JPH10180489A - 非酸化性ガス雰囲気無フラックスろう付け用材料の製造方法およびろう付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な製品形状に組み立ててからフラックス
を塗布することに起因する通常の非腐食性フッ化物系フ
ラックスブレージングの問題点を回避する。 【解決手段】 特定量のＭｇまたはさらにＢｉを含有す
るＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金ろう材がクラッドされたアル
ミニウム材を、コイル又は平坦な切り板の状態で、無機
酸の水溶液で処理し、表面の酸化皮膜を２０オングスト
ローム以下まで除去するとともに、表面近傍のＭｇ／Ａ
ｌ比を０．４以下とし、その後、特定の引火点と粘度を
有する成形加工油を一定量塗布し、必要な加工後、仮組
立の前、あるいは後に、加熱して成形加工油を揮発除去
してから、非酸化性ガス雰囲気でフラックス無しでろう
付けする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はろう付け仕様によっ
て製作されるアルミニウム製品、例えば自動車用ラジエ
ーター、カーエアコン用のエバポレーターやコンデンサ
ー、その他の電気、産業機械用の各種アルミニウム製熱
交換器、あるいは自動車用のアルミニウム製吸気マニホ
ルド等のアルミニウムろう付け品に使用する非酸化性ガ
ス雰囲気無フラックスろう付け用アルミニウム材の製造
方法、およびその材を用いたろう付け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなアルミニウム製品をろう付
けによって製造する場合、非腐食性フッ化物系フラック
スを用いて構成部材をろう付け接合する方法が多く用い
られている。従来、かかる非腐食性フッ化物系フラック
スろう付けを行う場合、まずアルミニウム材を必要に応
じプレス成形や切断加工して製品形状に仮組み立てして
から、フラックスの懸濁水溶液を、アルミニウム材の表
面に塗布した後、これを予備乾燥し、しかる後に非酸化
性ガス雰囲気中でろう付け温度に加熱してろう付けを行
っていた。またこの際、最近ではフラックスの予備乾燥
炉とろう付け炉がつながった連続炉が主流となってい
る。通常の非腐食性フッ化物系フラックスブレージング
のフラックス皮膜は、懸濁液に浸漬して形成するので厚
さに極端なむらができやすく厚い箇所では１００μｍ程
度になり脆いので塗布・乾燥後、プレス加工やその他の
取扱いを行うと部分的に剥離してその部分のろう付けが
不可能になる。そこで、通常は前述のように複雑な製品
形状に組み立ててろう付け直前に懸濁液の塗布作業・乾
燥作業を行っている。

【０００３】しかしながら、このような方法では、複雑
な製品形状に組み立ててから懸濁液の塗布作業・乾燥作
業を必要とするため作業効率が良くなかった。また、ろ
う付け工程直前に乾燥工程があるのでこの工程に十分時
間をかけて行わないと発生水分がろう付け炉に持ち込ま
れて、ろう付け雰囲気中の露点が低下し、ろう付け性を
低下させる恐れがあり、一方乾燥工程にあまり時間をか
けすぎるとライン全体の律速工程になってしまうという
ジレンマがあった。また、複雑な製品形状での塗布なの
で、塗布量が不均一になりやすく安全をみて多めに塗布
せざるを得なく、アルミニウム部材へのフラックス付着
量が概して多くなってしまう傾向があるため、ろう付け
炉が汚染されるとか、炉中で溶融したフラックスが滴下
して炉内に蓄積され金属製の炉壁が腐食するような事態
を生じ、このためろう付け炉のクリーニング、オーバー
ホールの頻度を多くせざるをえないという問題もあっ
た。

【０００４】さらには、通常用いられる非腐食性フッ化
物系フラックス成分は前述のように過剰に付いてしまう
ので余剰のフラックスは流れ、ろう付け後のアルミニウ
ム製品の表面に局所的に残留した余剰のフラックスが、
灰色ないし白色のシミを生じ、色調斑を呈して外観体裁
を損なうばかりか、その後の表面処理を妨げるという問
題もあった。また、過剰のフラックス塗布はコスト面で
も問題であった。さらに、非腐食性フッ化物系フラック
スを用いるろう付けではＭｇを含有するアルミニウム材
料を用いるとフラックス中のＦとアルミニウム材料中の
Ｍｇとが素早く反応し濡れ性の悪いＭｇＦ₂を形成する
ので０．２％をこえるＭｇを含有する材料は使用でき
ず、ろう材にＭｇを添加してゲッター作用を期待した
り、芯材にＭｇを添加して強度向上し薄肉軽量化すると
いうユーザーニーズとぶつかっていた。その上、非腐食
性フッ化物系フラックスはろう付け過程で微量のＨＦガ
スを発生するので、漏れた場合には環境上及び健康上の
問題を生ずる。これを避けるためにはＨＦの回収除去装
置を必要とするので新たなコストが生ずる。

【０００５】一方、非腐食性フッ化物系フラックスろう
付けにおいては、成形加工油を塗布した後に必要な加工
をして仮組立してトリクロロエタン等の有機溶剤で洗浄
した後乾燥してろう付けするという長い工程を採ってお
り、効率が悪かった。

【０００６】これらの問題点に対して、アルミニウム材
に対する事前の表面処理でこれらの問題を解決しようと
する改良技術がある。非腐食性フッ化物系フラックスブ
レージングに近い方法としては、アルミニウム材をカリ
ウム及びフッ素を含有する処理溶液と接触せしめる事に
より、該アルミニウム材の表面に化学反応によってＫ₂
ＡｌＦ₅層を形成した後、ろう付けを行う方法が提案さ
れている。（特開昭６０−８３７７１号）。さらに、上
記反応を促進して短時間でＫ₂ＡｌＦ₅層を形成する方法
として、上記処理溶液内でアルミニウム材を電解化成処
理する方法も提案されている。（特開昭６１−５２９８
４号）。これらの方法によれば、アルミニウム材へのフ
ラックス付着量を少なくでき、炉内の汚染の問題やろう
付け後の外観の体裁の問題を改善できるとされている。
しかし前者の方法は反応が遅いので生産性が低く、この
為、後者のように電解処理装置などが必要となりコスト
がかかりすぎる問題がある。

【０００７】また、アルミニウム材をセシウムイオン及
びフッ素イオンを含有する処理溶液と接触せしめること
により、該アルミニウム材表面にフルオロアルミニウム
酸セシウム層又はフルオロアルミニウム酸セシウムとフ
ッ化アルミニウムとの混合物層を形成した後、ろう付け
を行う方法が提案されている。（特開昭６１−１６９１
６２号）。この方法は具体的にはフッ酸系とフッ化セシ
ウムとを用いｐＨ２〜６で処理するものであるが、もと
もとフッ酸として存在するものを用いると、環境的にも
作業者の健康への影響の点からも危険で非常に扱いにく
いという問題がある。また、ｐＨ２〜６で処理すると皮
膜生成反応が遅く特にコイル状態では処理時間が長くか
かってしまう。フッ酸を用いたうえでｐＨを２未満にす
ると反応が激しすぎて表面が荒れてしまい、フルオロア
ルミニウム酸セシウム層又はフルオロアルミニウム酸セ
シウムとフッ化アルミニウムとの混合物層の形成が阻害
されてしまう。

【０００８】さらに、本発明者等が提案した、弗化物
(弗化アンモニウム、弗酸、硼弗化水素酸・珪弗化水素
酸、弗化カリウム）あるいはそれと無機酸との混合溶
液、弗素ガス等によりコイルまたは切り板の状態で前処
理することにより、Ｍｇ無しろう材で真空ろう付けを可
能としたり・Ｍｇ入り芯材を窒素雰囲気ろう付けで使用
することを可能とする技術（特開平０７−１６４１３
８、０７−１６４１３９、０７−１６４１４０、０７−
１６４１３６、０７−１８５７９５、０７−１８５７９
７）もあるが、非腐食性フッ化物系フラックスの場合と
同様、ろう付け過程で微量のＨＦガスを発生するので、
漏れた場合には環境上及び健康上の問題を生じ、これを
避けるためにはＨＦの回収除去装置を必要とするので新
たなコストが生ずる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本願発明者は、
複雑な製品形状に組み立ててからフラックスを塗布する
ことに起因する通常の非腐食性フッ化物系フラックスブ
レージングの上記問題点を回避し、ろう付け加熱の均一
性の良い非酸化性ガス雰囲気ろう付けでもＭｇのゲッタ
ー作用が利用でき、成形加工油の除去のため溶剤や薬剤
による洗浄工程を省略でき、かつ、上記した改良技術の
問題点である、生産性、設備コスト、表面性状、フィレ
ット形成能、環境問題等すべてを改善したろう付け方法
を求めて模索した。

【００１０】ここで参考にしたのは、 １．真空炉内部のＭｇによる汚染を防止するためブレー
ジング材料を酸洗し酸化皮膜を除去することによりろう
材中のＭｇを無くしても真空ろう付けできるようにした
技術。（特開平０６−１７９０９５） ２．揮発し易い成形加工油を用いて成形加工した部品を
組み立ててから非腐食性フッ化物系フラックス（ノコロ
ックフラックス）の粉末を吹き付けたりあるいは同様な
油にフラックスを混合させた液体を吹き付けて加熱して
脱脂しその後連続的にろう付けを行う技術。（特開平０
５−１６９２４７） の二つであるすなわち、前者の酸洗と後者の加熱脱脂と
を、いずれとも異なる非酸化性ガス雰囲気無フラックス
ろう付けに組み合わせて適用できないかと考えたのであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】その結果、当研究者らは
Ｍｇを含有するろう材を用いたアルミニウム材を硝酸、
硫酸、燐酸、クロム酸等の無機酸を含む水溶液で処理し
酸化皮膜厚さを一定値以下に調整すると、意外にも窒素
雰囲気下でフラックス無しでろう付けでき、成形加工油
の除去も加熱のみで簡単にできることを見いだし本願発
明に至った。

【００１２】すなわち、請求項１の、Ｓｉ５〜２０wt.
％、Ｍｇ０．０５〜５wt.％、Ｂｉ０〜１．０wt.％を含
有するＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金ろう材が少なくとも片面
にクラッドされたアルミニウム材を、コイル又は平坦な
切り板の状態で、硝酸、硫酸、燐酸、クロム酸の１種又
は２種以上をこれら無機酸の合計で１〜６０wt.％含む
水溶液で、５℃〜７０℃の温度で１秒〜２０分処理し
て、表面の酸化皮膜を２０オングストローム以下まで除
去するとともに、表面近傍のＭｇ／Ａｌ比を０．４以下
とし、その後、引火点が４０〜１４０℃、粘度が１〜５
ｃＳｔの成形加工油を０．１〜１０ｇ／ｍ²塗布するこ
とを特徴とする非酸化性ガス雰囲気無フラックスろう付
け用材料の製造方法であり、

【００１３】請求項２の、Ｓｉ５〜２０wt.％、Ｍｇ
０．０５〜５wt.％、Ｂｉ０〜１．０wt.％を含有するＡ
ｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金ろう材が少なくとも片面にクラッ
ドされたアルミニウム材を、コイル又は平坦な切り板の
状態で、硝酸、硫酸、燐酸、クロム酸の１種又は２種以
上をこれら無機酸の合計で１〜６０wt.％含む水溶液
で、５℃〜７０℃の温度で１秒〜２０分処理して、表面
の酸化皮膜を２０オングストローム以下まで除去すると
ともに、表面近傍のＭｇ／Ａｌ比を０．４以下とし、そ
の後、引火点が４０〜１４０℃、粘度が１〜５ｃＳｔの
成形加工油を０．１〜１０ｇ／ｍ²塗布した後、必要な
加工後、仮組立の前、あるいは後に、加熱して成形加工
油を揮発除去してから、非酸化性ガス雰囲気でフラック
ス無しでろう付けすることを特徴とするろう方法であ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】ろう付け材料には、Ｓｉ５〜２０
wt.％、Ｍｇ０．０３〜５wt.％、Ｂｉ０〜１．０wt.％
を含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金ろう材が少なくとも
片面にクラッドされたアルミニウム材を用いる。ろう付
材中のＳｉはろう材の融点を下げ流動性を良くするもの
で５〜２０wt.％、の通常の範囲なら良い。ろう付材中
のＭｇは従来の非腐食性フッ化物フラックスを用いる非
酸化性ガス雰囲気ろう付けでは使用できなかったものだ
が、本願ではそのゲッター作用を積極的に利用するため
必須のものである。すなわち、コイルまたは平坦な切り
板状態での酸洗で除去しきれなかった２０オングストロ
ーム以下の酸化皮膜をろう付け加熱中にそれ以上成長さ
せないだけでなく、酸化皮膜を割るために、ろう材のＭ
ｇの蒸発を利用するのである。０．０５wt.％未満では
この作用が不十分で、５wt.％を超えるとエロージョン
等の他の特性を劣化させる。同様の理由で、Ｍｇの好ま
しい範囲は０．１〜２wt.％である。ろう付材中のＢｉ
は本願発明には必須ではないがろうの流動性を向上させ
るために添加すると好ましい。添加する場合には多すぎ
るとエロージョン等の他の特性を劣化させるので１．０
wt.％以下にする。よって、ろう材へのＢｉの添加量は
０を含む１．０wt.％以下とする。同様の理由で、Ｂｉ
の好ましい範囲は０．０２〜０．２wt.％である。上記
はろう材の化学組成であるが、ろう材がクラッドされる
芯材やブレージングシートに組み合わせられる別の構成
部材は、１０００，３０００，５０００，６０００，７
０００系等のいずれのアルミニウム合金でもかまわな
い。特に、同じ非酸化性ガス雰囲気ろう付けでもノコロ
ックブレージングのように非腐食性フッ化物系フラック
スを用いないので、Ｍｇを含有する材料が自由に使える
メリットがある。ブレージングシートの構成は少なくと
も片面に上記ろう材がクラッドされていれば良く、ろう
材／芯材、ろう材／芯材／ろう材、ろう材／芯材／犠牲
材、ろう材／芯材／犠牲材／ろう材、等２層以上何層に
なってもかまわない。

【００１５】上記組成を有するＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系合金
ろう材が少なくとも片面にクラッドされたアルミニウム
材をコイル又は平坦な切り板の状態で、硝酸、硫酸、燐
酸、クロム酸の１種又は２種以上をこれら無機酸の合計
で１〜６０wt.％含む水溶液で、５℃〜７０℃の温度で
１秒〜２０分処理して、表面の酸化皮膜を２０オングス
トローム以下まで除去する。コイル又は平坦な切り板の
状態で処理することによって、組み立ててから処理する
ものに比べて処理自体や乾燥の効率が飛躍的に向上す
る。

【００１６】硝酸、硫酸、燐酸、クロム酸の１種又は２
種以上を用いるのはこれら酸性の処理液を用いることに
よって酸化膜全体の除去のみでなく、酸化膜中のＭｇを
優先的に除去するので成形加工油がＭｇと金属石鹸を作
り難くなり除去がしやすくなる。

【００１７】これら無機酸の合計で１〜６０wt.％含む
水溶液で、５℃〜７０℃の温度で１秒〜２０分処理す
る。無機酸の濃度が６０wt.％を超えたり、処理温度が
７０℃を超えるとエッチングが進みすぎアルミ地までや
られてしまい、処理液の劣化も早い。酸化皮膜を２０オ
ングストローム以下に除去するのに、無機酸の濃度と処
理温度の最大値を組み合わせると１秒しかかからない
が、無機酸の濃度と処理温度の最小値を組み合わせると
２０分かかる。これ以上時間がかかると実用的でないの
で無機酸の濃度と処理温度の最小値はそれぞれ１wt.
％、５℃とする。なお、何らかの理由で材料表面の汚れ
がひどかったり、酸化皮膜が非常に厚く生成してしまっ
ている場合には、この酸による処理の前に、珪酸ソー
ダ、りん酸ソーダ、苛性ソーダ等のアルカリ脱脂、硫
酸、硝酸等の酸脱脂、及び／又は溶剤脱脂等を施すのが
好ましい。

【００１８】そして、表面の酸化皮膜を２０オングスト
ローム以下まで除去するとともに、表面近傍のＭｇ／Ａ
ｌ比を０．４以下とするのである。この酸化皮膜厚はＧ
ＤＳ（グロー放電による発光分光法）で測定する。この
ＧＤＳで材料表面から深さ方向に解析していって、測定
した酸素元素ピークの半値幅の位置を酸化皮膜厚さと定
義し、これを２０オングストローム以下にする必要があ
る。また、測定時の放電条件は電圧６００Ｖ，電流７０
ｍＡとする。２０オングストローム以下にすると、ろう
材中のＭｇを前記の量含有する前記ろう材を使用するこ
とにより、非酸化性ガス雰囲気でフラックス無しにろう
付けが可能となる。表面近傍のＭｇ／Ａｌ比は、同じく
ＧＤＳで放電条件：電圧６００Ｖ，電流７０ｍＡで０秒
から０．１２秒（２０オングストロームの深さ）までス
パッターしたときのＭｇ，Ａｌの積分値から求める。

【００１９】このような表面状態にした場合にろう付け
性が良好な理由は明確ではないが、以下のように考えら
れる。Ｍｇを含有するアルミ合金材を酸素の多い雰囲気
中で加熱すると表面のＭｇが優先的に酸化されるため、
まず表面近傍の固溶Ｍｇ濃度が低下する。すると、この
固溶Ｍｇ濃度差を埋めるようにアルミ合金材の内部から
表面に向かってＭｇの拡散が生じる。Ｍｇを含有するア
ルミ合金材においては製造時、例えば、熱間圧延、焼鈍
工程でこのような変化がおこっている。この後で、酸化
皮膜中にＭｇＯとして存在するＭｇと、アルミ合金中に
固溶ＭｇとＭｇ₂Ｓｉとして存在するＭｇとをカウント
する方法で表面近傍のＭｇ／Ａｌ比を測定すると、表面
の方が内部より非常にＭｇ濃度が高くなる。例えば、後
述の比較例４ではＡｌ−１０％Ｓｉ−０．４％Ｍｇのろ
う材を使っているのでアルミ材内部の平均Ｍｇ／Ａｌ比
は約０．４／８９．６＝０．００４（重量比）となるは
ずだが、無機酸による処理をしないまま表面近傍でＧＤ
Ｓで測定すると、０．８にもなっている。

【００２０】このようなＭｇを含有するろう材を、無機
酸による処理をしないで真空ろう付けに比べ酸素濃度の
高い非酸化性ガス雰囲気でろう付け加熱すると、ＭｇＯ
を多量に含むポーラスな酸化皮膜が厚く存在しているの
で、力が分散してしまいアルミ地との熱膨張率の差があ
っても酸化皮膜が割れない。その結果ろう材から蒸発し
ようとするＭｇが雰囲気に出て来れずゲッター作用が発
揮されない。さらに、ＭｇＯを多量に含むポーラスな酸
化皮膜には、Ｈ₂ＯやＯ₂が吸着し易く、せっかく露点や
酸素濃度を規制した雰囲気で加熱しても、吸着していた
これらＨ₂ＯやＯ₂が出てきてしまい雰囲気を悪くする。

【００２１】一方、本願のように無機酸による処理を施
すと、まず表面酸化皮膜中のＭｇＯ次に表面酸化皮膜中
のＡｌ₂Ｏ₃が溶解するので、酸化皮膜は薄くなり、残っ
た薄い酸化皮膜中にもＭｇＯはほとんど存在しない。こ
のような酸化皮膜はポーラスでなく薄いので、非酸化性
ガス雰囲気でろう付け加熱すると、アルミ地との熱膨張
率の差によって酸化皮膜が割れ、アルミの新生面が生じ
る。その結果ろう材から蒸発しようとするＭｇが雰囲気
に出て来てゲッター作用を発揮する。また、この時ろう
材が溶けていれば濡れを生じる。さらに、ポーラスでな
い酸化皮膜には、Ｈ₂ＯやＯ₂が吸着しにくいので、雰囲
気を悪くしない。この境界点が、上記方法で測定した場
合に、酸化皮膜厚で２０オングストローム、表面近傍の
Ｍｇ／Ａｌ比で０．４ということになる。

【００２２】無機酸の水溶液で処理するのは、もちろん
アルミニウム材の全面でもかまわないが、少なくともろ
う材およびろう材と接してフィレットの形成に寄与する
部材表面は酸洗処理する必要がある。無機酸の水溶液処
理後の表面は通常のろう付け用非腐食性フッ化物系フラ
ックスが塗布された皮膜等と異なり皮膜自体が形成され
ないので、その後成形その他の取り扱いを行っても皮膜
のはがれ等がない。また、コイルや平坦な切り板状態で
の処理は、平坦表面に対する処理なので、均一な皮膜生
成が容易で、かつほとんどの水分は絞りロール等で除去
することが可能なので乾燥時間も大幅に短縮でき大変生
産性が高い。

【００２３】その後、引火点が４０〜１４０℃、２０℃
における粘度が１〜５ｃＳｔの成形加工油を０．１〜１
０ｇ／ｍ²塗布する。この成形加工油は、部品の切断や
プレス成形の潤滑および酸化皮膜成長を予防するために
塗布するものであるが、揮発性が低いと、ろう付け前に
油を除去するために有機溶剤や苛性ソーダ等の薬剤によ
る脱脂処理が必要となり、工程が増え効率的でなくまた
環境的にも対策が必要となる。引火点が低いほど揮発し
やすく後の加熱処理だけで脱脂できるようになるが、引
火点が４０℃未満では成形前に揮発してしまい成形加工
の潤滑の役に立たない、引火して火災を起こす危険が増
す等の不都合があるので４０℃以上とする。また、１４
０℃を超えると加熱処理程度では揮発されずアルミ材料
に焼き付いたり、油のまま残っていたりでろう付け性を
阻害する。従って、成形加工油には引火点が４０〜１４
０℃のものを用いる。

【００２４】また、成形加工油の粘度が、１ｃＳｔ未満
であると成形性が悪く、５ｃＳｔを超えるとアルミ材表
面にこびりつき加熱しても揮発しにくくなり後のろう付
け性に悪影響を与える。よって成形加工油の粘度は、１
〜５ｃＳｔとする。

【００２５】また成形加工油の塗布量が０．１ｇ／ｍ²
未満ではアルミニウム材全面に塗布することが難しくな
り、成形の潤滑の役に立たず、また保管して長時間経過
すると塗布されていない部分の酸化皮膜が厚くなりろう
付け性を阻害する。１０ｇ／ｍ²を超えると揮発除去す
るための加熱時間を長くとらなければならず作業効率が
落ちたり、残存した油によるろう付け性の阻害が生じ
る。よって、成形加工油の塗布量は０．１〜１０ｇ／ｍ
²とする。なお、この成形加工油は、鉱油を主成分とす
るが、極圧添加剤や防錆剤を含有していてもかまわな
い。

【００２６】本願のろう材のようにＭｇを含有する合金
に成形加工油を塗布するとＭｇを含有しないアルミニウ
ム合金に比べ非常に取れにくい。ところが、酸洗して酸
化皮膜を除去するとこれが劇的に改善される。この理由
は明確ではないが、以下のように考えられる。Ｍｇを含
有するろう材表面にはＭｇが偏析してＭｇの多く含まれ
る酸化膜がある。Ｍｇを多く含む酸化皮膜はポーラスな
ので油がしみ込みやすく抜けにくいし、Ｍｇが油と結合
して金属石鹸を作りやすい。金属石鹸の存在はろう付け
性を著しく阻害するし、酸化皮膜が厚いと一旦しみ込ん
だ油は一層抜けにくくなる。この酸化皮膜を本願のよう
に無機酸で処理することにより、酸化皮膜自体が除去さ
れ薄くなるのみでなく、残った酸化皮膜中のＭｇを優先
的に除去するので、成形加工油がＭｇと金属石鹸を作り
難くなる。

【００２７】上記のような処理を施されたアルミニウム
材料は必要な大きさに切断したりプレス等の成形をした
後、あるいは、最終製品形状に仮組立てした後に、加熱
処理することにより成形加工油を揮発させる。成形加工
油を揮発させるためには１００〜２５０℃に加熱するの
が好ましい。。１００℃未満だと、揮発させるのに時間
がかかりすぎ、２５０℃を超えるとアルミ材表面の酸化
が進み酸洗でせっかく薄くした酸化皮膜がまた厚くなっ
てしまいろう付け性を阻害する。また、成形加工油を揮
発させるためにわざわざ特別に加熱処理工程を付加しな
くても、非酸化性ガス雰囲気ろう付け炉の予熱室におけ
る予熱で兼ねても良い。成形加工油の揮発を助けるた
め、風や真空を併用するのも好ましい。成形後の部品段
階で成形加工油を揮発させた場合その後最終製品形状に
仮組立てしてから、最終製品形状に仮組立てしてから成
形加工油を揮発させた場合そのまま、非酸化性ガス（例
えば、窒素やアルゴン）雰囲気でろう付けする。本発明
においては雰囲気の酸素濃度を２００ｐｐｍ以下、露点
を−３０℃以下としてろう付けするのが好ましい。

【００２８】本発明によれば、ろう付け品を仮組立して
からフラックスを塗布することに起因する通常の非腐食
性フッ化物系フラックスブレージングの問題点（作業効
率、乾燥工程が必要で生産性悪い、ろう付け炉クリーニ
ング・オーバーホール頻度の多さ、ろう付け後外観体
裁、コスト）、フラックスや処理液に弗化物を用いるこ
とによる問題点（環境上・健康上の問題、Ｍｇ含有材料
が使えない）、成形加工油の除去に関する問題点、等が
全て解決され、作業効率が良く、環境に優しく、使用材
料の許容度が高いろう付けが可能になる。

【００２９】

【実施例】以下に実施例にもとづき本発明を更に詳細に
説明する。 （発明例１〜９）板厚０．６ｍｍのブレージング用アル
ミニウムクラッド材（３００３＋０〜１．５％Ｍｇの芯
材に、Ａｌ−１０％Ｓｉ−０〜３％Ｍｇ−０〜１％Ｂｉ
ろう材を１５％づつ両面にクラッドしたもの。ただし、
発明例５の芯材だけはＭｇ量０．６％の６９５１）のコ
イルを巻き戻しながら、表面をアルカリ系脱脂剤で脱脂
した後、表１に示した条件で無機酸の水溶液により処理
し次に水洗・純水洗した後、絞りロールで水分を除去し
てから１００℃の温風で乾燥し、表１に示した条件で成
形加工油（昭和シェル石油製ＲＦ−１９０、引火点７６
℃、粘度２．１ｃＳｔ）を塗布し再度コイルに巻いた。
その後、必要な寸法に切断し、カップ成形したものに１
２０℃，２０分の加熱を施し成形加工油を揮発させた
後、交互に４段に組み立てた。

【００３０】

【表１】

【００３１】（比較例１）発明例１と同じブレージング
用アルミニウムクラッド材に成形加工油（出光興産製ダ
フニーネオフルイド３２、引火点２３０℃、粘度３２ｃ
Ｓｔ）を塗布し、その後、必要な寸法に切断、カップ成
形、溶剤（メチルエチルケトン）で脱脂後組み立てた。
次いで該組み立て品を水に分散させた非腐食性フッ化物
系フラックス（ノコロック）の懸濁液中に浸漬させた後
１２０℃×２０分で乾燥させ、３．０ｇ／ｍ²のフラッ
クスを塗布した。 （比較例２）材料としてろう材にＭｇを０．４％含有す
るものを用いたほかは比較例１と同様の処理をしたも
の。 （比較例３）成形加工油を０．０５ｇ／ｍ²しか塗布し
ない以外は発明例３と同じもの。 （比較例４）比較例２と同じブレージング用アルミニウ
ムクラッド材を用いたが、無機酸の水溶液による処理も
成形加工油の塗布も行わないもの。

【００３２】以上の発明例１〜９及び比較例１〜４につ
いて、切断前の平板状態で外観を目視観察し、経済性、
効率性の評価とあわせて表２に記入した。 ろう付け前外観の評価基準は◎ 酸洗処理後のむらが全くない。 ○ 酸洗処理後のむら面積率５％以下。 △ 酸洗処理後のむら面積率５を超え２０％以下 。 × 酸洗処理後のむら面積率２０％を超える。 ろう付け前の成形性の評価は◎ 成形可能。 × 成形不可能。 ろう付け前の経済性の評価は◎ 消耗する薬剤のランニングコストが安い。 × 消耗する薬剤のランニングコストが高い。 ろう付け前の効率性の評価は◎ コイル状態の板を連続的に迅速に処理できる 。 × 仮組立体の処理で効率が悪い。

【００３３】また、モデルカップ各熱交換器仮組立物
を、大気圧で窒素置換をし炉内の酸素濃度５０ｐｐｍ、
露点温度−４０℃、ろう付け温度６００℃で１０分の窒
素雰囲気ろう付けを施し、ろう付け品について、処理直
後にろう付けした場合と皮膜処理後しばらく放置してか
らろう付けした場合のろう付け性を目視観察すると共に
直後にろう付けした場合のみ外観、表面処理性の評価を
行った。表面処理性は各ろう付け品をアロジン＃１２０
０溶液中に４５℃で２分間浸漬して化成処理を行った
後、アクリル系塗料を用いて浸漬塗装を行い焼付乾燥し
た。次いで、ろう付け品の平坦部において塗膜面に１ｍ
ｍ目のマス目を縦横各１０個づつ１００個けがいてテー
プ剥離試験を実施し塗膜の残ったマス目の数で評価し
た。これらの結果を表２に示す。 ろう付け後外観の評価は◎ ろう付け後のむらが全くない。 ○ ろう付け後のむら面積率５％以下。 △ ろう付け後のむら面積率５を超え２０％以下。 × ろう付け後のむら面積率２０％を超える。 ろう付け性の評価は ◎ フィレット形成とろうの流れが非常に良いもの。 ○ フィレット形成とろうの流れが良いもの。 △ フィレット形成とろうの流れがやや劣るもの。 × フィレット形成とろうの流れが劣るもの。 炉汚染性の評価は５バッチ連続してろう付けしたときの
フラックスの滴下が無いものを ◎ 、フラックスの滴
下が認められたものを × とした。

【００３４】

【表２】

【００３５】比較例１は通常の非腐食性フッ化物系フラ
ックス(通称ノコロックフラックス)の懸濁液による仮組
立後の処理のため、ろう付け前の経済性、効率性が劣
り、またフラックス皮膜が不均一である。更にこのフラ
ックスはろう付け時に液相になるため、ろう付け後の外
観が模様状のむらになり、またろう付け後にも皮膜がで
き洗浄しても落ちきらないので表面処理性（塗膜密着
性）が劣る。比較例２は比較例１と同じフラックスを用
いているが、ろう材にＭｇを含有するアルミ材料に用い
ているので比較例１の欠点のほかに、フラックスとＭｇ
とが反応し濡れ性が悪くなりフィレットの形成が劣る。
比較例３は成形加工油が少ないので成形性が劣る。ま
た、無機酸の水溶液処理後ろう付けまでの放置時間が長
いとろう付け性も劣るようになる。比較例４は、Ｍｇ含
有ろう材を使うだけで、無機酸の水溶液による処理も成
形加工油の塗布も行わないので、残留酸化皮膜は厚く、
表面近傍のＭｇ／Ａｌ比は０．８と大きいため、成形性
が悪く、ろう付けは全くできず、ろう付け後外観も悪
い。

【００３６】一方、発明例１は、無機酸の水溶液の濃度
と処理温度・処理時間が下限の条件なので酸化皮膜が１
８オングストロームまでにしか除去できず、Ｍｇ／Ａｌ
比も０．３とやや大きいためろう付け性がやや劣るが実
用レベルである。他の発明例は評価した全項目が良好で
ある。すなわち、ろう材にＭｇ０．１〜２％が含まれて
いれば、ろう材にＢｉが含まれていなくても、Ｂｉ０．
０５〜０．１％が含まれていても良好なろう付け性を示
し、また、芯材にＭｇ０．２〜１．５％が含まれていて
も問題ない。また、本発明例では無機酸の水溶液処理で
酸化皮膜を除去した後、成形加工油が一定量均一に塗布
されているので、経時変化が少なく、処理後放置期間が
長くなってもろう付け性の低下はない。

【００３７】以上の結果から、硝酸、硫酸、燐酸、クロ
ム酸等の無機酸の水溶液で仮組立前の、コイル又は平坦
な切り板の状態で処理した、本発明のろう付け用アルミ
ニウム材は、その表面の外観もよく、かつ均一に酸化皮
膜が除去され、成形加工油も均一に塗布されている。そ
して、本発明実施品は処理してから長時間放置しても経
時変化もなく良好な窒素雰囲気ろう付けが達成されたば
かりか、得られたろう付け品はその表面状態も良好であ
ることを確認しえた。

【００３８】

【発明の効果】本発明は平坦材形状での処理を可能にし
たことにより、また、この処理後表面が、揮発性の成形
加工油を塗布していて経時変化が少ないので、下記の様
に、大変多くの利点を有するものである。すなわち、窒
素雰囲気中で行う非腐食性フッ化物系フラックスろう付
けにおける １．複雑な製品形状に組み立ててからのフラックス塗布
・乾燥から生ずるという生産性阻害要因を排除し、 ２．連続炉を用いる場合に水分が乾燥炉からろう付け炉
に持ち込まれることによっておこるろう付け性低下を防
止し、 ３．フラックスを多めに塗布しがちになることによる、
ろう付け炉の汚染、このためのろう付け炉のクリーニン
グ、オーバーホールの頻度増加、コスト増加の不利の全
てを回避し、 ４．さらには、ろう付け後の製品表面の外観不良、その
後の表面処理への悪影響を排除し、 ５．処理のための大がかりな設備を不要とし、 ６．構成部材へのＭｇ含有アルミニウム合金を使用可能
とした。

【００３９】また、 ７．成形加工油を除去するに際して加熱処理だけで揮発
除去でき、 ８．無機酸の水溶液による処理後の酸化皮膜の成長を抑
制し、良好なろう付けを可能とした。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 35/28 ３１０ Ｂ２３Ｋ 35/28 ３１０Ｂ Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｓｉ５〜２０wt.％、Ｍｇ０．０５〜５w
   t.％、Ｂｉ０〜１．０wt.％を含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｍ
   ｇ系合金ろう材が少なくとも片面にクラッドされたアル
   ミニウム材を、コイル又は平坦な切り板の状態で、硝
   酸、硫酸、燐酸、クロム酸の１種又は２種以上をこれら
   無機酸の合計で１〜６０wt.％含む水溶液で、５℃〜７
   ０℃の温度で１秒〜２０分処理して、表面の酸化皮膜を
   ２０オングストローム以下まで除去するとともに、表面
   近傍のＭｇ／Ａｌ比を０．４以下とし、その後、引火点
   が４０〜１４０℃、粘度が１〜５ｃＳｔの成形加工油を
   ０．１〜１０ｇ／ｍ²塗布することを特徴とする非酸化
   性ガス雰囲気無フラックスろう付け用材料の製造方法。
2. 【請求項２】 Ｓｉ５〜２０wt.％、Ｍｇ０．０５〜５w
   t.％、Ｂｉ０〜１．０wt.％を含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｍ
   ｇ系合金ろう材が少なくとも片面にクラッドされたアル
   ミニウム材を、コイル又は平坦な切り板の状態で、硝
   酸、硫酸、燐酸、クロム酸の１種又は２種以上をこれら
   無機酸の合計で１〜６０wt.％含む水溶液で、５℃〜７
   ０℃の温度で１秒〜２０分処理して、表面の酸化皮膜を
   ２０オングストローム以下まで除去するとともに、表面
   近傍のＭｇ／Ａｌ比を０．４以下とし、その後、引火点
   が４０〜１４０℃、粘度が１〜５ｃＳｔの成形加工油を
   ０．１〜１０ｇ／ｍ²塗布した後、必要な加工後、仮組
   立の前、あるいは後に、加熱して成形加工油を揮発除去
   してから、非酸化性ガス雰囲気でフラックス無しでろう
   付けすることを特徴とするろう方法。