JPH07314177A - ろう付用組成物及びろう付用組成物が設けられてなる Al材料並びに熱交換器 - Google Patents
ろう付用組成物及びろう付用組成物が設けられてなる Al材料並びに熱交換器Info
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Abstract
た製品の耐蝕性に富むろう付け技術を提供することであ
る。 【構成】 Al−Si−Zn系合金粉末と、バインダと
を含有してなり、前記Al−Si−Zn系合金粉末にお
けるZn含有量が10〜55wt%であるろう付用組成
物。
Description
ポレータ、コンデンサ、ラジエータ等の熱交換器に用い
られる技術に関するものである。
金材料(以下、Al材料)からなる熱交換器は、ろう材
がクラッドされたブレージングシートでチューブ又はフ
ィンを構成し、これを所定の形状に組み立て、ろう付す
ることにより製造されている。しかしながら、ブレージ
ングシートは製造が難しく、歩留りが悪い為にコストが
高く付く。しかも、ブレージングシートはリサイクルに
適していないことから、廃棄物の処理が高く付く。更に
は、ブレージングシートでチューブを構成する為には、
電縫等の特殊な技術が必要である。又、ブレージングシ
ートでフィンを構成する場合には、加工性が悪く、治工
具の損耗が激しく、そして薄肉化できない為に、熱交換
器の小型・軽量化が図れ難い等の問題がある。
しては、例えば特公昭58−27037号公報に示され
るように、主に、Al−Si合金が用いられている。
尚、ろう材として、この他にも、例えば特公昭58−2
7037号公報、特開平3−151188号などに示さ
れるようにAl−Si−Zn系合金なども知られている
が、Al−Si−Zn系合金からなるろう材をクラッド
してブレージングシートを作製しようとすると、これは
困難で、現実には用いられていない。
金ではなく、Al−Si合金を用いた場合には、耐蝕性
の向上を図る為、Zn膜を溶射などの手段で予め設けて
おくことが提案されている。すなわち、表面にZn膜を
設けたチューブとフィンとをAl−Si合金によってろ
う付けすることが提案されている。しかしながら、この
技術は、Zn膜を設ける工程、ろう付工程と言ったよう
に工程が煩瑣になり、好ましいものとは言えない。
ろう材(線状のろう材)によってチューブとフィンとを
ろう付けすることも提案されている。しかしながら、こ
の技術は、Al材料よりなるチューブにZnが良好に拡
散して行かないので、犠牲陽極効果によって耐蝕性を確
保しようとする目的が十分には達成できない。
ると、工程が煩瑣になり、コスト的に好ましくなく、逆
に、低廉なコストを目指すと、耐蝕性が十分には確保さ
れ難い。
で、かつ、ろう付けされた製品の耐蝕性に富むろう付け
技術を提供することである。この本発明の目的は、Al
−Si−Zn系合金粉末とバインダとを含有してなり、
前記Al−Si−Zn系合金粉末におけるZn含有量が
10〜55wt%であることを特徴とするろう付用組成
物によって達成される。
ダと溶剤とを含有してなり、前記Al−Si−Zn系合
金粉末におけるZn含有量が10〜55wt%であるこ
とを特徴とするろう付用組成物によって達成される。
又、Al−Si−Zn系合金粉末とバインダとフラック
スと溶剤とを含有してなり、前記Al−Si−Zn系合
金粉末におけるZn含有量が10〜55wt%であるこ
とを特徴とするろう付用組成物によって達成される。
n含有量は、好ましくは10〜40wt%、より好まし
くは11〜36wt%、もっと好ましくは12〜25w
t%である。又、ろう材としての機能を充分に発揮させ
る為、上記Al−Si−Zn系合金粉末のSi含有量
は、より好ましくは5〜15wt%、もっと好ましくは
5〜11wt%である。
i−Zn系合金粉末はInを含有、特にそのIn含有量
が0.001〜0.1wt%であるものが好ましい。よ
り好ましくは0.01〜0.1wt%である。その他の
成分として、Al−Si−Zn系合金粉末中に0.00
1〜0.07wt%のBe、0.02〜0.20wt%
のBi、その他の不可避不純物を含んでいても良い。
る為、Al−Si−Zn系合金粉末は、粒径が10〜2
00μmのものであることが好ましい。より好ましくは
10〜53μmのものである。本発明のAl−Si−Z
n系合金粉末をチューブやヘッダーパイプ等のAl材料
の表面に設ける為に、本発明ではバインダが用いられ
る。このバインダはろう付温度より低い温度で揮発する
傾向の高いものであることが好ましい。特に、分子量1
000〜100000のアクリル系あるいはメタクリル
系の樹脂であることが好ましい。例えば、分子量100
0〜100000のポリアクリル酸ブチル等が挙げられ
る。
の配合割合は、Al−Si−Zn系合金粉末/バインダ
が重量比で100/0.1〜100/100であること
が好ましい。より好ましくは100/5〜100/20
である。本発明のろう付用組成物をAl材表面に設ける
為、一般的には、塗布手段が用いられる。塗布手段とし
ては、例えばスプレー法、フローコーター法、ロールコ
ーター法、刷毛塗りといった各種の手段を採用できる。
そして、かかる手段により、好ましくは乾燥後の厚さが
約5〜200μmとなるよう本発明のろう付用組成物が
塗布される。より好ましくは約10〜150μm、もっ
と好ましくは約20〜60μmである。特に、Al−S
i−Zn系合金粉末が20〜400g/m 2 、特に40
〜120g/m2 程度あるように塗布されることが好ま
しい。この塗布の為に用いられる溶剤としては、例えば
メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、
イソプロピルアルコール、ペンタノール等の炭素数1〜
8の脂肪族アルコールを好ましい例として挙げることが
出来る。これらの中で最も好ましい溶剤はイソプロピル
アルコールである。
/溶剤が重量比で100/100〜100/10000
であることが好ましい。より好ましくは100/500
〜100/2000である。ろう付けに際しては、例え
ばKF−AlF3 ,RbF−AlF3 のようなフッ化物
系のフラックスが用いられる。この為、予め、このよう
なフラックスを本発明のろう付用組成物に添加しておく
ことが出来る。勿論、前記以外のフラックスを用いても
良い。このようなフラックスの配合割合は、Al−Si
−Zn系合金粉末/フラックスが重量比で100/3〜
100/50であることが好ましい。より好ましくは1
00/10〜100/30である。尚、このフラックス
はろう付用組成物中に最初から添加されていることが好
ましいけれども、ろう付時に後から添加しても良い。
と、バインダと、溶剤とを含有してなり、前記Al−S
i−Zn系合金粉末におけるZn含有量は10〜40w
t%、Si含有量は5〜11wt%であり、前記Al−
Si−Zn系合金粉末の粒径が10〜200μmであ
り、前記バインダはアクリル系及びメタクリル系の樹脂
の群の中から選ばれる分子量が1000〜100000
のものであり、前記Al−Si−Zn系合金粉末と前記
バインダとの割合は、Al−Si−Zn系合金粉末10
0重量部に対してバインダが0.1〜100重量部であ
り、前記バインダと前記溶剤との割合は、バインダ10
0重量部に対して溶剤が100〜10000重量部であ
るろう付用組成物を用いることが出来る。
組成物が表面に設けられてなることを特徴とするAl材
料によって達成される。本発明のろう付組成物が塗布さ
れるAl材は、熱交換器を構成する部品、すなわちフィ
ンであっても良いが、チューブやヘッダーパイプの表面
に塗布されることが好ましい。
に塗布されたチューブ(及びヘッダーパイプ)とフィン
とが所定のものに組み合わされ、この後真空雰囲気や不
活性雰囲気下でのフラックスを用いたろう付けにより接
合され、熱交換器とされる。すなわち、上記本発明の目
的は、上記のろう付用組成物が表面に設けられたAl材
料からなる第1の熱交換器構成部品(例えば、チューブ
及び/又はヘッダーパイプ)と、第2の熱交換器構成部
品(例えば、フィン)とが組み合わされ、フラックスを
用いたろう付けにより接合されてなることを特徴とする
熱交換器によって達成される。
採用した理由は次の通りである。 犠牲陽極効果を奏するZnをチューブあるいはヘッ
ダーパイプ表面層に均一に拡散させることが出来、チュ
ーブやヘッダーパイプの耐蝕性及び耐孔食性を向上させ
ることが出来る。尚、Al−Si−Zn系合金粉末の代
わりに、Al−Si系合金粉末を用いた場合には、チュ
ーブやヘッダーパイプの耐蝕性や耐孔食性が劣ってい
た。
に、Al−Si系合金粉末とZn粉末との混合粉末を用
いた場合でも、耐蝕性や耐孔食性が劣っていた。 必要な場所に必要な量のろう材を簡単に供給出来
る。尚、クラッドなどの技術は不要で、極めて簡単に実
施できる。この為、コストは低廉である。特に、クラッ
ドによっては設けることが困難とされていたAl−Si
−Zn系合金からなるろう材層を簡単に設けることが出
来る。 必要に応じて粉末状の各種添加物(例えば、ろう付
用フラックス)を一体でろう材の膜中に供給できる。
してブレージングシートを用いる必要がなくなったこと
から、コストが低廉になる。又、ブレージングシートで
フィンを作製する必要がないから、フィンの薄肉化が図
れ、小型・軽量化を図れる。以下、具体的な実施例を挙
げて説明する。
おいて、下記の表−1に示す組成で、平均粒径10〜4
5μmの略球状の粉末を作成した。 表−1 組 成(wt%) 平均粒径 Si Zn In Be Bi Al (μm) 実施例1 5.00 11.00 0.00 0.00 0.00 残り 10 実施例2 6.00 11.00 0.00 0.00 0.00 残り 30 実施例3 14.00 11.00 0.00 0.00 0.00 残り 30 実施例4 5.00 11.00 0.03 0.00 0.00 残り 20 実施例5 10.00 15.00 0.00 0.00 0.00 残り 10 実施例6 9.98 15.00 0.02 0.00 0.00 残り 30 実施例7 10.15 15.00 0.02 0.04 0.08 残り 30 実施例8 7.00 20.00 0.00 0.00 0.00 残り 30 実施例9 10.00 20.00 0.00 0.00 0.00 残り 30 実施例10 8.20 25.00 0.01 0.00 0.00 残り 20 実施例11 7.00 25.00 0.08 0.00 0.00 残り 20 実施例12 7.00 30.00 0.08 0.00 0.00 残り 40 実施例13 8.00 30.00 0.00 0.00 0.00 残り 30 実施例14 12.00 30.00 0.00 0.00 0.00 残り 30 実施例15 10.00 35.00 0.00 0.00 0.00 残り 20 実施例16 10.00 35.00 0.08 0.00 0.00 残り 20 実施例17 8.10 36.00 0.01 0.00 0.00 残り 45 実施例18 9.00 40.00 0.00 0.00 0.00 残り 30 実施例19 13.00 40.00 0.00 0.00 0.00 残り 30 比較例1 8.00 7.00 0.10 0.00 0.00 残り 30 比較例2 8.00 5.00 0.01 0.00 0.00 残り 30 比較例3 8.00 0.00 0.00 0.00 0.00 残り 30 この合金粉末100重量部と、バインダ(平均分子量1
0000のポリアクリル酸ブチル)10重量部と、溶剤
(イソプロピルアルコール)50重量部と、フラックス
(KF−AlF3 )15重量部とを混合・攪拌し、ろう
付用組成物を作成した。
00mmのAl合金製の押出偏平多穴管の表面に上記ろ
う付用組成物を厚さ約30μm(合金粉末量60g/m
2 )となるように塗布した。又、押出偏平多穴管が差し
込まれるAl合金製のヘッダーパイプの部分にも上記ろ
う付用組成物を厚さ約150μm(合金粉末量300g
/m2 )となるように塗布した。
Al合金製フィンとを組み付け、乾燥窒素雰囲気下にお
いて約600℃で5分間保持してフラックスろう付けを
行い、図1に示す車載用コンデンサを得た。尚、図1
中、1はフィン、2は押出偏平多穴管、3はヘッダーパ
イプである。このようにして得られた熱交換器につい
て、ろう付接合率、酸性人工海水の噴霧による押出偏平
多穴管表面の耐蝕性及び耐孔食性を調べたので、その結
果を表−2に示す。
92wt%-Si8wt%)粉末70重量部と30μm の大きさのZn粉
末30重量部との混合粉末を用い、実施例1と同様にした
場合。
1製の押出偏平多穴管の表面に30μm の大きさのAl−
Si系合金(Al92wt%-Si8wt%)粉末のろう付用組成物が
塗布されており、フラックスろう付けした場合。 *比較例6は、実施例1と同一組成のAl−Si−Zn
系合金からなるろう材(粉末ではなく、線材)を用い、
フラックスろう付けした場合。
な腐食が見られるのみ △印:チューブ全体に軽度な腐食が見られる ×印:チューブ全体に激しい腐食が見られる *耐孔食性における◎印:チューブの極く表面のみが腐
食 ○印:チューブに僅かに侵食が見られる △印:チューブに貫通に近い侵食が見られる ×印:チューブに貫通孔が多数見られる 又、コイル状に巻き取られたA1製の押出偏平多穴管の
表面に上記ろう付用組成物を厚さ約30μm(合金粉末
量60g/m2 )となるように塗布し、この後所定の長
さに切断し、これとヘッダーパイプとフィンとを組み付
け、上記実施例と同様にして図1に示す車載用コンデン
サを得た。このようにして得られた熱交換器について、
ろう付接合率、押出偏平多穴管表面の耐蝕性及び耐孔食
性を調べた処、表−2と同様な結果が得られた。
付性に優れており、しかも耐蝕性および耐孔食性に優れ
たものであることが判る。そして、ここで注目されるこ
とは、単に、Znが用いられたことから耐蝕性や耐孔食
性に富むようになったと言ったものではないことであ
る。すなわち、Znが用いられても、これがAl−Si
合金粉末とZn粉末との混合物の形態である場合には、
本発明のような特長が奏されていない。この点について
の子細な解明は現時点では定かでないものの、大事なこ
とはAl−Si−Zn系合金の粉末が用いられなければ
ならないことであった。
言うのみではなく、Zn含有量が10〜55wt%のよ
うに高含有でなければならない。かつ、Al−Si−Z
n系合金が用いられれば良いのではない。すなわち、比
較例6との対比から判るように、Al−Si−Zn系合
金は粉末形態のものが用いられなければならない。
ンとのろう付けを600℃以下の低い温度で実施でき、
それだけろう付けが簡単になるのみでなく、Al材料が
高熱による損傷を受け難いものとなる。
う付けが確実なものである。
コンデンサの概略図
Claims (12)
- 【請求項1】 Al−Si−Zn系合金粉末と、バイン
ダとを含有してなり、前記Al−Si−Zn系合金粉末
におけるZn含有量が10〜55wt%であることを特
徴とするろう付用組成物。 - 【請求項2】 Al−Si−Zn系合金粉末におけるS
i含有量が5〜15wt%であることを特徴とする請求
項1に記載のろう付用組成物。 - 【請求項3】 Al−Si−Zn系合金粉末はInを含
有するものであり、そのIn含有量が0.001〜0.
1wt%であることを特徴とする請求項1または請求項
2に記載のろう付用組成物。 - 【請求項4】 Al−Si−Zn系合金粉末はBeを含
有するものであり、そのBe含有量が0.001〜0.
07wt%であることを特徴とする請求項1〜請求項3
いずれかに記載のろう付用組成物。 - 【請求項5】 Al−Si−Zn系合金粉末はBiを含
有するものであり、そのBi含有量が0.02〜0.2
wt%であることを特徴とする請求項1〜請求項4いず
れかに記載のろう付用組成物。 - 【請求項6】 Al−Si−Zn系合金粉末は、粒径が
10〜200μmであることを特徴とする請求項1〜請
求項5いずれかに記載のろう付用組成物。 - 【請求項7】 Al−Si−Zn系合金粉末とバインダ
との割合は、Al−Si−Zn系合金粉末100重量部
に対してバインダが0.1〜100重量部であることを
特徴とする請求項1〜請求項6いずれかに記載のろう付
用組成物。 - 【請求項8】 更に溶剤を含有してなり、バインダ10
0重量部に対して溶剤が100〜10000であること
を特徴とする請求項1〜請求項7いずれかに記載のろう
付用組成物。 - 【請求項9】 更にフラックスを含有してなり、Al−
Si−Zn系合金粉末100重量部に対してフラックス
が3〜50重量部であることを特徴とする請求項1〜請
求項8いずれかに記載のろう付用組成物。 - 【請求項10】 請求項1〜請求項9いずれかに記載の
ろう付用組成物が表面に設けられてなることを特徴とす
るAl材料。 - 【請求項11】 請求項1〜請求項9いずれかに記載の
ろう付用組成物が表面に設けられたAl材料からなるチ
ューブと、フィンとが組み合わされ、フラックスを用い
たろう付けにより接合されてなることを特徴とする熱交
換器。 - 【請求項12】 請求項1〜請求項9いずれかに記載の
ろう付用組成物が表面に設けられたAl材料からなるヘ
ッダーパイプ及びチューブと、フィンとが組み合わさ
れ、フラックスを用いたろう付けにより接合されてなる
ことを特徴とする熱交換器。
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