JPH03146294A - Ａｌ又はＡｌ合金の気相ろう付法 - 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〕 本発明はＡｌ又はＡｌ合金の気相ろう付法上に関するも
ので、例えば自動車の熱交換器の製造において、そのろ
う付された部材の性能を向上させるとともに製造コスト
を安価にするものである。

〔従来の技術〕

通常Ａ／又はＡｌ合金のろう付は、接合しようとするＡ
ｌ又はＡｌ合金部材をこれらＡｔ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Ａｌ又はＡｌ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−８）−系合金が使用
され、その形状としては板状、線状、粉末状としたろう
材、あるいはＡｌ又はＡｌ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
ろう付法と、これを用いない真空ろう付法が通常使用さ
れている。上記フラックスろう付法としては、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
漬してろう付加熱する炉中ろう付法等がある。

ところがこの塩化物系フラックスはＡｌに対して腐食性
であるので、ろう何役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
、またろう付後の部材表面も良好であるが、高真空が必
要であること及び材料的に制約がある等の問題がある。

更に最近上記不呉合を解消するろう付法として弗化物系
フラックスを用いて炉中でろう付する方法が広く用いら
れるようになってきた。この方法は特公昭５１１−２７
０３７号公報に記載されているように、フラックスとし
て非吸湿性でＡｌに対して非腐食性のＫＡｌ　Ｆ４とに
３　Ａｌ　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
るためにフラックス除去の後処理工程が不要なことが上
げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記特公昭５８−２７０３７号公報に記載
の方法においては、必然的にフラックスを組立物の表面
に付着させるための塗布、乾燥工程が必要であり、更に
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（、このため有効に使用
されるフラックスの小止りは低くなる。また、ろう付後
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次工程で行な
うクロメート処理や黒色塗装処理が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。

更にフラックス残渣は非導電性であるため、例えば熱交
換器において、犠牲フィンにより管体を保護する防食法
を採用する場合には、防食電流の流れが阻害されてしま
い、防食電流が十分得られない場合がある。またＭｇ含
有Ａ／合金を弗化物系フラックスを用いて炉中ろう付す
る場合は、従来に比べてろう付法が劣るため、工業的に
安定したろう付法を得るためには、Ｍｇの含有量は０．
３ｗ＋％（以下ｗｔ％を単に％と略記する）未満でなけ
ればならない。

そしてこれ以上のＭｇを含有するＡｌ合金ではフラック
ス塗布量を多くしても、ろう付は難しくなってしまう。

この原因はＡｌ合金中のＭｇとフラックスとがろう付加
熱中に反応するためであり、その結果フラックス組成が
変化してフラックスとしての効果が失われること、Ａｌ
合金中のＭｇが表面層に拡散して表面層のＭｇ濃度が高
くなること、及びフラックスがＡｌ合金の表面層に入り
込む等の現象が発生してろうの流れを阻害すること等が
起こるからである。このようにＭｇ含有量の多いＡｌ合
金が熱交換器用材料として使用できないことは、熱交換
器の耐久性や軽量化の面で大きな障害となっている。

〔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、接合しようとする
組立物に直接フラックスを塗布する工程を必要としない
Ａｌ又はＡｌ合気の気相ろう付方法を開発したものであ
る。

即ち本発明は、Ａｌ又はＡｌ合金をろう材を介して加熱
ろう付する方法において、ろう付する組立物を真空状態
下に置いた後、直ちに塩化物系又は弗化物系フラックス
の蒸気が存在する雰囲気中でろう付温度に加熱し、組立
物に超音波振動を付加してろう付することを特徴とする
ものである。

しかして組立物を塩化物系又は弗化物系フラックスの蒸
気を発生させる物質とともに真空状態下に置き、直ちに
ろう付温度まで加熱して超音波振動を付加してろう付す
るか、又は組立物を塩化物系又は弗化物系フラックスの
蒸気を発生させる物質とともに真空状態下に置いた後、
フラックスの融点の５０℃下の温度以上に予備加熱して
フラックス蒸気を発生させ、直ちに非酸化性ガスを導入
してろう付温度まで加熱して超音波振動を付加してろう
付するか、或いは組立物を真空状態下に置いた後、直ち
に塩化物系又は弗化物系フラックスの蒸気又は該蒸気が
存在する非酸化性ガスを導入し、ろう付温度まで加熱し
て超音波振動を付加してろう付する。

〔作　用〕

このように本発明は、ろう付する組立物を真空状態下に
置いた後、直ちに塩化物系又は弗化物系フラックスの蒸
気が存在する非酸化性雰囲気中で加熱ろう付するもので
、塩化物系又は弗化物系フラックスが存在する非酸化性
雰囲気中に組立物をおくことにより、この蒸気は極微量
かつ均一に組立物に付着して、その表面のＡｌの酸化皮
膜を破壊するので、ろうの濡れを促進し、ろうが−様に
流れ、組立物の接合箇所に均一なフィレットが形成され
る特徴を有する。ここで超音波振動を組立物に付加する
ことにより、酸化皮膜を機械的に破壊するとともに、フ
ラックス蒸気と酸化物との化学反応を促進する。更に超
音波振動はろうの流動性を向上させてろう付法をより改
善する。また蒸気状態のフラックスは雰囲気中の水分及
び酸素と結合して雰囲気をより非酸化性なものとし、材
料表面の酸化を防ぐ。

本発明において利用できるフラックスはＡｌの酸化膜を
破壊し得る塩化物系あるいは弗化物系化合物、更に蒸発
後上記化合物が形成され得る金属錯体を含む化合物ある
いは単体である。

具体的には塩化亜鉛、塩化錫などやフルオロアルミン酸
金属錯体の蒸気が含まれ、更にＫＡｌＦ　４　＋　Ｋ　
２　Ａ　Ｉ　Ｆ　、・Ｈ，Ｏのような混合物から発生す
る蒸気も含まれる。そしてこのような蒸気を発生させる
には、上記混合物等をろう付を実施する炉中に予め入れ
ておき、炉を昇温したときにその熱で同時に蒸発させて
も良いし、またこの蒸気を炉外で発生させて非酸化性ガ
ス等をキャリアーとして炉内に供給する等の方法も可能
である。非酸化性雰囲気中にこのようなフラックスの蒸
気を存在させることにより、組立物は完全に蒸気で覆う
ことができるので、蒸気密度は少なくてすみフラックス
の消費量を低減することができる。

また熱交換器の形状が複雑となると、フラックス蒸気の
回り込み難い内面側などではフラックス蒸気の濃度が低
下し、フラックス本来の働きが不十分となる。そこで本
発明でばあらがじめろう付する部材を真空状態下に置い
た後、直ちにフラックス蒸気が存在する雰囲気に置換す
ることにより、通常フラックス蒸気の回り難い熱交換器
内側にも十分なフラックスを供給可能とし、良好なろう
付を可能としたものである。

フラックス蒸気の存在する雰囲気は大気圧下で行なうた
めに、非酸化性ガスを同時に用いることが可能である。

非酸化性雰囲気としては、例えば窒素、アルゴン、−酸
化炭素、その他いずれの雰囲気でも利用可能である。

更に本発明よれば、Ｍｇを０．３％以上を超えて含有す
るＡｌ−Ｍｇ系合金であってもろう付が可能となる。こ
れはフラックスの蒸気が極微量であり、しかも均一に組
立物に付着するからである。そしてこのためフラックス
としての作用を行う蒸気と材料中のＭｇとの反応が非常
に少なくなり、従って該蒸気のフラックスとしての効果
は阻害されず、またＭｇ含有材料内でＭｇが表面層に拡
散して、材料内でＭｇの濃度差が生ずることもなく、ま
たフラックス成分が該材料の表面層へ侵入する量も僅か
であるために、ろうの流れが阻害されることはない。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について説明する。

第１図に（イ）、（ロ）に示すようなパラレルフロータ
イブのコンデンサーを組立て、本発明法によりろう骨接
合した。即ち月Ｓ＾３００４（Ａｌ−Ｃｕ　Ｏ，０５〜
０．２０％−Ｍｎ　１．０〜１．５％）アルミニウム合
金を芯材とし、その片面にＳ１６．８〜８゜２％を含む
アルミニウム合金ろう材をクラッドしたＪＩＳＢ＾ＩＩ
ＰＣからなる厚さ０．４鵬の圧延板を、偏平状に成形し
た外面ろう材クラッドの電縫管（１）に月５Ａ３００３
アルミニウム合金を芯材とし、その両面にＳＬ　６．８
〜８．２％を含むアルミニウム合金ろう材をクラッドし
た月ＳＢ＾１２ＰＣのプレージングシートからなる厚さ
０．ｌ６ｍｍのインナーフィン（２）を挿入し、更にこ
のような複数本の電縫管（１）とＡｊ’−０，１５％Ｃ
ｕ−１，２％Ｍｎ−１％Ｚｎ合金からなるコルゲート状
に加工した複数のアウターフィン（３）とを交互に積層
し、最外層のアウターフィン（３ンの外側に月５ＲＡｌ
ＩＰＣからなる厚さ１．２ｍｍのサイドプレート（４）
を配置し、また電縫管（１）の両端に、それぞれ外面に
ろう材をクラッドした月ＳＢ＾１１ＰＣからなる厚さ１
．２ｍｍで外径１６ｍのパイプ（５）を接続し、更に該
パイプ（５）の両端にＡｌ−４％Ｚｎ−１％Ｍｇ合金か
らなるコネクター（６）をＪＩＳＩ０７（ｌ　　ＣＡｌ
純度ｇ９．７％以上）の溶接棒を用いてＴＩＧ溶接し、
パラレルフロータイブのコンデンサーを組み立てた。

これを有機溶剤で脱脂し、組立物単体あるいは２５０ｇ
のＫＡｌＦ４のフラックスとともに内容積１ｙｄのステ
ンレス製の密閉容器に挿入し、真空に引いた。その後電
気炉にて加熱するに際し、そのままろう付を行うものと
、容器内に窒素ガス単体あるいはフラックス蒸気を含む
高温の窒素ガスにて置換した。このとき比較例として真
空状態とすることなくフラックス蒸気を含む窒素ガスに
て置換したものを合せて実験した。

そして蒸気組立物を６１０℃で５分間加熱してろう付す
る際に、組立物に超音波振動を加えた。

このとき密閉容器内に挿入したＫＡｌＦ４はろう付温度
まで昇温される間に溶融して蒸発するとともにその濃度
を上昇し、ろう何時には雰囲気として組立物を覆うこと
になる。

上記ろう付換、コンデンサーを炉外に取り出して表面の
外観観察を行い、またろう付状況を調べてこれらの結果
を第１表に示した。その後常法によりクロメート処理と
黒色塗装を行い、これらの付着性をクロメート性、塗装
性として第１表に併記した。またこの塗装後のコンデン
サーの耐食性を評価するために、ＪＩＳＨ８６８１に基
づ＜　ＣＡＳＳ試験を５００時間実施して貫通孔食の有
無を調べその結果を第１表に併記した。

比較のため上記第１図に示すコンデンサーの組立物を従
来法でろう付したものについて、その特性を調査した。

即ち第１図に示す組立物を有機溶剤により脱脂した後、
１０％濃度のＫＡｌＦ４懸濁液を塗布し、２００℃で１
１１分間の乾燥を行った。その後窒素ガス雰囲気で置換
され、６１０℃に保持された電気炉内に、この組立物を
挿入して６１０℃で５分間加熱してろう付を行った。そ
の後の工程は上記実施例と同様に行い、かつこのろう付
されたパラレルフロータイブのコンデンサーについて上
記と同様な評価試験を行った。その結果を第１表に併記
した。

第１表より明らかなように、本発明によるろう付後のコ
ンデンサーの表面はきれいであり、ろう付状況もフィン
と管材との接合部、コネクターと管材の接合部であるコ
ネクタ一部はもとより、フラックスの回り難いと考えら
れる部材内面側共に優れていた。更にクロメート性も塗
装性も良好で、耐食性も優れていた。

これに対し真空状態としなかった比較法によるコンデン
サーでは、外側の接合部におけるろう付状態は良好であ
ったが、内部のインナーフィン接合部は一部ろう付不良
箇所を生じた。また従来法によるコンデンサーは、表面
にフラックス残渣が全面に濃く不均一に付着しており、
外観上好ましくない。またろう付状況はフィン部は良好
であったが、コネクタ一部はろう付できなかった。また
ろう付後のクロメート処理及び塗装は不均一であり、耐
食性については管材の曲げ部で貫通孔食が発生した。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、従来のろう付法に比べて、
例えば自動車等の熱交換器の製造工程が短縮できるので
、製造コストが安価になり、またろう何役表面がきれい
であるため、クロメート処理等の後処理における表面処
理性が良好で、耐食性に優れている等品質が向上し、更
にＭｇを多く含有する合金のろう付も可能である等工業
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（イ）、（ロ）はパラレルフロータイブのコン
デンサーを示すもので、（イ）は側面図、（ロ）は（イ
）図のＡ−Ａ線における拡大断面図、第２図は電縫管と
インナーフィンの接合部を示す説明図である。 ｌ）管材 ２　インナーフィン ３　アウターフィン ４　サイドプレート ５）バイブ ロ）コネクター 第１図（イ） ４ 第１図（ロ） 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｌ又はＡｌ合金をろう材を介して加熱ろう付す
   る方法において、ろう付する組立物を真空状態下に置い
   た後、直ちに塩化物系又は弗化物系フラックスの蒸気が
   存在する雰囲気中でろう付温度に加熱し、組立物に超音
   波波動を付加してろう付することを特徴とするＡｌ又は
   Ａｌ合金の気相ろう付法。
2. （２）組立物を塩化物系又は弗化物系フラックスの蒸気
   を発生させる物質とともに真空状態下に置き、直ちにろ
   う付温度まで加熱して超音波振動を付加する請求項（１
   ）記載のＡｌ又はＡｌ合金の気相ろう付法。
3. （３）組立物を塩化物系又は弗化物系フラックスの蒸気
   を発生させる物質とともに真空状態下に置いた後、フラ
   ックスの融点の５０℃下の温度以上に予備加熱してフラ
   ックス蒸気を発生させ、直ちに非酸化性ガスを導入して
   ろう付温度まで加熱して超音波振動を付加する請求項（
   １）記載のＡｌ又はＡｌ合金の気相ろう付法。
4. （４）組立物を真空状態下に置いた後、直ちに塩化物系
   又は弗化物系フラックスの蒸気又は該蒸気が存在する非
   酸化性ガスを導入してろう付温度まで加熱して超音波振
   動を付加する請求項（１）記載のＡｌ又はＡｌ合金の気
   相ろう付法。