WO2004009279A1 - アルミニウム製品のろう付け方法とその炉 - Google Patents

Description

明細書 アルミニウム製品のろう付け方法とその炉

技術分野

本発明は、 アルミニウム合金を含むアルミニウムの諸製品、 例えばアルミニウム製 熱交換器のろう付け方法と、 このろう付け方法を実施するのに好適な連続炉に関わる ものである。 背景技術

アルミニウム製品、 例えばアルミニウム製熱交換器のろう付けの多くは、 技術的か つ経済的に優れている連続雰囲気炉によって行われている。

連続雰囲気炉中を循環するメッシュベルトによって、 アルミニウム製品は炉内へ搬 送きれて、 順次に水分乾燥炉， 前室、 予熱炉、 加熱炉、 冷却室、 衝風冷却室を通って 、 ろう付けが完了する。 加熱炉において、 アルミニウム製品のろう付けされる部分に 予め付けられていたろう材とフラタッス力 先ずフラクッス、 次にろう材の順で溶け て、 製品がろう付けされる。

製品が良好にろう付けされるためには、加熱炉へ搬送された製品全体がいち早く均 一にろう付け温度にもたらされることが、 肝要である。 ところ力 この様に製品全体 を均一に加熱するためには、製品を相当の温度下で相当の時間保持しなければならな レ、。 そのために、 加熱炉におけるろう付けに先立って、 製品は予熱炉においてフラッ クとろう材の融点の近傍まで昇温きれる。

加熱炉における製品の加熱時間を短くすることが、 上述の通りに肝要であるが、 そ れに先立つ予熱炉における製品の予加熱時間を短縮することも、熱経済上求められる 。

ところが、 酸化し易いアルミニウム製品を、 その品質に支障のないように急速に予 熱するのは、 決して容易なことではない。

ァノレミニゥム製品のろう付けに用いられるフラックスは、 フッ素化合物またはフッ 素化合物を含むアルカリ金属塩化物で、その融点は 5 5 0 °C前後から 5 0 0 °Cである 。 また、 このろう付けで一般に用いられる Al-Si系のろう材の融点は、 5 0 0〜6 3 0 °Cである。

即ち、 アルミニウム製品のろう付け用連続炉の加熱炉における加熱領域は、 5 0 0 〜6 3 0 °Cである一方、 その予熱炉における予加熱領域は 5 0 0 °C迄である。

5 0 0 °C以下の比較的に低温における加熱には、 対流を主とした加熱方法が、 放射 を主とした加熱よりも効果的であることが知られている。 従って、 加熱領域が 5 0 0 °C迄であるアルミニウム製品のろう付け用連続炉の予熱炉においても、対流を主とし た加熱方法が採られて然るべきである。

しかし、 意外なことに、 アルミニウム製品のろう付け用の予熱炉において、 対流を 主とした加熱方法が採用されることが無かった。 これは以下に述べる理由のためであ る。

アルミニウム製品自体と、 これをろう付けするためのろう材とフラックスとが、 昇 温された予熱炉内で酸化されないように、 また大気が炉内に侵入しないように、 炉内 雰囲気として窒素等の中性ガスが予熱炉内へ連続して送られている。 ところが、 酸素 が製品について、 または製品を搬送するメッシュベルトに付着して、 屡々炉内へもた らされる。 この時に予熱炉が放射を主とした加熱方法によって加熱されていれば、 か かる酸素は炉内雰囲気中へ拡散することが少ない。

しかし、 予熱炉内の雰囲気がファンによって生ずる対流によって攪拌、 加熱されて レ、ると、 炉内へ外乱として侵入した酸素までも扇動されて、 予熱炉内を対流し、 炉内 を汚すことになる。 特に、 ろう付け時の還元融解剤として働くべきフラックスが、 加 熱炉内でのろう付けに先立って、 予熱炉内でその相当な部分が自己酸化してしまう。 これでは、 折角に製品が予熱炉内で急速に加熱できても、 その後のろう付けに重大な 支障が生じることになる。

そこで、 本発明の目的は、 加熱炉内でのアルミニウム製品のろう付けに支障がない ように、該製品を予熱炉内で対流を主とした加熱方法で急速に予熱できることを特徴 とする、 アルミニウム製品のろう付け方法と、 その炉を提供することにある。

換言すれば、 ァノレミニゥム製品を、 予熱炉と加熱炉とを含む連続雰囲気炉で加熱し てろう付けするときに、 加熱時間を短縮して、 ろう付けを従来よりもより効率的に実 施することを、 本発明は課題とする。 発明の開示

本発明によるアルミニウム製品のろう付け方法とその炉においては、予熱炉内でラ ジアントチューブ等の加熱手段で加熱され、 ファンで攪拌されて、 炉内を対流する窒 素等の中性炉内雰囲気ガスを、予熱炉の炉内壁をなすグラフアイ ト等の炭素質と接触 させる。 従って、 もしこの雰囲気ガス中に酸素が外乱としてもたらされても、 上記し た炭素質と接触、 反応して COとなり、 炉内雰囲気ガスの酸素濃度は低く、 中性に保た れる。 以下に、 本発明の方法を、 それを実施するのに好適な添付図面で図示される連 続雰囲気炉を参照して、 更に説明する。

アルミニウム製品のろう付け用連続雰囲気炉の全体の平面図が、図 1にて説明的に 図示される。 駆動装置 2と従動装置 3によって、 メッシュベルト 1が炉内を、 矢符の 方向で循環する。 ろう付けされるアルミニウム製品は、 このメッシュベルト 1によつ て搬送されて、 順次に水分乾燥炉 4 , 前室 5 , 予熱炉 6 , 加熱炉 8 , 冷却室 9， 衝風 冷却室 1 0を通過する。 アルミニウム製品 （図示せず） は、 加熱炉 8でろう付けされ る前に、 予熱炉 6で約 5 0 0 °Cに予熱される。 この予熱炉の説明的な断面が、 図 2に て示される。

外部とセラミックフアイバーと煉瓦で断熱された予熱炉 6の炉内壁 1 1は、断面が 矩形でグラフアイ 卜で作られている。 この中をメッシュベルト 1が走る。 炉内壁 1 1 内にあるメッシュベルトは往路であり、 予熱炉の下方にあるベルトは復路である。 往 路のメッシュベルト 1を覆うように、 ステンレス鋼製のバッフル 1 2が設けられ、 こ のバッフル内に開口する窒素ガス導入パイプ 1 3が設けられている。

炉内壁 1 1内に、 メッシュベルト 1を横切る方向で上下にそれぞれ 4本、 合計で 8 本のラジアントチューブ 1 4が設けられ、 その中の上下のそれぞれ一本が、 図 2では 図示されている。 モータ一 7にて回転されるファン 1 5の翼 1 6は、 ノくッフゾレ 1 2の 上方に位置する。 このファン 1 5 (従って、 この回転用モータ一 7 ) は、 炉の長手方 向で間隔をおいて 2個設けられている。

なお、 熱電対とサンプリングパイプが、 その先端がそれぞれ炉内壁 1 1内に臨むよ うに設けられている力、 図 2ではこれらを図示することを省略した。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明を実施するのに好適な連続雰囲気炉の一例を、 その構成部によつ て概略して図示する平面図である。

第 2図は、 図 1中の予熱炉の説明的な断面図である。 発明を実施するための最良の形態

実施例：

0 . 5 Kgのアルミニウム製熱交換器を 2 Kgのジグで締め付け固定し、 このアルミ二 ゥム製品 3個をメッシュベルトの進行方向を横切る方向に並べて一列とし、 かかる列 を順次にメッシュベルト 1上に置いて、 上記した連続雰囲気炉内に送った。 アルミ二 ゥム製品のろう付けすべき部分には、 融点が 5 4 0 °Cのフッ素化合物からなる N0C0L0K (アルキャン社の商品名） フラックスと、 融点が 5 8 5 °Cの Al- Si系ろう材と を塗布した。

予熱室 6の断面が矩形状のグラフアイト炉内壁 1 1内へ、パイプ 1 3によって導入 された窒素ガスは、 ラジアントチューブ 1 4にて加熱され、 ファン 1 5の翼 1 6によ つて攪拌され、 炉内壁内を対流して、 予熱室 6へ送られたアルミニウム製品を加熱し た。 アルミニウム製品が 5 0 0 °Cまで昇温されるのに要する、 アルミニウム製品の予 熱室 6内での滞留時間を計ったところ、 8分であった。

対比例：

ファン 1 5の回転を停め、 上記の実施例と同様に、 アルミニウム製品が 5 0 0 °Cま で昇温されるのに要する、 アルミニウム製品の予熱室 6内での滞留時間を計ったとこ ろ、 1 4分であった。

上記実施例と対比例における予熱室内の窒素ガス雰囲気の酸素濃度を、継続して計 測したところ、 何れの例においても 3 0〜 5 O ppmであって、 低く保たれた。 アルミ ニゥム製品自体、 並びにそれに塗布されたフラックスとろう材が酸化された形跡は、 上記実施例と対比例との何れにおいても認められなかった。

上述した本発明の実施の態様においては、予熱室 6内の炉内壁 1 1のみを炭素質と したが、 ファン 1 5及び/またはバッフル 1 2の全部または一部を炭素質としてもよ いことは勿論のことであり、 これらは本発明の範囲内の改変例である。 以上で詳細に述べたところから明らかな通りに、本発明の方法と連続加熱炉によれ ば、 アルミニウム製品のろう付けが従来よりも短時間で、 従って経済的に有利に、 し かも確実に達成できる優れた効果がある。

Claims

請求の範囲 連続炉の予熱炉を通って加熱炉へ運ばれるアルミニウム製品が、 この加熱炉内で ろう付けされる直前に、 該予熱炉内で加熱され、 対流し、 かつ炭素質と接触する 中性ガスによって、該アルミニゥム製品のろう付け温度の近傍まで予め昇温され ることを特徴とするァノレミ-ゥム製品のろう付け方法。

中性ガスが窒素であって、 ファンによって予熱炉内を対流し、 窒素中にもたらさ れる酸素は炭素質と接触し反応して予熱炉内の酸素濃度が低く保たれ続けるこ とを特徴とする請求の範囲第 1項に記載されるアルミニウム製品のろう付け方 法。

予熱炉の炉内壁、 ファン、 またはバッフルの少なくとも一部を炭素質とすること を特徴とする請求の範囲第 1項または請求の範囲第 2項に記載されるアルミ二 ゥム製品のろう付け方法。

アルミニウム製品がろう付けされる加熱炉へ送られる直前に、該アルミニウム製 品をそのろう付け温度の近傍まで昇温する予熱炉の炉内壁、 ファン、 またはバッ フルの少なくとも一部が炭素質であり、 かつ予熱炉の雰固気をなす加熱された中 性ガスが上記のファンによって予熱炉内を対流することを特徴とするアルミ二 ゥム製品のろう付け用連続炉。