JPH03146265A - 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、例えばろう併
任様によるアルミニウム製熱交換器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、フッ化物系フラックスを用いて熱交換器構成
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、まずフッ化
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、ア
ルミニウム接合部材が複雑な形状の場合には、自動フラ
ックス塗布が困難で、作業員が直接へヶ等で塗布する必
要があり、作業性が良くなかった。また、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。さらに懸濁液の温度管理や塗布量の管理が面倒で
もあった。さらにまた、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、ろう付炉内が汚染されるとか
炉中で溶融したフラックスが滴下して炉内に蓄積される
事態を生じ、このため炉のクリーニング、ホーバーホー
ルの頻度を多くせざるを得ないという間居もあった。さ
らにはまた、フラックスを塗布してろう付を行うと、ろ
う何役のアルミニウム材の表面にフラックスが残留して
灰色ないし白色のシミを生じ、色調ムラを呈して外観体
裁を損うばかりかその後の表面処理を妨げるという問題
もあった。しかもこの残留したフラックスはアルミニウ
ム材の表面に固着しており、その除去は甚だ困難であっ
た。

そこで、本出願人は先に、かかる問題を一挙に解決しう
るアルミニウム材のろう付方法として、ろう付炉内をフ
ッ化物の微粉末粒子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方法を提案した（特開昭６
４−８７０５８号）。このろう付方法によれば、ろう付
炉内のフッ化物微粉末粒子が良好なフラックス作用を発
揮するため、フラックス懸濁液の塗布を全く不要となし
うる画期的なものであったが、次のような欠点を有する
ことが判明した。即ち、ろう付のためには一定の時間が
必要であり、このため特に連続炉等の場合にはろう付炉
の容量が大きく設定されていることから、ろう付炉内を
フッ化物微粉末粒子の含有雰囲気とする上記方法では、
フッ化物微粉末粒子の使用量が多くならざるを得ないと
いう欠点があった。また、従来の懸濁液塗布方式に較べ
て、ろう付炉内に持ち込まれるフラックス量ははるかに
少なくなり、従ってろう付炉の汚染や損傷の頻度は格段
に少なくなるものの、経時的な蓄積による汚染や損傷は
依然これを完全には免れ得ないというような欠点もあっ
た。

この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたもので
、懸濁液の塗布から生ずる一連の問題を解消しうるのは
もとより、フッ化物微粉末粒子の使用量を少なくできか
つフラックスによるろう付炉の汚染等の問題をも改善し
た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、この発明は、ろう付前に、
フッ化物微粉末粒子を含む雰囲気中にアルミニウム接合
部材を保持することにより前処理を行い、その後に通常
のフッ化物微粉末粒子を含まない雰囲気中でろう付を行
うことで良好なろう付を行い得ることを見出し、かかる
知見に基いてこの発明を完成しえたものである。

即ち、この発明は、前処理炉内をフッ化物の微粉末粒子
を含む雰囲気に調整し、該雰囲気中にアルミニウム接合
部材を保持することにより前処理を行ったのち、この前
処理済みのアルミニウム接合部材を、フッ化物の微粉末
粒子を含まない雰囲気に調整したろう付炉内に搬入し、
該ろう付炉内で所定温度に加熱し、接合用ろう材を溶融
してろう付を行うことを特徴とするものである。

まず、前処理炉内の雰囲気について説明すると、フッ化
物の微粉末粒子はフラックス作用即ち接合部の酸化皮膜
を除去して次工程でのろう何時にろう材の濡れ性、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、フッ化物の具体的組成
は特に限定されることはなく、フラックスとして用いら
れるものを任意に使用でき、例えばＫＦとＡＡＦ３の共
晶錯体化合物からなるものを用いうる。また、フッ化物
の微粉末粒子は１種類のものであっても良く、あるいは
２種以上のフッ化物の混合であっても良い。フッ化物の
微粉末粒子を含む前処理炉内の雰囲気は非酸化性雰囲気
とするのが良い。一般的にはＮ２、Ａｒ、Ｈｅガス等の
不活性ガス雰囲気にフッ化物微粉末粒子が含まれた雰囲
気とする。かかる炉内雰囲気の温度は、フッ化物微粉末
粒子がガス化しない温度に設定すべきであり、例えば常
温〜５００℃程度に設定する。雰囲気中のフッ化物微粉
末粒子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０．０１〜１０ｇ／ｍ３程度に設定するのが良い
。０．０１ｇ／ｍ未満では少なすぎて良好なフラックス
作用を発揮できない虞れがあり、１０９／ｍを超えても
フラックス効果が飽和し、却って経済的な無駄となる。

また、前処理炉内の雰囲気中に水分や酸素は存在しない
のが望ましいが、Ｈ２０：　１００００ｐｐ■程度以下
、０２　：　１１００００ｐｐ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。０２等
が１００００　ｐｐｍを超えるとアルミニウム材の表面
酸化膜が厚くなり良好なろう付を妨げる虞れがある。

前処理炉内の雰囲気をフッ化物の微粉末粒子含有雰囲気
に調整するための手段は特に限定されないが、例えば微
粉末状にしたフッ化物を不活性ガスとともに送給すると
か、熱対流、撹拌ファン、振動機等で炉内雰囲気中に浮
遊させるとか、あるいはこれらを適宜組合せた方法を挙
げうる。フッ化物微粉末粒子は、雰囲気中への浮遊を促
進すべく５０μｍ以下の粒径としておくのが良い。不活
性ガスの流量は、フッ化物微粉末粒子の均一撹拌を促進
すべく、炉内流速として０．１〜１０ｃａｌ　ｓ　ｅ　
ｃに設定するのが良い。

上記のようにしてフッ化物微粉末粒子含有雰囲気に調整
した前処理炉に、アルミニウム接合部材を搬入して該雰
囲気中に保持することにより前処理を行う。前処理の時
間は１分程度で良い。

上記前処理を終えたアルミニウム接合部材は、次いでこ
れをろう付炉に搬入する。ろう付炉の雰囲気はフッ化物
微粉末粒子を実質的に含まない例えばＮ２ガス雰囲気等
の不活性ガス雰囲気に調整する。ここに、「実質的に」
とは不可避的に微量のフッ化物微粉末粒子が含まれる場
合を許容する趣旨である。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
５８０〜６２０℃程度の温度に加熱することによりろう
材を溶融し、良好なろう付接合が達成される。このよう
に、前処理段階でフッ化物微粉末粒子含有雰囲気にアル
ミニウム接合部材を保持するだけで良好なろう付が達成
できるのは、おそらくは前処理によってフッ化物微粉末
粒子がアルミニウム接合部材の表面に付着し、これがそ
のままろう付炉に運ばれてフラックス作用を発揮するか
らと考えられる。

なお、ろう材にはＳｔ含有量約４．５〜１３゜５ｗｔ％
程度のＡρ−８ｔ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。

また、前処理炉とろう付炉との関係はこの発明の効果に
影響を及ぼす事項ではなく、第１図に示すような連続式
に構成しても良く、第２図に示すようなバッチ式に構成
しても良い。第１図の連続式のものにおいて、（１）は
前処理炉、（２）はろう付炉、（３）は不活性ガス供給
器、（４）はフッ化物微粉末粒子供給器であり、フッ化
物微粉末粒子は不活性ガスに混入されて前処理炉（１）
へ導入されるものとなされ、均−撹拌用のファン（５）
により前処理炉（１）内に均一に浮遊分散するものとな
されている。

（６）はアルミニウム接合部材であり、アルミニウム接
合部材（６）はコンベア等で前処理炉（１）からろう付
炉（２）へと連続的に搬入されるものとなされている。

またろう付炉（２）に供給される不活性ガスの圧力によ
り、前処理炉（１）からのろう付炉（２）へのフッ化物
ガスの混入が防止されるものとなされている。−方、第
２図に示すバッチ式のものにおいて、（１′）は前処理
炉、（２′）はろう付炉、（３’）（３”）は不活性ガ
ス供給器、（４′）はフッ化物微粉末粒子供給器、（５
′）はファン、（６）はアルミニウム接合部材であり、
前処理炉（１′）で前処理されたアルミニウム接合部材
（６′）は−旦取出されたのち、別途ろう付炉（２′）
に搬入されるものとなされている。この場合、前処理を
終えたアルミニウム接合部材（６′）はろう付炉（２′
）に搬入されるまでの間、表面酸化皮膜の形成を可及的
抑制すべく非酸化性雰囲気中で取扱われるのが望ましい
。

発明の効果 この発明は上述の次第で、前処理炉内をフッ化物の微粉
末粒子を含む雰囲気に調整し、該雰囲気中にアルミニウ
ム接合部材を保持することにより前処理を行ったのち、
この前処理済みのアルミニウム接合部材を、実質的にフ
ッ化物の微粉末粒子を含まない雰囲気に調整したろう付
炉内に搬入し、該ろう付炉内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うことを特徴とするもの
である。従って、まず、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の必要から生ずる不都合をすべ
て解決しうる。即ち、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うる。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
、前処理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、クリーニング、ホーバーホールの頻度が少なくて済
む。さらには、塗布法による場合に較べてろう何役にお
けるアルミニウム材表面へのフラックスの残留がはるか
に少なくなるから、シミや色むらのない清浄で外観体裁
に優れかつその後の表面処理を妨げない高品質のろう付
品の提供が可能となる。

加えてこの発明では、フッ化微粉末粒子を含む雰囲気の
前処理炉で前処理を行ったのち、フッ化物微粉末粒子を
含まない雰囲気のろう付炉でろう付を行うものであるか
ら、ろう何時間とは無関係に前処理時間を設定すること
ができるとともに、連続炉等にあっては前処理炉の大き
さをろう付炉よりも小さく設定でき、従ってろう付炉を
フッ化物微粉末粒子含有雰囲気とする場合に較べてフッ
化物の使用量をさらに少なくでき低コストのろう付が可
能となる。しかも、ろう付炉に対してはフッ化物を使用
しないから、ろう付炉の汚損、損傷を招く虞れは全くな
く、ろう付炉のクリーニング等はこれを不要となしえ、
僅かにろう付炉よりも簡易な前処理炉のクリーニング等
で済むこととなり、作業性、経済性等の面で有利となし
うる。

実施例 次にこの発明の実施例を示す。

（実施例１） 前処理炉としての電気炉に、Ｎ２ガス及びＡｒガスの混
合ガスにＡｊ；ｊ　Ｆ３とＫＦとの共晶錯体化合物の微
粉末粒子（平均粒径約２０μｍ）を混入してこれらを温
度５００℃の前処理炉としての電気炉に導入した。この
ときのフッ化物微粉末粒子の含有量は３９／ｌｒｉであ
った。

次に、肉厚０．８ＨのＡ１１００押出チユーブ材と、Ａ
３００３合金を心材としＡρ−１０％ＳＬ合金を皮材と
したクラツド率１５％、厚さ０．１４５ａＩＩ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、この組立物を上記前処理炉へ搬入し１
分間保持した。

次に、上記組立物を前処理炉から取出したのち、直ちに
、Ｎ２ガス及びＡｒガスの混合雰囲気に調整したろう付
炉へ搬入し、６００℃で５分間加熱してろう付を行った
。なお、前処理炉、ろう付炉ともに炉内の水分量は１１
００ｐｐ、０２濃度は１９ｐｐｍであった。

（実施例２） 前処理炉に撹拌用のファンを設けて常温下で撹拌するこ
とにより、前処理炉内をフッ化物微粉末粒子を含有した
Ｎ２ガス雰囲気に調整した。

このときのフッ化物微粉末粒子の含有量は５ｇ／ＴＩｉ
であった。フッ化物は実施例１と同じものを用いた。こ
の前処理炉に実施例１と同じ組立物を搬入し１分間保持
したのち、直ちに、Ｎ２ガス雰囲気に調整したろう付炉
へ搬入し、実施例１と同一条件でろう付を行った。なお
、前処理炉、ろう付炉ともに炉内の水分量は８７ｐｐ１
１゜０２濃度は５ｐｐ謂であった。

（実施例３） 常温下でフッ化物微粉末粒子を振動させることにより微
粉末粒子を混合したＮ２ガスを常温の前処理炉に供給し
、さらに撹拌用ファンを用いて均一に撹拌した。このと
きのフッ化物微粉末粒子の含有量は４　ｇ／ｍであった
。なおフッ化物は実施例１と同じものを用いた。この前
処理炉に実施例１と同じ組立物を搬入し１分間保持した
のち、直ちに、Ｎ２ガス雰囲気に調整したろう付炉へ搬
入し、実施例１と同一条件でろう付を行った。なお、前
処理炉、ろう付炉ともに炉内の水分量は７２ｐｐＩＭ、
　０２濃度は６　ｐｐｍであった。

（実施例４） 前処理炉の温度を３００℃に、フッ化物微粉末粒子の含
有量を５ｇ／ｒＩｉに設定した以外は実施例３と同様に
してろう付を行った。

（実施例５） 前処理炉の温度を５００℃に、フッ化物微粉末粒子の含
有量を６ｇ／ＴＩｌに設定した以外は実施例３と同様に
してろう付を行った。

（比較例１） 実施例１で用いたフッ化物を水に懸濁させて５ｗｔ％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直ちに水分量９６
ｐｐａ＋　、　０２濃度３　ｐｐｍのＮ２ガス雰囲気の
ろう付炉に搬入し、６０５℃で５分間加熱してろう付を
行った。

第１表 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馴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。

［以下余白］ （注１）Ｏ・・・フィン接合率１００％Ｘ・・・フィン
接合率９０％未満 （注２）Ｏ・・・フラックスの残留は目視で確認できず
、外観は極めて清浄 ×・・・フラックスの残留が目視で認められる（注３）
塗膜の残ったマス目数／全マス目数以上の結果から、本
発明によれば少量のフッ化物ガスにもかかわらず良好な
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２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）（１’）・・・前処理炉、（２）（２’）・・・
ろう付炉、（６）（６’）・・・アルミニウム接合部材
。 以上 第１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）前処理炉内をフッ化物の微粉末粒子を含む雰囲気
   に調整し、該雰囲気中にアルミニウム接合部材を保持す
   ることにより前処理を行ったのち、この前処理済みのア
   ルミニウム接合部材を、実質的にフッ化物の微粉末粒子
   を含まない雰囲気に調整したろう付炉内に搬入し、該ろ
   う付炉内で所定温度に加熱し、接合用ろう材を溶融して
   ろう付を行うことを特徴とするアルミニウム材のろう付
   方法。
2. （２）前処理炉内のフッ化物微粉末粒子の含有量が０．
   ０１〜１０ｇ／ｍ＾３である請求項１に記載のアルミニ
   ウム材のろう付方法。