JP2681397B2 - Aluminum or aluminum alloy brazing composition - Google Patents
Aluminum or aluminum alloy brazing compositionInfo
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Description
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金のろう
付け用組成物に関するものである。The present invention relates to an aluminum or aluminum alloy brazing composition.
アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、単にアル
ミニウム合金）製の部材をろう付けするに際し、このア
ルミニウム合金部材が単純が形状で、かつ、接合個所が
少ない場合には、ろう線材を用いたトーチろう付けで十
分に対応できると言われている。 しかしながら、アルミニウム合金製の熱交換器におけ
るチューブとフィンとの接合の場合のように、接合個所
が多く複雑な形状の場合には、上記の方法では対処でき
にくく、この様な場合にあってはろう材を予め張り合わ
せたブレージングシートを用い、そして真空ろう付け、
不活性雰囲気下でのろう付け、フラックスを用いたろう
付け等のろう付け方法が提案されている。 ところで、上記ブレージングシートを用いてのろう付
け方法は、複雑な形や接合個所が多い熱交換器のような
場合に非常に有効なるも、ろう付けに必要な部分以外に
もろう材が張り合わされている為、無駄が多いとも言
え、それだけコストが高いものについていることは間違
いない。 さらに、ろう材が全面に張り合わされていることか
ら、ろう付け加熱時にろうが母材を侵食し、母材の変形
を引き起こす問題のあることも判ってきた。When brazing a member made of aluminum or an aluminum alloy (hereinafter simply referred to as an aluminum alloy), if the aluminum alloy member has a simple shape and there are few joints, torch brazing using a brazing wire is sufficient. It is said that it can cope with. However, in the case where the number of joints is complicated and there are many complicated shapes such as the case of joining the tube and the fin in the heat exchanger made of aluminum alloy, it is difficult to deal with the above method, and in such a case, Using a brazing sheet that is pre-bonded with brazing material, and vacuum brazing,
Brazing methods such as brazing in an inert atmosphere and brazing using a flux have been proposed. By the way, the brazing method using the brazing sheet is very effective in the case of a heat exchanger having a complicated shape and many joints, but a brazing material is bonded to a part other than the part necessary for brazing. Therefore, it can be said that there is a lot of waste, but there is no doubt that it is expensive. Further, since the brazing material is adhered to the entire surface, it has been found that there is a problem that the brazing material corrodes the base material during heating of the brazing material and causes deformation of the base material.
このような観点から、本発明者は、これに対する研究
開発を進めていった結果、ブレージングシートを用いな
いで複雑な形状の接合部にろう材を提供する手段として
ろう材粉末を用いることが有効と考えた。そして、この
場合、ろう材粉末のみでは、ろう材を接合部に均一に供
給付着させることはできないけれども樹脂バインダとの
混合物にしておけば良いことに気が付いた。 しかしながら、この樹脂はどのようなものでも良いも
のではないことが判ってきた。 すなわち、本発明の研究過程において得た特開昭56−
160869号公報においては、フッ化物系フラックス粉末と
粒径が実質的に１〜200μｍからなるZn粉末を重量比で
４〜９対６〜１の割合で液体中に懸濁させ、さらにカル
ボキシメチルセルロースをバインダとして0.5重量％以
下加え、このカルボキシメチルセルロースを含む懸濁液
をアルミニウム合金からなる接合材表面に付着させ、次
いで該接合材を乾燥させ、しかる後該接合材を不活性ガ
ス中で該接合材の融点より低く、かつZn及び上記のフッ
化物系フラックスの融点よりも高い温度に加熱し、ろう
材を溶融して接合するアルミニウム合金のろう付方法が
提案されており、この技術思想を例えばAl−Si等のアル
ミニウム合金粉末をろう材として用いるろう付けの場合
に応用した所、予想と異なり良好なるろう付けが得られ
なかった。 又、特公昭58−31274号公報においては、金属粉末と
側鎖にカルボキシル基を有する水溶性高分子化合物と水
とを必須成分とするろう付け用金属ペースト組成物が提
案されており、その詳細な説明の部分において該水溶性
高分子化合物としては熱硬化型のアクリル系の樹脂（熱
可塑性の樹脂であってはならない）があり、金属粉末と
して銅やニッケル粉末が用いられる旨開示されており、
この技術思想を例えばAl−Si等のアルミニウム合金粉末
をろう材として用いるろう付けの場合に応用、すなわち
この技術思想において提案されている熱硬化型のアクリ
ル系樹脂を樹脂バインダに用いた所、予想と異なり良好
なろう付けは得られなかった。 すなわち、これまでにおいてろう材を粉末タイプとし
た場合に樹脂をバインダとして用いることは既に提案さ
れており、これまでに提案されていた各種の樹脂を用い
て例えばAl−Si等のアルミニウム合金粉末をろう材とし
て用いるろう付けの場合に応用してみたのであるが、ろ
う材の金属成分が大幅に異なっていた為であるせいか、
これまでに提案されていた技術のものでは良好なろう付
け結果が得られなかった。 そこで、本発明者は、ろう付け温度が約500〜630℃で
あるAl−Si、Al−Zn等のアルミニウム合金をろう材とし
た場合の樹脂バインダとして用いることができる樹脂が
ないものかと数えきれない程のテストを繰り返した結
果、アルミニウム合金粉末をろう材粉末とした場合の樹
脂バインダとしてはろう付温度において揮発（ろう付温
度に加熱された際、その樹脂が炭化して多量のカーボン
残渣が発生するようになるものではなく、例えば炭素鎖
が切れて揮発し、消失）する熱可塑性のアクリル系樹脂
であれば良いことを見出すに至った。 例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステル等のホモポリマーあるいは
コポリマーといった分子量が1000〜1000000の熱可塑性
のアクリル系樹脂を用いた場合に優れたろう付け特性が
得られたことを見出した。 尚、樹脂バインダが少なすぎると、ろう材粉末を均一
に供給できないことから、又、逆に樹脂バインダが多す
ぎると、ろう付け特性が低下したことから、樹脂バイン
ダとアルミニウム合金粉末の割合は所定の範囲内のもの
でなければならなかった。 本発明はかかる知見を基にして達成されたものであ
り、接合個所が多い場合でも、あるいは複雑な形状の部
品の場合でも簡単にろう付けを実施できるアルミニウム
合金用ろう付け組成物を提供することを目的とする。 この本発明の目的は、ろう付け用のアルミニウム合金
粉末と、アクリル系の熱可塑性樹脂（特に、アクリル系
の樹脂で、かつ、ろう付温度において揮発する熱可塑性
樹脂）とを含み、このアクリル系の熱可塑性樹脂の量／
アルミニウム合金粉末の量が0.1/99.0〜35/65（重量
比）であることを特徴とするアルミニウム又はアルミニ
ウム合金のろう付け用組成物によって達成される。 尚、このアルミニウム合金のろう付け用組成物におい
て、ろう付け用のフラックスがさらに含まれてなること
が好ましく、この場合にフラックス／アルミニウム合金
粉末の割合は0.1/99.9〜60/40（重量比）である。 又、アルミニウム合金粉末はその粒径が約10〜200μ
ｍであるものが好ましく、又、樹脂バインダはその分子
量が1000〜1000000であるものが好ましい。 そして、ろう付け用のアルミニウム合金粉末は、Al−
Si合金、Al−Si−Mg合金、Al−Si−Zn合金、Al−Zn合金
等の接合しようとするアルミニウム合金より融点の低い
アルミニウム合金であれば良い。 この本発明になるアルミニウム合金のろう付け用組成
物は、ろう付け用のアルミニウム合金粉末及び熱可塑性
のアクリル系樹脂を、水あるいは有機溶剤（好ましくは
水）中で混合分散させればよく、この混合分散溶液をろ
う付けしようとする個所に塗布やスプレー手段等で付着
させ、真空雰囲気下、不活性雰囲気下でのろう付け、フ
ラックスろう付け方法さらにはトーチろう付け方法等所
定のろう付け手段でろう付けすればよい。 尚、フラックスを用いるろう付けの場合にあっては、
塩化物系やフッ化物系のフラックス成分を上記混合分散
溶液中に混合分散させておけば、その後のフラックス塗
布工程をなくすことができると共に、ろう付けに必要な
量だけフラックスを添加すれば良いから、フラックスを
使い過ぎることがなく、コスト的に有利である。 フラックスとしては、KCl−LiCl系、ZnCl2系等の塩化
物系のものやKF−AlF3系等のフッ化物系のものが使用で
き、その添加量はろう付け雰囲気によって異なるもの
の、フラックス／ろう付け用アルミニウム合金粉末は0.
1/99.9〜60/40であればよい。From this point of view, as a result of advancing research and development for this, the present inventor effectively uses brazing filler metal powder as a means for providing a brazing filler metal to a joint having a complicated shape without using a brazing sheet. I thought. Then, in this case, it was found that the brazing filler metal alone could not uniformly supply and adhere the brazing filler metal to the joint, but it was sufficient to use a mixture with the resin binder. However, it has been found that this resin is not good. That is, in Japanese Patent Laid-Open No. 56-
In JP-A-86969, a fluoride-based flux powder and a Zn powder having a particle size of substantially 1 to 200 μm are suspended in a liquid at a weight ratio of 4 to 9 to 6 to 1, and carboxymethyl cellulose is further added. 0.5% by weight or less of a binder is added, the suspension containing carboxymethyl cellulose is adhered to the surface of a joining material made of an aluminum alloy, the joining material is then dried, and then the joining material is mixed with an inert gas in the joining material. A method of brazing an aluminum alloy, in which the temperature is lower than the melting point of Al and is higher than the melting points of Zn and the above-mentioned fluoride-based flux, and the brazing material is melted and joined, is proposed. When applied to brazing using an aluminum alloy powder such as -Si as a brazing material, a good brazing was not obtained, which was unexpected. Further, Japanese Patent Publication No. 58-31274 proposes a brazing metal paste composition comprising a metal powder, a water-soluble polymer compound having a carboxyl group in a side chain and water as essential components. It is disclosed that the water-soluble polymer compound includes a thermosetting acrylic resin (not a thermoplastic resin), and copper or nickel powder is used as the metal powder. ,
This technical idea is applied to the case of brazing using an aluminum alloy powder such as Al-Si as a brazing material, that is, when a thermosetting acrylic resin proposed in this technical idea is used as a resin binder, Different from that, good brazing could not be obtained. That is, it has already been proposed to use a resin as a binder when the brazing material is made into a powder type, and aluminum alloy powder such as Al-Si using various kinds of resins that have been proposed so far. I tried to apply it to brazing as a brazing material, probably because the metal components of the brazing material were significantly different.
Good brazing results have not been obtained with the techniques proposed so far. Therefore, the present inventor counts whether there is a resin that can be used as a resin binder when an aluminum alloy such as Al—Si and Al—Zn having a brazing temperature of about 500 to 630 ° C. is used. As a result of repeated tests to the extent that it does not exist, as a resin binder when using aluminum alloy powder as brazing powder, it volatilizes at the brazing temperature (when heated to the brazing temperature, the resin carbonizes and a large amount of carbon residue is generated. It has been found that a thermoplastic acrylic resin that does not occur, for example, a carbon chain is broken and volatilizes and disappears). For example, it was found that excellent brazing characteristics were obtained when a thermoplastic acrylic resin having a molecular weight of 1000 to 100000 such as acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester, methacrylic acid ester homopolymer or copolymer was used. It was Incidentally, if the resin binder is too small, the brazing filler metal powder cannot be uniformly supplied, and conversely, if the resin binder is too much, the brazing characteristics are deteriorated, so that the ratio of the resin binder and the aluminum alloy powder is predetermined. Had to be in the range of. The present invention has been achieved based on such findings, and provides a brazing composition for an aluminum alloy that can be easily brazed even when there are many joints or even in the case of parts having a complicated shape. With the goal. The object of the present invention includes an aluminum alloy powder for brazing and an acrylic thermoplastic resin (particularly, an acrylic resin which is a thermoplastic resin that volatilizes at a brazing temperature). Amount of thermoplastic resin /
Achieved by an aluminum or aluminum alloy brazing composition, characterized in that the amount of aluminum alloy powder is 0.1 / 99.0 to 35/65 (weight ratio). The aluminum alloy brazing composition preferably further contains a brazing flux. In this case, the flux / aluminum alloy powder ratio is 0.1 / 99.9 to 60/40 (weight ratio). Is. Also, the particle size of aluminum alloy powder is about 10-200μ.
The resin binder preferably has a molecular weight of 1,000 to 100,000. The aluminum alloy powder for brazing is Al-
Any aluminum alloy having a melting point lower than that of the aluminum alloy to be joined such as Si alloy, Al-Si-Mg alloy, Al-Si-Zn alloy, and Al-Zn alloy may be used. The aluminum alloy brazing composition according to the present invention may be obtained by mixing and dispersing the aluminum alloy powder for brazing and the thermoplastic acrylic resin in water or an organic solvent (preferably water). Apply the mixed dispersion solution to the place to be brazed by applying or spraying it, and brazing in a vacuum atmosphere, inert atmosphere, flux brazing method, torch brazing method, etc. Just braze it. In the case of brazing using flux,
By mixing and dispersing chloride-based or fluoride-based flux components in the above-mentioned mixed dispersion solution, it is possible to eliminate the subsequent flux application step and to add the flux in an amount necessary for brazing. In addition, the flux is not used too much, which is advantageous in terms of cost. As the flux, chloride type such as KCl-LiCl type and ZnCl 2 type and fluoride type such as KF-AlF 3 type can be used. Aluminum alloy powder for attachment is 0.
It should be 1 / 99.9 to 60/40.
【実施例１】 A1050合金を押出により多穴管とし、これに平均粒径
約50μｍのAl−10wt％Si合金粉末と分子量が数万のポリ
アクリル酸ブチル（熱可塑性）とを95:5の割合（重量
比）で混合し、これに水を適量加えて水溶液とし、この
水溶液を塗布、乾燥し、表面にAl−10wt％Si合金粉末が
ポリアクリル酸ブチルで結着された（ろう合金粉末の塗
膜が形成された）押出多穴管１とする。 この押出多穴管１にA7072合金をコルゲート加工して
得たフィン２を第１図のように組み合わせ、５％のフッ
化物系フラックスを塗布する。 そして、乾燥後、窒素ガス雰囲気中で600℃×5minの
条件でろう付けを行う。Example 1 A1050 alloy was extruded into a multi-hole tube, and Al-10 wt% Si alloy powder having an average particle size of about 50 μm and polybutyl acrylate (thermoplastic) having a molecular weight of tens of thousands were mixed at 95: 5. Mix in a ratio (weight ratio), add an appropriate amount of water to form an aqueous solution, apply this aqueous solution, dry it, and bind Al-10wt% Si alloy powder on the surface with polybutyl acrylate (wax alloy powder The extruded multi-hole tube 1 on which the coating film (1) is formed. The extruded multi-hole tube 1 is assembled with fins 2 obtained by corrugating an A7072 alloy as shown in FIG. 1, and 5% fluoride flux is applied. After drying, brazing is performed in a nitrogen gas atmosphere at 600 ° C. for 5 minutes.
【実施例２】 実施例１において、Al−10wt％Si合金ろう粉末とポリ
アクリル酸ブチルとの混合物中に、あらかじめフッ化物
系フラックスをろう粉末／フラックスの重量比が99/1に
なるように混ぜておき、フッ化物系フラックスを後で塗
布することを省略する以外は同様に行った。[Example 2] In Example 1, a mixture of Al-10wt% Si alloy brazing powder and polybutyl acrylate was mixed with a fluoride-based flux so that the weight ratio of brazing powder / flux was 99/1. The same procedure was performed except that the mixture was mixed and the subsequent application of the fluoride-based flux was omitted.
【実施例３】 実施例２において、ろう粉末をAl−10wt％Si−2wt％Z
n合金とした以外は同様に行った。Example 3 In Example 2, the brazing powder was Al-10 wt% Si-2 wt% Z.
The same procedure was performed except that the n alloy was used.
【実施例４】 実施例３において、フッ化物系フラックスの代わりに
塩化物系フラックスを用い、かつ、ろう粉末／フラック
スの重量比は60/40になるようにし、その後大気炉中で6
00×5minの条件でろう付けを行う以外は同様に行った。Example 4 In Example 3, a chloride-based flux was used instead of the fluoride-based flux, and the weight ratio of the brazing powder / flux was set to 60/40, and then 6 times in an atmospheric furnace.
The same procedure was performed except that brazing was performed under the condition of 00 × 5 min.
【実施例５】 実施例１において用いた分子量が数万のポリアクリル
酸ブチルの代わりに、分子量が数十万のアクリル酸エス
テルのコポリマー（熱可塑性）を用いて同様に行った。Example 5 Instead of the polybutyl acrylate having a molecular weight of tens of thousands used in Example 1, a copolymer of acrylic acid ester having a molecular weight of hundreds of thousands (thermoplasticity) was used in the same manner.
【比較例１】 A7072合金の両面に厚さが各々10％になるようにBA404
5合金を張り合わせた0.1mmのブレージングシートをコル
ゲート加工によりフィンとし、これとA1050合金押出多
穴管を組み合わせ、これにフッ化物系のフラックスを塗
布し、その後窒素ガス雰囲気中で600℃×5minの条件で
ろう付けを行った。[Comparative Example 1] BA404 so that the thickness is 10% on each side of the A7072 alloy.
A 0.1 mm brazing sheet made by laminating 5 alloys was used as a fin by corrugating, and this was combined with an A1050 alloy extruded multi-hole tube, and a fluoride-based flux was applied to this, then 600 ° C x 5 min in a nitrogen gas atmosphere. Brazing was performed under the conditions.
【比較例２】 実施例１において、ポリアクリル酸ブチル／ろう粉末
を40/60（重量比）にする以外は同様に行った。Comparative Example 2 The same procedure as in Example 1 was carried out except that the polybutyl acrylate / wax powder was changed to 40/60 (weight ratio).
【比較例３】 実施例１において、ポリアクリル酸ブチルの代わりに
カルボキシメチルセルロースを用いて同様に行った。Comparative Example 3 The same procedure as in Example 1 was carried out except that carboxymethyl cellulose was used instead of polybutyl acrylate.
【比較例４】 比較例３において、カルボキシメチルセルロース／ろ
う粉末を0.5/99.5（重量比）にする以外は同様に行っ
た。[Comparative Example 4] The same procedure as in Comparative Example 3 was repeated except that carboxymethyl cellulose / wax powder was changed to 0.5 / 99.5 (weight ratio).
【比較例５】 実施例１において、ポリアクリル酸ブチルの代わりに
熱硬化型のポリアクリル酸ナトリウムを用いて同様に行
った。Comparative Example 5 The same procedure as in Example 1 was carried out, except that thermosetting sodium polyacrylate was used instead of polybutyl acrylate.
【比較例６】 比較例５において、熱硬化型のポリアクリル酸ナトリ
ウム／ろう粉末を1/99（重量比）にする以外は同様に行
った。Comparative Example 6 The same procedure as in Comparative Example 5 was repeated except that the thermosetting sodium polyacrylate / wax powder was changed to 1/99 (weight ratio).
【比較例７〜１２】 実施例１において、ポリアクリル酸ブチルの代わりに
塩化ビニル系樹脂（比較例７）、エポキシ系樹脂（比較
例８）、ポリエチレンオキサイド（比較例９）、ポリオ
レフィンのアルカリ塩（比較例10）、ポリイソブチレン
（比較例11）、澱粉（比較例12）を各々用いて同様に行
った。Comparative Examples 7 to 12 In Example 1, instead of polybutyl acrylate, a vinyl chloride resin (Comparative Example 7), an epoxy resin (Comparative Example 8), polyethylene oxide (Comparative Example 9), an alkali salt of polyolefin. (Comparative Example 10), polyisobutylene (Comparative Example 11), and starch (Comparative Example 12) were used in the same manner.
【比較例１３】 実施例１において、Al−10wt％Si合金粉末と分子量が
数万のポリアクリル酸ブチルとを含有させた水溶液を用
いる代わりに、フュージョン社のNBA−107cを用いて同
様に行った。Comparative Example 13 Instead of using the aqueous solution containing Al-10 wt% Si alloy powder and polybutyl acrylate having a molecular weight of tens of thousands in Example 1, NBA-107c manufactured by Fusion Co., Ltd. was used. It was
上記各例におけるろう付け性、フィンの変形具合及び
CASS試験720時間を行い、押出多穴管の最大孔食深さを
調べたので、その結果を表１に示す。 又、アルミニウム合金板の上にアルミニウム合金ろう
粉末及びバインダ樹脂を含む溶液を塗布し、乾燥させた
後このアルミニウム合金板を成形加工し、この加工特性
も調べたので、その結果も併せて表１に示す。 Brazing property in each of the above examples, the degree of fin deformation, and
The CASS test was carried out for 720 hours, and the maximum pitting depth of the extruded multi-hole pipe was examined. The results are shown in Table 1. Further, a solution containing aluminum alloy brazing powder and a binder resin was applied onto the aluminum alloy plate, dried, and then this aluminum alloy plate was subjected to molding processing, and its processing characteristics were also investigated. The results are also shown in Table 1. Shown in.
第１図は、押出多穴管とフィンとの組立状態を示す説明
図である。 １……押出多穴管、２……フィン。FIG. 1 is an explanatory view showing an assembled state of an extruded multi-hole pipe and fins. 1 ... Extruded multi-hole tube, 2 ... Fin.
Claims (4)
クリル系の熱可塑性樹脂とを含み、このアクリル系の熱
可塑性樹脂の量／アルミニウム合金粉末の量が0.1/99.0
〜35/65（重量比）であることを特徴とするアルミニウ
ム又はアルミニウム合金のろう付け用組成物。1. An aluminum alloy powder for brazing and an acrylic thermoplastic resin, wherein the acrylic thermoplastic resin amount / aluminum alloy powder amount is 0.1 / 99.0.
A brazing composition of aluminum or an aluminum alloy, characterized in that the brazing composition is in the range of 35 to 65 (weight ratio).
又はアルミニウム合金のろう付け用組成物において、ろ
う付け用のフラックスがさらに含まれてなり、このフラ
ックスの量／アルミニウム合金粉末の量が0.1/99.9〜60
/40（重量比）であるもの。2. The brazing composition for aluminum or aluminum alloy according to claim 1, further comprising a brazing flux, wherein the amount of the flux / the amount of the aluminum alloy powder is 0.1. /99.9-60
It is / 40 (weight ratio).
ルミニウム又はアルミニウム合金のろう付け用組成物に
おいて、アルミニウム合金粉末は、その粒径が10〜200
μｍであるもの。3. The aluminum or aluminum alloy brazing composition according to claim 1 or 2, wherein the aluminum alloy powder has a particle size of 10 to 200.
What is μm.
記載のアルミニウム又はアルミニウム合金のろう付け用
組成物において、熱可塑性樹脂は、その分子量が1000〜
1000000であるもの。4. The brazing composition for aluminum or aluminum alloy according to any one of claims 1 to 3, wherein the thermoplastic resin has a molecular weight of 1,000 to 1,000.
What is 1000000.
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