CN107073618B - 钎焊方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钎焊方法，可以容易地适用于量产设备，且作业工序容易简化，可以使钎焊接合的品质稳定。准备包含钎焊片(2)的被处理物(1)，所述钎焊片(2)具有芯材层(C)和被覆于芯材层(C)的至少一面的钎料层(B)，所述芯材层(C)具有下述化学成分，Mg：限制在低于0.2％，余量包含Al及不可避免的杂质，所述钎料层(B)具有下述化学成分，必须含有Si：4.0～13.0％、Bi：0.01～0.3％，还含有Li：0.004～0.08％及Be：0.006～0.12％中的1种或2种，Mg：限制在低于0.1％，余量包含Al及不可避免的杂质。以钎料层(B)存在于内侧被接合部(12)及外侧被接合部(13)的两方的方式组装被处理物(1)。在外侧被接合部(13)的钎料层(B)上涂布焊剂(3)后，在不活泼气体气氛下加热被处理物(1)，进行钎焊。

Description

钎焊方法
技术领域
本发明涉及铝材的钎焊方法。
背景技术
铝材因为具有导热率高、轻量等各种优点，所以多被用于热交换器等。例如，搭载于汽车的热交换器具有由纯铝或铝合金构成的罐、管及翅片等部件，将这些部件通过钎焊进行接合。另外，铝材的钎焊多使用在铝合金板的至少一板面被覆钎料而成的钎焊片(brazing sheet)。钎焊片因为可以将多个部件一并进行钎焊，所以可以容易地实现钎焊的作业工序的缩短及简化。
以往，作为铝材的钎焊方法，已知有真空钎焊法、诺可洛克(Nocolok)钎焊法。真空钎焊法是使用由Al－Si－Mg(铝－硅－镁)系合金构成的钎料，在将钎焊炉的加热室内减压了的状态下加热被处理物进行钎焊的技术。真空钎焊法中，在钎焊时，因为存在于铝材的表面的氧化膜由于Mg被破坏，所以可以不使用焊剂而形成钎焊接合。但是，真空钎焊法需要使用以能够进行钎焊室内的减压的方式构成的真空钎焊炉。真空钎焊炉与一般的钎焊炉相比是价格高昂的，因此，在通过真空钎焊法进行钎焊的情况下，存在难以降低制造成本的问题。
另一方面，诺可洛克钎焊法是使用由Al－Si系合金构成的钎料，在钎料上涂布了氟化物系的焊剂后，在不活泼气体气氛下加热被处理物进行钎焊的技术。诺可洛克钎焊法可以使用一般的钎焊炉进行钎焊。但是，在诺可洛克钎焊法中，当焊剂的涂布量不足时，焊剂引起的氧化膜的破坏不充分，导致钎焊性的降低，根据情况，可能产生钎焊不良。另外，在未涂布焊剂的情况下，不能进行钎焊。
焊剂的不足或未涂布引起的钎焊不良例如在热交换器的管等具有中空部的被处理物的钎焊中，在被处理物的组装后涂布焊剂的情况下容易产生。因此，以往，通过在构成被处理物的铝材的整个面预先涂布焊剂而实现防止焊剂的不足、未涂布，存在钎焊的作业工序变得繁杂的问题。
因此，作为不使用价格高昂的真空钎焊炉而通过简单的作业工序可以进行钎焊的方法，提案有利用基于Mg破坏氧化膜的作用，在不活泼气体气氛下进行钎焊的方法。例如，专利文献1中提案有一种方法，具有由Al－Si系合金构成的钎料，使用至少在钎料以外的钎焊片构成层添加了Mg的钎焊片在不活泼气体气氛下进行钎焊。根据该方法，通过以钎焊片的钎料被覆面朝向内侧的方式成形中空结构体，可以在中空结构体的内部不涂布焊剂而进行钎焊。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004－25297号公报
发明内容
发明所要解决的课题
不使用焊剂而在不活泼气体气氛下进行钎焊的方法存在气氛中的氧浓度变高时钎焊性容易恶化的问题。因此，当想要适用于量产设备时，由于被处理物的形状、构造、以及形成钎焊接合的位置的不同，存在钎焊接合的品质恶化的可能。
例如，在如专利文献1这样进行中空结构体的钎焊的情况下，中空结构体的中空部内因为难以流入中空结构体的外部的气氛，所以能够较容易地维持氧浓度低的状态。因此，在钎料滞留在中空部内的情况下，可以不使用焊剂而形成良好的钎焊接合。但是，因为钎焊炉内的氧浓度根据各种要因而变动，所以中空结构体的外部难以维持氧浓度低的状态。因此，在钎焊时，在钎料于中空结构体的外部露出的情况下，中空结构体的外部侧的钎焊性容易恶化。而且，在中空结构体具有钎料可以在中空部内和外部之间流通的构造的情况下，钎料容易聚集在钎焊性优异的中空部内。因此，在钎焊性差的外部侧，钎料不足，可能产生焊脚破损等钎焊不良。
针对该问题，考虑在中空结构体的外部涂布焊剂，改善外部侧的钎焊性的方法。但是，氟化物系的焊剂因与钎料中所含的Mg反应而被消耗，存在破坏氧化膜的效果降低的问题。因此，在焊剂的涂布量不充分的情况下，可能不能充分改善中空结构体的外部侧的钎焊性。另一方面，当为了改善中空结构体的外部侧的钎焊性而增大焊剂的涂布量时，钎焊时焊剂经由钎料向中空结构体的内部熔融扩散，可能使中空结构体的内部的钎焊性恶化。
如上，不使用焊剂而在不活泼气体气氛下进行钎焊的方法在适用于量产设备的情况下，尚有改善的余地。因此，强烈期望可以不取决于被处理物的形状或构造、及形成钎焊接合的位置而形成良好的钎焊接合的技术。
本发明是鉴于这样的背景而做出的，其目的在于，提供一种可以容易地适用于量产设备，作业工序容易简化，且可以使钎焊接合的品质稳定的钎焊方法。
用于解决课题的技术方案
根据本发明的一方面，提供一种钎焊方法，将由铝材构成且具有中空部的被处理物的、面向所述中空部的内侧被接合部、和面向外部空间的外侧被接合部一并进行钎焊，其特征在于，
准备包含钎焊片的所述被处理物，所述钎焊片具有芯材层和被覆于所述芯材层的至少一面的钎料层，所述芯材层具有下述化学成分，将Mg的含量限制在低于0.2％(质量％、以下相同)，余量包含Al及不可避免的杂质，所述钎料层具有下述化学成分，必须含有Si：4.0～13.0％、Bi：0.01～0.3％，还含有Li：0.004～0.08％及Be：0.006～0.12％中的1种或2种，将Mg的含量限制在低于0.1％，余量包含Al及不可避免的杂质，
以所述钎料层存在于所述内侧被接合部及所述外侧被接合部的两方的方式组装所述被处理物，
接着，在存在于所述外侧被接合部的所述钎料层上涂布焊剂，
之后，在不活泼气体气氛下加热所述被处理物，进行钎焊。
发明效果
所述钎焊方法中，所述被处理物具有面向所述中空部的所述内侧被接合部、和面向外部空间的所述外侧被接合部。所述内侧被接合部面向不易流入外部空间的气氛的所述中空部，因此，能够容易地维持气氛中的氧浓度低的状态。因此，所述内侧被接合部不使用焊剂而进行钎焊比较容易。另一方面，在面向外部空间的所述外侧被接合部，气氛中的氧浓度容易变动，因此，钎焊需要使用焊剂。这样，所述被处理物具有适宜的钎焊方法不同的2种被接合部。
与之相对，用于所述被处理物的钎焊的所述钎焊片具有Mg的含量分别被限制在低于所述特定的量的所述芯材层和所述钎料层。因此，所述钎焊片能够抑制与Mg的反应导致的所述焊剂的消耗，可以通过所述焊剂而提高所述外侧被接合部的钎焊性。因此，所述钎焊方法通过仅在存在于所述外侧被接合部的所述钎料层涂布所述焊剂，在气氛中的氧浓度容易变动的所述外侧被接合部可以形成良好的钎焊接合。
另外，所述钎料层包含Li(锂)或Be(铍)的至少一方、和Bi(铋)。Li及Be具有破坏铝材表面的氧化膜的作用。另外，Bi具有促进基于Li及Be的氧化膜的破坏的作用。因此，所述钎焊片在可以稳定地维持氧浓度低的状态的所述内侧被接合部，可以不使用所述焊剂而形成良好的钎焊接合。
以上的结果是，所述钎焊方法在用于形成良好的钎焊接合的条件互不相同的所述外侧被接合部和所述内侧被接合部这两方可以一并形成良好的钎焊接合，可以使钎焊接合的品质稳定。另外，所述钎焊方法可以使用所述焊剂进行氧浓度容易变动的所述外侧被接合部的钎焊，因此，不需要严格地管理氧浓度。因此，所述钎焊方法可以容易地适用于量产设备。而且，所述钎焊方法不需要在所述内侧被接合部涂布所述焊剂，因此，在组装所述被处理物之前，不需要预先涂布焊剂。因此，所述钎焊方法可以容易地简化钎焊的作业工序。
附图说明
图1是实施例1的钎焊前的被处理物的立体图。
图2是实施例1的被接合部附近的(a)钎焊前的局部放大剖视图、(b)钎焊结束了的状态的局部放大剖视图。
图3是实施例2的钎焊前的被处理物的立体图。
图4是实施例2的被接合部附近的(a)钎焊前的局部放大剖视图、(b)钎焊结束了的状态的局部放大剖视图。
图5是在实施例3的两张钎焊片之间夹持翅片而成的被处理物的钎焊结束了的状态的剖视图。
图6是实施例3的由一张钎焊片构成且具有2处中空部的被处理物的钎焊结束了的状态的剖视图。
图7是实施例3的由一张钎焊片构成且具有1处中空部的被处理物的钎焊结束了的状态的立体图。
图8是实施例4的具有集流管、翅片及管的被处理物的俯视图。
具体实施方式
在上述钎焊方法中，上述被处理物至少包含上述钎焊片自身。即，上述被处理物可以仅由钎焊片构成，也可以包含通过钎焊片钎焊的其它部件。
在被处理物包含钎焊片以外的“其它部件”的情况下，其它部件的材质可以根据要求的机械特性或耐腐蚀性、加工性从纯铝及铝合金中适宜选择。从抑制Mg导致的钎焊性的恶化的观点出发，上述其它部件优选Mg的含量为0.2％以下。
上述钎焊方法在被处理物具有钎料不能在外侧被接合部和内侧被接合部之间流通的构造的情况、及、具有钎料可以于外侧被接合部和内侧被接合部之间流通的构造的情况中的任一种情况下，也可以在外侧被接合部及内侧被接合部这两方一并形成良好的钎焊接合。即，上述钎焊方法如上述，通过使用焊剂而可以提高外侧被接合部的钎焊性。因此，在具有钎料不能在外侧被接合部和内侧被接合部之间流通的构造的被处理物的钎焊中，通过外侧接合部及内侧接合部的各自的钎料而可以形成良好的钎焊接合。
另外，在具有钎料可以于外侧被接合部和内侧被接合部之间流通的构造的被处理物的钎焊中，通过焊剂而可以提高外侧被接合部的钎焊性。其结果，可以抑制钎料汇集于内侧被接合部。因此，上述钎焊方法在具有上述构造的被处理物的钎焊中，可以向外侧被接合部及内侧被接合部这两方供给充分量的钎料，可以在两者形成良好的钎焊接合。
进而，上述钎焊方法如上述可以抑制Mg引起的焊剂的消耗，因此，与以往相比可以降低焊剂在外侧被接合部的涂布量。另外，如后述，Li在钎焊时与焊剂几乎不发生反应，Be与焊剂完全不发生反应。因此，上述钎焊方法在具有上述构造的被处理物的钎焊中，在涂布于外侧被接合部的焊剂因某种原因而渗出到内侧被接合部的情况等下，能够避免内侧被接合部的钎焊性恶化。
以上的结果是，就上述钎焊方法而言，在具有钎料可以于外侧被接合部和内侧被接合部之间流通的构造的被处理物中，也能够形成良好的钎焊接合。
在上述钎焊方法中，作为不活泼气体，可以使用目前公知的气体。从对量产设备的应用的观点出发，优选使用氮、氩或氮和氩的混合气体。为了提高钎焊性，不活泼气体中的氧浓度低是优选的。具体而言，不活泼气体中的氧浓度优选为100ppm以下，更优选为50ppm以下。通过降低不活泼气体中的氧浓度，也可以得到焊剂的涂布量的降低这一效果。该氧浓度通过以往使用的焊剂钎焊用的气氛炉而可以容易地实现。
钎焊中的加热温度优选为585～620℃，更优选为590～610℃。在加热温度低于585℃的情况下，钎料的流动性降低，因此，钎焊性可能恶化。在加热温度超过620℃的情况下，钎焊片的芯材层、钎焊的对象材料的一部分熔融的腐蚀产生，可能出现不良。另外，为了抑制升温中的被处理物的不需要的氧化，到达规定的加热温度为止的升温速度快是优选的。
上述钎焊方法优选用于例如热交换器的制造。热交换器由翅片、管及集流管等多个零件构成，例如，在管的筒内或翅片和管之间等具有多个中空部。因此，以往是在这些零件上涂布了焊剂之后，进行向规定形状的组装，存在作业性非常差的问题。与之相对，上述钎焊方法中，通过在将翅片等组装成规定的形状后，在外侧被接合部涂布焊剂，由此可以在外侧被接合部及内侧被接合部这两方一并形成良好的钎焊接合。因此，不需要预先在零件上涂布焊剂，可以提高作业性。
[钎焊片]
用于上述钎焊法的钎焊片具有芯材层、和被覆于芯材层的至少一面的钎料层。以下，对芯材层的化学成分及钎料层的化学成分进行详细说明。
＜钎料层＞
钎料层具有下述化学成分，必须含有Si：4.0～13.0％、Bi：0.01～0.3％，还含有Li：0.004～0.08％及Be：0.006～0.12％中的1种或2种，Mg的含量被限制在低于0.1％，余量包含Al及不可避免的杂质。
·Si：4.0～13.0％
通过将Si的含量设为4.0～13.0％，可以向被接合部供给充分量的钎料。在Si的含量低于4.0％的情况下，产生钎料的供给量不足的钎料流动性降低等问题，钎焊性可能恶化。另一方面，在Si的含量超过13.0％的情况下，钎料的供给量过剩，芯材层的熔解量可能过大。另外，该情况下，钎料层的熔融温度可能过度升高。这些结果是，钎焊性可能恶化。
·Bi：0.01～0.3％
Bi具有将存在于铝材的表面的氧化膜脆弱化的作用。因此，Bi通过与Li或Be共存，可以促进Li及Be导致的氧化膜的破坏，使钎焊性提高。另外，Bi具有使钎料的表面张力降低的作用，因此，钎料容易流入被处理物的细的间隙。其结果，可以提高钎焊接合的可靠性。
通过将Bi的含量设为0.01～0.3％，可以充分得到上述的作用效果，可以提高内侧被接合部的钎焊性。从同样的观点出发，Bi的含量优选为0.01～0.03％。在Bi的含量低于0.01％的情况下，上述的作用效果不充分，内侧被接合部的钎焊性可能恶化。另一方面，在Bi的含量超过0.3％的情况下，难以得到与Bi的量相应的钎焊性提高的效果。另外，在Bi的含量多的情况下，钎料层的表面可能变色，根据情况，可能使钎焊性恶化。
·Li：0.004～0.08％、Be：0.006～0.12％
Li及Be只要在钎料层中含有任意一方即可，也可以含有两方。Li及Be均具有破坏存在于铝材表面的氧化膜而提高钎焊性的作用。另外，Li与焊剂几乎不发生反应，Be与焊剂完全不发生反应。因此，含有Li及Be的钎料几乎不妨碍焊剂的作用。
Li及Be破坏氧化膜的机制目前不明确，但推测为通过以下的机制而氧化膜被破坏。Li及Be均为比Al容易氧化的元素，因此，认为可以从存在于被处理物的表面的氧化膜剥夺氧。而且，被剥夺了氧的氧化膜与剥夺氧之前相比脆弱化，因此，认为氧化膜产生龟裂而被破坏。
另外，Be从铝材表面的氧化膜剥夺氧，成为氧化物。认为该Be的氧化物具有在钎焊中覆盖钎料的表面，防止钎料的氧化的作用。
通过将Li的含量设为0.004～0.08％，可以充分得到上述的作用效果，可以提高内侧被接合部的钎焊性。从同样的观点出发，Li的含量优选为0.006～0.04％。在Li的含量低于0.004％的情况下，破坏氧化膜的效果不充分，内侧被接合部的钎焊性可能恶化。另外，在Li的含量超过0.08％的情况下，Li的氧化物在钎焊片的钎料层的表面成长，可能导致钎焊性的恶化。
通过将Be的含量设为0.006～0.12％，可以充分得到上述的作用效果，可以提高内侧被接合部的钎焊性。从同样的观点出发，Be的含量优选为0.008～0.04％。在Be的含量低于0.006％的情况下，破坏氧化膜的效果不充分，内侧被接合部的钎焊性可能恶化。另外，在Be的含量超过0.12％的情况下，Be的氧化物在钎焊片的钎料层的表面成长，可能导致钎焊性的恶化。
·Mg：低于0.1％
Mg通过与焊剂反应而消耗焊剂，使外侧被接合部的钎焊性恶化。另外，Mg和焊剂的反应生成物使钎料的流动性降低，使钎焊性恶化。从抑制这些问题的观点出发，需要将钎料层中的Mg的含量限制在低于0.1％。从同样的观点出发，Mg的含量越少越优选，更优选限制在0.05％以下。
上述钎料层除含有上述的Si、Bi、Li及Be之外，还可以含有由Sr(锶)：0.002～0.05％、Sb(锑)：0.003～0.07％、Fe(铁)：0.05～0.8％、Mn(锰)：0.05～0.2％及Ti(钛)：0.01～0.15％构成的组中的1种或2种以上。就这些元素而言，通过将钎料层中的含量设为上述特定的范围内，可以调整钎料的流动性，进一步提高钎焊性。
另外，上述钎料层还可以含有Cu(铜)：0.5～5.0％、Zn(锌)：0.9～6.0％中的1种或2种。就这些元素而言，通过将钎料层中的含量设为上述特定的范围内，可以调整钎料层的电位，进一步提高钎焊片的耐腐蚀性。
＜芯材层＞
·Mg：低于0.2％
上述钎焊片的芯材层具有下述化学成分，将Mg的含量限制为低于0.2％(质量％、以下相同)，余量包含Al及不可避免的杂质。芯材层的Mg因钎焊时的加热而扩散在钎料中，与上述相同，可能导致与焊剂发生反应、使钎料的流动性降低等问题。从抑制这些问题的观点出发，需要将芯材层中的Mg的含量限制在低于0.2％。从同样的观点出发，Mg的含量越少越优选。
·Mn：0.05～1.3％、Si：1.0％以下、Fe：1.0％以下、Cu：0.9％以下、Zn：6.5％以下、Ti：0.2％以下及Zr(锆)：0.5％以下，
芯材层中还可以含有Mn：0.05～1.3％、Si：1.0％以下、Fe：1.0％以下、Cu：0.9％以下、Zn：6.5％以下、Ti：0.2％以下及Zr：0.5％以下中的1种或2种以上。通过将这些元素添加到芯材层中，可以提高钎焊片的强度及耐腐蚀性。此外，在这些元素的含量过多的情况下，在制作钎焊片时的压延工序中可能容易产生破裂。
上述钎焊片也可以预先被实施存在于上述钎料层的表面的氧化膜的蚀刻处理。通过对钎焊片实施蚀刻处理，可以减薄钎料层表面的氧化膜。其结果，通过焊剂或Li等可以更容易地破坏氧化膜，可以进一步提高钎焊性。为了充分得到该效果，优选通过蚀刻处理将钎料层表面的氧化膜的厚度减薄至5nm以下。
作为上述蚀刻处理，例如可以举出将上述钎焊片浸渍于酸或碱中的方法等。具体而言，作为酸，可以使用氢氟酸的稀释溶液、氢氟酸和硝酸的混合稀释溶液、磷酸和硫酸的混合稀释溶液等。另外，作为碱，可以使用苛性钠的溶液等。
另外，优选在上述蚀刻处理后，在上述钎料层的表面涂布不活泼气体中的热分解温度为380℃以下的油剂。该情况下，可以通过上述油剂抑制钎料层表面的氧化，因此，可以长期容易地维持蚀刻处理带来的良好的钎焊性。
另外，上述油剂因为在钎焊时的升温中容易被分解，所以在钎焊温度下不易残留在被处理物的表面。因此，即使在油剂附着于被处理物的表面的状态下开始钎焊，损害钎焊性的可能性也小。因此，通过使用上述油剂，可以得到维持良好的钎焊性的效果，并且可以省略脱脂处理，使钎焊的作业工序更简化。
具有超过380℃的热分解温度的油剂不易因钎焊时的加热而分解，根据情况可能烧附于被处理物的表面。其结果，钎焊性可能恶化。
[焊剂]
在上述钎焊方法中，在存在于被处理物的面向外部空间的外侧被接合部的钎料层上涂布焊剂。作为焊剂，例如可以使用以往使用的K－Al－F(钾－铝－氟)系焊剂。此外，在上述钎焊方法中，虽然不需要在面向中空部的内侧被接合部积极地涂布焊剂，但即使在内侧被接合部涂布焊剂，钎焊性也不会恶化。
焊剂向存在于外侧被接合部的钎料层的涂布量优选为0.5～7.0g/m2，更优选为0.5～4.5g/m2，进一步优选为0.5～3.5g/m2。通过将焊剂的涂布量控制在上述特定的范围内，可以容易地形成良好的钎焊接合，并且能够避免焊剂过剩，避免钎焊后的外观品质的降低。
在焊剂的涂布量低于0.5g/m2的情况下，焊剂引起的氧化膜的破坏可能不充分。另外，根据情况，在钎焊中，氧化可能在外侧被接合部的表面过度进行。这些结果是，可能导致外侧被接合部的钎焊性的恶化。另一方面，在焊剂的涂布量超过7.0g/m2的情况下，难以得到与涂布量相应的钎焊性的提高效果。另外，根据情况，焊剂过剩，可能导致钎焊后的外观品质的降低或表面处理性的降低。
在此，上述的焊剂的涂布量是通过涂布于钎料层上的焊剂的量除以焊剂的涂布面积而算出的值。即，在上述钎焊方法中，也可以存在在钎料层上局部存在焊剂的涂布量多的部位或焊剂的涂布量少的部位等涂布不均。
以往，在对具有中空部的被处理物一并进行钎焊的情况下，如上述，焊剂因Mg而被消耗，因此，难以降低焊剂的涂布量。但是，当焊剂的涂布量增多时，导致焊剂过剩而产生浪费、或者钎焊后的被处理物上附着的焊剂残渣的量增多而外观品质降低等问题的产生。因此，为了抑制焊剂过剩，需要尽可能均匀地涂布焊剂。
与之相对，上述钎焊方法为了能够抑制Mg导致的焊剂的消耗，可以使焊剂的涂布量比以往低。进而，即使在钎料层上存在焊剂的涂布不均，也能够提高钎焊性。
上述焊剂优选将不活泼气体中的热分解温度为500℃以下的粘合剂的含量限制在20质量％以下。粘合剂用于在以往钎焊方法中均匀地涂布焊剂。但是，粘合剂因钎焊时的加热而热分解，存在因分解生成物而使钎焊性恶化的问题。特别是，因为在面向中空部的内侧被接合部不易引起气氛从外部空间的流入或气氛向外部空间的流出，所以粘合剂的分解生成物滞留在中空部内，容易使内侧被接合部的钎焊性恶化。
与之相对，上述钎焊方法中，因为也可以不一定必须均匀地涂布焊剂，所以不需要使用粘合剂。因此，通过将上述粘合剂的含量限制在20质量％以下，能够抑制粘合剂的分解生成物导致的钎焊性的恶化，能够进一步提高外侧被接合部及内侧被接合部这两方的钎焊性。
实施例
(实施例1)
使用附图说明上述钎焊方法的实施例。如图1及图2所示，本例的被处理物1由两张钎焊片2构成，存在由两张钎焊片2包围的筒状的中空部11。如图2(a)所示，本例的钎焊片2是在芯材层C的单面被覆有钎料层B的单面钎焊片。钎焊片2具有顶壁部21、和在顶壁部21的板宽方向的两端弯曲形成的一对侧壁部22。一对侧壁部22从顶壁部21的端部朝向顶壁部21的厚度方向上的钎料层B侧延伸。另外，在侧壁部22的前端形成有将钎焊片2向顶壁部21侧折回而成的突缘部23。
两张钎焊片2以顶壁部21的钎料层B彼此对面且突缘部23彼此抵接的方式配置。如图1及图2(a)所示，本例的被处理物1具有由两张钎焊片2包围的筒状的中空部11。另外，突缘部23的中空部11侧为内侧被接合部12，面向外部空间的一侧为外侧被接合部13。
在具有上述结构的被处理物1的外侧被接合部13涂布了焊剂3后，将被处理物1在不活泼气体气氛下进行加热，进行钎焊。由此，如图2(b)所示，在内侧被接合部12及外侧被接合部13这两方形成钎焊部14，对两张钎焊片2进行钎焊。
本例中，使用将钎料层B及芯材层C的化学成分如表1及表2所示那样进行了各种变更的钎焊片2制作被处理物1，进行被处理物1的钎焊性的评价。以下，对实验的详情进行说明。
[钎焊片2的制作]
铸造具有表1所示的化学成分的铝合金，制作铸块。将铸块以500℃加热而进行均质化处理，之后对铸块进行热轧，制作厚度5mm的钎料板。另外，与钎料板不同，铸造具有表2所示的化学成分的铝合金，制作铸块。将铸块以600℃加热而进行均质化处理，之后对铸块进行热轧，制作厚度45mm的芯材板。
将如上准备的钎料板及芯材板以表3所示的组合重合，以500℃的温度进行被覆轧制，制作厚度2mm的被覆轧制板。接着，对得到的被覆轧制板进行冷轧，制作厚度0.4mm的冷轧板。对该冷轧板进行加热，进行退火处理。如上，制作在芯材层C的单面被覆有钎料层B的钎焊片2。得到的钎焊片2的钎料层B的被覆率为10％。
[被处理物1的组装]
对钎焊片2进行冲压成形，成形为图1及图2所示的形状后，如图2(a)所示，以突缘部23的钎料层B彼此抵接的方式将两张钎焊片2组合。在该状态下使用夹具(省略图示)固定两张钎焊片2，组装被处理物1。
[焊剂3的涂布]
接着，以焊剂3不进入中空部11内的方式在被处理物1的一对开口端111(参照图1)贴附胶带(省略图示)，将中空部11暂时密封。在该状态下，通过喷雾在被处理物1的外表面、即面向外部空间的表面整体涂布K－Al－F系焊剂的乙醇悬浮液。之后，使被处理物1干燥，之后除去胶带。如上，在被处理物1的外表面涂布焊剂3。
焊剂3的涂布量通过以下的方法算出。首先，涂布焊剂3，通过从干燥后所测定的被处理物1的质量减去涂布焊剂3之前预先测定的被处理物1的质量，算出所涂布的焊剂3的总质量(g)。通过该总质量除以被处理物1的外表面的总面积(m2)，可以算出涂布于被处理物1的焊剂3的涂布量的平均。本例中，将该涂布量的平均作为涂布于外侧被接合部13的焊剂3的量。
本例中，考虑焊剂3的涂布不均，以涂布量的平均成为2.5g/m2的方式设定乙醇悬浮液中的焊剂3的浓度等涂布条件。但是，实际上如表3所示，焊剂3的涂布量的平均在1.0～4.5g/m2的范围进行变动。
[钎焊]
在被处理物1的钎焊中，使用可以将钎焊室内用不活泼气体置换的钎焊炉。本例中，向钎焊室内导入氮气，在将室内的氧浓度控制在20ppm以下的状态下进行被处理物1的钎焊。
被处理物1的加热通过以下的条件进行。向钎焊室内送入了被处理物1后，一边测量被处理物1的温度，一边以温度到达600℃为止的时间成为15分钟左右的方式加热被处理物1。被处理物1的温度到达了600℃后，将600℃的温度保持3分钟。之后，将被处理物1冷却后，从钎焊炉取出。如上，结束被处理物1的钎焊，制作了表3所示的33种试验体(试验体E1～E23、C1～C10)。
[钎焊性的评价]
通过目视评价及截面观察对得到的试验体进行钎焊性的评价。以下说明评价方法。
＜目视评价＞
通过目视观察形成于试验体的内侧被接合部12及外侧被接合部13的焊脚121、131(参照图2(b))的形状。表3表示其结果。此外，表3中的与“目视评价”一栏所示的记号对应的评价结果如下。
A+：焊脚121、131的大小的偏差小，焊脚121、131上没有切痕的极其良好的状态；
A：焊脚121、131的大小有若干偏差，但焊脚121、131上没有切痕的良好的状态；
B：焊脚121、131部分断裂而不连续的状态；
C：几乎未形成焊脚121、131、或没有进行钎焊接合的状态。
＜截面观察＞
将试验体切断并使与长度方向垂直的截面露出，取出形成于该截面的焊脚121、131的图像。基于该图像，如图2(b)所示，计算将焊脚121、131假定为圆弧时的曲率半径。即，如图2(b)所示，基于上述的截面图像，确定与焊脚121、131的形状最为吻合的近似圆122、132，将得到的近似圆122、132的半径设为曲率半径。此外，钎焊性越好，且钎焊中的钎料的润湿性越高，焊脚121、131的曲率半径越显示大的值。
[表1]
(表1)
[表2]
(表2)
[表3]
(表3)
由表1～表3可知，试验体E1～E23使用钎料层B及芯材层C的化学成分在上述特定的范围内的钎焊片2。因此，试验体E1～E23在目视评价及截面观察的任一评价中都显示良好的结果。此外，试验体E15在钎焊部14的表面产生变色。这认为是因为Bi的含量较多。因为试验体E15的目视评价及截面观察的结果良好，所以在试验体E15中，钎焊部14的变色在实用上不会成为问题。
另一方面，试验体C1～C6使用钎料层B中的Bi、Li或Be的任一种脱离上述特定的范围的钎焊片2。因此，在内侧被接合部12，产生焊脚破损或未接合等钎焊不良。试验体C1～C6因为内侧被接合部12的焊脚121的曲率半径小，所以Bi、Li或Be的任一个偏离上述特定的范围，因此，可以推定为导致内侧被接合部12的钎料的润湿性的降低。
试验体C7～C8使用钎料层B中的Si脱离上述特定的范围的钎焊片2。因此，钎焊中的钎料的流动性不充分，在内侧被接合部12及外侧被接合部13的任一处都产生钎焊不良。
试验体C9～C10使用钎料层B或芯材层C的Mg超过上述特定的范围的钎焊片2。因此，在外侧被接合部13产生钎焊不良。试验体C9～C10因为外侧被接合部13的焊脚131的曲率半径小，所以焊剂3与Mg发生反应而被消耗，因此，可以推定为导致外侧被接合部13的钎料的润湿性的降低。
(实施例2)
本例是包含钎焊片2以外的其它部件的被处理物1b的钎焊方法的例子。如图3及图4所示，本例的被处理物1b由平板状的钎焊片2b、和载置于钎焊片2b上的上部部件4构成，存在由钎焊片2b和上部部件4包围的筒状的中空部11。此外，图3及图4中使用的符号中，与实施例1中使用的符号相同的符号只要没有特别说明，则表示与实施例1相同的构成要素等。
上部部件4为将由JIS A 3003合金构成的厚度0.4mm的铝板弯曲而形成，具有与实施例1中的钎焊片2相同的形状。即，如图3及图4所示，上部部件4具有顶壁部41、弯曲形成于顶壁部41的宽度方向上的两端的一对侧壁部42、形成于侧壁部42的前端的突缘部43。
钎焊片2b具有与实施例1中的试验体E2及试验体E4中使用的结构相同的结构。本例的钎焊片2具有宽度50mm×长度100mm的尺寸。
本例中，在组装被处理物1b之前，在钎焊片2b的钎料层B的成为外侧被接合部13的部分(参照图4(a))涂布焊剂3。具体而言，以焊剂3的涂布量的平均成为1.5g/m2及3.5g/m2的方式制备焊剂3的浓度不同的2种乙醇悬浮液，将其使用刷毛进行了涂布后，使其干燥。
在本例的方法中，与如实施例1这样在被处理物1的整个面进行涂布的方法相比，存在涂布的焊剂3的总质量少、涂布面积的计算困难等问题，难以使用涂布后的钎焊片2b自身来正确地计算涂布量。因此，在本例中，使用上述2种乙醇悬浮液预先进行多次涂布实验，推定为对用于钎焊的钎焊片2b的涂布量包含在上述多次涂布实验中的最大值至最小值的范围，进行实验。表4表示上述涂布实验中的最大值至最小值的范围。
在钎焊片2b上涂布了焊剂3后，以突缘部43与钎料层B抵接的方式载置上部部件4(参照图4(a))。在该状态下，使用夹具将钎焊片2b和上部部件4固定，组装被处理物1b。如图3及图4(a)所示，本例的被处理物1b具有由钎焊片2b及上部部件4包围的筒状的中空部11。另外，突缘部43的中空部11侧为内侧被接合部12，面向外部空间的一侧为外侧被接合部13。
之后，与实施例1同样地进行钎焊，制作了表4所示的4种试验体(试验体E31～E34)。另外，本例中，为了与试验体E31～E34进行比较，除了完全不涂布焊剂3之外，准备与上述同样地制作的2种试验体(试验体C31～C32)。与实施例1同样地对这6种试验体进行钎焊性的评价，表4表示其结果。
[表4]
(表4)
自表4可知，外侧被接合部13涂布有焊剂3的试验体E31～E34在目视评价及截面观察的任一评价中都显示良好的结果。另一方面，不涂布焊剂3而制作的试验体C31～C32在外侧被接合部13产生钎焊不良。根据这些结果，在外侧被接合部13，不易得到钎料层B中所含的Bi、Li及Be带来的钎焊性的提高效果，可以理解为需要焊剂3。
(实施例3)
本例是可应用上述钎焊方法的被处理物1的其它方式的例子。就上述钎焊方法而言，如果是由铝材构成且具有中空部11的被处理物1，则可以应用于各种方式的被处理物1。图5～图7表示被处理物1(1c、1d、1e)的方式例子。此外，图5～图7表示被处理物1的钎焊结束的状态。钎焊片2的钎料层B通过钎焊时的加热而熔融，向内侧被接合部12及外侧被接合部13移动。因此，如图5～图7所示，在钎焊结束的状态下的芯材层C的表面，除内侧被接合部12及外侧被接合部13之外，没有残留钎料层B。
例如，如图5所示，被处理物1也可以在两张钎焊片2之间夹持内翅片5。图5的被处理物1c可以使用芯材层C的两面被覆有钎料层B的两面钎焊片来制作。
制作被处理物1c例如可以以如下方式进行。首先，将钎焊片2的板宽方向上的两端部弯曲，形成顶壁部21、和一对锥状侧壁部24。锥状侧壁部24以越远离顶壁部21，彼此的间隔越扩开的方式弯曲。接着，将另外准备的具有波纹形状的内翅片5收容在两张钎焊片2(2c、2d)中的一钎焊片2c的内侧，并与顶壁部21的钎料层B抵接。之后，将另一钎焊片2d的顶壁部21收容在一钎焊片2c的内侧，并使钎料层B与内翅片5抵接，同时使两张钎焊片2的锥状侧壁部24彼此抵接。
如上得到的被处理物1c在两张钎焊片2之间具有多个中空部11(11a、11b)。即，在板宽方向上的顶壁部21的两端存在由顶壁部21、锥状侧壁部24及内翅片5包围的筒状的中空部11a。另外，在比中空部11a更靠板宽方向的内侧存在由顶壁部21和内翅片5包围的筒状的中空部11b。
钎焊片2和内翅片5的抵接部是面向中空部11a或11b的内侧被接合部12，因此，可以不使用焊剂3而形成良好的钎焊接合。另一方面，锥状侧壁部24彼此的抵接部具有面向外部空间的外侧被接合部13。因此，通过在锥状侧壁部24彼此的抵接部的外表面涂布焊剂3，可以形成良好的钎焊接合。
另外，被处理物1也可以为将一张钎焊片2折弯而成的筒状体。例如，图6所示的被处理物1d可以通过将钎焊片2的板宽方向上的两端部向中央侧折回形成折回部25，进而将其前端折向内侧形成中央壁部26而制作。由此，形成中央壁部26、与中央壁部26相连的折回部25、与折回部25对面的基部27。
如上制作的被处理物1d具有由中央壁部26、折回部25、基部27包围的2处的中空部11。另外，基部27和中央壁部26接合的部分为内侧被接合部12，一对中央壁部26接合的部分为外侧被接合部13。
作为将一张钎焊片2折弯而成的被处理物1的其它方式，如图7所示，考虑在钎焊片2的板宽方向上的两端部形成突缘部23，以突缘部23彼此抵接的方式将钎焊片2成形为筒状的被处理物1e。
以上举出的被处理物1的方式是例示，只要是由铝材构成且具有中空部11的被处理物1，则可以应用上述钎焊方法。
(实施例4)
上述钎焊方法可以适用于热交换器的制造。如图8所示，本例的被处理物1f具有一对集流管61、以相互平行排列的状态插通于集流管61的5根挤出管62、配置于相邻的挤出管62之间的波纹形状的外翅片63。
被处理物1f具有多个中空部11(11c、11d)。即，如图8所示，在集流管61的排列方向上的被处理物1f的两端存在由集流管61、挤出管62及外翅片63包围的中空部11c。另外，在比中空部11c更靠上述排列方向的内侧存在由挤出管62和外翅片63包围的中空部11d。
就被处理物1f而言，在将集流管61、挤出管62及外翅片63组装成图8所示的规定形状后，应用上述钎焊方法进行钎焊，由此可以制作热交换器。
作为挤出管62，例如可以使用将管内部用隔壁区划成多个流路的多孔管。集流管61及外翅片63由芯材层C的两面具有钎料层B的钎焊片2构成。另外，集流管61具有用于插通挤出管62的贯通孔(省略图示)。
如图8所示，在本例的被处理物1f存在多个中空部11。挤出管62和外翅片63的抵接部为面向中空部11c或11d的内侧被接合部12，因此，可以不使用焊剂3而形成良好的钎焊接合。另一方面，集流管61和挤出管62的抵接部具有面向外部空间的外侧被接合部13。因此，通过在集流管61和挤出管62的抵接部的外表面涂布焊剂3，可以形成良好的钎焊接合。

Claims (7)

1.一种钎焊方法，将由铝材构成且具有中空部的被处理物的、面向所述中空部的内侧被接合部、和面向外部空间的外侧被接合部一并进行钎焊，
准备包含钎焊片的所述被处理物，所述钎焊片具有芯材层和被覆于所述芯材层的至少一面的钎料层，所述芯材层具有下述化学成分，将Mg的含量限制在低于0.2％(质量％、以下相同)，余量包含Al及不可避免的杂质，所述钎料层具有下述化学成分，必须含有Si：4.0～13.0％、Bi：0.01～0.3％，还含有Li：0.004～0.08％及Be：0.006～0.12％中的1种或2种，将Mg的含量限制在低于0.1％，余量包含Al及不可避免的杂质，
以所述钎料层存在于所述内侧被接合部及所述外侧被接合部的两方的方式组装所述被处理物，
接着，在存在于所述外侧被接合部的所述钎料层上涂布焊剂，
之后，在不活泼气体气氛下加热所述被处理物，进行钎焊。
2.根据权利要求1所述的钎焊方法，其中，
所述芯材层还含有下述成分中的1种或2种以上，Mn：0.05～1.3％、Si：1.0％以下、Fe：1.0％以下、Cu：0.9％以下、Zn：6.5％以下、Ti：0.2％以下及Zr：0.5％以下。
3.根据权利要求1或2所述的钎焊方法，其中，
所述钎焊片预先被实施存在于所述钎料层的表面的氧化膜的蚀刻处理。
4.根据权利要求3所述的钎焊方法，其中，
在所述蚀刻处理后，在所述钎料层的表面涂布不活泼气体中的热分解温度为380℃以下的油剂。
5.根据权利要求1或2所述的钎焊方法，其中，
所述焊剂中，不活泼气体中的热分解温度为500℃以下的粘合剂的含量被限制在20质量％以下。
6.根据权利要求1或2所述的钎焊方法，其中，
涂布于所述外侧被接合部的焊剂的量为0.5～7.0g/m2。
7.根据权利要求1或2所述的钎焊方法，其中，所述钎焊方法用于热交换器的制造。
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