JP2662045B2 - Al又はAl合金の低温気相ろう付法 - Google Patents

Al又はAl合金の低温気相ろう付法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Al又はAl合金の低温ろう付方法に関するも
のであり、例えば自動車の熱交換器の製造において、そ
のろう付された部材の性能を向上させるとともに製造コ
ストを安価にするものである。
〔従来の技術〕
通常AlまたはAl合金のろう付は、接合しようとするAl
またはAl合金部材を、該部材よりも融点の低いろう材を
介して固定して組立物とし、このろう材の融点よりも高
く、接合しようとするAlまたはAl合金部材の融点よりも
低い温度に加熱することにより行なっている。そして低
温ろう付用のろう材としては一般にZnおよびZn−Al系合
金,Sn−Pb系合金およびSn−Cd系合金が使用されてい
る。なおAl製熱交換器には耐食性の劣るSn−Pb系合金お
よびSn−Cd系合金ろう材等は使用されていない。
ZnおよびZn−Al系合金をろう材として使用する従来の
低温ろう付法としては、種々の方法があるが、熱交換器
のような複雑な形状のものをろう付する場合には低温炉
中ろう付法,低温反応ろう付法等が用いられている。低
温炉中ろう付は、AlまたはAl合金からなる部材を組立
て、接合部にZn系ろう材を置き、ZnCl2主成分のフラッ
クスをアルコール等の有機溶媒に溶解して塗布する。そ
してろう材の溶融温度以上に加熱してろう付する。低温
反応ろう付はAlまたはAl合金からなる部材を組立て、Zn
Cl2主体のフラックスをアルコール等の有機溶媒に溶解
した槽中に浸漬し、そして炉中でZnCl2の融点以上に加
熱してろう付する。この場合フラックスからAl材料表面
に析出したZnがろう材となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の低温ろう付法では、必然的にフラックスを組立
物表面に付着させるための塗布工程が必要であり、さら
に塗布されたフラックスはその組立物を次工程へ運ぶ途
中で組立物から脱落するものが多く、このため有効に使
用されるフラックスの歩止りは低くなる。
また塗布するフラックス溶液の濃度は50〜70%と濃
く、溶媒にはアルコール系の有機溶剤を使用するために
フラックスのコストが高い。またこのフラックスはZnCl
2主体であるので腐食性があり、ろう付後にはフラック
スを十分除去する必要がある。
またろう付された熱交換器の表面にはフラックスから
Znを析出するが、この濃度が高いために表面が汚く商品
価値が劣る。更に腐食試験を行うと、管材の貫通孔食は
防止するが,例えばフィンと管材との接合部が腐食され
易く、放熱の働きをするフィンが剥がれ熱交換器として
の機能が損なわれる。
このように従来の低温ろう付法では濃いZnCl2主体の
フラックス溶液を塗布することに起因して、ろう付コス
トや性能の面でAl−Si系ろう材を使用する他のろう付法
より劣り、そのために熱交換器のろう付法としては余り
使用されていない。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、これに鑑み種々検討の結果、接合しようと
する組立物に直接フラックスを塗布する工程を必要とせ
ず、且つ低温でろう付可能な気相ろう付法を開発したも
ので、Al又はAl合金をZn系ろう材を介してろう付する方
法において、Al又はAl合金部材をZnCl2とAlとの反応溶
融物から出る蒸気が存在する非酸化性雰囲気中でろう付
することを特徴とするものである。
〔作 用〕
ZnCl2とAlとの反応溶融物からでる蒸気が存在する非
酸化性雰囲気中に、接合しようとする部材としての組立
物をおくことにより、この蒸気は極微量かつ均一に組立
物に付着してその表面のAlの酸化皮膜を破壊するのでろ
うの濡れを促進し、ろうが一様に流れ、組立物の接合箇
所に均一なフィレットが形成される特徴を有する。
そしてこの蒸気を発生させるにはZnCl2とAl粉末とを
均一に混合し、あるいはAl製のトレー上にZnCl2を置
き、ろう付を実施する炉中に予め入れておき、炉を昇温
したときにその熱で同時に蒸発させても良いし、またこ
の蒸気を炉外で発生させて窒素ガス等をキャリアーとし
て炉内に供給する等の方法も可能である。さらに非酸化
性雰囲気中にこの蒸気を存在させることにより、組立物
は完全に蒸気で覆うことができるので、蒸気密度は少な
くてすみフラックス消費量を低減することができる。な
お非酸化性雰囲気としては例えば窒素、アルゴン、一酸
化炭素その他いずれの雰囲気でも利用可能である。
また本発明を実施するには密閉度の高い炉の使用が好
ましいが、密閉度の劣る炉であっても接合しようとする
組立物をステンレス等からなる容器内に、ZnCl2とAl粉
末の混合物と共に入れ、あるいはAl製の容器内にZnCl2
と共に入れてろう付加熱すれば容易にろう付することが
できる。この場合はZnCl2とAlとの反応溶融物から出る
蒸気が容器内に閉じ込められるので、その消費量は極微
量であり、そのために一度ろう付に使用した容器を用い
て何回でもろう付が可能である。
なおZn系ろう材としては、純Zn,Zn−Al系,Zn−Al−Si
系およびこれらのZn系ろう材にBi,Sn,Cd,Pb,Be,Mg等を
添加したろう材、その他如何なるZn系ろう材をも用いる
ことが出来る。これらろう材は板状,棒状,粉末状ある
いはAlまたはAl合金にこれらろう材を被覆して用いるこ
とが出来る。被覆法としては熱間圧着法,溶射法,溶融
めっき等の如何なる方法によっても良い。
またろう付温度はAl−Si系のろう材を用いる場合には
少なくとも590℃以上に加熱する必要があるが、本発明
法では例えばZn−5%Alろう材では融点が381℃であ
り、ろう付温度としては400℃で十分である。
また本発明法に使用できるAl又はAl合金とは、ろう材
の溶融温度より高い融点を有する全ての合金を言う。
〔実施例〕
次に本発明を実施例について説明する。
実施例1 第1図に示す逆T継手試験片を組立て本発明法により
ろう付接合した。即ちJISA3003(Al−Cu0.05〜0.20%−
Mn1.0〜1.5%)合金を芯材とし、この両面にZn−5%Al
合金ろう材を10%の割合でクラッドしたブレージングシ
ート(1)からなる厚さ1mmの圧延板と、JIS A1050,JIS
A3003,JIS A6951およびAl−0.5%Cu合金の厚さ1mmの圧
延板(2)とを組立て有機溶剤により脱脂した。
そしてろう付炉の内容積1m3当たり200gのZnCl2と200g
のAl粉末との混合物を載置したステンレス製のトレー上
に組立物を置き、露点−40℃、酸素濃度100ppmの窒素ガ
ス雰囲気で置換され、400℃に保持された電気炉内にこ
の組立物を挿入し、組立物を400℃で5分間加熱してろ
う付を実施した。
上記ろう付後の接合物を炉外に取り出しろう付状況を
調べ、ろう付状況が良好な物を○,不良なものを×とし
てこれらの結果が第1表に示した。また表面状態を観察
しきれないものを○,凹凸があり黒ずんで汚いものを×
として第1表に併記した。
また従来法として、上記脱脂後の組立物を低温炉中ろ
う付法により接合した。即ち、組立物をZnCl2主体のフ
ラックスの66%プロピルアルコール溶液中に浸漬し、そ
して400℃に保持された電気炉内にこの組立物を挿入
し、組立物を400℃で5分間加熱してろう付を実施し
た。この結果をまとめて第1表に示した。
第1表より明らかなように、本発明例No.1〜No4では
何れもろう付性は良好であり、表面状態もきれいであっ
た。これに対し従来法No.5〜No.8ではZnが接合物表面に
多量に拡散するために表面が汚かった。
実施例2 第2図に示すように、常法により管状に熱間押出し成
形したJISA1050(Al−99.5%以上)製の管材(3)を蛇
行状に曲げ、この蛇行状管材(3)の間にJISA3003合金
を芯材とし、その両面にZn−5%Al合金ろう材を10%の
割合でクラッドした厚さ0.16mmのブレージングシートか
らなるコルゲートフィン(4)を挟み、さらにAl−4.3
%Zn−1.3%Mg合金からなるコネクター(5)をA1070の
溶接棒を用いてTIG溶接し,サーペンタインタイプのコ
ンデンサーを組立て、有機溶剤で脱脂した。
そしてろう付炉の内容積1m2当たり300gのZnCl2を載置
したAl製のトレー上に組立物を置き、露点−40℃,酸素
濃度100ppmの窒素ガス雰囲気で置換され、400℃に保持
された電気炉内にこの組立物を挿入し、組立物を400℃
で5分間加熱してろう付を実施し、炉外へ取り出して冷
却後微量のClを除去するために80℃で1分間湯洗し、乾
燥した。
上記コンデンサーについて表面の外観,ろう付状況を
調べて実施例1と同様に評価した。これらの結果を第2
表に示した。その後コンデンサーの耐食性を評価するた
めにJISH8681に基づくCASS試験を500時間実施して、管
材(3)とフィン(4)との接合状況が良好なものを
○,剥がれたものを×として評価し第2表に併記した。
従来例として比較のため上記第2図に示すコンデンサ
ーの組立物を従来法でろう付したものについて、その特
性を調査した。
即ち、第2図に示すコンデンサーを有機溶剤により脱
脂した後、ZnCl2主体のフラックスの66%プロピルアル
コール溶液中に浸漬し、そして400℃に保持された電気
炉内にこの組立物を挿入し、組立物を400℃で5分間加
熱してろう付を実施し、炉外へ取り出して冷却後多量に
付着しているClを除去するために80℃で10分間湯洗し乾
燥した。このコンデンサーについて上記と同様な評価試
験を行ってそれらの結果について第2表に示した。
第2表より明らかなように、本発明によるろう付後の
コンデンサーの表面はきれいであり、ろう付状況も良好
であった。更にチューブとフィンとの接合部の剥がれも
なく、耐食性は良好であった。
これに対し従来法によるコンデンサーはろう付性は良
好であったが、表面に凹凸がありしかも黒ずんで汚かっ
た。更にチューブとフィンとの接合部は腐食により全て
剥がれてしまい耐食性は劣っていた。
[発明の効果] このように本発明によれば、従来の低温ろう付法に比
べて例えば自動車等の熱交換器の製造工程が短縮でき、
フラックスの消費量も少なくなるので製造コストが安価
になる。またろう付後の表面がきれいであるため商品価
値が高く、耐食性が優れるために熱交換性能の寿命も長
くなる等の品質が向上し,工業上顕著な効果を奏するも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は逆T継手試験片を示す断面図、第2図はサーペ
ンタインタイプのコンデンサーの一例を示す斜視図であ
る。 1……ブレージングシート 2……圧延板 3……管材 4……フィン 5……コネクター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−35873(JP,A) 特開 平3−35874(JP,A) 特開 平3−90274(JP,A) 特開 平3−146261(JP,A) 特開 平3−146262(JP,A) 特開 平3−146263(JP,A) 特開 平2−284767(JP,A) 特開 昭60−238081(JP,A) 特公 昭63−42547(JP,B2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Al又はAl合金をZn系ろう材を介してろう付
    する方法において、Al又はAl合金部材をZnCl2とAlとの
    反応溶融物から出る蒸気が存在する非酸化性雰囲気中で
    ろう付することを特徴とするAl又はAl合金の低温気相ろ
    う付方法。
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