JPH0429465B2

JPH0429465B2 -

Info

Publication number: JPH0429465B2
Application number: JP60115352A
Authority: JP
Priority date: 1985-05-30
Filing date: 1985-05-30
Publication date: 1992-05-19
Also published as: JPS61273253A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、熱交換器の沸騰伝熱部及びその製造
法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a boiling heat transfer section of a heat exchanger and a method for manufacturing the same.

（従来の技術）フレオン液およびフレオンガスを用いた沸騰伝
熱面の効率を向上するには、例えば銅粒子（粒径
100〜150μ）を基板の銅板上に２〜３層拡散接
合、めつきなどにより積層結合するのが最も良い
ことは、すでに文献等により知られている。(Prior Art) In order to improve the efficiency of boiling heat transfer surfaces using Freon liquid and Freon gas, for example, copper particles (particle size
It is already known from literature etc. that it is best to bond 2- to 3-layer bonding layers (100 to 150 .mu.m) on a copper plate of a substrate by diffusion bonding, plating, etc.

（発明が解決しようとする問題点）上記のように銅製の伝熱面を使用して熱交換器
を製作した場合、重量が大きいため、軽量の熱交
換器を必要とする場合は、上記のような伝熱面を
アルミニウム合金で製作する必要が生ずる。(Problem to be solved by the invention) When a heat exchanger is manufactured using a copper heat transfer surface as described above, it is heavy, so if a lightweight heat exchanger is required, the above It becomes necessary to manufacture such a heat transfer surface from an aluminum alloy.

しかし、アルミニウム合金の粒子は表面が酸化
皮膜でおゝわれており、銅合金のように拡散接合
は困難であると共に、めつき工法もアルミニウム
合金には適用できない。 However, the surface of aluminum alloy particles is covered with an oxide film, making diffusion bonding difficult as with copper alloys, and plating methods cannot be applied to aluminum alloys.

そこで、特開昭57−88967号公報及び特開昭59
−118267号公報では、金属粉末とろう材料粉末を
重量比８／１と２／１で混合し、プラスチツク、
ワセリン、高級アルコール等の結合剤を用いて基
板上に塗布した後、ろう付温度に加熱して多孔質
層を形成する方法が提案された。 Therefore, Japanese Patent Application Publication No. 57-88967 and Japanese Patent Application Publication No. 59
-118267, metal powder and brazing material powder are mixed at a weight ratio of 8/1 and 2/1, and plastic,
A method has been proposed in which a porous layer is formed by applying a binder such as vaseline or higher alcohol onto a substrate and then heating it to a brazing temperature.

しかしながら、上記の方法では、多量のろう材
を使用するところから、ろう材皮膜が厚くなり、
伝熱特性を低下させる。また、多孔質層から結合
剤を完全に除去することが困難であり、多孔質層
内に残留する結合剤が伝熱特性を低下させるとい
う問題が生ずる。さらに、蒸発しやすいアルコー
ルを用いると、加熱時に爆発的燃焼の危険性があ
る。 However, in the above method, since a large amount of brazing filler metal is used, the brazing filler metal film becomes thick.
Decreases heat transfer properties. Furthermore, it is difficult to completely remove the binder from the porous layer, resulting in the problem that the binder remaining in the porous layer deteriorates heat transfer properties. Furthermore, if alcohol, which easily evaporates, is used, there is a risk of explosive combustion during heating.

そこで、本発明は、上記従来技術の欠点を解消
し、ろう材皮膜の使用量を抑えて高い伝熱特性を
確保するとともに、結合剤を使用せずに、作業上
の安全性に優れた熱交換器の伝熱部及びその製造
法を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned drawbacks of the prior art, suppresses the amount of brazing filler metal film used to ensure high heat transfer properties, and provides heat transfer technology with excellent operational safety without using a binder. It is an object of the present invention to provide a heat transfer section of an exchanger and a method for manufacturing the same.

（問題点を解決するための手段）本発明は、Al製の基板と、該基板上に載置さ
れて層を形成する複数の微細な金属粒子と、前記
金属粒子間及び基板の上にAl酸化皮膜を介さず
に被着し、相互を固定した、Mgを含むAlろう材
皮膜とを具備し、該金属粒子とろう材皮膜の重量
比が９／１〜100／１の範囲にあることを特徴と
する熱交換器の伝熱部、及び、Al製の基板上に、
微細な金属粒子とMgを含むAlろう材粒子を重量
比で９／１〜100／１の範囲で結合剤を用いずに
混合して載置し、非酸化性雰囲気にてろう付温度
まで加熱することを特徴とする熱交換器の伝熱部
の製造法である。(Means for Solving the Problems) The present invention provides a substrate made of Al, a plurality of fine metal particles placed on the substrate to form a layer, and aluminum between the metal particles and on the substrate. It is equipped with an Al brazing material film containing Mg that is adhered to and fixed to each other without an oxide film, and the weight ratio of the metal particles to the brazing material film is in the range of 9/1 to 100/1. The heat transfer part of the heat exchanger is characterized by
Fine metal particles and Al brazing filler metal particles containing Mg are mixed at a weight ratio of 9/1 to 100/1 without using a binder, then placed on the plate and heated to brazing temperature in a non-oxidizing atmosphere. This is a method for manufacturing a heat transfer part of a heat exchanger.

本発明におけるAl製の基板とは、純Al、Al合
金の両者を含む。また、該基板上に載置されて層
を形成する金属粒子としては、Al、Cuなどの伝
熱特性にすぐれた純金属又は合金の粒子が使用で
きる。尚、後述する実施例のようなAl合金を該
粒子とすることにより、冷媒中に不純物が混入さ
れても電触（ガルバニツクコロージヨン）がおこ
りにくいという付随的効果を奏することができ
る。これらの金属粒子の好ましい粒径は、200μ
ｍ以下、更に好ましくは100〜150μｍである。 The Al substrate in the present invention includes both pure Al and Al alloy. Further, as the metal particles placed on the substrate to form a layer, particles of pure metals or alloys with excellent heat transfer properties such as Al and Cu can be used. Incidentally, by using Al alloy as the particles in the examples described later, an additional effect can be obtained that galvanic corrosion is less likely to occur even if impurities are mixed into the refrigerant. The preferred particle size of these metal particles is 200μ
m or less, more preferably 100 to 150 μm.

また、本発明におけるMgを含むAlろう材とし
ては、例えばJIS Ｚ 3263のA4045、A4145、
A4047 A4003、A4004、A4005、A4N04等が使用
でき、好ましくはMg含有量が1wt％以上の例え
ばA4003、A4004、A4N04等が使用できる。ま
た、該ろう材の好ましい粒径は10〜15μｍであ
る。 In addition, as the Al brazing filler metal containing Mg in the present invention, for example, A4045, A4145 of JIS Z 3263,
A4047 A4003, A4004, A4005, A4N04, etc. can be used, and preferably A4003, A4004, A4N04, etc. having an Mg content of 1 wt% or more can be used. Further, the preferred particle size of the brazing filler metal is 10 to 15 μm.

本発明における金属粒子／ろう材粒子の混合比
率は、金属粒子同志及び金属粒子と基板を適度な
強度で固着するとともに、ろう材層の厚みが金属
粒子の伝熱を過度に阻害しないようにする上で重
要であり、重量比で９／１〜100／１の範囲が良
い。９／１未満では、ろう材層が厚すぎて伝熱特
性が不十分となる。 The mixing ratio of metal particles/brazing metal particles in the present invention is such that the metal particles and the metal particles are bonded to the substrate with appropriate strength, and the thickness of the brazing metal layer does not excessively impede heat transfer between the metal particles. The weight ratio is preferably in the range of 9/1 to 100/1. If it is less than 9/1, the brazing material layer will be too thick and the heat transfer properties will be insufficient.

本発明では、金属粒子とろう材粒子の混合物を
結合剤を用いずに直接基板上に載置して層を形成
するものである。載置の方法は、例えば、加圧板
などを用いて物理的に固める方法でも良い。この
ように、結合剤を用いないので、結合剤が伝熱層
に残留することがなく、優れた伝熱特性を維持す
ることができる。また、結合剤による爆発的な燃
焼を心配する必要もなく、作業性、安全性に優れ
た方法である。 In the present invention, a layer is formed by placing a mixture of metal particles and brazing material particles directly on a substrate without using a binder. The mounting method may be, for example, a method of physically solidifying using a pressure plate or the like. In this way, since no binder is used, the binder does not remain in the heat transfer layer, and excellent heat transfer characteristics can be maintained. In addition, there is no need to worry about explosive combustion caused by the binder, and the method has excellent workability and safety.

更に、本発明における加熱の際の非酸化性雰囲
気は、真空、Ar、N₂等の雰囲気が適している。 Furthermore, the non-oxidizing atmosphere during heating in the present invention is preferably a vacuum, Ar, _N2 atmosphere, or the like.

（作用）空隙率数十％の金属粒子層を形成するに当り、
粒子層より小径のAlろう材を適量混合させ、真
空炉中でAlろう材を溶融させ、溶融ろうの表面
張力により粒子層を構成する金属粒子間及び粒子
と基板間を結合する。(Function) In forming a metal particle layer with a porosity of several tens of percent,
An appropriate amount of Al brazing material having a diameter smaller than that of the particle layer is mixed, the Al brazing material is melted in a vacuum furnace, and the surface tension of the molten solder bonds the metal particles constituting the particle layer and the particles and the substrate.

また、ろう材の溶融前後において該ろう材中に
含有されているMgが蒸発し、金属粒子Al製基板
の表面を還元し、純Al、Al合金表面の酸化皮膜
の除去あるいは該皮膜の生成防止作用をなす。 In addition, before and after melting the brazing filler metal, the Mg contained in the brazing filler metal evaporates, reducing the surface of the metal particle Al substrate, removing the oxide film on the pure Al and Al alloy surfaces, or preventing the formation of the film. act.

（実施例）第１図に示すように、アルミニウム合金（1000
系、3000系、5000系、6000系など）粒子１（粒径
100〜150μ）にAl−Si系ろう材であるA4004合金
（Si：9.0〜10.5％、Fe：0.8％以下、Cu：0.25以
下、Mn：0.10％以下、Mg：1.0〜2.0％、Zr：
0.20％以下、その他：0.15％以下、Al：残部）粒
子２（粒径10〜15μ）を重量比10：１になるよう
に混合し、真空炉中でA4004合金の溶融点直上
590〜610℃に数分加熱する。A4004合金の溶融前
後にその構成成分の１つであるMgが蒸発する
が、その時、アルミニウム合金粒子１、アルミニ
ウム基板３の表面を還元し、溶融ろうは、その表
面張力によりアルミニウム合金粒子１表面及びア
ルミニウム基板３表面を濡らす。その後、冷却
し、A4004合金が凝固すれば、第２図に示すよう
に、アルミニウム合金粒子１の相互間及びアルミ
ニウム合金粒子１とアルミニウム合金基板３とが
結合され、その結果、体積空隙率数十％のアルミ
ニウム合金よりなる多孔質粒子層（厚さ200〜
500μｍ）が基板上に形成される。このような層
をアルミニウム合金製熱交換器の沸騰伝熱面に利
用すれば、高熱伝達率の熱交換器が製作できる。(Example) As shown in Figure 1, an aluminum alloy (1000
type, 3000 series, 5000 series, 6000 series, etc.) Particle 1 (particle size
A4004 alloy (Si: 9.0-10.5%, Fe: 0.8% or less, Cu: 0.25 or less, Mn: 0.10% or less, Mg: 1.0-2.0%, Zr:
0.20% or less, other: 0.15% or less, Al: balance) particles 2 (particle size 10 to 15μ) were mixed at a weight ratio of 10:1 and heated in a vacuum furnace just above the melting point of A4004 alloy.
Heat to 590-610℃ for a few minutes. Before and after melting the A4004 alloy, Mg, one of its constituent components, evaporates, but at that time, the surfaces of the aluminum alloy particles 1 and the aluminum substrate 3 are reduced, and the molten solder reduces the surface of the aluminum alloy particles 1 and the aluminum substrate 3 due to its surface tension. Wet the surface of the aluminum substrate 3. After that, when the A4004 alloy is cooled and solidified, the aluminum alloy particles 1 are bonded to each other and the aluminum alloy particles 1 and the aluminum alloy substrate 3 are bonded to each other, as shown in FIG. % aluminum alloy porous particle layer (thickness 200~
500 μm) is formed on the substrate. If such a layer is used on the boiling heat transfer surface of an aluminum alloy heat exchanger, a heat exchanger with high heat transfer coefficient can be manufactured.

（発明の効果）アルミニウム合金製熱交換器において、体積空
隙率数十％の金属粒子層の製作が可能になつたこ
とにより、熱交換器の沸騰熱伝達率を格段に向上
することが可能となつた。(Effects of the invention) In an aluminum alloy heat exchanger, it has become possible to fabricate a metal particle layer with a volumetric porosity of several tens of percent, making it possible to significantly improve the boiling heat transfer coefficient of the heat exchanger. Summer.

[Brief explanation of drawings]

第１図、第２図は本発明の一実施態様例を示す
説明図である。更に、結合剤を使用しないので、
伝熱効率を向上させることができ、作業性、安全
性の点からも優れている。 FIGS. 1 and 2 are explanatory diagrams showing one embodiment of the present invention. Furthermore, since no binder is used,
It can improve heat transfer efficiency and is also excellent in terms of workability and safety.

Claims

[Scope of Claims] 1 A substrate made of Al, a plurality of fine metal particles placed on the substrate to form a layer, and an Al oxide film coated between the metal particles and on the substrate without intervening an Al oxide film. Arrived,
and an Al brazing metal film containing Mg that are fixed to each other, and the weight ratio of the metal particles and the brazing metal film is 9/1.
A heat transfer part of a heat exchanger, characterized in that the ratio is in the range of ~100/1. 2 Fine metal particles and Al brazing filler metal particles containing Mg are placed on an Al substrate at a weight ratio of 9/1 to 100/1.
1. A method for manufacturing a heat transfer part of a heat exchanger, which comprises mixing and mounting the mixture without using a binder within a range of 1 to 1, and heating the mixture to a brazing temperature in a non-oxidizing atmosphere.