JP2009269043A - Coating material for aluminum alloy brazing, excellent in moisture resistant brazing, and aluminum alloy plate for brazing, aluminum alloy member for automobile heat exchanger using the plate, and automobile heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ろう付法によって製造される自動車熱交換器に用いられ、耐湿ろう付性に優れるアルミニウム合金ろう付用塗料、ろう付用アルミニウム合金板及びそれを用いた自動車熱交換器用アルミニウム合金部材、並びに自動車熱交換器に関する。 The present invention is used for an automotive heat exchanger manufactured by a brazing method, and is an aluminum alloy brazing paint excellent in moisture brazing resistance, an aluminum alloy plate for brazing, and an aluminum alloy member for an automotive heat exchanger using the same. As well as an automotive heat exchanger.
従来、ラジエータやヒータコア等の水冷式の自動車熱交換器に用いられるアルミニウム部材においては、例えば、チューブ材やヘッダー材の片面にAl-Si系ろう材、もう一方の面にJIS規定7072合金などの犠牲陽極皮材をクラッドしたブレージングシートが使用されており、ベアフィン材と組み合わされ、ろう付けされて使用されている。
また、コンデンサ等のカーエアコン用材料においては、押出多穴管と、両面にろう材をクラッドした所謂クラッドフィン材が組み合わされ、ろう付けされて使用されている。このような自動車熱交換器用部材は、成形加工して熱交換器としての形状に組み付けられた後、フッ化物系フラックス(主としてKAlF4)が塗布され、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中でろう付されている。
Conventionally, in aluminum members used in water-cooled automobile heat exchangers such as radiators and heater cores, for example, an Al-Si brazing material is provided on one side of a tube material or a header material, and a JIS standard 7072 alloy is provided on the other side. A brazing sheet clad with a sacrificial anode skin material is used, combined with a bare fin material and brazed.
Further, in car air conditioner materials such as capacitors, an extruded multi-hole tube and a so-called clad fin material in which a brazing material is clad on both surfaces are combined and brazed. Such a member for an automobile heat exchanger is molded and assembled into a shape as a heat exchanger, and then a fluoride-based flux (mainly KAlF 4 ) is applied, and it will be in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas. It is attached.
しかしながら、上述のような従来のろう付方法を用いた場合、アルミニウム合金クラッド材が非常に高価であり、また、フラックスが不均一で余剰となることから、製造コストが上昇するという問題がある。また、塗布工程においてフラックスの飛散が生じるので、作業者の健康管理等、環境面での対策が必要となり、設備管理面で維持費がかかることから、製造コストが大幅に上昇するという問題がある。またさらに、フラックスの脱落により、部材間の接合にろう付不良が生じるという問題がある。 However, when the conventional brazing method as described above is used, the aluminum alloy clad material is very expensive, and the flux is non-uniform and surplus, resulting in an increase in manufacturing cost. In addition, since flux is scattered in the coating process, environmental measures such as health management for workers are required, and maintenance costs are required for equipment management, resulting in a significant increase in manufacturing costs. . Furthermore, there is a problem that brazing failure occurs in the joining between members due to the flux falling off.
このため、最近では、上述のようなクラッド材を使用することなくろう付けする技術が開発されており、例えば、アルミニウム、銅、黄銅、鋼等の表面にSi、Cu、Geとフラックスからなる組成物を塗布し、上記金属とアルミニウム製部材とをろう付する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載の技術は、カーエアコンのコンデンサ等に応用され、押出多穴管に塗布したろう材組成物とベアフィンと組み合わせにより接合した熱交換器が実用化されている。特許文献1によれば、高価なクラッド材を用いることなくアルミニウム製部材をろう付することが可能となる。
For this reason, recently, a technique for brazing without using a clad material as described above has been developed, for example, a composition comprising Si, Cu, Ge and a flux on the surface of aluminum, copper, brass, steel or the like. A technique for applying an object and brazing the metal and an aluminum member has been proposed (for example, Patent Document 1). The technique described in
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、上記クラッド材を用いた場合と同様に、フラックスの塗布量が不均一となって余剰のフラックスが生じ、製造コストが上昇してしまうという問題がある。また、このような方法でろう付を行なう場合にはバインダを使用しないケースも多いため、上記同様、塗布後に行なわれる工程処理等において塗膜(フラックス)が欠落し、ろう付不良が生じる虞がある。また、上記同様、塗布工程においてフラックスの飛散が生じるので環境面での対策が必要となり、さらに、製造コストが上昇するという問題がある。
However, the technique described in
また、加工前のアルミニウム合金基材にろう材やフラックス粉末を塗布し、これがプレス等の方法によって成形されてなる熱交換器が提案されている(例えば、特許文献2)。 特許文献2に記載のアルミニウム製熱交換器によれば、高価なアルミニウム合金クラッド材を使用することなく、また、フラックスが過剰に塗布されるのを防止できるとともに、バインダを用いた塗布処理を行うことで後工程における塗膜脱落を防止でき、ろう付法によって効率良く熱交換器を得ることが可能となる。
In addition, a heat exchanger has been proposed in which a brazing filler metal or flux powder is applied to an aluminum alloy base material before processing, and this is formed by a method such as pressing (for example, Patent Document 2). According to the aluminum heat exchanger described in
しかしながら、特許文献2に記載の熱交換器では、アルミニウム合金基材に対する塗膜の密着性はあまり高くないため、アルミニウム合金材に対して大きな変形を伴う加工処理を施した場合、塗膜の剥離が生じる虞がある。このため、上述のような塗膜を、成形加工が殆ど施されることのない押出材に塗布して用いた場合には問題が生じないものの、板材のように大きな成形加工が施される材料に塗布して用いる場合には、密着性が不足して塗膜剥離が生じ、ろう付不良が発生する虞がある。
また、特許文献2に記載のような塗膜が板材に形成されたものが用いられることもあるが、このような場合には、成形加工時に金型と接触しない部位にのみ塗膜が形成されて用いられるため、複雑な製品形状のものには適用することが出来ないという問題があった。
However, in the heat exchanger described in
In addition, a film in which a coating film as described in
上述したように、成形加工後の部材に上記塗膜を形成する特許文献1に記載のろう付方法においては、熱交換器組付け時に塗膜剥離が生じてしまい、また、予め上記成分からなる塗膜が形成されたプレコート板を用いて熱交換器を構成する特許文献2に記載の熱交換器のろう付方法では、部材の成形加工時に塗膜剥離が生じてしまい、何れにおいても高いろう付強度が得られないという問題があった。
As described above, in the brazing method described in
また、アルミニウム合金材加工時における塗膜密着性の向上を目的とし、特定基で置換されたエチレングリコールのモノアクリレートに由来する構成単位及び酸基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構成単位を含有するアクリル酸エステル系共重合体からなるろう付け用バインダと、このろう付けバインダ100重量部あたり0.1〜50重量部の架橋剤とを含有するバインダ組成物とを用いてなるろう付け用組成物が提案されている(例えば、特許文献3)。 In addition, for the purpose of improving coating film adhesion at the time of processing an aluminum alloy material, a structural unit derived from a monoacrylate of ethylene glycol substituted with a specific group and a structural unit derived from an acid group-containing ethylenically unsaturated monomer Brazing binder comprising a binder for brazing made of an acrylate copolymer containing a binder and 0.1 to 50 parts by weight of a crosslinking agent per 100 parts by weight of the brazing binder Compositions have been proposed (for example, Patent Document 3).
しかしながら、特許文献3に記載のろう付用組成物をアルミニウム合金材に塗布して用いた場合、プレス加工やロールフォーミング等の強加工を施した際に、充分な耐塗膜剥離性が得られないという問題がある。
通常、フラックスやろう材粉末がアクリルバインダ等の樹脂で塗膜化され、ろう付塗膜層が形成されたアルミニウム合金材は、塗膜層形成後、通常、倉庫や工程上においてに一時的に保管されるが、この際の保管状態によっては、塗膜層が高い湿度に曝されることがある。上記特許文献1〜3に記載されたような、従来の組成のろう付用組成物からなる塗膜が形成されたアルミニウム合金材では、上述のような高湿度環境下において保管又は放置された場合、その期間が例え短期間であっても湿気によって塗膜層が劣化するため、その後の製造工程における使用の際に、ろう付性が著しく低下するという問題がある。このような塗膜層の劣化が生じるメカニズムとしては、例えば、以下に説明するようなことが考えられる。
Usually, flux or brazing powder is coated with a resin such as an acrylic binder, and an aluminum alloy material with a brazed coating layer formed is usually temporarily stored in a warehouse or process after the coating layer is formed. Although it is stored, depending on the storage state at this time, the coating layer may be exposed to high humidity. In the aluminum alloy material on which a coating film made of a brazing composition having a conventional composition as described in
図5(a)、(b)は、アルミニウム合金基材100上に、フラックス110及びろう材であるSi粉末120がバインダ樹脂130によって固定され、ろう付塗膜層101として形成された状態を示す模式図である。ここで、図5(a)に示すような、アルミニウム合金基材100上に固定されたろう付塗膜層101は、高湿度に曝される状態で保管されると、図5(b)に示すように、フラックス110及びSi粉末120とバインダ樹脂130との界面に沿って水分が浸入するものと考えられる(図5(b)中の水分浸入部200を参照)。これは、図6(a)、(b)に示すように、フラックス110及びSi粉末120、あるいはアルミニウム合金基材100は無機物であり、一般的に表面には多数の水酸基が存在しているため、塗膜層形成時に、バインダ樹脂130中の水酸基との間で水素結合等を結ぶことによるものと考えられる。また、水酸基は水との親和性が強いため、水分を塗膜中に取り込みやすいことも原因の一つとして考えられる。
FIGS. 5A and 5B show a state where the
そして、上記メカニズムによって水分が浸入することで、塗膜層中に存在する水分がアルミニウム合金基材100やフラックス110及びSi粉末120の酸化(腐食)を促進して酸化膜が増大し、ろう付時のフラックス110による酸化膜除去作用を阻害してしまう。また、ろう付時の昇温過程において、塗膜中に存在する水分が蒸発し、ろう付炉内の露点を上昇させることも、良好なろう付性を阻害する原因となる。
And, since moisture permeates through the above mechanism, moisture present in the coating layer promotes oxidation (corrosion) of the
上述のような問題を防止するため、例えば、空調管理の行き届いた場所に部材を保管して高湿度雰囲気中に曝されるのを抑制する等の方法が考えられるが、この場合には、塗膜形成後の部材管理に多大なコストを要し、製造コストが上昇してしまうという問題があった。このため、フラックスやろう材粉末等を含むアルミニウム合金ろう付用塗料において、塗膜層形成後に高湿度雰囲気中に曝された場合であっても、その後の工程においてろう付性が低下することの無い、耐湿性が高く、優れたろう付性備えるアルミニウム合金ろう付用塗料が求められていた。 In order to prevent the above-described problems, for example, a method of suppressing the exposure to a high-humidity atmosphere by storing a member in a location where air-conditioning management is well-known can be considered. There has been a problem that a great deal of cost is required for the management of the members after the film formation, resulting in an increase in manufacturing costs. For this reason, in an aluminum alloy brazing coating material containing flux, brazing powder, etc., even when exposed to a high-humidity atmosphere after the formation of a coating layer, the brazing property may decrease in the subsequent steps. There has been a demand for an aluminum alloy brazing coating material that has high moisture resistance and excellent brazing properties.
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、塗膜層形成後に高湿度雰囲気下で保管した場合であっても劣化が生じることが無く、ろう付性の低下を防止することが可能な、耐湿ろう付性に優れるアルミニウム合金ろう付用塗料、ろう付用アルミニウム合金板及びそれを用いた自動車熱交換器用アルミニウム合金部材、並びに自動車熱交換器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and even when stored in a high-humidity atmosphere after the coating film layer is formed, deterioration does not occur and it is possible to prevent a decrease in brazing performance. An object of the present invention is to provide an aluminum alloy brazing paint excellent in moisture brazing resistance, an aluminum alloy plate for brazing, an aluminum alloy member for an automobile heat exchanger using the same, and an automobile heat exchanger.
本発明者等は、上記問題を解決するため、アルミニウム合金ろう付用塗料に添加する成分について鋭意研究したところ、シリカゲル系化合物やゼオライト系化合物等、酸化ケイ素、及び/又は、酸化アルミを主成分とするとともに微細孔な構造を有する酸化化合物は、毛細管現象によって細孔内に効果的に水分子を取り込むことから吸湿性に優れており、このような酸化化合物をろう付用塗料に適正に添加することにより、ろう付に寄与するフラックスやろう付粉末、あるいはアルミニウム合金基材の表面に存在する水分を優先的に吸着させることが可能となることを知見した。また、このような酸化化合物は、微細孔構造ゆえに表面積が大きく、多くの官能基を有しているため、皮膜中のバインダや無機粉末群、またはシランカップリング剤等との間で水素結合や分子間結合することで、ろう付塗装膜の架橋密度が上がり、雰囲気中の水分のろう付塗装膜への侵入を阻止できることを知見した。そして、これらの作用により、ろう付処理時に、ろう付性の低下要因となる酸化皮膜の増加作用を抑制することで、優れた耐湿ろう付性が得られることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は以下に関する。
In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive research on components to be added to the aluminum alloy brazing coating material. As a result, silica gel compounds, zeolite compounds, etc., silicon oxide and / or aluminum oxide as a main component. In addition, an oxide compound having a microporous structure is excellent in hygroscopicity because water molecules are effectively taken into the pores by capillary action, and such an oxide compound is appropriately added to the brazing paint. By doing so, it has been found that it is possible to preferentially adsorb the moisture and brazing powder that contribute to brazing, or the moisture present on the surface of the aluminum alloy substrate. In addition, since such an oxide compound has a large surface area due to a microporous structure and has many functional groups, hydrogen bonding or bonding with a binder, an inorganic powder group, or a silane coupling agent in the film is difficult. It was found that the cross-linking between the molecules increases the crosslink density of the brazed coating film and prevents moisture in the atmosphere from entering the brazed coating film. And by these actions, it was found that excellent moisture brazing resistance can be obtained by suppressing the increasing action of the oxide film, which is a cause of lowering brazing, during the brazing treatment, and the present invention was completed. .
That is, the present invention relates to the following.
(1)請求項1に記載の発明
フラックス粉末と、酸化ケイ素、及び/又は、酸化アルミニウムを主成分とするとともに微細孔な構造を有する酸化化合物とが配合され、必要に応じてろう材粉末、及び/又は、アクリル樹脂系バインダが配合され、残部が溶媒とされていることを特徴とする耐湿ろう付性に優れるアルミニウム合金ろう付用塗料。
(2)請求項2に記載の発明
前記酸化化合物が、酸化ケイ素を主成分とするシリカゲル系化合物と、酸化アルミニウム、及び/又は、酸化ケイ素を主成分とするゼオライト系化合物の内の何れか一方、あるいは両方からなることを特徴とする請求項1に記載の耐湿ろう付性に優れるアルミニウム合金ろう付用塗料。
(3)請求項3に記載の発明
前記シリカゲル系化合物、及び/又は、前記ゼオライト系化合物の総含有量が、前記フラックス粉末の含有量に対する質量比で6%以下の配合比とされていることを特徴とする請求項2に記載の耐湿ろう付性に優れるアルミニウム合金ろう付用塗料。
(1) Invention according to
(2) Invention of
(3) Invention of
(4)請求項4に記載の発明
請求項1〜3の何れか1項に記載の耐湿ろう付性に優れるアルミニウム合金ろう付用塗料からなるろう付塗膜層が、アルミニウム合金基材の少なくとも何れかの面に形成されてなることを特徴とするろう付用アルミニウム合金板。
(5)請求項5に記載の発明
請求項4に記載のろう付用アルミニウム合金板が用いられてなる自動車熱交換器用アルミニウム合金部材。
(6)請求項6に記載の発明
請求項5に記載の自動車熱交換器用アルミニウム合金部材が用いられてなる自動車熱交換器。
(4) Invention of
(5) Invention of Claim 5 The aluminum alloy member for motor vehicle heat exchangers using the aluminum alloy plate for brazing of
(6) Invention of Claim 6 The automobile heat exchanger formed by using the aluminum alloy member for automobile heat exchangers of Claim 5.
本発明の耐湿ろう付性に優れるアルミニウム合金ろう付用塗料によれば、上述したように、フラックス粉末と、酸化ケイ素、及び/又は、酸化アルミニウムを主成分とするとともに微細孔な構造を有する酸化化合物の吸湿成分とが配合され、必要に応じてろう材粉末、及び/又は、アクリル樹脂系バインダが配合された構成により、フラックス粉末やろう材粉末、アクリル樹脂系バインダ、或いはろう付用塗料が塗布されるアルミニウム合金基材の表面に存在する水分を、効果的に吸湿することができ、また、ろう付塗装膜の架橋密度が上がり、雰囲気中の水分のろう付塗装膜への侵入を阻止できる。このような、耐湿性に優れたろう付用塗料を用いてアルミニウム合金基材上にろう付塗膜層を形成することにより、耐湿ろう付性及びろう付後の強度特性に優れたろう付用アルミニウム合金板が得られ、またさらに、該ろう付用アルミニウム合金板が用いられてなる自動車熱交換器用アルミニウム合金部材を構成することができる。従って、自動車熱交換器をろう付法によって製造する際の組立効率が向上し、また、自動車熱交換器を組み立てた後のろう付強度の向上が可能となる。 According to the aluminum alloy brazing coating material excellent in moisture brazing resistance of the present invention, as described above, the oxidation is mainly composed of flux powder and silicon oxide and / or aluminum oxide and has a fine pore structure. According to the composition in which a moisture absorbing component of the compound is blended and, if necessary, a brazing filler metal powder and / or an acrylic resin binder, a flux powder, a brazing filler metal powder, an acrylic resin binder, or a brazing paint Moisture present on the surface of the aluminum alloy substrate to be applied can be absorbed effectively, and the crosslink density of the brazing coating film is increased, preventing moisture from entering the brazing coating film. it can. An aluminum alloy for brazing excellent in moisture brazing resistance and strength characteristics after brazing by forming a brazing coating layer on an aluminum alloy substrate using such a brazing paint excellent in moisture resistance. A plate can be obtained, and further, an aluminum alloy member for an automobile heat exchanger using the brazed aluminum alloy plate can be constituted. Therefore, the assembly efficiency when manufacturing the automobile heat exchanger by the brazing method is improved, and the brazing strength after the automobile heat exchanger is assembled can be improved.
以下、本発明に係る耐湿ろう付性に優れるアルミニウム合金ろう付用塗料(以下、ろう付用塗料と略称することがある)、ろう付用アルミニウム合金板(以下、アルミ合金板と略称することがある)、及びそれが用いられてなる自動車熱交換器用アルミニウム合金部材(以下、アルミ合金部材と略称することがある)、並びに自動車熱交換器の実施の形態について、図1〜4を適宜参照しながら説明する。 Hereinafter, the aluminum alloy brazing paint excellent in moisture brazing resistance according to the present invention (hereinafter may be abbreviated as “brazing paint”), the brazing aluminum alloy plate (hereinafter abbreviated as “aluminum alloy board”). 1), and an aluminum alloy member for an automobile heat exchanger (hereinafter sometimes abbreviated as “aluminum alloy member”) and an embodiment of the automobile heat exchanger in which it is used, refer to FIGS. While explaining.
[アルミニウム合金ろう付用塗料]
本実施形態のろう付用塗料(図1に示すろう付塗膜層3も参照)は、フラックス粉末と、酸化ケイ素、及び/又は、酸化アルミニウムを主成分とするとともに微細孔な構造を有する酸化化合物とが配合され、必要に応じてろう材粉末、及び/又は、アクリル樹脂系バインダが配合され、残部が溶媒とされ、概略構成されてなる。
[Aluminum alloy brazing paint]
The brazing coating material of this embodiment (see also the
「フラックス粉末」
フラックス粉末は、シリカゲル系化合物、及び/又は、ゼオライト系化合物とともに配合されて本実施形態のろう付用塗料をなす。
本実施形態で用いるフラックス粉末は、図1に例示するような、ろう付用塗料からなるろう付用塗膜層3が形成されたアルミ合金板1のろう付を行う際に、フラックス粉末をなすKAlF4等が溶融してアルミ合金板1及びろう材粉末の酸化膜を破壊し、ろう付性を高めるものである。
フラックス粉末としては、一般的に用いられる、KAlF4、KZnF3、K2SiF6等のフッ化物系フラックスを適宜選択し、これらの内の何れかを単独か、あるいは2種以上を混合することにより、何ら問題なく使用することができる。この際、2種以上のフラックスを混合して用いた場合でも、フラックス粉末としての特性に影響を及ぼすことは無い。
"Flux powder"
The flux powder is blended with a silica gel compound and / or a zeolite compound to form the brazing paint of this embodiment.
The flux powder used in the present embodiment forms the flux powder when brazing the
As the flux powder, a commonly used fluoride-based flux such as KAlF 4 , KZnF 3 , K 2 SiF 6 is appropriately selected, and any one of them is used alone or two or more kinds are mixed. Therefore, it can be used without any problem. At this time, even when two or more kinds of fluxes are mixed and used, the characteristics as the flux powder are not affected.
フラックス粉末の粒径は、例えば、図1に示すようなアルミニウム合金基材2上に本実施形態のろう付用塗料を塗布して形成される、ろう付塗膜層3の全体の厚みに制限を受けるが、本質的に密着性や塗膜強度に影響を及ぼすことは無い。また、フラックス粉末は、その成分組成の全粒子の平均粒径が1〜5μm以下であることが好ましい。フラックス粉末の全粒子の粒径を上記とすることにより、ろう付性を向上することができる。
フラックス粉末の粒径が5μmを超えると、例えば、図3に示すような、複数のチューブが整列されてなるラジエータ20を組み付けた際、チューブ(自動車熱交換器用アルミニウム合金部材)10とフィン22の接合部に、粒径の大きなフラックス粉末が介在して組み付けられた状態となる。この状態で加熱ろう付処理を行った場合、粒径の大きなフラックス粉末が溶解することにより、チューブ10とフィン22の間が縮寸してろう付される。チューブ10及びフィン22を、例えば数10段重ねて組み付けた場合には、各接合部における縮寸が積算され、ラジエータコア内の寸法が数mm単位で大きくずれてしまい、ろう付不良を起こす虞がある。
なお、通常使用するフラックス粉末の粒径の下限は1μmである。
The particle size of the flux powder is limited to, for example, the entire thickness of the
When the particle size of the flux powder exceeds 5 μm, for example, when the
In addition, the minimum of the particle size of the flux powder normally used is 1 micrometer.
「吸湿成分(酸化化合物:シリカゲル系化合物、ゼオライト系化合物)」
本発明に係るアルミニウム合金ろう付用塗料には、吸湿作用を有する酸化ケイ素、及び/又は、酸化アルミニウムを主成分とするとともに微細孔な構造を有する酸化化合物が含有される。また、本実施形態では、上述した微細孔な構造を有する酸化化合物が、酸化ケイ素を主成分とするシリカゲル系化合物と、酸化アルミニウム、及び/又は、酸化ケイ素を主成分とするゼオライト系化合物の内の何れか一方、あるいは両方からなる例を説明する。
"Hygroscopic components (oxidized compounds: silica gel compounds, zeolite compounds)"
The aluminum alloy brazing paint according to the present invention contains silicon oxide having a hygroscopic action and / or an oxide compound containing aluminum oxide as a main component and having a microporous structure. In the present embodiment, the oxide compound having a microporous structure described above is a silica gel-based compound containing silicon oxide as a main component and an aluminum oxide and / or a zeolite compound containing silicon oxide as a main component. An example of either one or both will be described.
ろう付用塗料にシリカゲル系化合物を添加する場合、シリカゲル系化合物の種類は特に限定されず、従来公知の吸湿作用を有するシリカゲル系化合物を何ら制限無く用いることができ、例えば、酸化ケイ素(SiO2)が主成分とされたものを用いることができる。
また、ろう付用塗料にゼオライト系化合物を添加する場合にも、ゼオライト系化合物の種類は特に限定されず、従来公知の吸湿作用を有するゼオライト系化合物、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)やSiO2が主成分とされたものを用いることができる。
本発明で用いられるシリカゲル系化合物やゼオライト系化合物は、上記成分が主成分の化学組成とされることで充分な耐湿性を有するろう付用塗料を構成することができる。また、上記各成分は、天然物を加工して得られるものでも良いし、或いは工業的に剛性されたものであっても良い。
When a silica gel compound is added to the brazing paint, the type of the silica gel compound is not particularly limited, and any conventionally known silica gel compound having a hygroscopic action can be used without any limitation. For example, silicon oxide (SiO 2 ) Can be used as a main component.
In addition, when a zeolite compound is added to the brazing paint, the type of the zeolite compound is not particularly limited, and a conventionally known zeolite compound having a hygroscopic action, such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or it can be used as the SiO 2 is a main component.
The silica gel compound and the zeolite compound used in the present invention can constitute a brazing coating material having sufficient moisture resistance by having the above components as the main component chemical composition. Moreover, each said component may be obtained by processing a natural product, or may be industrially rigid.
また、ろう付用塗料に添加されるシリカゲル系化合物やゼオライト系化合物の粒径としては、特に限定されず、また、上述したフラックス粉末の粒径と同様、アルミニウム合金基材2上に形成されるろう付塗膜層3の全体の厚みに制限を受けるが、本質的に密着性や塗膜強度に影響を及ぼすことは無い。また、シリカゲル系化合物やゼオライト系化合物の粒径は、アルミニウム合金基材2上への塗装作業等、製造工程における実用性を考慮した場合、粒径がそれぞれ100μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。
The particle size of the silica gel compound or zeolite compound added to the brazing paint is not particularly limited, and is formed on the
本実施形態のろう付用塗料においては、シリカゲル系化合物、及び/又は、ゼオライト系化合物の総含有量が、フラックス粉末の含有量に対し、質量比で6%以下の配合比とされていることが好ましい。
吸湿成分であるシリカゲル系化合物やゼオライト系化合物の配合比については、主成分であるAl2O3やSiO2が、塗膜層構成成分であるろう材粉末や、ろう付用塗料が塗布されるアルミニウム合金基材の酸化膜相当成分であることから、過剰な添加は、ろう付時のフラックス粉末による酸化膜除去作用を阻害する要因となるため、適正範囲で配合することが必要となる。
In the brazing paint of this embodiment, the total content of the silica gel compound and / or the zeolite compound is 6% or less by mass ratio with respect to the flux powder content. Is preferred.
As for the mixing ratio of the silica gel-based compound and the zeolite-based compound that are moisture-absorbing components, Al 2 O 3 and SiO 2 that are the main components are applied to the brazing powder and brazing paint that are the coating layer constituent components. Since it is a component equivalent to the oxide film of the aluminum alloy substrate, excessive addition becomes a factor that hinders the action of removing the oxide film by the flux powder at the time of brazing, so it is necessary to add it in an appropriate range.
本発明者等は、ろう付用塗料へのシリカゲル系化合物やゼオライト系化合物の最適な配合比について鋭意研究した結果、これら吸湿成分の総配合量を、ろう付用塗料に配合するフラックス粉末の含有量に対し、質量比で6%以下の配合比となるように制御することにより、優れた初期ろう付性及び耐湿ろう付性が両立できることを初めて見出した。 As a result of intensive studies on the optimum blending ratio of silica gel compounds and zeolite compounds into the brazing paint, the present inventors have determined that the total blending amount of these moisture-absorbing components is contained in the flux powder blended into the brazing paint. It has been found for the first time that excellent initial brazing property and moisture brazing resistance can be achieved by controlling the blending ratio to be 6% or less by mass with respect to the amount.
なお、上述したような、フラックス粉末の含有量に対する、シリカゲル系化合物やゼオライト系化合物の配合比は、実用的な粒径である10μm以下のシリカゲル系化合物やゼオライト系化合物を用いた場合の最適値である。一方、例えば、10μmを超える粒径のシリカゲル系化合物やゼオライト系化合物を用いる場合には、これらシリカゲル系化合物やゼオライト系化合物の質量比表面積の変化を伴うと考えられるため、フラックス粉末の含有量に対する配合比は、上記範囲(6%以下)の限りではない。 In addition, the compounding ratio of the silica gel compound or the zeolite compound with respect to the content of the flux powder as described above is an optimum value when a silica gel compound or a zeolite compound having a practical particle size of 10 μm or less is used. It is. On the other hand, for example, when a silica gel compound or a zeolite compound having a particle diameter exceeding 10 μm is used, it is considered that the mass specific surface area of the silica gel compound or the zeolite compound is changed. The blending ratio is not limited to the above range (6% or less).
一般に、アルミニウム合金材ろう付用塗料においては、バインダとしてアクリル樹脂系バインダが用いられる。そして、ろう付用塗料に、一般的なシランカップリング剤としてモノシラン類シランカップリング剤を配合した場合には、図4に示す模式図のように、アクリル系樹脂バインダ−アルミニウム合金基材間、ろう材粉末−アクリル樹脂系バインダ間、並びに、フラックス粉末−アクリル樹脂系バインダ間の結合力が向上する。この場合、例えば、温度:30℃、湿度:90%RT、試験時間:1ヶ月、等の条件とされた高湿度雰囲気中に保管後、ろう付用塗料からなる塗膜層の耐湿密着性評価を行なうと、初期状態(初期密着性)と同等の密着性が得られることが、本発明者等の実験によって確認されている。しかしながら、本発明者等が鋭意研究を行い、上述したようなモノシラン類シランカップリング剤が配合されたろう付用塗料を用いて塗膜層を形成し、高湿度雰囲気中に保管後に耐湿ろう付性を確認した結果、初期状態でろう付を行なった場合のろう付性に比べ、ろう付後残渣が増加する傾向があり、必ずしも充分且つ実用的な耐湿ろう付性が得られないことが明らかとなった。 In general, an acrylic resin binder is used as a binder in an aluminum alloy brazing paint. And when blending a monosilane silane coupling agent as a general silane coupling agent into the paint for brazing, as shown in the schematic diagram shown in FIG. 4, between the acrylic resin binder and the aluminum alloy substrate, The bonding strength between the brazing filler metal powder and the acrylic resin binder and between the flux powder and the acrylic resin binder is improved. In this case, for example, the moisture adhesion resistance evaluation of the coating layer made of the paint for brazing after being stored in a high humidity atmosphere in which the temperature is 30 ° C., the humidity is 90% RT, the test time is 1 month, and the like. It has been confirmed by experiments of the present inventors that adhesion equivalent to the initial state (initial adhesion) can be obtained. However, the present inventors have conducted intensive research and formed a coating layer using a brazing paint containing a monosilane silane coupling agent as described above, and moisture brazing resistance after storage in a high humidity atmosphere. As a result, it was found that the residue after brazing tends to increase compared to the brazing property when brazing is performed in the initial state, and that sufficient and practical moisture brazing resistance is not necessarily obtained. became.
このため、本発明者等は、ろう付用塗料にシリカゲル系化合物やゼオライト系化合物等、酸化ケイ素、及び/又は、酸化アルミを主成分とするとともに微細孔な構造を有する酸化化合物を配合し、この酸化化合物が有する毛細管現象によって細孔内に効果的に水分子を取り込むことで、ろう付に寄与するフラックスやろう材粉末、あるいはアルミニウム合金基材の表面に存在する水分を優先的に吸湿させることに着目した。またさらに、上述のような酸化化合物は、微細孔構造ゆえに表面積が大きく、多くの官能基を有しているため、皮膜中のバインダや無機粉末群、またはシランカップリング剤等との間で水素結合や分子間結合することで、皮膜の架橋密度が上がり、雰囲気中の水分の皮膜への進入を阻止し得ることに着目した。そして、これらの作用により、ろう付処理時における酸化皮膜の増加作用を抑制することで、上記条件とされた高湿度雰囲気中に保管後にろう付を行なった場合でも、初期状態におけるろう付の際と同様、残渣の無い優れたろう付性を有する塗膜層を得るに至った。 For this reason, the present inventors blended a brazing paint with a silica gel compound, a zeolite compound, etc., an oxide compound having a microporous structure with silicon oxide and / or aluminum oxide as a main component, By effectively taking water molecules into the pores by the capillary phenomenon of this oxidized compound, the moisture existing on the surface of the flux, brazing powder, or aluminum alloy substrate that contributes to brazing is preferentially absorbed. Focused on that. Furthermore, the oxidized compounds as described above have a large surface area due to the microporous structure and have many functional groups, and therefore, hydrogen exists between the binder in the film, the inorganic powder group, or the silane coupling agent. We focused on the fact that bonding and intermolecular bonding increase the cross-linking density of the film and prevent moisture in the atmosphere from entering the film. And by these actions, by suppressing the increase action of the oxide film during the brazing treatment, even when brazing after storage in a high-humidity atmosphere, which is the above conditions, when brazing in the initial state In the same manner as above, a coating layer having excellent brazability without residue was obtained.
「ろう材粉末」
ろう材粉末は、本発明における選択成分であり、フラックス粉末、シリカゲル系化合物やゼオライト系化合物等とともに、ろう付用塗料に含有されるろう材であり、ろう付時にアルミニウム合金基材(図1の符号2参照)内部に拡散することによってろうを形成する。
ろう材粉末としては、例えば、Si粉末、Al-Si合金粉末、Al−Cu合金粉末等、従来公知のものを使用することが可能であり、これらの内の何れかを単独又は2種類以上を混合して使用することができ、さらに不可避的不純物を含有するものである。
"Brass powder"
The brazing material powder is a selected component in the present invention, and is a brazing material contained in the brazing paint together with the flux powder, the silica gel-based compound, the zeolite-based compound, and the like. (See reference 2) A wax is formed by diffusing inside.
As the brazing filler metal powder, for example, conventionally known ones such as Si powder, Al—Si alloy powder, Al—Cu alloy powder, etc. can be used, and any one of these may be used alone or in combination of two or more. It can be used by mixing, and further contains inevitable impurities.
ろう材粉末の粒径は、上述のフラックス粉末等と同様、アルミニウム合金基材2上に形成されるろう付用塗膜層3の全体の厚みに制限を受けるが、本質的に密着性や塗膜強度に影響を及ぼすことは無い。
なお、本実施形態のろう付用塗料が塗膜層として塗布されてなるアルミニウム合金板がラジエータチューブ材等に用いられ、塗膜塗布量が20g/m2以下と比較的薄膜を適用する場合には、エロージョンを抑制するために、ろう材粉末の粒径は10μm以下とすることが好ましい。但し、主粒径が1μm未満だと、粉末の表面積が増大し、フラックスを増量することが必要となるため、ろう材粉末の粒径は1〜10μmの範囲とすることがより好ましい。一方、アルミニウム合金板がラジエータヘッダープレート材等に用いられ、塗布量が40g/m2以上と比較的厚膜を適用する場合には、粒径による酸化膜の増大を抑制するため、10μm以上の粒径とすることが好ましく、20μm以上の粒径のものを用いるのがより好ましい。但し、部材の板厚により、許容できるエロージョン深さが限られることから、例えば、1mmt以上のヘッダー部材においては、粒径の上限を75μm程度とすることが好ましい。
The particle size of the brazing filler metal powder is limited by the overall thickness of the
In addition, when the aluminum alloy plate by which the coating material for brazing of this embodiment is applied as a coating film layer is used for a radiator tube material or the like, and the coating film coating amount is 20 g / m 2 or less, a relatively thin film is applied. In order to suppress erosion, the particle size of the brazing filler metal powder is preferably 10 μm or less. However, if the main particle size is less than 1 μm, the surface area of the powder increases and it is necessary to increase the flux. Therefore, the particle size of the brazing powder is more preferably in the range of 1 to 10 μm. On the other hand, when an aluminum alloy plate is used as a radiator header plate material and a relatively thick film is applied with an application amount of 40 g / m 2 or more, in order to suppress an increase in oxide film due to the particle size, it is 10 μm or more. It is preferable to use a particle size, and it is more preferable to use a particle size of 20 μm or more. However, since the allowable erosion depth is limited by the plate thickness of the member, for example, in a header member of 1 mmt or more, the upper limit of the particle size is preferably about 75 μm.
「アクリル樹脂系バインダ」
アクリル樹脂系バインダは、本発明における選択成分であり、上述のろう材粉末と同様、フラックス粉末、シリカゲル系化合物やゼオライト系化合物等とともにろう付用塗料に含有され、ろう材粉末やフラックス粉末をアルミニウム合金基材2に固定する作用を有する。
一般的に、ろう付用のバインダとしてはアクリル樹脂系バインダが用いられ、ろう付塗料からなるろう付用塗膜層のアルミニウム合金基材に対する密着性や塗膜強度を付与する基として、リン酸基、カルボン酸基、スルホン酸基、水酸基等の官能基が採用され、これらの配合比が、ろう付時の残炭性を考慮しながら決定される。
"Acrylic resin binder"
The acrylic resin binder is a selective component in the present invention, and is contained in the brazing paint together with the flux powder, the silica gel compound, the zeolite compound and the like, and the brazing filler powder and the flux powder are made of aluminum. It has the effect | action fixed to the
Generally, an acrylic resin binder is used as a binder for brazing, and phosphoric acid is used as a group for imparting adhesion and coating strength to an aluminum alloy substrate of a coating layer for brazing made of a brazing coating. Functional groups such as a group, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and a hydroxyl group are employed, and the blending ratio thereof is determined in consideration of the residual carbon property during brazing.
本実施形態のろう付用塗料に配合されるアクリル樹脂系バインダとしては、従来公知のものを何ら制限無く採用することが可能であり、一般的なアクリル系樹脂であれば、何れの樹脂であっても一定の固定効果が得られ、また、分子量が約20000〜500000の範囲のものであれば、より大きな効果が得られる。またさらに、主骨格として、メタクリル酸アルキルエステル単量体、アクリル酸アルキルエステル単量体、水酸基を含有するエチレン性不飽和単量体の各々を共重合して得られるアクリル系樹脂を用いた場合には、後述のシランカップリング剤を併用することにより、塗膜の密着性がより向上する点でより好ましい。 As the acrylic resin binder to be blended in the brazing paint of this embodiment, any conventionally known one can be used without any limitation, and any resin can be used as long as it is a general acrylic resin. However, a fixed effect can be obtained, and a greater effect can be obtained if the molecular weight is in the range of about 20,000 to 500,000. Further, when an acrylic resin obtained by copolymerizing each of an methacrylic acid alkyl ester monomer, an acrylic acid alkyl ester monomer, and an ethylenically unsaturated monomer containing a hydroxyl group is used as the main skeleton Is more preferable in that the adhesion of the coating film is further improved by using a silane coupling agent described later in combination.
「シランカップリング剤」
本実施形態のろう付用塗料においては、上記各成分に加え、図1に示すようなアルミニウム合金基材2に塗布された後、塗膜乾燥時の脱水縮合反応により、塗膜強度や基材密着性の向上に寄与するシランカップリング剤を配合した構成とすることができる。一般に、ろう付用塗料に配合されるシランカップリング剤としては、モノシラン類シランカップリング剤が挙げられる。
"Silane coupling agent"
In the brazing paint of this embodiment, in addition to the above components, the coating strength and the base material are applied by a dehydration condensation reaction when the coating film is dried after being applied to the aluminum
上述したモノシラン類シランカップリング剤においては、図4の模式図に示すように、一方の末端基が脱水縮合反応を起すアルコキシル基からなる無機官能基となり、他方の末端基である有機官能基と併せて、アルミニウム合金基材とアクリル樹脂系バインダとの間、並びに、ろう材粉末とアクリル樹脂系バインダとの間の結合力を高める作用がある。通常、シランカップリング剤の脱水縮合反応を起すアルコキシル基は、無機物(アルミニウム合金基材2、フラックス粉末、ろう材粉末)と結合する一方、有機反応基はアクリル樹脂系バインダと結合するため、上記作用が得られる。このような作用により、ろう付用塗料にモノシラン類シランカップリング剤を配合した場合には、ろう付用塗料のアルミニウム合金基材に対する耐湿密着性を向上させることが可能となる。
また、吸湿成分であるシリカゲル系化合物やゼオライト系化合物とともに、耐湿密着性の向上を目的としてシランカップリング剤を配合した場合であっても、上記吸湿作用を阻害するものではないので、耐湿ろう付性を向上させる本発明の効果が充分に得られる。
In the monosilane silane coupling agent described above, as shown in the schematic diagram of FIG. 4, one end group becomes an inorganic functional group composed of an alkoxyl group that causes a dehydration condensation reaction, and the other end group is an organic functional group. In addition, there is an effect of increasing the bonding force between the aluminum alloy base material and the acrylic resin binder and between the brazing filler metal powder and the acrylic resin binder. Usually, an alkoxyl group causing a dehydration condensation reaction of a silane coupling agent is bonded to an inorganic substance (aluminum
Moreover, even when a silane coupling agent is blended together with a silica gel compound or a zeolite compound, which is a moisture absorption component, for the purpose of improving moisture resistance adhesion, the moisture absorption action is not hindered. The effect of the present invention that improves the properties can be sufficiently obtained.
以上説明したような、本実施形態の耐湿ろう付性に優れるアルミニウム合金ろう付用塗料によれば、上述したように、フラックス粉末と、酸化ケイ素、及び/又は、酸化アルミニウムを主成分とするとともに微細孔な構造を有する酸化化合物の吸湿成分とが配合され、必要に応じてろう材粉末、及び/又は、アクリル樹脂系バインダが配合された構成により、フラックス粉末やろう材粉末、アクリル樹脂系バインダ、或いはろう付用塗料が塗布されるアルミニウム合金基材の表面に存在する水分を、効果的に吸湿することができ、また、ろう付塗装膜の架橋密度が上がり、雰囲気中の水分のろう付塗装膜への侵入を阻止できる。このような、耐湿性に優れたろう付用塗料を用いてアルミニウム合金基材上にろう付塗膜層を形成することにより、耐湿ろう付性及びろう付後の強度特性に優れたろう付用アルミニウム合金板を構成することが可能となる。 According to the aluminum alloy brazing paint excellent in moisture brazing resistance of the present embodiment as described above, as described above, the flux powder and silicon oxide and / or aluminum oxide are the main components. The composition contains a moisture absorption component of an oxide compound having a microporous structure and, if necessary, a brazing filler metal powder and / or an acrylic resin binder, so that flux powder, brazing filler metal powder, acrylic resin binder Alternatively, moisture present on the surface of the aluminum alloy substrate to which the brazing paint is applied can be effectively absorbed, and the crosslink density of the brazing coating film is increased, so that moisture in the atmosphere can be brazed. Intrusion into the paint film can be prevented. An aluminum alloy for brazing excellent in moisture brazing resistance and strength characteristics after brazing by forming a brazing coating layer on an aluminum alloy substrate using such a brazing paint excellent in moisture resistance. A plate can be formed.
[ろう付用アルミニウム合金板]
以下に、本発明に係るろう付用アルミニウム合金板(アルミ合金板)1について、図1〜3を適宜参照しながら説明する。
本実施形態のアルミ合金板1は、上述したような本発明に係る耐湿ろう付性に優れたアルミニウム合金ろう付用塗料が、アルミニウム合金基材2の少なくとも何れかの面に形成されてなる。図1に示す例の本実施形態のアルミ合金板1は、アルミ合金基材2の一面2a側に、上記ろう付用塗料からなるろう付塗膜層3が形成されている。
[Aluminum alloy plate for brazing]
Below, the aluminum alloy plate (aluminum alloy plate) 1 for brazing concerning this invention is demonstrated, referring FIGS. 1-3 suitably.
The
(アルミニウム合金基材)
アルミニウム合金基材2は、本実施形態のアルミ合金板1の基材であり、従来公知のアルミニウム合金材を何ら問題無く用いることができ、例えば、Siと、Mnと、残部Al及び不可避不純物を含有した成分組成とされ、必要に応じて強度特性や耐エロージョン性等を向上させるための、他の元素が添加されてなる。
図1に示す例では、アルミニウム合金基材2の一面2aのみに、上述したようなろう付用塗料からなるろう付塗膜層3が形成されているが、他面2a側にもろう付塗膜層3が設けられた構成としても良い。また、一面2a側にろう付塗膜層3を設け、他面2b側に、アルミ合金板の耐食性を向上させるためのZnを含む犠牲材塗膜層を設けた構成とすることもできる。
(Aluminum alloy base material)
The
In the example shown in FIG. 1, the
(ろう付塗膜層の形成方法)
上述のろう付塗料をアルミニウム合金基材2の一面2aに塗布してろう付塗膜層3とする際に用いられる溶媒としては、特に限定されず、バインダに用いられる樹脂が有機系の場合には従来公知の有機溶剤を用い、水溶性樹脂の場合には水を溶媒とすることができる。有機溶剤としては、作業上の取り扱いの容易さや環境面等から、3−メトキシ−3メチル−1−ブタノールを好適に用いることができる。
(Method of forming a brazed coating layer)
The solvent used when the above-mentioned brazing paint is applied to the one
上記ろう付用塗料のアルミニウム合金基材2の一面2aへの塗布方法としては、塗布される部材や塗布量等を勘案しながら適宜選択すれば良く、例えば、ロールコート、ダイコート、フローコート、スプレー、シャワー、浸漬、刷毛、バーコート等の各種手段を選択して用いることができる。これら塗布方法の違いにより、ろう付塗膜層3の特性に違いが生じることは無い。但し、各塗布方法において粘度等の最適値があるため、溶媒配合比を適宜最適化することが好ましい。また、用いられるアルミニウム合金基材2についても、その材質は塗膜密着性等の特性には影響しない。
また、ろう付塗膜層3は、アルミ合金基材2の一面2aの全体に形成しても良いが、例えば、アルミ合金板1においてろう付を行なう箇所にのみ形成された構成としても構わない。
The method for applying the brazing paint to the one
The brazed
なお、上述したように、耐湿密着性の向上を目的として、シランカップリング剤をろう付用塗料に配合した場合には、アルミニウム合金基材2への塗布によってろう付塗膜層3とされる前に、アルコキシル基側の加水分解が必要となるが、有機溶剤を用いた場合でも、空気中に含まれる湿気によって加水分解が進むため、積極的に水を添加しなくとも、シランカップリング剤を添加することによる作用は得られる。しかしながら、空気中の水分量は変動が大きいこともあり、必ずしも充分な加水分解が得られないことがある。加水分解されずに残ったアルコキシル基は、アルミ合金基材等との無機物との反応性が低いため、密着性の向上にも充分には寄与しない。また、加水分解されずにアルコキシル基が残ることは、ろう付雰囲気中において有害なガスの発生源ともなり得るため、好ましくない。このため、ろう付用塗料にシランカップリング剤を配合する場合には、シランカップリング剤の加水分解促進剤として、予め、加水分解に必要な量の水を添加した構成とすることが、未加水分解のアルコキシル基が残るのを抑制することができ、優れた塗膜密着性が得られる点から好ましい。
In addition, as mentioned above, when a silane coupling agent is blended in a brazing paint for the purpose of improving moisture-resistant adhesion, the
(犠牲材塗膜層)
本実施形態のアルミ合金板1では、上述したように、アルミニウム合金基材2の他面2b側に、Znを含有するフラックス粉末と、上述のようなバインダとを含有する組成物からなる犠牲材塗膜層が設けられた構成としても良い。
ここで、Znを含有するフラックス粉末としては、例えば、ZnF2、KZnF3等のフッ化物系フラックスを用いることができ、さらに、KAlF4等を混合して用いても良い。
(Sacrificial coating layer)
In the
Here, as the flux powder containing Zn, for example, a fluoride-based flux such as ZnF 2 or KZnF 3 can be used, and KAlF 4 or the like may be mixed and used.
アルミニウム合金基材2の他面2b側に、Znを含む犠牲材塗膜層を設けることにより、アルミ合金板1の他面1b(アルミニウム合金基材2の他面2b)側の耐食性を向上させることが可能となる。
また、図2に示す例のように、アルミ合金板1からなるチューブ10(ろう付用アルミニウム合金部材)を形成する際には、犠牲材塗膜層が設けられる他面1b(他面2b)側が内側となるようにチューブ形成することにより、チューブ10の内側に形成された流通孔10a内面の耐食性が向上し、該流通孔10a内を流れる冷却液による腐食進行を防止することができる。
By providing a sacrificial material coating layer containing Zn on the
Moreover, when forming the tube 10 (aluminum alloy member for brazing) which consists of the
[自動車熱交換器用ろう付用アルミニウム合金部材並びに自動車熱交換器]
上述したような本実施形態のろう付用アルミニウム合金板1は、例えば、図2に示すようなラジエータチューブ(自動車熱交換器用アルミニウム合金部材:以下、チューブと略称することがある)10をなす合金板材として用いることができ、また、チューブ10は、図3に示すようなラジエータ(熱交換器)20に組み込まれて用いられる。
チューブ10は、アルミニウム合金板1を、他面1b側が内側となるように折り曲げ、両端部(図示略)を接合して加工することにより、内部に流通孔10aを有する中空扁平状のチューブ材として得られる。
[Aluminum alloy member for brazing for automobile heat exchanger and automobile heat exchanger]
The brazing
The
図3に示すラジエータ20は、例えば自動車のラジエータ等に用いられ、チューブ10と、ヘッダー21と、フィン22と、サイドサポート23とから概略構成されている。ラジエータ20は、ろう付接合によってチューブ10、ヘッダー21及びフィン22が各々一体化され、更に樹脂タンクが機械的接合(かしめ加工)により取り付けられて製造される。
そして、ラジエータ20において、ヘッダー21とチューブ10とは、ヘッダー21の下面に複数整列形成されたスロット(差込孔)21aに各チューブ10の端部を差し込み、差込部分の周りに配置したろう材を用いて両者を相互にろう付するとともに、チューブ10とフィン22は、チューブ10の表面に塗布された組成物、つまり、アルミ合金板1の一面1a側(アルミニウム合金基材2の一面2a側)に設けられたろう付塗膜層3を用いて、両者を相互にろう付けすることで組み立てられている。
A
In the
(ろう付方法)
図3に示すような、本実施形態のアルミニウム合金板1からなるチューブ10を備えたラジエータ20の組立、ろう付を行う際は、ヘッダー21に、ろう付塗膜層3が表面に設けられたチューブ10及びフィン22を組み付けた後、窒素雰囲気中等の適当な雰囲気で適温に加熱してろう材を溶解させる。
ろう付熱処理は、580℃乃至610℃程度で行うことが好ましく、保持時間は1分乃至10分程度が好ましい。ろう付時の温度が580℃未満だと、ろう材及びアルミニウム合金基材の一部溶解が進まず、良好なろう付を行うことが困難になる。また、ろう付時の温度が610℃を超えると、著しい侵食が生じる虞がある。
(Brazing method)
As shown in FIG. 3, when assembling and brazing the
The brazing heat treatment is preferably performed at about 580 ° C. to 610 ° C., and the holding time is preferably about 1 minute to 10 minutes. If the temperature during brazing is less than 580 ° C., partial melting of the brazing material and the aluminum alloy base material will not proceed, and it will be difficult to perform good brazing. Moreover, when the temperature at the time of brazing exceeds 610 degreeC, there exists a possibility that remarkable erosion may arise.
上述のラジエータ20の構造によれば、チューブ10を差し込むためのスロット21aが下面に設けられたヘッダー21にチューブ10が接合されているので、組立品全体のろう付け後の強度を高くすることができる。
According to the structure of the
以上説明したように、本実施形態のろう付用アルミニウム合金板1によれば、本発明に係るろう付用塗料からなるろう付塗膜層3が設けられた構成とされているので、該ろう付塗膜層3の耐湿ろう付性及び密着性が向上し、ろう付後の強度特性に優れたろう付用アルミニウム合金板1が得られる。また、本実施形態のろう付用アルミニウム合金板1を用いてチューブ(自動車熱交換器用アルミニウム合金部材)10を構成することができ、さらに、チューブ10を用いてラジエータ(自動車熱交換器)20を構成した場合には、該ラジエータ20をろう付法によって製造する際の組立効率が向上し、また、ラジエータ20の組立後の強度を向上させることができる。従って、自動車熱交換器をろう付法によって製造する際の組立効率が向上し、また、自動車熱交換器を組み立てた後のろう付強度の向上が可能となる。
As described above, according to the brazing
以下、実施例を示して本発明の耐湿ろう付性に優れるアルミニウム合金ろう付用塗料を更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
以下に、アルミニウム合金板の作製工程及び評価試験項目について説明する。
Examples The aluminum alloy brazing paint excellent in moisture brazing resistance of the present invention will now be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Below, the preparation process and evaluation test item of an aluminum alloy plate are demonstrated.
[作製工程]
まず、アルミニウム合金材として3003−H14を用い、板厚が0.25mmtのアルミニウム合金基材を作製した。
また、ろう付塗膜層として塗布するろう付用塗料として、下記表1に示す組成比のものを配合して作製した。
そして、図1に示すように、アルミニウム合金基材の一面側に、各成分組成のろう付塗膜層をなす組成物を、約20g/m2の量でバーコーターを用いて塗布した後、150℃の温度で5分間乾燥させてろう付塗膜層3を形成し、本発明に係るアルミニウム合金板1及び従来のアルミニウム合金板を、表1に示す作製条件毎に得た。
[Production process]
First, 3003-H14 was used as an aluminum alloy material, and an aluminum alloy base material having a plate thickness of 0.25 mmt was produced.
Moreover, as a coating material for brazing applied as a brazing coating layer, a coating composition having a composition ratio shown in Table 1 below was prepared.
And as shown in FIG. 1, after apply | coating the composition which makes the brazing coating-film layer of each component composition on the one surface side of an aluminum alloy base material in the quantity of about 20 g / m < 2 >, The brazed
なお、下記表1に示す組成のろう付用塗料に配合するアクリル樹脂系バインダとしては、従来公知の一般的なアクリル系樹脂を用い、また、溶媒としては、3−メトキシ−3メチル−1−ブタノールを用いた。
また、各実施例において用いられるシリカゲル系化合物、並びにゼオライト系化合物としては、粒径が10μm以下のものを用いた。
In addition, as an acrylic resin-type binder mix | blended with the coating material for brazing of the composition shown in following Table 1, conventionally well-known general acrylic resin is used, and as a solvent, 3-methoxy-3methyl-1- Butanol was used.
In addition, silica gel compounds and zeolite compounds used in each example were those having a particle size of 10 μm or less.
[評価試験]
上記作製工程で得られたアルミニウム合金板について、以下に説明する「初期ろう付性」及び「耐湿ろう付性」の2項目について評価、判定した。
[Evaluation test]
About the aluminum alloy plate obtained by the said preparation process, two items of "initial brazing property" and "moisture brazing resistance" demonstrated below were evaluated and determined.
(初期ろう付性)
下記表1に示す各組成のろう付用塗料を用い、上記作製工程と同様の方法を用いて、以下に示す仕様とされたアルミニウム合金板を、下記表1に示す各実施例及び比較例の作製条件毎に得た。
(a)ろう材塗膜用合金:A3003ベア材、0.25mmt、調質H14
(b)フラックス塗膜用合金:A3003/A4343クラッド材、0.25mmt、クラッド率10%(両面)、調質H14
(Initial brazing)
Using the brazing paint of each composition shown in Table 1 below, using the same method as in the above production process, the aluminum alloy plates having the following specifications are used in the Examples and Comparative Examples shown in Table 1 below. Obtained for each production condition.
(A) Brazing material coating alloy: A3003 bare material, 0.25 mmt, tempered H14
(B) Flux coating alloy: A3003 / A4343 clad material, 0.25 mmt, clad
次いで、直ちに、図2に示すようにアルミニウム合金板を折り曲げ、両端部を接合して加工し、中空扁平状の電縫チューブ材を、表1に示すアルミニウム合金板条件毎で製造した。
そして、上記方法で得られたチューブ材を、図3に示すようなラジエータ(熱交換器)に取り付け、窒素雰囲気中において、600℃の温度で3分間のろう付熱処理を行なった後、チューブへのフィン接合率を調べた。この際、フィンとして、A3003ベア材(0.1mmt)を用いた。
この際、フィン接合率(%)は、次式(1)によって求めた。
(ろう形成面積/チューブとフィンとの設置面積)×100 ・・・(1)
Then, immediately, as shown in FIG. 2, the aluminum alloy plate was bent and both ends were joined and processed, and a hollow flat electric resistance tube material was manufactured for each aluminum alloy plate condition shown in Table 1.
Then, the tube material obtained by the above method is attached to a radiator (heat exchanger) as shown in FIG. 3, and after brazing heat treatment at a temperature of 600 ° C. for 3 minutes in a nitrogen atmosphere, the tube material is applied. The fin bonding rate was investigated. At this time, A3003 bare material (0.1 mmt) was used as the fin.
At this time, the fin bonding rate (%) was obtained by the following equation (1).
(Wax formation area / Installation area of tubes and fins) × 100 (1)
そして、上記(1)式によって求めたフィン接合率から、各サンプルのろう付性を評価し、以下の評価基準で判定した。
(1)○:フィン接合率が90%以上であった。
(2)△:フィン接合率が80%以上90%未満であった。
(3)×:フィン接合率が80%未満であった。
And from the fin joint rate calculated | required by the said (1) formula, the brazing property of each sample was evaluated and it determined with the following evaluation criteria.
(1) ○: The fin bonding rate was 90% or more.
(2) Δ: Fin bonding rate was 80% or more and less than 90%.
(3) x: The fin joint rate was less than 80%.
(耐湿ろう付性)
下記表1に示す各組成のろう付用塗料を用い、上記初期ろう付性の評価の説明と同様の材料及び方法を用い、アルミニウム合金板を、下記表1に示す各実施例及び比較例の作製条件毎に得た。
その後、各実施例及び比較例のアルミニウム合金板サンプルを、温度30℃×相対湿度90%RT環境下に1ヶ月間(30日間)保管した。
次いで、上記初期ろう付性の評価の説明と同様にして、図2に示すようにアルミニウム合金板を折り曲げ、両端部を接合して加工し、中空扁平状の電縫チューブ材を、表1に示すアルミニウム合金板条件毎で製造した後、得られたチューブ材を図3に示すようなラジエータ(熱交換器)に取り付け、600℃の温度で3分間のろう付熱処理を行なった後、チューブへのフィン接合率を調べた。
この際、フィンとしては、上記初期ろう付性の評価の説明と同様の用い、また、同様にしてフィン接合率を求めて各サンプルのろう付性を評価し、判定した。
(Moisture brazing resistance)
Using the paint for brazing of each composition shown in Table 1 below, using the same materials and methods as described in the evaluation of the initial brazing property, the aluminum alloy plates were used in the Examples and Comparative Examples shown in Table 1 below. Obtained for each production condition.
Thereafter, the aluminum alloy plate samples of each Example and Comparative Example were stored for 1 month (30 days) in an environment of a temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 90% RT.
Next, in the same manner as described in the evaluation of the initial brazing property, the aluminum alloy plate is bent and processed by joining both ends as shown in FIG. After manufacturing the aluminum alloy plate conditions shown, the obtained tube material was attached to a radiator (heat exchanger) as shown in FIG. 3 and subjected to brazing heat treatment at a temperature of 600 ° C. for 3 minutes. The fin bonding rate was investigated.
At this time, the fin was used in the same manner as described in the evaluation of the initial brazing property, and the brazing property of each sample was evaluated and determined by obtaining the fin joint rate in the same manner.
各実施例及び比較例の作製条件及び評価試験結果の一覧を下記表1に示す。 Table 1 below shows a list of production conditions and evaluation test results for each example and comparative example.
[評価結果]
表1に示すように、本発明で規定する成分組成を有するアルミニウム合金ろう付用塗料が、アルミニウム合金材に塗布されてなるろう付用アルミニウム合金板は、初期ろう付性及び耐湿ろう付性の何れも「○」の評価であり、高湿度雰囲気中に保管或いは放置された場合であっても、高いろう付性を示すことが明らかとなった。
[Evaluation results]
As shown in Table 1, an aluminum alloy brazing plate obtained by applying an aluminum alloy brazing coating material having the composition defined in the present invention to an aluminum alloy material has initial brazing resistance and moisture brazing resistance. All were evaluated as “◯”, and it was revealed that even when stored or left in a high humidity atmosphere, high brazing properties were exhibited.
これに対し、吸湿成分であるシリカゲル系化合物及びゼオライト系化合物の何れも添加しなかった比較例1では、初期ろう付性は「○」の評価だったものの、耐湿ろう付性の評価が「×」となった。
また、シリカゲル系化合物及びゼオライト系化合物の何れも添加せず、さらに、ろう材粉末を添加しなかった比較例2においても、初期ろう付性は「○」の評価だったものの、耐湿ろう付性の評価が「×」となった。
On the other hand, in Comparative Example 1 in which neither the silica gel-based compound or the zeolite-based compound as the hygroscopic component was added, although the initial brazing property was evaluated as “◯”, the evaluation of the moisture brazing resistance was “×”. "
Further, in Comparative Example 2 in which neither a silica gel compound nor a zeolite compound was added, and no brazing powder was added, the initial brazing property was evaluated as “◯”, but the moisture brazing resistance Was evaluated as “×”.
上記結果により、本発明の耐湿ろう付性に優れるアルミニウム合金ろう付用塗料からなるろう付塗膜層が形成されたろう付用アルミニウム合金板が、如何なる耐湿雰囲気中に保管された条件であっても、耐湿ろう付性に優れていることが明らかとなった。 Based on the above results, the brazing aluminum alloy plate formed with the brazing coating layer made of the aluminum alloy brazing coating material having excellent moisture brazing resistance according to the present invention can be stored in any moisture resistant atmosphere. It was revealed that it was excellent in moisture brazing resistance.
1…ろう付用アルミニウム合金板、1a…一面、1b…他面、2…アルミニウム合金基材、2a…一面、2b…他面、3…ろう付塗膜層(アルミニウム合金ろう付用塗料)、10…チューブ、10a…流通孔、20…ラジエータ(自動車熱交換器)、21…ヘッダー、22…フィン
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