JP2000141083A

JP2000141083A - アルミニウムろう付用ペースト状組成物、その塗膜、およびろう付方法

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Publication number: JP2000141083A
Application number: JP28849098A
Authority: JP
Inventors: Takashi Watsuji; 隆和辻; Masaru Matsumura; 賢松村; Seizo Kato; 晴三加藤
Original assignee: Toyo Aluminum KK
Current assignee: Toyo Aluminum KK
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-05-23
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: JP3705939B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミニウム材への密着性が良好で、堅固な
乾燥塗膜を形成し得、ろう付部の外観も良好で且つ低作
業コストである新規アルミニウムろう付用ペースト状組
成物及びその使用方法を提供する。【解決手段】（ａ）ろう付用金属粉末３０重量％〜７
０重量％、（ｂ）弗化物系フラックス２〜３０重量％、
（ｃ）ブチルゴムおよび／または石油樹脂１〜１５重量
％を含み残部実質的に有機溶剤からなる（但し、合計量
は１００重量％を超えない。）アルミニウムろう付用ペ
ースト状組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム材同
士をろう付接合する際のろう材粉末を含有するペースト
状組成物に関する。尚、本明細書においては、アルミニ
ウムとは、断わりのない限り純アルミニウムおよびアル
ミニウム合金を含む。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】従来アルミニウムのろう付
には、ブレージングシートが多用されており、これは例
えば、３００３合金（以下４ケタの番号はＪＩＳで定め
られているものである）や３Ｎ０３合金等の心材の片面
あるいは両面に４３４３合金や４０４５合金等のろう材
をクラッドさせたものが用いられている。これらはろう
付する部分以外にもクラッドされたろう材が使われてい
ることになるため、最終製品のコストが高くなる。ま
た、製造上厚みの制限があり、６０μｍ程度のクラッド
材が限度であり、これより薄いクラッド材の製造は、工
業上極めて困難であり、出来たとしても皮材の厚みが不
均一となり、安定した品質や性能は得られない。

【０００３】また、従来ブレージングシートのろう付に
はフラックスが必要で、ろう付けの直前にろう付部に塗
布するタイプのものがあるが、その組成上完全な乾燥が
困難なものが多く、乾燥できたとしても容易にフラック
スが剥離、脱落するためろう付前の長時間の保存や運
搬、および加工・組立等が不可能であった。また、加え
てフラックス等が粉塵となり作業環境・衛生面ですこぶ
る好ましいものではなかった。さらに、フラックスと特
開平６−２８５６８２等で開示されている樹脂とでは、
ろう付の際に反応が起こり、ろう付部が黒変化する等意
匠的に製品価値がすこぶる低いものであった。

【０００４】近年においてはブレージングシートを使用
せず、アルミニウム−けい素系のろう材粉末とフラック
スを混合したものをアルミニウム材のろう付け部に塗布
してろう付する方法も報告されているが、コストの面以
外では上記の問題点は解決されていなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意創意工
夫を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち
本発明は、次の組成物、塗膜および方法よりなる。

【０００６】１．（ａ）ろう付用金属粉末３０重量％〜
７０重量％、（ｂ）弗化物系フラックスを２〜３０重量
％、（ｃ）ブチルゴムおよび／または石油樹脂１〜１５
重量％を含み残部実質的に有機溶剤からなる（但し、合
計量は１００重量％を超えない。）アルミニウムろう付
用ペースト状組成物。

【０００７】２．前記のペースト状組成物をアルミニウ
ム材の表面の少なくとも一部以上に塗布後、乾燥して得
られる塗膜。

【０００８】３．ろう付用金属粉末３０重量％〜７０重
量％、弗化物系フラックスを２〜３０重量％、ブチルゴ
ムおよび／または石油樹脂１〜１５重量％を含み残部実
質的に有機溶剤からなる（但し、合計量は１００重量％
を超えない。）アルミニウムろう付用ペースト状組成物
をアルミニウム材の表面の少なくとも一部以上に塗布、
乾燥後、他のアルミニウム材とろう付を行うことを特徴
とするアルミニウム材のろう付方法。

【０００９】以下、さらに本発明の実施の形態を詳述す
る。

【００１０】本発明に使用する弗化物系フラックスは、
ＡｌＦ₃−ＫＦ、ＫＡｌＦ₄−Ｋ₃ＡｌＦ₆、Ｋ₃ＡｌＦ₆お
よびＫＡｌＦ₄等の弗化物系フラックスが例示される
が、Ｋ₃ＡｌＦ₆とＫＡｌＦ₄を主成分とする市販品の
「ノコロック（商品名）」（アルキャン社製）が特に好
適である。上記フラックスのペースト状組成物への配合
量は２〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％程度で
ある。フラックスの配合量が２重量％未満の場合には、
十分なフラックス作用が得がたく、３０重量％を超えて
も過剰であり、コストアップとなる。

【００１１】ペースト状組成物中で、バインダーの作用
を担う樹脂としては、イソブチレンとイソプレンの共重
合体であるブチルゴム（分子量２５万〜５５万のものが
好ましい）および／または石油樹脂が使用できる。その
配合量は１〜１５重量％が適当で、より好ましくは２〜
１０重量％である。１重量％未満では、フラックス組成
物の粘度が低く、アルミニウム材に塗布した際にダレが
生じ、アルミニウム材との密着性が悪くなるので好まし
くない。一方１５重量％を超えても過剰で、コストアッ
プになる恐れがある。尚、石油樹脂としては、Ｃ₅系石
油樹脂、Ｃ₉系石油樹脂およびＣ₅Ｃ₉共重合石油樹脂の
１種以上が使用でき、好ましい分子量は６００〜２００
０程度である。

【００１２】本発明で用いる有機溶剤は、ブチルゴムが
可溶であれば、特に限定されず、トルエン、ヘキサン、
オクタン、シクロヘキサン等を単独、あるいは２種以上
を混合して用いることができる。有機溶剤の配合量は、
ペースト状組成物の粘度等を調整するために適宜加えれ
ばよいが、具体的には０．１〜６７重量％好ましくは１
０〜５０重量％の範囲内で調整すればよい。

【００１３】本発明で用いるろう付用金属粉末は、アル
ミニウムを主体とする粉末を使用することができる。例
えば、アルミニウム−けい素系合金粉末、アルミニウム
粉とけい素粉の混合粉、アルミニウム−亜鉛合金粉末、
Ａｌ−Ｓｉ−Ｘ（ＸはＣｕ、Ｚｎ等）等の３元系以上の
合金粉末等が使用できる。これらの粉末は主に、アトマ
イズ法・粉砕法・回転円盤法・キャビテーション法・メ
ルトスピニング法等あるいはこれらの組合せによって得
ることができる。もちろんこれらの粉末は市販品をその
まま使用することもできる。金属粉末の形状は球状、偏
平状、板状、涙滴状、針状、回転楕円体状、不定形状等
のいずれであっても差し支えない。アルミニウム系粉末
はアルゴンガスあるいは窒素ガスアトマイズによって得
られる粉末が好適である。該アルミニウム系粉末に含ま
れる酸素量は、粒度や形状にもよるが、１．５重量％以
下が好ましく、これを超える場合には、酸化皮膜が強固
となり、十分に溶融しなかったり、流動性が低下する恐
れがある。該アルミニウム系粉末の大きさは平均粒子径
で２〜１５０μｍ望ましくは５〜５０μｍの範囲内が適
当で、平均粒子径２μｍ未満の粉末は、酸素含有量が多
くなる可能性が高く、またコストが高いものであるので
好ましくない。一方１５０μｍを超える場合には、塗布
後の塗膜厚みが必要以上に厚くなったり、組成物中での
均一性が損なわれる恐れがある。ろう付け用金属粉末に
含まれるけい素の量は５〜１７重量％の範囲内が適当
で、アルミニウムとの合金の状態（合金粉）、アルミニ
ウムとけい素それぞれ単体の状態（混合粉）のいずれの
状態であっても支障なく使用できる。これはその範囲内
の組成でアルミニウムと合金化されている、あるいはさ
れたときに、融点が低く、溶融状態での流動性が良好な
ことによる。また、適当な添加元素を添加しても差し支
えなく、必要に応じてＣｕ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｉ、Ｓｂ、
Ｂａ等の１種以上を約５重量％以下（金属成分１００％
に対し）添加することも可能である。これらの添加元素
も合金の状態、単体の粉末の状態のいずれであってもよ
い。アルミニウムとけい素それぞれ単体の状態（混合
粉）で使用する場合には、特に純度９９．０重量％以
上、望ましくは９９．７重量％以上の純アルミニウム粉
と純度９０．０重量％以上、望ましくは９７．０重量％
以上のけい素粉を使用すればよい。これらの純度未満の
粉末では、不純物である鉄の含有量が多くなり、ろう付
後の耐食性が低下するので好ましくない。けい素粉末の
平均粒径は、上記アルミニウム系粉末より細かなものが
使用でき、平均粒子径０．１〜１５０μｍ程度のものが
使用できる。平均粒子径が０．１μｍ未満の粉末では、
酸素量やその他の不純物量が多くなり好ましくない。ま
た、１５０μｍを超えても組成物中で均一な分散ができ
なくなり好ましくない。もちろんアルミニウム粉とけい
素粉の混合粉であっても必要に応じてＣｕ、Ｚｎ、Ｍ
ｇ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｂａ粉等の１種以上を約５重量％以下
（金属成分１００％に対し）添加することが可能であ
る。

【００１４】本発明に用いるペースト状組成物には、公
知の添加物を添加しても差し支えなく、例えば、酸化防
止剤、腐食抑制剤、消泡剤、増粘剤、可塑剤、分散剤、
タックファイヤー、カップリング剤等を必要に応じて添
加できる。特にカップリング剤は、塗膜の付着性を向上
させるために有効であり、０．００１〜１．０重量％程
度の添加が有効である。

【００１５】本発明のペースト状組成物は、アルミニウ
ム材の表面の少なくとも一部以上、すなわちろう付しよ
うとする部分に必要量塗布して使用することができ、乾
燥後の平均膜厚は好ましくは３〜５００μｍ、より好ま
しくは１０〜１５０μｍである。平均膜厚が３μｍ未満
でもろう付は可能ではあるが、ろう付強度が不足する恐
れがある。一方５００μｍを超えても過剰で、コストア
ップになる恐れがある。しかしながら、穴を塞ぐためや
隙間を埋めるために本発明のペースト状組成物を使用す
る場合は、厚み５００μｍに限定されることはなく、こ
れを超えても使用することができる。

【００１６】塗布の方法は、公知の方法が採用でき、は
け塗り、スプレー塗装、ロールコーター、バーコータ
ー、ドクターブレード等で塗布することができる。これ
らの方法以外にも単にペースト状組成物にアルミニウム
材を浸漬する等の方法でもよい。

【００１７】ペースト状組成物の塗布後の乾燥は、通常
室温乾燥、必要に応じて３０〜１５０℃程度の温度で乾
燥させればよい。ろう付の方法は、特に限定されず、公
知の方法が採用できるが、炉中ろう付による方法が好ま
しい。ろう付けの温度は組成にもよるが、通常４５０℃
〜６３０℃程度である。雰囲気については、真空、Ａ
ｒ、窒素等の雰囲気が好ましい。

【００１８】本発明のペースト状組成物は、ろう付け可
能なアルミニウム材に適用することができ、例えばヒー
ターコア、エバポレータ、コンデンサ等の熱交換器を構
成するフィン・ピン・パイプ・チューブ・プレート等の
ろう付接合に使用することができる。また、熱交換器に
限定されることはなく、各種機械部品、構造部品、スポ
ーツ用品、ＯＡ機器、日用品等に適用可能である。

【００１９】

【効果】１．本発明のペースト状組成物は、アルミニウ
ム材への密着性が良好で、乾燥後の塗膜は容易に剥離・
脱落が起こらない。従って該ペースト組成物の塗布後に
加工や切断作業を容易に行うことができる。

【００２０】２．本発明のペースト状組成物に用いるブ
チルゴム等は、ろう付を行う際の昇温中に熱分解するた
め、ろう付後のろう付部（フィレット）の外観が良好で
あり、黒変化や白色残さを生じない。

【００２１】３．本発明のペースト状組成物は、適切な
有機溶剤の選定により室温でも乾燥させることができ、
余分なコストがかからず、乾燥後も良好な塗膜状態であ
るので、粉塵等が発生せず、作業環境が良好である。

【００２２】４．本発明のペースト状組成物は、溶剤の
配合量等により適度な粘度に調整できるので、複雑形状
の部品や凹凸屈曲等のある部材へも塗布可能である。

【００２３】５．本発明のろう付方法は、特別な装置や
機器が不要であるので、既存の設備で実施可能である。

【００２４】６．本発明のペースト状組成物は薄塗りが
可能で、特に薄膜が要求される部材に好適に使用するこ
とができる。

【００２５】

【実施例】表１（実施例）および表２（比較例）の配合
にて混合し、ペースト状組成物を作製した。作製したペ
ースト状組成物を刷毛で、３００３アルミニウム板（６
０×５０×２ｍｍ）の片面に（乾燥後平均膜厚４０μ
ｍ）塗布後、希釈用有機溶剤（トルエン）を完全に蒸発
させるために、１０５℃×５分加熱した。得られた塗板
を下記の評価に供した。

【００２６】

【００２７】

【００２８】・付着性：Ａ→強く指でこすっても塗膜ははがれない。

【００２９】Ｂ→軽く指でこすっても塗膜ははがれない。

【００３０】Ｃ→指でこすれば塗膜ははがれるが、たたいてもはがれない。

【００３１】Ｄ→たたくと塗膜ははがれ落ちる。

【００３２】Ｅ→評価外（成膜できず）上記で作製した各塗板を加熱あるいはろう付けを行い次
の評価を行った。

【００３３】・残炭：上記塗板をアルミ箔で包み（クロ
ーズ状態）窒素ガス雰囲気（窒素ガスフロー４Ｎｍ³／
ｈ）の炉にて５００℃および５３０℃で５分間保持して
冷却した後、炉から取り出しろう付部表面を目視にて観
察を行った。

【００３４】Ａ→１０点まったく黒変化していない。

【００３５】Ｂ→７〜９．９点若干黒点部があるが、気にならな
い。

【００３６】Ｃ→３〜６．９点明らかに黒変部があるが、全体の半
分未満である。

【００３７】Ｄ→１〜２．９点全体の半分以上が黒っぽい。

【００３８】Ｅ→１点未満全体が黒っぽく商品価値がない。

【００３９】・フィレット形成（外観）：上記で作製し
た塗板の塗布面中央に３００３アルミニウム板を垂直に
立て、ステンレスワイヤーで仮留めした後、窒素ガス雰
囲気（窒素ガスフロー４Ｎｍ³／ｈ）の炉にて６００℃
で３分間保持してろう付けを行った。冷却した後、炉か
ら取り出しろう付部のフィレットの形成状況を目視にて
観察を行った。

【００４０】Ａ→フィレットの形成具合良好（ろう付部
周辺に均一にフィレットが形成されている。）Ｂ→フィレットは形成されているが、やや不均一であ
る。

【００４１】Ｃ→フィレットは形成されているが、かな
り不均一である。

【００４２】Ｄ→フィレットが十分に形成されておら
ず、切れがある。

【００４３】Ｅ→ろう付できていない。

【００４４】・臭気：残炭試験の加熱中に炉から出てく
るガスの臭いをかいで評価した。

【００４５】Ａ→ほとんど臭わない、気にならない。

【００４６】Ｂ→臭いが認識できるが、作業には影響し
ない。

【００４７】Ｃ→異様な臭気があり、やや気になる。

【００４８】Ｄ→不快臭であり、作業しにくい。

【００４９】Ｅ→悪臭で、作業できない。

【００５０】以上の結果より、本発明のペースト状組成
物を使用したろう付は、上記すべての評価に満足するも
のである。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１及び比較例２におけるろう付品の残炭
状態を示す写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤晴三大阪府大阪市中央区久太郎町三丁目６番８号東洋アルミニウム株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ろう付用金属粉末３０重量％〜７
０重量％、（ｂ）弗化物系フラックス２〜３０重量％、
（ｃ）ブチルゴムおよび／または石油樹脂１〜１５重量
％を含み残部実質的に有機溶剤からなる（但し、合計量
は１００重量％を超えない。）アルミニウムろう付用ペ
ースト状組成物。
【請求項２】ろう付け用金属粉末がアルミニウム−け
い素系の合金粉末である請求項１記載のアルミニウムろ
う付用ペースト状組成物。
【請求項３】ろう付け用金属粉末がアルミニウム粉末
とけい素粉末の混合粉である請求項１記載のアルミニウ
ムろう付け用ペースト状組成物。
【請求項４】カップリング剤を含有する請求項１〜３
記載のアルミニウムろう付用ペースト状組成物。
【請求項５】請求項１〜４記載のペースト状組成物を
アルミニウム材の表面の少なくとも一部以上に塗布後、
乾燥して得られる塗膜。
【請求項６】請求項１〜４記載のペースト状組成物を
アルミニウム材の表面の少なくとも一部以上に塗布した
アルミニウム部材
【請求項７】（ａ）ろう付用金属粉末３０重量％〜７
０重量％、（ｂ）弗化物系フラックス２〜３０重量％、
（ｃ）ブチルゴムおよび／または石油樹脂１〜１５重量
％含み残部実質的に有機溶剤からなる（但し、合計量は
１００重量％を超えない。）アルミニウムろう付用ペー
スト状組成物をアルミニウム材の表面の少なくとも一部
以上に塗布、乾燥後、他のアルミニウム材とろう付を行
うことを特徴とするアルミニウム材のろう付方法。