JP2015517911A - はんだ粉末 - Google Patents

はんだ粉末 Download PDF

Info

Publication number
JP2015517911A
JP2015517911A JP2015502131A JP2015502131A JP2015517911A JP 2015517911 A JP2015517911 A JP 2015517911A JP 2015502131 A JP2015502131 A JP 2015502131A JP 2015502131 A JP2015502131 A JP 2015502131A JP 2015517911 A JP2015517911 A JP 2015517911A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
aluminum
silicon
solder
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015502131A
Other languages
English (en)
Inventor
ズッケ・ノルベルト・ヴィリアム
レヒテ・ロータル
グゼジック・マルティン
Original Assignee
エルプスロー・アルミニウム・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE201210006121 external-priority patent/DE102012006121A1/de
Priority claimed from DE202012003090U external-priority patent/DE202012003090U1/de
Application filed by エルプスロー・アルミニウム・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング filed Critical エルプスロー・アルミニウム・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング
Publication of JP2015517911A publication Critical patent/JP2015517911A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0222Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
    • B23K35/0244Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
    • B23K35/025Pastes, creams, slurries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286Al as the principal constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/286Al as the principal constituent
    • B23K35/288Al as the principal constituent with Sn or Zn
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/02Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/02Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C22C21/04Modified aluminium-silicon alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/081Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/084Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/08Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
    • F28F21/089Coatings, claddings or bonding layers made from metals or metal alloys
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00Fastening; Joining
    • F28F2275/04Fastening; Joining by brazing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品を硬質はんだ付けにより接合するためのはんだ粉末、特に熱交換器部品を接合するための硬質はんだ粉末に関する。このはんだ粉末は、質量比率が12質量%超のケイ素を含む、アルミニウム/ケイ素ベースの粉末粒子からなり、ただし、この粉末粒子は、迅速凝固により生成したもので、共晶アルミニウム/ケイ素合金組織中において一様に分布するケイ素初晶析出物を含有する。そのようなはんだ粉末を用いたコーティングは、はんだ粉末でコーティングされた部品の表面上でケイ素の一様な分布、およびそれと同時に良好なはんだ付け結果をもたらす。

Description

本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品を硬質はんだ付けにより接合するためのはんだ粉末、特に熱交換器部品を接合するための硬質はんだ粉末に関する。
特に自動車において使用するための熱交換器用部品は、好ましくは、アルミニウムまたはアルミニウム合金から製造されるが、その理由は、そのような熱交換器は、比較的軽量であり、そのアルミニウム材が高い耐腐食性を有するからである。公知の熱交換器は、押出成形された扁平管形材(Flachrohrprofil)から構成されており、これらの扁平管形材は、互いに平行に配置されており、その両末端においてはそれぞれ一つのコレクター管に接続されている。その際、二つの扁平管形材の隣接する側の間では、それらの扁平管形材に接してそれぞれ一つのフィン(Lamelle)が固定されている、欧州特許第1179167号B1(特許文献1)を参照。形材管(Profilrohr)とフィンとの間、ならびに形材管とコレクター管との間の接合は、硬質はんだ付け接合によって行われる。硬質はんだ付け工程に関しては、接合されるべきアルミニウム部品の両方のアルミニウム基材間で強固な接合を作るはんだ、ならびにアルミニウム部品上に存在する酸化物被膜の除去に利用されるフラックスが必須である。少なくとも一方の接合相手が、はんだ付け工程前にはんだおよびフラックスでコーティングされる。コーティングの種類に依存して、はんだ、フラックス、およびバインダからなる混合物が、はんだ付けされるべきアルミニウム部品のうちの一つの表面に塗布される、ドイツ特許第19744734号A1(特許文献2)の請求項9ないしは10、ならびにドイツ特許第19859735号A1(特許文献3)の請求項22を参照。熱交換器部品の基材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるため、部品の接合に適した硬質はんだの選択は限定されている。したがって、硬質はんだは、アルミニウム部品の基材よりも低い溶融温度範囲を有する必要がある。アルミニウム部品には、通常は、>600℃の範囲で溶融するアルミニウムまたはアルミニウム合金が使用される。これらのアルミニウム部品を接合するためには、アルミニウム/ケイ素ベースの硬質はんだ、好ましくは溶融温度範囲が575℃〜615℃のAlSi(7〜13)合金が適している。
そのようなAlSi(7〜13)合金はんだの使用は、例えば、文献、欧州特許第292565号B1(特許文献4)で開示されている。そこで記載される熱交換器の場合、使用されるフィンは、4343アルミニウム合金でめっきされている、すなわちAlSi(7〜8)はんだ合金めっきを含む3003アルミニウム合金から製造される。使用される扁平中空形材は、1050アルミニウム合金からなる。硬質はんだ付けは、炉内の不活性気体雰囲気下で行われ、フィン材料が、接触箇所において扁平管形材と接合される。フィンのはんだめっきにより、一様なはんだコーティングが保証される。しかし、この追加のめっきが、比較的大きい層厚を有することは不利である。さらに、めっきにより、硬質はんだ付けに必要とされるよりも多くのはんだが付着するが、その理由は、硬質はんだ付け接合では、フィンとマルチチャンバ中空形材との間の接触箇所においてしかはんだが必要でないからである。
別の可能性を示すのは、文献、ドイツ特許第19744734号A1(特許文献2)である。その場合、AlSi(7.5)はんだ合金が、フラックス粉末およびバインダ粉末と一緒に、扁平管の表面に塗布される。フィンのはんだめっきと比べると、扁平管のコーティングの際には全体としてより少ないAlSiはんだが使用されるにもかかわらず、AlSi(7〜12)合金を用いたこの粉末状コーティングの場合も、はんだ中のアルミニウムの質量比率、すなわち88質量%〜93質量%に対して比較的多量の、はんだ付け接合に必須ではないアルミニウムが部品上に塗布される。しかしながら、強固な接合には、特にケイ素分が重要である。
塗布されたコーティング中におけるアルミニウムの、ケイ素に対するより良好な比率は、文献、米国特許第5232788号(特許文献5)で開示される。そのはんだコーティングは、好ましくはその中にNocolok(ノコロック)フラックス粒子およびケイ素粉末粒子が含有されている水性懸濁液からなる。AlSi(7〜12)合金粒子の代わりにケイ素粉末粒子を使用すると、硬質はんだ付けのためのケイ素の質量比率が高まる。しかしながら、はんだ接合を作るためにはんだが溶融接合する際に、ケイ素粉末粒子がアルミニウム基材内に拡散し、アルミニウム/ケイ素合金を形成する、すなわち基材を消費することは不利である。その結果、壁厚が局所的に変化し、特に、薄壁のマルチチャンバ中空形材の場合、問題となる。望ましい、材料厚さの低下はもはや不可能である。さらに、最大ケイ素粒径が30μmという値を超えないことが不可欠であるが、その理由は、大きなケイ素粒子は、相応の厚いバインダ層に一体化(einbinden)される必要があるため、はんだコーティングの、望ましくない大きな層厚をもたらす恐れがあるからである。大きさの異なる粉末粒子、特に、大きな粉末粒子の一体化には、比較的大きなバインダ層厚が必須である。はんだ/フラックス/バインダ混和物が、湿式コーティングで塗布されると、大きな層厚ゆえ、溶媒を蒸発させるため、または塗布された未乾燥コーティングを乾燥させるために、相応に高い炉の性能が必要とされることがさらに不利である。
はんだコーティング内でのケイ素の質量比率を高める別の可能性は、過共晶アルミニウム/ケイ素合金、すなわちケイ素の質量比率が12%超のAlSi合金を硬質はんだ用に想定することにある。しかしながら、そのような過共晶アルミニウム/ケイ素合金を硬質はんだ付けに使用することは、共晶アルミニウム/ケイ素合金の使用、ないしはケイ素粉末をはんだとして使用するよりも不良なはんだ結果をもたらした。このことは、過共晶アルミニウム/ケイ素合金中において最初に凝固するケイ素析出物が、一方では異なる結晶粒度を有し、他方ではアルミニウム/ケイ素合金組織中で均質に分布して存在していないことに起因する。特に、最初に凝固したSi粒子は、非常に粗く存在するため、はんだ侵食、それゆえ管壁の既存欠陥になりかねない。
欧州特許第1179167号B1 ドイツ特許第19744734号A1 ドイツ特許第19859735号A1 欧州特許第292565号B1 米国特許第5232788号
Aluminium−Taschenbuch(アルミニウムポケットブック)、第15版、77ページ
本発明の課題は、アルミニウム部品、特に熱交換器部品の硬質はんだ付け用に、改善されたはんだを提供することである。
この課題は、請求項1の特徴を有するはんだ粉末により解決される。アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品を硬質はんだ付けにより接合するための、このはんだ粉末は、アルミニウム/ケイ素ベースの粉末粒子からなり、ただし、ケイ素の質量比率は、12質量%超、好ましくは12質量%から40質量%の間のケイ素、特に好ましくは18質量%から36質量%のケイ素である。アルミニウム/ケイ素ベースのこのはんだ粉末中のケイ素の高い質量比率により、このはんだ粉末中のアルミニウムの分は相応に減少する。その結果、はんだコーティングの際に、不要なアルミニウムがより少なく使用され、このことは、アルミニウム価格が高いことから有利である。はんだ粉末の粉末粒子は、迅速凝固(rapid solidification process(急速凝固工程))によって生成したため、それぞれの粉末粒子は、共晶アルミニウム/ケイ素合金組織中でケイ素初晶析出物を有し、そのため、そのケイ素初晶析出物は、はんだ粉末中で一様かつ微細に分布して存在する。その結果、そのようなはんだ粉末を用いたコーティングは、はんだ粉末でコーティングされた部品の表面上でケイ素の一様な分布、およびそれと同時に良好なはんだ付けの結果をもたらす。このことは、過共晶アルミニウム/ケイ素合金からなる粉末コーティングまたははんだめっきの場合には異なり、この過共晶アルミニウム/ケイ素合金は、従来の方式で、鋳造により製造され、粗いケイ素析出物を含有でき、さらにはケイ素析出物の一様な分布を示さないため、特にはんだ侵食のリスクが存在する。
本発明による新規のはんだ粉末は、過共晶アルミニウム/ケイ素溶融合金の迅速凝固によって達成される。例えば、そのケイ素含有量がケイ素粉末の添加によって望ましいケイ素質量比率に調整され得る過共晶アルミニウム/ケイ素溶融合金から、10〜10K/秒という高い冷却速度において噴霧することによってそのようなはんだ粉末が得られる。そのためには、アルミニウム/ケイ素溶融合金をノズルに供給し、不活性プロセスガスを利用して溶融噴射を噴霧化する。その際に生成する溶融金属滴は、プロセスガスにより、凝固まで冷却される。溶融滴の迅速な急冷により、溶融体中に存在する状態がほぼ凍結される(quasi eingefroren)。達成された粉末粒子は、その組織体中で粗い相を示さない。構造は、均質かつ微細分散されている。ケイ素初期析出物(Primaer Ausscheidungen)は、各粉末粒子中において均質に分布している。超微細なミクロ構造が生成する。迅速凝固した粉末粒子を製造する別の方法は、いわゆる溶融紡糸技術である。
有利なことには、例えば溶融紡糸工程またはスプレーフォーミング法のような、別の製品の製造時に生じる迅速凝固工程のオーバースプレーもはんだ粉末として使用可能である。しかしながら、そのようなオーバースプレーをはんだ粉末として使用可能にするためには、その粉末は、0.1質量%未満の銅、0.3質量%未満の鉄、および5質量%未満の希土類を含有することが望ましい。
公知の硬質はんだコーティングにおいては、はんだおよびフラックスのほかに、アルミニウム部品の耐腐食性を高めるために、亜鉛コーティングも想定される。亜鉛分は、アルミニウム部品をコーティングするための本発明によるはんだ粉末を使用する際にも想定でき、その場合、その亜鉛分は、例えばフルオロ亜鉛酸カリウムのような、フラックスの成分として想定することもでき、または亜鉛は、はんだ粉末成分である。その場合、迅速凝固工程が始まる前に、12質量%までの亜鉛、好ましくは10質量%までの亜鉛が、アルミニウム/ケイ素溶融合金に供給される。得られたはんだ粉末中で、亜鉛は、その場合好ましくは溶解状態で含有されている。
同様に、さらなる合金成分を、例えば、凝固工程時に存在する水素を結合する水素化物生成元素の場合のように、単一元素としてまたは予合金として、凝固工程に先立ちアルミニウム/ケイ素溶融合金に添加することが可能である。これに関しては、アルカリ土類金属または遷移金属、例えば、カルシウム、バリウム、ジルコンまたはチタンが考慮の対象になる。さらに、アルミニウム/ケイ素合金には、結晶粒微細化に貢献する構成成分、例えばナトリウム、ストロンチウム、リン、ゲルマニウム、インジウム、ビスマス、アンチモン、またはベリリウムを加えてもよい。ベリリウムは、さらにはマグネシウムブロッカーとしても使用されるが、その理由は、マグネシウムはフラックスに不利な影響を及ぼすからである。これらの構成成分は、好ましくは、単一構成成分ごとに0.2質量%以下、合計で0.5質量%以下であると想定される。
本はんだ粉末製造法のもう一つの利点は、粉末粒径が比較的均一な粉末粒子が獲得可能であることにある。迅速凝固された粉末粒子をはんだ粉末として適用するには、粒径が制限される。粒子は、最大80μm大とすべきである。好ましいのは、平均粒径が5から30μmの間の粒径分布であり、ただし、好ましくは、平均粒径が10から20μmの間にある。そのような粒径分布を得るためには、粉末粒子を、場合によっては迅速凝固後に、一回または複数回のふるい工程および/または分級工程に供給するべきである。
本発明による、そのようなはんだ粉末は、特に熱交換器部品をコーティングするため、好ましくは押出成形された、熱交換器の扁平管形材をコーティングするために使用されるため、これらの扁平管形材は、硬質はんだ接合を利用して、コレクター形材(Sammlerprofil)と、および扁平管形材間に配置されたフィンと接合され得る。扁平管形材は、好ましくは押出成形された中空形材である。熱交換器としての適用には、マルチチャンバ中空形材(MP形材)、または特に好ましくはミクロマルチチャンバ中空形材(MMP形材)を使用する。押出成形された扁平管形材のコーティングは、押出成形工程直後、すなわち押出成形法とインラインで行われてもよい。硬質はんだ付けのために必要なコーティングは、押出成形されたまだ温かい扁平管形材ストランド上に付着させると有利である。しかしながら、コーティングは、個別の工程段階で行われてもよい。
アルミニウム部品、特に押出成形された、熱交換器の扁平管形材をコーティングする際には、はんだ粉末と一緒に、好ましくはフラックスを同時に塗布する。様々なフラックスが考慮の対象になる。その選択は、望ましいはんだ付け工程に基づいて行われる。保護ガス雰囲気下での炉内はんだ付けに関しては、例えば、公知のNocolokフラックス、すなわちフルオロアルミン酸カリウム、場合によっては亜鉛の添加物を含む、すなわちフルオロ亜鉛酸カリウムを使用する。最近のNocolokフラックスは、追加としてフルオロアルミン酸リチウムを含有している。はんだ粉末およびフラックスからなる混和物は、さらにセシウムフルオロメタレート分も含有し得る。このフラックス分は、扁平管形材の基材がマグネシウム分を含むアルミニウム合金である場合に、特に有利である。その場合、フラックス中のセシウムフルオロメタレート分は、融点低下をもたらし、これによりフラックスは、そのようなアルミニウム合金に対して忍容性が高まる。本発明によるはんだ粉末およびフラックスは、乾燥はんだ/フラックス混和物として、扁平管形材上に付着させることが可能であって、ただし、フラックスは、好ましくは、カリウムフルオロメタレート、ならびに1質量%〜10質量%のリチウムフルオロメタレートの添加物からなる混合物であるか、またはフラックスは、追加としてセシウムフルオロメタレートを含有し、好ましくはフラックスの量に対して1質量%〜40質量%のセシウムフルオロメタレートを含有する。乾式付着(Dry−Fluxing(ドライフラクシング))は、ペーストおよび水性懸濁液として製造されたはんだ/フラックス混合物、すなわち湿式コーティングに比して、その後の部品の乾燥が省略されるという利点を有する。その上、湿式コーティングは、循環運転される懸濁液が不純物を取り込む恐れがあるという不利点を有する。ドライフラクシング法の場合、乾燥粉末混和物を、例えば静電気により、またはプラズマコーティングを利用して、部品上に付着させ、しかも、扁平管形材の表面上に20g/m未満の粉末粒子、好ましくは10〜20g/mを有する。その際、扁平管形材表面でのフラックスの量は、2〜15g/m、好ましくは3〜7g/mとすべきである。
はんだ粉末粒子およびフラックス粉末粒子がより良好に付着するように、扁平管形材用のコーティング混合物が、公知の方式で、バインダ粉末を含有することも可能である。アルミニウムまたはアルミニウム合金製の熱交換器部品をコーティングするための、硬質はんだ付け用の乾燥混合物は、好ましい一実施形態においては、フラックス粉末およびバインダ粉末と共に本発明によるはんだ粉末を含有し、ただし混合物中には、好ましくは20〜40質量%のはんだ粉末、25〜60質量%のフラックス粉末、および4〜20質量%のバインダ粉末が含有されている。バインダ粉末粒子としては、エチルセルロース、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリ(メタ)アクリレート、ポリアミン、ポリビニルアルコールの粉末粒子、およびゼラチン、ポリエチレングリコール、または松脂のような増粘剤を、好ましくは20質量%未満で使用する。
扁平管形材を湿式コーティングする場合、はんだ粉末、フラックス粉末、およびバインダ粉末からなるこの混合物を、溶媒中に一様に分散する。この懸濁液を、扁平管形材の表面に吹き付けるか、またはローラを利用して扁平管形材上に塗布する。
以下では、実施形態の一例を手がかりに本発明を記載する。はんだ粉末は、迅速凝固によりAlSi(34)溶融合金から得られた粉末粒子を含有する。図1は、凝固後のAlSi(34)合金組織の拡大図を示す。Si析出物は、0.8〜6.4μmのサイズを有する。ケイ素の初晶析出物は、明色の共晶アルミニウム/ケイ素合金組織から、暗灰色に際立つ。顕著なことは、それぞれの粉末粒子中でケイ素の初晶析出物が一様に分布して存在することである。
図2は、比較として、典型的な手段で製造された過共晶AlSi18合金を示す。このAlSi18粉末は、ケイ素初晶の、匹敵するほど良好な分布を示さない。この図は、Aluminium−Taschenbuch(アルミニウムポケットブック)、第15版、77ページ、図3.4c(非特許文献1)から借用している。
図1に示されるはんだ粉末は、二倍量のフラックス粉末と混合されたもので、ただし、このフラックス粉末は、フルオロアルミン酸カリウム90%およびフルオロアルミン酸リチウム10%を含有している。この粉末成分は、乾式プラズマ成膜法(Plasmaauftragungsverfahren)において、扁平管形材の表面上に付着させ、しかも12g/mの量で付着させる。そのように準備されたアルミニウム扁平管形材は、炉内の保護ガス雰囲気下において一様な温度ではんだ付けされる。この実験を複数回繰り返した。はんだ侵食は発生しなかった。
はんだコーティング内でのケイ素の重量比率を高める別の可能性は、過共晶アルミニウム/ケイ素合金、すなわちケイ素の質量比率が12%超のAlSi合金を硬質はんだ用に想定することにある。しかしながら、そのような過共晶アルミニウム/ケイ素合金を硬質はんだ付けに使用することは、共晶アルミニウム/ケイ素合金の使用、ないしはケイ素粉末をはんだとして使用するよりも不良なはんだ結果をもたらした。このことは、過共晶アルミニウム/ケイ素合金中において最初に凝固するケイ素析出物が、一方では異なる結晶粒度を有し、他方ではアルミニウム/ケイ素合金組織中で均質に分布して存在していないことに起因する。特に、最初に凝固したSi粒子は、非常に粗く存在するため、はんだ侵食、それゆえ管壁の既存欠陥になりかねない。MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS, volume 81, No. 2−3 of the 1.8.2003, side 393−395のK.MATSUURAらによる文献「Precipitation of Si particies in a superrapidly solidified Al−Si hypereutectic alloy」によれば、17質量%のケイ素を含むアルミニウム粉末が焼結に適しているとされている。これは迅速凝固によるとされている。

Claims (16)

  1. アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品を硬質はんだ付けにより接合するためであり、質量比率が12質量%超のケイ素を含むアルミニウム/ケイ素ベースの粉末粒子からなるはんだ粉末において、
    迅速凝固で生成した粉末粒子が、共晶アルミニウム/ケイ素合金組織中に一様に分布したケイ素の初晶析出物を含有することを特徴とするはんだ粉末。
  2. 粉末粒子が、80μmの最大粒径を有し、粒径分布が、5〜30μmの粒径を有する粒子を示し、ただし、好ましくは、平均粒径が10から20μmの間にあることを特徴とする、請求項1に記載のはんだ粉末。
  3. 粉末粒子が、アルミニウム/ケイ素ベースの溶融体を、10〜10K/秒という高い冷却速度で噴霧することによって生成し、望ましい粒子分布が、場合によってはその後のふるい工程によって得られたことを特徴とする、請求項1または2に記載のはんだ粉末。
  4. アルミニウム/ケイ素ベースの粉末粒子が、12〜40質量%のケイ素、好ましくは18〜36質量%のケイ素を含有することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
  5. アルミニウム/ケイ素ベースの粉末粒子が、12質量%までの亜鉛、好ましくは10質量%までの亜鉛を含有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
  6. アルミニウム/ケイ素ベースの粉末粒子が、
    12〜40質量%のケイ素、
    最大12質量%の亜鉛、
    最大0.1質量%の銅、
    最大0.3質量%の鉄、
    最大5質量%の希土類、
    単独では最大0.2質量%のさらなる合金構成成分を一つまたは複数、
    合計で最大5質量%のさらなる合金構成成分を一つまたは複数
    残りはアルミニウムを含有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
  7. アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品、すなわち押出成形された扁平管形材、扁平管形材間に配置されているフィン、および扁平管形材が末端側でその中に挿入されているコレクター形材からなる熱交換器において、
    扁平管形材が、請求項1〜6のいずれか一つに記載のはんだ粉末でコーティングされていることを特徴とする熱交換器。
  8. 扁平管形材が、はんだ粉末およびフラックス粉末からなる混和物でコーティングされており、ただし、フラックスは、カリウムフルオロメタレート、ならびに1質量%〜10質量%のリチウムフルオロメタレートの添加物からなる混合物であることを特徴とする、請求項7に記載の熱交換器。
  9. 扁平管形材が、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物でコーティングされており、ただし、フラックスは、追加として、セシウムフルオロメタレートを含有し、好ましくはフラックスの量に対して1質量%〜40質量%のセシウムフルオロメタレートを含有することを特徴とする、請求項8に記載の熱交換器。
  10. 扁平管形材の表面に、20g/m未満、好ましくは10〜20g/mの、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物が付着していることを特徴とする、請求項8または9に記載の熱交換器。
  11. 亜鉛が、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物中に、はんだ粉末成分として、および/またはフルオロ亜鉛酸カリウムとして含有されていることを特徴とする、請求項7〜10のいずれか一つに記載の熱交換器。
  12. 扁平管形材が、請求項1〜6のいずれか一つに記載のはんだ粉末、およびフラックス粉末からなる混合物、ならびに追加として4質量%〜20質量%のバインダ粉末でコーティングされていることを特徴とする、請求項7〜11のいずれか一つに記載の熱交換器。
  13. 乾燥粉末粒子が、静電気コーティングまたはプラズマコーティングにより、扁平管形材上に付着していることを特徴とする、請求項7〜12のいずれか一つに記載の熱交換器。
  14. 粉末粒子が、湿性懸濁液として、吹き付けまたはローラコーティングによって、扁平管形材上に付着していることを特徴とする、請求項7〜12のいずれか一つに記載の熱交換器。
  15. 扁平管形材が、押出成形された中空形材、好ましくはマルチチャンバ中空形材(MP形材)、特に好ましくはミクロマルチチャンバ中空形材(MMP形材)であることを特徴とする、請求項7〜14のいずれか一つに記載の熱交換器。
  16. 請求項1〜6のいずれか一つに記載のはんだ粉末、フラックス粉末、および場合によってはバインダ粉末からなり、その混合物中に好ましくは20〜40質量%のはんだ粉末、25〜60質量%のフラックス粉末、および20質量%までのバインダ粉末が含有されている混合物を含有する、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の熱交換器構成成分をコーティングするための、硬質はんだ付け用の乾燥混合物。
JP2015502131A 2012-03-26 2013-03-20 はんだ粉末 Pending JP2015517911A (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210006121 DE102012006121A1 (de) 2012-03-26 2012-03-26 Lotpulver
DE202012003090U DE202012003090U1 (de) 2012-03-26 2012-03-26 Lotpulver
DE202012003090.6 2012-03-26
DE102012006121.8 2012-03-26
PCT/EP2013/000843 WO2013143665A1 (de) 2012-03-26 2013-03-20 Lotpulver

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015517911A true JP2015517911A (ja) 2015-06-25

Family

ID=48095776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015502131A Pending JP2015517911A (ja) 2012-03-26 2013-03-20 はんだ粉末

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150068713A1 (ja)
EP (1) EP2830822B1 (ja)
JP (1) JP2015517911A (ja)
DK (1) DK2830822T3 (ja)
WO (1) WO2013143665A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6090736B2 (ja) * 2012-10-26 2017-03-08 株式会社Uacj アルミニウム合金のろう付方法及びフラックス成分被覆アルミニウム合金部材
CN106661677B (zh) 2014-07-30 2018-09-21 株式会社Uacj 铝合金钎焊板
CN107073618B (zh) 2014-12-11 2019-05-28 株式会社Uacj 钎焊方法
JP6186455B2 (ja) 2016-01-14 2017-08-23 株式会社Uacj 熱交換器及びその製造方法
CN107186374B (zh) * 2016-07-21 2019-04-09 北京诺飞新能源科技有限责任公司 一种低温高强铝焊丝及其制备方法
JP6312968B1 (ja) 2016-11-29 2018-04-18 株式会社Uacj ブレージングシート及びその製造方法
JP7053281B2 (ja) 2017-03-30 2022-04-12 株式会社Uacj アルミニウム合金クラッド材及びその製造方法
DE102017214403A1 (de) * 2017-08-18 2019-02-21 Mahle International Gmbh Verfahren zum Ausbilden einer Lotplattierung
JP6916715B2 (ja) 2017-11-08 2021-08-11 株式会社Uacj ブレージングシート及びその製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61231107A (ja) * 1985-04-05 1986-10-15 Alum Funmatsu Yakin Gijutsu Kenkyu Kumiai Al合金粉末の製造法
JPH08246086A (ja) * 1995-03-13 1996-09-24 Mitsubishi Alum Co Ltd チューブ
JPH11790A (ja) * 1997-06-10 1999-01-06 Mitsubishi Alum Co Ltd 熱交換器用ろう材被覆AlまたはAl合金押出チューブ
JPH11152559A (ja) * 1997-11-20 1999-06-08 Denso Corp ろう材の溶射方法
JP2010075964A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Mitsubishi Alum Co Ltd 複合材

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3843333A (en) * 1973-08-31 1974-10-22 Kaiser Aluminium Chem Corp Aluminum brazing sheet
DE3787644T2 (de) 1986-11-17 1994-04-28 Furukawa Aluminium Verfahren zur herstelung eines wärmeaustauschers.
US5232788A (en) 1992-02-12 1993-08-03 Alcan International Limited Aluminum brazing sheet
US5411602A (en) * 1994-02-17 1995-05-02 Microfab Technologies, Inc. Solder compositions and methods of making same
DE19733204B4 (de) * 1997-08-01 2005-06-09 Daimlerchrysler Ag Beschichtung aus einer übereutektischen Aluminium/Silizium Legierung, Spritzpulver zu deren Herstellung sowie deren Verwendung
DE19744734A1 (de) 1997-10-10 1999-04-15 Erbsloeh Ag Verfahren zur partiellen oder vollständigen Beschichtung von Metalloberflächen mit Lot und Bindemittel
DE19859735B4 (de) 1998-12-23 2006-04-27 Erbslöh Ag Verfahren zur partiellen oder vollständigen Beschichtung der Oberflächen von Bauteilen aus Aluminium und seinen Legierungen mit Lot, Fluß- und Bindemittel zur Hartverlötung
DE19922673C1 (de) 1999-05-18 2000-08-31 Erbsloeh Ag Wärmeaustauscher sowie Verfahren zur Herstellung eines Wärmeaustauschers
PL2479296T3 (pl) * 2011-01-21 2017-10-31 Hydro Aluminium Rolled Prod SPOSÓB WYTWARZANIA STOPU ALUMINIUM WOLNEGO OD PIERWOTNYCH CZĄSTEK Si

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61231107A (ja) * 1985-04-05 1986-10-15 Alum Funmatsu Yakin Gijutsu Kenkyu Kumiai Al合金粉末の製造法
JPH08246086A (ja) * 1995-03-13 1996-09-24 Mitsubishi Alum Co Ltd チューブ
JPH11790A (ja) * 1997-06-10 1999-01-06 Mitsubishi Alum Co Ltd 熱交換器用ろう材被覆AlまたはAl合金押出チューブ
JPH11152559A (ja) * 1997-11-20 1999-06-08 Denso Corp ろう材の溶射方法
JP2010075964A (ja) * 2008-09-25 2010-04-08 Mitsubishi Alum Co Ltd 複合材

Also Published As

Publication number Publication date
DK2830822T3 (en) 2016-08-22
EP2830822B1 (de) 2016-05-25
WO2013143665A1 (de) 2013-10-03
US20150068713A1 (en) 2015-03-12
EP2830822A1 (de) 2015-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2015517911A (ja) はんだ粉末
CN105965177B (zh) 热交换器管
CN101674915B (zh) 自熔钎焊件、包含所述钎焊件的组件以及制备钎焊件的方法
FI120050B (fi) Menetelmä metallioksidipulverin pelkistämiseksi ja liittämiseksi lämmönsiirtopintaan ja lämmönsiirtopinta
JP2002538006A (ja) フラックス又はフラックスと金属を金属ロウ付け基材上に付着させる方法
JP2010075965A (ja) ろう付用複合材
US20080135134A1 (en) Flux-containing brazing agent brazed at low temperature
US6648212B2 (en) Components coated with an aluminum-silicon alloy
WO2005118912A1 (en) Method for attaching metal powder to a heat transfer surface and the heat transfer surface
KR20130069433A (ko) 열교환기의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 열교환기
JP2015105391A (ja) 鉛フリーはんだ合金粉の製造方法
JP5485539B2 (ja) 熱交換器用部材の製造方法および熱交換器用部材
JP6226642B2 (ja) アルミニウム合金材料のろう付け方法及びろう付け構造体の製造方法
JP2017060989A (ja) 熱交換器用アルミニウム合金チューブ
WO2022050030A1 (ja) アルミニウム合金押出チューブ及び熱交換器
JP5989596B2 (ja) フラックス組成物及びブレージングシート
JPH10202391A (ja) 銅または銅合金のろう付け方法
JP2013103265A (ja) アルミニウム合金ブレージングシートおよびろう付け方法
JP6976041B2 (ja) 熱交換器
Baldantoni et al. NOCOLOK™ sil Flux-A novel approach for brazing aluminum
JP2011041979A (ja) 鉛フリー接合材料およびその製造方法
JP3356856B2 (ja) ろう付用防食アルミニウム材料及びその製造方法
JP6184804B2 (ja) アルミニウム合金材料のろう付け方法及びろう付け構造体の製造方法
JPH11291028A (ja) ろう材被覆金属材の製造方法
JP2016087606A (ja) Au−Sn合金はんだペースト、Au−Sn合金はんだペーストの製造方法、Au−Sn合金はんだ層の製造方法、及びAu−Sn合金はんだ層

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150512

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160330

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20160628

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160825

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170111