JPS642475B2 - - Google Patents

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JPS642475B2
JPS642475B2 JP16483180A JP16483180A JPS642475B2 JP S642475 B2 JPS642475 B2 JP S642475B2 JP 16483180 A JP16483180 A JP 16483180A JP 16483180 A JP16483180 A JP 16483180A JP S642475 B2 JPS642475 B2 JP S642475B2
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JP
Japan
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brazing
metal
metal powder
metal surface
binder
Prior art date
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JP16483180A
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English (en)
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JPS5788967A (en
Inventor
Tomyoshi Kanai
Yasuhisa Kutsukake
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Altemira Co Ltd
Original Assignee
Showa Aluminum Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属表面に高伝熱性能を有する多
孔質層を形成する方法に関する。
金属表面に高性能伝熱面を形成する方法とし
て、金属表面を粗くするもの、金属表面に機械加
工により凹凸を形成したフインを立設したりする
もの、または金属表面に焼結により多孔質層を形
成するものが知られており、これらのうち最後の
焼結によるものが、伝熱性能および製品への適応
性の点で優れている。ところが、焼結による場合
には、焼結の状態によつて性能が異なり、製造管
理が複雑であり、加熱温度が高いため基材金属の
強度が低下するというような欠点がある。
この発明は、上記の実情に鑑みてなされたもの
であつて、高性能の伝熱面を得ることができ、製
造管理が容易でコストが安く、かつ基材金属の性
能の劣化が小さい、金属表面に多孔質層を形成す
る方法を提供することを目的とする。
この発明の第1のものは、直径20〜500μmの金
属粉末と直径20〜200μmのろう材粉末にろう付中
に分解、蒸発するプラスチツク結合剤を混ぜ、こ
れらの混合物を、溶剤によつて適度な粘性を有す
るスラリーとした後、金属表面に塗布して、真
空、非酸化性雰囲気または還元性雰囲気中で加熱
し、金属粉末を金属表面にろう付して接合すると
ともに、プラスチツク結合剤を分解、蒸発させて
結合剤があつた部分に多数の空隙を生じさせるこ
とを特徴とする金属表面に多孔質層を形成する方
法である。
また、この発明の第2のものは、直径20〜
500μmの金属粉末にろう付中に分解、蒸発するプ
ラスチツク結合剤を混ぜ、これらの混合物を、溶
剤によつて適度な粘性を有するスラリーとした
後、金属表面に被覆したろう材または金属表面に
置いたシート状のろう材に塗布して、真空、非酸
化性雰囲気または還元性雰囲気中で加熱し、金属
粉末を金属表面にろう付して接合するとともに、
プラスチツク結合剤を分解、蒸発させて結合剤が
あつた部分に多数の空隙を生じさせることを特徴
とする金属表面に多孔質層を形成する方法であ
る。
第1および第2の発明において、表面に多孔質
層が形成される金属(基材金属)および金属粉末
は、ろう付が可能な金属同志であればよく、その
組合せは任意に選択しうる。
第1および第2の発明における金属粉末の直径
は、多孔質層の多孔度に影響を与える。この多孔
度は使用目的によつて異なるが、金属粉末の直径
は20〜200μmのものがより望ましい。そして、金
属粉末の直径が20μmより小さい場合また500μm
より大きい場合には、高性能の伝熱面を得ること
ができない。
第1および第2の発明におけるプラスチツク結
合剤は、金属粉末およびろう材粉末(第1の発明
の場合だけ)を金属表面上に均一な被覆体として
形成、維持するために用いられ、ろう付中に分
解、蒸発するものである。
第1および第2の発明において、金属粉末、結
合剤およびろう材粉末(第1の発明の場合だけ)
の混合物に適当な溶剤を加えて、均一で適度な粘
性を有するスラリーにする。
第1の発明におけるろう材粉末の直径は、均一
な分布を得るために、20〜100μmのものがより望
ましい。ろう材粉末の直径が200μmより大きい場
合には、均一な分布を得ることができず、良好な
接合を行なうことができない。また、ろう材粉末
の直径が20μm、より小さいものを工業的に得る
ことは難しい。ろう材粉末と金属粉末の重量比は
1:8程度が好ましいが、これに限らない。第1
の発明のようにろう材粉末を用いる場合には、ろ
う材を被覆した金属を用いる場合に比べてコスト
が安く、製品への適用性が高い。
第2の発明における金属表面へのろう材の被覆
方法としては、圧延圧接、鋳ぐるみ、めつき、蒸
着法等がある。
混合物のスラリーを、金属表面(第1の発明の
場合)またはろう材(第2の発明の場合)に塗布
する方法としては、はけ塗り、吹き付け、浸透法
等がある。
第1および第2の発明におけるろう付は、フラ
ツクスを使用せずに行なう。フラツクスを用いて
ろう付しても多孔質層を得ることはできるが、ろ
う付後に洗浄してもフラツクスが残留するので好
ましくない。
多孔質層の厚さの管理は次のようにして行な
う。すなわち、第1の発明の場合には、混合物の
スラリーを塗布したときの被覆体の厚さにより管
理する。この被覆体を厚くする場合には、スラリ
ーを何回も塗布すればよい。第2の発明の場合に
は、金属表面に被覆するろう材または金属表面に
置くシート状のろう材の量と混合物のスラリーを
塗布したときの被覆体の厚さにより管理する。多
孔質層を厚くする場合には、ろう材の供給量を多
くし、スラリーの被覆体を厚く塗布する。
この発明の第1および第2のものによれば、ろ
う材を用いて金属粉末を金属表面に接合するか
ら、金属粉末の直径が当初の値に維持され、均一
な空隙を有する多孔質層が形成され、これにより
高性能の伝熱面を得ることができる。また、基材
金属と金属粉末とがろう付可能なものであれば、
容易に多孔質層を得ることができる。さらにろう
付の場合の加熱温度は焼結の場合に比べて低いか
ら、コストが安く、基材金属の性能の劣化が小さ
く、かつ製造管理が容易である。また、金属粉末
およびろう材粉末(第1の発明の場合)または金
属粉末(第2の発明の場合)にろう付中に分解、
蒸発するプラスチツク結合剤を混ぜるから、これ
らの粉末を金属表面上(第1の発明の場合)また
は金属表面のろう材上(第2の発明の場合)に均
一な被覆体として形成、維持することができ、し
かもこのプラスチツク結合剤をろう付中に分解、
蒸発させて結合剤があつた部分に多数の空隙を生
じさせるから、金属粉末相互間はもちろんろう材
の部分にも多数の空隙が生じ、その結果、金属表
面に多孔度の大きい多孔質層が容易に形成され
る。
次にこの発明の実施例を示す。
実施例 1 純アルミニウムの粉末(平均直径約50μm)と
ろう材粉末(Al―9%Si―1.5%Mg合金、平均直
径約50μm)とを重量比8:1で混合し、これら
とエポキシ樹脂(結合剤)とを重量比96:15で混
ぜ合わせ、これらの混合物をアセトンによつて40
秒/20℃フオードカツプの粘性を有するスラリー
とした後、直ちにアルミニウムパイプ(A3003合
金、直径15.8mm、厚さ1.2mm、長さ150mm)に塗布
し、10分間大気中に放置した後、真空度1×
10-4torr以下(開始時)、加熱温度605℃、時間5
分の条件で真空ろう付を行なつた。
その結果、厚さ約90μmで、粒子間間隔10〜
50μmの均一な多孔質層が得られた。なお、粒子
間間隔は金属顕微鏡を使用して測定した。
実施例 2 純アルミニウムの粉末(平均直径約50μm)と
ろう材粉末(Al―9%Si―1.5%Mg合金、平均直
径約50μm)とを重量比8:1で混合し、これら
とエポキシ樹脂(結合剤)とを重量比96:4で混
ぜ合わせ、これらの混合物をアセトンによつて40
秒/20℃フオードカツプの粘性を有するスラリー
とした後、直ちにアルミニウムパイプ(A3003合
金、直径15.8mm、厚さ1.2mm、長さ150mm)に塗布
し、10分間大気中に放置した後、真空度1×
10-4torr以下(開始時)、加熱温度605℃、時間5
分の条件で真空ろう付を行なつた。
その結果、厚さ約90μmで、粒子間間隔10〜
50μmの均一な多孔質層が得られた。
実施例 3 純銅の粉末(平均直径約40μm)とろう材粉末
(リン銅ろう、Cu―6%P―5%Ag合金、平均
直径約50μm)とを重量比8:1で混合し、これ
らとアクリル樹脂(結合剤)とを重量比95:4で
混ぜ合わせ、これらの混合物を市販のラツカー用
シンナーによつて40秒/20℃フオードカツプの粘
性を有するスラリーとした後、直ちに銅パイプ
(無酸素銅、直径15・8mm、厚さ1.5mm、長さ150
mm)に塗布し、10分間大気中に放置した後、窒素
ガス雰囲気中で、露点―40℃以下、加熱温度780
℃、時間3分の条件でろう付を行なつた。
その結果、厚さ約110μmで、粒子間間隔10〜
50μmの均一な多孔質層が得られた。
実施例 4 ステンレス鋼の粉末(SUS304、平均直径約
50μm)とろう材粉末(AWS規格BNi―1、平均
直径約60μm)とを重量比8:1で混合し、これ
らとアクリル樹脂(結合剤)とを重量比96:4で
混ぜ合わせ、これらの混合物を市販のラツカー用
シンナーによつて40秒/20℃フオードカツプの粘
性を有するスラリーとした後、直ちにステンレス
鋼パイプ(SUS304、直径15mm、厚さ1mm、長さ
150mm)に塗布し、10分間大気中に放置した後、
真空度1×10-3torr以下、加熱温度1150℃、時間
10分の条件で真空ろう付を行なつた。
その結果、厚さ約100μmで、粒子間間隔10〜
60μmの均一な多孔質層が得られた。
実施例 5 純アルミニウムの粉末(平均直径約40μm)と
アクリル樹脂(結合剤)とを重量比96:15で混ぜ
合わせ、これらの混合物を市販のラツカー用シン
ナーによつて45秒/20℃フオードカツプの粘性を
有するスラリーとした後、直ちにろう材被覆アル
ミニウムパイプ(直径15・8mm、厚さ1.2mm、長
さ150mm、芯材A3003合金、外面クラツドろう材
Al―9%Si―1.5%Mg合金、クラツド率10%)に
塗布し、10分間大気中に放置した後、真空度1×
10-4torr以下(開始時)、加熱温度605℃、時間5
分の条件で真空ろう付を行なつた。
その結果、厚さ約100μmで、粒子間間隔10〜
30μmの均一な多孔質層が得られた。
実施例 6 純アルミニウムの粉末(平均直径約40μm)と
アクリル樹脂(結合剤)とを重量比96:4で混ぜ
合わせ、これらの混合物を市販のラツカー用シン
ナーによつて45秒/20℃フオードカツプの粘性を
有するスラリーとした後、直ちにろう材被覆アル
ミニウムパイプ(直径15・8mm、厚さ1.2mm、長
さ150mm、芯材A3003合金、外面クラツドろう材
Al―9%Si―1.5%Mg合金、クラツド率10%)に
塗布し、10分間大気中に放置した後、真空度1×
10-4torr以下(開始時)、加熱温度605℃、時間5
分の条件で真空ろう付を行なつた。
その結果、厚さ約100μmで、粒子間間隔10〜
30μmの均一な多孔質層が得られた。
実施例 7 純鉄の粉末(平均直径約50μm)とアクリル樹
脂(結合剤)とを重量比96:5で混ぜ合わせ、こ
れらの混合物を市販のラツカー用シンナーによつ
て40秒/20℃フオードカツプの粘性を有するスラ
リーとした後、直ちに厚さ100μmの銅箔を巻き付
けた鋼パイプ(STB35、直径16mm、厚さ2mm、
長さ150mm)に塗布し、10分間大気中に放置した
後、水素ガス雰囲気中で、露点−40℃以下、加熱
温度1100℃、時間10分の条件でろう付を行なつ
た。
その結果、厚さ100μmで、粒子間間隔10〜
50μmの均一な多孔質層が得られた。
上記のようにして作製した多孔質層を有するパ
イプと、表面が平滑なアルミニウムパイプ(比較
例1)(A3003合金、直径15.8mm、厚さ1.2mm、長
さ150mm)、銅パイプ(比較例2)(直径15.8mm、
厚さ1.5mm、長さ150mm)、鋼パイプ(比較例3)
(STB35、直径16mm、厚さ2mm、長さ150mm)お
よびステンレス鋼パイプ(比較例4)(SUS304、
直径15mm、厚さ1mm、長さ150mm)とについて比
較試験を行ない、過熱度(伝熱面の壁温―飽和液
の温度)と伝熱面上の熱流束の関係を求めた。結
果を図に示す。図から明らかなように、各実施例
のものの方が、各比較例のものに比べて、同一の
過熱度に対する熱流束が極めて大きく、高い伝熱
性能を有することがわかる。
【図面の簡単な説明】
図面は過熱度と熱流束の関係を示すグラフであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直径20〜500μmの金属粉末と直径20〜200μm
    のろう材粉末にろう付中に分解、蒸発するプラス
    チツク結合剤を混ぜ、これらの混合物を、溶剤に
    よつて適度な粘性を有するスラリーとした後、金
    属表面に塗布して、真空、非酸化性雰囲気または
    還元性雰囲気中で加熱し、金属粉末を金属表面に
    ろう付して接合するとともに、プラスチツク結合
    剤を分解、蒸発させて結合剤があつた部分に多数
    の空隙を生じさせることを特徴とする金属表面に
    多孔質層を形成する方法。 2 直径20〜500μmの金属粉末にろう付中に分
    解、蒸発するプラスチツク結合剤を混ぜ、これら
    の混合物を、溶剤によつて適度な粘性を有するス
    ラリーとした後、金属表面に被覆したろう材また
    は金属表面に置いたシート状のろう材に塗布し
    て、真空、非酸化性雰囲気または還元性雰囲気中
    で加熱し、金属粉末を金属表面にろう付して接合
    するとともに、プラスチツク結合剤を分解、蒸発
    させて結合剤があつた部分に多数の空隙を生じさ
    せることを特徴とする金属表面に多孔質層を形成
    する方法。
JP16483180A 1980-11-21 1980-11-21 Formation of porous layer on metallic surface Granted JPS5788967A (en)

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