熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート
【課題】ろう付後強度が高く、かつ、高耐食性であるとともに、ろう付性に優れる熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートを提供する。
【解決手段】芯材２と、この芯材２の一面側に形成された犠牲材３と、この芯材２の他面側に形成されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材４とを備えた熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート１ａであって、犠牲材３は、Ｆｅ：０．０３〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．４０質量％、Ｓｉ：０．４〜１．４質量％、Ｚｎ：２．０〜５．５質量％、Ｍｇ：０．０５質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径が１００〜４００μｍであることを特徴とする。
【解決手段】芯材２と、この芯材２の一面側に形成された犠牲材３と、この芯材２の他面側に形成されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材４とを備えた熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート１ａであって、犠牲材３は、Ｆｅ：０．０３〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．４０質量％、Ｓｉ：０．４〜１．４質量％、Ｚｎ：２．０〜５．５質量％、Ｍｇ：０．０５質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径が１００〜４００μｍであ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、自動車等の熱交換器に使用される熱交換器用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、自動車用のエバポレータやコンデンサ等の熱交換器におけるチューブ材等の材料としては、アルミニウム合金クラッド材（アルミニウム合金ブレージングシート）が使用されている。
このような、アルミニウム合金クラッド材（アルミニウム合金ブレージングシート）としては、アルミニウム合金からなる芯材の一面に、Ａｌ−Ｓｉ合金からなるろう材を形成し、この芯材の他面に、Ａｌ−Ｚｎ合金からなる犠牲陽極材を形成し、これら芯材、ろう材、犠牲陽極材の組成を規定することにより、ろう付性、強度、耐食性等を向上させたブレージングシートやアルミニウム合金クラッド材が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７６０５７号公報（段落００２１〜００４０、００６４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のブレージングシート等においては、以下に示すような問題があった。
熱交換器におけるチューブ材等をブレージングシート等で作製すると、ろう材と犠牲材（犠牲陽極材）が接合される箇所が生じる。かかる箇所では、ろう付時における加熱により、ろう材のろうが溶解してフィレット（ろうだまり）ができることにより、ろう材と犠牲材が接合される。
しかし、従来のブレージングシート等では、ろう付性の改善はなされているものの、接合部において、フィレットの長さが十分でない場合があり、ろう付性に劣る場合があった。
【０００５】
また、自動車用熱交換器においては、材料の薄肉化が図られているが、軽量化、小型化およびコストダウンのために、さらなる薄肉化の要請が強まっている。そして、この薄肉化を進めるため、さらなるろう付後強度の高さと高耐食性が必要とされるとともに、良好なろう付性が求められている。
ここで、従来の技術においては、ろう付後強度、耐食性、ろう付性等のレベルは向上しているものの、材料の薄肉化に対応するため、高いろう付後強度、高耐食性であるとともに、ろう付性のさらなる改善が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、ろう付後強度が高く、かつ、高耐食性であるとともに、ろう付性に優れる熱交換器用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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、芯材と、この芯材の一面側に形成された犠牲材と、この芯材の他面側に形成されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材とを備えた熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートであって、前記犠牲材は、Ｆｅ：０．０３〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．４０質量％、Ｓｉ：０．４〜１．４質量％、Ｚｎ：２．０〜５．５質量％、Ｍｇ：０．０５質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ、６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径が１００〜４００μｍであることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、犠牲材にＦｅ、Ｍｎ、Ｓｉ、ＺｎおよびＭｇを添加することにより、犠牲材中に金属間化合物が生成し、ろう付後強度が向上する。また、犠牲材へのＺｎの添加により、電位が卑となることで、芯材に対する犠牲陽極効果が高まり、耐食性が向上し、Ｓｉ、Ｍｇの添加により、Ｓｉ、Ｍｇが合金組織中に固溶して、ろう付後強度が向上する。さらに、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍの範囲に制御することで、ろう付時に、ろう材と犠牲材の接合部位におけるろう広がり性が向上し、フィレット（ろうだまり）の長さが長くなる。これにより、ろう付性が向上する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートによれば、犠牲材に、所定の元素を所定量含有させるとともに、ろう付時における熱処理後の結晶粒径を所定範囲に制御することで、ろう付後強度、耐食性を向上させるとともに、ろう付性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面を参照して本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートについて詳細に説明する。なお、参照する図面において、図１は、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの構成を示す断面図、図２は、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法のフローを示す図である。
【００１１】
本発明に係る熱交換器用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）としては、図１（ａ）に示すように、芯材２の一面側に犠牲材３、他面側にろう材４を形成した３層の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート１ａ（ブレージングシート１ａ）を挙げることができる。
【００１２】
次に、ブレージングシート１ａを構成する芯材２、犠牲材３、ろう材４における合金成分の含有量の数値限定理由等および犠牲材３の結晶粒径の限定理由等について説明する。
【００１３】
≪芯材≫
芯材２としては、例えば、Ｃｕ：０．５〜１．２質量％、Ｍｎ：０．６〜１．９質量％、Ｓｉ：０．５〜１．４質量％を含有し、さらに、Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％のうち、少なくとも1種以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる芯材２を使用することができる。しかし、芯材２は、特に限定されるものではなく、通常使用する芯材２であれば、どのようなものでもよい。例えば、強度を向上させるため、Ｍｇ：０．０１〜０．７質量％を含有してもよく、その他Ｆｅ等を含有してもよい。
【００１４】
≪犠牲材≫
犠牲材３は、Ｆｅ：０．０３〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．４０質量％、Ｓｉ：０．４〜１．４質量％、Ｚｎ：２．０〜５．５質量％、Ｍｇ：０．０５質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ、６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径が１００〜４００μｍを満たすことを必要とする。
なお、ここでの６００℃×５分間熱処理後というのは、ろう付時におけるものである。
【００１５】
＜Ｆｅ：０．０３〜０．３０質量％＞
Ｆｅは、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｉとともに金属間化合物であるＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等を形成して合金組織中に晶出または析出し、ろう付後強度を向上させる。
Ｆｅの含有量が０．０３質量％未満では、ろう付後強度の向上効果を得ることができない。一方、０．３０質量％を超えると、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等が増大してカソード反応性が増大し、耐食性が劣化する。
したがって、Ｆｅの含有量は、０．０３〜０．３０質量％とする。
【００１６】
＜Ｍｎ：０．０１〜０．４０質量％＞
Ｍｎは、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓｉとともに金属間化合物であるＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等を形成して合金組織中に晶出または析出し、ろう付け後強度を向上させる。
Ｍｎの含有量が０．０１質量％未満では、ろう付後強度の向上効果を得ることができない。一方、０．４０質量％を超えると、犠牲材３表面のろうの流動性を低下させ、ろう付性（ろう流動性）が劣化する。
これは、犠牲材３表面に液相ろう（溶融ろう）が接しながら広がる際に、犠牲材３中のＭｎが、液相ろうの犠牲材３表面での濡れ性を低下させるためである。
したがって、Ｍｎの含有量は、０．０１〜０．４０質量％とする。
【００１７】
＜Ｓｉ：０．４〜１．４質量％＞
Ｓｉは、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｎとともに金属間化合物であるＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等を形成して合金組織中に晶出または析出し、ろう付後強度を向上させる。またＳｉは、その一部が合金組織中に固溶して、ろう付後強度を向上させる。
Ｓｉの含有量が０．４質量％未満では、固溶不足等により、ろう付後強度の向上効果を得ることができない。一方、１．４質量％を超えると、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等が増大してカソード反応性が増大し、耐食性が劣化する。
したがって、Ｓｉの含有量は、０．４〜１．４質量％とする。
【００１８】
＜Ｚｎ：２．０〜５．５質量％＞
Ｚｎは、犠牲材３の電位を卑にさせる効果があり、犠牲材３に添加することによって芯材２に対する犠牲陽極効果を高め、耐食性を向上させる。
Ｚｎの含有量が２．０質量％未満では、電位を卑にする効果を得ることができず、犠牲陽極効果が不十分となり、耐食性が劣化する。一方、５．５質量％を超えると、犠牲材３の融点が低下するため、チューブ、ヘッダ、フィン等の各部材をろう付して熱交換器を接合するろう付工程において、犠牲材３が部分的に溶解するおそれがある。犠牲材３が部分的に溶解すると、ろう付性（ろう流動性）、ろう付後強度、耐食性が劣化する。
したがって、Ｚｎの含有量は、２．０〜５．５質量％とする。
【００１９】
＜Ｍｇ：０．０５質量％以下＞
Ｍｇは、合金組織中に固溶して、ろう付後強度を向上させる。さらに、犠牲材３に含まれるＺｎとの間でＭｇＺｎ２の組成からなる金属間化合物を形成するため、ろう付後強度がより向上する。
Ｍｇの含有量が、０．０５質量％を超えると、フラックスとＭｇが反応し、ＭｇＦ２等の錯化合物を生成する。そのため、フラックス自体の活性度がさがり、犠牲材３表面の酸化皮膜を破る作用が低下して、ろう付性が劣化する。
したがって、Ｍｇの含有量は、０．０５質量％以下とする。
なお、ろう付後強度向上の効果を得るには、０．００３質量％以上添加することが好ましい。
【００２０】
＜残部：Ａｌおよび不可避的不純物＞
犠牲材３の成分は前記の他、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるものである。なお、不可避的不純物としては、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂｅ、Ｂ等を０．２５質量％以下含有することが考えられるが、本発明の効果を妨げない範囲においてこれらを含有することは許容される。
【００２１】
＜犠牲材の結晶粒径＞
ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍの範囲とする。
犠牲材３組織中の結晶粒径をこの範囲とすることにより、ろう付時に、犠牲材３とろう材４の接合部位において、結晶粒の粒界を伝って液相ろうが広がるろう広がり性（ろう流動性）が向上し、フィレット（ろうだまり）の長さが長くなる。これにより、ろう付性を向上させることができる。
【００２２】
結晶粒径が１００μｍ未満では、犠牲材３表面の粒界密度が大きくなりすぎて、液相ろうの粒界での保持（トラップ）が増え、ろう広がり性（ろう流動性）が低下する。一方、結晶粒径が４００μｍを超えると、犠牲材３表面の粒界密度が小さくなりすぎて、ろう広がり性（ろう流動性）が阻害される。なお、粒界は粒内と異なり、結晶方位の乱れた部分であるので、粒内と比較して、液相ろうが反応して（溶けて）広がりやすい（広がる経路となりやすい）。
したがって、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍの範囲とする。
なお、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径は、好ましくは、１２０〜３８０μｍの範囲とする。結晶粒径が１２０〜３８０μｍの範囲であると、犠牲材３表面の粒界密度がより適度となり、ろう広がり性（ろう流動性）がさらに向上しやすい。
【００２３】
ここで、犠牲材３組織中の結晶粒径は、犠牲材３（犠牲材用鋳塊）の均質化熱処理の条件または芯材２（芯材用部材）、ろう材４（ろう材用部材）と重ね合わせた後、熱間圧延を行う前に加熱する熱処理の条件と、最終冷間圧延における仕上げ冷延率とを調整することにより、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後に、１００〜４００μｍの範囲となるように制御することができる。
均質化熱処理の場合は、条件を４５０〜６１０℃、好ましくは、４５０〜５６０℃×１〜３０時間とし、均質化熱処理を行わない場合は、熱間圧延を行う前に加熱する熱処理において、条件を４５０〜５６０℃×１〜３０時間とする。また、均質化熱処理を行う場合も、行わない場合も、最終冷間圧延における仕上げ冷延率は、２０〜４０％とする。
【００２４】
なお、結晶粒径の範囲を、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後のものとしたのは、前記したとおり、ろうの広がりは、結晶粒径によって変化するが、このろうの広がりは、ろう付温度の６００℃付近まで温度が達したときに、ろうが溶解し、液相ろうが粒界を伝わることでおきるため、６００℃付近まで温度が達したときの結晶粒径が判ればよいためである。また、厳密には、ろうが溶解するのは、５７７〜６００℃位であるが、この温度範囲内において、ろうの広がりに大きな変化はないため、６００℃×５分間熱処理後のものとした。
【００２５】
なお、結晶粒径の測定は、ＪＩＳ Ｈ：０５０１ ７．切断法に記載されている方法により行うことができる。
すなわち、犠牲材３表面を光学顕微鏡で写真撮影し、圧延方向に直線を引き、直線の長さの線分によって切られる結晶粒個数を数えることにより行うことができる。
【００２６】
＜犠牲材厚＞
犠牲材３の厚さは、３０〜５５μｍの範囲であることが好ましい。
犠牲材３の厚さが３０μｍ未満では、犠牲防食効果が小さくなりやすく、内面側（冷却水側）の耐食性が劣化しやすい。一方、５５μｍを超えると、芯材２の厚さが薄くなり、ブレージングシート１ａの強度が低下しやすくなる。
【００２７】
≪ろう材≫
ろう材４は、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなり、ここで、Ａｌ−Ｓｉ系合金とは、Ｓｉの他に、Ｚｎを含有した合金も含むものである。すなわち、Ａｌ−Ｓｉ系合金としては、Ａｌ−Ｓｉ系合金、またはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金が挙げられる。
ろう材４としては、例えば、Ｓｉ：７〜１２質量％を含有したＡｌ−Ｓｉ系合金を使用することができる。
【００２８】
Ｓｉの含有量が７質量％未満では、ろう付温度でのＡｌ−Ｓｉ液相量が少なく、ろう付性が劣りやすくなる。一方、１２質量％を超えると、ろう材鋳造時に粗大初晶Ｓｉが増大するため、ブレージングシート１ａにした場合の芯材２／ろう材４界面での過剰溶融を生じやすく、ろう付後強度、耐食性を劣化させやすい。
しかし、ろう材４は、特に限定されるものではなく、通常使用するＡｌ−Ｓｉ系（Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系）合金であれば、どのようなものでもよい。例えば、Ｓｉ、Ｚｎの他、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ等を含有してもよい。
【００２９】
次に、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの他の実施形態について説明する。
熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、芯材の一面側の最表面に犠牲材、他面側の最表面にろう材が形成されていればよく、図１（ｂ）に示すように、芯材２の一面側に犠牲材３と、芯材２の他面側に中間材５、ろう材４を形成した４層の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート１ｂ（ブレージングシート１ｂ）でもよい。
また、図示しないが、さらに、ろう材、犠牲材、中間材の層数を増やした５層以上のブレージングシートでもよい。
【００３０】
≪中間材≫
中間材５は、芯材２にＭｇを添加した場合に、ろう材４側へのＭｇの拡散を防止するためのＭｇ拡散防止層として、また、ろう材４側の耐食性を向上させるための犠牲防食層として、芯材２とろう材４との間に備えてもよい。
中間材５は、Ａｌ−Ｍｎ系合金からなり、ここで、Ａｌ−Ｍｎ系合金とは、Ｍｎの他に、Ｃｕ、Ｓｉ等を含有した合金も含むものである。
中間材５としては、例えば、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金を使用することができる。しかし、中間材５は、とくに限定されるものではなく、通常使用する中間材５であれば、どのようなものでもよい。例えば、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉの他、Ｔｉを含有してもよい。
【００３１】
次に、図２を参照して、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法（製造工程）の一例について説明する。
【００３２】
まず、芯材用アルミニウム合金、犠牲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を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、芯材用鋳塊（芯材用部材）、犠牲材用鋳塊、ろう材用鋳塊を得る。ここで、犠牲材用鋳塊においては、均質化熱処理を行う場合は、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍに制御するため、条件を４５０〜６１０℃（好ましくは、４５０〜５６０℃）×１〜３０時間とする。また、犠牲材用鋳塊およびろう材用鋳塊については、それぞれ所定厚さに熱間圧延または切断して、犠牲材用部材、ろう材用部材を得る（芯材用部材準備工程：Ｓ１ａ、犠牲材用部材準備工程：Ｓ１ｂ、ろう材用部材準備工程：Ｓ１ｃ）。
なお、図示しないが、中間材を設ける場合は、前記した犠牲材用部材またはろう材用部材と同様の方法で、中間材用部材を作製することができる。
【００３３】
ついで、芯材用部材、犠牲材用部材およびろう材用部材（必要に応じて、中間材用部材）を所定のクラッド率になるように重ね合わせ工程（Ｓ２）で重ね合わせた後、熱処理工程（Ｓ３）で４００℃以上の温度で熱処理し、熱間圧延工程（Ｓ４）で圧着して板材とする。なお、熱処理工程（Ｓ３）の加熱においては、犠牲材用鋳塊に均質化熱処理を行わない場合は、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍに制御するため、条件を４５０〜５６０℃×１〜３０時間とする。
その後、粗鈍工程(Ｓ５)、冷間圧延工程（Ｓ６）、中間焼鈍工程（Ｓ７）、冷間圧延工程（Ｓ８）を経て所定の板厚とする。
【００３４】
なお、粗鈍工程（Ｓ５）は、元素の拡散を促進させる場合には実施してもよい。また、中間焼鈍工程（Ｓ７）における中間焼鈍の条件は、３５０〜４５０℃、３時間以上が好ましく、最終の冷間圧延工程（Ｓ８）における冷延率（仕上げ冷延率）は、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍに制御するため、２０〜４０％となるようにする。また、最終の板厚とした後、成形性等を考慮して仕上げ焼鈍工程（Ｓ９）により仕上げ焼鈍を施してもよい。仕上げ焼鈍を行うと、材料が軟化し、伸びが向上するため、加工性を確保することができる。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートについて、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。
【００３６】
≪供試材作製≫
まず、芯材用アルミニウム合金、犠牲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を連続鋳造により溶解、鋳造した。芯材（芯材用部材）については、５５０℃×１０時間の均質化熱処理を施し、所定厚さの芯材用鋳塊（芯材用部材）を得た。犠牲材（犠牲材用部材）については、５５０℃×１０時間、ろう材（ろう材用部材）については、５００℃×１０時間の均質化熱処理を施して、犠牲材用鋳塊、ろう材用鋳塊とし、この犠牲材用鋳塊およびろう材用鋳塊をそれぞれ所定厚さに熱間圧延して犠牲材用部材、ろう材用部材を得た。そして、芯材用部材、犠牲材用部材およびろう材用部材を所定のクラッド率になるように、表２に示す組み合わせになるように重ね合わせ、４５０℃の温度で加熱後、熱間圧延により圧着して板材とした。その後、冷間圧延、３６０℃×３時間の中間焼鈍を行った後、さらに冷延率２０〜４０％の冷間圧延を行うことにより、板厚０．２０ｍｍのアルミニウム合金ブレージングシート（供試材）を作製した。
【００３７】
表１に、ろう材、犠牲材の成分を示す。なお、表１において、成分を含有していないものは「−」で示し、本発明の構成を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。また、芯材の組成は、Ｓｉ：０．８０質量％、Ｆｅ：０．２０質量％、Ｃｕ：０．９８質量％、Ｍｎ：１．４質量％、Ｍｇ：０．０１質量％、Ｔｉ：０．１２質量％、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるものである。
【００３８】
【表１】
【００３９】
このようにして作製した熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート（供試材）の特性評価について、以下に示す各試験を行った。
≪試験方法≫
＜ろう付性（ろう流動性）＞
ろう付性（ろう流動性）の試験の方法について、図面を参照して説明する。参照する図面において、図３は、ろう付性の評価方法を示す概略図であり、（ａ）は、ろう付加熱前の状態を横方向から見た概略図、（ｂ）は、ろう付加熱前の状態を上方向から見た概略図、（ｃ）は、ろう付加熱後の状態を横方向から見た概略図、（ｄ）は、ろう付加熱後の状態を上方向から見た概略図である。
【００４０】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、ろう材単体１５の片面に、フラックス１６を１０ｇ／ｍ２塗布した、Ｓｉ：１０質量％、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる置きろう材Ａ（０．２５ｍｍ（板厚）×５ｍｍ（Ｌ１）×５ｍｍ（Ｌ２））を、芯材１２、犠牲材１３、ろう材１４からなる供試材１１の犠牲材１３表面に載せ、６００℃×５分のろう付加熱を行った。これにより、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、置きろう材Ａのろう１７を広げ、ろう広がり距離Ｌ３を測定した。ここで、ろう広がり距離Ｌ３は、ろう付加熱前の元の置きろう材Ａ´の端から、ろう広がりの先端までの距離とした。
ろう広がり距離Ｌ３が５ｍｍ以上のものをろう付性（ろう流動性）が良好（○）、５ｍｍ未満のものを不良（×）とした。
【００４１】
＜ろう付後強度＞
ろう付後強度の試験に関しては、６００℃×５分加熱後の供試材より、圧延方向に平行にＪＩＳ５号試験片を作製し、室温にて引張り試験を実施して、引張り強さを測定した。引張り強さが１６０ＭＰａ以上のものをろう付後強度が良好（○）、１６０ＭＰａ未満のものを不良（×）とした。
【００４２】
＜耐食性＞
耐食性の試験として、犠牲材側の耐食性を評価した。具体的には、Ｃｌ−３００ｐｐｍ、ＳＯ４２−１００ｐｐｍ、Ｃｕ２＋５ｐｐｍの溶液に浸漬し、８８℃×８時間後に室温まで自然冷却した後、１６時間保持するサイクルを３０日行う浸漬試験を実施し、腐食深さを測定した。腐食深さが犠牲材厚以下のものを耐食性が優良（◎）、腐食深さが犠牲材厚＋２０μｍ未満のものを良好（○）、犠牲材厚＋２０μｍ以上のものを不良（×）とした。
これらの試験結果を表２に示す。なお、犠牲材の結晶粒径の測定は、ＪＩＳ Ｈ：０５０１ ７．切断法に記載されている方法により行った。
【００４３】
【表２】
【００４４】
表２に示すように、供試材Ｎｏ．１〜８は、本発明の要件を満たしているため、ろう付性（ろう流動性）、ろう付後強度および耐食性すべてが優良または良好であった。
【００４５】
一方、Ｎｏ．９は、犠牲材（Ｓ９）のＦｅの濃度が下限値未満であるため、ろう付後強度が劣った。Ｎｏ．１０は、犠牲材（Ｓ１０）のＦｅの濃度が上限値を超えるため、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等が増大してカソード反応性が増大し、耐食性が劣った。Ｎｏ．１１は、犠牲材（Ｓ１１）のＭｎの濃度が下限値未満であるため、ろう付後強度が劣った。Ｎｏ．１２は、犠牲材（Ｓ１２）のＭｎの濃度が上限値を超えるため、ろう付性（ろう流動性）が劣った。
【００４６】
Ｎｏ．１３は、犠牲材（Ｓ１３）のＳｉの濃度が下限値未満であるため、ろう付後強度が劣った。Ｎｏ．１４は、犠牲材（Ｓ１４）のＳｉの濃度が上限値を超えるため、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等が増大してカソード反応性が増大し、耐食性が劣った。Ｎｏ．１５は、犠牲材（Ｓ１５）のＺｎの濃度が下限値未満であるため、電位を卑にする効果を得ることができず、耐食性が劣った。Ｎｏ．１６は、犠牲材（Ｓ１６）のＺｎの濃度が上限値を超えるため、犠牲材の融点が低下して、犠牲材が部分的に溶解し、ろう付性（ろう流動性）、ろう付後強度、耐食性すべてが劣った。
【００４７】
Ｎｏ．１７は、犠牲材（Ｓ１７）のＭｇの濃度が上限値を超えるため、フラックス自体の活性度がさがり、犠牲材３表面の酸化皮膜を破る作用が低下し、ろう付性（ろう流動性）が劣った。Ｎｏ．１８は、犠牲材（Ｓ１８）の結晶粒径が下限値未満であるため、犠牲材表面の粒界密度が大きくなりすぎて、液相ろうの粒界での保持（トラップ）が増え、ろう付性（ろう流動性）が劣った。Ｎｏ．１９は、犠牲材（Ｓ１９）の結晶粒径が上限値を超えるため、犠牲材表面の粒界密度が小さくなりすぎて、粒界を伝って液相ろうが広がるろう広がり性が阻害され、ろう付性（ろう流動性）が劣った。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態、実施例について説明してきたが、本発明は前記実施形態、実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲において広く変更、改変して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（ａ）は、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの構成を示す断面図、（ｂ）は、他の実施形態に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの構成を示す断面図である。
【図２】熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法のフローを示す図である。
【図３】図３は、ろう付性の評価方法を示す概略図であり、（ａ）は、ろう付加熱前の状態を横方向から見た概略図、（ｂ）は、ろう付加熱前の状態を上方向から見た概略図、（ｃ）は、ろう付加熱後の状態を横方向から見た概略図、（ｄ）は、ろう付加熱後の状態を上方向から見た概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ、１ｂ 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート
２、１２ 芯材
３、１３ 犠牲材
４、１４ ろう材
５ 中間材
Ｓ１ａ 芯材用部材準備工程
Ｓ１ｂ 犠牲材用部材準備工程
Ｓ１ｃ ろう材用部材準備工程
Ｓ２ 重ね合わせ工程
Ｓ３ 熱処理工程
Ｓ４ 熱間圧延工程
Ｓ５ 粗鈍工程
Ｓ６、Ｓ８ 冷間圧延工程
Ｓ７ 中間焼鈍工程
Ｓ９ 仕上げ焼鈍工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の熱交換器に使用される熱交換器用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、自動車用のエバポレータやコンデンサ等の熱交換器におけるチューブ材等の材料としては、アルミニウム合金クラッド材（アルミニウム合金ブレージングシート）が使用されている。
このような、アルミニウム合金クラッド材（アルミニウム合金ブレージングシート）としては、アルミニウム合金からなる芯材の一面に、Ａｌ−Ｓｉ合金からなるろう材を形成し、この芯材の他面に、Ａｌ−Ｚｎ合金からなる犠牲陽極材を形成し、これら芯材、ろう材、犠牲陽極材の組成を規定することにより、ろう付性、強度、耐食性等を向上させたブレージングシートやアルミニウム合金クラッド材が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７６０５７号公報（段落００２１〜００４０、００６４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のブレージングシート等においては、以下に示すような問題があった。
熱交換器におけるチューブ材等をブレージングシート等で作製すると、ろう材と犠牲材（犠牲陽極材）が接合される箇所が生じる。かかる箇所では、ろう付時における加熱により、ろう材のろうが溶解してフィレット（ろうだまり）ができることにより、ろう材と犠牲材が接合される。
しかし、従来のブレージングシート等では、ろう付性の改善はなされているものの、接合部において、フィレットの長さが十分でない場合があり、ろう付性に劣る場合があった。
【０００５】
また、自動車用熱交換器においては、材料の薄肉化が図られているが、軽量化、小型化およびコストダウンのために、さらなる薄肉化の要請が強まっている。そして、この薄肉化を進めるため、さらなるろう付後強度の高さと高耐食性が必要とされるとともに、良好なろう付性が求められている。
ここで、従来の技術においては、ろう付後強度、耐食性、ろう付性等のレベルは向上しているものの、材料の薄肉化に対応するため、高いろう付後強度、高耐食性であるとともに、ろう付性のさらなる改善が望まれている。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、ろう付後強度が高く、かつ、高耐食性であるとともに、ろう付性に優れる熱交換器用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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、芯材と、この芯材の一面側に形成された犠牲材と、この芯材の他面側に形成されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材とを備えた熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートであって、前記犠牲材は、Ｆｅ：０．０３〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．４０質量％、Ｓｉ：０．４〜１．４質量％、Ｚｎ：２．０〜５．５質量％、Ｍｇ：０．０５質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ、６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径が１００〜４００μｍであることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、犠牲材にＦｅ、Ｍｎ、Ｓｉ、ＺｎおよびＭｇを添加することにより、犠牲材中に金属間化合物が生成し、ろう付後強度が向上する。また、犠牲材へのＺｎの添加により、電位が卑となることで、芯材に対する犠牲陽極効果が高まり、耐食性が向上し、Ｓｉ、Ｍｇの添加により、Ｓｉ、Ｍｇが合金組織中に固溶して、ろう付後強度が向上する。さらに、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍの範囲に制御することで、ろう付時に、ろう材と犠牲材の接合部位におけるろう広がり性が向上し、フィレット（ろうだまり）の長さが長くなる。これにより、ろう付性が向上する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートによれば、犠牲材に、所定の元素を所定量含有させるとともに、ろう付時における熱処理後の結晶粒径を所定範囲に制御することで、ろう付後強度、耐食性を向上させるとともに、ろう付性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面を参照して本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートについて詳細に説明する。なお、参照する図面において、図１は、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの構成を示す断面図、図２は、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法のフローを示す図である。
【００１１】
本発明に係る熱交換器用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）としては、図１（ａ）に示すように、芯材２の一面側に犠牲材３、他面側にろう材４を形成した３層の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート１ａ（ブレージングシート１ａ）を挙げることができる。
【００１２】
次に、ブレージングシート１ａを構成する芯材２、犠牲材３、ろう材４における合金成分の含有量の数値限定理由等および犠牲材３の結晶粒径の限定理由等について説明する。
【００１３】
≪芯材≫
芯材２としては、例えば、Ｃｕ：０．５〜１．２質量％、Ｍｎ：０．６〜１．９質量％、Ｓｉ：０．５〜１．４質量％を含有し、さらに、Ｃｒ：０．０５〜０．３質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３質量％のうち、少なくとも1種以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる芯材２を使用することができる。しかし、芯材２は、特に限定されるものではなく、通常使用する芯材２であれば、どのようなものでもよい。例えば、強度を向上させるため、Ｍｇ：０．０１〜０．７質量％を含有してもよく、その他Ｆｅ等を含有してもよい。
【００１４】
≪犠牲材≫
犠牲材３は、Ｆｅ：０．０３〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．４０質量％、Ｓｉ：０．４〜１．４質量％、Ｚｎ：２．０〜５．５質量％、Ｍｇ：０．０５質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ、６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径が１００〜４００μｍを満たすことを必要とする。
なお、ここでの６００℃×５分間熱処理後というのは、ろう付時におけるものである。
【００１５】
＜Ｆｅ：０．０３〜０．３０質量％＞
Ｆｅは、Ａｌ、Ｍｎ、Ｓｉとともに金属間化合物であるＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等を形成して合金組織中に晶出または析出し、ろう付後強度を向上させる。
Ｆｅの含有量が０．０３質量％未満では、ろう付後強度の向上効果を得ることができない。一方、０．３０質量％を超えると、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等が増大してカソード反応性が増大し、耐食性が劣化する。
したがって、Ｆｅの含有量は、０．０３〜０．３０質量％とする。
【００１６】
＜Ｍｎ：０．０１〜０．４０質量％＞
Ｍｎは、Ａｌ、Ｆｅ、Ｓｉとともに金属間化合物であるＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等を形成して合金組織中に晶出または析出し、ろう付け後強度を向上させる。
Ｍｎの含有量が０．０１質量％未満では、ろう付後強度の向上効果を得ることができない。一方、０．４０質量％を超えると、犠牲材３表面のろうの流動性を低下させ、ろう付性（ろう流動性）が劣化する。
これは、犠牲材３表面に液相ろう（溶融ろう）が接しながら広がる際に、犠牲材３中のＭｎが、液相ろうの犠牲材３表面での濡れ性を低下させるためである。
したがって、Ｍｎの含有量は、０．０１〜０．４０質量％とする。
【００１７】
＜Ｓｉ：０．４〜１．４質量％＞
Ｓｉは、Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｎとともに金属間化合物であるＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等を形成して合金組織中に晶出または析出し、ろう付後強度を向上させる。またＳｉは、その一部が合金組織中に固溶して、ろう付後強度を向上させる。
Ｓｉの含有量が０．４質量％未満では、固溶不足等により、ろう付後強度の向上効果を得ることができない。一方、１．４質量％を超えると、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等が増大してカソード反応性が増大し、耐食性が劣化する。
したがって、Ｓｉの含有量は、０．４〜１．４質量％とする。
【００１８】
＜Ｚｎ：２．０〜５．５質量％＞
Ｚｎは、犠牲材３の電位を卑にさせる効果があり、犠牲材３に添加することによって芯材２に対する犠牲陽極効果を高め、耐食性を向上させる。
Ｚｎの含有量が２．０質量％未満では、電位を卑にする効果を得ることができず、犠牲陽極効果が不十分となり、耐食性が劣化する。一方、５．５質量％を超えると、犠牲材３の融点が低下するため、チューブ、ヘッダ、フィン等の各部材をろう付して熱交換器を接合するろう付工程において、犠牲材３が部分的に溶解するおそれがある。犠牲材３が部分的に溶解すると、ろう付性（ろう流動性）、ろう付後強度、耐食性が劣化する。
したがって、Ｚｎの含有量は、２．０〜５．５質量％とする。
【００１９】
＜Ｍｇ：０．０５質量％以下＞
Ｍｇは、合金組織中に固溶して、ろう付後強度を向上させる。さらに、犠牲材３に含まれるＺｎとの間でＭｇＺｎ２の組成からなる金属間化合物を形成するため、ろう付後強度がより向上する。
Ｍｇの含有量が、０．０５質量％を超えると、フラックスとＭｇが反応し、ＭｇＦ２等の錯化合物を生成する。そのため、フラックス自体の活性度がさがり、犠牲材３表面の酸化皮膜を破る作用が低下して、ろう付性が劣化する。
したがって、Ｍｇの含有量は、０．０５質量％以下とする。
なお、ろう付後強度向上の効果を得るには、０．００３質量％以上添加することが好ましい。
【００２０】
＜残部：Ａｌおよび不可避的不純物＞
犠牲材３の成分は前記の他、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるものである。なお、不可避的不純物としては、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｂｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｐ、Ｂｅ、Ｂ等を０．２５質量％以下含有することが考えられるが、本発明の効果を妨げない範囲においてこれらを含有することは許容される。
【００２１】
＜犠牲材の結晶粒径＞
ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍの範囲とする。
犠牲材３組織中の結晶粒径をこの範囲とすることにより、ろう付時に、犠牲材３とろう材４の接合部位において、結晶粒の粒界を伝って液相ろうが広がるろう広がり性（ろう流動性）が向上し、フィレット（ろうだまり）の長さが長くなる。これにより、ろう付性を向上させることができる。
【００２２】
結晶粒径が１００μｍ未満では、犠牲材３表面の粒界密度が大きくなりすぎて、液相ろうの粒界での保持（トラップ）が増え、ろう広がり性（ろう流動性）が低下する。一方、結晶粒径が４００μｍを超えると、犠牲材３表面の粒界密度が小さくなりすぎて、ろう広がり性（ろう流動性）が阻害される。なお、粒界は粒内と異なり、結晶方位の乱れた部分であるので、粒内と比較して、液相ろうが反応して（溶けて）広がりやすい（広がる経路となりやすい）。
したがって、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍの範囲とする。
なお、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径は、好ましくは、１２０〜３８０μｍの範囲とする。結晶粒径が１２０〜３８０μｍの範囲であると、犠牲材３表面の粒界密度がより適度となり、ろう広がり性（ろう流動性）がさらに向上しやすい。
【００２３】
ここで、犠牲材３組織中の結晶粒径は、犠牲材３（犠牲材用鋳塊）の均質化熱処理の条件または芯材２（芯材用部材）、ろう材４（ろう材用部材）と重ね合わせた後、熱間圧延を行う前に加熱する熱処理の条件と、最終冷間圧延における仕上げ冷延率とを調整することにより、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後に、１００〜４００μｍの範囲となるように制御することができる。
均質化熱処理の場合は、条件を４５０〜６１０℃、好ましくは、４５０〜５６０℃×１〜３０時間とし、均質化熱処理を行わない場合は、熱間圧延を行う前に加熱する熱処理において、条件を４５０〜５６０℃×１〜３０時間とする。また、均質化熱処理を行う場合も、行わない場合も、最終冷間圧延における仕上げ冷延率は、２０〜４０％とする。
【００２４】
なお、結晶粒径の範囲を、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後のものとしたのは、前記したとおり、ろうの広がりは、結晶粒径によって変化するが、このろうの広がりは、ろう付温度の６００℃付近まで温度が達したときに、ろうが溶解し、液相ろうが粒界を伝わることでおきるため、６００℃付近まで温度が達したときの結晶粒径が判ればよいためである。また、厳密には、ろうが溶解するのは、５７７〜６００℃位であるが、この温度範囲内において、ろうの広がりに大きな変化はないため、６００℃×５分間熱処理後のものとした。
【００２５】
なお、結晶粒径の測定は、ＪＩＳ Ｈ：０５０１ ７．切断法に記載されている方法により行うことができる。
すなわち、犠牲材３表面を光学顕微鏡で写真撮影し、圧延方向に直線を引き、直線の長さの線分によって切られる結晶粒個数を数えることにより行うことができる。
【００２６】
＜犠牲材厚＞
犠牲材３の厚さは、３０〜５５μｍの範囲であることが好ましい。
犠牲材３の厚さが３０μｍ未満では、犠牲防食効果が小さくなりやすく、内面側（冷却水側）の耐食性が劣化しやすい。一方、５５μｍを超えると、芯材２の厚さが薄くなり、ブレージングシート１ａの強度が低下しやすくなる。
【００２７】
≪ろう材≫
ろう材４は、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなり、ここで、Ａｌ−Ｓｉ系合金とは、Ｓｉの他に、Ｚｎを含有した合金も含むものである。すなわち、Ａｌ−Ｓｉ系合金としては、Ａｌ−Ｓｉ系合金、またはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金が挙げられる。
ろう材４としては、例えば、Ｓｉ：７〜１２質量％を含有したＡｌ−Ｓｉ系合金を使用することができる。
【００２８】
Ｓｉの含有量が７質量％未満では、ろう付温度でのＡｌ−Ｓｉ液相量が少なく、ろう付性が劣りやすくなる。一方、１２質量％を超えると、ろう材鋳造時に粗大初晶Ｓｉが増大するため、ブレージングシート１ａにした場合の芯材２／ろう材４界面での過剰溶融を生じやすく、ろう付後強度、耐食性を劣化させやすい。
しかし、ろう材４は、特に限定されるものではなく、通常使用するＡｌ−Ｓｉ系（Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系）合金であれば、どのようなものでもよい。例えば、Ｓｉ、Ｚｎの他、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ等を含有してもよい。
【００２９】
次に、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの他の実施形態について説明する。
熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートは、芯材の一面側の最表面に犠牲材、他面側の最表面にろう材が形成されていればよく、図１（ｂ）に示すように、芯材２の一面側に犠牲材３と、芯材２の他面側に中間材５、ろう材４を形成した４層の熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート１ｂ（ブレージングシート１ｂ）でもよい。
また、図示しないが、さらに、ろう材、犠牲材、中間材の層数を増やした５層以上のブレージングシートでもよい。
【００３０】
≪中間材≫
中間材５は、芯材２にＭｇを添加した場合に、ろう材４側へのＭｇの拡散を防止するためのＭｇ拡散防止層として、また、ろう材４側の耐食性を向上させるための犠牲防食層として、芯材２とろう材４との間に備えてもよい。
中間材５は、Ａｌ−Ｍｎ系合金からなり、ここで、Ａｌ−Ｍｎ系合金とは、Ｍｎの他に、Ｃｕ、Ｓｉ等を含有した合金も含むものである。
中間材５としては、例えば、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金を使用することができる。しかし、中間材５は、とくに限定されるものではなく、通常使用する中間材５であれば、どのようなものでもよい。例えば、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉの他、Ｔｉを含有してもよい。
【００３１】
次に、図２を参照して、熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法（製造工程）の一例について説明する。
【００３２】
まず、芯材用アルミニウム合金、犠牲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を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、芯材用鋳塊（芯材用部材）、犠牲材用鋳塊、ろう材用鋳塊を得る。ここで、犠牲材用鋳塊においては、均質化熱処理を行う場合は、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍに制御するため、条件を４５０〜６１０℃（好ましくは、４５０〜５６０℃）×１〜３０時間とする。また、犠牲材用鋳塊およびろう材用鋳塊については、それぞれ所定厚さに熱間圧延または切断して、犠牲材用部材、ろう材用部材を得る（芯材用部材準備工程：Ｓ１ａ、犠牲材用部材準備工程：Ｓ１ｂ、ろう材用部材準備工程：Ｓ１ｃ）。
なお、図示しないが、中間材を設ける場合は、前記した犠牲材用部材またはろう材用部材と同様の方法で、中間材用部材を作製することができる。
【００３３】
ついで、芯材用部材、犠牲材用部材およびろう材用部材（必要に応じて、中間材用部材）を所定のクラッド率になるように重ね合わせ工程（Ｓ２）で重ね合わせた後、熱処理工程（Ｓ３）で４００℃以上の温度で熱処理し、熱間圧延工程（Ｓ４）で圧着して板材とする。なお、熱処理工程（Ｓ３）の加熱においては、犠牲材用鋳塊に均質化熱処理を行わない場合は、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍに制御するため、条件を４５０〜５６０℃×１〜３０時間とする。
その後、粗鈍工程(Ｓ５)、冷間圧延工程（Ｓ６）、中間焼鈍工程（Ｓ７）、冷間圧延工程（Ｓ８）を経て所定の板厚とする。
【００３４】
なお、粗鈍工程（Ｓ５）は、元素の拡散を促進させる場合には実施してもよい。また、中間焼鈍工程（Ｓ７）における中間焼鈍の条件は、３５０〜４５０℃、３時間以上が好ましく、最終の冷間圧延工程（Ｓ８）における冷延率（仕上げ冷延率）は、ろう付時における６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径を１００〜４００μｍに制御するため、２０〜４０％となるようにする。また、最終の板厚とした後、成形性等を考慮して仕上げ焼鈍工程（Ｓ９）により仕上げ焼鈍を施してもよい。仕上げ焼鈍を行うと、材料が軟化し、伸びが向上するため、加工性を確保することができる。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートについて、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。
【００３６】
≪供試材作製≫
まず、芯材用アルミニウム合金、犠牲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を連続鋳造により溶解、鋳造した。芯材（芯材用部材）については、５５０℃×１０時間の均質化熱処理を施し、所定厚さの芯材用鋳塊（芯材用部材）を得た。犠牲材（犠牲材用部材）については、５５０℃×１０時間、ろう材（ろう材用部材）については、５００℃×１０時間の均質化熱処理を施して、犠牲材用鋳塊、ろう材用鋳塊とし、この犠牲材用鋳塊およびろう材用鋳塊をそれぞれ所定厚さに熱間圧延して犠牲材用部材、ろう材用部材を得た。そして、芯材用部材、犠牲材用部材およびろう材用部材を所定のクラッド率になるように、表２に示す組み合わせになるように重ね合わせ、４５０℃の温度で加熱後、熱間圧延により圧着して板材とした。その後、冷間圧延、３６０℃×３時間の中間焼鈍を行った後、さらに冷延率２０〜４０％の冷間圧延を行うことにより、板厚０．２０ｍｍのアルミニウム合金ブレージングシート（供試材）を作製した。
【００３７】
表１に、ろう材、犠牲材の成分を示す。なお、表１において、成分を含有していないものは「−」で示し、本発明の構成を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。また、芯材の組成は、Ｓｉ：０．８０質量％、Ｆｅ：０．２０質量％、Ｃｕ：０．９８質量％、Ｍｎ：１．４質量％、Ｍｇ：０．０１質量％、Ｔｉ：０．１２質量％、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるものである。
【００３８】
【表１】
【００３９】
このようにして作製した熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート（供試材）の特性評価について、以下に示す各試験を行った。
≪試験方法≫
＜ろう付性（ろう流動性）＞
ろう付性（ろう流動性）の試験の方法について、図面を参照して説明する。参照する図面において、図３は、ろう付性の評価方法を示す概略図であり、（ａ）は、ろう付加熱前の状態を横方向から見た概略図、（ｂ）は、ろう付加熱前の状態を上方向から見た概略図、（ｃ）は、ろう付加熱後の状態を横方向から見た概略図、（ｄ）は、ろう付加熱後の状態を上方向から見た概略図である。
【００４０】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、ろう材単体１５の片面に、フラックス１６を１０ｇ／ｍ２塗布した、Ｓｉ：１０質量％、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる置きろう材Ａ（０．２５ｍｍ（板厚）×５ｍｍ（Ｌ１）×５ｍｍ（Ｌ２））を、芯材１２、犠牲材１３、ろう材１４からなる供試材１１の犠牲材１３表面に載せ、６００℃×５分のろう付加熱を行った。これにより、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、置きろう材Ａのろう１７を広げ、ろう広がり距離Ｌ３を測定した。ここで、ろう広がり距離Ｌ３は、ろう付加熱前の元の置きろう材Ａ´の端から、ろう広がりの先端までの距離とした。
ろう広がり距離Ｌ３が５ｍｍ以上のものをろう付性（ろう流動性）が良好（○）、５ｍｍ未満のものを不良（×）とした。
【００４１】
＜ろう付後強度＞
ろう付後強度の試験に関しては、６００℃×５分加熱後の供試材より、圧延方向に平行にＪＩＳ５号試験片を作製し、室温にて引張り試験を実施して、引張り強さを測定した。引張り強さが１６０ＭＰａ以上のものをろう付後強度が良好（○）、１６０ＭＰａ未満のものを不良（×）とした。
【００４２】
＜耐食性＞
耐食性の試験として、犠牲材側の耐食性を評価した。具体的には、Ｃｌ−３００ｐｐｍ、ＳＯ４２−１００ｐｐｍ、Ｃｕ２＋５ｐｐｍの溶液に浸漬し、８８℃×８時間後に室温まで自然冷却した後、１６時間保持するサイクルを３０日行う浸漬試験を実施し、腐食深さを測定した。腐食深さが犠牲材厚以下のものを耐食性が優良（◎）、腐食深さが犠牲材厚＋２０μｍ未満のものを良好（○）、犠牲材厚＋２０μｍ以上のものを不良（×）とした。
これらの試験結果を表２に示す。なお、犠牲材の結晶粒径の測定は、ＪＩＳ Ｈ：０５０１ ７．切断法に記載されている方法により行った。
【００４３】
【表２】
【００４４】
表２に示すように、供試材Ｎｏ．１〜８は、本発明の要件を満たしているため、ろう付性（ろう流動性）、ろう付後強度および耐食性すべてが優良または良好であった。
【００４５】
一方、Ｎｏ．９は、犠牲材（Ｓ９）のＦｅの濃度が下限値未満であるため、ろう付後強度が劣った。Ｎｏ．１０は、犠牲材（Ｓ１０）のＦｅの濃度が上限値を超えるため、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等が増大してカソード反応性が増大し、耐食性が劣った。Ｎｏ．１１は、犠牲材（Ｓ１１）のＭｎの濃度が下限値未満であるため、ろう付後強度が劣った。Ｎｏ．１２は、犠牲材（Ｓ１２）のＭｎの濃度が上限値を超えるため、ろう付性（ろう流動性）が劣った。
【００４６】
Ｎｏ．１３は、犠牲材（Ｓ１３）のＳｉの濃度が下限値未満であるため、ろう付後強度が劣った。Ｎｏ．１４は、犠牲材（Ｓ１４）のＳｉの濃度が上限値を超えるため、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系化合物等が増大してカソード反応性が増大し、耐食性が劣った。Ｎｏ．１５は、犠牲材（Ｓ１５）のＺｎの濃度が下限値未満であるため、電位を卑にする効果を得ることができず、耐食性が劣った。Ｎｏ．１６は、犠牲材（Ｓ１６）のＺｎの濃度が上限値を超えるため、犠牲材の融点が低下して、犠牲材が部分的に溶解し、ろう付性（ろう流動性）、ろう付後強度、耐食性すべてが劣った。
【００４７】
Ｎｏ．１７は、犠牲材（Ｓ１７）のＭｇの濃度が上限値を超えるため、フラックス自体の活性度がさがり、犠牲材３表面の酸化皮膜を破る作用が低下し、ろう付性（ろう流動性）が劣った。Ｎｏ．１８は、犠牲材（Ｓ１８）の結晶粒径が下限値未満であるため、犠牲材表面の粒界密度が大きくなりすぎて、液相ろうの粒界での保持（トラップ）が増え、ろう付性（ろう流動性）が劣った。Ｎｏ．１９は、犠牲材（Ｓ１９）の結晶粒径が上限値を超えるため、犠牲材表面の粒界密度が小さくなりすぎて、粒界を伝って液相ろうが広がるろう広がり性が阻害され、ろう付性（ろう流動性）が劣った。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態、実施例について説明してきたが、本発明は前記実施形態、実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲において広く変更、改変して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（ａ）は、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの構成を示す断面図、（ｂ）は、他の実施形態に係る熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの構成を示す断面図である。
【図２】熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法のフローを示す図である。
【図３】図３は、ろう付性の評価方法を示す概略図であり、（ａ）は、ろう付加熱前の状態を横方向から見た概略図、（ｂ）は、ろう付加熱前の状態を上方向から見た概略図、（ｃ）は、ろう付加熱後の状態を横方向から見た概略図、（ｄ）は、ろう付加熱後の状態を上方向から見た概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ａ、１ｂ 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート
２、１２ 芯材
３、１３ 犠牲材
４、１４ ろう材
５ 中間材
Ｓ１ａ 芯材用部材準備工程
Ｓ１ｂ 犠牲材用部材準備工程
Ｓ１ｃ ろう材用部材準備工程
Ｓ２ 重ね合わせ工程
Ｓ３ 熱処理工程
Ｓ４ 熱間圧延工程
Ｓ５ 粗鈍工程
Ｓ６、Ｓ８ 冷間圧延工程
Ｓ７ 中間焼鈍工程
Ｓ９ 仕上げ焼鈍工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材と、この芯材の一面側に形成された犠牲材と、この芯材の他面側に形成されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材とを備えた熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートであって、
前記犠牲材は、Ｆｅ：０．０３〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．４０質量％、Ｓｉ：０．４〜１．４質量％、Ｚｎ：２．０〜５．５質量％、Ｍｇ：０．０５質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ、６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径が１００〜４００μｍであることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
【請求項１】
芯材と、この芯材の一面側に形成された犠牲材と、この芯材の他面側に形成されたＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材とを備えた熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシートであって、
前記犠牲材は、Ｆｅ：０．０３〜０．３０質量％、Ｍｎ：０．０１〜０．４０質量％、Ｓｉ：０．４〜１．４質量％、Ｚｎ：２．０〜５．５質量％、Ｍｇ：０．０５質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、かつ、６００℃×５分間熱処理後の結晶粒径が１００〜４００μｍであることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１６３３６６（Ｐ２００８−１６３３６６Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５１２２８（Ｐ２００６−３５１２２８）
【出願日】平成１８年１２月２７日（２００６．１２．２７）
【特許番号】特許第４１１１４５６号（Ｐ４１１１４５６）
【特許公報発行日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２７日（２００６．１２．２７）
【特許番号】特許第４１１１４５６号（Ｐ４１１１４５６）
【特許公報発行日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
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