JP3753672B2

JP3753672B2 - Aluminum brazing sheet, brazing method thereof, aluminum alloy heat exchanger using the same

Info

Publication number: JP3753672B2
Application number: JP2002097951A
Authority: JP
Inventors: 晋齋所; 利樹植田; 文博佐藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003293063A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車ラジエータのヘッダ及びサイドプレート等に使用されるアルミニウムブレージングシートに関し、特に、高強度及び高成形性を有し、更に生産性が優れたろう付用アルミニウムブレージングシート並びにそのろう付け方法及びそれを使用したアルミニウム合金製熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のラジエータのヘッダ及びサイドプレート等に使用されるろう付用アルミニウムブレージングシートとしては、芯材にＪＩＳ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金、ろう材に４０４５、４３４３等のＡｌ−Ｓｉ系アルミニウム合金、犠牲陽極として作用する皮材にＡｌ−Ｚｎ系アルミニウム合金が使用されている。しかし、ＪＩＳ３００３等のＡｌ−Ｍｎ合金を芯材としたブレージングシートのろう付後強度は１１０Ｎ／ｍｍ²程度であり、強度が不十分であると共に、耐食性も十分であるとはいえない。ろう付後強度を向上させるためには、芯材へＭｇを添加して強化する方法が有効であるが、このような材料を使用してろう付を行う場合、特にノコロックろう付法のように、Ｍｇと反応し、脆い化合物を生成するフラックスを用いる場合においては、芯材にＭｇを添加したブレージングシートはろう付性が著しく低下するため、芯材にＭｇを添加することは好ましくない。
【０００３】
一方、皮材に２質量％程度のＭｇを添加することが行なわれてきた(特開2000-210787号公報、特開2000-87163号公報)。これは、皮材にＭｇを添加することにより、ろう付加熱によって皮材から芯材にＭｇが拡散し、同時にろう材から拡散したＳｉと結合してＭｇ_２Ｓｉを形成することにより、高強度化を図るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、高濃度のＭｇを含有した皮材と芯材とをクラッド圧延加工によって張り合わせた際には、圧着不良による製品表面のフクレが発生し、製品の歩留りが悪く、従って生産性が低くなるという問題点があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、高強度でありながら、クラッド圧延時の圧着不良が少なく、生産性が優れたアルミニウムブレージングシートを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るアルミニウムブレージングシートは、アルミニウム合金からなる芯材と、この芯材の少なくとも片面にクラッドされ前記芯材よりも電位が卑なアルミニウム合金からなる皮材と、を有するアルミニウムブレージングシートにおいて、前記皮材は、Ｍｇ：０．４乃至０．７質量％、Ｓｉ：０．５乃至１．５質量％、Ｍｎ：０．４乃至１．２質量％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物であることを特徴とする。
【０００７】
このアルミニウムブレージングシートにおいて、例えば、前記皮材は、更にＺｎ：６質量％以下を含有する。また、例えば、前記皮材は前記芯材の片面にクラッドされており、前記芯材の他面には、ろう材が積層されている。
【０００８】
そして、本発明に係るアルミニウムブレージングシートのろう付け方法は、上述の本発明に係るアルミニウムブレージングシートを、他のブレージングシート、粉末ろう材、又は固形ろう材として供給されたろう材により被接合材にろう付けすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るアルミニウム合金製熱交換器は、上述の本発明に係るアルミニウムブレージングシートを使用して、ろう付けにより組み立てられたことを特徴とする。
【００１０】
この場合に、前記ろう付けは、本発明に係るろう付け方法により行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。皮材は、芯材よりも電位的に卑なる組成を有するものであり、この皮材と芯材との間に一定の電位差が確保されていればよい。
【００１２】
本発明は、このような皮材において、従来強度を高めるために多量にＭｇが添加されていたのを、そのＭｇの添加量を０．７質量％以下と極めて少なくし、このＭｇ添加量が少ないことによる強度低下を、Ｓｉ及びＭｎの添加によって補うことを特徴とする。そして、Ｍｇの添加量が少ないことにより、芯材と皮材とを圧延加工により張り合わせた際に、フクレ等の圧着不良が生じることを防止できる。このようにして、Ｍｇ量の抑制と、Ｓｉ及びＭｎの添加により、アルミニウムブレージングシートの高強度と高生産性を実現することができる。
【００１３】
以下、皮材の成分添加理由及び組成限定理由について説明する。
【００１４】
Ｍｇ：０．４乃至０．７質量％
Ｍｇは、強度を確保するために０．４質量％以上添加する。このＭｇ含有量は強度の点からは多く添加したほうが望ましいが、Ｍｇ含有量が多量であると、製造時のクラッド圧延においてフクレ等の圧着不良を生じるため、Ｍｇは０．７質量％以下にする必要がある。
【００１５】
Ｓｉ：０．５乃１．５質量％
Ｓｉは、Ｍｎと共に皮材の強度を補強するために添加する。Ｓｉが０．５質量％未満では、強度向上の効果が無く、１．５質量％を超えると、Ｓｉは融点を低下させて、バーニング現象を発生させる虞があるほか、Ｓｉ系の金属間化合物を生じて、圧延加工性を劣化させる。
【００１６】
Ｍｎ：０．４乃至１．２質量％
Ｍｎは、Ｓｉと共に添加されて皮材の強度を補強する。Ｍｎが０．４質量％未満では強度向上の効果が無く、逆にＭｎが１．２質量％を超えると、Ｍｎを含む巨大な晶出物が生成し、それによって圧延加工時に微小ひび割れが起こる。
【００１７】
Ｚｎ：６質量％以下
芯材として、電位が低いアルミニウム合金を使用する場合に、皮材の電位を芯材よりも卑にするためには、皮材にＺｎを添加することが有効である。Ｚｎの添加により、皮材の電位が低下し、芯材に対して皮材の電位を確実に卑電位とすることができる。この場合に、Ｚｎ含有量が６質量％を超えると、圧延加工性が低下する虞があるため、好ましくない。
【００１８】
皮材の犠牲陽極効果が十分に作用するためには、芯材の電位は皮材よりも貴である必要がある。芯材の組成は皮材より電位が貴であるように組成を選択すれば良く、例えば、Ａｌ−０．５Ｓｉ−０．８Ｃｕ−１．２Ｍｎ合金（数値は全て質量％）等を使用しても良い。また、芯材中に含まれるＭｇは、強度を向上させるため、ろう付け性が阻害されない０．３質量％までは含んでも構わない。
【００１９】
ブレージングシートの層構成としては、芯材の片面に上記組成の皮材をクラッドした２層材、芯材の片面に上記皮材をクラッドし、他面にろう材をクラッドした３層材等がある。
【００２０】
ろう材の組成は特には限定しないが、例えば、ＪＩＳ４０４５合金等のＡｌ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金等を使用することができる。また、クラッドの際の皮材／芯材／ろう材間のクラッド率は、適用部位の要求特性に応じて任意に選択可能である。
【００２１】
【実施例】
下記表１に示す組成の皮材を製造し、芯材及びＪＩＳ４０４５のろう材を、クラッド率を皮材（１０％）／芯材（８０％）／ろう材（１０％）として、皮材にクラッドし、最終板厚１．２ｍｍの３層クラッド材を作成した。圧着性は幅が２００ｍｍ、長さが１０００ｍｍのクラッド材において、表面に発生したフクレの程度を目視で確認し、フクレの発生により切り捨てた部位を除いた製品の歩留が９０％以上であったものを○、８０〜９０％を△、８９％未満しか得られなかったものを×とした。ろう付後強度は、本クラッド材を幅１００ｍｍ、長さ２３０ｍｍのサイズに切断した後、窒素ガス中で、６００℃に５分間保持するろう付加熱を行った後、ＪＩＳＺ２２０１による引張試験をおこない、引張強さ１６０Ｍｐａ以上を○と評価した。
【００２２】
【表１】

【００２３】
この表１に示すように、実施例１乃至１０のアルミニウムブレージングシートは、皮材の成分が本発明の特許請求の範囲内であるので、良好なクラッド圧着性とろう付後強度が得られた。これに対し、比較例１１、１３、１９はＭｇ含有量が高いため、圧着性が劣っていた。比較例１２、１４はＭｎ含有量が低すぎるために、満足なろう付後強度が得られなかった。比較例１５、１６はＳｉ含有量が低すぎるために、比較例１７、１８はＭｇ含有量が低すぎるために、いずれも満足なろう付後強度が得られなかった。比較例２０はＳｉ含有量が高すぎるために、圧延加工性が悪く、試験片の製作自体ができなかった。比較例２１はＭｎ含有量が高すぎるために、圧延時に割れが発生し、試験片の制作自体ができなかった。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、皮材中のＭｇ含有量を抑制し、Ｓｉ及びＭｎを同時に添加することにより、クラッド圧延加工時の圧着不良を防止することができると共に、強度も十分に高くすることができ、これにより、生産性が優れた高品質のアルミニウムブレージングシートを得ることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an aluminum brazing sheet used for headers and side plates of automobile radiators, and more particularly to an aluminum brazing sheet for brazing having high strength and high formability and excellent productivity, and a method for brazing the same. The present invention relates to an aluminum alloy heat exchanger using
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as brazing aluminum brazing sheets used for headers and side plates of automobile radiators, the core material is an Al-Mn aluminum alloy such as JIS3003, and the brazing material is Al-Si aluminum such as 4045, 4343. An Al—Zn-based aluminum alloy is used as a skin material that acts as an alloy and a sacrificial anode. However, the strength after brazing of a brazing sheet using an Al—Mn alloy such as JIS3003 as a core is about 110 N / mm ² , and the strength is insufficient and it cannot be said that the corrosion resistance is sufficient. In order to improve the strength after brazing, a method of strengthening by adding Mg to the core material is effective. However, when brazing using such a material, especially as in the Nocolok brazing method. In the case of using a flux that reacts with Mg and generates a brittle compound, it is not preferable to add Mg to the core material because the brazing sheet in which Mg is added to the core material has a significantly reduced brazing property.
[0003]
On the other hand, about 2% by mass of Mg has been added to the skin material (Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 2000-210787 and 2000-87163). This is because, by adding Mg to the skin material, Mg diffuses from the skin material to the core material due to the brazing heat, and at the same time combines with Si diffused from the brazing material to form Mg ₂ Si. It aims to make it easier.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, when a skin material and a core material containing a high concentration of Mg are bonded to each other by clad rolling, the product surface is blistered due to poor crimping, resulting in poor product yield and production. There was a problem that the property became low.
[0005]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an aluminum brazing sheet that is high in strength, has few crimping defects during clad rolling, and has excellent productivity.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The aluminum brazing sheet according to the present invention is an aluminum brazing sheet having a core material made of an aluminum alloy and a skin material made of an aluminum alloy clad on at least one surface of the core material and having a lower potential than the core material. The skin material contains Mg: 0.4 to 0.7 mass%, Si: 0.5 to 1.5 mass%, Mn: 0.4 to 1.2 mass% , the balance being Al and inevitable It is an impurity .
[0007]
In this aluminum brazing sheet, for example, the skin material further contains Zn: 6% by mass or less. For example, the skin material is clad on one surface of the core material, and a brazing material is laminated on the other surface of the core material.
[0008]
And the brazing method of the aluminum brazing sheet which concerns on this invention brazes the aluminum brazing sheet which concerns on the above-mentioned this invention to a to-be-joined material with the brazing material supplied as another brazing sheet, a powder brazing material, or a solid brazing material. be with you said.
[0009]
The aluminum alloy heat exchanger according to the present invention is assembled by brazing using the above-described aluminum brazing sheet according to the present invention.
[0010]
In this case, the brazing can be performed by the brazing method according to the present invention.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The skin material has a composition that is lower in potential than the core material, and it is only necessary to ensure a certain potential difference between the skin material and the core material.
[0012]
In the present invention, in such a skin material, a large amount of Mg has been added to increase the strength in the past. However, the amount of Mg added is extremely low, 0.7% by mass or less. It is characterized in that the strength reduction due to the small amount is compensated by addition of Si and Mn. And since there are few addition amounts of Mg, when a core material and a skin | leather material are bonded together by rolling, it can prevent that crimping | compression-bonding defects, such as a swelling, arise. In this way, high strength and high productivity of the aluminum brazing sheet can be realized by suppressing the amount of Mg and adding Si and Mn.
[0013]
Hereinafter, the reason for adding the components of the skin material and the reason for limiting the composition will be described.
[0014]
Mg: 0.4 to 0.7% by mass
Mg is added in an amount of 0.4% by mass or more in order to ensure strength. It is desirable to add a large amount of this Mg from the viewpoint of strength. However, if the Mg content is large, it will cause crimping defects such as blistering in clad rolling during production, so Mg should be 0.7% by mass or less. There is a need to.
[0015]
Si: 0.5-1.5% by mass
Si is added together with Mn to reinforce the strength of the skin material. If Si is less than 0.5% by mass, there is no effect of improving the strength. If it exceeds 1.5% by mass, Si may lower the melting point and cause a burning phenomenon, and Si-based intermetallic compounds. This causes deterioration of rolling processability.
[0016]
Mn: 0.4 to 1.2% by mass
Mn is added together with Si to reinforce the strength of the skin material. If Mn is less than 0.4% by mass, the effect of improving the strength is not obtained. Conversely, if Mn exceeds 1.2% by mass, a huge crystallized product containing Mn is generated, thereby causing microcracking during rolling. .
[0017]
Zn: 6 mass% or less When using an aluminum alloy having a low potential as the core material, it is effective to add Zn to the skin material in order to make the potential of the skin material lower than that of the core material. By adding Zn, the potential of the skin material is lowered, and the potential of the skin material can be surely made a base potential with respect to the core material. In this case, if the Zn content exceeds 6% by mass, the rolling processability may be lowered, which is not preferable.
[0018]
In order for the sacrificial anode effect of the skin material to work sufficiently, the potential of the core material needs to be more noble than the skin material. The composition of the core material may be selected so that the electric potential is noble than the skin material. For example, an Al-0.5Si-0.8Cu-1.2Mn alloy (all numerical values are mass%) is used Also good. In addition, Mg contained in the core material may contain up to 0.3% by mass that does not impair brazing properties in order to improve strength.
[0019]
The layer structure of the brazing sheet includes a two-layer material in which a skin material of the above composition is clad on one side of the core material, a three-layer material in which the skin material is clad on one surface of the core material, and a brazing material is clad on the other surface. is there.
[0020]
The composition of the brazing material is not particularly limited. For example, an Al—Si alloy such as a JIS 4045 alloy, an Al—Si—Zn alloy, or the like can be used. Moreover, the cladding ratio between the skin material / core material / brazing material at the time of cladding can be arbitrarily selected according to the required characteristics of the application site.
[0021]
【Example】
The skin material having the composition shown in Table 1 below is manufactured, and the core material and the brazing material of JIS 4045 are applied to the skin material with the cladding ratio as the skin material (10%) / core material (80%) / brazing material (10%). Cladding was performed to prepare a three-layer clad material having a final thickness of 1.2 mm. As for the crimpability, in a clad material having a width of 200 mm and a length of 1000 mm, the degree of swelling generated on the surface was visually confirmed, and the yield of the product excluding the portion discarded due to the occurrence of swelling was 90% or more. A sample was evaluated as ◯, 80 to 90% as Δ, and less than 89% as ×. After brazing, the strength of the clad material was cut into a size of 100 mm in width and 230 mm in length, then subjected to brazing addition heat held at 600 ° C. for 5 minutes in nitrogen gas, and then subjected to a tensile test according to JISZ2201. A tensile strength of 160 Mpa or more was evaluated as ◯.
[0022]
[Table 1]

[0023]
As shown in Table 1, in the aluminum brazing sheets of Examples 1 to 10 , the components of the skin material are within the scope of the claims of the present invention, so that good clad press-bondability and strength after brazing were obtained. . On the other hand, Comparative Examples 11, 13, and 19 were inferior in press bonding properties because of high Mg content. In Comparative Examples 12 and 14, since the Mn content was too low, satisfactory post-brazing strength was not obtained. In Comparative Examples 15 and 16, the Si content was too low, and in Comparative Examples 17 and 18 the Mg content was too low. In Comparative Example 20, since the Si content was too high, the rolling processability was poor and the test piece itself could not be produced. In Comparative Example 21, since the Mn content was too high, cracking occurred during rolling, and the test piece itself could not be produced.
[0024]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, by suppressing the Mg content in the skin material, and simultaneously adding Si and Mn, it is possible to prevent poor crimping during clad rolling, Can be made sufficiently high, whereby a high-quality aluminum brazing sheet with excellent productivity can be obtained.

Claims

In an aluminum brazing sheet having a core material made of an aluminum alloy and a skin material made of an aluminum alloy clad on at least one surface of the core material and having a lower potential than the core material, the skin material has Mg = 0. Aluminum containing 4 to 0.7% by mass, Si: 0.5 to 1.5% by mass, Mn: 0.4 to 1.2% by mass , the balance being Al and inevitable impurities Brazing sheet.

The aluminum brazing sheet according to claim 1, wherein the skin material further contains Zn: 6 mass% or less.

The aluminum brazing sheet according to claim 1 or 2, wherein the skin material is clad on one surface of the core material, and a brazing material is laminated on the other surface of the core material.

The aluminum brazing sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the aluminum brazing sheet is brazed to a material to be joined by a brazing material supplied as another brazing sheet, a powder brazing material, or a solid brazing material. Brazing sheet brazing method.

An aluminum alloy heat exchanger assembled by brazing using the aluminum brazing sheet according to any one of claims 1 to 3.

The aluminum alloy heat exchanger according to claim 5, wherein the brazing is performed by the brazing method according to claim 4.