JPH1157994A

JPH1157994A - アルミニウム合金チューブまたは条

Info

Publication number: JPH1157994A
Application number: JP21733197A
Authority: JP
Inventors: Takenobu Dokou; 武宜土公; Noboru Soga; 昇曽我
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】アルミニウム合金チューブまたは条の所要面
に溶射形成された薄いろう材層の剥離を防止したアルミ
ニウム合金チューブまたは条を提供する。【解決手段】所要面にろう材層が溶射により形成さ
れ、ろう材層に樹脂層が２０μｍ以下の厚さに被覆され
ているアルミニウム合金チューブ１または条。【効果】ろう材層の剥離脱落が樹脂層により防止され
るので、チューブ１とフィン２のろう付けが良好になさ
れ、またろう材層を薄く形成できるので多段コア５でも
局部的未着部４が生じ難い。またろう材層を薄くできる
ので安価である。また剥離したろう材片に起因するマシ
ントラブルや爆発事故も防げる。また樹脂層にフラック
スを含有させておくことによりフラックスの塗布工程が
省略でき生産性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
チューブまたは条の所要面に溶射形成されたろう材層の
剥離を防止したアルミニウム合金チューブまたは条に関
する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、熱交換器の１種であるコンデ
ンサ（パラレルフロータイプなど）は図１に示すよう
に、冷媒通路となるチューブ１と、チューブ１にろう付
けされた放熱体のフィン２とからなり、チューブ１には
アルミニウム合金製押出多穴管など、フィン２にはアル
ミニウム合金製芯材にろう材をクラッドしたブレージン
グシートフィンなどがそれぞれ使用される。図１で、３
はヘッダーパイプである。近年、熱交換器の小型化と軽
量化を目的に、ベアフィンと外面にろう材を溶射したチ
ューブとでコアを組付けブレージングしたもの、或いは
チューブと表面にろう材を溶射したフィンとでコアを組
付けブレージングしたものなどが提案されている（特開
昭６３−３４４９５など）。

【０００３】ところで、前記チューブやフィンにろう材
層を厚く溶射形成すると、図２に示すように、ブレージ
ング後のチューブ１とフィン２との間に局部的未着部４
が生じることがある。この局部的未着部４が発生する
と、コア５全体の強度が低下する上、チューブ１に対す
るフィン２の犠牲防食効果が発現されなくなる。この局
部的未着部４はコア５の段数が多い程発生し易く、段数
が４０近くになると発生頻度がかなり高くなる。またろ
う材層を厚く溶射形成するのはコスト的にも不利であ
る。このようなことからろう材層は薄く溶射形成する傾
向にある。しかし、ろう材層を薄くすると取り扱い中に
ろう材層が剥離し脱落して十分なろう付けが行えなくな
るという問題がある。

【０００４】以下に、前記局部的未着部の発生メカニズ
ムを図を参照して説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は組付
け後のコアのチューブ１とフィン２の関係をブレージン
グ前後について示した部分模式図である。従来のブレー
ジングシートを電縫加工したチューブ１とフィン２との
組付け体のチューブ１の芯材６とフィン２との距離（ブ
レージングシートのろう材層７の厚さ）は２０μｍ程度
であるが（図３ａ）、ろう材を溶射したチューブ９の場
合は、ろう材層８に凹凸や空洞が存在するため、同じろ
う材量に対して、チューブ９の芯材６とフィン２との距
離（ろう材層８の厚さ）は１００μｍ程度に広がる（図
３ｂ）。前記組付け体を加熱してろう付けするとろう材
層はフィレットを形成し、いずれのチューブ１、９の場
合も芯材６とフィン２とが接触し（図３ｃ）、ろう付け
後のコアはろう材層の厚さ分だけ縦方向に縮む（図２参
照）。この縮み量はブレージングシートを用いたチュー
ブ１の場合はチューブ１本当たり約４０μｍ（片面２０
μｍ×２）であるが、ろう材層９を溶射形成したチュー
ブ９の場合はチューブ１本当たり約２００μｍ（片面１
００μｍ×２）となり、この縮み量は数十本分蓄積され
ると数ｍｍとなり、これにより局部的未着部４が生じる
のである。この局部的未着部４はろう材層９の厚さを薄
くすることにより抑制される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のように
ろう材層を薄くすると、ろう材層は径が数十μｍ程度の
ろう材片が芯材上に１〜２層付着した状態になり、この
ろう材片は接合強度が弱く僅かな力で剥離し脱落する。
そのため、ろう材が不足して十分なろう付け強度が得ら
れなくなる。また剥離したろう材片が機械に入り込んで
マシントラブルを惹き起こしたり、集積したろう材片が
引火して爆発を起こしたりする。本発明の目的は、アル
ミニウム合金チューブまたは条の所要面に溶射形成され
た薄いろう材層の剥離を防止したアルミニウム合金チュ
ーブまたは条を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
外面にろう材層が溶射により形成され、前記ろう材層に
樹脂層が０．２μｍ以上２０μｍ以下の厚さに被覆され
ていることを特徴とするアルミニウム合金チューブであ
る。

【０００７】請求項２記載の発明は、片面または両面に
ろう材層が溶射により形成され、前記ろう材層に樹脂層
が０．２μｍ以上２０μｍ以下の厚さに被覆されている
ことを特徴とするアルミニウム合金条である。

【０００８】請求項３記載の発明は、樹脂にフラックス
が含有されていることを特徴とする請求項１記載のアル
ミニウム合金チューブである。

【０００９】請求項４記載の発明は、樹脂にフラックス
が含有されていることを特徴とする請求項２記載のアル
ミニウム合金条である。

【００１０】請求項５記載の発明は、ろう材がＳｉを１
５〜５０wt％含有し、残部がアルミニウムと不可避不純
物からなるアルミニウム合金であることを特徴とする請
求項１または３記載のアルミニウム合金チューブであ
る。

【００１１】請求項６記載の発明は、ろう材がＳｉを１
５〜５０wt％含有し、残部がアルミニウムと不可避不純
物からなるアルミニウム合金であることを特徴とする請
求項２または４記載のアルミニウム合金条である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明はアルミニウム合金チュー
ブの外面、またはアルミニウム合金条の片面或いは両面
にろう材層を溶射により形成し、さらにその上に樹脂層
を被覆して前記ろう材層の剥離を防止したものである。

【００１３】本発明において、ろう材層を被覆する樹脂
層は、ろう材層を直接的な機械的接触から防護し、また
ろう材層の表面の凹凸を平滑化し引っ掛かりをなくし
て、ろう材層が剥離するのを防止する。さらに剥離した
ろう材層を樹脂層内に保持して、実質上の剥がれを防止
し、ろう材不足によるろう付け強度の低下を抑止する。

【００１４】本発明で、樹脂層の厚さを０．２μｍ以上
２０μｍ以下に規定する理由は、０．２μｍ未満ではろ
う材層を全面的に均一に覆うのが困難になり、その効果
が十分に得られなくなり、また２０μｍを超えて厚くし
てもその効果は飽和して不経済な上、樹脂層が厚いと局
部的未着部が生じ易くなるためである。またろう付け時
に分解ガスが多量に発生するなどの問題もある。特に望
ましい樹脂層の厚さは０．２μｍ以上１０μｍ以下であ
る。

【００１５】本発明において、樹脂層には、ろう付け性
やろう付け後の耐食性などに悪影響を及ぼさない樹脂で
あれば任意の樹脂、たとえば、アクリル系、メタクリル
系、ウレタン系、エポキシ系などの樹脂が適用できる。
樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ）は、１００℃未満では
常温で一部溶融して表面がべたついて取り扱い難くな
る、３００℃を超えると樹脂層の乾燥温度が高くなり不
経済である。従ってＴｇは１００〜３００℃の温度範囲
が望ましい。

【００１６】本発明では樹脂にろう付け用フラックスを
含有させておくと、ろう付けの際にフラックスを塗布す
る手間が省ける。樹脂に含有させるフラックスには、通
常使用されるフッ化物系、セシウム系、塩化物系などの
フラックスが用いられる。

【００１７】本発明において、チューブには押出法や電
縫加工法など通常の方法で製造したアルミニウム合金チ
ューブが適用できる。前記チューブまたは条用アルミニ
ウム合金にはブレージングが可能で、且つそれぞれの目
的にあった合金、例えば、押出チューブであれば押出が
良好に行える合金、熱交換器用であれば耐食性などの特
性を満足する合金が適用される。

【００１８】ろう材にはＳｉを１５〜５０wt％含むアル
ミニウム合金が特に推奨される。それは、Ｓｉ含有量を
通常のろう材より多くすることでろう材の溶射量を減ら
すことが可能であり、本発明の効果が顕著に現れるから
である。Ｓｉ以外には、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｉ
ｎ、Ｓｎなどの元素をろう付け性を悪化させない範囲で
添加しても良い。例えば、耐食性向上を目的にＺｎを４
０wt％程度まで添加しても良い。ろう材の溶射量は４０
ｇ／ｍ²以下、特に２５ｇ／ｍ²以下が推奨される。そ
れはろう材は少ないほど局部的未着部が発生し難く、し
かもコスト的に有利なためである。ろう材の溶射量の下
限はろう切れしない範囲で決まり、Ｓｉを１５wt％含む
ろう材の場合２０ｇ／ｍ²程度である。Ｓｉ量の多いろ
う材ほどろう切れし難く、溶射量を減らすことができ
る。

【００１９】溶射方法としては、高速フレーム溶射、プ
ラズマ溶射、ろう材溶湯をそのまま吹き付ける方法など
が推奨される。それは、前記の溶射方法は溶射エネルギ
ーが大きいため溶射時にろう材が溶けて母材に薄く付着
し易いためである。

【００２０】溶射前の芯材表面にブラスト処理などで凹
凸を付けておくとそのアンカー効果により溶射されたろ
う材層が芯材に強固に付着される。しかし、このブラス
ト処理などは生産性を害するので、ろう材が剥離し難い
本発明では、ブラスト処理を省略することを推奨する。

【００２１】

【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。（実施例１）３００３合金にＺｎを１wt％添加した厚さ
０．０８ｍｍ、幅１６ｍｍの条の両面にＡｌ−１５wt％
Ｓｉ合金（ろう材）溶湯を噴霧し、１０ｇ／ｍ²となる
よう溶射によりろう材層を形成した。次に溶射されたろ
う材層上に樹脂を溶媒に溶いた溶液をロールコーターを
用いて塗布し、その後溶媒を加熱蒸発させて、ろう材層
を樹脂層で被覆したアルミニウム合金条を得た。得られ
た各々の条を高さ１０ｍｍ、間隔２ｍｍのピッチでコル
ゲート加工してフィンとし、このフィンの２０山分を、
幅１６ｍｍ厚さ１ｍｍの３００３合金板と組合わせてコ
アに組付け、この組付け体を窒素ガス雰囲気中で６００
℃で３分間加熱することによりろう付けして一段コアを
作製した。ろう材層の表面に被覆用樹脂を塗布したが、
その中では樹脂中にフラックスを含有したものもある。
フラックスを含有しない樹脂を塗布したものはフッ化物
系フラックスを塗布してろう付けし、フラックスを含有
した樹脂を塗布したものはフラックスを塗布しないでろ
う付けした。

【００２２】得られた一段コアについて、コルゲート加
工前後の条の重量変化（重量差：ろう材の剥離脱落によ
る条の重量変化）、およびフィンの接着率を調べた。接
着率はチューブからフィンを剥がして、接着されている
部分の長さＡと未接着部分の長さＢを測定し、接着され
ている部分の長さＡの割合〔Ａ／（Ａ＋Ｂ）〕を百分率
で示した。樹脂層の厚さは、樹脂被覆後の条の厚さを測
定し、次に樹脂を溶剤に溶かして除去したあとの条の厚
さを測定し、両者の差を１／２倍して求めた。結果を表
１に示す。

【００２３】

【表１】（注）＊各樹脂のガラス転移点温度：アクリル系樹脂 180℃、メタクリル系樹脂 150℃。

【００２４】表１より明らかなように、本発明例品のNo
１〜４は、ろう材層が樹脂層で被覆されているため、コ
ルゲート加工によりろう材が剥離して脱落することがな
く、従ってフィンの接着率が高く、良好なろう付け性を
示した。また、樹脂にフラックスを含有させたNo２〜４
はフラックスを塗布しなくても良好なろう付け性が得ら
れた。前記樹脂のガラス転移点は１５０℃または１８０
℃で、べたつかないで作業性が良く、また乾燥温度が低
く経済的である。これに対し、従来品のNo５は樹脂を被
覆しなかったため、ろう材層が剥離脱落して不足し、フ
ィンの接着率が著しく低下した。

【００２５】（実施例２）３００３合金条の片面にＡｌ
−１wt％Ｚｎ合金条をクラッド率１０％でクラッドした
厚さ０．３０ｍｍ、幅３７ｍｍのクラッド条の非クラッ
ド面に、Ａｌ−３０wt％Ｓｉ合金のろう材粉末を高速ガ
ス炎溶射法により、１２ｇ／ｍ²となるように溶射し
た。前記ろう材粉末には窒素ガスアトマイズ法にて製造
した粒径１００μｍ以下、不純物量０．３wt％以下の粉
末を用いた。高速ガス炎溶射法ではプロピレンガスと酸
素と空気を１５０ｐｓｉ：１００ｐｓｉ：８０ｐｓｉの
割合で混合した混合ガスを用いた。次に非クラッド面に
溶射したろう材層上に、樹脂を溶媒に溶いた溶液をロー
ルコーターを用いて塗布し、これを加熱して溶媒を蒸発
させて、ろう材層を樹脂で被覆したアルミニウム合金条
を得た。これをろう材層側を外側にして筒状に丸め、突
き合わせ端面を連続的に溶接（電縫加工）して幅１６ｍ
ｍの扁平チューブを得た。この扁平チューブを長さ２０
０ｍｍに切断し、厚さ０．０７ｍｍのＡｌ−０．５wt％
Ｓｉ−１wt％Ｆｅ−０．５wt％Ｎｉ−１wt％Ｚｎ合金条
をコルゲート加工したフィンと組合せて一段のコアを組
立て、これを窒素ガス雰囲気中で５９５℃で３．５分間
加熱してろう付けして一段コアを作製した。比較のた
め、前記ろう材を溶射したクラッド条を、幅１６ｍｍ、
長さ２００ｍｍに切断し、これをチューブの代わりに用
いた一段コアも作製した。ろう材層の表面に被覆用樹脂
を塗布したが、その中では樹脂中にフラックスを含有し
たものもある。フラックスを含有しない樹脂を塗布した
ものはフッ化物系フラックスを塗布してろう付けし、フ
ラックスを含有した樹脂を塗布したものはフラックスを
塗布しないでろう付けした。

【００２６】得られた各々の一段コアについてフィンの
接着率を実施例１と同じ方法により調べた。樹脂層の厚
さは樹脂被覆後の条の厚さを測定し、次に樹脂を溶剤に
溶かしたあとの条の厚さを測定し、その差から求めた。
結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】表２より明らかなように、本発明例品のNo
６〜９は、ろう材層が樹脂層で被覆されているため電縫
加工中にろう材が剥離して脱落することがなく、従って
フィンの接着率は、樹脂被覆と電縫加工を行わない参考
品のNo１１と同程度に高くなり良好なろう付け性を示し
た。また樹脂にフラックスを含有させたNo７〜９はフラ
ックスを塗布しなくても良好にろう付けされた。樹脂の
ガラス転移点はいずれも２００℃前後で作業性と経済性
に優れた。これに対し、従来品のNo１０は樹脂が被覆さ
れていないためろう材層が剥離し脱落してフィンの接着
率が低下した。

【００２９】（実施例３）ＪＩＳＡ１０５０アルミニウ
ムの円筒状ビレットを多穴扁平管（高さ１．８ｍｍ、幅
１６ｍｍ、１９孔）に押出し、この多穴扁平管の上下両
外面にＡｌ−２２wt％Ｓｉ−２０wt％Ｚｎ合金のろう材
粉末を高速ガス炎溶射法により片面当たり２０ｇ／ｍ²
または６０ｇ／ｍ²となるように溶射した。前記溶射に
用いたろう材粉末は窒素ガスアトマイズ法にて製造した
粒径１００μｍ以下、不純物量０．３wt％以下の粉末で
ある。高速ガス炎溶射法ではプロピレンガスと酸素と空
気とを１５０ｐｓｉ：１００ｐｓｉ：８０ｐｓｉの割合
で混合した混合ガスを用いた。次に多穴扁平管のろう材
層上に樹脂を溶媒で溶いた溶液をスプレーで塗布し、溶
媒を加熱蒸発させて、ろう材層を樹脂で被覆したアルミ
ニウム合金チューブを得た。得られた各々のチューブを
直径４００ｍｍのリールに巻き、その後整直に加工した
ものを５８０ｍｍ長さに切断した。また、比較のため、
押出後に整直加工し切断したチューブに１本づつろう材
を溶射したアルミニウム合金チューブも用意した。次
に、前記各々のチューブと、厚さ０．０７ｍｍのＡｌ−
０．５wt％Ｓｉ−１wt％Ｆｅ−０．５wt％Ｎｉ−２wt％
Ｚｎ合金条をコルゲート加工したフィンと、３００３合
金製ヘッダーパイプとをコアに組付け、これを窒素ガス
雰囲気中で５９５℃で３．５分間加熱してろう付けして
図１に示す多段コアを作製した。多穴管には、外面をブ
ラスト処理したものとしないものの２種類を用いた。被
覆用樹脂にはフッ化物系フラックスを含有したもの、ま
たはフラックスを含有しないもののいずれかを用い、実
施例１と同様にしてろう付けを行った。

【００３０】得られた各々の多段コアを外観観察して局
部的未着部の有無を調べ、また局部的未着部が生じてい
ない部分のフィンの接着率を実施例１と同じ方法により
測定した。結果を表３、４に示す。表３、４には、樹脂
層の厚さを併記する。樹脂層の厚さは樹脂を形成したチ
ューブの重量を測定し、次に樹脂を溶剤に溶かして除去
し乾燥した後の条の重量を測定し、両測定値の差を樹脂
の比重とチューブの上下両外面の面積で除して求めた。

【００３１】

【表３】（注）各樹脂のガラス転移点温度：アクリル系樹脂 180℃、ウレタン系樹脂 200℃、エポキシ系樹脂 220℃、メタクリル系樹脂 150℃。

【００３２】

【表４】

【００３３】表３、４より明らかなように、本発明例品
のNo１２〜２１はいずれも、リール巻きや整直加工でろ
う材が剥離して脱落したりすることがなく、フィンの接
着率は押出材を直管のまま切断し、溶射後、樹脂被覆し
なかった参考品のNo２８と同程度に高くなり良好なろう
付け性を示した。また樹脂にフラックスを混合したNo１
３、１４、１６、１７、１９、２１はフラックスを塗布
してろう付けしたものと同程度にフィンの接着率が高か
った。ブラスト処理の効果は明瞭には認められなかっ
た。用いた樹脂のガラス転移点はすべて１００〜３００
℃の範囲内にあり、作業性と経済性に優れた。これに対
し、比較例品のNo２２、２４は樹脂層が薄かったため、
フィンの接着率が低下した。No２３、２５は樹脂層が厚
かったため、従来品のNo２７はろう材量が多かったため
いずれも局部的未着部が発生した。また従来品のNo２６
は樹脂が被覆されていなかったためろう材層が剥離脱落
して不足し、フィンの接着率が著しく低下した。

【００３４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明のアルミニ
ウム合金チューブおよび条は、所要面に形成したろう材
層の剥離脱落が樹脂層により防止されるので、チューブ
とフィンのろう付けが良好になされ、またろう材層を薄
く形成できるので多段コアでも局部的未着部が生じ難
い。またろう材層を薄くできるので安価である。また剥
離したろう材片に起因するマシントラブルや爆発事故も
防げる。また樹脂層にフラックスを含有させておくこと
によりフラックスの塗布工程が省略でき生産性が向上す
る。依って、工業上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンデンサの例を示す模式図である。

【図２】コンデンサに生じる局部的未着部の説明図であ
る。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は図２に示した局部的未着部の
発生メカニズムの説明図である。

【符号の説明】

１チューブ２フィン３ヘッダーパイプ４局部的未着部５コア６芯材７ブレージングシートのろう材層８ろう材を溶射したチューブのろう材層９ろう材を溶射したチューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ２３Ｃ 4/08 Ｃ２３Ｃ 4/08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外面にろう材層が溶射により形成され、
前記ろう材層に樹脂層が０．２μｍ以上２０μｍ以下の
厚さに被覆されていることを特徴とするアルミニウム合
金チューブ。
【請求項２】片面または両面にろう材層が溶射により
形成され、前記ろう材層に樹脂層が０．２μｍ以上２０
μｍ以下の厚さに被覆されていることを特徴とするアル
ミニウム合金条。
【請求項３】樹脂にフラックスが含有されていること
を特徴とする請求項１記載のアルミニウム合金チュー
ブ。
【請求項４】樹脂にフラックスが含有されていること
を特徴とする請求項２記載のアルミニウム合金条。
【請求項５】ろう材がＳｉを１５〜５０wt％含有し、
残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウ
ム合金であることを特徴とする請求項１または３記載の
アルミニウム合金チューブ。
【請求項６】ろう材がＳｉを１５〜５０wt％含有し、
残部がアルミニウムと不可避不純物からなるアルミニウ
ム合金であることを特徴とする請求項２または４記載の
アルミニウム合金条。