JPH07503901A - 粒子を保持する金属表面およびフラックスを保持する金属部材を提供する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 粒子を保持する金属表面およびフラックスを保持する金属部材を提供する方法本 発明は、粒子を保持する金属表面を提供する方法に関するものであり、さらに詳 しくは、各部材をその後に接合するために、その表面から酸化物フィルムを除去 することにより表面に充分なぬれ性をもたらすことのできる、アルミニウムベー スの部材のフラックス処理方法、さらに得られたフラックスを保持する金属部材 に関するものである。

アルミニウムまたはアルミニウム合金（以下、この両者はどちらか一方を使用で きることを示すように、“アルミニウムベース”という）の部材が、例えば熱交 換器のような構造物に組み立てられるとき、従来これらは、ろう付けの前、大気 雰囲気または窒素のような中性雰囲気中でフラックス処理されていた。フラック スは、アルミニウム表面上にすでに形成されている酸化アルミニウムの薄いフィ ルムを分解／除去するために用いられている。

この酸化フィルムは、表面に金属コーティングを適用するためのプロセス、およ びはんだ付け、ろう付けまたは溶接により部材を接合するためのプロセスを妨害 する。この酸化フィルムは、取り除かなければならず、その再形成も金属−金属 結合を確立するために防がなければならない。

酸化物層を除去するために、従来から数多くのフラックスが使用されている。

塩化物ベースの７ラツクスは、酸化物フィルムを分解するが、それは吸湿性およ び腐食性があるので、続いて洗浄して洗い流さなければならない、フッ化物ベー スのフラックス、例えばテトラフルオロアルミン酸カリウム（ｐｏｔａｓｓｉｕ ｍ　ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏａｌｕｍｉｎａｔｅ　）およびヘキサフルオロアル ミン酸三カリウム（ｈｅｘａｆ　ｌｕｏｒｏｔｒｉｐｏｔｍｓｓｉｕｍ　ａｌｕ ｍｉｎａｔｅ）の混合物が有利である。なぜならば、これらは腐食性の残留物を 残さないからである。

通常、フラックスは水または他の溶媒に懸濁され、スプレーまたは浸漬によって アルミニウムベースの部材の表面上にコーティングされる。フラックスの適用は 通常、接合操作の直前のオンラインプロセスの一部分で行われる。従来、フラッ クスの適用は１、部材から水または溶媒を取り除くために、さらに別の乾燥工程 を固有に必要としていた。この乾燥工程は、二つの部材を接合するための、ろう 付けする金属が溶融しおよびフラックスが活性化するろう付は可能な温度に加熱 する前に行われる。しかしながら、このような乾燥は、オンラインプロセスの効 果を減殺する。

また、組み立て後の部材のフラックス処理では、接合された部材の全表面に、フ ラックスを均一に分配し、また届かせることを確実にできない。

乾燥ステップの使用を不要にする別の方法は、ろう付けの前、部材上に乾燥した フラックス粉末を静電沈着することである。しかしながら、この静電沈着は、ろ う付けの前、所望する長期間において、部材を保管し、あるいは遠くまで輸送す ることを許すための結合または接着には不十分である。従って、従来技術はオン ラインのフラックス処理に制限されている。

しかしながら、産業および輸送の発展により、ある場所で、あるいはある特定時 間で、部材を押し出しまたは組み立て、さらにあらかじめフラックス処理し、別 の場所でこれらをろう付けすることが非常に望ましいようになっている。

米国特許第４，５７１，３５２号明綿書には、アルミニウムパイプを、浮いた溶 融したフラックスの層を通して、溶融したろう付は用充填金属（ｂｒａｚｉｎｇ 　ｆｉｌｌｅｒｍｅｔａｌ　）中に浸漬する方法が開示されている。このことに より、アルミニウムパイプをろう付は用充填金属でコーティングすること、およ び同時にフラックス層を適用することができ、部材の組み立ての際、プレージン グシートを使用する必要がないことがクレームされている。しかしながら、溶融 したフラックスを通じて、固化した表面層を有するコーティングされたパイプを 引き出すことを基礎とするこの開示された方法は、幾つかの欠点を有する。まず 第１に、フラックスは適切に結合せず、且つ機械的に取り除かれ得るので、堅固 に付着したフラックスの均一な分散が達成されない、さらに、付着したフラック スの活性は、溶融を繰り返すうちに悪化するので、ろう付は操作の前に、さらな るフラックス処理操作が必要となる。

従って本発明の目的は、フラックスが、続く輸送、保管およびコーティングされ た部材の組み立ての間、正確な場所に残り、このことにより、さらなるフラック スの適用の必要ではなくなるような方法において、従来のろう付け／はんだ付は 用のフラックスが適用できる、あらかじめフラックス処理されたアルミニウムベ ースの部材を提供することである。

本発明の別の目的は、接合の場所でフラックスが存在し、且つ均一に分散してい る部材を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、乾燥ステップの必要のない、アルミニウムベースの 部材をフラックス処理する方法を提供することである。

本発明のこれらの目的および他の目的および特徴は、フラックスの固体粒子を、 部材表面上の液化したコーティング層上またはコーティング層中に打ち込み、続 いて該コーティング層を固化し、固化したコーティング層に、または該コーティ ング層中に堅固にフラックスを埋め込むまたは固定することにより達成される。

本発明を、添付しな図面（図１）を参照しながらさらに詳細に説明する０図１は 、本発明の好適な態様に従った連続的な操作を概略的に示している。

本発明は、部材表面にフラックス粒子を緊密に保持または結合させるマトリック スとして、部材に適用される金属コーティング層を用いている、あらかじめフラ ックス処理されたフラックスを保持するアルミニウムベースの部材を提供するも のである。このようなコーティング層は、その耐腐食性および低い融点を考慮す ると、亜鉛または亜鉛アルミニウム合金が好ましく、例えば熱交換器の製造にお いて、耐腐食性を改善するために、あるいは部材の接合のための充填金属を提供 するために現在のところ適用されている。

製造条件の適切な操作により、このコーティング層は、続くフラックス処理ステ ップを実施するのに十分な時間、溶融状態で維持され得ることが見いだされた。

図１は、フラックス処理を行うために用いられるコーティングラインおよび実験 装置を概略的に示すものである１例えば中空のアルミニウムの造形品、あるいは チューブ１であるアルミニウムベースの部材は、溶融した金属コーティング材料 （浴）２を通過し、サイジング装ｆ　（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　ｃｌｅｖｉｃ ｅ＞　３を通過し、付着したコーティング材料の過剰量が取り除かれる。温度を 制御することにより、コーティング材料を溶融状態に維持することができ、溶融 した表面層に向かって、ノズル（スプレー装置）４を通じて吹き付けられるフラ ックス粒子を衝突させることにより、粉末状のフラックスを溶融表面に結合させ ることができた。固化したコーティング材料に堅固に固定されたフラックス粒子 の接着層は、最終冷却ステップによって得られた。

大施例 上記のコーティングラインにおいて、コーティング材料として亜鉛アルミニウム 合金（Ｚｎ、Ａ１５％）を適用し、アルミニウムチューブを溶融めっきした。サ イジング後の温度は、３８５℃超に維持し、細かく分散したフラックス粒子（テ トラフルオロアルミン酸カリウムおよびヘキサフルオロアルミン酸三カリウムの 混合物）を、溶融したコーティング層に向かって吹き付けた。

これによって、チューブがコーティング層が固化するように充分に冷却されたと き、コーティング層上に、正確な場所に固定されたフラックスの被着層が形成さ れた。続いて水で急冷したのち、フラックスの存在が、チューブの表面の暗色化 により視覚的に確認され、これにより、フラックスが表面に堅固に且つ確実に結 合していることが示された。フラックス処理された表面の評価は、走査型電子顕 微鏡およびグロー放電マススペクトル装置（ＧＤＭＳ）を用いて行われた。フラ ックスは、コーティング層の表面上に存在していることが測定された。なぜなら ば、フッ化物がそこに検出されたからである（フラックスが存在しないとこれは 検出されない）。

続いて、ろう付は試験を行った。この試験は、ＺｎＡｌ５％の３〜４μの層でコ ーティングされたＡＩチューブを含むサンプルを基にし、フラックスがガンスプ レーされ、フィン材料に接合されるように、６１０℃でろう付けするものである 。この試験の結果、良好なフィレット（接合部）が生じ、これによりフラックス のさらなる適用の必要性を排除することができた。

本発明は、部材の表面の付近または周囲の正確な場所に粒子を充分に保持または 結合させるためのマトリックスとして、固化可能なコーティング層を利用するも のである。フラックス粒子は、コーティング層に衝突し、停止し、突き刺さる。

フラックス粒子は、コーティング層の固化により、正確な場所に粘着または固定 される。このことは、十分に緊密な結合を提供し、あらかじめフラックス処理さ れた部材の延長された保管または輸送を可能にするものである。

コーティング層は、例えば浸漬、スブラッシング（ｓｐｌａｓｈｉｎｇ）−スプ レー等のような従来のいかなる方法により設けることができる。また、別個のプ ロセスとして、フラックスの付着を行うこともできる。このような場合は、フラ ックス粒子を衝突させるよりも前に、固化したコーティング層を予備加熱および 再溶融することが必要である。

フッ化物ベースのフラックスが、この本発明者の試験に使用されたが、粒子の形 状の他のフラックスも、本発明の概念に従って使用することができる。この発明 の概念は、例えば任意のハロゲンベースのフラックスにおいても良好に実施でき る。もし部材が水で急冷すべきものであるならば、比較的水に不溶性であるフラ ックスを使用するべきである。

フラックス粒子が本発明に従って適用される方法は、様々である。フラックス粒 子は、コーティング層の上部または内部でさえ、連続または非連続層の形状であ ることができる。しかしながら、均一にフラックスを分散させることが、その機 能を最も確実に実行できるために好ましい、複雑な外側の形状を示す部材の場合 、フラックス粒子の分散の均一性が確実となるようにするには、流動床を利用す るのが有利である１組み立ての前、フラックスが部材の表面全体に適用されるこ とが確実になるので、例えば交換体コアの製造において、フィンの空間をより密 集させることができる。

本発明の概念は、固体粒子が、コーティング層の大部分に堅固に配置され、ある いは固定されるというものである１粒子表面と、溶融したコーティング層との表 面の接触でさえ、コーティング層が固化したとき、該粒子とコーティング層との 間の充分に堅固な結合を生み出す、衝突速度、粒子サイズ、コーティング層の密 度および深さでさえも、コーティング層内部の粒子の深さの程度を左右するよう に設定することができる。

本発明は、上記で記載され且つ例示された、接合されるアルミニウムの金属の表 面をフラックス処理する方法に制限されない０本発明の範囲を逸脱しない限り、 他の固体粒子（例えば充填金属の量を増加させる粉末亜鉛、ケイ素またはそのＡ １合金（ＡＩＺｎＳｉ））を、本発明の方法に従って、追加的に（あるいはフラ ックス粒子の代わりとして）適用することができる。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成　６年　８月１２ 日

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．フラックスを保持するアルミニウムベースの部材であって、該部材には、固 化した金属コーティング表面層が設けられ、該金属コーティング層は、該層と一 体化した部分となるバラバラのフラックス粒子を含むことを特徴とする、フラッ クスを保持するアルミニウムベースの部材。
2. ２．フラックス粒子がコーティング層に埋め込まれている、請求の範囲第１項に 記載の部材。
3. ３．コーティング層が亜鉛アルミニウム合金である、請求の範囲第１項に記載の 部材。
4. ４．フラックス粒子がハロゲンベースのフラックス粒子である、請求の範囲第１ 項に記載の部材。
5. ５．粒子を保持する金属製の部材を提供する方法であって、該方法は、該部材上 に溶融した金属コーティングを設け、該コーティングに対し、固体の粒子を打ち 込み、最後に該コーティングが固化するように該部材を冷却し、これにより固化 したコーティング中に該粒子が堅固に固定されるステッアを包含することを特徴 とする、粒子を保持する金属製の部材を提供する方法。
6. ６．コーティングに対する固体粒子の打ち込みが、ハロゲンベースのフラックス 粒子によるアルミニウムベースの部材のフラックス処理を含む、請求の範囲第５ 項に記載の方法。
7. ７．フラックス処理が、部材のコーティングとインラインの連続アロセスである 、請求の範囲第６項に記載の方法。