JPS63119974A - アルミニウム押出材へのろう材被覆方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアルミニウム押出材への被覆方法に関し、特に
、熱交換器のチューブとして用いて好適なアルミニウム
押出材への被覆方法に係る。

［従来技術］ 自動車用のアルミニウム製熱交換器、例えばカークーラ
コンデンサやエバポレータには軽量性が強く要求される
。

これらの熱交換器は、第５図に示すような断面を有する
アルミニウム押出材である偏平多穴チューブ３を、第６
図に示すように蛇行状に折曲し、この蛇行状に折曲して
得られた偏平多穴チューブ３の相隣合う面にプレージン
グシートからなるコルゲートフィン７をろう付すること
によって構成されている。

コルゲートフィン７の材料であるプレージングシートは
側材と芯材とよりなるクラツド材であリ、側材はアルミ
ニウム合金ろう材よりなり、−方、芯材は一般に３００
３系のアルミニウム合金よりなっている。

しかるに、側材のアルミニウム合金ろう材にはあらかじ
め融点降下剤としてケイ素成分が多量に配合、されてお
り、ろう付は工程における高温下でこのケイ素成分がフ
ルゲートフィンの芯材中に拡散する。

その結果、コルゲートフィンの強度が低下し、ろう付は
治具による加圧力によってコルゲートフィが座屈すると
いう問題が生じる。

従って、フルゲートフィン材としては座屈しない一定以
上の厚さが必要となる。その結果、コルゲートフィン材
を薄肉化せしめることによる熱交換器の軽量化には限界
がある。

そこで、最近では、偏平多穴チューブ表面にろう材を被
覆し、コルゲートフィンを薄肉化して軽量化を図る試み
がなされている。

アルミニウム押出材表面を被覆する技術としては、めっ
き法、すなわち、溶融しているろう材の浴中にチューブ
を浸漬することによりチューブ表面にアルミニウムろう
材を被覆する方法が知られている（特開昭６０−１５０
８８号公報、特開昭６０−２５５２６２号公報）。

しかし、このめっき法は、加熱装置、酸化防止装置など
が必要であるため、多大の費用がかかる。

そこで、めっき法に代わり、加熱装置、酸化防止装置を
必要とせず、低コストでろう材を被覆する技術として、
溶射法が試みられている。

溶射法は、溶融あるいは半溶融状態に熱せられている被
覆材となる材料の細かい粒子を被被覆材（例えばアルミ
ニウム押出材）の表面に吹き付け、この細かい粒子を被
被覆材の表面に積層して被覆層を形成する表面処理方法
である。

しかるに、従来、かかる溶射法を用いて被被覆物にアル
ミニウムろう材を被覆した技術としては次の技術が知ら
れている。

■「ろう材を火炎等の加熱手段で溶融しつつ火炎の吹き
付け、あるいはガス等値の吹き付けｐ段によって覆着さ
せるもので、このときに、被塗着物を２００℃程度に加
熱して、ろう材を溶射する」技術（特開昭５９−２０６
１５７号公報第３頁右上欄）。

■「金属押出材の熱間あるいは温間押出成形機の押出出
口近傍において、前記押出金属材の表面に金属溶射によ
り、該金属被覆層（ＡＪＬ−５ｔ合金を溶射して得られ
た暦）を形成せしめることを特徴とするクラツド材の製
造方法」、「金属被覆層がアルミニウム材にＡｎ−３ｉ
合金を溶射して得られた・・・・クラツド材の製造方法
」　（特開昭５８−２０４１６９号公報）。

■「押出成形機の押出口近傍におけるアルミニウム押出
材の表面にろう合金を溶射してろう合金の被覆層を形成
したことを特徴とするろう付は用素材の製造方法」　（
特開昭５９−１０４６７号公報）。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した従来技術■〜■には以下の問題点がある。

■アーク発生部において、溶射金属粒子は高温であり、
かかる高温の状態で大気と接触するため、粒子表面に酸
化が生じる。このため、粒子相互及び粒子と被被覆物で
ある押出材との間の付着力が弱くなり、被覆層は押出材
から脱落しやすい。

■特に、溶射後に曲げ加工の行なわれる熱交換器のチュ
ーブとして用いられるアルミニウム押出材に被覆した場
合においては■、［相］が原因となって、アルミニウム
押出材（特に折曲部、すなわちＵベント部）から、被覆
層を形成する付着粒子の脱落が顕著となる。

■ろう付けされる熱交換器のチューブとして用いられる
アルミニウム押出材においては、酸化した溶射材が、ろ
う付は性に悪影響をおよぼすことがある。

［問題を解決するための手段］ 上記問題点は、連続的に送給する２木のアルミニウムろ
う社線の先端間にアークを発生させ、アークにより溶融
したろう材をガスジェットによって微粒子にするととも
に該微粒子をアルミニウム押出材に吹き付けて、該アル
ミニウム押出材表面にアルミニウムろう材の被覆層を形
成せしめるアルミニウム押出材へのろう材被覆方法にお
いて、 ガスジェットをアーク発生点外周部から吹出させること
によって該アーク発生点周辺を減圧状態に保持して該ア
ルミニウムろう材の微粒子を該アルミニウム押出材へ吹
き付けることを特徴とするアルミニウム押出材へのろう
材被覆方法によって解決される。

通常、金属粒子の酸化は、高温領域であるアーク発生部
において大きい０本発明の方法によれば、高温領域であ
るアーク発生部を減圧とするため、金属粒子の酸化は大
幅に低減できる。アーク発生点から飛翔した金属粒子は
高速ジェットによって急速に冷却される（表面は１００
℃以下、内部は半溶融状思の適冷状態となる）ため、は
とんど酸化されない。

本発明においては、アークを発生させる部分（アークポ
イント）を減圧状態に保持する。

減圧状態の気圧は、微粒子の酸化防止という観点からは
低いほど好ましい、ただ、経済的観点を加味すると、実
用上は０．４〜０．６ｋｇ／ｃｒｎ”が好ましい。

なお、ガス中の湿分による付着力の低下を防ぎ、より一
層高い付着量を得るためにはガスの露９〜４℃が好まし
い。

本発明においては、以上の条件のもとにアルミニウムろ
う材の微粒子をアルミニウム押出材へ吹き付けてアルミ
ニウム押出材に被覆層を形成する。

なお、本発明において使用するアルミニウム合金ろう材
としては、たとえば、Ａ１−５ｔ合金、ＡＪＬ−５ｔ−
Ｚｎ合金、より具体的には、ＪＩＳＡ４３４３　、Ｊ　
Ｉ　５Ａ４０４５　、Ｊ　Ｉ　５Ａ４０４７等を用いれ
ばよい、なお、Ｓｔ含有量５〜１２％のものが好ましい
。

また、Ａ見−５ｔ系ろう材に１〜２％のＭｇを添加した
真空ブレージング用ろう材、例えばＡＭ−９，５％５ｉ
−１，５％Ｍｇろう材も使用できる。又、ＡＩＬ−５ｉ
系ろう材に１〜１２％Ｚｎを添加したろう材例えばＡ１
−９．５％５ｉ−８％Ｚｎのろう材も使用できる。Ａ１
−９．５％５ｔ−８％Ｚｎろう材は、Ｚｎによる犠牲陽
極層をつくり、耐食性も改善するものである。

また、本発明におけるアルミニウム押出材の材質として
は、上記アルミニウム合金ろう材とろう付は可能なもの
ならば特に限定されない。

なお、アルミニウム合金押出材を熱交換器のチューブと
して用いる場合には、コルゲートフィン材の材質より電
気的に責なアルミニウム合金が好ましい、コルゲートフ
ィン材の材質より貴とすることによりコルゲートフィン
材は犠牲腐食効果が得られるためである（チューブに孔
が発生すると熱交換器としての機能が失われるが、フィ
ンの表面の多少の摩耗はさほど重要ではないからである
）０例えば、ＪＩＳＡ１０５０を用いればよい。

また、アルミニウム押出材の形状には特に限定されない
、熱交換器に、折曲して用いられる偏平多穴チューブと
して用いられるアルミニウム押出材が特に好ましい。

なお、粒子が酸化されるのをより一層防止するためには
溶射距離を短かくする等の配慮を行なえばよい。

さらに、ガスは空気でもよいが、微粒子の酸化をより一
層防止する上からは非酸化性ガスを用いることが好まし
い０例えば窒素ガスを用いればよい、なお、付着力を一
層向上させるにはガスは除湿することが好ましい。

また、押出材の押出速度と溶射条件を制御することによ
りろう材よりなる被覆層の厚さを任意に制御することが
可能となる。

さらに、被覆層の厚みを厚くしたい場合には溶射を何回
か繰り返せばよい。

［作用］ 本発明では、アークを減圧下で発生させるため、高温度
のアークボイドで生じる溶融金属の酸化を大きく防止で
きる。

なお、アルミニウム押出材の表面に汚れ等がある場合に
は、溶射に先立ち、必要に応じて例えばショツトブラス
ト、酸洗等の手法により汚れ等を除去し、表面を活性化
するための前処理を行なえばよい。

以上の理由から、本発明によれば従来技術の欠点が解消
され、ろう材積層品質の良好なろう材積層アルミニウム
合金押出材が得られる。

［発明の実施例］ 以下に本発明の詳細な説明する。

（１）押出材の製作と前処理 通常の方法で製造した、材質Ａ１０５０で、直径が１５
５φの連続鋳造ビレッ）ｌを、第１図に示すような工程
で、４８０℃において熱間押出した。

すなわち、ダイス５からビレットを押出し、押し出しに
より成形された押出材３は押出直後に冷却ファン４によ
って冷却されている。冷却後は、ショツトブラスト２に
より押出材３の表面を前処理した。

なお、本例では、押出材３は、第５図に示す形状をして
いる。すなわち、高さ５ｍｍ、幅２２ｍｍ、肉厚０．８
ｔの偏平多穴管である。

本例では、４本を同時に５０ｍ／ｍｉｎの速度で押出し
た。

押出後に押出材をショツトブラスト２によって前処理を
実施した。

（２）溶射 室温となった上記押出材３を約２０ｍの長さに切断の後
、所定の間隔に配列した。

第２図に示すように２木を一組として、第２図に示す溶
射機１４により溶射を行なった。

第２図に示す溶射Ｉａ１４は次のような構成である。２
本のアルミニウムろう社線１２ａ、１２ｂは適宜のロー
ラー（図示せず）等により連続的に送給される。このア
ルミニウムろう社線１２ａ。

１２ｂはそれぞれ陽極と陰極に接続されており、その先
端間（アークポイン）　１１）においてアークを発生さ
せる。

このアークポイント１１は減圧室１３により囲まれてお
り、この減圧室１３は、ガスジェットのエジェクター効
果により大気圧より低い圧力状態にすることができる。

従ってアークポイント１１も減圧状態に保持することが
できる。

アークにより溶融状態あるいは半溶融状態になったろう
材はエア１６により、微粒子化されるとともにアルミニ
ウム押出材３に吹き付けられる。

かかる溶射機１４を用い、かつ、下記の溶射条件でろう
材溶射を行なった。

溶射条件 ろう社線：１．ｌφ ろう材材買：ＡＪｌ−９．５ｗｔ％Ｓｉアークポイント
：減圧（約０．５ｋｇ／ｃゴ）エア条件ニアｋｇ／ｃｒ
ｒｆ、 吹き付は粒子速度：１５０ｍ／ｓｅｃ 押出材移動速度：３０ｍ／ｍｉｎ 押出材片面につき４台の溶射材を並べて連続的に溶射し
た。

（３）ろう材積層状況の調査 上記アルミニウム押出材のろう材被覆量を調査した結果
、７０〜８０ｇ／ｒｒ１′のろう材量で、ろう材の比重
を２．７とすると、２６〜３０．ｍ相当の厚さであった
。

ろう材の付着力を確認するため、内Ｒ９ｍｍで１８００
曲げを実施したが、ろう材層の剥離は発生しなかった。

（４）ろう付性の調査 本発明の減圧アーク溶射法によって、 材ｊ！ｔ：Ａ１０５０ 寸法：　１ｔＸ５０’　Ｘ１００Ｉ　ｍｍの板表面に３
０．゛ｍ厚相当のろう材を被覆した。

ろう材ＡＪＩ−９，５％Ｓｔである。溶射の条件は（２
）とほぼ同様であるが、溶射回数と溶射材の移動速度を
変えて、３０ｇｍの厚さにコントロールした。

３０４ｍ厚さ相当のＡ立−９，５％Ｓｔろう材を芯材３
００３にクラフトしたプレージングシートを比較材とし
た。

ろう材の溶射されたＡ１０５０板とプレージングシート
とを、それぞれ第３図に示す如く逆Ｔ７１手に構成し、
ろう付けを行った。

ろう封材の溶射されたＡ１０５０板とプレージングシー
トには、Ｋ　Ａ　Ｌ　Ｆ　ｓを主成分とするフラックス
を塗布し、露点−５０℃、温度６０５℃Ｘ２ｍ１ｎの加
熱でろう付けした。

第４図は第３図に示すＡ−Ａ　’断面のろう付は状況を
示した金属組織のミクロ組織を示すものであるが１本発
明の方法によるろう材溶射のもの（第４図（ａ））の方
が、フィレットが比較材゛（第４図（ｂ））より大きく
、ろう付性が良好であった。

（５）耐食性 本発明の減圧アーク溶射法によって。

材質：Ａ１０５０ 寸法：５１１　Ｘ２２”　Ｘｏ、８ｔ Ｘ１０００１ｍｍ の偏平多穴管を用いて多穴管の全面に３０１Ｌｍ厚相当
のろう材を被覆した。ろう材はＡ、ｔ−９，５％５ｉ−
８％Ｚｎである。

溶射条件は（２）とほぼ同様であるが、溶射回数と溶射
材の移動速度を変えて、３０ｇｍ厚さにコントロールし
た。

ろう材の溶射された偏平多穴管を２００１　ｍｍに切断
し、内Ｒ３ｍｍで１８０°曲げを行なった後、曲げの内
側にＫＡＬＦ４を主成分とするフラックスを塗布し、３
００３コルゲートフインをろう付は治具を用いて固定し
た。

これを露点−５０℃、温度６０５℃Ｘ２ｍ１　ｎの加熱
でろう付けした。

その結果、（４）の実施例に示したＡ１−９．５％Ｓｉ
ろう材及びプレージングシートと比較してフィレットが
同等であり、ろう付は性が良好であった。

本発明によるろう付は品を酸性塩水噴霧試験（５％Ｎａ
ＣＪｌ酢酸にてｐＨ３に調整、５０℃）を６００時間行
なった結果、発生した腐食は侵蝕深さがいずれも０．０
３ｍｍ以下であり、孔食の発生は認められず面食形態を
示した。

特にＵベント部の内外面においても孔食の発生は認めら
れず、Ｚｎの犠牲陽極としての防食が顕著に認められた
。

［使用例］ 上記実施例において、アルミニウム合金ろう材を溶射し
たアルミニウム合金押出材と、３００３のコルゲートフ
ィンとをろう付は治具を用いて加圧しながら、ｉ６図に
示すようにろう付けした。

その際、コルゲートフィンにも座屈は発生しなかった・ ［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、次の効果が得られる
。

■被覆層に、歪は発生せず、また、被覆層の」離も生じ
ない。

■被覆層の、アルミニウム合金押出材への付着性が良好
である。

■減圧溶射法によって、熱交換器となるアルミニウム押
出材の表面へアルミニウム合金ろう材を被覆することが
可能となるため、コルゲートフィン材を薄肉にすること
ができる。即ち、軽量化に適したアルミニウム押出材を
製造することが可能となる。

■又、本発明によるろう材よりなる被覆層が形成された
アルミニウム押出材は、プレージングシートよりろう付
性が良好であるため、ろう材厚さ自体も少なくできる。

従って、このアルミニウム押出材を熱交換器のチューブ
として用いると熱交換器の軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は押出工程を示す側面図である。第２図は本発明
において使用する減圧内アーク溶射機の正面図及び側面
図である。第３図はろう付は試験を示すための斜視図で
ある。第４図は、ろう付は性を示すための金属組織のミ
クロ組織写真である。第５図はアルミニウム合金押出材
の断面形状を示すための斜視図である。第６図は熱交換
器を示す概念図である。 ■１１１１・ビレット、２・・・ショツトブラスト、３
・・争アルミニウム押出材（偏平多穴チュ−ブ）、４−
−・冷却ファン、５・・・ダイス、７＊拳・コルゲート
フィン、１１・・・アークポイント、１２ａ、１２ｂ・
・φろう社線、１３・・拳減圧室、１４・・・溶射機、
１５・−ろう材粒子、１６・争・エア。 第１図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続的に送給する２本のアルミニウムろう材線の先
   端間にアークを発生させ、アークにより溶融したろう材
   をガスジェットによって微粒子にするとともに該微粒子
   をアルミニウム押出材に吹き付けて、該アルミニウム押
   出材表面にアルミニウムろう材の被覆層を形成せしめる
   アルミニウム押出材へのろう材被覆方法において、 ガスジェットをアーク発生点外周部から吹出させること
   によって該アーク発生点周辺を減圧状態に保持して該ア
   ルミニウムろう材の微粒子を該アルミニウム押出材へ吹
   き付けることを特徴とするアルミニウム押出材へのろう
   材被覆方法。 ２、アルミニウム押出材は偏平多穴チューブである特許
   請求の範囲第１項記載のアルミニウム押出材へのろう材
   被覆方法。 ３、チューブは蛇行状に折曲される熱交換器用チューブ
   である特許請求の範囲第２項記載のアルミニウム押出材
   へのろう材被覆方法。