熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート
【課題】電縫溶接性に優れると共に、ろう付後強度、耐食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１であって、芯材２は、所定の濃度のＳｉ、Ｃｕ、Ｍｎを含有し、所定の濃度のＴｉ、Ｃｒを選択的に含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、犠牲材３は、所定の濃度のＳｉ、Ｚｎ、Ｍｇを含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、犠牲材３の硬度がろう材４の硬度よりも高く、かつ、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値が０．７未満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１であって、芯材２は、所定の濃度のＳｉ、Ｃｕ、Ｍｎを含有し、所定の濃度のＴｉ、Ｃｒを選択的に含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、犠牲材３は、所定の濃度のＳｉ、Ｚｎ、Ｍｇを含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、犠牲材３の硬度がろう材４の硬度よりも高く、かつ、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値が０．７未満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としては、芯材を犠牲材とろう材でクラッドして構成され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）を電縫加工によりチューブ状にしたものが用いられている。このようなチューブ材に用いられるブレージングシートでは、芯材として、例えば、Ａｌ−Ｍｎ系合金が用いられ、この芯材の一側面である内側、すなわち冷媒に常時触れている側面には、犠牲材として、例えば、Ａｌ−Ｚｎ系合金が用いられている。そして、この芯材の他側面である外側には、ろう材として、通常、Ａｌ−Ｓｉ系合金が用いられている。
【０００３】
そして、このようなブレージングシートは、幅の狭い多条の条材にスリット加工された後、ロールフォーミングによりチューブ状に加工され、次いで、両端部を高周波電縫溶接により溶接し、チューブ外面側の溶接部ビードをカットした後、所定の長さに切断され自動車熱交換器用のチューブ材（電縫管）として用いられる。そして、コルゲート加工したフィン等の他の部材と共に電縫管を一体に組み立てて、ブレージング工法によってろう付することで、熱交換器等を作製している。なお、ブレージング工法としては、非腐食性のフラックスを用いたノコロックブレージング法等を挙げることができ、６００℃付近の温度まで加熱してろう付を行う。
【０００４】
ところで、近年における熱交換器の軽量・小型化の志向から、熱交換器の質量の多くを占めるチューブ材を薄肉化する傾向が強まっている。このようなチューブ材の薄肉化を実現するためには、条材の肉厚が減少する分、強度を向上させ、また、耐食性等を確保する必要がある。そこで、このような必要性に応えて、高強度化や高耐食性等を目的としたアルミニウム合金ブレージングシートやクラッド材が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１、２には、芯材および犠牲材の合金組成を所定に規定し、また、芯材のマトリックスが繊維組織であり、クラッド材の引張り強さが１７０〜２６０ＭＰaであることを特徴とする造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１７０７９３号公報（段落０００９〜００１２）
【特許文献２】特開２００１−１７０７９４号公報（段落０００９〜００１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のブレージングシート（クラッド材）においては、以下に示すような問題がある。
【０００７】
特許文献１、２に記載のクラッド材は、熱間圧延後の工程において、中間焼鈍温度が低いため、犠牲材中の金属間化合物が十分に溶体化せず、Ｍｇ、Ｚｎの固溶強化が促進されにくい。そのため、犠牲材の硬度が向上せず、ロール成形時にチューブ材が座屈しやすくなり、電縫溶接性が低下するという問題がある。
【０００８】
また、自動車用熱交換器においては、チューブ材等の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。しかし、このようなチューブ材の薄肉化により、電縫加工時に、溶接欠陥が増加したり、さらには、突発的な溶接欠陥の多量発生が起きたりする場合があり、電縫管の生産性が低下するという問題がある。
【０００９】
さらに、この薄肉化を進めるためには、高いろう付後強度と高耐食性が必要とされる。
ここで、従来の技術においては、ろう付後強度、耐食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、さらにろう付後強度が高く、耐食性等に優れたブレージングシートの開発が望まれている。
【００１０】
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、電縫溶接性に優れると共に、ろう付後強度、耐食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】
【００１１】
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（以下、適宜、ブレージングシートという）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、前記芯材は、Ｓｉ：０．２５〜１．０質量％、Ｃｕ：０．５１〜１．０質量％、Ｍｎ：０．８〜２．０質量％を含有し、さらに、Ｔｉ：０．０５〜０．２５質量％、Ｃｒ：０．２５質量％以下から選択される少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、前記犠牲材は、Ｓｉ：０．２質量％を超え０．８質量％以下、Ｚｎ：２．０質量％を超え５．０質量％以下、Ｍｇ：１．０〜３．５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、前記犠牲材の硬度が前記ろう材の硬度よりも高く、かつ、前記ろう材の硬度を前記犠牲材の硬度で割った値が０．７未満であることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、芯材に、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｎを所定量添加し、Ｔｉ、Ｃｒを選択的に所定量添加することで、また、犠牲材に、Ｓｉ、Ｚｎを所定量添加することで、ろう付後強度、耐食性等が向上する。さらに、犠牲材にＺｎ、Ｍｇを所定量添加することで、犠牲材の硬度が向上する。そして、犠牲材の硬度をろう材の硬度よりも所定以上高くすることで、薄肉化したチューブ材においても、チューブ材自体の耐座屈性が十分に確保される。
【発明の効果】
【００１３】
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、ろう付後強度、耐食性を向上させることができる。また、犠牲材の硬度をろう材の硬度よりも所定以上高くすることで、薄肉化したチューブ材においても、チューブ材自体の耐座屈性を十分に確保することができる。そのため、ロール成形時のチューブ材の座屈を抑制することができ、電縫溶接性を向上させることができる。また、これらにより、熱交換器を軽量化、小型化することができると共に、コストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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である。
【００１５】
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としては、図１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（ブレージングシート）１を挙げることができる。
次に、ブレージングシート１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、および、犠牲材３と、ろう材４との硬度の関係について説明する。
【００１６】
≪芯材≫
芯材２は、Ｓｉ：０．２５〜１．０質量％、Ｃｕ：０．５１〜１．０質量％、Ｍｎ：０．８〜２．０質量％を含有し、さらに、Ｔｉ：０．０５〜０．２５質量％、Ｃｒ：０．２５質量％以下から選択される少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる。
【００１７】
＜Ｓｉ：０．２５〜１．０質量％＞
Ｓｉは、Ａｌ、Ｍｎと共に金属間化合物を形成し、結晶粒の粒内に微細に分布して分散強化に寄与する。Ｓｉの含有量が０．２５質量％未満では、ろう付後強度が低下し、また、Ａｌ−Ｍｎ系化合物が粒界に析出しやすくなり、粒界腐食により内面耐食性が低下する。なお、ろう付後強度が低下すると、ろう付によって製造された熱交換器の耐久性が低下してしまう。一方、１．０質量％を超えると、固相線温度が低下するため、ろう付中に芯材２が溶融してしまい、ろう付ができなくなる。
よって、Ｓｉの含有量は、０．２５〜１．０質量％とする。
【００１８】
＜Ｃｕ：０．５１〜１．０質量％＞
Ｃｕは、ろう付後強度を向上させる効果がある。また、Ｃｕの添加により電位が貴になり、犠牲材３側との電位差が大きくなるため、耐食性向上にも有効である。Ｃｕの含有量が０．５１質量％未満では、ろう付後強度が低下し、また、犠牲材３との電位差を確保することができず、内面耐食性が低下する。一方、１．０質量％を超えると、固相線温度低下により、ろう付中に芯材２が溶融してしまい、ろう付ができなくなる。
よって、Ｃｕの含有量は、０．５１〜１．０質量％とする。
【００１９】
＜Ｍｎ：０．８〜２．０質量％＞
Ｍｎは、ろう付後強度を向上させる効果がある。Ｍｎの含有量が０．８質量％未満では、Ａｌ、Ｓｉと形成する金属間化合物数が低下するため、金属間化合物による分散強化が向上せず、ろう付後強度が低下する。一方、２．０質量％を超えると、粗大な金属間化合物が多数生成し、圧延自体が困難となり、ブレージングシート１の製造が困難となる。
よって、Ｍｎの含有量は、０．８〜２．０質量％とする。
【００２０】
＜Ｔｉ：０．０５〜０．２５質量％＞
Ｔｉは、芯材２中に層状に分布し、内面および外面の耐食性を大幅に向上させる。Ｔｉを添加する場合、Ｔｉの含有量が０．０５質量％未満では、Ｔｉが芯材２中に層状に分布せず、腐食が顕著な孔食形態となり、耐食性が低下する。一方、０．２５質量％を超えると、鋳造中に粗大な金属間化合物を形成し、耐食性が低下する。
よって、Ｔｉの含有量は、０．０５〜０．２５質量％とする。
【００２１】
＜Ｃｒ：０．２５質量％以下＞
Ｃｒは、芯材２内で金属間化合物を形成し、ろう付後強度を向上させる効果がある。Ｃｒの含有量が０．２５質量％を超えると、鋳造中に粗大な金属間化合物を形成し、耐食性が低下する。
よって、Ｃｒの含有量は、０．２５質量％以下とする。
【００２２】
＜残部：Ａｌおよび不可避的不純物＞
芯材２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、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｇ等が挙げられ、これらは、それぞれ０．２質量％以下の含有量であれば、本発明の効果を妨げず、芯材２に含有することは許容される。
【００２３】
≪犠牲材≫
犠牲材３は、Ｓｉ：０．２質量％を超え０．８質量％以下、Ｚｎ：２．０質量％を超え５．０質量％以下、Ｍｇ：１．０〜３．５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる。
【００２４】
＜Ｓｉ：０．２質量％を超え０．８質量％以下＞
Ｓｉは、ろう付時に芯材２へ拡散し、犠牲材３から芯材２へ拡散するＭｇと共に、ろう付後にＭｇ２Ｓｉを芯材２中に析出させ、ろう付後強度を向上させる効果がある。Ｓｉの含有量が０．２質量％以下では、Ｍｇ２Ｓｉを析出させる効果が少なく、ろう付後強度が低下する。一方、０．８質量％を超えると、ろう付後にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系化合物が犠牲材３中の粒界に析出し、粒界腐食により内面耐食性が低下する。
よって、Ｓｉの含有量は、０．２質量％を超え０．８質量％以下とする。
【００２５】
＜Ｚｎ：２．０質量％を超え５．０質量％以下＞
Ｚｎは、電位を卑化させる元素であり、犠牲材３へＺｎを添加することにより、芯材２との電位差を確保して内面耐食性を向上させる効果がある。また、Ｚｎは、犠牲材３中に固溶して犠牲材３の硬度を向上させる。そのため、ブレージングシート１をチューブ材として用いた場合に、ロール成形時におけるチューブ材の耐座屈性を向上させ、安定的な電縫溶接を可能とする効果がある。Ｚｎの含有量が２．０質量％以下では、芯材２との電位差が小さくなり、内面耐食性を確保するには不十分となる。そのため、内面耐食性が低下する。さらに、犠牲材３中における固溶量の低下により、犠牲材３の硬度が低下し、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値が０．７未満とならず、電縫溶接性が不安定となる。一方、５．０質量％を超えると、固相線温度を低下させ、ろう付中に犠牲材３が溶融し、チューブ材として使用出来なくなる。
よって、Ｚｎの含有量は、２．０質量％を超え５．０質量％以下とする。
【００２６】
＜Ｍｇ：１．０〜３．５質量％＞
Ｍｇは、犠牲材３中に固溶して犠牲材３の硬度を向上させる。そのため、ブレージングシート１をチューブ材として用いた場合に、ロール成形時におけるチューブ材の耐座屈性を向上させ、安定的な電縫溶接を可能とする効果がある。Ｍｇの含有量が１．０質量％未満では、犠牲材３中における固溶量の低下により、犠牲材３の硬度が低下し、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値が０．７未満とならず、電縫溶接性が不安定となる。一方、３．５質量％を超えると、圧延加工性が著しく低下するため、ブレージングシート１の製造が困難となる。
よって、Ｍｇの含有量は、１．０〜３．５質量％とする。
【００２７】
＜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、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｓｎ等が挙げられ、Ｍｎは０．０５質量％未満、Ｃｒ、Ｚｒはそれぞれ０．２質量％以下、Ｆｅは０．０５１〜０．２５質量％、Ｉｎ、Ｓｎはそれぞれ０．１質量％以下の含有量であれば、本発明の効果を妨げず、犠牲材３に含有することは許容される。
【００２８】
≪ろう材≫
ろう材４は、Ａｌ系合金からなり、Ａｌ系合金としては、一般的なＪＩＳ合金、例えば４３４３、４０４５等が挙げられる。ここで、Ａｌ系合金とは、Ｓｉを含有した合金の他に、Ｚｎを含有した合金も含むものである。すなわち、Ａｌ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。そして、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。
【００２９】
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１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、耐食性を低下させやすい。
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系（Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系）合金であれば、どのようなものでもよい。また、真空ろう付用に用いられるＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金を使用することも十分可能である。さらに、例えば、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｉの他、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ等を含有してもよい。
【００３０】
＜犠牲材と、ろう材との硬度の関係＞
本発明においては、犠牲材３の硬度がろう材４の硬度よりも高く、かつ、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値が０．７未満であるものとする。
具体的には、「ろう材４の硬度（ＭＨｖ）＜犠牲材３の硬度（ＭＨｖ）×０．７」の式を満足するものである。すなわち、犠牲材３の硬度がろう材４の硬度よりも高く、かつ、犠牲材３とろう材４の硬度差の割合が３０％を超えるものである。
【００３１】
犠牲材３の硬度を、ろう材４の硬度よりも高くし、さらに、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値を０．７未満とすることで、チューブ材自体の耐座屈性を十分に確保することが可能となる。そのため、安定的な電縫溶接性を確保することができる。
【００３２】
なお、犠牲材３およびろう材４の硬度としては、ビッカース硬度（ＭＨｖ）を用いることができる。例えば、マイクロビッカース硬度計を用いて、試験荷重５ｇ、保持時間１５秒で各層（犠牲材３、ろう材４）それぞれ５箇所測定し、最大値と最小値を除外した３箇所の測定値の平均を各層の硬度とすればよい。
【００３３】
このようなブレージングシートは、一例として、以下の製造方法により製造することができる。
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、鋳造して鋳塊を製造し、この鋳塊に面削（表面平滑化処理）、および、均質化熱処理を行うことで、芯材用鋳塊（芯材用部材）、犠牲材用鋳塊、ろう材用鋳塊を製造する。そして、犠牲材用鋳塊、および、ろう材用鋳塊は、それぞれ所定厚さに熱間圧延して、犠牲材用部材、ろう材用部材とする。次に、芯材用部材の一面側に犠牲材用部材、他面側にろう材用部材を重ね合わせ、この重ね合わせ材に熱処理（再加熱）を行った後、熱間圧延により圧着して板材とする。その後、冷間圧延、中間焼鈍（連続焼鈍）を行い、さらに冷間圧延を行う。なお、その後、仕上げ焼鈍を実施してもよい。
【００３４】
また、本発明における前記した犠牲材３と、ろう材４との硬度の関係は、前記合金成分の含有量の規定の他、前記中間焼鈍の最高到達温度までの昇温速度を１〜３０℃／秒、最高到達温度を３５０〜５５０℃、保持時間を１秒未満、焼鈍後の冷却速度を１℃／秒以上の条件で実施することにより得られる。
【００３５】
＜最高到達温度までの昇温速度：１〜３０℃／秒＞
昇温速度が１℃／秒未満では、連続焼鈍での通板速度が低下するため、生産性が低下する。一方、昇温速度が３０℃／秒を超えると、犠牲材３中の金属間化合物の溶体化が不十分となり、Ｚｎ、Ｍｇの固溶強化の作用が低下するため、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値が０．７未満とならない。
【００３６】
＜最高到達温度：３５０〜５５０℃＞
最高到達温度が３５０℃未満では、犠牲材３中の金属間化合物の溶体化が不十分となる。一方、５５０℃を超えると、連続焼鈍時に板切れが発生しやすい。
【００３７】
＜保持時間：１秒未満＞
本熱処理においては、金属間化合物を溶体化し、さらに圧延組織から再結晶化させる。保持時間が１秒以上では、連続焼鈍時にロール等との接触により板材表面にキズが入りやすくなり、歩留りが低下する。また、保持時間が１秒以上では、芯材の再結晶粒が粗大化し、電縫溶接時の溶接割れが発生しやすくなる。
【００３８】
＜焼鈍後の冷却速度：１℃／秒以上＞
冷却速度が１℃／秒未満では、金属間化合物が冷却時に析出し、Ｚｎ、Ｍｇの固溶強化の作用が低下する。
【実施例】
【００３９】
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。
【００４０】
≪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、面削（表面平滑化処理）、均質化熱処理して、芯材用鋳塊（芯材用部材）、犠牲材用鋳塊、ろう材用鋳塊を得た。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、芯材用部材の一面側に犠牲材用部材、他面側にろう材用部材を重ね合わせ、４５０〜５５０℃×１ｈ以上の熱処理（再加熱）をした後、熱間圧延により圧着して板材とした。その後、冷間圧延（第１冷間圧延）、中間焼鈍を行い、さらに加工率２０〜６０％の冷間圧延（第２冷間圧延）を行った。その後、１５０〜３２０℃×３ｈの仕上げ焼鈍を実施し、所定厚さのブレージングシート（供試材）を作製した。なお、ろう材のクラッド率は１０％、犠牲材のクラッド率は１５％とした。また、中間焼鈍は、最高到達温度までの昇温速度：１〜３０℃／秒、最高到達温度：３５０〜５５０℃、保持時間：１秒未満、焼鈍後の冷却速度：１℃／秒以上の条件で行った。
【００４１】
表１、２に、芯材、犠牲材、ろう材の成分、供試材の板厚を示す。なお、表１、２において、成分を含有しないもの、および、板厚の測定が不能だったものは「−」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。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
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）について、犠牲材、ろう材の硬度を測定し、ろう材の硬度を犠牲材の硬度で割った値（ろう材硬度／犠牲材硬度）を算出すると共に、特性評価について、以下に示す各試験を行った。なお、各試験（ろう付後強度、耐食性）におけるろう付は、ドロップ試験方式により行った。すなわち、幅１１０ｍｍ×長さ２３０ｍｍの試験片の長さ方向の上側に穴を開け、その穴に棒を通して、サンプルを棒に吊るした状態とした。その後、ろう付炉に入れ、６００℃で２分保持のろう付を行い、その後、５０℃／分の冷却速度で冷却する条件で実施した。
【００４５】
＜硬度測定＞
犠牲材、ろう材の硬度として、ビッカース硬度を測定した。測定条件は、マイクロビッカース硬度計を用いて、試験荷重５ｇ、保持時間１５秒で各層（犠牲材、ろう材）それぞれ５箇所測定した。そして、最大値と最小値を除外した３箇所の測定値の平均を各層の硬度（ＭＨｖ）とした。
【００４６】
＜電縫溶接性＞
通常のスリッタ装置を用いて、スリット加工される条材の幅寸法が３５ｍｍとなるようにスリットを行い、巻き取りコイル状とした。
【００４７】
このようにして得られた条材を電縫管ラインにて評価した。通板速度７０ｍｐｍ、溶接荷重１５ｋｇで通板してチューブ材とし、溶接部外面側ビードをカットし、このチューブ材を５００ｍｍに切断しながら、５００ｍ流動させた。評価は、溶接不良が皆無のものを溶接性が良好(○)、溶接不良が多発したものを溶接性が不良(×)とした。
【００４８】
＜ろう付後強度＞
供試材をドロップ試験方式でろう付した後、ＪＩＳ５号試験片を各供試材につき３本ずつ切り出して加工し、室温（２５℃）に１週間放置した後、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１７０ＭＰａ以上のものをろう付後強度が良好、１７０ＭＰａ未満のものをろう付後強度が不良とした。
【００４９】
＜耐食性＞
耐食性の試験として、犠牲材側の耐食性（内面耐食性）を評価した。具体的には、供試材をドロップ試験方式でろう付した後、幅５０ｍｍ×長さ６０ｍｍの大きさに切断し、幅６０ｍｍ×長さ７０ｍｍの大きさのマスキング用シールを用いて、ろう材面は全面、犠牲材面は淵５ｍｍに接着剤でシールを貼り（供試材からはみ出したシールを犠牲材面に折り返しているため）、溶液の浸入を防止し、これを試験片とした。そして試験溶液としてＮａ＋：１１８ｐｐｍ、Ｃｌ−：５８ｐｐｍ、ＳＯ４２−：６０ｐｐｍ、Ｃｕ２＋：１ｐｐｍ、Ｆｅ３＋：３０ｐｐｍを含む水溶液に供試材を浸漬させ、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９０サイクル行う浸漬試験を実施し、腐食状況を目視観察した。試験片が貫通しなかったものを耐食性が良好（○）、貫通したものを耐食性が不良（×）とした。
【００５０】
これらの試験結果を表３、４に示す。なお、表３、４において、評価不能だったものは「−」で示し、本発明の構成を満たさないもの、および、評価基準を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】
【表４】
【００５３】
表３、４に示すように、供試材Ｎｏ．１〜２５は、本発明の要件を満たしているため、電縫溶接性、ろう付後強度、耐食性すべてが良好であった。
【００５４】
一方、Ｎｏ．２６は、犠牲材中のＳｉの濃度が下限値未満のため、Ｍｇ２Ｓｉの析出が少なく、ろう付後強度が劣った。Ｎｏ．２７は、犠牲材中のＳｉの濃度が上限値を超えるため、ろう付後にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系化合物が粒界析出し、粒界腐食により内面耐食性が劣った。
【００５５】
Ｎｏ．２８は、犠牲材中のＭｇの濃度が下限値未満のため、固溶強化が十分ではなく、犠牲材の硬度が低下し、ろう材の硬度を犠牲材の硬度で割った値が０．７未満とならず、電縫溶接性が劣った。Ｎｏ．２９は、犠牲材中のＭｇの濃度が上限値を超えるため、犠牲材の圧延加工性が著しく低下し、ブレージングシートの作製が不可能であった。
【００５６】
Ｎｏ．３０は、犠牲材中のＺｎの濃度が下限値未満のため、固溶強化が十分ではなく、犠牲材の硬度が低下し、ろう材の硬度を犠牲材の硬度で割った値が０．７未満とならず、電縫溶接性が劣った。さらに、芯材との電位差が小さくなり、内面耐食性も劣った。
Ｎｏ．３１は、犠牲材中のＺｎの濃度が上限値を超えるため、犠牲材の固相線温度が低下し、ろう付時に犠牲材が溶融し、チューブ材として使用出来なくなった。
【００５７】
Ｎｏ．３２は、芯材中のＳｉの濃度が下限値未満のため、ろう付後強度が劣った。また、Ａｌ−Ｍｎ系化合物が粒界析出し、粒界腐食により内面耐食性が劣った。Ｎｏ．３３は、芯材中のＳｉの濃度が上限値を超えるため、芯材の固相線温度が低下し、ろう付時に芯材が局所溶融し、ろう付ができなかった。
【００５８】
Ｎｏ．３４は、芯材中のＣｕの濃度が下限値未満のため、ろう付後強度が劣った。また、犠牲材との電位差が確保出来ず、内面耐食性が劣った。Ｎｏ．３５は、芯材中のＣｕの濃度が上限値を超えるため、芯材の固相線温度が低下し、ろう付時に芯材が局所溶融し、ろう付ができなかった。
【００５９】
Ｎｏ．３６は、芯材中のＭｎの濃度が下限値未満のため、Ａｌ、Ｓｉと形成する金属間化合物数が低下し、金属間化合物による分散強化が向上せず、ろう付後強度が劣った。Ｎｏ．３７は、芯材中のＭｎの濃度が上限値を超えるため、粗大な金属間化合物が多数生成し、圧延ができず、ブレージングシートの作製が不可能であった。Ｎｏ．３８は、芯材中のＣｒの濃度が上限値を超えるため、鋳造中に粗大な金属間化合物が多数晶出し、内面耐食性が劣った。
【００６０】
Ｎｏ．３９は、芯材中のＴｉの濃度が下限値未満のため、Ｔｉが芯材中に層状に分布せず、腐食が顕著な孔食形態となり、内面耐食性が劣った。Ｎｏ．４０は、芯材中のＴｉの濃度が上限値を超えるため、鋳造中に粗大な金属間化合物が多数晶出し、内面耐食性が劣った。
【００６１】
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】
【００６２】
【図１】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である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート
２ 芯材
３ 犠牲材
４ ろう材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の熱交換器に使用される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としては、芯材を犠牲材とろう材でクラッドして構成され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）を電縫加工によりチューブ状にしたものが用いられている。このようなチューブ材に用いられるブレージングシートでは、芯材として、例えば、Ａｌ−Ｍｎ系合金が用いられ、この芯材の一側面である内側、すなわち冷媒に常時触れている側面には、犠牲材として、例えば、Ａｌ−Ｚｎ系合金が用いられている。そして、この芯材の他側面である外側には、ろう材として、通常、Ａｌ−Ｓｉ系合金が用いられている。
【０００３】
そして、このようなブレージングシートは、幅の狭い多条の条材にスリット加工された後、ロールフォーミングによりチューブ状に加工され、次いで、両端部を高周波電縫溶接により溶接し、チューブ外面側の溶接部ビードをカットした後、所定の長さに切断され自動車熱交換器用のチューブ材（電縫管）として用いられる。そして、コルゲート加工したフィン等の他の部材と共に電縫管を一体に組み立てて、ブレージング工法によってろう付することで、熱交換器等を作製している。なお、ブレージング工法としては、非腐食性のフラックスを用いたノコロックブレージング法等を挙げることができ、６００℃付近の温度まで加熱してろう付を行う。
【０００４】
ところで、近年における熱交換器の軽量・小型化の志向から、熱交換器の質量の多くを占めるチューブ材を薄肉化する傾向が強まっている。このようなチューブ材の薄肉化を実現するためには、条材の肉厚が減少する分、強度を向上させ、また、耐食性等を確保する必要がある。そこで、このような必要性に応えて、高強度化や高耐食性等を目的としたアルミニウム合金ブレージングシートやクラッド材が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１、２には、芯材および犠牲材の合金組成を所定に規定し、また、芯材のマトリックスが繊維組織であり、クラッド材の引張り強さが１７０〜２６０ＭＰaであることを特徴とする造管性および耐食性に優れた熱交換器用高強度アルミニウム合金クラッド材が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１７０７９３号公報（段落０００９〜００１２）
【特許文献２】特開２００１−１７０７９４号公報（段落０００９〜００１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のブレージングシート（クラッド材）においては、以下に示すような問題がある。
【０００７】
特許文献１、２に記載のクラッド材は、熱間圧延後の工程において、中間焼鈍温度が低いため、犠牲材中の金属間化合物が十分に溶体化せず、Ｍｇ、Ｚｎの固溶強化が促進されにくい。そのため、犠牲材の硬度が向上せず、ロール成形時にチューブ材が座屈しやすくなり、電縫溶接性が低下するという問題がある。
【０００８】
また、自動車用熱交換器においては、チューブ材等の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。しかし、このようなチューブ材の薄肉化により、電縫加工時に、溶接欠陥が増加したり、さらには、突発的な溶接欠陥の多量発生が起きたりする場合があり、電縫管の生産性が低下するという問題がある。
【０００９】
さらに、この薄肉化を進めるためには、高いろう付後強度と高耐食性が必要とされる。
ここで、従来の技術においては、ろう付後強度、耐食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、さらにろう付後強度が高く、耐食性等に優れたブレージングシートの開発が望まれている。
【００１０】
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、電縫溶接性に優れると共に、ろう付後強度、耐食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】
【００１１】
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（以下、適宜、ブレージングシートという）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、前記芯材は、Ｓｉ：０．２５〜１．０質量％、Ｃｕ：０．５１〜１．０質量％、Ｍｎ：０．８〜２．０質量％を含有し、さらに、Ｔｉ：０．０５〜０．２５質量％、Ｃｒ：０．２５質量％以下から選択される少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、前記犠牲材は、Ｓｉ：０．２質量％を超え０．８質量％以下、Ｚｎ：２．０質量％を超え５．０質量％以下、Ｍｇ：１．０〜３．５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、前記犠牲材の硬度が前記ろう材の硬度よりも高く、かつ、前記ろう材の硬度を前記犠牲材の硬度で割った値が０．７未満であることを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、芯材に、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｎを所定量添加し、Ｔｉ、Ｃｒを選択的に所定量添加することで、また、犠牲材に、Ｓｉ、Ｚｎを所定量添加することで、ろう付後強度、耐食性等が向上する。さらに、犠牲材にＺｎ、Ｍｇを所定量添加することで、犠牲材の硬度が向上する。そして、犠牲材の硬度をろう材の硬度よりも所定以上高くすることで、薄肉化したチューブ材においても、チューブ材自体の耐座屈性が十分に確保される。
【発明の効果】
【００１３】
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、ろう付後強度、耐食性を向上させることができる。また、犠牲材の硬度をろう材の硬度よりも所定以上高くすることで、薄肉化したチューブ材においても、チューブ材自体の耐座屈性を十分に確保することができる。そのため、ロール成形時のチューブ材の座屈を抑制することができ、電縫溶接性を向上させることができる。また、これらにより、熱交換器を軽量化、小型化することができると共に、コストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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である。
【００１５】
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としては、図１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（ブレージングシート）１を挙げることができる。
次に、ブレージングシート１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、および、犠牲材３と、ろう材４との硬度の関係について説明する。
【００１６】
≪芯材≫
芯材２は、Ｓｉ：０．２５〜１．０質量％、Ｃｕ：０．５１〜１．０質量％、Ｍｎ：０．８〜２．０質量％を含有し、さらに、Ｔｉ：０．０５〜０．２５質量％、Ｃｒ：０．２５質量％以下から選択される少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる。
【００１７】
＜Ｓｉ：０．２５〜１．０質量％＞
Ｓｉは、Ａｌ、Ｍｎと共に金属間化合物を形成し、結晶粒の粒内に微細に分布して分散強化に寄与する。Ｓｉの含有量が０．２５質量％未満では、ろう付後強度が低下し、また、Ａｌ−Ｍｎ系化合物が粒界に析出しやすくなり、粒界腐食により内面耐食性が低下する。なお、ろう付後強度が低下すると、ろう付によって製造された熱交換器の耐久性が低下してしまう。一方、１．０質量％を超えると、固相線温度が低下するため、ろう付中に芯材２が溶融してしまい、ろう付ができなくなる。
よって、Ｓｉの含有量は、０．２５〜１．０質量％とする。
【００１８】
＜Ｃｕ：０．５１〜１．０質量％＞
Ｃｕは、ろう付後強度を向上させる効果がある。また、Ｃｕの添加により電位が貴になり、犠牲材３側との電位差が大きくなるため、耐食性向上にも有効である。Ｃｕの含有量が０．５１質量％未満では、ろう付後強度が低下し、また、犠牲材３との電位差を確保することができず、内面耐食性が低下する。一方、１．０質量％を超えると、固相線温度低下により、ろう付中に芯材２が溶融してしまい、ろう付ができなくなる。
よって、Ｃｕの含有量は、０．５１〜１．０質量％とする。
【００１９】
＜Ｍｎ：０．８〜２．０質量％＞
Ｍｎは、ろう付後強度を向上させる効果がある。Ｍｎの含有量が０．８質量％未満では、Ａｌ、Ｓｉと形成する金属間化合物数が低下するため、金属間化合物による分散強化が向上せず、ろう付後強度が低下する。一方、２．０質量％を超えると、粗大な金属間化合物が多数生成し、圧延自体が困難となり、ブレージングシート１の製造が困難となる。
よって、Ｍｎの含有量は、０．８〜２．０質量％とする。
【００２０】
＜Ｔｉ：０．０５〜０．２５質量％＞
Ｔｉは、芯材２中に層状に分布し、内面および外面の耐食性を大幅に向上させる。Ｔｉを添加する場合、Ｔｉの含有量が０．０５質量％未満では、Ｔｉが芯材２中に層状に分布せず、腐食が顕著な孔食形態となり、耐食性が低下する。一方、０．２５質量％を超えると、鋳造中に粗大な金属間化合物を形成し、耐食性が低下する。
よって、Ｔｉの含有量は、０．０５〜０．２５質量％とする。
【００２１】
＜Ｃｒ：０．２５質量％以下＞
Ｃｒは、芯材２内で金属間化合物を形成し、ろう付後強度を向上させる効果がある。Ｃｒの含有量が０．２５質量％を超えると、鋳造中に粗大な金属間化合物を形成し、耐食性が低下する。
よって、Ｃｒの含有量は、０．２５質量％以下とする。
【００２２】
＜残部：Ａｌおよび不可避的不純物＞
芯材２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、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｍｇ等が挙げられ、これらは、それぞれ０．２質量％以下の含有量であれば、本発明の効果を妨げず、芯材２に含有することは許容される。
【００２３】
≪犠牲材≫
犠牲材３は、Ｓｉ：０．２質量％を超え０．８質量％以下、Ｚｎ：２．０質量％を超え５．０質量％以下、Ｍｇ：１．０〜３．５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなる。
【００２４】
＜Ｓｉ：０．２質量％を超え０．８質量％以下＞
Ｓｉは、ろう付時に芯材２へ拡散し、犠牲材３から芯材２へ拡散するＭｇと共に、ろう付後にＭｇ２Ｓｉを芯材２中に析出させ、ろう付後強度を向上させる効果がある。Ｓｉの含有量が０．２質量％以下では、Ｍｇ２Ｓｉを析出させる効果が少なく、ろう付後強度が低下する。一方、０．８質量％を超えると、ろう付後にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系化合物が犠牲材３中の粒界に析出し、粒界腐食により内面耐食性が低下する。
よって、Ｓｉの含有量は、０．２質量％を超え０．８質量％以下とする。
【００２５】
＜Ｚｎ：２．０質量％を超え５．０質量％以下＞
Ｚｎは、電位を卑化させる元素であり、犠牲材３へＺｎを添加することにより、芯材２との電位差を確保して内面耐食性を向上させる効果がある。また、Ｚｎは、犠牲材３中に固溶して犠牲材３の硬度を向上させる。そのため、ブレージングシート１をチューブ材として用いた場合に、ロール成形時におけるチューブ材の耐座屈性を向上させ、安定的な電縫溶接を可能とする効果がある。Ｚｎの含有量が２．０質量％以下では、芯材２との電位差が小さくなり、内面耐食性を確保するには不十分となる。そのため、内面耐食性が低下する。さらに、犠牲材３中における固溶量の低下により、犠牲材３の硬度が低下し、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値が０．７未満とならず、電縫溶接性が不安定となる。一方、５．０質量％を超えると、固相線温度を低下させ、ろう付中に犠牲材３が溶融し、チューブ材として使用出来なくなる。
よって、Ｚｎの含有量は、２．０質量％を超え５．０質量％以下とする。
【００２６】
＜Ｍｇ：１．０〜３．５質量％＞
Ｍｇは、犠牲材３中に固溶して犠牲材３の硬度を向上させる。そのため、ブレージングシート１をチューブ材として用いた場合に、ロール成形時におけるチューブ材の耐座屈性を向上させ、安定的な電縫溶接を可能とする効果がある。Ｍｇの含有量が１．０質量％未満では、犠牲材３中における固溶量の低下により、犠牲材３の硬度が低下し、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値が０．７未満とならず、電縫溶接性が不安定となる。一方、３．５質量％を超えると、圧延加工性が著しく低下するため、ブレージングシート１の製造が困難となる。
よって、Ｍｇの含有量は、１．０〜３．５質量％とする。
【００２７】
＜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、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｉｎ、Ｓｎ等が挙げられ、Ｍｎは０．０５質量％未満、Ｃｒ、Ｚｒはそれぞれ０．２質量％以下、Ｆｅは０．０５１〜０．２５質量％、Ｉｎ、Ｓｎはそれぞれ０．１質量％以下の含有量であれば、本発明の効果を妨げず、犠牲材３に含有することは許容される。
【００２８】
≪ろう材≫
ろう材４は、Ａｌ系合金からなり、Ａｌ系合金としては、一般的なＪＩＳ合金、例えば４３４３、４０４５等が挙げられる。ここで、Ａｌ系合金とは、Ｓｉを含有した合金の他に、Ｚｎを含有した合金も含むものである。すなわち、Ａｌ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。そして、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。
【００２９】
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１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、耐食性を低下させやすい。
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系（Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系）合金であれば、どのようなものでもよい。また、真空ろう付用に用いられるＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｂｉ系合金を使用することも十分可能である。さらに、例えば、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｉの他、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ等を含有してもよい。
【００３０】
＜犠牲材と、ろう材との硬度の関係＞
本発明においては、犠牲材３の硬度がろう材４の硬度よりも高く、かつ、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値が０．７未満であるものとする。
具体的には、「ろう材４の硬度（ＭＨｖ）＜犠牲材３の硬度（ＭＨｖ）×０．７」の式を満足するものである。すなわち、犠牲材３の硬度がろう材４の硬度よりも高く、かつ、犠牲材３とろう材４の硬度差の割合が３０％を超えるものである。
【００３１】
犠牲材３の硬度を、ろう材４の硬度よりも高くし、さらに、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値を０．７未満とすることで、チューブ材自体の耐座屈性を十分に確保することが可能となる。そのため、安定的な電縫溶接性を確保することができる。
【００３２】
なお、犠牲材３およびろう材４の硬度としては、ビッカース硬度（ＭＨｖ）を用いることができる。例えば、マイクロビッカース硬度計を用いて、試験荷重５ｇ、保持時間１５秒で各層（犠牲材３、ろう材４）それぞれ５箇所測定し、最大値と最小値を除外した３箇所の測定値の平均を各層の硬度とすればよい。
【００３３】
このようなブレージングシートは、一例として、以下の製造方法により製造することができる。
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、鋳造して鋳塊を製造し、この鋳塊に面削（表面平滑化処理）、および、均質化熱処理を行うことで、芯材用鋳塊（芯材用部材）、犠牲材用鋳塊、ろう材用鋳塊を製造する。そして、犠牲材用鋳塊、および、ろう材用鋳塊は、それぞれ所定厚さに熱間圧延して、犠牲材用部材、ろう材用部材とする。次に、芯材用部材の一面側に犠牲材用部材、他面側にろう材用部材を重ね合わせ、この重ね合わせ材に熱処理（再加熱）を行った後、熱間圧延により圧着して板材とする。その後、冷間圧延、中間焼鈍（連続焼鈍）を行い、さらに冷間圧延を行う。なお、その後、仕上げ焼鈍を実施してもよい。
【００３４】
また、本発明における前記した犠牲材３と、ろう材４との硬度の関係は、前記合金成分の含有量の規定の他、前記中間焼鈍の最高到達温度までの昇温速度を１〜３０℃／秒、最高到達温度を３５０〜５５０℃、保持時間を１秒未満、焼鈍後の冷却速度を１℃／秒以上の条件で実施することにより得られる。
【００３５】
＜最高到達温度までの昇温速度：１〜３０℃／秒＞
昇温速度が１℃／秒未満では、連続焼鈍での通板速度が低下するため、生産性が低下する。一方、昇温速度が３０℃／秒を超えると、犠牲材３中の金属間化合物の溶体化が不十分となり、Ｚｎ、Ｍｇの固溶強化の作用が低下するため、ろう材４の硬度を犠牲材３の硬度で割った値が０．７未満とならない。
【００３６】
＜最高到達温度：３５０〜５５０℃＞
最高到達温度が３５０℃未満では、犠牲材３中の金属間化合物の溶体化が不十分となる。一方、５５０℃を超えると、連続焼鈍時に板切れが発生しやすい。
【００３７】
＜保持時間：１秒未満＞
本熱処理においては、金属間化合物を溶体化し、さらに圧延組織から再結晶化させる。保持時間が１秒以上では、連続焼鈍時にロール等との接触により板材表面にキズが入りやすくなり、歩留りが低下する。また、保持時間が１秒以上では、芯材の再結晶粒が粗大化し、電縫溶接時の溶接割れが発生しやすくなる。
【００３８】
＜焼鈍後の冷却速度：１℃／秒以上＞
冷却速度が１℃／秒未満では、金属間化合物が冷却時に析出し、Ｚｎ、Ｍｇの固溶強化の作用が低下する。
【実施例】
【００３９】
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。
【００４０】
≪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、面削（表面平滑化処理）、均質化熱処理して、芯材用鋳塊（芯材用部材）、犠牲材用鋳塊、ろう材用鋳塊を得た。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、芯材用部材の一面側に犠牲材用部材、他面側にろう材用部材を重ね合わせ、４５０〜５５０℃×１ｈ以上の熱処理（再加熱）をした後、熱間圧延により圧着して板材とした。その後、冷間圧延（第１冷間圧延）、中間焼鈍を行い、さらに加工率２０〜６０％の冷間圧延（第２冷間圧延）を行った。その後、１５０〜３２０℃×３ｈの仕上げ焼鈍を実施し、所定厚さのブレージングシート（供試材）を作製した。なお、ろう材のクラッド率は１０％、犠牲材のクラッド率は１５％とした。また、中間焼鈍は、最高到達温度までの昇温速度：１〜３０℃／秒、最高到達温度：３５０〜５５０℃、保持時間：１秒未満、焼鈍後の冷却速度：１℃／秒以上の条件で行った。
【００４１】
表１、２に、芯材、犠牲材、ろう材の成分、供試材の板厚を示す。なお、表１、２において、成分を含有しないもの、および、板厚の測定が不能だったものは「−」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。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
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）について、犠牲材、ろう材の硬度を測定し、ろう材の硬度を犠牲材の硬度で割った値（ろう材硬度／犠牲材硬度）を算出すると共に、特性評価について、以下に示す各試験を行った。なお、各試験（ろう付後強度、耐食性）におけるろう付は、ドロップ試験方式により行った。すなわち、幅１１０ｍｍ×長さ２３０ｍｍの試験片の長さ方向の上側に穴を開け、その穴に棒を通して、サンプルを棒に吊るした状態とした。その後、ろう付炉に入れ、６００℃で２分保持のろう付を行い、その後、５０℃／分の冷却速度で冷却する条件で実施した。
【００４５】
＜硬度測定＞
犠牲材、ろう材の硬度として、ビッカース硬度を測定した。測定条件は、マイクロビッカース硬度計を用いて、試験荷重５ｇ、保持時間１５秒で各層（犠牲材、ろう材）それぞれ５箇所測定した。そして、最大値と最小値を除外した３箇所の測定値の平均を各層の硬度（ＭＨｖ）とした。
【００４６】
＜電縫溶接性＞
通常のスリッタ装置を用いて、スリット加工される条材の幅寸法が３５ｍｍとなるようにスリットを行い、巻き取りコイル状とした。
【００４７】
このようにして得られた条材を電縫管ラインにて評価した。通板速度７０ｍｐｍ、溶接荷重１５ｋｇで通板してチューブ材とし、溶接部外面側ビードをカットし、このチューブ材を５００ｍｍに切断しながら、５００ｍ流動させた。評価は、溶接不良が皆無のものを溶接性が良好(○)、溶接不良が多発したものを溶接性が不良(×)とした。
【００４８】
＜ろう付後強度＞
供試材をドロップ試験方式でろう付した後、ＪＩＳ５号試験片を各供試材につき３本ずつ切り出して加工し、室温（２５℃）に１週間放置した後、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１７０ＭＰａ以上のものをろう付後強度が良好、１７０ＭＰａ未満のものをろう付後強度が不良とした。
【００４９】
＜耐食性＞
耐食性の試験として、犠牲材側の耐食性（内面耐食性）を評価した。具体的には、供試材をドロップ試験方式でろう付した後、幅５０ｍｍ×長さ６０ｍｍの大きさに切断し、幅６０ｍｍ×長さ７０ｍｍの大きさのマスキング用シールを用いて、ろう材面は全面、犠牲材面は淵５ｍｍに接着剤でシールを貼り（供試材からはみ出したシールを犠牲材面に折り返しているため）、溶液の浸入を防止し、これを試験片とした。そして試験溶液としてＮａ＋：１１８ｐｐｍ、Ｃｌ−：５８ｐｐｍ、ＳＯ４２−：６０ｐｐｍ、Ｃｕ２＋：１ｐｐｍ、Ｆｅ３＋：３０ｐｐｍを含む水溶液に供試材を浸漬させ、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９０サイクル行う浸漬試験を実施し、腐食状況を目視観察した。試験片が貫通しなかったものを耐食性が良好（○）、貫通したものを耐食性が不良（×）とした。
【００５０】
これらの試験結果を表３、４に示す。なお、表３、４において、評価不能だったものは「−」で示し、本発明の構成を満たさないもの、および、評価基準を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。
【００５１】
【表３】
【００５２】
【表４】
【００５３】
表３、４に示すように、供試材Ｎｏ．１〜２５は、本発明の要件を満たしているため、電縫溶接性、ろう付後強度、耐食性すべてが良好であった。
【００５４】
一方、Ｎｏ．２６は、犠牲材中のＳｉの濃度が下限値未満のため、Ｍｇ２Ｓｉの析出が少なく、ろう付後強度が劣った。Ｎｏ．２７は、犠牲材中のＳｉの濃度が上限値を超えるため、ろう付後にＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系化合物が粒界析出し、粒界腐食により内面耐食性が劣った。
【００５５】
Ｎｏ．２８は、犠牲材中のＭｇの濃度が下限値未満のため、固溶強化が十分ではなく、犠牲材の硬度が低下し、ろう材の硬度を犠牲材の硬度で割った値が０．７未満とならず、電縫溶接性が劣った。Ｎｏ．２９は、犠牲材中のＭｇの濃度が上限値を超えるため、犠牲材の圧延加工性が著しく低下し、ブレージングシートの作製が不可能であった。
【００５６】
Ｎｏ．３０は、犠牲材中のＺｎの濃度が下限値未満のため、固溶強化が十分ではなく、犠牲材の硬度が低下し、ろう材の硬度を犠牲材の硬度で割った値が０．７未満とならず、電縫溶接性が劣った。さらに、芯材との電位差が小さくなり、内面耐食性も劣った。
Ｎｏ．３１は、犠牲材中のＺｎの濃度が上限値を超えるため、犠牲材の固相線温度が低下し、ろう付時に犠牲材が溶融し、チューブ材として使用出来なくなった。
【００５７】
Ｎｏ．３２は、芯材中のＳｉの濃度が下限値未満のため、ろう付後強度が劣った。また、Ａｌ−Ｍｎ系化合物が粒界析出し、粒界腐食により内面耐食性が劣った。Ｎｏ．３３は、芯材中のＳｉの濃度が上限値を超えるため、芯材の固相線温度が低下し、ろう付時に芯材が局所溶融し、ろう付ができなかった。
【００５８】
Ｎｏ．３４は、芯材中のＣｕの濃度が下限値未満のため、ろう付後強度が劣った。また、犠牲材との電位差が確保出来ず、内面耐食性が劣った。Ｎｏ．３５は、芯材中のＣｕの濃度が上限値を超えるため、芯材の固相線温度が低下し、ろう付時に芯材が局所溶融し、ろう付ができなかった。
【００５９】
Ｎｏ．３６は、芯材中のＭｎの濃度が下限値未満のため、Ａｌ、Ｓｉと形成する金属間化合物数が低下し、金属間化合物による分散強化が向上せず、ろう付後強度が劣った。Ｎｏ．３７は、芯材中のＭｎの濃度が上限値を超えるため、粗大な金属間化合物が多数生成し、圧延ができず、ブレージングシートの作製が不可能であった。Ｎｏ．３８は、芯材中のＣｒの濃度が上限値を超えるため、鋳造中に粗大な金属間化合物が多数晶出し、内面耐食性が劣った。
【００６０】
Ｎｏ．３９は、芯材中のＴｉの濃度が下限値未満のため、Ｔｉが芯材中に層状に分布せず、腐食が顕著な孔食形態となり、内面耐食性が劣った。Ｎｏ．４０は、芯材中のＴｉの濃度が上限値を超えるため、鋳造中に粗大な金属間化合物が多数晶出し、内面耐食性が劣った。
【００６１】
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】
【００６２】
【図１】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である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート
２ 芯材
３ 犠牲材
４ ろう材
【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、
前記芯材は、Ｓｉ：０．２５〜１．０質量％、Ｃｕ：０．５１〜１．０質量％、Ｍｎ：０．８〜２．０質量％を含有し、さらに、Ｔｉ：０．０５〜０．２５質量％、Ｃｒ：０．２５質量％以下から選択される少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、
前記犠牲材は、Ｓｉ：０．２質量％を超え０．８質量％以下、Ｚｎ：２．０質量％を超え５．０質量％以下、Ｍｇ：１．０〜３．５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、
前記犠牲材の硬度が前記ろう材の硬度よりも高く、かつ、前記ろう材の硬度を前記犠牲材の硬度で割った値が０．７未満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、
前記芯材は、Ｓｉ：０．２５〜１．０質量％、Ｃｕ：０．５１〜１．０質量％、Ｍｎ：０．８〜２．０質量％を含有し、さらに、Ｔｉ：０．０５〜０．２５質量％、Ｃｒ：０．２５質量％以下から選択される少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、
前記犠牲材は、Ｓｉ：０．２質量％を超え０．８質量％以下、Ｚｎ：２．０質量％を超え５．０質量％以下、Ｍｇ：１．０〜３．５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、
前記犠牲材の硬度が前記ろう材の硬度よりも高く、かつ、前記ろう材の硬度を前記犠牲材の硬度で割った値が０．７未満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】
【公開番号】特開２０１０−１０６３４５（Ｐ２０１０−１０６３４５Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８１６８８（Ｐ２００８−２８１６８８）
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【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２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【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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