JP2017172025A - 熱交換器用アルミニウム合金クラッド材 - Google Patents

Abstract

【課題】ろう付時における側材の溶融の発生を抑制しつつ、耐エロージョン性、及び、ろう付後強度を向上させることが可能な熱交換器用アルミニウム合金クラッド材を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材１は、アルミニウム合金からなる心材２と、前記心材２の少なくとも一方の面に設けられる側材３と、を備え、前記側材３は、Ｍｇ：０．０５〜２.５０質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．５０質量％、Ｌｉ：０．００５〜１．００質量％、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器用アルミニウム合金クラッド材に関する。

自動車の車体軽量化のため、ラジエータのチューブといった熱交換器用部材にも、従来から使用されている銅合金材に代わって、アルミニウム合金材が適用される機会が増加しつつある。そして、これら熱交換器用部材に適用されるアルミニウム合金材としては、多層のアルミニウム合金クラッド材が用いられている。

このようなクラッド材に用いるアルミニウム合金材の心材には、耐食性と強度の観点から、ＪＩＳ Ｈ ４０００：２０１４に規定されている、Ａｌ−０．１５質量％Ｃｕ−１．１質量％Ｍｎといった組成からなる合金番号３００３などのＡｌ−Ｍｎ系（３０００系）合金板が用いられている。
また、冷媒に常時触れている側材には、防食と心材へのＭｇ拡散による高強度化を狙って、Ａｌ−１質量％Ｚｎといった組成からなる合金番号７０７２などのＡｌ−Ｚｎ系、又は、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系（７０００系）合金板が用いられている。
更に、ろう付に供するろう材には、低融点であるＡｌ−１０質量％Ｓｉといった組成からなる合金番号４０４５などのＡｌ−Ｓｉ系（４０００系）合金板が用いられている。

従来から、アルミニウム合金クラッド材の強度向上、あるいは周知のエロージョンやコロージョンなどの耐食性の改善について、心材の合金組成、平均結晶粒径、析出物(金属間化合物)などの組織を制御するという観点に基づいた技術が、種々提案されている。

例えば、特許文献１には、Ｍｎ：０．０５〜２．０％（ｗｔ％、以下同様）を含有するＡｌ合金で形成された芯材の両面あるいは片面にＳｉ：６．０〜１３．５％あるいはＧｅ：０．４〜５．５％を含有するＡｌ合金で形成されたろう材が積層されたＡｌ合金ブレージングシートであって、前記芯材はＭｎのほかさらにＣａ：０．１〜５．０％、Ｌｉ：０．１〜１０．０％、Ｓｒ：０．０５〜０．８％、Ｓｃ：０．０５〜０．８％、Ｙ：０．０５〜１．０％、Ｔｉ：０．１７〜１．０％、Ｚｒ：０．３〜１．０％、Ｖ：０．２〜１．０％、Ｎｂ：０．０５〜１．０％、Ｃｏ：０．１〜０．５％、Ｎｉ：０．０５〜０．５％、Ｂａ：０．０５〜０．８％、Ｂｅ：０．０５〜０．８％、Ｔａ：０．０５〜１．０％の内から１種を含有するＡｌ合金で形成された耐エロージョン特性に優れたＡｌ合金ブレージングシートが開示されている。

特開２０００−３０３１３２号公報

近年の自動車の車体軽量化に伴って、クラッド材の薄肉化（例えば、板厚が０．２ｍｍ未満）が進んでいるが、クラッド材の薄肉化によるろう付後強度の低下を抑制するのは、特許文献１のような従来技術では限界があり、この点、検討の余地が存在する。
また、ろう付後強度の低下を抑制するためには、特許文献１に係る技術のように心材の組成に着目した技術ではなく、特許文献１に係る技術とは異なる観点、例えば、側材の組成に着目したような技術の創出が望まれている。

加えて、アルミニウム合金クラッド材を熱交換器に適用することを考慮すると、ろう付時における側材の溶融の発生を抑制する必要があるとともに、耐エロージョン性も要求される。

そこで、本発明は、ろう付時における側材の溶融の発生を抑制しつつ、耐エロージョン性、及び、ろう付後強度を向上させることが可能な熱交換器用アルミニウム合金クラッド材を提供することを課題とする。

本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、アルミニウム合金からなる心材と、前記心材の少なくとも一方の面に設けられる側材と、を備え、前記側材は、Ｍｇ：０．０５〜２.５０質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．５０質量％、Ｌｉ：０．００５〜１．００質量％、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。

このように、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、側材のＭｇ、Ｓｉ、Ｌｉの含有量が特定されていることにより、ろう付時における側材の溶融の発生を抑制できるとともに、耐エロージョン性、及び、ろう付後強度を向上させることができる。

また、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、前記側材が、Ｍｎ：０．０５〜２．００質量％をさらに含有していてもよい。
また、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、前記側材が、Ｚｎ：０．５０〜１２．００質量％をさらに含有していてもよい。
また、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、前記側材が、Ｃｒ：０．０１〜０．３０％、Ｚｒ：０．０１〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．３０％のうちの１種以上をさらに含有していてもよい。
また、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、前記心材の厚さと前記側材の厚さとの合計に対する前記側材の厚さの比率が、１５％以上であることが好ましい。

このように、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、側材がＭｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉを所定量含有していても、ろう付時における側材の溶融の発生を抑制できるとともに、耐エロージョン性、及び、ろう付後強度を向上させることができる。

本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、側材の各組成の含有量が特定されていることから、ろう付時における側材の溶融の発生を抑制しつつ、耐エロージョン性、及び、ろう付後強度を向上させることができる。
したがって、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材によると、薄肉化に伴うろう付後強度の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材の断面図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材を適用した熱交換器の断面図である。

以下、適宜図面を参照して、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材（以下、適宜「クラッド材」という）を実施するための形態について説明する。

［熱交換器用アルミニウム合金クラッド材］
図１に示すように、本実施形態に係るクラッド材１は、心材２と、心材２の一方の面に設けられる側材３と、を備える。
なお、図１では、クラッド材１は、心材２の他方の面にろう材４を設けているが、このろう材４は必須ではない。また、クラッド材１は、ろう材４を設けず、側材３を心材２の片面だけでなく両面にクラッドさせてもよい。

クラッド材１の厚さは特に限定されず、適用する部材に応じて適宜設定すればよい。例えば、クラッド材１を偏平管状のチューブ（積層部材）に適用する場合、軽量化のために、クラッド材１の板厚は０．３ｍｍ未満が好ましく、０．１５〜０．２５ｍｍがより好ましい。また、クラッド材１をコアプレートなどに適用する場合、クラッド材１の板厚は、チューブに適用する場合よりも厚く、厚い場合には１．５ｍｍまでの板厚となる。

以下、本実施形態に係るクラッド材の側材の組成について数値限定した理由を詳細に説明する。

［側材］
本実施形態に係るクラッド材の側材（犠牲防食材、犠牲材、犠材、内張材、皮材ともいう）は、Ｍｇ：０．０５〜２.５０質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．５０質量％、Ｌｉ：０．００５〜１．００質量％、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる。また、本実施形態に係るクラッド材の側材は、Ｍｎ：０．０５〜２．００質量％をさらに含有していてもよく、Ｚｎ：０．５０〜１２．００質量％をさらに含有していてもよく、Ｃｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｚｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３０質量％のうちの１種以上をさらに含有していてもよい。

そして、本実施形態に係るクラッド材の側材は、クラッド材を薄肉化した場合であっても、ろう付後の高強度化を可能とし、成形性、ろう付性あるいは溶接性、強度、耐食性などの必要な特性も兼備する組成としている。

（側材のＭｇ：０．０５〜２．５０質量％）
Ｍｇは、側材のろう付後の強度を高める効果がある。Ｍｇの含有量が０．０５質量％未満ではその効果が小さい。しかし、Ｍｇの含有量が２．５０質量％を超えると、ろう材へのＭｇの拡散の影響が強くなるために、フッ化物系フラックスを用いるノコロックろう付法などにおいて、ろう付時に表面に塗布されるフッ化物系フラックスと材料中のＭｇとが反応し、ろう付性が著しく低下する。加えて、側材の融点を低下させ、ろう付時のエロージョンの発生をもたらし、さらに側材の溶融が生じてしまう。
したがって、側材のＭｇの含有量は、０．０５〜２．５０質量％である。

（側材のＳｉ：０．０５〜１．５０質量％）
Ｓｉは、マトリックスに固溶して、側材に必要なろう付後の強度を向上させる。また、固溶したＳｉは前記Ｍｇと共にＭｇ_２Ｓｉの微細な析出相を形成し、ろう付後の強度を向上させる。この効果を発揮させるため、Ｓｉの含有量は０．０５質量％以上とする必要があり、０．２０質量％以上が好ましい。一方、Ｓｉは側材の融点を低下させるため、Ｓｉの含有量は１．５０質量％以下とする必要があり、１．２０質量％以下が好ましい。
したがって、側材のＳｉの含有量は、０．０５〜１．５０質量％であり、好ましくは０．２０質量％以上であり、また、好ましくは１．２０質量％以下である。

（側材のＬｉ：０．００５〜１．００質量％）
Ｌｉは、側材に含有させることで、δ‘（Ａｌ_３Ｌｉ）の微細な析出物の形成や、過飽和固溶量の増大によるＭｇ_２Ｓｉの微細な析出相の形成を促進し、ろう付後の強度を向上させる重要な元素である。この効果を発揮させるため、Ｌｉの含有量は０．００５質量％以上とする必要があり、０．０１０質量％以上が好ましい。一方、通常の溶解法では鋳塊へのＬｉの添加は困難であるため、Ｌｉの含有量は、１．００質量％以下であり、０．５０質量％以下が好ましい。
したがって、側材のＬｉの含有量は、０．００５〜１．００質量％であり、好ましくは０．０１０質量％以上であり、また、好ましくは０．５０質量％以下である。

（側材のＭｎ：０．０５〜２．００質量％）
Ｍｎは、側材の強化元素である。そして、Ｍｎは、固溶強化と共に微細分散粒子を側材中に分布させ、側材の耐食性を低下させることなく、分散強化によって強度を向上させる。この効果を発揮させるため、Ｍｎの含有量は０．０５質量％以上とする必要がある。一方、Ｍｎの含有量が２．００質量％を超えると、塑性変形時のクラック発生の起点となる、粗大なＡｌ−Ｆｅ−（Ｍｎ）−（Ｓｉ）系晶出物の数密度が増大するため、側材を積層した積層板の成形性が低下し、部品形状への加工時に積層板が割れてしまうおそれがある。
したがって、側材にＭｎを含有させる場合、Ｍｎの含有量は０．０５〜２．００質量％である。

（側材のＺｎ：０．５０〜１２．００質量％）
Ｚｎは、含有させることにより電位を卑化させる作用があり、Ｚｎを含有する側材を犠牲防食材として機能させることができる。これにより、例えば、側材が冷却水の存在するチューブ内面側に配置される場合、チューブ内面側の腐食性に対する防食、耐食性を確保することができる。この効果を発揮させるため、Ｚｎの含有量は０．５０質量％以上とする必要があり、１．００質量％以上が好ましい。一方、Ｚｎの含有量が多すぎると、自己腐食性が増大し防食寿命が低下するという問題がある。また、Ｚｎは融点を低下させるため、Ｚｎの含有量は１２．００質量％以下とする必要があり、１０．００質量％以下が好ましい。
したがって、側材にＺｎを含有させる場合、Ｚｎの含有量は０．５０〜１２．００質量％であり、好ましくは１．００質量％以上であり、また、好ましくは１０．００質量％以下である。

（側材のＣｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｚｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３０質量％）
Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉは、析出物（金属間化合物）を側材組織中に分布させ、側材の強度や耐食性を向上させる元素である。したがって、必要により、選択的に、これらのうちの１種以上を含有させる。Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉが各規定下限量未満では、微細分散粒子を充分分布させることができずに、分散強化による強度向上効果が得られない。一方、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉが各規定上限量を超えると、粗大な化合物を形成させ、積層板の成形性が低下し、部品形状への加工時に積層板が割れてしまうおそれがある。
したがって、側材にＣｒ、Ｚｒ、Ｔｉを含有させる場合、Ｃｒ：０．０１〜０．３０％、Ｚｒ：０．０１〜０．３０％、Ｔｉ：０．０５〜０．３０％の各範囲とする。

（側材の残部：Ａｌ及び不可避的不純物）
側材の残部は、Ａｌ及び不可避的不純物である。そして、側材の不可避的不純物として、Ｆｅ、Ｎｉ等が挙げられるが、これらの含有量が多すぎると、粗大な化合物を形成させ、積層板の成形性が低下し、部品形状への加工時に積層板が割れてしまうおそれがある。このため、これらの不可避的不純物は、できるだけ少ない方が好ましく、総量で０．５質量％以下（０質量％を含む）に規制することが好ましい。詳細には、Ｆｅ：０．４質量％以下、Ｎｉ：０．３質量％以下の範囲で含有されていてもよい。
そして、Ｆｅ、Ｎｉについては、前記した所定の含有量を超えなければ、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げない。
また、前記した必須成分ではないＭｎ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉについては、積極的に添加してもよいが、不可避的不純物として含まれていてもよい。

［心材］
本発明は、側材に着目した発明であって、側材の組成を特定することによって各効果を発揮させる発明であることから、心材については特に限定されないものの、例えば、以下の組成の心材を適用することができる。
本実施形態に係るクラッド材の心材は、ＪＩＳ ３０００系のＡｌ−Ｍｎ系合金やＪＩＳ ２０００系のＡｌ−Ｃｕ系合金を用いることができる。
なお、本明細書でのＪＩＳの合金番号は、ＪＩＳ Ｈ ４０００：２０１４の記載に基づいている。

本実施形態に係るクラッド材の心材は、詳細には、Ｍｎ：０．３０〜２．００質量％、Ｃｕ：０．０５〜３．００質量％のうちの１種以上を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるものを用いることができる。また、本実施形態に係るクラッド材の心材は、Ｍｇ：０．０５〜０．５０質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．５０質量％のうちの１種以上をさらに含有していてもよく、Ｃｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｚｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３０質量％のうちの１種以上をさらに含有していてもよく、Ｌｉ：０．００５〜１．００質量％をさらに含有していてもよい。

（心材のＭｎ：０．３０〜２．００質量％）
Ｍｎは心材の強化元素である。そして、Ｍｎは、固溶強化と共に微細分散粒子を心材中に分布させ、心材の耐食性を低下させることなく、分散強化によって強度を向上させる。この効果を発揮させるため、Ｍｎの含有量は０．３０質量％以上とする必要がある。一方、Ｍｎの含有量が２．００質量％を超えると、塑性変形時のクラック発生の起点となる、粗大なＡｌ−Ｆｅ−（Ｍｎ）−（Ｓｉ）系晶出物の数密度が増大するため、心材を積層した積層板の成形性が低下し、部品形状への加工時に積層板が割れてしまうおそれがある。
したがって、心材にＭｎを含有させる場合、Ｍｎの含有量は０．３０〜２．００質量％である。

（心材のＣｕ：０．０５〜３．００質量％）
Ｃｕは、固溶状態にて心材中に存在し、心材の強度を向上させる元素であり、また、ろう材側の耐食性も向上させる。このため、前記積層板やろう付相当熱処理後の積層板としての必要な強度を確保するためには、Ｃｕを０．０５質量％以上含有させる。一方、Ｃｕの含有量が３．００質量％を超えると、ろう付加熱後の冷却時に粗大なＣｕ系化合物が結晶粒界に析出して粒界腐食が起こりやすくなり、前記積層板やろう付相当熱処理後の積層板としての耐食性が低下する。また、心材の融点を低下させるため、ろう付時に心材の溶融が生じてしまう。
したがって、心材にＣｕを含有させる場合、Ｃｕの含有量は０．０５〜３．００質量％である。

（心材のＭｇ：０．０５〜０．５０質量％）
Ｍｇは心材のろう付後の強度を高める効果がある。Ｍｇの含有量が０．０５質量％未満ではその効果が小さい。一方、Ｍｇの含有量が０．５０質量％を超えると、ろう材へのＭｇの拡散の影響が強くなるために、フッ化物系フラックスを用いるノコロックろう付法などにおいて、ろう付時に表面に塗布されるフッ化物系フラックスと材料中のＭｇが反応し、ろう付性が著しく低下する。
したがって、心材にＭｇを含有させる場合、Ｍｇの含有量は０．０５〜０．５０質量％である。

（心材のＳｉ：０．０５〜１．５０質量％）
Ｓｉはマトリックスに固溶して、心材（熱交換器）に必要なろう付後の強度を向上させる。また、固溶したＳｉは前記Ｍｇと共にＭｇ_２Ｓｉの微細な析出相を形成し、ろう付後の強度を向上させる。この効果を発揮させるため、Ｓｉの含有量は０．０５質量％以上とする必要があり、０．２０質量％以上が好ましい。一方、Ｓｉは心材の融点を低下させるため、Ｓｉの含有量は１．５０質量％以下とする必要があり、１．２０質量％以下が好ましい。
したがって、心材にＳｉを含有させる場合、Ｓｉの含有量は０．０５〜１．５０質量％であり、好ましくは０．２０質量％以上であり、また、好ましくは１．２０質量％以下である。

（心材のＣｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｚｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３０質量％）
Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉは、析出物（金属間化合物）を側材組織中に分布させ、心材の強度や耐食性を向上させる元素である。したがって、必要により、選択的に、これらのうちの１種以上を含有させる。Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉが各規定下限量未満では、微細分散粒子を充分分布させることができずに、分散強化による強度向上効果が得られない。一方、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉが各規定上限量を超えると、粗大な化合物を形成させ、積層板の成形性が低下し、部品形状への加工時に積層板が割れてしまうおそれがある。
したがって、心材にＣｒ、Ｚｒ、Ｔｉを含有させる場合、Ｃｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｚｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３０質量％の各範囲とする。

（心材のＬｉ：０．００５〜１．００質量％）
Ｌｉは、心材に含有させることで、δ‘（Ａｌ_３Ｌｉ）の微細な析出物の形成や、過飽和固溶量の増大によるＭｇ_２Ｓｉの微細な析出相の形成を促進し、ろう付後の強度を向上させる、重要な元素である。この効果を発揮させるため、Ｌｉの含有量は０．００５質量％以上とする必要があり、０．０１０質量％以上が好ましい。一方、通常の溶解法では鋳塊へのＬｉの添加は困難であるため、Ｌｉの含有量は、１．００質量％以下であり、０．５０質量％以下が好ましい。
したがって、心材のＬｉの含有量は、０．００５〜１．００質量％であり、好ましくは０．０１０質量％以上であり、また、好ましくは０．５０質量％以下である。

（心材の残部：Ａｌ及び不可避的不純物）
心材の残部は、Ａｌ及び不可避的不純物である。そして、心材の不可避的不純物として、ＪＩＳ ２０００系又はＪＩＳ ３０００系合金の各元素の上限程度まで許容される。具体的には、心材の不可避的不純物としてＦｅ、Ｚｎ等が挙げられるが、これらの含有量が多すぎると、粗大な化合物を形成させ、積層板の成形性が低下し、部品形状への加工時に積層板が割れてしまうおそれがある。このため、これらの不可避的不純物は、できるだけ少ない方が好ましく、総量で０．５質量％以下（０質量％を含む）に規制することが好ましい。詳細には、Ｆｅ：０．４質量％以下、Ｚｎ：０．３質量％以下の範囲で含有されていてもよい。
そして、Ｆｅ、Ｚｎについては、前記した所定の含有量を超えなければ、不可避的不純物として含有される場合だけではなく、積極的に添加される場合であっても、本発明の効果を妨げない。
また、前記した必須成分ではないＭｎ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｌｉについては、積極的に添加してもよいが、不可避的不純物として含まれていてもよい。

［心材の厚さと側材の厚さの合計に対する側材の厚さの比率が１５％以上］
心材の厚さと側材の厚さの合計に対する側材の厚さの比率（＝側材の厚さ／（心材の厚さ＋側材の厚さ）×１００）は、クラッド材のろう付後強度を向上させる観点から、特にろう付後の強度が側材≧心材の場合に、１５％以上であることが好ましい。この比率が１５％未満であると、ろう付後強度の向上効果が小さく実質的な強度増化量も小さくなる。
したがって、この比率は、１５％以上であるのが好ましい。
なお、心材の厚さと側材の厚さの合計に対する側材の厚さの比率の上限については特に限定されないものの、例えば４０％以下である。

［ろう材］
本発明は、側材に着目した発明であって、側材の組成を特定することによって各効果を発揮させる発明であるとともに、ろう材は必須の構成ではないことから、ろう材については特に限定されないものの、例えば、以下の組成のろう材を適用することができる。
本実施形態に係るクラッド材のろう材は、従来から汎用されている合金番号４０４３、４０４５、４０４７などのＡｌ−Ｓｉ系合金（４０００系）など公知のアルミニウム合金を用いることができる。

［熱交換器用アルミニウム合金クラッド材の用途］
図１に示す本実施形態に係るクラッド材１を、図２に示すような流体通路の役割を果たす偏平管状のチューブ１１とする場合には、クラッド材１を成形ロールなどにより幅方向に曲折して、管内面側に側材３が配置されるように偏平管状に形成した後、幅方向端部を電縫溶接等により接合させればよい。

このチューブ１１は、コルゲート加工を施した放熱フィン１２や、ヘッダ１３などの他の部材と、ろう付によって一体となるように組み立てることにより、ラジエータなどの熱交換器１０となる。なお、チューブ１１と放熱フィン１２とが一体化された部分を熱交換器１０のコアともいう。
熱交換器１０を組み立てる際、ろう材４の固相線温度以上である、５８５〜６２０℃、好ましくは５９０〜６００℃の高温に加熱してろう付される。このろう付工法としては、フラックスろう付法、非腐食性のフラックスを用いたノコロックろう付法などが汎用される。

なお、熱交換器１０において、チューブ１１の両端はヘッダ１３とタンク（図示せず）とで構成される空間に対してそれぞれ開口している。そして、一方のタンク側の空間からチューブ１１内を通して、高温の冷媒を他方のタンク側の空間に送り、チューブ１１及びフィン１２の部分で熱交換し、低温になった冷媒を再び循環させる。

［熱交換器用アルミニウム合金クラッド材の製造方法］
本実施形態に係るクラッド材の製造方法は特に限定されず、公知のクラッド材の製造方法により製造される。以下にその一例を説明する。
まず、心材、側材、ろう材のそれぞれの成分組成のアルミニウム合金を、溶解、鋳造し、さらに必要に応じて面削（鋳塊の表面平滑化処理）、均質化処理して、それぞれの鋳塊を得る。
次に、それぞれの鋳塊を熱間圧延により、所定のクラッド率になるようにそれぞれ所定厚さの板材とする。次に、心材用の板材を、側材用の板材とろう材用の板材で挟んで重ね合わせ、この重ね合わせ材に熱処理（再加熱）を行った後、熱間圧延により圧着して一体の板材とし、さらに所定の最終板厚となるまで冷間圧延を行い、クラッド材とする（クラッド圧延）。前記冷間圧延において、必要に応じて中間焼鈍（連続焼鈍）を施した後、冷間圧延を施して、Ｈ１４調質材（１／２硬質）などとしてもよい。

本実施形態に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材の製造方法は、以上説明したとおりであるが、前記各工程において、明示していない条件については、従来公知の条件を用いればよく、前記各工程での処理によって得られる効果を奏する限りにおいて、その条件を適宜変更できることは言うまでもない。

次に、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材について、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。

［試験材作製］
表１に示す組成のアルミニウム合金を溶解、鋳造し、この鋳塊を常法にて面削、均熱処理した後、熱間圧延し所定の厚さに仕上げ、クラッド用側材とした。また、表２に示す組成のアルミニウム合金を溶解、鋳造し、この鋳塊を常法にて面削、均熱処理して、クラッド用心材とした。
なお、クラッド用ろう材は、Ａｌ−１０質量％Ｓｉ組成からなる合金番号４０４５のアルミニウム合金を溶解、鋳造し、この鋳塊を常法にて面削、均熱処理した後、熱間圧延し所定の厚さに仕上げた。

その後、心材の一方の面に側材を設置し、心材の他方の面にろう材を設置した。そして、この組合せ材を均熱処理後に、常法にて熱間圧延し、さらに、中間焼鈍を適宜施しながら常法にて冷間圧延を行い、試験材（積層板）とした。
なお、作製した試験材の厚さは、表３、表４に示すとおりである。

次に、ろう付後強度、耐溶融・耐エロージョン性の評価方法及び評価基準を示す。

（ろう付後強度）
前記の方法で作製した試験材を、ドロップ試験方式において、ろう付を模擬した条件で熱処理した。なお、熱処理の条件は、露点が−４０℃、酸素濃度が２００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で、５９０℃以上（最大６００℃）の温度で３分間加熱するというものであった。そして、熱処理後の試験材から、引張方向が圧延方向と平行方向となるように、ＪＩＳ５号試験片（２５ｍｍ×５０ｍｍＧＬ×板厚）を切り出した。なお、各試験材につき３片ずつ試験片を準備した。
この試験片を、室温（２５℃）で１週間放置した後、ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１（金属材料引張試験方法）の規定に準じて、室温２０℃で引張り試験を行い、引張強さ（ＭＰａ）を測定し、ろう付後強度とした。なお、クロスヘッド速度は、５ｍｍ／分で、試験片が破断するまで一定の速度で行った。

表３に示す試験材については、３つの試験片のろう付後強度の平均値が１４０ＭＰａ以上のものを良好（○）、１４０ＭＰａ未満のものを不良（×）と評価した。また、表４に示す試験材については、３つの試験片のろう付後強度の平均値が２００ＭＰａ以上のものを良好（○）、２００ＭＰａ未満のものを不良（×）と評価した。
なお、ろう付後強度の評価では、側材の組成に基づいたろう付後強度の向上の優劣を確認すべく、前記のとおり、心材の組成の異なる表３と表４とで異なる基準を設定した。

（耐溶融・耐エロージョン性）
前記の方法で作製した試験材に、さらに１０％の加工率で冷間圧延を施したものを作製し、耐溶融性の評価については１枚の試験材を用い、耐エロージョン性の評価については、２枚の試験材を用い、一方の試験材の側材面と他方の試験材のろう材面を重ね合わせた。そして、ドロップ試験方式において、ろう付を模擬した条件で熱処理した。なお、熱処理の条件は、露点が−４０℃、酸素濃度が２００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で、５９０℃以上（最大６００℃）の温度で３分間加熱するというものであった。そして、得られた試験材を、それぞれ２ｃｍ角に切断して樹脂に埋め込み、切断面を研磨し、ケラー氏液でエッチングした後、その研磨した切断面（２ｃｍ×前記の冷間圧延後の板厚）を１００倍の光学顕微鏡で観察した。

それぞれ試験材について、側材の溶融の発生がなかったものを良好（○）、側材の溶融が発生したものを不良（×）と評価した。
さらに、側材部の全面積に対して、エロージョンが観察されない側材部の面積の割合が５０％以上の場合を、耐エロージョン性が良好（○）であって、熱交換器用として合格と評価し、５０％未満の場合を、耐エロージョン性が不良（×）であって、熱交換器用として不合格と評価した。

以下、表１には、側材の組成、表２には、心材の組成、表３、４には、試験材の厚さ、及び、評価結果を示す。
なお、表１の側材、表２の心材の残部は、Ａｌ及び不可避的不純物であり、表中の「−」は、含有していない（検出限界以下である）ことを示す。また、表３、４において、ろう付時に溶融が発生し評価が不可能だったものは「−」で示す。

［結果の検討］
表３、４に示すとおり、試験材１〜１４、２３〜３６は、本発明の規定する要件を全て満たしていたことから、ろう付後強度に優れ、また、ろう付後の側材の溶融の発生もなく、さらに、側材の耐エロージョン性も良好であり、熱交換器用アルミニウム合金クラッド材として好適であることがわかった。

これに対して、表３、４に示すとおり、試験材１５〜２２、３７〜４４は、本発明の規定する要件を満足しないことから、いずれかの評価項目において不良との結果となった。詳細には、以下のとおりである。

試験材１５は、側材のＭｇの含有量が少なかったことから、ろう付後強度が不良という結果となった。
試験材１６は、側材のＭｇの含有量が多かったことから、ろう付時に側材に溶融が発生し、試験片が得られなかった。
試験材１７は、側材のＳｉの含有量が少なかったことから、ろう付後強度が不良という結果となった。
試験材１８は、側材のＳｉの含有量が多かったことから、ろう付時に側材に溶融が発生し、試験片が得られなかった。

試験材１９は、側材のＬｉの含有量が少なかったことから、ろう付後強度が不良という結果となった。
試験材２０は、側材のＬｉの含有量が多かったことから、鋳造困難で試験片が得られなかった。
試験材２１は、側材のＭｎの含有量が多かったことから、粗大な晶出物が多数発生し、ろう付後強度が不良という結果となった。
試験材２２は、側材のＺｎの含有量が多かったことから、ろう付時に側材に溶融が発生し、試験片が得られなかった。

試験材３７は、側材のＭｇの含有量が少なかったことから、ろう付後強度が不良という結果となった。
試験材３８は、側材のＭｇの含有量が多かったことから、ろう付時に側材に溶融が発生し、試験片が得られなかった。
試験材３９は、側材のＳｉの含有量が少なかったことから、ろう付後強度が不良という結果となった。
試験材４０は、側材のＳｉの含有量が多かったことから、ろう付時に側材に溶融が発生し、試験片が得られなかった。

試験材４１は、側材のＬｉの含有量が少なかったことから、ろう付後強度が不良という結果となった。
試験材４２は、側材のＬｉの含有量が多かったことから、鋳造困難で試験片が得られなかった。
試験材４３は、側材のＭｎの含有量が多かったことから、粗大な晶出物が多数発生し、ろう付後強度が不良という結果となった。
試験材４４は、側材のＺｎの含有量が多かったことから、ろう付時に側材に溶融が発生し、試験片が得られなかった。

以上の結果より、本発明に係る熱交換器用アルミニウム合金クラッド材は、ろう付時における側材の溶融の発生を抑制しつつ、耐エロージョン性、及び、ろう付後強度を向上させることが可能であることが確認できた。

１ 熱交換器用アルミニウム合金クラッド材（クラッド材）
２ 心材
３ 側材
４ ろう材
１０ ラジエータ（熱交換器）
１１ チューブ（積層部材）
１２ 放熱フィン
１３ ヘッダ

Claims (5)

1. アルミニウム合金からなる心材と、前記心材の少なくとも一方の面に設けられる側材と、を備え、
   前記側材は、Ｍｇ：０．０５〜２.５０質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．５０質量％、Ｌｉ：０．００５〜１．００質量％、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなることを特徴とする熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
2. 前記側材が、Ｍｎ：０．０５〜２．００質量％をさらに含有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
3. 前記側材が、Ｚｎ：０．５０〜１２．００質量％をさらに含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
4. 前記側材が、Ｃｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｚｒ：０．０１〜０．３０質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．３０質量％のうちの１種以上をさらに含有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。
5. 前記心材の厚さと前記側材の厚さとの合計に対する前記側材の厚さの比率が、１５％以上であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器用アルミニウム合金クラッド材。

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