JPH01313188A - アルミニウム材のろう付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、特にろう付仕
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 一般に、自動車用ラジェーター、カークーラー用エバポ
レーターあるいはコンデンサー等のアルミニウム製熱交
換器をろう付する場合、真空ろう付の場合を除き、フラ
ックスを用いて熱交換器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たのち、これを予熱乾燥し
、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 しかしながら、上記のようなろう付方法では、懸濁液の
作製工程及び懸濁液塗布後の乾燥工程が必要であるため
、ろう付工程が工数の多い繁雑なものとなっており、生
産効率が良くないという欠点があった。さらに、塗布後
の乾燥工程中にアルミニウムと水とが反応するため、ア
ルミニウム材の表面に酸化膜が形成され、これがろう付
性を低下させるという問題もあった。さらには、フラッ
クス懸濁液を作製する場合、所定濃度を得るために多量
のフラックスを懸濁させなければならず、フラックスの
無駄を生じて不経済であった。さらにまたフラックス懸
濁液を塗布した場合、必要以上のフラックスがアルミニ
ウム材に付着する虞れもあり、この場合には得られるろ
う付品の表面に余分なフラックスが残留して灰色ないし
白色の不均一なシミが生　、じ、外観体裁を損うという
問題もあった。さらにまた、懸濁液の塗布は実際の生産
にあっては、接合部材を固定用治具で仮止めした仮組状
態で行われることもあるが、かかる場合懸濁液の接着作
用により予熱乾燥後固定用治具とアルミニウム材が接着
状態となるとか、固定用治具の劣化を来たすというよう
な欠点もあった。さらにはまた、接合部材にパイプ材等
を含んでいる場合には、パイプ内部に懸濁液が進入しな
いようにマスキングを施すことが必要であり、その操作
が面倒であった。

この発明はかかる従来技術の問題点を解決すべくなされ
たもので、ろう付工程の簡略化を図り得るとともに、フ
ラックスを最大限に節約可能として、なおかつ良好なろ
う付性を発揮しえ、しかもろう付品表面の外観不良や、
固定用治具とアルミニウム材との接着や該治具の劣化等
を生じることのないアルミニウムのろう付方法を提供す
ることを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的において、この発明は、フラックス懸濁液の塗
布に代え、まず静電粉体塗装法によってフラックスをア
ルミニウム接合部材の表面に直接的に付着せしめるもの
とする。次にこの接合部材を非酸化性雰囲気中に投入す
るが、この際別途用意したフラックスを収容した容器を
も投入して所定温度に加熱し、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するものである。このフ
ラックス収容容器を炉内に投入することで、非酸化性雰
囲気を形成するために炉内に充填される不活性ガス等の
循環等を利用してフラックス粒子を炉内に浮遊分散状態
もしくはアルミニウム材に付着した状態に存在せしめて
炉内をフラックス粒子混合雰囲気とし、この状態で加熱
することにより、静電粉体塗装法により付着したフラッ
クス及び雰囲気中のフラックスが相俟って効果的なろう
付を達成せんとするものである。

フラックスは、ろう併用に用いられるものであればその
種類、組成は問わないが、ろう付後腐食性残渣を残さな
い点でフッ化物系フラックスを用いるのが好ましい。フ
ッ化物系フラックスの一例としては、フッ化カリウム（
ＫＦ）とフッ化アルミニウム（ＡｆｌＦ３　）とを共晶
組成ないしはそれに近い組成範囲に含んで実質的に錯体
化された錯体混合物や、ＫＡｌＦ３とＫＦを重量比で８
０〜９９．８：２０〜０．２の割合で混合した混合物や
、あるいは製造簡易性等の点で特に好適なものとしてＫ
Ｆ水溶液にγ−ＡρＦ３粉末及び／またはβ−ＡΩＦ３
粉末を溶解せしめて発熱反応を生じさせて水分を蒸発除
去したのちの残留物からなるもの等を挙げつる。

静電粉体塗装法は、粉末状フラックスをアルミニウム接
合部材に吹付けるとともに、吹付けられたフラックス粒
子を静電界を利用して接合部材表面に付着させる方法で
ある。具体的には、アルミニウム接合部材を接地して陽
極とし、スプレーガン等の吹付は装置を陰極として、こ
れに例えば９０ｋｖ以上の負の直流高電圧を印加して両
極間に静電界を作る。そして吹付は装置からフラックス
を噴出させると該フラッス粒子は負に帯電し、静電界の
軌道に乗って対極のアルミニウム接合部材に吸着し、も
って接合部材にフラックスを付着させるものである。フ
ラックスは予め粉末状にして粉体供給槽に充填しておく
ものとし、−膜内には圧縮空気を用いて吹付は装置から
噴出させる。

一方、炉内に投入するフラックスは、炉内における浮遊
を容品とするため、予め粉砕して粉末状にしておくのが
好ましく、特に粒径２〜８０μｍの微粉末状に粉砕して
おくのが好ましいが、炉内で自然粉砕されて浮遊状態と
なしつる限りにおいて固形塊状のまま容器に収容しても
良い。フラックスを収容する容器の形状は特に限定する
ものではないが、フラックスの浮遊を一層促進するため
底の浅い皿状容器を用いるのが良い。具体的には深さ５
〜５０＃とじ、開口部面積は接合すべきアルミニウム材
の底部面積と同じか若干大きめのものが良い。また容器
に収容するフラックスの量は、静電粉体塗装法によって
アルミニウム接合部材表面に直接的に付着されたフラッ
クスの量との関係で決定されるべきである。ろう付時に
作用するフラックスの量が少なすぎると良好なろう付性
を達成できない危険があるからであり、逆に多すぎると
フラックス付着量が多くなってろう付品の表面性状が悪
くなり、外観体裁を損なう恐れがあるからである。具体
的には、第１図に示す静電粉体塗装法によるフラックス
付着！（横軸）と容器に収容して炉内へ投入するフラッ
クス投入ｔｌ（縦軸）との関係を示すグラフにおいて、
点Ａ（付着量０．５９７ボ、投入量０．　５ｇ／ＴＩｔ
）　、点Ｂ（付着量１５９／ＴＩｔ、投入量０．５ｇ／
ｍ）、点Ｃ（付着量１０ｇ／Ｔ１１１投入ｊ１２５ｇ／
ＴＩｔ）、点Ｄ（付着量０．５ｇ／ｒ１１１投入量５０
ｇ／ＴＩｔ）で囲まれた斜線部分の範囲の座標で示され
る付着量、投入量に設定するのが良い。この範囲を外れ
る付着量、投入量ではフラックス不足によるろう付不良
やフラックス過多による表面性状の悪化の虞がある。特
に好ましくは、点Ｅ（付着量４ｇ／尻、投入量４ｇ／ｍ
）、点Ｆ（付着量６ｇ／７７ｆ、投入量４ｇ／ＴＩｔ）
、点Ｇ（付着量６ｇ／ＴＩｔ、投入量１０ｇ／尻）、点
Ｈ（付着量４９／ｍ、投入量１０ｇ／ＴＩｔ）で囲まれ
た範囲の座標で示される付着量、投入量である。

フラックスを容器に収容したのち、好ましくは容器の上
方にアルミニウム接合部材を配設する。容器上方に配置
することで、より確実なろう付が可能となる。最も簡便
な方法として、第２図に示すように、フラックス（１）
を収容した容器（２）の上縁にアルミニウム接合部材（
３）を載置する方法を挙げうる。容器の開口部面積がア
ルミニウム接合部材（３）の面積よりも大きい場合は、
治具等を用いて載置すれば良い。いずれの場合も容器（
２）の開口部を完全に閉塞状態としないように載置する
ことが必要である。なおアルミニウム接合部材は、これ
を必ずしも容器の上方に配設しなければならないもので
はなく、両者を同一高さに離間して配置しても良く、あ
るいは容器の方を高所に配置しても良い。

次に、前記容器とアルミニウム材とを共にろう付炉内の
非酸化性雰囲気中に投入する。予熱乾燥炉からろう付炉
へと続く連続炉あるいは半連続炉などの場合、まず予熱
乾燥炉へと投入し、その後非酸化性雰囲気のろう付炉へ
と投入しても良い。このように、まず予熱乾燥炉へ投入
することによって、フラックスとの製造工程との関係で
次のような利点がある。即ち、例えば前述したＫＦ水溶
液にγ−ＡＱＦ３粉末及び／またはβ−ＡρＦ３粉末を
溶解せしめて発熱反応を生じさせて水分を蒸発除去し固
化せしめた残留物からなるフラックスの場合、残留物を
さらに大気乾燥させる必要があるが、残留物を容器に収
容し予熱乾燥炉にまず投入することによって、フラック
スの乾燥工程とろう何工程とを連続的に行うことができ
、極めて効率の良いものとなる。なお、このようにフラ
ックスの乾燥とろう付とを連続的に行う場合、予熱乾燥
炉への投入前に容器に収容するフラックスは、いまだ水
分を含んで重量的に重いものであるから、やや多めに収
容しておくのが好ましい。また、このようにまず予熱乾
燥炉に投入する場合においては、容器に収容するフラッ
クスは懸濁液の状態であっても良く、この場合にも予熱
乾燥炉内で水分が蒸発するから、ろう付炉に至るまでに
容器には乾燥フラックスが収容された状態となる。なお
フラックスを収容した容器とアルミニウム接合部材は必
ずしも同時的に炉内に投入しなければならないものでは
なく、まず容器を投入し、その後アルミニウム材を投入
するものとしても良く、あるいは逆でも良い。

ろう付炉に投入された容器中のフラックスは、非酸化性
雰囲気を形成する不活性ガス等の循環等により、微粒子
状となって浮遊しまたはアルミニウム材に付着し、炉内
はフラックス粒子混合雰囲気となる。この雰囲気中で接
合部材より融点の低いアルミニウムろう材を用いて、ア
ルミニウム材の融点より低くかつフラックスの融点より
も高い５８０〜６２０℃程度の温度に加熱することによ
りろう材を溶融し、ろう付接合が達成される。このろう
付時において、予め静電粉体塗装法によってフラッフが
付着された部分はもとより、静電粉体塗装法によっては
フラックス付着量が不十分であった部分にも十分なフラ
ックスが効果的に付着するものと推測され、それらのフ
ラックス作用によって良好なろう付が達成される。なお
ろう材にはＳｔ含有量約４゜５〜１３．５ｖｔ％程度の
Ａρ−８ｔ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。

発明の効果 この発明は上述の次第で、アルミニウム接合部材の表面
に、静電粉体塗装法によってフラックスを付着した後、
このアルミニウム接合部材とフラックスを収容した容器
とを炉内の非酸化性雰囲気中に投入して所定温度に加熱
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。従ってフラックスを接合部材に付着さ
せるために従来法のようなフラックス懸濁液は不要とな
るから、懸濁工程及び懸濁液塗布後の乾燥工程も不要と
なり、ろう何工程の簡略化を図り得るばかりか、懸濁液
塗布後の予熱乾燥工程中におけるようなアルミニウムと
水との反応による酸化膜の生成もなく、ろう付性の向上
を図ることができる。

かつまた、フラックス量をろう付に必要かつ充分な量に
容易に制御できるから、懸濁液を塗布する従来法のよう
に、必要以上のフラックスが付着することもなく、フラ
ックスの無駄な使用を回避しえ経済的である。しかも、
ろう付後　−のろう付品の表面に余分なフラックスが残
留する危険も回避することができ、外観体裁の悪化とか
、ろう併用の固定治具とアルミニウム材との接着とか、
該治具の劣化などを防止することができ、またパイプ材
等のマスキングも不要となしうる。

またフラックスを静電粉体塗装法により付着したアルミ
ニウム接合部材を、さらにフラックス雰囲気中でろう付
するものであるから、例えば静電粉体塗装法のみによっ
てはフラックスの付着量の不足部分が生じるような厚幅
の製品であっても、不足部分に十分な量のフラックスを
供給することができ、良好なろう付を確実に実現できる
。

さらにはまた、炉内に投入するフラックスを粒径２〜８
０μｍの微粉末状のものとし、また炉内への投入フラッ
クスの収容容器の深さを５〜５０＃に設定し、また静電
粉体塗装法によるフラックスの付着量と炉内に投入する
フラックスの量を、第１図で示す点Ａ−Ｄで囲まれた範
囲内の座標で示される値に設定することで、より一層良
好なろう付を達成できる。

実施例 （実施例１〜２１） 純度９９．８％のＫＦ５．５に’ｊを６Ｑの水に溶解さ
せた水溶液に、純度９０％以上の工業用γＡ４２Ｆ３　
（平均粒径約１０μｍ）６．５に’Ｊを徐々に投入撹拌
して発熱反応を生じさせ、水分を除去したのち、残留物
を大気中で２００℃×９００分間乾燥し、さらに粉砕し
て平均粒径１５μｍのフッ化物系フラックスを製作した
。

一方、第３図に示すように、肉厚０．８ｍｍのＡｌ１０
０合金押出材よりなるチューブ（４）と、Ａ３００３合
金を心材とし、ＡΩ−１０％Ｓｉ合金を皮材とした片面
クラツド率１０％、厚さ０．１６ｍの両面プレージング
シートよりなるフィン（５）とをコルゲート型熱交換器
（６）に組み立てるとともに、この組立物を固定用治具
（７）を用いて固定し、これを複数個用意した。

次に、静電粉体塗装機を用いて、前記熱交換器組立物（
６）のそれぞれの厚さ方向の上面に前記フラックスを吹
付け、電気的吸引力によってフラックス粒子を熱交換器
組立物（６）の表面に付着させた。なお、静電粉体塗装
は、熱交換器組立物（６）を接地しこれを陽極とする一
方、スプレーガンを陰極として両極間に高電圧発生機に
より発生させた直流電圧を印加し、この状態でスプレー
ガン先端から圧縮空気とともにフラックスを噴射した。

またフラックスの付着量は、各熱交換器組立物の表面積
に対し０゜５ｇ／ＴＩｔ１１ｇ／Ｔｒｔ１５ｇ／ｒＩｔ
１１０ｇ／Ｔｒｔ１１５ｇ／ＴＩｔとした。

一方、前記フラックスと同一のフラックスを、深さ３０
Ｍの同一形状の複数の皿状容器に、熱交換器組立物の表
面積に対し第１表のような割合で収容した。なお、容器
はその開口部面積が熱交換器組立物の上面面積より若干
大きい・ものを用いた。次いで、組立物と容器とを第１
表のように組み合わせると共に、各組み合わせごとに、
組立物を容器上に載置した。そしてこの状態のままろう
付炉に投入し、酸素濃度１１００ｐｐ以下、温度６００
〜６２０℃のＮ２ガス雰囲気で３分間加熱してろう付を
行った。

（従来２２） 上記実施例と同じフラックスを水に懸濁させて４ｖｔ％
の水性懸濁液を作り、これを前記実施例と全く同じ熱交
換器組立物に浸漬法により均一に塗布し、これを予熱乾
燥したのち、ろう付炉に投入し、酸素濃度１００　ｐｐ
ｍ以下、温度６００〜６２０℃のＮ２ガス雰囲気で３分
間加熱してろう付を行った。

上記各試料１〜２２につき、得られたろう付品の表面状
態及びろう付状態を目視観察するとともに、熱交換器固
定用治具と熱交換器との接着の有無を調査した。それら
の結果を下記第１表に示す。

［以下余白］ 第１表の結果かられかるように、本発明によれば熱交換
器組立物表面にフラックス粒子を均一に付着させること
ができるとともに、良好なろう付を行うことができ、さ
らに表面状態も良好なろう付品を得ることができ、かつ
固定用治具との接着をも防止しうろことを確認しえた。

【図面の簡単な説明】

第１図は静電粉体塗装法により付着させるフラックス量
と、容器に収容して炉内に投入するフラックスの量との
関係を示すグラフ、第２図はフラックスを収容した容器
とアルミニウム接合部材とを炉内に投入する際の両者の
好ましい配置態様を示す断面図、第３図は実施例におい
て用いた熱交換器組立物の斜視図である。 （１）・・・フラックス、（２）・・・容器、（３）・
・・アルミニウム接合部材、（４）・・・チューブ、（
５）・・・フィン、（６）・・・熱交換器組立物、（７
）・・・固定用治具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　アルミニウム接合部材の表面に、静電粉体塗装
   法によってフラックスを付着した後、このアルミニウム
   接合部材とフラックスを収容した容器とを炉内の非酸化
   性雰囲気中に投入して所定温度に加熱し、接合用ろう材
   を溶融して接合部材をろう付することを特徴とするアル
   ミニウム材のろう付方法。 （２）　ろ内に投入するフラックスは、粒径２〜８０μ
   ｍに粉砕された粉末状のものである請求項１記載のアル
   ミニウム材のろう付方法。（３）　容器はその深さが５
   〜５０ｍｍに規定されている請求項１または２に記載の
   アルミニウム材のろう付方法。 （４）　静電粉体塗装法によるフラックスの付着量がア
   ルミニウム接合部材の表面積に対し０．５〜１５ｇ／ｍ
   ＾２であり、ろ内に投入するフラックスの量が同じく表
   面積に対し０．５〜５０ｇ／ｍ＾２であって、かつ添付
   図面で示す点Ａ〜Ｄで囲まれた範囲内の座標で示される
   フラックス付着量及びフラックス投入量に設定されてい
   る請求項１ないし３のいずれか１に記載のアルミニウム
   材のろう付方法。