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JP7664129B2 - Aluminum alloy laminate and heat exchanger - Google Patents
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JP7664129B2 - Aluminum alloy laminate and heat exchanger - Google Patents

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Description

本発明は、成形性、耐食性及びろう付け性に優れたアルミニウム合金合わせ材であり、自動車用のアルミニウム製熱交換器等のろう付工法で製造される熱交換器に使用されるアルミニウム合金合わせ材に関する。
さらに詳しくは、単層で加熱接合機能を有するアルミニウム合金材を皮材に用いた、成形性、ろう付け性及び耐食性に優れたアルミニウム合金合わせ材を提供するものである関する。
The present invention relates to an aluminum alloy laminate having excellent formability, corrosion resistance and brazing properties, and to an aluminum alloy laminate used in heat exchangers manufactured by a brazing method, such as aluminum heat exchangers for automobiles.
More specifically, the present invention relates to an aluminum alloy laminated material that uses an aluminum alloy material having a single layer thermal bonding function as a skin material and has excellent formability, brazing property and corrosion resistance.

自動車用等のアルミニウム合金製熱交換器の製造には、アルミニウム合金ブレージングシート等を用い、ブレージングシートを所定の部品形状に成形し、各部品を組みあわせ熱交換器コアに組み付けた後、ろう付工程により一体化する工法が通常用いられている。 The typical method for manufacturing aluminum alloy heat exchangers for automobiles and other uses is to use aluminum alloy brazing sheets, form the brazing sheets into the desired part shapes, combine the various parts, assemble them into a heat exchanger core, and then integrate them through a brazing process.

ブレージングシートから部品形状への加工度が大きい場合、成形性を確保するために、O材調質のブレージングシートが用いられるが、O材調質のブレージングシートでは、成形性、ろう付け性及び耐食性の並立が難しかった。 When the brazing sheet is to be largely processed into the component shape, O-tempered brazing sheets are used to ensure formability, but it is difficult to achieve formability, brazing ability, and corrosion resistance with O-tempered brazing sheets.

ろう付け性及び耐食性を両立させるアルミニウム合金ブレージングシートとして、例えば、特許文献1には、アルミニウム合金の心材と、当該心材の一方の面にクラッドされた第1ろう材と、他方の面にクラッドされた第2ろう材とを備えるアルミニウム合金ブレージングシートにおいて、前記心材が、Fe:0.05~1.50mass%、Mn:0.30~2.00mass%を含有し、残部Al及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、前記第1ろう材が、Si:1.50~4.00mass%、Fe:0.05~1.50mass%、Zn:1.00~6.00mass%を含有し、残部Al及び不可避不純物からなる犠牲陽極作用とろう付機能を有するアルミニウム合金からなり、前記第2ろう材が、Si:4.00~13.00mass%、Fe:0.03~1.00mass%を含有し、残部Al及び不可避不純物からなる犠牲陽極作用とろう付機能を有するアルミニウム合金からなり、前記第2ろう材中において、0.5~80.0μmの円相当径を有するAl-Si-Fe系金属間化合物が2000個/mm以下存在す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が開示されている。 As an aluminum alloy brazing sheet that achieves both brazeability and corrosion resistance, for example, Patent Document 1 describes an aluminum alloy brazing sheet including an aluminum alloy core material, a first brazing filler metal clad on one side of the core material, and a second brazing filler metal clad on the other side, in which the core material is made of an aluminum alloy containing 0.05 to 1.50 mass% Fe, 0.30 to 2.00 mass% Mn, the balance being Al and unavoidable impurities, and the first brazing filler metal is made of 1.50 to 4.00 mass% Si, The present invention discloses an aluminum alloy brazing sheet, characterized in that the first brazing material is made of an aluminum alloy having a sacrificial anode function and a brazing function, the second brazing material containing 4.00 to 13.00 mass% Si and 0.03 to 1.00 mass% Fe, the balance being Al and unavoidable impurities, and the second brazing material contains 2000 pieces/ mm2 or less of Al-Si-Fe-based intermetallic compounds having a circle equivalent diameter of 0.5 to 80.0 μm.

特開2017-145463号公報JP 2017-145463 A

熱交換器コアに組み付けたブレージングシートの成形体を一体構造とするために、心材の片面又は両面に4343合金や4045合金等のアルミニウム合金ろう材を使用したブレージングシートの場合、成形加工時に導入された加工ひずみが、ろう付加熱途中にろう材が溶融するまでに再結晶することで消失すればよいが、加工ひずみがろうが溶融するまで残存していると、溶融したろう材が心材の加工ひずみを経路として拡散しやすいため、エロージョン現象が発生しやすくなり、ろう付け性が低くなるとともに耐食性も低くなってしまうという問題があった。 In the case of brazing sheets that use aluminum alloy brazing filler metal such as 4343 alloy or 4045 alloy on one or both sides of the core material to make the formed brazing sheet assembled to the heat exchanger core into an integral structure, the processing strain introduced during the forming process should disappear by recrystallization before the brazing filler metal melts during the brazing heating process. However, if the processing strain remains until the brazing filler metal melts, the molten brazing filler metal tends to diffuse using the processing strain of the core material as a route, making erosion more likely to occur, resulting in poor brazing properties and reduced corrosion resistance.

特に、近年熱交換器の軽量化が求められており、熱交換器を軽量化するために部材を薄肉化した場合、部材の強度を高める必要があり、そのため、心材用アルミニウム合金にCuを含有させることや、Mn含有量を多くすることなどが提案されている。しかしながら、Cuを含有させる場合、Cuの含有量が多過ぎると心材の融点が低下するために、ろう付時に心材が溶融され易くなるという問題がある。また、Mnを含有させる場合、心材中に微細な析出物を生じさせるため、心材が再結晶し難くなり、ろう付時に成形加工部に蓄積したひずみがろう付時に残存し易くなってしまい、エロージョン現象が発生し易くなるという問題がある。 In particular, in recent years, there has been a demand for lighter heat exchangers, and when components are thinned to reduce the weight of the heat exchanger, it is necessary to increase the strength of the components. For this reason, it has been proposed to add Cu to the aluminum alloy for the core material or to increase the Mn content. However, when Cu is added, if the Cu content is too high, the melting point of the core material decreases, making it easier for the core material to melt during brazing. In addition, when Mn is added, fine precipitates are generated in the core material, making it difficult for the core material to recrystallize, and strain accumulated in the formed part during brazing tends to remain during brazing, making it easier for erosion to occur.

特許文献1に開示されているアルミニウム合金ブレージングシートは、ろう付け性及び耐食性に優れているものの、成形性、ろう付け性及び耐食性を並立するとの要求に対し、更なる改良が求められている。 Although the aluminum alloy brazing sheet disclosed in Patent Document 1 has excellent brazing properties and corrosion resistance, further improvements are required to simultaneously achieve formability, brazing properties, and corrosion resistance.

従って、本発明の目的は、成形性、ろう付け性及び耐食性を並立することができるろう付用のアルミニウム合金材を提供することにある。 The object of the present invention is therefore to provide an aluminum alloy material for brazing that can simultaneously achieve formability, brazeability, and corrosion resistance.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、成形性、ろう付け性及び耐食性のいずれもを向上させるために、合金組成を厳密に制御し、且つ、冷間圧延及び焼鈍処理の条件等の製造条件を厳密に制御することにより、皮材を単層で加熱接合可能でろう付接合による板厚減少を抑制可能なものとし、且つ、心材中の金属間化合物を微細にし、その分布状態を適切にし、結晶粒組織を調節することで、成形性、ろう付け性及び耐食性に優れたアルミニウム合金材となることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The inventors of the present invention have conducted extensive research to solve the above problems, and as a result have discovered that by strictly controlling the alloy composition and the manufacturing conditions, such as the conditions for cold rolling and annealing, in order to improve all of the formability, brazability, and corrosion resistance, it is possible to heat-bond the skin material in a single layer and suppress the reduction in plate thickness due to brazing, and by making the intermetallic compounds in the core fine, optimizing their distribution, and adjusting the crystal grain structure, it is possible to obtain an aluminum alloy material with excellent formability, brazability, and corrosion resistance, and have completed the present invention.

すなわち、本発明(1)は、心材と、該心材の一方の面又は両面にクラッドされている皮材と、を有し、
該心材は、0.30~0.70質量%のFeと、0.03~0.20質量%のCuと、1.00~1.50質量%のMnと、を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該皮材は、2.00~3.00質量%のSiと、0.10~0.40質量%のFeと、0.80~5.00質量%のZnと、を含有し、Cuが0.20質量%以下に規制されており、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該心材の平均結晶粒径が25~125μmであり、
300℃から400℃までを平均昇温速度80℃/分以下で昇温し、600±3℃で5±3分間保持する加熱試験において、皮材厚残存率((加熱試験後の皮材の厚み/加熱試験前の皮材の厚み)×100)が90.0%以上であり、
調質がO材であること、
を特徴とするアルミニウム合金合わせ材を提供するものである。
That is, the present invention (1) has a core material and a skin material clad on one or both sides of the core material,
The core material is made of an aluminum alloy containing 0.30 to 0.70 mass% Fe, 0.03 to 0.20 mass% Cu, 1.00 to 1.50 mass% Mn, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities;
The skin material is made of an aluminum alloy containing 2.00 to 3.00 mass% Si, 0.10 to 0.40 mass% Fe, 0.80 to 5.00 mass% Zn, with Cu restricted to 0.20 mass% or less, and the remainder being aluminum and unavoidable impurities;
The average crystal grain size of the core material is 25 to 125 μm,
In a heating test in which the temperature is increased from 300°C to 400°C at an average heating rate of 80°C/min or less and then held at 600±3°C for 5±3 minutes, the skin thickness retention rate ((skin thickness after heating test/skin thickness before heating test)×100) is 90.0% or more,
The temper is O material,
The present invention provides an aluminum alloy laminate characterized by the above.

また、本発明(2)は、前記心材と、前記心材の一方の面にクラッドされている前記皮材と、からなる2層材であることを特徴とする(1)のアルミニウム合金合わせ材を提供するものである。 The present invention (2) also provides an aluminum alloy laminate according to (1), which is characterized in that it is a two-layer material consisting of the core material and the skin material clad on one side of the core material.

また、本発明(3)は、前記心材と、前記心材の両面にクラッドされている前記皮材と、からなる3層材であることを特徴とする(1)のアルミニウム合金合わせ材を提供するものである。 The present invention (3) also provides an aluminum alloy laminate according to (1), which is a three-layer material consisting of the core material and the skin material that is clad on both sides of the core material.

また、本発明(4)は、前記心材と、前記心材の一方の面にクラッドされている前記皮材と、前記心材の他方の面にクラッドされているろう材と、からなる3層材であり、
該ろう材が、6.00~13.00質量%のSiを含有し、Fe含有量が0.80質量%以下であり、Cuが0.25質量%以下に規制されており、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなること、
を特徴とする(1)のアルミニウム合金合わせ材を提供するものである。
The present invention (4) is a three-layer material comprising the core material, the skin material clad on one side of the core material, and a brazing material clad on the other side of the core material,
The brazing filler metal is made of an aluminum alloy containing 6.00 to 13.00 mass% Si, an Fe content of 0.80 mass% or less, and a Cu content of 0.25 mass% or less, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities;
The present invention provides an aluminum alloy laminate characterized by the above (1).

また、本発明(5)は、前記ろう材が、更に、4.00質量%以下のZnを含有し、Mnが0.30質量%以下に規制されていることを特徴とする(4)のアルミニウム合金合わせ材を提供するものである。 The present invention (5) also provides an aluminum alloy composite material according to (4), characterized in that the brazing filler metal further contains 4.00 mass% or less of Zn and the Mn content is restricted to 0.30 mass% or less.

また、本発明(6)は、前記皮材が、更に、1.50質量%以下のMn、0.20質量%以下のTi、0.20質量%以下のZr、0.20質量%以下のCr、0.20質量%以下のV、及び0.10質量%以下のBiのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(1)~(5)いずれかのアルミニウム合金合わせ材を提供するものである。 The present invention (6) also provides an aluminum alloy laminate according to any one of (1) to (5), characterized in that the skin material further contains one or more of the following: 1.50% by mass or less Mn, 0.20% by mass or less Ti, 0.20% by mass or less Zr, 0.20% by mass or less Cr, 0.20% by mass or less V, and 0.10% by mass or less Bi.

また、本発明(7)は、前記心材が、更に、0.20質量%以下のSi、0.30質量%以下のMg、0.30質量%以下のZn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr、及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする(1)~(6)いずれかのアルミニウム合金合わせ材を提供するものである。 The present invention (7) also provides an aluminum alloy composite material according to any one of (1) to (6), characterized in that the core material further contains one or more of 0.20% by mass or less of Si, 0.30% by mass or less of Mg, 0.30% by mass or less of Zn, 0.30% by mass or less of Ti, 0.30% by mass or less of Zr, and 0.30% by mass or less of Cr.

また、本発明(8)は、(1)~(7)いずれかのアルミニウム合金合わせ材の成形体を、2以上組み合わせ、ろう付加熱することにより得られた熱交換器を提供するものである。 The present invention (8) also provides a heat exchanger obtained by combining two or more molded bodies of any one of the aluminum alloy composite materials (1) to (7) and heating them for brazing.

本発明によれば、成形性、ろう付け性及び耐食性を並立することができるろう付用のアルミニウム合金合わせ材を提供することができる。 The present invention provides an aluminum alloy composite material for brazing that has both formability, brazeability, and corrosion resistance.

本発明のアルミニウム合金合わせ材の形態例の成形体を組み合わせた様子を示す模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which formed bodies of an example of an aluminum alloy laminate material of the present invention are combined. 本発明のアルミニウム合金合わせ材の他の形態例の成形体を組み合わせた様子を示す模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a state in which formed bodies of another embodiment of the aluminum alloy laminate of the present invention are combined. 実施例(0.5mm材)の心材の断面のミクロ組織写真である。1 is a microstructure photograph of a cross section of a core material of an embodiment (0.5 mm material). 実施例(1.0mm材)の心材の断面のミクロ組織写真である。1 is a microstructure photograph of a cross section of a core material of an embodiment (1.0 mm material). ドロップ試験を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a drop test. 実施例(0.5mm材)及び実施例(1.0mm材)の逆T字試験後の接合部断面組織観察写真である。13 is a photograph showing the cross-sectional structure of the joint after an inverted T-shaped test in an embodiment (0.5 mm material) and an embodiment (1.0 mm material). 実施例(0.5mm材)のアルミニウム合金合わせ材の断面のミクロ組織写真である。1 is a photograph of the microstructure of a cross section of an aluminum alloy laminate of an example (0.5 mm material). 実施例(1.0mm材)のアルミニウム合金合わせ材の断面のミクロ組織写真である。1 is a photograph of the microstructure of a cross section of an aluminum alloy laminate of an example (1.0 mm material).

本発明のアルミニウム合金合わせ材について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本発明のアルミニウム合金合わせ材の形態例を、各部品の形状に成形し、次いで、それら成形体を組み合わせて、組み合わせ体を作製した様子を示す模式的な断面図である。また、図2は、本発明のアルミニウム合金合わせ材の他の形態例を、各部品の形状に成形し、次いで、それら成形体を組み合わせて、組み合わせ体を作製した様子を示す模式的な断面図である。図1中、組み合わせ体1は、心材2aと心材2aの一方の面にクラッドされている皮材3aとからなる2層材のアルミニウム合金合わせ材4a、及び心材2bと心材2bの一方の面にクラッドされている皮材3bとからなる2層材のアルミニウム合金合わせ材4bを、流路を形成するそれぞれの部品形状に成形して、成形体6a及び成形体6bを作製し、次いで、成形体6aの皮材3aと成形体6bの皮材3bとを対向させて、組み合わせたものである。この組み合わせ体1をろう付加熱すると、ろう付加熱工程で、皮材3a及び皮材3b中に液相が発生し、固相から液相に変わる際に体積膨張が生じるので、皮材中で発生した液相が皮材表面に浸み出してくる。そして、皮材3a及び皮材3bの表面に浸み出してきた液相により、アルミニウム合金合わせ材4aとアルミニウム合金合わせ材4bが接合される。このとき、皮材3a及び皮材3bは、Si含有量が少ないので溶融しないため、ろう付加熱後も、母相が残存し元の形状が保たれ、Znを含有する皮材が残存するので、ろう付加熱後に、皮材3a及び皮材3bは、犠牲防食材として機能する。 The aluminum alloy laminate of the present invention will be described with reference to Figures 1 and 2. Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the aluminum alloy laminate of the present invention formed into the shape of each part, and then combining the formed bodies to produce a combined body. Also, Figure 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the aluminum alloy laminate of the present invention formed into the shape of each part, and then combining the formed bodies to produce a combined body. In Figure 1, the combined body 1 is formed into the shape of each part that forms a flow path by forming a two-layer aluminum alloy laminate 4a consisting of a core material 2a and a skin material 3a clad on one side of the core material 2a, and a two-layer aluminum alloy laminate 4b consisting of a core material 2b and a skin material 3b clad on one side of the core material 2b, to produce a formed body 6a and a formed body 6b, and then the skin material 3a of the formed body 6a and the skin material 3b of the formed body 6b are opposed to each other and combined. When this combination 1 is heated for brazing, a liquid phase is generated in the skin materials 3a and 3b during the brazing heating process, and volume expansion occurs when the solid phase changes to liquid phase, so the liquid phase generated in the skin materials seeps out to the surface of the skin materials. The aluminum alloy composite material 4a and the aluminum alloy composite material 4b are joined by the liquid phase that has seeped out to the surface of the skin materials 3a and 3b. At this time, the skin materials 3a and 3b do not melt because they contain a small amount of Si, so even after brazing heating, the parent phase remains and the original shape is maintained, and the skin material containing Zn remains, so after brazing heating, the skin materials 3a and 3b function as sacrificial anti-corrosion materials.

図2中、組み合わせ体11は、心材12aと心材12aの一方の面にクラッドされている皮材13aと心材12aの他方の面にクラッドされている皮材15aとからなる3層材のアルミニウム合金合わせ材14a、及び心材12bと心材12bの一方の面にクラッドされている皮材13bと心材12bの他方の面にクラッドされている皮材15bとからなる3層材のアルミニウム合金合わせ材14bを、流路を形成するそれぞれの部品形状に成形し、成形体16a及び成形体16bを作製し、次いで、成形体16aの皮材13aと成形体16bの皮材13bとを、また、成形体16aの皮材15aと成形体16bの皮材15bとを、それぞれ対向させて、組み合わせたものである。この組み合わせ体11をろう付加熱すると、ろう付加熱工程で、皮材13a、皮材13b、皮材15a及び皮材15b中に液相が発生し、固相から液相に変わる際に体積膨張が生じるので、皮材中で発生した液相が皮材表面に浸み出してくる。そして、皮材13a、皮材13b、皮材15a及び皮材15bの表面に浸み出してきた液相により、アルミニウム合金合わせ材14aとアルミニウム合金合わせ材14bが接合される。このとき、皮材13a、皮材13b、皮材15a及び皮材15bは、Si含有量が少ないので溶融しないため、ろう付加熱後も、母相が残存し元の形状が保たれ、Znを含有する皮材が残存するので、皮材13a、皮材13b、皮材15a及び皮材15bは、ろう付加熱後に、犠牲防食材として機能する。 In FIG. 2, the combined body 11 is formed by forming a three-layer aluminum alloy composite material 14a consisting of a core material 12a, a skin material 13a clad on one side of the core material 12a, and a skin material 15a clad on the other side of the core material 12a, and a three-layer aluminum alloy composite material 14b consisting of a core material 12b, a skin material 13b clad on one side of the core material 12b, and a skin material 15b clad on the other side of the core material 12b, into the respective component shapes that form a flow path to produce formed body 16a and formed body 16b, and then combining the skin material 13a of formed body 16a and the skin material 13b of formed body 16b, and the skin material 15a of formed body 16a and the skin material 15b of formed body 16b, respectively, in an opposing relationship. When this combined body 11 is heated for brazing, a liquid phase is generated in the skin materials 13a, 13b, 15a, and 15b during the brazing heating process, and volume expansion occurs when the solid phase changes to the liquid phase, so the liquid phase generated in the skin materials seeps out to the surface of the skin materials. The aluminum alloy composite material 14a and the aluminum alloy composite material 14b are joined by the liquid phase that has seeped out to the surfaces of the skin materials 13a, 13b, 15a, and 15b. At this time, the skin materials 13a, 13b, 15a, and 15b do not melt because they contain a small amount of Si, so even after brazing heating, the parent phase remains and the original shape is maintained, and the skin materials containing Zn remain, so the skin materials 13a, 13b, 15a, and 15b function as sacrificial anti-corrosion materials after brazing heating.

図2中、組み合わせ体21は、心材22aと心材22aの一方の面にクラッドされている皮材23aと心材22aの他方の面にクラッドされているろう材25aとからなる3層材のアルミニウム合金合わせ材24a、及び心材22bと心材22bの一方の面にクラッドされている皮材23bと心材22bの他方の面にクラッドされているろう材25bとからなる3層材のアルミニウム合金合わせ材24bを、流路を形成するそれぞれの部品形状に成形し、成形体26a及び成形体26bを作製し、次いで、成形体26aの皮材23aと成形体26bの皮材23bとを、成形体26aのろう材25aと成形体26bのろう材25bとを、それぞれ対向させて、組み合わせたものである。この組み合わせ体21をろう付加熱すると、ろう付加熱工程で、皮材23a及び皮材23b中に液相が発生し、固相から液相に変わる際に体積膨張が生じるので、皮材中で発生した液相が皮材表面に浸み出してくる。そして、皮材23a及び皮材23bの表面に浸み出してきた液相により、アルミニウム合金合わせ材24aの皮材23a側とアルミニウム合金合わせ材24bの皮材23b側が接合される。また、ろう付加熱工程で、ろう材25a及びろう材25bが溶融し液相ろうが生じ、生じた液相ろうにより、アルミニウム合金合わせ材24aのろう材25a側とアルミニウム合金合わせ材24bのろう材25b側が接合される。このとき、皮材23a及び皮材23bは、Si含有量が少ないので溶融しないため、ろう付加熱後も、母相が残存し元の形状が保たれ、Znを含有する皮材が残存するので、皮材23a及び皮材23bは、ろう付加熱後に、犠牲防食材として機能する。 In FIG. 2, the combined body 21 is formed by forming a three-layer aluminum alloy composite material 24a consisting of a core material 22a, a skin material 23a clad on one side of the core material 22a, and a brazing material 25a clad on the other side of the core material 22a, and a three-layer aluminum alloy composite material 24b consisting of a core material 22b, a skin material 23b clad on one side of the core material 22b, and a brazing material 25b clad on the other side of the core material 22b, into the respective part shapes that form a flow path to produce the formed body 26a and the formed body 26b, and then combining the skin material 23a of the formed body 26a and the skin material 23b of the formed body 26b with the brazing material 25a of the formed body 26a and the brazing material 25b of the formed body 26b, respectively, facing each other. When the combined body 21 is heated for brazing, a liquid phase is generated in the skin materials 23a and 23b during the brazing heating process, and volume expansion occurs when the solid phase changes to the liquid phase, so that the liquid phase generated in the skin materials seeps out onto the skin material surface. The skin material 23a side of the aluminum alloy laminated material 24a and the skin material 23b side of the aluminum alloy laminated material 24b are joined by the liquid phase that has seeped out onto the surfaces of the skin materials 23a and 23b. In addition, the brazing material 25a and the brazing material 25b melt during the brazing heating process to generate a liquid-phase braze, and the brazing material 25a side of the aluminum alloy laminated material 24a and the brazing material 25b side of the aluminum alloy laminated material 24b are joined by the generated liquid-phase braze. At this time, since the Si content of the skin materials 23a and 23b is low, they do not melt, so even after the brazing heat, the parent phase remains and the original shape is maintained, and since the skin material containing Zn remains, the skin materials 23a and 23b function as sacrificial anti-corrosion materials after the brazing heat.

本発明のアルミニウム合金合わせ材は、心材と、該心材の一方の面又は両面にクラッドされている皮材と、を有し、
該心材は、0.30~0.70質量%のFeと、0.03~0.20質量%のCuと、1.00~1.50質量%のMnと、を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該皮材は、2.00~3.00質量%のSiと、0.10~0.40質量%のFeと、0.80~5.00質量%のZnと、を含有し、Cuが0.20質量%以下に規制されており、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、
300℃から400℃までを平均昇温速度80℃/分以下で昇温し、600±3℃で5±3分間保持する加熱試験において、皮材厚残存率((加熱試験後の皮材の厚み/加熱試験前の皮材の厚み)×100)が90.0%以上であり、
該心材の平均結晶粒径が25~125μmであり、
調質がO材であること、
を特徴とするアルミニウム合金合わせ材である。
The aluminum alloy laminate of the present invention has a core material and a skin material clad on one or both sides of the core material,
The core material is made of an aluminum alloy containing 0.30 to 0.70 mass% Fe, 0.03 to 0.20 mass% Cu, 1.00 to 1.50 mass% Mn, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities;
The skin material is made of an aluminum alloy containing 2.00 to 3.00 mass% Si, 0.10 to 0.40 mass% Fe, 0.80 to 5.00 mass% Zn, with Cu restricted to 0.20 mass% or less, and the remainder being aluminum and unavoidable impurities;
In a heating test in which the temperature is increased from 300°C to 400°C at an average heating rate of 80°C/min or less and then held at 600±3°C for 5±3 minutes, the skin thickness retention rate ((skin thickness after heating test/skin thickness before heating test)×100) is 90.0% or more,
The average crystal grain size of the core material is 25 to 125 μm,
The temper is O material,
This is an aluminum alloy laminate characterized by the above.

本発明のアルミニウム合金合わせ材は、心材と、心材の一方の面又は両面にクラッドされている皮材と、を有する。つまり、本発明のアルミニウム合金合わせ材は、本発明のアルミニウム合金合わせ材に係る心材の少なくとも一方の面に、本発明のアルミニウム合金合わせ材に係る皮材がクラッドされており、且つ、該心材の他方の面には、何もクラッドされていなくてもよく、あるいは、本発明のアルミニウム合金合わせ材に係る皮材又は本発明のアルミニウム合金合わせ材に係るろう材がクラッドされていてもよい。本発明のアルミニウム合金合わせ材の形態としては、(1)心材と、心材の一方の面にクラッドされている皮材と、からなる2層材であるアルミニウム合金合わせ材、(2)心材と、心材の両面にクラッドされている皮材と、からなる3層材であるアルミニウム合金合わせ材、(3)心材と、心材の一方の面にクラッドされている皮材と、心材の他方の面にクラッドされているろう材と、からなる3層材のアルミニウム合金合わせ材が挙げられる。なお、本発明のアルミニウム合金合わせ材が、心材の両面に皮材を有する場合、2つの皮材は、本発明のアルミニウム合金合わせ材に係る皮材の規定範囲であれば、組成が同一であっても、組成が異なってもよい。 The aluminum alloy laminate of the present invention has a core material and a skin material clad on one or both sides of the core material. That is, the aluminum alloy laminate of the present invention has at least one side of the core material of the aluminum alloy laminate of the present invention clad with the skin material of the aluminum alloy laminate of the present invention, and the other side of the core material may not be clad with anything, or may be clad with the skin material of the aluminum alloy laminate of the present invention or the brazing material of the aluminum alloy laminate of the present invention. The form of the aluminum alloy laminate of the present invention includes (1) a two-layer aluminum alloy laminate consisting of a core material and a skin material clad on one side of the core material, (2) a three-layer aluminum alloy laminate consisting of a core material and a skin material clad on both sides of the core material, and (3) a three-layer aluminum alloy laminate consisting of a core material, a skin material clad on one side of the core material, and a brazing material clad on the other side of the core material. In addition, when the aluminum alloy laminate of the present invention has skin materials on both sides of the core material, the two skin materials may have the same composition or different compositions as long as they are within the specified range of the skin materials related to the aluminum alloy laminate of the present invention.

本発明のアルミニウム合金合わせ材に係る心材は、0.30~0.70質量%のFeと、0.03~0.20質量%のCuと、1.00~1.50質量%のMnと、を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる。 The core material of the aluminum alloy composite material of the present invention is an aluminum alloy containing 0.30 to 0.70 mass% Fe, 0.03 to 0.20 mass% Cu, 1.00 to 1.50 mass% Mn, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities.

心材中のFeは、アルミニウム合金中に金属間化合物を生成させ、再結晶粒を微細化する効果を有し、本発明では、心材の再結晶粒を微細化して、成形性を向上させる。心材中のFe含有量は、0.30~0.70質量%、好ましくは0.45~0.70質量%である。心材中のFe含有量が上記範囲にあることにより、アルミニウム合金合わせ材の成形性が高くなる。一方、心材中のFe含有量が、上記範囲未満だと、O材処理時に生成する結晶粒が粗大化し、結晶粒の大きさが本発明に規定の範囲に入らない。また、心材中のFe含有量が、上記範囲を超えると、粗大な金属間化合物を生じ、そこを起点に成形時の割れが発生し易くなる。 The Fe in the core material has the effect of forming intermetallic compounds in the aluminum alloy and refining the recrystallized grains, and in the present invention, the recrystallized grains of the core material are refined to improve formability. The Fe content in the core material is 0.30 to 0.70 mass%, preferably 0.45 to 0.70 mass%. By having the Fe content in the core material within the above range, the formability of the aluminum alloy composite material is improved. On the other hand, if the Fe content in the core material is less than the above range, the crystal grains formed during O material treatment become coarse, and the size of the crystal grains does not fall within the range specified in the present invention. In addition, if the Fe content in the core material exceeds the above range, coarse intermetallic compounds are formed, which are likely to cause cracks during forming.

心材中のCuは、アルミニウム合金の強度を向上させ、また、合金の電位を貴にして、電位が卑な合金の犠牲防食効果により守られ、材料の耐食性を向上させために添加される元素である。心材中のCu含有量は、0.03~0.20質量%、好ましくは0.05~0.18質量%である。心材中のCu含有量が上記範囲にあることにより、アルミニウム合金合わせ材の耐食性が高くなる。一方、心材中のCu含有量が、上記範囲未満だと、上記Cuの添加効果が十分ではなく、また、上記範囲を超えると、焼鈍処理やろう付加熱中に心材合金に添加されたCuが皮材に拡散し、皮材のCu量が増加して電位が貴になるため、皮材による犠牲防食作用が働かなくなる。 Cu in the core material is an element added to improve the strength of the aluminum alloy, and to make the potential of the alloy more noble, thereby protecting it from the sacrificial corrosion protection effect of the alloy with a less noble potential, and to improve the corrosion resistance of the material. The Cu content in the core material is 0.03 to 0.20 mass%, preferably 0.05 to 0.18 mass%. By having the Cu content in the core material within the above range, the corrosion resistance of the aluminum alloy composite material is increased. On the other hand, if the Cu content in the core material is less than the above range, the effect of adding Cu is insufficient, and if it exceeds the above range, the Cu added to the core alloy during annealing or brazing heat diffuses into the skin material, the amount of Cu in the skin material increases, and the potential becomes more noble, so the sacrificial corrosion protection effect of the skin material does not work.

心材中のMnは、アルミニウム合金の強度を向上するために添加される元素である。心材中のMn含有量は、1.00~1.50質量%、好ましくは1.00~1.40質量%である。心材中のMn含有量が上記範囲にあることにより、アルミニウム合金合わせ材の強度が高くなる。一方、心材中のMn含有量が、上記範囲未満だと、強度向上効果が十分でなく、また、上記範囲を超えると、アルミニウム合金中に微細な析出物を形成し、再結晶粒を粗大化させるため、結晶粒の大きさが本発明に規定の範囲に入らない。 Mn in the core material is an element added to improve the strength of the aluminum alloy. The Mn content in the core material is 1.00 to 1.50 mass%, preferably 1.00 to 1.40 mass%. When the Mn content in the core material is within the above range, the strength of the aluminum alloy composite material is increased. On the other hand, if the Mn content in the core material is less than the above range, the strength improvement effect is insufficient, and if it exceeds the above range, fine precipitates are formed in the aluminum alloy, causing the recrystallized grains to become coarse, so that the crystal grain size does not fall within the range specified in the present invention.

心材は、0.20質量%以下のSi、0.30質量%以下のMg、0.30質量%以下のZn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちいずれか1種又は2種以上含有してもよい。これらの元素は、強度を向上させる働き等を有する。 The core material may contain one or more of the following elements: 0.20% by mass or less Si, 0.30% by mass or less Mg, 0.30% by mass or less Zn, 0.30% by mass or less Ti, 0.30% by mass or less Zr, and 0.30% by mass or less Cr. These elements have the effect of improving strength, etc.

Siはアルミニウム合金中に不可避的に含有される元素である。心材が0.20質量%以下のSiを含有することにより、強度が高くなる。Siは、Mnと共に微細な析出物を形成するが、Siの含有量が0.20質量%を越えると、析出物の量が増え過ぎて、焼鈍時に析出物のピン止め効果により、再結晶粒が粗大化し易くなり、結晶粒の大きさが本発明に規定の範囲に入らない。 Si is an element that is inevitably contained in aluminum alloys. When the core material contains 0.20 mass% or less of Si, the strength is increased. Si forms fine precipitates together with Mn, but if the Si content exceeds 0.20 mass%, the amount of precipitates increases too much, and the pinning effect of the precipitates during annealing makes the recrystallized grains prone to coarsening, and the size of the crystal grains does not fall within the range specified in this invention.

心材が0.30質量%以下のMgを含有することにより、Mg-Siの析出により強度が向上する。Mgはろう付加熱時にフラックスと反応し、ろう付け性を阻害するため、Mgの含有量の上限は0.30質量%である。 By containing 0.30% or less Mg by mass in the core material, the strength is improved by the precipitation of Mg-Si. Since Mg reacts with the flux during brazing heating and inhibits brazing, the upper limit of the Mg content is 0.30% by mass.

心材が0.30質量%以下のZnを含有することにより、Znを含有するスクラップ材を利用することができるようになる。Znは合金の電位を卑にするため、心材中のZn含有量が多過ぎると、心材が犠牲防食により守られ難くなるため、Znの含有量の上限は0.30質量%である。 By containing 0.30% or less by mass of Zn in the core material, it becomes possible to utilize scrap material containing Zn. Since Zn makes the potential of the alloy more base, if the Zn content in the core material is too high, the core material will not be protected by sacrificial corrosion protection, so the upper limit of the Zn content is 0.30% by mass.

心材が、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr、及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することにより、固溶強化により強度が向上する。Ti、Zr、Crは強度向上と結晶粒径制御のために添加させる元素であるが、含有量が多いと、いずれも粗大な金属間化合物を鋳造時に発生し、アルミニウム合金合わせ材の成形性が低くなる。そのため、Ti含有量は0.30質量%以下であり、Zr含有量は0.30質量%以下であり、Cr含有量は0.30質量%以下である。 The core material contains one or more of 0.30% by mass or less Ti, 0.30% by mass or less Zr, and 0.30% by mass or less Cr, which improves strength through solid solution strengthening. Ti, Zr, and Cr are elements added to improve strength and control grain size, but if the content is high, coarse intermetallic compounds are generated during casting, reducing the formability of the aluminum alloy composite material. Therefore, the Ti content is 0.30% by mass or less, the Zr content is 0.30% by mass or less, and the Cr content is 0.30% by mass or less.

心材中に上記元素の他に含有される不可避的不純物元素は、個々の元素の含有量が0.05質量%以下、それらの合計が0.15質量%以下である。 The unavoidable impurity elements contained in the core material other than the above elements are each contained in an amount of 0.05% by mass or less, with the total amount being 0.15% by mass or less.

本発明のアルミニウム合金合わせ材に係る皮材は、2.00~3.00質量%のSiと、0.10~0.40質量%のFeと、0.80~5.00質量%のZnと、を含有し、Cuが0.20質量%以下に規制されており、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる。本発明のアルミニウム合金合わせ材に係る皮材同士が対向するように、2以上の本発明のアルミニウム合金合わせ材を組み合わせて、組み合わせ体をろう付け加熱するろう付加熱工程で、皮材中に液相が発生し、固相から液相に変わる際に体積膨張が生じるので、皮材中で発生した液相が皮材表面に浸み出してくる。そして、皮材の表面に浸み出してきた液相により、本発明のアルミニウム合金合わせ材同士が接合される。このとき、皮材は、Si含有量が少ないので溶融しないため、ろう付加熱後も、母相が残存し元の形状が保たれ、Znを含有する皮材が残存するので、皮材は、ろう付加熱後に、犠牲防食材として機能する。つまり、本発明のアルミニウム合金合わせ材において、皮材は、ろう付けのときに、ろうを供給すると共に、ろう付け後は、犠牲防食材として機能する。つまり、本発明のアルミニウム合金合わせ材に係る皮材は、犠牲防食機能を有し且つ単層での加熱接合が可能なクラッド層である。 The skin material of the aluminum alloy composite material of the present invention is an aluminum alloy containing 2.00 to 3.00 mass% Si, 0.10 to 0.40 mass% Fe, 0.80 to 5.00 mass% Zn, Cu is restricted to 0.20 mass% or less, and the remainder is aluminum and unavoidable impurities. In the brazing heating process in which two or more aluminum alloy composite materials of the present invention are combined so that the skin materials of the aluminum alloy composite material of the present invention face each other and the combined body is brazed and heated, a liquid phase is generated in the skin material, and volume expansion occurs when the solid phase changes to a liquid phase, so the liquid phase generated in the skin material seeps out to the surface of the skin material. The aluminum alloy composite materials of the present invention are then joined together by the liquid phase that has seeped out to the surface of the skin material. At this time, the skin material does not melt because it has a low Si content, so the parent phase remains and maintains its original shape even after brazing heating, and the skin material containing Zn remains, so the skin material functions as a sacrificial anti-corrosion material after brazing heating. In other words, in the aluminum alloy composite of the present invention, the skin material supplies the brazing material during brazing and functions as a sacrificial corrosion protection material after brazing. In other words, the skin material of the aluminum alloy composite of the present invention is a clad layer that has a sacrificial corrosion protection function and can be thermally bonded in a single layer.

皮材中のSi含有量は、2.00~3.00質量%、好ましくは2.10~2.80質量%である。皮材中のSi含有量が上記範囲にあることにより、ろう付け性及び防食性を両立することができる。一方、皮材中のSi含有量が、上記範囲未満だと、ろう付時に発生する溶融ろうが十分でなく、ろう付け性が悪くなり、また、上記範囲を超えると、皮材自体が減少し、皮材が持つ犠牲防食層としての機能が低下して、アルミニウム合金合わせ材の耐食性が低下する。 The Si content in the skin material is 2.00 to 3.00 mass%, preferably 2.10 to 2.80 mass%. By having the Si content in the skin material within the above range, it is possible to achieve both brazing properties and corrosion resistance. On the other hand, if the Si content in the skin material is less than the above range, the molten brazing material generated during brazing is insufficient, resulting in poor brazing properties, and if it exceeds the above range, the skin material itself is reduced, its function as a sacrificial corrosion protection layer is reduced, and the corrosion resistance of the aluminum alloy composite material is reduced.

皮材中のFe含有量は、0.10~0.40質量%、好ましくは0.10~0.30質量%である。皮材中のFe含有量が上記範囲にあることにより、ろう付け性が良好となる。一方、皮材中のFe含有量が、上記範囲未満だと、アルミ地金コストが高くなり過ぎ、また、上記範囲を超えると、ろう付加熱中にAl-Fe-Si系の金属間化合物を形成する量が多くなり過ぎるので、ろうを形成するためのSiを消耗し、ろう付け性を阻害する。 The Fe content in the sheath material is 0.10 to 0.40% by mass, preferably 0.10 to 0.30% by mass. When the Fe content in the sheath material is within the above range, the brazing property is good. On the other hand, if the Fe content in the sheath material is less than the above range, the aluminum ingot cost becomes too high, and if it exceeds the above range, too much Al-Fe-Si intermetallic compound is formed during brazing heating, which consumes the Si used to form the braze, inhibiting brazing property.

皮材中のZn含有量は、0.80~5.00質量%、好ましくは2.50~4.00質量%である。皮材中のZn含有量が上記範囲にあることにより、皮材が犠牲防食機能を発揮し、アルミニウム合金合わせ材の犠牲防食効果が高くなる。一方、心材中のZn含有量が、上記範囲未満だと、犠牲防食効果が不十分となり、また、上記範囲を超えると、皮材から発生するろう量が増え、皮材の犠牲防食機能が低くなる。 The Zn content in the skin material is 0.80 to 5.00 mass%, preferably 2.50 to 4.00 mass%. When the Zn content in the skin material is within the above range, the skin material exerts a sacrificial corrosion protection function, and the sacrificial corrosion protection effect of the aluminum alloy composite material is enhanced. On the other hand, if the Zn content in the core material is less than the above range, the sacrificial corrosion protection effect becomes insufficient, and if it exceeds the above range, the amount of wax generated from the skin material increases, and the sacrificial corrosion protection function of the skin material decreases.

本発明のアルミニウム合金合わせ材では、皮材中のFe含有量が、0.10~0.40質量%、好ましくは0.10~0.30質量%であり、且つ、Zn含有量は、0.80~5.00質量%、好ましくは2.50~4.00質量%であることにより、皮材による安定した犠牲防食作用が得られる。上記範囲で含有されるFeにより金属間化合物が生成し、ろう付加熱に伴う再結晶の際に結晶粒サイズが安定する。そして、皮材から生じた液相は粒界に沿って材料表面に現れるため、結晶粒サイズが安定することで液相が材料全体から均一に生じる。Znは液相に拡散するため、液相を均一に表出させることでZnが均一に存在し、局部腐食が抑制される。 In the aluminum alloy laminate of the present invention, the Fe content in the skin is 0.10 to 0.40 mass%, preferably 0.10 to 0.30 mass%, and the Zn content is 0.80 to 5.00 mass%, preferably 2.50 to 4.00 mass%, so that the skin provides a stable sacrificial corrosion protection effect. The Fe content in the above range generates intermetallic compounds, and the crystal grain size is stabilized during recrystallization associated with brazing heat. The liquid phase generated from the skin appears on the material surface along the grain boundaries, and the stable crystal grain size allows the liquid phase to be generated uniformly throughout the material. Zn diffuses into the liquid phase, so by exposing the liquid phase uniformly, Zn is present uniformly, and local corrosion is suppressed.

皮材中のCu含有量は、0.20質量%以下に規制されている。Cuは皮材において、浸み出すろうを形成する働きがSiとほぼ同じである。そのため、皮材中のCuの含有量が多過ぎると、皮材自体が減少するので、皮材中のCu含有量は、0.20質量%以下に規制される。なお、皮材中のCu含有量の下限は、特に制限されず、0.00質量%であってもよい。また、皮材中のCu含有量が0.20質量%を超えると、皮材の犠牲防食効果が低くなってしまう。 The Cu content in the cladding material is regulated to 0.20 mass% or less. Cu has almost the same function as Si in forming the wax that seeps out in the cladding material. Therefore, if the Cu content in the cladding material is too high, the cladding material itself will decrease, so the Cu content in the cladding material is regulated to 0.20 mass% or less. There is no particular lower limit for the Cu content in the cladding material, and it may be 0.00 mass%. Furthermore, if the Cu content in the cladding material exceeds 0.20 mass%, the sacrificial corrosion protection effect of the cladding material will be reduced.

皮材は、1.50質量%以下のMn、0.20質量%以下のTi、0.20質量%以下のZr、0.20質量%以下のCr、0.20質量%以下のV、及び0.10質量%以下のBiのうちのいずれか1種又は2種以上を含有してもよい。これらの元素は、皮材の強度を高めることで、アルミニウム合金合わせ材全体の強度を高める効果や結晶粒を制御する目的で添加される。 The skin material may contain one or more of the following: 1.50% by mass or less Mn, 0.20% by mass or less Ti, 0.20% by mass or less Zr, 0.20% by mass or less Cr, 0.20% by mass or less V, and 0.10% by mass or less Bi. These elements are added to increase the strength of the skin material, thereby increasing the strength of the entire aluminum alloy laminate, and to control the crystal grains.

皮材中に上記元素の他に含有される不可避的不純物元素は、個々の元素の含有量が0.05質量%以下、それらの合計が0.15質量%以下である。 The content of unavoidable impurity elements contained in the skin material other than the above elements is 0.05% by mass or less for each element, and 0.15% by mass or less in total.

本発明のアルミニウム合金合わせ材が、片側の面にろう材を有する形態において、片側の面にろう材を配する理由は、ろうの供給量がある程度以上必要な熱交換器を製造する場合に、ろうの供給量を確保するためである。例えば、ろう材側にベアのコルゲートフィンが接合される場合や、押出多穴管が接合される場合等に、本発明のアルミニウム合金合わせ材のうち、片側の面にろう材を有する形態が用いられる。 The reason for disposing the brazing filler material on one side of the aluminum alloy composite material of the present invention in a form having a brazing filler material on one side is to ensure a supply of brazing filler material when manufacturing a heat exchanger that requires a certain amount of brazing filler material. For example, when bare corrugated fins are joined to the brazing filler material side or when an extruded multi-hole pipe is joined, the aluminum alloy composite material of the present invention having a brazing filler material on one side is used.

本発明のアルミニウム合金合わせ材が、ろう材を有する場合、本発明のアルミニウム合金合わせ材に係るろう材は、6.00~13.00質量%のSiを含有し、Fe含有量が0.80質量%以下であり、Cuが0.25質量%以下に規制されており、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる。 When the aluminum alloy composite material of the present invention has a brazing filler metal, the brazing filler metal for the aluminum alloy composite material of the present invention is an aluminum alloy containing 6.00 to 13.00 mass% Si, an Fe content of 0.80 mass% or less, and Cu content restricted to 0.25 mass% or less, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities.

ろう材中のSi含有量は、6.00~13.00質量%である。ろう材中のSi含有量が上記範囲にあることにより、ろう材の融点が低くなり液相を生じさせ、これによってろう付を可能にする。ろう材中のFe含有量は、0.80質量%以下である。ろう材中のFe含有量が上記範囲にあることにより、ろう付け性が良好となる。なお、ろう材中のSi及びFe含有量は、上記範囲で適宜選択される。 The Si content in the brazing filler metal is 6.00 to 13.00 mass%. When the Si content in the brazing filler metal is within the above range, the melting point of the brazing filler metal is lowered and a liquid phase is generated, thereby making brazing possible. The Fe content in the brazing filler metal is 0.80 mass% or less. When the Fe content in the brazing filler metal is within the above range, good brazing properties are achieved. The Si and Fe contents in the brazing filler metal are appropriately selected within the above ranges.

本発明のアルミニウム合金板では、心材とろう材との電位差により、心材が優先腐食しないように、ろう材中のCu含有量は、0.25質量%以下に規制される。ろう材中のCu含有量が0.25質量%を超えると、心材とろう材との電位差により、心材が優先腐食する。 In the aluminum alloy sheet of the present invention, the Cu content in the brazing filler metal is restricted to 0.25 mass% or less so that the core material does not corrode preferentially due to the potential difference between the core material and the brazing filler metal. If the Cu content in the brazing filler metal exceeds 0.25 mass%, the core material corrodes preferentially due to the potential difference between the core material and the brazing filler metal.

ろう材は、4.00質量%以下のZnを含有してもよい。ろう材が4.00質量%以下のZnを含有することにより、ろう付中にろう材中のZnが心材に拡散することで心材表面から内部に向けての電位勾配を構成し、心材の耐食性を向上させる。一方、ろう材中のZn含有量が4.00質量%を超えると、ろう付け接合部のろうが優先腐食し、熱交換器全体としての耐食性が低下する。 The brazing filler metal may contain 4.00% by mass or less of Zn. When the brazing filler metal contains 4.00% by mass or less of Zn, the Zn in the brazing filler metal diffuses into the core material during brazing, forming a potential gradient from the surface of the core material toward the inside, improving the corrosion resistance of the core material. On the other hand, if the Zn content in the brazing filler metal exceeds 4.00% by mass, the brazing filler metal at the brazed joint corrodes preferentially, reducing the corrosion resistance of the heat exchanger as a whole.

ろう材は、0.30質量%以下のMnを含有してもよい。ろう材を心材の片面に配置するのは、ろうの供給によるろう付が目的であるが、ろう材中のMn含有量が0.30質量%を超えると、ろうの流動性が低下し、ろう付け性が低下する。そのため、ろう材中のMn含有量は、0.30質量%以下とする。 The brazing filler metal may contain 0.30% by mass or less of Mn. The brazing filler metal is placed on one side of the core material for the purpose of brazing by supplying the brazing filler metal, but if the Mn content in the brazing filler metal exceeds 0.30% by mass, the fluidity of the brazing filler metal decreases, and the brazing properties decrease. Therefore, the Mn content in the brazing filler metal is set to 0.30% by mass or less.

ろう材中に上記元素の他に含有される不可避的不純物元素は、個々の元素の含有量が0.05質量%以下、それらの合計が0.15質量%以下である。 The content of unavoidable impurity elements contained in the brazing material other than the above elements is 0.05 mass% or less for each element, and 0.15 mass% or less in total.

本発明のアルミニウム合金合わせ材は、300℃から400℃までを平均昇温速度80℃/分以下で昇温し、600±3℃で5±3分間保持する加熱試験において、皮材厚残存率((加熱試験後の皮材の厚み(mm)/加熱試験前の皮材の厚み(mm))×100)が90.0%以上である。皮材は、ろう付け後は、犠牲防食材として機能するが、上記加熱試験における皮材残存率が上記範囲未満だと、皮材の犠牲防食性が不十分となり、アルミニウム合金合わせ材の耐食性が低くなる。 In a heating test in which the aluminum alloy composite of the present invention is heated from 300°C to 400°C at an average heating rate of 80°C/min or less and held at 600±3°C for 5±3 minutes, the skin thickness remaining rate ((thickness of skin after heating test (mm)/thickness of skin before heating test (mm)) x 100) is 90.0% or more. After brazing, the skin functions as a sacrificial corrosion inhibitor, but if the skin remaining rate in the heating test is less than the above range, the sacrificial corrosion inhibitor will be insufficient and the corrosion resistance of the aluminum alloy composite will be reduced.

なお、本発明において、皮材の厚みは、板の断面を光学顕微鏡で観察することにより測定される。このとき、必要に応じて、エッチングを行ってもよい。また、300℃から400℃までを平均昇温速度80℃/分以下で昇温し、600±3℃で5±3分間保持する加熱試験であるが、先ず、試験試料である本発明のアルミニウム合金合わせ材を、不活性ガス雰囲気中で加熱して昇温し、600±3℃の保持温度まで加熱し、次いで、600±3℃で5±3分間保持し、次いで、室温まで冷却する加熱試験を行い、次いで、加熱試験前後の試験試料について、板厚方向切った断面(圧延面に垂直な面)における皮材の厚みを測定する。なお、加熱試験の昇温条件は、300℃から400℃までを平均昇温速度80℃/分以下で昇温し、次いで、600℃まで昇温する条件、好ましくは300℃から400℃までを平均昇温速度75℃/分以下、好ましくは70℃/分以下で昇温し、400℃から580℃までを8±3分で昇温し、580℃から保持温度までを10分以内で昇温する条件である。また、300℃から400℃までを平均昇温速度は40℃/分以上が好ましい。 In the present invention, the thickness of the skin material is measured by observing the cross section of the plate with an optical microscope. At this time, etching may be performed if necessary. In addition, the heating test is performed by heating from 300°C to 400°C at an average heating rate of 80°C/min or less and holding at 600±3°C for 5±3 minutes. First, the aluminum alloy composite material of the present invention, which is the test sample, is heated in an inert gas atmosphere to a holding temperature of 600±3°C, then held at 600±3°C for 5±3 minutes, and then cooled to room temperature. Then, the thickness of the skin material in the cross section (perpendicular to the rolled surface) cut in the thickness direction of the test sample before and after the heating test is measured. The heating conditions for the heating test are as follows: from 300°C to 400°C, the average heating rate is 80°C/min or less, then the temperature is raised to 600°C, preferably from 300°C to 400°C, the average heating rate is 75°C/min or less, preferably 70°C/min or less, from 400°C to 580°C in 8±3 minutes, and from 580°C to the holding temperature in 10 minutes or less. Also, the average heating rate from 300°C to 400°C is preferably 40°C/min or more.

本発明のアルミニウム合金合わせ材において、上記加熱試験における皮材厚残存率は、皮材の組成を本発明に規定の範囲とし、且つ、本発明のアルミニウム合金合わせ材を製造するときに、皮材のSi含有量を2.00~3.00質量%とすることにより、90%以上に調節される。 In the aluminum alloy laminate of the present invention, the skin thickness retention rate in the above heating test is adjusted to 90% or more by setting the composition of the skin within the range specified in the present invention and by setting the Si content of the skin to 2.00 to 3.00 mass% when manufacturing the aluminum alloy laminate of the present invention.

本発明のアルミニウム合金合わせ材の調質はO材である。アルミニウム合金合わせ材の調質がO材であることにより、アルミニウム合金合わせ材の成形性が良好となる。 The aluminum alloy composite material of the present invention is tempered as O material. By tempering the aluminum alloy composite material as O material, the formability of the aluminum alloy composite material is improved.

本発明のアルミニウム合金合わせ材おいて、心材の平均結晶粒径は、25~125μm、好ましくは40~120μmである。通常、O材調質のアルミニウム合金合わせ材では、結晶粒径が小さいほど成形性が向上する。しかし、結晶粒径が小さ過ぎると、発生した液相が結晶粒界に沿って心材に拡散するため、ろう付け性(ろう付時の耐変形性)が低くなる。そこで、本発明のアルミニウム合金合わせ材では、心材の平均結晶粒径が上記範囲に調節されていることにより、成形性及びろう付け性が良好となる。一方、心材の平均結晶粒径が、上記範囲未満だと、ろう付け性が悪くなり、また、上記範囲を超えると、成形後に心材の結晶粒組織模様が微細な凹凸となって、板表面に浮き出てくる、いわゆる肌荒れ現象が大きくなり、そのために、皮材で発生した少ない液相がうまく接合部に回らずにろう付け性が低くなる。 In the aluminum alloy laminate of the present invention, the average crystal grain size of the core material is 25 to 125 μm, preferably 40 to 120 μm. Usually, in the aluminum alloy laminate of O-type temper, the smaller the crystal grain size, the better the formability. However, if the crystal grain size is too small, the generated liquid phase diffuses into the core material along the grain boundaries, resulting in poor brazing (resistance to deformation during brazing). Therefore, in the aluminum alloy laminate of the present invention, the average crystal grain size of the core material is adjusted to the above range, so that the formability and brazing properties are good. On the other hand, if the average crystal grain size of the core material is less than the above range, the brazing properties are poor, and if it exceeds the above range, the crystal grain structure pattern of the core material becomes fine irregularities after forming and appears on the plate surface, which is called the rough skin phenomenon, becomes large, and as a result, the small amount of liquid phase generated in the skin material does not flow well to the joint, resulting in poor brazing properties.

なお、本発明において、心材の平均結晶粒径は、心材の板厚方向の中心部まで試験材料を研磨した後、陽極酸化法にてエッチングし、光学顕微鏡によって偏光像を観察し、得られた結晶粒組織観察像ミクロ組織からASTMの結晶粒図より求められる。 In the present invention, the average grain size of the core material is determined by polishing the test material to the center of the core material in the thickness direction, etching it by anodizing, observing the polarized image with an optical microscope, and determining the average grain size of the core material from the ASTM grain diagram based on the microstructure of the observed grain structure image.

本発明のアルミニウム合金合わせ材において、心材の平均結晶粒径は、心材の組成を本発明に規定の範囲とし、且つ、本発明のアルミニウム合金合わせ材を製造するときに、心材を570℃以上620℃以下で均質化処理し、板厚6mm以下までの熱間クラッド圧延工程と、熱間クラッド圧延したクラッド材を冷間圧延する冷間圧延工程と、冷間圧延工程の途中及び冷間圧延工程の後の一方又は両方においてクラッド材を焼鈍する1回以上の焼鈍工程と、を行い、最終焼鈍温度を330~420℃とすることでO材調質にすることにより、25~125μm、好ましくは40~120μmに調節される。 In the aluminum alloy composite of the present invention, the average crystal grain size of the core material is adjusted to 25 to 125 μm, preferably 40 to 120 μm, by making the composition of the core material within the range specified in the present invention, and by homogenizing the core material at 570°C to 620°C when manufacturing the aluminum alloy composite of the present invention, performing a hot clad rolling process to a plate thickness of 6 mm or less, a cold rolling process to cold roll the hot clad rolled clad material, and one or more annealing processes to anneal the clad material either during the cold rolling process or after the cold rolling process, and by making the clad material into an O-material tempered material by setting the final annealing temperature at 330 to 420°C.

本発明のアルミニウム合金合わせ材の板厚は、特に制限されないが、通常、0.3~3.0mmで用いられる。アルミニウム合金合わせ材の板厚が、0.3mm未満の場合、皮材から供給される液相ろうが少なくなり、未接合部を生じることがあり、また、3.0mmを超えると、O材処理前の最終冷間圧延率が十分に確保できずに、所定の結晶粒径が得難くなることがある。本発明のアルミニウム合金合わせ材の板厚は、好ましくは0.4~2.0mmである。 The thickness of the aluminum alloy laminate of the present invention is not particularly limited, but is usually 0.3 to 3.0 mm. If the thickness of the aluminum alloy laminate is less than 0.3 mm, the amount of liquid phase brazing material supplied from the skin material will be small, which may result in unjoined parts, and if it exceeds 3.0 mm, the final cold rolling rate before O material treatment cannot be sufficiently ensured, making it difficult to obtain the specified crystal grain size. The thickness of the aluminum alloy laminate of the present invention is preferably 0.4 to 2.0 mm.

本発明のアルミニウム合金合わせ材の皮材のクラッド率は、特に制限されないが、好ましくは5~25%である。皮材のクラッド率が、5%未満の場合、皮材から供給される液相ろうが少なくなり、未接合部を生じることがあり、また、25%を超えると、皮材が板材に占める割合が大きくなり、強度が低くなることがある。また、本発明のアルミニウム合金合わせ材の皮材のクラッド厚さは、50~300μmの範囲で、板厚と熱交換器の種類に合わせ適宜選択される。 The cladding ratio of the skin material of the aluminum alloy laminate of the present invention is not particularly limited, but is preferably 5 to 25%. If the cladding ratio of the skin material is less than 5%, the liquid phase brazing material supplied from the skin material will be small, which may result in unjoined parts, and if it exceeds 25%, the skin material will account for a large proportion of the plate material, which may result in reduced strength. In addition, the cladding thickness of the skin material of the aluminum alloy laminate of the present invention is selected appropriately in the range of 50 to 300 μm according to the plate thickness and the type of heat exchanger.

本発明のアルミニウム合金合わせ材を製造する方法としては、以下の製造方法が挙げられる。先ず、本発明のアルミニウム合金合わせ材に係る心材の組成のアルミニウム合金鋳塊を作製し、心材用のアルミニウム合金鋳塊を所定の厚さにする。また、本発明のアルミニウム合金合わせ材に係る皮材の組成を有するアルミニウム合金鋳塊を、必要に応じて本発明のアルミニウム合金合わせ材に係るろう材の組成を有するアルミニウム合金鋳塊を作製し、熱間圧延等により所定の厚さにする。 The following manufacturing method can be used to manufacture the aluminum alloy composite of the present invention. First, an aluminum alloy ingot having the composition of the core material of the aluminum alloy composite of the present invention is produced, and the aluminum alloy ingot for the core material is cut to a predetermined thickness. In addition, an aluminum alloy ingot having the composition of the skin material of the aluminum alloy composite of the present invention and, if necessary, an aluminum alloy ingot having the composition of the brazing material of the aluminum alloy composite of the present invention are produced, and cut to a predetermined thickness by hot rolling or the like.

心材用のアルミニウム合金鋳塊は、0.30~0.70質量%、好ましくは0.45~0.70質量%のFeと、0.03~0.20質量%、好ましくは0.05~0.18質量%のCuと、1.00~1.50質量%、好ましくは1.00~1.40質量%のMnと、任意に、0.20質量%以下のSi、0.30質量%以下のMg、0.30質量%以下のZn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr及び0.30質量%以下のCrのうちいずれか1種又は2種以上と、を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる。このとき、心材用のアルミニウム合金鋳塊を、570~620℃で均質化処理することが好ましい。この温度域での均質化により心材の結晶粒径を均一化することで、得られる製品板の特性ばらつきを抑制することができる。570~620℃で均質化処理することで、Mnを含有する析出物を粗大化し、最終焼鈍時に生じる析出物による再結晶のピン止め効果を減じ、心材の平均結晶粒径を本発明に規定の範囲に調節することができる。均質化処理温度が570℃未満の場合には、Mnを含有する析出物が過度となり固溶Mn量を減じ、最終焼鈍時に析出物によるピン止め効果が起こらず、平均結晶粒径が過度に微細となる。均質化処理温度620℃以上の場合には、心材が溶融する場合がある。また、均質化処理後に鋳塊を面削し、所定の厚さとする。面削後の厚さは皮材、ろう材のクラッド率で決定される。 The aluminum alloy ingot for the core material is made of an aluminum alloy containing 0.30 to 0.70 mass%, preferably 0.45 to 0.70 mass%, Fe, 0.03 to 0.20 mass%, preferably 0.05 to 0.18 mass%, Cu, 1.00 to 1.50 mass%, preferably 1.00 to 1.40 mass%, Mn, and optionally one or more of 0.20 mass% or less Si, 0.30 mass% or less Mg, 0.30 mass% or less Zn, 0.30 mass% or less Ti, 0.30 mass% or less Zr, and 0.30 mass% or less Cr, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities. At this time, it is preferable to homogenize the aluminum alloy ingot for the core material at 570 to 620 ° C. By homogenizing in this temperature range, the grain size of the core material is made uniform, thereby suppressing the variation in the properties of the resulting product sheet. Homogenization at 570-620°C coarsens Mn-containing precipitates, reduces the pinning effect of recrystallization caused by the precipitates during final annealing, and adjusts the average crystal grain size of the core material to the range specified in the present invention. If the homogenization temperature is less than 570°C, the precipitates containing Mn become excessive, reducing the amount of dissolved Mn, and the pinning effect of the precipitates does not occur during final annealing, resulting in an excessively fine average crystal grain size. If the homogenization temperature is 620°C or higher, the core material may melt. After homogenization, the ingot is face-machined to a specified thickness. The thickness after face-machining is determined by the cladding ratio of the skin material and brazing material.

皮材用のアルミニウム合金鋳塊は、2.00~3.00質量%、好ましくは2.10~2.80質量%のSiと、0.10~0.40質量%、好ましくは0.10~0.30質量%のFeと、0.80~5.00質量%、好ましくは2.50~4.00質量%のZnと、任意に、1.50質量%以下のMn、0.20質量%以下のTi、0.20質量%以下のZr、0.20質量%以下のCr、0.20質量%以下のV、及び0.10質量%以下のBiのうちのいずれか1種又は2種以上と、を含有し、Cuが0.20質量%以下に規制されており、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる。皮材用のアルミニウム合金鋳塊の熱間圧延前の加熱温度は、400~520℃、好ましくは420~500℃である。この加熱温度が400℃未満では、塑性加工性が乏しいため圧延時に割れを生じる場合がある。一方、この加熱温度が500℃を超える場合には、加熱にかかるエネルギーが大きく、コストがかかる。また、熱間圧延前の加熱時間は0.5~30時間、好ましくは1~29時間である。この加熱時間が0.5時間未満では、材料温度が不均一になり、割れの原因となる。一方、この加熱時間が30時間を超えると生産性が著しく低下する。 The aluminum alloy ingot for the skin material contains 2.00 to 3.00 mass%, preferably 2.10 to 2.80 mass%, Si, 0.10 to 0.40 mass%, preferably 0.10 to 0.30 mass%, Fe, 0.80 to 5.00 mass%, preferably 2.50 to 4.00 mass%, Zn, and optionally one or more of 1.50 mass% or less Mn, 0.20 mass% or less Ti, 0.20 mass% or less Zr, 0.20 mass% or less Cr, 0.20 mass% or less V, and 0.10 mass% or less Bi, with Cu restricted to 0.20 mass% or less, and the balance being aluminum and unavoidable impurities. The heating temperature before hot rolling of the aluminum alloy ingot for the skin material is 400 to 520°C, preferably 420 to 500°C. If the heating temperature is less than 400°C, the plastic workability is poor and cracks may occur during rolling. On the other hand, if the heating temperature exceeds 500°C, the energy required for heating is large, which is costly. In addition, the heating time before hot rolling is 0.5 to 30 hours, preferably 1 to 29 hours. If the heating time is less than 0.5 hours, the material temperature will be non-uniform, which may cause cracks. On the other hand, if the heating time exceeds 30 hours, productivity will decrease significantly.

ろう材用のアルミニウム合金鋳塊は、6.00~13.00質量%のSiと、任意に、4.00質量%以下のZnと、を含有し、Fe含有量が0.80質量%以下であり、Cuが0.25質量%以下に規制されており、Mnが0.30質量%以下に規制されており、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなる。ろう材用のアルミニウム合金鋳塊の熱間圧延前の加熱温度は、400~520℃、好ましくは420~500℃である。この加熱温度が400℃未満では、塑性加工性が乏しいため圧延時に割れを生じる場合がある。一方、この加熱温度が500℃を超える場合には、加熱にかかるエネルギーが大きく、コストがかかる。また、熱間圧延前の加熱時間は0.5~30時間、好ましくは1~29時間とする。この加熱時間が0.5時間未満では、材料温度が不均一になり、割れの原因となる。一方、この加熱時間が30時間を超えると生産性が著しく低下する。 The aluminum alloy ingot for brazing material contains 6.00 to 13.00 mass% Si, optionally 4.00 mass% or less Zn, with an Fe content of 0.80 mass% or less, Cu restricted to 0.25 mass% or less, Mn restricted to 0.30 mass% or less, and the balance being aluminum and unavoidable impurities. The heating temperature before hot rolling of the aluminum alloy ingot for brazing material is 400 to 520°C, preferably 420 to 500°C. If the heating temperature is less than 400°C, the plastic workability is poor and cracks may occur during rolling. On the other hand, if the heating temperature exceeds 500°C, the energy required for heating is large and costs are high. In addition, the heating time before hot rolling is 0.5 to 30 hours, preferably 1 to 29 hours. If the heating time is less than 0.5 hours, the material temperature becomes non-uniform, which causes cracks. On the other hand, if the heating time exceeds 30 hours, productivity is significantly reduced.

次いで、心材用のアルミニウム合金鋳塊に、皮材用のアルミニウム合金熱間圧延板を、必要に応じて更にろう材用のアルミニウム合金熱間圧延板を組み合わせ、熱間圧延にて合わせ材とする。合わせ材の熱間圧延前の加熱温度は、400~520℃、好ましくは420~500℃である。この加熱温度が400℃未満では、塑性加工性が乏しいため圧延時に割れを生じる場合があり、また、合わせ材が十分に接合されずに皮材またはろう材が剥がれてしまい、クラッド材が得られないことも発生しやすくなる。一方、この加熱温度が500℃を超える場合には、加熱にかかるエネルギーが大きく、コストがかかる。また、熱間圧延前の加熱時間は0.5~30時間、好ましくは1~29時間である。この加熱時間が0.5時間未満では、材料温度が不均一になり、割れの原因となる。一方、この加熱時間が30時間を超えると生産性が著しく低下する。合わせ材の熱間圧延終了時の板厚は、6mm以下、好ましくは5mm以下である。板厚が6mmを超えると、冷間圧延のパス数が多くなり、製造性が悪化する。板厚の下限は特に定めるものではないが、最終の板厚に対して2倍以上が好ましい。最終板厚に対して2倍以下の場合、冷間圧延での歪み量が小さく、最終焼鈍処理で再結晶させるために必要な温度が高くなり、製造性が悪化する。 Next, the aluminum alloy ingot for the core material is combined with an aluminum alloy hot-rolled plate for the skin material, and if necessary, an aluminum alloy hot-rolled plate for the brazing material, and then hot-rolled to obtain a composite material. The heating temperature of the composite material before hot rolling is 400 to 520°C, preferably 420 to 500°C. If the heating temperature is less than 400°C, the plastic workability is poor, so cracks may occur during rolling, and the composite material may not be sufficiently bonded, causing the skin material or brazing material to peel off, making it easy for clad material to not be obtained. On the other hand, if the heating temperature exceeds 500°C, the energy required for heating is large and costs are high. In addition, the heating time before hot rolling is 0.5 to 30 hours, preferably 1 to 29 hours. If the heating time is less than 0.5 hours, the material temperature becomes non-uniform, which causes cracks. On the other hand, if the heating time exceeds 30 hours, productivity is significantly reduced. The plate thickness of the composite material at the end of hot rolling is 6 mm or less, preferably 5 mm or less. If the plate thickness exceeds 6 mm, the number of cold rolling passes will increase, and manufacturability will deteriorate. There is no particular lower limit for the plate thickness, but it is preferably at least twice the final plate thickness. If the plate thickness is less than twice the final plate thickness, the amount of distortion during cold rolling will be small, and the temperature required for recrystallization in the final annealing process will be high, resulting in poor manufacturability.

次いで、得られた熱間圧延合わせ材に、1回又は2回以上の冷間圧延と、少なくとも焼鈍処理として、最終の冷間圧延後に最終焼鈍処理と、を行い、本発明のアルミニウム合金板を得る。 Then, the resulting hot-rolled composite material is subjected to one or more cold rolling processes and at least a final annealing process after the final cold rolling process to obtain the aluminum alloy sheet of the present invention.

心材用のアルミニウム合金鋳塊は、Mnを含有しているため、高温で均質化処理を行うことでMnを含有する析出物を粗大化し、最終焼鈍時に生じる析出粒子による再結晶のピン止め効果を減じ、心材の平均結晶粒径を、本発明に規定の範囲に調節することができる。 Since the aluminum alloy ingot used as the core material contains Mn, homogenization treatment at high temperatures is performed to coarsen the precipitates containing Mn, reducing the pinning effect of recrystallization caused by the precipitate particles that occurs during final annealing, and the average crystal grain size of the core material can be adjusted to the range specified in this invention.

また、熱間圧延後から最終焼鈍処理までの間に中間焼鈍処理を行っても構わない。中間焼鈍処理は、熱間圧延前に生じた微細な析出物を粗大化させ、また、固溶しているMn等の元素を析出させて、最終焼鈍処理時の再結晶粒を微細にするために行われる。 In addition, intermediate annealing may be performed between hot rolling and final annealing. The intermediate annealing is performed to coarsen the fine precipitates that formed before hot rolling and to precipitate elements such as Mn that are in solid solution, thereby making the recrystallized grains finer during the final annealing.

最終焼鈍処理前の冷間圧延の圧延率を50%以上とすることにより、冷間圧延によるひずみの蓄積量が大きくなり結晶粒が微細化し易くなる。一方、冷間圧延によるひずみの蓄積量が小さいと結晶粒が微細化し難くなる。また、最終焼鈍処理の加熱温度を330~420℃とすることにより、再結晶組織を得ることで、ろう付加熱過程での再結晶粒の過度な微細化を防ぎ、ろう浸透を抑制する。そして、所定の組成を有する心材用のアルミニウム合金鋳塊及び皮材用のアルミニウム合金鋳塊を用い、必要に応じて更にろう材用のアルミニウム合金鋳塊を用い、且つ、アルミニウム合金合わせ材を製造する製造工程において、上記冷間圧延及び最終焼鈍処理の条件を採用することにより、成形性、ろう付け性及び耐食性を並立することができる本発明のアルミニウム合金合わせ材を得ることができる。 By setting the rolling ratio of the cold rolling before the final annealing treatment to 50% or more, the amount of accumulated strain due to cold rolling becomes large, and the crystal grains become finer. On the other hand, if the amount of accumulated strain due to cold rolling is small, the crystal grains become less fine. In addition, by setting the heating temperature of the final annealing treatment to 330 to 420°C, a recrystallized structure is obtained, which prevents excessive refinement of recrystallized grains during the brazing heating process and suppresses brazing penetration. Then, by using an aluminum alloy ingot for the core material and an aluminum alloy ingot for the skin material having a predetermined composition, and further using an aluminum alloy ingot for the brazing material as necessary, and adopting the above-mentioned cold rolling and final annealing conditions in the manufacturing process for manufacturing the aluminum alloy composite material, the aluminum alloy composite material of the present invention that can simultaneously achieve formability, brazing ability, and corrosion resistance can be obtained.

本発明のアルミニウム合金合わせ材では、皮材を接合層として用いることで、心材へのろうの拡散を防止している。これは本発明の最も重要なポイントである。 In the aluminum alloy laminate of the present invention, the skin material is used as a joining layer to prevent diffusion of the solder into the core material. This is the most important point of the present invention.

通常、ろう材として用いられるAl-Si合金は、ろう付加熱中に、アルミニウム合金のマトリクス中に分散する主添加元素成分であるSiの晶析出物粒子や金属間化合物の界面が、球状に溶融して液相となる。通常のろう材は、Si含有量が5~13質量%と多いため、Siの晶析出物粒子や金属間化合物の量が多く、ろう付加熱の工程で、これらのSiの晶析出物粒子や金属間化合物の界面から液相が生じ、その液相が接合部に流動して接合フィレットを形成する。そのため、ろう材は元の形状を保たなくなる。 In the case of Al-Si alloys normally used as brazing filler metals, the interfaces of the crystallized particles of Si, the main additive element component dispersed in the aluminum alloy matrix, and the intermetallic compounds melt into a spherical shape during brazing heating, and become liquid. Regular brazing filler metals contain a high amount of Si, at 5-13 mass%, and therefore have a large amount of Si crystallized particles and intermetallic compounds. During the brazing heating process, a liquid phase is generated at the interfaces of these Si crystallized particles and intermetallic compounds, and this liquid phase flows into the joint to form a joint fillet. As a result, the brazing filler metal no longer retains its original shape.

それに対して、本発明のアルミニウム合金合わせ材では、皮材中のSi含有量が少ないため、発生する液相の総量が少なくなるので、母相が残存し元の形状が保たれる。発生した液相は母相中の拡散や粒界に沿って拡散するが、固相から液相に変わる際に体積膨張が生じ、周囲が拘束されていない材料表面に浸み出してくるため、Si含有量が少なくても接合が可能となる。そして、このような皮材では、ろう付加熱時に形成される液相の量が少ないため、心材の結晶粒径が微細であっても、ろう材が心材の結晶粒界に拡散する量がわずかとなる。そのため、従来のブレージングシートでは困難であった微細な心材の結晶粒径でもろう付けを可能とした。 In contrast, in the aluminum alloy laminate of the present invention, the Si content in the skin is low, so the total amount of liquid phase generated is small, and the parent phase remains and maintains its original shape. The generated liquid phase diffuses through the parent phase and along the grain boundaries, but when it changes from solid to liquid, volume expansion occurs and it seeps out onto the unconstrained material surface, making it possible to bond even with a low Si content. Furthermore, in such skin materials, the amount of liquid phase formed during brazing heating is small, so even if the crystal grain size of the core material is fine, only a small amount of the brazing material diffuses into the grain boundaries of the core material. This makes brazing possible even with a fine crystal grain size of the core material, which was difficult with conventional brazing sheets.

本発明の熱交換器は、2以上の本発明のアルミニウム合金合わせ材を、各部品の形状に成形し、それらを組み合わせ、組み合わせ体をろう付加熱することにより得られた熱交換器である。ろう付加熱の際の加熱温度は、好ましくは580~620℃、特に好ましくは590~610℃である。ろう付加熱の際の加熱保持時間は、好ましくは0~10分間である。ろう付加熱の際の雰囲気は、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気である。 The heat exchanger of the present invention is a heat exchanger obtained by forming two or more aluminum alloy composite materials of the present invention into the shapes of the respective parts, combining them, and subjecting the combined body to brazing heating. The heating temperature during brazing heating is preferably 580 to 620°C, and particularly preferably 590 to 610°C. The heating retention time during brazing heating is preferably 0 to 10 minutes. The atmosphere during brazing heating is an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.

以下に、実施例を示して、本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。 The present invention will be specifically explained below with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples shown below.

表1に示す板厚0.5mm及び表2に示す板厚1.0mmの3層構造のろう付用アルミニウム合金合わせ材を製造した。表中の皮材が心材の一方の面にクラッドされており、心材の他方の面には、ろう材がクラッドされている。
これらの合わせ材を、以下の工程で製造した。皮材及びろう材用の鋳塊を、DC鋳造後面削を行い、皮材用鋳塊及びろう材用鋳塊を作製した。また、心材用鋳塊を、DC鋳造工程で製造した後、600℃にて10時間の均質化処理を実施し、その後面削を行い、心材用鋳塊を作製した。
次いで、熱間圧延工程により、目標のクラッド率が得られる板厚の皮材用圧延板及びろう材用圧延板とし、心材鋳塊と組み合わせ、厚さ505mmの合わせ前の状態とし、熱間圧延工程でクラッド圧延した。熱間圧延の終了板厚は3.5mmであった。
得られた熱間圧延材を、それぞれ板厚0.5mm及び板厚1.0mmまで冷間圧延を行い、365℃にて2時間の最終焼鈍処理を行い、O材とした。
得られたアルミニウム合金合わせ材の機械的特性及び心材の結晶粒径を表3に示す。引張試験にはJIS-13B相当の引張試験片を用いた。
また、心材の結晶粒径の測定を行った。図3(板厚0.5mm材)及び図4(板厚1.0mm材)に、得られたミクロ組織写真を示す。結晶粒径については、心材の板厚方向の中心部まで材料を研磨後、エッチングを施し、得られたミクロ組織からASTMの結晶粒図より求めた。
その結果、板厚0.5mm及び板厚1.0mm材の伸びは30%を超えており、優れた成形性を示している。また、引張強度は、いずれも110MPaを超えており、十分な強度を有している。
Three-layered aluminum alloy composites for brazing were manufactured with a plate thickness of 0.5 mm as shown in Table 1 and a plate thickness of 1.0 mm as shown in Table 2. The skin material in the table is clad on one side of the core material, and the brazing material is clad on the other side of the core material.
These composite materials were manufactured by the following process. The ingots for the skin material and the brazing material were DC cast and then surface-machined to produce the ingots for the skin material and the brazing material. The ingots for the core material were manufactured by the DC casting process, and then homogenized at 600°C for 10 hours, and then surface-machined to produce the ingots for the core material.
Next, the hot rolling process was performed to obtain a skin material rolled plate and a brazing material rolled plate having a plate thickness that would provide the target cladding ratio, which were then combined with the core ingot to obtain a thickness of 505 mm before lamination, and the clad rolling was performed in the hot rolling process. The final plate thickness of the hot rolling was 3.5 mm.
The obtained hot-rolled materials were cold-rolled to a plate thickness of 0.5 mm and 1.0 mm, respectively, and then subjected to a final annealing treatment at 365° C. for 2 hours to obtain O materials.
The mechanical properties of the obtained aluminum alloy laminate and the grain size of the core material are shown in Table 3. For the tensile test, a tensile test piece corresponding to JIS-13B was used.
The grain size of the core material was also measured. The microstructure photographs obtained are shown in Figure 3 (0.5 mm thick material) and Figure 4 (1.0 mm thick material). The grain size was determined from the ASTM grain diagram of the microstructure obtained by polishing the core material to the center in the thickness direction and then etching it.
As a result, the elongation of the 0.5 mm and 1.0 mm thick materials exceeded 30%, indicating excellent formability, and the tensile strength exceeded 110 MPa, indicating sufficient strength.

次いで、板厚0.5mm及び板厚1.0mm材のそれぞれについて、不活性ガス雰囲気中で、300℃から400℃までを62℃/分の昇温速度で、400℃から580℃までを9.3分で昇温し、580℃から600℃までが1.6分となるように昇温し、600±3℃の保持温度まで加熱し、次いで、600±3℃で3.6分間保持し、次いで、室温まで冷却するろう付相当加熱を行い、図5に示す逆T字試験による接合性、及び自然電位測定による耐食性評価を行った。なお、該ろう付相当加熱は、皮材厚残存率を測定するための加熱試験の加熱条件と同じである。
逆T字試験による3003材との継ぎ手接合部断面組織観察結果を図6に示す。板厚0.5mm材、板厚1.0mm材ともに、3003材との接合部において均一なフィレットが形成されており、十分なろう付接合性を有している。
自然電位測定結果を表4に、ろう付前後での断面組織観察結果を図7(板厚0.5mm材)及び図8(板厚1.0mm材)に示す。図7(板厚0.5mm材)及び図8(板厚1.0mm材)の各上段がろう付加熱前、下段がろう付加熱後である。また、それぞれの写真の下側が皮材であり、上側がろう材合金である。また、ろう付相当加熱による皮材厚残存率を表4に示す。
ろう付相当加熱後の皮材においては、心材より十分に電位が卑であり、また合金層が確保されており、優れた犠牲防食効果を有することが分かる。また、皮材残存率は、いずれも90%以上であり、犠牲防食材として機能する皮材が十分残存していることが分かる。
Next, for each of the 0.5 mm and 1.0 mm thick materials, in an inert gas atmosphere, the temperature was increased from 300°C to 400°C at a heating rate of 62°C/min, from 400°C to 580°C in 9.3 minutes, and from 580°C to 600°C in 1.6 minutes, heated to a holding temperature of 600±3°C, then held at 600±3°C for 3.6 minutes, and then cooled to room temperature, which is heating equivalent to brazing, and the bondability was evaluated by an inverted T-shaped test shown in Figure 5, and the corrosion resistance was evaluated by natural potential measurement. The heating equivalent to brazing was performed under the same heating conditions as the heating test for measuring the skin thickness remaining rate.
The results of the cross-sectional structure observation of the joint with the 3003 material by the inverted T-shaped test are shown in Figure 6. A uniform fillet was formed at the joint with the 3003 material for both the 0.5 mm thick material and the 1.0 mm thick material, and the material had sufficient brazing weldability.
The results of the spontaneous potential measurements are shown in Table 4, and the results of cross-sectional structure observations before and after brazing are shown in Figure 7 (0.5 mm thick material) and Figure 8 (1.0 mm thick material). The upper parts of Figure 7 (0.5 mm thick material) and Figure 8 (1.0 mm thick material) are before brazing heating, and the lower parts are after brazing heating. The lower part of each photograph is the skin material, and the upper part is the brazing alloy. Table 4 also shows the skin thickness remaining rate after heating equivalent to brazing.
It is clear that the potential of the skin material after heating equivalent to brazing is sufficiently lower than that of the core material, and the alloy layer is secured, providing excellent sacrificial corrosion protection. In addition, the skin material survival rate is 90% or more in all cases, indicating that sufficient skin material remains to function as a sacrificial corrosion protection material.

Figure 0007664129000001
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Figure 0007664129000002
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Figure 0007664129000003
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Figure 0007664129000004
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Claims (8)

心材と、該心材の一方の面又は両面にクラッドされている皮材と、を有し、
該心材は、0.30~0.70質量%のFeと、0.03~0.20質量%のCuと、1.00~1.50質量%のMnと、を含有し、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該皮材は、2.00~3.00質量%のSiと、0.10~0.40質量%のFeと、0.80~5.00質量%のZnと、を含有し、Cuが0.20質量%以下に規制されており、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなり、
該心材の平均結晶粒径が25~125μmであり、
300℃から400℃までを平均昇温速度80℃/分以下で昇温し、600±3℃で5±3分間保持する加熱試験において、皮材厚残存率((加熱試験後の皮材の厚み/加熱試験前の皮材の厚み)×100)が90.0%以上であり、
調質がO材であること、
を特徴とするアルミニウム合金合わせ材。
A core material and a skin material clad on one or both sides of the core material,
The core material is made of an aluminum alloy containing 0.30 to 0.70 mass% Fe, 0.03 to 0.20 mass% Cu, 1.00 to 1.50 mass% Mn, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities;
The skin material is made of an aluminum alloy containing 2.00 to 3.00 mass% Si, 0.10 to 0.40 mass% Fe, 0.80 to 5.00 mass% Zn, with Cu restricted to 0.20 mass% or less, and the remainder being aluminum and unavoidable impurities;
The average crystal grain size of the core material is 25 to 125 μm,
In a heating test in which the temperature is increased from 300°C to 400°C at an average heating rate of 80°C/min or less and then held at 600±3°C for 5±3 minutes, the skin thickness retention rate ((skin thickness after heating test/skin thickness before heating test)×100) is 90.0% or more,
The temper is O material,
An aluminum alloy laminate characterized by:
前記心材と、前記心材の一方の面にクラッドされている前記皮材と、からなる2層材であることを特徴とする請求項1記載のアルミニウム合金合わせ材。 The aluminum alloy laminate according to claim 1, characterized in that it is a two-layer material consisting of the core material and the skin material clad on one side of the core material. 前記心材と、前記心材の両面にクラッドされている前記皮材と、からなる3層材であることを特徴とする請求項1記載のアルミニウム合金合わせ材。 The aluminum alloy laminate according to claim 1, characterized in that it is a three-layer material consisting of the core material and the skin material that is clad on both sides of the core material. 前記心材と、前記心材の一方の面にクラッドされている前記皮材と、前記心材の他方の面にクラッドされているろう材と、からなる3層材であり、
該ろう材が、6.00~13.00質量%のSiを含有し、Fe含有量が0.80質量%以下であり、Cuが0.25質量%以下に規制されており、残部アルミニウム及び不可避不純物からなるアルミニウム合金からなること、
を特徴とする請求項1記載のアルミニウム合金合わせ材。
a three-layer material including the core material, the skin material clad on one side of the core material, and a brazing material clad on the other side of the core material;
The brazing filler metal is made of an aluminum alloy containing 6.00 to 13.00 mass% Si, an Fe content of 0.80 mass% or less, and a Cu content of 0.25 mass% or less, with the remainder being aluminum and unavoidable impurities;
The aluminum alloy laminate according to claim 1,
前記ろう材が、更に、4.00質量%以下のZnを含有し、Mnが0.30質量%以下に規制されていることを特徴とする請求項4記載のアルミニウム合金合わせ材。 The aluminum alloy composite material according to claim 4, characterized in that the brazing material further contains 4.00 mass% or less of Zn and Mn is restricted to 0.30 mass% or less. 前記皮材が、更に、1.50質量%以下のMn、0.20質量%以下のTi、0.20質量%以下のZr、0.20質量%以下のCr、0.20質量%以下のV、及び0.10質量%以下のBiのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1~5いずれか1項記載のアルミニウム合金合わせ材。 The aluminum alloy laminate according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the skin material further contains one or more of the following: 1.50 mass% or less Mn, 0.20 mass% or less Ti, 0.20 mass% or less Zr, 0.20 mass% or less Cr, 0.20 mass% or less V, and 0.10 mass% or less Bi. 前記心材が、更に、0.20質量%以下のSi、0.30質量%以下のMg、0.30質量%以下のZn、0.30質量%以下のTi、0.30質量%以下のZr、及び0.30質量%以下のCrのうちのいずれか1種又は2種以上を含有することを特徴とする請求項1~6いずれか1項記載のアルミニウム合金合わせ材。 The aluminum alloy composite material according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the core material further contains one or more of the following: 0.20 mass% or less Si, 0.30 mass% or less Mg, 0.30 mass% or less Zn, 0.30 mass% or less Ti, 0.30 mass% or less Zr, and 0.30 mass% or less Cr. 請求項1~7いずれか1項記載のアルミニウム合金合わせ材の成形体を、2以上組み合わせ、ろう付加熱することにより得られた熱交換器。 A heat exchanger obtained by combining two or more molded bodies of the aluminum alloy composite material according to any one of claims 1 to 7 and heating them for brazing.
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