JPH09239529A - アルミニウム材のろう付け方法 - Google Patents

アルミニウム材のろう付け方法

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JPH09239529A
JPH09239529A JP4632296A JP4632296A JPH09239529A JP H09239529 A JPH09239529 A JP H09239529A JP 4632296 A JP4632296 A JP 4632296A JP 4632296 A JP4632296 A JP 4632296A JP H09239529 A JPH09239529 A JP H09239529A
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JP
Japan
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brazing
powder
aluminum
flux
dispersion medium
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Application number
JP4632296A
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English (en)
Inventor
Masahiko Nagashima
政彦 長島
Yasushi Matsuda
靖 松田
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Marelli Corp
Original Assignee
Calsonic Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Si粉末等とフラックス粉末とを分散媒中に均
一に分散させる事により、ろう付け性を向上させる。 【構成】 Si粉末等とフラックス粉末との懸濁液を調整
する為の分散媒として、水にグリセリンを0.1〜10
重量%混入した水溶液を使用する。分散媒の粘度が高く
なり、比重の異なるSi粉末等とフラックス粉末とが不均
一になりにくくなって、ろう付け部にこれら各粉末を均
一に付着させられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、純アルミニウム若し
くはアルミニウム合金(本明細書ではこれらを合わせて
アルミニウム材とする。)同士をろう付け接合するのに
利用する。有用な用途として例えば、アルミニウム材製
の部品を組み合わせて構成される各種熱交換器の製造に
利用する事が考えられる。
【0002】
【従来の技術】それぞれがアルミニウム材により造られ
たタンク、伝熱管、フィンを組み合わせて成るアルミニ
ウム材製熱交換器を造る場合には、これらタンク、伝熱
管、フィンを組み合わせて治具により仮固定した状態で
加熱し、隣り合って互いに接触する部品同士をろう付け
接合する。この様なろう付け接合は、従来一般的には、
隣り合って互いに接触する部品のうちの少なくとも一方
を、表面にろう材を積層した所謂クラッド材とする事に
より行なっていた。図3は、この様な従来一般的に行な
われていたろう付け方法の実施状態の1例として、伝熱
管1の側面にフィン2をろう付けする状態を示してい
る。
【0003】伝熱管1を構成する板材は、母材3の表面
にろう材4を積層(クラッド)したクラッド材である。
これら母材3及びろう材4は、何れもアルミニウム材で
あるが、ろう材4は母材3に比べてSiの含有量が多く、
融点が低い。この様なクラッド材により造られた伝熱管
1とフィン2とをろう付け接合する際には、これら両部
材1、2同士を突き合わせると共に、突き合わせ部若し
くはその近傍に弗化物系のフラックス5を塗布する。そ
して、上記ろう材4の融点よりも高く、母材3の融点よ
りも低い温度にまで加熱して、上記伝熱管1とフィン2
とを、互いにろう付け接合する。この際、上記フラック
ス5は、上記伝熱管1及びフィン2の表面を覆っている
酸化皮膜を除去すると共にろう材4の表面張力を低下さ
せて、これら両部材1、2同士のろう付け性を向上させ
る。
【0004】上述した様な、従来から一般的に行なわれ
ているろう付け方法は、ろう付け性(ろう付け後の製品
強度、ろう付け部の密封性等)は十分であるが、コスト
が嵩んでしまう。この理由は、クラッド材の価格が高い
事と、クラッド材の廃材の再利用が難しい事とによる。
即ち、母材3の表面にろう材4を所定厚さで積層したク
ラッド材は、一般的な無垢材に比べて高価で、製品価格
を高くする原因となる。又、クラッド材により伝熱管1
を造る場合には、長尺なクラッド材を打ち抜き加工する
為、打ち抜き後に或る程度の廃材が生じる。資源節約の
為にはこの廃材を再利用すべく、溶融して再び所望の製
品とする必要があるが、この様な目的で廃材を溶融する
際、母材3とろう材4とが混ざり合ってしまう。この
為、所望成分を有するアルミニウム材を得る為の成分調
整作業が面倒になる。この事は、廃材の引き取り価格の
低下に結び付き、結局、製品(アルミニウム材製熱交換
器)の価格高騰の原因となる。
【0005】この様な原因による製品価格の高騰を防止
できるろう付け方法として、特表平6−504485号
公報には、クラッド材を使用せずにアルミニウム材のろ
う付けを行なう方法が記載されている。図4は、この公
報に記載された方法により、伝熱管1の側面にフィン2
をろう付けする状態を示している。この方法では、伝熱
管1を構成する板材は、母材3のみで構成された無垢材
である。この様な伝熱管1とろう材層を持たないフィン
2とをろう付け接合する際には、これら両部材1、2を
突き合わせると共に、少なくとも突き合わせ部若しくは
その近傍に、Siの粉末を混入した弗化物系のフラックス
5aを塗布する。この様な塗布作業は、上記Si及びフラ
ックスの粉末を水中に分散させる事により調整した懸濁
液を上記両部材1、2にスプレーしたり、或はこれら両
部材1、2を懸濁液中に浸漬する事により行なう。そし
て、懸濁液を乾燥させた後、上記両部材1、2を母材3
の融点よりも少し低い温度にまで加熱する。この加熱に
より、上記Siの粉末と上記両部材1、2を構成するアル
ミニウム材の表面部分とが合金(ろう材)を構成してこ
の表面部分の融点が低下し、これら両部材1、2同士を
ろう付け接合する。この様な改良されたろう付け方法に
よれば、高価なクラッド材を使用せず、しかも廃材の再
利用が容易である為、製品のコスト低減に寄与できる。
【0006】尚、上述の様なろう付け方法は、フラック
スに混入する粉末として、Siの粉末に代えて、SiO2
粉末、或はSiを含むアルミニウム合金であるろう材の粉
末を使用する事によっても実施できる。SiO2 の粉末を
使用すれば、Siの粉末を使用した場合に比べてコスト低
減を図れる。SiO2 の粉末を使用する事により、特願平
7−248968号に開示されている様に、Siの粉末を
使用する場合に比べて、コストをより低減できる。又、
フラックスとしては、従来から知られている各種の弗化
物系のフラックスが好ましく使用できる。例えば、特公
昭58−27037号公報に記載され、「NOCOLO
K」の商標で市販されている、KAlF4とK3 AlF6
の混合物が、現在容易に入手できるフラックスのうちで
は、最も好ましく利用できる。この他にも、特公平4−
48556号公報に記載されている様に、K2 AlF5
合物のフラックスも、或はKFとAlF3 との混合物のフ
ラックスも、それぞれ利用できる。更には、特開昭63
−177998〜9号公報、特開平1−104494〜
7号公報等に記載された弗化物系のフラックスも、利用
可能である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の様なろう付け方
法によりアルミニウム材同士をろう付けする場合、ろう
材の粉末とSiの粉末とSiO2 の粉末との1種又は2種以
上とフラックスの粉末とを懸濁液中に均一に分散させる
必要がある。これらの粉末の分散状態が不均一になる
と、上記アルミニウム材の表面にこれら各粉末が十分に
付着しない部分が生じ、当該部分のろう付けが不良にな
る。一方、これら各粉末は互いに比重が異なるので、粘
度の低い水に分散させてから時間が経過すると、分散状
態が不均一になる。この結果、アルミニウム材の表面に
懸濁液を付着させても、このアルミニウム材の表面に上
記ろう材等の粉末とフラックスの粉末とが均一に存在し
なくなる。この様な不都合を解消する為には、上記各粉
末を分散させる分散媒として粘度の高いものを使用する
事が考えられる。特開平3−35894号公報には、ア
クリル系樹脂、エチレン系炭化水素の様な樹脂の水溶液
を分散媒として使用する事が開示されている。しかしな
がら、この様な樹脂を分散媒として使用すると、コスト
が嵩むだけでなく、使用する樹脂によっては、ろう付け
後にアルミニウム材の表面に炭化物が付着する為、好ま
しくない。本発明のアルミニウム材のろう付け方法は、
この様な不都合を何れも解消すべく発明したものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のアルミニウム材
のろう付け方法は、前述した従来の、或は先発明のアル
ミニウム材のろう付け方法と同様に、互いにろう付け接
合すべきアルミニウム材のうちの少なくとも一方のアル
ミニウム材の表面に、Siを含むアルミニウム合金である
ろう材の粉末とSiの粉末とSiO2 の粉末との1種又は2
種以上とフラックスの粉末とを含む懸濁液を塗布すると
共に、このアルミニウム材の表面と他のアルミニウム材
の表面とを接触若しくは近接させた状態でこれらアルミ
ニウム材が溶融する温度よりも少し低い温度にまで加熱
する事により、上記両アルミニウム材の表面同士をろう
付け接合する。特に、本発明のアルミニウム材のろう付
け方法に於いては、上記懸濁液の溶剤として、0.1〜
10重量%のグリセリンを含む水を使用する。尚、アル
ミニウム材に懸濁液を塗布する作業と、アルミニウム材
同士を接触若しくは近接させる作業との前後は問わな
い。
【0009】
【作用】上述の様に構成される本発明のアルミニウム材
のろう付け方法の場合には、分散媒として使用するグリ
セリンを含んだ水が、或る程度の粘度を有する。この
為、ろう材の粉末とSiの粉末とSiO2 の粉末との1種又
は2種以上とフラックスの粉末とを懸濁液中に均一に分
散させ(各粉末を分散媒中に投入して攪拌し)た後、或
る程度の時間を経過しても、上記各粉末がほぼ均一のま
まに保たれる。この結果、ろう付けすべきアルミニウム
材の表面に、上記ろう材等の粉末とフラックスの粉末と
を均一に付着させる事ができて、上記アルミニウム材の
ろう付け性が向上する。尚、分散媒中のグリセリン濃度
が0.1重量%未満の場合には、分散媒の粘度が低過ぎ
て、上記ろう材等をアルミニウム材の表面に均一に付着
させる事が難しくなる。反対に、上記グリセリン濃度が
10重量%を越えると、ろう付け後に無視できない程度
の残渣が生じる。そこで、分散媒中のグリセリン濃度を
0.1〜10重量%の範囲に規制した。
【0010】
【実施例】次に、本発明の方法により、アルミニウム材
同士のろう付けを行なえるか否かを確認する為、本発明
者が行なった実験に就いて説明する。先ず、第一の実験
は、本発明のろう付け方法が隙間部分のろう付けを行な
えるか否かを知る為に行なった。この第一の実験には、
図1に示す様な2枚のアルミニウム材製の板材6、7を
試料として使用し、これら両板材6、7同士の間に存在
する隙間8がどの程度ろう材4aにより埋められるか
(隙間ろう付け性)を確認した。即ち、図1(A)に示
す様に、水平に置いた一方の板材6の上面片隅(図1の
右隅)部にステンレス鋼製で円柱状のスペーサ9を載置
すると共に、鉛直方向に配置した他方の板材7の下縁一
端(図1の左端)を上記板材6の上面に、同じく下縁他
端(図1の右端)を上記スペーサ9の上面に、それぞれ
突き当てた。
【0011】この状態で上記一方の板材6の上面と他方
の板材7の下縁との間には、長さ寸法L8 が55mmであ
る、くさび状の隙間8が形成される。実験は、上記スペ
ーサ9を設けない場合(一方の板材6の上面と他方の板
材7の下縁とが全長に亙って当接した状態)と、上記ス
ペーサ9の直径D9 を1、2、3mmとした場合との4通
りの条件でろう付けを行ない、図1(B)に示す様に、
上記隙間8の一部にろう材4aを充填した。
【0012】尚、本発明を実施する場合に於けるフラッ
クスとSiとの混合比[フラックス:Si]は、ろう付けを
行なえる範囲である限り、特に限定しない。即ち、この
比は、特に極端な値でない限り、十分にろう付けを行な
えるが、実験を行なう際にこの比は、重量比で[2:
1]とした。又、分散媒としては、純水、グリセリンを
10重量%含む水、アクリル樹脂の5%水溶液の3種類
を使用し、分散媒の種類がろう付け性に及ぼす影響を判
定した。この判定は、それぞれの場合に上記隙間8に充
填されたろう材4aの長さL4aを測定する事により行な
った。尚、Siを混入したフラックスの塗布は、試料を懸
濁液中に浸漬した後乾燥する事により行なった。次述す
る塗布量は、乾燥後の付着量で表した。
【0013】実験の条件は次の通りである。 板材6、7の材質 : JIS A 3003 使用フラックス : NOCOLOK ろう付け条件 : 600℃×3min 、露点が−30℃
のN2 ガス雰囲気 Siを含有したフラックスの塗布量 : 10〜30g/m2
【0014】この実験の結果を、図2に示す。尚、図2
の横軸に記載した0〜3の数値は、スペーサ9の直径を
示している。又、この数値が0とは、スペーサ9を設け
ず、一方の板材6の上面と他方の板材7の下縁とを全長
に亙って当接させた状態を示している。この図2に示し
た実験結果から明らかな通り、Siの粉末を混入したフラ
ックスを、グリセリンを10重量%含む水を分散媒とし
てアルミニウム材の表面に付着させると、純水を分散媒
として使用した場合に比べてろう付け性が良好で、分散
媒としてアクリル樹脂を使用した場合と同等の隙間ろう
付け性を得られる。尚、グリセリンはアクリル樹脂に比
べて安価(現時点で凡そ1/3)である為、アクリル樹
脂を使用した場合に比べると、同等のろう付け性を確保
しつつ、コスト低減に寄与できると言った効果を有す
る。
【0015】次に、分散媒中のグリセリン濃度が、Si及
びフラックスの粉末をアルミニウム材表面に均一に付着
させる事に対する影響、及びろう付け後にアルミニウム
材の表面に付着する残渣に及ぼす影響に就いて知る為に
行なった第二の実験に就いて説明する。この実験は、分
散媒中に混入するグリセリンの濃度を、0.01重量
%、0.1重量%、1重量%、5重量%、10重量%、
15重量%の6段階に変化させ、上述した第一の実験と
同じ条件でろう付けを行ない、Si粉末及びフラックスの
均一性と、ろう付け後の残渣の有無とに就いて観察し
た。その結果を次の表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】上記第二の実験の結果を示す、この表1の
記載から明らかな通り、分散媒中のグリセリンの濃度を
0.1〜10重量%の範囲に規制すれば、Si粉末及びフ
ラックスを十分均一に塗布する事ができ、しかもろう付
け後に残渣が発生する事もない。残渣が発生しない事
は、特に後洗浄等の作業を要する事なく、アルミニウム
材のろう付けにより得られる製品の外観を良好にすると
言った効果につながる。
【0018】
【発明の効果】本発明のアルミニウム材のろう付け方法
は、以上に述べた通り構成され作用するので、熱交換器
等、アルミニウム材をろう付けする事により造られる各
種アルミニウム材製品の品質向上とコスト低減とに寄与
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の効果を確認する為に使用した試料を示
しており、(A)はろう付け前の状態を、(B)はろう
付け後の状態を、それぞれ示す略正面図。
【図2】第一の実験の結果を示す線図。
【図3】従来から一般的に行なわれているろう付け方法
を示す部分拡大断面図。
【図4】従来から知られている、改良されたろう付け方
法を示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
1 伝熱管 2 フィン 3 母材 4、4a ろう材 5、5a フラックス 6、7 板材 8 隙間 9 スぺーサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いにろう付け接合すべきアルミニウム
    材のうちの少なくとも一方のアルミニウム材の表面に、
    Siを含むアルミニウム合金であるろう材の粉末とSiの粉
    末とSiO2 の粉末との1種又は2種以上とフラックスの
    粉末とを含む懸濁液を塗布すると共に、このアルミニウ
    ム材の表面と他のアルミニウム材の表面とを接触若しく
    は近接させた状態でこれらアルミニウム材が溶融する温
    度よりも少し低い温度にまで加熱する事により、上記両
    アルミニウム材の表面同士をろう付け接合するアルミニ
    ウム材のろう付け方法に於いて、上記懸濁液の溶剤とし
    て、0.1〜10重量%のグリセリンを含む水を使用す
    る事を特徴とするアルミニウム材のろう付け方法。
JP4632296A 1996-03-04 1996-03-04 アルミニウム材のろう付け方法 Pending JPH09239529A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007114040A1 (ja) * 2006-04-03 2007-10-11 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha アルミニウムろう付用ペースト状組成物、それが塗布されたアルミニウム含有部材、および、それを用いたアルミニウム含有部材のろう付方法

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WO2007114040A1 (ja) * 2006-04-03 2007-10-11 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha アルミニウムろう付用ペースト状組成物、それが塗布されたアルミニウム含有部材、および、それを用いたアルミニウム含有部材のろう付方法
JP2007275898A (ja) * 2006-04-03 2007-10-25 Toyo Aluminium Kk アルミニウムろう付用ペースト状組成物、それが塗布されたアルミニウム含有部材、および、それを用いたアルミニウム含有部材のろう付方法。
US7850789B2 (en) 2006-04-03 2010-12-14 Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha Pasty composition for aluminum brazing, aluminum-containing member coated with the same, and method for brazing aluminum-containing members with the same

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