JP2009148815A - ブレージングシートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレージングシートにおいて、基材に対して皮材層を確実に固着形成可能とする。
【解決手段】アルミニウムを含むシート状の基材２１と、該基材２１の一方側の面に形成されるシリコンを含むロウ材層２２と、上記基材２１の他方側の面に形成されるマグネシウムを含む皮材層２３とを備えるブレージングシートの製造方法であって、上記基材２１の他方側の面にマグネシウムを含む粉末２Ｂを圧延ローラ４Ａ，４Ｂにより圧着する圧着工程と、上記圧着工程にて圧着された上記粉末を熱処理することにより上記皮材層とする熱処理工程とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブレージングシートの製造方法に関するものであり、特に、アルミニウムを含む基材を備えるブレージングシートの製造方法に関するものである。

従来から、熱交換器等には、アルミニウムを含む基材を備えるブレージングシートを用いたロウ付けが行われている。
このようなブレージングシートは、上記基材と、基材の一方側の面に形成されるロウ材層と、基材の他方側に形成されると共に犠牲陽極として機能する皮材層とを備えている。

上記ブレージングシートにおいては、強度を向上させるために、皮材にマグネシウムを含有させる場合がある（特許文献１参照）。このように皮材にマグネシウムを含ませることによって、ロウ付けの際の加熱にて皮材層に含まれるマグネシウム及びロウ材層が基材に拡散して基材中にマグネシウムシリサイドが形成され、これによって基材の強度が向上する。
特開２００３−２９３０６３号公報

ところで、上述のような皮材層を備えるブレージングシートは、皮材層からなるシートと、基材からなるシートを予め用意し、これらのシートを圧延処理によって圧着することによって製造されている。
しかしながら、皮材層からなるシートと基材からなるシートとでは形成材料の相違から延性等の加工性が異なり、圧延処理の際に圧着不良が生じる場合があった。例えば、特許文献１には、皮材に含まれる成分を調節することによって上記圧着不良を抑止する発明が記載されているが、このような発明においても、皮材層からなるシートと基材からなるシートとでは加工性が異なるため、圧着不良が生じる虞がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ブレージングシートにおいて、基材に対して皮材層を確実に固着形成可能とすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、アルミニウムを含むシート状の基材と、該基材の一方側の面に形成されるシリコンを含むロウ材層と、上記基材の他方側の面に形成されるマグネシウムを含む皮材層とを備えるブレージングシートの製造方法であって、上記基材の他方側の面にマグネシウムを含む粉末を圧延ローラにより圧着する圧着工程と、上記圧着工程にて圧着された上記粉末を熱処理することにより上記皮材層とする熱処理工程とを有することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明によれば、マグネシウムを含む粉末が圧延ローラにより基材の面に圧着され、この圧着された粉末が熱処理によって皮材層とされる。

また、本発明においては、上記マグネシウムは、マグネシウム合金として上記粉末に含まれるという構成を採用する。

また、本発明においては、上記基材の一方側の面に上記ロウ材層の形成材料からなる粉末を圧延ローラにより圧着するロウ材層形成材料圧着工程と、上記ロウ材層形成材料圧着工程にて圧着された上記ロウ材層の形成材料からなる粉末を熱処理することによりロウ材層とするロウ材層形成材料熱処理工程とを有し、上記ロウ材層形成材料圧着工程が上記圧着工程と同時に行われ、上記ロウ材層形成材料熱処理工程が上記熱処理工程と同時に行われるという構成を採用する。

また、本発明においては、上記圧着工程は、不活性雰囲気にて行われるという構成を採用する。

本発明によれば、マグネシウムを含む粉末が圧延ローラにより基材の面に圧着され、この圧着された粉末が熱処理によって皮材層とされる。つまり、本発明によれば、マグネシウムを含む粉末が皮材層の形成材料として基材の面に圧着される。このため、皮材層の形成材料を基材の面の全体により確実に圧着することができ、この圧着された粉末に対して熱処理を行うことによって基材の面の全体に皮材層をより確実に形成することができる。
したがって、本発明によれば、ブレージングシートにおいて、基材に対して皮材層を確実に固着形成することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係るブレージングシートの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は本実施形態の製造方法によって製造されたブレージングシートの全体構成を示す斜視図である。
図１に示すように、ブレージングシート１は、アルミニウムを含むシート状の基材２１と、該基材２１の一方側の面に固着されて形成されるロウ材層２２と、基材２１の他方側の面に固着されて形成される皮材層２３とから構成されている。

ロウ材層２２は、シリコンを含むロウ材組成を有する層であり、基材２１よりも低い融点を有する。
皮材層２３は、犠牲陽極として機能する層であり、マグネシウムを含んでいる。
なお、ロウ材層２２と皮材層２３とは、粉末の圧延処理を含む製造工程（後に詳説）によって形成されたものである。

このようなブレージングシート１によれば、ロウ付けの際の加熱にて、ロウ材層２２に含まれるシリコンが基材２１に拡散し、皮材層２３に含まれるマグネシウムが基材２１に拡散する。そして、基材２１中にマグネシウムシリサイドが形成され、これによって基材２１の強度が向上する。

次に、ブレージングシート１を製造するための製造装置について説明する。図２は、ブレージングシート１の製造装置Ｄの概略構成図である。
製造装置Ｄは、ロウ材層形成用粉末２Ａを基材２１の一方側の面に圧延すると共に皮材層形成用粉末２Ｂを基材２１の他方側の面に圧延する圧延ローラ４Ａ，４Ｂと、圧延ローラ４Ａの周面にロウ材層形成用粉末２Ａを供給するベルトフィーダ５Ａと、圧延ローラ４Ｂの周面に皮材層形成用粉末２Ｂを供給するベルトフィーダ５Ｂと、ベルトフィーダ５Ａにロウ材層形成用粉末２Ａを供給するホッパ３Ａと、ベルトフィーダ５Ｂに皮材層形成用粉末２Ｂを供給するホッパ３Ｂと、ロウ材層形成用粉末２Ａ及び皮材層形成用粉末２Ｂが圧延された基材２１を加熱処理する加熱炉６と、加熱処理の後に形成されるブレージングシート１を巻き取る回収ローラ８と、圧延ローラ４Ａ，４Ｂ、及びベルトフィーダ５Ａ，５Ｂを囲うチャンバ１０と、該チャンバ１０内に不活性ガスを供給する供給装置１１とを有する。

ロウ材層形成用粉末２Ａとしては、少なくともシリコンを含む粉末が用いられる。なお、シリコンは、シリコンのみからなる粉末としてロウ材層形成用粉末２Ａに含まれていても良いし、シリコンを含む合金からなる粉末としてロウ材層形成用粉末２Ａに含まれていても良い。
また、皮材層形成用粉末２Ｂとしては、少なくともマグネシウムを含む粉末が用いられる。なお、マグネシウムは、マグネシウムのみからなる粉末として皮材層形成用粉末２Ｂに含まれていても良いし、マグネシウムを含む合金（マグネシウム合金）からなる粉末として皮材層形成用粉末２Ｂに含まれていても良いが、酸化防止の観点からすれば、マグネシウム合金として皮材層形成用粉末２Ｂに含まれていることが好ましい。

ホッパ３Ａは、ロウ材層形成用粉末２Ａを収容すると共に収容するロウ材層形成用粉末２Ａをベルトフィーダ５Ａに供給する構成となっている。
ホッパ３Ｂは、皮材層形成用粉末２Ｂを収容すると共に収容する皮材層形成用粉末２Ｂをベルトフィーダ５Ｂに供給する構成となっている。

ベルトフィーダ５Ａは、ロウ材層形成用粉末２Ａを搬送し、圧延ローラ４Ａ上から下方にロウ材層形成用粉末２Ａを落下させることによって、圧延ローラ４Ａの周面にロウ材層形成用粉末２Ａを供給する構成となっている。

ベルトフィーダ５Ｂは、皮材層形成用粉末２Ｂを搬送し、圧延ローラ４Ｂ上から下方に皮材層形成用粉末２Ｂを落下させることによって、圧延ローラ４Ｂの周面に皮材層形成用粉末２Ｂを供給する構成となっている。

圧延ローラ４Ａ、４Ｂは、ベルトフィーダ５Ａ，５Ｂの下方に一対となって設けられる。また、圧延ローラ４Ａ、４Ｂは、互いの周面が所定の間隔で平行対峙するように配置される。そして、圧延ローラ４Ａ、４Ｂは、不図示の回転駆動機構により回転駆動することによって、圧延ローラ４Ａ、４Ｂの間に挿入される部材（基材２１とロウ材層形成用粉末２Ａ、及び基材２１と皮材層形成用粉末２Ｂ）を圧延する構成となっている。

加熱炉６は、圧延ローラ４Ａ、４Ｂの下方に設置される。そして、加熱炉６は、圧延ローラ４Ａ，４Ｂにより圧延され、送出されたロウ材層形成用粉末２Ａ、皮材層形成用粉末２Ｂ及び基材２１を加熱炉６内へプーリ９を介して挿入することによって加熱処理（熱処理）する構成となっている。すなわち、一方側の面にロウ材層形成用粉末２Ａが圧着され、他方側の面に皮材層形成用粉末２Ｂが圧着された基材２１は、加熱炉６において加熱処理される。

回収ローラ８は、不図示の回転駆動機構により回転駆動可能に担持される。そして、回収ローラ８は、加熱炉６による加熱処理の工程を経て得たブレージングシート１を巻き取る構成となっている。

チャンバ１０は、上述のように圧延ローラ４Ａ，４Ｂ、及びベルトフィーダ５Ａ，５Ｂを囲っており、皮材層形成用粉末２Ｂが加熱炉６に至るまでに晒される空間を囲う構成となっている。
なお、チャンバ１０には、基材２１に対する出入り口１０ａ，１０ｂが形成されており、当該出入り口１０ａ，１０ｂを介して基材２１がチャンバ１０の内部を通り抜ける構成となっている。

供給装置１１は、チャンバ１０と接続されており、チャンバ１０の内部に不活性ガスＧを供給することによって、チャンバ１０の内部に不活性雰囲気を形成する構成となっている。すなわち、供給装置１１によって、チャンバ１０内に不活性ガスＧ（例えば、アルゴンガス）が供給されることで、皮材層形成用粉末２Ｂが加熱炉６に至るまでに晒される空間が不活性雰囲気とされる。

続いて、製造装置Ｄの動作を説明すると共に、本発明のブレージングシートの製造方法について述べる。
まず製造装置Ｄは、供給装置１１によってチャンバ１０内に不活性雰囲気を形成した後、ホッパ３Ａに収容されたロウ材層形成用粉末２Ａをベルトフィーダ５Ａによって圧延ローラ４Ａの周面に連続的に供給すると共に、ホッパ３Ｂに収容された皮材層形成用粉末２Ｂをベルトフィーダ５Ｂによって圧延ローラ４Ｂの周面に供給する。

圧延ローラ４Ａの周面に供給されたロウ材層形成用粉末２Ａは、圧延ローラ４Ａの回転駆動によって、圧延ローラ４Ａ，４Ｂの間に供給され、圧延ローラ４Ａ，４Ｂの間に上方から下方へ挿通されて搬送されるシート状の基材２１の一方側の面に圧着される（ロウ材層形成材料圧着工程）。

圧延ローラ４Ｂの周面に供給された皮材層形成用粉末２Ｂは、圧延ローラ４Ｂの回転駆動によって、圧延ローラ４Ａ，４Ｂの間に供給され、圧延ローラ４Ａ，４Ｂの間に上方から下方に挿通されて搬送されるシート状の基材２１の他方側の面に圧着される（圧着工程）。

ロウ材層形成用粉末２Ａ及び皮材層形成用粉末２Ｂが固着した基材２１は、圧延ローラ４Ａ，４Ｂの下方に位置する加熱炉６にプーリ９を介して挿入され、ロウ材層形成用粉末２Ａ及び皮材層形成用粉末２Ｂの融点近傍の温度まで加熱される。この結果、ロウ材層形成用粉末２Ａ及び皮材層形成用粉末２Ｂが焼結あるいは溶融して層となり、基材２１の表面にしっかりと固着されることによって、ロウ材層２２及び皮材層２３が形成される（熱処理工程及びロウ材層形成材料熱処理工程）。

このような本実施形態のブレージングシート１の製造方法は、基材２１の他方側の面にマグネシウムを含む粉末である皮材層形成用粉末２Ｂを圧延ローラ４Ａ，４Ｂにより圧着する圧着工程と、圧着工程にて圧着された皮材層形成用粉末２Ｂを加熱処理することにより皮材層２３とする加熱処理工程とを有する。
よって、本実施形態のブレージングシート１の製造方法によれば、マグネシウムを含む皮材層形成用粉末２Ｂが圧延ローラ４Ａ，４Ｂにより基材２１の面に圧着され、この圧着された皮材層形成用粉末２Ｂが加熱処理によって皮材層２３とされる。つまり、本実施形態のブレージングシート１の製造方法によれば、マグネシウムを含む粉末が皮材層の形成材料として基材の面に圧着される。
このため、皮材層２３の形成材料である皮材層形成用粉末２Ｂを基材２１の面の全体に確実に圧着することができ、この圧着された皮材層形成用粉末２Ｂに対して加熱処理を行うことによって基材２１の面の全体に皮材層２３を確実に形成することができる。
したがって、本実施形態のブレージングシート１の製造方法によれば、ブレージングシートにおいて、基材２１に対して皮材層２３を確実に固着形成することが可能となる。

また、本実施形態のブレージングシート１の製造方法においては、マグネシウムが、マグネシウム合金として皮材層形成用粉末２Ｂに含まれる構成を採用した。
このような構成を採用することにより、マグネシウムが酸化することを抑止することができる。
さらに、本実施形態のブレージングシート１においては、圧着工程が行われる圧延ローラ４Ａ，４Ｂを含む領域が不活性雰囲気とされている。すなわち、圧着工程が不活性雰囲気にて行われる。このため、マグネシウムが酸化することをさらに抑止することが可能となる。

また、本実施形態のブレージングシート１の製造方法においては、ロウ材層形成用粉末２Ａと皮材層形成用粉末２Ｂとが一対の圧延ローラ４Ａ，４Ｂの間において基材２１に対して圧着される。すなわち、ロウ材層形成用粉末２Ａの基材２１に対する圧着（ロウ材層形成材料圧着工程）と、皮材層形成用粉末２Ｂの基材２１に対する圧着（圧着工程）が同時行われる。さらに、基材２１に対して圧着されたロウ材層形成用粉末２Ａに対する加熱処理と、基材２１に対して圧着された皮材層形成用粉末２Ｂに対する加熱処理とが同時行われる。
このため、ブレージングシートの製造工程を簡略化し、短時間でブレージングシート１を製造することが可能となる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、ロウ材層形成用粉末２Ａの基材２１に対する圧着（ロウ材層形成材料圧着工程）と、皮材層形成用粉末２Ｂの基材２１に対する圧着（圧着工程）が同時行われ、さらに、基材２１に対して圧着されたロウ材層形成用粉末２Ａに対する加熱処理と、基材２１に対して圧着された皮材層形成用粉末２Ｂに対する加熱処理とが同時行われる例について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、圧延ローラを２対設置し、一方の圧延ローラ対でロウ材層形成用粉末２Ａの基材２１に対する圧着を行い、他方の圧延ローラ対で皮材層形成用粉末２Ｂの基材２１に対する圧着を行っても良い。そして、各圧延ローラ対の後で加熱処理を行っても良い。

また、上記実施形態においては、圧着工程を不活性雰囲気にて行う構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、皮材層形成用粉末２Ｂに含まれるマグネシウムが、酸化し難いマグネシウム合金の粉末として皮材層形成用粉末２Ｂに含まれている場合には、圧着工程を大気中で行っても構わない。このような場合には、チャンバ１０と供給装置１１を設ける必要がなくなる。

本発明の一実施形態であるブレージングシートの製造方法にて製造されたブレージングシートの斜視図である。 本発明の一実施形態であるブレージングシートの製造方法を行う製造装置の概略構成図である。

符号の説明

１……ブレージングシート、２Ａ……ロウ材層形成用粉末、２Ｂ……皮材層形成用粉末（粉末）、２１……基材、２２……ロウ材層、２３……皮材層、４Ａ，４Ｂ……圧延ローラ、６……加熱炉、１０……チャンバ、１１……供給装置、Ｄ……製造装置、Ｇ……不活性ガス

Claims (4)

1. アルミニウムを含むシート状の基材と、該基材の一方側の面に形成されるシリコンを含むロウ材層と、前記基材の他方側の面に形成されるマグネシウムを含む皮材層とを備えるブレージングシートの製造方法であって、
   前記基材の他方側の面にマグネシウムを含む粉末を圧延ローラにより圧着する圧着工程と、
   前記圧着工程にて圧着された前記粉末を熱処理することにより前記皮材層とする熱処理工程と
   を有することを特徴とするブレージングシートの製造方法。
2. 前記マグネシウムは、マグネシウム合金として前記粉末に含まれることを特徴とする請求項１記載のブレージングシートの製造方法。
3. 前記基材の一方側の面に前記ロウ材層の形成材料からなる粉末を圧延ローラにより圧着するロウ材層形成材料圧着工程と、
   前記ロウ材層形成材料圧着工程にて圧着された前記ロウ材層の形成材料からなる粉末を熱処理することによりロウ材層とするロウ材層形成材料熱処理工程と
   を有し、
   前記ロウ材層形成材料圧着工程が前記圧着工程と同時に行われ、前記ロウ材層形成材料熱処理工程が前記熱処理工程と同時に行われる
   ことを特徴とする請求項１または２記載のブレージングシートの製造方法。
4. 前記圧着工程は、不活性雰囲気にて行われることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のブレージングシートの製造方法。
   
   
   

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