CZ436598A3

CZ436598A3 - Tavidlo pro pájení hliníkových materiálů a způsob jejich pájení

Info

Publication number: CZ436598A3
Application number: CZ984365A
Authority: CZ
Inventors: Masahiro Kojima; Futoshi Watanabe; Atsuhiko Tounaka; Kiyotada Yasuhara; Hiroyuki Nojiri; Katsuyoshi Yamasoe
Original assignee: Showa Aluminum Corporation
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-08-11
Also published as: US6059174A; AU729409C; EP0936024A4; AU6370798A; EP0936024B1; DE69807039T2; ATE221814T1; WO1998050197A1; CZ295579B6; ES2183348T3; AU729409B2; EP0936024A1; DE69807039D1; TW353044B

Description

Oblast techniky

Vynález se týká tavidla pro pájení hliníkových materiálů ve výrobě, například výměníků tepla, dále se týká tavidla používaného tam, kde pájené díly obsahují hliník nebo slitinu hliníku, dále se týká způsobu pájení hliníkových materiálů, a zvláště se týká způsobu spojování několika dílů pomocí pájeni na tvrdo v jednom kroku.pájení.

V tomto popisu vynálezu se výraz hliník používá nejen pro čistý hliník,, ale i pro různé slitiny hliníku.

Dosavadní stav techniky

I

Obecně platí, že při nutnosti spojovat díly v několika stovkách bodů pájením, tak jak tomu je například u výměníku tepla, se pro pájení složkových kusů, například desek nebo žeber chladiče, požívají pájecí plechy, kdy po přichycení těchto kusů k sobě se sestava zahřívá v peci, přičemž se v jednom kroku vytvoří několik spájených bodů.

Příkladem použití pájecího plechu ke spojení hliníkových materiálů, je vytváření konstrukce tělesa výměníků tepla, u kterého se používá předem umístěná pájka a pájecí kus, například trubka a pod. Alternativně se místo trubky použila, jako pomocný materiál k pájení tělesa výměníku tepla, prášková pájecí pasta.

V obou případech byla materiálem, který se měl pájet, slitina hliník - křemík.

U jednoho způsobu pájení hliníkových dílů se film oxidu • o * * hliníku, na povrchu spojovaných dílu, odstraňuje pomoci tavidla.

Nedávno se místo tavidla na bázi chlóru, které se dříve používalo, vyvinulo nerezavějící, ve vodě nerozpustné tavidlo typu flouridu hlinitého. Toto tavidlo fluoridového typu se používá u pájení v peci. Jelikož je toto tavidlo nerezavějícím a ve vodě nerozpustným nehygroskopickým tavidlem, na rozdíl od • · · * • · • · · · « fl · *«·· fl « · · · · · · « • · flfl fl flfl ····· dříve používaného tavidla na hází chlóru, fluoridové tavidlo se rozptýlilo v kapalině, společně s práškovou pájkou z hliníkové slitiny, a to těsně před použitím. Tato suspenze tavidla se nanesla na spojované díly nástřikem nebo ponořením, a po usušení dílů se díly spojily.

Podle dosavadního stavu techniky byla médiem, používaným k rozptýlení tohoto tavidla, voda, což vzhledem k extremně nízké viskozitě vody mělo za následek velmi malou adhezi tavidla ke spojovaným dílům. Jestliže je adheze malá, tavidlo nanesené na povrch v důsledku vibrací a tření snadno odpadá. Tato skutečnost nepříznivě ovlivňuje pracovní prostředí, snižuje vlastnosti pájení a vede k vytváření cizích těles uvnitř obvodů výměníku tepla. Jelikož značné množství tavidla během nanášení odkapává, musí se použít ke kompenzaci ztrát další tavidlo. Zlepšuje to sice vlastnosti pájeni, ale na druhé straně to zvyšuje přítomnost zbytkového tavidla na spojovaných površích po tepelném pájení, což znovu vede k slabší adhezi filmu při nanášeni. Jelikož větší zbytkové množství zadržuje vlhkost, zhoršují se antikorozní vlastnosti a je cítit neobvyklý zápach. Kromě toho, zbytky tavidla ve vnitřním obvodu výměníku tepla zvyšují průtočný odpor vzduchu nebo chladivá, což může u výměníku způsobit způsobit pokles výkonu.

Ke zvýšení viskozity suspenze tavidla, a rovněž k zlepšení její adheze, byly navrženy různé kompozice. U jedné takové techniky je disperzantem organické rozpouštědlo, a z důvodu zvýšení viskozity pojidla (pojidlo je obecným pojmem pro disperzant tavidla, nebo pro práškovou hliníkovou slitinu, například pryskyřici nebo organické rozpouštědlo ) se přidává pryskyřice (carboxymethylceluloza, kalafuna, vinylacetát). JP 07 - 185796A například navrhuje, jako příklad pryskyřice, polyvinylalkohol.

Problém takové kompozice tavidla spočíval v tom, že při zvýšení teploty k teplotě pájení (přibližně 60O°C), se vnější vzhled výrobku pokazil a došlo vlivem pyrolýzy plynů k poškození spojů, k mezerám v koutovém spoji, a to vlivem karbonizace a povrchových usazenin. Produkty pyrolýzy se rovněž usazují v peci • «9 · · 0000 00 00

Μ · 0 « 0 0 00 0 • 0 0 0 0 0000 » 0 00 0 ·0 00*000 • 0 0 0 0 0 0 0

000 >000 00 00 00 00 určené pro pájení hliníkem.

Jiný druh techniky pájení je například uveden v JP 08-187594A, kde se viskózní pojidlo, obsahující pryskyřici oxid polyalkylenu rozpuštěnou v organickém rozpouštědle, používá jako disperzant. Vhodné viskozity se dosahuje rozpuštěním zmíněného oxidu polyalkylenu v rozpouštědle, přičemž vlastnosti pyrolyzy jsou dostačující a zbytky po karbonizaci se po pájení nevytváří. Tato pájecí pasta se nanáší na díly, které se mají spojit a po zahřátí, které má vypařit nebo rozložit složky pojidla, se vlastní pájení realizuje obvyklým způsobem.

Organické rozpouštědlo však při ohřevu emituje neobvyklý zápach, který u dělníků vyvolává nepříjemné pocity. Některá organická rozpouštědla v pájecí pastě, například 1,4 dioxan, vykazují vysoký stupeň hořlavosti, jsou pro člověka toxická a ovlivňují hygienu osob, které s nimi přichází do styku.

Rozpouštědlo, které ve spojích zůstává jako nerozložený zbytek, zhoršuje vlastnosti pájení.

Po použití viskózního pojidla jako disperzantu se zlepšila, při porovnání s případem kdy se použila voda, přilnavost tavidla, ale nějaké tavidlo ze spojů odpadlo, a to vlivem tření a vibraci během prací prováděných po nanesení a vysoušení.. Problémy s odlupováním tavidla nebyly dosud zcela vyřešeny.

Podstata vynálezu

Tento vynález, zaměřený na shora uvedené problémy, má za cíl poskytnout kompozici tavidla a způsob použití tohoto tavidla k pájení hliníkových materiálů, kde množství tavidla použitého k pájení spojů je tím správným množstvím, a kde dochází ke zlepšení pracovního prostředí.

' ·' 4 .

K dosažení zmíněných cílů zahrnuje kompozice tavidla k pájení hliníkových materiálů, podle tohoto vynálezu, 0,5-25 váhových dílů směsi polymeru, která má repetiční jednotky oxidu alkylenu s hodnotou průměrné molekulové hmotnosti 500 000 až 5 000 000, 5-30 váhových dílů fluoridového tavidla, přičemž zbytek do 100 váhových dílů kompozice tvoří voda.

• · · · · · «· · *

Jako disperzant tavidla se používá voda, a jelikož pryskyřice se rozkládá a těká při 140°C - 200°C, může se složka pryskyřice zcela odstranit předehřátím, a to před krokem pájení, a po dodání vhodného tavidla do hliníkových materiálů. Tím se lze vyhnou riziku zamoření pece nebo chybám při pájení, které mohou být způsobeny rozložením zbytků komponent pryskyřice.

Kompozice tavidla k pájení hliníkových materiálů, podle tohoto vynálezu, může rovněž zahrnovat 0,3-5 váhových dílů neióntových detergentů (povrchově aktivních látek).

Neiontové detergenty mají vůči tavidlu vysokou afinitu, takže tavidlo se může v kompozici stabilně rozptýlit. Stabilita kompozice se po čase zlepšuje.

Způsob pájení hliníkových materiálů podle tohoto vynálezu, pomocí kterého se má zmíněných cílů dosáhnout, je charakteristický tím, že kompozice tavidla se nanáší jako povlak na spojované hliníkové materiály, povlečené povrchy se zahřívají, aby se odstranila voda, povlečené povrchy se dále zahřívají, aby se rozložila polymerní směs, a dále se zahřívá pro dokončení vlastního procesu pájeni.

Neexistuje žádné zvláštní omezení pro použití hliníkových materiálů vhodných k pájení, pomocí způsobu tohoto vynálezu, a to za předpokladu, že se použije fluoridové tavidlo rovněž podle tohoto vynálezu.

U kompozice tavidla, podle tohoto vynálezu, se jako disperzant používá voda, jako pojidlo k dodání viskozity se používá ve vodě rozpustný polymer, čímž se zlepšuje přilnavost tavidla ke spojům.

(Kompozice tavidla)

Sloučenina polymeru

Sloučenina polymeru je substance, která má repetenční jednotky oxidu alkylenu, například oxidu ethylenu nebo oxidu propylenu.

Může to být homopolymer oxidu alkylenu nebo kopolymer s různými • 4 4 * • · » · »4 4

4 4 4 4

4 · b 4 4 b 4 4 b 4 ·

4444444 4* *·

4 4

444 444

4

4 4 4 typy oxidu alkylenu nebo jiných sloučenin. Mohou se použít sloučeniny polymeru s přímým nebo větveným řetězcem. Příkladem sloučenin polymerů, kterým se dává přednost, jsou oxidy polyalkylenu, získané dodatečnou polymerizaci nízkého oxidu alkylenu, například oxidu ethylenu s organickou složkou, která má dvě nebo více aktivních hydroxylových skupin, nebo sloučenina polymeru získaná reakcí takové sloučeniny s vícesytnou kyselinou karbonovou, jejím anhydridem nebo nízkým alkylesterem, nebo diisokyanidem. Koncové skupiny molekul mohou obsahovat alkoxyl, karboxyl nebo estery jako dodatek k hydroxylu, přičemž zde mohou v molekulách existovat esterové vazby nebo uretanové vazby jako dodatek k etherovým vazbám.

Hodnota průměrné molekulové hmotnosti této polymerní sloučeniny je 50 000-5 000 000, lépe 50 000-1 000 000.

Jestliže je hodnota průměrné molekulové hmotnosti menší jak 50 000, nedosahuje se dostatečné viskozity, pokud se nepoužije velké množství polymerní sloučeniny, což je ovšem velmi neekonomické.

Pokud jsou vlastnosti pyrolýzy nízké (počáteční teplota pýrolýzy je stejná jako u sloučeniny polymeru, která má molekulovou hmotnost 50 000 - 5 000 000, ale požaduje se čas k úplnému dokončení rozkladu)., snadno se po pájení vytváří zbytky po pyrolýze.

Na druhé straně, přesahuje-li číslo molekulové hmotnosti 5 000 000, jsou sklony k vytváření vláken příliš silné a viskoelasticita je slabší.

Schopnosti tepelného rozkladu jsou pro bloky oxidu alkylenu nebo neuspořádaných kopolymerů lepší než pro homopolymery stejných oxidů alkylenu, což je výhodné k zabránění černění vlivem zbytků po pyrolýze po pájení. Přednost se dává oxidům ethylen-propylenu (EO-PO) neuspořádaných kopolymerů, jelikož mají lepší vlastnosti rozkladu než homopolymery oxidu ethylenu.

Kompozice tavidla., podle tohoto vynálezu, obsahuje 0,5-25 váhových dílů, lépe 1-10 váhových dílů polymerních sloučenin. Jestliže je hodnota množství váhových dílů u sloučeniny

9.9 9 • 9 · * · · · · 9 9 «· • 9 9 · 9 9 9 9 »99« 9 9 9 9 • 9 9 9 fa 99 9 9 9 9 9 fa

9« 9999 9 9

999 999* «* *9 *9 9* polymeru menší jak 0,5, nelze dosáhnout dostatečné viskozity, adhezní vlastnosti tavidla klesají a vady vzniklé u pájení narůstají. Pokud množství váhových dílů u polymeru přesáhne hodnotu 25, viskozita se stává nadměrnou, adhezní hodnota pryskyřice se zvyšuje, a po pájení se vytváří zbytky po pyrolýze. Kromě toho, dochází k nadměrnému ulpívání tavidla, což je velmi neekonomické.

Množství polymerní sloučeniny lze stanovit pomocí viskozity kompozice tavidla. Vhodná viskozita kompozice tavidla má hodnotu 150-500 cps při 25°C. Množství polymerní sloučeniny lze stanovit, vzhledem k její hodnotě průměrné molekulové hmotnosti tak, že hodnota viskozita leží uvnitř uvedeného rozsahu.

Dispersant (dispergovadlo)

U tohoto vynálezu se jako dispersant používá voda. Voda nezapáchá. Jelikož se nepoužívá organické rozpouštědlo, nehrozí nebezpečí vzplanutí nebo výbuchu vlivem těkavosti rozpouštědla, procedury jsou při realizaci bezpečné, a jelikož nedochází k roztroušení toxického rozpouštědla, zlepšuje se rovněž hygiena pracovního prostředí.

Tavidlo fluoridového typu

Vynález předpokládá použití tavidla fluoridového typu. Tímto typem tavidla může být hlinitodraselné fluoridové tavidlo, například A1F -KF, KALF -K ALF K ALF , KALF a KF-ALF -Al 0 , nebo CsxAlxFz.

Kompozice tavidla podle tohoto vynálezu obsahuje 5-30 váhových t · ·. f dílů, lépe 5-20 váhových dílů tavidla fluoridového typu. Pokud je hodnota menší jak 5 váhových dílů, je množství povlaku příliš malé, což může při pájení vést k různým vadám. Jestliže hodnota přesáhne 30 váhových dílů, tavidlo zajišťuje pájecímu materiálu dobré roztečení, ale přítomnost velkého množství bílých zbytků a černých bodů na povrchu spojovaný dílů zhoršuje vzhled výrobku.

* 00 · · *»·» 1« 0« ·;· · · ·· · · ♦ · · • 0 0 0 « «000 0 * » 0 0 00 0 0 0 · 0 i ti 0000 0 0

0. 00000 «0 «0 0 0 00

Pro tavidlo fluoridového typu je vhodné, aby spodní limit dosahoval hodnoty 5 váhových dílů.

Povrchově aktivní látka (surfactant)

Je žádoucí, a by se do kompozice tavidla, podle tohoto vynálezu, přidala povrchově aktivní látka, aby se tím zvýšily disperzní vlastnosti tavidla. Touto látkou může být, vlivem afinity s tavidlem fluoridového typu, neiontový typ povrchově aktivní látky, například polyoxyethylen glýkol, polyoxypropylen glykol, polyoxyethylenalkyl glykol, polyoxyethylen polyoxypropalen glykol, polyoxyethylen alkylphenyl ether, polyoxyethylenalkyl ether, glycerin mastné kyseliny esteru, sorbitan mastné kyseliny esteru, pentaerythritol mastné kyseliny esteru, polyoxyglycerin mastné kyseliny esteru polyoxyethylen sorbitran mastné kyseliny esteru, polyoxyethylen alkylaminoether, nebo polyoxyethyken polyoxypropylen glykol ethylendiaminu.

Kompozice tavidla, podle tohoto vynálezu, obsahuje 0.03-5 váhových dílů, lépe 0,04-1 váhových dílů neiontových povrchově aktivních látek. Pokud jě množství neiontových látek menší než 0,03, klesá disperzibilita tavidla a tavidlo se snadněji odděluje. Jestliže množství přesáhne 5 váhových dílů, disperzibilita tavidla se zlepšuje, ale vytváří se v průběhu pájení zbytky po pyrolýze, a to z neiontové povrchově aktivní látky.

Poměr směsi tav iďlo/polymer ' * A

Podle toho co již bylo uvedeno, tvoří množství sloučeniny polymeru 0,5 - 25 váhových dílů proti 5-30 váhových dílů tavidla fluoridového typu. Jinými slovy, váhový poměr směsi tavidlo/polymer je 0,2-60, lépe 0,5-20. Pokud je váhový poměr menší jak 0,2 dosahuje se dostatečné adheze, ale množství polymerní sloučeniny pro udrženi tavidla je příliš vysoký « * · « · » t »4 • 4 4 4 4 * ♦ ♦ 4 » • 4 4 4 · · 4 4 • · · ·4 44 «4 · » • ·*«« • 4 · 4 · • · 44« 4 · • 4 » «4 4 4 4 « a během pájení se vytváří zbytky z pyrolýzy. Pokud váhový poměr přesáhne hodnotu 60, množství sloučeniny polymeru potřebné k udržení tavidla klesá á klesají i hodnoty adheze.

Poměr tavidlo/neiontové povrchově aktivní látky

Váhový poměr tavidlo/neiontové povrchově aktivní látky má hodnotu 1-1000, lépe 5-500. Pokud má tento váhový poměr menší hodnotu jak 1, zlepšuje se disperzibilita tavidla a během pájení se z neiontové povrchově aktivní látky vlivem pyrolýzy vytváří zbytky. Děje se tak vlivem skutečnosti, že směs polymeru se rozkládá při teplotě 200 250°C. Pokud zmíněný váhový poměr přesahuje hodnotu 1000, disperzibilita tavidla klesá a tavidlo se snadněji odděluje.

Viskozita kompozice tavidla

Je žádoucí, aby viskozita kompozice tavidla, podle tohoto vynálezu, měla hodnotu 150 cps až 500 cps při pokojové teplotě (23°C). Pokud je nižší jak 150 cps, hodnota adheze tavidla klesá, a při pájení se objevují vady. Pokud viskozita přesahuje hodnotu 500 pes, tavidlo lne více než je nutné a při pájení dochází k vytváření bílých zbytků tavidla.

Způsob pájení

Podle tohoto vynálezu se provádí pájení hliníkových materiálů při použití zmíněné kompozice tavidla, a to v následujících krocích:

• S »

Zaprvé, zmíněná kompozice tavidla se nanáší na spojované díly z hliníkového materiálu. Tavidlo se může nanášet nástřikem nebo ponořením, přičemž neexistují žádná omezení pokud jde o způsob aplikace. Množství naneseného materiálu dosahuje řádově hodnoty 1-3 g/m², a to v případě, kdy se používá tavidlo fluoridového typu. Vhodné množství (přibližně 2g/m³ hlinito draselného t ¥ » * * · · · · · · * * ·;· · 4 · · « 4«·· • . · 4 · · · · 4 ·

4 « V i * 4 * · 4 · 4 • 4. « 4 4 4 · 4 *4*444* 44 44 44 9* flouridového tavidla) se nanese na díly plátované hliníkem, které se mají spojit, (například slitinou hliníku JIS3003 jádrového materiálu plátovaného na obou stranách materiálem JIS4 3 43 ,· při poměru plátování 10%).

Potažený povrch se zahřívá tak, aby se odpařila pouze voda obsazená v kompozici tavidla. Prchavost kompozice se ztrácí a tavidlo, vlivem adhezivní síly sloučeniny polymeru, lne ke spojům. V tomto kroku ohřívání je nutné odstranit vodu, aniž by se přitom odstranila sloučenina polymeru. Teplota musí být menší jak 150°C, aby nedocházelo k rozložení sloučeniny polymeru, přednost se dává hodnotě 100 - 130°C. Doba ohřevu je řádově 1-10 minut.

Dále se provádí činnost spojená s působením tření a vibrací na hliníkový materiál. Tato činnost například zahrnuje dopravu materiálu z dílny kde se nanáší tavidlo, do montážní dílny, dále montáž a dopravu z montážní dílny k pracovišti pyrólýzy polymeru. Jelikož tavidlo pevně lne, vlivem činnosti sloučeniny polymeru, ke spojům, neexistuje zde riziko odpadávání tavidla, a to dokonce ani při působení tření a vybrací.

Povrchy potažené kompozicí tavidla se dále zahřívají, proběhne pyrolyza sloučeniny polymeru, která se přitom odstraní ze spojů tak, že na spojích zůstane pouze tavidlo. Sestava se dále podrobí procesu pájení. Pokud nějaký polymer na spojích zůstane, zbytky po pyrolyze spoje, vlivem vysoké teploty následného kroku pájení, znečisti, což může vést k oslabení provedéných spojů. V kroku zahřívání polymeru je žádoucí, aby k pyrolyze polymeru došlo ještě před roztavením pájecího materiálu, přitom se dává přednost tomu, aby ohřev pokračoval při teplotě 150°C a vyšší, a to alespoň po dobu 5 minut.

Konkrétně se požaduje teplota 150 - 200°C nebo nižší. Jestliže ohřev při této teplotě pokračuje po dobu 5 minut a déle, nejméně 90% sloučeniny polymeru se rozloží a na spojích zůstane pouze tavidlo. V tomto stavu sé adhezivní síla vlivem sloučeniny polymeru ztrácí, proto se musí dávat pozor na to, aby povrch s povlakem nebyl vystaven tření a vibracím.

'4 » « 4 « 4 • 4

4 4

4 »« 4·*·

4 4 4 • · 4 ♦

4 4 4 * * 4 4 4 4

4

44

Plátované desky, ke kterým kompozice tavidla přilnula, se sestavují do plánované struktury, realizuje se pájení zahřátím sestavené struktury v dusíkové atmosféře při 600°C, a to po dobu několika minut. Vlivem činnosti tavidla se dosahuje dobré kvality pájeného spoje.

Formy tohoto vynálezu, kterým se dává přednost

Dále uvedené konkrétní příklady a srovnávací příklady popíší tento vynález mnohem lépe.

Příklady 1-5 a srovnávací příklady 1-4

1) Příprava kompozice tavidla

Kompozice tavidla byly připraveny pro potřeby příkladů a srovnávacích příkladů, a to podle údajů v tab.l

Tab.l

	Příklad Srov.příklad
1	2	3	4	5	1	2	3	4
Složení pojidla (hmot.%)	P.O.P #1	2	-	3	-	-	4	30	-	-
P.O.P #2	-	10	-	0.5	20		-	0.1
P.O.P #3									5
Neiontový surfakt.#4	1	3	2	2	1	1	1	3	2
Voda	77	67	90	67.5	69	-	44	86,9	73
Dipropylen glykol	-	-	-	-	-	75	-	-	-
Tavidlo fluoridového typu #5	20	20	. 5	30	10	20	25	10	20

·»»*

«... · · · a · , . · a · · a a a á * · a a a* ··*··· » a a * a · a a

- u - ......... ·· *»· »· #1: Polymer oxidu polyethylenu mol.hmot.: 600 000 #2: EO-PO blok kopolymerů (EO:85%, PO:15%), mol.hmot100 000 #3: EO-PO kopolymer (E0:50%., P0:50%, mol.hmot.: 3000 #4: Polyoxiethylen alkyfenol ether #5: knock-Lock (Alkan K.K.)

2) Vyhodnocení testů

Vhodné množství tavidla (přibližně 2g/m² hlinito draselného fluoridového tavidla) bylo použito k nanesení na spojené díly z hliníkové slitiny JIS3003 , plátované z obou stran materiálem JIS 4343 při poměru plátování 10%, přičemž se dále odstranila vlhkost.

Plátované desky, ke kterým přilnula kompozice tavidla, se smontovaly do požadované struktury, dále se pyrolyzovala sloučenina polymeru v kompozici tavidla, a provedla se operace pájení ohřátím smontované struktury v dusíkové atmosféře, při teplotě 600°C a po dobu několika minut.

3) Způsob vyhodnocení

a) Adheze tavidla

O - dokonce ani při tření tavidla tavidlo neodpadne,

A - při dotyku rukou tavidlo neodpadne, ale odpadne při třerií,

X - při dotyku rukou tavidlo odpadne

b) Vlastnosti procesu pájení ( poměr vytváření filet)

O - poměr vytváření filety 100%

A - poměr vytváření filety od 60% do 100%

X - poměr vytváření filety menší jak 60%

4» » *4 i

4 4 ·

- 1 9 • 4 ·4 • · · 4 *4 4

c) Hořlavost pojivá (zbytky po pyrolyze po pájení)

- nevytváří se zbytky po pyrolyze X - vytváří se zbytky po pyrolyze

d) Snadnost nanášení povlaku

- předem stanovené množství se může nanést na předem stanovený pájený díl

A - povlak skápne a dojde k. jeho rozptýlení z předem stanoveného pájeného dílu

X - Nanesení povlaku nelze provést, tak jak se požadovalo

e) Zápach během aplikace

- zápach nepůsobí zvláštní problém X - nepříjemný zápach

f) Disperzibilita tavidla (oddělování tavidlá ponechaného celý den při pokojové teplotě)

- tavidlo se neodděluje X - tavidlo se odděluje

Příklady a srovnávací příklady byly vyhodnoceny shora uvedeným způsobem. Výsledky jsou uvedeny v tab.2.

♦' «· «* ···* »« ·· «”· . » ·' » · ·«*’·, . · · « · » · « « ť · . · * · ·. · · ·:ι · · · t . * · · · · ·

- 13 - ......* ·· ·· ·· ··

Tab. 2

	Přiklad	Srov.příklad
1	2	3	4	5	1	2	3	4
Způsob výhod.	Adh.vlast.tavidla	0	0	0 .	0.	0	0	0	A	X
Vlastnosti pájeni	0	0	0	0	0	X	0	X	A
Hořlavost pojidla	0	0	0	0	A	0	X	0	X
Snadnost potaženi	0	0	0	A	0	0	X	X	X
Zápach při aplik.	0	0	0	0	0	X	ó	0	0
Disperzib.tavidla	0	0	ό	0	G	0	X	0	0

Z těchto výsledků vyplývá, že vzhledem ke kompozici tavidla se u těchto příkladů zlepšila adheze na pájených dílech a pájení se mohlo provést bez zanechání zbytků po pyrolyze.

Příklady 6-8 a srovnávací příklady 5-8

Příklady pájení hliníkových materiálu, způsobem podle tohoto vynálezu, budou dále popsány.

Kompozice tavidel byly připraveny smísením materiálů v proporcích uvedených v tab.3 • 4

Tab. 3 ιί 4 4 4 4 4 ·- 4' ·'· 4' « 4 4*4 * » 4 4 • · · 4 4 4 4 ♦···· «4 4 4 · 4 4 ·

44*4444 4 4 ·· ·* ·'*

	Kompozice
A vynál.	B vynál.	c vynál	D vynál.	E vynál.	F srov.p.	G srov.p
Složeni pojidla (hmot.%)	#1	10	5	20	3	3	5	-
#2	2	3	3	4	5	3	3
H 0 Z	78	77	62	73	67	-	82
*	-	-	-	-	-	77	-
.#3	10	15	15	20	25	15	15
Adhez.vlast. tavidla	Dobré	Dobré	Dobré	Dobré	Dobré.	Dobré	Špatné
Zápach po ohřevu	Ne	Ne	Ne	Ne	Ne	Ano	Ne

#1: Polymer oxidu polyethylenu, mol.hmot. 600 000 #2: Polyoxyethylen alkylfenol ether * : Dipropylen glykol #3: knock-Lock (Alkan K.K)

Přilnavost kompozice tavidla k hliníkovému materiálu a přítomnost, nebo nepřítomnost nepříjemného zápachu během zahřívání, byla rovněž předmětem zkoumání.

Při zkoumání přilnavosti se kompozice tavidla nanášela na plochý testovací kus materiálu JIS3OO3 v množství 2,5 g/m², povrch kusu se vysoušel při teplotě 120°C po dobu 5 minut a povlak povrchu se utíral hadrem.

2a uspokojivou kompozici se považovala ta kompozice, u které se odlouplo pouze 10%. Výsledky tohoto testu jsou rovněž zahrnuty v tab.3.

Testy pájení se rovněž prováděly na této kompozici tavidla.

Testy pájení se prováděly při výrobě výměníku tepla A na ·· *4*4 * 44

4*4 · 4 ·

• · 4 4 ♦ « 4 «· · ··»♦ ·· 44 · 4 4 4

4*44

4 444 444 · 4 obr.l a 2.

Přehled obrázku na výkrese

Obr.l znázorňuje nárys výměníku tepla, který se používá jako testovací těleso pro test pájení podle tohoto vynálezu, obr.2 znázorňuje perspektivní pohled na část výměníku tepla z obr.2.

Příklad provedení vynálezu

Z hlediska uspořádání výměníku tepla A,, zobrazeného na obr.l, množství trubkovitých prvků je uspořádáno svisle doleva a doprava, chladicí žebra 2 jsou umístěna mezi trubkovitá žebra 1 a u vnějších konců trubkovitých prvků tak, že celek při pájeni vytváří konstrukci z jednoho kusu.

Trubkovité prvky 1 zahrnují roztažené díly nádržek 3a, 3b, a to na obou koncích po délce, dále zahrnují desky 5. vytvářející ploché průchody chladivá 4 ve směru po délce, čímž se spojují oba díly nádržek 3a, 3b. Sousední trubkovité prvky l jsou spojeny díly nádržek 3a., 3b, čímž se vytváří vzájemná propojení trubkovitých prvků pomocí otvorů pro chladivo 6, které jsou vytvořeny v dílech nádržek 3a, 3b, Zmíněná chladicí žebra 2 jsou vyrobena v předepsaném tvaru z materiálu JIS3203 o tloušťce 0,12 mm.

Trubkovité prvky 1 jsou vytvořeny překrytím dvou jádrových desek ve tvaru misky ]_, a to po obvodu v místě dotyku desek, a dále jejich spájením do jednoho kusu. Jádrovou deskou 7 je jádrový pájecí plech formovaný do předem stanoveného tvaru * · 1 z materiálu JIS3003 o tloušťce 0,4 mm, který je na obou stranách plátován vrstvou z materiálu JIS4343 plátovacím poměrem 12%.

Na obr.2 jsou znázorněny, kromě vnějších jádrových desek 7vytvářejících vnější trubkové prvky l, i víčka 10, která se táhnou směrem ven, a jsou vytvořena na obou koncích jádrových desek 7, přičemž v koncových stěnách těchto víček 10 jsou flfl fl·*· ** ·· flfl * fl flflfl flfl V flflfl· fl fl flfl flfl '· flflfl fl fl ·. fl fl · flfl flfl flfl flfl

vytvořeny tři otvory 6 pro průchod chladivá. Oba konce vnější jádrové desky 7' vnějšího trubkovitého prvku 1 jsou ploché, přičemž spodní konec je opatřen třemi otvory pro průchod chladivá 6.

Díly nádržky 3a, 3b jsou vytvořeny překrytím dílů víčka 10 protilehlých jádrových desek 7, 7, nebo 7, 7'. Díly nádržky 3a, 3a nebo 3b, 3b sousedních trubkovitých prvků jsou propojeny otvory 6.

Žebra 11 jsou vytvořena tak, že vybíhají z jednoho víčka 10 do druhého víčka 10 na vnitřních površích jádrových desek 7, a to v předem stanovených intervalech ve směru šířky desek 7. Překrytím dvou jádrových desek 7, 7, které zahrnují zmíněná žebra 11, se vytvoří spoj obvodových ploch 7a, přičemž žebra

11. 11 na dvou zmíněných jádrových deskách 7, 7 vytváří střídavé uspořádání. Vrchol každého žebra 11 přichází do kontaktu s plochou částí 12 mezi žebry 11 na protilehlé jádrové výztužné desce 7. Vytváří se množství průchodů chladivá, které se táhnou přímo ze spodního dílu nádržky 3b do horního dílu nádržky 3a uvnitř průchodu chladivá 4 trubkovitého prvku 1.

Množství trubkovitých prvků 1 se tak dostane do styku s díly nádržek 3a, 3b sousedních spojených prvků, a tím uzavírají jádrové výztužné desky 2 mezi sebe (obr.l).

Vnitřní vrstvy jádrových desek 7 jsou navzájem spojeny,, přičemž trubkovitý prvek i je spojen s chladicím žebrem 2 přes vnější vrstvu jádrové desky 7. Sousední trubkovité prvky 1 jsou navzájem spojeny svými vnějšími vrstvami jádrové desky 7.

Na obr.l a 2 je znázorněna vtoková trubice chladivá 14 spojená š výtokovou trubici 15 přes zmíněném otvory 6 ve spodních dílech nádržek 3b na vnějším trubkovitém prvku 1. Boční desky 16 jsou umístěny vně vnějších chladicích žeber 2. Boční desky 16 jsou rovněž vytvořeny ze stejných pájecích plechů, a jsou připájeny k vnějším chladicím žebrům 2. V tomto kusu, na kterém se prováděl test pájení, jsou na čelních spojovacích dílech páru jádrových desek vzájemně spojeny dva kusy z materiálu JIS3OO3, a to pájecím materiálem JIS4343, a u ♦

«fl •

fl fl

fl* fl··· flfl flfl * flflfl* fl · fl fl ♦ fl flflfl flfl· dotykových částí vnějšího povrchu trubkového prvku a chladicího žebra jsou k sobě připojeny materiály JIS3003 a A3203 pájecím materiálem JIS4343.

Tyto díly byly spájeny pomocí kompozic tavidla z tab.3 a kombinací následujících kroků.

Typy kompozic tavidla a kombinace kroků jsou uvedeny v tab.4.

Tab.4

	Příklad	Srov,příklad
6	7	8	5	6	7	8
Kompozice tavidla	A	B	D	F	G	A	B
Krok	I	I	I	I	I	II	II
Vlast.pájky	Do	DO	Do	Š	š	Š	š
Množství zbytků	S	S	S	5	s	Ve	Ve

Podtržení v tabulce označují činnost mimo rozsah tohoto vynálezu,

Do = dobré, Š = špatné, S - stopové, Ve = velké

Krok I (způsob podle tohoto vynálezu)

i) Předem stanovené množství tavidla bylo naneseno na jádrové desky 7, 7-a na boční desku 16.

ii) Jádrové desky 7, 7- a boční deska 16 byly ohřívány při teplotě 100°C po dobu 5 minut za účelem odstranění vody z kompozice tavidla.

iii) Jádrové desky 7 a 7- a boční deska 16 byly přeneseny a výměník tepla byl sestaven z chladicích žeber 2, vtokové

• >

» rv

000 000·

trubky chladivá 14 a výtokové trubky paliva 15.

iv) Sestavený výměník tepla byl ohříván při teplotě 150°C po dobu 5 minut, a to za účelem tepelně rozložit sloučeninu polymeru v kompozici tavidla.

v) Pájka se tavila při teplotě 60G°C po dobu 5 minut, přičemž se jednotlivé díly spojily.

Krok Tí ( způsob srovnávacích příkladů)

i) Předem stanovené množství kompozice tavidla se naneslo na jádrové desky 7, 7- a ha boční desky 1-6.

ii) jádrové desky 7, 7' a boční desky 16 se ohřívaly při teplotě 150°C po dobu 5 minut, a to za účelem odstranění vody a tepelného rozložení sloučeniny polymeru v kompozici tavidla.

iii) Jádrové desky 7 a 7'a boční desky 16 se přenesly a sestavil se výměník tepla z chladicích žeber 2, vtokové trubky chladivá 14 a výtokové trubky chladiva 15.

v) Pájka se zahřívala při 600°C po dobu 5 minut, přičemž se jednotlivé díly spojily.

Po pájeni byly vlastnosti pájky vyhodnoceny na základě vzhledu filety a rovněž na základě pozorování množství zbytků po tavidle, které se odlouplo uvnitř výměníku tepla. Výsledky testu jsou uvedeny v tab.4.

Z výsledků uvedených v tab.3 a 4 se zjistilo, že podle způsobu realizace tohoto vynálezu má kompozice tavidla dobrou přilnavost. Po nanesení tavidla se odstraní pouze voda, tavidlo silně přilne a je možné realizovat různé operace, jako například přemisťování výměníku tepla, jeho upevňování a jiné operace, » ·

0 0 · β ♦ · · * • 00 0 0 000 • 0 0' 0 ·. 000 000 0 0 0 0 0 · · které by jinak způsobovaly odlupování tavidla. Jelikož se pryskyřičnaté pojidlo tepelně rozloží, dodává se při tavení pájky na spojích správné množství tavidla. Při realizaci zmíněných kroků nedochází k odlupování zbytků tavidla uvnitř pájených dílů.

Průmyslová využitelnost patentové přihlášky

Tak jak to již bylo popsáno, způsob pájení hliníkových materiálů, podle tohoto vynálezu, používá kompozici tavidla, která obsahuje 5-30 váhových dílů tavidla fluoridového typu, 0,25-50 váhových dílů sloučeniny polymeru s repetičními jednotkami oxidu alkylenu s množstvím průměrné molekulové hmotnosti 50 000 - 5 000 000 a vodou jako zbytkem, takže tavidlo, vlivem své viskozity, silně lne k hliníkovému materiálu.

Jelikož disperzantem je voda, tavidlo nepáchne ani při zahřátí, práce se může provést v příjemném a pro člověka bezpečném prostředí.

Po nanesení kompozice tavidla na hliníkový materiál, který se má pájet, se potažené povrchy zahřívají za účelem odstranění vody, potažené povrchy se opět zahřívají, přičemž dochází k pyrolyze sloučeniny polymeru á k vlastnímu pájení. I když je hliníkový materiál, po zahřátí za účelem odstranění vody, ale před zahřátím za účelem pyrolyzy, podroben operacím včetně tření nebo vibrace, tavidlo během těchto operací neodpadává a množství tavidla, které se na spojích při pájení taví, je právě tím správným množstvím, které zajišťuje dobrou kvalitu pájení.

Zbytky tavidla nezůstávají uvnitř, ani vně pájených výrobků, čímž jsou potlačeny možnosti vzniku závad, například povlaku, snižování antikorozních vlastností a emise zápachu, tedy závady které by mohly být zbytky vyvolány. Kromě toho je eliminována i možnost zvyšování odporu proti průtoku, který se může jako důsledek přítomnosti zbytků tavidla objevit.

Při zmíněném způsobu pájení se realizuje ohřev při nižší

4« 4

4 « 4 4 4 ·

«4 4« ·

4 4 4 « 4 · ·

4 « * 4

4 4 4 4 »

444444 4· 4 4 teplotě jak 150°c, který slouží pouze k odstranění vody, při tom je zachována přítomnost sloučeniny polymeru, a tím je možné využít její vysoké přilnavosti.

Při ohřevu při teplotě 150°C a vyšší, lépe 150 - 200°C, po dobu 5 minut nebo více, který se provádí za účelem odstranění sloučeniny polymeru, se sloučenina polymeru tepelně zcela rozloží.

Jelikož se pájka po odstranění polymeru ze spojů roztaví, dosahuje se i vysoké kvality pájení.

♦ · · *

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY •

4 44·4 • ···

4

4· ··

1. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu je charakteristická tím, že obsahuje 0,5-25 váhových dílů sloučeniny polymeru s repetičními jednotkami oxidu alkylenu s průměrnou molekulovou hmotností 50 000 až 5 000 000, 50-30 váhových dílů tavidla fluoridového typu, a dále vodu doplňující kompozici na 100 váhových dílů.
2. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálů podle nároku 1,vyznačující se tím, že dále obsahuje 0,03-5 váhových dílů neiontové povrchově aktivní látky (surfaktantů).
3. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 2,vyznačující se tím, že váhový poměr tavidla/neiontového surfaktantů má hodnotu 1-10.00.
4. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 2,vyznačující se tím, že váhový poměr tavidla/neiontového surfaktantů má hodnotu 5-500.
5. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 1, vyznačující se tím, že zmíněná sloučenina polymeru zahrnuje repetiční jednotky oxidu ethylenu a/nebo oxidu propyíenu.
6. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle _t nároku 1, vyznačující se tím, že zmíněná sloučenina polymeru má hodnotu průměrné molekulové hmotnosti 500 000-1 000 000.
7. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 1,vyznačující se tím, že přídavné množství zmíněné sloučeniny polymeru leží v rozmezí 1-10 β 4 4 4 4 • 4 4 4

4 4 • 444» váhových dílů.
8. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 1,vyznačující se tím, že přídavné množství tavidla fluoridového typu leží v rozmezí 5-20 váhových dílů.
9. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 1 nebo 8,vyznačující se tím, že zmíněným tavidlem fluoridového typu je tavidlo fluoridu hlinito draselného typu.
10. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 1, 8 nebo 9,vyznačující se tím, že távidle fluoridového typu je alespoň jeden z ALF_a-KF,

KA1F -K A1F , K A1F , KA1F KF-A1F -Al 0 nebo Cs Al F .

G ' 3 β ' 4 , 3 23 >c y z
11. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 1 nebo 8, vyznačující se tím, že váhový poměr tavidlo/sloučenina polymeru leží v rozmezí 0,2-60.
12. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 1 nebo 8,vyznačující se tím, že váhový poměr tavidlo/sloučenina polymeru leží v rozmezí 1-20.
13. Kompozice tavidla pro pájeni hliníkových materiálu, kdy kompozice tavidla obsahuje 0,5-25 váhových dílů sloučeniny polymeru s repetičnimi jednotkami oxidu alkylenu s množstvím průměrné molekulové hmotnosti 50 000-5 000 000, 5-30 váhových dílů tavidla fluoridového typu a vody v množství do 100 váhových dílů. přičemž zmíněná kompozice tavidla se nanáší na spojované hliníkové díly, kdy se potažené povrchy zahřívají za účelem odstranění vody,dále se zahřívají za účelem pyrolyzy sloučeniny polymeru, a další ohřev je proveden k realizaci pájení.

• φ φ φ φ φ · φ φ φφφ φφφ φ ·

Φ· φφ
14. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 13, vyznačující se tím, že ohřev za účelem odstranění vody se provádí při teplotě menší jak 150°C.
15. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 13, vyznačující se tím, že ohřev za účelem odstranění vody se provádí při teplotě v rozsahu 100-130°C po dobu l-10minut.
16. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 13,vyznačuj ící se tím, že pyrolyza sloučeniny.polymeru probíhá při teplotě v rozmezí 150°C a výše, a to po dobu 5 minut a déle.
17. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 13,vyznačující se tím, že pyrolyza sloučeniny polymeru probíhá při teplotě v rozmezí 150 -200°C a to po dobu 5 minut a déle.
18. Kompozice tavidla pro pájeni hliníkových materiálu podle nároku 13,vyznačující se tím, že množství kompozice tavidla fluoridového typu pro nanášení povlaku má hodnotu v rozmezí 1-3 g/m³.
19. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 13, v.yznačujíci se tím, že přídavné množství zmíněné sloučeniny polymeru leží v rozmezí

1-10 váhových dílů.
20. Kompozice tavidla pro pájení hliníkových materiálu podle nároku 13,vyznačuj ící se tím, že přídavné množství tavidla fluoridového typu leží v rozmezí 5-20 váhových dílů.

·”♦ 4 4 · · ♦ 4 ·