JPH067928A - Mg含有アルミニウム材のろう付方法 - Google Patents

Mg含有アルミニウム材のろう付方法

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JPH067928A
JPH067928A JP12194692A JP12194692A JPH067928A JP H067928 A JPH067928 A JP H067928A JP 12194692 A JP12194692 A JP 12194692A JP 12194692 A JP12194692 A JP 12194692A JP H067928 A JPH067928 A JP H067928A
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JP
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brazing
flux
atmosphere
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ppm
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JP12194692A
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English (en)
Inventor
Shuichi Murooka
秀一 室岡
Yasuhiro Osame
康弘 納
Tomoko Arai
智子 荒井
Shoichi Sato
昭一 佐藤
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Altemira Co Ltd
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Showa Aluminum Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ろう付炉内をフラックスガスを含む雰囲気に
調整し、該雰囲気中で0.5〜2.5wt%のMgを含
有する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Mg含有アルミニウム
材のろう付方法において、Mgとフラックス含有元素と
の反応生成物の形成およびアルミニウムろう付品表面の
フラックス残留なくして、ろう付性に優れるとともに、
外観品質および表面処理性に優れるアルミニウム材のろ
う付方法を提供する。 【構成】 ろう付炉内の雰囲気中の水分濃度が120p
pm以下に、酸素濃度が120ppm以下に、フラック
スガス濃度が200ppm以下にそれぞれ規制されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は0.5〜2.5wt%の
Mgを含有するアルミニウム材のろう付方法、例えば、
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。
【0002】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。
【0003】
【従来の技術】Mg含有アルミニウム材は高強度である
ため、強度の要求される各種アルミニウム製品の材料と
して広く用いられている。
【0004】しかしながら、Mg含有アルミニウム材は
ろう付性、特にフラックスろう付性に劣るものであった
ため、自動車用ラジエータ、カークーラー用エバポレー
タ、コンデンサのようなろう付品の材料としての適用に
は限界があった。
【0005】すなわち、従来一般にフラックスろう付
は、フラックス懸濁液を接合すべきアルミニウム材に塗
布し、乾燥したのち、所定温度に加熱することにより行
われていたが、アルミニウム材表面に多量のフラックス
が付着するため、殊にフラックスとして非腐食性のフッ
化系フラックスを用いた場合には、フラックスとアルミ
ニウム材中のMgとが反応してMgF2 またはKMgF
3 等の綿状の反応生成物が形成される。そして、これが
フラックス効果を低下させるため、十分なろう付を行う
ことができず、このことがMg含有アルミニウム材のろ
う付品への適用拡大を妨げる原因となっていた。また、
前記反応生成物や残留フラックスが製品表面に付着して
外観品質および表面処理性の低下を招くという問題もあ
った。
【0006】そこで、近年、塩化物系または弗化物系フ
ラックスをガス化させた雰囲気中でMg含有アルミニウ
ム材をろう付する方法が提案されており、フラックスガ
スを0.05mmHg以上かつ3.5mmHg未満存在
させた非酸化雰囲気中でろう付する方法が提案されてい
る。(特開平3−114667号)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述さ
れたようなフラックスガス含有雰囲気下でMg含有アル
ミニウム材のろう付を行った場合でさえ、フラックス濃
度が高いためにやはりMgとフラックスに含有される例
えばFとが反応してMgF2 またはKMgF3 なる綿状
の反応生成物を形成してフラックス効果を低下させると
ともに、これらの反応生成物や残留フラックスが製品表
面に付着して外観品質および表面処理性を低下を招くと
いう問題点は依然として存在する。
【0008】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、Mgを含有するアルミニウム材のろう付にお
いて、フッ化物フラックスを用いた場合であってもMg
とフラックスとの反応生成物の形成をなくして、ろう付
性に優れるとともに、外観品質に優れかつ表面処理性に
優れるMg含有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。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、発明者らは種々実験と研究を重ねた結果、前述のフ
ラックスガス含有雰囲気下において生じるろう付品表面
のMgとフラックスとの反応生成物の付着およびフラッ
クス残留が、ろう付雰囲気中の水分および酸素濃度の高
いことに起因して生じていることを知見した。すなわ
ち、雰囲気中の水分および酸素濃度が高いと、良好なろ
う付性を得るためにフラックスガスの濃度を高くせざる
を得ず、その結果としてろう付品表面の付着フラックス
量が増加してアルミニウム材に含有されるMgとフラッ
クスに含有される元素(例えばF)との反応が促進され
るとともに、余剰フラックスがろう付品表面に残留する
ことがわかった。
【0010】本発明はかかる知見に基づいてなされたも
のであって、雰囲気中の水分濃度および酸素濃度を低く
抑制することにより、フラックスガス濃度を低くし、M
g含有アルミニウム材の良好なろう付を可能としてもの
である。より具体的には、ろう付炉内をフラックスガス
を含む雰囲気に調整し、該雰囲気中で0.5〜2.5w
t%のMgを含有する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Mg含
有アルミニウム材のろう付方法において、前記雰囲気中
の水分濃度が120ppm以下に、酸素濃度が120p
pm以下に、フラックスガス濃度が200ppm以下に
それぞれ規制されていることを特徴とするアルミニウム
材のろう付方法を要旨とする。
【0011】本発明によるろう付方法の対象となるアル
ミニウム材はMgを0.5〜2.5wt%含有するもの
であり、具体的には0.5〜2.5wt%Mg含有Al
−Mg合金、0.5〜2.5wt%Mg含有Al−Mg
−Zn合金、0.5〜2.5wt%Mg含有Al−Si
−Mg合金,0.5〜2.5wt%Mg含有Al−Si
−Zn−Mg合金等である。なお、Mg含有量が0.5
wt%未満のAl合金については従来のろう付方法によ
ってもろう付が可能であり、また2.5wt%を超える
Al合金についてはMgとフラックスとの反応が促進さ
れるために本発明によってもろう付は困難である。
【0012】一般に、ろう付雰囲気はN2 ガス等の不活
性ガス雰囲気とするが、この雰囲気において水分濃度が
120ppmを超え、あるいは酸素濃度が120ppm
を超えるとアルミニウム材表面の酸化皮膜の成長が促進
され、フラックスガスの酸化皮膜除去作用にもかかわら
ず酸化皮膜が再生成される。このため、酸化皮膜を十分
に除去するにはいきおいフラックスガス濃度を高くせざ
るを得ず、そうするとろう付後におけるアルミニウムろ
う付品の表面に白色のフラックスが付着残留することに
より、またアルミニウム材に含有されるMgとフラック
ス含有元素(例えばF)との反応生成物により、フラッ
クス効果の低下、外観品質の低下ならびに後工程での表
面処理性の低下を招来する。そこで、本発明において
は、ろう付雰囲気中の水分濃度は120ppm以下に、
酸素濃度は120ppm以下に規定されなければならな
い。水分濃度および酸素濃度は少なければ少ないほどフ
ラックスガス量は少なくて済み、ろう付品表面へのフラ
ックス付着残留の危険度、Mg−フラックス含有元素間
の反応生成物の形成の危険度も低下する。特に好ましく
は、雰囲気中の水分濃度は20ppm以下、酸素濃度は
40ppm以下に規定するのが良い。なお、水分濃度は
製品の吸着水分の放出によって高くなるので、ろう付ゾ
ーンの前の予熱ゾーンで十分に水分除去することが必要
である。また、雰囲気ガスとしてのN2 ガスは水分およ
び酸素を含まないものが望ましい。
【0013】前述されたような水分濃度および酸素濃度
規制下において、雰囲気中のフラックスガス濃度は20
0ppm以下に規定されなければならない。フラックス
ガス濃度が200ppmを超えると、フラックスの量が
多すぎてMg−フラックス含有元素間の綿状の反応生成
物の形成が促進されるとともに、ろう付品表面に多量の
フラックスの付着残留による白色化を来す恐れがある。
したがって、フラックスガス濃度を200ppm以下の
範囲に規定することにより、Mg−フラックス含有元素
間の反応生成物も形成されず、十分なフラックス効果が
もたらされて良好なろう付接合が実現でき、しかもろう
付後のアルミニウム材の残留フラックス量がを0.2g
/m2 以下、好ましくは0.05g/m2 以下にとどめ
られる。なお、特に好ましいフラックスガス濃度は65
ppm以下である。なお、フラックスガス濃度が低すぎ
るとろう付そのものが困難となることから、フラックス
ガス濃度は1ppm以上確保するのが好ましい。
【0014】ここに、フラックスガスとはフラックスが
気化したものをいう。フラックスの種類としては特に限
定されるものではないが、非腐食性のフッ化物系フラッ
クス、例えばKAlF4 やその他フッ化アルミニウム
(AlF3 )成分とフッ化カリウム(KF)成分とを共
晶組成ないしそれに近い組成範囲に含んで実質的に錯体
化された錯体混合物等をあげ得る。最も好ましくはフラ
ックス作用の良好性、ガス化容易性等の面からKAlF
4 を用いるのが良い。
【0015】フラックスとしてKAlF4 を用いる場
合、雰囲気中の水分およびフラックスガスの濃度比は水
分濃度1に対してフラックスガス濃度1を超えるものに
設定するのが良い。これは、雰囲気中の水分とKAlF
4 とが次の化学式で示されるように等量反応してKAl
4 が消失する恐れがあることから、KAlF4 の量を
水分量よりも多く設定し、完全反応した場合であっても
KAlF4 を雰囲気ないに残存させるためである。特に
好ましくは水分とフラックスガスの濃度比はこれを1:
1.1以上に設定するのが良い。
【0016】 3KAlF+3HO→6HF+KAlF+Al ところで、雰囲気中にHFが含まれていると、HFがア
ルミニウム材のAlと反応してAlF3 等の緻密な膜を
形成してろうの濡れ性を阻害するため、ろう付雰囲気中
のHF濃度は60ppm以下に規制するのが良い。
【0017】ろう付雰囲気等をフラックスガスを含む雰
囲気に調整するための手段は特に限定されることはな
く、フラックスを炉外でガス化して炉内に供給しても良
いし、フラックスを収容した容器を炉内に配置して炉内
で蒸発ガス化しても良い。ただし、フラックスガス濃度
の調整の容易性等の面で炉外でガス化して、このガスを
炉内に供給するのが最も好ましい。
【0018】前述されたように、炉内雰囲気を所定範囲
の水分濃度、酸素濃度およびフラックスガス濃度に調整
した後、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材を用いて、従来と同様に590
〜610℃×1〜15分程度に加熱することによりろう
材を溶融し、Mg含有アルミニウム材のろう付接合が達
成される。
【0019】
【作用】本発明においては、雰囲気中の水分濃度、酸素
濃度を低く規制することによりフラックスガス濃度も低
く設定することができるため、アルミニウム接合部材に
含有されるMgとフラックスガスに含有される元素との
綿状の反応生成物を形成することがなく、またろう付後
の製品表面にフラックス付着残留を生じることもない。
【0020】
【実施例】
(実施例1)A6063(Mg含有量0.79wt%)
合金からなる肉厚2mmの基材と、A3003合金を心
材としAl−8wt%Si合金を皮材としたクラッド率
10%、厚さ1mmの両面ブレージングシート材とを用
いて逆T継手試験片を組み立てた。そして、前記組み立
て物を水分濃度40ppm、酸素濃度30ppm、KA
lF4 フラックスガス濃度50ppmに調整したN2
囲気中で605℃×5分間加熱してろう付を行った。
【0021】(実施例2)実施例1の組み立て物におけ
る基材としてA5052合金(Mg含有量2.47wt
%)を用いて、実施例1と同じ条件でろう付を行った。
【0022】(実施例3)実施例1の組み立て物におけ
る基材としてA6063合金に2wt%のZnを添加し
た合金を用いて、実施例1と同じ条件でろう付を行っ
た。
【0023】(実施例4)A3003合金(Mg含有量
0.01wt%以下)からなる肉厚3mmの基材と、A
3003合金を心材とし4004合金(Al−9.3w
t%Si−1.9wt%Mg)を皮材としたクラッド率
9%、厚さ1mmの両面ブレージングシートとを用いて
逆T継手試験片を組み立てた。そして、前記組み立て物
を水分濃度10ppm、酸素濃度4ppm、KAlF4
フラックスガス濃度20ppmに調整したN2 雰囲気中
で605℃×5分間加熱してろう付を行った。
【0024】(実施例5)実施例4の組み立て物におけ
るブレージングシートの皮材として4004合金に1w
t%のZnを添加した合金を使用して、実施例4と同じ
条件でろう付を行った。
【0025】(実施例6)実施例4におけると同様の組
み立て物を、水分濃度100ppm、酸素濃度90pp
m、KAlF4 フラックスガス濃度145ppmに調整
したN2 雰囲気中で605℃×5分間加熱してろう付を
行った。
【0026】(比較例1)実施例1におけると同様の組
み立て物を、水分濃度150ppm、酸素濃度200p
pm、KAlF4 フラックスガス濃度290ppmに調
整したN2 雰囲気中で605℃×5分間加熱してろう付
を行った。
【0027】(比較例2)実施例4におけると同様の組
み立て物を、水分濃度120ppm、酸素濃度100p
pm、KAlF4 フラックスガス濃度360ppmに調
整したN2 雰囲気中で605℃×5分間加熱してろう付
を行った。
【0028】上記により得たろう付品につき、ろう付性
および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、各ろう付品をリン酸クロ
メート処理後アクリル系樹脂を吹付け塗装した後、塗膜
面に1mm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(碁盤目試験)。
それらの評価結果を表1に示す。
【0029】
【表1】 表1の結果から、本発明によればMgを含有するアルミ
ニウム材であっても、フラックス効果を低下させること
なく良好なろう付を行い得るとともに、ろう付後のアル
ミニウム材の表面におけるMg−フラックス含有元素間
の反応生成物の形成およびフラックスの付着残留を解消
し得て、塗膜の密着性が良く表面処理性をも向上し得る
ことを確認した。
【0030】
【発明の効果】本発明は、上述の次第で、ろう付炉内を
フラックスガスを含む雰囲気に調整し、該雰囲気中で
0.5〜2.5wt%のMgを含有するアルミニウム接
合部材を所定温度に加熱し、接合用ろう材を溶融してろ
う付を行うアルミニウム材のろう付方法において、前記
雰囲気中の水分濃度が120ppm以下に、酸素濃度が
120ppm以下に、フラックスガス濃度が200pp
m以下にそれぞれ規定されていることを特徴とするもの
であるから、フラックス量を必要最少限に抑制すること
ができる。このため、フラックスがフッ化物系フラック
スであっても、フラックス使用量の減少によりMg−フ
ラックス含有元素間の反応生成物の形成およびろう付後
のアルミニウム材表面におけるフラックスの付着残留を
なくすことができ、外観品質に優れた商品価値の高いア
ルミニウムろう付品を提供できる。したがって、強度に
優れたMg含有アルミニウム材のろう付品への用途拡大
を図ることができる。のみならず、ろう付後に耐食処
理、塗装等の表面処理を施す場合にも、皮膜、塗膜の剥
れのない密着性に優れたものとすることができる。
【0031】しかもまた、フラックスガス濃度が低いた
め、ろう付炉の損傷も少なくメンテナンス頻度も少なく
て済み、経済上も極めて有利なものとなし得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 昭一 大阪府堺市海山町6丁224番地 昭和アル ミニウム株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ろう付炉内をフラックスガスを含む雰囲
    気に調整し、該雰囲気中で0.5〜2.5wt%のMg
    を含有する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Mg含有アルミニ
    ウム材のろう付方法において、 前記雰囲気中の水分濃度が120ppm以下に、酸素濃
    度が120ppm以下に、フラックスガス濃度が200
    ppm以下にそれぞれ規制されていることを特徴とする
    Mg含有アルミニウム材のろう付方法。
JP12194692A 1992-05-14 1992-05-14 Mg含有アルミニウム材のろう付方法 Pending JPH067928A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2387136A (en) * 2002-04-02 2003-10-08 Visteon Global Tech Inc High strength CAB brazed heat exchangers using high strength fin materials
JP2014004597A (ja) * 2012-06-21 2014-01-16 Mitsubishi Electric Corp 加熱装置

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