JPH07303961A - 非腐食性フラックスろう付用アルミニウム合金材およびろう付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 非腐食性フラックスと金属粉末の混合物をア
ルミニウム材料表面などに塗布してろう付けするに当た
り、該混合物が不均一状であってもろう付け後のアルミ
ニウム材料の残存厚を均一化し、強度や耐食性に優れた
ろう付け製品を得ることができるアルミニウム合金材お
よびその好ましいろう付け方法を提供する。 【構成】 非腐食性フラックスと金属粉末を用いたろう
付部材であって、撥水処理されている非腐食性フラック
スろう付用アルミニウム合金材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非腐食性フラックスろう
付用アルミニウム合金材およびろう付け方法に係り、た
とえばアルミニウム材料表面に非腐食性フラックスと金
属珪素の混合物を塗布して有利なろう付けをなすに当っ
て、塗布された前記混合物が不均一状であってもろう付
後におけるアルミニウム材料の残存厚を均一化し、強度
や耐食性に優れたろう付け製品を得しめることのできる
アルミニウム合金材を提供し、またその好ましいろう付
け法を得ようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウムまたはアルミニウム合金材
をろう付けして機器を形成することは軽量性、熱伝導性
などにおいて他の金属材などに求めることのできない有
利性があることから従来から広く採用されて来たところ
であって、特に車輛用熱交換器などにおいてはチューブ
材に対してフィン材をろう付けしたものが一般的に用い
られている。

【０００３】然して、上記したようなアルミニウムまた
はアルミニウム合金材を採用したろう付けは接合部にろ
う材とフラックスとを夫々添加供給して加熱する手法に
よるものが作業操作上煩雑で、コスト高となり、しかも
ろう付不良、ろう付け品質の不均一性などの不利が伴う
ことから芯材にろう材および皮材層をクラッドしたブレ
ージングシートを用いることが広く採用されている。即
ちろう材層を相手部材に接合するように組合わせた状態
で炉内に装入し加熱することによってろう付けを一挙に
達成するものである。

【０００４】然し近年においては上記したようなクラッ
ド材を使用しないでろう付けする方法についてもそれな
りの提案がなされており、そうした方法の１つに弗化ア
ルミニウムカリウム系の非腐食性弗化物フラックスと金
属珪素粉末の混合物でろう付けすることが米国特許第５
１０００４８号に発表されている。即ちこの方法ではア
ルミニウム材料表面に塗布された珪素がろう付温度でア
ルミニウム材料中へ急速に拡散し、アルミニウム材料表
層部がAl−Si共晶組成近くになると溶融（共晶温度：５
７７℃）し、ろうとなって部材相互間の接合がなされ
る。

【０００５】具体的には弗化物系フラックスと金属珪素
粉末の混合物がドライパウダーまたは水やアルコール等
の揮発性液体に懸濁して塗布され、該混合物の配合は重
量比で１：１〜３：１程度で、混合物の塗布量は５〜３
０ g／m²、ろう付温度は５７７℃以上、その時間は２〜
５分であるが、最適条件としては珪素約３０％の混合物
を２０〜３０ g／m²塗布し、またろう付用材料としては
純Al材やAl−１％Mn材などが示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような米国特許
第５１０００４８号による方法はクラッド材とする必要
がないことから工程ないしコスト的にメリットが大であ
り、またスクラップの再利用等素材利用上においても有
利であるなどのメリットを有しているが、アルミニウム
材料表面に非腐食性フラックスと金属珪素の混合物を均
一に塗布することが容易でなく、部分的に不均一に塗布
された場合には珪素粉末の多く付着した部分でアルミニ
ウム材料が局部的に大きく溶解する。このためろう付後
のアルミニウム材料残存厚が不均一となり、強度や耐食
期間の低下を来し、場合によっては貫通孔が発生するな
どの不利がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような従
来技術における課題を解決し、上記したような混合物が
不均一に塗布された条件下においてもアルミニウム材料
における局部的な溶解が少く、ろう付後の残存厚が比較
的均一となるアルミニウム材を得しめ、有利な熱交換機
器などを得ることについて検討を重ね、ろう付けされる
べき部材における非腐食性フラックスと金属粉末との混
合物附着状態を制御することによって好ましい結果を得
ることに成功したものであって、以下の如くである。

【０００８】（１） 非腐食性フラックスと金属粉末を
用いたろう付用部材であって、撥水処理されていること
を特徴とする非腐食性フラックスろう付用アルミニウム
合金材。

【０００９】（２） 金属粉末が珪素粉末もしくは珪素
粉末に他の金属粉末を混合したものであることを特徴と
する前記（１）項に記載の非腐食性フラックスろう付用
アルミニウム合金材。

【００１０】（３） ろう付けすべき部材を撥水処理を
施したものとして準備し、非腐食性フラックスと金属粉
末との混合物スラリーをろう付け部に施し、加熱ろう付
けすることを特徴とした非腐食性フラックスろう付け方
法。

【００１１】（４） 金属粉末が珪素粉末もしくは珪素
粉末に他の金属粉末を混合したものであることを特徴と
した前記（３）項に記載の非腐食性フラックスろう付け
方法。

【００１２】（５） ろう付けすべき部材の中でろう付
後の残存厚を必要とする部材に撥水処理を施したものと
して準備することを特徴とした前記（３）または（４）
項に記載の非腐食性フラックスろう付け方法。

【００１３】

【作用】本発明で用いる非腐食性フラックスは LiF、Na
F 、KF、CaF 、AlF₃、SiF₄等の弗化物の粉末混合物、も
しくはこれらを溶融後粉末としたもの、あるいは上記弗
化物の錯化合物、たとえば KAlF₄、K₂AlF₅、K₃AlF₆、K₂
SiF₆等の単味もしくは混合物またはこれらを溶融後粉末
としたもの等であって、このような弗化物系のフラック
スは何れのものもアルミニウムに対して塩化物の如き腐
食性を持たない。このものの粉末の寸法は平均で0.１〜
３０μm 程度のもので、好ましくは平均で１〜１０μm
である。

【００１４】皮材と合金化して溶融し、ろうを形成する
金属としては珪素の他亜鉛等があり、またZnを含有し、
好ましくは１０〜３０％Zn含有する珪素−亜鉛合金等が
ある。そしてこのような金属は被ろう付部材として形成
した、たとえば熱交換器のチューブ表面にこの粉末を被
ろう付部材に塗布または前記フラックスの粉末と混合し
てスラリーとして塗布してもよい。この場合、珪素粉末
の他に１０〜３０％の亜鉛粉末や２〜２０％の銅粉末を
添加混合して塗布してもよい。特に被ろう付部材に供給
する珪素を前もって合金化することはコストがかさむ不
利があり、好ましくは金属の単体を粉体として被ろう付
部材に塗布して用いるのが好ましい。なかでも珪素はろ
う付温度で容易にAl−Si共晶合金となるので好ましい。

【００１５】非腐食性フラックスを用いたろう付用部材
であって、撥水処理されていることによりスラリー状態
で附着される非腐食性フラックスと金属粉末との混合物
の附着量を制御し、前記混合物附着量の過大に伴う部材
の溶損を制限する。

【００１６】ろう付けすべき部材を撥水処理を施したも
のとして準備し、弗化アルミニウムカリウム系の非腐食
性フラックスと金属粉末との混合物をろう付け部に施す
ことにより附着操作の容易なスラリー状態で用いられる
前記混合物の附着状態を制御し、そうした混合物の制御
附着状態で加熱ろう付けすることによって該混合物の過
大附着に伴う部材の溶損および該溶損による肉厚の大幅
減少ないし貫通孔発生を適切に防止する。

【００１７】ろう付けすべき部材の中でろう付後の残存
厚を必要とする部材に撥水処理を施したものとして準備
することによって例えば熱交換器に用いられるフィン材
などを適切に薄肉化したものとして準備せしめ、しかも
その部分的溶損ないし貫通孔発生を有効に防止せしめ、
経済的且つ軽量で熱交換率の高い製品を提供する。

【００１８】前記したような撥水処理としては、シリコ
ン樹脂塗料、フッ素樹脂塗料、ワックス、高粘度の成形
加工油、圧延油、シリコンオイル、弗化カーボンの溶剤
による溶解物などを採用し、その処理方法としてはスプ
レー塗、刷毛塗りあるいはどぶ漬けやロール塗りなどの
適宜の手法を用いることができ、部材の全般に対する処
理の外、部分的附着処理で実施することが可能である。

【００１９】

【実施例】フィン材たるべきアルミニウム板として板厚
１００μm で、幅１０００mmの３００３−Ｈ１４材のコ
イルを用い、２重量％のサーフクリーナー５３Ｓ（日本
ペイント製）を（６０℃）で３秒間スプレーし、続いて
水洗して脱脂した。このアルミニウム板に対し、エポキ
シ系塗料を両面に乾燥塗膜で各１μm になるように第１
コーターロールで塗装した後、２４０℃で２０秒加熱乾
燥した。次いで第２コーターロールでルミフロンタイプ
のフッ素樹脂塗料をやはり両面に乾燥塗膜で各１μm に
なるように塗装した後、２６０℃で２０秒加熱乾燥し、
撥水性プレコートフィンを作製したところその接触角は
１１０°で強い撥水性を示した。一方、圧延上がりのフ
ィン材の表面の接触角は７０°で撥水性は低いものであ
った。

【００２０】上記のように撥水処理を施したフィン材お
よび圧延上がりのフィン材コイルを幅２１mmにスリット
した後、フィン高さ８mm、ピッチ３mmのコルゲート成形
加工を行った。次いで長さ５０mmに切断したコルゲート
フィンの両側に１０５０押出多穴偏平管（幅２０mm、高
さ２mm、長さ７０mm）をセットし、ろう付用試験品を組
み付けた。

【００２１】上記したところとは別に平均粒径１０μm
以下の非腐食性の弗化アルミニウムカリウムの共晶フラ
ックス粉末と粒径１０〜８０μm の金属珪素粉末の混合
物（重量比２：１）１００ｇ純水４００ｇの割合による
液中に懸濁し、組付け試験品にスプレーで塗布後、１５
０℃で５分加熱して乾燥した。乾燥後の試験品を目視で
観察したところ、撥水処理したフィン組付け品において
は前記混合物がチューブに多く付着しているのに対しフ
ィンにおける付着は相当に少いものであった。これに対
し無処理のフィン組付け品ではチューブおよびフィンの
何れにおいても混合物が不均一に付着しているものであ
った。なお上記のような混合物の平均塗布量については
塗布前後の試験品重量を測定し求めた結果は、撥水処理
したフィン組付け品が２３ g／m²であったのに対し無処
理のフィン組付け品は２２ g／m²であった。

【００２２】上記のようにして準備された各試験品を窒
素ガス雰囲気中で、５０℃／min の昇温速度で６００℃
まで昇温し、該温度で保持時間３分間のろう付けをなし
た。然してこのようなろう付後の各試験品外観を目視に
よって観察したところ本発明により撥水処理したフィン
においては貫通孔が全く認められなかったのに対し、比
較品として撥水処理されなかったもののフィンにおいて
は0.１〜１mmφの多数の貫通孔発生が確認された。なお
フィンとチューブとのろう付け状態を接合部の断面観察
によって確認した結果はどちらも良好であった。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したような本発明によるときは
熱交換器などのアルミニウム合金材による各種製品を非
腐食性フラックスと金属粉末の混合物を用い簡易且つ低
コストにろう付けするに当ってフィンのような薄層材な
どのろう付け後において残存厚を確保する必要のある部
材ないし部分に対する混合物（金属珪素）の付着量を制
御し、それらの部材ないし部分における局部的に大きな
溶解発生を防止し、貫通孔の発生をなからしめると共に
強度や耐食性の低下、外観不良などを防止し、適切なろ
う付けを簡易且つ低コストに達成し得るものであるから
工業的にその効果の大きい発明である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 35/363 Ｈ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非腐食性フラックスと金属粉末を用いた
   ろう付用部材であって、撥水処理されていることを特徴
   とする非腐食性フラックスろう付用アルミニウム合金
   材。
2. 【請求項２】 金属粉末が珪素粉末もしくは珪素粉末に
   他の金属粉末を混合したものであることを特徴とする請
   求項１に記載の非腐食性フラックスろう付用アルミニウ
   ム合金材。
3. 【請求項３】 ろう付けすべき部材を撥水処理を施した
   ものとして準備し、非腐食性フラックスと金属粉末との
   混合物スラリーをろう付け部に施し、加熱ろう付けする
   ことを特徴とした非腐食性フラックスろう付け方法。
4. 【請求項４】 金属粉末が珪素粉末もしくは珪素粉末に
   他の金属粉末を混合したものであることを特徴とした請
   求項３に記載の非腐食性フラックスろう付け方法。
5. 【請求項５】 ろう付けすべき部材の中でろう付後の残
   存厚を必要とする部材に撥水処理を施したものとして準
   備することを特徴とした請求項３または４に記載の非腐
   食性フラックスろう付け方法。