JP2662048B2 - Mg含有A▲l▼合金の気相ろう付法 - Google Patents
Mg含有A▲l▼合金の気相ろう付法Info
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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Mg含有Al合金の気相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。
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。
通常Al又はAl合金のろう付は、接合しようとするAl又
はAl合金部材をこれらAl等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又は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。そしてろう
材としては一般にAl−Si系合金が使用され、その形状と
しては板状,線状,粉末状としたろう材、あるいはAl又
はAl合金からなる芯材に、このろう材を被覆した合わせ
材(以下ブレージングシートと記す)として用いられて
いる。
はAl合金部材をこれらAl等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又は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。そしてろう
材としては一般にAl−Si系合金が使用され、その形状と
しては板状,線状,粉末状としたろう材、あるいはAl又
はAl合金からなる芯材に、このろう材を被覆した合わせ
材(以下ブレージングシートと記す)として用いられて
いる。
従来のろう付方法としては、ろう付をする部材表面の
酸化皮膜を除去するためのフラックスを用いるフラック
スろう付法と、これを用いない真空ろう付法が通常使用
されている。上記フラックスろう付法としては、溶融し
た塩化物系フラックス中に接合しようとする組立物を浸
漬してろう付加熱する炉中ろう付法等がある。ところが
この塩化物系フラックスは、Alに対しては腐食性である
のでろう付後洗浄して完全に除去しなければならず、製
造工程が非常に煩雑である。
酸化皮膜を除去するためのフラックスを用いるフラック
スろう付法と、これを用いない真空ろう付法が通常使用
されている。上記フラックスろう付法としては、溶融し
た塩化物系フラックス中に接合しようとする組立物を浸
漬してろう付加熱する炉中ろう付法等がある。ところが
この塩化物系フラックスは、Alに対しては腐食性である
のでろう付後洗浄して完全に除去しなければならず、製
造工程が非常に煩雑である。
これに対して真空中に接合しようとする組立物を置い
てろう付加熱する真空ろう付法によれば、後工程として
洗浄も不要であり、またろう付後の部材表面も良好であ
るが、高真空が必要であること、および材料的に制約が
ある等の問題がある。
てろう付加熱する真空ろう付法によれば、後工程として
洗浄も不要であり、またろう付後の部材表面も良好であ
るが、高真空が必要であること、および材料的に制約が
ある等の問題がある。
更に最近上記不具合を解消するろう付法として、弗化
物系フラックスを用いて炉中でろう付する方法が広く用
いられるようになってきた。この方法は特公昭58−2703
7号公報に記載されているようにフラックスとして非吸
湿性でAlに対して非腐食性のKAlF4とK3AlF6の混合物を
用い、これを水に懸濁させ、接合しようとする組立物表
面に塗布してろう付するものであり、その特徴としては
非腐食性フラックスを用いるためにフラックス除去の後
処理が不要なことが上げられる。
物系フラックスを用いて炉中でろう付する方法が広く用
いられるようになってきた。この方法は特公昭58−2703
7号公報に記載されているようにフラックスとして非吸
湿性でAlに対して非腐食性のKAlF4とK3AlF6の混合物を
用い、これを水に懸濁させ、接合しようとする組立物表
面に塗布してろう付するものであり、その特徴としては
非腐食性フラックスを用いるためにフラックス除去の後
処理が不要なことが上げられる。
しかしながら上記特公昭58−27037号公報に記載の方
法においては、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,乾燥工程が必要であり、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
るフラックスの歩留りは低くなる。またろう付後の接合
部材の表面には、不均一にフラックス残渣が残るので従
来の真空ろう付法に比較して表面が汚れ商品価値が劣る
と共に、耐食性を向上させるために次工程で行うクロメ
ート処理や黒色塗装処理等が不均一となってしまい、そ
の効果が十分に発揮されなくなる等の欠点があった。さ
らにはフラックス残渣は非導電性であるため、例えば熱
交換器において犠牲フィンにより管体を保護する防食法
を採用する場合には防食電流の流れが阻害されてしまい
防食効果が十分得られない場合がある。またMg含有Al合
金を弗化物系フラックスを用いて炉中ろう付する場合
は、従来に比べてろう付性が劣っているため、工業的に
安定したろう付性を得るためにはMgの含有量は0.3wt%
(以下wt%を単に%と略記する)未満でなければならな
い。
法においては、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,乾燥工程が必要であり、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
るフラックスの歩留りは低くなる。またろう付後の接合
部材の表面には、不均一にフラックス残渣が残るので従
来の真空ろう付法に比較して表面が汚れ商品価値が劣る
と共に、耐食性を向上させるために次工程で行うクロメ
ート処理や黒色塗装処理等が不均一となってしまい、そ
の効果が十分に発揮されなくなる等の欠点があった。さ
らにはフラックス残渣は非導電性であるため、例えば熱
交換器において犠牲フィンにより管体を保護する防食法
を採用する場合には防食電流の流れが阻害されてしまい
防食効果が十分得られない場合がある。またMg含有Al合
金を弗化物系フラックスを用いて炉中ろう付する場合
は、従来に比べてろう付性が劣っているため、工業的に
安定したろう付性を得るためにはMgの含有量は0.3wt%
(以下wt%を単に%と略記する)未満でなければならな
い。
そしてこれ以上のMgを含有するAl合金では、フラック
ス塗布量を多くしてもろう付は難しくなってしまう。こ
の原因はAl合金中のMgとフラックスとがろう付加熱中に
反応するためであり、その結果フラックスの組成が変化
してフラックスとしての効果が失われること、Al合金中
のMgが表面層に拡散して表面層のMg濃度が高くなるこ
と、およびフラックスがAl合金の表面層に入り込む等の
現象が発生してろうの流れを阻害すること等が起こるか
らである。このようにMg含有量の多いAl合金が熱交換器
用材料として使用できないことは、熱交換器の耐久性や
軽量化の面で大きな障害となっていた。
ス塗布量を多くしてもろう付は難しくなってしまう。こ
の原因はAl合金中のMgとフラックスとがろう付加熱中に
反応するためであり、その結果フラックスの組成が変化
してフラックスとしての効果が失われること、Al合金中
のMgが表面層に拡散して表面層のMg濃度が高くなるこ
と、およびフラックスがAl合金の表面層に入り込む等の
現象が発生してろうの流れを阻害すること等が起こるか
らである。このようにMg含有量の多いAl合金が熱交換器
用材料として使用できないことは、熱交換器の耐久性や
軽量化の面で大きな障害となっていた。
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しな
いMg含有Al合金の気相ろう付法を開発したものである。
る組立物に直接フラックスを塗布する工程を必要としな
いMg含有Al合金の気相ろう付法を開発したものである。
即ち本発明の一つは、重量%にて0.3%以上かつ1.2%
未満のMgを含有するAl合金をろう材を介してろう付する
方法において、ろう付をする部材を塩化物系あるいは弗
化物系フラックスの蒸気が分圧として0.005mmHg以上か
つ3.5mmHg未満存在する非酸化雰囲気中でろう付するこ
とを特徴とするものである。
未満のMgを含有するAl合金をろう材を介してろう付する
方法において、ろう付をする部材を塩化物系あるいは弗
化物系フラックスの蒸気が分圧として0.005mmHg以上か
つ3.5mmHg未満存在する非酸化雰囲気中でろう付するこ
とを特徴とするものである。
また本発明の他の一つは重量%にて1.2%以上かつ2.3
%未満のMgを含有するAl合金をろう材を介してろう付す
る方法において、ろう付をする部材を塩化物系あるいは
弗化物系フラックスの蒸気が分圧として0.1mmHg以上か
つ250mmHg未満存在する非酸化雰囲気中でろう付するこ
とを特徴とするものである。
%未満のMgを含有するAl合金をろう材を介してろう付す
る方法において、ろう付をする部材を塩化物系あるいは
弗化物系フラックスの蒸気が分圧として0.1mmHg以上か
つ250mmHg未満存在する非酸化雰囲気中でろう付するこ
とを特徴とするものである。
このように塩化物系あるいは弗化物系フラックスの上
記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、この上記は極微量
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。さらにこの上記は雰囲気中の水分および
酸素と結合して雰囲気をより非酸化性なものとし、材料
表面の酸化を防ぐ効果を持つ。ここで利用できるフラッ
クスはAlの酸化膜を破壊し得る塩化物系あるいは弗化物
系化合物さらに蒸発後上記化合物が形成され得る金属錯
体を含む化合物、あるいは単体である。具体的には塩化
亜鉛,塩化錫などや、フルオロアルミン酸金属錯体の蒸
気が含まれ、さらにKAlF4+K2AlF5・H2Oのような混合物
から発生の蒸気も含まれる。そしてこのような蒸気を発
生させるには蒸気混合物等を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ようなフラッ
クス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。
記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、この上記は極微量
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。さらにこの上記は雰囲気中の水分および
酸素と結合して雰囲気をより非酸化性なものとし、材料
表面の酸化を防ぐ効果を持つ。ここで利用できるフラッ
クスはAlの酸化膜を破壊し得る塩化物系あるいは弗化物
系化合物さらに蒸発後上記化合物が形成され得る金属錯
体を含む化合物、あるいは単体である。具体的には塩化
亜鉛,塩化錫などや、フルオロアルミン酸金属錯体の蒸
気が含まれ、さらにKAlF4+K2AlF5・H2Oのような混合物
から発生の蒸気も含まれる。そしてこのような蒸気を発
生させるには蒸気混合物等を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ようなフラッ
クス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。
フラックス蒸気は材料中のMg元素と反応し、通常のフ
ラックスろう付ができない。そこで本発明ろう付方法に
おいて、フラックス蒸気とMgとの反応を鋭意検討した結
果、良好なるろう付を行うためには0.6%以上1.2%未満
のMg含有合金ではフラックス蒸気分圧は0.005mmHg以
上、また1.2%以上2.3%未満のMg含有合金では0.1mmHg
以上確保する必要があることを見いだした。本発明によ
ればMgを0.6%を超えて含有するAl−Mg系合金であって
もろう付が可能となる。これはフラックスの蒸気が極微
量でありしかも均一に組立物に付着するからである。そ
してこのためフラックスとしての作用を行う蒸気と材料
中のMgとの反応が非常に少なくなり、従って該蒸気のフ
ラックスとしての効果は阻害されず、またMg含有材料内
でMgが表面層に拡散して材料内でMgの濃度差が生ずるこ
ともなく、さらにフラックス成分が該材料の表面層へ侵
入する量も僅かであるためにろうの流れが阻害されるこ
とはないからである。
ラックスろう付ができない。そこで本発明ろう付方法に
おいて、フラックス蒸気とMgとの反応を鋭意検討した結
果、良好なるろう付を行うためには0.6%以上1.2%未満
のMg含有合金ではフラックス蒸気分圧は0.005mmHg以
上、また1.2%以上2.3%未満のMg含有合金では0.1mmHg
以上確保する必要があることを見いだした。本発明によ
ればMgを0.6%を超えて含有するAl−Mg系合金であって
もろう付が可能となる。これはフラックスの蒸気が極微
量でありしかも均一に組立物に付着するからである。そ
してこのためフラックスとしての作用を行う蒸気と材料
中のMgとの反応が非常に少なくなり、従って該蒸気のフ
ラックスとしての効果は阻害されず、またMg含有材料内
でMgが表面層に拡散して材料内でMgの濃度差が生ずるこ
ともなく、さらにフラックス成分が該材料の表面層へ侵
入する量も僅かであるためにろうの流れが阻害されるこ
とはないからである。
一方フラックス分圧が高濃度となると、成形品表面に
未反応で付着するフラックス量が多くなり、耐食性が劣
化するとともにろう付面外観が悪くなる。しかしMg含有
合金の場合はMg元素とフラックスとが反応するため3.5m
mHg未満まで耐食性や表面外観が良好に維持されること
が分かった。さらに反応可能なMg量が多い高Mg含有Al合
金の場合、フラックス分圧が250mmHg未満まで表面状態
は良好に維持される。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
蒸気発生物と共に入れてろう付加熱すれば容易に所定濃
度のフラックス雰囲気を形成し、ろう付することができ
る。非酸化性雰囲気としては例えば窒素,アルゴン,一
酸化炭素などの雰囲気とともに真空状態においても利用
可能である。
未反応で付着するフラックス量が多くなり、耐食性が劣
化するとともにろう付面外観が悪くなる。しかしMg含有
合金の場合はMg元素とフラックスとが反応するため3.5m
mHg未満まで耐食性や表面外観が良好に維持されること
が分かった。さらに反応可能なMg量が多い高Mg含有Al合
金の場合、フラックス分圧が250mmHg未満まで表面状態
は良好に維持される。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
蒸気発生物と共に入れてろう付加熱すれば容易に所定濃
度のフラックス雰囲気を形成し、ろう付することができ
る。非酸化性雰囲気としては例えば窒素,アルゴン,一
酸化炭素などの雰囲気とともに真空状態においても利用
可能である。
次に本発明の実施例について説明する。
第1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(Al99.5%以上)製の管材(1)を蛇行
状に曲げ、この蛇行状管材(1)の間にAl−1%Mn−1
%Zn合金を基本組成としこれに各濃度のMgを添加した合
金試料を芯材とし、その両面にAl−10%Si−1%Zn合金
皮材をクラッドした厚さ0.16mmのブレージングシートか
らなるコルゲートフィン(2)を挟み、さらにAl−4%
Zn−1%Mg合金からなるコネクター(3)を取り付けて
この接合部にJISA4047(Al−11〜13%Si)からなる線径
1.6mmの線材を巻き、サーペンタインタイプをコンデン
サーを組立てた。
形したJISA1050(Al99.5%以上)製の管材(1)を蛇行
状に曲げ、この蛇行状管材(1)の間にAl−1%Mn−1
%Zn合金を基本組成としこれに各濃度のMgを添加した合
金試料を芯材とし、その両面にAl−10%Si−1%Zn合金
皮材をクラッドした厚さ0.16mmのブレージングシートか
らなるコルゲートフィン(2)を挟み、さらにAl−4%
Zn−1%Mg合金からなるコネクター(3)を取り付けて
この接合部にJISA4047(Al−11〜13%Si)からなる線径
1.6mmの線材を巻き、サーペンタインタイプをコンデン
サーを組立てた。
この組立物を有機溶剤で脱脂して内容積1立方メータ
ーのステンレス製の細い口を有する容器に所定量のKAlF
4とともに挿入した。その後容器内を窒素ガスにて置換
し、610℃に保持された電気炉内にこのトレーを挿入
し、上記組立物を610℃で5分間加熱してろう付を実施
した。このろう付処理中に容器から排出されるガス中の
フラックス濃度分析を行った。このときKAlF4は炉に挿
入されてからろう付温度まで昇温される間に溶融して蒸
発するとともにその濃度が上昇し、ろう付時には雰囲気
として組立物を覆うことになる。
ーのステンレス製の細い口を有する容器に所定量のKAlF
4とともに挿入した。その後容器内を窒素ガスにて置換
し、610℃に保持された電気炉内にこのトレーを挿入
し、上記組立物を610℃で5分間加熱してろう付を実施
した。このろう付処理中に容器から排出されるガス中の
フラックス濃度分析を行った。このときKAlF4は炉に挿
入されてからろう付温度まで昇温される間に溶融して蒸
発するとともにその濃度が上昇し、ろう付時には雰囲気
として組立物を覆うことになる。
上記ろう付後のコンデンサーを炉外へ取り出して表面
の外観観察を行い、またろう付状況を調べてこれらの結
果を第1表に示した。その後常法によりクロメート処
理,黒色塗装を行いこれらの付着性をクロメート性,塗
装性として第1表に併記した。またこの塗装後のコンデ
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時間実施して貫通孔食の有無を調べその結果
を第1表に併記した。
の外観観察を行い、またろう付状況を調べてこれらの結
果を第1表に示した。その後常法によりクロメート処
理,黒色塗装を行いこれらの付着性をクロメート性,塗
装性として第1表に併記した。またこの塗装後のコンデ
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時間実施して貫通孔食の有無を調べその結果
を第1表に併記した。
比較のため上記第1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1図に示す組立物を有機溶剤により脱脂した
のち10%濃度のKAlF4懸濁液を塗布し、200℃で10分間の
乾燥を行った。その後窒素ガス雰囲気で置換され、610
℃に保持された電気炉内にこの組立物を挿入して610℃
で5分間加熱してろう付を行った。その後の工程は上記
と同様に行い、かつこのろう付されたコンデンサーにつ
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1表に示した。
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1図に示す組立物を有機溶剤により脱脂した
のち10%濃度のKAlF4懸濁液を塗布し、200℃で10分間の
乾燥を行った。その後窒素ガス雰囲気で置換され、610
℃に保持された電気炉内にこの組立物を挿入して610℃
で5分間加熱してろう付を行った。その後の工程は上記
と同様に行い、かつこのろう付されたコンデンサーにつ
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1表に示した。
第1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、ろう付状況もフィン
と管材との接合部であるフィン部,コネクターと管材と
の接合部であるコネクター部共に優れていた。さらにク
ロメート性,塗装性も良好で、耐食性も良好であった。
ンデンサーの表面はきれいであり、ろう付状況もフィン
と管材との接合部であるフィン部,コネクターと管材と
の接合部であるコネクター部共に優れていた。さらにク
ロメート性,塗装性も良好で、耐食性も良好であった。
これに対し従来法によるコンデンサーは、表面にフラ
ックス残渣が全面に濃く不均一に付着しており、外観上
好ましくない。またろう付状況はフィン部は良好であっ
たが、コネクター部はろう付できなかった。さらにろう
付後のクロメート処理および塗装は不均一であり、耐食
性については特に第1図の管材(1)の曲げ部(4)で
貫通孔食が発生した。
ックス残渣が全面に濃く不均一に付着しており、外観上
好ましくない。またろう付状況はフィン部は良好であっ
たが、コネクター部はろう付できなかった。さらにろう
付後のクロメート処理および塗装は不均一であり、耐食
性については特に第1図の管材(1)の曲げ部(4)で
貫通孔食が発生した。
[発明の効果] このように本発明によれば、従来のろう付法に比べて
例えば自動車等の熱交換器の製造工程が短縮できるので
製造コストが安価になり、またろう付後の表面がきれい
であるためクロメート処理等の後処理での表面処理性が
良好で耐食性が優れる等の品質が向上し、さらにMgを多
く含有する合金のろう付も可でもある等工業上顕著な効
果を奏するものである。
例えば自動車等の熱交換器の製造工程が短縮できるので
製造コストが安価になり、またろう付後の表面がきれい
であるためクロメート処理等の後処理での表面処理性が
良好で耐食性が優れる等の品質が向上し、さらにMgを多
く含有する合金のろう付も可でもある等工業上顕著な効
果を奏するものである。
第1図はエアコン用熱交換器である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,第2図は管材と
フィン部の接合部を拡大して示す側面図である。 1……管材 2……フィン 3……コネクター 4……曲げ部
プのコンデンサーの一例を示す斜視図,第2図は管材と
フィン部の接合部を拡大して示す側面図である。 1……管材 2……フィン 3……コネクター 4……曲げ部
Claims (2)
- 【請求項1】重量%にて0.3%以上かつ1.2%未満のMgを
含有するAl合金をろう材を介してろう付する方法におい
て、ろう付をする部材を塩化物系あるいは弗化物系フラ
ックスの蒸気が分圧として0.005mmHg以上かつ3.5mmHg未
満存在する非酸化雰囲気中でろう付することを特徴とす
るMg含有Al合金の気相ろう付方法。 - 【請求項2】重量%にて1.2%以上かつ2.3%未満のMgを
含有するAl合金をろう材を介してろう付する方法におい
て、ろう付をする部材を塩化物系あるいは弗化物系フラ
ックスの蒸気が分圧として0.1mmHg以上かつ250mmHg未満
存在する非酸化雰囲気中でろう付することを特徴とする
Mg含有Al合金の気相ろう付方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23675189A JP2662048B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | Mg含有A▲l▼合金の気相ろう付法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23675189A JP2662048B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | Mg含有A▲l▼合金の気相ろう付法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03114667A JPH03114667A (ja) | 1991-05-15 |
JP2662048B2 true JP2662048B2 (ja) | 1997-10-08 |
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ID=17005253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23675189A Expired - Fee Related JP2662048B2 (ja) | 1989-09-12 | 1989-09-12 | Mg含有A▲l▼合金の気相ろう付法 |
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---|---|
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---|---|---|---|---|
US20030183376A1 (en) * | 2002-04-02 | 2003-10-02 | Abell Bradley David | High strength CAB brazed heat exchangers using high strength fin materials |
-
1989
- 1989-09-12 JP JP23675189A patent/JP2662048B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03114667A (ja) | 1991-05-15 |
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