JPH03146261A - アルミニウム材のろう付方法 - 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 この発明はアルミニウム材のろう付方法、例えばろう付
仕様によるアルミニウム製熱交換器等の製造に好適に用
いられるアルミニウム材のろう付方法に関する。

なお、この明細書において、アルミニウムの語はその合
金を含む意味で用いる。

従来の技術 例えば、自動車用ラジェーター、カークーラー用エバポ
レーター、コンデンサーその他電機、機械用のアルミニ
ウム製熱交換器やアルミニウム製の自動車用給気マニホ
ルド等をろう付によって製作する場合、真空ろう付の場
合を除き、塩化物系フラックスを用いて構成部材をろう
付接合する方法が多く用いられている。

従来、かかるフラックスろう付を行う場合、まず塩化物
系フラックスを水または溶剤中に懸濁させたのち、この
懸濁液を、接合すべきアルミニウム材の表面にスプレー
法、シャワー法、浸漬法等により塗布し、次いでこれを
予熱乾燥して水分を蒸発除去し、しかるのち非酸化性雰
囲気中で所定温度に加熱し、接合用ろう材を溶融してろ
う付を行っていた。

発明が解決しようとする課題 しかし、この方法では懸濁液の塗布作業や塗布後の乾燥
作業が必要であり、生産性が良くなかった。しかも乾燥
のための乾燥炉が必要であることから設備が大型化する
欠点もあった。また懸濁液の温度管理や塗布量の管理が
面倒でもあった。さらに、アルミニウム材へのフラック
ス付着量が概して多いため、炉中で溶融したフラックス
が滴下して炉内を汚染したり炉材の腐食等を生じ、この
ため炉のクリーニング、オーバーホールの頻度を多くせ
ざるを得ないという問題もあった。さらには、塩化物系
フラックスを塗布してろう付を行うと、溶融したフラッ
クスとアルミニウムとの反応によりアルミニウム材の表
面がエツチングされ、色調ムラや光沢ムラを呈して外観
体裁を損うという問題もあった。

この発明は、かかる問題を一挙に解決すべくなされたも
ので、懸濁液の塗布工程や予熱乾燥工程が不要であり、
しかもフラックスによるろう付炉の汚染等が少なく、か
つろう付後のアルミニウム材表面の色調ムラや光沢ムラ
がほとんどないアルミニウム材のろう付方法の提供を目
的とするものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、発明者は種々実験と研究を
重ねた結果、塩化物系フラックスをアルミニウム材に塗
布しなくても、塩素系ガスを含む雰囲気中にアルミニウ
ム接合部材を配置して所定温度に加熱することで良好な
ろう付を行いうろことを見出し、この発明を完成し得た
ものである。

即ちこの発明は、ろう付炉内を塩素系ガスを含む雰囲気
に調整し、該雰囲気中でアルミニウム接合部材を所定温
度に加熱し、接合用ろう材を溶融してろう付を行うこと
を特徴とするものである。

ろう付炉内の塩素系ガスは、ろう付時のフラックス作用
即ち接合部の酸化皮膜を除去してろう材の濡れ性、流動
性を向上させる作用を発揮し、良好なろう付を実現する
役割を果すものである。ここに、塩素系ガスとは塩素（
ＣΩ２）ガス及び塩化物ガス（塩素と他の元素との化合
物のガス化したもの）の両方を含む意味である。

塩化物ガスの具体的組成は特に限定されることはない。

しかし、アルミニウムのろう付温度が一般的に６００℃
前後であることから、好ましくは６００℃以下でガス化
するものが良い。例えばＨＣρガスとか、ＡＡＣｆ１３
ガスとか、ＮＨ４Ｃｆ１ガスとか、ＺｎＣΩ２ガス等を
好適に用いうる。かかる塩素系ガスは１種類のガスを用
いても良く、あるいは複数種類のガスの混合物でも良い
。塩素系ガスを含む炉内雰囲気は非酸化性雰囲気とする
のが良い。一般的にはＮ２ガス等の不活性ガス雰囲気に
塩素系ガスが含まれた雰囲気とする。雰囲気中の塩素系
ガスの含有量は良好なフラックス作用を発揮させるため
には０．１〜１００００　ｐｐｍ程度に設定するのが良
い。０．ｌｐｐｍ未満では少なすぎて良好なフラックス
作用を発揮しえない虞れがあり、１００００　ｐｐｍを
超えてもフラックスとしての効果が飽和し、却って経済
的な無駄となる。特に好ましくは１〜２０００　ｐｐｍ
が良い。また炉内雰囲気中に水分や酸素は存在しないの
が望ましいが、Ｈ２０：　１１０Ｃ１００ｐｐ程度以下
、０２　：１００００　ｐｐｍ程度以下の混入量であれ
ばろう付性にほとんど影響を与えることはない。これら
が１００００　ｐｐｍを超えるとＡΩの表面酸化膜が厚
くなり良好なろう付を妨げる虞れがある。

炉内雰囲気を塩素系ガスを含む雰囲気に調整するための
手段は特に限定されないが、その−例を挙げると次のと
おりである。

即ち、まず第１の方法として、Ｎ２ガス等の不活性ガス
と塩素系ガスとをそれぞれ別の供給系から炉内に導入す
る方法を挙げうる。この方法を実現するためのろう付設
備として、第１図に示すように、ろう付炉（１）と、不
活性ガスをろう付炉（１）に導入するための不活性ガス
供給装置（２）と、塩素系ガスをろう付炉に導入するた
めの塩素系ガス供給装置（３）とを備えたものを挙げう
る。また、不活性ガス供給装置（２）は不活性ガス供給
器（２１）と不活性ガス供給管（２２）とを備え、塩素
系ガス供給装置（３）は塩素系ガス発生器（３１）と塩
素系ガス供給管（３２）とを備えている。このように、
塩素系ガスを不活性ガスとは別経路で導入することによ
り、塩素系ガスの供給量の調整を行い易くなるうえ、混
合タンクも不要であり、また−方の供給経路に不具合が
生じた場合等には他方の供給系を利用して不活性ガスと
塩素系ガスとの混合導入に切替えることにより継続操業
が可能となり、故障等に対する対処性が増大する。

この方法の場合、一般的には予め炉内を不活性ガス雰囲
気としておき、次いで第１図に示すように、不活性ガス
倶給管（２２）から分岐したキャリアガス供給管（３３
）を通じて送られてきた不活性ガスをキャリアガスとし
て、塩素系ガス発生器（３１）で発生した塩素系ガスを
ろう付炉（１）に導入するものとなされるが、不活性ガ
スと塩素系ガスとを同時的に導入しても良く導入の順序
は問わない。また、常温で液体あるいは固体の塩化物は
塩素系ガス発生器（３１）において加熱しガス化してお
く必要がある。なお、第２図に示すように、キャリアガ
スとして塩素系ガス発生器（３１）に送られる不活性ガ
スは、これを別のキャリア用不活性ガス供給器（３４）
から供給せしめるものとしても良い。同図において、第
１図に示すものと同一構成部分には同一の符号を付して
その説明を省略する。

また、他の方法として、炉外で不活性ガスと塩素系ガス
を混合したのち、この混合ガスをろう付炉内に導入する
方法を挙げうる。この方法を実現するためのろう付設備
として第３図または第４図に示すものを挙げうる。即ち
、第３図は混合タンクを介することなく直接的に不活性
ガスと塩素系ガスとを混合する設備であり、ろう付炉（
４）と、混合ガスをろう付炉（４）に導入するための混
合ガス供給装置（５）とを備えている。また、混合ガス
供給装置（５）は、不活性ガス供給器（５１）と塩素系
ガス供給器（５２）と不活性ガス供給管（５３）と塩素
系ガス供給管（５４）と混合ガス供給管（５５）とを備
え、不活性ガス供給器（５１）と塩素系ガス供給器（５
２）とから送られてきた不活性ガスと塩素系ガスとの混
合ガスを、混合ガス供給管（５５）からろう付炉（４）
へと導入するものとなされている。上記第３図に示した
設備は設備の構成が簡単である利点を有するもの一１不
活性ガスと塩素系ガスとが均一に混合されにくい。そこ
で均一混合のために第４図の設備を用いるのが良い。こ
の設備は、ろう付炉（６）と混合ガス供給装置（７）と
を備えている。また、混合ガス供給装置（７）は、不活
性ガス供給器（７１）と塩素系ガス発生器（７Ｂ）と混
合タンク（７７）と不活性ガス洪給管（７３）と塩素系
ガス供給管（７４）と混合ガス供給管（７５）と不活性
ガス供給管（７３）から分岐したキャリアガス供給管（
７８）とを備えている。そして、塩素系ガス発生器（７
６）において要すれば加熱ガス化した塩素系ガスを、キ
ャリアガス供給管（７８）から送られてきた不活性ガス
をキャリアガスとして混合タンク（７７）に送り込むと
〜もに、この塩素系ガスと不活性ガス供給管（７３）か
ら送られてきた不活性ガスとを混合タンク（７７）で混
合したのち、この混合ガスを、混合ガス供給管（７５）
を通じてろう付炉（６）へと導入するものとなされてい
る。このように、塩素系ガスと不活性ガスとの混合ガス
を導入することにより、塩素系ガスの均一に混合した炉
内雰囲気を形成することができ、ひいては確実かつ安定
したろう付を行うことができる。なお、第４図における
キャリアガスとして塩素系ガス発生器（７Ｂ）に送られ
る不活性ガスは、第５図に示すように、これを別のキャ
リア用不活性ガス供給器（７９）から供給せしめるもの
としても良い。第５図において、第４図に示すものと同
一構成部分には同一の符号を付してその説明を省略する
。

なお、いずれの方法による場合も、塩素系ガスあるいは
混合ガスがろう付炉に導入されるまで、塩素系ガスのガ
ス化状態を確実に保持させるべく、供給経路をヒーター
により加熱することも推奨される。また、”不活性ガス
の流量は、塩素系ガスを均一に撹拌するため炉内流速と
して０．１〜１０α／　ｓ　ｅ　ｃに設定するのが望ま
しい。

なお、ろう付炉の形態はこの発明の効果に影響を及ぼす
事項ではなく、コンベア式の連続炉であってもバッチ炉
であっても良く、いずれの炉に対してもこの発明を有効
に適用しつる。

上記により炉内を塩素系ガスを含む雰囲気に調整したの
ち、この雰囲気中でアルミニウム接合部材よりも融点の
低いアルミニウムろう材を用いて、ろう材の融点より高
くアルミニウム接合部材の融点より低い例えば６００〜
６３０℃程度の温度に加熱することによりろう材を溶融
し、ろう付接合が達成される。このろう付時において、
炉内の塩素系ガスはフラックスとして作用し、良好なろ
う付が達成される。なお、ろう材にはＳ１含有量約４．
５〜１３．５ｖｔ％程度のＡΩ−８１系合金が用いられ
るのが普通であり、該ろう材は作業性の点から、通常、
接合されるべき部材の少なくとも一方のアルミニウム材
にクラッドして使用されるのが望ましい。

発明の効果 この発明は上述の次第で、炉内を塩素系ガスを含む雰囲
気に調整し、該雰囲気中でアルミニウム接合部材を所定
温度に加熱し、接合用ろう材を溶融してろう付を行うこ
とを特徴とするものである。従って、従来法のようなア
ルミニウム接合部材への懸濁液の塗布工程、塗布後の乾
燥工程が一切不要となるから、ろう付工程の簡略化を図
ることができ生産性を向上しつる。しかも、乾燥炉が不
要となるから設備の小型化を図りうる。しかもまた、繁
雑な懸濁液の温度管理や塗布量の管理等を不要となしえ
、ろう付作業全体の効率化を図りうる。さらに、フラッ
クスとして作用するフッ化物ガスの量は、従来の塗布方
式の場合のフラックス量に較べてはるかに少量で良いか
ら、炉内の汚染が少なく、しかも溶融したフラックスが
炉内に滴下して炉内に蓄積される事態も生じないから、
炉材の腐食も少なく、クリーニング、オーバーホールの
頻度も少なくて済む。さらには、塗布法による場合に較
べてろう付後におけるアルミニウム材表面へのフラック
スの付着がはるかに少なくなるから、溶融したフラック
スとアルミニウムとの反応によりアルミニウム材の表面
がエツチングされ、色調ムラや光沢ムラを呈して外観体
裁を損うという問題もなく、清浄で外観体裁に優れた高
品質のろう付品の提供が可能となる。

また、塩素系ガスは比較的低い温度でのガス化が可能で
あるため、アルミニウム展伸材はもとより融点の低い鋳
物材のろう付にも本発明を好適に用いることができる。

実施例 次にこの発明の実施例を示す。

（実施例１） ろう付炉内にＮ２ガスを導入すると〜もに、加熱ガス化
したＡ、ＱＣＵ：＋３５０ｐｐａ＋をＮ２ガスとは別経
路にてＮ２ガスをキャリアガスとしてろう付炉に導入し
、炉内を塩素系ガス含有Ｎ２ガス雰囲気に調整した。こ
の時の炉内の水分量は１００ｐｐ■、０２濃度は８ｐｐ
ＩＩであった。

次に、肉厚０．８１ＷＩＩのＡｌ１００押出チユーブ材
と、Ａ３００３合金を心材としＡρ−１０％Ｓｔ合金を
皮材とした片面クラツド率１５％、厚さ０．１４５ｍの
両面プレージングシートよりなるフィン材とをコルゲー
ト型熱交換器に組立て、この組立物を上記ガス雰囲気炉
へ搬入し、６００℃で５分間加熱してろう付を行った。

（実施例２） ろう付炉内にＮ２ガスを導入すると〜もに、ＨＣρガス
１１０００ｐｐをＮ２ガスとは別経路にてＮ２ガスをキ
ャリアガスとしてろう付炉に導入し、炉内を塩素系ガス
含有Ｎ２ガス雰囲気に調整した。この時の炉内の水分量
は８０ｐｐｍ。

０２濃度は３ｐｐ■であった。この炉内に実施例１と同
じ組立物を搬入し、同条件によるろう付を行った。

（実施例３） ろう付炉内にＮ２ガスを導入すると〜もに、加熱ガス化
したＺｎＣＲ２２００１）Ｉ）ＩｌをＮ２ガスとは別経
路にてＮ２ガスをキャリアガスとしてろう付炉に導入し
、炉内を塩素系ガス含有Ｎ２ガス雰囲気に調整した。こ
の時の炉内の水分量は２５０ｐｐｍ　、　０２濃度は１
０ｐｐ１１であった。

この炉内に実施例１と同じ組立物を搬入し、同条件によ
るろう付を行った。

（実施例４） ろう付炉内に導入するＮ２ガスに加熱ガス化したＡΩＣ
Ω３５００１）ｐｌｌを混合し、この混合ガスをろう付
炉内に導入して炉内を塩素系ガス含有Ｎ２ガス雰囲気に
調整した。この時の炉内の水分量は１２０ｐｐｍ　、０
２濃度は１０ｐｐｎ＋であった。この炉内に実施例１と
同じ組立物を搬入し、同条件によるろう付を行った。

（実施例５） ろう付炉内に導入するＮ２ガスにＨＣΩガス２００　ｐ
ｐｌｌを混合し、この混合ガスをろう付炉内に導入して
炉内を塩素系ガス含有Ｎ２ガス雰囲気に調整した。この
時の炉内の水分量は２００ｐｐｍ、０２濃度は１５ｐｐ
ｍであった。この炉内に実施例１と同じ組立物を搬入し
、同条件によるろう付を行った。

（実施例６） ろう付炉内に導入するＮ２ガスに、加熱ガス化したＺｎ
ＣＵ２２０００ｐｐ＋ｍを混合し、この混合ガスをろう
付炉内に導入して炉内を塩素系ガス含有Ｎ２ガス雰囲気
に調整した。この時の炉内の水分量は２００ｐｐｍ　、
　０２濃度は１５ｐｐＩであった。この炉内に実施例１
と同じ組立物を搬入し、同条件によるろう付を行った。

（比較例１） ＮａＣＱ、ＫＣＩ、Ｂａ（ｌＪ２、Ｌｔ（ｌを主成分と
する塩化物系フラックスを水に懸濁させて１０ｖｔ％懸
濁液を作成した。そして、この懸濁液中に実施例１と同
じ組立物を浸漬してフラックスを塗布したのち乾燥した
。

次いで、上記フラックス塗布組立物を、水分量１００ｐ
ｐ■、０２濃度１０ｐｐｍのＮ２ガス雰囲気中にて６０
０℃で５分間加熱しろう付を行った。

上記により得た各ろう付品につき、ろう付性、外観状態
を目視観察すると＼もに、表面処理性の評価を行った。

表面処理性は、各ろう付品の平板部にスプレー塗装を施
したのち、塗膜面に１層角のマス目をけがいてテープ剥
離試験を実施し塗膜の残ったマス目の数で評価した（基
盤目試験）。それらの結果を第１表に示す。

第１表 以上の結果から、本発明によれば少量の塩素系ガスにも
かＮわらず良好なろう付が達成されたばかりか、得られ
たろう付品はその表面状態も良好であることを確認しえ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はいずれもこの発明を実施する一例とし
てのろう付設備の概略構成を示すブロック図である。 （１）（４）（６）・・・ろう付炉、（２）・・・不活
性ガス供給装置、（３）・・・フッ化物ガス供給装置、
（５）（７）・・・混合ガス供給装置。 以上 （注１）Ｏ・・・良好　　×・・・不良（注２）Ｏ・・
・外観は光沢もあり清浄Ｘ・・・光沢ムラが認められた

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ろう付炉内を塩素系ガスを含む雰囲気に調整し、該雰囲
   気中でアルミニウム接合部材を所定温度に加熱し、接合
   用ろう材を溶融してろう付を行うことを特徴とするアル
   ミニウム材のろう付方法。