好ましくは0.05~0.70質量%である。犠牲陽極材がCuを含有する場合、犠牲陽極材中のCu含有量は、1.00質量%以下、好ましくは0.01~0.30質量%である。犠牲陽極材がTiを含有する場合、犠牲陽極材中のTi含有量は、0.30質量%以下、好ましくは0.10~0.20質量%である。犠牲陽極材がZrを含有する場合、犠牲陽極材中のZr含有量は、0.30質量%以下、好ましくは0.10~0.20質量%である。犠牲陽極材がCrを含有する場合、犠牲陽極材中のCr含有量は、0.30質量%以下、好ましくは0.10~0.20質量%である。
犠牲陽極材は、更に、In及びSnのうちのいずれか1種又は2種を含有することができる。犠牲陽極材中のIn、Snは、材料の自然電位を卑にし、犠牲防食効果を発揮する。犠牲陽極材がInを含有する場合、犠牲陽極材中のIn含有量は、0.100質量%以下、好ましくは0.005~0.100質量%、特に好ましくは0.010~0.050質量%である。犠牲陽極材がSnを含有する場合、犠牲陽極材中のSn含有量は、0.100質量%以下、好ましくは0.005~0.100質量%、特に好ましくは0.010~0.050質量%である。
本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上、好ましくは0.65以上である。ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、上記範囲にあることにより、ろう付加熱時にエロージョンが生じ難くなる。一方、ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、上記範囲未満だと、ろう付加熱時にエロージョンが生じる。なお、ドロップ型流動性試験によるひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)の測定方法については後述する。
本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシート、本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシート及び本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、窒素ガス雰囲気などの不活性ガス雰囲気中又は真空中でフラックスを使用せずにアルミニウム材をろう付するために、好適に用いられる。本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシート、本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシート及び本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートは、冷媒などが通る流路構成材となるチューブや、チューブと接合されて熱交換器の構造を形作るプレートなどに使用される。本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシート、本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシート又は本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートがチューブ材に用いられる場合、ブレージングシートの厚みは、0.15~0.5mm程度であり、ろう材又は犠牲陽極材のクラッド率は、通常5~30%程度である。本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシート、本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシート又は本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートがプレート材に用いられる場合、ブレージングシートの厚みは、0.8~5mm程度であり、ろう材又は犠牲陽極材のクラッド率は、5~30%程度である。
アルミニウム合金ブレージングシートの心材がMgを含有する場合、心材の固相線温度が低くなっている上に、アルミニウム合金ブレージングシートに、ろう付加熱前にひずみが加わると、ろう付加熱時に、再結晶が生じ、粒径が粗大化するものの、亜結晶粒が残存し、亜結晶粒の亜粒界にSiが浸透するため、エロージョンが生じ易くなる。そこで、アルミニウム合金ブレージングシートの製造工程において、最終焼鈍前の加工率を低くして、素材の結晶粒径を最適化し、熱間加工以降の入熱量を大きくすることで、微細なMn系化合物を粗大化させ、加えてMgを析出させることで、再結晶温度を高くし、ろう付加熱中の再結晶粒径を大きくするとともに、亜結晶粒の生成を抑制することにより、エロージョンを抑制することができる。そして、本発明者らは、(I)アルミニウム合金ブレージングシートの製造工程において、最終焼鈍前の加工度を20~70%とすること、詳細には、冷間加工における冷間圧延のパス間に行う中間焼鈍のうち、最後の中間焼鈍後の板厚taに対する最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)を20~70%とすることにより、ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上、好ましくは0.65以上であるアルミニウム合金ブレージングシートが得られること、及び(II)ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上、好ましくは0.65以上であるアルミニウム合金ブレージングシートは、ろう付前に所定の形状に加工されるときにひずみが加わっても、エロージョンが生じ難いこと、すなわち、ドロップ型流動性試験における、アルミニウム合金ブレージングシートの「ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)」を、0.55以上、好ましくは0.65以上とすることにより、ろう付加熱時のエロージョンを抑制できることを見出した。
なお、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、ドロップ型流動性試験によるひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)は、以下の手順により求められる。試験材のアルミニウム合金ブレージングシート(ひずみが加えられる前)を2つ用意し、一方に、冷間圧延により5%のひずみを加え、5%のひずみが加えられた試験材を作製する。なお、冷間圧延により5%のひずみを加えるとは、試験材に対し、ひずみを加える前の板厚の5%に相当する厚み分を減ずる加工を加えることを指す。例えば、ひずみを加える前の試験材の板厚が0.500mmであった場合は、冷間圧延により、板厚を0.475mmまで減ずる加工を行ったときのひずみは5%である。次いで、ひずみが加えられる前の試験材と、5%のひずみが加えられた後の試験材を用いて、ドロップ型流動性試験により流動係数を求める。圧延方向を長手方向として幅40mm×長さ60mmに切り出して吊り下げ用の穴3φを二個設けた後、重量(W0)を測定し、図2(本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシート)、図3(本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシート)又は図4(本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシート)のように吊り下げて、窒素ガス(酸素濃度:15~20ppm)炉中で、室温から600℃までの平均昇温速度20℃/分で、到達温度600℃まで加熱し、600℃で3分保持する。加熱後、図2(本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシート)、図3(本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシート)又は図4(本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシート)に示すように、ろう溜まり部(B)を切断して、重量(WB)を測定し、下記式(1):
K=(4WB-W0)/(3W0×クラッド率) (1)
により流動係数(K)を求める。ひずみが加えられる前の試験材の流動係数(Kb)と、5%のひずみが加えられた後の試験材の流動係数(Ka)と、を求め、下記式(2):
α=Ka/Kb (2)
により、ひずみが加えられる前の流動係数Kbに対する5%のひずみが加えられた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)を算出する。なお、本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、ろう材1とろう材2の成分が異なることにより、ろう材1側とろう材2側の流動係数が異なる場合は、上記の流動係数比αは、ろう材1側とろう材2側の平均値として求められることになる。
K=(4WB-W0)/(3W0×クラッド率) (1)
により流動係数(K)を求める。ひずみが加えられる前の試験材の流動係数(Kb)と、5%のひずみが加えられた後の試験材の流動係数(Ka)と、を求め、下記式(2):
α=Ka/Kb (2)
により、ひずみが加えられる前の流動係数Kbに対する5%のひずみが加えられた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)を算出する。なお、本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、ろう材1とろう材2の成分が異なることにより、ろう材1側とろう材2側の流動係数が異なる場合は、上記の流動係数比αは、ろう材1側とろう材2側の平均値として求められることになる。
次に、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法について説明する。本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法は、ろう材用鋳塊/心材用鋳塊の順に積層した積層物に、また、本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法は、ろう材用鋳塊/心材用鋳塊/ろう材用鋳塊の順に積層した積層物に、また、本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法は、ろう材用鋳塊/心材用鋳塊/犠牲陽極材用鋳塊の順に積層した積層物に、少なくとも熱間加工と、冷間加工と、冷間加工の圧延のパス間に1回以上の中間焼鈍と、最後の冷間加工のパス後に最終焼鈍と、を行うことにより、アルミニウム合金ブレージングシートを得る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、
該中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する該最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%であること、
を特徴とする本発明のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法である。
つまり、本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法と本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法と本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法とでは、熱間加工に供する積層物が異なること以外は同様である。以下、同様な点については、本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法、本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法及び本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を総称して、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法として記載する。
該中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する該最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%であること、
を特徴とする本発明のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法である。
つまり、本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法と本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法と本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法とでは、熱間加工に供する積層物が異なること以外は同様である。以下、同様な点については、本発明の第一の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法、本発明の第二の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法及び本発明の第三の形態のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法を総称して、本発明のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法として記載する。
本発明のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法は、所定の鋳塊を所定の順に積層した積層物に、少なくとも熱間加工と、冷間加工と、冷間加工の圧延のパス間に1回以上の中間焼鈍と、最後の冷間加工のパス後に最終焼鈍と、を行うことにより、アルミニウム合金ブレージングシートを得るアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法である。
本発明のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法では、先ず、心材、ろう材又は犠牲陽極材に用いる所望の成分組成を有するアルミニウム合金を、それぞれ溶解、鋳造することによって、心材用鋳塊、ろう材用鋳塊又は犠牲陽極材用鋳塊を作製する。これら溶解、鋳造の方法は、特に限定されるものではなく通常の方法が用いられる。
次いで、心材用鋳塊、ろう材用鋳塊又は犠牲陽極材用鋳塊を、必要に応じて、均質化処理する。均質化処理の好ましい温度範囲は、400~600℃であり、均質化処理時間は2~20時間である。
次いで、心材用鋳塊、ろう材用鋳塊又は犠牲陽極材用鋳塊を面削りした後、所定の厚さにし、所定の鋳塊を所定の順に重ね合わせ、積層物とする。
心材用鋳塊は、0.50~2.00質量%、好ましくは0.60~1.50質量%のMn、0.40~2.00質量%、好ましくは0.50~1.50質量%、特に好ましくは0.70~1.10質量%のMg、1.50質量%以下、好ましくは0.05~1.50質量%、特に好ましくは0.20~1.00質量%のSi、1.00質量%以下、好ましくは0.05~1.00質量%、特に好ましくは0.05~0.70質量%のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる。
心材用鋳塊は、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下、好ましくは0.05~0.80質量%のCu、0.30質量%以下、好ましくは0.10~0.20質量%のZr及び0.30質量%以下、好ましくは0.10~0.20質量%のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することができる。心材用鋳塊に含有される不可避的不純物としては、Ag、B、Be、Bi、Ca、Cd、Co、Ga、Ge、Li、Mo、Na、Ni、P、Pb、V、Hg、In、Sn、Sr、Zn等が挙げられる。本発明の心材用鋳塊には、これらの不可避不純物を、それぞれ0.05質量%以下であれば含有していてもよい。
ろう材用鋳塊は、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下、好ましくは0.10~0.60質量%のMn、0.30質量%以下、好ましくは0.05~0.10質量%のTi、0.30質量%以下、好ましくは0.05~0.10質量%のZr及び0.30質量%以下、好ましくは0.05~0.10質量%のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる。
ろう材用鋳塊は、更に、1.00質量%以下、好ましくは0.004~0.50質量%のBiを含有することができる。
ろう材用鋳塊は、更に、0.050質量%以下、好ましくは0.003~0.050質量%、特に好ましくは0.005~0.030質量%のNa、0.050質量%以下、好ましくは0.003~0.050質量%、特に好ましくは0.005~0.030質量%のSr及び0.050質量%以下、好ましくは0.003~0.050質量%、特に好ましくは0.005~0.030質量%のSbのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することができる。
ろう材用鋳塊は、更に、2.00質量%以下、好ましくは0.01~1.00質量%のMgを含有することができる。
ろう材用鋳塊は、更に、8.00質量%以下、好ましくは0.50~8.00質量%、特に好ましくは2.00~4.00質量%のZn及び4.00質量%以下、好ましくは1.00~3.00質量%のCuのうちのいずれか1種又は2種を含有することができる。
ろう材用鋳塊は、更に、0.100質量%以下、好ましくは0.005~0.100質量%、特に好ましくは0.010~0.050質量%のIn及び0.100質量%以下、好ましくは0.005~0.100質量%、特に好ましくは0.010~0.050質量%のSnのうちのいずれか1種又は2種を含有することができる。
また、ろう材用鋳塊は、1.00質量%以下、好ましくは0.05~0.50質量%のFeを含有していてもよい。ろう材用鋳塊に含有される不可避的不純物としては、Ag、B、Be、Ca、Cd、Co、Ga、Ge、Li、Mo、Ni、P、Pb、V、Hg等が挙げられる。本発明のろう材用鋳塊には、これらの不可避不純物を、それぞれ0.05質量%以下であれば含有していてもよい。
犠牲陽極材用鋳塊は、アルミニウムからなるか、あるいは、8.00質量%以下、好ましくは3.00質量%以下のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる。
犠牲陽極材用鋳塊は、更に、3.00質量%以下、好ましくは0.50~2.50質量%のMgを含有することができる。
犠牲陽極材用鋳塊は、更に、2.00質量%以下、好ましくは0.30~1.50質量%のMn、1.50質量%以下、好ましくは0.20~1.00質量%のSi、1.00質量%以下、好ましくは0.05~0.70質量%のFe、1.00質量%以下、好ましくは0.01~0.30質量%のCu、0.30質量%以下、好ましくは0.10~0.20質量%のTi、0.30質量%以下、好ましくは0.10~0.20質量%のZr及び0.30質量%以下、好ましくは0.10~0.20質量%のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することができる。
犠牲陽極材用鋳塊は、更に、0.100質量%以下、好ましくは0.005~0.10質量%、特に好ましくは0.010~0.050質量%のIn及び0.100質量%以下、好ましくは0.005~0.100質量%、特に好ましくは0.010~0.050質量%のSnのうちのいずれか1種又は2種を含有することができる。犠牲陽極材用鋳塊に含有される不可避的不純物としては、Ag、B、Be、Ca、Cd、Co、Ga、Ge、Li、Mo、Na、Ni、P、Pb、V、Hg等が挙げられる。本発明の犠牲陽極材用鋳塊には、これらの不可避不純物を、それぞれ0.05質量%以下であれば含有していてもよい。
熱間加工では、所定の鋳塊を所定の順に積層した積層物を、400~550℃で熱間圧延する。熱間圧延では、例えば、2~8mmの板厚となるまで圧延を行う。
冷間加工では、熱間加工を行い得られる熱間圧延物を、冷間で圧延する。冷間加工では、冷間での圧延を、複数回のパスで行う。
冷間加工において、冷間での圧延のパス間に、1回又は2回以上の中間焼鈍を行う。中間焼鈍の温度は、200~500℃、好ましくは250~400℃である。中間焼鈍では、中間焼鈍温度まで昇温し、中間焼鈍温度に達した後、速やかに冷却を開始してもよいし、あるいは、中間焼鈍温度に達した後、中間焼鈍温度で一定時間保持後、冷却を開始してもよい。中間焼鈍温度での保持時間は、0~10時間、好ましくは1~5時間である。
冷間圧延後、冷間加工を行い得られる冷間圧延物を、300~500℃、好ましくは350~450℃で焼鈍する最終焼鈍を行う。最終焼鈍では、最終焼鈍温度まで昇温し、最終焼鈍温度に達した後、速やかに冷却を開始してもよいし、あるいは、最終焼鈍温度に達した後、最終焼鈍温度で一定時間保持後、冷却を開始してもよい。最終焼鈍温度での保持時間は、0~10時間、好ましくは1~5時間である。
そして、本発明のアルミニウム合金クラッド材の製造方法では、中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%である。つまり、本発明のアルミニウム合金クラッド材の製造方法では、最後の中間焼鈍を行った後、最終焼鈍までの冷間圧延で、加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%となるように冷間加工を行う。最後の中間焼鈍後の板厚taに対する最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)を20~70%とすることにより、心材の結晶粒径を、20~300μm、好ましくは50~200μmに調整することができる。
本発明のアルミニウム合金クラッド材の製造方法では、中間焼鈍において、300℃以上に保持している時間を3時間以上とし、340℃以上に保持している時間を1時間以上とし、且つ、冷却速度を300℃/時間以下とすることが、心材の結晶粒粗大化の点で好ましい。
本発明のアルミニウム合金クラッド材の製造方法では、最終焼鈍において、300℃以上に保持している時間を3時間以上とし、340℃以上に保持している時間を1時間以上とし、且つ、冷却速度を300℃/時間以下とすることが、心材の結晶粒粗大化の点で好ましい。
このようにして、本発明のアルミニウム合金クラッド材の製造方法を行うことにより、本発明のアルミニウム合金クラッド材を得る。
以下に、実施例を示して、本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。
連続鋳造により、表1に示す化学成分を有するろう材用鋳塊、犠牲陽極材用鋳塊、心材用鋳塊を作製する。次いで、心材用鋳塊を均質化した後面削を施し、心材用鋳塊の板厚を所定の厚さとする。次いで、ろう材用鋳塊と中間材用鋳塊に熱間圧延を行い、ろう材用鋳塊と犠牲陽極材用鋳塊の板厚を所定の厚さとする。このようにして得られたろう材用鋳塊、犠牲陽極材用鋳塊、心材用鋳塊を表1に示す組み合わせで重ね合わせ、積層物を作製する。得られた積層物に熱間圧延を行い、心材用鋳塊とろう材用鋳塊とを接合し、板厚3.0mmのクラッド材を作製する。得られたクラッド材に、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延、最終焼鈍の順に行い、板厚0.4~1.0mmの試験材を得た。なお、中間焼鈍と最終焼鈍に関しては、保持温度は400℃、また、保持時間3時間で行った。また、中間焼鈍後の板厚(ta)から最終焼鈍前の板厚(tb)までの加工度(加工度(%)=((ta-tb)/ta)×100)を表2に示す。
<結晶粒径の測定>
作製した試験材の断面(L-LT面)を鏡面研磨して面出しし、その後バーカーエッチングを行い、顕微鏡写真を撮影する。顕微鏡写真においてろう材と心材の界面に平行な線分をろう材と心材上に引き、線分によって切断される結晶粒数を数え、各試験材のろう材と心材の結晶粒径を結晶粒径(μm)=線分の長さ(mm)×1000/切断された結晶粒の数/写真倍率の計算式よって算出した。なお、線分端部の結晶粒数は0.5とする。ろう材の結晶粒径については、5μm以上をA、5μm未満をXとして表1に示す。また、心材の結晶粒径については、300μmを超える場合をX、300μm以下200μm以上をA、200μm未満100μm以上をB、100μm未満50μm以上をC、50μm未満20μm以上をD、20μm未満をYとして表2に示す。
作製した試験材の断面(L-LT面)を鏡面研磨して面出しし、その後バーカーエッチングを行い、顕微鏡写真を撮影する。顕微鏡写真においてろう材と心材の界面に平行な線分をろう材と心材上に引き、線分によって切断される結晶粒数を数え、各試験材のろう材と心材の結晶粒径を結晶粒径(μm)=線分の長さ(mm)×1000/切断された結晶粒の数/写真倍率の計算式よって算出した。なお、線分端部の結晶粒数は0.5とする。ろう材の結晶粒径については、5μm以上をA、5μm未満をXとして表1に示す。また、心材の結晶粒径については、300μmを超える場合をX、300μm以下200μm以上をA、200μm未満100μm以上をB、100μm未満50μm以上をC、50μm未満20μm以上をD、20μm未満をYとして表2に示す。
<ろう付性の評価>
50mm×50mmの試験材をアセトンで脱脂処理のみ行ったもの(エッチング無し)、及びアセトンで脱脂処理後、弱酸でエッチング処理したもの(エッチング有り)、並びに0.1mm厚さの3003合金板材をコルゲート加工した後に脱脂したものを準備し、図1に示すミニコアに組付けた。
次いで、ろう付加熱を、窒素ガス炉中で行った。窒素ガス炉は、バッチ式実験炉であり、ろう付時の酸素濃度は15~20ppmとした。試験片の到達温度をいずれも600℃とした。
次いで、ろう付後のミニコアからコルゲートフィンを切除した。そして、各平板上に存在するフィレットの痕跡について平板の幅方向における長さを測定し、これらの合計を算出する。これとは別に、平板とコルゲートフィンとが完全に接合されたと仮定した場合のフィレットの板幅方向における長さの合計を算出する。そして、後者の値に対する前者の値の比率を各試験体におけるコルゲートフィンの接合率(%)とする。後者の値は、例えば、コルゲートフィンの幅と、コルゲートフィンの頂部の数とを掛け合わせることにより算出できる。なお、接合率は、上側試験材と下側試験材それぞれで算出した。
50mm×50mmの試験材をアセトンで脱脂処理のみ行ったもの(エッチング無し)、及びアセトンで脱脂処理後、弱酸でエッチング処理したもの(エッチング有り)、並びに0.1mm厚さの3003合金板材をコルゲート加工した後に脱脂したものを準備し、図1に示すミニコアに組付けた。
次いで、ろう付加熱を、窒素ガス炉中で行った。窒素ガス炉は、バッチ式実験炉であり、ろう付時の酸素濃度は15~20ppmとした。試験片の到達温度をいずれも600℃とした。
次いで、ろう付後のミニコアからコルゲートフィンを切除した。そして、各平板上に存在するフィレットの痕跡について平板の幅方向における長さを測定し、これらの合計を算出する。これとは別に、平板とコルゲートフィンとが完全に接合されたと仮定した場合のフィレットの板幅方向における長さの合計を算出する。そして、後者の値に対する前者の値の比率を各試験体におけるコルゲートフィンの接合率(%)とする。後者の値は、例えば、コルゲートフィンの幅と、コルゲートフィンの頂部の数とを掛け合わせることにより算出できる。なお、接合率は、上側試験材と下側試験材それぞれで算出した。
<ドロップ型流動性試験>
上記で得られた0.4~1.0mmの試験材と、上記で得られた0.4~1.0mm厚の試験材を冷間圧延により、ひずみを5%加えた試験材(板厚0.4mmの場合は板厚0.38mmまで圧延した試験材)を用いて、ドロップ型流動性試験によりそれぞれの流動係数を求めた。
まず、圧延方向を長手方向として幅40mm×長さ60mmに切り出して吊り下げ用の穴3φを二個設けた後、重量(W0)を測定し、図2、図3又は図4のように吊り下げて、窒素ガス炉中で、室温から600℃までの平均昇温速度20℃/分で昇温し、到達温度600℃まで加熱し、更に、600℃で3分間保持した。加熱試験後、ろう溜まり部(B)を切断して重量(WB)を測定し、下記式(1):
K=(4WB-W0)/(3W0×クラッド率) (1)
により、流動係数(K)を求めた。次いで、ひずみが加えられる前の試験体の流動係数Kbと、5%のひずみが加えられた後の試験体の流動係数Kaの比αを、下記式(2):
α=Ka/Kb (2)
により算出した。αについては、0.8以上をA、0.8未満0.65以上をB、0.65未満0.55以上をC、0.55未満をXとして表1に示す。
上記で得られた0.4~1.0mmの試験材と、上記で得られた0.4~1.0mm厚の試験材を冷間圧延により、ひずみを5%加えた試験材(板厚0.4mmの場合は板厚0.38mmまで圧延した試験材)を用いて、ドロップ型流動性試験によりそれぞれの流動係数を求めた。
まず、圧延方向を長手方向として幅40mm×長さ60mmに切り出して吊り下げ用の穴3φを二個設けた後、重量(W0)を測定し、図2、図3又は図4のように吊り下げて、窒素ガス炉中で、室温から600℃までの平均昇温速度20℃/分で昇温し、到達温度600℃まで加熱し、更に、600℃で3分間保持した。加熱試験後、ろう溜まり部(B)を切断して重量(WB)を測定し、下記式(1):
K=(4WB-W0)/(3W0×クラッド率) (1)
により、流動係数(K)を求めた。次いで、ひずみが加えられる前の試験体の流動係数Kbと、5%のひずみが加えられた後の試験体の流動係数Kaの比αを、下記式(2):
α=Ka/Kb (2)
により算出した。αについては、0.8以上をA、0.8未満0.65以上をB、0.65未満0.55以上をC、0.55未満をXとして表1に示す。
表1中の「ミニコア試験体のろう付結果」欄には、ミニコア試験体についてろう付を行った結果、上側試験材の接合率と下側試験材の接合率の両方が85%以上である場合をA、85%未満をXと記載した。本例のろう付性の評価においては、接合率の平均が85%以上の場合を、優れたろう付性を有するため合格と判定する。また、接合率の平均が85%未満の場合を、ろう付性に劣っているため不合格と判定する。
表1及び表2に示すように、本発明例である試験材は、合格レベルの優れた接合状態と0.55以上の流動係数比αが得られることが確認された。
一方、表1及び表2記載の比較例は以下に示すような結果となった。
試験材R1は、ろう材にMn、Ti、ZrとCrの内いずれも添加されていないため、ろう材の結晶粒径が小さく、表面に拡散するMg量が多すぎたために接合率が低下した。試験材R2は、心材のMg濃度が低く、ろう付加熱中の酸化皮膜破壊が不十分で接合率が低下した。試験材R3及びR4は、心材の結晶粒径が小さく、ろうが心材にエロージョンを生じたため流動係数比が低下した。試験材R5は、ろう材のSi濃度が低く、接合率が低下した。
試験材R1は、ろう材にMn、Ti、ZrとCrの内いずれも添加されていないため、ろう材の結晶粒径が小さく、表面に拡散するMg量が多すぎたために接合率が低下した。試験材R2は、心材のMg濃度が低く、ろう付加熱中の酸化皮膜破壊が不十分で接合率が低下した。試験材R3及びR4は、心材の結晶粒径が小さく、ろうが心材にエロージョンを生じたため流動係数比が低下した。試験材R5は、ろう材のSi濃度が低く、接合率が低下した。
Claims (22)
- 不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材の順に積層されている2層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシート。 - 前記ろう材が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.00質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn、4.00質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.00質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 前記心材が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1又は2いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材/ろう材の順に積層されている3層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシート。 - 前記ろう材が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.00質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn、4.00質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.00質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項4記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 前記心材が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項4又は5いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 不活性ガス雰囲気中又は真空中でのアルミニウム材のろう付けに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう材/心材/犠牲陽極材の順に積層されている3層材であり、
該心材が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、該心材の結晶粒径が20~300μmであり、
該ろう材が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該犠牲陽極材が、アルミニウムからなるか、又は8.00質量%以下のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
ドロップ型流動性試験において、ひずみを加える前の流動係数Kbに対する5%のひずみを加えた後の流動係数Kaの比α(α=Ka/Kb)が、0.55以上であること、
を特徴とするアルミニウム合金ブレージングシート。 - 前記犠牲陽極材が、更に、2.00質量%以下のMn、3.00質量%以下のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFe、1.00質量%以下のCu、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr、0.30質量%以下のCr、0.100質量%以下のIn及び0.100質量%以下のSnのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項7記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 前記ろう材が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.00質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn、4.00質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.00質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項7又は8いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- 前記心材が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項7~9いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
- ろう材用鋳塊/心材用鋳塊の順に積層した積層物に、少なくとも熱間加工と、冷間加工と、冷間加工での圧延のパス間に1回以上の中間焼鈍と、最後の冷間加工のパス後に最終焼鈍と、を行うことにより、アルミニウム合金ブレージングシートを得る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、
該心材用鋳塊が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該ろう材用鋳塊が、4.00~13.0質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する該最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%であること、
を特徴とする請求項1~3いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。 - 前記ろう材用鋳塊が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.0質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn、4.00質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.00質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項11記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。
- 前記心材用鋳塊が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項11又は12いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。
- ろう材用鋳塊/心材用鋳塊/ろう材用鋳塊の順に積層した積層物に、少なくとも熱間加工と、冷間加工と、冷間加工での圧延のパス間に1回以上の中間焼鈍と、最後の冷間加工のパス後に最終焼鈍と、を行うことにより、アルミニウム合金ブレージングシートを得る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、
該心材用鋳塊が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該ろう材用鋳塊が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する該最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%であること、
を特徴とする請求項4~6いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。 - 前記ろう材用鋳塊が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.0質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn、4.00質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.00質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項14記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。
- 前記心材用鋳塊が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項14又は15いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。
- ろう材用鋳塊/心材用鋳塊/犠牲陽極材用鋳塊の順に積層した積層物に、少なくとも熱間加工と、冷間加工と、冷間加工での圧延のパス間に1回以上の中間焼鈍と、最後の冷間加工のパス後に最終焼鈍と、を行うことにより、アルミニウム合金ブレージングシートを得る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、
該心材用鋳塊が、0.50~2.00質量%のMn、0.40~2.00質量%のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFeを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該ろう材用鋳塊が、4.00~13.00質量%のSiを含有し、更に、2.00質量%以下のMn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該犠牲陽極材用鋳塊が、アルミニウムからなるか、又は8.00質量%以下のZnを含有し、残部アルミニウム及び不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該中間焼鈍のうち最後の中間焼鈍後の板厚taに対する該最終焼鈍前の板厚tbの加工度(加工度=((ta-tb)/ta)×100)が20~70%であること、
を特徴とする請求項7~10いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。 - 前記犠牲陽極材用鋳塊が、更に、2.00質量%以下のMn、3.00質量%以下のMg、1.50質量%以下のSi、1.00質量%以下のFe、1.00質量%以下のCu、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr、0.30質量%以下のCr、0.100質量%以下のIn及び0.100質量%以下のSnのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項17記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。
- 前記ろう材用鋳塊が、更に、1.00質量%以下のBi、0.050質量%以下のNa、0.050質量%以下のSr、0.050質量%以下のSb、2.00質量%以下のMg、8.00質量%以下のZn、4.00質量%以下のCu、0.100質量%以下のIn、0.100質量%以下のSn及び1.00質量%以下のFeのうちのいずれか1種又は2種を含有することを特徴とする請求項17又は18いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。
- 前記心材用鋳塊が、更に、0.30質量%以下のTi、1.20質量%以下のCu、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項17~19いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。
- 前記中間焼鈍において、300℃以上に保持している時間が3時間以上であり、340℃以上に保持している時間が1時間以上であり、且つ、冷却速度が300℃/時間以下であることを特徴とする請求項11~20いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。
- 前記最終焼鈍において、300℃以上に保持している時間が3時間以上であり、340℃以上に保持している時間が1時間以上であり、且つ、冷却速度が300℃/時間以下であることを特徴とする請求項11~21いずれか1項記載のアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20846645 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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