アルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシート
【課題】アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用される高温経時強度に優れるアルミニウム合金材を提供する。
【解決手段】本発明のアルミニウム合金材は、心材Ｃ２の少なくとも片面にろう材Ｆを備えるアルミニウム合金ブレージングシートＢ３１（またはＢ３２）の心材Ｃ２として使用されるアルミニウム合金材であって、Ｃｕ：２．５質量％を超え３．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【解決手段】本発明のアルミニウム合金材は、心材Ｃ２の少なくとも片面にろう材Ｆを備えるアルミニウム合金ブレージングシートＢ３１（またはＢ３２）の心材Ｃ２として使用されるアルミニウム合金材であって、Ｃｕ：２．５質量％を超え３．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用されるアルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用の熱交換器である、例えば、コンデンサ、エバポレータ、インタークーラ等は、流体通路を有する形状のチューブ材やプレート材と、コルゲート成形されたフィン材とを交互に重ね合わせ、組み合わされた状態でろう付されることによって製造される。このようなチューブ材やプレート材、フィン材は、ろう付用のアルミニウム合金材や、アルミニウム合金からなる心材の片面または両面にＡｌ−Ｓｉ系合金のろう材等をクラッドしたアルミニウム合金ブレージングシートから成形されている。
【０００３】
従来のろう付用のアルミニウム合金材や、アルミニウム合金ブレージングシートの心材は、Ａｌ−Ｍｎ系合金が主流であった。そして、このようなアルミニウム合金の強度を向上させるため、Ｃｕ、さらにＳｉやＭｇを添加したろう付用のアルミニウム合金材や、これを心材とし、Ａｌ−Ｓｉ系合金のろう材がクラッドされたアルミニウム合金ブレージングシートが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９１３５３号公報（段落００１０〜００１５，００２５）
【特許文献２】特開平５−３３９６６６号公報（段落０００５〜００１３）
【特許文献３】特開平４−２０２７３５号公報（第２頁右上第１２行〜同頁左下第１７行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記したようなろう付用のアルミニウム合金材や、これを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートから製造される熱交換器の使用温度は概ね１００℃以下であった。したがって、使用温度が、例えば１５０℃以上の高温経時においては、アルミニウム合金材や、これを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートの強度が十分でなく使用に限界があるという問題を有していた。
【０００６】
また、近年、熱交換器は小型化、高性能化が要求され、熱交換器の使用条件は高圧化、高温化する方向にあり、ろう付用のアルミニウム合金材やこれを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートについては、１５０℃以上の高温経時での高強度化が要求されている。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題を解決すべく、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用される高温経時強度に優れるアルミニウム合金材、および、高温経時強度に優れる心材を用い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を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための本発明に係るアルミニウム合金材は、心材の少なくとも片面
にろう材を備え、かつ５９０℃で２分間のろう付加熱後に２００℃で３００時間保持した
後の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上であるアルミニウム合金ブレージングシー
トの心材として使用される。そして、前記アルミニウム合金材は、Ｃｕ：２．５質量％を
超え３．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【０００９】
このようなアルミニウム合金材は、２．５質量％を超え３．５質量％以下のＣｕを含有することにより、Ｃｕの固溶・析出強化による強度向上と共に、高温経時でのアルミニウム合金の強度低下を小さくすることができ、また、Ｓｉを０．０５〜１．０質量％の範囲で含有することにより、Ｓｉの固溶・析出強化により強度をさらに向上させることができる。
【００１０】
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％をさらに含有してもよい。このようなアルミニウム合金材は、金属間化合物の分散強化により強度をさらに向上させ、また組織を微細化させて成形加工性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％をさらに含有してもよい。このようなアルミニウム合金材は、Ｍｇの固溶・析出強化により、またＳｉとの金属間化合物の析出強化により、強度をさらに向上させることができる。
【００１２】
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％をさらに含有してもよい。このようなアルミニウム合金材は、金属間化合物の分散強化により強度をさらに向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｖ：０．０５〜０．３質量％から選択される１種以上をさらに含有してもよい。このようなアルミニウム合金材は、微細な金属間化合物を生成して強度をさらに向上させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｓｎ：０．０１〜０．１質量％、Ｃｄ：０．０１〜０．１質量％、Ｉｎ：０．０１〜０．１質量％から選択される１種以上をさらに含有してもよい。このようなアルミニウム合金材は、高温時におけるＣｕの析出を促進して強度をさらに向上させることができる。
【００１５】
また、前記課題を解決するための本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記アルミニウム合金材を心材とし、その片面または両面にアルミニウム合金からなるろう材を備えることを特徴とする。
【００１６】
このようなアルミニウム合金ブレージングシートは、前記したアルミニウム合金材を心材とすることによって、高温経時での強度低下を小さくすることができ、また成形加工性を向上させることができる。また、心材の片面または両面にろう材を備えることによって、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。
【００１７】
また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記アルミニウム合金材を心材とし、その一方の面にアルミニウム合金からなるろう材を備え、他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材を備えることを特徴とする。
【００１８】
このようなアルミニウム合金ブレージングシートは、前記したアルミニウム合金材を心材とすることによって、高温経時での強度低下を小さくすることができ、成形加工性を向上させることができる。また、心材の一方の面にろう材を備えるので、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。さらに、心材の他方の面に犠牲陽極材を備えるので、犠牲陽極材の犠牲防食作用によって、その耐食性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るアルミニウム合金材は、強度向上と共に、高温経時での強度低下を小さくすることができるので高温経時強度に優れ、また成形加工性に優れている。本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記アルミニウム合金材を心材とすることで高温経時強度や成形加工性に優れ、少なくとも片面にろう材を備えることでろう付により熱交換器等に容易に加工することができ、さらに犠牲陽極材を備える場合はその耐食性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートを示す断面図であり、（ａ）は心材の片面にろう材を有する場合、（ｂ）は心材の両面にろう材を有する場合を示す。
【図２】本発明の第２実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るアルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシートを実現するための形態について説明する。
【００２２】
〔アルミニウム合金材〕
本発明に係るアルミニウム合金材は、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用されるアルミニウム合金材であり、Ｃｕ：２．５質量％を超え３．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなる。
【００２３】
本発明に係るアルミニウム合金材は、さらに、Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％、Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％、Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｖ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｎ：０．０１〜０．１質量％、Ｃｄ：０．０１〜０．１質量％、Ｉｎ：０．０１〜０．１質量％から選択される１種以上を含有してもよい。
【００２４】
なお、本発明に係るアルミニウム合金材は、ろう付用のアルミニウム合金材としても使用することができる。
以下、本発明に係るアルミニウム合金材の添加元素の含有量を数値限定した理由について説明する。
【００２５】
（Ｃｕ：２．５質量％を超え３．５質量％以下）
Ｃｕは、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させ、また、高温経時でのアルミニウム合金材の強度低下を小さくする。さらに、Ｃｕはアルミニウム合金の電位を貴とするため、アルミニウム合金ブレージングシートの心材とした場合、心材の電位をろう材の電位よりも貴とすることができるので、ろう材が心材（アルミニウム合金材）を犠牲防食し、アルミニウム合金ブレージングシートの耐食性を向上させる。
【００２６】
Ｃｕの含有量が２．５質量％以下では、十分な高温経時強度が得られない。一方、Ｃｕの含有量が３．５質量％を超えると、アルミニウム合金の融点が低下するのでろう付時にアルミニウム合金材が溶融する虞がある。また、Ｃｕの含有量の増加と共にアルミニウム合金材のろう付前における伸びが低下するので、成形加工性が低下する。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＣｕの含有量は、２．５質量％を超え３．５質量％以下とする。
【００２７】
（Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％）
Ｓｉは、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させる。Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満では、十分な強度向上効果が得られない。一方、Ｓｉの含有量が１．０質量％を超えると、前記のＣｕと合わせてアルミニウム合金材の融点がさらに低下して、アルミニウム合金材がろう付時に溶融する虞がある。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＳｉの含有量は０．０５〜１．０質量％とする。
【００２８】
（Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％）
Ｆｅは、アルミニウム合金中で金属間化合物として晶出・析出して分散強化に寄与する。また、晶出・析出した金属間化合物は、再結晶の核となって再結晶を促進させるので、グレイン組織を微細にする効果を有し、アルミニウム合金材の成形加工性を向上させる。これらの効果を十分に得るために、Ｆｅの含有量は０．０５質量％以上が好ましい。一方、Ｆｅの含有量が１．５質量％を超えると、金属間化合物の晶出・析出が増加してアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＦｅの含有量は１．５質量％以下とする。
【００２９】
（Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％）
Ｍｇは、前記のＣｕ，Ｓｉと同様に、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させる。また、Ｓｉと金属間化合物を生成・析出して析出強化に寄与する。これらの効果を十分に得るために、Ｍｇの含有量は０．０５質量％以上が好ましい。一方、Ｍｇの含有量が０．６質量％を超えると、非腐食性フラックスを用いた雰囲気下でのろう付において、ろう付性を阻害する場合がある。また、アルミニウム合金材のろう付前における伸びが低下して成形加工性が低下する場合がある。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＭｇの含有量は０．６質量％以下とする。
【００３０】
（Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％）
Ｎｉは、アルミニウム合金中で金属間化合物として存在して分散強化に寄与する。この効果を十分に得るために、Ｎｉの含有量は０．０５質量％以上が好ましい。一方、Ｎｉの含有量が１．５質量％を超えると、金属間化合物が増加するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＮｉの含有量は１．５質量％以下とする。
【００３１】
（Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ：各０．０５〜０．３質量％）
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖは、それぞれアルミニウム合金中で微細な金属間化合物を生成して、その強度を向上させる。この効果を十分に得るために、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖの各含有量は０．０５質量％以上が好ましい。一方、これらの元素のそれぞれの含有量が０．３質量％を超えると、粗大な金属間化合物が生成するので、アルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＣｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖの各含有量は０．３質量％以下とする。
【００３２】
（Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎ：各０．０１〜０．１質量％）
Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎは、それぞれアルミニウム合金中で高温時におけるＣｕの析出を促進して強度向上に寄与する。この効果を十分に得るために、Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎの各含有量は０．０１質量％以上が好ましい。また、Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎは、それぞれの含有量が０．１質量％を超えるとその効果は飽和して、それ以上添加されても変化しないので、結果としてコストアップとなる。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＳｎ，Ｃｄ，Ｉｎの各含有量は０．１質量％以下とする。
【００３３】
（不可避的不純物）
本発明に係るアルミニウム合金材は、不可避的不純物として、Ｍｎを１．５質量％以下、Ｆｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖを各０．０５質量％未満、Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎを各０．０１質量％未満含有していてもよい。これらの元素を前記それぞれの量で含有しても、本発明に係るアルミニウム合金材の性能を何ら妨げるものではない。
【００３４】
〔アルミニウム合金ブレージングシート〕
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシート（以下、適宜、ブレージングシートという）は、前記した本発明に係るアルミニウム合金材を心材とする。具体的には、図１（ａ）に示すように、本発明の第１実施形態に係るブレージングシートＢ３１は、前記のアルミニウム合金材を心材Ｃ２として、その片面にアルミニウム合金からなるろう材Ｆを備えている。また、図１（ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態に係るブレージングシートＢ３２は、心材Ｃ２の両面それぞれにアルミニウム合金からなるろう材Ｆ，Ｆを備えてもよい。
【００３５】
さらに、図２に示すように、本発明の第２実施形態に係るブレージングシートＢ４は、心材Ｃ２の一方の面にアルミニウム合金からなるろう材Ｆを備え、他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材Ｓを備えている。
【００３６】
（ろう材）
各実施形態に係るブレージングシートＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４のろう材Ｆとしては、アルミニウム合金からなる公知のろう材を使用することができる。このようなアルミニウム合金としては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ（Ｂｉ）系合金等が挙げられる。
【００３７】
（犠牲陽極材）
第２実施形態に係るブレージングシートＢ４の犠牲陽極材Ｓ（以下、適宜、犠牲材という）としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる公知の犠牲材を使用することができる。前記アルミニウム合金としては、例えば、Ａｌ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金、そしてこれらにＭｎ，Ｓｉ等を含有した合金等が挙げられる。
【００３８】
（製造方法）
本発明の実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法について、その一例を簡単に説明する。
まず、心材（アルミニウム合金材）用アルミニウム合金およびろう材用アルミニウム合金、さらに第２実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートの場合は犠牲材用アルミニウム合金を、それぞれ連続鋳造により溶解、鋳造し、必要に応じて面削、均質化熱処理して、心材用鋳塊、ろう材用鋳塊、および犠牲材用鋳塊を得る。ろう材用鋳塊および犠牲材用鋳塊、さらに必要に応じて心材用鋳塊を、それぞれ所定の厚さに熱間圧延または切断して、ろう材用アルミニウム合金板および犠牲材用アルミニウム合金板、ならびに心材用アルミニウム合金板を得る。
【００３９】
次に、このようにして得られた心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）に、後記するように、ろう材用アルミニウム合金板、また必要に応じて犠牲材用アルミニウム合金板を所定のクラッド率になるように重ね合わせ、４００℃以上の温度で加熱後、熱間圧延により圧着して板状とする。その後、粗鈍、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延により所定の板厚とし、さらに必要に応じて仕上げ焼鈍を行う。このようにして、本発明の各実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートを製造することができる。
【００４０】
ここで、前記の、心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）に、ろう材用アルミニウム合金板、犠牲材用アルミニウム合金板を重ね合わせる工程において、図１（ａ）に示す第１実施形態に係るブレージングシートＢ３１を製造する場合は、１枚のろう材用アルミニウム合金板と心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）とを重ね合わせる。
【００４１】
また、図１（ｂ）に示す第１実施形態に係るブレージングシートＢ３２を製造する場合は、２枚のろう材用アルミニウム合金板の間に心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）を挟むように重ね合わせる。さらに、図２に示す第２実施形態に係るブレージングシートＢ４を製造する場合は、ろう材用アルミニウム合金板と犠牲材用アルミニウム合金板の間に心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）を挟むように重ね合わせる。
【００４２】
なお、本発明に係るアルミニウム合金材をろう付用のアルミニウム合金材とする場合は、前記の心材用鋳塊を所定の厚さに熱間圧延した後、必要に応じて、粗鈍、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延により所定の板厚とし、さらに仕上げ焼鈍を行うことで製造することができる。
以上の製造方法は、本発明の各実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートまたはアルミニウム合金材を製造するための一例であり、必ずしもこの製造方法に限定されるものではない。
【００４３】
以上、説明した本発明に係るアルミニウム合金材は、ＣｕおよびＳｉの各含有量を適切に規定することで、アルミニウム合金の強度向上と共に、高温経時での強度低下を小さくすることができるので、高温経時強度に優れ、また、さらに、Ｆｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎから選択される１種以上をその含有量を適切に規定して含有することで、強度と成形加工性にも優れている。
【００４４】
また、本発明の第１実施形態および第２実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４は、本発明に係るアルミニウム合金材を心材Ｃ２として備えることで、高温経時強度や成形加工性に優れている。また、心材Ｃ２の少なくとも片面にろう材Ｆを備えることで、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。さらに、第２実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートＢ４のように犠牲陽極材Ｓを備えることで、その耐食性を向上させることができる。
【００４５】
このようなアルミニウム合金ブレージングシートＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４、およびろう付用のアルミニウム合金材は、ろう付によって製造される自動車用熱交換器のプレート材やチューブ材等として好適に使用することができる。これにより、特に１５０℃以上の高温経時において、十分な強度を有する熱交換器を製造することができる。
【実施例１】
【００４６】
以下、本発明に係るアルミニウム合金材を心材としたアルミニウム合金ブレージングシートについて、本発明で規定した添加元素の含有量の範囲を満足する実施例および参考例と、本発明で規定した添加元素の含有量の範囲を満足しない比較例とを対比して具体的に説明する。
【００４７】
〔供試材の作製〕
表１に示す添加元素を含有するアルミニウム合金組成の心材用アルミニウム合金（Ｃ１０１〜１０５，２０１，２０２，２０４〜２３０，２３２〜２４０）、ろう材用アルミニウム合金（Ｆ）、および犠牲材用アルミニウム合金（Ｓ）を、それぞれ連続鋳塊により、溶解、鋳造した後、均質化熱処理および熱間圧延を実施して、心材用アルミニウム合金板、ろう材用アルミニウム合金板、および犠牲材用アルミニウム合金板を得た。
【００４８】
【表１】
【００４９】
次に、表２および表３に示す組合せで、心材用アルミニウム合金板の両面にろう材用アルミニウム合金板をそれぞれ板厚全体の１０％となるように重ね合わせ、または、心材用アルミニウム合金板の一方の面にろう材用アルミニウム合金板、他方の面に犠牲材用アルミニウム合金板をそれぞれ板厚全体の１０％となるように重ね合わせ、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍を実施して、表２（供試材Ｎｏ．１〜６）および表３（供試材Ｎｏ．７，８，１０〜３８，４０〜４８）に示すアルミニウム合金ブレージングシートの供試材を作製した。これらの供試材は、板厚が１．６ｍｍであり、Ｏ材に調質されている。
【００５０】
【表２】
【００５１】
【表３】
【００５２】
ここで、供試材Ｎｏ．４，３５，３６は、本発明の第２実施形態に係る、心材Ｃ２の一方の面にろう材Ｆを備え、他方の面に犠牲陽極材Ｓ（犠牲材）を備えるアルミニウム合金ブレージングシートＢ４（図２参照）であり、それ以外の供試材は、心材Ｃ２の両面にろう材Ｆ，Ｆを備える本発明の第１実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートＢ３２（図１（ｂ）参照）である。
【００５３】
（成形加工性の評価）
各供試材からＪＩＳ Ｚ２２０１に規定されている５号試験片を作製し、常温で引張試験機にて素材伸びを測定して、結果を表２および表３に示す。素材伸びが２６％以上であるものを成形加工性が良好であると評価した。
【００５４】
（高温経時強度の評価）
各供試材から幅１００ｍｍ×長さ２００ｍｍの短冊状の試験片を切り出して、市販の非腐食性フラックス（ＦＬ−７、森田化学工業株式会社）を５ｇ／ｍ2塗布して乾燥後、長手方向が垂直方向となるように釣り下げて、窒素雰囲気中に５９０℃で２分間保持してろう付加熱を行った。
【００５５】
ろう付加熱後の試験片からＪＩＳ Ｚ２２０１に規定されている５号試験片を作製し、２００℃で３００時間保持した後、２００℃で引張試験機にて引張強度を測定して、結果を高温経時強度として表２および表３に示す。高温経時強度が１４５ＭＰａ以上であるものを高温経時強度に優れると評価した。
【００５６】
〔評価結果〕
（心材のＣｕの含有量による評価）
表２に示す供試材Ｎｏ．１〜６は、高温経時強度を向上させるＣｕを添加したアルミニウム合金材を心材に適用し、その含有量による効果を検証したものである。供試材Ｎｏ．１〜４は、心材のＣｕの含有量が本発明に係るアルミニウム合金材の範囲を満足する参考例であり、２００℃で３００時間保持後（高温経時後）の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上と高温経時強度に優れて、また素材伸びは２６％以上で成形加工性も良好であった。
【００５７】
これに対して、供試材Ｎｏ．５は心材のＣｕの含有量が本発明の範囲の下限値以下であるので、高温経時強度が１２０ＭＰａと供試材Ｎｏ．１〜４と比較して不十分であった。
【００５８】
一方、供試材Ｎｏ．６は心材のＣｕの含有量が本発明の範囲の上限値を超えるので、ろう付加熱（５９０℃、２分）にてろう材と共に心材も溶融してしまい、高温経時強度の評価用の正常な試験片が得られず測定することができなかった。また、供試材Ｎｏ．１〜４と比較して、素材伸びが低かった。
【００５９】
（心材のＳｉの含有量による評価）
表３に示す供試材Ｎｏ．７は、心材にＣｕおよびＳｉを本発明に係る範囲で添加した実施例であり、供試材Ｎｏ．１９，２５，３１，３４，３６は、心材にさらにＦｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎから選択される１種以上を本発明に係る範囲で添加した実施例である。これらの供試材はいずれも、高温経時後の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上と高温経時強度に優れ、素材伸びが２６％以上と成形加工性が良好であった。
【００６０】
これに対して、供試材Ｎｏ．３７は、心材のＳｉの含有量が本発明の範囲の上限値を超えるので、ろう付加熱（５９０℃、２分）にてろう材と共に心材も溶融してしまい、高温経時強度の評価用の正常な試験片が得られず測定することができなかった。
【００６１】
（心材のＦｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎの各含有量による評価）
供試材Ｎｏ．８，１０〜１８，２０〜２４，２６〜３０，３２，３３，３５は、心材にＣｕ、およびＦｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎから選択される１種以上を本発明に係る範囲で添加した参考例である。これらの供試材はいずれも、高温経時後の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上と高温経時強度に優れ、素材伸びが２６％以上と成形加工性が良好であった。
【００６２】
これに対して、供試材Ｎｏ．３８，４０〜４５は、それぞれ心材のＦｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖの含有量が本発明の範囲の上限値を超えるので、供試材Ｎｏ．８，１０〜１５と比較して、素材伸びが２１〜２３％と低く成形加工性が低下していた。また、心材のＭｇの含有量が本発明の範囲の上限値を超える供試材Ｎｏ．４０は、さらに、ろう付加熱後のろう材の表面が茶褐色を呈すると共にろう材の流動が不均一であった。
【００６３】
また、供試材Ｎｏ．４６〜４８は、それぞれ心材のＳｎ，Ｃｄ，Ｉｎの含有量が本発明の範囲の上限値を超えているが、それぞれの範囲を満足する参考例の供試材Ｎｏ．１６〜１８と比較して、高温経時強度および素材伸び（成形加工性）のいずれについても顕著な変化はなく、Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎを添加することによる効果が飽和していた。
【００６４】
以上、本発明に係るアルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシートについて、実施形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
Ｂ３１，Ｂ３２，Ｂ４ ブレージングシート（アルミニウム合金ブレージングシート）
Ｃ２ 心材（アルミニウム合金材）
Ｆ ろう材
Ｓ 犠牲陽極材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用されるアルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車用の熱交換器である、例えば、コンデンサ、エバポレータ、インタークーラ等は、流体通路を有する形状のチューブ材やプレート材と、コルゲート成形されたフィン材とを交互に重ね合わせ、組み合わされた状態でろう付されることによって製造される。このようなチューブ材やプレート材、フィン材は、ろう付用のアルミニウム合金材や、アルミニウム合金からなる心材の片面または両面にＡｌ−Ｓｉ系合金のろう材等をクラッドしたアルミニウム合金ブレージングシートから成形されている。
【０００３】
従来のろう付用のアルミニウム合金材や、アルミニウム合金ブレージングシートの心材は、Ａｌ−Ｍｎ系合金が主流であった。そして、このようなアルミニウム合金の強度を向上させるため、Ｃｕ、さらにＳｉやＭｇを添加したろう付用のアルミニウム合金材や、これを心材とし、Ａｌ−Ｓｉ系合金のろう材がクラッドされたアルミニウム合金ブレージングシートが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９１３５３号公報（段落００１０〜００１５，００２５）
【特許文献２】特開平５−３３９６６６号公報（段落０００５〜００１３）
【特許文献３】特開平４−２０２７３５号公報（第２頁右上第１２行〜同頁左下第１７行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記したようなろう付用のアルミニウム合金材や、これを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートから製造される熱交換器の使用温度は概ね１００℃以下であった。したがって、使用温度が、例えば１５０℃以上の高温経時においては、アルミニウム合金材や、これを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートの強度が十分でなく使用に限界があるという問題を有していた。
【０００６】
また、近年、熱交換器は小型化、高性能化が要求され、熱交換器の使用条件は高圧化、高温化する方向にあり、ろう付用のアルミニウム合金材やこれを心材とするアルミニウム合金ブレージングシートについては、１５０℃以上の高温経時での高強度化が要求されている。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題を解決すべく、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用される高温経時強度に優れるアルミニウム合金材、および、高温経時強度に優れる心材を用い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を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための本発明に係るアルミニウム合金材は、心材の少なくとも片面
にろう材を備え、かつ５９０℃で２分間のろう付加熱後に２００℃で３００時間保持した
後の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上であるアルミニウム合金ブレージングシー
トの心材として使用される。そして、前記アルミニウム合金材は、Ｃｕ：２．５質量％を
超え３．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とする。
【０００９】
このようなアルミニウム合金材は、２．５質量％を超え３．５質量％以下のＣｕを含有することにより、Ｃｕの固溶・析出強化による強度向上と共に、高温経時でのアルミニウム合金の強度低下を小さくすることができ、また、Ｓｉを０．０５〜１．０質量％の範囲で含有することにより、Ｓｉの固溶・析出強化により強度をさらに向上させることができる。
【００１０】
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％をさらに含有してもよい。このようなアルミニウム合金材は、金属間化合物の分散強化により強度をさらに向上させ、また組織を微細化させて成形加工性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％をさらに含有してもよい。このようなアルミニウム合金材は、Ｍｇの固溶・析出強化により、またＳｉとの金属間化合物の析出強化により、強度をさらに向上させることができる。
【００１２】
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％をさらに含有してもよい。このようなアルミニウム合金材は、金属間化合物の分散強化により強度をさらに向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｖ：０．０５〜０．３質量％から選択される１種以上をさらに含有してもよい。このようなアルミニウム合金材は、微細な金属間化合物を生成して強度をさらに向上させることができる。
【００１４】
また、本発明に係るアルミニウム合金材は、Ｓｎ：０．０１〜０．１質量％、Ｃｄ：０．０１〜０．１質量％、Ｉｎ：０．０１〜０．１質量％から選択される１種以上をさらに含有してもよい。このようなアルミニウム合金材は、高温時におけるＣｕの析出を促進して強度をさらに向上させることができる。
【００１５】
また、前記課題を解決するための本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記アルミニウム合金材を心材とし、その片面または両面にアルミニウム合金からなるろう材を備えることを特徴とする。
【００１６】
このようなアルミニウム合金ブレージングシートは、前記したアルミニウム合金材を心材とすることによって、高温経時での強度低下を小さくすることができ、また成形加工性を向上させることができる。また、心材の片面または両面にろう材を備えることによって、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。
【００１７】
また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記アルミニウム合金材を心材とし、その一方の面にアルミニウム合金からなるろう材を備え、他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材を備えることを特徴とする。
【００１８】
このようなアルミニウム合金ブレージングシートは、前記したアルミニウム合金材を心材とすることによって、高温経時での強度低下を小さくすることができ、成形加工性を向上させることができる。また、心材の一方の面にろう材を備えるので、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。さらに、心材の他方の面に犠牲陽極材を備えるので、犠牲陽極材の犠牲防食作用によって、その耐食性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るアルミニウム合金材は、強度向上と共に、高温経時での強度低下を小さくすることができるので高温経時強度に優れ、また成形加工性に優れている。本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記アルミニウム合金材を心材とすることで高温経時強度や成形加工性に優れ、少なくとも片面にろう材を備えることでろう付により熱交換器等に容易に加工することができ、さらに犠牲陽極材を備える場合はその耐食性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートを示す断面図であり、（ａ）は心材の片面にろう材を有する場合、（ｂ）は心材の両面にろう材を有する場合を示す。
【図２】本発明の第２実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るアルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシートを実現するための形態について説明する。
【００２２】
〔アルミニウム合金材〕
本発明に係るアルミニウム合金材は、アルミニウム合金ブレージングシートの心材として使用されるアルミニウム合金材であり、Ｃｕ：２．５質量％を超え３．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなる。
【００２３】
本発明に係るアルミニウム合金材は、さらに、Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％、Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％、Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％、Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｖ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｎ：０．０１〜０．１質量％、Ｃｄ：０．０１〜０．１質量％、Ｉｎ：０．０１〜０．１質量％から選択される１種以上を含有してもよい。
【００２４】
なお、本発明に係るアルミニウム合金材は、ろう付用のアルミニウム合金材としても使用することができる。
以下、本発明に係るアルミニウム合金材の添加元素の含有量を数値限定した理由について説明する。
【００２５】
（Ｃｕ：２．５質量％を超え３．５質量％以下）
Ｃｕは、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させ、また、高温経時でのアルミニウム合金材の強度低下を小さくする。さらに、Ｃｕはアルミニウム合金の電位を貴とするため、アルミニウム合金ブレージングシートの心材とした場合、心材の電位をろう材の電位よりも貴とすることができるので、ろう材が心材（アルミニウム合金材）を犠牲防食し、アルミニウム合金ブレージングシートの耐食性を向上させる。
【００２６】
Ｃｕの含有量が２．５質量％以下では、十分な高温経時強度が得られない。一方、Ｃｕの含有量が３．５質量％を超えると、アルミニウム合金の融点が低下するのでろう付時にアルミニウム合金材が溶融する虞がある。また、Ｃｕの含有量の増加と共にアルミニウム合金材のろう付前における伸びが低下するので、成形加工性が低下する。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＣｕの含有量は、２．５質量％を超え３．５質量％以下とする。
【００２７】
（Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％）
Ｓｉは、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させる。Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満では、十分な強度向上効果が得られない。一方、Ｓｉの含有量が１．０質量％を超えると、前記のＣｕと合わせてアルミニウム合金材の融点がさらに低下して、アルミニウム合金材がろう付時に溶融する虞がある。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＳｉの含有量は０．０５〜１．０質量％とする。
【００２８】
（Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％）
Ｆｅは、アルミニウム合金中で金属間化合物として晶出・析出して分散強化に寄与する。また、晶出・析出した金属間化合物は、再結晶の核となって再結晶を促進させるので、グレイン組織を微細にする効果を有し、アルミニウム合金材の成形加工性を向上させる。これらの効果を十分に得るために、Ｆｅの含有量は０．０５質量％以上が好ましい。一方、Ｆｅの含有量が１．５質量％を超えると、金属間化合物の晶出・析出が増加してアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＦｅの含有量は１．５質量％以下とする。
【００２９】
（Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％）
Ｍｇは、前記のＣｕ，Ｓｉと同様に、アルミニウム合金中で固溶・析出強化してその強度を向上させる。また、Ｓｉと金属間化合物を生成・析出して析出強化に寄与する。これらの効果を十分に得るために、Ｍｇの含有量は０．０５質量％以上が好ましい。一方、Ｍｇの含有量が０．６質量％を超えると、非腐食性フラックスを用いた雰囲気下でのろう付において、ろう付性を阻害する場合がある。また、アルミニウム合金材のろう付前における伸びが低下して成形加工性が低下する場合がある。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＭｇの含有量は０．６質量％以下とする。
【００３０】
（Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％）
Ｎｉは、アルミニウム合金中で金属間化合物として存在して分散強化に寄与する。この効果を十分に得るために、Ｎｉの含有量は０．０５質量％以上が好ましい。一方、Ｎｉの含有量が１．５質量％を超えると、金属間化合物が増加するのでアルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＮｉの含有量は１．５質量％以下とする。
【００３１】
（Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ：各０．０５〜０．３質量％）
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖは、それぞれアルミニウム合金中で微細な金属間化合物を生成して、その強度を向上させる。この効果を十分に得るために、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖの各含有量は０．０５質量％以上が好ましい。一方、これらの元素のそれぞれの含有量が０．３質量％を超えると、粗大な金属間化合物が生成するので、アルミニウム合金材の成形加工性を低下させる場合がある。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＣｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖの各含有量は０．３質量％以下とする。
【００３２】
（Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎ：各０．０１〜０．１質量％）
Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎは、それぞれアルミニウム合金中で高温時におけるＣｕの析出を促進して強度向上に寄与する。この効果を十分に得るために、Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎの各含有量は０．０１質量％以上が好ましい。また、Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎは、それぞれの含有量が０．１質量％を超えるとその効果は飽和して、それ以上添加されても変化しないので、結果としてコストアップとなる。したがって、本発明に係るアルミニウム合金材のＳｎ，Ｃｄ，Ｉｎの各含有量は０．１質量％以下とする。
【００３３】
（不可避的不純物）
本発明に係るアルミニウム合金材は、不可避的不純物として、Ｍｎを１．５質量％以下、Ｆｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖを各０．０５質量％未満、Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎを各０．０１質量％未満含有していてもよい。これらの元素を前記それぞれの量で含有しても、本発明に係るアルミニウム合金材の性能を何ら妨げるものではない。
【００３４】
〔アルミニウム合金ブレージングシート〕
本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシート（以下、適宜、ブレージングシートという）は、前記した本発明に係るアルミニウム合金材を心材とする。具体的には、図１（ａ）に示すように、本発明の第１実施形態に係るブレージングシートＢ３１は、前記のアルミニウム合金材を心材Ｃ２として、その片面にアルミニウム合金からなるろう材Ｆを備えている。また、図１（ｂ）に示すように、本発明の第１実施形態に係るブレージングシートＢ３２は、心材Ｃ２の両面それぞれにアルミニウム合金からなるろう材Ｆ，Ｆを備えてもよい。
【００３５】
さらに、図２に示すように、本発明の第２実施形態に係るブレージングシートＢ４は、心材Ｃ２の一方の面にアルミニウム合金からなるろう材Ｆを備え、他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材Ｓを備えている。
【００３６】
（ろう材）
各実施形態に係るブレージングシートＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４のろう材Ｆとしては、アルミニウム合金からなる公知のろう材を使用することができる。このようなアルミニウム合金としては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ（Ｂｉ）系合金等が挙げられる。
【００３７】
（犠牲陽極材）
第２実施形態に係るブレージングシートＢ４の犠牲陽極材Ｓ（以下、適宜、犠牲材という）としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる公知の犠牲材を使用することができる。前記アルミニウム合金としては、例えば、Ａｌ−Ｚｎ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金、そしてこれらにＭｎ，Ｓｉ等を含有した合金等が挙げられる。
【００３８】
（製造方法）
本発明の実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法について、その一例を簡単に説明する。
まず、心材（アルミニウム合金材）用アルミニウム合金およびろう材用アルミニウム合金、さらに第２実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートの場合は犠牲材用アルミニウム合金を、それぞれ連続鋳造により溶解、鋳造し、必要に応じて面削、均質化熱処理して、心材用鋳塊、ろう材用鋳塊、および犠牲材用鋳塊を得る。ろう材用鋳塊および犠牲材用鋳塊、さらに必要に応じて心材用鋳塊を、それぞれ所定の厚さに熱間圧延または切断して、ろう材用アルミニウム合金板および犠牲材用アルミニウム合金板、ならびに心材用アルミニウム合金板を得る。
【００３９】
次に、このようにして得られた心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）に、後記するように、ろう材用アルミニウム合金板、また必要に応じて犠牲材用アルミニウム合金板を所定のクラッド率になるように重ね合わせ、４００℃以上の温度で加熱後、熱間圧延により圧着して板状とする。その後、粗鈍、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延により所定の板厚とし、さらに必要に応じて仕上げ焼鈍を行う。このようにして、本発明の各実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートを製造することができる。
【００４０】
ここで、前記の、心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）に、ろう材用アルミニウム合金板、犠牲材用アルミニウム合金板を重ね合わせる工程において、図１（ａ）に示す第１実施形態に係るブレージングシートＢ３１を製造する場合は、１枚のろう材用アルミニウム合金板と心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）とを重ね合わせる。
【００４１】
また、図１（ｂ）に示す第１実施形態に係るブレージングシートＢ３２を製造する場合は、２枚のろう材用アルミニウム合金板の間に心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）を挟むように重ね合わせる。さらに、図２に示す第２実施形態に係るブレージングシートＢ４を製造する場合は、ろう材用アルミニウム合金板と犠牲材用アルミニウム合金板の間に心材用鋳塊（または心材用アルミニウム合金板）を挟むように重ね合わせる。
【００４２】
なお、本発明に係るアルミニウム合金材をろう付用のアルミニウム合金材とする場合は、前記の心材用鋳塊を所定の厚さに熱間圧延した後、必要に応じて、粗鈍、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延により所定の板厚とし、さらに仕上げ焼鈍を行うことで製造することができる。
以上の製造方法は、本発明の各実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートまたはアルミニウム合金材を製造するための一例であり、必ずしもこの製造方法に限定されるものではない。
【００４３】
以上、説明した本発明に係るアルミニウム合金材は、ＣｕおよびＳｉの各含有量を適切に規定することで、アルミニウム合金の強度向上と共に、高温経時での強度低下を小さくすることができるので、高温経時強度に優れ、また、さらに、Ｆｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎから選択される１種以上をその含有量を適切に規定して含有することで、強度と成形加工性にも優れている。
【００４４】
また、本発明の第１実施形態および第２実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４は、本発明に係るアルミニウム合金材を心材Ｃ２として備えることで、高温経時強度や成形加工性に優れている。また、心材Ｃ２の少なくとも片面にろう材Ｆを備えることで、ろう付により熱交換器等に容易に加工することができる。さらに、第２実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートＢ４のように犠牲陽極材Ｓを備えることで、その耐食性を向上させることができる。
【００４５】
このようなアルミニウム合金ブレージングシートＢ３１，Ｂ３２，Ｂ４、およびろう付用のアルミニウム合金材は、ろう付によって製造される自動車用熱交換器のプレート材やチューブ材等として好適に使用することができる。これにより、特に１５０℃以上の高温経時において、十分な強度を有する熱交換器を製造することができる。
【実施例１】
【００４６】
以下、本発明に係るアルミニウム合金材を心材としたアルミニウム合金ブレージングシートについて、本発明で規定した添加元素の含有量の範囲を満足する実施例および参考例と、本発明で規定した添加元素の含有量の範囲を満足しない比較例とを対比して具体的に説明する。
【００４７】
〔供試材の作製〕
表１に示す添加元素を含有するアルミニウム合金組成の心材用アルミニウム合金（Ｃ１０１〜１０５，２０１，２０２，２０４〜２３０，２３２〜２４０）、ろう材用アルミニウム合金（Ｆ）、および犠牲材用アルミニウム合金（Ｓ）を、それぞれ連続鋳塊により、溶解、鋳造した後、均質化熱処理および熱間圧延を実施して、心材用アルミニウム合金板、ろう材用アルミニウム合金板、および犠牲材用アルミニウム合金板を得た。
【００４８】
【表１】
【００４９】
次に、表２および表３に示す組合せで、心材用アルミニウム合金板の両面にろう材用アルミニウム合金板をそれぞれ板厚全体の１０％となるように重ね合わせ、または、心材用アルミニウム合金板の一方の面にろう材用アルミニウム合金板、他方の面に犠牲材用アルミニウム合金板をそれぞれ板厚全体の１０％となるように重ね合わせ、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍を実施して、表２（供試材Ｎｏ．１〜６）および表３（供試材Ｎｏ．７，８，１０〜３８，４０〜４８）に示すアルミニウム合金ブレージングシートの供試材を作製した。これらの供試材は、板厚が１．６ｍｍであり、Ｏ材に調質されている。
【００５０】
【表２】
【００５１】
【表３】
【００５２】
ここで、供試材Ｎｏ．４，３５，３６は、本発明の第２実施形態に係る、心材Ｃ２の一方の面にろう材Ｆを備え、他方の面に犠牲陽極材Ｓ（犠牲材）を備えるアルミニウム合金ブレージングシートＢ４（図２参照）であり、それ以外の供試材は、心材Ｃ２の両面にろう材Ｆ，Ｆを備える本発明の第１実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートＢ３２（図１（ｂ）参照）である。
【００５３】
（成形加工性の評価）
各供試材からＪＩＳ Ｚ２２０１に規定されている５号試験片を作製し、常温で引張試験機にて素材伸びを測定して、結果を表２および表３に示す。素材伸びが２６％以上であるものを成形加工性が良好であると評価した。
【００５４】
（高温経時強度の評価）
各供試材から幅１００ｍｍ×長さ２００ｍｍの短冊状の試験片を切り出して、市販の非腐食性フラックス（ＦＬ−７、森田化学工業株式会社）を５ｇ／ｍ2塗布して乾燥後、長手方向が垂直方向となるように釣り下げて、窒素雰囲気中に５９０℃で２分間保持してろう付加熱を行った。
【００５５】
ろう付加熱後の試験片からＪＩＳ Ｚ２２０１に規定されている５号試験片を作製し、２００℃で３００時間保持した後、２００℃で引張試験機にて引張強度を測定して、結果を高温経時強度として表２および表３に示す。高温経時強度が１４５ＭＰａ以上であるものを高温経時強度に優れると評価した。
【００５６】
〔評価結果〕
（心材のＣｕの含有量による評価）
表２に示す供試材Ｎｏ．１〜６は、高温経時強度を向上させるＣｕを添加したアルミニウム合金材を心材に適用し、その含有量による効果を検証したものである。供試材Ｎｏ．１〜４は、心材のＣｕの含有量が本発明に係るアルミニウム合金材の範囲を満足する参考例であり、２００℃で３００時間保持後（高温経時後）の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上と高温経時強度に優れて、また素材伸びは２６％以上で成形加工性も良好であった。
【００５７】
これに対して、供試材Ｎｏ．５は心材のＣｕの含有量が本発明の範囲の下限値以下であるので、高温経時強度が１２０ＭＰａと供試材Ｎｏ．１〜４と比較して不十分であった。
【００５８】
一方、供試材Ｎｏ．６は心材のＣｕの含有量が本発明の範囲の上限値を超えるので、ろう付加熱（５９０℃、２分）にてろう材と共に心材も溶融してしまい、高温経時強度の評価用の正常な試験片が得られず測定することができなかった。また、供試材Ｎｏ．１〜４と比較して、素材伸びが低かった。
【００５９】
（心材のＳｉの含有量による評価）
表３に示す供試材Ｎｏ．７は、心材にＣｕおよびＳｉを本発明に係る範囲で添加した実施例であり、供試材Ｎｏ．１９，２５，３１，３４，３６は、心材にさらにＦｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎから選択される１種以上を本発明に係る範囲で添加した実施例である。これらの供試材はいずれも、高温経時後の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上と高温経時強度に優れ、素材伸びが２６％以上と成形加工性が良好であった。
【００６０】
これに対して、供試材Ｎｏ．３７は、心材のＳｉの含有量が本発明の範囲の上限値を超えるので、ろう付加熱（５９０℃、２分）にてろう材と共に心材も溶融してしまい、高温経時強度の評価用の正常な試験片が得られず測定することができなかった。
【００６１】
（心材のＦｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎの各含有量による評価）
供試材Ｎｏ．８，１０〜１８，２０〜２４，２６〜３０，３２，３３，３５は、心材にＣｕ、およびＦｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎから選択される１種以上を本発明に係る範囲で添加した参考例である。これらの供試材はいずれも、高温経時後の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上と高温経時強度に優れ、素材伸びが２６％以上と成形加工性が良好であった。
【００６２】
これに対して、供試材Ｎｏ．３８，４０〜４５は、それぞれ心材のＦｅ，Ｍｇ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖの含有量が本発明の範囲の上限値を超えるので、供試材Ｎｏ．８，１０〜１５と比較して、素材伸びが２１〜２３％と低く成形加工性が低下していた。また、心材のＭｇの含有量が本発明の範囲の上限値を超える供試材Ｎｏ．４０は、さらに、ろう付加熱後のろう材の表面が茶褐色を呈すると共にろう材の流動が不均一であった。
【００６３】
また、供試材Ｎｏ．４６〜４８は、それぞれ心材のＳｎ，Ｃｄ，Ｉｎの含有量が本発明の範囲の上限値を超えているが、それぞれの範囲を満足する参考例の供試材Ｎｏ．１６〜１８と比較して、高温経時強度および素材伸び（成形加工性）のいずれについても顕著な変化はなく、Ｓｎ，Ｃｄ，Ｉｎを添加することによる効果が飽和していた。
【００６４】
以上、本発明に係るアルミニウム合金材およびアルミニウム合金ブレージングシートについて、実施形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００６５】
Ｂ３１，Ｂ３２，Ｂ４ ブレージングシート（アルミニウム合金ブレージングシート）
Ｃ２ 心材（アルミニウム合金材）
Ｆ ろう材
Ｓ 犠牲陽極材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
心材の少なくとも片面にろう材を備えて５９０℃で２分間のろう付加熱後に２００℃で３００時間保持した後の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上であるアルミニウム合金ブレージングシートの前記心材として使用されるアルミニウム合金材であって、
Ｃｕ：２．５質量％を超え３．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とするアルミニウム合金材。
【請求項２】
Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金材。
【請求項３】
Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％をさらに含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金材。
【請求項４】
Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％をさらに含有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材。
【請求項５】
Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｖ：０．０５〜０．３質量％から選択される１種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材。
【請求項６】
Ｓｎ：０．０１〜０．１質量％、Ｃｄ：０．０１〜０．１質量％、Ｉｎ：０．０１〜０．１質量％から選択される１種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材を心材とし、その片面または両面にアルミニウム合金からなるろう材を備え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。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材を心材とし、その一方の面にアルミニウム合金からなるろう材を備え、他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材を備え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。
【請求項１】
心材の少なくとも片面にろう材を備えて５９０℃で２分間のろう付加熱後に２００℃で３００時間保持した後の２００℃での引張強度が１４５ＭＰａ以上であるアルミニウム合金ブレージングシートの前記心材として使用されるアルミニウム合金材であって、
Ｃｕ：２．５質量％を超え３．５質量％以下、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％を含有し、残部がアルミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とするアルミニウム合金材。
【請求項２】
Ｆｅ：０．０５〜１．５質量％をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金材。
【請求項３】
Ｍｇ：０．０５〜０．６質量％をさらに含有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金材。
【請求項４】
Ｎｉ：０．０５〜１．５質量％をさらに含有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材。
【請求項５】
Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｖ：０．０５〜０．３質量％から選択される１種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材。
【請求項６】
Ｓｎ：０．０１〜０．１質量％、Ｃｄ：０．０１〜０．１質量％、Ｉｎ：０．０１〜０．１質量％から選択される１種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材を心材とし、その片面または両面にアルミニウム合金からなるろう材を備え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。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のアルミニウム合金材を心材とし、その一方の面にアルミニウム合金からなるろう材を備え、他方の面にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる犠牲陽極材を備え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。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１３７３２（Ｐ２０１０−１３７３２Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８４０５２（Ｐ２００９−１８４０５２）
【出願日】平成２１年８月７日（２００９．８．７）
【分割の表示】特願２００７−７２２８２（Ｐ２００７−７２２８２）の分割
【原出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００２２２４８４）株式会社ティラド (289)
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月７日（２００９．８．７）
【分割の表示】特願２００７−７２２８２（Ｐ２００７−７２２８２）の分割
【原出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００２２２４８４）株式会社ティラド (289)
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