JPH03104838A

JPH03104838A - 気相ろう付け用アルミニウム合金犠牲フィン材

Info

Publication number: JPH03104838A
Application number: JP24315589A
Authority: JP
Inventors: Takenobu Dokou; 武宜土公; Motoyoshi Yamaguchi; 山口　元由; Hitoshi Koyama; 小山　斉
Original assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Current assignee: Furukawa Aluminum Co Ltd
Priority date: 1989-09-19
Filing date: 1989-09-19
Publication date: 1991-05-01

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〕本発明は、フルオルアルミン酸カリウム錯体等のフラッ
クス蒸気が存在する非酸化性雰囲気下でろう付けする気
相ろう付け用アルミニウム合金フィン材に関するもので
ある。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕通常
アルミニウムまたはアルミニウム合金のろう付けは、接
合しようとするアルミニウムまたはアルミニウム合金部
材に、これらアルミニウム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、接合しようとするアルミニウムまたはアルミニウム
合金部材の融点よりも低い温度に加熱することによって
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，線状または
粉末状としたろう材、あるいはアルミニウムまたはアル
ミニウム合金からなる芯材に、このろう材を被覆した合
わせ材（以下プレージングシ一トと記す）として用いら
れている。

従来のろう付方法としては、ろう付けずる部材の表面の
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
スろう付け法と、これを用いない真空ろう付け法が通常
使用されている。

上記フラックスろう付け法としては、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
う付け加熱する浸漬ろう付け法と、接合しようとする組
立物に塩化物系フラックスを塗布し、炉中でろう付け加
熱する炉中ろう付け法等がある。ところがこの塩化物系
フラックスは、アルミニウムに対しては腐食性であるの
で、ろう付け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
、ろう付け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、またろう付け後の部材表面も良好
であるが、高真空が必要であるという設備上の制約およ
び材料的に制約がある等の問題がある。

これらの不具合を解消するろう付け法として、弗化物系
フラックスを用いて炉中でろう付けする方法が広く用い
られるようになってきた。この方法はフラッグスとして
非吸湿性でアルミニウムに対して非腐食性のＫＡＩＦ４
とＫ３Ａ／Ｆ６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、フラッグス除去の後処理工程が不要なことが上
げられる。しかしながら、このろう付け方法においては
、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に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
りは低下する。また、ろう付け後の接合部材の表面には
、不均一にフラッグス残渣が残るので、従来の真空ろう
付け法と比較して、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クロメート処理や黒
色塗装処理を行う場合、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。なお、こ
のろう付け方法では、フラックスとアルミニウム合金と
のろう付け加熱中での反応を防止するため、Ｍｇ添加量
を規制した合金が用いられている。

ところで、最近これらのろう付け法の問題点を解決する
新ろう付け工法として、接合しようとする部材の全面に
フラックスを塗布することなく、フルオルアルミン酸カ
リウム錯体等のフラックス蒸気が存在する非酸化性雰囲
気下でろう付けを行う気相ろう付け法が開発されている
。

このろう付け方法は従来の問題を解決しているものの、
従来のフルオルアルミン酸カリウム錯体等の非腐食性ブ
ラックスを塗布するろう付けに使用されている組成合金
を、そのまま用いてろう付けする場合、うまくろう付け
できないことがあり問題となっている。

〔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、上記気相ろう付
けに適した気相ろう付け用アルミニウム合金犠牲フィン
材を開発したものである。

即ち本発明フィン材の一つは、０．６ｗｔ％を越え２．
　５ｗｔ％以下のＭｇ（以下ｗ１％を９６と略記）．１
．０９６以下のＳｉ．　　１．２％以下のＦｅ，　　０
．６％を越え２．０％以下のＭｎを含有し、さらに０．
０３％以上０、３９６以下のＩｎ，０．０３％以上０．
３％以下のＳｎ，０．０５％以上２０％以下のＺｎのう
ち何れか１種または２種以上を含有し、残部アルミニウ
ムと不可避的不純物からなることを特徴とするものであ
る。

また本発明フィン材の他の一つは、０．６％を越え２．
５％以下のＭｇ．　　１．０％以下のＳｉ，１２９６以
下のＦｅ，　　０．６％を越え２．０％以下のＭｎを含
有し、さらに、０．０３％以上０．３％以下のＩｎ，’
０．０３％以上０．３％以下のＳｎ，０．０５％以上２
，０％以下のＺｎのうち何れか１種または２種以上を含
有し、さらに、０．３％以下のＺｒ，０．３％以下のＣ
ｒ．　　１．０％以下のＮｉのうち何れか１種または２
種以上を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物か
らなることを特徴とするものである。

〔作　用〕

まず、本発明の合金組成について詳しく説明する。Ｍｇ
は、前述のように、フラックスと反応するために、フル
オルアルミン酸カリウム錯体等の非腐食性フラッグスろ
う付げに用いる合金には、添加してはいけない元素と考
えられていた。しかし、本発明者らが種々検討を行った
結果、フラックス蒸気中でろう付けを行う気相ろう付け
においては、逆にろう付け性を向上させる働きを有する
ことを見いだし本発明に至ったものである。

すなわち、気相ろう付けは、非酸化性雰囲気下で、フラ
ックス蒸気によって合金表面の酸化皮膜を破壊してろう
付けを行うものであるが、Ｍｇはフラックス蒸気と反応
しやすいためフラックス蒸気が材料の表面に容易に付着
するようになり、そこを核としてフラックス蒸気は合金
表面の酸化皮膜を破壊するためである。

Ｍｇを添加していない合金では、フラックス蒸気の量が
不安定の場合、上記のフラッグスの核が材料表面に付着
しにくく、フラックス蒸気と酸化皮膜との反応が不十分
となり、ろう付け不良を引き起こすのである。このよう
にＭｇの添加がろう付け性を向上させるのは、気相ろう
付けで用いられているフラックスの量が従来のブラック
スを塗布するろう付けと比較して極端に少ないためであ
る。

また、さらにＭｇの添加は合金の常温強度を向上する働
きを有し、このことによりフィンの薄肉化が可能である
。ここで、Ｍｇ添加隈を０．６％を越え２，５％とした
のは、０６％以下では強度向上作用が十分でなく、２．
５％を越えるとろう付け加熱により合金が溶融してしま
うためである。

Ｓｉは合金の強度を向上させる働きを有する。

特に本発明合金では、ＭｇとともにＭｇ２Ｓｉを微細に
析出し強度を向上させる。しかしその量が！．０％を越
えると合金の融点が低下し、ろう付け加熱時に溶融して
しまうため上限を１．０％とする。

Ｆｅは合金の高温強度を高め、ろう付け加熱時の変形を
防止する作用を有する。しかし、添加量が１．２％を越
えた場合、ＡＪ−Ｆｅ系の金属間化合物の量が増す効果
によって結晶粒径が微細となり、高温クリープを引き起
こし、逆に高温強度が低下する。したがって、Ｆｅの添
加は１．２％以下とする。

ＭｎはＦｅ，Ｓｉと結合した析出相をフィン材中に微細
、密に形成する。この析出相の分散強化の作用でフィン
材の高温および常温での強度を向上する。さらにこの析
出相は高温でも安定なため、フィン材がろう付け加熱さ
れる時に再結晶粒径を大きくし高温座屈性を向上させる
。

しかし、添加量が０．６％以下の場合分散強化の作用が
十分でなく、２．０％を越えると圧延性が低下しフィン
材を現実に製造できなくなる。

本発明においては、上記元素以外にフィン材の電位をチ
ューブ材よりも卑にしフィン材に犠牲効果を与えること
を目的とし、０．０３％以上０．３％以下のＩｎ，０．
０３％以上０．３％以下のＳｎ，０．０５％以上２，θ
％以下のＺｎのうち何れか１種または２種以上をさらに
添加する。ここでＩｎは０．０３％未満では犠牲効果を
発揮するのに十分でなく、０．３％を越えても犠牲効果
は変わらないばかりか、粒界上にＩｎを含んだ化合物を
生じ、鋳造性および圧延性を低下させる。

Ｓｎも同様に０．０３％未満では犠牲効果を発揮するの
に十分でなく、０，３％を越えても犠牲効果は変わらな
いばかりか、粒界上にＳｎを含んだ化合物を生じ、鋳造
性および圧延性を低下させる。Ｚｎは０．０５％未満で
は犠牲効果を発揮するのに十分でなく、２．ｏ９＜を越
えて含有すると合金の融点が低下し、ろう付け時にフィ
ンが座屈する。

このようにして本発明合金フィン材は犠牲効果をもつも
のであるが、従来の非腐食性フラックスを用いたろう付
けでは、非導電性のフラックス残渣がフィンおよびチュ
ーブのまわりに厚く付着するため、防食電流の流れが阻
害されてしまい、防食効果が十分に発揮されない場合が
ある。しかし、このフィンは気相ろう付け用であり、気
相ろう付けではフラックス残渣は殆ど表面に残らないの
で十分に犠牲防食効果を発揮することができ拳。

本発明では必要に応じて、０．３％以下のＺｒ，０．３
％以下のＣｒ，　　１．０％以下のＮｉのうち何れか１
種または２種以上を添加することが可能である。これら
の元素はいずれもフィン材中に高温まで安定な金属間化
合物を形或し、フィンの高温強度を高める働きを有する
。しかして０．３％を越えたＺｒ，　　０．３％を越え
たＣｒ，１．０％を越えたＮｉの添加はいずれも鋳造時
に鋳塊割れを引き起こす上に、合金の圧延加工性を低下
させる。したがって、それぞれの添加の上限を上記のよ
うに定める。

以上が本発明合金フィン材の組成であるが、本発明合金
フィン材は不可避的不純物として、鋳造時の結晶粒微細
化材として添加されるＴｉ，Ｂや、強度．成形性，鋳造
性等を目的として添加される、Ｃｕ，Ｃａ，Ｖ，Ｂｉ，
Ｐｂ，ＡｇＢｅ等の元素をそれぞれ０．０５％未満含ん
でも差し支えない。

次に、このような本発明合金フィン材が使用される気相
ろう付けについて若干説明する。気相ろう付け広は、非
酸化性雰囲気中で蒸気化した非腐食性フラックスにより
材料表面の酸化皮膜を破壊し、ろろ付けする方法である
。このように蒸気化されたフラックスを用いることによ
りフラックスの使用量を減らすことができ、きれいな表
面状態の構造物を得ることができる。

ここで用いられるフラックスとしてはフルオルアルミン
酸カリウム錯体等があげられ、非酸化性雰囲気は窒素．
アルゴン，一酸化炭素等が用いられる。

なお本フィン材を用いた熱交換器としては、ラジエータ
ー、エバボレーター、コンデンサー等が上げられる。

〔実施例〕

以下実施例にもとずき本発明を詳細に説明する。

第１表に示した組或合金鋳塊（４００ｍ＋ｎ）を面削後
５２０℃Ｘ２ｈｔの均質化処理を行い、そのまま３．０
ｍｍまで熱間圧延を行った。この熱間圧延板をＧ．　ｌ
（１＋ｕ＋まで冷間圧延を行い、３６０℃Ｘ２ｈｒの焼
鈍を施した後、０．　０７ｍｍまで冷間圧延を行い、フ
ィン材を得た。

このフィン材と板厚Ｑ，　４ＩＩｌｍのチューブ材（芯
材３００３、外側皮材４３−１３　：　１０％、内側皮
材７０７２　：１０％）と板厚１．　６ｍｌ１のヘッダ
ー財（芯材３００３、内側皮材４３４３　：　８％、外
側皮材７０７２　：　１０％）を使用し、第｛図に示す
チューブ（２）間にフィン（１）を配置し、チューブ（
２）の両端にヘッダープレート（３）を取付けてコア（
４）を形成し、ヘッダープレート（３）にパッキン（５
）を介して樹脂タンク（６）を取付けたラジエーターを
第２表で示すろう付け条件にて作製した。それぞれのフ
ィン材に対して用いたろう付け条件を第３表に示す。

上記ろう付け後のラジエーターのろう付け状況を第４表
に示す。さらに、うまくろう付けできたラジエーターに
対しては、ｊｌｓＨ８６８１に基つく耐食性試験を５０
０時間実施し、貫通孔食の有無を調べ、結果を第４表に
記した。

さらに、このフィン材に６１０℃にて５分間の加熱を行
い、引張試験を行った結果を第４表に合わせて示す。

第３表第２表第４表圧）償台車｛（フイン至山数禾償合山数）／フィンの全山数）　ＸＩＯＯ第１表乃至
第４表から明らかなように本発明合金フィンを用いて気
相ろう付けを行ったラジエーターは優れた特性を示して
おり、フィン材自体のろう付け温度加熱後の強度も優れ
ている。

〔発明の効果〕

このように本発明合金フィン材は、気相ろう付けにおい
て優れたろう付け性やろう付け後にきれいな表面品質お
よび犠牲効果を有し、ろう付け後の強度においても従来
のフィンと比較して優れており、フィンを薄肉化できる
等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図はラジエーターの一例を一部切欠いて示す説明図
である。１・・・フィン　　　　　　２・・・チューブ３・・・
ヘツダープレート　４・・・コア５・・・パッキン　　
　　　６・・・樹脂タンク第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）０．６ｗｔ％を越え２．５ｗｔ％以下のＭｇ、１
．０ｗｔ％以下のＳｉ、１．２ｗｔ％以下のＦｅ、０．
６ｗｔ％を越え２．０ｗｔ％以下のＭｎを含有し、さら
に、０．０３ｗｔ％以上０．３ｗｔ％以下のＩｎ、０．
０３ｗｔ％以上０．３ｗｔ％以下のＳｎ、０．０５ｗｔ
％以上２．０ｗｔ％以下のＺｎのうち何れか１種または
２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純物
からなる気相ろう付け用アルミニウム合金犠牲フィン材
。
（２）０．６ｗｔ％を越え２．５ｗｔ％以下のＭｇ、１
．０ｗｔ％以下のＳｉ、１．２ｗｔ％以下のＦｅ、０．
６ｗｔ％を越え２．０ｗｔ％以下のＭｎを含有し、さら
に、０．０３ｗｔ％以上０．３ｗｔ％以下のＩｎ、０．
０３ｗｔ％以上０．３ｗｔ％以下のＳｎ、０．０５ｗｔ
％以上２．０ｗｔ％以下のＺｎのうち何れか１種または
２種以上を含有し、さらに、０．３ｗｔ％以下のＺｒ、
０．３ｗｔ％以下のＣｒ、１．０ｗｔ％以下のＮｉのう
ち何れか１種または２種以上を含有し、残部アルミニウ
ムと不可避的不純物からなる気相ろう付け用アルミニウ
ム合金犠牲フィン材。