JPH03104837A - 気相ろう付け用高強度アルミニウム合金犠牲フィン材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フルオルアルミン酸カリウム錯体等のフラッ
クス蒸気が存在する非酸化性雰囲気下でろう付けする気
相ろう付け用アルミニウム合金フィン材に関するもので
ある。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕通常
アルミニウムまたはアルミニウム合金のろう付けは、接
合しようとするアルミニウムまたはアルミニウム合金部
材に、これらアルミニウム等よりも融点の低いろう材を
介して固定して組立物とし、このろう材の融点よりも高
く、接合しようとするアルミニウムまたはアルミニウム
合金部材の融点よりも低い温度に加熱することによって
行なっている。そしてろう材としては一般にＡＪ−Ｓｉ
系合金が使用され、その形状としては板状．線状または
粉末状としたろう材、あるいはアルミニウムまたはアル
ミニウム合金からなる芯材にこのろう材を被覆した合わ
せ材（以下プレージングシ一トと記す）として用いられ
ている。

従来のろう付方法としては、ろう付をする部材の表面の
酸化皮膜を除去するためのフラックスを用いるフラッグ
スろう付け法と、これを用いない真空ろう付け法が通常
使用されている。

上記フラックスろう付け法としては、溶融した塩化物系
フラックス中に、接合しようとする絹立物を浸漬してろ
う付け加熱する浸漬ろう付け法と、接合しようとする組
立物に塩化物系フラッグスを塗布し、炉中でろう付け加
熱する炉中ろう付け法等がある。ところがこの塩化物系
フラックスは、アルミニウムに対しては腐食性であるの
で、ろう付け後洗浄して完全に除去しなければならず、
製造工程が非常に煩雑である。

これに対して真空中に接合しようとする組立物を置いて
、ろう付け加熱する真空ろう付法によれば、後工程とし
て洗浄も不要であり、またろう付け後の部材表面も良好
であるが、高真空が必要であるという設備上の制約およ
び材料的に制約がある等の問題がある。

これらの不具合を解消するろう付け法として、弗化物系
フラックスを用いて炉中でろう付けする方法が広く用い
られるようになってきた。この方法はフラックスとして
非吸湿性でアルミニウムに対して非腐食性のＫＡＩＦ，
とＫ３ＡＩＦ６の混合物を用い、これを水に懸濁させ、
接合しようとする組立物表面に塗布してろう付するもの
であり、その特徴としては非腐食性フラックスを用いる
ためにフラッグス除去の後処理工程が不要なことが上げ
られる。

しかしながら、このろう付け方法においては、フラック
スを組立物表面に付着させるための塗布、乾燥工程が必
要であり、さらに塗布されたフラッグスは、その組立物
を次工程に運ぶ途中で組立物から脱落するものが多く、
このため有効に使用されるフラックスの歩留りは低下す
る。

また、ろう付け後の接合部材の表面には、不均一にフラ
ックス残渣が残るので、従来の真空ろう付け法と比較し
て、表面が汚れ商品価値が劣ると共に、耐食性を向上さ
せるために次工程でクロメート処理や黒色塗装処理を行
う場合、不均一となってしまいその効果が十分に発揮さ
れなくなる等の欠点があった。なお、このろう付け方法
では、フラックスとアルミニウム合金とのろう付け加熱
中での反応を防止するため、Ｍｇ添加量を規制した合金
が用いられている。

ところで、最近これらのろう付け法の問題点を解決する
新ろう付け工法として、接合しようとする部材の全面に
フラックスを塗布することなく、フルオルアルミン酸カ
リウム錯体等のフラックス蒸気が存在する非酸化性雰囲
気下でろう付けを行う気相ろう付け法が開発されている
。

このろう付け方法は従来の問題を解決しているものの、
従来のフルオルアルミン酸カリウム錯体等の非腐食性フ
ラックスを塗布するろう付けに使用されている組成合金
をそのまま用いてろう付けする場合、うまくろう付けで
きないことがあり問題となっている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、これに鑑み種々検討の結果、上記気相ろう付
けに適した気相ろう付け用高強度アルミニウム合金フィ
ン材を開発したもので、０．６ｗ！％を越え２，　５ｗ
ｌ％以下のＭｇ（以下ｗｔ％を％と略記）．ｌ．Ｏ％以
下のＳｉ，　　１．２％以下のＦｅを含有し、さらに、
０．０３％以上０．３％以下のＩｎ，０．０３％以上０
．３％以下のＳｎ，０．０５％以上２０％以下のＺｎの
うち何れか１種または２種以上を含有し、残部アルミニ
ウムと不可避的不純物からなることを特徴とするもので
ある。

〔作　用〕

まず、本発明の合金組成について詳しく説明する。Ｍｇ
は、前述のように、フラックスと反応するために、フル
オルアルミン酸カリウム錯体等の非腐食性フラックスろ
う付げに用いる合金には添加してはいけない元素と考え
られていた。しかし、本発明者らが種々検討を行った結
果、フラックス蒸気中でろう付けを行う気相ろう付けに
おいては、逆にろう付け性を向上させる働きを有するこ
とを見いだし本発明に至ったものである。すなわち、気
相ろう付けは、非酸化性雰囲気下で、フラックス蒸気に
よって合金表面の酸化皮膜を破壊してろう付けを行うも
のであるが、Ｍｇはフラックス蒸気と反応しやすいため
、フラックス蒸気が材料の表面に容易に付着するように
なり、そこを核としてフラックス蒸気は合金表面の酸化
皮膜を破壊するためである。Ｍｇを添加していない合金
では、フラックス蒸気の量が不安定の場合、上記の７ラ
ックスの核が材料表面に付着しにくく、フラックス蒸気
と酸化皮膜との反応が不十分となり、ろう付け不良を引
き起こすのである。このようにＭｇの添加がろう付け性
を向上させるのは、気相ろう付けで用いられているフラ
ックスの量が、従来のフラッグスを塗布するろう付けと
比較して極端に少ないためである。

また、さらにＭｇの添加は合金の常温強度を向上する働
きを有し、このことによりフィンの薄肉化が可能である
。ここで、Ｍｇ添加量を０．６％を越え２．５％以下と
したのは、０，６％以下では強度向上作用が十分でなく
、２．５％を越えるとろう付け加熱により合金が溶融し
まうためである。

Ｓｉは合金の強度を向上させる働きを有する。

特に本発明合金では、ＭｇとともにＭｇ２Ｓｉを微細に
析出し強度を向上させる。しかしその量が１．０％を越
えると合金の融点が低下し、ろう付け加熱時に溶融して
しまうため上限を１．０％とする。

Ｆｅは合金の高温強度を高め、ろう付け加熱時の変形を
防止する作用を有する。しかし、添加量が１．２％を越
えた場合、Ａ／−Ｆｅ系の金属間化合物の量が増す効果
によって結晶粒径が微細となり、高温クリープを引き起
こし、逆に高温強度が低下する。したがって、Ｆｅの添
加は１．２％以下とする。

本発明においては、上記元素以外にフィン材の電位をチ
ューブ材よりも卑にしフィン材に犠牲効果を与えること
を目的とし、０．０３％以上０．３％以下のＩｎ．０．
０３％以上０．３％以下のＳｎ．０、０５％以上２．０
％以下のＺｎのうち何れか１種または２種以上をさらに
添加する。ここでＩｎは０．０３％未満では犠牲効果を
発揮するのに十分でなく、０，３％を越えても犠牲効果
は変わらないばかりか、粒界上にＩｎを含んだ化合物を
生じ、鋳造性および圧延性を低下させる。

Ｓｎも同様に０。０３％未満では犠牲効果を発揮するの
に十分でなく、０．３％を越えても犠牲効果は変わらな
いばかりか、粒界上にＳｎを含んだ化合物を生じ、鋳造
性および圧延性を低下させる。Ｚｎは０．０５％未満で
は犠牲効果を発揮するのに十分でな＜、２．０％を越え
て含有すると合金の融点が低下しろう付け時にフィンが
座屈する。

このようにして本合金は犠牲効果をもつものであるが、
従来の非腐食性フラックスを用いたろう付けでは、非導
電性のフラッグス残渣がフィンおよびチューブのまわり
に厚く付着するため、防食電流の流れが阻害されてしま
い、防食効果が十分に発揮されない場合がある。しかし
、このフィンは気相ろう付け用であり、気相ろう付けで
はフラックス残渣は殆ど表面に残らないので十分に犠牲
防食効果を発揮することができる。

以上が本発明合金の組或であるが、本発明合金は不可避
的不純物として、鋳造時の結晶粒微細化材として添加さ
れるＴｉ，Ｂや強度，ＩＩｉ形性，鋳造性等を目的とし
て添加される、Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｃａ，Ｖ，Ｂ
ｉ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｂｅ等の元素をそれぞれ０．０５％未
満含んでも差し支えない。

次に、このような本発明合金が使用される気相ろう付け
について若干説明する。気相ろう付け法は、非酸化性雰
囲気中で蒸気化した非腐食性フラックスにより材料表面
の酸化皮膜を破壊し、ろう付けする方法である。このよ
うに蒸気化されたフラッグスを用いることによりフラッ
クスの使用量を減らすことができ、きれいな表面状態の
構造物を得ることができる。ここで用いられるフラック
スとしてはフルオルアルミン酸カリウム錯体等があげら
れ、非酸化性雰囲気は窒素，アルゴン．一酸化炭素等が
用いられる。

なお本発明フィン材を用いた熱交換器としては、ラジエ
ーター、エバポレーター、コンデンサー等が上げられる
。

〔実施例〕

以下実施例にもとずき本発明を詳細に説明する。

第１表に示した組成合金鋳塊（４００ｍｍ）を面削後５
２０℃Ｘ２ｈｒの均質化処理を行い、そのまま３．０ｍ
ｍまで熱間圧延を行った。この熱間圧延板を０．Ｉ３＋
ｎｍまで冷間圧延を行い、３６０℃×２ｈ『の焼鈍を施
した後、Ｑ．　Ｉ（１ｍｍまで冷間圧延を行い、フィン
材を得た。

このフィン材と板厚０．　４ｍｆｆｌのチューブ材（芯
材３００３、外側皮材４３４３　：　１Ｑ％、内側皮材
７０７２　：１０％）と板厚１，６１のヘツダー材（芯
材３００３、外側皮材４３４３：８％、内側皮材７０７
２　：　１０％）を使用し、第ｔ図に示すチューブ（２
）間にフィン（１）を配置し、チューブ（２）の両端に
ヘツダープレート（３）を取付けてコア（４）を形成し
、ヘッダープレート（３）にパッキン（５）を介して樹
脂タンク（６）を取付けたラジエーターを第２表で示す
ろう付け条件にて作製した。それぞれのフィン材に対し
て用いたろう付け条件を第３表に示す。

上記ろう付け後のラジエーターのろう付け状況を第４表
に示す。さらに、うまくろう付けできたラジエーターに
対しては、ＪＩＳＩ｛８６８１に基づく耐食性試験を５
００時間実施し、貫通孔食の有無を調べ、結果を第４表
に記した。

さらに、このフィン材に６１０℃にて５分間の加熱を行
い、引張試験を行った結果を第４表に合わせて示す。

第１表 単位：ｗ１％ 第２表 第３表 第４表 第１表乃至第４表から明らかなように本発明合金フィン
を用いて気相ろう付けを行ったラジ工−ターは優れた特
性を示しており、フィン材自体のろう付け温度加熱後の
強度も優れている。

〔発明の効果〕

このように本発明合金フィン材は、気相ろう付けにおい
て優れたろう付け性やろう付け後にきれいな表面品質お
よび犠牲効果を有し、ろう付け後の強度においても従来
のフィンと比較して優れており、フィンを薄肉化できる
等工業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はラジエーターの一例を一部切欠いて示す娩明図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ０．６ｗｔ％を越え２．５ｗｔ％以下のＭｇ、１．０ｗ
   ｔ％以下のＳｉ、１．２ｗｔ％以下のＦｅを含有し、さ
   らに、０．０３ｗｔ％以上０．３ｗｔ％以下のＩｎ、０
   ．０３ｗｔ％以上０．３ｗｔ％以下のＳｎ、０．０５ｗ
   ｔ％以上２．０ｗｔ％以下のＺｎのうち何れか１種また
   は２種以上を含有し、残部アルミニウムと不可避的不純
   物からなる気相ろう付け用アルミニウム合金犠牲フィン
   材。