JP2017177223A - ブレージングシートのろう付け方法、及び熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フラックスを塗布することなくろう付け性を充分に高めることができる、ブレージングシートのろう付け方法と、該ろう付け方法を用いて製造した熱交換器を提供する。
【解決手段】固体電解質体を有する酸素ポンプを用いて、不活性ガスに混在する酸素の分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下にする。この不活性ガスをろう付け炉に導入し、ブレージングシートをろう付け加熱する。ブレージングシートの心材は、Ａｌを主成分としており、Ｍｎ１．８質量％以下（０質量％を含まず）と、残部不可避的不純物とを含有する。ろう材は、Ａｌを主成分としており、Ｍｇ０．１〜１．２質量％と、Ｓｉ４〜１３質量％と、Ｂｉ０．０１〜０．１５質量％と、残部不可避的不純物とを含有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フラックスを塗布しないで行う、ブレージングシートのろう付け方法と、熱交換器の製造方法に関する。

アルミニウムは熱伝導性に優れ、軽いため、自動車の熱交換器等に使用されている。熱交換器の多くは、アルミニウム製の心材の表面にろう材をクラッドした、いわゆるブレージングシートを、加熱してろう付けすることにより製造したものである。

ブレージングシートのろう材はアルミニウムを主成分とするため、ろう付け時に、ろう材の表面に酸化皮膜が形成されやすい。酸化皮膜が形成されると、ろう材の濡れ性が低下し、ろう付けが阻害される。そのため、ろう付け時にフラックスを塗布し、このフラックスによって、ろう材表面の酸化皮膜を除去する方法が一般に行われている。

ところが、ろう付け時にフラックスを塗布すると、フラックスの残渣が発生し、これが熱交換器等の目詰まりの原因になることがある。この問題を解決するため、近年、フラックスを塗布しないでろう付けする方法が開発されている。例えば、心材又はろう材にＭｇを添加したブレージングシートを用いて、ろう付けする方法が開発されている（下記特許文献１参照）。

Ｍｇはろう材の酸化皮膜を破壊する性質があるため、Ｍｇを添加することにより、ろう材の濡れ性を向上でき、ろう付けを容易に行うことが可能になる。ろう付けは、例えば、酸素分圧を２０Ｐａ程度にした不活性ガス中において行われる。

特開２００４−３５８５１９号公報

しかしながら、Ｍｇは、フラックスと比べて酸化皮膜を破壊する能力が弱い。そのため、ろう材の酸化皮膜を破壊しても、不活性ガスに混在する僅かな酸素によって、ろう材の表面が再び酸化することがある。そのため、再形成した酸化皮膜によってろう材の濡れ性が低下し、ろう材が濡れ広がらなくなる。その結果、ろう材のフィレットが切れたり、形状が安定しなくなったりして、ろう付け性を十分に高めることができなくなる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、フラックスを塗布することなくろう付け性を充分に高めることができる、ブレージングシートのろう付け方法と、熱交換器の製造方法を提供しようとするものである。

本発明の第１の態様は、Ａｌを主成分とし、１．８質量％以下（０質量％を含まず）のＭｎおよび残部不可避的不純物を含有する心材と、
該心材の表面にクラッドされた、Ａｌを主成分とし、０．１〜１．２質量％のＭｇ、４〜１３質量％のＳｉ、０．０１〜０．１５質量％のＢｉ、および残部不可避的不純物を含有するろう材と、
を有するブレージングシートを、所定の不活性ガス雰囲気中のろう付け炉で加熱処理して、フラックスを塗付することなくろう付けを行うろう付け加熱処理工程を含む、ブレージングシートのろう付け方法であって、
酸素イオン伝導性を有する固体電解質体を備えた酸素ポンプに不活性ガスを導入し、上記固体電解質体に電圧を印加することにより、上記不活性ガスに混在する酸素の分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減する酸素低減処理工程、を含み、
上記所定の不活性ガス雰囲気は、上記酸素低減処理工程で処理された不活性ガスを導入して形成されることを特徴とする、ブレージングシートのろう付け方法にある。

本発明の第２の態様は、Ａｌを主成分とし、０．３〜１．３質量％のＭｇ、１．８質量％以下（０質量％を含まず）のＭｎおよび残部不可避的不純物を含有する心材と、
該心材の表面にクラッドされた、Ａｌを主成分とし、４〜１３質量％のＳｉ、０．０１〜０．１５質量％のＢｉ、および残部不可避的不純物を含有するろう材と、
を有するブレージングシートを、所定の不活性ガス雰囲気中のろう付け炉で加熱処理して、フラックスを塗付することなくろう付けを行うろう付け加熱処理工程を含む、ブレージングシートのろう付け方法であって、
酸素イオン伝導性を有する固体電解質体を備えた酸素ポンプに不活性ガスを導入し、上記固体電解質体に電圧を印加することにより、上記不活性ガスに混在する酸素の分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減する酸素低減処理工程、を含み、
上記所定の不活性ガス雰囲気は、上記酸素低減処理工程で処理された上記不活性ガスを導入して形成されることを特徴とする、ブレージングシートのろう付け方法にある。
また、本発明の第３の態様は、複数枚のブレージングシートを互いにろう付けしてなり、内部に冷媒が流れる流路が形成された熱交換器の製造方法であって、
上記ブレージングシートは、
Ａｌを主成分とし、１．８質量％以下（０質量％を含まず）のＭｎおよび残部不可避的不純物を含有する心材と、
該心材の表面にクラッドされた、Ａｌを主成分とし、０．１〜１．２質量％のＭｇ、４〜１３質量％のＳｉ、０．０１〜０．１５質量％のＢｉ、および残部不可避的不純物を含有するろう材と、を有し、
上記複数枚のブレージングシートを重ね合わせ、所定の不活性ガス雰囲気中のろう付け炉で加熱処理して、フラックスを塗付することなく互いにろう付けする、ろう付け加熱処理工程と、
酸素イオン伝導性を有する固体電解質体を備えた酸素ポンプに不活性ガスを導入し、上記固体電解質体に電圧を印加することにより、上記不活性ガスに混在する酸素の分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減する酸素低減処理工程とを含み、
上記所定の不活性ガス雰囲気は、上記酸素低減処理工程で処理された上記不活性ガスを導入して形成されることを特徴とする、熱交換器の製造方法にある。
さらに、本発明の第４の態様は、複数枚のブレージングシートを互いにろう付けしてなり、内部に冷媒が流れる流路が形成された熱交換器の製造方法であって、
上記ブレージングシートは、
Ａｌを主成分とし、０．３〜１．３質量％のＭｇ、１．８質量％以下（０質量％を含まず）のＭｎおよび残部不可避的不純物を含有する心材と、
該心材の表面にクラッドされた、Ａｌを主成分とし、４〜１３質量％のＳｉ、０．０１〜０．１５質量％のＢｉ、および残部不可避的不純物を含有するろう材と、を有し、
上記複数枚のブレージングシートを重ね合わせ、所定の不活性ガス雰囲気中のろう付け炉で加熱処理して、フラックスを塗付することなく互いにろう付けする、ろう付け加熱処理工程と、
酸素イオン伝導性を有する固体電解質体を備えた酸素ポンプに不活性ガスを導入し、上記固体電解質体に電圧を印加することにより、上記不活性ガスに混在する酸素の分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減する酸素低減処理工程とを含み、
上記所定の不活性ガス雰囲気は、上記酸素低減処理工程で処理された上記不活性ガスを導入して形成されることを特徴とする、熱交換器の製造方法にある。

第１の態様におけるろう付け方法では、固体電解質体を有する酸素ポンプを用いて、不活性ガス中の酸素分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減し（酸素低減処理工程）、この不活性ガス雰囲気中においてブレージングシートをろう付け加熱する（ろう付け加熱処理工程）。また、ろう材は、Ｍｇを０．１〜１．２質量％含有している。
このようにすると、ろう材に含まれるＭｇによって、ろう材表面の酸化皮膜を破壊することができる。また、不活性ガス中の酸素分圧が１×１０^−１０Ｐａ以下と極めて低いため、Ｍｇによって酸化皮膜を破壊した後、ろう材の表面が再び酸化することを抑制できる。そのため、ろう材の濡れ性が高い状態を維持することができ、ろう材を濡れ広がらせることができる。その結果、ろう材のフィレットを形成しやすくなり、フラックスを塗布しなくても、ろう付け性を充分に高めることが可能になる。

次に、心材とろう材の組成について説明する。心材はＭｎを含有しており、その含有量は１．８質量％以下である。心材にＭｎを添加することによって、ブレージングシートの強度を向上させることができる。なお、Ｍｎの含有量が１．８質量％を超えると、材料の製造が困難になる。

また、ろう材はＭｇを０．１〜１．２質量％含有している。Ｍｇは、ろう材表面の酸化皮膜に作用して、酸化皮膜中にスピネル型の化合物Ａｌ_２ＭｇＯ_４を形成する。これにより、酸化皮膜を脆弱化し、ろう材の濡れ性を高める作用をする。ろう材中のＭｇが０．１質量％未満になると、ろう材の濡れ性を充分に高めることができなくなる。また、Ｍｇが１．２質量％を超えると、溶融したろう材の表面張力が過度に低下し、フィレット形成能が低くなることがある。

また、ろう材には、ろう材成分としてＳｉを４〜１３質量％添加してある。Ｓｉが４質量％未満になると、ろう材の流動性が低下し、フィレットを形成しにくくなる。Ｓｉが１３質量％を超えると、材料の製造が困難になる。

また、第２の態様におけるろう付け方法では、第１の態様と同様に、固体電解質体を有する酸素ポンプを用いて、不活性ガス中の酸素分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減し（酸素低減処理工程）、この不活性ガス雰囲気中においてブレージングシートをろう付け加熱する（ろう付け加熱処理工程）。第２の態様では、心材にＭｇを０．１〜１．２質量％添加してある。
そのため、ろう付け時に心材中のＭｇがろう材に移動し、このＭｇによって、ろう材表面の酸化皮膜を破壊することができる。また、不活性ガス中の酸素分圧が１×１０^−１０Ｐａ以下と極めて低いため、Ｍｇによって酸化皮膜を破壊した後、ろう材の表面が再び酸化することを抑制できる。そのため、ろう材の濡れ性が高い状態を維持することができ、ろう材を濡れ広がらせることができる。これにより、ろう材のフィレットを形成しやすくなり、フラックスを塗布しなくても、ろう付け性を充分に高めることが可能になる。

次に、第２の態様における、心材の組成について説明する。心材には、Ｍｇを０．３〜１．３質量％添加してある。心材に含まれるＭｇが０．３質量％未満になると、ろう材の酸化皮膜を破壊する能力が低下して、フィレットの形成能力が低減しやすくなる。また、心材のＭｇが１．３質量％を超えると、ろう付け時に心材が部分的に溶融したり、ろう材が心材を浸食したりすることがある。

なお、第２の態様においては、心材にＭｎを１．８質量％以下、添加してあり、ろう材にＳｉを４〜１３質量％添加してある。これらの臨界的意義については、第１の態様と同様なので、説明を省略する。

以上のごとく、本発明によれば、フラックスを塗布することなくろう付け性を充分に高めることができる、ブレージングシートのろう付け方法と、熱交換器の製造方法を提供することができる。

実施例１における、固体電解質体とろう付け炉の概念図。 実施例１における、熱交換器の断面図。 図２の要部拡大図。 実施例１における、間隙充填試験を説明するための図。

第１の態様のろう付け方法において、上記心材は、０．３〜１．３質量％のＭｇをさらに含有することが好ましい。
この場合には、心材とろう材にそれぞれＭｇが添加されているため、ろう材表面の酸化皮膜を、より確実に破壊することができる。そのため、フィレット形成能を高めることができ、ろう付け性をより向上させることができる。

また、第２の態様において、上記ろう材は、０．１〜１．２質量％のＭｇをさらに含有することが好ましい。
この場合には、心材とろう材にそれぞれＭｇが添加されているため、ろう材表面の酸化皮膜を、より確実に破壊することができる。そのため、ろう付け性をより向上させることができる。

また、上記酸素ポンプおよび上記ろう付け炉との間にはガス循環経路が配置されており、上記不活性ガスを上記ガス循環経路内において循環させつつ、上記酸素低減処理工程および上記ろう付け加熱処理工程を同時に行うことが好ましい。
この場合には、酸素ポンプによって酸素分圧を低減した不活性ガスをろう付け炉に導入し、そのろう付け炉から排出した不活性ガスを再び酸素ポンプに導入することができる。そのため、不活性ガスの酸素分圧を低減しやすくなる。したがって、ろう材に酸化皮膜がより形成されにくくなり、ろう付け性をより高めることができる。

また、上記ろう材は、０．０１〜０．１５質量％のＢｉをさらに含有することが好ましい。
この場合には、Ｂｉによってろう材の表面張力を下げることができ、ろう材のフィレット形成能をより向上させることができる。なお、Ｂｉの濃度が０．０１質量％未満の場合は、ろう材の表面張力を下げる効果が少なく、フィレット形成能を向上させる効果を充分に発揮できない。また、Ｂｉの濃度が０．１５質量％を超えると、ろう材の表面張力が過度に低下し、フィレット形成能が低下しやすくなる。

また、上記ろう付け方法により、熱交換器を製造することが好ましい。
熱交換器は、ろう材のフィレットが一箇所でも切れると不良品になる可能性があるため、高いろう付け性が要求される。上記ろう付け方法はフィレットの形成能に優れているため、熱交換器のように、高いろう付け性を要求される製品に用いると特に有効である。

（実施例１）
上記ろう付け方法に係る実施例について、図１〜図４を用いて説明する。図２、図３に示すごとく、本例では、フラックスを塗布することなく、ブレージングシート１をろう付けする。ブレージングシート１は、心材２と、該心材２の表面にクラッドされたろう材３とを有する。
心材２は、Ａｌを主成分としており、１．８質量％以下（０質量％を含まず）のＭｎおよび、残部不可避的不純物を含有する。
また、ろう材３は、Ａｌを主成分としており、０．１〜１．２質量％のＭｇと、４〜１３質量％のＳｉと、残部不可避的不純物とを含有する。

本例のろう付け方法では、酸素低減処理工程と、ろう付け加熱処理工程とを行う。
酸素低減処理工程では、図１に示すごとく、酸素イオン伝導性を有する固体電解質体４０を備えた酸素ポンプ４に不活性ガス５（Ｎ_２）を導入する。そして、固体電解質体４０に直流電圧を印加することにより、不活性ガス５に混在する酸素の分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減する。

また、ろう付け加熱処理工程では、ブレージングシート１を、所定の不活性ガス雰囲気中のろう付け炉６で加熱処理して、フラックスを塗付することなくろう付けを行う。この、所定の不活性ガス雰囲気は、上記酸素低減処理工程で処理された不活性ガス５をろう付け炉６に導入して形成される。

本例では、酸素ポンプ４とろう付け炉６とをパイプ５０によって接続し、不活性ガス５が循環するガス循環経路１０を形成してある。ろう付けを行う際には、まず、２つのバルブＢ１，Ｂ２を閉じ、真空ポンプ１１を使ってガス循環経路１０内を真空にする。その後、第１バルブＢ１を開けて不活性ガス５を酸素ポンプ４に導入する。酸素ポンプ４には、不活性ガス５が流れる流路４９を形成してある。流路４９の壁部はジルコニア（固体電解質体４０）からなる。この固体電解質体４０に直流電圧を加えると、流路４９を流れる不活性ガス５中の酸素分子が、固体電解質体４０を通って外部に排出される。これにより、不活性ガス５の酸素分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下にしている。不活性ガス５は酸素ポンプ４の排出口４８から排出され、ろう付け炉６に導入される。

この後、第２バルブＢ２を開け、第１バルブＢ１を閉じる。そして、ろう付け炉６を通過した不活性ガス５を酸素ポンプ４に戻す。このようにして、不活性ガス５をガス循環経路１０内において循環させつつ、酸素ポンプ４によって酸素分圧を低減する工程（酸素低減処理工程）を行う。同時に、ブレージングシート１をろう付け加熱する工程（ろう付け加熱処理工程）を行う。

一方、本例では図２、図３に示すごとく、３枚のブレージングシート１と、２枚のコルゲートフィン１２を使って、熱交換器７（チューブ材７０）を製造する。ブレージングシート１には、屈曲形成された２枚の外側ブレージングシート１ａと、該２枚の外側ブレージングシート１ａの間に介在する中央ブレージングシート１ｂとがある。中央ブレージングシート１ｂは、その両面に、ろう材３をクラッドしてある。また、外側ブレージングシート１ａは、片面のみにろう材３をクラッドしてある。外側ブレージングシート１ａと中央ブレージングシート１ｂとの間には、コルゲートフィン１２を配置してある。コルゲートフィン１２は、ＪＩＳ３００３ベア材をコルゲート加工したものである。ブレージングシート１のろう材３は、コルゲートフィン１２に接合している。また、外側ブレージングシート１ａと中央ブレージングシート１ｂは、その両端において接合している。

熱交換器７は、上記３枚のブレージングシート１と２枚のコルゲートフィン１２を重ね合わせ、ろう付け炉６において加熱して形成される。加熱すると、ろう材３が溶融し、外側ブレージングシート１ａとコルゲートフィン１２とがろう付けされる。また、外側ブレージングシート１ａと中央ブレージングシート１ｂも、ろう付けされる。この際、コルゲートフィン１２とブレージングシート１との間等にフィレット（図示しない）が形成される。また、熱交換器７の内部には、冷媒が流れる流路Ｆが形成されている。

本例の熱交換器７は、電力変換装置に使用される。すなわち、上記チューブ状の熱交換器７を複数個製造しておき、半導体素子を有する半導体モジュール（図示しない）と、熱交換器７とを交互に積層して、電力変換装置を構成する。熱交換器７によって、上記半導体モジュールを冷却するよう構成されている。

本発明の効果を確認するための実験を行った。下記表１に示すごとく、ろう材に含まれるＳｉとＭｇを、それぞれ本発明の範囲内（Ｓｉ４〜１３質量％、Ｍｇ０．１〜１．２質量％）で条件振りしたブレージングシートを製造した。ろう材の厚さは０．０６ｍｍまたは０．１５ｍｍとした。また、一部のサンプルのろう材にＢｉを添加した。心材のＭｎの含有量は１．２質量％にした。

表１の組成を有するブレージングシートを用いて試験用のサンプル１〜８を製造し、ＪＩＳ Ｚ３２６３に規定する隙間充填試験を行った。すなわち、図４に示すごとく、表１のブレージングシート１を水平材とし、これに垂直材１３を組み付けて、試験用のサンプル１〜８を作成した。ブレージングシート１（水平材）にはフラックスを塗布していない。ブレージングシート１は幅２５ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍである。また、垂直材１３は３００３合金板であり、高さ８ｍｍ、長さ５５ｍｍ、厚さ１．０ｍｍである。ブレージングシート１と垂直材１３との間に直径１．６ｍｍのスペーサーロッド１４を挿入してある。これにより、ブレージングシート１と垂直材１３との間に隙間Ｓを形成してある。隙間Ｓは、スペーサーロッド１４に近づくほど次第に広くなる形状をしている。

このように作成したサンプル１〜８を、図１に示すろう付け炉６に入れて、ろう付け加熱処理工程を行った。また、ろう付け時の酸素分圧を、本発明の範囲内（１×１０^−１０〜１×１０^−１６Ｐａ）で条件振りした。ろう付け加熱処理工程は、常圧（大気圧）下で行った。

ろう付けは、１５分間でサンプル１〜８を常温から６００℃まで加熱することにより行った。その後、２００℃まで冷却して、サンプル１〜８を取り出した。加熱開始から冷却終了までの間、不活性ガス５をガス循環経路１０内に循環させた。

ろう付けを行うと、サンプル１〜８のろう材が溶融し、上記隙間Ｓ（図４参照）に、ろう材のフィレットが形成される。ろう付け性が高いサンプルは、隙間Ｓを充填するフィレットの長さが長い。すなわち、ろう付け性が高いサンプルほど、スペーサーロッド１４により近く、広い隙間Ｓにまで、フィレットを形成することができる。

ろう付け炉６から取り出したサンプル１〜８について、隙間Ｓ（図４参照）を充填したフィレットの長さを測定した。フィレットの長さが１５ｍｍ未満のサンプルは×とし、１５ｍｍ以上３０ｍｍ未満のサンプルは○とし、３０ｍｍ以上のサンプルは◎とした。結果を表１に示す。

（実施例２）
本例は、ろう材と心材の組成を変更した例である。本例では、心材にＭｇを添加してある。本例の心材は、Ａｌを主成分としており、０．３〜１．３質量％のＭｇと、１．８質量％以下（０質量％を含まず）のＭｎと、残部不可避的不純物とを含有する。また、本例のろう材は、Ａｌを主成分としており、４〜１３質量％のＳｉと、残部不可避的不純物とを含有する。その他は、実施例１と同様である。

本例の効果を確認するための実験を行った。下記表２に示すごとく、心材に含まれるＭｇとＭｎを、それぞれ本発明の範囲内（Ｍｇ０．３〜１．３質量％、Ｍｎ１．８質量％以下）で条件振りしたブレージングシートを製造した。ろう材の厚さは０．０６ｍｍとした。また、一部のサンプルのろう材にＢｉを添加した。ろう材中のＳｉの含有量は、１０質量％又は１３質量％にした。

表２の組成を有するブレージングシートを用いて、実施例１と同様の形状を有する試験用のサンプル９〜１７（図４参照）を作成した。そして、このサンプル９〜１７を、図１に示すろう付け炉６に入れてろう付けした。ろう付け時の酸素分圧は、表２に示すように、１×１０^−１０又は１×１０^−１５Ｐａとした。

ろう付け炉６から取り出したサンプル９〜１７について、隙間Ｓを充填したフィレットの長さを測定した。そして、実施例１と同一の基準によって、サンプル９〜１７のろう付け性の評価をした。結果を表２に示す。

（実施例３）
本例は、ろう材と心材にそれぞれＭｇを添加した例である。本例では、下記表３に示す組成のブレージングシートを作成した。ろう材に含まれるＭｇと心材に含まれるＭｇとを、それぞれ本発明の範囲内（ろう材中のＭｇ０．１〜１．２質量％、心材中のＭｇ０．３〜１．３質量％）で条件振りしてある。このブレージングシートを使って試験用のサンプル１８，１９（図４参照）を作成した。そして、このサンプル１８，１９を、図１に示すろう付け炉６に入れてろう付けした。ろう付け時の酸素分圧は１×１０^−１０Ｐａにした。

ろう付け炉６から取り出したサンプル１８，１９について、隙間Ｓを充填したフィレットの長さを測定した。そして、実施例１と同一の基準によって、サンプル１８，１９のろう付け性の評価をした。結果を表３に示す。

（比較例１）
本発明に属さない比較例としてのサンプル２０〜２９を作成した。下記表４に示すように、サンプル２０は、ろう材のＭｇの含有量が下限値（０．１質量％）を下回り、サンプル２１は、ろう材のＭｇの含有量が上限値（１．２質量％）を上回る。また、サンプル２２は、心材のＭｇの含有量が下限値（０．３質量％）を下回り、サンプル２３は、心材のＭｇの含有量が上限値（１．３質量％）を上回る。サンプル２４は、ろう材のＳｉの含有量が下限値（４質量％）を下回り、サンプル２５は、ろう材のＳｉの含有量が上限値（１３質量％）を上回る。

また、サンプル２６は、心材のＭｎの含有量が上限値（１．８質量％）を超える。サンプル２７〜サンプル２９は、ブレージングシートの組成は本発明の範囲内であるものの、ろう付け時の酸素分圧が１×１０^−１０を超えている。

これらのサンプル２０〜２９をろう付けし、隙間Ｓを充填したフィレットの長さを測定した。そして、実施例１と同一の基準によって、サンプル２０〜２９のろう付け性の評価をした。結果を表４に示す。

（解析結果）
表１〜３に示すごとく、本発明の範囲に含まれるサンプル１〜１９は、いずれもろう付け性が良好であった。また、表４に示すごとく、比較例としてのサンプル２０〜２４，２７〜２９は、いずれもろう付け性が良好でなかった。サンプル２５，２６は、後述する理由により、試験を行うことができなかった。

サンプル２０，２１のろう付け性が良好でないのは、ろう材のＭｇの含有量が本発明の範囲（０．１〜１．２質量％）から外れているためと考えられる。

また、サンプル２２，２３のろう付け性が低いのは、心材のＭｇの含有量が本発明の範囲（０．３〜１．３質量％）から外れているためと考えられる。サンプル２３は、心材のＭｇ含有量が１．６質量％と多いため、心材が部分的に溶融している。

また、サンプル２４のろう付け性が低いのは、ろう材のＳｉの含有量が本発明の範囲（４〜１３質量％）から外れているためと考えられる。サンプル２５は、ろう材のＳｉの含有量が１５質量％と多いため、ろう材が耳割れしてしまい、試験を行うことができなかった。サンプル２６も、心材のＭｎの含有量が２．０質量％と多いため、心材が耳割れしてしまい、試験を行うことができなかった。

サンプル２７〜２９は、ろう付け時の酸素分圧が本発明の範囲（１×１０^−１０Ｐａ以下）から外れているため、良好なろう付け性を得ることができなかった。

上記実験から、本発明の効果を確認することができた。本発明に属するサンプル１〜１９が良好なろう付け性を示したのは、以下の理由によると考えられる。すなわち、サンプル１〜１９では、固体電解質体を有する酸素ポンプを用いて、不活性ガス中の酸素分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減し、この不活性ガス雰囲気中においてろう付けを行っている。また、心材およびろう材の組成を表１〜表３に示す範囲内にしてある。このようにすると、ろう材又は心材に含まれるＭｇによって、ろう材表面の酸化皮膜を破壊することができる。また、不活性ガス中の酸素分圧が１×１０^−１０Ｐａ以下と極めて低いため、Ｍｇによって酸化皮膜を破壊した後、ろう材の表面が再び酸化することを抑制できる。そのため、ろう材の濡れ性が高い状態を維持することができ、ろう材を濡れ広がらせることができる。その結果、フィレットを形成しやすくなり、フラックスを塗布しなくても、ろう付け性を充分に高めることが可能になる。

ろう付け性が高まる理由を、さらに詳細に説明する。ろう付け時には、ろう材や心材に含まれるＭｇが酸化皮膜に作用して、酸化皮膜中にスピネル型の化合物Ａｌ_２ＭｇＯ_４を形成する。これにより、酸化皮膜が脆弱化し、ろう材の濡れが促進される。また、心材とろう材とには、熱膨張率の差があるため、加熱によってブレージングシートが撓み、酸化皮膜に亀裂が生じることがある。この亀裂からろう材が露出し、濡れ性が高まる場合もある。また、コルゲートフィン１２（図２参照）のような、ろう付けの相手材にも、酸化皮膜が存在する。この相手材の母材と酸化皮膜にも熱膨張率の差があるため、酸化皮膜に亀裂が生じる。そのため、不活性ガス中の酸素分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下にすることによってろう材及び相手材の再酸化を抑制しておけば、相手材側の酸化皮膜から露出した母材と、ろう材側の酸化皮膜から露出したろう材とを、互いに接触させることが可能になる。そのため、ろう材と相手材とが接合しやすくなる。

以上のごとく、本例によれば、フラックスを塗布することなくろう付け性を充分に高めることができる、ブレージングシートのろう付け方法と、熱交換器の製造方法を提供することができる。

１ ブレージングシート
２ 心材
３ ろう材
４ 酸素ポンプ
４０ 固体電解質体
５ 不活性ガス
６ ろう付け炉

Claims (5)

1. Ａｌを主成分とし、１．８質量％以下（０質量％を含まず）のＭｎおよび残部不可避的不純物を含有する心材（２）と、
   該心材（２）の表面にクラッドされた、Ａｌを主成分とし、０．１〜１．２質量％のＭｇ、４〜１３質量％のＳｉ、０．０１〜０．１５質量％のＢｉ、および残部不可避的不純物を含有するろう材（３）と、
   を有するブレージングシート（１）を、所定の不活性ガス雰囲気中のろう付け炉（６）で加熱処理して、フラックスを塗付することなくろう付けを行うろう付け加熱処理工程を含む、ブレージングシート（１）のろう付け方法であって、
   酸素イオン伝導性を有する固体電解質体（４０）を備えた酸素ポンプ（４）に不活性ガス（５）を導入し、上記固体電解質体（４０）に電圧を印加することにより、上記不活性ガス（５）に混在する酸素の分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減する酸素低減処理工程、を含み、
   上記所定の不活性ガス雰囲気は、上記酸素低減処理工程で処理された上記不活性ガス（５）を導入して形成されることを特徴とする、ブレージングシートのろう付け方法。
2. Ａｌを主成分とし、０．３〜１．３質量％のＭｇ、１．８質量％以下（０質量％を含まず）のＭｎおよび残部不可避的不純物を含有する心材（２）と、
   該心材（２）の表面にクラッドされた、Ａｌを主成分とし、４〜１３質量％のＳｉ、０．０１〜０．１５質量％のＢｉ、および残部不可避的不純物を含有するろう材（３）と、
   を有するブレージングシート（１）を、所定の不活性ガス雰囲気中のろう付け炉（６）で加熱処理して、フラックスを塗付することなくろう付けを行うろう付け加熱処理工程を含む、ブレージングシート（１）のろう付け方法であって、
   酸素イオン伝導性を有する固体電解質体（４０）を備えた酸素ポンプ（４）に不活性ガス（５）を導入し、上記固体電解質体（４０）に電圧を印加することにより、上記不活性ガス（５）に混在する酸素の分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減する酸素低減処理工程、を含み、
   上記所定の不活性ガス雰囲気は、上記酸素低減処理工程で処理された上記不活性ガス（５）を導入して形成されることを特徴とする、ブレージングシートのろう付け方法。
3. 請求項１又は２に記載のブレージングシートのろう付け方法において、上記酸素ポンプ（４）および上記ろう付け炉（６）との間にはガス循環経路（１０）が配置されており、上記不活性ガス（５）を上記ガス循環経路（１０）内において循環させつつ、上記酸素低減処理工程および上記ろう付け加熱処理工程を同時に行うことを特徴とするブレージングシートのろう付け方法。
4. 複数枚のブレージングシート（１）を互いにろう付けしてなり、内部に冷媒が流れる流路（Ｆ）が形成された熱交換器（７）の製造方法であって、
   上記ブレージングシート（１）は、
   Ａｌを主成分とし、１．８質量％以下（０質量％を含まず）のＭｎおよび残部不可避的不純物を含有する心材（２）と、
   該心材（２）の表面にクラッドされた、Ａｌを主成分とし、０．１〜１．２質量％のＭｇ、４〜１３質量％のＳｉ、０．０１〜０．１５質量％のＢｉ、および残部不可避的不純物を含有するろう材（３）と、を有し、
   上記複数枚のブレージングシート（１）を重ね合わせ、所定の不活性ガス雰囲気中のろう付け炉（６）で加熱処理して、フラックスを塗付することなく互いにろう付けする、ろう付け加熱処理工程と、
   酸素イオン伝導性を有する固体電解質体（４０）を備えた酸素ポンプ（４）に不活性ガス（５）を導入し、上記固体電解質体（４０）に電圧を印加することにより、上記不活性ガス（５）に混在する酸素の分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減する酸素低減処理工程とを含み、
   上記所定の不活性ガス雰囲気は、上記酸素低減処理工程で処理された上記不活性ガス（５）を導入して形成されることを特徴とする、熱交換器の製造方法。
5. 複数枚のブレージングシート（１）を互いにろう付けしてなり、内部に冷媒が流れる流路（Ｆ）が形成された熱交換器（７）の製造方法であって、
   上記ブレージングシート（１）は、
   Ａｌを主成分とし、０．３〜１．３質量％のＭｇ、１．８質量％以下（０質量％を含まず）のＭｎおよび残部不可避的不純物を含有する心材（２）と、
   該心材（２）の表面にクラッドされた、Ａｌを主成分とし、４〜１３質量％のＳｉ、０．０１〜０．１５質量％のＢｉ、および残部不可避的不純物を含有するろう材（３）と、を有し、
   上記複数枚のブレージングシート（１）を重ね合わせ、所定の不活性ガス雰囲気中のろう付け炉（６）で加熱処理して、フラックスを塗付することなく互いにろう付けする、ろう付け加熱処理工程と、
   酸素イオン伝導性を有する固体電解質体（４０）を備えた酸素ポンプ（４）に不活性ガス（５）を導入し、上記固体電解質体（４０）に電圧を印加することにより、上記不活性ガス（５）に混在する酸素の分圧を１×１０^−１０Ｐａ以下に低減する酸素低減処理工程とを含み、
   上記所定の不活性ガス雰囲気は、上記酸素低減処理工程で処理された上記不活性ガス（５）を導入して形成されることを特徴とする、熱交換器の製造方法。

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