ろう付接合済Ａｌ部材の製造方法
【課題】
Ａｌ部材同士のろう付接合部及びその周辺部の耐食性に優れたろう付接合済Ａｌ部材の製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明によれば、複数のＡｌ部材をＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて接合する工程を備えるろう付接合済Ａｌ部材の製造方法であって、前記Ａｌ合金ろう材ワイヤは、Ｓｉ：９．０〜１４．０ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．５〜６．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．１〜０．９ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、前記ワイヤを用いたろう付後のフィレットと周辺のＡｌ部材との孔食電位の関係が、（フィレットの孔食電位）−（Ａｌ部材の孔食電位）＝−１５０〜２００ｍＶであることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法が提供される。
Ａｌ部材同士のろう付接合部及びその周辺部の耐食性に優れたろう付接合済Ａｌ部材の製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明によれば、複数のＡｌ部材をＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて接合する工程を備えるろう付接合済Ａｌ部材の製造方法であって、前記Ａｌ合金ろう材ワイヤは、Ｓｉ：９．０〜１４．０ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．５〜６．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．１〜０．９ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、前記ワイヤを用いたろう付後のフィレットと周辺のＡｌ部材との孔食電位の関係が、（フィレットの孔食電位）−（Ａｌ部材の孔食電位）＝−１５０〜２００ｍＶであることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ部材同士を線状、棒状あるいは管状のＡｌ合金ろう材ワイヤで接合する工程を備えるろう付接合済Ａｌ部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ルームエアコンの熱交換器は、Ｃｕ製の押出し管を冷媒管とし、Ａｌ製フィン材と拡管接合されることにより作製されていた。近年、エアコンのリサイクル及びコストダウンの観点からＣｕ製の管をＡｌ製に替える動きがある。しかし、Ｃｕに比べＡｌは耐食性が劣るため、Ａｌ製の管を用いた場合には耐食寿命が問題となる。
【０００３】
Ａｌ製の配管を使用した熱交換器の構成部材の接合には、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材が用いられる。しかし、溶融したろう材が凝固する際に、カソード反応を促進させる共晶Ｓｉ相とＺｎやＣｕ等の成分元素の濃縮した共晶α相とが共晶組織として析出するため、ろう付接合部（以後、フィレットと呼ぶ。）及びその周辺部の耐食性が特に問題となる。
【０００４】
特許文献１には、Ａｌ−Ｓｉ系合金材から構築された中空の鞘と、当該鞘内に充填されたフッ化セシウムを含むフッ化物系非腐食性フラックス粉末及びＣｕ線材からなることを特徴とするアルミニウム合金ろう付用ろう材ワイヤが記載されている。
【０００５】
しかし、特許文献１では、ろう材の融点を低下させるためにＣｕ線材を用いているが、フィレットにＣｕが高濃度に濃縮し、フィレットの電位が周辺部よりも高くなるので、腐食速度を速めるおそれがある。
【０００６】
特許文献２には、ＡｌまたはＡｌ−Ｓｉ系合金からなり、長さ方向に２個以上の孔が形成された中空材の前記孔に、フラックス粉末と、必要に応じてろう材成分用の金属粉末とが充填され、フラックスを除くろう材成分中のＳｉ含有量が３〜１５ｗｔ％に規定されるとともに、フラックスを除くろう材成分とフラックスとの重量比が９９．９：０．１〜７０：３０に規定されてなることを特徴とするフラックス含有Ａｌ合金ろう材が記載されている。
【０００７】
しかし、特許文献２では、フィレットの孔食電位を下げる方法については特に記載も示唆もされておらず、記載のろう材をろう付加熱して形成されたフィレットの孔食電位は周辺部に対して高くなるため、フィレット周辺の腐食速度が増大するおそれがある。
【０００８】
従来は管材がＣｕであったために、フィレット部の腐食という問題が発生しにくかったため、管材及びフィン材とフィレット部の孔食電位を調整して耐食性を向上させるという必要性がなかったため、いずれの特許文献にもその示唆がないものと思われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３２６６２１号公報
【特許文献２】特開平８−１１２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、Ａｌ部材同士のろう付接合部及びその周辺部の耐食性に優れたろう付接合済Ａｌ部材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
Ａｌ部材同士のろう付接合には、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材ワイヤが好適に用いられるが、溶融したろう材が凝固する際に、成分元素が濃縮するため、フィレット及びその周辺部の耐食性が問題となる。本発明者らは、フィレット及びその周辺部の耐食性に及ぼす、ワイヤの成分、特にＳｉ、Ｚｎについて鋭意検討を行い、その成分範囲を制御することで、フィレット及びその周辺部の耐食性を大幅に向上できることを見出した。本発明は、この知見に基づきなされたものである。
【００１２】
すなわち、請求項１記載の第１の発明は、複数のＡｌ部材をＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて接合する工程を備えるろう付接合済Ａｌ部材の製造方法であって、前記Ａｌ合金ろう材ワイヤは、Ｓｉ：９．０〜１４．０ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．５〜６．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．１〜０．９ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、前記ワイヤを用いたろう付後のフィレットと周辺のＡｌ部材との孔食電位の関係が、（フィレットの孔食電位）−（Ａｌ部材の孔食電位）＝−１５０〜２００ｍＶであることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法である。
【００１３】
また、請求項２記載の第２の発明は、請求項１記載のＣｕの含有量が０．１〜０．５ｍａｓｓ％であることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法である。
【００１４】
さらに、請求項３記載の第３の発明は、請求項１又は請求項２記載のＡｌ合金ろう材ワイヤが、中空部を有する管状構造であり、当該中空部にフラックス粉末が充填されていることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法である。
【００１５】
さらに、請求項４記載の第４の発明は、請求項３に記載のＡｌ合金ろう材ワイヤにおいて、管の外径と内径との比が、０．１〜０．５５であることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に従って、Ａｌ部材同士のろう付接合を行えば、フィレット及びその周辺部の耐食性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ろう付時のろう材ワイヤの配置例。
【図２】フィレット長さ測定の模式図。
【図３】孔食電位の定義を説明するための、電流密度と電極電位との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態のろう付接合済Ａｌ部材の製造方法について説明する。
本実施形態のろう付接合済Ａｌ部材の製造方法は、複数のＡｌ部材をＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて接合する工程を備えるろう付接合済Ａｌ部材の製造方法であって、前記Ａｌ合金ろう材ワイヤは、Ｓｉ：９．０〜１４．０ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．５〜６．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．１〜０．９ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、前記ワイヤを用いたろう付後のフィレットと周辺のＡｌ部材との孔食電位の関係が、（フィレットの孔食電位）−（Ａｌ部材の孔食電位）＝−１５０〜２００ｍＶ（本電位差を以下ではΔＥとする。）であることを特徴とする。
【００１９】
（１）Ａｌ合金ろう材ワイヤ
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤにおける、ろう材成分について説明する。
Ｓｉ含有量は、９．０〜１４．０ｍａｓｓ％とする。Ｓｉは、Ａｌ合金の融点を下げるために添加する。含有量が約１２％前後で最も液相線温度が低下するため、含有量が９．０ｍａｓｓ％より少ない、あるいは１４．０ｍａｓｓ％を超えると、その効果が十分でなくなり液相線温度が高くなってしまう。したがって、Ｓｉ含有量は、９．０〜１４．０ｍａｓｓ％の範囲とされ、９．５〜１２．５ｍａｓｓ％が特に好ましい。
【００２０】
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤにおけるＺｎ含有量は、０．５〜６．０ｍａｓｓ％とする。Ｚｎは、Ａｌ合金の孔食電位を卑にする働きがあり、Ｓｉを高濃度に含有しているフィレットとその周辺部との孔食電位差を小さくすることができる。０．５ｍａｓｓ％より小さいとその効果が十分ではなく、６．０ｍａｓｓ％を超えると、孔食電位が卑になりすぎて、フィレットの溶解が促進されてしまう。したがって、Ｚｎ含有量は、０．５〜６．０ｍａｓｓ％の範囲とされ、１．０〜３．０ｍａｓｓ％が特に好ましい。
【００２１】
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤにおけるＣｕ含有量は、０．５ｍａｓｓ％以下とする。例えばＺｎ溶射したＡｌ材を接合する場合、溶射面のＺｎがフィレットに拡散し、Ｚｎが濃縮することで、フィレットの孔食電位が卑になりすぎて、フィレットの溶解が促進されることがある。このような場合、Ｃｕを添加すると、溶融したろう材が凝固する際に、添加したＣｕが濃縮し、フィレットの孔食電位を貴にして、フィレットの溶解を抑制するので、Ｃｕを添加することが好ましい。Ｃｕの含有量を０．５ｍａｓｓ％以下とするのは、Ｃｕが０．５ｍａｓｓ％を超えるとフィレットの孔食電位が貴になりすぎて腐食速度を増大させるおそれがあるからである。また、Ｃｕを添加する場合、その含有量は０．１ｍａｓｓ％以上とすることが好ましい。０．１ｍａｓｓ％未満ではこの効果が十分でないからである。
【００２２】
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤにおけるＦｅ含有量は、０．１〜０．９ｍａｓｓ％とする。
Ｆｅは鋳造中にＦｅ系金属間化合物として晶出し、耐食性を低下させるおそれがあるので、少ない方が望ましく、０．４ｍａｓｓ％以下とするのが更に望ましく、０．２ｍａｓｓ％以下とするのがさらに望ましい。０．１ｍａｓｓ％を下限としたのは、通常の製造方法でワイヤを製造すれば、Ｆｅの含有量は０．１ｍａｓｓ％以上になるからである。
【００２３】
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤの不可避的不純物は、個々の成分が０．０５ｍａｓｓ％以下、全体で０．１５ｍａｓｓ％以下に制限されるのが望ましい。
【００２４】
次に、本実施形態におけるフィレットの孔食電位は、その周囲の孔食電位との関係が、ΔＥ＝−１５０〜２００ｍＶの範囲とされる。ここで、フィレットの周囲とは、腐食の進行する際に、フィレットと電気的に接触しうる範囲で、具体的にはフィレットから５０ｍｍ程度の領域を示す。さらに、フィレットの周囲に孔食電位の異なる複数の部材が接合される場合には、その中で最も卑な部位との電位差が上記の範囲とされるのが望ましい。孔食電位の卑な相は、貴な相よりも優先的に溶解する。孔食電位差は、優先溶解速度を表す指標となり、孔食電位差が大きいほど、孔食電位の卑な相の溶解速度が大きくなる。ΔＥ＜０ｍＶの場合、フィレットが最も卑な相となるため、フィレットが優先的に溶解しうる。−１５０ｍＶ≦ΔＥ＜０ｍＶの範囲では、フィレットの優先溶解は発生するが、溶解速度が遅いため、フィレットの著しい腐食とはならない。ΔＥ＜−１５０ｍＶでは、Ａｌ部材の孔食電位に比べ、フィレットの孔食電位が卑すぎるため、フィレットの溶解速度が速くなり、フィレットが早期に消失してしまう。一方、ΔＥ≧０ｍＶの場合、フィレット周囲のＡｌ部材が最も卑な相となるため、フィレット周囲のＡｌ部材が優先的に溶解しうる。０ｍＶ≦ΔＥ≦２００ｍＶの範囲では、フィレット周囲のＡｌ部材の優先溶解は発生するが、溶解速度が遅いため、フィレット周囲のＡｌ部材の著しい腐食とはならない。ΔＥ＞２００ｍＶでは、フィレットの孔食電位に比べ、Ａｌ部材の孔食電位が卑すぎるため、Ａｌ部材の溶解速度が速くなり、Ａｌ部材が早期に消失してしまう。以上の理由から、フィレットの孔食電位は、その周囲の孔食電位との関係が、ΔＥ＝−１５０〜２００ｍＶの範囲とした。さらに望ましくは、フィレットの孔食電位とその周囲の孔食電位との関係が、ΔＥ＝−５０〜１００ｍＶであることがより好ましい。
【００２５】
また、本実施形態において中空部に充填されるフラックス粉末は、フッ化Ａｌ系のフラックスやフッ化Ｃｓ系フラックスを用いるのが好ましい。このときのＡｌに対するフラックスの体積比は、１〜３０％とするのが好ましく、管の外径と内径との比は、０．１〜０．５５とする。
【００２６】
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤの製造方法について説明する。まず、前記合金組成を有するＡｌ合金の円筒状ビレットを作製する。フラックス粉末を充填する際には、ビレットに中空の孔を空け、該孔の内部にフラックスを充填しておく。次いで、このビレットを通常の方法により棒状ないしは線状に押出し、必要に応じ引抜き加工を行い、所定の形状とする。
【００２７】
（２）Ａｌ部材
Ａｌ合金ろう材ワイヤによって接合されるＡｌ部材は、Ａｌ合金（Ａｌを主成分とする合金）からなる部材である。Ａｌ合金としては、ＪＩＳ１１００、１２００等に代表される１０００系合金、ＪＩＳ３００３、３００４等に代表される３０００系合金およびＪＩＳ６０６１、６０６３等に代表される６０００系合金が好適に用いられる。Ａｌ部材の表面には、一般に犠牲防食層が付与される。Ｚｎ溶射によって付与される場合その溶射量は、５〜２０ｇ／ｍ２が望ましく、Ａｌ−Ｚｎクラッド層によって付与される場合には、Ｚｎ含有量０．５〜３％が望ましい。Ａｌ部材として、例えばＪＩＳ２０２４に代表される２０００系合金を用いると、Ａｌ部材の電位が貴になりすぎて、ΔＥ＜−１５０ｍＶの関係になりやすい。また、Ａｌ−Ｚｎクラッド層のＺｎ濃度が５％を超える場合には、Ａｌ部材の電位が卑になりすぎて、ΔＥ＞２００ｍＶの関係になりやすい。
Ａｌ部材は、例えば、管材である。この管材には、通常の押出管、コンフォーム押出管、ポートフォール管のいずれもが好適に用いられる。
【００２８】
Ａｌ部材は、一例では、Ｓｉ：０．２〜１．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．０５〜０．７ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．３〜１．５ｍａｓｓ％、Ｆｅ：０．１〜０．７ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物である組成を有する。
【００２９】
Ｓｉ含有量は、０．２〜１．０ｍａｓｓ％の範囲が望ましい。Ｓｉは、Ａｌに固溶したり金属間化合物を生成したりすることによって、強度を向上させる元素である。さらに、Ｓｉの添加はＡｌの電位を貴にする。Ｓｉの含有量が０．２ｍａｓｓ％以上の場合、このようなＳｉ添加効果を十分に得ることができる。また、Ｓｉ含有量が多すぎると、晶出した単体のＳｉがカソードとなり耐食性を低下させるおそれがあるが、１．０ｍａｓｓ％以下であれば、そのようなおそれがない。したがって、Ｓｉの含有量は０．２〜１．０ｍａｓｓ％とする。更に望ましいＳｉの含有量は０．３〜０．６ｍａｓｓ％である。
【００３０】
Ｃｕ含有量は、０．０５〜０．７ｍａｓｓ％の範囲とするのが望ましい。Ｃｕは孔食電位を貴にする働きがある。この効果を得るためには、Ｃｕ量を０．０５ｍａｓｓ％以上とするのが望ましい。また、Ｃｕ含有量が多すぎると、材料製造時の熱履歴によって、Ａｌ合金中にＣｕ系金属間化合物が析出する場合があり、このＣｕ系金属間化合物はカソード反応を促進させるため、腐食速度を増大させる場合がある。この現象は、Ｃｕ量が０．７ｍａｓｓ％以下の場合には生じにくい。したがって、Ｃｕ量の含有量は０．０５〜０．７ｍａｓｓ％とするのが望ましい。更に望ましいＣｕの含有量は０．１〜０．５ｍａｓｓ％である。
【００３１】
Ｍｎ含有量は、０．３〜１．５ｍａｓｓ％の範囲とするのが望ましい。ＭｎはＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物として晶出又は析出して強度を向上させる元素である。また、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物は、生成する際にＦｅを取り込む。Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物よりもＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物の方が、カソード反応が不活性であり、Ｆｅによる耐食性阻害の影響を抑制する働きがある。Ｍｎの含有量が０．３ｍａｓｓ％以上の場合、このようなＭｎ添加効果を十分に得ることができる。Ｍｎ含有量が多すぎると、巨大な金属間化合物が晶出し、押出加工性を阻害するおそれがあるが、Ｍｎ含有量が１．５ｍａｓｓ％以下であれば、このようなおそれがない。したがって、Ｍｎ量の添加量は０．３〜１．５ｍａｓｓ％とするのが望ましい。更に望ましいＭｎの含有量は０．８〜１．３ｍａｓｓ％である。
【００３２】
上記のＡｌ合金に含まれるＦｅの含有量が多すぎると、鋳造中にＦｅ系金属間化合物として晶出し、耐食性を低下させるおそれがあるが、Ｆｅ含有量が０．１〜０．７ｍａｓｓ％の場合にはこのようなおそれがない。Ｆｅ含有量は、０．４ｍａｓｓ％以下とするのが更に望ましく、０．２ｍａｓｓ％以下とするのがさらに望ましい。０．１ｍａｓｓ％を下限としたのは、通常の製造方法でＡｌ部材を製造すれば、Ｆｅの含有量は０．１ｍａｓｓ％以上になるからである。
【００３３】
上記のＡｌ合金には、強度や耐食性向上を目的として、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｎ、Ｓｎ等が含有されていても良い。これらの元素は、全体で０．３ｍａｓｓ％以下とされるのが望ましい。
【００３４】
上記のＡｌ合金には、上記成分以外には残部がＡｌと不可避的不純物からなる。不可避的不純物となる成分は、おのおの０．０５ｍａｓｓ％以下で、かつ総量で０．１５ｍａｓｓ％以下であることが望ましい。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例及び比較例を説明する。以下の実施例及び比較例では、円筒状のＡｌ合金ろう材ワイヤと、中空部にフラックスが充填されたＡｌ合金ろう材ワイヤを用いてＡｌ管の接合を行った。
【００３６】
（１）円筒状のＡｌ合金ろう材ワイヤを用いた接合
本発明例１〜２８及び比較例１〜１３では、以下の方法により、円筒状のＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて２つのＡｌ管の接合を行った。
まず、表１に示された合金組成を有するＡｌ合金のビレットを作製し、次いで、該ビレットを５２０℃に加熱した後、押出し、直径２ｍｍのワイヤ状にして、合金Ｎｏ．１〜２８のＡｌ合金ろう材ワイヤを作製した。
次に、作製したＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて、２つのＡｌ管の接合を行った。評価に用いる接合Ａｌ管は、ＪＩＳ３００３の円筒状のビレットを押出し、抽伸工程を経て、外径φ１０ｍｍ、内径φ８ｍｍの管（Ａ管）及び外径φ８ｍｍ、内径φ６ｍｍの管（Ｂ管）を作製した。次いで、Ａ管、Ｂ管とも同量のＺｎを溶射し、４８０℃で５ｈの拡散処理を施した。Ｚｎ溶射量は、表２に示す通りである。
【００３７】
次いで、図１にあるように、Ａ管にＢ管を５ｍｍ挿入し、リング状に加工したワイヤを接合部に配置した。接合部には、あらかじめフッ化Ａｌ系のフラックスを１０ｇ／ｍ２塗布した。その後、６１０℃、５秒のトーチろう付により２つのＡｌ管を接合した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
上記のようにして作製した接合Ａｌ管に対し、以下の評価を行なった。
【００４０】
（１）ろう付性
図２にあるように、断面組織観察により、Ａ管にＢ管が挿入されている５ｍｍの領域にフィレットが形成されているかを確認した。フィレットの長さが４．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の場合を○、フィレット長さが４．０ｍｍ以上、４．５ｍｍ未満を△、フィレット長さ４．０ｍｍ未満を×とした。
【００４１】
（２）腐食試験
接合Ａｌ管を用い、ＪＩＳのＨ８６０１に準じるＣＡＳＳ試験を５００時間行なった。試験後、断面観察を行い、フィレットが腐食によって消失したり、Ａｌ管に貫通孔が発生したりした場合を×、それ以外を○とした。
【００４２】
（３）孔食電位
フィレット及び周辺の管の孔食電位をアノード分極曲線によって測定した。孔食電位は、具体的には、以下の方法で測定した。３電極型セルを用い、動電位法における分極曲線の測定を室温で電位掃引速度２０ｍＶ／ｍｉｎにて行った。アノード分極曲線の測定には、予め窒素ガスを吹き込み十分に脱気を行った５％ＮａＣｌ水溶液を試験液に用いた。試験電極は供試材を所定の大きさに切り出し、露出部分１×１ｃｍ２を残し、シール及びエポキシ樹脂で被覆し使用した。対極には白金電極を、参照電極には飽和ＫＣｌ溶液中の銀・塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を用いた。アノード分極曲線の一例を図３に示す。図３のアノード分極曲線において、アノード電流密度が急激に上昇したときの電位を孔食電位とした。
本実施例では、フィレットの周囲で最も卑な部位は、管表面のＺｎ溶射面であり、こことフィレットの電位差を評価した。
【００４３】
（１）〜（３）の結果をまとめて、表２に示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２から明らかなように、本発明例１〜２８では、ろう付性が良好であり、フィレット及びその周辺部の耐食性に優れていた。
【００４６】
比較例１、２、７、及び８では、ワイヤのＳｉ含有量が本発明の範囲から外れるために、フィレット長さが短く、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例３及び９では、ワイヤのＺｎが少ないために、Ａｌ管に貫通孔が発生した。比較例４及び１０では、ワイヤのＺｎが多いために、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例５及び１２では、管表面に比べフィレットの孔食電位が卑になりすぎたため、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例６及び１３では、管表面に比べフィレットの孔食電位が貴になりすぎたため、Ａｌ管に貫通孔が発生した。比較例１１では、ワイヤのＣｕが多いために、Ａｌ管に貫通孔が発生した。
【００４７】
（２）中空部にフラックスが充填されたＡｌ合金ろう材ワイヤを用いた接合
本発明例２９〜６０、比較例１４〜２６、及び参考例１〜４では、以下の方法により、中空部にフラックスが充填されたＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて２つのＡｌ管の接合を行った。
中空部にフラックスが充填されたＡｌ合金ろう材ワイヤは、以下の方法で作製した。まず、表３に示された合金組成を有するＡｌ合金のビレットを作製し、次いで、該ビレットを５２０℃に加熱した後、押出し、直径２ｍｍのワイヤ状にした。次いで、ビレットに中空の孔を空け、孔内部にフッ化Ａｌ系のフラックスを充填し、その後同様に押出し加工を施して合金Ｎｏ．３０〜６６の管状構造のＡｌ合金ろう材ワイヤを作製した。ビレットに形成する中空の孔のサイズは、管状構造のＡｌ合金ろう材ワイヤの外径と内径の比が表３に示す値になるように決定した。
作製したＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて、２つのＡｌ管の接合を行い、上記の（１）〜（３）の評価を行った。Ａｌ管の接合方法は、「（１）円筒状のＡｌ合金ろう材ワイヤを用いた接合」の項で説明した通りである。但し、フラックスはワイヤ内に含まれているので、接合部へのフラックスの塗布は行わなかった。
【００４８】
【表３】
【００４９】
上記（１）〜（３）の評価結果をまとめて、表４に示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
表４から明らかなように、本発明例２９〜６０では、ろう付性が良好であり、フィレット及びその周辺部の耐食性に優れていた。
【００５２】
比較例１４、１５、２０、及び２１では、ワイヤのＳｉ含有量が本発明の範囲から外れるために、フィレット長さが短く、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例１６及び２２では、ワイヤのＺｎが少ないために、Ａｌ管に貫通孔が発生した。比較例１７及び２３では、ワイヤのＺｎが多いために、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例１８及び２５では、管表面に比べフィレットの孔食電位が卑になりすぎたため、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例１９及び２６では、管表面に比べフィレットの孔食電位が貴になりすぎたため、Ａｌ管に貫通孔が発生した。比較例２４では、ワイヤのＣｕが多いために、Ａｌ管に貫通孔が発生した。
【００５３】
参考例１及び３では、ワイヤのＡｌに対しフラックスの量が少なかったため、フィレット長さが多少短くなったが、フィレット及びその周辺部の耐食性に優れていた。参考例２及び４では、ワイヤのＡｌに対しフラックスの量が多かったため、フィレット長さが多少短くなったが、フィレット及びその周辺部の耐食性に優れていた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
このように本発明によって、ろう付接合部及びその周辺部の耐食性に優れたろう付接合済Ａｌ部材の製造方法が提供できる。この方法は、工業上顕著な効果を奏するものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ａｌ部材同士を線状、棒状あるいは管状のＡｌ合金ろう材ワイヤで接合する工程を備えるろう付接合済Ａｌ部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ルームエアコンの熱交換器は、Ｃｕ製の押出し管を冷媒管とし、Ａｌ製フィン材と拡管接合されることにより作製されていた。近年、エアコンのリサイクル及びコストダウンの観点からＣｕ製の管をＡｌ製に替える動きがある。しかし、Ｃｕに比べＡｌは耐食性が劣るため、Ａｌ製の管を用いた場合には耐食寿命が問題となる。
【０００３】
Ａｌ製の配管を使用した熱交換器の構成部材の接合には、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材が用いられる。しかし、溶融したろう材が凝固する際に、カソード反応を促進させる共晶Ｓｉ相とＺｎやＣｕ等の成分元素の濃縮した共晶α相とが共晶組織として析出するため、ろう付接合部（以後、フィレットと呼ぶ。）及びその周辺部の耐食性が特に問題となる。
【０００４】
特許文献１には、Ａｌ−Ｓｉ系合金材から構築された中空の鞘と、当該鞘内に充填されたフッ化セシウムを含むフッ化物系非腐食性フラックス粉末及びＣｕ線材からなることを特徴とするアルミニウム合金ろう付用ろう材ワイヤが記載されている。
【０００５】
しかし、特許文献１では、ろう材の融点を低下させるためにＣｕ線材を用いているが、フィレットにＣｕが高濃度に濃縮し、フィレットの電位が周辺部よりも高くなるので、腐食速度を速めるおそれがある。
【０００６】
特許文献２には、ＡｌまたはＡｌ−Ｓｉ系合金からなり、長さ方向に２個以上の孔が形成された中空材の前記孔に、フラックス粉末と、必要に応じてろう材成分用の金属粉末とが充填され、フラックスを除くろう材成分中のＳｉ含有量が３〜１５ｗｔ％に規定されるとともに、フラックスを除くろう材成分とフラックスとの重量比が９９．９：０．１〜７０：３０に規定されてなることを特徴とするフラックス含有Ａｌ合金ろう材が記載されている。
【０００７】
しかし、特許文献２では、フィレットの孔食電位を下げる方法については特に記載も示唆もされておらず、記載のろう材をろう付加熱して形成されたフィレットの孔食電位は周辺部に対して高くなるため、フィレット周辺の腐食速度が増大するおそれがある。
【０００８】
従来は管材がＣｕであったために、フィレット部の腐食という問題が発生しにくかったため、管材及びフィン材とフィレット部の孔食電位を調整して耐食性を向上させるという必要性がなかったため、いずれの特許文献にもその示唆がないものと思われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−３２６６２１号公報
【特許文献２】特開平８−１１２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、Ａｌ部材同士のろう付接合部及びその周辺部の耐食性に優れたろう付接合済Ａｌ部材の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
Ａｌ部材同士のろう付接合には、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材ワイヤが好適に用いられるが、溶融したろう材が凝固する際に、成分元素が濃縮するため、フィレット及びその周辺部の耐食性が問題となる。本発明者らは、フィレット及びその周辺部の耐食性に及ぼす、ワイヤの成分、特にＳｉ、Ｚｎについて鋭意検討を行い、その成分範囲を制御することで、フィレット及びその周辺部の耐食性を大幅に向上できることを見出した。本発明は、この知見に基づきなされたものである。
【００１２】
すなわち、請求項１記載の第１の発明は、複数のＡｌ部材をＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて接合する工程を備えるろう付接合済Ａｌ部材の製造方法であって、前記Ａｌ合金ろう材ワイヤは、Ｓｉ：９．０〜１４．０ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．５〜６．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．１〜０．９ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、前記ワイヤを用いたろう付後のフィレットと周辺のＡｌ部材との孔食電位の関係が、（フィレットの孔食電位）−（Ａｌ部材の孔食電位）＝−１５０〜２００ｍＶであることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法である。
【００１３】
また、請求項２記載の第２の発明は、請求項１記載のＣｕの含有量が０．１〜０．５ｍａｓｓ％であることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法である。
【００１４】
さらに、請求項３記載の第３の発明は、請求項１又は請求項２記載のＡｌ合金ろう材ワイヤが、中空部を有する管状構造であり、当該中空部にフラックス粉末が充填されていることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法である。
【００１５】
さらに、請求項４記載の第４の発明は、請求項３に記載のＡｌ合金ろう材ワイヤにおいて、管の外径と内径との比が、０．１〜０．５５であることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に従って、Ａｌ部材同士のろう付接合を行えば、フィレット及びその周辺部の耐食性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ろう付時のろう材ワイヤの配置例。
【図２】フィレット長さ測定の模式図。
【図３】孔食電位の定義を説明するための、電流密度と電極電位との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態のろう付接合済Ａｌ部材の製造方法について説明する。
本実施形態のろう付接合済Ａｌ部材の製造方法は、複数のＡｌ部材をＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて接合する工程を備えるろう付接合済Ａｌ部材の製造方法であって、前記Ａｌ合金ろう材ワイヤは、Ｓｉ：９．０〜１４．０ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．５〜６．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．１〜０．９ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、前記ワイヤを用いたろう付後のフィレットと周辺のＡｌ部材との孔食電位の関係が、（フィレットの孔食電位）−（Ａｌ部材の孔食電位）＝−１５０〜２００ｍＶ（本電位差を以下ではΔＥとする。）であることを特徴とする。
【００１９】
（１）Ａｌ合金ろう材ワイヤ
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤにおける、ろう材成分について説明する。
Ｓｉ含有量は、９．０〜１４．０ｍａｓｓ％とする。Ｓｉは、Ａｌ合金の融点を下げるために添加する。含有量が約１２％前後で最も液相線温度が低下するため、含有量が９．０ｍａｓｓ％より少ない、あるいは１４．０ｍａｓｓ％を超えると、その効果が十分でなくなり液相線温度が高くなってしまう。したがって、Ｓｉ含有量は、９．０〜１４．０ｍａｓｓ％の範囲とされ、９．５〜１２．５ｍａｓｓ％が特に好ましい。
【００２０】
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤにおけるＺｎ含有量は、０．５〜６．０ｍａｓｓ％とする。Ｚｎは、Ａｌ合金の孔食電位を卑にする働きがあり、Ｓｉを高濃度に含有しているフィレットとその周辺部との孔食電位差を小さくすることができる。０．５ｍａｓｓ％より小さいとその効果が十分ではなく、６．０ｍａｓｓ％を超えると、孔食電位が卑になりすぎて、フィレットの溶解が促進されてしまう。したがって、Ｚｎ含有量は、０．５〜６．０ｍａｓｓ％の範囲とされ、１．０〜３．０ｍａｓｓ％が特に好ましい。
【００２１】
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤにおけるＣｕ含有量は、０．５ｍａｓｓ％以下とする。例えばＺｎ溶射したＡｌ材を接合する場合、溶射面のＺｎがフィレットに拡散し、Ｚｎが濃縮することで、フィレットの孔食電位が卑になりすぎて、フィレットの溶解が促進されることがある。このような場合、Ｃｕを添加すると、溶融したろう材が凝固する際に、添加したＣｕが濃縮し、フィレットの孔食電位を貴にして、フィレットの溶解を抑制するので、Ｃｕを添加することが好ましい。Ｃｕの含有量を０．５ｍａｓｓ％以下とするのは、Ｃｕが０．５ｍａｓｓ％を超えるとフィレットの孔食電位が貴になりすぎて腐食速度を増大させるおそれがあるからである。また、Ｃｕを添加する場合、その含有量は０．１ｍａｓｓ％以上とすることが好ましい。０．１ｍａｓｓ％未満ではこの効果が十分でないからである。
【００２２】
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤにおけるＦｅ含有量は、０．１〜０．９ｍａｓｓ％とする。
Ｆｅは鋳造中にＦｅ系金属間化合物として晶出し、耐食性を低下させるおそれがあるので、少ない方が望ましく、０．４ｍａｓｓ％以下とするのが更に望ましく、０．２ｍａｓｓ％以下とするのがさらに望ましい。０．１ｍａｓｓ％を下限としたのは、通常の製造方法でワイヤを製造すれば、Ｆｅの含有量は０．１ｍａｓｓ％以上になるからである。
【００２３】
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤの不可避的不純物は、個々の成分が０．０５ｍａｓｓ％以下、全体で０．１５ｍａｓｓ％以下に制限されるのが望ましい。
【００２４】
次に、本実施形態におけるフィレットの孔食電位は、その周囲の孔食電位との関係が、ΔＥ＝−１５０〜２００ｍＶの範囲とされる。ここで、フィレットの周囲とは、腐食の進行する際に、フィレットと電気的に接触しうる範囲で、具体的にはフィレットから５０ｍｍ程度の領域を示す。さらに、フィレットの周囲に孔食電位の異なる複数の部材が接合される場合には、その中で最も卑な部位との電位差が上記の範囲とされるのが望ましい。孔食電位の卑な相は、貴な相よりも優先的に溶解する。孔食電位差は、優先溶解速度を表す指標となり、孔食電位差が大きいほど、孔食電位の卑な相の溶解速度が大きくなる。ΔＥ＜０ｍＶの場合、フィレットが最も卑な相となるため、フィレットが優先的に溶解しうる。−１５０ｍＶ≦ΔＥ＜０ｍＶの範囲では、フィレットの優先溶解は発生するが、溶解速度が遅いため、フィレットの著しい腐食とはならない。ΔＥ＜−１５０ｍＶでは、Ａｌ部材の孔食電位に比べ、フィレットの孔食電位が卑すぎるため、フィレットの溶解速度が速くなり、フィレットが早期に消失してしまう。一方、ΔＥ≧０ｍＶの場合、フィレット周囲のＡｌ部材が最も卑な相となるため、フィレット周囲のＡｌ部材が優先的に溶解しうる。０ｍＶ≦ΔＥ≦２００ｍＶの範囲では、フィレット周囲のＡｌ部材の優先溶解は発生するが、溶解速度が遅いため、フィレット周囲のＡｌ部材の著しい腐食とはならない。ΔＥ＞２００ｍＶでは、フィレットの孔食電位に比べ、Ａｌ部材の孔食電位が卑すぎるため、Ａｌ部材の溶解速度が速くなり、Ａｌ部材が早期に消失してしまう。以上の理由から、フィレットの孔食電位は、その周囲の孔食電位との関係が、ΔＥ＝−１５０〜２００ｍＶの範囲とした。さらに望ましくは、フィレットの孔食電位とその周囲の孔食電位との関係が、ΔＥ＝−５０〜１００ｍＶであることがより好ましい。
【００２５】
また、本実施形態において中空部に充填されるフラックス粉末は、フッ化Ａｌ系のフラックスやフッ化Ｃｓ系フラックスを用いるのが好ましい。このときのＡｌに対するフラックスの体積比は、１〜３０％とするのが好ましく、管の外径と内径との比は、０．１〜０．５５とする。
【００２６】
本実施形態に係るＡｌ合金ろう材ワイヤの製造方法について説明する。まず、前記合金組成を有するＡｌ合金の円筒状ビレットを作製する。フラックス粉末を充填する際には、ビレットに中空の孔を空け、該孔の内部にフラックスを充填しておく。次いで、このビレットを通常の方法により棒状ないしは線状に押出し、必要に応じ引抜き加工を行い、所定の形状とする。
【００２７】
（２）Ａｌ部材
Ａｌ合金ろう材ワイヤによって接合されるＡｌ部材は、Ａｌ合金（Ａｌを主成分とする合金）からなる部材である。Ａｌ合金としては、ＪＩＳ１１００、１２００等に代表される１０００系合金、ＪＩＳ３００３、３００４等に代表される３０００系合金およびＪＩＳ６０６１、６０６３等に代表される６０００系合金が好適に用いられる。Ａｌ部材の表面には、一般に犠牲防食層が付与される。Ｚｎ溶射によって付与される場合その溶射量は、５〜２０ｇ／ｍ２が望ましく、Ａｌ−Ｚｎクラッド層によって付与される場合には、Ｚｎ含有量０．５〜３％が望ましい。Ａｌ部材として、例えばＪＩＳ２０２４に代表される２０００系合金を用いると、Ａｌ部材の電位が貴になりすぎて、ΔＥ＜−１５０ｍＶの関係になりやすい。また、Ａｌ−Ｚｎクラッド層のＺｎ濃度が５％を超える場合には、Ａｌ部材の電位が卑になりすぎて、ΔＥ＞２００ｍＶの関係になりやすい。
Ａｌ部材は、例えば、管材である。この管材には、通常の押出管、コンフォーム押出管、ポートフォール管のいずれもが好適に用いられる。
【００２８】
Ａｌ部材は、一例では、Ｓｉ：０．２〜１．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．０５〜０．７ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．３〜１．５ｍａｓｓ％、Ｆｅ：０．１〜０．７ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物である組成を有する。
【００２９】
Ｓｉ含有量は、０．２〜１．０ｍａｓｓ％の範囲が望ましい。Ｓｉは、Ａｌに固溶したり金属間化合物を生成したりすることによって、強度を向上させる元素である。さらに、Ｓｉの添加はＡｌの電位を貴にする。Ｓｉの含有量が０．２ｍａｓｓ％以上の場合、このようなＳｉ添加効果を十分に得ることができる。また、Ｓｉ含有量が多すぎると、晶出した単体のＳｉがカソードとなり耐食性を低下させるおそれがあるが、１．０ｍａｓｓ％以下であれば、そのようなおそれがない。したがって、Ｓｉの含有量は０．２〜１．０ｍａｓｓ％とする。更に望ましいＳｉの含有量は０．３〜０．６ｍａｓｓ％である。
【００３０】
Ｃｕ含有量は、０．０５〜０．７ｍａｓｓ％の範囲とするのが望ましい。Ｃｕは孔食電位を貴にする働きがある。この効果を得るためには、Ｃｕ量を０．０５ｍａｓｓ％以上とするのが望ましい。また、Ｃｕ含有量が多すぎると、材料製造時の熱履歴によって、Ａｌ合金中にＣｕ系金属間化合物が析出する場合があり、このＣｕ系金属間化合物はカソード反応を促進させるため、腐食速度を増大させる場合がある。この現象は、Ｃｕ量が０．７ｍａｓｓ％以下の場合には生じにくい。したがって、Ｃｕ量の含有量は０．０５〜０．７ｍａｓｓ％とするのが望ましい。更に望ましいＣｕの含有量は０．１〜０．５ｍａｓｓ％である。
【００３１】
Ｍｎ含有量は、０．３〜１．５ｍａｓｓ％の範囲とするのが望ましい。ＭｎはＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物として晶出又は析出して強度を向上させる元素である。また、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物は、生成する際にＦｅを取り込む。Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物よりもＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物の方が、カソード反応が不活性であり、Ｆｅによる耐食性阻害の影響を抑制する働きがある。Ｍｎの含有量が０．３ｍａｓｓ％以上の場合、このようなＭｎ添加効果を十分に得ることができる。Ｍｎ含有量が多すぎると、巨大な金属間化合物が晶出し、押出加工性を阻害するおそれがあるが、Ｍｎ含有量が１．５ｍａｓｓ％以下であれば、このようなおそれがない。したがって、Ｍｎ量の添加量は０．３〜１．５ｍａｓｓ％とするのが望ましい。更に望ましいＭｎの含有量は０．８〜１．３ｍａｓｓ％である。
【００３２】
上記のＡｌ合金に含まれるＦｅの含有量が多すぎると、鋳造中にＦｅ系金属間化合物として晶出し、耐食性を低下させるおそれがあるが、Ｆｅ含有量が０．１〜０．７ｍａｓｓ％の場合にはこのようなおそれがない。Ｆｅ含有量は、０．４ｍａｓｓ％以下とするのが更に望ましく、０．２ｍａｓｓ％以下とするのがさらに望ましい。０．１ｍａｓｓ％を下限としたのは、通常の製造方法でＡｌ部材を製造すれば、Ｆｅの含有量は０．１ｍａｓｓ％以上になるからである。
【００３３】
上記のＡｌ合金には、強度や耐食性向上を目的として、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｉｎ、Ｓｎ等が含有されていても良い。これらの元素は、全体で０．３ｍａｓｓ％以下とされるのが望ましい。
【００３４】
上記のＡｌ合金には、上記成分以外には残部がＡｌと不可避的不純物からなる。不可避的不純物となる成分は、おのおの０．０５ｍａｓｓ％以下で、かつ総量で０．１５ｍａｓｓ％以下であることが望ましい。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例及び比較例を説明する。以下の実施例及び比較例では、円筒状のＡｌ合金ろう材ワイヤと、中空部にフラックスが充填されたＡｌ合金ろう材ワイヤを用いてＡｌ管の接合を行った。
【００３６】
（１）円筒状のＡｌ合金ろう材ワイヤを用いた接合
本発明例１〜２８及び比較例１〜１３では、以下の方法により、円筒状のＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて２つのＡｌ管の接合を行った。
まず、表１に示された合金組成を有するＡｌ合金のビレットを作製し、次いで、該ビレットを５２０℃に加熱した後、押出し、直径２ｍｍのワイヤ状にして、合金Ｎｏ．１〜２８のＡｌ合金ろう材ワイヤを作製した。
次に、作製したＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて、２つのＡｌ管の接合を行った。評価に用いる接合Ａｌ管は、ＪＩＳ３００３の円筒状のビレットを押出し、抽伸工程を経て、外径φ１０ｍｍ、内径φ８ｍｍの管（Ａ管）及び外径φ８ｍｍ、内径φ６ｍｍの管（Ｂ管）を作製した。次いで、Ａ管、Ｂ管とも同量のＺｎを溶射し、４８０℃で５ｈの拡散処理を施した。Ｚｎ溶射量は、表２に示す通りである。
【００３７】
次いで、図１にあるように、Ａ管にＢ管を５ｍｍ挿入し、リング状に加工したワイヤを接合部に配置した。接合部には、あらかじめフッ化Ａｌ系のフラックスを１０ｇ／ｍ２塗布した。その後、６１０℃、５秒のトーチろう付により２つのＡｌ管を接合した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
上記のようにして作製した接合Ａｌ管に対し、以下の評価を行なった。
【００４０】
（１）ろう付性
図２にあるように、断面組織観察により、Ａ管にＢ管が挿入されている５ｍｍの領域にフィレットが形成されているかを確認した。フィレットの長さが４．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の場合を○、フィレット長さが４．０ｍｍ以上、４．５ｍｍ未満を△、フィレット長さ４．０ｍｍ未満を×とした。
【００４１】
（２）腐食試験
接合Ａｌ管を用い、ＪＩＳのＨ８６０１に準じるＣＡＳＳ試験を５００時間行なった。試験後、断面観察を行い、フィレットが腐食によって消失したり、Ａｌ管に貫通孔が発生したりした場合を×、それ以外を○とした。
【００４２】
（３）孔食電位
フィレット及び周辺の管の孔食電位をアノード分極曲線によって測定した。孔食電位は、具体的には、以下の方法で測定した。３電極型セルを用い、動電位法における分極曲線の測定を室温で電位掃引速度２０ｍＶ／ｍｉｎにて行った。アノード分極曲線の測定には、予め窒素ガスを吹き込み十分に脱気を行った５％ＮａＣｌ水溶液を試験液に用いた。試験電極は供試材を所定の大きさに切り出し、露出部分１×１ｃｍ２を残し、シール及びエポキシ樹脂で被覆し使用した。対極には白金電極を、参照電極には飽和ＫＣｌ溶液中の銀・塩化銀電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）を用いた。アノード分極曲線の一例を図３に示す。図３のアノード分極曲線において、アノード電流密度が急激に上昇したときの電位を孔食電位とした。
本実施例では、フィレットの周囲で最も卑な部位は、管表面のＺｎ溶射面であり、こことフィレットの電位差を評価した。
【００４３】
（１）〜（３）の結果をまとめて、表２に示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２から明らかなように、本発明例１〜２８では、ろう付性が良好であり、フィレット及びその周辺部の耐食性に優れていた。
【００４６】
比較例１、２、７、及び８では、ワイヤのＳｉ含有量が本発明の範囲から外れるために、フィレット長さが短く、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例３及び９では、ワイヤのＺｎが少ないために、Ａｌ管に貫通孔が発生した。比較例４及び１０では、ワイヤのＺｎが多いために、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例５及び１２では、管表面に比べフィレットの孔食電位が卑になりすぎたため、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例６及び１３では、管表面に比べフィレットの孔食電位が貴になりすぎたため、Ａｌ管に貫通孔が発生した。比較例１１では、ワイヤのＣｕが多いために、Ａｌ管に貫通孔が発生した。
【００４７】
（２）中空部にフラックスが充填されたＡｌ合金ろう材ワイヤを用いた接合
本発明例２９〜６０、比較例１４〜２６、及び参考例１〜４では、以下の方法により、中空部にフラックスが充填されたＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて２つのＡｌ管の接合を行った。
中空部にフラックスが充填されたＡｌ合金ろう材ワイヤは、以下の方法で作製した。まず、表３に示された合金組成を有するＡｌ合金のビレットを作製し、次いで、該ビレットを５２０℃に加熱した後、押出し、直径２ｍｍのワイヤ状にした。次いで、ビレットに中空の孔を空け、孔内部にフッ化Ａｌ系のフラックスを充填し、その後同様に押出し加工を施して合金Ｎｏ．３０〜６６の管状構造のＡｌ合金ろう材ワイヤを作製した。ビレットに形成する中空の孔のサイズは、管状構造のＡｌ合金ろう材ワイヤの外径と内径の比が表３に示す値になるように決定した。
作製したＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて、２つのＡｌ管の接合を行い、上記の（１）〜（３）の評価を行った。Ａｌ管の接合方法は、「（１）円筒状のＡｌ合金ろう材ワイヤを用いた接合」の項で説明した通りである。但し、フラックスはワイヤ内に含まれているので、接合部へのフラックスの塗布は行わなかった。
【００４８】
【表３】
【００４９】
上記（１）〜（３）の評価結果をまとめて、表４に示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】
表４から明らかなように、本発明例２９〜６０では、ろう付性が良好であり、フィレット及びその周辺部の耐食性に優れていた。
【００５２】
比較例１４、１５、２０、及び２１では、ワイヤのＳｉ含有量が本発明の範囲から外れるために、フィレット長さが短く、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例１６及び２２では、ワイヤのＺｎが少ないために、Ａｌ管に貫通孔が発生した。比較例１７及び２３では、ワイヤのＺｎが多いために、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例１８及び２５では、管表面に比べフィレットの孔食電位が卑になりすぎたため、フィレットに貫通孔食が発生した。比較例１９及び２６では、管表面に比べフィレットの孔食電位が貴になりすぎたため、Ａｌ管に貫通孔が発生した。比較例２４では、ワイヤのＣｕが多いために、Ａｌ管に貫通孔が発生した。
【００５３】
参考例１及び３では、ワイヤのＡｌに対しフラックスの量が少なかったため、フィレット長さが多少短くなったが、フィレット及びその周辺部の耐食性に優れていた。参考例２及び４では、ワイヤのＡｌに対しフラックスの量が多かったため、フィレット長さが多少短くなったが、フィレット及びその周辺部の耐食性に優れていた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
このように本発明によって、ろう付接合部及びその周辺部の耐食性に優れたろう付接合済Ａｌ部材の製造方法が提供できる。この方法は、工業上顕著な効果を奏するものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＡｌ部材をＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて接合する工程を備えるろう付接合済Ａｌ部材の製造方法であって、
前記Ａｌ合金ろう材ワイヤは、Ｓｉ：９．０〜１４．０ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．５〜６．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．１〜０．９ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、
前記ワイヤを用いたろう付後のフィレットと周辺のＡｌ部材との孔食電位の関係が、（フィレットの孔食電位）−（Ａｌ部材の孔食電位）＝−１５０〜２００ｍＶであることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のＣｕの含有量が０．１〜０．５ｍａｓｓ％であることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のＡｌ合金ろう材ワイヤが、中空部を有する管状構造であり、当該中空部にフラックス粉末が充填されていることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のＡｌ合金ろう材ワイヤにおいて、管の外径と内径との比が、０．１〜０．５５であることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法。
【請求項１】
複数のＡｌ部材をＡｌ合金ろう材ワイヤを用いて接合する工程を備えるろう付接合済Ａｌ部材の製造方法であって、
前記Ａｌ合金ろう材ワイヤは、Ｓｉ：９．０〜１４．０ｍａｓｓ％、Ｚｎ：０．５〜６．０ｍａｓｓ％、Ｃｕ：０．５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅ：０．１〜０．９ｍａｓｓ％を含有し、残部Ａｌ及び不可避的不純物からなり、
前記ワイヤを用いたろう付後のフィレットと周辺のＡｌ部材との孔食電位の関係が、（フィレットの孔食電位）−（Ａｌ部材の孔食電位）＝−１５０〜２００ｍＶであることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のＣｕの含有量が０．１〜０．５ｍａｓｓ％であることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のＡｌ合金ろう材ワイヤが、中空部を有する管状構造であり、当該中空部にフラックス粉末が充填されていることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のＡｌ合金ろう材ワイヤにおいて、管の外径と内径との比が、０．１〜０．５５であることを特徴とするろう付接合済Ａｌ部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２４５５１６（Ｐ２０１１−２４５５１６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２１８３１（Ｐ２０１０−１２１８３１）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（０００１０７５３８）古河スカイ株式会社 (572)
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（０００１０７５３８）古河スカイ株式会社 (572)
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