JPH09302432A - 熱交換器のフイン用ブレージングシート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温度でのろう付けが可能であり、これに伴
ってろう付け中の熱交換器の薄肉フイン部材の座屈が少
なく、又チューブ材等他の低融点で高強度部材と一緒に
ろう付けでき、更に一般のＡｌ合金製熱交換器スクラッ
プが、新たなフイン用ブレージングシートの製造の際
に、ろう材原料としてリサイクル可能なフイン用ブレー
ジングシートを見出すこと。 【解決手段】 0.03wt% を越え2.5wt%以下のSi、0.05wt
% を越え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を越え2.0wt%以下の
Cu、0.6wt%を越え2.0wt%以下のMnを含有し、残部がＡｌ
と不可避的不純物とからなるＡｌ合金を芯材とし、前記
芯材の両面に、7.0wt%を越え12.0wt% 以下のSi、0.4wt%
を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え6.0wt%以下のZn、
0.05wt% を越え1.2wt%以下のMn、0.05wt% を越え0.5wt%
以下のFeを含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とから
なるＡｌ合金ろう材をクラッドしたことを特徴とする熱
交換器のフイン用ブレージングシート。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器のフイン
用ブレージングシートに関するもので、更に詳しくは低
温度でろう付けが可能であり、これに伴いろう付け中の
熱交換器の薄肉フイン部材の座屈が少なく、又チューブ
材等他の高強度部材と一緒ににろう付けできることによ
り、Ａｌ合金製熱交換器の小型、軽量化が実現でき、更
に一般のＡｌ合金製熱交換器のスクラップが、新たなフ
イン用ブレージングシートの製造の際に、そのろう材原
料として使用可能なリサイクル性に優れたフイン用ブレ
ージングシートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器の一例として、図１にサーペン
タインタイプの熱交換器であるコンデンサーの斜視図を
示す。また、図２は、このコンデンサーに使用する押出
偏平多穴チューブ１の拡大斜視図である。このコンデン
サーは、熱間または温間で偏平管状に押出成形したチュ
ーブ１を蛇行状に折り曲げ、チューブ１の間にコルゲー
ト加工されたブレージングシートフイン２を取り付けた
ものである。ここで３は、冷媒の入口、出口に相当する
コネクターである。これらの部材は、ブレージング（ろ
う付け）で一体に接合される。なお、チューブ１、ブレ
ージングシートフイン２の寸法は、その一例をあげるる
と、コンデンサー（図１）の場合、チューブは巾２２ｍ
ｍ×高さ５ｍｍ×肉厚１．０ｍｍ、フインは巾２２ｍｍ
×厚さ０．１５ｍｍ程度であり、またエバポレーター
（図示せず）の場合、チューブは巾８０ｍｍ×高さ５ｍ
ｍ×肉厚１．０ｍｍ、フインは巾８０ｍｍ×厚さ０．１
２ｍｍ程度であり、熱交換器の小型、軽量化のため、チ
ューブ材、フイン材ともに厚さは、薄くなる傾向にあ
る。

【０００３】チューブ材１には、例えばJIS1050 合金
（純度99.5wt% 以上のAl）、 JIS3003合金（Al-1.2wt%M
n-0.1wt%Cu合金）、またはチューブ材の強度向上若しく
は電位を貴にするため、前記3003合金に更にＣｕをやや
多く添加した合金等が用いられている。ブレージングシ
ートフイン２には、Ａｌ−Ｍｎ系または純Ａｌ系の合金
にＺｎを例えば１〜５％添加したものを芯材とし、その
両面に、通常JIS4045 合金（Al-10wt%Si合金）等のろう
材をクラッドしたものが使用されている。このフィンの
芯材へのＺｎ添加の理由は、フィン材の犠牲陽極効果に
よるチューブ材の防食のためである。

【０００４】なお、ここでいうブレージングシートと
は、ろう付けに用いる板であり、芯材の片面又は両面に
Ａｌ−Ｓｉ系ろう材がクラッドされた板をいう。またこ
のブレージングシートの製造は、芯材及び皮材となるろ
う材を別々に所定の合金組成の合金に溶解鋳造して鋳塊
又は厚板とし、この両者を熱間で合わせ圧延し、これを
更に冷間圧延（必要に応じて焼鈍）して、所定の厚さの
板とされる。

【０００５】前記のブレージングシートフイン２、チュ
ーブ１、コネクター３は、600 ℃付近の温度に加熱して
ブレージング（ろう付け）により組み立てられるが、ブ
レージング工法としては、フラックスブレージング法、
真空ブレージング法、非腐食性のフラックスを用いたノ
ンコロジョンブレージング法等が行われる。

【０００６】ところで、近年、熱交換器は軽量・小型化
の方向にあり、そのためにチューブ材、フイン材等の各
部材の薄肉化が望まれている。しかしながら、ブレージ
ングシートフイン材について、従来の方法で薄肉化を行
った場合、以下の問題点が生じる。即ち、ろう付時にフ
ィンが座屈したり、フィンにろうが拡散し溶融してしま
う現象は、フィンが薄くなるほど生じ易くなる。座屈が
生じると通風抵抗の増加により熱交換器の熱効率が低下
する。

【０００７】上記の問題に加え、近年、地球資源の有効
利用の見地からリサイクル性が要求されるようになっ
た。自動車用の熱交換器は解体時に外され、Ａｌ合金と
して溶解される。しかし、上記のように、ブレージング
工法で製造されるＡｌ合金製熱交換器は、前記の部材毎
に合金組成が異なり、熱交換器全体の平均組成は、多量
のMn、Si、Zn等を含有した半端な組成になっている。そ
のため、ブレージング工法により製造したＡｌ合金製熱
交換器を溶解しても鋳物用としてしか利用できない。今
後の廃車数量の増加や、銅製の熱交換器からＡｌ合金製
熱交換器への移行等を考慮すると、前記の各構成部材か
らなるＡｌ合金製熱交換器のスクラップが鋳物用として
ではなく、新たに製造する熱交換器のフイン用ブレージ
ングシートのろう材にそのままリサイクル可能なフイン
用ブレージングシートの必要性が高まっている。

【０００８】また、熱交換器用のＡｌ合金製ブレージン
グシートを製造する際に、工場で発生する屑も、この屑
を溶解した場合の平均組成が半端なため、ブレージング
シートの各部材（芯材、皮材としてのろう材）用の原料
として展開できないという問題がある。なお、参考まで
に、一例として従来のＡｌ合金製熱交換器のスクラップ
及び従来のブレージングシート製造時の工場屑の溶解後
の平均的合金組成を表１に示す。Ｓｉ(1.8〜2.5wt%) 、
Ｆｅ(0.2〜0.3wt%) 、Ｃｕ(0.1〜0.5wt%) 、Ｍｎ(1.0wt
%)、Ｚｎ(0.3〜1.2wt%) がかなりの量含有されているこ
とがわかる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、低温
度でのろう付けが可能であり、これに伴ってろう付け中
に、熱交換器の薄肉フイン部材の座屈が少なく、又チュ
ーブ材等他の低融点の高強度部材と一緒にろうず付けで
きることにより、Ａｌ合金製熱交換器の小型、軽量化が
実現でき、更に一般のＡｌ合金製熱交換器のスクラップ
が、新たなフイン用ブレージングシートの製造の際に、
そのろう材原料として使用可能なリサイクル性に優れた
フイン用ブレージングシートを見出すことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の請求項１の本発明は、0.03wt% を越え2.5wt%以下のS
i、0.05wt% を越え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を越え2.0
wt%以下のCu、0.6wt%を越え2.0wt%以下のMnを含有し、
残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金を芯材
とし、前記芯材の両面に、7.0wt%を越え12.0wt% 以下の
Si、0.4wt%を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え6.0wt%
以下のZn、0.05wt% を越え1.2wt%以下のMn、0.05wt% を
越え0.5wt%以下のFeを含有し、残部がＡｌと不可避的不
純物とからなるＡｌ合金ろう材をクラッドしたことを特
徴とする熱交換器のフイン用ブレージングシートであ
り、

【００１１】また、請求項２の発明は、0.03wt% を越え
2.5wt%以下のSi、0.05wt% を越え2.0wt%以下のFe、0.05
wt% を越え2.0wt%以下のCu、0.6wt%を越え2.0wt%以下の
Mnを含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡ
ｌ合金を芯材とし、前記芯材の両面に、7.0wt%を越え1
2.0wt% 以下のSi、0.4wt%を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt
%を越え6.0wt%以下のZn、0.05wt% を越え1.2wt%以下のM
n、0.05wt% を越え0.5wt%以下のFeを含有し、更に0.3wt
%以下のInと0.3wt%以下のSnのうち１種または２種を含
有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金
ろう材をクラッドしたことを特徴とする熱交換器のフイ
ン用ブレージングシートであり、

【００１２】また、請求項３の発明は、0.03wt% を越え
2.5wt%以下のSi、0.05wt% を越え2.0wt%以下のFe、0.05
wt% を越え2.0wt%以下のCu、0.6wt%を越え2.0wt%以下の
Mnを含有し、0.05wt% を越え5.0wt%以下のZn、0.3wt%以
下のIn、0.3wt%以下のSnのうち１種または２種以上を含
有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金
を芯材とし、前記芯材の両面に、7.0wt%を越え12.0wt%
以下のSi、0.4wt%を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え
6.0wt%以下のZn、0.05wt% を越え1.2wt%以下のMn、0.05
wt% を越え0.5wt%以下のFeを含有し、残部がＡｌと不可
避的不純物とからなるＡｌ合金ろう材をクラッドしたこ
とを特徴とする熱交換器のフイン用ブレージングシート
であり、

【００１３】また、請求項４の発明は、0.03wt% を越え
2.5wt%以下のSi、0.05wt% を越え2.0wt%以下のFe、0.05
wt% を越え2.0wt%以下のCu、0.6wt%を越え2.0wt%以下の
Mnを含有し、0.05wt% を越え5.0wt%以下のZn、0.3wt%以
下のIn、0.3wt%以下のSnのうち１種または２種以上を含
有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金
を芯材とし、前記芯材の両面に、7.0wt%を越え12.0wt%
以下のSi、0.4wt%を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え
6.0wt%以下のZn、0.05wt% を越え1.2wt%以下のMn、0.05
wt% を越え0.5wt%以下のFeを含有し、更に0.3wt%以下の
Inと0.3wt%以下のSnのうち１種または２種を含有し、残
部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金ろう材を
クラッドしたことを特徴とする熱交換器のフイン用ブレ
ージングシートある。

【００１４】更に、請求項５の発明は、0.03wt% を越え
2.5wt%以下のSi、0.05wt% を越え2.0wt%以下のFe、0.05
wt% を越え2.0wt%以下のCu、0.6wt%を越え2.0wt%以下の
Mnを含有し、更に2.0wt%以下のNi、0.5wt%以下のMg、0.
3wt%以下のCr、0.3wt%以下のZr、0.3wt%以下のTiのうち
１種または２種以上を含有し、残部がＡｌと不可避的不
純物とからなるＡｌ合金を芯材とし、前記芯材の両面
に、7.0wt%を越え12.0wt% 以下のSi、0.4wt%を越え8.0w
t%以下のCu、0.5wt%を越え6.0wt%以下のZn、0.05wt% を
越え1.2wt%以下のMn、0.05wt% を越え0.5wt%以下のFeを
含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合
金ろう材をクラッドしたことを特徴とする熱交換器のフ
イン用ブレージングシートであり、

【００１５】また、請求項６の発明は、0.03wt% を越え
2.5wt%以下のSi、0.05wt% を越え2.0wt%以下のFe、0.05
wt% を越え2.0wt%以下のCu、0.6wt%を越え2.0wt%以下の
Mnを含有し、更に2.0wt%以下のNi、0.5wt%以下のMg、0.
3wt%以下のCr、0.3wt%以下のZr、0.3wt%以下のTiのうち
１種または２種以上を含有し、残部がＡｌと不可避的不
純物とからなるＡｌ合金を芯材とし、前記芯材の両面
に、7.0wt%を越え12.0wt% 以下のSi、0.4wt%を越え8.0w
t%以下のCu、0.5wt%を越え6.0wt%以下のZn、0.05wt% を
越え1.2wt%以下のMn、0.05wt% を越え0.5wt%以下のFeを
含有し、更に0.3wt%以下のInと0.3wt%以下のSnのうち１
種または２種を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物と
からなるＡｌ合金ろう材をクラッドしたことを特徴とす
る熱交換器のフイン用ブレージングシートであり、

【００１６】また、請求項７のは発明、0.03wt% を越え
2.5wt%以下のSi、0.05wt% を越え2.0wt%以下のFe、0.05
wt% を越え2.0wt%以下のCu、0.6wt%を越え2.0wt%以下の
Mnを含有し、0.05wt% を越え5.0wt%以下のZn、0.3wt%以
下のIn、0.3wt%以下のSnのうち１種または２種以上を含
有し、更に2.0wt%以下のNi、0.5wt%以下のMg、0.3wt%以
下のCr、0.3wt%以下のZr、0.3wt%以下のTiのうち１種ま
たは２種以上を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物と
からなるＡｌ合金を芯材とし、前記芯材の両面に、7.0w
t%を越え12.0wt% 以下のSi、0.4wt%を越え8.0wt%以下の
Cu、0.5wt%を越え6.0wt%以下のZn、0.05wt% を越え1.2w
t%以下のMn、0.05wt% を越え0.5wt%以下のFeを含有し、
残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金ろう材
をクラッドしたことを特徴とする熱交換器のフイン用ブ
レージングシートであり、

【００１７】また、請求項８の発明は、0.03wt% を越え
2.5wt%以下のSi、0.05wt% を越え2.0wt%以下のFe、0.05
wt% を越え2.0wt%以下のCu、0.6wt%を越え2.0wt%以下の
Mnを含有し、0.05wt% を越え5.0wt%以下のZn、0.3wt%以
下のIn、0.3wt%以下のSnのうち１種または２種以上を含
有し、更に2.0wt%以下のNi、0.5wt%以下のMg、0.3wt%以
下のCr、0.3wt%以下のZr、0.3wt%以下のTiのうち１種ま
たは２種以上を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物と
からなるＡｌ合金を芯材とし、前記芯材の両面に、7.0w
t%を越え12.0wt% 以下のSi、0.4wt%を越え8.0wt%以下の
Cu、0.5wt%を越え6.0wt%以下のZn、0.05wt% を越え1.2w
t%以下のMn、0.05wt% を越え0.5wt%以下のFeを含有し、
更に0.3wt%以下のInと0.3wt%以下のSnのうち１種または
２種を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなる
Ａｌ合金ろう材をクラッドしたことを特徴とする熱交換
器のフイン用ブレージングシートである。

【００１８】

【発明の実施の形態】まず、本発明に係わるフイン用ブ
レージングシートを構成する芯材および皮材（ろう材）
の合金元素を決定した考え方について説明する。コンデ
ンサー、エバポーター等のＡｌ合金製熱交換器のフイン
用ブレージングシートの特性について種々検討を行った
結果、軽量薄肉化のために最も必要な特性はフィンの耐
座屈特性等の向上である。また、他の課題は、一般のＡ
ｌ合金製熱交換器のスクラップが、新たなフイン用ブレ
ージングシートの製造の際に、そのろう材原料として使
用可能なリサイクル性に優れたフイン用ブレージングシ
ートを見出すことである。

【００１９】まず、このフィンの耐座屈特性等の向上に
ついて説明する。Ａｌ合金製熱交換器をブレージング工
法にて製造する場合の加熱温度は、通常600℃付近であ
る。この 600℃という温度は、Ａｌ合金にとってかなり
の高温であるため、加熱中にフィンが座屈したり、また
フィンの芯材に低融点の高強度合金部材が使用できない
という問題が生じる。これらの問題の解決策としては、
ろう付け温度を下げることが有効であり、ろう付け温度
が 585℃以下であれば、ろう付け中のフィンの座屈が生
じ難くなり、またフィンの芯材にSi等の含有量を増やし
た高強度合金部材も使用できるようになる。これを、更
に詳細に述べると以下ようになる。 フィンの座屈の大部分は、フィン芯材の高温クリープ
現象が原因で起きる。この座屈は 590℃付近を境にそれ
より高温で急激に起きる（フィンが弱くなる）。従っ
て、ろう付け温度が 585℃以下であれば、これを原因と
するフィンの座屈は生じ難くなる。 フィンの他の座屈原因には、フィン芯材へのろうの拡
散がある。ろうの拡散は 595℃付近を境にそれより高温
で急激に起きる。従ってろう付け温度が 585℃以下であ
れば、ろうの拡散が少なくなり、フィンの座屈は生じ難
くなる。 ろう付け温度が低下すると、フィンの芯材の合金元素
を増加させて強度向上が図れる。即ち、芯材の合金元素
がCuの場合、ろう付け温度が 600℃では、Cuは1wt%まで
しか添加できないが、ろう付け温度が 585℃になれば、
2.5wt%程度まで添加でき芯材を高強度化でき、フィンの
薄肉化が実現できる。本発明は、このような低温度（５
８５℃以下）でろう付けできるフイン用ブレージングシ
ートである。

【００２０】さて、我々発明者等は、このように通常の
ろう付け温度（約 600℃）より低い温度でろう付けを行
うためのろう材（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系合金）を、
先に提案した（特開平7-24593 号公報等）。このろう材
と本発明で用いるろう材（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍ
ｎ系合金）との大きな違いは、本発明で用いるろう材が
Mn添加により、ろう材自身の耐食性の向上の点と、ブレ
ージングシートによって製造されたＡｌ合金製熱交換器
のスクラップやブレージングシートの工場屑が、新たな
フイン用ブレージングシートの製造の際に、そのろう材
原料として使用可能なリサイクル性を考慮している点で
ある。

【００２１】以下に、本発明に係わるフイン用ブレージ
ングシートに用いるろう材の合金組成について、その添
加元素の意義と組成範囲の限定理由を説明する。本発明
で用いるろう材の合金組成は、7.0wt%を越え12.0wt% 以
下のSi、0.4wt%を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え6.
0wt%以下のZn、0.05wt% を越え1.2wt%以下のMn、0.05wt
% を越え0.5wt%以下のFeを含有し、残部がＡｌと不可避
的不純物からなるＡｌ合金（請求項１、３、５、７関
係）、及び前記Ａｌ合金に更に、0.3wt%以下のIn、0.3w
t%以下のSnのうち１種または２種を添加したＡｌ合金
（請求項２、４、６、８関係）である。

【００２２】[ 請求項１、３、５、７関係のろう材〕Si
は、合金の融点を下げるが、その量が 7.0wt% 以下では
十分に融点が低下せず、585 ℃以下の温度でろう付けで
きない。さらに、その量が12.0wt% を越えると逆に融点
が上がるため、585 ℃以下の温度でろう付けできない。
従って、Siは7.0wt%を越え12.0wt% 以下とする。

【００２３】Cuは、合金の融点を下げ、ろうの流動性を
向上させる。ここで、Cuの量が0.4wt%以下ではその効果
が十分でなく、その量が8.0wt%を越えるとろう合金の圧
延加工性が低下し、フイン用ブレージングシートとする
ことが難しくなる。従って、Cuは0.4wt%を越え8.0wt%以
下とするが、低温でのろうの流動性を考慮すると1.0wt%
以上添加し、圧延性を考慮すると4.0wt%以下添加するの
がより好ましい。

【００２４】Znの添加は、合金の融点を下げる。さら
に、本発明のようにCuを添加したろう合金では、ろうの
電位がチューブ等通路構成部材の電位より貴になり、外
部腐食がピット状に進行しその速度が早いという問題が
ある。Znの添加は、ろうの電位を下げ、ろうの電位を通
路構成部材の電位に近づけ、チューブ等通路構成部材の
耐食性を向上させる。しかし、その量が0.5wt%以下では
前記の効果が十分でなく、その量が6.0wt%を越えるとろ
うの自己耐食性が低下する上に、合金の圧延加工性が低
下し、フイン用ブレージングシートに用いるろうとして
は適さなくなる。従って、Znは0.5wt%を越え6.0wt%以下
とするが、低温でのろうの流動性を考慮すると2.0wt%以
上添加し、圧延性を考慮すると5.0wt%以下添加するのが
より好ましい。

【００２５】Mnは、ろうが溶融後凝固するときに生じる
金属間化合物をMn系の化合物とすることで、ろう自身の
耐食性を向上させる。すなわち、Mnが添加されていない
合金ではFeを含んだAl-Fe-Si系の金属間化合物が凝固時
に生じこれが腐食の起点となるが、本発明ではこの化合
物中にMnが含有されることで、金属間化合物の特性が変
化し、耐食性が極めて向上する。このような効果を発揮
させるには、0.05wt%を越えるMnが必要であり、1.2wt%
を越えると粗大なMn系化合物を形成し、合金としての成
形性が低下し、鋳造後加工できなくなる。従って、Mnは
0.05wt% を越え1.2wt%以下とるが、耐食性を考慮すると
0.1wt%を越えて添加し、ろうの流動性を考慮すると0.8w
t%以下添加するのがより好ましい。

【００２６】Feは、ろうが溶融後凝固するときの結晶粒
を微細化し、フィレットの強度を高める働きを有する
が、その量が0.05wt% 以下では十分に効果を発揮しな
い。さらに、先に述べたように、Feは凝固時に金属間化
合物を形成し、これが腐食の起点となる。Fe量が増える
とMnと化合物を作らないFeが生じる。そのため、Fe量は
結晶粒の微細化効果と腐食性とのバランスから0.05wt%
を越え0.5wt%以下と定めるが、その上限は耐食性の点か
ら0.2wt%以下がより望ましい。

【００２７】[ 請求項２、４、６、８関係のろう材]以
上が、本発明に係わるろう材の必須の添加元素である
が、本ろう材は、更に必要に応じてInおよびSnを添加す
る場合がある。InおよびSnは、ろうの電位を卑にしこの
犠牲陽極効果により冷媒通路構成部材の耐食性を向上さ
せる。つまりろう材中のZnの効果を助ける意味で、各々
0.3wt%以下の範囲で添加する。その量が0.3wt%を越える
と、合金の圧延加工性が低下する。より好ましい範囲は
各々0.01〜0.3wt%である。なお、InおよびSnは、上記の
範囲で１種または２種を添加する。

【００２８】次に本発明のフイン用ブレージングシート
のろう材の不可避的不純物としては、Ni、Cr、Zr、Ti、
Mg等がある。Niは、熱交換器用合金の強度を高める元素
として最近使用され出した元素で、Ａｌ合金製熱交換器
のスクラップをろう材にリサイクルする際に無視できな
い元素である。Niの特性は、Feとほぼ同じであるので、
不可避的不純物としてのNiは、0.5wt%以下なら特に問題
ない。また、不可避的不純物としてのCr、Zr、Ti、Mg等
は、各々が0.30wt% 以下であれば特に問題ない。

【００２９】本発明のフイン用ブレージングシートのろ
う材の他の特徴は、リサイクル性を考慮した合金組成に
ある。従来のＡｌ合金製熱交換器に用いられる部材の合
金元素には、フィン等での犠牲陽極効果付与のためのZ
n、ろう材に多量に含有されるSi、芯材での強度向上の
ためのCu、Mn等がある。そして、前記Ａｌ合金製熱交換
器のスクラップは、これらの合金元素を全て含有するた
め、熱交換器用部材となる新たなブレージングシート
（特にろう材）への原料には展開できないものであっ
た。結局、Ａｌ合金製熱交換器のスクラップは、鋳物用
原料として使用されているが、これらはあくまで再利用
であり、省資源の見地からはＡｌ合金製熱交換器スクラ
ップから、熱交換器用部材となる新たなブレージングシ
ート（特にろう材）への原料という真のリサイクルが望
ましい。

【００３０】本発明のフイン用ブレージングシートで用
いるろう材の合金元素は、Si、Cu、Zn、Mn、Fe、更にI
n、Snであり、ブレージング工法で製造されるＡｌ合金
製熱交換器の部材に通常添加されている元素をすべて含
んでいる。すなわち、本発明のフイン用ブレージングシ
ートのろう材は、従来の一般的なＡｌ合金製熱交換器の
スクラップを熱交換器用部材となる新たなフイン用ブレ
ージングシート製造の際に、そのシートのろう材の原料
としてリサイクルできる合金である。なお、本発明のフ
イン用ブレージングシートの工場生産で発生する工場屑
も、このろう材へのリサイクルが可能である。

【００３１】次に、本発明のフイン用ブレージングシー
トに使用する芯材の合金組成について述べる。本発明で
用いる芯材は、0.03wt% を越え2.5wt%以下のSi、0.05wt
% を越え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を越え2.0wt%以下の
Cu、0.6wt%を越え2.0wt%以下のMnを含有し、残部がＡｌ
と不可避的不純物からなるＡｌ合金（請求項１、２関
係）、ならびに前記請求項1 の芯材に、更に、0.05wt%
を越え5.0wt%以下のZn、0.3wt%以下のIn、0.3wt%以下の
Snのうち１種または２種以上を含有させたＡｌ合（請求
項３、４関係）、ならびに前記請求項1 の芯材に、更
に、2.0wt%以下のNi、0.5wt%以下のMg、0.3wt%以下のC
r、0.3wt%以下のZr、0.3wt%以下のTiのうち１種または
２種以上を含有させたＡｌ合金（請求項５、６関係）、
また前記請求項1 の芯材に、更に、0.05wt% を越え5.0w
t%以下のZn、0.3wt%以下のIn、0.3wt%以下のSnのうち１
種または２種以上と2.0wt%以下のNi、0.5wt%以下のMg、
0.3wt%以下のCr、0.3wt%以下のZr、0.3wt%以下のTiのう
ち１種または２種以上を含有させたＡｌ合金（請求項
７、８関係）である。

【００３２】以下に、芯材合金に添加する元素の意義及
び添加範囲の限定理由について、述べる。 [ 請求項１、２関係の芯材〕Siは強度向上に寄与する。
Siが0.03wt% 以下ではその効果が十分でなく、2.5wt%を
越えると融点が低下し、本発明のろう材を用いても、ろ
う付け時に溶融してしまう。従って、Siは0.03wt% を越
え2.5wt%以下とするが、耐食性、ろう付け性のバランス
を考慮すると0.3wt%〜1.0wt%付近がより望ましく、強度
を考慮すると0.5wt%以上がより望ましい。

【００３３】Feは、粗大な金属間化合物を合金中に分布
させ、芯材の結晶粒を微細にし、成形加工時の割れを防
止する作用を有する。その量が0.05wt% 以下ではその効
果が十分に得られず、2.0wt%を越えると成形性が逆に低
下し、成形加工時にブレージングシートが割れてしま
う。従って、Feは0.05wt% を越え2.0wt%以下とする。

【００３４】Cuは、強度向上に寄与する。Cuが0.05wt%
以下ではその効果が十分でなく、2.0wt%を越えると融点
が低下し、本発明のろう材を用いてもろう付け時に溶融
してしまう。従って、Cuは0.05wt% を越え2.0wt%以下と
する。

【００３５】Mnは、微細な金属間化合物を合金中に分布
させ、耐食性を低下させることなく強度を向上させるた
めの必須元素である。その量が0.6wt%以下では十分な効
果が得られず、2.0wt%を越えると成形性が低下して成形
加工時にブレージングシートが割れてしまう。従って、
Mnは0.6wt%を越え2.0wt%以下とする。

【００３６】[ 請求項３、４、７、８関係の芯材〕前記
の外にZn、In、Snは、フイン材に犠牲陽極効果を付与す
るために添加する元素である。Znが0.05wt% ではその効
果がなく、5.0wt%を越えると熱伝導性が低下する。ま
た、In、Snが0.3wt%を越えると熱伝導性が低下する。従
って、Zn、In、Snは、0.05wt% を越え5.0wt%以下のZn、
0.3wt%以下のIn、0.3wt%以下のSnのうち１種または２種
以上を添加する。 [ 請求項５、６、７、８関係の芯材〕前記の外にCr、Z
r、Tiは、いずれも微細な金属間化合物を形成して合金
の強度と耐食性の向上に寄与する。Cr、Zr、Tiは、それ
ぞれ0.3wt%を越えて添加すると、成形性が低下して組付
け等の加工時にフイン用ブレージングシートが割れてし
まう。従って、添加する場合は、それぞれ0.3wt%以下と
する。

【００３７】またNiは、微細な金属間化合物を合金中に
分布させ、合金の強度を向上させる作用を有する。Ni
は、添加が任意の合金元素で、リサイクル性とコストを
考慮する場合は添加しなくとも良い。2.0wt%を越えて含
有されると成形性が低下し、成形加工時にフイン用ブレ
ージングシートが割れてしまう。従って、添加する場合
は2.0wt%以下とする。

【００３８】Mgは、固溶硬化により合金の強度を向上さ
せる。Mgが0.5wt%を越えて含有されていると、フッ化カ
リウム系フラックスを用いた場合、ろう付性が低下す
る。従って、強度を向上を目的として添加する場合は0.
5wt%以下とする。なおMgは、添加が任意の合金元素であ
り、材料のリサイクル性の点からは含有されない方が良
い。前記Cr、Zr、Ti、Ni、Mgは、目的に応じて添加する
場合は、各々の元素について、前記の範囲で１種又は２
種以上添加する。

【００３９】以上が本発明で用いる芯材の合金元素につ
いての説明であるが、鋳塊組織の微細化のために添加さ
れる Bや、強度向上を目的として添加される V等及び他
の不可避的不純物元素は、それぞれ0.05wt% 以下であれ
ば、含有されていても差し支えない。

【００４０】本発明のフイン用ブレージングシート（請
求項１〜８）は、使用目的、用途に応じて、前記のＡｌ
合金ろう材と前記のＡｌ合金芯材を適宜選択組み合わ
せ、芯材の両面にろう材をクラッドした構成となってい
る。本発明のフイン用ブレージングシートの板厚は、前
述の理由から従来のものより薄肉化でき、用途によって
０．０８〜０．１２ｍｍとすることができる。ろう材の
クラッド率は、片面につき全板厚の５〜１５％程度で、
板厚により変える。一般には、板厚が厚いほど小さくな
る。本発明のフイン用ブレージングシートの調質は、特
に規定しない。成形性等を考慮して、Ｈ１ｎ材、Ｈ２ｎ
材、またはＨ３ｎ材等の中から適当に選択すればよい。

【００４１】本発明のフイン用ブレージングシートは、
主としてＡｌ合金製熱交換器の製造に用いられる。ここ
でいうＡｌ合金製熱交換器とは、コンデンサー、エバポ
レーター、ラジエーター、ヒーター、オイルクーラー、
等であるが、これらに限定されるものではない。本発明
のフイン用ブレージングシートの用途は、熱交換器が中
心であるが、これ以外の用途にも使用可能である。

【００４２】本発明のフイン用ブレージングシートは、
ろう付温度を 570℃を超え 585℃以下で行うことを推奨
する。その理由は、ろう付け温度が 570℃以下では、本
発明のろう材は組成的に溶融せず、ろう付できないため
である。また 585℃を超えるとフイン用ブレージングシ
ートの芯材の高温での耐座屈性が低下するためであり、
さらに他のＳｉやＣｕ等を多量に含有した低融点でかつ
高強度合金からなる冷媒通路構成部材が使用できなくな
るためである。なお、このようにろう付温度を低下させ
ることで、ろう付炉の寿命が延びるという効果も得られ
る。

【００４３】ここで、本発明のフイン用ブレージングシ
ートでは、ろう付け温度は限定されるが、それ以外のろ
う付け条件は従来とほとんど同様でよい。すなわち、フ
ラックスブレージング法、真空ブレージング法、非腐食
性のフラックスを用いたノンコロジョンブレージング法
等の任意のろう付け法が適用できる。ろう付け前の組立
て、洗浄、必要により施すフラックス塗布等は従来通り
行えばよい。

【００４４】

【実施例】以下に、本発明に係わるフイン用ブレージン
グシートの実施例を比較例、従来例と比較して、より具
体的に説明する。屑材の一例として、工場生産の際に出
るブレージングシート工場屑、及びＡｌ合金製熱交換器
のスクラップを溶解鋳造した平均的な合金組成を表１に
示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】なお、表１中、フイン用ブレージングシー
ト工場屑は、主としてＡｌ−Ｍｎ−Ｚｎ系合金の芯材の
両面に、ろう材としてＡｌ−Ｓｉ系合金の皮材をクラッ
ドしたブレージングシート等の工場屑である。チューブ
用ブレージングシート工場屑は、主としてＡｌ−Ｍｎ−
Ｃｕ系合金の芯材の片面に、ろう材としてＡｌ−Ｓｉ系
合金、他面に犠牲材としてＡｌ−Ｚｎ系合金をクラッド
したブレージングシート等の工場屑である。また、熱交
換器スクラップは、Ａｌ合金製ラジエーターで、Ａｌ−
Ｍｎ−Ｃｕ系合金の芯材の片面に、ろう材としてＡｌ−
Ｓｉ系合金、他面に犠牲材としてＡｌ−Ｚｎ系合金をク
ラッドしたチューブ材、ヘッダー材とＡｌ−Ｍｎ−Ｚｎ
系合金のフイン材、その他から構成されたものである。

【００４７】表１に示す屑合金（Ｎｏ．１、２、３）を
配合して、表２に示す種々の組成のＡｌ合金ろう材を溶
解鋳造した。なお、表２のろう合金材Ｎｏ．Ａ〜Ｏ、
Ｒ，Ｓは、前記屑材を使用し、更にＡｌ地金を追加し、
またＳｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等は更に追加添加して所定の合金
組成とした。表２の比較例の一部（Ｎｏ．Ｐ、Ｑ）と従
来合金（Ｎｏ．Ｔ）の製造では、屑組成との関係で前記
屑材は使用できなかった。また、ろう合金材には、不可
避的不純物として、Cr、Zr、Ti等の元素が0.03wt% 以下
含有されており、特に合金材ＢではNiが0.06wt% 以下含
有されている。皮材となるこれらのろう合金板の製造
は、ＤＣ鋳造、面削、均質化処理、熱間圧延を施す常法
により行った。

【００４８】

【表２】

【００４９】次に、得られたろう合金板を表３に示す芯
材合金鋳塊の両面に合わせ、これを加熱して、熱間圧延
でクラッドして熱間圧延板とし、これを更に常法により
冷間圧延と焼鈍により所定の厚さと調質にして、両面に
ろう材がクラッドされたフイン用ブレージングシートを
製造した。芯材合金鋳塊の組成を表３に、ブレージング
シートの構成を表４に示す。フイン用ブレージングシー
トは、板厚0.10mmのＨ１４調質材を製造した。ろう材の
クラッド率は、片面につき全板厚の10% とした。

【００５０】

【表３】

【００５１】

【表４】

【００５２】前記厚さ0.10mmのフイン用ブレージングシ
ートについて、表４に示すろう付温度で加熱したのち、
垂下試験、引張試験を行った。垂下試験は、巾２２ｍｍ
のサンプルで突き出し長さを５０ｍｍで実施した。

【００５３】また、前記厚さ0.10mmのフイン用ブレージ
ングシートは、コルゲート加工を施し、その上下の板厚
0.30mmの3003合金（Al-1.2wt%Mn-0.15wt%Cu 合金）板と
組み合わせて１段のコアに組み立て、この組立てられた
コアに、フッ化カリウム系フラックスを10% の濃度で含
有する液を塗布し、Ｎ₂ ガス中で加熱してろう付けし
た。ろう付け温度は、表４に併記した。ろう付け後のコ
アについて、外観観察によりフインの潰れ具合及びフィ
レットの形成具合を調査した。これらの結果を表５に示
す。

【００５４】

【表５】

【００５５】表５より明らかなように、本発明例のフイ
ン用ブレージングシート（Ｎ０．１〜１９）は、そのフ
イン用ブレージングシートのろう材に屑材を配合したも
のであるが、ろう付け加熱後の耐垂下性、引張強さ、フ
ィレット形状等の諸特性に優れており、又このフイン用
ブレージングシートのろう材への屑のリサイクルによる
資源の有効利用も可能なことが実証された。さらに、ろ
う付け温度が低温化できるので、融点の低い高強度の合
金をフイン用ブレージングシートの芯材に使用してもろ
う付け時にフィンが潰れるようなことがなかった。従っ
て、フィン用ブレージングシートは、従来板厚が０．１
５ｍｍ程度であったものが、本発明の実施例である板厚
０．１０ｍｍでも問題なく、薄肉化できることも確認さ
れた。

【００５６】これに対して、比較例のＮｏ．２１、２２
のブレージングシートは、ろう材にMnまたはCuを含有し
ていないのでリサイクルができなかった（ろう材に屑材
を配合できなかった）。さらに、Ｎｏ．２１のブレージ
ングシートは、Cuを含有していないため、ろうの融点が
上昇し、ろう付け性が低下してフィレットが十分に形成
されていなかった。

【００５７】Ｎｏ．２０、２３のブレージングシート
は、本発明のろう材組成と異なる組成であるが、ろう材
への屑材のリサイクルは可能である。しかしＮｏ．２０
のブレージングシートは、ろう材のSi量が本発明の限定
範囲より少ないため、ろう材の融点が高くろう付け性が
低下してフィレットが十分に形成されなかった。Ｎｏ．
２３のブレージングシートは、ろう材のMn量が本発明の
限定範囲より多いためろうの流動性が低下して、フィレ
ットが形成されなかった。

【００５８】Ｎｏ．２４のブレージングシートは、芯材
のＳｉ量が多いため、ろう付け温度５８０℃において、
ろう付け時にフインの芯材が溶融してしまい、ろう付け
後の特性評価を実施できなかった。また、Ｎｏ．２５、
２６のブレージングシートは、従来のろう材を使用した
例であり、ろう材にMn、Cu、Znが含有されていないた
め、屑材をろう材にリサイクルができなかった。さら
に、ろう付け温度が 600℃と高かったため、いずれも耐
垂下性試験において垂下量が大きく、フインに潰れが生
じた。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係わるフ
イン用ブレージングシートは、低温度でろう付けが可能
であり、これに伴いろう付け中の熱交換器の薄肉フイン
部材の座屈が少なく、又チューブ材等他の高強度部材と
一緒にろう付けできることにより、Ａｌ合金製熱交換器
の小型、軽量化が実現できる。又一般のＡｌ合金製熱交
換器のスクラップ及び工場で発生するブレージングシー
ト屑が、本発明に係わる新たなフィン用ブレージングシ
ートの製造の際に、そのろう材原料として使用可能でリ
サイクル性に優れる等工業上顕著な効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、サーペンタインタイプのコンデンサー
を示す斜視図である。

【図２】図２は、図１の押出偏平多穴チューブの拡大斜
視図である。

【符号の説明】

１．押出偏平多穴チューブ ２．フィン ３．コネクター

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 0.03wt% を越え2.5wt%以下のSi、0.05wt
   % を越え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を越え2.0wt%以下の
   Cu、0.6wt%を越え2.0wt%以下のMnを含有し、残部がＡｌ
   と不可避的不純物とからなるＡｌ合金を芯材とし、前記
   芯材の両面に、7.0wt%を越え12.0wt% 以下のSi、0.4wt%
   を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え6.0wt%以下のZn、
   0.05wt% を越え1.2wt%以下のMn、0.05wt% を越え0.5wt%
   以下のFeを含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とから
   なるＡｌ合金ろう材をクラッドしたことを特徴とする熱
   交換器のフイン用ブレージングシート。
2. 【請求項２】 0.03wt% を越え2.5wt%以下のSi、0.05wt
   % を越え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を越え2.0wt%以下の
   Cu、0.6wt%を越え2.0wt%以下のMnを含有し、残部がＡｌ
   と不可避的不純物とからなるＡｌ合金を芯材とし、前記
   芯材の両面に、7.0wt%を越え12.0wt% 以下のSi、0.4wt%
   を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え6.0wt%以下のZn、
   0.05wt% を越え1.2wt%以下のMn、0.05wt% を越え0.5wt%
   以下のFeを含有し、更に0.3wt%以下のInと0.3wt%以下の
   Snのうち１種または２種を含有し、残部がＡｌと不可避
   的不純物とからなるＡｌ合金ろう材をクラッドしたこと
   を特徴とする熱交換器のフイン用ブレージングシート。
3. 【請求項３】 0.03wt% を越え2.5wt%以下のSi、0.05wt
   % を越え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を越え2.0wt%以下の
   Cu、0.6wt%を越え2.0wt%以下のMnを含有し、0.05wt% を
   越え5.0wt%以下のZn、0.3wt%以下のIn、0.3wt%以下のSn
   のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌと不可
   避的不純物とからなるＡｌ合金を芯材とし、前記芯材の
   両面に、7.0wt%を越え12.0wt% 以下のSi、0.4wt%を越え
   8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え6.0wt%以下のZn、0.05wt
   % を越え1.2wt%以下のMn、0.05wt% を越え0.5wt%以下の
   Feを含有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡ
   ｌ合金ろう材をクラッドしたことを特徴とする熱交換器
   のフイン用ブレージングシート。
4. 【請求項４】 0.03wt% を越え2.5wt%以下のSi、0.05wt
   % を越え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を越え2.0wt%以下の
   Cu、0.6wt%を越え2.0wt%以下のMnを含有し、0.05wt% を
   越え5.0wt%以下のZn、0.3wt%以下のIn、0.3wt%以下のSn
   のうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌと不可
   避的不純物とからなるＡｌ合金を芯材とし、前記芯材の
   両面に、7.0wt%を越え12.0wt% 以下のSi、0.4wt%を越え
   8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え6.0wt%以下のZn、0.05wt
   % を越え1.2wt%以下のMn、0.05wt% を越え0.5wt%以下の
   Feを含有し、更に0.3wt%以下のInと0.3wt%以下のSnのう
   ち１種または２種を含有し、残部がＡｌと不可避的不純
   物とからなるＡｌ合金ろう材をクラッドしたことを特徴
   とする熱交換器のフイン用ブレージングシート。
5. 【請求項５】 0.03wt% を越え2.5wt%以下のSi、0.05wt
   % を越え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を越え2.0wt%以下の
   Cu、0.6wt%を越え2.0wt%以下のMnを含有し、更に2.0wt%
   以下のNi、0.5wt%以下のMg、0.3wt%以下のCr、0.3wt%以
   下のZr、0.3wt%以下のTiのうち１種または２種以上を含
   有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金
   を芯材とし、前記芯材の両面に、7.0wt%を越え12.0wt%
   以下のSi、0.4wt%を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え
   6.0wt%以下のZn、0.05wt% を越え1.2wt%以下のMn、0.05
   wt% を越え0.5wt%以下のFeを含有し、残部がＡｌと不可
   避的不純物とからなるＡｌ合金ろう材をクラッドしたこ
   とを特徴とする熱交換器のフイン用ブレージングシー
   ト。
6. 【請求項６】 0.03wt% を越え2.5wt%以下のSi、0.05wt
   % を越え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を越え2.0wt%以下の
   Cu、0.6wt%を越え2.0wt%以下のMnを含有し、更に2.0wt%
   以下のNi、0.5wt%以下のMg、0.3wt%以下のCr、0.3wt%以
   下のZr、0.3wt%以下のTiのうち１種または２種以上を含
   有し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金
   を芯材とし、前記芯材の両面に、7.0wt%を越え12.0wt%
   以下のSi、0.4wt%を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え
   6.0wt%以下のZn、0.05wt% を越え1.2wt%以下のMn、0.05
   wt% を越え0.5wt%以下のFeを含有し、更に0.3wt%以下の
   Inと0.3wt%以下のSnのうち１種または２種を含有し、残
   部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金ろう材を
   クラッドしたことを特徴とする熱交換器のフイン用ブレ
   ージングシート。
7. 【請求項７】 0.03wt% を越え2.5wt%以下のSi、0.05wt
   % を越え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を越え2.0wt%以下の
   Cu、0.6wt%を越え2.0wt%以下のMnを含有し、0.05wt% を
   越え5.0wt%以下のZn、0.3wt%以下のIn、0.3wt%以下のSn
   のうち１種または２種以上を含有し、更に2.0wt%以下の
   Ni、0.5wt%以下のMg、0.3wt%以下のCr、0.3wt%以下のZ
   r、0.3wt%以下のTiのうち１種または２種以上を含有
   し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金を
   芯材とし、前記芯材の両面に、7.0wt%を越え12.0wt% 以
   下のSi、0.4wt%を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え6.
   0wt%以下のZn、0.05wt% を越え1.2wt%以下のMn、0.05wt
   % を越え0.5wt%以下のFeを含有し、残部がＡｌと不可避
   的不純物とからなるＡｌ合金ろう材をクラッドしたこと
   を特徴とする熱交換器のフイン用ブレージングシート。
8. 【請求項８】 0.03wt% を越え2.5wt%以下のSi、0.05wt
   % を越え2.0wt%以下のFe、0.05wt% を越え2.0wt%以下の
   Cu、0.6wt%を越え2.0wt%以下のMnを含有し、0.05wt% を
   越え5.0wt%以下のZn、0.3wt%以下のIn、0.3wt%以下のSn
   のうち１種または２種以上を含有し、更に2.0wt%以下の
   Ni、0.5wt%以下のMg、0.3wt%以下のCr、0.3wt%以下のZ
   r、0.3wt%以下のTiのうち１種または２種以上を含有
   し、残部がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金を
   芯材とし、前記芯材の両面に、7.0wt%を越え12.0wt% 以
   下のSi、0.4wt%を越え8.0wt%以下のCu、0.5wt%を越え6.
   0wt%以下のZn、0.05wt% を越え1.2wt%以下のMn、0.05wt
   % を越え0.5wt%以下のFeを含有し、更に0.3wt%以下のIn
   と0.3wt%以下のSnのうち１種または２種を含有し、残部
   がＡｌと不可避的不純物とからなるＡｌ合金ろう材をク
   ラッドしたことを特徴とする熱交換器のフイン用ブレー
   ジングシート。