JPH07232268A - アルミニウム材のろう付け方法 - Google Patents

アルミニウム材のろう付け方法

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JPH07232268A
JPH07232268A JP2659694A JP2659694A JPH07232268A JP H07232268 A JPH07232268 A JP H07232268A JP 2659694 A JP2659694 A JP 2659694A JP 2659694 A JP2659694 A JP 2659694A JP H07232268 A JPH07232268 A JP H07232268A
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敏弘 鈴木
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庸彦 田中
Akinori Ogasawara
明徳 小笠原
Akihiko Yoshimi
章彦 吉見
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い自由度でアルミニウム材料をろう付けす
る。 【構成】 アルミニウム材1の被ろう付け面にSi層2
を形成し、次いでフラックス4を塗布した後、アルミニ
ウム材1を加熱してAl−Si系合金5を生成する。A
l−Si合金5をろう材として、アルミニウム材1,3
をろう付けする。フラックス4は、ろう付け時の加熱で
接合面に供給される限り、接合界面以外の表面に塗布し
ても良い。また、アルミニウム材4の被ろう付け面に凹
部を形成し、凹部に充填したSi粉末をSi層として使
用することもできる。 【効果】 ろう材として働くAl−Si合金層5がSi
層と下地のAlとの反応によって形成されるため、予め
アルミニウム材料1,3の表面にろう材をコーティング
しておく必要がない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム又はアル
ミニウム合金製部品をろう付けする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】フィン材をチューブ材にろう付けした熱
交換器の製造には、ブレージングシートが多用されてい
る。ブレージングシートは、芯材にろう材層及び皮材を
クラッドしたものであり、ろう材層が相手部材に対向す
るように組み合わせた後、炉中加熱等の方法でろう付け
する。ろう付けに必要なろう材は、極く僅かである。し
かし、ブレージングシートの製造工程からろう材層/芯
材層の厚み比を極端に小さくできず、ろう付けの観点か
らすると過剰のろう材層が芯材表面に積層される。芯材
の全面にろう材層が設けられることからも、不必要に多
量のろう材を消費する。また、ブレージングシートは、
アルミニウム生地材に比較して高価で、しかもアルミニ
ウムのリサイクルに際しブレージングシートに多量に含
まれているSiがAl資源回収の支障となる。ろう付け
が必要な箇所のみにろう材層を形成することによって、
ろう材の消費量が節減される。たとえば、米国特許第
5,100,048号明細書では、Si粉末をフッ化物
系の非腐食性フラックスと混合したコンパウンドをAl
材表面に塗布した後、加熱する方法が紹介されている。
Si粉末は、下地のアルミと反応してAl−Si系のろ
う材となり、相手材とのろう付けに使用される。コンパ
ウンドは、たとえばバインダー等によりアルミ材の被ろ
う付け面に適用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】コンパウンドを塗布し
てろう付けする方法は、予めブレージングシートを製造
する必要がないため、基材に対する制約が緩和される。
しかし、Si粉末をフラックスと混合したコンパウンド
として使用するため、コンパウンドを均質な組成に調製
することが必要とされる。均質なコンパウンドであって
も、フラックスの如何によっては変質し、経時的に劣化
する虞れがある。そのため、使用可能なフラックスは、
安定性が高い非腐食性のフッ化物系に限られる。また、
コンパウンドを使用することから、被ろう付け面にコン
パウンドを被着させる手段もバインダーによる接着,ス
プレー,浸漬等に限られる。バインダーは、材質によっ
てはろう付け時の加熱で有害ガスを発生する虞れがあ
る。物理的な力で被ろう付け面にコンパウンドが被着し
ている場合、何らかの外力が加わったときに剥離し易
く、ろう付け不良の原因となる。本発明は、このような
問題を解消すべく案出されたものであり、コンパウンド
に代えてSi源及びフラックスを別個に使用することに
より、Si量及びフラックス量を別個に選択することを
可能とし、被ろう付け面への適用,母材の選択,継ぎ手
設計等の自由度を高め、簡単に且つ高い接合強度でアル
ミニウム材をろう付けすることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のろう付け方法
は、その目的を達成するため、ろう付けされるアルミニ
ウム材の被ろう付け面にSi層を形成し、次いでフラッ
クスを塗布した後、前記アルミニウム材を加熱してAl
−Si系合金を生成し、該Al−Si合金により前記ア
ルミニウム材をろう付けすることを特徴とする。Si層
及びフラックス層は、ろう付けされるアルミニウム材の
一方又は双方の表面に形成される。或いは、アルミニウ
ム材の一方にSi層を形成し、他方にフラックスを塗布
しても良い。Si層が形成されたアルミニウム材を鋼,
ステンレス鋼,銅,黄銅等の異種金属材料にろう付けす
ることも可能である。フラックスは、アルミニウム材の
被ろう付け面又はその近傍に塗布することができる。た
とえば、継ぎ手部に塗布されているフラックスが部材組
立ての際に剥離し易い場合、相手材と接触しない表面部
分にフラックスを塗布することもできる。塗布されたフ
ラックスは、ろう付け時の加熱によって流動状態とな
り、被ろう付け部に供給される。或いは、一方のアルミ
ニウム材にSi層を形成し、他方のアルミニウム材にフ
ラックスを塗布しても良い。
【0005】Si層は、スプレー,浸漬塗布,溶射,粉
末コーティング,蒸着等の適宜の手段によってアルミニ
ウム材の必要箇所に形成することができる。スプレー,
浸漬塗布等では、必要に応じてろう付けに悪影響を及ぼ
さないバインダーを使用することも可能である。また、
アルミニウム材の被ろう付け面に凹部や凹凸面を形成
し、そこにSi粉末を押し込んだものをSi層とするこ
ともできる。更には、アルミニウム材の表面にSi粉末
をまだらに塗布したものも、Si層として使用できる。
Si層形成後、犠牲防食作用を呈するZn層を適宜形成
すると、ろう付けされたアルミニウム材料の耐食性が向
上する。或いは、予めZn層が形成されたアルミニウム
材の表面にSi層を形成した後、ろう付けすることによ
っても耐食性の向上が図られる。Si層には、必要に応
じて他の金属粉末を添加しても良い。たとえば、Zn粉
末,Sn粉末等を添加すると、SiとAlとの共晶反応
によって生成したろう材層に犠牲陽極効果を持たせるこ
とも可能である。また、Cu粉末,Zn粉末等を添加す
ると共晶温度が低下するため、ろう付け温度を下げるこ
とができる。
【0006】使用可能なフラックスは、450℃以上の
温度で溶融してアルミニウム表面の酸化皮膜を破壊除去
する作用を呈する限り種類に制約を受けないが、なかで
もAl−Si系の共晶温度575℃近傍、すなわち56
0〜625℃の温度範囲で高い酸化皮膜除去機能を示す
ものが好ましい。このようなフラックスとしては、フッ
化物系,塩化物系,フッ化物−塩化物混合系等がある。
フッ化物系フラックスとしては、KAlF4 ,K2 Al
5・H2 O,K3 AlF6 ,CsF,LiF,ZnF
2 ,KF,AlF3 ,K2 SiF6 ,ZrF,KBF
4 ,NaF,CaF2 ,BaF2 ,Na3 AlF6 等の
1種又は2種以上を配合したものが使用される。塩化物
系フラックスとしては、NaCl,KCl,LiCl,
ZnCl2 ,BaCl2 ,NH4 Cl,CaCl2 ,A
lCl3 ,MgCl2 ,MnCl2 ,CuCl,NiC
l,CdCl2 ,SrCl2 ,PbCl2 等の1種又は
2種以上を配合したものが使用される。
【0007】
【実施例】 実施例1:(図1) 板厚5mmのAl合金A3003から30mm×50m
mの試験片を切り出し、1方の試験片1の表面に目付け
量30g/m2 でSi層2を溶射によって形成した。他
方の試験片3には、KAlF4 −K2 AlF5・H2 O−
3 AlF6 の組成を持つフラックス4を12g/m2
の割合で塗布した。それぞれの試験片1,3を重ね合わ
せ、N2 雰囲気に維持された炉内に装入し、615℃で
5分間加熱した。冷却後に試験片1,3を炉内から取り
出し、ろう付け部を調査した。試験片1と3との接合界
面には、下地Alに拡散したSi層2との共晶反応によ
って生成した平均厚み90μmのAl−Si系合金層5
が形成されていた。また、ろう付け部は、母材強度と同
じ接合強度を呈した。
【0008】実施例2:(図2) 板厚0.14mm及び板幅22mmのAl合金A300
3をピッチ4mm,波高10mmの波板6に成形し、目
付け量20g/m2 でSi粉末を揮発性バインダーと共
に波底面にブラシを使用して塗布し、Si層2を形成し
た。Si層2の面積は、波方向長さを3mmに、波板幅
方向長さを22mmに設定した。各Si層2の両側近傍
に、KAlF4 −K2 AlF5・H2 O−K3 AlF6
組成を持つフラックス4を1か所平均1.2mgの量で
塗布した。波板6を板厚3mm,長さ80mm及び幅2
2mmのAl合金A1050製面板7と組み合わせ、N
2 雰囲気に維持された炉内に装入し、610℃で5分間
加熱した。冷却後に面板7にろう付けされた波板6を炉
内から取り出し、洗浄した。ろう付け部を調査したとこ
ろ、波板6と面板7との接触部分には全て平均のど厚
0.28mmのフィレットが形成されていた。接合強度
は母材強度を遜色なく、良好なろう付け部が得られた。
また、波板6の表面には、フラックスに起因する腐食性
残渣が検出されなかった。
【0009】実施例3:(図3) Al合金A1100でできた板厚4mmの板材8の表面
に、最大深さ0.2mmの凹凸9を複数形成した。平均
粒径7μmのSi粉末10を凹部に擦り込み、Si層と
した。この板材8に、Al合金A3003製の相手材1
1の端面をろう付けした。ろう付けされる相手材11の
端面(接合部面積5cm2 )には、NaCl−KCl−
LiClの組成を持つ塩化物系フラックス4を7mgの
量で予め塗布した。板材8と相手材11とを620℃で
4分間炉中加熱した。冷却後に板材8にろう付けされた
相手材11を炉内から取り出し、洗浄した。ろう付け部
を調査したところ、板材8と相手材11の端面が完全に
ろう付けされており、ろう材として働くAl−Si系合
金層5が平均厚み0.4mmで接合界面に不足すること
なく均等に行き渡っていた。この場合も、母材強度に匹
敵する接合強度が得られた。
【0010】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、ろう付けされるアルミニウム材料の表面にSi層を
形成し、フラックスを塗布した後、加熱ろう付けしてい
る。Si層は、加熱時に基材のAlと反応し、ろう材と
して働くAl−Si系合金層となる。この方法によると
き、アルミニウム生地材に比較して高価なブレージング
シートを必要とせず各種アルミニウム材料のろう付けが
可能となるため、熱交換器やヒートシンクを始めとして
広範な分野でアルミニウム材料のろう付けに適用され
る。しかも、ブレージングシートを使用することがない
ので、多量のSi等の元素が製品に含まれることなく、
リサイクルの際にSi等がAl資源の回収に支障を来さ
ない。また、Si粉末とフラックスとのコンパウンドを
使用したろう付け法でコンパウンド塗布後に長時間保管
する場合、腐食発生を防止するため使用可能なフラック
スが非腐食性のフッ化物系に限られていた。これに対
し、本発明では、Si層を形成したアルミニウム材料を
そのままの状態で長期間保管し、ろう付けに先立ってフ
ラックスを塗布することができる。ろう付け直前にフラ
ックスを塗布する場合、フラックスの選定,ろう付け製
品の設計等における自由度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1のろう付けを工程順に示す。
【図2】 実施例2のろう付け部を示す。
【図3】 実施例3のろう付けを工程順に示す。
【符号の説明】
1,3:試験片 2:Si層 4:フ
ラックス 5:Al−Si系合金層 6:波板 7:面
板 8:板材 9:凹凸 10:Si粉末 11:
相手材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉見 章彦 東京都港区三田3丁目13番12号 日本軽金 属株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 双方のアルミニウム材の被ろう付け面に
    Si層を形成した後、フラックスを塗布し、前記被ろう
    付け面を互いに接触させ、前記アルミニウム材を加熱し
    てAl−Si系合金を生成し、該Al−Si系合金によ
    り前記アルミニウム材をろう付けするアルミニウム材の
    ろう付け方法。
  2. 【請求項2】 アルミニウム材の双方の被ろう付け面に
    Si層を形成した後、一方のアルミニウム材の被ろう付
    け面にフラックスを塗布し、前記被ろう付け面を互いに
    接触させ、前記アルミニウム材を加熱してAl−Si系
    合金を生成し、該Al−Si系合金により前記アルミニ
    ウム材をろう付けするアルミニウム材のろう付け方法。
  3. 【請求項3】 一方のアルミニウム材の被ろう付け面に
    Si層を形成した後、前記被ろう付け面をフラックスを
    塗布した他方のアルミニウム材の被ろう付け面に接触さ
    せ、前記アルミニウム材を加熱してAl−Si系合金を
    生成し、該Al−Si系合金により前記アルミニウム材
    をろう付けするアルミニウム材のろう付け方法。
  4. 【請求項4】 一方のアルミニウム材の被ろう付け面に
    Si層を形成し、次いでフラックスを塗布した後、前記
    被ろう付け面を他方のアルミニウム材の被ろう付け面に
    接触させ、前記アルミニウム材を加熱してAl−Si系
    合金を生成し、該Al−Si系合金により前記アルミニ
    ウム材をろう付けするアルミニウム材のろう付け方法。
  5. 【請求項5】 一方のアルミニウム材の被ろう付け面に
    Si層を形成し、次いでフラックスを塗布した後、前記
    被ろう付け面をフラックスを塗布した他方のアルミニウ
    ム材の被ろう付け面に接触させ、前記アルミニウム材を
    加熱してAl−Si系合金を生成し、該Al−Si系合
    金により前記アルミニウム材をろう付けするアルミニウ
    ム材のろう付け方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5の何れかに記載のフラック
    スを被ろう付け面の近傍にフラックスを塗布するろう付
    け方法。
  7. 【請求項7】 一方又は双方のアルミニウム材の被ろう
    付け面に凹部又は凹凸を形成し、該凹部又は凹凸にSi
    を充填する請求項1〜5記載の何れかに記載のろう付け
    方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7481894B2 (en) 2002-03-08 2009-01-27 Behr Gmbh & Co. Kg Soldering flux for soldering aluminum
JP2009502509A (ja) * 2005-07-27 2009-01-29 ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー 蝋付けされるべき表面
JP2013536085A (ja) * 2010-08-23 2013-09-19 ノルスク・ヒドロ・アーエスアー ろう付け用プリフラックスコーティング
CN114260616A (zh) * 2022-01-11 2022-04-01 哈尔滨焊接研究院有限公司 一种tc4钛合金埋弧焊剂及其制备方法和应用

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