JPH05228684A - 真空ろう付け用アルミニウム合金ブレージングシート - Google Patents

真空ろう付け用アルミニウム合金ブレージングシート

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JPH05228684A
JPH05228684A JP7234792A JP7234792A JPH05228684A JP H05228684 A JPH05228684 A JP H05228684A JP 7234792 A JP7234792 A JP 7234792A JP 7234792 A JP7234792 A JP 7234792A JP H05228684 A JPH05228684 A JP H05228684A
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JP
Japan
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brazing
alloy
vacuum
oxide film
sheet
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JP7234792A
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English (en)
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Yoshito Inabayashi
芳人 稲林
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0308Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other
    • F28D1/0325Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D1/0333Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits the conduits being formed by paired plates touching each other the plates having lateral openings therein for circulation of the heat-exchange medium from one conduit to another the plates having integrated connecting members

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ドロンカップタイプのオイルクーラー等のア
ルミニウム製熱交換器の真空ブレージング用として、好
適なろう付け性の良い真空ろう付け用アルミニウム合金
ブレージングシートを提供する。 【構成】 AlまたはAl合金からなる芯材の片面また
は両面にAl−Mg−Si系合金またはAl−Mg−S
i−Bi系合金からなるろう材をクラッドした真空ろう
付け用アルミニウム合金ブレージングシートにおいて、
ろう材表面の自然酸化皮膜の上に成長した酸化マグネシ
ウム皮膜の厚さが20〜100Åであり、かつ酸化皮膜
全体の厚さが200Å以下であることを特徴とする真空
ろう付け用アルミニウム合金ブレージングシート。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ドロンカップタイプの
オイルクーラー、エバポレータ、インタークーラー及び
ラジエターのようなアルミニウム製熱交換器の真空ブレ
ージングに適した真空ろう付け用アルミニウム合金ブレ
ージングシートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、アルミニウム合金製構造体のろう
付けに、フラックスを必要としない真空ブレージング法
が開発され、公害上の心配がない事から盛んに行われる
ようになってきた。真空ブレージングはAlまたはAl
合金を芯材とし、その片面あるいは両面にアルミニウム
合金ろう材をクラッドしたブレージングシートを用いて
真空中でろう付け加熱を行う方法で、アルミニウム合金
製の熱交換器を始め各種構造体のろう付けに用いられ
る。この真空ろう付け用ブレージングシートには各種の
芯材用アルミニウム合金とろう材用アルミニウム合金が
開発され、現在ではJIS Z 3263により規格化
されている。熱交換器に使用される真空ろう付け用ブレ
ージングシートとしては、芯材としてJIS A 30
03(Al−0.15wt%Cu−1.1wt%Mn)、J
IS A 3005(Al−1.1wt%Mn−0.4wt
%Mg)、JIS A 3105(Al−0.6wt%M
n−0.6wt%Mg)合金を用い、ろう材としてJIS
BA 4004(Al−10wt%Si−1.5wt%M
g)、JIS AA 4104(Al−10wt%Si−
1.5wt%Mg−0.1wt%Bi)合金を通常用いる。
またブレージングシートの板厚は0.5〜1.2mmであ
り、ろう材は5〜15%のクラッド率で片面あるいは両
面にクラッドされる。こうした真空ろう付け用ブレージ
ングシートを用いた中空構造を有するアルミニウム合金
製熱交換器としてはドロンカップタイプのエバポレー
タ、オイルクーラー、ラジエターなどが製造されてい
る。例えばドロンカップタイプのエバポレータは、ブレ
ージングシートより図2及び図3に示す部材(1) を作製
し、この部材(1) を図4に示すように積層し、積層した
部材(1) 間にコルゲートフィン(2)を配置して真空ろう
付けしたもので、ろう付けは10-5〜10-4Torr台の真
空中で約600℃に加熱して行われる。この真空ろう付
けではブレージングシートのろう材中に添加されたMg
が400℃付近から徐々に蒸発し始め、炉内酸化性ガス
とH2 O+Mg→MgO+H2、O2 +2Mg→2Mg
Oの反応に従うゲッター作用と蒸発時ろう材表面の酸化
皮膜の破壊作用を行いろう付けを可能にする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述の様に、真空ろう
付けにおいて酸化皮膜とろう付性は非常に関係がある。
すなわち、ろう材表面の酸化皮膜はMgの蒸発を阻害
し、さらに厚い酸化皮膜は破壊されにくくろう付け性を
低下させるとして、これまで酸化皮膜は薄い方がよいも
のと考えられてきた。従って、ろう付け性を向上させる
ため最終焼鈍前あるいは最終焼鈍後にNaOH等により
強制的に表面の洗浄を行い、酸化皮膜の除去を行うのが
通常であった。しかし、洗浄により表面の汚れや油を落
とすとともに酸化皮膜を除去した場合、逆にろう付け性
が不安定になり、結果としてろう付け不良が発生してし
まう場合があることが明らかになった。
【0004】
【課題を解決するための手段】発明者らは上記問題に鑑
み、ろう材表面の酸化皮膜の質および厚さとろう付け性
の関係について検討を行った結果、以下の結論を得た。
すなわち、アルミニウム合金表面には通常20〜100
Å程度の自然酸化皮膜が形成されている。真空ろう付け
用アルミニウム合金ろう材の場合、さらにろう材中のM
gが最終焼鈍時あるいはろう付け加熱初期に表面に拡散
し、自然酸化皮膜の上に強固な酸化マグネシウムの皮膜
を形成する。ゲッター作用および皮膜破壊作用に寄与す
るMgはこれらの皮膜を通過して表面より雰囲気中に蒸
発するが、皮膜の厚さは薄すぎても厚すぎても良好なろ
う付け性を得ることはできない。
【0005】本発明はかかる知見により、酸化マグネシ
ウム皮膜および酸化皮膜全体の厚さを適切に限定したも
ので、AlまたはAl合金からなる芯材の片面または両
面にAl−Mg−Si系合金またはAl−Mg−Si−
Bi系合金からなるろう材をクラッドした真空ろう付け
用アルミニウム合金ブレージングシートにおいて、ろう
材表面の自然酸化皮膜の上に成長した酸化マグネシウム
皮膜の厚さが20〜100Åであり、かつ酸化皮膜全体
の厚さが200Å以下であることを特徴とする真空ろう
付け用アルミニウム合金ブレージングシートである。
【0006】
【作用】まず、本発明ブレージングシートの構成につい
て説明する。ブレージングシートの芯材の合金の種類お
よびその調質については特に制限はない。部材の種類に
よって、例えばJIS 3003合金やそれにMg、C
u、Zn、Sn、In等を添加した合金や熱伝導性を考
慮した純アルミニウム系を適宜用いればよい。ろう材と
してはAl−Mg−Si系合金またはAl−Mg−Si
−Bi系合金を用いるが、0.6〜1.8wt%のMgお
よび6.0〜20.0wt%のSiを含有するAl−Si
−Mg系合金またはAl−Mg−Si−Bi系合金を用
いるのが望ましい。これはろう材中のMgは、ろう付け
中に蒸発しゲッター作用により真空度を向上させる作用
と蒸発により酸化皮膜の破壊作用を有する。しかしてそ
の量が0.6wt%未満では上記作用が十分生じずろう付
け性が低下し、1.8wt%を超えた場合ろう付け加熱途
中にMg系の酸化皮膜が逆に増加してろう付け性を低下
させることがあるからである。ろう材中のSiは合金の
融点を低下させ、ろう付けを可能にする添加元素であ
る。しかして添加量が6.0wt%未満や20.0wt%を
超えた場合、ろう材の融点が上昇しろう付け性が低下す
る。従ってMg量、Si量は前述のごとく限定したもの
が好ましい。
【0007】次に、ろう材の皮膜厚さについて説明す
る。本発明においてろう材表面の自然酸化皮膜の上に成
長した酸化マグネシウム皮膜の厚さを20〜100Åと
し、酸化皮膜全体の厚さを200Å以下とする。ここで
酸化皮膜とはろう材表面に成長した自然酸化皮膜(Al
2 3 )とその表面に成長した酸化マグネシウム(Mg
O)を合わせたものをいい、オージェ電子分光法で約1
0μm径の面積について測定を行い、測定後の段階測定
により換算したものである。表面酸化皮膜は上記ろう切
れ現象と深く関連しており、酸化マグネシウムの厚さが
20〜100Åでかつ、酸化皮膜全体の厚さが200Å
以下の場合、ろう付け加熱途中にMgの蒸発が530℃
付近より生じるが、そこでのMgは皮膜全面から皮膜を
ポーラスにするように起こり、ろう溶融時にMgは急速
に蒸発し、皮膜を細かく破壊し、ろう付け性を向上させ
る。しかし、酸化マグネシウムの厚さが20Å未満の場
合、たとえ全体の厚さが200Åを超えている場合でも
Mgが低温から活発に蒸発するため、ろう付け加熱中の
酸化皮膜の成長を促すため、ろう付け直前での皮膜破壊
作用が弱まりろう付け性を低下させる。酸化マグネシウ
ムの厚さが100Åを超える場合あるいは酸化皮膜全体
の厚さが200Åを超える場合は、ろう付け加熱中にM
gOの蒸発が皮膜の弱いところから重点的に起こり、逆
に他の部分の皮膜は厚く強固に成長する。そしてろう付
け溶融時にMgは急激に蒸発するが、その際の蒸発も加
熱途中と同様の箇所を中心に起こるため、ろう材表面の
皮膜は十分に破壊されず、ろうとろうの濡れ性が低下
し、ろう切れが生じる。このような表面酸化皮膜厚さは
従来のブレージングシートの製造工程では、20〜20
0Åの自然酸化皮膜の上に酸化マグネシウムの皮膜が成
長し全体として250Å程度の酸化皮膜を形成してい
る。本発明の200Å以下の酸化皮膜厚さは、製造工程
途中で仕上焼鈍条件を制御したり、アルカリによる洗浄
を行うことで得ることが出来る。
【0008】本発明ブレージングシートにおける芯材に
対するろう材のクラッド率は特に制限はなく、板厚によ
りかわるが、通常3%以上、好ましくは5〜20%であ
る。
【0009】
【実施例】次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説
明する。表1に、芯材用Al合金No.1、2の組成およ
びろう材用Al合金A、B、C、Dの組成を示す。な
お、ろう材用Al合金A、B、C、DのFe、Cuは不
純物である。これらを表2のように組み合わせて板厚
0.6mmで両面クラッド(片面15%のクラッド率)の
ブレージングシートを製造する工程において、仕上焼鈍
条件およびNaOH溶液によるアルカリ洗浄を行うこと
により表面の酸化皮膜厚さを各種調整した。このように
して表2に示す各種ブレージングシート(板厚0.6m
m、焼鈍材)No.1〜13を作製した。このように作製
したブレージングシートNo.1〜13をそれぞれ用い、
プレス成形して図1(a) (平面図)、(b) (断面図)に
示すカップ(4) を作製した。図中(5) は排気口である。
このようにしてブレージングシートをプレス成形したカ
ップを重ねて(c) (断面図)に示す試験用中空構造体
(6) を真空ブレージングシートにより作製してろう付け
性を試験した。図中(4) は排気口つきカップ、(7)は排
気口なしカップ、(8) は排気筒である。ろう付け試験
は、5×10-5Torrの真空中で、昇温速度30℃/min.
で600℃に到達後10分間保持して行った。評価はカ
ップの合わせ面におけるブレージング後のフィレット形
成具合により行い、100個のテストに対するろう切れ
発生率を求めた。結果を表3に示す。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】表3より明らかなように、本発明ブレージ
ングシートは従来例および比較例の結果と比べてフィレ
ットの形成能が著しく改善され、ろう付け性が安定して
いることがわかる。
【0014】
【発明の効果】以上述べたように本発明真空ろう付け用
アルミニウム合金ブレージングシートはドロンカップタ
イプのオイルクーラー、エバポレータ、インタークーラ
ーまたはラジエターのようなアルミニウム製熱交換器の
真空ブレージングに使用され、安定かつ良好なろう付け
を行えるものであり、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】
【図1】(a) 本発明のブレージングシートを用いて成形
したカップの平面図。 (b) 本発明のブレージングシートを用いて成形したカッ
プの断面図。 (c) そのカップを組立、真空ブレージングにより作製し
た中空構造体の断面図。
【図2】積層型エバポレータの斜視図。
【図3】サーペンタイン型エバポレータの斜視図。
【符号の説明】
1 フィン 2、2′ 通路構成シート 3、3′ 冷媒通路 4 排気口つきカップ 5 排気口 6 中空構造体 7 排気口なしカップ 8 排気筒 9 押出多穴管 10、10′コネクター 11 フィン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 AlまたはAl合金からなる芯材の片面
    または両面にAl−Mg−Si系合金またはAl−Mg
    −Si−Bi系合金からなるろう材をクラッドした真空
    ろう付け用アルミニウム合金ブレージングシートにおい
    て、ろう材表面の自然酸化皮膜の上に成長した酸化マグ
    ネシウム皮膜の厚さが20〜100Åであり、かつ酸化
    皮膜全体の厚さが200Å以下であることを特徴とする
    真空ろう付け用アルミニウム合金ブレージングシート。
JP7234792A 1992-02-20 1992-02-20 真空ろう付け用アルミニウム合金ブレージングシート Pending JPH05228684A (ja)

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