JPH0399772A - Al又はAl合金の気相ろう付法 - Google Patents

Al又はAl合金の気相ろう付法

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JPH0399772A
JPH0399772A JP23675089A JP23675089A JPH0399772A JP H0399772 A JPH0399772 A JP H0399772A JP 23675089 A JP23675089 A JP 23675089A JP 23675089 A JP23675089 A JP 23675089A JP H0399772 A JPH0399772 A JP H0399772A
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克己 小山
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小山 斉
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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、Al又はAl合金の気相ろうイχj方法に関
するものであり、例えば自動車の熱交換器の製造におい
て、そのろう付された部材の性能を向上させるとともに
製造コストを安価にするものである。
〔従来の技術〕
通常AlまたはAl合金のろうイ」は、接合しようとす
るAlまたはAN合金部材をこれらAl等よりも融点の
低いろう材を介して固定して組立物とし、このろう利の
融点よりも高く、接合しようとするAnまたはAl合金
部材の融点よりも低い温度に加熱することにより行なっ
ている。そしてろう材としては一般にA7Si系合金が
使用され、その形状としては板状。
線状、粉末状としたろう材、あるいはAlまたはAl合
金からなる芯材にこのろう材を被覆した合わせ材(以下
プレージングシートと記す)の形態で用いられている。
従来のろう付方法としては、ろう付をする部材表面の酸
化皮膜を除去するためのフラックスを用いるフラックス
ろう付性と、これを用いない真空ろう付性が通常使用さ
れている。
上記フラックスろう付性としては、溶融した塩化物系フ
ラックス中に接合しようとする組立物を浸漬した後ろう
付加熱する炉中ろう付性等がある。ところがこの塩化物
系フラックスはAnに対しては腐食性であるので、ろう
(=1後洗浄して完全に除去しなければならず、製造工
程が非常に煩雑である。
これに対して真空中に接合しようとする組立物を置いて
ろうイ\j加熱する真空ろう句法によれば、後工程とし
て洗浄も不要であり、またろう付後の部材表面も良好で
あるが、高真空が必要であることおよび材料的に制約が
ある等の問題がある。更に最近上記不具合を解zI!1
するろう付性として、弗化物系フラックスを用いて炉中
でろう付する方法が広く用いられるようになってきた。
この方法は特公昭58−27037号公報に記載されて
いるように、フラックスとして非吸湿性で1に対して非
腐食性のに、IF、とに、A/F6の混合物を用い、こ
れを水に懸濁させ、接合しようとする組立物表面に塗布
してろう(=1するものであり、その特徴としては非腐
食性フラックスを用いるためにフラックス除去の後処理
が不要なことが上げられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら上記特公昭5g−27037号公報に記載
の方法においては、必然的にフラックスを組立物表面に
付着させるための塗布、乾燥工程が必要であり、さらに
塗布されたフラックスはその組立物を次工程へ運ぶ途中
で組立物から脱落するものが多く、このため有効に使用
されるフラックスの歩留りは低くなる。
またろう付後の接合部祠の表面には、不均一にフラック
ス残渣が残るので従来の真空ろう付性に比較して表面が
汚れ商品価値が劣ると共に、耐食性を向上させるために
次工程で行うクロメート処理や黒色塗装処理等が不均一
となってしまい、その効果が十分に発揮されな(なる等
の欠点があった。さらにはフラックス残渣は非導電性で
あるため、例えば熱交換器において犠牲フィンにより管
体を保護する防食法を採用する場合には防食電流の流れ
が阻害されてしまい防食効果が十分得られない場合があ
る。
またMg含有Al合金を弗化物系フラックスを用いて炉
中ろう(=1する場合は従来に比べてろうイ二1性が劣
っているため、工業的に安定したろう付性を得るために
はMgの含有量は0.6wt%(以下wt%を単に%と
略記する)未満てなければならない。
そしてこれ以上のMgを含有するAl合金ては、フラッ
クス塗布量を多くしてもろう付は難しくなってしまう。
この原因はAl合金中のMgとフラックスとがろう付加
熱中に反応するためであり、その結果フラックスの組成
が変化してフラックスとしての効果が失われること、A
l合金中のMgが表面層に拡散して表面層のMg濃度が
高くなること、およびフラックスがAl合金の表面層に
入り込む等の現象が発生してろうの流れを阻害すること
等が起こるからである。このようにMg含有量の多いA
l合金が熱交換器用材料として使用できないことは、熱
交換器の耐久性や軽量化の面で大きな障害となっていた
〔問題を解決するための手段〕
本発明はこれに鑑み種々検討の結果、接合しようとする
組立物に直接フラックスを塗布する工程を必要としない
気相ろう付性を開発したものである。
即ち本発明の一つは、Al又はAA金合金ろう材を介し
てろう付する方法において、ろう付をする部材を塩化物
系あるいは弗化物系フラックスの蒸気が存在する非酸化
性雰囲気中であって、そのフラックス蒸気分圧P fl
u、(mmHg)、雰囲気中の酸素分圧P 02  (
mmHg)および水蒸気分圧P H2O(mmHg)が
、次の第■式〜第■式の関係を全て満足する雰囲気中で
ろう付することを特徴とするものである。
(2x P 02 + P H2O)≧0.6x lo
g(P+1.、、)  ・−−■(2X、P 02 +
 P H2O)≦2.3x lOg (pH1,x) 
+ 3.0・・・■(2xPO□+PH2O)≦−5,
3x log (pn、、x) +14・・・・・・■
また本発明の他の一つは0.3%以上2.3%未満のM
gを含有するAl合金をろう材を介してろう(=Jする
方法において、ろうイ・jする部材を塩化物系あるいは
弗化物系フラックスの蒸気が存在する非酸化性雰囲気中
であって、そのフラックス蒸気分圧P 1lnx (m
ml1g) 、雰囲気中の酸素分圧P O2(mmHg
)および水蒸気分圧PH2O(PH2O(が、次の第■
式〜第■式の関係を全て満足する雰囲気中でろう付する
ことを特徴とするものである。
(2×PO2+PH2O)≧0.6x log cp 
)lux)0.4−■(2×PO2+PH,O)≦2.
3x log(Pa1.、、) +3.0−■(2X 
P 02 + P H2O)≦−5,3x log (
P、、、、) +14−=■〔作 用〕 このように塩化物系あるいは弗化物系フラックスの蒸気
が存在する非酸化性雰囲気中に接合しようとする部材と
しての組立物をおくことにより、この蒸気は極微量かつ
均一に組立物に付着してその表面のAffの酸化皮膜を
破壊するのでろうの濡れを促進し、ろうが−様に流れ、
組立物の接合個所に均一なフィレットが形成される特徴
を有する。
したがって本発明において利用できるフラックスは、A
Aの酸化膜を破壊し得る塩化物系あるいは弗化物系化合
物さらに蒸発後上記化合物が形成され得る金属錯体を含
む化合物、あるいは単体である。具体的には塩化亜鉛、
塩化錫などや、フルオロアルミン酸金属錯体の蒸気が含
まれ、さらに1ぐAA F4 +に2 An F、  
・H2Oのような混合物から発生の蒸気も含まれる。
そしてこのような蒸気を発生させるには上記混合物等を
ろう付を実施する炉中に予め入れておき、炉を昇温した
ときにその熱で同時に蒸発させても良いし、またこの蒸
気を炉外て発生させて窒素ガス等をキャリアーとして炉
内に供給する等の方法も可能である。
さらに非酸化性雰囲気中にこのようなフラックスの蒸気
を存在させることにより組立物は完全に蒸気で覆うこと
ができるので、蒸気密度は少な(てすみフラックス消費
量を低減することができる。
また一般にフラックス蒸気は雰囲気中の水分および酸素
の作用を化学的に抑える効果も有する。従ってフラック
スは表面酸化膜の破壊に使用されるとともに雰囲気中の
酸素あるいは水蒸気の除去に対しても消費される。しか
しながらフラックス量に対して酸化性が強い雰囲気の場
合にはフラックスにより一旦Alの酸化膜は破壊される
が、酸素あるいは水蒸気等の酸化性雰囲気の作用により
再度酸化膜が形成されるので、ろう付性は劣化してしま
う。他方過度のフラックス濃度の場合には上記作用に消
費される以外に製品表面に残留するフラックス量が増加
し、これら表面にイ」着したフラックスは耐食性を害す
るとともに表面品質の低下をもたらす。そこで良好なろ
う付性を確保するため (2×PO2−1−PH2O)≦2.3Xlog(P 
++、1−) + 3.0−■なる条件を満たし、また
耐食性あるいは表面品質を維持するために (2×PO2+PH2O)≧0.6Xlog(P fl
u。) ・・・・・・・・・■なる条件を満たす必要が
ある この際ろうイ(1部材の飼料中の成分とフラックスとの
関係について検討した結果、Mg元素がフラックスと反
応し、フラックスを余分に消費することなどが判った。
そこで特にMgを0.3%以」二かつ23%未11i+
’j含有するAl合金は(■) (2X P 02 +P H2O)≧06刈og(P、
、、、x) −Q、 4 、、、■なる条件まで耐食性
あるいは表面品質を維持することができる。
さらにフラックスと酸素あるいは水蒸気とはお互い濃度
の各比率において化学的反応を示すが、ある一定濃度以
上となると上記反応がまにあわずフラックスはろう付部
材表面に多くイヌ1着するようになるとともに、酸素あ
るいは水蒸気はAl表面との反応(酸化)量が増し、ろ
う(=J性を劣化させる。そのため、 (2×PO2+PH2O)≦−5,3x+og(p+1
.、、) +14−、、、、■(■)なる条件を満たさ
ねばならない。
ここで非酸化性雰囲気としては例えば窒素アルゴン、−
酸化炭素その他いずれの雰囲気でも利用可能である。非
酸化性雰囲気の代わりに真空中においても本発明を実施
することが可能ではあるが経済的メリットは少なくなる
なお上記条件において当然ではあるが (2×PO2+PH2O)≧0 の条件の範囲のみ意味を持つ。
1 〔実施例〕 次に本発明の実施例について説明する。
〈実施例〉 第1図に示すように、常法により管状に熱間押出し成形
したll5A+050 CAl99.5%以」二)製の
管材(1)を蛇行状に曲げ、この蛇行状管材(1)の間
にAl−1%Mn−1%Zn合金を基本組成としこれに
第1表に示す各濃度のMgを添加した合金試料を芯祠と
し、その両面にΔ1−10%5i−1−%Zn合金皮祠
をクラッドした厚さ0、16mmのブレージングシーI
・からなるコルゲートフィン(2)を挟み、さらにAl
−/I%Zn−1%Mg合金からなるコネクター(3)
を取りイ(1けてこの接合部にll5Al047 CA
l −11〜13%Si)からなる線径1.6mmの線
材を巻き、ザーペンタインタイプのコンデンサーを組立
てた。
この組立物を有機溶剤で脱脂してろう付炉の内容積1立
方メーター当たり所定の量のIくΔρF4を置いたステ
ンレス製のトレー上に載置した。そして第1表に示す各
酸素分圧および水魚2 気分圧の窒素ガス雰囲気で置換され、610°Cに保持
された電気炉内にこのトレーを挿入し、上記組立物を6
10℃で5分間加熱してろう付を実施した。KA+[F
4は炉に挿入されてからろう(=J湿温度で昇温される
間に溶融して蒸発するが、このとき容器から抽出したガ
スの濃度分析を行い、雰囲気中のフラックス蒸気の分圧
を求めて第1表に示した。
上記ろうイ」後のコンデンサーを炉外へ取り出して表面
の外観観察を行い、またろう(=J状況を調べてこれら
の結果を第1−表に示した。その後常法によりクロメー
ト処理、黒色塗装を行いこれらのイ」着性をクロメート
性、塗装性として第1表に併記した。またこの塗装後の
コンデンサーの耐食性を評価するためにll5II86
81に基づくCASS試験を500時間実施して貫通孔
食の有無を調べその結果を第1−表に併記した。また現
在知られているろう付方法との比較において製造時の経
済性を評価した。
〈従来例〉 3 比較のため上記第1図に示すコンデンサーの組立物を従
来法でろうイ;Jしたものについて、その特性を調査し
た。即ち第1図に示す組立物を有機溶剤により脱脂した
のち10%濃度のK A IF、懸祠液を塗布し、2O
0℃で10分間の乾燥を行った。その後窒素ガス雰囲気
で置換され、610℃に保持された電気炉内にこの組立
物を挿入して610°Cで5分間加熱してろう(=1を
行った。
その後の工程は上記〈実施例〉と同様に行い、かつこの
ろう(=Jされたコンデンサーについて上記と同様な評
価試験を行ってそれらの結果について第1表に示した。
4 第1表より明らかなように本発明によるろう付後のコン
デンサーの表面はきれいであり、ろう付状況もフィンと
管材との接合部であるフィン部、コネクターと管材との
接合部であるコネクタ一部共に優れていた。さらにクロ
メート性塗装性も良好で、耐食性も良好であった。
これに対し従来法によるコンデンサーは表面にフラック
ス残渣が全面に濃く不均一に(=1着しており、外観」
二好ましくない。またろうイiJ状況はフィン部は良好
であったが、コネクタ一部はろう付できなかった。さら
にろう付後のクロメート処理および塗装は不均一であり
、耐食性については特に第1図の管材(1)の曲げ部(
4)で11通孔食が発生した。
また第0式から外れる比較法Nn5は、クロメート性及
び塗装性は良好であるが、耐食性や表面外観が劣ってお
り、第0式(第0式)から外れる比較法No、 6と第
0式(第0式)および第0式(第■式)から外れる比較
法No、 7とはいずれの項目においても劣っているこ
とが判る。
6 [発明の効果] このように本発明によれば、従来のろう(=1法に比べ
て例えば自動車等の熱交換器の製造工程が短縮できるの
で製造コストが安価になり、またろう付後の表面がきれ
いであるためクロメト処理等の後処理での表面処理性が
良好で耐食性が優れる等の品質が向上し、さらにMgを
多く含有する合金のろう(=1も可でもある等工業上顕
著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はエアコン用熱交換器であるコンデンサーの一例
を示す斜視図である、第2図はフィンの接合部を拡大し
て示す側面図である。 1・・・管材 2・・・フィン 3・・コネクター 4・・・曲げ部 7

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Al又はAl合金をろう材を介してろう付する方
    法において、ろう付をする部材を塩化物系あるいは弗化
    物系フラックスの蒸気が存在する非酸化性雰囲気中であ
    って、そのフラックス蒸気分圧P_f_l_u_x(m
    mHg)、雰囲気中の酸素分圧PO_2(mmHg)お
    よび水蒸気分圧PH_2O(mmHg)が、次の第[1
    ]式〜第[3]式の関係を全て満足する雰囲気中でろう
    付することを特徴とするAl又はAl合金の気相ろう付
    方法。 (2×PO_2+PH_2O)≧0.6×log(P_
    f_l_u_x)・・・・・・・・・[1](2×PO
    _2+PH_2O)≦2.3×log(P_f_l_u
    _x)+3.0・・・[2](2×PO_2+PH_2
    O)≦−5.3×log(P_f_l_u_x)+14
    ・・・・・・[3](2)0.3wt%以上2.3wt
    %未満のMgを含有するAl合金をろう材を介してろう
    付する方法において、ろう付する部材を塩化物系あるい
    は弗化物系フラックスの蒸気が存在する非酸化性雰囲気
    中であって、そのフラックス蒸気分圧P_f_l_u_
    x(mmHg)、雰囲気中の酸素分圧PO_2(mmH
    g)および水蒸気分圧PH_2O(mmHg)が、次の
    第[4]式〜第[6]式の関係を全て満足する雰囲気中
    でろう付することを特徴とするAl又はAl合金の気相
    ろう付方法。 (2×PO_2+PH_2O)≧0.6×log(P_
    f_l_u_x)−0.4・・・[4](2×PO_2
    +PH_2O)≦2.3×log(P_f_l_u_x
    )+3.0・・・[5](2×PO_2+PH_2O)
    ≦−5.3×log(P_f_l_u_x)+14・・
    ・・・・[6]
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0945207A1 (fr) * 1998-03-26 1999-09-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de soudage ou de coupage plasma ou tig avec gaz non-oxydant à faible teneur en impuretés H2O et/ou O2

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EP0945207A1 (fr) * 1998-03-26 1999-09-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procédé de soudage ou de coupage plasma ou tig avec gaz non-oxydant à faible teneur en impuretés H2O et/ou O2
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US6069336A (en) * 1998-03-26 2000-05-30 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Plasma or TIG welding or cutting process with a non-oxidizing gas having a low H2 O and/or O2 impurity content

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