JPH03122238A - 気相ろう付け用アルミニウム合金フィン材 - 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〕 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−８ｉ
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、ろう付けする部材の表面の
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性によれば、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。この方法はフラックスとして
非吸湿性でアルミニウムに対して非腐食性のＫＡＡ’Ｆ
４とに３　ＡｌＦ６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、不均一にフラックス残渣が残るので、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フ
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フィン材を
開発したもので、０．６Ｎ％を越え２．５ｗｔ％以下の
Ｍｇ（以下ｗｔ％を％と略記）、１．０％以下のＳｉ、
　　１．２％以下のＦｅを含有し、さらに、０，６％以
下のＭｎ、　　ＱＪ％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
２Ｎ以上を含有し、さらに、０．０３％以上０．３％以
下のＩｎ、０．０３％以上０．３％以下のＳｎ、０．０
５％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、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、本発明フィン材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
ックスろう付けに用いる合金には、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、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
記のフラック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
いるフラックスの置が従来のフ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添加量を０．６％を越え２．５％以下と
したのは、０．６％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
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１．０％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、ＡＡ’−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、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｉ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成し、フィンの高温強度を高
める働きを有する。したがって、０．６％以下のＭｎ、
、　　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。０．６％を越えた
Ｍｎはフィンの熱伝導性を低下し、０．３％を越えたＺ
ｒ、　　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。

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２．０
％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（，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０．０υ（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ｆ）、０５％未満
では犠牲効果を発揮するのに十分でなく、２，０％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ＩＬ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、Ａｇ。

Ｂｅ等の元素をそれぞれ０．０５％未満含んでら差し支
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。気相ろう付け法は、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、ろう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
リ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、−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、ラジェータ
ー、エバポレーター、コンデンサー等が上げられる。

〔実施例〕

以下実施例にもとすき本発明の詳細な説明する。

第１表に示した組成合金鋳塊（４００ｍｍ）を固剤後５
２０℃Ｘ２ｈｒの均質化処理を行い、そのまま３．０ｍ
ｍまで熱間圧延を行った。この熱間圧延板を０．　ＩＯ
＋ｎｍまで冷間圧延を行い、３６０℃×２ｈ「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０．４ｍｍのチューブ材（芯材３０
０３、外側皮材４３４３　：　１０％、内側皮材７０７
２　：１０％）と板厚１．６ｍｍのヘッダー材（芯材３
００３、外側皮材４３４３　：　８％、内側皮材７Ｇ？
２　：　１０％）を使用し、第１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）にパツキン（５）を介して樹
脂タンク（６）を取付けたラジェーターを第２表で示す
る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ェ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ェーターに
対しては、ｌｌＳＨ８６ｇ＋に基づ（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２表 第４表 第 表 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ェーターは優れた特
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図はラジェーターの一例を一部切欠いて示す説明図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）０．６ｗｔ％を越え２．５ｗｔ％以下のＭｇ、１
   ．０ｗｔ％以下のＳｉ、１．２ｗｔ％以下のＦｅを含有
   し、さらに、０．６ｗｔ％以下のＭｎ、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、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フィン材。