JP2681397B2 - アルミニウム又はアルミニウム合金のろう付け用組成物 - Google Patents

アルミニウム又はアルミニウム合金のろう付け用組成物

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【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金のろう
付け用組成物に関するものである。
【発明の背景】
アルミニウム又はアルミニウム合金(以下、単にアル
ミニウム合金)製の部材をろう付けするに際し、このア
ルミニウム合金部材が単純が形状で、かつ、接合個所が
少ない場合には、ろう線材を用いたトーチろう付けで十
分に対応できると言われている。 しかしながら、アルミニウム合金製の熱交換器におけ
るチューブとフィンとの接合の場合のように、接合個所
が多く複雑な形状の場合には、上記の方法では対処でき
にくく、この様な場合にあってはろう材を予め張り合わ
せたブレージングシートを用い、そして真空ろう付け、
不活性雰囲気下でのろう付け、フラックスを用いたろう
付け等のろう付け方法が提案されている。 ところで、上記ブレージングシートを用いてのろう付
け方法は、複雑な形や接合個所が多い熱交換器のような
場合に非常に有効なるも、ろう付けに必要な部分以外に
もろう材が張り合わされている為、無駄が多いとも言
え、それだけコストが高いものについていることは間違
いない。 さらに、ろう材が全面に張り合わされていることか
ら、ろう付け加熱時にろうが母材を侵食し、母材の変形
を引き起こす問題のあることも判ってきた。
【発明の開示】
このような観点から、本発明者は、これに対する研究
開発を進めていった結果、ブレージングシートを用いな
いで複雑な形状の接合部にろう材を提供する手段として
ろう材粉末を用いることが有効と考えた。そして、この
場合、ろう材粉末のみでは、ろう材を接合部に均一に供
給付着させることはできないけれども樹脂バインダとの
混合物にしておけば良いことに気が付いた。 しかしながら、この樹脂はどのようなものでも良いも
のではないことが判ってきた。 すなわち、本発明の研究過程において得た特開昭56−
160869号公報においては、フッ化物系フラックス粉末と
粒径が実質的に1〜200μmからなるZn粉末を重量比で
4〜9対6〜1の割合で液体中に懸濁させ、さらにカル
ボキシメチルセルロースをバインダとして0.5重量%以
下加え、このカルボキシメチルセルロースを含む懸濁液
をアルミニウム合金からなる接合材表面に付着させ、次
いで該接合材を乾燥させ、しかる後該接合材を不活性ガ
ス中で該接合材の融点より低く、かつZn及び上記のフッ
化物系フラックスの融点よりも高い温度に加熱し、ろう
材を溶融して接合するアルミニウム合金のろう付方法が
提案されており、この技術思想を例えばAl−Si等のアル
ミニウム合金粉末をろう材として用いるろう付けの場合
に応用した所、予想と異なり良好なるろう付けが得られ
なかった。 又、特公昭58−31274号公報においては、金属粉末と
側鎖にカルボキシル基を有する水溶性高分子化合物と水
とを必須成分とするろう付け用金属ペースト組成物が提
案されており、その詳細な説明の部分において該水溶性
高分子化合物としては熱硬化型のアクリル系の樹脂(熱
可塑性の樹脂であってはならない)があり、金属粉末と
して銅やニッケル粉末が用いられる旨開示されており、
この技術思想を例えばAl−Si等のアルミニウム合金粉末
をろう材として用いるろう付けの場合に応用、すなわち
この技術思想において提案されている熱硬化型のアクリ
ル系樹脂を樹脂バインダに用いた所、予想と異なり良好
なろう付けは得られなかった。 すなわち、これまでにおいてろう材を粉末タイプとし
た場合に樹脂をバインダとして用いることは既に提案さ
れており、これまでに提案されていた各種の樹脂を用い
て例えばAl−Si等のアルミニウム合金粉末をろう材とし
て用いるろう付けの場合に応用してみたのであるが、ろ
う材の金属成分が大幅に異なっていた為であるせいか、
これまでに提案されていた技術のものでは良好なろう付
け結果が得られなかった。 そこで、本発明者は、ろう付け温度が約500〜630℃で
あるAl−Si、Al−Zn等のアルミニウム合金をろう材とし
た場合の樹脂バインダとして用いることができる樹脂が
ないものかと数えきれない程のテストを繰り返した結
果、アルミニウム合金粉末をろう材粉末とした場合の樹
脂バインダとしてはろう付温度において揮発(ろう付温
度に加熱された際、その樹脂が炭化して多量のカーボン
残渣が発生するようになるものではなく、例えば炭素鎖
が切れて揮発し、消失)する熱可塑性のアクリル系樹脂
であれば良いことを見出すに至った。 例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステル等のホモポリマーあるいは
コポリマーといった分子量が1000〜1000000の熱可塑性
のアクリル系樹脂を用いた場合に優れたろう付け特性が
得られたことを見出した。 尚、樹脂バインダが少なすぎると、ろう材粉末を均一
に供給できないことから、又、逆に樹脂バインダが多す
ぎると、ろう付け特性が低下したことから、樹脂バイン
ダとアルミニウム合金粉末の割合は所定の範囲内のもの
でなければならなかった。 本発明はかかる知見を基にして達成されたものであ
り、接合個所が多い場合でも、あるいは複雑な形状の部
品の場合でも簡単にろう付けを実施できるアルミニウム
合金用ろう付け組成物を提供することを目的とする。 この本発明の目的は、ろう付け用のアルミニウム合金
粉末と、アクリル系の熱可塑性樹脂(特に、アクリル系
の樹脂で、かつ、ろう付温度において揮発する熱可塑性
樹脂)とを含み、このアクリル系の熱可塑性樹脂の量/
アルミニウム合金粉末の量が0.1/99.0〜35/65(重量
比)であることを特徴とするアルミニウム又はアルミニ
ウム合金のろう付け用組成物によって達成される。 尚、このアルミニウム合金のろう付け用組成物におい
て、ろう付け用のフラックスがさらに含まれてなること
が好ましく、この場合にフラックス/アルミニウム合金
粉末の割合は0.1/99.9〜60/40(重量比)である。 又、アルミニウム合金粉末はその粒径が約10〜200μ
mであるものが好ましく、又、樹脂バインダはその分子
量が1000〜1000000であるものが好ましい。 そして、ろう付け用のアルミニウム合金粉末は、Al−
Si合金、Al−Si−Mg合金、Al−Si−Zn合金、Al−Zn合金
等の接合しようとするアルミニウム合金より融点の低い
アルミニウム合金であれば良い。 この本発明になるアルミニウム合金のろう付け用組成
物は、ろう付け用のアルミニウム合金粉末及び熱可塑性
のアクリル系樹脂を、水あるいは有機溶剤(好ましくは
水)中で混合分散させればよく、この混合分散溶液をろ
う付けしようとする個所に塗布やスプレー手段等で付着
させ、真空雰囲気下、不活性雰囲気下でのろう付け、フ
ラックスろう付け方法さらにはトーチろう付け方法等所
定のろう付け手段でろう付けすればよい。 尚、フラックスを用いるろう付けの場合にあっては、
塩化物系やフッ化物系のフラックス成分を上記混合分散
溶液中に混合分散させておけば、その後のフラックス塗
布工程をなくすことができると共に、ろう付けに必要な
量だけフラックスを添加すれば良いから、フラックスを
使い過ぎることがなく、コスト的に有利である。 フラックスとしては、KCl−LiCl系、ZnCl2系等の塩化
物系のものやKF−AlF3系等のフッ化物系のものが使用で
き、その添加量はろう付け雰囲気によって異なるもの
の、フラックス/ろう付け用アルミニウム合金粉末は0.
1/99.9〜60/40であればよい。
【実施例1】 A1050合金を押出により多穴管とし、これに平均粒径
約50μmのAl−10wt%Si合金粉末と分子量が数万のポリ
アクリル酸ブチル(熱可塑性)とを95:5の割合(重量
比)で混合し、これに水を適量加えて水溶液とし、この
水溶液を塗布、乾燥し、表面にAl−10wt%Si合金粉末が
ポリアクリル酸ブチルで結着された(ろう合金粉末の塗
膜が形成された)押出多穴管1とする。 この押出多穴管1にA7072合金をコルゲート加工して
得たフィン2を第1図のように組み合わせ、5%のフッ
化物系フラックスを塗布する。 そして、乾燥後、窒素ガス雰囲気中で600℃×5minの
条件でろう付けを行う。
【実施例2】 実施例1において、Al−10wt%Si合金ろう粉末とポリ
アクリル酸ブチルとの混合物中に、あらかじめフッ化物
系フラックスをろう粉末/フラックスの重量比が99/1に
なるように混ぜておき、フッ化物系フラックスを後で塗
布することを省略する以外は同様に行った。
【実施例3】 実施例2において、ろう粉末をAl−10wt%Si−2wt%Z
n合金とした以外は同様に行った。
【実施例4】 実施例3において、フッ化物系フラックスの代わりに
塩化物系フラックスを用い、かつ、ろう粉末/フラック
スの重量比は60/40になるようにし、その後大気炉中で6
00×5minの条件でろう付けを行う以外は同様に行った。
【実施例5】 実施例1において用いた分子量が数万のポリアクリル
酸ブチルの代わりに、分子量が数十万のアクリル酸エス
テルのコポリマー(熱可塑性)を用いて同様に行った。
【比較例1】 A7072合金の両面に厚さが各々10%になるようにBA404
5合金を張り合わせた0.1mmのブレージングシートをコル
ゲート加工によりフィンとし、これとA1050合金押出多
穴管を組み合わせ、これにフッ化物系のフラックスを塗
布し、その後窒素ガス雰囲気中で600℃×5minの条件で
ろう付けを行った。
【比較例2】 実施例1において、ポリアクリル酸ブチル/ろう粉末
を40/60(重量比)にする以外は同様に行った。
【比較例3】 実施例1において、ポリアクリル酸ブチルの代わりに
カルボキシメチルセルロースを用いて同様に行った。
【比較例4】 比較例3において、カルボキシメチルセルロース/ろ
う粉末を0.5/99.5(重量比)にする以外は同様に行っ
た。
【比較例5】 実施例1において、ポリアクリル酸ブチルの代わりに
熱硬化型のポリアクリル酸ナトリウムを用いて同様に行
った。
【比較例6】 比較例5において、熱硬化型のポリアクリル酸ナトリ
ウム/ろう粉末を1/99(重量比)にする以外は同様に行
った。
【比較例7〜12】 実施例1において、ポリアクリル酸ブチルの代わりに
塩化ビニル系樹脂(比較例7)、エポキシ系樹脂(比較
例8)、ポリエチレンオキサイド(比較例9)、ポリオ
レフィンのアルカリ塩(比較例10)、ポリイソブチレン
(比較例11)、澱粉(比較例12)を各々用いて同様に行
った。
【比較例13】 実施例1において、Al−10wt%Si合金粉末と分子量が
数万のポリアクリル酸ブチルとを含有させた水溶液を用
いる代わりに、フュージョン社のNBA−107cを用いて同
様に行った。
【特性】
上記各例におけるろう付け性、フィンの変形具合及び
CASS試験720時間を行い、押出多穴管の最大孔食深さを
調べたので、その結果を表1に示す。 又、アルミニウム合金板の上にアルミニウム合金ろう
粉末及びバインダ樹脂を含む溶液を塗布し、乾燥させた
後このアルミニウム合金板を成形加工し、この加工特性
も調べたので、その結果も併せて表1に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、押出多穴管とフィンとの組立状態を示す説明
図である。 1……押出多穴管、2……フィン。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ろう付け用のアルミニウム合金粉末と、ア
    クリル系の熱可塑性樹脂とを含み、このアクリル系の熱
    可塑性樹脂の量/アルミニウム合金粉末の量が0.1/99.0
    〜35/65(重量比)であることを特徴とするアルミニウ
    ム又はアルミニウム合金のろう付け用組成物。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載のアルミニウム
    又はアルミニウム合金のろう付け用組成物において、ろ
    う付け用のフラックスがさらに含まれてなり、このフラ
    ックスの量/アルミニウム合金粉末の量が0.1/99.9〜60
    /40(重量比)であるもの。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項又は第2項記載のア
    ルミニウム又はアルミニウム合金のろう付け用組成物に
    おいて、アルミニウム合金粉末は、その粒径が10〜200
    μmであるもの。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項〜第3項いずれかに
    記載のアルミニウム又はアルミニウム合金のろう付け用
    組成物において、熱可塑性樹脂は、その分子量が1000〜
    1000000であるもの。
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