JPH08118000A - ろう材及びこのろう材によりろう付けされてなる熱交換器 - Google Patents

ろう材及びこのろう材によりろう付けされてなる熱交換器

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JPH08118000A
JPH08118000A JP25799194A JP25799194A JPH08118000A JP H08118000 A JPH08118000 A JP H08118000A JP 25799194 A JP25799194 A JP 25799194A JP 25799194 A JP25799194 A JP 25799194A JP H08118000 A JPH08118000 A JP H08118000A
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JP
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brazing
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alloy
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JP25799194A
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Hiroto Momozaki
博人 桃崎
Ken Toma
建 当摩
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MA Aluminum Corp
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Mitsubishi Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄肉材のろう付けに適用でき、しかも耐蝕性
やろう付性にも優れた特長を奏するろう付技術を提供す
ることである。 【構成】 Si含有量が1.6〜6.5wt%であるA
l−Si系合金のろう材であって、このろう材の厚さが
5〜50μmであるろう材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば自動車用のエバ
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。
【0002】
【発明の背景】アルミニウム又はアルミニウム合金材料
(以下、Al系材料)からなる部品の接合には、例えば
特公昭42−24824号公報、特公昭55−4627
9号公報、特開昭47−23351号公報、特開昭60
−124466号公報、特開平3−151188号公報
に示される如く、Al−Si系合金を用いたろう付けの
技術が用いられる。
【0003】しかしながら、これら従来の技術を用い、
厚さ100μm以下のAl系材料からなるフィンをチュ
ーブにろう付けすると、エロージョンと呼ばれる現象が
発生していた。この為、薄肉材のろう付けには問題が有
った。
【0004】
【発明の開示】前記エロージョンの問題に対する検討を
押し進めて行った結果、これはろう材によることが突き
止められた。すなわち、用いられたろう材はSi含有量
が10wt%程度のAl−Si系合金である。このSi
含有量は、ろう付温度において溶融したろうの流動性や
量、フィレット形成能力から決められている。つまり、
ろう付性の観点からSi含有量が10wt%程度のAl
−Si系合金が用いられたのであるが、このようなろう
材を厚さ100μm以下のフィンのろう付けに適用する
と問題となるエロージョンが起きて来た。そして、この
エロージョンの支配因子は溶融したろう材の液相にある
ことが突き止められた。
【0005】そこで、流動性を決めるろう材におけるS
iの絶対量を少なくすれば良いのではないかとの啓示を
得、ろう材におけるSi含有量を低減し、かつ、ろう材
の量も少なくし、このような条件下でフラックスろう付
けを行った。このフラックスろう付けによれば、ろう材
の量が比較的少なくても十分な接合力が得られる。従っ
て、ろう材の量を少なくすることが可能になる。このこ
とは、接合部に供給される溶融したろう材の液相量を制
限することになり、エロージョンが低減される。
【0006】上記ろう材量の上限を制限するのみでな
く、ろう材中におけるSi含有量の低減も接合部に供給
される溶融したろう材の液相量を制限することになり、
エロージョンが低減される。更に、Si含有量の低減
は、孔食電位の観点からも有利である。すなわち、Al
材料中のSiは孔食電位を上げる働きをする為、Si量
を少なくすることは、耐孔食性の観点から有利である。
【0007】尚、上記二つの要件のうちの一つのみでは
Si量(絶対量)の低減が十分でなく、二つの要件を満
たすことによってSi量の十分な低減が図れ、エロージ
ョン対策に有効であった。このような知見を基にして本
発明が達成されたものであり、本発明の目的は、薄肉材
のろう付けに適用でき、しかも耐蝕性やろう付性にも優
れた特長を奏するろう付技術を提供することである。
【0008】この本発明の目的は、Si含有量が1.6
〜6.5wt%であるAl−Si系合金のろう材であっ
て、このろう材の厚さが5〜50μmであることを特徴
とするろう材によって達成される。又、Si含有量が
1.6〜6.5wt%、Zn含有量が3〜15wt%で
あるAl−Si−Zn系合金のろう材であって、このろ
う材の厚さが5〜50μmであることを特徴とするろう
材によって達成される。
【0009】又、Si含有量が1.6〜6.5wt%、
Zn含有量が3〜15wt%、In含有量が0.001
〜0.05wt%であるAl−Si−Zn−In系合金
のろう材であって、このろう材の厚さが5〜50μmで
あることを特徴とするろう材によって達成される。尚、
上記発明において、ろう材の厚さは約20〜40μmが
好ましく、そしてこのようなろう材は、例えばAl系材
料にろう材がクラッドされたものであったり、板材だっ
たりする場合が一般的である。
【0010】又、上記本発明の目的は、Si含有量が
1.6〜6.5wt%であるAl−Si系合金のろう材
の粉末がバインダ中に分散してなるろう材であって、こ
のろう材層におけるろう材量が15〜140g/m2
あることを特徴とするろう材によって達成される。又、
Si含有量が1.6〜6.5wt%、Zn含有量が3〜
15wt%であるAl−Si−Zn系合金のろう材の粉
末がバインダ中に分散してなるろう材であって、このろ
う材層におけるろう材量が15〜140g/m2 である
ことを特徴とするろう材によって達成される。
【0011】又、Si含有量が1.6〜6.5wt%、
Zn含有量が3〜15wt%、In含有量が0.001
〜0.05wt%であるAl−Si−Zn−In系合金
のろう材の粉末がバインダ中に分散してなるろう材であ
って、このろう材層におけるろう材量が15〜140g
/m2 であることを特徴とするろう材によって達成され
る。
【0012】尚、上記発明において、ろう材層における
ろう材量は約40〜80m2 /gが好ましく、又、ろう
材の粉末の平均粒径は5〜200μm(特に、約10〜
50μm)が好ましい。そして、上記のような特徴のろ
う材がAl系材料の表面に設けられていて、これに接合
しようとするAl系材料を組み付け、ろう付け、特にフ
ラックスを用いたろう付けによって接合される。例え
ば、上記のろう材を用いて厚さ100μm以下のフィン
とチューブとをろう付けすることにより熱交換器が組み
立てられる。特に、上記のろう材を表面に設けたチュー
ブと厚さ100μm以下のフィンとをろう付けすること
により熱交換器が組み立てられる。
【0013】尚、本発明においては、ろう材は予めAl
系材料、例えばチューブの表面に設けられているのが一
般的であるが、組み付け途中に供給するようにしても良
い。又、ろう付けにはフラックスろう付けが用いられ
る。このようにして得られた熱交換器は、フィンに薄肉
製のものを用いたから、フィンピッチを狭く出来、小型
・軽量化を図れる。しかも、エロージョンの問題も認め
られず、耐蝕性やろう付性にも優れたものである。
【0014】本発明にあっては、ろう材におけるSi含
有量を1.6〜6.5wt%とした。これは、1.6w
t%未満の少な過ぎると、ろう付温度において液相が形
成されず、流動性が悪くなって、ろう付性が悪いからで
ある。逆に、6.5wt%を越えて多くなり過ぎると、
ろう付温度において液相量が多くなり過ぎ、エロージョ
ンが顕著になり、薄肉のフィンが溶融して切れてしまう
からである。尚、Si含有量の好ましい範囲は約3〜6
wt%である。
【0015】ろう材としてAl−Si−Zn系合金が用
いられる場合には、Si含有量が1.6〜6.5wt
%、Zn含有量が3〜15wt%である。Si含有量規
定の理由は上記と同じである。そして、Znを含むこと
によって、孔食電位が低下する。この効果は3wt%程
度から顕著になる。しかしながら、Zn量が多くなる
と、Si含有量が多い場合と同じく、エロージョンが起
きる。よって、Zn含有量は3〜15wt%とした。
尚、Zn含有量の好ましい範囲は約5〜12wt%であ
る。
【0016】ろう材としてAl−Si−Zn−In系合
金が用いられる場合には、Si含有量が1.6〜6.5
wt%、Zn含有量が3〜15wt%、In含有量が
0.001〜0.05wt%である。Si含有量やZn
含有量規定の理由は上記と同じである。そして、Inを
含むことによって、孔食電位が低下する。この効果は
0.001wt%程度から顕著になる。しかしながら、
In量を多くしても、向上効果は大きくないことから、
上限値は0.05wt%とした。
【0017】尚、その他の成分として、ろう材合金中に
0.01〜0.07wt%のBe、0.02〜0.20
wt%のBi、その他の不可避不純物を含んでいても良
い。ろう材量の絶対量が多くなると、Si量などを限定
してもエロージョン対策にはあまり有効ではなかった。
すなわち、ろう材量の絶対量を規定する必要があった。
つまり、ブレージングシートのように板状の場合には、
ろう材の厚さを5〜50μmとする必要があった。厚さ
が薄すぎると、ろう付けが不十分になり、逆に、厚すぎ
ると、エロージョンが起きる。尚、好ましい厚さは約2
0〜40μmである。
【0018】ろう材は粉末の形態でも供給できる。すな
わち、ろう材粉末、バインダ、溶剤(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、ペンタノールと言ったような炭素数1
〜8の脂肪族アルコール)からなる塗料が、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用いて設けられる。この場合に
は、ろう材粉末の量を15〜140m2 /gとする必要
があった。理由は上記の場合と同じである。尚、好まし
い量は約40〜80m2 /gである。
【0019】本発明で用いられる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1000〜100000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1000〜100000のポリアク
リル酸ブチル等が挙げられる。ろう材粉末とバインダと
の配合割合は、ろう材粉末/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。
【0020】又、バインダと溶剤との配合割合は、バイ
ンダ/溶剤が重量比で100/100〜100/100
00であることが好ましい。より好ましくは100/5
00〜100/2000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。勿論、この他のフラ
ックスを用いても良い。フラックス量は、ろう材100
重量部に対してフラックスが3〜50重量部であること
が好ましい。
【0021】本発明のろう材は、熱交換器を構成する部
品、すなわちフィンであってもチューブであっても良い
が、チューブの表面に設けられていることが好ましい。
そして、本発明のろう材が表面に設けられたチューブと
厚さ100μm以下のフィンとを所定のものに組み合わ
せ、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。
【0022】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を説
明する。
【0023】
【実施例】
〔実施例1〜12及び比較例1〜4〕ろう材がクラッド
されたブレージングシート(芯材3003)を用いてチ
ューブを作製し、これと厚さ50μmのフィンとを組み
合わせ、窒素雰囲気下において約550〜600℃で5
分間保持してフラックスを用いたろう付けを行い、図1
に示す熱交換器を得た。尚、図1中、1はフィン、2は
チューブである。
【0024】そして、チューブ2における芯材の厚さは
450μmであり、ろう材部分の厚さ及び組成は表−1
に示される通りである。又、フラックスとしてKF−A
lF 3 を用いた。 表−1 ろう材の合金組成(wt%) 厚さ(μm) Si Zn In Al 実施例1 2 − − 残り 50 実施例2 4 − − 残り 40 実施例3 5 − − 残り 30 実施例4 6 − − 残り 20 実施例5 2 12 − 残り 50 実施例6 4 8 − 残り 40 実施例7 5 6 − 残り 30 実施例8 6 4 − 残り 20 実施例9 2 12 0.001 残り 50 実施例10 4 8 0.01 残り 40 実施例11 5 6 0.02 残り 30 実施例12 6 4 0.05 残り 20 比較例1 5 − − 残り 100 比較例2 10 − − 残り 40 比較例3 5 5 0.01 残り 100 比較例4 10 5 0.01 残り 40 〔実施例13〜15〕A1製の押出偏平多穴管と厚さ5
0μmのフィンとを組み合わせ、これらの間にろう材板
を挟み、窒素雰囲気下において約550〜600℃で5
分間保持してフラックスを用いたろう付けを行い、図1
と同様な熱交換器を得た。
【0025】尚、ろう材板の組成及び厚さは、表−1に
示した実施例1,5,9と同じである。 〔実施例16〜23及び比較例5〜6〕A1製の押出偏
平多穴管の表面に下記の表−2に示すろう付用組成物
(ろう合金粉末100重量部、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、溶剤
(イソプロピルアルコール)40重量部、フラックス
(KF−AlF3 )10重量部)を塗布した。
【0026】 表−2 ろう材合金粉末組成(wt%) 粉末の 塗布後の Si Zn In Al 平均粒径 ろう材量 (μm) (g/m2) 実施例16 2 − − 残り 42 81 実施例17 4 − − 残り 40 79 実施例18 6 − − 残り 41 78 実施例19 2 12 − 残り 29 37 実施例20 4 8 − 残り 28 38 実施例21 6 4 − 残り 30 41 実施例22 3 10 0.01 残り 22 130 実施例23 5 5 0.01 残り 21 128 比較例5 5 − − 残り 31 160 比較例6 10 − − 残り 29 130 そして、上記ろう付用組成物が設けられた押出偏平多穴
管に対して厚さ50μmのAl製コルゲートフィンを組
み合わせ、窒素雰囲気下において約550〜600℃で
5分間保持してフラックスを用いたろう付けを行い、図
1と同様な熱交換器を得た。
【0027】〔特性〕上記各例で得た熱交換器につい
て、フィンのろう付接合率、耐エロージン性を調べたの
で、その結果を表−3に示す。 *◎ エロージョンが非常に軽微 ○ 若干のエロージョンはあるが、フィン形状は保持 △ エロージョンによりフィンが若干変形 × エロージョンによりフィンが変形・断裂 これによれば、本発明になるものは、フィンとチューブ
との間のろう付性に優れており、しかも良好な耐エロー
ジョン性を示している。
【0028】これに対して、本発明のように構成されて
いない比較例のものは、エロージョンによりフィンが変
形したり、断裂している。
【0029】
【効果】薄肉材のろう付けに適用でき、ろう付性が良
く、しかも耐エロージョン性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】熱交換器の概略図
【符号の説明】
1 フィン 2 チューブ

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si含有量が1.6〜6.5wt%であ
    るAl−Si系合金のろう材であって、このろう材の厚
    さが5〜50μmであることを特徴とするろう材。
  2. 【請求項2】 Si含有量が1.6〜6.5wt%、Z
    n含有量が3〜15wt%であるAl−Si−Zn系合
    金のろう材であって、このろう材の厚さが5〜50μm
    であることを特徴とするろう材。
  3. 【請求項3】 Si含有量が1.6〜6.5wt%、Z
    n含有量が3〜15wt%、In含有量が0.001〜
    0.05wt%であるAl−Si−Zn−In系合金の
    ろう材であって、このろう材の厚さが5〜50μmであ
    ることを特徴とするろう材。
  4. 【請求項4】 ろう材が板材であることを特徴とする請
    求項1〜請求項3記載にいずれかのろう材。
  5. 【請求項5】 ろう材がクラッドされたものであること
    を特徴とする請求項1〜請求項3記載にいずれかのろう
    材。
  6. 【請求項6】 Si含有量が1.6〜6.5wt%であ
    るAl−Si系合金のろう材の粉末がバインダ中に分散
    してなるろう材であって、このろう材層におけるろう材
    量が15〜140g/m2 であることを特徴とするろう
    材。
  7. 【請求項7】 Si含有量が1.6〜6.5wt%、Z
    n含有量が3〜15wt%であるAl−Si−Zn系合
    金のろう材の粉末がバインダ中に分散してなるろう材で
    あって、このろう材層におけるろう材量が15〜140
    g/m2 であることを特徴とするろう材。
  8. 【請求項8】 Si含有量が1.6〜6.5wt%、Z
    n含有量が3〜15wt%、In含有量が0.001〜
    0.05wt%であるAl−Si−Zn−In系合金の
    ろう材の粉末がバインダ中に分散してなるろう材であっ
    て、このろう材層におけるろう材量が15〜140g/
    2 であることを特徴とするろう材。
  9. 【請求項9】 ろう材の粉末は、その平均粒径が5〜2
    00μmであることを特徴とする請求項6〜請求項9記
    載にいずれかのろう材。
  10. 【請求項10】 請求項1〜請求項9記載にいずれかの
    ろう材がAl系材料の表面に設けられてなることを特徴
    とするろう材。
  11. 【請求項11】 請求項1〜請求項9記載にいずれかの
    ろう材が用いられて厚さ100μm以下のフィンとチュ
    ーブとがろう付けされてなることを特徴とする熱交換
    器。
  12. 【請求項12】 請求項1〜請求項9記載にいずれかの
    ろう材が表面に設けられたチューブと厚さ100μm以
    下のフィンとがろう付けされてなることを特徴とする熱
    交換器。
  13. 【請求項13】 ろう付けがフラックスろう付けである
    ことを特徴とする請求項11または請求項12記載の熱
    交換器。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20000047330A (ko) * 1998-12-31 2000-07-25 신영주 알루미늄 브레이징용 플럭스 조성물 및 상기 플럭스 조성물이함유된 알루미늄 브레이징재
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