【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金（以下アルミニウム系部材という）のろう付け方法、およびそれによるアルミニウム製熱交換器の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム製の熱交換器は、チューブやフィンなどのアルミニウム合金製の部材を組み付け、ろう付け接合することにより製造されている。ろう付けは、アルミニウム系部材よりも溶融温度が低いろう材を接合箇所に介在させ、ろう材よりも高温に加熱することで、アルミニウム系部材を接合するものである。一般的には、ろう材として溶融開始温度が５７７℃であり、接合部の耐食性、強度、作業性等の点からＡｌ−Ｓｉ合金が使用されている。
また、接合箇所にろう材を介在させる方法としては、アルミニウム合金を芯材とし、その表面にろう材をクラッドした、いわゆるブレージングシートが多く使われている。例えば、チューブとフィンを接合する際には、チューブ材としてブレージングシートを使用してろう付け加熱によりベアフィン材と接合したり、フィン材としてブレージングシートを使用してろう付け加熱によりベアチューブ材と接合するのである。
【０００３】
アルミニウム系部材のろう付け方法としては、現在、ノコロックろう付けが主流となっている。このろう付け方法は、組み付け後の部材に、フラックスとしてフルオロアルミン酸カリウム（ＫＡｌＦ４、Ｋ２ＡｌＦ５、Ｋ３ＡｌＦ６等）を塗布し、酸素濃度が２００ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲気中で約６００℃に加熱してろう付けする方法である。ろう付け後のフラックスの残渣は、アルミニウムに対して腐食性が無いため、耐食性の良い熱交換器等のろう付け製品が得られるのである。
【０００４】
ところが、自動車用熱交換器のように過酷な使用環境で使われることが多い製品では、さらに耐食性が必要とされ、耐食性を改善するためにいくつかの方法が提案されている。容易に耐食性を改善するものとして、フルオロ亜鉛酸カリウム又は該フルオロ亜鉛酸カリウムとフッ化亜鉛の懸濁物を利用するろう付け方法（例えば、特許文献１参照）、またフルオロ亜鉛酸カリウムを使用する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
このフラックスは、ろう付け加熱途中でフラックス中のＺｎとろう付け部材表面のＡｌとの間で置換反応が起こり、フルオロアルミン酸カリウムが形成され、ろう付けを可能とするものである。この置換反応によりアルミニウム系部材の表面に付着したＺｎは、表面にＡｌ−Ｚｎ合金の拡散層を形成する。このＡｌ−Ｚｎ拡散層は犠牲防食作用を有するため、耐食性が大幅に向上するため、特に熱交換器のチューブ材における孔食の発生を抑えることができるのである。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−６７７４号公報
【特許文献２】
特開昭６１−２９３６９９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
フラックスとしてフルオロ亜鉛酸カリウムを使用するろう付け方法は、熱交換器等のアルミニウム製品の耐食性を改善するためには有効な方法である。しかし、従来のフルオロアルミン酸カリウムからなるフラックスを使用する方法に比べて、ろう付け性が劣るという欠点があった。このため、従来のフラックスよりも多めにフラックスを付着させないと、従来と同等のろう付け性が得られなかった。また、フラックスの付着量を多くすると、アルミニウムとの置換反応が十分に行われないで未反応のフラックスが多く残存してしまい、ろう材の流れを妨げてしまうため、やはりろう付け性は低下する。そのため、フルオロ亜鉛酸カリウムを使用して安定したろう付け性を得ることは困難であった。
したがって本発明の目的は、上記のような問題点に鑑み、少量のフルオロ亜鉛酸カリウムのフラックスを使用して、ＺｎとＡｌとの置換反応を十分に速やかに生起させることにより、ろう付け性を向上させ、耐食性にも優れたアルミニウム系部材を製造し得るろう付け方法を提供することにある。
さらに本発明は、その方法を適用したアルミニウム製熱交換器を製造する方法を提供することも目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題について鋭意検討の結果、フルオロ亜鉛酸カリウムにアルミニウム合金等を混合して加熱することにより、フラックスのアルミニウム原子との置換反応を速やかに起こすことが可能であることがわかった。そこで、これらの知見に基づきさらに研究を重ね本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、
（１）ろう付け接合する箇所に、フルオロ亜鉛酸カリウムとアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる粉末の混合物を介在させて、不活性ガス中で加熱してろう付けすることを特徴とするアルミニウム系部材のろう付け方法、
（２）前記アルミニウム合金粉末が７〜２０質量％のＳｉ、０．５〜８．０質量％のＣｕおよび０．５〜３５質量％のＺｎのうち１種または２種以上を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなることを特徴とする（１）に記載のアルミニウム系部材のろう付け方法、
（３）フルオロ亜鉛酸カリウムと、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる粉末の混合比率が、質量比率で９０〜６０：１０〜４０であることを特徴とする（１）または（２）に記載のアルミニウム系部材のろう付け方法、
（４）ろう付け接合する箇所に、フルオロ亜鉛酸カリウムとフルオロアルミン酸カリウムの混合物を介在させて、不活性ガス中で加熱してろう付けすることを特徴とするアルミニウム系部材のろう付け方法、
（５）前記フルオロ亜鉛酸カリウムとフルオロアルミン酸カリウムの混合比率が、質量比率で８５〜５０：１５〜５０であることを特徴とする（４）に記載のアルミニウム系部材のろう付け方法、及び、
（６）（１）〜（５）のいずれか１項に記載のろう付け方法によりろう付けすることを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法、
を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のろう付け方法の好ましい実施の態様について、詳細に説明する。
従来より使用されているフルオロアルミン酸カリウムからなるフラックスは、約５６５℃で溶融し、ろうの濡れ及び流動を妨害する酸化皮膜をアルミニウム表面から除去し、ろう付けを可能にすることが知られている。ろう付けに使用されるろう材であるＡｌ−Ｓｉ合金の溶融開始温度は、５７７℃なので、約６００℃まで加熱することでろう付けを可能とする。
【００１０】
本発明において用いられるフルオロ亜鉛酸カリウムは、ＫＺｎＦ３、Ｋ２ＺｎＦ４、Ｋ３Ｚｎ２Ｆ７等で表される一連の化合物の混合物、あるいは単味のものである。このフルオロ亜鉛酸カリウムは公知の種々の方法で調製することができる。例えば、フッ化カリウムとフッ化亜鉛とを所望の比で水溶液とする。この水溶液で反応させ、フルオロ亜鉛酸カリウム析出させ、上澄み水溶液から分離し、次いで乾燥する。あるいは、酸化亜鉛と水性ＨＦから得られたフッ化亜鉛溶液を、水酸化カリウムと水性ＨＦから得られたフッ化カリウム溶液とを反応させる。その他、ＨＦとフッ化カリウムの付加物の溶液を酸化亜鉛と反応させる方法もある。
【００１１】
このフルオロ亜鉛酸カリウムは、単味での溶融温度は約７２０℃であり、また混合物のものは７００℃付近であるので、６００℃程度でのろう付けは不可能であると思われる。ところが、フルオロ亜鉛酸カリウムはアルミニウムと接触した状態で加熱すると、フルオロ亜鉛酸カリウム中の亜鉛がアルミニウム側に拡散し、逆にアルミニウムがフルオロ亜鉛酸カリウム中に拡散する。
この結果、置換反応によってフルオロ亜鉛酸カリウムはフルオロアルミン酸カリウムに変化し、通常のフラックスと同様の組成になる。したがって、アルミニウム系部材の表面にフルオロ亜鉛酸カリウムを塗布することにより、ろう材溶融前にフルオロアルミン酸カリウムが生成し、フルオロアルミン酸カリウムは溶融して、酸化膜を除去し、ろう付けが可能になることは前述のとおりである。
【００１２】
ここで、フラックスとしてフルオロ亜鉛酸カリウムをアルミニウム系部材に塗布する従来の方法では、置換反応が完了しないとフラックスは溶融せず、酸化膜除去作用をなさないという問題がある。また、この方法では置換反応に時間を要するため、従来のようなフラックスとしてフルオロアルミン酸カリウムをアルミニウム部材の表面に塗布する方法に比べて、酸化膜除去のタイミングが遅れ、高温側にずれこみやすい傾向がある。このため、従来と同様のろう付け加熱では十分にろう付けされないことが多いのである。ろう付け性を改善するためには、フラックスの置換反応をできるだけ速やかに起こすことが必要である。
【００１３】
本発明では、ＺｎとＡｌの置換反応を起こしやすくするためには、フルオロ亜鉛酸カリウムとアルミニウムの接触部をできるだけ増やすことが必要である。そこで、フルオロ亜鉛酸カリウムを表面積の大きいアルミニウム又はアルミニウム合金粉末と混合して加熱すると、フルオロ亜鉛酸カリウムとアルミニウムとの接触部が多くなるため、置換反応が速やかに起こるのである。これにより、フルオロ亜鉛酸カリウムのみをアルミニウム系部材に塗布した場合に比べて、置換反応が起こりやすく、より低温で酸化膜除去作用が起こり、ろう付け性も良好になるのである。置換反応後のアルミニウム合金粉末はＡｌ−Ｚｎ合金となるが、ろう付け完了までには、アルミニウム系部材と合金化するため、犠牲防食層として作用する。
このように本発明においては、アルミニウム合金粉末は、アルミニウム粉末と同様ろう材としての作用をもつものではなく、フルオロ亜鉛酸カリウムのＺｎ−Ａｌの置換反応を促進する作用をもつものである。
【００１４】
さらに、本発明においては、混合するアルミニウム合金粉末をＡｌ−Ｓｉ合金粉末とすると、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末は５７７℃で溶融を開始する。粉末が溶融することにより、フルオロ亜鉛酸カリウムとの接触部が増えるため、５７７℃よりも高温では置換反応は加速する。したがって、さらにろう付け性を改善することができるのである。
Ａｌ−Ｓｉ合金中のＳｉ含有量は、７〜２０質量％が好ましい。Ａｌ−Ｓｉ合金のＳｉ含有量が少なすぎる又は多すぎる場合には、５７７℃での液相比率が小さく、置換反応を加速させる効果が不十分である。
【００１５】
また、ＣｕやＺｎを添加すると合金の溶融開始温度は低温化する。特にＡｌ−Ｓｉ合金にＣｕやＺｎを複合添加した合金では、溶融開始温度は大幅に低下する。このような合金粉末と混合すると、より低温でフルオロ亜鉛酸カリウムとアルミニウム合金粉末との置換反応が起こり、さらにろう付け性は良好になる。
アルミニウム合金中のＣｕ含有量は、０．５〜８質量％が好ましい。アルミニウム合金中のＣｕ含有量が少なすぎると、溶融開始温度を低温化する効果が少ないため、置換反応が十分に生起しないことがある。Ｃｕ含有量が多すぎると、置換反応の低温化には効果的であるが、アルミニウム系部材へＣｕの拡散量が増えるため、アルミニウム系部材の表面にＣｕの拡散相が形成され、犠牲防食作用が低下するので望ましくない。
【００１６】
アルミニウム合金中のＺｎ含有量は、０．５〜３５質量％が好ましい。合金中のＺｎ含有量が少なすぎると、溶融開始温度を低温化する効果が少ないため、置換反応が低温化しない。Ｚｎ含有量を多くするとことは、合金粉末の溶融温度の低温化と、アルミニウム系部材表面の犠牲防食作用には効果的に作用する。しかし、Ｚｎ含有量が多すぎるとアルミニウム合金粉末中のアルミニウムの含有比率が低下するため、置換反応が起こりにくくなり、ろう付け性は低下する。
【００１７】
本発明では、フルオロ亜鉛酸カリウムとアルミニウム又はアルミニウム合金粉末の混合比率は、質量比率で９０〜６０：１０〜４０、好ましくは８０〜６５：２０〜３５で置換反応が起こりやすく、ろう付け性が良好になる。アルミニウム又はアルミニウム合金粉末の割合が、少なすぎると、置換反応を促進する効果が少ない。また、アルミニウム又はアルミニウム合金粉末の割合が多すぎると、アルミニウム系部材の酸化膜を除去して良好なろう付け性を確保するためには、混合物の付着量を多くする必要があり、工業上、好ましくない。
【００１８】
なお、置換反応を促進させ、より低温で置換反応を起こすためには、前述のようにフルオロ亜鉛酸カリウムとアルミニウム又はアルミニウム合金粉末の混合物に、さらに低温で溶融する合金粉末を混合する方法も有効であると考えられる。低温で溶融する合金としては、Ｚｎ、Ｚｎ−Ａｌ合金（Ｚｎを主成分としてＡｌを含有する合金で、例えばＺｎ−５％Ａｌ合金等）、Ｚｎ−Ｓｎ合金、Ａｌ−Ｇｅ合金、Ｐｂ−Ｓｎ合金等である。ろう付け時には、これらの低融点の金属が最初に溶融し、フルオロ亜鉛酸カリウムとアルミニウム又はアルミニウム合金粉末を覆う状態になり、置換反応が促進すると推定される。この場合は、ろう付け加熱後には、アルミニウム系部材の表面を低融点の金属が覆うため、耐食性への影響等を考慮して、低融点合金を選択する必要がある。
【００１９】
本発明において、ＺｎとＡｌの置換反応を促進させて、ろう付け性を改善するもうひとつの方法は、フルオロ亜鉛酸カリウムとフルオロアルミン酸カリウムを混合して塗布する方法である。フルオロアルミン酸カリウムは約５６５℃で溶融するが、溶融したフルオロアルミン酸カリウムが未溶融のフルオロ亜鉛酸カリウムを覆うことにより、フルオロ亜鉛酸カリウムのＡｌ−Ｚｎの置換反応を促進させることができる。これにより、速やかに置換反応が起き、ろう付け性は良好になる。
ここでいうフルオロアルミン酸カリウムは、ＫＡｌＦ４、Ｋ２ＡｌＦ５、Ｋ３ＡｌＦ６等で表される一連の化合物の混合物、あるいは単味のものである。
【００２０】
この場合、フルオロ亜鉛酸カリウムとフルオロアルミン酸カリウムの混合比率は、質量比率で８５〜５０：１５〜５０、好ましくは８０〜６０：２０〜４０であり、これによりＺｎとＡｌの置換反応が起こりやすく、ろう付け性が良好になる。フルオロアルミン酸カリウムの割合が、少なすぎると、置換反応を促進する効果が少ない。また、フルオロアルミン酸カリウムの割合が多すぎると、アルミニウム系部材の表面に形成されるＡｌ−Ｚｎ合金層のＺｎ含有量が少なくなり、犠牲防食効果が低減するため、Ｚｎ含有量を多くするためには混合物の付着量を多くする必要があり、工業上好ましくない。
【００２１】
これら上述の混合物を接合する箇所に介在させる方法としては、常法により接合部材を組み合わせて、例えば熱交換器を組み立てた後、混合物を粉体として塗布する方法や、混合物を溶かした懸濁液を使用して塗布する方法がある。また、バインダー等を用いてあらかじめアルミニウム系部材の表面に混合物を塗布して、その後に、接合部材を組み合わせて、例えば熱交換器を組み立てる方法がある。
後者の方法では、ろう付けに必要な箇所に、均一に混合物を介在させることができるため、ろう付け性、耐食性ともに安定した熱交換器を製造することができる。
また、ろう付け加熱する方法については、従来と同じ方法であり、不活性ガスにより雰囲気の酸素濃度と露点を制御した炉内において、ろう材が溶融する温度、例えば、５８０℃〜６２０℃程度まで加熱すればよい。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
ＪＩＳ−Ａ１０５０合金からなる、幅２０ｍｍ、肉厚０．４ｍｍの押出多穴チューブを用意し、長さ２００ｍｍに切断した。フルオロ亜鉛酸カリウム粉末とアルミニウム又はアルミニウム合金粉末、フルオロアルミン酸カリウム粉末の混合物を準備し、バインダーと混ぜ合わせ、押出多穴チューブの表面に塗布した。バインダーは３００℃まで加熱すると分解、蒸発する有機系のバインダーを使用し、ろう付け温度まで加熱した際には、チューブ表面には存在しないものとした。各粉末の混合比率を表１に示す。また、塗布量はいずれも１０ｇ／ｍ２とした。ＪＩＳ−Ａ３００３合金を芯材とし、両面にクラッド率各１０％でＢＡ４３４３合金をクラッドした、幅２０ｍｍ、板厚０．１ｍｍのブレージングシートを用意し、コルゲート加工してフィン材とした。これらのチューブ材とフィン材とを組み合わせ、熱交換器を模擬したミニコアを組み立てた。該ミニコアを、不活性ガスで満たした、酸素濃度５０ｐｐｍ、露点−４０℃の炉内にて６００℃まで加熱し、ろう付けを実施した。
【００２３】
ろう付け後のミニコアについて、図１に示すように、チューブ１とフィン２のろう付け接合部の断面を観察しフィレット３の形成状況を調査した。断面の観察より、ろう付けの良し悪しを示す図１に示す箇所のフィレット幅を測定した。測定結果を表１に併記する。
表１から明らかなように、従来の方法であるフルオロ亜鉛酸カリウムのみを塗布する方法では、チューブとフィンの接合部フィレットのサイズが小さいが、アルミニウム又はアルミニウム合金粉末あるいはフルオロアルミン酸カリウムとの混合物を塗布する方法では、フィレットのサイズは大きく、ろう付け性は良好な結果となった。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の方法によれば、フルオロ亜鉛酸カリウムを少量使用して、アルミニウム系部材のろう付け性と耐食性が良好なろう付けができる。そして、信頼性の高いアルミニウム製熱交換器を製造することが可能となり、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるチューブとフィンのろう付け後の接合部断面図である。
【符号の説明】
１ チューブ
２ フィン
３ フィレット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for brazing aluminum or an aluminum alloy (hereinafter, referred to as an aluminum-based member), and a method for manufacturing an aluminum heat exchanger using the method.
[0002]
[Prior art]
Aluminum heat exchangers are manufactured by assembling aluminum alloy members such as tubes and fins and brazing them. In the brazing, an aluminum-based member is joined by interposing a brazing material having a lower melting temperature than the aluminum-based member at a joining portion and heating the brazing material to a higher temperature than the brazing material. In general, a melting start temperature is 577 ° C. as a brazing material, and an Al—Si alloy is used in view of corrosion resistance, strength, workability, and the like of a joint.
Also, as a method of interposing a brazing material at a joint, a so-called brazing sheet in which an aluminum alloy is used as a core material and a brazing material is clad on the surface thereof is often used. For example, when joining a tube and a fin, a brazing sheet is used as the tube material and the bare fin material is joined by brazing and heating, or a brazing sheet is used as the fin material and joined to the bare tube material by brazing and heating. You do it.
[0003]
As the brazing method for aluminum-based members, Nocolok brazing is currently the mainstream. In this brazing method, potassium fluoroaluminate (KAlF 4 , K 2 AlF 5 , K 3 AlF 6, etc.) is applied as a flux to the assembled member, and the flux is applied in an inert gas atmosphere having an oxygen concentration of 200 ppm or less. This is a method of brazing by heating to 600 ° C. Since the flux residue after brazing has no corrosiveness to aluminum, a brazed product such as a heat exchanger having good corrosion resistance can be obtained.
[0004]
However, products that are often used in harsh use environments, such as heat exchangers for automobiles, require more corrosion resistance, and several methods have been proposed to improve the corrosion resistance. As a method for easily improving the corrosion resistance, a brazing method using potassium fluorozincate or a suspension of the potassium fluorozincate and zinc fluoride (for example, see Patent Document 1), or potassium fluorozincate is used. A method has been proposed (for example, see Patent Document 2).
In this flux, a substitution reaction occurs between Zn in the flux and Al on the surface of the brazing member during brazing heating, and potassium fluoroaluminate is formed, thereby enabling brazing. Zn attached to the surface of the aluminum-based member by this substitution reaction forms a diffusion layer of an Al-Zn alloy on the surface. Since the Al—Zn diffusion layer has a sacrificial anticorrosion action, the corrosion resistance is greatly improved, and thus the occurrence of pitting corrosion can be particularly suppressed in the tube material of the heat exchanger.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-62-6774 [Patent Document 2]
JP-A-61-293699
[Problems to be solved by the invention]
A brazing method using potassium fluorozincate as a flux is an effective method for improving the corrosion resistance of aluminum products such as heat exchangers. However, as compared with the conventional method using a flux made of potassium fluoroaluminate, there is a drawback that the brazing property is inferior. For this reason, unless the flux is applied more than the conventional flux, the same brazing property as the conventional one cannot be obtained. In addition, when the amount of the adhered flux is increased, the unreacted flux remains without sufficiently performing the substitution reaction with the aluminum, and the flow of the brazing material is hindered. . Therefore, it has been difficult to obtain stable brazing properties using potassium fluorozincate.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a brazing property by sufficiently causing a substitution reaction between Zn and Al using a small amount of a flux of potassium fluorozincate in view of the above-described problems. It is an object of the present invention to provide a brazing method capable of producing an aluminum-based member having improved corrosion resistance.
Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an aluminum heat exchanger to which the method is applied.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies on the above problems and found that by mixing and heating an aluminum alloy or the like with potassium fluorozincate, it is possible to promptly cause a substitution reaction with aluminum atoms in the flux. Was. Therefore, based on these findings, the present inventors have further studied and completed the present invention.
[0008]
That is, the present invention
(1) An aluminum-based brazing material characterized in that a brazing mixture is heated in an inert gas and brazed by interposing a mixture of powders of potassium fluorozincate and aluminum or an aluminum alloy at a portion to be brazed. Attachment method,
(2) The aluminum alloy powder contains one or more of 7 to 20% by mass of Si, 0.5 to 8.0% by mass of Cu, and 0.5 to 35% by mass of Zn, with the balance being Is made of Al and inevitable impurities, the method of brazing an aluminum-based member according to (1),
(3) The aluminum-based material according to (1) or (2), wherein the mixing ratio of the potassium fluorozincate and the powder composed of aluminum or an aluminum alloy is 90 to 60:10 to 40 in mass ratio. Brazing method of members,
(4) A method of brazing an aluminum-based member, comprising brazing by heating in an inert gas with a mixture of potassium fluorozincate and potassium fluoroaluminate interposed at a portion to be brazed and joined;
(5) The method for brazing an aluminum-based member according to (4), wherein the mixing ratio of the potassium fluorozincate and the potassium fluoroaluminate is 85 to 50: 15 to 50 in mass ratio. ,
(6) A method for producing an aluminum heat exchanger, comprising brazing by the brazing method according to any one of (1) to (5).
Is provided.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Preferred embodiments of the brazing method of the present invention will be described in detail.
The conventionally used flux of potassium fluoroaluminate is known to melt at about 565 ° C., removing oxide films from the aluminum surface that impede the wetting and flow of the braze, allowing brazing. I have. Since the melting start temperature of the Al—Si alloy, which is a brazing material used for brazing, is 577 ° C., brazing can be performed by heating to about 600 ° C.
[0010]
The potassium fluorozincate used in the present invention is a mixture of a series of compounds represented by KZnF 3 , K 2 ZnF 4 , K 3 Zn 2 F 7 or the like, or a simple substance. This potassium fluorozincate can be prepared by various known methods. For example, potassium fluoride and zinc fluoride are made into an aqueous solution at a desired ratio. The reaction is carried out with this aqueous solution, the potassium fluorozincate is precipitated, separated from the supernatant aqueous solution and then dried. Alternatively, a zinc fluoride solution obtained from zinc oxide and aqueous HF is reacted with potassium hydroxide and a potassium fluoride solution obtained from aqueous HF. In addition, there is a method of reacting a solution of an adduct of HF and potassium fluoride with zinc oxide.
[0011]
This potassium fluorozincate has a melting temperature of about 720 ° C. in a simple state and a mixture of about 700 ° C., so brazing at about 600 ° C. is considered impossible. However, when potassium fluorozincate is heated in contact with aluminum, zinc in potassium fluorozincate diffuses to the aluminum side, and aluminum diffuses in potassium fluorozincate.
As a result, potassium fluorozinate is changed to potassium fluoroaluminate by the substitution reaction, and has a composition similar to that of a normal flux. Therefore, by applying potassium fluorozincate to the surface of the aluminum-based member, potassium fluoroaluminate is generated before the brazing material is melted, and the potassium fluoroaluminate is melted, the oxide film is removed, and brazing is possible. Is as described above.
[0012]
Here, in the conventional method of applying potassium fluorozincate as a flux to an aluminum-based member, there is a problem that the flux does not melt unless the substitution reaction is completed, and the oxide film is not removed. In addition, since the replacement reaction requires time in this method, the timing of removing the oxide film is delayed and the temperature is easily shifted to the high-temperature side as compared with the conventional method of applying potassium fluoroaluminate as a flux to the surface of the aluminum member. Tend. For this reason, it is often the case that brazing is not sufficiently performed by the same brazing heating as in the past. In order to improve the brazing properties, it is necessary to cause the flux substitution reaction as quickly as possible.
[0013]
In the present invention, in order to easily cause a substitution reaction between Zn and Al, it is necessary to increase the number of contact portions between potassium fluorozincate and aluminum as much as possible. Therefore, when potassium fluorozincate is mixed with aluminum or aluminum alloy powder having a large surface area and heated, the contact portion between potassium fluorozincate and aluminum increases, so that the substitution reaction occurs quickly. As a result, compared with the case where only potassium fluorozincate is applied to the aluminum-based member, the substitution reaction is more likely to occur, the oxide film removing action occurs at a lower temperature, and the brazing property is also improved. Although the aluminum alloy powder after the substitution reaction becomes an Al-Zn alloy, the aluminum alloy powder is alloyed with the aluminum-based member by the time of completion of brazing, and thus acts as a sacrificial anticorrosion layer.
Thus, in the present invention, the aluminum alloy powder does not have a function as a brazing material like the aluminum powder, but has a function of accelerating the Zn-Al substitution reaction of potassium fluorozincate.
[0014]
Further, in the present invention, when the aluminum alloy powder to be mixed is an Al-Si alloy powder, the Al-Si alloy powder starts melting at 577 ° C. When the powder is melted, the contact portion with potassium fluorozincate increases, so that the substitution reaction is accelerated at a temperature higher than 577 ° C. Therefore, the brazing property can be further improved.
The Si content in the Al-Si alloy is preferably from 7 to 20% by mass. If the Si content of the Al—Si alloy is too small or too large, the liquid phase ratio at 577 ° C. is small, and the effect of accelerating the substitution reaction is insufficient.
[0015]
Further, when Cu or Zn is added, the melting start temperature of the alloy is lowered. In particular, in an alloy in which Cu and Zn are added in combination to an Al-Si alloy, the melting start temperature is significantly reduced. When mixed with such an alloy powder, a substitution reaction between the potassium fluorozincate and the aluminum alloy powder occurs at a lower temperature, and the brazing property is further improved.
The Cu content in the aluminum alloy is preferably from 0.5 to 8% by mass. If the Cu content in the aluminum alloy is too small, the effect of lowering the melting start temperature is small, so that the substitution reaction may not sufficiently occur. If the Cu content is too large, it is effective for lowering the temperature of the substitution reaction. However, since the amount of Cu diffused into the aluminum-based member increases, a diffusion phase of Cu is formed on the surface of the aluminum-based member, and a sacrificial anticorrosion effect is obtained. Is undesirably reduced.
[0016]
The Zn content in the aluminum alloy is preferably from 0.5 to 35% by mass. If the Zn content in the alloy is too small, the effect of lowering the melting start temperature is small, so that the substitution reaction does not lower. Increasing the Zn content effectively acts on lowering the melting temperature of the alloy powder and on the sacrificial corrosion protection of the aluminum-based member surface. However, if the Zn content is too large, the content ratio of aluminum in the aluminum alloy powder decreases, so that the substitution reaction becomes difficult to occur, and the brazing property decreases.
[0017]
In the present invention, the mixing ratio of potassium fluorozincate and aluminum or aluminum alloy powder is 90 to 60:10 to 40, preferably 80 to 65:20 to 35 in mass ratio, and the substitution reaction easily occurs, and the brazing property is low. Become good. If the proportion of the aluminum or aluminum alloy powder is too small, the effect of promoting the substitution reaction is small. Further, if the proportion of the aluminum or aluminum alloy powder is too large, it is necessary to increase the amount of the mixture adhering in order to remove the oxide film of the aluminum-based member and secure good brazing properties. Not preferred.
[0018]
In order to accelerate the substitution reaction and cause the substitution reaction at a lower temperature, a method of mixing an alloy powder that melts at a lower temperature with a mixture of potassium fluorozincate and aluminum or aluminum alloy powder as described above is also effective. It is considered to be. Examples of the alloy that melts at a low temperature include Zn, Zn—Al alloy (an alloy containing Zn as a main component and Al, for example, Zn-5% Al alloy), Zn—Sn alloy, Al—Ge alloy, Pb—Sn Alloy. It is presumed that at the time of brazing, these low-melting metals first melt and become in a state of covering the potassium fluorozincate and the aluminum or aluminum alloy powder, thereby promoting the substitution reaction. In this case, since the low-melting-point metal covers the surface of the aluminum-based member after the brazing heating, it is necessary to select a low-melting-point alloy in consideration of the influence on corrosion resistance and the like.
[0019]
In the present invention, another method for improving the brazing property by promoting the substitution reaction between Zn and Al is a method in which potassium fluorozincate and potassium fluoroaluminate are mixed and applied. Although potassium fluoroaluminate melts at about 565 ° C., the molten potassium fluoroaluminate covers the unmelted potassium fluorozincate, thereby promoting the Al-Zn substitution reaction of potassium fluorozincate. As a result, the substitution reaction occurs quickly, and the brazing property is improved.
The potassium fluoroaluminate mentioned here is a mixture of a series of compounds represented by KAlF 4 , K 2 AlF 5 , K 3 AlF 6 , or the like, or a simple substance.
[0020]
In this case, the mixing ratio of potassium fluorozincate and potassium fluoroaluminate is 85 to 50:15 to 50, preferably 80 to 60:20 to 40 by mass, whereby the substitution reaction between Zn and Al occurs. Easy and good brazing properties. If the proportion of potassium fluoroaluminate is too small, the effect of promoting the substitution reaction is small. On the other hand, if the proportion of potassium fluoroaluminate is too large, the Zn content of the Al—Zn alloy layer formed on the surface of the aluminum-based member decreases, and the sacrificial anticorrosion effect decreases, so that the Zn content increases. Requires an increased amount of the mixture, which is not industrially preferable.
[0021]
As a method of interposing the above-mentioned mixture at a portion to be joined, a method of applying the mixture as a powder after assembling a heat exchanger by assembling the joining members by an ordinary method, or a method of applying a suspension in which the mixture is dissolved There is a method of applying using. In addition, there is a method in which a mixture is applied in advance to the surface of an aluminum-based member using a binder or the like, and then, for example, a heat exchanger is assembled by combining the joining members.
In the latter method, since the mixture can be uniformly interposed in a portion required for brazing, a heat exchanger having both stable brazing properties and corrosion resistance can be manufactured.
In addition, the brazing heating method is the same as the conventional method. In a furnace in which the oxygen concentration and the dew point of the atmosphere are controlled by an inert gas, the temperature at which the brazing material melts, for example, up to about 580 ° C. to 620 ° C. What is necessary is just to heat.
[0022]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail based on examples.
An extruded multi-hole tube made of JIS-A1050 alloy and having a width of 20 mm and a thickness of 0.4 mm was prepared and cut into a length of 200 mm. A mixture of potassium fluorozincate powder, aluminum or aluminum alloy powder, and potassium fluoroaluminate powder was prepared, mixed with a binder, and applied to the surface of an extruded multi-hole tube. The binder used was an organic binder that decomposed and evaporated when heated to 300 ° C., and was not present on the tube surface when heated to the brazing temperature. Table 1 shows the mixing ratio of each powder. The coating amount was 10 g / m 2 . A blazing sheet having a width of 20 mm and a thickness of 0.1 mm was prepared by using a JIS-A3003 alloy as a core material and cladding a BA4343 alloy on both surfaces with a cladding ratio of 10%, and corrugating to obtain a fin material. These tubes and fins were combined to assemble a mini-core simulating a heat exchanger. The mini-core was heated to 600 ° C. in a furnace filled with an inert gas and having an oxygen concentration of 50 ppm and a dew point of −40 ° C. to perform brazing.
[0023]
As for the mini-core after brazing, as shown in FIG. 1, the cross-section of the brazed joint between the tube 1 and the fin 2 was observed, and the formation state of the fillet 3 was investigated. From the observation of the cross section, the fillet width at the portion shown in FIG. 1 showing the quality of brazing was measured. Table 1 also shows the measurement results.
As is clear from Table 1, in the conventional method of applying only potassium fluorozincate, the size of the fillet at the joint between the tube and the fin is small, but a mixture of aluminum or aluminum alloy powder or potassium fluoroaluminate is used. In the method of applying (1), the size of the fillet was large and the brazing property was good.
[0024]
[Table 1]
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the method of the present invention, it is possible to braze aluminum-based members with good brazing properties and corrosion resistance by using a small amount of potassium fluorozincate. And it becomes possible to manufacture a highly reliable aluminum heat exchanger, and it has an industrially remarkable effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a joint after brazing a tube and a fin according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Tube 2 Fin 3 Fillet
