JPH05320855A

JPH05320855A - ロウ付け用物質で被覆したアルミニウム造形品

Info

Publication number: JPH05320855A
Application number: JP3343533A
Authority: JP
Inventors: Richard Noel Jr; ノウル、リチャード、ジュニア
Original assignee: Norsk Hydro ASA
Current assignee: Norsk Hydro ASA
Priority date: 1984-01-18
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1993-12-07
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2680763B2

Abstract

(57)【要約】【目的】低温度でロウ付けできる複合アルミニウム造
形品を提供する。【構成】アルミニウムを押出し、その表面が新生表面
で酸化物のない状態で、亜鉛または亜鉛基合金からなる
ロウ付け用物質を被覆させて、熱交換器製造に適した複
合アルミニウム造形品を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被覆したアルミニウム造
形品に関し、更に詳しくは、熱交換器を製造する際に該
造形品を熱交換フィンに組み立てる間に加熱する時に、
はんだ付け用物質または低温ロウ付け用物質として作用
する無融剤金属層で被覆したアルミニウム中空造形品、
例えばアルミニウム管、及び上述のようなアルミニウム
造形品を被覆するための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術および課題】本明細書に使用する術語アル
ミニウムは、アルミニウム及びアルミニウム基合金を意
味することを意図するものである。自動車に設置されて
いる熱交換器／ラジエター中の管と熱交換フィンの接合
は、現在は主に２種の方法、すなわち管の機械的膨張ま
たは管の熱交換フィンへのロウ付けにより確保されてい
る。管の機械的膨張により行われる確実な接合は、実質
上円形の管を使用した場合にのみ達成されるものであ
り、これは熱交換器の制限された熱性能を意味するもの
である。ロウ付けした銅製フラット管または黄銅製フラ
ット管が自動車のラジエターに多量に使用されており、
安価な既知のロウ付け技法を使用した場合に良好な性能
を提供する。自動車工業において、鋼及び銅はアルミニ
ウムまたはマグネシウムのようなより軽質な物質に代え
られる傾向が増大している。

【０００３】しかし、アルミニウムのアルミニウムへま
たは他の金属類へのはんだ付けまたはロウ付けは、アル
ミニウム部材の表面を大気へ露出するとすぐに形成され
るアルミニウム酸化物層が存在するために、困難な作業
である。この酸化物層は濡れの性質が少ないので、ロウ
付けした部材間の強固な金属結合の形成を妨げる。それ
故、はんだ付け／ロウ付け前にアルミニウム酸化物を除
去するために、アルミニウム表面を予備処理することが
実際上必要となる。アルミニウム部材の次工程での用途
にしたがって、該酸化物層を除去するために種々の方法
が使用される。アルミニウム部材を溶融塩及びロウ付け
用融剤の浴に浸漬するか、または予熱された部材から酸
化物層を除去するロウ付け用融剤に露出することからな
る、融剤ロウ付けと呼称される方法が広く使用されてい
る。該方法は酸化物の除去に関しては非常に効果的であ
るが、しかし、融剤がロウ付けした継ぎ目に残存して重
大な腐食問題を示すことを回避することは実質上不可能
である。

【０００４】更に、通常使用されるロウ付け用物質は、
高温ロウ付け用合金であるＡl−Ｓi合金である。実際に
被覆管上の所定の位置に部品を設置してロウ付けされる
装置を組み立てる場合、次に組体を減圧炉中に装填して
加熱する。しかし、このロウ付け用合金の溶融温度はア
ルミニウムの溶融温度よりあまり低くない５６５℃〜５
９５℃の範囲内にあり、結果として温度を非常に正確に
制御しなければならない。しかし、ロウ付け合金から珪
素が気化して温度センサーを含む加熱装置内の表面に沈
着する傾向にあり、それによって、どんなに良くても制
御が不確実になる。従つて、この方法はあまり確実でな
く且つあまり効果的なものではない。無融剤ロウ付け方
法は減圧下または不活性雰囲気中で好都合に行うことが
でき、米国特許第3,373,482号及び同第3,979,042号明細
書に記載されている。上述の方法の一般的な欠点は、洗
浄／予備処理操作の必要性が削除されず、また酸化物層
を破壊するか、または酸化物層中に亀裂を造るために
は、より高い温度を必要とすることにある。それ故、上
述の方法は高価であり、特別な用途に限定される。

【０００５】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的は
被覆したアルミニウム造形品、特に、低温で無融剤はん
だ付け／無融剤ロウ付けを行うのに適したはんだ付け用
物質またはロウ付け用物質の無融剤皮膜をもつ中空造形
品、例えば管を提供することにある。本発明の他の目的
は、アルミニウム造形品の耐食性を改善したはんだ付け
用物質またはロウ付け用物質で下塗りしたアルミニウム
造形品、すなわちロウ付けしたアルミニウム熱交換器に
特に適したアルミニウム造形品を提供するにある。該造
形品は山形材、Ｉ型ビーム、Ｈ型ビームまたはフランジ
のような断面をもつ細長いアルミニウム部材または細長
いアルミニウム部材を形成する多くの他の造形品、特に
中空造形品、例えば適宜に内部間仕切壁または多数の空
間部をもつことができる円または平坦な長円形等の種々
の断面形状をもつ管を意味するものである。

【０００６】所望の形状及び寸法にアルミニウムを押出
成形するか、またはアルミニウムから造形品を形成する
他の方法により提供される本発明によるアルミニウム造
形品は、次工程で該造形品を他の構造部材と無融剤はん
だ付けまたは無融剤低温ロウ付けする、例えば熱交換器
を製造する際に管を熱交換フィンとはんだ付けまたはロ
ウ付けするための、無融剤はんだ付け用物質または無融
剤ロウ付け用物質を構成する金属質層で被覆されてい
る。被覆層として塗布されるはんだ付け用物質またはロ
ウ付け用物質は亜鉛基合金よりなる。本発明の複合アル
ミニウム造形品は所望の形状にアルミニウムを形成する
工程、アルミニウム造形品の外表面を金属層で被覆する
次工程を行う前に該造形品の表面の酸化を回避するため
に該表面と大気の接触を防止する工程、及びその後の造
形品の外表面を金属質層で被覆する工程により提供され
る。

【０００７】

【実施例】次に、本発明を例及び本発明の複合アルミニ
ウム造形品を提供するための方法及び装置を概略的に記
載する添付第１図と関連して、より詳細に記載する。本
発明によるアルミニウム造形品に施されるはんだ付け／
ロウ付け用被覆は亜鉛基合金であり、Ａｌ１.０〜１
０.０重量％及び必要の場合にはＣuを３.５重量％以下
含有し、且つ残余が亜鉛であるＺnＡｌ合金が好適であ
る。この合金組成物は約３８５〜４２０℃で低温被覆す
ることができ、結果として熱交換器を組み立てる間の被
覆した管と熱交換フィンのロウ付けを低温且つ低コスト
で行うことができる。３.０〜６.０重量％のＡｌを選択
的に添加すれば、溶融亜鉛によるアルミニウムの濡れ特
性が改善され、またＣuの併用は冷間状態で高引張力の
造形品に充分に延性のある皮膜を形成する。

【０００８】例１アルミニウム引抜管を窒素の保護雰囲気中で該管の表面
の酸化物を機械的に浄化し、次に該管を直接、すなわち
窒素保護雰囲気中でＡｌを５.８重量％及びＣuを１.０
重量％含有し、且つ残余が主に亜鉛である亜鉛合金の溶
融浴へ送った。冷たいアルミニウム上に過剰の亜鉛の凝
結を防止するために、亜鉛浴の温度を450 ℃に維持し
た。３秒の接触時間後、該管を亜鉛浴から取り出し、次
に散水することにより冷却した。亜鉛被覆の密着性層
は、上述のようにアルミニウム引抜管を浴で処理するこ
とによって達成することができた。第１図に示すような
本発明の複合アルミニウム造形品を製造するための装置
は、所望の形態のアルミニウム部材(2) を成形するため
の成形装置、例えば押出機(1) 、特に押出機(1) に供給
されるアルミニウム(3) から管を成形するための押出機
(1) を含む。押出機の押出ダイ(4) からの出口の周囲に
あって且つ押出ダイ側の押出機端部の実質上ガスが密封
されている部分が酸化防止室(5) であり、装入口(6) を
通して酸化防止ガス、例えば窒素のような不活性ガスが
供給される。酸化防止室は、押出成形した造形品が該室
を通過する前に所望の被覆温度以下に冷えないように充
分に短いものである。酸化防止室から押出成形されたア
ルミニウム造形品は、大気に露出することなしに、すな
わちアルミニウム造形品の酸化を防止して該造形品を被
覆するための装置、例えばはんだ付け物質またはロウ付
け物質の浴(7) に送られる。本発明装置の特別な実施態
様において、これは浴(7) を酸化防止室(5)の排出口に
直接取り付けることによってなされている。この特別な
実施態様において、上述のように被覆したアルミニウム
造形品を、次に慣用のワイパー(8) に通して該造形品か
ら過剰の被覆金属を拭き取り、次に周囲大気中で冷却す
るか、または水急冷装置（図示せず）のような冷却装置
を通過させることによって、被覆したアルミニウム造形
品を冷却することができる。皮膜を塗布するための上述
の装置は、アルミニウム造形品(2) が直接通過する浴
(7) として本明細書では示す。しかし、浸漬、スプレー
被覆及び蒸着のような種々の既知の被覆操作が本発明の
範囲内で使用することができる。押出成形した造形品
が、押出機を出る時点から被覆される時点までの間に、
周囲大気または他の酸化雰囲気に該造形品が露出しない
ように注意しなければならない。

【０００９】押出ダイを出た後の造形品は、発生期状態
の新生表面を有し、全ての表面に酸化物がなく、また約
４００℃〜約４２５℃の温度を保持しており、その結果
として造形品を更に加熱する必要がない。得られた被覆
したアルミニウム造形品は、熱交換器に特に適した耐食
性で漏れのない管を提供する。慣用の被覆方法と比較し
て、本発明方法により押出成形した造形品へ付与される
他の有利な特徴は、作業性の改善にある。従来法におい
ては、押出成形したアルミニウム造形品にロウ付け用融
剤を塗布する前、または溶融塩及びロウ付け用融剤の浴
に含浸する前に酸化物皮膜を除去するために、押出成形
した造形品は充分予熱されるが、その場合、該アルミニ
ウム造形品はアルミニウムに結晶粒が成長し、それによ
って作業性が低減する。本発明方法においては、中間加
熱工程なしに押出成形の後直ぐに被覆が行われるため
に、結晶粒が完全に成長するためには時間が不充分であ
る。

【００１０】例２平坦な長円形の断面をもつ中空アルミニウム管を慣用の
押出機から約５１０℃の温度で押出成形し、該管を押出
機の押出ダイの周囲の前記押出機に実質上ガスが密封さ
れた状態で連通する酸化防止室へ、直接すなわち周囲大
気に露出することなく送られる。酸化防止室は窒素で満
たされており、約７０cm〜約１００cmの長さである。酸
化防止室の端部で、中空アルミニウム管は、該管へはん
だ付け用物質またはロウ付け用物質を塗布するために優
れた温度である約４００℃に冷却される。このようにし
て冷却した管を、次にＡｌが約３.５〜４.５重量％、Ｃ
uが約２.５〜３.５重量％、Ｍgが約０.０５重量％及び
残余がＺnからなり、３８０〜３８２℃の温度であるＺn
ーＡｌ無融剤はんだ付け用合金の浴へ直接、すなわち周
囲大気に露出することなく送る。その後、上述のように
して被覆した管を慣用のワイパーに通して、該管から過
剰の被覆金属を拭き取り、次に大気中で該管を冷却し
た。

【００１１】

【発明の効果】このようにして完成した管に、部品をは
んだ付けすることによって該管を容易に組み立てること
ができる。例えば、該管がラジエターのコアチューブを
形成する場合には、フィンを該管上に設置し、約４００
℃の温度の加熱室を単に通過させることによって、フィ
ンを管にはんだ付けすることができる。はんだ付け用融
剤を使用する必要はなく、はんだ付け温度は従来技術と
異なり非常に低く、これは低コストでラジエターを組み
立てることができることを意味する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複合アルミニウム造形品を製造するた
めの装置の例を示す。

【符号の説明】

１押出機２アルミニウム部材５酸化防止室７ロウ付け物質の浴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２３Ｃ 2/06 Ｆ２８Ｆ 1/32 Ａ 9141−3Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面を実質的に酸化物の存在しない状態に
保ちながら成形されたアルミニウムまたはアルミニウム
合金のコアと、該コアの表面に沈着されたはんだ付け用
またはロウ付け用物質の外被層とからなる熱交換器製造
に適した複合アルミニウム造形品であり、該外被層は、
はんだ付け用またはロウ付け用物質として、亜鉛または
亜鉛基合金を、次の段階で該コアを他の部材に結合させ
る際、はんだ付け用またはロウ付け用物質として働くの
に十分な厚さに、溶融状態で、かつ該アルミニウムまた
はアルミニウム合金のコアの表面を新生表面で実質的に
酸化物の存在しない状態に保ちながら、沈着させたもの
である、複合アルミニウム造形品。
【請求項２】亜鉛基合金がＡlを１.０〜１０.０重量％
および必要の場合にはＣuを３.５重量％以下含有する、
請求の範囲第１項記載の複合アルミニウム造形品。
【請求項３】Ａlが３.０〜６.０重量％亜鉛基合金中に
存在する、請求の範囲第１項または第２項記載の複合ア
ルミニウム造形品。
【請求項４】Ａl が３.５〜４.５重量％およびＣu が
２.５〜３.５重量％亜鉛基合金中に存在する、請求の範
囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の複合アルミニウ
ム造形品。