JP2747344B2

JP2747344B2 - アルミニウム材のろう付方法

Info

Publication number: JP2747344B2
Application number: JP28594789A
Authority: JP
Inventors: 昭一佐藤; 秀一室岡; 康弘納; 智子荒井
Original assignee: SHOWA ARUMINIUMU KK
Current assignee: SHOWA ARUMINIUMU KK
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1998-05-06
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JPH03146265A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明はアルミニウム材のろう付方法、例えばろう
付仕様によるアルミニウム製熱交換器の製造に好適に用
いられるアルミニウム材のろう付方法に関する。

なお、この明細書において、アルミニウムの語はその
合金を含む意味で用いる。

従来の技術例えば、自動車用ラジエーター、カークーラー用エバ
ポレーター、コンデンサーその他電機、機械用のアルミ
ニウム製熱交換器やアルミニウム製の自動車用給気マニ
ホルド等をろう付によって製作する場合、真空ろう付の
場合を除き、フッ化物系フラックスを用いて熱交換気構
成部材をろう付接合する方法が多く用いられている。

従来、かかるフラックスろう付を行う場合、まずフッ
化物系フラックスを水または溶剤中に懸濁させたのち、
この懸濁液を、接合すべきアルミニウム材の表面にスプ
レー法、シャワー法、浸漬法等により塗布し、次いでこ
れを予熱乾燥して水分を蒸発除去し、しかるのち非酸化
性雰囲気中で所定温度に加熱し、接合用ろう材を溶融し
てろう付を行っていた。

発明が解決しようとする課題しかし、この方法では懸濁液の塗布作業や塗布後の乾
燥作業が必要であり、生産性が良くなかった。しかも、
アルミニウム接合部材が複雑な形状の場合には、自動フ
ラックス塗布が困難で、作業員が直接ハケ等で塗布する
必要があり、作業性が良くなかった。また、乾燥のため
の乾燥炉が必要であることから設備が大型化する欠点も
あった。さらに懸濁液の温度管理や塗布量の管理が面倒
でもあった。さらにまた、アルミニウム材へのフラック
ス付着量が概して多いため、ろう付炉内が汚染されると
か炉中で溶融したフラックスが滴下して炉内に蓄積され
る事態を生じ、このため炉のクリーニング、ホーバーホ
ールの頻度を多くせざるを得ないという問題もあった。
さらにはまた、フラックスを塗布してろう付を行うと、
ろう付後のアルミニウム材の表面にフラックスが残留し
て灰色ないし白色のシミを生じ、色調ムラを呈して外管
体裁を損うばかりかその後の表面処理を妨げるという問
題もあった。しかもこの残留したフラックスはアルミニ
ウム材の表面に固着しており、その除去は甚だ困難であ
った。

そこで、本出願人は先に、かかる問題を一挙に解決し
うるアルミニウム材のろう付方法として、ろう付炉内を
フッ化物の微粉末粒子を含む雰囲気に調整し、該雰囲気
中でアルミニウム接合部材を所定温度に加熱し、接合用
ろう材を溶融してろう付を行う方法を提案した（特開昭
64−87058号）。このろう付方法によれば、ろう付炉内
のフッ化物微粉末粒子が良好なフラックス作用を発揮す
るため、フラックス懸濁液の塗布を全く不要となしうる
画期的なものであったが、次のような欠点を有すること
が判明した。即ち、ろう付のためには一定の時間が必要
であり、このため特に連続炉等の場合にはろう付炉の容
量が大きく設定されていることから、ろう付炉内をフッ
化物微粉末粒子の含有雰囲気とする上記方法では、フッ
化物微粉末粒子の使用量が多くならざるを得ないという
欠点があった。また、従来の懸濁液塗布方式に較べて、
ろう付炉内に持ち込まれるフラックス量ははるかに少な
くなり、従ってろう付炉の汚染や損傷の頻度は格段に少
なくなるものの、経時的な蓄積による汚染や損傷は依然
これを完全には免れ得ないというような欠点もあった。

この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたもの
で、懸濁液の塗布から生ずる一連の問題を解消しうるの
はもとより、フッ化物微粉末粒子の使用量を少なくでき
かつフラックスによるろう付炉の汚染等の問題をも改善
したアルミニウム材のろう付方法の提供を目的とするも
のである。

課題を解決するための手段上記目的を達成するために、この発明は、ろう付前
に、フッ化物微粉末粒子を含む雰囲気中にアルミニウム
接合部材を保持することにより前処理を行い、その後に
通常のフッ化物微粉末粒子を含まない雰囲気中でろう付
を行うことで良好なろう付を行い得ることを見出し、か
かる知見に基いてこの発明を完成しえたものである。

即ち、この発明は、前処理炉内をフッ化物の微粉末粒
子を含む雰囲気に調整し、該雰囲気中にアルミニウム接
合部材を保持することにより前処理を行ったのち、この
前処理済みのアルミニウム接合部材を、フッ化物の微粉
末粒子を含まない雰囲気に調整したろう付炉内に搬入
し、該ろう付炉内で所定温度に加熱し、接合用ろう材を
溶融してろう付を行うことを特徴とするものである。

まず、前処理炉内の雰囲気について説明すると、フッ
化物の微粉末粒子はフラックス作用即ち接合部の酸化皮
膜を除去して次工程でのろう付時にろう材の濡れ性、流
動性を向上させる作用を発揮し、良好なろう付を実現す
る役割を果すものである。ここに、フッ化物の具体的組
成は特に限定されることはなく、フラックスとして用い
られるものを任意に使用でき、例えばKFとAlF₃の共晶錯
体化合物からなるものを用いうる。また、フッ化物の微
粉末粒子は１種類のものであっても良く、あるいは２種
以上のフッ化物の混合であっても良い。フッ化物の微粉
末粒子を含む前処理炉内の雰囲気は非酸化性雰囲気とす
るのが良い。一般的にはN₂、Ar、Heガス等の不活性ガス
雰囲気にフッ化物微粉末粒子が含まれた雰囲気とする。
かかる炉内雰囲気の温度は、フッ化物微粉末粒子がガス
化しない温度に設定すべきであり、例えば常温〜500℃
程度に設定する。雰囲気中のフッ化物微粉末粒子の含有
量は良好なフラックス作用を発揮させるためには0.01〜
10g/m³程度に設定するのが良い。0.01g/m³未満では少な
すぎて良好なフラックス作用を発揮できない虞れがあ
り、10g/m³を超えてもフラックス効果が飽和し、却って
経済的な無駄となる。また、前処理炉内の雰囲気中に水
分や酸素は存在しないのが望ましいが、H₂O:10000ppm程
度以下、O₂:10000ppm程度以下の混入量であればろう付
性にほとんど影響を与えることはない。O₂等が10000ppm
を超えるとアルミニウム材の表面酸化膜が厚くなり良好
なろう付を妨げる虞れがある。

前処理炉内の雰囲気をフッ化物の微粉末粒子含有雰囲
気に調整するための手段は特に限定されないが、例えば
微粉末状にしたフッ化物を不活性ガスとともに送給する
とか、熱対流、撹拌ファン、振動機等で炉内雰囲気中に
浮遊させるとか、あるいはこれらを適宜組合せた方法を
挙げうる。フッ化物微粉末粒子は、雰囲気中への浮遊を
促進すべく50μｍ以下の粒径としておくのが良い。不活
性ガスの流量は、フッ化物微粉末粒子の均一撹拌を促進
すべく、炉内流速として0.1〜10cm/secに設定するのが
良い。

上記のようにしてフッ化物微粉末粒子含有雰囲気に調
整した前処理炉に、アルミニウム接合部材を搬入して該
雰囲気中に保持することにより前処理を行う。前処理の
時間は１分程度で良い。

上記前処理を終えたアルミニウム接合部材は、次いで
これをろう付炉に搬入する。ろう付炉の雰囲気はフッ化
物微粉末粒子を実質的に含まない例えばN₂ガス雰囲気等
の不活性ガス雰囲気に調整する。ここに、「実質的に」
とは不可避的に微量のフッ化物微粉末粒子が含まれる場
合を許容する趣旨である。この雰囲気中でアルミニウム
接合部材よりも融点の低いアルミニウムろう材を用いて
580〜620℃程度の温度に加熱することによりろう材を溶
融し、良好なろう付接合が達成される。このように、前
処理段階でフッ化物微粉末粒子含有雰囲気にアルミニウ
ム接合部材を保持するだけで良好なろう付が達成できる
のは、おそらくは前処理によってフッ化物微粉末粒子が
アルミニウム接合部材の表面に付着し、これがそのまま
ろう付炉に運ばれてフラックス作用を発揮するからと考
えられる。なお、ろう材にはSi含有量約4.5〜13.5wt％
程度のAl−Si系合金が用いられるのが普通であり、該ろ
う材は作業性の点から、通常、接合されるべき部材の少
なくとも一方のアルミニウム材にクラッドして使用され
るのが望ましい。

また、前処理炉とろう付炉との関係はこの発明の効果
に影響を及ぼす事項ではなく、第１図に示すような連続
式に構成しても良く、第２図に示すようなバッチ式に構
成しても良い。第１図の連続式のものにおいて、（１）
は前処理炉、（２）はろう付炉、（３）は不活性ガス供
給器、（４）はフッ化物微粉末粒子供給器であり、フッ
化物微粉末粒子は不活性ガスに混入されて前処理炉
（１）へ導入されるものとなされ、均一撹拌用のファン
（５）により前処理炉（１）内に均一に浮遊分散するも
のとなされている。（６）はアルミニウム接合部材であ
り、アルミニウム接合部材（６）はコンベア等で前処理
炉（１）からろう付炉（２）へと連続的に搬入されるも
のとなされている。またろう付炉（２）に供給される不
活性ガスの圧力により、前処理炉（１）からのろう付炉
（２）へのフッ化物ガスの混入が防止されるものとなさ
れている。一方、第２図に示すバッチ式のものにおい
て、（１′）は前処理炉、（２′）はろう付炉、
（３′）（３″）は不活性ガス供給器、（４′）はフッ
化物微粉末粒子供給器、（５′）はファン、（６）はア
ルミニウム接合部材であり、前処理炉（１′）で前処理
されたアルミニウム接合部材（６′）は一旦取出された
のち、別途ろう付炉（２′）に搬入されるものとなされ
ている。この場合、前処理を終えたアルミニウム接合部
材（６′）はろう付炉（２′）に搬入されるまでの間、
表面酸化皮膜の形成を可及的抑制すべく非酸化性雰囲気
中で取扱われるのが望ましい。

発明の効果この発明は上述の次第で、前処理炉内をフッ化物の微
粉末粒子を含む雰囲気に調整し、該雰囲気中にアルミニ
ウム接合部材を保持することにより前処理を行ったの
ち、この前処理済みのアルミニウム接合部材を、実質的
にフッ化物の微粉末粒子を含まない雰囲気に調整したろ
う付炉内に搬入し、該ろう付炉内で所定温度に加熱し、
接合用ろう材を溶融してろう付を行うことを特徴とする
ものである。従って、まず、従来法のようなアルミニウ
ム接合部材への懸濁液の塗布の必要から生ずる不都合を
すべて解決しうる。即ち、懸濁液の塗布工程、塗布後の
乾燥工程が一切不要となるから、ろう付工程の簡略化を
図ることができ生産性を向上しうる。しかも、乾燥炉が
不要となるから設備の小型化を図りうる。しかもまた、
繁雑な懸濁液の温度管理や塗布量の管理等を不要となし
え、ろう付作業全体の効率化を図りうる。さらに、フラ
ックスとして作用するフッ化物ガスの量は、従来の塗布
方式の場合のフラックス量に較べてはるかに少量で良い
から、前処理炉内の汚染が少なく、しかも溶融したフラ
ックスが炉内に滴下して炉内に蓄積される事態も生じな
いから、クリーニング、ホーバーホールの頻度が少なく
て済む。さらには、塗布法による場合に較べてろう付後
におけるアルミニウム材表面へのフラックスの残留がは
るかに少なくなるから、シミや色むらのない清浄で外観
体裁に優れかつその後の表面処理を妨げない高品質のろ
う付品の提供が可能となる。

加えてこの発明では、フッ化微粉末粒子を含む雰囲気
の前処理炉で前処理を行ったのち、フッ化物微粉末粒子
を含まない雰囲気のろう付炉でろう付を行うものである
から、ろう付時間とは無関係に前処理時間を設定するこ
とができるとともに、連続炉等にあっては前処理炉の大
きさをろう付炉よりも小さく設定でき、従ってろう付炉
をフッ化物微粉末粒子含有雰囲気とする場合に較べてフ
ッ化物の使用量をさらに少なくでき低コストのろう付が
可能となる。しかも、ろう付炉に対してはフッ化物を使
用しないから、ろう付炉の汚染、損傷を招く虞れは全く
なく、ろう付炉のクリーニング等はこれを不要となし
え、僅かにろう付炉よりも簡易な前処理炉のクリーニン
グ等で済むこととなり、作業性、経済性等の面で有利と
なしうる。

実施例次にこの発明の実施例を示す。

（実施例１）前処理炉としての電気炉に、N₂ガス及びArガスの混合
ガスにAlF₃とKFとの共晶錯体化合物の微粉末粒子（平均
粒径約20μｍ）を混入してこれらを温度500℃の前処理
炉としての電気炉に導入した。このときのフッ化物微粉
末粒子の含有量は3g/m³であった。

次に、肉厚0.8mmのA1100押出チューブ材と、A3003合
金を心材としAl−10％Si合金を皮材としたクラッド率15
％、厚さ0.145mmの両面ブレージングシートよりなるフ
ィン材とをコルゲート型熱交換器に組立て、この組立物
を上記前処理炉へ搬入し１分間保持した。

次に、上記組立物を前処理炉から取出したのち、直ち
に、N₂ガス及びArガスの混合雰囲気に調整したろう付炉
へ搬入し、600℃で５分間加熱してろう付を行った。な
お、前処理炉、ろう付炉ともに炉内の水分量は100ppm、
O₂濃度は19ppmであった。

（実施例２）前処理炉に撹拌用のファンを設けて常温下で撹拌する
ことにより、前処理炉内をフッ化物微粉末粒子を含有し
たN₂ガス雰囲気に調整した。このときのフッ化物微粉末
粒子の含有量は5g/m³であった。フッ化物は実施例１と
同じものを用いた。この前処理炉に実施例１と同じ組立
物を搬入し１分間保持したのち、直ちに、N₂ガス雰囲気
に調整したろう付炉へ搬入し、実施例１と同一条件でろ
う付を行った。なお、前処理炉、ろう付炉ともに炉内の
水分量は87ppm、O₂濃度は5ppmであった。

（実施例３）常温下でフッ化物微粉末粒子を振動させることにより
微粉末粒子を混合したN₂ガスを常温の前処理炉に供給
し、さらに撹拌用ファンを用いて均一に撹拌した。この
ときのフッ化物微粉末粒子の含有量は4g/m³であった。
なおフッ化物は実施例１と同じものを用いた。この前処
理炉に実施例１と同じ組立物を搬入し１分間保持したの
ち、直ちに、N₂ガス雰囲気に調整したろう付炉へ搬入
し、実施例１と同一条件でろう付を行った。なお、前処
理炉、ろう付炉ともに炉内の水分量は72ppm、O₂濃度は6
ppmであった。

（実施例４）前処理炉の温度を300℃に、フッ化物微粉末粒子の含
有量を5g/m³に設定した以外は実施例３と同様にしてろ
う付を行った。

（実施例５）前処理炉の温度を500℃に、フッ化物微粉末粒子の含
有量をg/m³に設定した以外は実施例３と同様にしてろう
付を行った。

（比較例１）実施例１で用いたフッ化物を水に懸濁させて5wt％懸
濁液を作成した。そして、この懸濁液中に実施例１と同
じ組立物を浸漬してフラックスを塗布したのち乾燥し
た。

次いで、上記フラックス塗布組立物を直ちに水分量96
ppm、O₂濃度3ppmのN₂ガス雰囲気のろう付炉に搬入し、6
05℃で５分間加熱してろう付を行った。

上記により得た各ろう付品につき、ろう付性、外観状
態を目視観察するとともに、表面処理性の評価を行っ
た。表面処理性は、各ろう付品の平板部にスプレー塗装
を施したのち、塗膜面に1mm角のマス目をけがいてテー
プ剥離試験を実施し塗膜の残ったマス目の数で評価した
（碁盤目試験）。それらの結果を第１表に示す。

以上の結果から、本発明によれば少量のフッ化物ガス
にもかかわらず良好なろう付が達成されたばかりか、得
られたろう付品はその表面状態も良好であることを確認
しえた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はいずれもこの発明を実施する一例とし
てのろう付設備の概略構成を示すブロック図である。（１）（１′）……前処理炉、（２）（２′）……ろう
付炉、（６）（６′）……アルミニウム接合部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒井智子大阪府堺市海山町６丁224番地昭和アルミニウム株式会社内 (56)参考文献特開平３−142065（ＪＰ，Ａ) 特開平３−138082（ＪＰ，Ａ) 特開平３−138081（ＪＰ，Ａ) 特開平３−114663（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−87058（ＪＰ，Ａ) 特開平３−146264（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】前処理炉内をフッ化物の微粉末粒子を含む
雰囲気に調整し、該雰囲気中にアルミニウム接合部材を
保持することにより前処理を行ったのち、この前処理済
みのアルミニウム接合部材を、実質的にフッ化物の微粉
末粒子を含まない雰囲気に調整したろう付炉内に搬入
し、該ろう付炉内で所定温度に加熱し、接合用ろう材を
溶融してろう付を行うことを特徴とするアルミニウム材
のろう付方法。
【請求項２】前処理炉内のフッ化物微粉末粒子の含有量
が0.01〜10g/m³である請求項１に記載のアルミニウム材
のろう付方法。