JP5756439B2

JP5756439B2 - アルミニウム合金ブレージングシート

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Publication number: JP5756439B2
Application number: JP2012170241A
Authority: JP
Inventors: 克浩松門; 鶴野　招弘; 招弘鶴野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: JP2014028389A

Description

本発明は、アルミニウム合金ブレージングシートに係り、特に、自動車等の熱交換器に使用されるアルミニウム合金ブレージングシートに関する。

自動車に搭載されるコンデンサ、エバポレータ、インタークーラ等の熱交換器は、複数の偏平管状のチューブ３と、コルゲート状を呈しチューブ３、３の間に設置される複数のフィン４と、チューブ３の長手方向両端に設置されチューブ３に接合するヘッダ１と、ヘッダ１を覆うように設置されるタンク２と、といった部品などから構成される（図１参照）。

熱交換器のヘッダおよびタンクはプレート材を成形して製造されるが、当該プレート材としては、ろう材がクラッドされたブレージングシートが使用される。そして、ヘッダおよびタンクとチューブとのろう付けに必要なろうは、主に、ヘッダおよびタンクのプレート材（ブレージングシート）から供給される。

ここで、ヘッダ１とチューブ３とを適切に接合し、接合部の強度を確保するためには、当該接合部のフィレット５のサイズを大きくすることが必要である（図２参照）。そして、フィレットのサイズを大きくするためには、ヘッダおよびタンクのプレート材にクラッドされているろう材の量を増加させればよい。

しかしながら、ヘッダおよびタンクのプレート材から供給されるろう（流動ろう）が過剰になった場合は、ヘッダ近傍のチューブとフィンとの接触部等に流動ろうが溜まり、当該接触部等において局所的な侵食が生じ、最終的には、穴あきや、強度および耐食性の低下が発生する。

そこで、このような流動ろうによる局所的な侵食の問題を解消すべく、次のような技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、ろう付け工程中および冷却工程中でタンク部（ヘッダおよびタンク）温度がタンク部にクラッドされたろう材の固相線温度以上の過程では、コア部（チューブおよびフィン）の温度が常にタンク部の温度以下となるように温度制御を行うことを特徴とするアルミニウム合金製熱交換器ろう付け方法が提案されている。

特開２０１０−１０７１０８号公報

特許文献１に係る技術は、ろう付け工程および冷却工程における熱交換器のタンク部（ヘッダおよびタンク）およびコア部（チューブおよびフィン）の温度をそれぞれ制御することにより、流動ろうによる局所的な侵食の防止を試みている。

しかしながら、特許文献１に係る技術によると、熱交換器の異なる部位を異なる温度となるように制御する必要があるが、立体的形状を呈する熱交換器の複数の部位を別々の温度に制御すること自体、非常に困難であり、十分な課題解決手段とは言い難い。

そこで、本発明は、ヘッダとチューブとを適切に接合できるとともに、ろう（流動ろう）によるチューブやフィンの侵食を抑制することができるアルミニウム合金ブレージングシートを提供することを課題とする。

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、ろう材の液相率Ｘから求めることができるパラメータＪと、ろう材の厚さと、心材およびろう材の各平均結晶粒径と、を所定範囲に特定することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、心材と、当該心材の少なくとも一面側にろう材と、を備えるとともに、熱交換器のヘッダに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、ろう付け温度における前記ろう材の液相率Ｘ（＝ろう材全体に対するろう材液相化部のｍｏｌ分率）を用いて、下記式（１）に基づき求められるパラメータＪが１．２以上であり、前記ろう材の厚さがアルミニウム合金ブレージングシートの板厚の５〜３０％であり、前記心材および前記ろう材の各平均結晶粒径が５０μｍ以下であることを特徴とする。
Ｊ＝｛（１−２Ｘ）^０．３５＋１｝^−１＋｛（１−Ｘ）^０．３５＋１｝^−１・・・（１）

このように、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、液相率Ｘに基づいて算出されるパラメータＪと、ろう材の厚さと、心材およびろう材の各平均結晶粒径と、を所定範囲に特定していることから、当該アルミニウム合金ブレージングシートをヘッダに用いた場合、ろう材によってヘッダとチューブとを適切に接合できるとともに、ろう材がチューブやフィン側に大量に流動してしまうといった事態を回避することができ、ろう（流動ろう）によるチューブやフィンの侵食を抑制することができる。

また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記ろう材が、Ｓｉ：３．０〜１２．２質量％を含有するＡｌ−Ｓｉ合金、または、Ｓｉ：３．０〜１２．２質量％およびＺｎ：１．０〜８．０質量％を含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金であることが好ましい。

このように、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、ろう材のＳｉ、Ｚｎの含有量を所定範囲に特定していることから、ヘッダとチューブとの適切な接合、および、チューブやフィンの侵食の抑制という効果を確保し、さらに、ろう付け後の表面に耐食性（犠牲防食作用）を付与することができる。

また、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、前記心材が、Ｃｕ：１．５質量％以下、Ｓｉ：１．５質量％以下、Ｍｎ：１．８質量％以下、Ｔｉ：０．３５質量％以下、Ｍｇ：０．５質量％以下のうち少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、前記心材の固相線温度がろう付け温度以上であることが好ましい。

このように、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、心材のＣｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｍｇの含有量を所定範囲に特定していることから、耐食性や、ろう付け後強度を向上させることができる。

本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートは、液相率Ｘに基づいて算出されるパラメータＪと、ろう材の厚さと、心材およびろう材の各平均結晶粒径と、を所定範囲に特定していることから、当該アルミニウム合金ブレージングシートをヘッダに用いた場合、ヘッダとチューブとを適切に接合できるとともに、ろう（流動ろう）によるチューブやフィンの侵食を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートを適用する熱交換器の模式図（斜視図）である。本発明の実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートを適用する熱交換器の模式図（断面図）である。実施例での評価試験（フィレット高さ）を説明するための模式図である。実施例での評価試験（侵食深さ）を説明するための模式図である。

以下、適宜図面を参照して、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートを実施するための形態（実施形態）について説明する。

≪侵食のメカニズムおよび当該侵食の抑制のメカニズム≫
まず、チューブやフィンの侵食のメカニズムおよび当該侵食の抑制のメカニズムについて、図１、２を用いて簡単に説明する。
ヘッダ１およびタンク２のプレート材として、ろう材がクラッドされたブレージングシートを使用した場合、ろう付け時において溶融したろう（流動ろう）は、部材間の隙間（ヘッダ１・タンク２−チューブ３、フィン４−チューブ３、チューブ３、３同士の隙間）に発生する表面張力（毛細管力）を駆動力として移動し、各隙間（各接合部）に充填される。
詳細には、ヘッダ１およびタンク２のろう材は、ヘッダ１とチューブ３との接合部（以下、付根部ともいう）へ流れ、さらにチューブ３・フィン４側へと流動すると考えられ、各隙間を充填する流動ろうの表面張力がつりあう（平衡する）まで流動する。
そのため、ヘッダ１およびタンク２のろう材を増加させた場合、付根部のフィレット５を大きくし接合性を向上させることができるが、チューブ３・フィン４側へ流動するろう材も増加するため、チューブ３やフィン４の侵食の可能性も大きくなってしまう。一方、ヘッダ１およびタンク２のろう材を減少させた場合、流動ろうによる侵食の可能性は小さくなるが、付根部のフィレット５が小さくなってしまい接合性が悪くなってしまう。

発明者らは、これを解決する方法として、流動するろうの供給源であると同時にろうの流動経路となっているヘッダ１の表面（詳細には、ろう材が流動した後に露出するヘッダ１表面、つまり、ろう材が表面に残っている場合は残存ろう表面、ろう材が表面に残っていない場合は心材表面）の状態を規定することにより、ろうの流動を制御する方法を提案する。

具体的には、ろう付け時のヘッダ１表面（残存ろう表面または心材表面）に所定の微細な溝を形成することにより、その溝内に表面張力（毛細管力）を発生させ、流動ろうを付根部にとどめておこうとする力を発生させる。すなわち、付根部を中心として、チューブ３・フィン４側に流動ろうを引っ張る力に対して、逆側（ヘッダ１・タンク２側）に流動ろうを引っ張る力が発生するため、その結果、付根部よりチューブ３・フィン４側に流動するろうは減少し、チューブ３・フィン４の侵食の抑制、および、付根部のフィレット５のサイズの増大が可能となる。
さらに、ブレージングシートのろう材として、後記するパラメータＪを満たすものを使用することにより、ヘッダ１・タンク２側に流動ろうが適切に引っ張られることとなり、チューブ３・フィン４の侵食の抑制、および、付根部のフィレット５のサイズの増大を確実なものとすることができる。

≪アルミニウム合金ブレージングシート≫
本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシート（以下、適宜、ブレージングシートという）は、心材と、当該心材の少なくとも一面側にろう材と、を備えるとともに、ろう材のろう付け温度（例えば、６００℃）における液相率Ｘに基づき求められるパラメータＪが所定値以上であり、ブレージングシートの板厚に対するろう材の厚さの割合が所定範囲であり、心材およびろう材の各平均結晶粒径が所定値以下であることを特徴とする。
また、本実施形態に係るブレージングシートは、ろう材が所定量のＳｉを含有するＡｌ−Ｓｉ合金、または、所定量のＳｉ、Ｚｎを含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金であることが好ましく、心材が所定量のＣｕ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｍｇのうち少なくとも１種を含有するのが好ましく、心材の固相線温度が所定値以上であるのが好ましい。
なお、本実施形態に係るブレージングシートは、心材と、当該心材の一面側にろう材と、を備えるとともに、必要に応じて、心材の他面側に内張材（犠牲陽極材またはろう材）を備えていてもよい。

以下、本実施形態に係るブレージングシートのろう材の組成、心材の組成、パラメータＪ、平均結晶粒径、ろう材の厚さ、心材の固相線温度について数値限定した理由を説明する。

≪ろう材（組成）≫
本実施形態に係るブレージングシートのろう材は、Ｓｉ：３．０〜１２．２質量％を含有するＡｌ−Ｓｉ合金、または、Ｓｉ：３．０〜１２．２質量％およびＺｎ：１．０〜８．０質量％を含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金であり、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるのが好ましい。

＜ろう材のＳｉ：３．０〜１２．２質量％＞
Ｓｉは、Ａｌ合金の固相線温度を低下させる効果があり、所定量以上含有させることにより、ろう材として作用させることができる。３．０％未満では十分な量の液相が得られない。しかし、ろう材のＳｉ濃度の増加とともに、ろう材から心材へ拡散するＳｉ量が増加し、心材に局部溶解が発生する。
したがって、ろう材におけるＳｉの含有量は、３．０〜１２．２質量％が好ましく、より好ましくは４．５〜１０．５質量％である。

＜ろう材のＺｎ：１．０〜８．０質量％＞
Ｚｎは、Ａｌ合金の電位を低下させる添加元素であり、ろう付け後の表面に耐食性（犠牲防食作用）を付与することが可能である。１．０％未満では耐食性の効果が低い。しかし、８．０質量％を超えると溶融、流動するろうに多量のＺｎが含有されるため接合部の耐食性が著しく低下する。
したがって、ろう材におけるＺｎの含有量は、１．０〜８．０質量％が好ましく、より好ましくは３．０〜６．０質量％である。

＜ろう材の残部：Ａｌおよび不可避的不純物＞
ろう材の組成は前記の通りであり、残部はＡｌおよび不可避的不純物からなる。不可避的不純物は、ブレージングシートの諸特性を害さない範囲で許容される。また、前記特性を維持しつつ更に他の特性を与えるため、必要であれば、不可避的不純物を積極的に含有させることは可能である。
なお、積極的に含有させても問題のない元素としては、電位を低下または強度を向上させる元素として、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎａなどを例示することができ、含有量の上限は、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｆｅであればそれぞれ０．５質量％、Ｃｕ、Ｍｎであればそれぞれ２．０質量％、Ｎａであれば０．０１質量％とすることができる。

≪心材（組成）≫
本実施形態に係るブレージングシートの心材は、Ｃｕ：１．５質量％以下、Ｓｉ：１．５質量％以下、Ｍｎ：１．８質量％以下、Ｔｉ：０．３５質量％以下、Ｍｇ：０．５質量％以下のうち少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるのが好ましい。

＜心材のＣｕ：１．５質量％以下＞
Ｃｕは、電位を貴にする効果があり、耐食性を向上させる。また、Ｃｕは、ろう付け後強度を向上させる。しかし、１．５質量％を超えると、融点の低下に伴ってバーニング（例えば、ろう材からの拡散Ｓｉなどにより局部的に合金元素濃度が増加した結果、その周辺で溶融（心材マトリックスの融点より低い温度で溶融）する現象）が発生する可能性がある。
したがって、心材におけるＣｕの含有量は、１．５質量％以下が好ましく、より好ましくは０．２〜１．０質量％である。

＜心材のＳｉ：１．５質量％以下＞
Ｓｉは、ろう付け後強度を向上させる効果がある。特に、Ｓｉは、Ｍｇ、Ｍｎと共存させた場合、Ｍｇ−Ｓｉ系金属間化合物、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物の形成により、さらにろう付け後強度を高めることができる。しかし、１．５質量％を超えると心材の融点低下および低融点相増加により、心材の溶融が生じる。
したがって、心材におけるＳｉの含有量は、１．５質量％以下が好ましく、より好ましくは０．３〜１．２質量％である。

＜心材のＭｎ：１．８質量％以下＞
Ｍｎは、ろう付け後強度を向上させる効果があり、含有量の増加によりろう付け後強度を高めることができる。また、Ｍｎは、電位を貴にする働きがあるため、耐食性を向上させる。しかし、１．８質量％を超えると粗大な金属間化合物が形成され、成形性の低下、耐食性低下を起こしやすい。
したがって、心材におけるＭｎの含有量は１．８質量％以下が好ましく、より好ましくは０．５〜１．７質量％である。

＜心材のＴｉ：０．３５質量％以下＞
Ｔｉは、Ａｌ合金中でＴｉ−Ａｌ系化合物を形成して層状に分散する。そして、Ｔｉ−Ａｌ系化合物は電位が貴であるため、腐食形態が層状化し、深さ方向への腐食（孔食）に進展し難くさせる効果がある。しかし、０．３５質量％を超えると粗大な金属間化合物形成により、加工性および耐食性が低下する。ただ、０．０５質量％未満では、腐食形態の層状化効果が小さい。
したがって、心材におけるＴｉの含有量は、０．３５質量％以下が好ましく、より好ましくは０．０５質量％以上である。

＜心材のＭｇ：０．５質量％以下＞
Ｍｇは、ろう付け後強度を向上させる効果がある。しかし、Ｍｇは、フラックスろう付け性を低下させる作用があるため、０．５質量％を超えると、ろう付けの際にろう材までＭｇが拡散し、ろう付け性が低下する可能性がある。ただ、０．０５質量％未満ではろう付け後強度の向上の効果が小さい。
したがって、心材におけるＭｇの含有量は、０．５質量％以下が好ましく、より好ましくは０．０５質量％以上である。

＜心材の残部：Ａｌおよび不可避的不純物＞
心材の組成は前記の通りであり、残部はＡｌおよび不可避的不純物からなる。不可避的不純物は、ブレージングシートの諸特性を害さない範囲で許容される。また、前記特性を維持しつつ更に他の特性を与えるため、必要であれば、不可避的不純物を積極的に含有させることは可能である。
なお、積極的に含有させても問題のない元素としては、心材の材料特性（固相線温度、耐食性、強度など）を高める合金元素（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｃｒなど）を例示することができ、含有量の上限は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒであればそれぞれ０．５質量％、Ｚｒであれば０．３質量％とすることができる。

≪パラメータＪ≫
パラメータＪとは、ろう材のろうの流動性およびろう付け後のヘッダの表面性状（ろう材側の表面性状）に関わるパラメータである。このパラメータＪは、ろう材の液相率Ｘを用いて、下記式（１）に基づき求められるパラメータである。なお、下記式（１）は、実験結果に基づいて求められた実験式である。
Ｊ＝｛（１−２Ｘ）^０．３５＋１｝^−１＋｛（１−Ｘ）^０．３５＋１｝^−１・・・（１）
このパラメータＪが１．２未満では、十分な流動ろうを確保することができず、ヘッダとチューブとの接合性が低下してしまう、あるいは、ヘッダとチューブとの接合部に流動ろうを保持することができず、流動ろうがチューブやフィンを侵食する可能性が高くなってしまう。
したがって、パラメータＪは１．２以上であり、好ましくは、１．２５以上である。

ここで、ろう材の液相率Ｘとは、ろう付け時におけるろう材の液相率（＝ろう材全体に対するろう材液相化部（溶融部）のｍｏｌ分率）であり、詳細には、６００℃の大気圧下におけるろう材の液相率である。
なお、ろう材の液相率Ｘは、ろう材の組成、ろう付け温度、圧力（気圧）等に基づいて、標準的な熱力学計算ソフト（例えば、サーモカルク（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ））により算出される値を用いればよい。

パラメータＪについて、各液相率Ｘにおけるろう材の状態を詳細に説明する。
＜液相率Ｘ：０．４２未満、パラメータＪ：１．２未満＞
ろう材の液相率Ｘが０．４２未満であり、パラメータＪが１．２未満のろう材の状態を説明する。
この場合、ろう付け時において、ヘッダ（およびタンク）のろう材で液相がほとんど発生しない。その結果、ヘッダ（およびタンク）のろう材が付根部に流れず、付根部にフィレットを形成させるのが困難となり、接合性が悪くなる。

＜液相率Ｘ：０．４２〜０．６３、パラメータＪ：１．２以上＞
ろう材の液相率Ｘが０．４２〜０．６３であり、パラメータＪが１．２以上のろう材の状態を説明する。
この場合、ろう付け時において、ヘッダ（およびタンク）のろう材の一部が溶融せずに残っており、ろう材の表面の微細粒状態をある程度維持することができる。そして、溶融した一部の流動ろうが微細粒状態のろう材の表面に引っ張られることにより、付根部に流動ろうを保持することができる。その結果、ヘッダとチューブとの接合性を確保できるとともに、チューブやフィンの侵食を防止することができる。

＜液相率Ｘ：０．６３を超えて０．８８未満、パラメータＪ：１．２未満＞
ろう材の液相率Ｘが０．６３を超えて０．８８未満であり、パラメータＪが１．２未満のろう材の状態を説明する。
この場合、ろう付け時において、半溶融したろう材がヘッダ（およびタンク）の表面に残存することにより、ろう材の表面が微細粒状態を維持できなくなる。その結果、溶融した流動ろうを付根部に保持することができず、チューブやフィンを侵食する可能性が高くなってしまう。

＜液相率Ｘ：０．８８以上、パラメータＪ：１．２以上＞
ろう材の液相率Ｘが０．８８以上であり、パラメータＪが１．２以上のろう材の状態を説明する。
この場合、ろう付け時において、ヘッダ（およびタンク）のろう材のほとんどが溶融して流動するため、心材表面がろう付け時およびろう付け後の表面となる。そして、心材表面は微細粒状態をある程度維持することができる。したがって、溶融した流動ろうが微細粒状態の心材の表面に引っ張られることにより、付根部に流動ろうを保持することができる。その結果、ヘッダとチューブとの接合性を確保できるとともに、チューブやフィンの侵食を防止することができる。

ろう材の液相率Ｘは、ろう材のＳｉ含有量のみに左右されるものではなく両者は完全には対応しないが、例えばＡｌ−Ｓｉ合金を６００℃でろう付する場合であって、液相率Ｘが０．４２未満の場合、ろう材のＳｉ含有量は４．５質量％前後またはそれ以下であり（いわゆる極低Ｓｉろう）、液相率Ｘが０．４２〜０．６３の場合、ろう材のＳｉ含有量は４．５〜６質量％前後であり（いわゆる低Ｓｉろう）、液相率Ｘが０．６３を超えて０．８８未満の場合、ろう材のＳｉ含有量は７．５質量％前後であり（いわゆる中Ｓｉろう）、液相率Ｘが０．８８以上の場合、ろう材のＳｉ含有量は８．５質量％前後、またはそれ以上（いわゆる高Ｓｉろう）である。
なお、ろう材の液相率Ｘは、Ｓｉ含有量のほか、Ｚｎ含有量やその他の組成等によって制御することができる。

≪平均結晶粒径≫
心材およびろう材の各平均結晶粒径は、詳細には、ろう付け前の状態における各平均結晶粒径であり、ろう付け時の心材またはろう材表面における流動ろうの保持力に影響を与える。平均結晶粒径が５０μｍを超えると、ろう付け時において、心材表面またはろう材表面が十分な微細粒形状とはならず、心材表面またはろう材表面が流動ろうをとどめておこうとする力を確保できない。その結果、チューブ・フィン側へ流動するろう材が増加し、チューブやフィンの侵食の可能性が大きくなってしまう。
したがって、心材およびろう材のろう付け前の平均結晶粒径は、５０μｍ以下であり、流動ろうの保持力を確保するために、好ましくは１５〜３５μｍである。

平均結晶粒径（円相当径）の測定は、アルカリエッチング等で表層部を所定量除去（ろう材であれば表面洗浄程度、心材であればろう材＋１０μｍ程度除去）した面（例えば２００倍）を５視野観察し、視野面積および視野中の粒子数を測定する。そして、５視野の各「結晶粒径」＝（（視野面積／視野中の粒子数）／π）^０．５を算出し、算出した５視野の結晶粒径の値を平均し、平均結晶粒径を求めればよい。
なお、視野面積は特に限定されないが、例えば、１視野：０．１〜１ｍｍ角程度で行えばよい。

ここで、心材とろう材の両方の平均結晶粒径を規定している理由は、ろう付け時において、ろう材の全てが表面から流動することで心材表面がブレージングシート（ヘッダ）の表面となる場合と、ろう材が表面に残存することでろう材表面がブレージングシート（ヘッダ）の表面となる場合と、の両方の場合が考えられるからである。
なお、心材とろう材の平均結晶粒径は、後記する最終の冷間加工率、および、その後の焼鈍の条件等によって制御することができる。

＜ろう材の厚さ＞
ろう材の厚さは、ブレージングシートの板厚の５〜３０％である。５％未満であると付根部のフィレットを十分に形成することができず、３０％を超えるとチューブ・フィン側へ流動するろう材が増加し、チューブやフィンの侵食の可能性が大きくなってしまうからである。

＜心材の固相線温度＞
心材の固相線温度（融点）は、ろう付け温度以上であることが好ましい。心材の固相線温度（融点）がろう付け温度未満であると、ろう付け時に心材が溶融してしまい結晶粒の微細粒形状を維持できなくなる可能性が高くなるからである。

次に、本実施形態に係るブレージングシートの用途について説明する。
≪用途≫
本実施形態に係るブレージングシートは、熱交換器のヘッダに使用する。ここで、ヘッダ１とは、ブレージングシート（板材）をプレス成形して製造される部材であり、図１に示すように、管状を呈する複数のチューブ３の長手方向両端に設置され、当該チューブ３に接合する部材である。そして、ヘッダ１にタンク２が組みつけられることにより、両部材１、２の間に流体流路が形成され、当該流体流路と複数のチューブ３内部の流体流路とが連通することとなる。なお、本実施形態に係るブレージングシートをヘッダ１に適用する際、ろう材がクラッドされた側が外側（流体流路を形成しない側）となるように適用すればよい。
ここで、本実施形態に係るブレージングシートは、少なくとも熱交換器１０のヘッダ１に適用されていればよいため、当然、ヘッダ１だけでなくタンク２等にも適用されていてもよい。

なお、熱交換器１０には、ヘッダ１およびタンク２が一体となって構成（連通部材とする）されているものが存在する。その場合、ヘッダ１とは、連通部材の少なくとも一部（または全部）を構成する部材である。

≪アルミニウム合金ブレージングシートの製造方法≫
まず、心材用アルミニウム合金、ろう材用合金、必要に応じて、内張材用アルミニウム合金（心材のろう材が積層している側と反対側に積層する犠牲陽極材またはろう材）を連続鋳造にて溶解、鋳造し、適宜、面削、均質化熱処理（以下、均熱という）を施して、心材用鋳塊、ろう材用鋳塊、および内張材用鋳塊を得る。
そして、ろう材用鋳塊および内張材用鋳塊を熱間圧延または切断することにより、それぞれ所定の厚さにすることで、ろう材および内張材を得る。

次に、心材にろう材を積層し、必要に応じて、他面側に内張材を配置して、所定のクラッド率になるように重ね合わせ、４００℃以上の温度で加熱した後、熱間圧延により圧着し、板材とする。
その後、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延を行うことにより板材を所定の板厚とする。なお、圧着後、冷間圧延前に、合金中の元素分布を調整する目的で、粗鈍を実施してもよい。また、中間焼鈍は３５０〜４５０℃で３時間以上実施するのが好ましく、最終の冷間加工率は３０〜８０％となるようにすることが好ましい。また、最終の板厚とした後、成型加工性を考慮して仕上げ焼鈍を実施してもよい。仕上げ焼鈍により、材料が軟化し、伸びが向上するため加工性が確保できる。

ブレージングシートの心材およびろう材中の結晶粒を所望の平均結晶粒径まで微細化する手段としては、最終の冷間加工率を大きくし（例えば、６０〜８０％）、その後に高温かつ極短時間の焼鈍（例えば、４５０〜５５０℃で３秒間以下）を実施する方法が挙げられる。

本実施形態に係るアルミニウム合金ブレージングシートの製造方法は、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、本発明に係るアルミニウム合金ブレージングシートについて、本発明の要件を満たす実施例と本発明の要件を満たさない比較例とを比較して具体的に説明する。
≪試験材作製≫
表１、表２に示す組成を有する心材およびろう材を作製し、表４に示す組合せで重ね合わせ、熱間圧延にて圧着しクラッド材とした。熱間圧延にて所定厚さとした後、４００℃で５時間の中間焼鈍を行い、さらに冷間圧延を行うことで板厚１ｍｍとし、最後に仕上げ焼鈍を実施し、平均結晶粒径を制御した。
詳細には、試験材Ｎｏ．１〜３８は、中間焼鈍後に冷間加工率７０％、仕上げ焼鈍５００℃で１秒間保持するという処理を施すことによりヘッダ材を作成した。一方、試験材Ｎｏ．３９〜４２は、中間焼鈍後に冷間加工率５０％、仕上げ焼鈍４００℃で１時間保持するという処理を施すことによりヘッダ材を作成した。

≪測定・算出方法≫
液相率Ｘは、ろう材の組成に基づいて、熱力学計算ソフト（サーモカルク（Ｔｈｅｒｍｏ−Ｃａｌｃ））により算出した。そして、当該液相率Ｘの結果に基づき、パラメータＪを算出した。
また、平均結晶粒径（円相当径）は、アルカリエッチング等で表層部を所定量除去（ろう材であれば表面洗浄程度、心材であればろう材＋１０μｍ程度除去）した面を２００倍で５視野（１視野：約３００×４００μｍ）観察し、視野面積および視野中の粒子数を測定した。そして、５視野の各結晶粒径＝（（視野面積／視野中の粒子数）／π）^０．５を算出し、算出した５視野の結晶粒径の値を平均し、平均結晶粒径を求めた。

≪評価試験方法≫
図３、４に示すとおり、段差が形成されるように重ね合わせた板状を呈する２枚のチューブ３、３を水平に設置し、ボルトおよびナットで固定された板状を呈するヘッダ１およびタンク２を当該チューブ３、３上に垂直に設けるとともに、コルゲート状（蛇腹状）に成形されたフィン４を当該チューブ３、３の段差が形成された部分に設けた。
前記のように作製した試験用部材について、大気圧下において６００℃×３ｍｉｎという条件でろう付けを実施した。
なお、ヘッダ１として表４（表１、２参照）のヘッダ材を使用し、タンク２、チューブ３、３、フィン４として、表３（表１、２参照）のタンク材、チューブ材、フィン材を使用した。

ろう付け後のフィレット高さ（図３のＡ）が２５０μｍ以上の場合をろう付け接合性が良好であると判断した。また、ろう付け後の侵食深さ（図４のＢ）が１５０μｍ以下の場合を侵食が抑制できていると判断した。
そして、上記２つの判断基準を同時に満たした場合を合格と判断した。

以下、表１には、ろう材の組成および液相率について示し、表２には、心材の組成について示し、表３には、タンク材、チューブ材、フィン材の組成について示し、表４には、ヘッダ材の詳細な構成および評価試験の結果を示す。
ここで、表４において、本発明の構成を満たさないもの、および、上記判断基準を満たさないものについては、数値に下線を引いて示す。また、表１、２、４中の「−」は、検出限界以下の含有量であることを示す。なお、表中に記載されている組成以外は、Ａｌおよび不可避的不純物である。

≪結果の検討≫
試験材Ｎｏ．１〜２９については、本発明の規定する要件を全て満たしていたことから、ろう付け接合性が良好であるとともに、侵食が抑制できているとの結果となった。

試験材Ｎｏ．３０〜３８については、パラメータＪが本発明の規定する範囲を超えていたことから、ろう付け接合性および侵食の抑制のうち、少なくとも一方の結果が判断基準を満たさず良好ではないという結果となった。

試験材Ｎｏ．３９、４０については、心材およびろう材の平均結晶粒径が本発明の規定する範囲を超えていたことから、侵食の抑制の結果が判断基準を満たさず良好ではないという結果となった。
試験材Ｎｏ．４１、４２については、パラメータＪが本発明の規定する範囲を超えていたとともに、心材およびろう材の平均結晶粒径が本発明の規定する範囲を超えていたことから、ろう付け接合性および侵食の抑制のうち、少なくとも一方の結果が判断基準を満たさず良好ではないという結果となった。

１ヘッダ
２タンク
３チューブ
４フィン
５フィレット
１０熱交換器

Claims

心材と、当該心材の少なくとも一面側にろう材と、を備えるとともに、熱交換器のヘッダに用いられるアルミニウム合金ブレージングシートであって、
ろう付け温度における前記ろう材の液相率Ｘ（＝ろう材全体に対するろう材液相化部のｍｏｌ分率）を用いて、下記式（１）に基づき求められるパラメータＪが１．２以上であり、
前記ろう材の厚さがアルミニウム合金ブレージングシートの板厚の５〜３０％であり、
前記心材および前記ろう材の各平均結晶粒径が５０μｍ以下であ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。
Ｊ＝｛（１−２Ｘ）^０．３５＋１｝^−１＋｛（１−Ｘ）^０．３５＋１｝^−１・・・（１）
前記ろう材は、Ｓｉ：３．０〜１２．２質量％を含有するＡｌ−Ｓｉ合金、または、Ｓｉ：３．０〜１２．２質量％およびＺｎ：１．０〜８．０質量％を含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム合金ブレージングシート。
前記心材は、Ｃｕ：１．５質量％以下、Ｓｉ：１．５質量％以下、Ｍｎ：１．８質量％以下、Ｔｉ：０．３５質量％以下、Ｍｇ：０．５質量％以下のうち少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、
前記心材の固相線温度がろう付け温度以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金ブレージングシート。