JPH05215478A - アルミニゥム細管の接合部の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 従来殆ど不可能に近いとされてきた溶接によ
るアルミニゥム細管相互の接合及びアルミニゥム細管の
端末封止を、硬ろうに依るろう接に依り溶接構造に勝る
とも劣らぬろう接構造を提供する。 ［構成］ 銀ろうに代表される、ろう接温度がアルミニ
ゥムの溶融温度より低い、所定の硬ろうに対してろう接
性の良好な、所定の金属メッキをアルミニゥム細管の表
面に施した。接手及びキャップとしては所定の硬ろうに
対してろう接性の良好な金属で形成されたものを用いて
突合せろう接により接合構造を構成した。 ［効果］ アルミニゥム溶接構造より強靭な且つ信頼性
の高いろう接構造が得られた。作業性も極めて良好で歩
留は９５％にも達し、完全に目的を達成することが出来
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニゥム細管の接
合部の構造に関するもので、アルミニゥム細管の突合せ
接合および端末封止を容易にすると共に接合部及び封止
部の信頼性を向上せしめることを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】アルミニゥム管の接合部の構造において
は、フランジによる接続または封止、ねじ込みによる接
続または封止、等の機械的接合構造の適用が困難な場合
が多い。そのような場合には、ろう接または溶接による
接合構造が必要となる。然しアルミニゥム相互のろう接
は、作業性が良好であるという利点はあるが、信頼性の
高い優良なろう材や適切なフラックスが未だ完成してい
ないために、繰り返し荷重や温度サイクル等に対する耐
久性が乏しく、寿命の長期保証が得られないので、その
採用が忌避されており、主として溶接構造が多用されて
いる。

【０００３】従来アルミニゥム管の溶接接続は至難とさ
れてきたがミグ溶接やティグ溶接に代表されるアルゴン
アーク溶接法の進歩により近年は比較的容易な作業にな
りつつある。然し外径４ｍｍ以下の如き細管の場合は、
溶接部の管内表面に発生する裏波による管の閉塞を防止
することが極めて困難であり、更らに加えてこのような
細管に於ては肉厚が極めて薄いのでアークによる穿孔の
発生率が高く、溶接による接続は不可能とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する問題点は、従来技術ではアルミニゥム細管の接合に
おいてはろう接による信頼性の高い接続は不可能であ
り、また溶接による接続も極めて困難で、不可能に近い
とされてきた点である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明における問題点を
解決するための手段は、ろう接構造の長所である良好な
作業性を活用すると同時に、ろう接部の信頼性を大幅に
改善して、溶接構造にも匹敵する高い信頼性の、ろう接
構造のアルミニゥム細管接合部を提供する所にある。

【０００６】即ちその手段はアルミニゥム細管の突合せ
接合部、または端末封止部において、少なくもそれら各
部に近接する部分のアルミニゥム細管の表面には所定の
金属メッキが施されてあり、接合部の接手及び封止部の
キャップなどの接合補助部品は、上述のメッキ金属に対
し所定の硬ろう材により高い信頼性でろう接することが
容易な金属材料にて形成されてあり、アルミニゥム細管
とそれらの接合補助部品とは上述の金属メッキ層を介し
て、相互に所定の硬ろう材によりろう接接合されてあ
り、この所定の硬ろう材のろう接作業温度はアルミニゥ
ムの融点より低い温度であることを特徴としている。

【０００７】この手段における所定の金属メッキとして
は、アルミニゥム表面との結合力が強く且つ電食が発生
する恐れのない金属のメッキが選択される。従って銅メ
ッキ等の如きアルミニゥムに対して標準電極電位差が著
しく大きな金属のメッキは好ましくない。またこの手段
における所定の硬ろう材は、そのろう接作業温度がアル
ミニゥムの溶融温度より低いことが必須条件である。更
にこの硬ろう材としては上述のメッキ金属との間で電食
が発生する恐れの無い材料を選択する必要がある。

【０００８】

【実施例１】図１は本発明のアルミニゥム細管の接合部
の基本構造及び第一実施例を示す一部断面図である。図
において１及び２は夫々アルミニゥム細管であり、それ
らは少なくも突合せ接合部Ｃ及び端末封止部Ｅに近接す
る部分の外周表面には所定の金属メッキ５及び６が施さ
れてあり第一実施例としてはニッケルメッキが施されて
ある。

【０００９】図に於てはこのニッケルメッキは上述のご
とく部分的に施されてあるが実用的にはアルミニゥム細
管の全表面に施されてあっても良い。むしろその方がメ
ッキ作業としては容易な場合が多く、更にアルミニゥム
細管の機械的強度を強化せしめたり、耐食性を改善する
などの利点もある。

【００１０】従来アルミニゥムに対するニッケルメッキ
は極めて困難とされており、銅下地メッキを施した後に
実施されるのが常であったが銅下地メッキは電食発生の
引き金となる懸念があり高信頼性の要求には応えられな
かった。しかし近年は前処理による表面活性化技術が進
歩した結果、信頼性の高い直接ニッケルメッキが可能に
なっている。

【００１１】図１に於て３及び４は夫々突合せ接合の接
手及び端末封止のキャップである。これらの接合補助部
品は所定の硬ろう材によって上記のメッキ金属と高い信
頼性でろう接することが可能な金属材料にて形成されて
ある。第１実施例としてこれらはアルミニゥムにて形成
されニッケルメッキが施されてある。７及び８は夫々ア
ルミニゥム接手及びアルミニゥムキャップのニッケルメ
ッキであり図においては内表面のみに施してあるが実用
的には内外全表面に施される。

【００１２】９及び１０は夫々所定の硬ろう材によりメ
ッキ金属５、６を介して接手及びキャップとアルミニゥ
ム細管の突き合わせ部及び端末部をろう接している。こ
の硬ろうのろう接作業温度はアルミニゥムの溶融温度よ
り低温度であることが必須条件である。第１実施例とし
ては所定の硬ろう材として作業温度が６６０℃以下の銀
ろうが使用される。銀ろうは２層のニッケルメッキ間を
相互に高い信頼性で強固にろう接、接合することができ
る。

【００１３】

【実施例２】図２及び図３は本発明の第２実施例の説明
図である。図３に於ける突合せ接合部Ｃ及び端末封止部
Ｅは基本的には図１のそれらと同じではあるが、アルミ
ニゥム接手３及びアルミニゥムキャップ４は、その内外
の全表面にニッケルメッキが施されたＣ型断面形状のア
ルミニゥム短細管が圧縮、または圧潰されて形成されて
あることが特徴になっている。このようなＣ型断面形状
の短細管３は第２図の如く、全表面にニッケルメッキが
施されたアルミニゥムテープ１１を成型ダイス１４によ
り引き抜き成型して作られた細管を切断して得られる。
細管内に対するニッケルメッキは極めて困難であるが、
第２図の如き製作工程に依ってアルミニゥム接手３は、
その全表面にニッケルメッキを施した状態のものとして
容易に制作することができる。第１実施例におけるアル
ミニゥム接手３及びアルミニゥムキャップ４に於ては、
その内壁面にニッケルメッキを施す必要があり、その為
には作業能率の悪い無電解メッキ法によって実施する必
要があった。然し本実施例を適用すれば電解メッキ法に
よって高能率でかつ容易に実施することができる。図２
に於けるスリット１３は図３に於ては圧縮により間隙が
無くなり、銀ろうによりろう接接続されてある。９及び
１０は銀ろうによるろう接部であって、圧縮、圧潰によ
って形成された管間または管端末のニッケルメッキ面相
互の接触部分をろう接している。

【００１４】

【実施例３】図４は本発明の第３実施例を示す説明図で
ある。図に於て１５及び１６は夫々接合補助部品である
突合せ接続用接手及び端末封止用キャップであり、何れ
も純銅を素材としている。純銅はニッケルの如き各種の
メッキ金属と銀ろうの如き各種のろう材に依り容易にろ
う接することが出来る。

【００１５】銅材料はアルミニゥムと直接接触する場合
には標準電極電位差が大き過ぎるので電食を引き起こす
恐れがある。然し本実施例に於てはメッキ金属が介在し
てろう接されるから、メッキ金属の選択によって電食を
避けることができる。

【００１６】純銅細管はアルミニゥム細管に比較して極
めて強靭であるから接合部の機械的強度を増加せしめる
ことが出来るので、細管内に高圧ガスが封入される如き
場合の接手として大いに有効である。

【００１７】図４に於ける純銅キャップ１６には高圧ガ
ス注入細管１７が形成されてある。注入細管１７はガス
注入の完了と同時にカシメ部１８の如く圧潰カシメを施
してガスを封止する必要がある。この封止はカシメ圧に
より細管の内壁が圧接接合されて閉塞せしめられるもの
であり、純銅注入細管は圧接閉塞性が極めて良好な点に
特徴がある。アルミニゥム細管はこの圧接切合性が極め
て悪く高圧ガスの封止には使用することが出来ないた
め、高圧ガスを封入するアルミニゥム細管の端末には純
銅細管の接合が要望されていた。本実施例によってアル
ミニゥム細管の端末に純銅細管の高圧ガス用注入細管を
形成することが初めて可能になった。

【００１８】

【発明の効果】アルミニゥム細管に施された金属メッキ
と選択されたろう材によるろう接との相互作用は、アル
ミニゥム細管と各種特性の金属細管との接合を可能にし
た。またそれは接合作業を能率化するものでもあった。
更にそれはアルミニゥム細管適用上の各種問題点を解決
して、其の応用分野を大幅に拡大せしめるものであっ
た。

【００１９】特に外形５ｍｍ以下のループ型細管ヒート
パイプの分野に於て、其の効果は目覚ましいものがあっ
た。この分野に於ては細管ヒートパイプコンテナのアル
ミ化は、其の製造歩留が１０％にも及ばない為、業界の
強い要望にもかかわらず、実用化は殆ど不可能とされて
いた。しかし本発明の適用は、その製造歩留を少なくも
９５％以上に向上せしめ、その実用化を成功せしめた。
更に端末封止部に純銅の作動液注入細管を形成すること
を可能ならしめたことにより、高圧ガス作動液の封入が
可能になり、宇宙器機用及び極低温領域用にも適用が可
能な、高性能且つ軽量なアルミニゥムループ型細管ヒー
トパイプの実用化も見通しが得られるに至った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構造及び第１実施例の構成を示す
一部断面説明図である。

【図２】本発明の第２実施例の製造工程の一部を示す説
明図である。

【図３】本発明の第２実施例の構成を示す説明図であ
る。

【図４】本発明の第３実施例の構成を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

Ｃ 突合せ接合部 Ｅ 端末封止部 １ アルミニゥム細管 ２ アルミニゥム細管 ３ アルミニゥム接手 ４ アルミニゥムキャップ ５ ニッケルメッキ ６ ニッケルメッキ ７ ニッケルメッキ ８ ニッケルメッキ ９ 銀ろうろう接部 １０ 銀ろうろう接部 １１ ニッケルメッキアルミニゥムテープ １２ Ｃ字断面形状アルミニゥム細管 １３ スリット １４ 成型ダイス １５ 純銅接手 １６ 純銅キャップ １７ 高圧ガス注入管 １８ カシメ封止部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニゥム細管の突合せ接合部、また
   は端末封止部において、少なくもそれら各部に近接する
   部分のアルミニゥム細管の表面には所定の金属メッキが
   施されてあり、接合部の接手及び封止部のキャップなど
   の接合補助部品は、上述のメッキ金属に対し所定の硬ろ
   う材により信頼性の高いろう接を実施することが容易な
   金属材料にて形成されてあり、アルミニゥム細管とそれ
   らの接合補助部品とは上述の金属メッキ層を介して、相
   互に所定の硬ろう材によりろう接接合されてあり、この
   所定の硬ろう材のろう接作業温度はアルミニゥムの融点
   より低い温度であることを特徴とするアルミニゥム細管
   の接合部の構造。
2. 【請求項２】 所定の金属メッキはニッケルメッキであ
   り、所定の硬ろう材はろう接作業温度が６６０℃以下で
   ある銀ろうであることを特徴とする請求項１に記載のア
   ルミニゥム細管の接合部の構造。
3. 【請求項３】 突合せ接合部の接手及び封止部のキャッ
   プなどの接合補助部品は、内外全表面にニッケルメッキ
   が施されてあるＣ字断面形状のアルミニゥム短細管が、
   圧縮または圧潰されて形成されたものであることを特徴
   とする請求項１に記載のアルミニゥム細管の接合部の構
   造。
4. 【請求項４】 突合せ接合部の接手及び封止部のキャッ
   プなどの接合補助部品は、すべて純銅にて形成されてあ
   ることを特徴とする請求項１に記載のアルミニゥム細管
   の接合部の構造。