JP2017018959A - Brazing method of aluminum alloy member - Google Patents

Brazing method of aluminum alloy member Download PDF

Info

Publication number
JP2017018959A
JP2017018959A JP2015135901A JP2015135901A JP2017018959A JP 2017018959 A JP2017018959 A JP 2017018959A JP 2015135901 A JP2015135901 A JP 2015135901A JP 2015135901 A JP2015135901 A JP 2015135901A JP 2017018959 A JP2017018959 A JP 2017018959A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
brazing
aluminum alloy
alloy member
modified silicone
silicone oil
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
JP2015135901A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
三宅 秀幸
Hideyuki Miyake
秀幸 三宅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MA Aluminum Corp
Original Assignee
Mitsubishi Aluminum Co Ltd
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
Application filed by Mitsubishi Aluminum Co Ltd filed Critical Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Priority to JP2015135901A priority Critical patent/JP2017018959A/en
Publication of JP2017018959A publication Critical patent/JP2017018959A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a brazing method of an aluminum alloy member capable of performing excellent brazing using an Mg-added aluminum alloy.SOLUTION: In a brazing method of an aluminum alloy member, an Al-Mg-Si-based brazing filler metal containing, by mass%, 0.2-3.0% Mg and 3-12% Si and the aluminum alloy member containing 0.1-0.8% Mg are used. A coating film is produced by a paint blended with a silane coupling agent and a water-soluble modified silicone oil at a junction of the aluminum alloy member and a member to be jointed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、アルミニウム合金部材のろう付方法に関するものである。   The present invention relates to a method for brazing an aluminum alloy member.

自動車用熱交換器をはじめとしたろう付分野においては、現在、ノコロックフラックスを用いた工法が主流となっているが、薄肉高強度化に有効なMg添加アルミニウム合金がフラックスの不活性化反応(フッ化Mgなどの生成)により使用できないという問題がある。これに対し、量産性に配慮した、大気圧下で行うフラックスレスろう付も考案されてきているが、特殊な表面処理や材料仕様、ろう付工法などが採用され、コスト、品質安定性に問題があり本格的な実用化には至っていない。また、特許文献1においては、Al−Si−Mg合金ろう材を用いたフラックスレス工法が提案されている
しかし、特許文献1においても、接合部のフィレット形成能は、従来のノコロックフラックスに対し優位性を有するには至っておらず、安定した量産品質を得るには適用製品形状を限定する必要がある。このような背景により、薄肉高強度化に有効なMg添加アルミニウム合金が使用でき、かつ、従来ノコロックろう付法と同等あるいはそれ以上のフィレット形成能をもつろう付工法の開発が強く望まれている。
Currently, in the brazing field including automotive heat exchangers, the construction method using nocolok flux is the mainstream, but Mg-added aluminum alloys that are effective in increasing the thickness and strength of the flux are the flux deactivation reactions. There is a problem that it cannot be used due to (production of Mg fluoride, etc.) On the other hand, fluxless brazing performed under atmospheric pressure in consideration of mass productivity has been devised, but special surface treatment, material specifications, brazing method, etc. are adopted, and there are problems with cost and quality stability There is no real practical use. Further, in Patent Document 1, a fluxless method using an Al—Si—Mg alloy brazing material has been proposed. However, in Patent Document 1, the fillet forming ability of the joint is in contrast to the conventional Nocolok flux. In order to obtain stable mass production quality, it is necessary to limit the applied product shape. With such a background, it is strongly desired to develop a brazing method that can use an Mg-added aluminum alloy that is effective for increasing the thickness and strength, and that has a fillet forming ability equal to or higher than that of the conventional Nocolok brazing method. .

本発明者らは、上記課題に対し特許文献2で、常温時液体のケイ素化合物を接合部表面に配することで、Mg添加アルミニウム合金が良好にろう付可能なことを示している。当技術では、ろう付後製品表面に褐色や灰黒色の残渣を生じるが、硫黄分を含む化合物を塗料に配合することで残渣低減が可能なことも示している。   The present inventors have shown in Patent Document 2 that the Mg-added aluminum alloy can be satisfactorily brazed by disposing a silicon compound that is liquid at room temperature on the surface of the joint in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-133620. In this technology, brown or grayish black residue is generated on the surface of the product after brazing, but it has been shown that the residue can be reduced by adding a compound containing sulfur to the paint.

特許第4547032号公報Japanese Patent No. 4547032 特開2013−111634号公報JP 2013-111634 A

しかし、特許文献2による硫黄化合物の添加は、塗膜のコスト高を招き、また、ろう付時の熱分解により生じた硫黄酸化物が作業環境や自然環境面で問題となり、残渣低減策として望ましくない。   However, the addition of a sulfur compound according to Patent Document 2 increases the cost of the coating film, and sulfur oxide generated by thermal decomposition during brazing becomes a problem in terms of working environment and natural environment, and is desirable as a measure for reducing residues. Absent.

本願発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、残渣低減を有効に行うことができ、かつ環境に対する問題のないアルミニウム合金部材ろう付方法を提供することを目的の一つとする。   The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an aluminum alloy member brazing method that can effectively reduce residues and has no environmental problems.

本発明者らはシランカップリング剤塗膜を接合部表面に極薄く均一に配することで、良好なろう付性と残渣の大幅低減、および環境に対する問題を解消できると考え、その方法を検討した。シランカップリング剤は、加水分解を経て水やアルコールなどを溶媒として塗料化するが、アルミニウム材上に極薄く均一に塗布しようとすると、はじきにより塗布されない部位が生じるため、均一な塗膜が得られない。塗料に界面活性剤や有機樹脂バインダを配合することで塗布濡れ性は改善するが、例えば0.01g/m程度の極薄い皮膜を形成する際は濡れ性が不十分となる。さらに多量の界面活性剤などを添加することで塗布濡れ性は改善するが、ろう付の際に界面活性剤などの残渣が溶融ろうの濡れ拡がり性やろう付後外観品質を低下させるため使用できない。 The present inventors consider that by arranging the silane coupling agent coating film very thin and evenly on the surface of the joint, it is possible to eliminate good brazing properties, drastically reduce residues, and solve environmental problems, and examine the method. did. Silane coupling agents are made into paints using water or alcohol as a solvent after hydrolysis, but when they are applied very thinly and uniformly on an aluminum material, parts that are not applied due to repelling are generated, so a uniform coating film is obtained. I can't. The application wettability is improved by adding a surfactant or an organic resin binder to the paint, but the wettability is insufficient when an extremely thin film of about 0.01 g / m 2 is formed. Addition of a large amount of surfactant, etc. improves coating wettability, but it cannot be used because residues such as surfactants deteriorate the wetting and spreading properties of the molten braze and the appearance quality after brazing. .

本発明者らは、シランカップリング剤に特定のシリコーンを配合することで塗布濡れ性が飛躍的に向上し、極薄く均一な塗膜が形成できることを見出した。皮膜を形成して接合部表面全体が雰囲気からバリアーされ、ろう付時の酸化皮膜成長が抑制されることで、材料に添加したMgによる酸化皮膜の分解作用が高まり優れた溶融ろうの濡れ性が得られることを見出だし、本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have found that coating wettability is dramatically improved by blending a specific silicone with a silane coupling agent, and an extremely thin and uniform coating film can be formed. By forming a film, the entire joint surface is barriered from the atmosphere, and growth of the oxide film during brazing is suppressed, so that the decomposition action of the oxide film by Mg added to the material is increased, and excellent wettability of the molten solder It has been found that it can be obtained, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明のアルミニウム合金部材ろう付方法のうち、第1の形態の発明は、質量%で、Mgを0.2〜3.0%、Siを3〜12%含有するAl−Mg−Si系ろう材および、質量%で、Mgを0.1〜0.8%含有するアルミニウム合金部材を用いて、少なくとも前記アルミニウム合金部材と被接合部材との接合部において、シランカップリング剤と水溶性変性シリコーンオイルとを配合した塗料によって、塗膜を設けたことを特徴とする。   That is, among the aluminum alloy member brazing methods of the present invention, the invention of the first embodiment is Al-Mg-Si containing 0.2 to 3.0% Mg and 3 to 12% Si in mass%. Using a brazing filler metal and an aluminum alloy member containing 0.1 to 0.8% Mg by mass, at least at the joint between the aluminum alloy member and the member to be joined, a silane coupling agent and water-soluble A coating film is provided by a paint blended with a modified silicone oil.

第2の形態のアルミニウム合金部材ろう付方法の発明は、前記形態の発明において、前記塗膜の量が、0.001〜0.2g/mであることを特徴とする。 The invention of the aluminum alloy member brazing method of the second aspect is characterized in that, in the invention of the above aspect, the amount of the coating film is 0.001 to 0.2 g / m 2 .

第3の形態のアルミニウム合金部材ろう付方法の発明は、前記形態の発明において、前記の水溶性変性シリコーンオイルのHLB値が5以上であることを特徴とする。   The invention of the aluminum alloy member brazing method of the third aspect is characterized in that, in the invention of the above aspect, the HLB value of the water-soluble modified silicone oil is 5 or more.

第4の形態のアルミニウム合金部材ろう付方法の発明は、前記形態の発明において、前記の水溶性変性シリコーンオイルが側鎖型のポリエーテル変性シリコーンオイルであることを特徴とする。   The invention of the aluminum alloy member brazing method of the fourth aspect is characterized in that, in the invention of the above aspect, the water-soluble modified silicone oil is a side chain type polyether-modified silicone oil.

第5の形態のアルミニウム合金部材ろう付方法の発明は、前記形態の発明において、前記の水溶性変性シリコーンオイルがエポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイルであることを特徴とする。   The fifth aspect of the invention of the aluminum alloy member brazing method is characterized in that, in the aspect of the invention, the water-soluble modified silicone oil is an epoxy / polyether-modified silicone oil.

第6の形態のアルミニウム合金部材ろう付方法の発明は、前記形態の発明において、前記の水溶性変性シリコーンオイルの前記塗料における配合比が、質量%で10%以下であることを特徴とする。   The invention of the aluminum alloy member brazing method of the sixth aspect is characterized in that, in the invention of the above aspect, the blending ratio of the water-soluble modified silicone oil in the paint is 10% or less by mass%.

第7の形態のアルミニウム合金部材ろう付方法の発明は、前記形態の発明において、前記の水溶性変性シリコーンオイルの前記塗料における配合比が、質量%で2〜5%であることを特徴とする。   The seventh aspect of the invention of the aluminum alloy member brazing method is characterized in that, in the invention of the above aspect, the blending ratio of the water-soluble modified silicone oil in the paint is 2 to 5% by mass. .

第8の形態のアルミニウム合金部材ろう付方法の発明は、前記形態の発明において、前記シランカップリング剤が、エポキシ系シランカップリング剤を含むことを特徴とする。   An eighth aspect of the invention of the aluminum alloy member brazing method is characterized in that, in the aspect of the invention, the silane coupling agent includes an epoxy silane coupling agent.

第9の形態のアルミニウム合金部材ろう付方法の発明は、前記形態の発明において、前記ろう材、または/および、前記アルミニウム合金部材に、さらに質量%で0.02〜0.3%のBiを含有することを特徴とする。   According to the ninth aspect of the invention of the aluminum alloy member brazing method, in the invention of the above aspect, the brazing material and / or the aluminum alloy member further contains 0.02 to 0.3% Bi by mass%. It is characterized by containing.

以下に、本発明で規定する技術的事項について説明する。なお、成分含有量を示す場合、いずれも質量%で示されている。   Below, the technical matter prescribed | regulated by this invention is demonstrated. In addition, when showing component content, all are shown by the mass%.

Al−Mg−Si系ろう材
Mg:0.2〜3.0%
Mgは、ろう付接合面の酸化膜破壊効果を発揮し、ろう付性を向上させるが、0.2%未満の含有では、ろう付接合面の酸化膜破壊効果が十分に得られず、一方、3.0%を越えて含有すると効果が飽和し、かつ、アルミニウム材料の加工性に難を生じるので、上記範囲に限定する。なお、同様の理由で、下限を0.8%、上限を2.0%とするのが望ましい。
Al—Mg—Si brazing material Mg: 0.2 to 3.0%
Mg exhibits an oxide film destruction effect on the brazed joint surface and improves the brazeability, but if it is less than 0.2%, the oxide film destruction effect on the brazed joint surface cannot be sufficiently obtained, If the content exceeds 3.0%, the effect is saturated and the workability of the aluminum material becomes difficult, so the content is limited to the above range. For the same reason, it is desirable that the lower limit is 0.8% and the upper limit is 2.0%.

Si:3〜12%
ろう材として機能する適正な含有量の範囲として、3〜12%とする。3%未満では生成する液相量が不足するため十分な流動性が得られず、12%を超えると初晶Siが急激に増加して加工性が悪化するとともに、ろう付時に接合部のろう侵食が著しく促進される。
Si: 3 to 12%
The appropriate content range that functions as a brazing material is 3 to 12%. If it is less than 3%, sufficient fluidity cannot be obtained because the amount of liquid phase produced is insufficient, and if it exceeds 12%, the primary crystal Si increases rapidly and the workability deteriorates, and the brazing of the joint at the time of brazing Erosion is significantly accelerated.

Bi:0.02〜0.3%
Biは溶融ろう材の表面張力を低下させることで濡れ性を向上させるため、所望により0.02〜0.3%含有させる。0.02%未満の含有では十分な効果が得られず、0.3%を超えた含有では、固溶できないBiが熱間圧延や焼鈍時(271℃以上)に材料表面に溶け出し、材料の表面品質低下などを招くため好ましくない。なお、同様の理由で下限を0.05%、上限を0.2%とするのが一層望ましい。
Bi: 0.02-0.3%
Bi is contained in an amount of 0.02 to 0.3% as desired in order to improve the wettability by lowering the surface tension of the molten brazing filler metal. If the content is less than 0.02%, a sufficient effect cannot be obtained. If the content exceeds 0.3%, Bi that cannot be dissolved dissolves on the material surface during hot rolling or annealing (271 ° C. or more), and the material This is not preferable because it causes a reduction in surface quality of the surface. For the same reason, it is more desirable to set the lower limit to 0.05% and the upper limit to 0.2%.

アルミニウム合金部材
Mg:0.1〜0.8%
Mgは、材料強度を向上させる効果があるため含有させる。また、ろう付加熱中にろう材から拡散してきたSiとも反応し、材料強度を向上させるMgSiを形成する。さらに、アルミニウム合金部材自身のAl酸化皮膜と反応して酸化皮膜を分解する作用が得られる。下限未満では効果が不十分であり、上限を超えると融点が低下し、さらに、ろう材から拡散してくるSiと混ざることで融点が大幅に低下するため、ろう浸食を受け易くなる。
Aluminum alloy member Mg: 0.1 to 0.8%
Mg is contained because it has the effect of improving the material strength. Moreover, it reacts with Si diffused from the brazing material during the brazing heat and forms Mg 2 Si that improves the material strength. Furthermore, the effect of decomposing the oxide film reacts with the aluminum alloy member itself Al 2 O 3 oxide film can be obtained. If the amount is less than the lower limit, the effect is insufficient, and if the upper limit is exceeded, the melting point is lowered. Further, when mixed with Si diffused from the brazing material, the melting point is greatly lowered, so that it is susceptible to wax erosion.

Bi:0.02〜0.3%
Biは、ろう材に拡散することで溶融ろう材の表面張力を低下させるため、溶融ろうの濡れ拡がり性を向上させる。下限未満では効果が不十分であり、上限を超えると固溶できないBiが熱間圧延や焼鈍時(271℃以上)に材料表面に溶け出し、材料の表面品質低下などを招くため好ましくない。なお、同様の理由で、下限を0.05%、上限を0.2%とするのが一層望ましい。
Bi: 0.02-0.3%
Since Bi reduces the surface tension of the molten brazing material by diffusing into the brazing material, it improves the wet-spreading property of the molten brazing material. If it is less than the lower limit, the effect is insufficient, and if it exceeds the upper limit, Bi, which cannot be solid-dissolved, dissolves on the surface of the material during hot rolling or annealing (271 ° C. or more), which is not preferable. For the same reason, it is more desirable to set the lower limit to 0.05% and the upper limit to 0.2%.

シランカップリング剤
シランカップリング剤を用いた塗料によってろう付前に、少なくとも接合部に塗膜を形成することで、ろう付熱処理過程で熱分解を生じつつも、アルミニウム材表面を覆う酸化防止膜として機能する。これにより、ろう付昇温過程でアルミニウム材表面の酸化皮膜が分解分断されやすくなることでろう濡れ性が確保される。
Silane coupling agent An anti-oxidation film that covers the aluminum material surface while causing thermal decomposition during the brazing heat treatment process by forming a coating film at least at the joint before brazing with a paint using a silane coupling agent. Function as. Thereby, the brazing wettability is ensured because the oxide film on the surface of the aluminum material is easily decomposed and divided in the process of raising the temperature of brazing.

シランカップリング剤の末端基で脱水縮合反応を起こすアルコキシ基は、無機物(アルミニウム基材)と結合する一方で、末端基である有機官能基は有機物(アクリル樹脂系バインダ等)と結合する。また、分布均一性よって、ろう付ではより安定した接合が可能となる。シランカップリング剤としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。   The alkoxy group that causes a dehydration condensation reaction at the terminal group of the silane coupling agent is bonded to the inorganic substance (aluminum base material), while the organic functional group that is the terminal group is bonded to the organic substance (such as an acrylic resin binder). In addition, the distribution uniformity enables more stable joining by brazing. Examples of the silane coupling agent include dimethyldimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and 3-aminopropyltriethoxysilane.

水溶性の変性シリコーンオイル
加水分解したシランカップリング剤の溶液に水溶性の変性シリコーンオイルを配合することでシリコーンによる濡れ性が付与されるため、塗料の濡れ拡がり性が向上する。シランカップリング剤溶液のみでは濡れ性が低く、ろう付前の材料に0.1g/m以下の薄く均一な塗膜を形成することができないため、ろう付時には、被覆されなかった材料表面で酸化皮膜が成長し易くなり、酸化皮膜の破壊が得られ難い。その結果、溶融ろうの濡れ拡がりが阻害されるため、ろう付性が低下する。一方、シリコーンを配合して薄く均一な塗膜を形成することで、接合部全域で酸化皮膜の成長が抑制され、酸化皮膜が破壊され易くなるため、良好なろう付性確保が可能となる。配合する水溶性のシリコーンとしては、例えば、側鎖型のポリエーテル変性シリコーンやエポキシ・ポリエーテル変性シリコーンなどが挙げられる。
配合比は、塗料に対して質量比で、2%以上10%以下が望ましい。2%未満だと濡れ性改善効果が得られず、10%以上では残渣の原因となりろう付性やろう付品外観品質が低下する。さらには、上限を5%とするのが望ましい。
また、水溶性の変性シリコーンオイルでは、HLB(Hydrophile−Lipophile Balance)値が5以上のものが望ましい。HLBが5未満であると、塗布性改善効果が不十分となる。
Water-soluble modified silicone oil By adding water-soluble modified silicone oil to the hydrolyzed silane coupling agent solution, wettability by silicone is imparted, so that the wettability of the paint is improved. The wettability is low only with the silane coupling agent solution, and a thin and uniform coating film of 0.1 g / m 2 or less cannot be formed on the material before brazing. The oxide film easily grows and it is difficult to obtain the destruction of the oxide film. As a result, the wetting and spreading of the molten solder is hindered, so that the brazing property is lowered. On the other hand, by forming a thin and uniform coating film by blending silicone, the growth of the oxide film is suppressed in the entire joining portion and the oxide film is easily destroyed, so that it is possible to ensure good brazing properties. Examples of the water-soluble silicone to be blended include side chain type polyether-modified silicone and epoxy / polyether-modified silicone.
The blending ratio is desirably 2% or more and 10% or less by mass ratio with respect to the paint. If it is less than 2%, the effect of improving wettability cannot be obtained, and if it is 10% or more, the brazing property and the appearance quality of the brazed product are deteriorated, causing a residue. Furthermore, the upper limit is desirably 5%.
In addition, the water-soluble modified silicone oil preferably has an HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value of 5 or more. When the HLB is less than 5, the coating property improving effect is insufficient.

塗膜量:0.001〜0.2g/m
塗膜量は、少なくとも接合部における塗膜の領域で、0.001〜0.2g/mが望ましい。0.001g/m未満では酸化抑制効果が不十分となり、0.2g/mを超えると残渣が製品外観を損なうことや、溶融ろうの流動を阻害してフィレット形成を阻害することが問題となるため、上記範囲を定める。なお、同様の理由で、下限を0.002g/m、上限を0.1g/mとするのが望ましい。
Coating amount: 0.001 to 0.2 g / m 2
The amount of the coating film is preferably 0.001 to 0.2 g / m 2 at least in the region of the coating film at the joint. If the amount is less than 0.001 g / m 2 , the effect of suppressing oxidation is insufficient, and if it exceeds 0.2 g / m 2 , the residue may impair the appearance of the product, or the flow of molten solder may be inhibited to inhibit fillet formation. Therefore, the above range is determined. For the same reason, it is desirable that the lower limit is 0.002 g / m 2 and the upper limit is 0.1 g / m 2 .

<雰囲気>
本発明では、減圧をともなわず、不活性ガス、或いは還元性ガス等の非酸化性雰囲気でろう付けを行うのが望ましい。使用する置換ガスの種類としては、アルミニウム材の接合を得るにあたり特に限定されるものではないが、コストの観点より、不活性ガスとしては窒素、アルゴン、還元性ガスとしては水素、アンモニア、一酸化炭素を用いることが好適である。雰囲気中の酸素濃度管理範囲としては、50ppm以下が望ましい。50ppm超では被ろう付部材の再酸化が進みやすくなる。
ただし、本発明としては特定の雰囲気に限定されるものではない。
<Atmosphere>
In the present invention, it is desirable to perform brazing in a non-oxidizing atmosphere such as an inert gas or a reducing gas without reducing the pressure. The type of replacement gas to be used is not particularly limited in obtaining the joining of the aluminum material, but from the viewpoint of cost, the inert gas is nitrogen, argon, the reducing gas is hydrogen, ammonia, monoxide. It is preferred to use carbon. The oxygen concentration management range in the atmosphere is desirably 50 ppm or less. If it exceeds 50 ppm, the reoxidation of the brazed member tends to proceed.
However, the present invention is not limited to a specific atmosphere.

<被接合部材>
アルミニウム合金部材とろう付される被接合部材としては、一般的に用いられているアルミニウム材料を何れも問題なく使用可能である。接合状態をより安定させるには、MgやBiを所定量含有するアルミニウム材料を用いることが望ましい。なお、ろう材がブレージングシートにより供給される場合は、ろう材に含有されるMgやBiが接合に寄与するため、ブレージングシートの芯材にはMgやBiを含まなくても安定した接合状態が得られる。
<Members to be joined>
Any commonly used aluminum material can be used without any problem as a member to be brazed to the aluminum alloy member. In order to further stabilize the bonding state, it is desirable to use an aluminum material containing a predetermined amount of Mg or Bi. In addition, when the brazing material is supplied by the brazing sheet, Mg and Bi contained in the brazing material contribute to the joining, so that the core material of the brazing sheet has a stable joining state even if it does not contain Mg or Bi. can get.

すなわち、本発明によれば、ろう付熱処理過程で前記接合部表面の酸化皮膜成長が抑制され、さらに、ろう材に添加されたMgによる酸化皮膜分解作用が加わることで、材料表面に新生面が出現して、従来のフッ化物系フラックスを用いたろう付方法と同等以上の接合状態を得ることが可能となり、残渣を低減して環境に問題のない作業を行うことができる。   That is, according to the present invention, the growth of the oxide film on the surface of the joint portion is suppressed during the brazing heat treatment process, and further, a new surface appears on the surface of the material by adding an oxide film decomposition action by Mg added to the brazing material. As a result, it is possible to obtain a joining state equivalent to or higher than that of the conventional brazing method using a fluoride-based flux, and it is possible to reduce the residue and perform an operation with no environmental problems.

本発明の一実施形態におけるろう付け前の状態とろう付け後の状態を示す図である。It is a figure which shows the state before brazing and the state after brazing in one Embodiment of this invention. 本発明の実施例におけるろう付評価モデルを示す図であるIt is a figure which shows the brazing evaluation model in the Example of this invention.

以下に、本発明の一実施形態を説明する。
ろう材用アルミニウム合金として、質量%で、Mg:0.2〜3.0%、Si:3〜12%を含有し、所望により、Bi:0.02〜0.3%を含有し、残部がAlおよび不可避不純物からなる組成に調製する。また、芯材用アルミニウム合金として、質量%で、Mg:0.1〜0.8%を含有し、残部がAlと不可避不純物からなる組成に調製する。
なお、ろう材には、その他に、Fe、Cu、Mn、Ca、Li、Beなどを含有してもよく、芯材用アルミニウム合金には、その他に、Si、Cu、Mn、Fe、Mg、Biなどを含有してもよい。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
As an aluminum alloy for brazing filler metal, it contains Mg: 0.2 to 3.0%, Si: 3 to 12% by mass, and optionally contains Bi: 0.02 to 0.3%, and the balance. Is prepared to a composition comprising Al and inevitable impurities. Moreover, as an aluminum alloy for core materials, it contains Mg: 0.1-0.8% by mass%, and it prepares in the composition which remainder consists of Al and an unavoidable impurity.
In addition, the brazing material may additionally contain Fe, Cu, Mn, Ca, Li, Be, etc., and the aluminum alloy for the core material may additionally include Si, Cu, Mn, Fe, Mg, Bi etc. may be contained.

熱間圧延、冷間圧延を行って芯材の一方または両方の面にろう材が重ね合わされて接合されたクラッド材を得る。
上記工程を経ることにより、図1に示すように、アルミニウム合金芯材2の一方の面にアルミニウム合金ろう材3がクラッドされた熱交換器用のアルミニウム合金ブレージングシート1が得られる。アルミニウム合金芯材2は、本発明のアルミニウム合金部材に相当する。
アルミニウム合金ブレージングシート1は、熱交換器のチューブ、ヘッダ、タンクなどとして用いることができる。
一方、ろう付け対象部材4として、例えば、質量%で、Mg:0.1〜0.8%、Si:0.1〜1.2%を含有し、残部がAlと不可避不純物からなるアルミニウム合金を調製し、適宜形状に加工される。ろう付け対象部材4は、本発明の被接合部材に相当する。
Hot rolling and cold rolling are performed to obtain a clad material in which a brazing material is superposed on one or both surfaces of the core material and joined.
By passing through the said process, as shown in FIG. 1, the aluminum alloy brazing sheet 1 for heat exchangers in which the aluminum alloy brazing material 3 was clad on one surface of the aluminum alloy core material 2 is obtained. The aluminum alloy core material 2 corresponds to the aluminum alloy member of the present invention.
The aluminum alloy brazing sheet 1 can be used as a heat exchanger tube, header, tank, or the like.
On the other hand, as the brazing object member 4, for example, an aluminum alloy containing Mg: 0.1 to 0.8% and Si: 0.1 to 1.2% by mass, with the balance being Al and inevitable impurities And processed into an appropriate shape. The brazing target member 4 corresponds to a member to be joined according to the present invention.

上記アルミニウム合金ブレージングシート1は、上記アルミニウム合金ろう材3が最表面に位置しており、表面酸化皮膜の平均膜厚が15nm以下で、前記表面酸化皮膜中におけるMgO皮膜の平均膜厚が2nm以下に調整されているのが望ましい。
また、ろう付け対象部材4は、少なくとも接合面において表面酸化皮膜の平均膜厚が15nm以下かつ皮膜中のMgO皮膜厚さが2nm以下に調整されているのが望ましい。
上記表面酸化皮膜は、鋳造後の均質化、熱間圧延前の均熱、冷間圧延後の焼鈍等、各種熱処理時の温度と時間によって調整することができる。
In the aluminum alloy brazing sheet 1, the aluminum alloy brazing material 3 is located on the outermost surface, the average film thickness of the surface oxide film is 15 nm or less, and the average film thickness of the MgO film in the surface oxide film is 2 nm or less. It is desirable to be adjusted to.
Moreover, as for the brazing object member 4, it is desirable that the average film thickness of the surface oxide film is adjusted to 15 nm or less and the MgO film thickness in the film is adjusted to 2 nm or less at least on the bonding surface.
The surface oxide film can be adjusted by temperature and time during various heat treatments such as homogenization after casting, soaking before hot rolling, and annealing after cold rolling.

上記アルミニウム合金ブレージングシート1とろう付け対象部材4とは、アルミニウム合金芯材2とろう付け対象部材との間にアルミニウム合金ろう材3が介在するように配置し、さらに、アルミニウム合金ろう材3上に、シランカップリング剤と水溶性変性シリコーンオイルとを配合して含む塗料を含んだ塗膜5を形成する。これらを組み付けてろう付け用アルミニウム合金組み付け体とする。これにより少なくとも接合部において塗膜5が介在している。塗膜5は、例えば塗布により形成することができる。塗布は、アルミニウム合金ろう材3表面に行ってもよく、ろう付け対象部材4表面に行ってもよく、両方に塗布を行うようにしてもよい。塗布方法としては、塗布方法は特に限定されるものではなく、スプレー法、シャワー法、フローコーター法、ロールコーター法、刷毛塗り法、浸漬法などを適宜採用することができる。塗布は、少なくとも接合部6に対し行われる。接合部6を超えて塗布を行うことは問題ない。   The aluminum alloy brazing sheet 1 and the brazing target member 4 are arranged such that the aluminum alloy brazing material 3 is interposed between the aluminum alloy core material 2 and the brazing target member. A coating film 5 containing a paint containing a silane coupling agent and a water-soluble modified silicone oil is formed. These are assembled into an aluminum alloy assembly for brazing. Thereby, the coating film 5 intervenes at least at the joint. The coating film 5 can be formed by application, for example. The application may be performed on the surface of the aluminum alloy brazing material 3, may be performed on the surface of the brazing target member 4, or may be performed on both. As a coating method, the coating method is not particularly limited, and a spray method, a shower method, a flow coater method, a roll coater method, a brush coating method, a dipping method, and the like can be appropriately employed. Application | coating is performed with respect to the junction part 6 at least. There is no problem in performing application beyond the joint 6.

上記組み付け体は、減圧を伴うことなく非酸化性雰囲気とされた加熱炉内に配置される。該非酸化性雰囲気は、窒素、アルゴンなどの不活性ガスまたは水素、アンモニア、一酸化炭素などの還元性ガス、あるいはこれらの混合ガスを用いて構成することができる。非酸化性雰囲気は、ろう付け加熱時には減圧を伴わず、通常は大気圧とされる。なお、非酸化性雰囲気を得る前に、置換などの目的で減圧工程を含むものであってもよい。加熱炉は密閉した空間を有することを必要とせず、ろう付け材の搬入口、搬出口を有するものであってもよい。このような加熱炉でも、不活性ガスを炉内に吹き出し続けることで非酸化性が維持される。該非酸化性雰囲気としては、酸素濃度として体積比で50ppm以下が望ましい。   The assembly is disposed in a heating furnace that has a non-oxidizing atmosphere without reducing pressure. The non-oxidizing atmosphere can be configured using an inert gas such as nitrogen or argon, or a reducing gas such as hydrogen, ammonia or carbon monoxide, or a mixed gas thereof. The non-oxidizing atmosphere is not at reduced pressure during brazing heating and is usually at atmospheric pressure. In addition, before obtaining a non-oxidizing atmosphere, you may include a pressure reduction process for the purpose of substitution. The heating furnace does not need to have a sealed space, and may have a brazing material carry-in port and a carry-out port. Even in such a heating furnace, the non-oxidizing property is maintained by continuously blowing the inert gas into the furnace. The non-oxidizing atmosphere preferably has an oxygen concentration of 50 ppm or less by volume.

上記雰囲気下で、例えば、昇温速度10〜200℃/minで加熱して、590〜610℃で加熱をしてろう付けを行う。
ろう付条件において、塗膜は、400℃程度までは、膜として機能し酸化皮膜の成長を抑制するが、Al−Si−Mgろう材が溶融する時点では殆ど分解して残渣を残さないので、溶融ろうの流動を阻害することなく良好なろう付を行うことができる。
上記効果は、Al−Si−Mgろう材が溶け出す前までは被接合部が表面処理剤により雰囲気から遮断されて酸化皮膜の成長が抑制されるが、ろう材溶融時は表面処理剤がろう材や接合部材に含まれるMgによって分解されることで溶融ろうの流動を阻害しないため実現したと考えられる。
また、酸化物を除去するフッ化物系フラックスなどの使用が不要になり、フッ化物系フラックスとアルミニウム合金中のMgとの反応によるフラックスの不活性化や残渣が問題となることがない。
Under the above atmosphere, for example, heating is performed at a heating rate of 10 to 200 ° C./min, and heating is performed at 590 to 610 ° C. to perform brazing.
Under brazing conditions, the coating film functions as a film up to about 400 ° C. and suppresses the growth of the oxide film, but when the Al—Si—Mg brazing material melts, it almost decomposes and leaves no residue. Good brazing can be performed without hindering the flow of the molten solder.
The above effect is that before the Al-Si-Mg brazing material is melted, the bonded portion is shielded from the atmosphere by the surface treatment agent and the growth of the oxide film is suppressed. It is thought that it was realized because it was not decomposed by the melting of Mg contained in the material and the joining member so as not to inhibit the flow of the molten solder.
Further, it is not necessary to use a fluoride-based flux for removing oxides, and the flux inactivation and residue due to the reaction between the fluoride-based flux and Mg in the aluminum alloy do not become a problem.

なお、上記実施形態では、アルミニウム合金芯材とアルミニウム合金ろう材とをクラッドしてろう付け部材と接合するものとして説明したが、ろう付け部材間にアルミニウム合金ろう材からなる板材を配置してろう付け接合することも可能である。   In the above embodiment, the aluminum alloy core material and the aluminum alloy brazing material are clad and joined to the brazing member. However, a plate material made of an aluminum alloy brazing material is arranged between the brazing members. It is also possible to make joints.

表1に示す組成(残部Alと不可避不純物)のAl−Si−Mg系ろう材と、JIS A3003の芯材とをクラッドしたアルミニウム材を用意した。
アルミニウムクラッド材は、各種組成ろう材をクラッド率10%とし、H14相当調質の0.25mm厚に仕上げた。また、ろう付け対象部材としてJISA3005合金、H14のアルミニウムベア材(0.1mm厚)のコルゲートフィン12を用意した。
The aluminum material which clad the Al-Si-Mg type | system | group brazing material of the composition shown in Table 1 (the remainder Al and an unavoidable impurity) and the core material of JISA3003 was prepared.
As the aluminum clad material, various composition brazing materials were made to have a clad rate of 10% and finished to a thickness of 0.25 mm with a temper equivalent to H14. Moreover, the corrugated fin 12 of the aluminum bear material (0.1 mm thickness) of JISA3005 alloy and H14 was prepared as a brazing object member.

Figure 2017018959
Figure 2017018959

前記アルミニウムクラッド材を用いて幅20mmのチューブ11を製作し、該チューブ11とコルゲートフィン12とを組み合わせ、ろう付評価モデルとして図2(a)に示すようなチューブ15段、長さ300mmのコア10とした。その際、少なくともチューブとフィンとの接合部に表2に示す組成物を塗布した。組成物を塗布した前記コアを、窒素雰囲気中(酸素含有量50ppm)のろう付炉にて、600℃まで加熱し、そのろう付状態を評価した。   A tube 11 having a width of 20 mm is manufactured using the aluminum clad material, and the tube 11 and the corrugated fin 12 are combined. As a brazing evaluation model, a 15-stage tube having a length of 300 mm as shown in FIG. It was set to 10. At that time, the composition shown in Table 2 was applied to at least the joint between the tube and the fin. The said core which apply | coated the composition was heated to 600 degreeC in the brazing furnace in nitrogen atmosphere (oxygen content 50ppm), and the brazing state was evaluated.

○ろう付性
・接合率
以下式にて接合率を求め、各試料間の優劣を評価した。
フィン接合率=(フィンとチューブの総ろう付け長さ/フィンとチューブの総接触長さ)×100
判定は以下の基準によって行い、その結果を表3、4に示した。
ろう付け後のフィン接合率 ◎:98%以上、○:90%以上98%未満、△:80%以上90%未満、×:80%未満
O Brazing property and joining rate The joining rate was calculated | required with the following formula and the superiority / inferiority between each sample was evaluated.
Fin joint rate = (total brazing length of fin and tube / total contact length of fin and tube) × 100
The determination was made according to the following criteria, and the results are shown in Tables 3 and 4.
Fin joint ratio after brazing ◎: 98% or more, ○: 90% or more and less than 98%, Δ: 80% or more and less than 90%, ×: less than 80%

・接合部幅評価
ろう付接合状態は上記接合率のみではなく、本発明の目的であるフィレット形成能の向上を確認するため、図2(b)に示したような接合部13の幅Wを各試料で20点計測し、その平均値をもって優劣を評価した。判定は以下の基準とし、表3、4に示した。
◎:0.8mm以上、○:0.7mm以上0.8mm未満、△:0.6 mm以上0.7mm未満、×:0.6 mm未満
実施例の何れも良好なろう付性を示したのに対し、比較例では十分な接合が得られなかった。
-Joint width evaluation The brazed joint state is not limited to the above-mentioned joint ratio, but in order to confirm the improvement of fillet forming ability, which is the object of the present invention, the width W of the joint part 13 as shown in FIG. 20 points were measured for each sample, and superiority or inferiority was evaluated based on the average value. The determination is based on the following criteria and shown in Tables 3 and 4.
A: 0.8 mm or more, B: 0.7 mm or more and less than 0.8 mm, Δ: 0.6 mm or more and less than 0.7 mm, X: less than 0.6 mm All the examples showed good brazing properties. On the other hand, in the comparative example, sufficient joining was not obtained.

Figure 2017018959
Figure 2017018959

Figure 2017018959
Figure 2017018959

Figure 2017018959
Figure 2017018959

以上、本発明について上記実施形態および実施例に基づいて説明を行ったが、本発明の範囲を逸脱しない限りはこれらを適宜変更することが可能である。   As described above, the present invention has been described based on the above-described embodiments and examples, but these can be appropriately changed without departing from the scope of the present invention.

1 アルミニウムクラッド材
2 芯材
3 Al−Mg−Si系ろう材
4 被ろう付部材
5 塗膜
6 接合部
10 コア
11 コルゲートフィン
12 チューブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Aluminum clad material 2 Core material 3 Al-Mg-Si type | system | group brazing material 4 Brazing member 5 Paint film 6 Joint part 10 Core 11 Corrugated fin 12 Tube

Claims (9)

質量%で、Mgを0.2〜3.0%、Siを3〜12%含有するAl−Mg−Si系ろう材および、質量%で、Mgを0.1〜0.8%含有するアルミニウム合金部材を用いて、少なくとも前記アルミニウム合金部材と被接合部材との接合部において、シランカップリング剤と水溶性変性シリコーンオイルとを配合した塗料によって、塗膜を設けたことを特徴とするアルミニウム合金部材ろう付方法。   Al-Mg-Si brazing material containing 0.2 to 3.0% Mg and 3 to 12% Si in mass%, and aluminum containing 0.1 to 0.8% Mg in mass% An aluminum alloy characterized in that a coating film is provided by using a paint in which a silane coupling agent and a water-soluble modified silicone oil are blended at least in a joint portion between the aluminum alloy member and the member to be joined. Member brazing method. 前記塗膜の量が、0.001〜0.2g/mであることを特徴とする請求項1記載のアルミニウム合金部材ろう付方法。 The aluminum alloy member brazing method according to claim 1, wherein the amount of the coating film is 0.001 to 0.2 g / m 2 . 前記の水溶性変性シリコーンオイルのHLB値が5以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のアルミニウム合金部材ろう付方法。   The aluminum alloy member brazing method according to claim 1 or 2, wherein the water-soluble modified silicone oil has an HLB value of 5 or more. 前記の水溶性変性シリコーンオイルが側鎖型のポリエーテル変性シリコーンオイルであることを特徴とする請求項1〜3に記載のアルミニウム合金部材ろう付方法。   The aluminum alloy member brazing method according to claim 1, wherein the water-soluble modified silicone oil is a side chain type polyether-modified silicone oil. 前記の水溶性変性シリコーンオイルがエポキシ・ポリエーテル変性シリコーンオイルであることを特徴とする請求項1または2に記載のアルミニウム合金部材ろう付方法。   3. The aluminum alloy member brazing method according to claim 1, wherein the water-soluble modified silicone oil is an epoxy / polyether-modified silicone oil. 前記の水溶性変性シリコーンオイルの前記塗料における配合比が、質量%で10%以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のアルミニウム合金部材ろう付方法。   The aluminum alloy member brazing method according to claim 1, wherein a blending ratio of the water-soluble modified silicone oil in the paint is 10% or less by mass%. 前記の水溶性変性シリコーンオイルの前記塗料における配合比が、質量%で2〜5%であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のアルミニウム合金部材ろう付方法。   The aluminum alloy member brazing method according to any one of claims 1 to 6, wherein a blending ratio of the water-soluble modified silicone oil in the paint is 2 to 5% by mass. 前記シランカップリング剤が、エポキシ系シランカップリング剤を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のアルミニウム合金部材ろう付方法。   The said silane coupling agent contains an epoxy-type silane coupling agent, The aluminum alloy member brazing method of any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. 前記ろう材、または/および、前記アルミニウム合金部材に、さらに質量%で0.02〜0.3%のBiを含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のアルミニウム合金部材ろう付方法。   The aluminum according to any one of claims 1 to 8, wherein the brazing material and / or the aluminum alloy member further contains 0.02 to 0.3% Bi by mass%. Alloy member brazing method.
JP2015135901A 2015-07-07 2015-07-07 Brazing method of aluminum alloy member Pending JP2017018959A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015135901A JP2017018959A (en) 2015-07-07 2015-07-07 Brazing method of aluminum alloy member

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015135901A JP2017018959A (en) 2015-07-07 2015-07-07 Brazing method of aluminum alloy member

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017018959A true JP2017018959A (en) 2017-01-26

Family

ID=57887366

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015135901A Pending JP2017018959A (en) 2015-07-07 2015-07-07 Brazing method of aluminum alloy member

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017018959A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014136235A (en) * 2013-01-16 2014-07-28 Mitsubishi Alum Co Ltd Brazing method of aluminum material, and aluminum material
JP2014184468A (en) * 2013-03-22 2014-10-02 Mitsubishi Alum Co Ltd Brazing method for aluminium material and brazed structure

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014136235A (en) * 2013-01-16 2014-07-28 Mitsubishi Alum Co Ltd Brazing method of aluminum material, and aluminum material
JP2014184468A (en) * 2013-03-22 2014-10-02 Mitsubishi Alum Co Ltd Brazing method for aluminium material and brazed structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101274122B1 (en) Pasty composition for aluminum brazing, aluminum-containing member coated with the same, and method of brazing aluminum-containing member with the same
JP5115963B2 (en) Aluminum heat exchanger member with excellent corrosion resistance and method for producing aluminum heat exchanger with excellent corrosion resistance
WO2017221674A1 (en) Brazing sheet for flux-free brazing, flux-free brazing method and method for producing heat exchanger
JP2010247209A (en) Fluxless brazing method for aluminum material and aluminum cladding material for fluxless brazing
JP2009106947A (en) Aluminum alloy tube
JP2013123749A (en) Fluxless brazing method for aluminum material and brazing sheet used for the same
JP2009058167A (en) Aluminum heat exchanger using tube having superior corrosion resistance and its manufacturing method
JP2012050993A (en) Fluxless brazing method of aluminum material and aluminum clad material for fluxless brazing
JP2019013981A (en) Flux free brazing method of aluminum material and aluminum alloy member for flux free brazing
JP2009139052A (en) Aluminum heat exchanger with superior corrosion resistance and its manufacturing method
JP6109615B2 (en) Aluminum alloy fin clad material for brazing
JP6434381B2 (en) Stainless steel flux cored wire
JP2012024827A (en) Fluxless brazing method of aluminum material and aluminum alloy brazing sheet for fluxless brazing
JP6282396B2 (en) Brazing method of aluminum material and aluminum material
KR20140027971A (en) Flux for brazing aluminum materials
WO2014021308A1 (en) Solder alloy for bonding metal, and soldering method using same
JP5921272B2 (en) Brazing method of aluminum material
JP2017018959A (en) Brazing method of aluminum alloy member
JP2014073519A (en) Aluminum brazing sheet and blazing method using the same
JP2013086103A (en) Aluminum alloy brazing sheet
JP4347489B2 (en) Paste composition for aluminum brazing, coating film thereof, and brazing method
JP2012030244A (en) Fluxless brazing method for aluminum material
JP5431373B2 (en) Flux-cored wire for duplex stainless steel welding
JP6470622B2 (en) Brazing method of aluminum member
JP6470603B2 (en) Brazing method of aluminum material

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180522

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190320

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190409

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20191112