アルミニウム合金のろう付け方法及びアルミニウム合金クラッド材
【課題】ろう付け性と耐食性を両立したアルミニウム合金のろう付け方法及びアルミニウム合金クラッド材を提供する。
【解決手段】Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材に、ケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することにより、材料中のＳｉとフラックスから置換反応により生成されるＳｉにより、少ないフラックス付着量でも良好にろう付けすることが可能となる。また、ろう付け後のアルミ製品材料は、優れた耐食性を有するため、より高品質のろう付け製品が得られる。
【解決手段】Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材に、ケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することにより、材料中のＳｉとフラックスから置換反応により生成されるＳｉにより、少ないフラックス付着量でも良好にろう付けすることが可能となる。また、ろう付け後のアルミ製品材料は、優れた耐食性を有するため、より高品質のろう付け製品が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう付け加熱時にフラックスからＳｉを析出させてＡｌ−Ｓｉろう材を生成してろう付けするアルミニウム合金のろう付け方法及びアルミニウム合金クラッド材に関するものであり、特に自動車用熱交換器を構成するチューブ材料であるアルミニウム合金のろう付け方法及びアルミニウム合金クラッド材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用熱交換器などのアルミニウム製品又はアルミニウム合金製品の接合には、ノコロックブレージング法と呼ばれるろう付け方法が広く使用されている。ノコロックブレージングは接合するアルミニウム製品又はアルミニウム合金製品部材およびろう材に、アルミフッ化カリウム等のＫＦ−ＡｌＦ３系のフラックスを付着させ、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中でフラックスおよびろう材が溶融する温度まで加熱し、所定の部位をろう付けする方法である。
ろう材としてはＡｌ−Ｓｉ系のＪＩＳ４０４５合金やＪＩＳ４３４３合金が用いられる。特に自動車用熱交換器ではアルミニウム合金を心材として、ろう材をその表面にはり合わせてクラッドしたブレージングシートが使われることが多い。
【０００３】
係る自動車用熱交換器は屋外の環境にさらされることが多いため耐食性を確保することが必要となる。特に、冷媒通路となるチューブ材は、腐食により貫通孔が発生すると、冷媒の漏れが発生して熱交換器として機能しなくなるため、防食処理が施されることが多い。この様なチューブ材の防食処理としては、チューブ材よりも電位的に卑な合金をチューブ材の表面に犠牲陽極材として設置し、優先的に腐食させることによりチューブ材の腐食を防ぐ方法が使われている。
たとえば、チューブ材の表面に電位的に卑になるＺｎを含有させた合金をクラッドして、犠牲陽極層とするのである。したがって、チューブ材とベア材を接合する場合は、チューブ材の表面にＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金からなるろう材をクラッドしたブレージングシートを使ってろう付けし、熱交換器を構成していた。
【０００４】
近年、熱交換器の小型軽量化が進み、熱交換器のチューブ材においても、薄肉化する傾向がある。これに対応して、より高耐食なチューブ材が必要となってきた。しかし、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系の犠牲陽極機能を有するろう材をクラッドしたブレージングシートでは、充分な耐食性を確保することが難しい。
充分な防食効果を得るためにろう材中により多量のＺｎを添加した場合には、ろう付け時にろう材の共晶部のＺｎが濃化するため、Ｚｎ濃化部が短時間のうちに腐食してしまい、防食機能が失われる。
これに対し、心材とＡｌ−Ｓｉ系ろう材層の間に、中間層としてＡｌ−Ｚｎ系合金をクラッドしたブレージングシートがある。このブレージングシートではろう付け後に未溶融のＡｌ−Ｚｎ系合金層が犠牲陽極層として残るため、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金をクラッドしたブレージングシートよりも耐食性に優れている。しかし、ブレージングシートの構成が複雑になるため、材料製造が難しく、コスト高になる。
【０００５】
一方で、チューブ材にはＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドせずに、ケイフッ化カリウムを塗布してろう付けする方法が特許文献１や特許文献２に提案されている。この方法は、ろう付け加熱中にケイフッ化カリウムとアルミニウム製品又はアルミニウム合金製品材料（以下「アルミ製品材料」とする）が反応してＡｌ−Ｓｉ合金とアルミフッ化カリウムを生成し、ろう付する方法である。この方法ではＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系のろう材合金をクラッドする必要は無く、Ａｌ−Ｚｎ系犠牲陽極材のみをクラッドすればよいので、良好な耐食性を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−２６７２２９
【特許文献２】特開平１２−０１５４８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ケイフッ化カリウムからろう付けに十分な量のＡｌ−Ｓｉ合金を生成するためには多量のケイフッ化カリウムが必要になる。
また、その様に多量に塗布したとしても、アルミ製品材料と未接触のケイフッ化カリウムは未反応のフラックスとしてアルミ製品材料上に残ってしまい、十分な量のＡｌ−Ｓｉ合金が生成されず良好なろう付性を確保することができない。
本発明は、以上の従来技術の問題に鑑み、ろう付け性と耐食性を両立したアルミニウム合金のろう付け方法及びアルミニウム合金クラッド材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明のろう付け方法は、Ｓｉを３．０〜６．０％（ｗｔ％、以下同様）、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材に、ケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することを特徴とする。
【０００９】
アルミフッ化カリウムを５〜４０％若しくは亜鉛フッ化カリウムを１０〜４０％含有する様にするのが望ましい。
【００１０】
またアルミフッ化カリウムと、亜鉛フッ化カリウムとを合わせ１５〜４０％含有する様にしてもよい。
【００１１】
また本発明のろう付け方法に用いるアルミニウム合金クラッド材は、Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドした物であって、ケイフッ化カリウムを主成分とするフラックスを用いた不活性ガス中ろう付けに用いられる。
犠牲陽極材の厚さは２５μｍ以上であるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアルミニウム合金のろう付け方法及びアルミニウム合金クラッド材によれば、材料中のＳｉとフラックスから置換反応により生成されるＳｉにより、少ないフラックス付着量でも良好にろう付けすることが可能となる。また、ろう付け後のアルミニウム製品又はアルミニウム合金製品は、優れた耐食性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明について詳細に説明する。
ケイフッ化カリウムからなるフラックスを塗布して、アルミ製品材料との置換反応によりろう材を生成してろう付する方法は、以前より提案されている。ケイフッ化カリウムとしては一般的にＫ２ＳｉＦ６が使用される。
【００１４】
アルミ製品材料上に塗布されたフラックスとアルミ製品材料との間には、ろう付け加熱の昇温中に下記の置換反応が起きていると考えられる。
３Ｋ２ＳｉＦ６ ＋ ４Ａｌ → ３Ｓｉ ＋ ２ＫＡｌＦ４ ＋ ２Ｋ２ＡｌＦ５
生成したＳｉはアルミ製品材料中のＡｌとＡｌ−Ｓｉろう材を生成するため、あらかじめＡｌ−Ｓｉろう材をクラッドした材料を用いる必要が無い。また、生成したＫＡｌＦ３，Ｋ２ＡｌＦ５は通常のノコロックブレージング法で使用されるフラックス成分であり、ろう付け加熱中のろう材が溶融する前に溶解し、アルミ製品材料表面の酸化膜を除去して、ろう付を可能にしている。
【００１５】
しかし、ろう付けに十分な量のろう材をケイフッ化カリウムから生成するためには、多量のケイフッ化カリウムを塗布する必要がある。たとえば、厚さ２０μｍのＡｌ−１０％Ｓｉ合金のろう材層をＫ２ＳｉＦ６のフラックスから生成しようとすると、アルミ製品材料上には２０ｇ／ｍ２以上のフラックス塗布量で厚く塗布することが必要となる。フラックスを厚く塗布したチューブ材を使って熱交換器を組み付けると、ろう付け時の寸法変動が大きくなり、良好なろう付け性が得られないことが多い。
さらに、フラックスとアルミ製品材料の置換反応は相互が直接接触する領域でのみ生じるため、フラックスが厚く塗布したとしても必ずしも置換反応を促進することはできず、ろう付け後に反応に寄与しない未反応のケイフッ化カリウムが残ってしまうことがある。
【００１６】
そこで、本発明ではフラックスを塗布する面にＳｉを含有した材料をクラッドし、アルミ製品材料からもＳｉを供給して、少ないケイフッ化カリウム塗布量でもろう付けに十分なＡｌ−Ｓｉろう材を生成することを可能とした。
Ｓｉを含有したアルミ製品材料上にケイフッ化カリウムからなるフラックスを塗布してろう付け加熱すると、昇温中に置換反応が起こり、Ｓｉが生成する。アルミ製品材料上にはもともと３．０〜６．０％のＳｉが存在するため、フラックスから生成したＳｉが少量でも十分なろう材量が得られる。Ｓｉ含有材の置換反応は表層でのみ発生し、しかもケイフッ化カリウムが置換反応によりすべて消費されてしまえば、それ以上の反応は起こらない。したがって、表層に生成したＡｌ−Ｓｉろう材層の下には、未反応のＳｉ含有層が残ることになる。
【００１７】
したがって、Ｓｉ含有材に犠牲陽極材としてＺｎ等を添加したクラッド材を使用してろう付け加熱することにより、Ａｌ−Ｓｉろう材層の下にＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金の犠牲陽極層が未反応のまま残るため、優れた耐食性を確保することが出来る。
【００１８】
Ｓｉの含有量を３．０〜６．０％としたのは下記の理由による。
Ｓｉ含有量が３．０％未満だと、ろう付けに十分なＳｉ量が確保できないため、生成するＡｌ−Ｓｉろう材量が少なく、ろう付け性が低下する。
Ｓｉの含有量が６．０％を超えると、犠牲陽極材中のＳｉとケイフッ化カリウムから供給されるＳｉの合計Ｓｉ量が多くなることにより、多量のＡｌ−Ｓｉろう材が生成する。このため、犠牲陽極材の内部までＡｌ−Ｓｉろう材による侵食が進み、未反応の犠牲陽極層が少なくなるため、耐食性が低下する。
また、未反応の犠牲陽極層内でも、部分的に溶融し、Ｚｎ等が濃化する部位が発生するため、犠牲陽極層の自己耐食性が著しく低下し、耐食性が低下する。
係るＳｉの含有量は３．０〜４．５％とするのがろう付け性と耐食性のバランスがよく、より好ましい。
【００１９】
Ｚｎは犠牲陽極材として電位を卑にするために添加する。
Ｚｎの含有量を０．５〜６．５％としたのは、０．５％未満だと犠牲陽極材の効果が十分に得られないため、耐食性が低下する。また、Ｚｎ含有量が６．５％を超えると犠牲陽極層の溶融開始温度が低下するため、犠牲陽極層内で部分的な溶融が発生してＺｎの濃化が起こり、犠牲陽極層の自己耐食性が低下する。また、フラックスとの反応により生成したろう材部にもＺｎの濃化が発生し、ろう付け接合部が短時間で腐食して、剥離してしまう可能性がある。Ｚｎの含有量は１．０〜３．０％とするのがより好ましい。
【００２０】
犠牲陽極材の厚さは２５μｍ以上であることが望ましい。ケイフッ化カリウムと犠牲陽極材表面の置換反応によりＡｌ−Ｓｉろう材が生成するが、表面に生成したＡｌ−Ｓｉろう材は犠牲陽極材内部に拡散する。犠牲陽極材の厚さが２５μｍ未満だと、拡散したろう材が心材まで到達するため、耐食性が低下する。
【００２１】
次にフラックスの成分およびその限定理由を説明する。
フラックス成分のケイフッ化カリウムは、本発明の手法によりろう付するために必要なもので、一般的な成分はＫ２ＳｉＦ６である。フラックス中のケイフッ化カリウム含有量が６０％未満だとろう付け加熱中のＡｌとの反応により生成するＳｉ量が少ないため、Ａｌ−Ｓｉろう材が少なくなり、ろう付け性が低下する。
【００２２】
ケイフッ化カリウムを単独で使用してもかまわないが、さらにアルミフッ化カリウムまたは亜鉛フッ化カリウムをフラックスに添加することができる。
アルミフッ化カリウムはＫＡｌＦ４， Ｋ２ＡｌＦ５， Ｋ２ＡｌＦ５・Ｈ２Ｏの混合物として添加する。
アルミフッ化カリウムを添加することにより、ケイフッ化カリウムとＡｌの置換反応が促進し、速やかにＳｉが生成するため、未反応の残存ケイフッ化カリウムを少なくすることができる。
アルミフッ化カリウムは低融点であり、ケイフッ化カリウムとアルミの置換反応よりも低い温度で溶融を開始する。そのため、犠牲陽極材表面の酸化膜が破壊され、ケイフッ化カリウムとＡｌの接触部が増え、置換反応が促進される。
アルミフッ化カリウムの添加量が４０％を超えると、ろう付け加熱中のＡｌとの反応により生成するＳｉ量が少ないため、Ａｌ−Ｓｉろう材が少なくなり、ろう付け性が低下する。
【００２３】
亜鉛フッ化カリウムとしてはＫＺｎＦ３を添加する。
亜鉛フッ化カリウムはＡｌと反応することによりアルミ製品材料の表面にＺｎを生成する。生成したＺｎはＡｌ中に拡散するため、犠牲陽極材のＺｎ濃度が上昇し、犠牲陽極材はより卑な電位となる。したがって、犠牲陽極材に添加されたＺｎ含有量が少なくても、良好な耐食性を確保することができる。
亜鉛フッ化カリウムの添加量が４０％を超えると、ろう付け加熱中のＡｌとの反応により生成するＳｉ量が少ないため、Ａｌ−Ｓｉろう材が少なくなり、ろう付け性が低下する。
【００２４】
心材としてはＪＩＳＡ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金が適用される。さらに、犠牲陽極材と心材の電位差を確保するために、心材にＣｕを添加する方法も適用できる。また、ろう付け後の強度を確保するためにＳｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｚｒ等の元素を添加する方法も適用できる。心材へのＭｇ添加はろう付け後の強度確保には有効であるが、ケイフッ化カリウムとアルミの置換反応を妨げて、ろう付け性が大きく低下するため、添加量は０．５％以下に抑えたほうがよい。
【００２５】
[実施例１]
以下に本発明を実施例により具体的に説明する。
ＪＩＳＡ３００３合金にＣｕを０．５％添加した組成の合金を金型鋳造し、厚さ４０ｍｍに面削して、心材用鋳塊を作製した。
表１に示す組成の合金を皮材用に鋳造し、５００℃にて熱間圧延により所定の厚さまで圧延した。心材と皮材を表２に示す組み合わせおよびクラッド率で合わせ、熱間圧延により厚さ３ｍｍまで圧延した。さらに冷間圧延により０．３ｍｍまで圧延し、３６０℃×２時間の条件で焼鈍して、ブレージングシートを製造した。
【００２６】
得られたブレージングシートを長さ１００ｍｍ、幅２０ｍｍに切断した後、フラックスのアルコール懸濁液をブレージングシートの皮材面に塗布した。フラックスはケイフッ化カリウム（Ｋ２ＳｉＦ６）粉末、アルミフッ化カリウム（ＫＡｌＦ４）粉末、亜鉛フッ化カリウム（ＫＺｎＦ３）粉末を表２に示す割合で混合したものを使用した。
【００２７】
フラックス塗布量は塗布前後の重量測定により１０ｇ／ｍ２とした。フラックス塗布後のブレージングシートを熱交換器のチューブ材相当とし、フラックス塗布面にコルゲート加工したフィンを組み合わせて、熱交換器の模擬コアを作製した。フィン材としては、ＪＩＳＡ３００３合金にＺｎを１％添加し、板厚０．１ｍｍ、幅２０ｍｍのベア材を使用し、フィンピッチ３ｍｍでコルゲート加工したものを使用した。模擬コアを窒素雰囲気中で６００℃×３分の条件で加熱してろう付けした。また、従来例としてはノコロックブレージングで一般的に使用されるＫＦ−ＡｌＦ３系のフラックス（ＫＡｌＦ４等）を塗布して、同様にろう付け加熱した。
【００２８】
ろう付け後の模擬コアについて、ブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定した。さらに、ろう付けできた模擬コアについて、耐食性試験を実施した。耐食性試験は、模擬コアの外面（コルゲートフィンが付いていない面）をマスキングし、ＪＩＳＨ８６８１に準じたＣＡＳＳ試験を１０００時間行った。ＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した。フィン接着率およびＣＡＳＳ試験後の最大孔食深さを表２に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
表１に示される様に本発明例Ａ１〜Ａ７の皮材はいずれもＳｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、特に本発明例Ａ４がＳｉを上限値の６．０％に近い５．８％含有し、一方本発明例Ａ５がＺｎを下限値の０．５％に近い０．６％含有し、本発明例Ａ７がＺｎを上限値の６．５％に近い６．４％含有して製造された。
【００３２】
これに対し各比較例の皮材にあっては、比較例Ａ８はＳｉ含有量が２．６％であって本発明の下限値である３．０％に到達せず、比較例Ａ９はＳｉ含有量が６．２％であって本発明の上限値である６．０％を超える。
比較例Ａ１０はＺｎ含有量が０．４％であって本発明の下限値である０．５％に到達せず、 比較例Ａ１１はＺｎ含有量が７．０％であって本発明の上限値である６．５％を超える。
比較例Ａ１２はＳｉ含有量が７．５％であって本発明の上限値である６．０％を超え、また比較例Ａ１３はＳｉ含有量が１０．５％であって本発明の上限値である６．０％を超える。
【００３３】
これらの各本発明例Ａ１〜Ａ７及び比較例Ａ８〜Ａ１３の皮材を用いてなる各ブレージングシートの中で本発明例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７はそれぞれ皮材Ａ１〜皮材Ａ７を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍ、塗布フラックスをＫ２ＳｉＦ６１００％として構成された。これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．１では８５％であったが 本発明例Ｎｏ．２〜Ｎｏ．７ではいずれも１００％であった。
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．５では８０μｍであったが本発明例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４及び本発明例Ｎｏ．６，Ｎｏ．７では３５〜６０μｍであった。
【００３４】
さらに本発明例Ｎｏ．８、Ｎｏ．９は皮材Ａ２を用い、本発明例Ｎｏ．１０は皮材Ａ６を用いて構成され、クラッド率５〜１５％、クラッド厚１５〜４５μｍ、塗布フラックスをＫ２ＳｉＦ６１００％として構成された。ただし皮材の厚さは本発明例Ｎｏ．９は２５μmを超える４５μmであったが、本発明例Ｎｏ．８及び本発明例Ｎｏ．１０は２５μmに達しない１５μmであった。
その結果、これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．９では１００％であったが 本発明例Ｎｏ．８、Ｎｏ．１０ではいずれも９０％であった。
【００３５】
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．８、Ｎｏ．１０ではそれぞれ８０μｍ、７５μmであったが本発明例Ｎｏ．９では４５μｍであった。
また本発明例Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２は皮材Ａ１を用いて構成され、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍとして構成された。ただし、塗布フラックスは本発明例Ｎｏ．１１がＫ２ＳｉＦ６９６％、ＫＡｌＦ４ ４％でありアルミフッ化カリウムを５〜４０％含有するという条件には適合しない。一方、本発明例Ｎｏ．１２は塗布フラックスの構成がＫ２ＳｉＦ６９４％、ＫＡｌＦ４ ６％でありアルミフッ化カリウムを５〜４０％含有するという条件に適合する。
【００３６】
その結果、これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．１１では８５％であったが 本発明例Ｎｏ．１２では１００％であった。
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２それぞれ５０μｍ、５５μmであった。
また本発明例Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１４はそれぞれ皮材Ａ３、Ａ４を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍとして構成された。なお、塗布フラックスの構成は本発明例Ｎｏ．１３がＫ２ＳｉＦ６８０％、ＫＡｌＦ４ ２０％であり、本発明例Ｎｏ．１４はＫ２ＳｉＦ６６５％、ＫＡｌＦ４３５％でありアルミフッ化カリウムを５〜４０％含有するという条件に適合する。
【００３７】
その結果、これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．１３では１００％、本発明例Ｎｏ．１４では９５％であった。
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１４それぞれ５０μｍ、５５μmであった。
【００３８】
また本発明例Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．１７は皮材Ａ５を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍとして構成された。ただし、塗布フラックスは本発明例Ｎｏ．１５がＫ２ＳｉＦ６８２％、ＫＺｎＦ３ ８％であり亜鉛フッ化カリウムを１０〜４０％含有するという条件には適合しない。一方、本発明例Ｎｏ．１６は塗布フラックスの構成がＫ２ＳｉＦ６８８％、ＫＺｎＦ３ ８％であり亜鉛フッ化カリウムを１０〜４０％含有するという条件に適合する。 さらに本発明例Ｎｏ．１７は塗布フラックスの構成がＫ２ＳｉＦ６６５％、ＫＺｎＦ３ ３５％であり亜鉛フッ化カリウムを１０〜４０％含有するという条件に適合する。
【００３９】
その結果、これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．１７では９０％であったが 本発明例Ｎｏ．１５、１６では１００％であった。
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．１６、Ｎｏ．１７それぞれ５０μｍ、４０μmであり、本発明例Ｎｏ．１５では８０μmであった。
【００４０】
さらに本発明例Ｎｏ．１８は皮材Ａ５を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍとして構成され、塗布フラックスはＫ２ＳｉＦ６８２％、ＫＡｌＦ４ ６％、ＫＺｎＦ３１２％でありアルミフッ化カリウムと、亜鉛フッ化カリウムを合わせ１５〜４０％含有するという条件に適合する。
その結果、このブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．１８では１００％であった。
【００４１】
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．１８では５０μmであった。
【００４２】
比較例Ｎｏ．１９〜Ｎｏ．２２はそれぞれ比較例皮材Ａ８〜Ａ１１を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍ、塗布フラックスをＫ２ＳｉＦ６１００％として構成された。これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は比較例Ｎｏ．２０〜Ｎｏ．２１ではいずれも１００％であったが、比較例Ｎｏ．１９では２０％にとどまった。
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは比較例Ｎｏ．２０では貫通孔が形成され、比較例Ｎｏ．２１では２００μｍ、比較例Ｎｏ．２２では１６０μｍに達し、各本発明例に対し格段に耐食性が劣悪であった。
【００４３】
さらに比較例Ｎｏ．２３、Ｎｏ．２４は皮材Ａ４を用いて構成され、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍとして構成された。ただし、塗布フラックスは本発明例Ｎｏ．２３がＫ２ＳｉＦ６５５％、ＫＡｌＦ４ ４５％でありアルミフッ化カリウムを４０％以下含有するという上限を超える。また本発明例Ｎｏ．２４はＫ２ＳｉＦ６５５％、ＫＺｎＦ３４５％であり亜鉛フッ化カリウムを４０％以下含有するという上限を超える。そのため、これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率はそれぞれ３５％、２５％にとどまった。
【００４４】
従来例Ｎｏ．２５〜Ｎｏ．２７はそれぞれ比較例皮材Ａ９、Ａ１２、Ａ１３を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍ、塗布フラックスをＫ２ＳｉＦ６１００％として構成された。これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は比較例Ｎｏ．２６、Ｎｏ．２７ではいずれも１００％であったが、比較例Ｎｏ．２５では２０％にとどまった。またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さの測定では比較例Ｎｏ．２６、Ｎｏ．２７共に貫通孔が形成された。
【００４５】
以上の表２に示す結果から明らかなように、本発明例のＮｏ．１〜１８では、高いフィン接着率となり、優れたろう付け性であることを確認した。また、ＣＡＳＳ試験の結果、犠牲防食効果により孔食の進行が抑えられていることを確認した。Ｎｏ．１９は皮材のＳｉ量が本発明の範囲よりも少ないため、ケイフッ化カリウムから生成したＳｉ量ではろう材量が不十分であり、良好なろう付け性は得られなかった。Ｎｏ．２０は皮材のＳｉ量が本発明の範囲よりも多いため、皮材が短期間で腐食してしまい十分な犠牲防食効果が得られないため、貫通孔食が発生した。Ｎｏ．．２１とＮｏ．．２２は皮材のＺｎ量が本発明の範囲から外れているため、十分な犠牲防食効果が得られず、耐食性が劣る結果であった。Ｎｏ．．２３とＮｏ．．２４は塗布フラックスのケイフッ化カリウム含有量が本発明の範囲よりも少ないため、生成するＡｌ−Ｓｉろう材量が不十分なため、ろう付け性が劣る結果であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう付け加熱時にフラックスからＳｉを析出させてＡｌ−Ｓｉろう材を生成してろう付けするアルミニウム合金のろう付け方法及びアルミニウム合金クラッド材に関するものであり、特に自動車用熱交換器を構成するチューブ材料であるアルミニウム合金のろう付け方法及びアルミニウム合金クラッド材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用熱交換器などのアルミニウム製品又はアルミニウム合金製品の接合には、ノコロックブレージング法と呼ばれるろう付け方法が広く使用されている。ノコロックブレージングは接合するアルミニウム製品又はアルミニウム合金製品部材およびろう材に、アルミフッ化カリウム等のＫＦ−ＡｌＦ３系のフラックスを付着させ、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中でフラックスおよびろう材が溶融する温度まで加熱し、所定の部位をろう付けする方法である。
ろう材としてはＡｌ−Ｓｉ系のＪＩＳ４０４５合金やＪＩＳ４３４３合金が用いられる。特に自動車用熱交換器ではアルミニウム合金を心材として、ろう材をその表面にはり合わせてクラッドしたブレージングシートが使われることが多い。
【０００３】
係る自動車用熱交換器は屋外の環境にさらされることが多いため耐食性を確保することが必要となる。特に、冷媒通路となるチューブ材は、腐食により貫通孔が発生すると、冷媒の漏れが発生して熱交換器として機能しなくなるため、防食処理が施されることが多い。この様なチューブ材の防食処理としては、チューブ材よりも電位的に卑な合金をチューブ材の表面に犠牲陽極材として設置し、優先的に腐食させることによりチューブ材の腐食を防ぐ方法が使われている。
たとえば、チューブ材の表面に電位的に卑になるＺｎを含有させた合金をクラッドして、犠牲陽極層とするのである。したがって、チューブ材とベア材を接合する場合は、チューブ材の表面にＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金からなるろう材をクラッドしたブレージングシートを使ってろう付けし、熱交換器を構成していた。
【０００４】
近年、熱交換器の小型軽量化が進み、熱交換器のチューブ材においても、薄肉化する傾向がある。これに対応して、より高耐食なチューブ材が必要となってきた。しかし、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系の犠牲陽極機能を有するろう材をクラッドしたブレージングシートでは、充分な耐食性を確保することが難しい。
充分な防食効果を得るためにろう材中により多量のＺｎを添加した場合には、ろう付け時にろう材の共晶部のＺｎが濃化するため、Ｚｎ濃化部が短時間のうちに腐食してしまい、防食機能が失われる。
これに対し、心材とＡｌ−Ｓｉ系ろう材層の間に、中間層としてＡｌ−Ｚｎ系合金をクラッドしたブレージングシートがある。このブレージングシートではろう付け後に未溶融のＡｌ−Ｚｎ系合金層が犠牲陽極層として残るため、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金をクラッドしたブレージングシートよりも耐食性に優れている。しかし、ブレージングシートの構成が複雑になるため、材料製造が難しく、コスト高になる。
【０００５】
一方で、チューブ材にはＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドせずに、ケイフッ化カリウムを塗布してろう付けする方法が特許文献１や特許文献２に提案されている。この方法は、ろう付け加熱中にケイフッ化カリウムとアルミニウム製品又はアルミニウム合金製品材料（以下「アルミ製品材料」とする）が反応してＡｌ−Ｓｉ合金とアルミフッ化カリウムを生成し、ろう付する方法である。この方法ではＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系のろう材合金をクラッドする必要は無く、Ａｌ−Ｚｎ系犠牲陽極材のみをクラッドすればよいので、良好な耐食性を得ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平０８−２６７２２９
【特許文献２】特開平１２−０１５４８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ケイフッ化カリウムからろう付けに十分な量のＡｌ−Ｓｉ合金を生成するためには多量のケイフッ化カリウムが必要になる。
また、その様に多量に塗布したとしても、アルミ製品材料と未接触のケイフッ化カリウムは未反応のフラックスとしてアルミ製品材料上に残ってしまい、十分な量のＡｌ−Ｓｉ合金が生成されず良好なろう付性を確保することができない。
本発明は、以上の従来技術の問題に鑑み、ろう付け性と耐食性を両立したアルミニウム合金のろう付け方法及びアルミニウム合金クラッド材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明のろう付け方法は、Ｓｉを３．０〜６．０％（ｗｔ％、以下同様）、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材に、ケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することを特徴とする。
【０００９】
アルミフッ化カリウムを５〜４０％若しくは亜鉛フッ化カリウムを１０〜４０％含有する様にするのが望ましい。
【００１０】
またアルミフッ化カリウムと、亜鉛フッ化カリウムとを合わせ１５〜４０％含有する様にしてもよい。
【００１１】
また本発明のろう付け方法に用いるアルミニウム合金クラッド材は、Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドした物であって、ケイフッ化カリウムを主成分とするフラックスを用いた不活性ガス中ろう付けに用いられる。
犠牲陽極材の厚さは２５μｍ以上であるのが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアルミニウム合金のろう付け方法及びアルミニウム合金クラッド材によれば、材料中のＳｉとフラックスから置換反応により生成されるＳｉにより、少ないフラックス付着量でも良好にろう付けすることが可能となる。また、ろう付け後のアルミニウム製品又はアルミニウム合金製品は、優れた耐食性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明について詳細に説明する。
ケイフッ化カリウムからなるフラックスを塗布して、アルミ製品材料との置換反応によりろう材を生成してろう付する方法は、以前より提案されている。ケイフッ化カリウムとしては一般的にＫ２ＳｉＦ６が使用される。
【００１４】
アルミ製品材料上に塗布されたフラックスとアルミ製品材料との間には、ろう付け加熱の昇温中に下記の置換反応が起きていると考えられる。
３Ｋ２ＳｉＦ６ ＋ ４Ａｌ → ３Ｓｉ ＋ ２ＫＡｌＦ４ ＋ ２Ｋ２ＡｌＦ５
生成したＳｉはアルミ製品材料中のＡｌとＡｌ−Ｓｉろう材を生成するため、あらかじめＡｌ−Ｓｉろう材をクラッドした材料を用いる必要が無い。また、生成したＫＡｌＦ３，Ｋ２ＡｌＦ５は通常のノコロックブレージング法で使用されるフラックス成分であり、ろう付け加熱中のろう材が溶融する前に溶解し、アルミ製品材料表面の酸化膜を除去して、ろう付を可能にしている。
【００１５】
しかし、ろう付けに十分な量のろう材をケイフッ化カリウムから生成するためには、多量のケイフッ化カリウムを塗布する必要がある。たとえば、厚さ２０μｍのＡｌ−１０％Ｓｉ合金のろう材層をＫ２ＳｉＦ６のフラックスから生成しようとすると、アルミ製品材料上には２０ｇ／ｍ２以上のフラックス塗布量で厚く塗布することが必要となる。フラックスを厚く塗布したチューブ材を使って熱交換器を組み付けると、ろう付け時の寸法変動が大きくなり、良好なろう付け性が得られないことが多い。
さらに、フラックスとアルミ製品材料の置換反応は相互が直接接触する領域でのみ生じるため、フラックスが厚く塗布したとしても必ずしも置換反応を促進することはできず、ろう付け後に反応に寄与しない未反応のケイフッ化カリウムが残ってしまうことがある。
【００１６】
そこで、本発明ではフラックスを塗布する面にＳｉを含有した材料をクラッドし、アルミ製品材料からもＳｉを供給して、少ないケイフッ化カリウム塗布量でもろう付けに十分なＡｌ−Ｓｉろう材を生成することを可能とした。
Ｓｉを含有したアルミ製品材料上にケイフッ化カリウムからなるフラックスを塗布してろう付け加熱すると、昇温中に置換反応が起こり、Ｓｉが生成する。アルミ製品材料上にはもともと３．０〜６．０％のＳｉが存在するため、フラックスから生成したＳｉが少量でも十分なろう材量が得られる。Ｓｉ含有材の置換反応は表層でのみ発生し、しかもケイフッ化カリウムが置換反応によりすべて消費されてしまえば、それ以上の反応は起こらない。したがって、表層に生成したＡｌ−Ｓｉろう材層の下には、未反応のＳｉ含有層が残ることになる。
【００１７】
したがって、Ｓｉ含有材に犠牲陽極材としてＺｎ等を添加したクラッド材を使用してろう付け加熱することにより、Ａｌ−Ｓｉろう材層の下にＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金の犠牲陽極層が未反応のまま残るため、優れた耐食性を確保することが出来る。
【００１８】
Ｓｉの含有量を３．０〜６．０％としたのは下記の理由による。
Ｓｉ含有量が３．０％未満だと、ろう付けに十分なＳｉ量が確保できないため、生成するＡｌ−Ｓｉろう材量が少なく、ろう付け性が低下する。
Ｓｉの含有量が６．０％を超えると、犠牲陽極材中のＳｉとケイフッ化カリウムから供給されるＳｉの合計Ｓｉ量が多くなることにより、多量のＡｌ−Ｓｉろう材が生成する。このため、犠牲陽極材の内部までＡｌ−Ｓｉろう材による侵食が進み、未反応の犠牲陽極層が少なくなるため、耐食性が低下する。
また、未反応の犠牲陽極層内でも、部分的に溶融し、Ｚｎ等が濃化する部位が発生するため、犠牲陽極層の自己耐食性が著しく低下し、耐食性が低下する。
係るＳｉの含有量は３．０〜４．５％とするのがろう付け性と耐食性のバランスがよく、より好ましい。
【００１９】
Ｚｎは犠牲陽極材として電位を卑にするために添加する。
Ｚｎの含有量を０．５〜６．５％としたのは、０．５％未満だと犠牲陽極材の効果が十分に得られないため、耐食性が低下する。また、Ｚｎ含有量が６．５％を超えると犠牲陽極層の溶融開始温度が低下するため、犠牲陽極層内で部分的な溶融が発生してＺｎの濃化が起こり、犠牲陽極層の自己耐食性が低下する。また、フラックスとの反応により生成したろう材部にもＺｎの濃化が発生し、ろう付け接合部が短時間で腐食して、剥離してしまう可能性がある。Ｚｎの含有量は１．０〜３．０％とするのがより好ましい。
【００２０】
犠牲陽極材の厚さは２５μｍ以上であることが望ましい。ケイフッ化カリウムと犠牲陽極材表面の置換反応によりＡｌ−Ｓｉろう材が生成するが、表面に生成したＡｌ−Ｓｉろう材は犠牲陽極材内部に拡散する。犠牲陽極材の厚さが２５μｍ未満だと、拡散したろう材が心材まで到達するため、耐食性が低下する。
【００２１】
次にフラックスの成分およびその限定理由を説明する。
フラックス成分のケイフッ化カリウムは、本発明の手法によりろう付するために必要なもので、一般的な成分はＫ２ＳｉＦ６である。フラックス中のケイフッ化カリウム含有量が６０％未満だとろう付け加熱中のＡｌとの反応により生成するＳｉ量が少ないため、Ａｌ−Ｓｉろう材が少なくなり、ろう付け性が低下する。
【００２２】
ケイフッ化カリウムを単独で使用してもかまわないが、さらにアルミフッ化カリウムまたは亜鉛フッ化カリウムをフラックスに添加することができる。
アルミフッ化カリウムはＫＡｌＦ４， Ｋ２ＡｌＦ５， Ｋ２ＡｌＦ５・Ｈ２Ｏの混合物として添加する。
アルミフッ化カリウムを添加することにより、ケイフッ化カリウムとＡｌの置換反応が促進し、速やかにＳｉが生成するため、未反応の残存ケイフッ化カリウムを少なくすることができる。
アルミフッ化カリウムは低融点であり、ケイフッ化カリウムとアルミの置換反応よりも低い温度で溶融を開始する。そのため、犠牲陽極材表面の酸化膜が破壊され、ケイフッ化カリウムとＡｌの接触部が増え、置換反応が促進される。
アルミフッ化カリウムの添加量が４０％を超えると、ろう付け加熱中のＡｌとの反応により生成するＳｉ量が少ないため、Ａｌ−Ｓｉろう材が少なくなり、ろう付け性が低下する。
【００２３】
亜鉛フッ化カリウムとしてはＫＺｎＦ３を添加する。
亜鉛フッ化カリウムはＡｌと反応することによりアルミ製品材料の表面にＺｎを生成する。生成したＺｎはＡｌ中に拡散するため、犠牲陽極材のＺｎ濃度が上昇し、犠牲陽極材はより卑な電位となる。したがって、犠牲陽極材に添加されたＺｎ含有量が少なくても、良好な耐食性を確保することができる。
亜鉛フッ化カリウムの添加量が４０％を超えると、ろう付け加熱中のＡｌとの反応により生成するＳｉ量が少ないため、Ａｌ−Ｓｉろう材が少なくなり、ろう付け性が低下する。
【００２４】
心材としてはＪＩＳＡ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金が適用される。さらに、犠牲陽極材と心材の電位差を確保するために、心材にＣｕを添加する方法も適用できる。また、ろう付け後の強度を確保するためにＳｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｚｒ等の元素を添加する方法も適用できる。心材へのＭｇ添加はろう付け後の強度確保には有効であるが、ケイフッ化カリウムとアルミの置換反応を妨げて、ろう付け性が大きく低下するため、添加量は０．５％以下に抑えたほうがよい。
【００２５】
[実施例１]
以下に本発明を実施例により具体的に説明する。
ＪＩＳＡ３００３合金にＣｕを０．５％添加した組成の合金を金型鋳造し、厚さ４０ｍｍに面削して、心材用鋳塊を作製した。
表１に示す組成の合金を皮材用に鋳造し、５００℃にて熱間圧延により所定の厚さまで圧延した。心材と皮材を表２に示す組み合わせおよびクラッド率で合わせ、熱間圧延により厚さ３ｍｍまで圧延した。さらに冷間圧延により０．３ｍｍまで圧延し、３６０℃×２時間の条件で焼鈍して、ブレージングシートを製造した。
【００２６】
得られたブレージングシートを長さ１００ｍｍ、幅２０ｍｍに切断した後、フラックスのアルコール懸濁液をブレージングシートの皮材面に塗布した。フラックスはケイフッ化カリウム（Ｋ２ＳｉＦ６）粉末、アルミフッ化カリウム（ＫＡｌＦ４）粉末、亜鉛フッ化カリウム（ＫＺｎＦ３）粉末を表２に示す割合で混合したものを使用した。
【００２７】
フラックス塗布量は塗布前後の重量測定により１０ｇ／ｍ２とした。フラックス塗布後のブレージングシートを熱交換器のチューブ材相当とし、フラックス塗布面にコルゲート加工したフィンを組み合わせて、熱交換器の模擬コアを作製した。フィン材としては、ＪＩＳＡ３００３合金にＺｎを１％添加し、板厚０．１ｍｍ、幅２０ｍｍのベア材を使用し、フィンピッチ３ｍｍでコルゲート加工したものを使用した。模擬コアを窒素雰囲気中で６００℃×３分の条件で加熱してろう付けした。また、従来例としてはノコロックブレージングで一般的に使用されるＫＦ−ＡｌＦ３系のフラックス（ＫＡｌＦ４等）を塗布して、同様にろう付け加熱した。
【００２８】
ろう付け後の模擬コアについて、ブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定した。さらに、ろう付けできた模擬コアについて、耐食性試験を実施した。耐食性試験は、模擬コアの外面（コルゲートフィンが付いていない面）をマスキングし、ＪＩＳＨ８６８１に準じたＣＡＳＳ試験を１０００時間行った。ＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した。フィン接着率およびＣＡＳＳ試験後の最大孔食深さを表２に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【００３１】
表１に示される様に本発明例Ａ１〜Ａ７の皮材はいずれもＳｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、特に本発明例Ａ４がＳｉを上限値の６．０％に近い５．８％含有し、一方本発明例Ａ５がＺｎを下限値の０．５％に近い０．６％含有し、本発明例Ａ７がＺｎを上限値の６．５％に近い６．４％含有して製造された。
【００３２】
これに対し各比較例の皮材にあっては、比較例Ａ８はＳｉ含有量が２．６％であって本発明の下限値である３．０％に到達せず、比較例Ａ９はＳｉ含有量が６．２％であって本発明の上限値である６．０％を超える。
比較例Ａ１０はＺｎ含有量が０．４％であって本発明の下限値である０．５％に到達せず、 比較例Ａ１１はＺｎ含有量が７．０％であって本発明の上限値である６．５％を超える。
比較例Ａ１２はＳｉ含有量が７．５％であって本発明の上限値である６．０％を超え、また比較例Ａ１３はＳｉ含有量が１０．５％であって本発明の上限値である６．０％を超える。
【００３３】
これらの各本発明例Ａ１〜Ａ７及び比較例Ａ８〜Ａ１３の皮材を用いてなる各ブレージングシートの中で本発明例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７はそれぞれ皮材Ａ１〜皮材Ａ７を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍ、塗布フラックスをＫ２ＳｉＦ６１００％として構成された。これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．１では８５％であったが 本発明例Ｎｏ．２〜Ｎｏ．７ではいずれも１００％であった。
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．５では８０μｍであったが本発明例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４及び本発明例Ｎｏ．６，Ｎｏ．７では３５〜６０μｍであった。
【００３４】
さらに本発明例Ｎｏ．８、Ｎｏ．９は皮材Ａ２を用い、本発明例Ｎｏ．１０は皮材Ａ６を用いて構成され、クラッド率５〜１５％、クラッド厚１５〜４５μｍ、塗布フラックスをＫ２ＳｉＦ６１００％として構成された。ただし皮材の厚さは本発明例Ｎｏ．９は２５μmを超える４５μmであったが、本発明例Ｎｏ．８及び本発明例Ｎｏ．１０は２５μmに達しない１５μmであった。
その結果、これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．９では１００％であったが 本発明例Ｎｏ．８、Ｎｏ．１０ではいずれも９０％であった。
【００３５】
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．８、Ｎｏ．１０ではそれぞれ８０μｍ、７５μmであったが本発明例Ｎｏ．９では４５μｍであった。
また本発明例Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２は皮材Ａ１を用いて構成され、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍとして構成された。ただし、塗布フラックスは本発明例Ｎｏ．１１がＫ２ＳｉＦ６９６％、ＫＡｌＦ４ ４％でありアルミフッ化カリウムを５〜４０％含有するという条件には適合しない。一方、本発明例Ｎｏ．１２は塗布フラックスの構成がＫ２ＳｉＦ６９４％、ＫＡｌＦ４ ６％でありアルミフッ化カリウムを５〜４０％含有するという条件に適合する。
【００３６】
その結果、これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．１１では８５％であったが 本発明例Ｎｏ．１２では１００％であった。
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１２それぞれ５０μｍ、５５μmであった。
また本発明例Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１４はそれぞれ皮材Ａ３、Ａ４を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍとして構成された。なお、塗布フラックスの構成は本発明例Ｎｏ．１３がＫ２ＳｉＦ６８０％、ＫＡｌＦ４ ２０％であり、本発明例Ｎｏ．１４はＫ２ＳｉＦ６６５％、ＫＡｌＦ４３５％でありアルミフッ化カリウムを５〜４０％含有するという条件に適合する。
【００３７】
その結果、これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．１３では１００％、本発明例Ｎｏ．１４では９５％であった。
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．１３、Ｎｏ．１４それぞれ５０μｍ、５５μmであった。
【００３８】
また本発明例Ｎｏ．１５〜Ｎｏ．１７は皮材Ａ５を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍとして構成された。ただし、塗布フラックスは本発明例Ｎｏ．１５がＫ２ＳｉＦ６８２％、ＫＺｎＦ３ ８％であり亜鉛フッ化カリウムを１０〜４０％含有するという条件には適合しない。一方、本発明例Ｎｏ．１６は塗布フラックスの構成がＫ２ＳｉＦ６８８％、ＫＺｎＦ３ ８％であり亜鉛フッ化カリウムを１０〜４０％含有するという条件に適合する。 さらに本発明例Ｎｏ．１７は塗布フラックスの構成がＫ２ＳｉＦ６６５％、ＫＺｎＦ３ ３５％であり亜鉛フッ化カリウムを１０〜４０％含有するという条件に適合する。
【００３９】
その結果、これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．１７では９０％であったが 本発明例Ｎｏ．１５、１６では１００％であった。
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．１６、Ｎｏ．１７それぞれ５０μｍ、４０μmであり、本発明例Ｎｏ．１５では８０μmであった。
【００４０】
さらに本発明例Ｎｏ．１８は皮材Ａ５を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍとして構成され、塗布フラックスはＫ２ＳｉＦ６８２％、ＫＡｌＦ４ ６％、ＫＺｎＦ３１２％でありアルミフッ化カリウムと、亜鉛フッ化カリウムを合わせ１５〜４０％含有するという条件に適合する。
その結果、このブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は本発明例Ｎｏ．１８では１００％であった。
【００４１】
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは本発明例Ｎｏ．１８では５０μmであった。
【００４２】
比較例Ｎｏ．１９〜Ｎｏ．２２はそれぞれ比較例皮材Ａ８〜Ａ１１を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍ、塗布フラックスをＫ２ＳｉＦ６１００％として構成された。これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は比較例Ｎｏ．２０〜Ｎｏ．２１ではいずれも１００％であったが、比較例Ｎｏ．１９では２０％にとどまった。
またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さを測定した最大孔食深さは比較例Ｎｏ．２０では貫通孔が形成され、比較例Ｎｏ．２１では２００μｍ、比較例Ｎｏ．２２では１６０μｍに達し、各本発明例に対し格段に耐食性が劣悪であった。
【００４３】
さらに比較例Ｎｏ．２３、Ｎｏ．２４は皮材Ａ４を用いて構成され、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍとして構成された。ただし、塗布フラックスは本発明例Ｎｏ．２３がＫ２ＳｉＦ６５５％、ＫＡｌＦ４ ４５％でありアルミフッ化カリウムを４０％以下含有するという上限を超える。また本発明例Ｎｏ．２４はＫ２ＳｉＦ６５５％、ＫＺｎＦ３４５％であり亜鉛フッ化カリウムを４０％以下含有するという上限を超える。そのため、これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率はそれぞれ３５％、２５％にとどまった。
【００４４】
従来例Ｎｏ．２５〜Ｎｏ．２７はそれぞれ比較例皮材Ａ９、Ａ１２、Ａ１３を用い、クラッド率１０％、クラッド厚３０μｍ、塗布フラックスをＫ２ＳｉＦ６１００％として構成された。これらのブレージングシートとコルゲートフィンの接合率を測定したフィン接着率は比較例Ｎｏ．２６、Ｎｏ．２７ではいずれも１００％であったが、比較例Ｎｏ．２５では２０％にとどまった。またＣＡＳＳ試験後のブレージングシートについて、腐食深さの測定では比較例Ｎｏ．２６、Ｎｏ．２７共に貫通孔が形成された。
【００４５】
以上の表２に示す結果から明らかなように、本発明例のＮｏ．１〜１８では、高いフィン接着率となり、優れたろう付け性であることを確認した。また、ＣＡＳＳ試験の結果、犠牲防食効果により孔食の進行が抑えられていることを確認した。Ｎｏ．１９は皮材のＳｉ量が本発明の範囲よりも少ないため、ケイフッ化カリウムから生成したＳｉ量ではろう材量が不十分であり、良好なろう付け性は得られなかった。Ｎｏ．２０は皮材のＳｉ量が本発明の範囲よりも多いため、皮材が短期間で腐食してしまい十分な犠牲防食効果が得られないため、貫通孔食が発生した。Ｎｏ．．２１とＮｏ．．２２は皮材のＺｎ量が本発明の範囲から外れているため、十分な犠牲防食効果が得られず、耐食性が劣る結果であった。Ｎｏ．．２３とＮｏ．．２４は塗布フラックスのケイフッ化カリウム含有量が本発明の範囲よりも少ないため、生成するＡｌ−Ｓｉろう材量が不十分なため、ろう付け性が劣る結果であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを３．０〜６．０％（ｗｔ％、以下同様）、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材に、ケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することを特徴とするアルミニウム合金のろう付け方法。
【請求項２】
Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材を、アルミフッ化カリウムを５〜４０％含有し、残部がケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することを特徴とするアルミニウム合金のろう付け方法。
【請求項３】
Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材を、亜鉛フッ化カリウムを１０〜４０％含有し、残部がケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することを特徴とするアルミニウム合金のろう付け方法。
【請求項４】
Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材を、アルミフッ化カリウムと、亜鉛フッ化カリウムを合わせて１５〜４０％含有し、残部がケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することを特徴とするアルミニウム合金のろう付け方法。
【請求項５】
Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドした、ケイフッ化カリウムを主成分とするフラックスを用いた不活性ガス中ろう付けに用いられるアルミニウム合金クラッド材。
【請求項６】
犠牲陽極材の厚さが２５μｍ以上である請求項５に記載のアルミニウム合金クラッド材。
【請求項１】
Ｓｉを３．０〜６．０％（ｗｔ％、以下同様）、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材に、ケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することを特徴とするアルミニウム合金のろう付け方法。
【請求項２】
Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材を、アルミフッ化カリウムを５〜４０％含有し、残部がケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することを特徴とするアルミニウム合金のろう付け方法。
【請求項３】
Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材を、亜鉛フッ化カリウムを１０〜４０％含有し、残部がケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することを特徴とするアルミニウム合金のろう付け方法。
【請求項４】
Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドしたアルミニウム合金クラッド材を、アルミフッ化カリウムと、亜鉛フッ化カリウムを合わせて１５〜４０％含有し、残部がケイフッ化カリウムおよび不可避不純物からなるフラックスを塗布して、不活性ガス中で加熱することを特徴とするアルミニウム合金のろう付け方法。
【請求項５】
Ｓｉを３．０〜６．０％、Ｚｎを０．５〜６．５％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる犠牲陽極材を、心材の少なくとも片面にクラッドした、ケイフッ化カリウムを主成分とするフラックスを用いた不活性ガス中ろう付けに用いられるアルミニウム合金クラッド材。
【請求項６】
犠牲陽極材の厚さが２５μｍ以上である請求項５に記載のアルミニウム合金クラッド材。
【公開番号】特開２００９−１８３９８０（Ｐ２００９−１８３９８０Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６６３７（Ｐ２００８−２６６３７）
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【出願人】（０００１０７５３８）古河スカイ株式会社 (572)
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【出願人】（０００１０７５３８）古河スカイ株式会社 (572)
[ Back to top ]