JP2001225185A - アルミニウムろう付用ペースト状組成物、その塗膜、およびろう付方法 - Google Patents
アルミニウムろう付用ペースト状組成物、その塗膜、およびろう付方法Info
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Abstract
付部(フィレット)の外観が良好であり、低コストで作
業環境も良好であり、しかも複雑形状の部品へも塗布可
能な新規アルミニウムろう付用ペースト上訴生物を提供
する。 【解決手段】(a)ろう付用合金粉末10重量%〜70
重量% (b)弗化物系フラックス2重量%〜50重量% (c)アルキッド樹脂,アルキッド樹脂とブチルゴムの
混合物,アルキッド樹脂と石油樹脂の混合物,アルキッ
ド樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,アクリル樹脂
とブチルゴムの混合物,アクリル樹脂と石油樹脂の混合
物,アクリル樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,の
群から選ばれる少なくとも1つのバインダー1重量%〜
15重量% 前記(a)〜(c)を含み残部実質的に有機溶剤からな
る(ただし、合計量は100重量%を超えない)アルミ
ニウムろう付用ペースト状組成物。
Description
をろう付接合する際のろう付用合金粉末(ろう材粉末と
もいう)を含有するペースト状組成物に関する。尚、本
明細書においては、アルミニウムとは、断わりのない限
り純アルミニウムおよびアルミニウム合金を含む。
には、ブレージングシートが多用されており、これは例
えば、3003合金(以下4ケタの番号・記号はJIS
で定められているものである)や3N03合金等の心材
の片面あるいは両面に4343合金や4045合金等の
ろう材をクラッドさせたものが用いられている。これら
はろう付する部分以外にもクラッドされたろう材が使わ
れていることになるため、最終製品のコストが高くな
る。また、製造上厚みの制限があり、60μm程度のク
ラッド材が限度であり、これより薄いクラッド材の製造
は、工業上極めて困難であり、出来たとしても皮材の厚
みが不均一となり、安定した品質や性能は得られない。
はフラックスが必要で、ろう付の直前にろう付部に塗布
するタイプのものがあるが、その組成上完全な乾燥が困
難なものが多く、乾燥できたとしても容易にフラックス
が剥離、脱落するためろう付前の長時間の保存や運搬、
および加工・組立等が不可能であった。また、加えてフ
ラックス等が粉塵となり作業環境・衛生面ですこぶる好
ましいものではなかった。さらに、フラックスと特開平
6−285682等で開示されている樹脂とでは、ろう
付の際に反応が起こり、ろう付部が黒変化する等意匠的
に製品価値がすこぶる低いものであった。
せず、アルミニウム−けい素系のろう材粉末とフラック
スを混合したものをアルミニウム部材のろう付部に塗布
してろう付する方法も報告されているが、コストの面以
外では前記の問題点は解決されていなかった。
夫を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち
本発明は、次の組成物、塗膜および方法からなる。
混合物,アルキッド樹脂と石油樹脂の混合物,アルキッ
ド樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,アクリル樹脂
とブチルゴムの混合物,アクリル樹脂と石油樹脂の混合
物,アクリル樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,の
群から選ばれる少なくとも1つのバインダー1重量%〜
15重量% 前記(a)〜(c)を含み残部実質的に有機溶剤からな
る(ただし、合計量は100重量%を超えない)アルミ
ニウムろう付用ペースト状組成物。
0μmのアルミニウム−けい素系の合金粉末である前記
1記載のアルミニウムろう付用ペースト状組成物。
0μmのアルミニウム−けい素―亜鉛系の合金粉末であ
る前記1記載のアルミニウムろう付用ペースト状組成
物。
系の合金粉末と亜鉛粉末の混合粉末10重量%〜70重
量% (b)弗化物系フラックス2重量%〜50重量% (c)アルキッド樹脂,アルキッド樹脂とブチルゴムの
混合物,アルキッド樹脂と石油樹脂の混合物,アルキッ
ド樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,アクリル樹脂
とブチルゴムの混合物,アクリル樹脂と石油樹脂の混合
物,アクリル樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,の
群から選ばれる少なくとも1つのバインダー1重量%〜
15重量% 前記(a)〜(c)を含み残部実質的に有機溶剤からな
る(ただし、合計量は100重量%を超えない)アルミ
ニウムろう付用ペースト状組成物。
いずれか記載のアルミニウムろう付用ペースト状組成
物。
組成物をアルミニウム部材の表面の少なくとも1部以上
に塗布後乾燥して得られる塗膜。
組成物をアルミニウム部材の表面の少なくとも1部以上
に塗布後乾燥したアルミニウム部材。
鉛粉末の混合粉末10重量%〜70重量% (b)弗化物系フラックス2重量%〜50重量% (c)アルキッド樹脂,アルキッド樹脂とブチルゴムの
混合物,アルキッド樹脂と石油樹脂の混合物,アルキッ
ド樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,アクリル樹脂
とブチルゴムの混合物,アクリル樹脂と石油樹脂の混合
物,アクリル樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,の
群から選ばれる少なくとも1つのバインダー1重量%〜
15重量% 前記(a)〜(c)を含み残部実質的に有機溶剤からな
る(ただし、合計量は100重量%を超えない)アルミ
ニウムろう付用ペースト状組成物をアルミニウム部材の
表面の少なくとも1部以上に塗布、乾燥後、他のアルミ
ニウム部材とろう付を行うことを特徴とするアルミニウ
ム部材のろう付方法。
る。
AlF3−KF、KAlF4−K3AlF6、K3Al
F6およびKAlF4等の弗化物系フラックスが例示さ
れるが、K3AlF6とKAlF4を主成分とする市販
品の「ノコロック(商品名)」(アルキャン社製)が特
に好適である。前記フラックスのペースト状組成物への
配合量は2〜50重量%、好ましくは5〜30重量%程
度である。フラックスの配合量が2重量%未満の場合に
は、十分なフラックス作用が得がたく、50重量%を超
えても過剰であり、コストアップとなる。
を担う樹脂/ゴムとしては、アルキッド樹脂,アルキッ
ド樹脂とブチルゴムの混合物,アルキッド樹脂と石油樹
脂の混合物,アルキッド樹脂とブチルゴムと石油樹脂の
混合物,アクリル樹脂とブチルゴムの混合物,アクリル
樹脂と石油樹脂の混合物,アクリル樹脂とブチルゴムと
石油樹脂の混合物,の群から選ばれる少なくとも1つの
バインダーが使用できる。ブチルゴムは、イソブチレン
とイソプレンの共重合体であるブチルゴムで、分子量2
5万〜55万のものが好ましい。石油樹脂は、C5系石
油樹脂、C9系石油樹脂およびC5C9共重合石油樹脂
の1種以上が使用でき、好ましい分子量は600〜20
00程度である。アクリル樹脂は、分子量100〜10
00000のものが好適である。該バインダーの配合量
は1重量%〜15重量%が適当で、より好ましくは2重
量%〜10重量%である。1重量%未満では、フラック
ス組成物の粘度が低く、アルミニウム部材に塗布した際
にダレが生じ、アルミニウム部材との密着性が悪くなる
ので好ましくない。一方15重量%を超えても過剰で、
コストアップになる恐れがある。
ーが可溶であれば、特に限定されず、トルエン、ヘキサ
ン、オクタン、シクロヘキサン等を単独、あるいは2種
以上を混合して用いることができる。有機溶剤の配合量
は、ペースト状組成物の粘度等を調整するために適宜加
えればよいが、具体的には0.1〜87重量%好ましく
は5〜70重量%の範囲内で調整すればよい。
ミニウムを主体とする合金粉末を使用する事が出来る。
例えば、アルミニウム−けい素系合金粉末、アルミニウ
ム−けい素−亜鉛系合金紛、アルミニウム−亜鉛系合金
粉末、アルミニウムーけい素―X(Cu,Bi、Mg,
Sb、Ba等)等の三元系以上の合金粉末等が使用でき
る。これらの粉末は主に、アトマイズ法・粉砕法・回転
円盤法・キャビテーション法・メルトスピニング法等あ
るいはこれらの組合せによって得ることができる。もち
ろんこれらの粉末は市販品をそのまま使用することもで
きる。合金粉末の形状は球状、偏平状、板状、涙滴状、
針状、回転楕円体状、不定形状等のいずれであっても差
し支えない。該合金粉末はアルゴンガスあるいは窒素ガ
スアトマイズによって得られる粉末が好ましく使用でき
る。該合金粉末に含まれる酸素量は、粒度や形状にもよ
るが、1.5重量%以下が好ましく、これを超える場合
には、酸化皮膜が強固となり、十分に溶融しなかった
り、流動性が低下する恐れがある。該合金粉末の大きさ
は平均粒径(本明細書においてはレーザー回折式粒度分
布測定法による)で2〜100μm望ましくは5〜50
μmの範囲内が適当で、平均粒径2μm未満の粉末は、
酸素含有量が多くなる可能性が高く、またコストが高い
ものであるので好ましくない。一方100μmを超える
場合には、塗布後の塗膜厚みが必要以上に厚くなった
り、組成物中での均一性が損なわれる恐れがある。
3〜17重量%、亜鉛の量は0〜30重量%(両方とも
金属成分100%に対し)の範囲内が適当でる。これは
その範囲内の組成でろう付時の融点が低く、溶融状態で
の流動性が良好なことによる。特にけい素の共晶点以上
(平衡状態図ではけい素約12重量%)の場合は、アル
ミニウム部材と合金化することにより、ろう付温度で溶
融してより流動化が増長される。ろう付用合金粉末中の
不可避不純物元素は特に制限されるものではなく、F
e,Mn,Ti,Ni,Cr等の元素が数ppm〜約1
重量%程度混入していてもさしたる支障はないが、不純
物であるFeは、ろう付後の耐食性を低下させるのでな
るべく低い方がよい。
態である必要はなく、亜鉛粉単体で前記合金粉末に添加
することもでき、犠牲防食効果を得るために亜鉛粉を0
〜30重量%(金属成分100%に対し)、好ましくは
3〜25重量%添加混合することができる。亜鉛粉末の
平均粒径は、平均粒子径0.1〜100μm、望ましく
は1〜30μmの範囲が適当で、平均粒子径が0.1μ
m未満の粉末では、酸素量やその他の不純物が多くなり
好ましくない。また、100μmを超えても組成物中で
均一な分散が出来なくなり好ましくない。亜鉛粉単体を
用いる場合は、純度90.0重量%以上、望ましくは9
7.0重量%以上の亜鉛粉を使用すればよい。純度90
重量%未満の粉末では、不純物であるPb(鉛)の含有
量が多くなり、ろう付後の耐食性が低下するので好まし
くない。
も差し支えなく、必要に応じてCu、Mg、Bi、S
b、Ba等の1種以上を約5重量%以下(金属成分10
0%に対し)添加することも可能である。これらの添加
元素は合金の状態、単体の粉末の状態のいずれであって
もよい。
末と亜鉛粉末の混合粉末の配合量はペースト状組成物全
体を100重量%としたとき10重量%〜70重量%が
適当で、好ましくは20重量%〜60重量%である。1
0重量%未満では、ろう材としての効果に乏しく、70
重量%を超えると必要なフラックス量が多くなるためコ
ストアップとなる。
知の添加物を添加しても差し支えなく、例えば、酸化防
止剤、腐食抑制剤、消泡剤、増粘剤、可塑剤、分散剤、
タックファイヤー、カップリング剤等を必要に応じて添
加できる。特にカップリング剤は、塗膜の付着性を向上
させるために有効であり、0.001〜1.0重量%程
度の添加が有効である。中でもチタネート系カップリン
グ剤は、特に有効である。
ム部材の表面の少なくとも一部以上、すなわちろう付し
ようとする部分に必要量塗布して使用することができ、
乾燥後の平均膜厚は好ましくは3〜500μm、より好
ましくは10〜150μmである。平均膜厚が3μm未
満でもろう付は可能ではあるが、ろう付強度が不足する
恐れがある。一方500μmを超えても過剰で、コスト
アップになる恐れがある。しかしながら、穴を塞ぐため
や隙間を埋めるために本発明のペースト状組成物を使用
する場合は、厚み500μmに限定されることはなく、
これを超えても使用することができる。
け塗り、スプレー塗装、ロールコーター、バーコータ
ー、ドクターブレード等で塗布することができる。これ
らの方法以外にも単にペースト状組成物にアルミニウム
部材を浸漬する等の方法でもよい。
室温乾燥、必要に応じて30〜150℃程度の温度で乾
燥させればよい。ろう付の方法は、特に限定されず、公
知の方法が採用できるが、炉中ろう付による方法が特に
好ましい。炉中ろう付によれば、人手をかけずに一度に
大量にろう付でき、工業生産に適している。ろう付の温
度は組成にもよるが、通常450℃〜630℃程度であ
る。雰囲気については、真空、Ar、窒素等の非酸化性
雰囲気が好ましい。雰囲気中の酸素濃度については20
0ppm以下、好ましくは100ppm以下が望まし
く、200ppmを超える場合にはフラックス作用の低
下、前記合金粉末の酸化等のためろう付け不良が発生す
る恐れがある。
なアルミニウム部材に適用することができ、例えばヒー
ターコア、エバポレータ、コンデンサ等の熱交換器を構
成するフィン・ピン・パイプ・チューブ・プレート等の
ろう付接合に使用することができる。また、熱交換器に
限定されることはなく、各種機械部品、車両部品、構造
部品、スポーツ用品、OA機器、日用品等に適用可能で
ある。
ム部材への密着性が良好で、乾燥後の塗膜は容易に剥離
・脱落が起こらないので、該ペースト状組成物の塗布後
に容易に塗布物の取扱を行うことが出来る。さらに、ブ
チルゴム配合系の該ペースト状組成物を使用する場合に
は、塗布後により容易に塗布物の塑性加工を行うことが
出来る。
定のバインダーは、ろう付を行う際の昇温中に熱分解す
るため、ろう付後のろう付部(フィレット)の外観が良
好であり、黒変化や白色残さを生じない。
有機溶剤の選定により室温でも乾燥させることができ、
余分なコストがかからず、乾燥後も良好な塗膜状態であ
るので、粉塵等が発生せず、作業環境が良好である。
配合量等により適度な粘度に調整できるので、複雑形状
の部品や凹凸屈曲等のある部材へも塗布可能である。
機器が不要であるので、既存の設備で実施可能である。
作製した。作製したペースト状組成物を刷毛で、300
3アルミニウム板(60×50×2mm)の片面に(乾
燥後平均膜厚40μm)塗布後、希釈用有機溶剤(トル
エン)を完全に蒸発させるために、105℃×5分加熱
した。得られた塗板を下記の評価に供した。
ない。 D→たたくと塗膜ははがれ落ちる。 E→評価外(成膜できず)
を180°折り曲げて塗膜のはく離や亀裂なし △→直径10mmの丸棒で塗板を180°折り曲げて塗
膜の亀裂はあるが、剥離なし ×→直径10mmの丸棒で塗板を180°折り曲げて塗
膜の亀裂および剥離あり
付を行い次の評価を行った。 ・臭気:下記ろう付(600℃)の加熱中に炉から出て
くるガスの臭いをかいで評価した。 A→ほとんど臭わない、気にならない。 B→臭いが認識できるが、作業には影響しない。 C→異様な臭気があり、やや気になる。 D→不快臭であり、作業しにくい。 E→悪臭で、作業できない。
た塗板の塗布面中央に3003アルミニウム板を垂直に
立て、ステンレスワイヤーで仮留めした後、窒素ガス雰
囲気(窒素ガスフロー4Nm3/h)の炉にて600℃
で3分間保持してろう付を行った。冷却した後、炉から
取り出しろう付部のフィレットの形成状況を目視にて観
察を行った。
周辺に均一にフィレットが形成されている。) B→フィレットは形成されているが、やや不均一であ
る。 C→フィレットは形成されているが、かなり不均一であ
る。 D→フィレットが十分に形成されておらず、切れがあ
る。 E→ろう付できていない。
物を使用したろう付は、上記の評価に満足するものであ
る。
Claims (8)
- 【請求項1】(a)ろう付用合金粉末10重量%〜70
重量% (b)弗化物系フラックス2重量%〜50重量% (c)アルキッド樹脂,アルキッド樹脂とブチルゴムの
混合物,アルキッド樹脂と石油樹脂の混合物,アルキッ
ド樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,アクリル樹脂
とブチルゴムの混合物,アクリル樹脂と石油樹脂の混合
物,アクリル樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,の
群から選ばれる少なくとも1つのバインダー1重量%〜
15重量% 前記(a)〜(c)を含み残部実質的に有機溶剤からな
る(ただし、合計量は100重量%を超えない)アルミ
ニウムろう付用ペースト状組成物。 - 【請求項2】 ろう付用合金粉末が平均粒径2〜100
μmのアルミニウム−けい素系の合金粉末である請求項
1記載のアルミニウムろう付用ペースト状組成物。 - 【請求項3】 ろう付用合金粉末が平均粒径2〜100
μmのアルミニウム−けい素―亜鉛系の合金粉末である
請求項1記載のアルミニウムろう付用ペースト状組成
物。 - 【請求項4】(a)平均粒径2〜100μmのアルミニ
ウム−けい素系の合金粉末と亜鉛粉末の混合粉末10重
量%〜70重量% (b)弗化物系フラックス2重量%〜50重量% (c)アルキッド樹脂,アルキッド樹脂とブチルゴムの
混合物,アルキッド樹脂と石油樹脂の混合物,アルキッ
ド樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,アクリル樹脂
とブチルゴムの混合物,アクリル樹脂と石油樹脂の混合
物,アクリル樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,の
群から選ばれる少なくとも1つのバインダー1重量%〜
15重量% 前記(a)〜(c)を含み残部実質的に有機溶剤からな
る(ただし、合計量は100重量%を超えない)アルミ
ニウムろう付用ペースト状組成物。 - 【請求項5】 カップリング剤を含有する請求項1〜4
いずれか記載のアルミニウムろう付用ペースト状組成
物。 - 【請求項6】 請求項1〜5いずれか記載のペースト状
組成物をアルミニウム部材の表面の少なくとも1部以上
に塗布後乾燥して得られる塗膜。 - 【請求項7】 請求項1〜5いずれか記載のペースト状
組成物をアルミニウム部材の表面の少なくとも1部以上
に塗布後乾燥したアルミニウム部材。 - 【請求項8】(a)ろう付用合金粉末、またはろう付用
合金粉末と亜鉛粉末の混合粉末10重量%〜70重量% (b)弗化物系フラックス2重量%〜50重量% (c)アルキッド樹脂,アルキッド樹脂とブチルゴムの
混合物,アルキッド樹脂と石油樹脂の混合物,アルキッ
ド樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,アクリル樹脂
とブチルゴムの混合物,アクリル樹脂と石油樹脂の混合
物,アクリル樹脂とブチルゴムと石油樹脂の混合物,の
群から選ばれる少なくとも1つのバインダー1重量%〜
15重量% 前記(a)〜(c)を含み残部実質的に有機溶剤からな
る(ただし、合計量は100重量%を超えない)アルミ
ニウムろう付用ペースト状組成物をアルミニウム部材の
表面の少なくとも1部以上に塗布、乾燥後、他のアルミ
ニウム部材とろう付を行うことを特徴とするアルミニウ
ム部材のろう付方法。
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