JPH11221696A

JPH11221696A - ろう付用組成物および該組成物の塗布方法ならびにろう付用品

Info

Publication number: JPH11221696A
Application number: JP3546398A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Hiyougo; 靖憲兵庫; Hiroto Momozaki; 博人桃崎; Ken Toma; 建当摩
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】比重の異なる金属粉末を含むろう材を良
好に被ろう付材に塗布する。【解決手段】金属粉末中、比重比が２倍以上である金
属粉末間では、比重の小さな金属粉末は、比重の大きな
金属粉末よりも大きい平均粒径を有するように調製す
る。【効果】粒径の調整により比重が異なる金属粉末
間でも被ろう付材への付着が均等になされ、予定された
組成でろう材を被ろう付材に固着できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２種以上の金属粉
末からなる粉末ろう付用組成物および該組成物の塗布方
法ならびに該塗布方法を適用したろう付用品に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム製等の部材を接合する方法
として、ろう材を粉末状にし、これを接合面に塗布して
ろう付する粉末ろう材が開発されており（例えば米国特
許第３９７１５０１号）、該粉末ろう材は、塗布する接
合部の形状等の制約が小さく、複雑形状品のように従来
のろう材では配置が困難な箇所にも容易に適用できるも
のとして注目されている。上記のアルミニウム製部材の
ろう付に使用される粉末ろう材としては、主にＡｌ−Ｓ
ｉ合金粉末やＳｉ粉末が用いられるが、製造上の制約や
耐食性を向上させる等の観点から複数種の金属粉末を混
合した混合体が使用されることもある。上記した単独ま
たは混合体からなる粉末ろう材は、一般にはこれに分散
媒とバインダと、所望によりフラックスとを混合してス
ラリー状にし、さらに、これを撹拌混合してろう材を均
一に分散させた状態で被ろう付材の表面に塗布してお
り、その後、この被ろう付材をろう付に供している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、複数種の金属
粉末を混合してスラリー状の混合物とする場合、塗布前
に十分な撹拌混合を行っても、金属粉末の種別によって
比重が異なるため、比重の重い金属（例えばＺｎ）は沈
降しやすく、比重の軽い金属（例えばＳｉ）は浮遊しや
すくて、異なる金属粉末が分離して上下方向に偏在して
しまう。このような混合物を被ろう付材に塗布すると、
スラリー中に浮遊している比重の軽い金属が優先的に被
ろう付材に付着するだけでなく、被ろう付材に付着した
比重の重い金属粉末は流下しやすいので、塗布面に残留
し塗布されるのは主に比重の軽い金属粉末（Ｓｉ）にな
ってしまう。このため、最終的に被ろう付材の表面に塗
布された粉末は、混合した組成通りの予定の組成とは異
なったものになり、金属粉末の混合により得ようとする
耐食性等の効果が期待通りに得られないという問題があ
る。

【０００４】本発明は、上記事情を背景としてなされた
ものであり、２種以上の金属粉末が混合された混合体を
予定通りの組成で被ろう付物に固着させて、該組成に基
づいて期待される効果を確実に得ることができる、ろう
付用組成物および該組成物の塗布方法ならびに該塗布方
法を適用したろう付用品を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
第１の発明のろう付用組成物は、比重が異なる２種以上
の金属粉末を含んでおり、該金属粉末中、比重比が２倍
以上である金属粉末間では、比重の小さな金属粉末は、
比重の大きな金属粉末よりも大きい平均粒径を有するこ
とを特徴とする。

【０００６】第２の発明のろう付用組成物は、第１の発
明において、平均粒径が１〜１００μｍの範囲にあるＳ
ｉ粉末と、平均粒径が１〜５０μｍの範囲にあるＺｎ粉
末とを含んでおり、かつＳｉ粉末はＺｎ粉末よりも大き
い平均粒径を有することを特徴とする。第３の発明のろ
う付用組成物は、第１または第２の発明の金属粉末にフ
ラックスを混合してなることを特徴とする。

【０００７】第４の発明のろう付用組成物の塗布方法
は、第１〜第３のいずれかの発明のろう付用組成物に分
散媒とバインダとを加えて撹拌混合してスラリー状に
し、これをアルミニウムまたはアルミニウム合金からな
る被ろう付物の表面に付着させることを特徴とする。

【０００８】第５の発明のろう付用品は、長尺形状を有
する被ろう付物であって、第４の発明の塗布方法により
ろう付用組成物が表面に塗布され、かつ、コイル状に巻
き取られていることを特徴とする。

【０００９】本発明のろう付用組成物は、２種以上の金
属粉末が混合されるものであり、その種別や数が特に限
定されるものではないが、代表的にはろうとして作用す
るＡｌ−Ｓｉ合金粉末やＳｉ粉末、耐食性を改善するＺ
ｎ粉末等を例示することができる。また、これらの混合
比率や予定される全体の組成も適宜選定可能であり、本
発明としてこれらについて特に限定されるものではな
い。すなわち、上記ろう付用組成物の種別やその数は、
例えばろう付しようとする被ろう付材の形状や用途、材
質等に合わせて選定されるものであり、本発明として格
別限定すべき理由はない。また、ろう付用組成物が適用
される被ろう付材の材質や用途としては、代表的には熱
交換器用のアルミニウムまたはアルミニウム合金部材が
例示されるが、本発明としてはこれに限定されるもので
はなく、各種用途に使用される様々な材料に適用するこ
とができる。

【００１０】上記のように各種金属粉末の混合が想定さ
れるろう付用組成物では、比重差が２倍以上有る金属粉
末間では、比重の小さな粉末が比重の大きな粉末よりも
大きな平均粒径を有することが必要である。これは、塗
布前の組成物において、比重の大きな金属粉末は他の金
属粉末よりも沈降しやすく、また塗布直後にも比重の大
きな金属粉末は塗布面から流下しやすいという事情があ
り、上記のように平均粒径に差を持たせると、これらの
現象を避けることができるためである。なお、比重差が
２倍以上の場合に上記規制を行うものとしたのは、２倍
未満では上記問題点の発生は比較的小さく上記規制の必
要性が小さいことによる。したがって、２倍未満のもの
においても上記規制を設けることは可能である。ただ
し、必要以上に粒径差を設けると、粗密が生じやすく、
均一な分散が困難になるので、比重差が２倍以上のもの
に限って上記規制を設けるのが望ましい。なお、平均粒
径に差を設ける場合には、少なくとも相対的に大小が認
められればよいが、望ましくは、比重の大きな金属粉末
の平均粒径を１として、比重の小さな金属粉末の平均粒
径の相対比を１．１〜４の範囲内とするのが望ましい。
これは、１．１未満では、上記問題点の解消効果が十分
に得られず、一方、４を超えると、粗密が生じやすくな
るためである。なお、同様の理由でさらに、平均粒径の
相対比を１．２〜３の範囲内とするのが一層望ましい。
また、上記粒径比は、平均粒径だけでなく実質的な粒径
において上記範囲内にあるのが望ましい。また、比重比
が２倍未満である金属粉末を含む場合には、粗密を避け
るために、互いの平均粒径の相対比を１．２未満とする
のが望ましい。

【００１１】なお、熱交換器用のアルミニウム部材に適
用されるろう付用組成物の一例として、第２の発明に示
すようにＳｉ粉末とＺｎ粉末との混合体を挙げることが
できる。これら粉末の混合比率は特に限定されるもので
はないが、良好なろう付性と耐食性を得るために、重量
％でＺｎ量を５０〜９０％とし、残部を実質的にＳｉと
するのが望ましい。Ｓｉ粉末とＺｎ粉末との比重を比較
すると、ＺｎはＳｉの約３倍の比重を有しており、本発
明に従ってＺｎ粉末の平均粒径をＳｉ粉末よりも大きく
する。この際に、Ｓｉ粉末の平均粒径を１〜１００μｍ
の範囲内、Ｚｎ粉末の平均粒径を１〜５０μｍの範囲内
とするのが望ましい。これは、１μｍ以下の粒径では製
造が困難であり、一方、粒径が大きすぎると、ろう材塗
布層の厚さが不均一になりやすく、製品寸法に差が出す
ぎしてしまいろう付け不良の原因になりやすいため、粒
径として上記範囲を定める。

【００１２】また、２種以上の金属粉末を含むろう付用
組成物では、フラックスを混合したものであってもよ
い。このフラックスの混合量は特に限定されないが、例
えば、金属粉末の合計量２０〜１重量部に対し、フラッ
クス１〜２重量部を混合したものを使用することができ
る。また、上記フラックスには、ＫＡｌＦ₄，Ｋ₂ＡｌＦ
₅・５Ｈ₂Ｏ，Ｋ₃ＡｌＦ₆，ＡｌＦ₃等のフッ化物やＮａ
Ｃｌ，ＫＣｌ，ＬｉＣｌ，ＺｎＣｌ₂等の塩化物フラッ
クス等を用いることができるが本発明としては、特にフ
ラックスの種別が限定されるものでもない。

【００１３】さらに、上記組成物を被ろう付材に付着さ
せる際には、各種分散媒やバインダを混合して付着を容
易にすることができる。分散媒としては、水、アルコー
ル類（特にメタノール、エタノール、プロパノール、イ
ソプロピルアルコール、ペンタノール等の炭素数１〜８
の脂肪族アルコールが好ましい）などを用いることが出
来る。また、バインダとしては、接合部の特性を低下さ
せないで、粉末を良好に固着できるものであればよく、
カルボキシル基を有する水溶性高分子化合物やアクリル
系、メタクリル系樹脂等を挙げることができる。なお、
これら分散媒、バインダの混合比率も適宜選定すること
ができる。

【００１４】上記した組成体は、十分に混合、撹拌した
後、被ろう付材に付着させるのが望ましい。混合、撹拌
の方法は特に限定されないが、例えば、撹拌翼によって
機械的に撹拌する方法を挙げることができる。各種方法
による撹拌に際しては、比重差のある金属粉末の粒径が
調整されているので、金属粉末の種別によって組成体中
で偏在することが防止され、種別に拘わらず均一に分散
させることが可能になる。また、上記組成体を被ろう付
材に付着させる方法として、スプレー法、シャワー法、
フローコータ法、ロールコータ法、刷毛塗り法、浸漬法
といった手段を利用することができるが、本発明として
は、付着方法が特定の方法に限定されるものではない。
この付着に際しても、比重差のある金属粉末の粒径が調
整されているので比重の大きな金属粉末が優先的に流下
する現象が抑えられ、複数の金属粉末が優劣差を有する
ことなく被ろう付材の表面に固着される。被ろう付材に
固着された組成体は、自然乾燥によって分散媒を乾燥さ
せてもよいが、生産効率の観点から加熱によって積極的
に乾燥させるのが望ましい。ろう付組成物を固着させた
被ろう付材は、常法によりろう付に供することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を熱交換器の製造
に適用した一実施形態について図１に基づき説明する。
先ず、比重差が２倍以上有る複数の金属粉末を用意す
る。本発明としては、その種別は限定されないが、代表
的にはＳｉとＺｎとを挙げることができる。また、金属
粉末には、比重比が２倍未満のものを含むものであって
もよい。これら粉末の製造方法は特に限定されるもので
はなく、アトマイズ法や機械粉砕法等の適宜の方法によ
って製造することができる。また、各粉末の粒径の調整
は、上記製造方法における条件設定によって行ったり、
上記製造後に篩に掛ける等の選別によって行うものであ
ってもよい。これにより、比重差が２倍以上有る粉末
は、比重の小さな粉末が比重の大きな粉末よりも大きな
平均粒径を有するように調製される。上記粉末には、さ
らに所望により、フラックス、バインダ、分散媒を適宜
の比率で混合してろう付用組成物とする。

【００１６】上記組成物は、図１に示す塗布装置によっ
て熱交換器用のチューブ（被ろう付材）に塗布される。
該塗布装置は、組成物を収納する貯留部と、上記組成物
内に被ろう付材を導入して上記組成物液面から上方に引
き上げる送り手段と上記組成物の液面上方に配設され
て、上記組成物の表面を乾燥させる乾燥装置とを備えて
いる。具体的には、チューブ用のアルミニウム合金製押
出扁平管（被塗布材）１をコイル状に巻回した送出ドラ
ム１１と、この送出ドラム１１から送り出された押出扁
平管１を巻き取る巻取ドラム１２とが配設されており、
該送出ドラム１１と巻取ドラム１２との間に貯留部とし
て貯留槽３が設置されており、貯留槽３内には撹拌装置
４の撹拌翼４ａが配置されている。また、送出ドラム１
１と貯留槽３との間には、押出偏平管１を貯留槽３に導
くための案内ローラ５が配置され、貯留槽３内には、押
出偏平管１を貯留槽３内で支持して上方に送り出す案内
ローラ６が配置されている。上記案内ローラ６の上方に
は、小案内ローラ７、７を経て、扁平管１を通過させる
乾燥機８が配置されており、乾燥機８の上方には、扁平
管１を支持して巻取ドラム１２に案内する案内ローラ９
が配置されている。これら案内ローラ５、６、７、９に
よって、押出扁平管１の送り手段が構成されている。

【００１７】次に、上記塗布装置を用いた塗布方法を説
明する。貯留槽３内に組成物２を蓄え、これを撹拌機４
の撹拌翼４ａによって撹拌する。この際に、組成物の各
粉末は、その比重差に拘わらず、均等に分散している。
この状態で、送出ドラム１０から案内ローラ５、６に沿
って送り出された押出扁平管１を組成物２中に浸漬し、
次いで押出扁平管１を組成物２の液面から垂直に上方に
向けて引き上げると、扁平管１の表面に組成物が付着し
たままとなる。この押出扁平管１はさらにローラ７，７
間を通して表面の塗布量を均一化した後に、乾燥機８に
おいて３００〜５００℃の熱風を吹き付けて組成物が付
着した表面を乾燥させ、案内ローラ９を介して巻取ドラ
ム１２に巻き取り、ろう付用品１０とする。

【００１８】上記塗布方法に際しては、押出扁平管１の
表面に均一に組成物を塗布できるとともに、複数の粉末
が混合された組成物を予定の全体組成に従って扁平管１
の表面に固着させることができる。上記ろう付け用品１
０は、再度、ローラから巻き戻した後、図示しないヘッ
ダーと組んで、所定の雰囲気、温度にてろう付を行って
熱交換器を製造する。上記ろう付用品１０は、上記のよ
うに予定の組成で組成物が固着されているので、ろう付
に際し、良好なろう付性が得られるとともに、ろう付後
においても組成物の組成に従って耐食性等の所望の特性
が確実に得られる。

【００１９】

【実施例】以下に本発明の実施例を比較例と対比しつつ
説明する。組成物として、機械粉砕法により平均粒径４
０μｍ（実質粒径５〜６０μｍ）のＳｉ粉末と、アトマ
イズ法により平均粒径２０μｍ（実質粒径３〜３５μ
ｍ）のＺｎ粉末とを製造し、さらに、フラックスとして
フッ化物系フラックス、バインダとしてアクリル系樹
脂、分散媒としてイソプロピルアルコールを用意し、こ
れらを重量比で、１（Ｓｉ粉末）：４（Ｚｎ粉末）：１
０（フラックス）：２（バインダ）：２５（分散媒）の
割合で混合してろう付用組成物を調製した。上記組成物
を実施形態の貯留槽３に収容して該実施形態の塗布装置
によって、ＪＩＳＡ３００３からなるチューブ用押出扁
平管の表面に、平均で２０ｇ／ｍｍ²の量で塗布した。
また、比較のため、同一構造の別装置において、組成物
のＳｉ粉末とＺｎ粉末の平均粒径を同一の４０μｍとし
た以外は同一の条件で、上記と同様の扁平管に比較用の
組成物を塗布した。上記組成物を乾燥させた後、扁平管
の表面に固着した組成物を剥離させ、その成分を分析し
た。その結果、本発明の組成物を塗布したものでは、Ｓ
ｉ：Ｚｎの重量比が１：４で、塗布前とほぼ同じ成分比
であったのに対し、比較用の組成物を塗布したもので
は、Ｓｉ：Ｚｎの重量比が１：２になっており、比較的
比重の重いＺｎの量が減少して塗布前の成分比とは明ら
かに異なったものになっていた。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のろう付用
組成物によれば、比重が異なる２種以上の金属粉末を含
み、該金属粉末中、比重比が２倍以上である金属粉末間
では、比重の小さな金属粉末は比重の大きな金属粉末よ
りも大きい平均粒径を有するものとしたので、該組成物
を被ろう付材に付着させる際に、複数種の金属粉末の付
着に優劣が生じることが殆どなく、同等に被ろう付材に
付着させることができる。その結果、ろう付性やろう付
後の特性が粉末ろう付においても予定通りに確実に得ら
れる。

【００２１】また、長尺形状を有する被ろう付物に上記
ろう付用組成物を表面に塗布して、コイル状に巻き取っ
たろう付用品によれば、上記効果を有する被ろう付材を
効率的にろう付に供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す概略図である。

【符号の説明】

１塗布装置２ろう付用組成物３貯留槽４撹拌装置４ａ撹拌翼５案内ローラ６案内ローラ７小案内ローラ８乾燥機９案内ローラ１０ろう付用品１１送出ドラム１２巻取ドラム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】比重が異なる２種以上の金属粉末を含ん
でおり、該金属粉末中、比重比が２倍以上である金属粉
末間では、比重の小さな金属粉末は、比重の大きな金属
粉末よりも大きい平均粒径を有することを特徴とするろ
う付用組成物
【請求項２】平均粒径が１〜１００μｍの範囲にある
Ｓｉ粉末と、平均粒径が１〜５０μｍの範囲にあるＺｎ
粉末とを含んでおり、かつＳｉ粉末はＺｎ粉末よりも大
きい平均粒径を有することを特徴とする請求項１に記載
のろう付用組成物
【請求項３】請求項１または２に記載の金属粉末にフ
ラックスを混合してなることを特徴とするろう付用組成
物
【請求項４】請求項１〜３記載のいずれかに記載のろ
う付用組成物に分散媒とバインダとを加えて撹拌混合し
てスラリー状にし、これをアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金からなる被ろう付物の表面に付着させることを
特徴とするろう付用組成物の塗布方法
【請求項５】長尺形状を有する被ろう付物であって、
請求項４の塗布方法によりろう付用組成物が表面に塗布
され、かつ、コイル状に巻き取られていることを特徴と
するろう付用品