KR100518738B1 - 알루미늄제품에브레이징을위한물질도포방법 - Google Patents

Abstract

알루미늄 소재로 제조된 브레이징을 요하는 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법으로서 일방향으로부터 타방향으로 알루미늄 제품을 일정한 속도로 이동시킨다. 이동중인 알루미늄 제품은 정전도장장치를 거치게 되며 정전도장장치에 설치된 분무기를 통해 납땜재 분말, 플럭스 분말을 갖는 혼합분말이 분사된다. 알루미늄 제품은 정전도장장치의 극판 사이를 통과하게 되는데, 이때 정전력에 의해 분사된 분말은 알루미늄 제품에 흡착되어 혼합분말층이 형성된다. 혼합분말은 바인더 분말을 더 포함할 수도 있으며, 아니면 혼합분말을 이루는 납땜재 분말과 플럭스 분말 중 어느 하나 또는 양자는 미리 바인더 분말이 코팅된 것일 수 있다. 바인더 분말이나 바인더가 코팅된 분말을 사용하는 경우에는 베이킹 장치를 이용해 추가로 알루미늄 제품에 대해 베이킹 공정을 수행한다. 베이킹장치를 통과하면서 알루미늄 제품의 표면에 도포된 바인더 성분은 용해되어 납땜재 분말들과 바인더 분말들 사이를 충진하게 되며, 일정시간 후에는 건조되어 바인더층을 형성하게 된다.

Description

알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질도포 방법

본 발명은 알루미늄 또는 알루미늄합금 시트 등 알루미늄 소재를 이용하여 제조된 알루미늄제 제품에 브레이징을 위한 납땜재 분말이나 플럭스 분말 등의 혼합분말을 도포하는 방법에 관한 것으로서, 특히 헤더나 압출튜브와 같은 열교환기 구성품, 그리고 응축기나 증발기와 같은 조립품에 플럭스 등의 혼합분말을 도포한 다음 브레이징하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 각종 열교환기 제조에 사용되는 알루미늄 또는 알루미늄합금 브레이징시트에 관한 것으로, 특히 알루미늄시트(sheet)의 일면 또는 양면에 플럭스 등의 혼합분말을 정전 도장장치를 이용하여 도포한 다음 베이킹(baking) 시켜 소성(燒性) 가공하는 알루미늄 또는 알루미늄합금 브레이징시트 및 알루미늄합금납땜재의 제조방법에 관한 것이다.

알루미늄 열교환기, 특히 자동차용 알루미늄 열교환기를 제조하는 방법으로서 여러 가지가 제안되어 왔다. 그 중 하나로서 알루미늄시트(sheet)에 납땜재를 피복한 알루미늄 클래드 시트(Al clad sheet)를 들수 있는데, 이 경우 알루미늄시트를 모재(base metal)로 하여 알루미늄시트의 일면 또는 양면에 납땜재를 피복(clad)시키고 있다. 모재로서의 알루미늄시트로는 3000, 6000계열의 알루미늄이 대표적으로 사용되고 있으며, 납땜재 또는 클래드재로서는 Al-Si합금을 주성분으로 하는 4000계열의 알루미늄이 사용되고 있다. 최근에는 아연(Zn) 또는 Zn-Al을 주성분으로 하는 납땜재도 개발되고 있다.

납땜재(soldering substance)가 피복된 알루미늄 클래드 시트를 압출이나 프레스가공하여 열교환기용 부품들을 제조한 후 조립과정을 거쳐 브레이징(brazing)함으로써 알루미늄 열교환기가 얻어진다. 브레이징 공정동안 모재 즉, 알루미늄 시트는 용융되지 않으나 납땜재는 용융되어 모세관 현상 및 표면장력에 의하여 접합부로 흐르게 됨으로써 구성부품들 상호간에 접합이 이루어 지게 된다.

이러한 점을 감안하여 평6-339790의 경우 일정속도로 이동하는 알루미늄시트 표면에 납땜재성분 분말, 플럭스분말, 바인더를 혼합한 슬리프를 도포하고 일정 두께유지를 위한 장치를 별도로 설치하여 일정 두께유지를 유지하는 방법을 제시하고 있다. 그러나 기계적인 방식에 의해 두께를 조정하게 되므로 도포 두께에 대한 신뢰성 문제를 가지고 있으며, 특히 얇은 두께의 코팅층을 얇은 두께의 알루미늄시트 표면에 코팅하기 때문에 이동중인 알루미늄시트를 손상시킬 수 있다.

일본국 공개특허공보 평7-100635의 경우 납땜재합금 분말과 플럭스를 혼합한 액상의 페이스트를 피접합 부품의 표면에 도포하여 건조하도록 고안하였으나 이는 액상의 페이스트를 사용하므로 별도의 건조공정을 거쳐야 하며, 부품에의 접착력이 좋지 않아 추가로 핸들링 공정이 있을 경우 이탈되는 등 브래이징 접합이 완전하지 않게 된다. 또한 불균일한 도포가 되었을 경우 과다 도포된 부위에는 에로젼(erosion) 문제가 발생되며, 적게 도포된 부위에서는 불균일한 접합이 이루어지게 된다. 또한 환경오염과 같은 전통적인 분위기조절 브레이징 공법의 단점을 가지고 있다.

일본국 특개공 평7-185884호의 경우 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 된 심재의 적어도 일면에 알루미늄 납땜합금으로 된 피재가 클래드되어 형성된 브레이징시트의 적어도 일측의 피재의 표면에, 플럭스를 부착시켜 플럭스층을 형성하고, 다음에 이를 압연하여 상기 브레이징시트와 상기 플럭스층을 밀착하여 알루미늄합금 브레이징시트를 제조하는 방법에 대해 개시하고 있다. 그러나, 심재 표면에 납땜재를 클래드시키고 다시 플럭스층을 형성한 다음 압연공정을 거쳐야 하므로 제조공정이 복잡하다. 또한 압연시 플럭스가 압연 롤러에 붙게 되는 등 압연 자체가 어렵게 되는 문제점이 있게 된다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 브레이징을 요하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 제품에 균일하고 얇은 두께의 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 우수한 브레이징 효과를 달성할 수 있도록 알루미늄 또는 알루미늄 합금 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 납땜재분말, 플럭스분말 등의 혼합분말층을 형성하려고 하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 제품의 형태에 무관하게 얇고 균일한 혼합분말층을 형성할 수 있는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법은, 알루미늄 소재로 제조된 브레이징을 요하는 알루미늄 제품을 일정한 속도로 이동시키는 단계; 및 상기 알루미늄 제품의 표면상에 납땜재 분말 및 플럭스 분말 을 갖는 혼합분말을 정전도장수단에 의해 도포시켜 혼합분말층을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 한 특징에 의하면, 본 발명에 따른 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 것이면 어느 것에나 적용할 수 있을 것이나, 열교환기, 열교환기용 제품이나 구성품 등에 효과적이며, 특히 차량용 열교환기나 열교환기용 제품이나 구성품의 경우에 탁월하다.

브레이징에 필요한 물질을 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 된 시트에 피복 내지 클래드(clad)한 알루미늄 브레이징 시트를 이용하여 열교환기용 제품이나 구성품을 제조한 후 조립하여 브레이징하는 경우와는 달리, 조립이 완료된 열교환기나 열교환기에 사용되기 위한 구성품의 경우에는 압연이나 프레스가공 등과 같은 거친 공정을 거치지 않기 때문에 브레이징 물질은 알루미늄 브레이징 시트에서와 같은 정도의 부착력을 필요로 하지는 않는다.

그러나, 본 발명의 또 다른 특징에 의하면 더욱 우수한 접착력을 위해 바인더를 더 포함할 수 있다. 바인더는 분말 상태로 납땜재 분말 및 플럭스 분말과 함께 알루미늄 제품에 도포될 수도 있다. 이와는 달리, 납땜재 분말이나 플럭스 분말의 어느 하나, 또는 양자 모두에 용액 상태의 바인더를 이용해 바인더를 코팅한 다음 알루미늄 제품에 도포할 수도 있다.

어느 경우이든, 바인더를 더 포함하는 경우에는 혼합분말층을 이루는 바인더 분말로 이루어지거나, 아니면 납땜재 분말이나 플럭스 분말 또는 이들 양자에 코팅되어 있는 바인더로 이루어지는 바인더층을 형성시켜 이 바인더층내에 상기 납땜재 분말 및 상기 플럭스 분말을 고정시키기 위한 베이킹 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 알루미늄 브레이징 시트나 알루미늄 납땜재의 제조방법에도 적용될 수 있으며, 특히 바인더를 이용하는 경우는 알루미늄 브레이징 시트와 같이 견고한 접착력을 요하는 경우에 적합할 것이다.

첨부한 도면을 참조하면 도1은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 도포장치의 일예를 보여주는 전체개략도이며, 도2는 도포장치의 다른 예를 보여주는 전체 개략도이다. 도3은 도1의 도포장치에 적합한 알루미늄 제품에 혼합분말이 도포된 상태를 나타내는 것으로서, 도3a는 특히 혼합 분말층의 도포상태를 보여주기 위해 과장적으로 그린 확대 단면도이고 도3b는 도3a의 일부 확대 단면도이다. 그리고, 도4는 도2의 도포장치에 적합한 알루미늄 제품에 혼합분말이 도포된 상태를 나타내는 것으로서, 도4a는 특히 혼합분말층의 도포상태를 보여주기 위해 과장적으로 그린 확대 단면도이고 도4b는 도4a의 일부 확대 단면도이다. 도5는 도3 또는 도4의 알루미늄 제품에 바인더 분말을 갖는 혼합 분말이 도포된 상태를 나타내는 일부분의 확대 단면도로서 도5a는 베이킹 공정을 거치기 전이며 도5b는 베이킹 공정을 거친 후를 나타낸다. 그리고, 본 발명에서 말하는 알루미늄 제품이란 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 것으로서 브레이징을 필요로 하는 것을 말하며, 특히 알루미늄 브레이징 시트를 이용하여 제조된 열교환기, 이 열교환기를 이루는 구성품이나 단품(unitary parts)을 말하며, 더욱 바람직하게는 알루미늄 브레이징 시트를 이용하여 제조된 차량용 열교환기 및 이를 이루는 구성품들을 일컫는다. 예로서 차량용 열교환기 중 응축기를 구성하는 플랫 튜브(flat tube)는 알루미늄 브레이징 시트를 이용하여 가공한 다음 코일상태로 감겨지게 되는데, 코일 상태로 감겨진 플랫 튜브를 이용해 브레이징을 위한 물질을 도포시킬 수 있다. 따라서, 응축기용 플랫 튜브와 같이 코일링(coiling) 가능한 알루미늄 제품의 경우에는 본 발명의 도1에 따른 도포장치를 이용하는 것이 바람직하다(도1,3 참조). 그리고, 예로서 증발기용 튜브나 증발기나 응축기와 같은 조립 상태의 열교환기는 코일링할 수 없으므로 본 발명의 도2에 따른 도포장치를 이용하는 것이 바람직하다(도2,4 참조). 물론, 응축기용 튜브인 경우에도 코일 상태를 이용하지 않고 독립적인 부품으로 일정길이 만큼 절단한 후 도2에 따른 도포장치를 이용할 수도 있을 것이다.

먼저 도1을 참조하면, 도포장치(10)는 알루미늄 소재로부터 일차적으로 가공된 예로 차량용 응축기의 압출 튜브와 같은 알루미늄 제품이 감겨져 있는 공급코일(12)을 포함한다. 공급코일(12)에 감겨져 있는 알루미늄 제품(16)은 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 제조되며, 알루미늄 제품(16)은 보통 압연공정을 통하여 열간 또는 냉간으로 제조된다. 공급코일(12)은 일정한 속도로 이동되어 권취코일(12)로부터 권취코일(14)에 감겨질 때, 즉, 재코일링(coiling)시에 알루미늄 제품(16)상에 혼합분말층을 형성하는 것이 바람직하다.

공급코일(12)로부터 권취코일(14)로 이동되는 알루미늄 제품(16)은 정전도장장치(18)를 통과하게 되는데, 알루미늄 제품(16)은 정전도장장치(18)내에 설치되어 있는 전극들(20) 사이를 지나게 된다. 정전도장장치(18)내에는 적절한 분무수단 - 분무기(22)이 설치되어 있어 이에 의해서 납땜재 분말, 플럭스분말, 바인더 분말 등이 혼합되어 있는 혼합분말(24)이 분무되어 정전도장장치(18) 내부에서 비산되도록 한다. 혼합분말의 성분 중 하나로서 바인더 분말을 사용한 경우에는 추가로 정전도장장치(18)를 거친 알루미늄 제품(16)은 베이킹장치(26)를 거치게 되며, 이 베이킹장치(26)로부터 공급되는 열기(27)에 의해 혼합분말층(34) 중 바인더분말(30)은 용해·건조되어 바인더층(30a)을 형성하게 되며, 이 바인더층(30a)내에 납땜재분말(28)과 플럭스 분말(29) 등이 고정됨으로써 피복층(34a)을 형성하게 된다(도5 참조).

도2를 참조하면, 도포장치(10)는 알루미늄 소재로부터 일차적으로 가공된 예로 차량용 증발기의 튜브나 열교환기와 같은 알루미늄 제품을 이동시키기 위한 컨베이어(13)를 포함한다. 알루미늄 제품(17)은 알루미늄 또는 알루미늄합금으로 제조되며, 알루미늄 제품(16)는 보통 압연공정을 통하여 열간 또는 냉간으로 제조된 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 시트를 이용하여 가공된다. 도2에 따른 도포 장치에 적합한 알루미늄 제품은 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 제조된 것으로서 예로 차량용 열교환기와 같은 조립품 내지 완성품에 사용되기 위한 구성부품이나 열교환기 자체를 말하며, 또한 코일링 상태로 본 발명에 따른 브레이징 물질을 도포하는 것과 같은 후가공을 실시할 수 없는 것을 말한다.

컨베이어(13)에 의해 이동되는 알루미늄 제품(17)은 정전도장장치(18)를 통과하게 되는데, 알루미늄제품(17)은 정전도장장치(18)내에 설치되어 있는 전극들(20) 사이를 지나게 된다. 정전도장장치(18)내에는 적절한 분무수단 - 분무기(22)이 설치되어 있어 이에 의해 납땜재 분말, 플럭스 분말, 바인더 분말 등이 혼합되어 있는 혼합분말(24)이 분무되어 정전도장장치(18) 내부에서 비산되도록 한다. 혼합분말의 성분 중 하나로서 바인더 분말을 사용한 경우에는 추가로 정전도장장치(18)를 거친 알루미늄 제품(17)은 베이킹장치(26)를 거치게 되며, 이 베이킹장치(26)로부터 공급되는 열기(27)에 의해 혼합분말층(34)을 형성하고 있는 바인더 분말(30)은 용해·건조되어 바인더층(30a)을 형성하게 되며, 이 바인더층(30a)내에 납땜재분말(28)과 플럭스 분말(29) 등이 고정됨으로써 피복층(34a)을 형성하게 된다(도5 참조). 바인더에 대해서는 후에 상술한다.

본 발명의 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질도포 방법에서, 알루미늄 제품(16,17)은 종래의 방법으로 제조되는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 만들어진 것이면 어느 것이라도 좋으며, 대표적인 예로는 3000, 6000계열의 알루미늄 합금을 들수 있을 것이다. 그리고, 상기 혼합분말(24)을 이루는 성분 중 납땜재 분말(28)로서는 Al-Si합금, Al-Si-Zn합금, Al-Zn합금 등과 같은 합금분말을 들수 있을 것이다. 그리고, 이들 열거한 합금분말들 중 두 종류 이상의 분말을 적당비율로 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한, 납땜재 분말로서는 금속 알루미늄(Al), 금속 규소(Si) 및 금속 아연(Zn) 등의 금속분말을 사용할 수도 있으며, 이들 금속분말들 중 두 종류 이상의 금속분말을 적당비율로 혼합하여 사용할 수도 있을 것이다. 나아가, 상기의 합금분말들 및 금속분말들 중 각각 한 종류 이상을 적당비율로 혼합하여 납땜재 분말로서 사용할 수도 있다. 어느 경우든 알루미늄 접합을 위한 납땜재로서 사용할 수 있는 것이면 충분하다.

혼합분말을 이루는 플럭스분말(29) 또한 그 종류는 특별히 한정되지 않으며 불화물계 또는 염화물계의 플럭스를 사용할 수 있다. 플럭스 분말로서는 비부식성을 갖는 것이 좋으며 일예로 알칸 인터내셔설 리미티드(Alcan International Limted)에서 판매하는 "NOCOLOK"을 들수 있다.

바인더는 납땜재 분말과 플럭스 분말이 알루미늄 제품에 충분히 접착되도록 하기 위해 사용되나 브레이징 물질이 클래드된 알루미늄 브레이징 시트에서와 같이 반드시 필요한 것은 아니다. 즉, 납땜재 분말과 플럭스 분말이 클래드된 알루미늄시트는 예로 열교환기를 제조하기 위해 프레스가공, 압연 등의 후가공 공정을 거쳐 브레이징 되므로, 가공 과정에서 알루미늄 시트로부터 상기 납땜재 분말 등이 이탈될 수 있다. 이러한 이탈 현상을 방지하기 위해 바인더 분말을 납땜재 분말 등과 혼합하거나 플럭스 분말에 바인더를 코팅하여 알루미늄 시트상에 혼합분말을 도포하는 것이 좋다. 그러나, 바인더는 후가공이 필요하지 않은 경우에는 사용하지 않을 수 있다. 즉, 일예로 혼합분말층이 형성되지 않은 알루미늄 시트를 사용하여 응축기를 구성하는 헤더, 튜브 등과 같은 구성품을 제조한 후 헤더나 튜브 등에 브레이징 물질을 도포한 다음 구성품들은 조립하여 응축기를 만들어 이 응축기에 대해 브레이징을 수행할 경우에는 후술하는 바의 정전도장만에 의해서도 충분한 접착력을 얻을 수 있기 때문이다. 바인더를 사용하는 또 다른 이유는 특히 플럭스 분말의 접착력 향상을 위해서이다. 납땜재 분말은 금속성이기 때문에 알루미늄 제품상에 양호하게 부착이 된다. 그러나, 포타슘 플루오알루미네이트(potassium fluoaluminate)가 주성분인 플럭스의 경우는 정전도장에 의한 부착력이 다소 떨어지는 편이다. 따라서, 특히 플럭스 분말의 경우에는 액상의 바인더를 이용해 플럭스 분말에 바인더를 코팅한 후 건조시킨 다음 이를 분말상태로 만들어 정전도장시키는 것이 바람직하다. 이렇게 플럭스 분말에 바인더를 코팅시켜 정전도장을 수행함으로써 알루미늄 시트에 비해 복잡한 형상을 가지게 되는 알루미늄 단품이나 제품 그리고 열교환기와 같은 완성품의 경우에도 양호한 납땜재 분말과 플럭스 분말의 도포를 할수 있게 된다. 물론, 바인더를 코팅시키는 것은 플럭스 분말 뿐만 아니라 납땜재 분말에도 이용할 수 있으며, 각 분말에 따로 따로 바인더를 코팅하여 사용하거나 양 분말 모두 바인더가 코팅된 것을 사용할 수도 있다. 바인더를 플럭스 분말에 코팅하는 것은 플럭스 분말의 경우 정전도장장치에 의해 알루미늄 제품에 도포시킬 때 납땜재 분말에 비해 부착력이 다소 떨어지는 것을 방지하기 위해 사용된다. 즉, 플럭스 분말에 바인더를 코팅함으로써 정전도장장치를 이용할 경우 대전력을 향상시키기 위해 사용된다. 한편으로는 바인더를 플럭스 분말 뿐만 아니라 납땜재 분말에도 코팅시켜 정전도장할 수도 있다. 따라서, 알루미늄 브레이징 시트의 제조에서와는 달리 반드시 베이킹 공정을 거쳐야 하는 것은 아니며, 베이킹 공정은 필요에 따라 수행여부가 결정될 것이다. 즉, 예로서, 플럭스 분말이 알루미늄 제품에 도포되는 것을 향상시킬 목적으로 바인더를 이용한 경우, 그리고 압연이나 압출 등과 같이 거친 후가공이 필요하지 않을 경우에는 베이킹 공정은 진행하지 않아도 된다.

도3,4는 도1과 도2의 도포장치에 의해 혼합분말층이 알루미늄 제품에 도포된 상태를 나타내는 것으로서, 특히 도3b 및 도4b를 참조하면 알루미늄 제품(16,17) 상에는 납땜재 분말(28)과 플럭스 분말(29)의 혼합분말층(32)이 형성되어 있다. 따라서, 이 경우에는 베이킹 장치(26)에 의한 베이킹 공정을 수행할 필요는 없게 된다.

그러나, 필요에 따라서는 바인더를 사용하게 되는데, 바인더는 납땜재 분말과 플럭스 분말과 함께 분말 형태로 사용하거나, 아니면 납땜재 분말이나 플럭스 분말 또는 이들 양 분말 모두에 바인더를 코팅한 다음 분말 상태로 만들어 본 발명의 도포장치를 이용하여 알루미늄 제품(16,17) 상에 도포할 수도 있다. 먼저 도5를 참조하면, 도5는 도3 또는 도4의 알루미늄 제품(16 또는 17)에 바인더 분말을 갖는 혼합분말이 도포된 상태를 나타낸다. 도5a는 베이킹 공정을 거치기 전으로서 정전도장장치(18)를 통과한 알루미늄 제품(16 또는 17)의 일부 확대단면도로서 알루미늄 제품(16 또는 17)의 표면에는 납땜재 분말(28)과 플럭스 분말(29) 및 바인더 분말(30)로 이루어진 혼합분말층(34)이 형성되어 있다. 도5b는 베이킹 장치(26)에 의한 베이킹 공정을 거친 후의 알루미늄 제품의 일부분의 확대 단면도로서, 알루미늄 제품(16 또는 17)이 베이킹 장치(26)를 지날 때 베이킹 장치(26)로부터 제공되는 열기(27)에 의해 혼합분말층(34)을 형성하고 있는 바인더분말(30)은 용해·건조되어 바인더층(30a)을 형성하게 된다. 이 바인더층(30a) 내에는 납땜재 분말(28)과 플러스 분말(29)이 고정됨으로써 전체적으로 피복층(34a)을 형성하게 된다.

한편, 바인더를 플럭스 분말 등에 코팅한 다음 분말 상태로 만들어 알루미늄 제품상에 도포할 수도 있다. 도6은 분말에 바인더가 코팅된 것을 보여주기 위한 확대도로서, 도6a는 납땜재 분말에, 도6b는 플럭스 분말에, 그리고 도6c는 납땜재 분말 및 플럭스 분말의 혼합분말에 각기 바인더가 코팅된 것을 나타낸다. 도7은 도3,4의 알루미늄 제품에 바인더가 코팅된 분말이 도포된 상태를 나타내는 부분확대도로서 도7a는 베이킹 공정을 거치기 전이며 도7b는 베이킹 공정을 거친 후이다. 도7에는 도6c의납땜재 분말과 플럭스 분말 모두에 용액 상태의 바인더를 이용해 바인더(31)를 코팅하여 건조한 다음 분말 상태로 만들어 알루미늄 제품(16 또는 17)에 도포하는 경우를 예로 들어 도시하였다. 도7a는 베이킹 공정을 수행하기 전으로서 혼합분말층(35)은 바인더가 코팅된 납땜재 분말(28)과 플럭스 분말(29)로 이루어 진다. 이제 베이킹 장치(26)에 의해 베이킹 공정을 수행하면 납땜재 분말(28) 및 플럭스 분말(29)에 코팅되어 있는 바인더(31)는 용해·건조되어 바인더층(31a)을 형성하게 된다. 바인더층(31a)이 형성됨으로써 이 바인더층 내에 납땜재 분말(28)과 플럭스 분말(29)이 고정되는 피복층(35a)을 형성하게 된다.

물론, 바인더를 이용한 경우에도 반드시 베이킹 공정을 수행할 필요는 없다. 예를 들어 납땜재와 플럭스 등이 클래드된 알루미늄 브레이징 시트를 이용하여 알루미늄 제품을 제조한 경우에도 도7과 같이 바인더(31)를 납땜재 분말(28)과 플럭스 분말(29) 양자에 코팅하여 도포한 다음 베이킹 공정없이 브레이징을 수행 할 수도 있다. 이 경우에는 알루미늄 브레이징 시트에 피복되어 있던 납땜재나 플럭스 분말이 가공공정을 거치면서 이탈될 수 있으므로 이러한 이탈에 따른 손실을 보충하기 위해 납땜재 분말과 플럭스 분말 모두에 바인더를 코팅하여 정전도장을 수행하게 된다. 따라서 베이킹 공정을 반드시 거쳐야 하는 것은 아니다. 그리고 도6b에서와 같이 플럭스 분말(29)에만 바인더(31)를 코팅하여 정전도장한 경우에도 반드시 베이킹 공정을 수행할 필요는 없는데, 이는 정전도장장치(18)에 의해 알루미늄 제품(16 또는 17)상에 플럭스 분말(29)을 도포시 그 대전력을 향상시키기 위한 것이 주목적이기 때문이다. 물론 이 경우에도 베이킹 공정을 수행할 수 있음은 당연하다.

본 발명에 사용되는 바인더는 브레이징 공정을 거치는 과정에서 플럭스가 용융되기 전에 열분해되어 증발되는 것이 바람직한데, 이렇게 열분해되어 증발됨으로써 브레이징 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 이러한 바인더의 예로서는 아크릴산계 수지류를 들수 있다.

다시 도1과 도2를 함께 참조하면, 알루미늄 제품(16,17)은 정전도장장치(18)를 통과하게 되며, 이 과정에서 분무기(22)로부터 분사되는 혼합분말(24)이 알루미늄 제품(16,17)상에 도장된다. 정전도장장치(18)는 정전도장원리(electrostatic painting and/or coating)를 이용하는 것으로서, 도1에 도시된 바와 같이 분무기(22)를 이용하여 분말을 분사시켜 정전력(electrostatic force)을 이용하여 대상물에 혼합분말(24)을 도장시키게 된다. 알루미늄 제품(16,17)이 전극(20) 사이를 통과하는 동안 분무기(22)를 통해 분사되는 혼합분말이 전기력에 의해 알루미늄 제품(16,17)의 표면상에 흡착된다. 도시된 것과는 달리, 정전도장장치(18)의 바닥면에 설치된 적절한 용기에 혼합분말을 넣은 다음 진동 및 공기를 주입시켜 혼합분말이 비산되도록 하여 알루미늄제품(16,17)상에 흡착되도록 할 수도 있을 것이다. 전극(20)은 바람직하게는 코로나핀(corona fin)으로 구성하는 것이 좋다. 이와 같이 본 발명에서는 정전도장방법을 사용함으로써 여타의 방법에 비해 균일하며 얇은 두께의 도포층을 형성할 수 있으며, 또한 알루미늄 제품의 형태에 무관하게 균일한 혼합분말의 도포층을 형성할 수 있게 된다. 또한 정전도장방법에 의하면 도포층이 균일하면서 얇게 형성이 되므로 이후의 가공공정이 효율적이게 되며 또한 혼합분말이 바인더 분말을 포함하지 않는 경우에도 우수한 점착력을 갖고 알루미늄 제품상에 점착된다. 혼합분말에 바인더 분말을 추가로 혼합하거나 또는 바인더가 코팅된 혼합분말을 이용하여 도포한 다음 뒤에 상술하는 바와 같이 베이킹 공정을 거침으로써 혼합분말은 알루미늄 제품상에 더욱 견고히 부착된다. 물론 여러 분말을 혼합하지 않고 납땜재 분말, 플럭스분말 등을 따로 따로 도포할 수도 있을 것이다.

베이킹 공정은 혼합분말(24)의 구성성분 중 하나로서 바인더 분말(30)을 사용한 경우에, 아니면 납땜재 분말이나 플럭스분말 등 혼합분말을 구성하는 분말에 바인더(31)를 코팅하여 사용하는 경우에 필요한 공정이다. 바인더분말(30)을 사용하는 경우 정전도장장치(18)를 통과한 알루미늄 제품(16,17)상에는 도5에 도시된 바와 같이 납땜재분말(28), 플럭스분말(29) 및 바인더분말(30)로 이루어진 혼합분말층(34)이 형성된다. 바인더(31)가 코팅된 납땜재 분말(28), 플럭스분말(29)을 이용해 정전도장시킨 경우는 도7에 도시되어 있다. 어느 경우든 혼합분말층(34,35)을 형성하고 있는 바인더는 베이킹 장치(26)로부터 공급되는 열기(27)에 의해 용해되어 납땜재분말(28)들과 플럭스분말(29)들 사이를 충진하게 된다. 계속해서 일정시간 동안 열기(27)를 공급하게 되면 바인더는 건조되어 굳게됨으로써 바인더층(30a,31a)을 형성하게 되고, 따라서 납땜재분말(28)들과 플럭스 분말(29)들은 알루미늄 제품(16,17)상에 정전도장된 상태에서 바인더층(30a,31a)내에 고정되어 전체적으로 피복층(34a,35a)을 형성하게 된다. 이렇듯 바인더층(30a,31a)이 형성됨으로써 납땜재 분말, 플럭스분말은 정전도장에 의한 접착력외에 바인더층에 의한 이중의 접착력에 의해 알루미늄 제품상에 단단히 접착되게 되므로 이후의 프레스가공이나 압연 등의 공정, 기타 작업시의 이동 등에 의해 혼합분말이 알루미늄 제품으로부터 이탈되는 현상이 최소화된다.

이상과 같은 방법에 의해 제조된 브레이징 물질이 도포된 알루미늄 제품은 예로 열교환기를 만들기 위해 냉매유출입을 위한 파이프의 연결과 같은 필요한 추가공정을 거쳐 완성되게 되는데, 이와 같은 후속 공정을 거치더라도 상술한 바와 같이 알루미늄 제품에 접착되어 있는 혼합분말층(32,34,35) 또는 피복층(34a,35a)은 충분히 견고하게 접착·도포되어 있으므로 알루미늄 제품(16,17)으로부터 거의 이탈이 되지 않게 된다. 조립이 완료된 제품은 일정한 노(furnace) 안에서 브레이징을 거치게 된다. 브레이징 공정동안 바인더층(30a,31a)을 이루고 있는 바인더 성분은 열분해되어 증발됨으로써 이후의 브레이징에 영향을 미치지 않도록 성분조성 된다. 바인더 성분이 증발된 후에는 플럭스 분말이 납땜재 분말보다 먼저 용융되어 브레이징 접합하고자 하는 부위로 흘러 들어가 그 부분을 덮게 됨으로써 노내에 존재하는 산소와 알루미늄(즉, 제품) 표면과의 반응을 억제하게 되며, 한편으로는 이미 존재하고 있던 알루미늄 산화막을 파괴하게 된다. 또한 용융된 플럭스 분말은 납땜재 분말도 덮게되어 브레이징시의 산화를 방지하게 된다. 이어서 납땜재분말이 용융되어 납땜재분말은 계면장력이 작용하는 방향으로 접합하고자 하는 부위로 흘러 들어가 접합부위를 피복하게 된다. 이후 냉각공정을 통해 용융된 납땜재 및 플럭스가 응고되어 브레이징이 완료되고 원하는 제품를 얻게 된다.

본 발명에 따른 알루미늄 제품상에 혼합분말을 도포하는 방법은 알루미늄 브레이징 시트나 알루미늄 납땜재의 제조에도 적용할 수 있음은 물론이다. 알루미늄 브레이징 시트의 경우 납땜재, 플럭스 및 바인더를 알루미늄 시트상에 클래드시킨 다음 이를 가공하여 구성품을 만든 후 조립하여 브레이징을 거치게 된다. 알루미늄 시트의 경우에는 공급코일로부터 권취코일로 일정한 속도로 이동시키면서 정전도장장치를 통과시키게 되는데, 이때 혼합분말을 알루미늄 시트상에 도장시키게 된다. 혼합분말의 구성성분으로서의 바인더분말은 사용할 수도 사용하지 않을 수도 있으나 알루미늄 시트의 경우에는 사용하는 것이 바람직하다. 바인더분말을 사용할 경우에는 추가로 베이킹 공정을 거치는 것이 좋으며 이후 브레이징공정을 거치게 된다.

본 발명에 따른 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법에 의하면 얇고 균일한 두께의 플럭스 등의 분말을 알루미늄 제품상에 도포할 수 있게 된다. 알루미늄 제품에 도포되는 분말은 정전도장수단을 이용함으로써 후속하는 가공공정에서도 도포된 분말이 이탈되지 않도록 충분한 접착력을 가지고 도포되므로 우수한 브레이징 효과를 달성할 수 있게 된다.

나아가, 알루미늄 제품의 형상에 제한을 받지 않고 얇고 균일한 플럭스 등의 분말층을 알루미늄 제품상에 형성할 수 있게 된다. 액체 상태가 아닌 건조상태의 분말을 직접 사용하게 되므로 작업환경이 청결해지며 환경친화적인 제조방법을 달성할 수 있게 된다.

도1은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 도포장치의 일예를 보여주는 전체개략도.

도2는 본 발명의 방법을 실시하기 위한 도포장치의 다른 예를 보여주는 전체개략도.

도3은 도1의 도포장치에 적합한 알루미늄 제품에 혼합분말이 도포된 상태를 나타내는 것으로서, 도3a는 특히 혼합 분말층의 도포상태를 보여주기 위해 과장적으로 그린 확대 단면도이고 도3b는 도3a의 일부 확대 단면도이다.

도4는 도2의 도포장치에 적합한 알루미늄 제품에 혼합분발이 도포된 상태를 나타내는 것으로서 도4a는 알루미늄 제품상에 혼합분말층이 도포된 상태를 나타내며 도4b는 도4a의 일부 확대단면도이다.

도5는 도3 또는 도4의 알루미늄 제품에 바인더 분말을 갖는 혼합분말이 도포된 상태를 나타내는 일부분의 확대단면도로서, 도5a는 베이킹 공정을 거치기 전이며 도5b는 베이킹 공정을 거친 후이다.

도6은 분말에 바인더가 코팅된 것을 보여주기 위한 확대도로서, 도6a는 납땜재 분말에, 도6b는 플럭스 분말에, 그리고 도6c는 납땜재 분말 및 플럭스 분말의 혼합분말에 각기 바인더가 코팅된 것을 나타낸다.

도7은 도3,4의 알루미늄 제품에 바인더가 코팅된 분말이 도포된 상태를 나타내는 부분확대도로서, 도7a는 베이킹 공정을 거치기 전이며 도7b는 베이킹 공정을 거친후이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 도포장치 12: 공급코일

16,17: 알루미늄 제품 18: 정전도장장치

20: 전극 22: 분무기

24: 혼합분말 26: 베이킹장치

28: 플럭스 분말 29: 바인더 분말

31: 바인더 30: 바인더 분말

32,34,35: 혼합분말층

Claims (13)

1. 알루미늄 소재로 제조된 브레이징을 요하는 알루미늄 제품을 일정한 속도로 이동시키는 단계;

   상기 제품의 표면에 납땜재 분말, 플럭스 분말 및 바인더 분말를 갖는 혼합분말을 정전도장수단에 의해 도포시켜 혼합분말층을 형성하는 단계: 및

   상기 제품의 표면에 형성된 상기 혼합분말층 중 바인더층내에 상기 납땜재 분말 및 상기 플럭스 분말을 고정시키기 위한 베이킹단계를 포함하는 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제품은 차량용 열교환기에 사용하기 위한 알루미늄 제품에 브례이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제품은 코일링 가능한 것으로서 코일 상태로 감겨저 있는 상기 제품을 재코일링 하면서 상기 제품을 일정한 속도로 이동시키는 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제품은 코일링할 수 없는 독립적인 것으로서 컨베이어 수단에 의해 상기 제품을 일정한 속도로 이동시키는 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제품은 차량용 열교환기에 사용하기 위한 것인 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
6. 알루미늄 소재로 제조된 브레이징을 요하는 알루미늄 제품을 일정한 속도로 이동시키는 단계; 및

   상기 제품의 표면에 납땜재 분말 및 바인더가 코팅된 플럭스 분말을 갖는 혼합분말을 정전도장수단에 의해 도포시켜 혼합분말층을 형성하는 단계;

   를 포함하는 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 바인더가 코팅된 플럭스 분말의 상기 바인더로 이루어 지는 바인더층을 형성시켜 이 바인더층 내에 상기 납땜재 분말 및 상기 플럭스 분말을 고정시키기 위한 베이킹 단계를 더 포함하는 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 베이킹 단계는 상기 플럭스 분말에 코팅된 상기 바인더를 용해시켜 상기 납땜재 분말 및 상기 플럭스 분말을 도포하도록 바인더층을 형성하는 단계, 및 용해 상태의 상기 바인더층을 건조시키는 단계를 포함하는 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 납땜재 분말 또한 바인더가 코팅되어 있으며, 상기 베이킹 단계는 상기 납땜재 분말 및 상기 플럭스 분말에 코팅된 상기 바인더에 의해 바인더층을 형성시켜 이 바인더층내에 상기 납땜재 분말 및 상기 플럭스 분말을 고정시키는 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 베이킹 단계는 상기 납땜재 분말 및 상기 플럭스 분말에 코팅된 상기 바인더를 용해시켜 상기 납땜재 분말 및 상기 플럭스 분말을 도포하도록 바인더층을 형성하는 단계, 및 용해 상태의 상기 바인더층을 건조시키는 단계를 포함하는 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
11. 제6항에 있어서,

    상기 제품은 코일링 가능한 것으로서 코일 상태로 감겨져 있는 상기 제품을 재코일링 하면서 상기 제품을 일정한 속도로 이동시키는 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
12. 제6항에 있어서,

    상기 제품은 코일링할 수 없는 독립적인 것으로서 컨베이어 수단에 의해 상기 제품을 일정한 속도로 이동시키는 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 제품은 차량용 열교환기에 사용하기 위한 것인 알루미늄 제품에 브레이징을 위한 물질을 도포하는 방법.