JPH0732952B2 - アルミニウム材のろう付方法 - Google Patents

アルミニウム材のろう付方法

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JPH0732952B2
JPH0732952B2 JP62317100A JP31710087A JPH0732952B2 JP H0732952 B2 JPH0732952 B2 JP H0732952B2 JP 62317100 A JP62317100 A JP 62317100A JP 31710087 A JP31710087 A JP 31710087A JP H0732952 B2 JPH0732952 B2 JP H0732952B2
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芳文 島尻
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昭和アルミニウム株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はアルミニウム材のろう付方法、特にろう付仕
様によるアルミニウム製熱交換器の製造に好適に用いら
れるアルミニウム材のろう付方法に関する。
なお、この明細書において、アルミニウムの語はその合
金を含む意味で用いる。
従来の技術 一般に、自動車用ラジエーター、カークーラー用エバポ
レーターあるいはコンデンサー等のアルミニウム製熱交
換器をろう付する場合、真空ろう付の場合を除き、フラ
ックスを用いて熱交換器構成部材をろう付接合する方法
が多く用いられている。
従来かかるフラックスろう付を行う場合、まずフラック
スを水または溶剤中に懸濁させたのち、この懸濁液を、
接合すべきアルミニウム材の表面にスプレー法、シャワ
ー法、浸漬法等により塗布したのち、これを予熱乾燥
し、しかるのち非酸化性雰囲気中で所定温度に加熱し、
接合用ろう材を溶融してろう付を行っていた。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のようなろう付方法では、懸濁液の
塗布作業が繁雑であるのみならず、塗布後の乾燥工程中
にアルミニウムと水とが反応するため、アルミニウム材
の表面に酸化膜が形成され、これがろう付性を低下させ
るという問題があった。さらにフラックス懸濁液を作成
する場合、多量のフラックスを懸濁させなければなら
ず、フラックスの無駄を生じて不経済であった。さらに
またフラックス懸濁液を塗布した場合、必要以上のフラ
ックスがアルミニウム材に付着する虞れもあり、この場
合には得られるろう付品の表面に余分なフラックスが残
留して灰色ないし白色の不均一なシミが生じ、外観体裁
を損うという問題もあった。さらにまた、懸濁液の塗布
は実際の生産にあっては、接合部材の仮組状態で行われ
ることもあるが、かかる場合多量のフラックスが付着す
ると、フラックスの接着作用により予熱乾燥後組立物の
固定用治具とアルミニウム材とが接着状態となるとか、
固定用治具の劣化を来たすというような欠点もあった。
さらにはまた、接合部材にパイプ材等を含んでいる場合
には、パイプ内部に懸濁液が進入しないようにマスキン
グを施すことが必要であり、その操作が面倒であった。
この発明はかかる従来技術の問題点を解決すべくなされ
たもので、フラックスを最大限に節約可能として、なお
かつ良好なろう付性を発揮しえ、しかもろう付品表面の
外観不良や、固定用治具とアルミニウム材との接着や該
治具の劣化等を生じることのないアルミニウム材のろう
付方法を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 上記目的において、発明者は、フッ化物系の固体フラッ
クスを収容した開口容器とアルミニウム接合部材を炉内
の不活性ガス雰囲気中に投入配置して加熱することによ
り、ろう付が可能であることを見出し、かかる知見に基
いてこの発明を完成し得たものである。
即ち、この発明は、フッ化物系の固体フラックスを収容
した開口容器とアルミニウム接合部材を、容器の開口部
を閉塞しない状態で炉内の不活性ガス雰囲気中に投入配
置して所定温度に加熱するとともに、不活性ガスを流動
させて雰囲気中にフラックスを浮遊させて炉内をフラッ
クス混合不活性ガス雰囲気とし、この雰囲気中で接合用
ろう材を溶融してろう付を行うことを特徴とするアルミ
ニウム材のろう付方法を要旨とする。
フラックスは、ろう付後腐食性残渣を残さない等の利点
を有することからフッ化物系フラックスを用いる。フッ
化物系フラックスの一例としては、フッ化カリウム(K
F)とフッ化アルミニウム(AlF3)とを共晶組成ないし
はそれに近い組成範囲に含んで実質的に錯体化された錯
体混合物や、KAlF4とKFを重量比で80〜99.8:20〜0.2の
割合で混合した混合物や、あるいは製造簡易性等の点で
特に好適なものとしてKF水溶液にγ−AlF3粉末及び/ま
たはβ−AlF3粉末を溶解せしめて発熱反応を生じさせて
水分を蒸発除去したのち残留物からなるもの等を挙げう
る。
ところで、この発明において、フッ化物系の固体フラッ
クスを収容した開口容器とアルミニウム接合部材を炉内
の不活性ガス雰囲気中に投入配置して加熱することによ
り、ろう付が可能となる理由については明確な解明はな
されていないが、次のように推測される。即ち、循環、
対流等による炉内の不活性ガスの流動によって、フラッ
クスは粒子として炉内に浮遊し、炉内はフラックス混合
不活性ガス雰囲気となるものと推測される。そして、こ
の雰囲気中に存在するフラックス成分が、アルミニウム
材に接触して酸化膜除去作用を発揮し、良好なろう付が
達成されるものと推測される。
この発明においては、フラックスが微粉末状であるか塊
状であるかや、容器の形状や開口部の大きさ等について
は、なんら限定されるものではない。しかしながら、フ
ラックスは、炉内における浮遊を促進して迅速なフラッ
クス混合不活性ガス雰囲気の形成を可能とするため、予
め粉砕して粉末状にしておくのが好ましく、特に粒径2
〜80μmの微粉末状に粉砕しておくのが好ましい。ただ
し、炉内で浮遊状態となしうる限りにおいて固形塊状の
まま容器に収容しても良い。
また、上記フラックスを収容する開口容器の形状は特に
限定するものではないが、フラックスの浮遊を一層促進
するため底の浅い皿状容器を用いるのが良い。具体的に
は深さ5〜50mmとし、開口部面積は接合すべきアルミニ
ウム材の底部面積と同じか若干大きめのものが良い。ま
た容器に収容するフラックスの量はアルミニウム材の表
面積に対応して設定すべきであり、アルミニウム材の表
面積に対し、1〜50g/m2に設定するのが良い。1g/m2
満ではフラックスの量が少ないものとなって良好なろう
付性を達成できない危険があるからであり、逆に50g/m2
を超えると、フラックス付着量が多くなってろう付品の
表面性状が悪くなり、外観体裁を損うおそれが生じるか
らである。特に好ましい範囲のフラックス投入量は、10
〜25g/m2である。
フラックスを容器に収容したのち、好ましくは容器の上
方にアルミニウム接合部材を配設する。容器上方に配置
することで、より確実なろう付が可能となる。最も簡便
な方法として、第1図に示すように、フラックス(1)
を収容した容器(2)の上縁にアルミニウム接合部材
(3)を載置する方法を挙げうる。容器の開口部面積が
アルミニウム接合部材(3)の面積よりも大きい場合
は、治具等を用いて載置すれば良い。いずれの場合も容
器(2)の開口部を完全に閉塞状態としないように載置
することが必要である。なおアルミニウム接合部材は、
これを必ずしも容器の上方に配設しなければならないも
のではなく、両者を同一平面内に離間して配置しても良
く、あるいは容器の方を高所に配置しても良い。
次に、前記容器とアルミニウム材とを共にろう付炉内の
不活性ガス雰囲気中に投入配置する。予熱乾燥炉からろ
う付炉へと続く連続炉あるいは半連続炉などの場合、ま
ず予熱乾燥炉へ投入し、その後不活性ガス雰囲気のろう
付炉へと投入しても良い。このように、まず予熱乾燥炉
へ投入することによって、フラックスとの製造工程との
関係で次のような利点がある。即ち、例えば前述したKF
水溶液にγ−AlF3粉末及び/またはβ−AlF3粉末を溶解
せしめて発熱反応を生じさせて水分を蒸発除去し固化せ
しめた残留物からなるフラックスの場合、残留物をさら
に大気乾燥させる必要があるが、残留物を容器に収容し
予熱乾燥炉にまず投入することによって、フラックスの
乾燥工程とろう付工程とを連続的に行うことができ、極
めて効率の良いものとなる。なお、このようにフラック
スの乾燥とろう付とを連続的に行う場合、予熱乾燥炉へ
の投入前に容器に収容するフラックスは、いまだ水分を
含んで重量的に重いものであるから、やや多めに収容し
ておくのが好ましい。また、このようにまず予熱乾燥炉
に投入する場合においては、容器に収容するフラックス
は懸濁液の状態であっても良く、この場合にも予熱乾燥
炉内で水分が蒸発するから、ろう付炉に至るまでに容器
には乾燥フラックスが収容された状態となる。なおフラ
ックスを収容した容器とアルミニウム接合部材は必ずし
も同時的に炉内に投入配置しなければならないものでは
なく、まず容器を投入配置し、その後アルミニウム材を
投入配置するものとしても良く、あるいは逆でも良い。
ろう付炉に投入配置された容器中のフラックスは、不活
性ガスの循環や対流等の流動によって浮遊し、炉内はフ
ラックス混合不活性ガス雰囲気となる。この雰囲気中で
接合部材より融点の低いアルミニウムろう付を用いて、
アルミニウム材の融点より低くかつフラックスの融点よ
りも高い580〜620℃程度の温度に加熱することによりろ
う材を溶融し、ろう付接合が達成される。このろう付時
において、アルミニウム材周囲に浮遊しているフラック
スは、効果的にアルミニウム材表面に接触するものと推
測され、そのフラックス作用によって良好なろう付が達
成される。なおろう材にはSi含有量約4.5〜13.5wt%程
度のAl−Si系合金が用いられるのが普通であり、該ろう
材は作業性の点から、通常、接合されるべき部材の少な
くとも一方のアルミニウム材にクラッドして使用される
のが望ましい。
発明の効果 この発明は上述の次第で、フッ化物系の固体フラックス
を収容した開口容器とアルミニウム接合部材を、容器の
開口部を閉塞しない状態で炉内の不活性ガス雰囲気中に
投入配置して所定温度に加熱するとともに、不活性ガス
を流動させて雰囲気中にフラックスを浮遊させて炉内を
フラックス混合不活性ガス雰囲気とし、この雰囲気中で
接合用ろう材を溶融してろう付を行うことを特徴とする
ものである。従って従来法のようなアルミニウム接合部
材への懸濁液の塗布工程は不要となるから、ろう付工程
の簡略化を図りうるばかりか、懸濁液塗布後の予熱乾燥
工程中におけるようなアルミニウムと水との反応による
酸化膜の生成もなく、ろう付性の向上を図ることができ
る。
かつまた、懸濁液を塗布する従来法のように、必要以上
のフラックスが付着することもなく、ろう付に必要かつ
充分な量のフラックスを容器に収容しておけば良いか
ら、フラックスの無駄な使用を回避しえ経済的であるの
はもとより、ろう付後のろう付品の表面に余分なフラッ
クスが残留する危険も容易に回避することができ、外観
体裁の悪化とか、ろう付用の固定治具とアルミニウム材
との接着とか、該治具の劣化などを防止することがで
き、またパイプ材等のマスキングも不要となしうる。
さらにまた、容器に固体フラックスを収容して炉内に投
入配置するだけの簡単な操作でろう付を行うことができ
るから、フラックスを炉内に供給するための特別な装置
を設ける必要もなく、既存の設備をそのまま使用でき、
ろう付工程の簡略化とも相俟って効率の向上、ろう付コ
ストの低減を図りうる。
実施例 次にこの発明の実施例を示す。
(実施例1〜4) 純度99.8%のKF5.5Kgを6lの水に溶解させた水溶液に、
純度90%以上の工業用γ−AlF3(平均粒径約10μm)6.
5Kgを徐々に投入攪拌して発熱反応を生じさせ、水分を
除去したのち、残留物を大気中で200℃×900分間乾燥
し、さらに粉砕して平均粒径15μmのフッ化物系フラッ
クスを製作した。
一方、肉厚0.8mmのA1100合金押出材よりなるチューブ材
と、A3003合金を心材としAl−10%Si合金を皮材とした
片面クラッド率10%、厚さ0.16mmの両面ブレージングシ
ートよりなるフィン材とをコルゲート型熱交換器に組み
立て、これを複数個用意した。
そして前記フラックスを、深さ25mmの同一形状の複数の
皿状容器に、熱交換器組立物の表面積に対し2g/m2、10g
/m2、25g/m2、50g/m2の割合で収容した。次いで、上記
熱交換器組立物の両端に固定用治具をセットするととも
に、組立物を各容器上に載置した。そしてこの状態のま
まろう付炉に投入配置し、酸素濃度100ppm以下、温度60
0〜620℃のN2ガス雰囲気で3分間加熱してろう付を行っ
た。
(実施例5〜9) 実施例1〜4と同じフラックス原料を用い、同じく発熱
反応によって水分を除去し固化した残留物をフラックス
として用い、このフラックスを微粉砕することなく複数
個の容器に収容した。容器は実施例1〜4と同じものを
用いた。
そして実施例1〜4と全く同じ熱交換器組立物を該実施
例とほぼ同一の配置態様で容器上に載置した。そしてこ
の状態のまま、まず予熱乾燥炉に投入して大気雰囲気に
て250℃×10分間加熱し、フラックス中の水分を除去し
た。続いて容器及び熱交換器組立物を連続的にろう付炉
に投入配置し、上記実施例と同一のろう付条件で加熱し
てろう付を行った。ろう付炉投入前において各容器に収
容されたフラックス量は1g/m2、2g/m2、10g/m2、25g/
m2、50g/m2であった。
(実施例10〜14) 実施例1〜4と同じフラックス原料を用い、同じく発熱
反応によって水分を除去し固化した残留物を、大気中に
て200℃×900分間乾燥したものをフラックスとして用い
た。そしてこのフラックスを微粉砕することなく、複数
個の容器へ1g/m2、5g/m2、10g/m2、20g/m2、30g/m2の割
合で収容した。容器は実施例1〜4と同じものを用い
た。そして実施例1〜4と全く同じ熱交換器組立物を該
実施例とほぼ同一の配置態様にて容器上に載置した。
そしてこの状態のままろう付炉に投入配置し、上記実施
例と同一のろう付条件で加熱してろう付を行った。
(比較例15) 実施例1〜4と同じフラックスを水に懸濁させて4wt%
の水性懸濁液を作り、これを前記実施例と全く同じ熱交
換器組組立物に浸漬法により均一に塗布し、これを予熱
乾燥したのち、ろう付炉に投入配置し、酸素濃度100ppm
以下、温度600〜620℃のN2ガス雰囲気で3分間加熱して
ろう付を行った。
上記各試料1〜15につき、得られたろう付品のろう付状
態、表面状態を目視観察するとともに、熱交換器固定用
治具と熱交換器との接着の有無、該治具の表面変色の有
無を調査した。それらの結果を下記第1表に示す。
以上の結果から、本発明によれば少量のフラックスにも
かかわらず、良好なろう付が得られたばかりか、得られ
たろう付品はその表面状態も良好であり、かつ固定用治
具との接着や該治具の変色の全く認められないものであ
ることを確認しえた。
【図面の簡単な説明】 第1図は、フラックスを収容した容器とアルミニウム接
合部材とを炉内に投入する際の両者の好ましい配置態様
を示す断面図である。 (1)…フラックス、(2)…容器、(3)…アルミニ
ウム接合部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 昭緒 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和アル ミニウム株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−87058(JP,A) 特公 昭57−2439(JP,B2)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フッ化物系の固体フラックスを収容した開
    口容器とアルミニウム接合部材を、容器の開口部を閉塞
    しない状態で炉内の不活性ガス雰囲気中に投入配置して
    所定温度に加熱するとともに、不活性ガスを流動させて
    炉内雰囲気中に前記開口容器からのフラックスを浮遊さ
    せて炉内をフラックス混合不活性ガス雰囲気とし、この
    雰囲気中で接合用ろう材を溶融してろう付を行うことを
    特徴とするアルミニウム材のろう付方法。
  2. 【請求項2】フラックスは粒径2〜80μmに粉砕された
    微粉末状のものである特許請求の範囲第1項記載のアル
    ミニウム材のろう付方法。
  3. 【請求項3】フラックスはその量がアルミニウム材の表
    面積に対し1〜50g/m2に規定されている特許請求の範囲
    第1項または第2項記載のアルミニウム材のろう付方
    法。
  4. 【請求項4】容器はその深さが5〜50mmに規定されてい
    る特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか1に記
    載のアルミニウム材のろう付方法。
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