JPH10263805A

JPH10263805A - アルミニウム材のろう付け方法

Info

Publication number: JPH10263805A
Application number: JP6837597A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Tanaka; 誠一田中
Original assignee: Calsonic Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミニウム材同士をろう付けする事により
造られる製品のコスト低減を図る。【解決手段】それぞれがアルミニウム材製の伝熱管３
とフィン２とを突き合せ、少なくとも突き合せ部に非晶
質のSiＯ₂ の粉末を混入した弗化物系のフラックス５ａ
を塗布する。その後、アルミニウム材の融点よりも少し
低い温度にまで加熱して、上記伝熱管３とフィン２とを
互いにろう付けする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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１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（液相線温度）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２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。そして、上記母材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】上記特表平６−５０４４８５号公報に記載
された改良されたろう付け方法は、従来一般的に行なわ
れているろう付け方法に比べてコスト面で有利ではある
が、依然として十分なコスト低減を図れない。この原因
は次のである。 Si自体が比較的高価である。 Siをろう付け部に均一に塗布する為には、Siを均一
な微小粉末にする必要がある。例えば、上記公報には、
Siの粒径を５〜５０μｍ程度にする旨が記載されてい
る。ところが、Siをこの様な微小粉末にする事は面倒で
あり、この様なSiの微小粉末は高価になる。

【０００７】

【先発明の説明】この様な不都合を解消する為の発明と
して、特願平７−２４８９６８号に開示された発明があ
る。この先発明に係る、改良されたアルミニウム材のろ
う付け方法の発明は、上述した特表平６−５０４４８５
号公報に記載された発明と同様、例えば図２に示す様
に、伝熱管１等のアルミニウム材の表面に、SiＯ₂ の粉
末を混入した弗化物系フラックス５ａを塗布した後、上
記アルミニウム材の表面と、フィン２等の他のアルミニ
ウム材の表面とを接触させた状態で、上記アルミニウム
材が溶融する温度よりも少し低い温度にまで加熱する。
そして、上記アルミニウム材の表面と上記他のアルミニ
ウム材の表面とをろう付け接合する。

【０００８】尚、この発明に使用する弗化物系フラック
スとしては、従来から知られている各種のものを使用で
きる。例えば、特公昭５８−２７０３７号公報に記載さ
れ、「ＮＯＣＯＬＯＫ」の商標で市販されている、ＫAl
Ｆ₄ とＫ₃ AlＦ₆ との混合物が、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として
いる。この他にも、特公平４−４８５５６号公報に記載
されている様に、Ｋ₂AlＦ₅ 化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。

【０００９】尚、フラックスとSiＯ₂ との混合比は、常
識的な範囲である限り、特に限定はされないが、良好な
ろう付け性を確保する為には、重量比で［フラックス：
SiＯ₂ ］を、［１．５：１］〜［８：１］の範囲、好ま
しくは［３：１］〜［６：１］の範囲に規制する。更
に、特に高度の密封信頼性を必要とする部分をろう付け
する際には、上記比を［４：１］〜［５：１］の範囲に
規制する事が好ましい事も、上記特願平７−２４８９６
８号に開示されている。

【００１０】上述の様に構成される、先発明に係るアル
ミニウム材のろう付け方法によれば、加熱に伴って上記
SiＯ₂ の粉末中のSiと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、
このアルミニウム材と相手部材とをろう付け接合する。
従って、上記特願平７−２４８９６８号に開示されたア
ルミニウム材のろう付け方法によれば、前記特表平６−
５０４４８５号公報に記載されたろう付け方法の場合と
同様に、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、製品のコスト低減を図れる。

【００１１】特に、特願平７−２４８９６８号に開示さ
れた、先発明に係るアルミニウム材のろう付け方法の場
合には、次の(1)(2)の効果を得られる。 (1) SiＯ₂ はSiに比べて安い（現時点で半額以下）為、
ろう付け時に必要とする材料自体のコスト削減により、
製品の低廉化を図れる。 (2) SiＯ₂ はSiに比べて均一な微小粉末に加工し易い。
SiＯ₂ をフラックス中に均一に分散させる為には、Siの
場合と同様に、SiＯ₂ の粒径を５〜５０μｍ程度にする
必要があるが、この加工はSiの場合に比較して容易であ
る。従って、SiＯ₂ の微小粉末はSiの微小粉末に比べて
安価となり、ろう付け時に必要とする材料自体のコスト
をより一層削減して、製品の低廉化をより一層図れる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述の様な、特願平７
−２４８９６８号に開示された、先発明に係るアルミニ
ウム材のろう付け方法は、互いにろう付けすべきアルミ
ニウム材同士が接触していれば、Siを使用したろう付け
方法の場合と同様に良好なろう付けを行なえる。但し、
互いにろう付けすべきアルミニウム材同士の間に隙間が
存在する様な厳しいろう付け条件の場合には、Siを使用
したろう付け方法に比べてろう付け性が劣る事がある。

【００１３】即ち、SiＯ₂ の粉末を使用して、ろう材を
積層していないアルミニウム材同士をろう付けする為に
は、SiＯ₂ の粉末中のSiとアルミニウム材の表面部分と
により合金（ろう材）を構成させるべく、SiＯ₂ を還元
させてSiを生成する必要がある。ところが、一般的な結
晶性のSiＯ₂ は還元力が弱い為、生成されるSiの量が必
ずしも十分とは言えず、条件が厳しくなると、ろう付け
性が悪化する場合がある。本発明は、この様な事情に鑑
みて、生成されるSiの量を十分に多くし、厳しい条件下
でも十分なろう付け性を確保すべく発明したものであ
る。

【００１４】

【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、例えば図２に示す様に、伝熱管１等
のアルミニウム材の表面に、非晶質（アモルファス）Si
Ｏ₂ の粉末と弗化物系のフラックスとを付着させると共
に、上記アルミニウム材の表面と、フィン２等の他のア
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、上記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、上記アルミニウム材の表
面と上記他のアルミニウム材の表面とをろう付け接合す
る。

【００１５】尚、上記弗化物系フラックスとしては、前
述した「ＮＯＣＯＬＯＫ」の商標で市販されているもの
等、やはり前述した、各種フラックスを使用できる。
又、好ましくは、上記非晶質（アモルファス）SiＯ₂ の
粉末と弗化物系のフラックスとの混合物に加え、ＫＦの
粉末を添加する。例えば、本発明のアルミニウム材のろ
う付け方法を実施する場合に好ましくは、ろう付けすべ
きアルミニウム材の表面に、非晶質SiＯ₂ の粉末とＫＦ
の粉末とを、非晶質SiＯ₂ の粉末１重量部に対してＫＦ
の粉末を０．５〜２重量部の割合で混入した弗化物系フ
ラックスを塗布すると共に、上記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、上記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。そして、上記アルミニウム
材の表面と上記他のアルミニウム材の表面とをろう付け
接合する。上記弗化物系フラックス等の塗布作業とアル
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
若しくは近接させる作業との前後は問わない。又、各物
質の混合比率は、常識的な範囲である限り、特に限定は
されないが、良好なろう付け性を確保する為には、前述
の特願平７−２４８９６８号に開示された、先発明の場
合と同様の範囲が好ましい。

【００１６】

【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、互いにろう付けすべきアル
ミニウム材同士の間に隙間が存在した場合でも、Siを使
用したろう付け方法と同等のろう付け性を得られる。特
に、非晶質のSiＯ₂ は、一般的な結晶性のSiＯ₂ に比べ
て不安定である為、弗化物系フラックスと反応してSiＦ
₄ ガスを生成し易い。生成されたSiＦ₄ ガス中のSiは、
上記アルミニウム材の表面部分で合金を造り、融点が低
いアルミニウム合金であるろう材を造る。そして、この
ろう材が、隣接するアルミニウム材同士をろう付けす
る。

【００１７】本発明のアルミニウム材のろう付け方法の
場合には、非晶質のSiＯ₂ が還元され易い分、アルミニ
ウム材の表面部分で造られるろう材の量が多くなる。従
って、アルミニウム材同士のろう付け性が向上する。
又、非晶質のSiＯ₂ が還元される分、ろう付け後にSiＯ
₂ の黒色の残渣が残らず、ろう付け後の製品の外観が良
くなる。

【００１８】尚、本発明の実施に使用できる非晶質のSi
Ｏ₂ としては、ホワイトカーボンと称される超微粉末シ
リカや、シリカゾル、シリカゲル等がある。このうちの
超微粉末シリカは、粒径が小さく反応面積が大きい為、
又、シリカゲルは表面に存在する無数の微細孔によりや
はり反応面積が大きい為、SiＯ₂ →Siへの反応性が高
く、良好なろう付け性を得られる。又、SiＯ₂ の粒径
は、１０〜３０μｍ程度が好ましい。

【００１９】

【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コスト低減並びに信頼性及び耐
久性の維持に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】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ろう材５、５ａフラックス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム材の表面に、非晶質SiＯ₂
の粉末と弗化物系のフラックスとを付着させると共に、
上記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、上記アルミニウム
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、上記アルミニウム材の表面と上記他のアルミニ
ウム材の表面とをろう付け接合する、アルミニウム材の
ろう付け方法。