JP2006035232A - ろう付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フラックスを用いないで非酸化性雰囲気中においてろう付けする際に、被ろう付け物であるアルミニウム部材の昇温速度を低下させることなく、良好なろう付け性を達成するろう付け方法を提供する。
【解決手段】炉内に配置されたアルミニウム部材であって、芯材と、芯材にクラッドされＭｇを含有するろう材と、ろう材にクラッドされろう材より融点の高い皮材とを備えたアルミニウムブレージングシートからなるアルミニウム部材を加熱し、予め加熱された風除け冶具を加熱されたアルミニウム部材に覆い被せ、次いでこれをろう付けする。
【選択図】図６

Description

本発明は、フラックスを必要とせず非酸化性ガス雰囲気中での良好なろう付け接合を短い加熱時間で可能とする方法に関し、放熱用ヒートシンク、熱交換器材料、各種パネルなどのアルミニウム接合部材の製造に有用なろう付け方法に関する。

現在、熱交換器、アルミニウム材料を用いたヒートシンク、或いは、各種パネルなどのろう付け方法としては、大別して、フラックスを用いない真空ろう付け方法と、窒素などの非酸化性雰囲気中で行う非腐食性フラックスろう付け方法が工業的に行なわれている。前者は、高価な真空ろう付け炉を必要とし、生産効率も低いという問題がある。後者はフラックス塗布工程を必要としそのための費用が嵩むことや、フラックスを乾燥する工程等も必要とする問題がある。

また、フラックスろう付けではフラックス中のＦとＭｇの反応生成物がろう付け性を損なうため、Ｍｇ含有アルミニウム合金の接合には不適当とされている。Ｍｇはろう付け製品の強度向上に有効な添加元素であり、これが使えないことはろう付け製品の強度の点で不利となる。

そこで、無フラックスろう付けを非酸化性ガス雰囲気で行なうことができれば、装置として真空炉よりも安価な非酸化性ガス炉が使用でき、かつ、Ｍｇ含有アルミニウム合金の接合にも用いることができるので工業的に有利である。このような観点から、下記特許文献１〜４に示されるように種々のろう付け方法が開発されてきた。

特許文献１及び２はアルミニウム表面を無機酸などで処理し表面酸化被膜を薄く制御することにより、非酸化性雰囲気での無フラックスろう付けを可能とするろう付け方法に関する。しかしながら、無機酸による処理、成形加工油の塗布等の特殊な前処理工程を必要とすることによる煩雑性が回避できず、処理からろう付けまでの時間経過の影響などにより、工業的に安定したろう付け性能が得られていないのが現状である。
特開平１０−１８０４８９号公報 特開平１１−２８５８１７号公報

特許文献３は、被ろう付け物に対する非酸化性雰囲気ガスの流れを抑制するための覆いと、内部にＭｇ蒸気の供給源とを備えたことを特徴とする無フラックスろう付け方法に関する。これは、覆いの内部でのＭｇ蒸気によるゲッター効果により雰囲気中の水分や酸素の影響を防いで実質的に低酸素雰囲気を実現してろう付け性を確保するものである。このろう付け方法では、被ろう付け物に覆いを被せることにより被ろう付け物の昇温が遅くなりろう付けに要する時間が非常に長くなるので、生産効率が低くなる欠点を有している。
特開平０９−０８５４３３号公報

特許文献４は、非酸化性雰囲気ガス中でフラックスを用いないでろう付けするのに使用するブレ−ジングシ−トに関する。ろう材より融点の高いアルミニウム薄皮材と芯材との間にＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材を挟み込んだ構造を有するブレ−ジングシ−トで、ろう溶融時までろう材表面の酸化を抑制し、ろうが溶融してろう液層がアルミニウム薄皮材の表面に浸出することによりろう付けが可能となる。この時、ろう材中のＭｇがろう付けする相手材料の表面を効果的に改質する役割を果たすと考えられ、部材の表面近傍で局部的にＭｇ蒸気濃度の高い領域を形成してろう液層の酸化を防止し、ろうのぬれ広がりを確保していると考えられる。

このろう付け方法は、特許文献１、２のような特殊な前処理を要せず、かつ、特許文献３のように昇温速度が低下する欠点がない点で工業的に有利である。実際に本発明者らが確認したところうでは、通常のブレージングシートを使用する特許文献１〜３のろう付け方法に比べて特許文献４のろう付け方法では短時間のろう付け加熱でも十分な接合性が得られ、品質の安定性の点でも優れていることが判明した。
特開２００１−３００７６２号公報

しかしながら、特許文献４のろう付け方法では、継手形状によっては接合が不十分になることが本発明者らの試験によって明らかになった。その典型的な例が、図９に示すようなカップ型成形品１同士の外縁部２におけるろう付け接合の場合である。非酸化性ガスが当たるカップ外縁部での接合部が特に気体の流れを乱だすような形状を成すので、ろう液層に対する酸化抑制効果にバラツキが生じ、結果として接合部におけるろうフィレット量が不足する部位が発生するものと考えられる。なお、このような酸化抑制効果のバラツキを防止すべく、特許文献３に開示されるように被ろう付け物に覆いを被せた場合には、ろう付け性は改善されるもののろう付け時間が長くなるという問題が残る。

本発明は、フラックスを用いないで非酸化性ガス雰囲気中でろう付けする際に、被ろう付け物であるアルミニウム部材の昇温速度を低下させることなく、良好なろう付け性を達成することを目的とする。

本発明者らは、上述の特許文献３や特許文献４に記載されるろう付け方法の長所及び短所をふまえ、生産効率とろう付け性に関する課題を解決する方法を種々検討した結果、本発明に至った。

本発明は請求項１において、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる芯材と、前記芯材の片面又は両面にクラッドされＭｇを含有するＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材と、前記ろう材の前記芯材とは反対側の面にクラッドされ前記ろう材より融点の高い皮材とを備えたアルミニウムブレージングシートからなるアルミニウム部材を、フラックスを用いないで非酸化性ガス雰囲気中においてろう付けする方法において、炉内に配置された前記アルミニウム部材を加熱し、予め加熱された風除け冶具を前記加熱されたアルミニウム部材に覆い被せ、次いで前記アルミニウム部材をろう付けすることを特徴とするろう付け方法とした。

請求項２においては、前記ろう材の融点をＴｍ（℃）として前記アルミニウム部材の温度Ｔ（℃）が４５０＜Ｔ＜Ｔｍを満たすに到ったときに、前記風除け冶具を前記アルミニウム部材に覆い被せる、ろうう付け方法とした。

請求項３においては、炉内雰囲気温度及び前記予め加熱された風除け冶具の温度がろうう付け温度より３〜３０℃高いろうう付け方法とした。

請求項４においては、前記風除け冶具が前記炉中において予め加熱されつつ循環する一つ以上の風除け冶具からなり、前記アルミニウム部材が前記炉中に連続的に配置される一つ以上のアルミニウム部材からなり、前記各風除け冶具を前記各アルミニウム部材に覆い被せるろうう付け方法とした。

請求項５においては、前記ろう材が０．１〜３．０重量％のＭｇを含有するろうう付け方法とした。

本発明においては、炉内に配置されたアルミニウム部材を加熱し、予め加熱された風除け冶具を加熱されたアルミニウム部材に覆い被せ、次いでアルミニウム部材をろうう付けする。風除け冶具を覆い被せるまでは、アルミニウム部材は遮蔽されることなく炉内雰囲気に晒され、覆い被せられる風除け治具も予め加熱されているので、覆い被せられた後のアルミニウム部材の昇温速度低下が抑制される。また、ろう付け時においては、風除け冶具が覆い被せられているので、ろう材表面での非酸化性雰囲気ガスの流れ抑制効果が十分に発揮される。

また、アルミニウム部材の温度Ｔ（℃）が４５０＜Ｔ＜Ｔｍを満たすに到ったときに風除け冶具がアルミニウム部材に覆い被せられる。アルミニウム部材の温度が十分に高まったときに覆い被せられるので、アルミニウム部材の昇温速度低下の抑制効果が最大限に発揮されることになる。

また、炉内雰囲気温度及び予め加熱された風除け冶具の温度が、ろう付け温度より３〜３０℃高い。ろう付け温度より高温の風除け冶具による近距離からの放射伝熱により、覆い被せた後におけるアルミニウム部材の昇温速度低下を防止できる。

また、一つ以上の風除け冶具を炉中において予め加熱しつつ循環させ、一つ以上のアルミニウム部材を炉中に連続的に配置し、各風除け冶具を各アルミニウム部材に覆い被せるようにしたので、アルミニウム部材を効率良く連続的にろう付けすることを可能にする。

更に、ろう材が０．１〜３．０重量％のＭｇを含有するようにしたので、最小量のＭｇ含有量で有効なＭｇゲッター作用が得られる。

Ａ．アルミニウムブレージングシート
本発明で用いるアルミニウムブレージングシートの厚さは、特に限定されるものではないが０．０５〜２．５ｍｍ程度のものが望ましい。

本発明で用いるアルミニウムブレージングシートに用いられるろう材は、融点を低下させ、かつ、溶融ろうの良好な流動性を与えるＳｉを６．０〜１３．０重量％含有することが望ましい。

Ｍｇは、炉内の酸素と水分と結合してこれらを除去するゲッター作用や、相手方の被ろう付け材表面を還元等する改質作用を有し、本発明に用いるろう材にはＭｇを含有させることが必須である。Ｍｇは、好ましくは０．１〜３．０重量％の範囲でろう材に含有される。０．１重量％未満では、上記ゲッター作用や改質作用によるろう付け性の確保が困難となる。また、３．０重量％を超えると、ゲッター作用や改質作用の効果が飽和してしまうこと、皮材表面までＭｇが拡散してＭｇ酸化物が生成し局部的なろう付け不良が生じること等の不都合が生じる。

また、ろう材にはＭｇのゲッター作用や改質作用を補助する機能を有するＢｉを添加するのが望ましく、０．０１〜０．３重量％添加するのが有効である。その他の成分として、ろう材の融点を低下させる作用を有するＺｎ、Ｃｕ等を場合によって添加してもよい。なお、ろう材のクラッド率は４〜２０％であるのが望ましい。

本発明で用いるアルミニウムブレージングシートに用いられる皮材は、ろう材より高融点のものが用いられるが、１０００系の純アルミニウム系材料や、Ｍｇ含有量が０．５重量％以下の３０００系の材料が好適に用いられる。特に耐食性が必要な場合には、犠牲防食効果を得るために、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ等の元素が添加された皮材を用いるのが望ましい。皮材のクラッド率は１〜１０％であるのが望ましい。
なお、皮材はろう溶融時まではろう材表面の酸化を抑制し、ろう溶融後においてはろう液層がその表面に浸出してろう付けを可能にするように作用する。この時、ろう材に含有されるＭｇがろう付けの相手材料の表面を効果的に改質し、部材表面近傍で局部的にＭｇ蒸気濃度の高い領域を形成してろう液層の酸化を防止し、ろうのぬれ広がりを確保する効果が発揮される。

本発明で用いるアルミニウムブレージングシートに用いられる芯材も、ろう材より高融点のものが用いられ、その条件を満たす３０００系合金、５０００系合金、６０００系合金から任意に選択される。Mｇを含有しないものも用いることができるが、Mｇを含有する芯材を使用することは製品強度が増す点で好ましい。

本発明に用いるアルミニウムブレージングシートを構成するろう材、皮材及び芯材は、通常の方法、例えば半連続鋳造などにより鋳造される。次いで、鋳造されされた芯材、ろう材、皮材を重ねたものを熱間圧延によりクラッド材とし、所定の板厚まで熱間圧延或いは冷間圧延し、必要により焼鈍を施してアルミニウムブレージングシートとする。

図１に示すように、芯材３の片面にろう材４がクラッドされる場合には、ろう材４に皮材５が更にクラッドされた３層構造のアルミニウムブレージングシート６が用いられる。図２に示すように、芯材３の両面にろう材４がクラッドされる場合には、各ろう材４、４に皮材５、５がそれぞれクラッドされた５層構造のアルミニウムブレージングシート６が用いられる。

ろう付けされるアルミニウム部材は、上記アルミニウムブレージングシート同士；その成形品同士；上記アルミニウムブレージングシートとその成形品；上記アルミニウムブレージングシート及び／又はその成形品と、他のアルミニウム合金板及び／又はその成形品との組み合わせ；を、所望の形状を得るように組み付けて固定冶具や金属バンドなどの任意の固定手段で固定してろう付けに供される。

Ｂ．炉内雰囲気
ろう付けは、非酸化性雰囲気の炉内で行なわれる。このような非酸化性雰囲気ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスが用いられる。経済性の観点から窒素が最も好ましい。炉中における酸素濃度は特に限定されるものではないが、１０ｐｐｍ以下のような極低濃度である必要はなく工業的に容易に達成可能な３０〜１５０ｐｐｍ程度でよい。

Ｃ．風除け冶具
本発明で用いる風除け冶具は、非酸化性ガスがアルミニウム部材に直接的に吹き付けられるように当たること（以下、「吹き当たり」と記す）や、ろう付け部でのガス流れの乱れを抑制する役割を果たす。しかしながら、風除治具で囲まれた内部を完全に密封遮断する密閉形状とする必要はなく、囲まれた内部の昇温速度を高めつつその内部に存在する酸素や水分を外部に移動させるために、囲まれた内部と外部におけるある程度の通気を可能にする隙間や孔を風除け冶具に設けるのが望ましい。
なお、加熱された風除け冶具は、近距離からの放射伝熱によりアルミニウム部材の加熱に寄与するので、覆い被せた後のアルミニウム部材の昇温速度低下を防止できる。

風除け冶具７としては、図３に示すような通気孔付きの底無し箱形状を成すものが用いられる。箱の任意の面には孔８が設けられている。孔の数や位置は任意である。また、図４に示すような網籠形状を成すものも用いられる。図示例では、網籠を形成する５つの面のうち側面である４つの面が網状面９となっているが、いずれの面を網状にしてもよい。更に、図５に示すような、組合わせた衝立形状を成すものも用いられる。衝立１０を針金１１等で固定したものであり、衝立１０間に形成される隙間１２の位置や大きさは任意である。これらの風除け冶具７にはヒモ部材１３が採り付けられており、これら各ヒモ部材は風除け冶具７を昇降するためのワイヤー（図６、７参照）等に接続される。なお、図３〜５に示す風除け冶具７は例示であって、これらの形状に限定されるものではない。これらの風除け冶具の全外表面積に対する上記孔、網の空隙部分、衝立間の隙間（すなわち、風除け冶具で覆い被せられた内部と外部との通気部分）を除いた部分の表面積の比は、好ましくは５０％以上あり、より好ましくは６０〜９５％である。なお、風除け冶具の全外表面積には、上記通気部分の表面積も含まれるものとする。

本発明に用いる風除け冶具の材質は、ろう付け温度（本発明においては６００℃前後）において溶融等による極度な変形を発生しないこと、ろう付けを阻害するガスを発生しないこと等を満たせば、ステンレスを含む鉄鋼材料、アルミニウム合金、セラミックなどの中から任意に選択できる。これらの材料は、単独で又は組合わせて使用可能である。

Ｄ．ろう付け操作
予め加熱された風除け冶具は、通常、炉内のろう付け室に配置されて加熱されているアルミニウム部材に覆い被せられる。加熱中に覆い被せるとしたのは、風除け冶具をアルミニウム部材に覆い被せた後にこれを加熱したのでは、アルミニウム部材がろう付け温度に達するまでに極めて長い時間を要することになり実用的でないからである。

予め加熱された風除け冶具をアルミニウム部材に覆い被せるのは、アルミニウム部材の温度Ｔ（℃）が、４５０＜Ｔ＜Ｔｍを満たすに到った時点が好適である。ここで、Ｔｍ（℃）はろう材の融点であり、本発明で用いるＭｇを含有するＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材では５７０〜５７７℃である。

アルミニウム部材の温度Ｔが４５０℃以下において風除け治具を覆い被せると、風除け治具の温度が低下して、アルミニウム部材を昇温するのにより長い時間を要することになる。その結果、ろう材表面において酸化膜が厚膜化してろう付け性を損なうことになる。また、風除け治具が高温でアルミニウム部材が低温のために囲まれた内部の温度分布が大きく、アルミニウム部材が全体的に均一に昇温され難い。その結果、ろう付け部位によって温度差が生じ、フィレット量が不足する部位が発生する不都合も生じる。

一方、アルミニウム部材の温度ＴがＴｍ以上において風除け治具を覆い被せると、アルミニウム部材へのガス流の吹き当たりや乱れを抑制する効果が十分に発揮されない時点でろう液層が発生してしまう。その結果、継手形状によっては局部的に酸化部分が生じて、ろうの広がりに不良部が発生する不都合が生じる。

風除け治具とアルミニウム部材との距離、すなわち、アルミニウム部材を風除け治具の内面からどの程度離間して配置するかは、特に限定されるものではないが、好ましくは、１〜１００ｍｍ、より好ましくは５〜２０ｍｍである。

炉内雰囲気温度及び加熱された風除け治具の温度は、アルミニウム部材の所定ろう付け温度に対し、３〜３０℃高くすることが望ましい。高めの炉内温度にすることにより昇温を短時間で行うことが可能となるためである。ろう付け温度との差、いわゆるヘッドが３℃未満では、アルミニウム部材が所定温度に達するのに過大な時間を要するので好ましくない。一方、ヘッドが３０℃を超えると、アルミニウム部材の温度制御が困難となり、その結果、炉内雰囲気温度が所定のろう付け温度を超えてしまいアルミニウム部材の変形を引き起こすので好ましくない。
このような炉内雰囲気温度及び加熱された風除け治具の温度は、表３のろう付け室温度によって示される。

なお、ろう付け温度とは、ろう付け加熱時にアルミニウム部材が到達する温度の管理値をいい、ろう材の融点Ｔｍより高く、かつ、芯材及び皮材の融点より低い温度に設定、制御される。ろう付け温度は所定の温度幅（望ましくは±５℃以内）を有し、このような温度幅を有するろう付け温度にアルミニウム部材の温度が存在する時間を、ろう付け温度保持時間と規定する。アルミニウム部材は、ろう付け温度の所定温度範囲を超えて高温にならないように制御される。

本発明のろう付け方法では、風除け治具は、炉内のろう付け室に配置された後にろう付け温度まで加熱されてもよく、或いは、炉内の予備加熱室にて予め加熱された後にろう付け室に搬送され、ろう付け温度まで更に加熱されてもよい。また、場合によっては、炉外で所定温度に予備加熱された後にろう付け室に移され、ろう付け温度まで更に加熱されてもよい。

本発明のろう付け方法は、バッチ式炉及び連続式炉のどちらにおいても実施可能である。バッチ式炉１４での実施様態を図６に例示する。この例では、風除け冶具７をろう付け室１５内にワイヤー１６で吊り下げると共にろう付け時にアルミニウム部材１７を適切に覆うことができるように位置合わせし、アルミニウム部材１７は炉内の予備加熱室１８において予備加熱される。アルミニウム部材１７が所定の予備加熱温度に達したら、ろう付け室１５と予備加熱室１８とを仕切るシャッター１９を開き、メッシュベルトなどの移動装置２０を用いてアルミニウム部材１７をろう付け室１５に搬送して加熱する。アルミニウム部材１７の温度Ｔ（℃）が４５０＜Ｔ＜Ｔｍを満たすに到ったときに、外部から手動或いは自動の駆動装置２１によりワイヤー１６を緩めて風除け冶具７を降下させアルミニウム部材１７に覆い被せるものである。この時、覆う際の風除け冶具７の温度は、アルミニウム部材１７の温度Ｔ（℃）より高温であって、ろう付け温度より３〜３０℃高く加熱されている。非酸性化ガスとしての窒素ガスを外部から流入させるガス流入口２２が、ろう付け室１５と予備加熱室１８の上部に設けられている。

なお、図６に示す例は、アルミニウム部材１７と風除け冶具７をそれぞれ一つ用いているが、複数のアルミニウム部材１７の各々に一つづつの風除け冶具７を覆い被せてもよく、複数のアルミニウム部材１７に一つの風除け冶具７を覆い被せてよく、複数のアルミニウム部材１７を２以上のグループに分け、各々のグループに一つづつの風除け冶具７を覆い被せてもよい。

次に、連続式炉での実施様態を図７に例示する。この例は、複数のアルミニウム部材１７の各々に一つづつの風除け冶具７を同時に覆い被せるものである。耐熱部材で構成された循環ケーブル２４と吊り下げワイヤー２５を備えた駆動装置２６によって、複数の風除け冶具７がろう付け室１５に吊り下げられながら循環する。各風除け冶具７は、ろう付け時に各アルミニウム部材１７を適切に覆うことができるように位置合わせされている。

複数のアルミニウム部材１７は予備加熱室１８において予備加熱され、各アルミニウム部材１７が所定の予備加熱温度に達したら、ろう付け室１５と予備加熱室１８とを仕切るシャッター１９が開かれ、メッシュベルトなどの移動装置２０によりこれら複数のアルミニウム部材１７がろう付け室１５に搬送され所定位置にそれぞれ配置される。次いで、これら複数のアルミニウム部材１７を加熱し、各アルミニウム部材１７の温度Ｔ（℃）が４５０＜Ｔ＜Ｔｍを満たすに到ったときに、駆動装置２６により吊り下げワイヤー２５が延ばされ各風除け冶具７を降下させて各アルミニウム部材１７にそれぞれ同時に覆い被せられるものである。覆う際の風除け冶具７の温度は、上記図６の例と同様にろう付け温度より３〜３０℃高温である。

ろう付けが終了した後に、駆動装置２６により吊り下げワイヤー２５が縮められ各風除け冶具７が上昇し、ろう付け室１５と冷却室２７とを仕切るシャッター２８が開かれ、移動装置によりこれら複数のアルミニウム部材が冷却室２７に搬送され冷却される。アルミニウム部材１７が冷却室２７に搬送されるのと同時に、予備加熱室１８の新たな複数のアルミニウム部材１７がろう付け室１５に搬送される。ろう付け室１５へのアルミニウム部材１７の搬入と同時に、駆動装置２６により循環ケーブル２４が回転して新たな複数の風除け冶具７が所定位置に配置される。

図７に示す例は、アルミニウム部材１７と風除け冶具７をそれぞれ３つ用いているが、これらの個数は特に限定されるものではない。また、図示例のような複数のアルミニウム部材１７の各々に一つづつの風除け冶具７を覆い被せる場合の他に、複数のアルミニウム部材１７に一つの風除け冶具７を覆い被せるのでもよく、複数のアルミニウム部材１７を２以上のグループに分け、各々のグループに一つづつの風除け冶具７を覆い被せるようにしてもよい。

図７に示す態様は、連続して処理が行えるので生産効率の点で大量生産に特に適している。風除け冶具７をアルミニウム部材１７に対してズレないように適切に覆い被せることが必要であり、そのためには、用いる炉２３、循環ケーブル２４、吊り下げワイヤー２５等の冶具に則して位置決め機構を任意に選択すれば良い。すなわち、各風除け冶具７の循環及び昇降の動作と各アルミニウム部材１７の搬送動作との連動関係を、ろう付けの種類や炉の種類によって適宜選択すればよく、上述した例に限定されるものではない。

例えば、複数の風除け冶具７を複数のアルミニウム部材１７にそれぞれ覆い被せる場合に、同時に覆い被せるのではなく時間的なズレをもって覆い被せるようにしてもよい。異なる形状のアルミニウム部材を同時にろう付けするような場合には、アルミニウム部材間でろう付け温度に昇温されるまでの時間に差異が生じることがある。このような場合には、時間をズラして覆い被せる必要が生じる。

また、複数の風除け冶具７をろう付け室内１５で循環させて新たな風除け冶具７と交替させるのではなく、複数の風除け冶具７からなる一組の風除け冶具を昇降可能にしつつ循環させないで固定的に用いてもよい。この場合には、各風除け冶具７の昇降動作とアルミニウム部材１７の連続的な搬送動作とを連動させればよい。

更に、一連のろう付け操作において、予備加熱室１８からろう付け室１５へ搬送されるアルミニウム部材１７の個数が変化する場合には、これに対応して風除け冶具７の個数も変える必要がある。例えば、搬送されるアルミニウム部材１７の配置間隔を狭めて（広げて）アルミニウム部材１７の個数を増加（減少）する場合、循環ケーブル２４に吊り下げられる風除け冶具７の間隔を同様に狭める（広げる）ように調整して、風除け冶具７の個数をアルミニウム部材１７に対応して増加（減少）するものである。
また、アルミニウム部材１７が一つずつ順次予備加熱室１８からろう付け室１５に搬送され、所定温度に達したら風除け冶具７を一つずつ順次覆い被せるようにしてもよい。

表１に示す組成の合金を鋳造した。次いで、これらを熱間圧延によりクラッドとし、冷間圧延及び焼鈍を行って表２に示す組合わせからなるブレージングシートを作成した。試料１〜４は５層クラッドであり、試料５は３層クラッドである。なお、各試料の厚さは０．５ｍｍとした。なお、用いたろう材の融点（Ｔｍ）は、５７０〜５７７℃であった。

試料１〜５のブレージングシートからカップ型成形品を成形した。図８に示すように、２つのカップ型成形品１の外縁部２が向かい合うように組合せ、内部に熱電対３０が取り付けられた３００３合金板２９を介してこれらを２段に組み上げ、両側を２枚の３００３合金板２９で止めたものをろう付け試験に用いた。図６に示すバッチ式の炉１４を用いて、表３に示す加熱条件でろう付け試験を行なった。まず、試料１７を予備加熱室１８において３００℃で１２分間予備加熱した後、ろう付け室１５に搬送して更に加熱した。試料温度が表３に示す風除け治具７の覆い被せ温度に達した時点で、風除け治具７を試料１７に覆い被せた。試料１７を更に加熱し、表３に示すろう付け温度よりも３℃低い温度に達した時点でろう付け温度に達したと見なし、その時点から試料温度がろう付け温度±3℃の範囲にある時間をろう付け温度保持時間としてろう付けを行なった。ろう付け後、すなわち温度保持時間経過後に試料１７を冷却した。なお、試料温度は熱電対３０の測定温度とした。表３に示す所要時間とは、試料１７を予備加熱室１８からろう付け室１５に搬送した時点から、ろう付け温度保持時間が経過するまでの時間として測定したものである。風除け治具７の覆い被せ温度における「最初から」とは、ろう付け室１５で予熱された風除け治具を用いず、予備加熱室１８に装入前から別の風除け治具を覆い被せておくという意味である。

炉内雰囲気ガスとして窒素をガス流入口２２から流入させ、ろう付け中の炉内酸素濃度は４０〜８０ｐｐｍに維持した。通気孔付きの底無し箱形状（孔明き箱形状）の風よけ冶具７は、ステンレス製であり、内部に覆い被せられる試料１７と箱内面との距離が１５〜２０ｍｍであり、全外表面積に対する孔を除いた表面積の比が９２％を占めるものを用いた。ステンレス網籠形状の風よけ冶具７は、内部に覆い被せられる試料１７と網籠内面との距離が１２〜１６ｍｍであり、全外表面積に対する網部分を除いた表面積の比が約６０％を占めるものを用いた。組合わせた衝立形状の風よけ冶具７は、アルミニウム５０５２合金板（図５に示される衝立１０）をステンレス針金（図５に示される針金１１）で固定したもので、内部に覆い被せられる試料１７と衝立１０との距離が５〜１０ｍｍであり、全外表面積に対する衝立表面積の比が８０％を占めるものを用いた。

接合状態をろう付け性として評価した。ろう付け性の良否は最も接合が困難なカップ外縁部の接合状況で評価した。すなわち、カップ外部から見て、均一に十分なフィレットが形成されている良好なものを○とし、不均一でフィレットが小さい部位が存在する不良なものを×とした。結果を表３に示す。

表３の結果から、実施例１〜８ではいずれも、所要時間が３０分以内であり、ろう付け性も良好であった。風除け治具を使用しない比較例１〜４ではいずれも、カップ外縁部においてろうの分布が不均一で、フィレット成形が不十分な部位が観察され、ろう付け性が不良であった。最初から治具で覆ってろう付けした比較例５〜８ではいずれも、ろう付け性は良好であるものの、所要時間が実施例１〜８に示すものに比べて２倍以上の長時間を要した。

４５０℃より低い温度で風除け治具を試料に覆い被せた比較例９及び１０もまた、所要時間に長時間を要した。ろう材の溶融温度より高い温度で風除け治具を試料に覆い被せた比較例１１及び１２では、ろう付け性が不良であった。また、表面に皮材を備えていないアルミニウムブレージングシートを用いた比較例１３及び１４では、実施例と同様の加熱条件でろう付けしても、ろう付け性が不良であった。

なお、冷却時においては、試料温度がろう材の融点であるＴｍ以下となるまで待ってから風除け治具の覆いを試料から外すのが好ましいが、Ｔｍより高い温度で風除け治具の覆いを外してもろう付け性に問題はなかった。

非酸化性ガス雰囲気においてフラックスを用いないでろう付けする方法において、加熱昇温されたアルミニウム部材に予め加熱された風除け治具を覆い被せることにより、生産性を低下することなく良好なろう付け性が達成できる。

本発明で用いる３層アルミニウムブレージングシートの正面図を示す。 本発明で用いる５層アルミニウムブレージングシートの正面図を示す。 本発明で用いる通気孔付き底無し箱形状の風除け治具の斜視図を示す。 本発明で用いる網籠形状の風除け治具の斜視図を示す。 本発明で用いる組合せた衝立形状の風除け治具の斜視図を示す。 バッチ式炉を用いた本発明に係るろう付け方法の説明図である。 連続式炉を用いた本発明に係るろう付け方法の説明図である。 本発明で用いるアルミニウム部材をろう付け試験用に組み上げた状態を示す正面図である。 従来例における、カップ型成形品同士を外縁部で接合する状態を示す正面図である。

符号の説明

１ カップ型成形品
２ 外縁部
３ 芯材
４ ろう材
５ 皮材
６ アルミニウムブレージングシート
７ 風除け治具
８ 孔
９ 網状面
１０ 衝立
１１ 針金
１２ 隙間
１３ ヒモ部材
１４ バッチ式炉
１５ ろう付け室
１６ ワイヤー
１７ アルミニウム部材、試料
１８ 予備加熱室
１９ シャッター
２０ 移動装置
２１ 駆動装置
２２ ガス流入口
２３ 連続式炉
２４ 循環ケーブル
２５ 吊り下げワイヤー
２６ 駆動装置
２７ 冷却室
２８ シャッター
２９ ３００３合金板
３０ 熱電対

Claims (5)

1. アルミニウム又はアルミニウム合金からなる芯材と、前記芯材の片面又は両面にクラッドされＭｇを含有するＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材と、前記ろう材の前記芯材とは反対側の面にクラッドされ前記ろう材より融点の高い皮材とを備えたアルミニウムブレージングシートからなるアルミニウム部材を、フラックスを用いないで非酸化性ガス雰囲気中においてろう付けする方法において、炉内に配置された前記アルミニウム部材を加熱し、予め加熱された風除け冶具を前記加熱されたアルミニウム部材に覆い被せ、次いで前記アルミニウム部材をろう付けすることを特徴とするろう付け方法。
2. 前記ろう材の融点をＴｍ（℃）として前記アルミニウム部材の温度Ｔ（℃）が４５０＜Ｔ＜Ｔｍを満たすに到ったときに、前記風除け冶具を前記アルミニウム部材に覆い被せる、請求項１に記載のろう付け方法。
3. 炉内雰囲気温度及び前記予め加熱された風除け冶具の温度がろう付け温度より３〜３０℃高い、請求項１又は請求項２に記載のろう付け方法。
4. 前記風除け冶具が前記炉中において予め加熱されつつ循環する一つ以上の風除け冶具からなり、前記アルミニウム部材が前記炉中に連続的に配置される一つ以上のアルミニウム部材からなり、前記各風除け冶具を前記各アルミニウム部材に覆い被せる、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のろう付け方法。
5. 前記ろう材が０．１〜３．０重量％のＭｇを含有する、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のろう付け方法。

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