(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
５ないし３０μｍの粒子大きさ及び１０ないし１５μｍの分布平均値を有する狭い粒子大きさ分布における粉末粒子が存在し、
粉末の総合量に関する結合剤の割合が、３５重量％より少なく、
均一に分布したはんだ、フラックス及び結合剤からなる均一な層が、５０μｍより小さい層厚さであり、かつ
この層の溶融のために熱が利用され、
１８０ｍ／ｍｉｎまでの高い速度ではんだ付けのために考慮された表面に、粉末の形のはんだ、フラックス及び結合剤が静電的な粉末被覆によって塗付けられることによって、
構成部分相互の硬質はんだ付けのために、均一に分布したはんだ、フラックス及び結合剤からなる均一な層によってアルミニウム及びその合金からなる熱交換器構成部分の表面を部分的に又は完全に被覆する方法。
【請求項２】
粉末粒子の大きさが１０ないし１５μｍであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
均一な層が１５μｍより小さい層厚さであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
静電的な粉末被覆のため、粉末成分の摩擦電気の帯電能力を利用した方法が適用されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
静電的な粉末被覆のため、粉末成分のイオンの少ないコロナ帯電を利用した方法が適用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
はんだ、フラックス及び結合剤が、個別成分の形でスプレーガンによって塗付けられることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の方法。
【請求項７】
はんだ、フラックス及び結合剤が、粉末状の同時押出し物の形でスプレーガンによって塗付けられ、この同時押出し物が、はんだ、フラックス及び結合剤の均一な混合物からなる同時押出し製品の製造、続いて粒状物になるような同時押出し製品の粒状化、及び粉末状同時押出し物になるような粒状物の粉砕により形成されることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の方法。
【請求項８】
はんだ、フラックス及び結合剤が、粉末状の個別成分の形で静電流動室／流動床において塗付けられることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の方法。
【請求項９】
はんだ、フラックス及び結合剤が、粉末混合物の形で静電流動室／流動床において塗付けられることを特徴とする。請求項１〜５の１つに記載の方法。
【請求項１０】
はんだ、フラックス及び結合剤が、粉末状の同時押出し物の形で静電流動室／流動床において塗付けられ、この同時押出し物が、はんだ、フラックス及び結合剤の均一な混合物からなる同時押出し製品の製造、続いて粒状物になるような同時押出し製品の粒状化、及び粉末状同時押出し物になるような粒状物の粉砕により形成されることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の方法。
【請求項１１】
はんだ、フラックス及び結合剤が、粉末状の同時押出し物の形で磁気ブラシによって塗付けられ、この同時押出し物が、はんだ、フラックス及び結合剤の均一な混合物からなる同時押出し製品の製造、続いて粒状物になるような同時押出し製品の粒状化、及び粉末状同時押出し物になるような粒状物の粉砕により形成されることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の方法。
【請求項１２】
はんだ、フラックス及び結合剤からなる塗付けるべき層の溶融のために、熱交換器構成部分に熱が、粉末被覆の直前に供給されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
熱交換器構成部分にはんだ、フラックス及び結合剤からなる塗付けるべき層の溶融のために熱として、押出し過程に直接続く塗付け過程の際に、熱交換器構成部分において押出し過程によって発生される熱が利用されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
熱が、粉末被覆の直後に、はんだ、フラックス及び結合剤からなる塗付けるべき層の溶融のために熱交換器構成部分に供給されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
はんだ、フラックス及び結合剤からなる溶融された層が、熱をさらに供給することによって、層の表面封印及び平滑化のための後処理を受けることを特徴とする、請求項１〜１４の１つに記載の方法。
【請求項１６】
被覆された構成部分が測定位置を通過し、この測定位置の検出されたデータが、層厚さ、稠度及び熱供給に関する粉末塗付けの制御のために利用可能であることを特徴とする、請求項１〜１５の１つに記載の方法。
【請求項１７】
冷却装置が設けられており、この冷却装置によって、被覆された構成部分が、構成部分の分離、方向付け、巻き付けによる後続処理のために又はその貯蔵のために適した温度に冷却されることを特徴とする、請求項１〜１６の１つに記載の方法。
【請求項１８】
３ないし１０ｇ／ｍ２の結合剤粉末が、硬質はんだ付けのために構成部分表面に塗付けられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
４ｇ／ｍ２の結合剤粉末が塗付けられることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
５ないし３０μｍの粉末粒子大きさを有する粉末状のはんだ、粉末状のフラックス及び粉末状の結合剤を含み、粉末粒子が、３ないし３０μｍの分布平均値を有する狭い粒子大きさ分布において存在し、かつ粉末の総合量に関する結合剤の割合が、３５重量％より少ない、請求項１に記載の方法に適用する反応混合物。
【請求項２１】
粉末粒子の大きさが１０ないし１５μｍであることを特徴とする、請求項２０に記載の反応混合物。
【請求項２２】
分布平均値が１０ないし１５μｍであることを特徴とする、請求項２０に記載の反応混合物。
【請求項２３】
結合剤の割合が２５重量％より少ないことを特徴とする、請求項２０に記載の反応混合物。
【請求項２４】
結合剤粉末として、有機結合剤が利用されることを特徴とする、請求項２０に記載の反応混合物。
【請求項２５】
フラックスとして、非腐食性の金属ふっ化物粉末が利用されることを特徴とする、請求項２０に記載の反応混合物。
【請求項２６】
フラックスとしてアルカリ金属ふっ化物粉末及び／又はふっ化亜鉛粉末が利用されることを特徴とする、請求項２０に記載の反応混合物。
【請求項２７】
はんだ粉末として、Ａｌ−Ｓｉ含有金属又は合金粉末のようなアルミニウム含有金属粉末が利用されることを特徴とする、請求項２０に記載の反応混合物。
【請求項２８】
はんだ粉末として過共晶Ａｌ−Ｓｉ（１３−４０）合金粉末が利用されることを特徴とする、請求項２７に記載の反応混合物。
【請求項２９】
はんだ粉末としてＳｉ粉末が利用されることを特徴とする、請求項２０に記載の反応混合物。
【請求項３０】
はんだ粉末としてＺｎ粉末が利用されることを特徴とする、請求項２０に記載の反応混合物。
【請求項３１】
１；１ないし１：３のはんだ粉末対フラックス粉末の重量比が利用されることを特徴とする、請求項２０に記載の反応混合物。
【請求項３２】
１；１のはんだ粉末対フラックス粉末の重量比が利用されることを特徴とする、請求項３１に記載の反応混合物。
【請求項３３】
粉末状のはんだ、粉末状のフラックス及び粉末状の結合剤に加えてなお、粉末状の形の磨耗防止及び／又は腐食防止のための機能セットが利用されることを特徴とする、請求項２０に記載の反応混合物。
【請求項３４】
同時押出し物粉末を含み、この同時押出し物粉末が、同時押出し物粒状物の粉砕によって生じ、この粒状物が、はんだ、フラックス及び結合剤の混合物からなる押出しによって得られ、同時押出し物粉末粒子が、５ないし３０μｍの粉末粒子大きさ、及び３ないし３０μｍの分布平均値を有する粒子大きさ分布において存在し、かつ粉末の総合量に関する結合剤の割合が、３５重量％より少ない、請求項１に記載の方法において適用する反応混合物。
【請求項３５】
粒子粉末大きさが１０ないし１５μｍであることを特徴とする、請求項３４に記載の反応混合物。
【請求項３６】
分布平均値が１０ないし１５μｍであることを特徴とする、請求項３４に記載の反応混合物。
【請求項３７】
粉末の総合量に関する結合剤の割合が２５重量％より少ないことを特徴とする、請求項３４に記載の反応混合物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、構成部分相互の硬質はんだ付けのために、均一に分布したはんだ、フラックス及び結合剤均一な層によってアルミニウム及びその合金からなる熱交換器構成部分の表面を部分的に又は完全に被覆する方法に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願１９７４４７３４．１−４５号は、初めに挙げたような方法を記載しており、ここにおいてはんだ及びフラックスは、金属構成部分の表面を均一に計量して被覆するために、粉末状にして高い速度で塗付けれらるが、結合剤は、液状ただし少なくともペースト状で、制限されて金属構成部分の表面上に塗付けられる。この公知の解決策において良好に固着する被覆が達成され、この被覆は、その後の加工ステップを可能にする。経済的な理由から、もっと高い被覆速度が望まれ、それにより既存の方法過程への統合が可能になる。しかしながら制限された結合剤塗付けは、粉末状のフラックス及びはんだの十分な固着のために単位面積に関して比較的大量の結合剤を必要とし、さらに結合剤の溶媒放出及び廃棄物が生じ、この廃棄物には廃棄コストを伴う。
【０００３】
本発明の課題は、できるだけ均一な被覆で良好なはんだ付け結果を得るために、はんだ、フラックス及び結合剤を含む塗付け層がこれらの材料のできるだけわずかな量によって製造できるように初めに挙げた方法を改善することである。本発明によれば、この課題は、次のようにして解決される。すなわち５ないし３０μｍの粒子大きさ及び１０ないし１５μｍの分布平均値を有する狭い粒子大きさ分布における粉末粒子が存在し、粉末の総合量に関する結合剤の割合が、３５重量％より少なく、均一に分布したはんだ、フラックス及び結合剤からなる均一な層が、５０μｍより小さい層厚さであり、かつこの層の溶融のために熱が利用され、１８０ｍ／ｍｉｎまでの高い速度ではんだ付けのために考慮された表面に、粉末の形のはんだ、フラックス及び結合剤が静電的な粉末被覆によって塗付けられる。本発明によれば、従来より著しく高い速度で少量の結合剤により結合剤の溶媒放出なしに塗付けをおこなうことができる。アルミニウム及びその合金からなる構成部分の表面へのはんだ、フラックス及び結合剤のこの塗付けは、有利に静電的な粉末被覆として行なわれる。そのために２つの方法が適用でき、その際、一方において粉末成分の摩擦電気の帯電能力が、又は他方において粉末成分のイオンの少ないコロナ帯電が利用される。粉末の形のはんだ、フラックス及び結合剤のこれらの粉末状の成分は、個別成分としてスプレーガンによって構成部分の表面に塗付けることができる。はんだ、フラックス及び結合剤のスプレーガンによる塗付けは、これらの物質があらかじめ同時押出し物の形にされ、したがってはんだ、フラックス及び結合剤からなる粉末状の混合物を形成しているときにも、行なうことができる。その際、同時押出し物は、とくに環境に優しくかつ経済的な様式で静電流動室又は流動床においても塗付けらることができる。
【０００４】
静電流動室又は流動床における塗付けは、これらの物質が粉末状の形で個別成分として存在する場合、粉末状のはんだ、フラックス及び結合剤によっても行なうことができる。静電流動室又は流動床における塗付けの別の可能性は、粉末混合物の形の粉末状のはんだ、フラックス及び結合剤を塗付けることにもある。
【０００５】
前記の塗付け形式の他に、同時押出し物の形のはんだ、フラックス及び結合剤をアルミニウム及びその合金からなる構成部分の表面に塗付けるために、磁気ブラシも適している。
【０００６】
スプレーガン、流動室又は磁気ブラシによる粉末被覆の前記の方法可能性は、１８０ｍ／ｍｉｎまでの被覆速度を可能にする。さらに静電流動室又は磁気ブラシによる被覆変形は、とくに均一な被覆の利点を提供するが、一方スプレーガンを利用した際、粉末流の容易な脈動を生じることができる。
【０００７】
その際、はんだ、フラックス及び結合剤の形の前記の３つの成分の他に、同様に粉末の形で塗付けることができる磨耗防止又は腐食防止のための機能添加物も添加することが可能である。機能セットとして、磨耗防止のために例えばカーバイドが、かつ腐食防止のために例えば亜鉛が問題になる。
【０００８】
はんだ、フラックス及び結合剤からなる統一的な層を形成するために、８０°Ｃないしほぼ３５０°Ｃの範囲におけるその温度が常駐することができる熱作用に、構成部分の表面における粉末状の塗付け物がさらされる。このことは、例えば構成部分上に塗付けるべきはんだ、フラックス及び結合剤からなる層の溶融のために熱として、押出し過程に直接続く塗付け過程の際に構成部分において押出し過程により発生されるプロセス熱が利用される。ただし構成部分の粉末被覆の前に、これ自身が冷却されているとき、熱は、粉末被覆の直前又は直後に、はんだ、フラックス又は結合剤からなる粉末状に塗付けられる層の溶融のために、構成部分に供給されると有利である。
【０００９】
はんだ、フラックス及び結合剤からなる溶融された層の表面封印及び場合によっては平滑化に関する後処理のために、この層の別の方法過程において熱が供給される。このことは、熱放射によって行なわれるが、追加的な平滑化の場合に、被覆された構成部分の表面に押付けられる加熱されたローラによっても行なわれる。場合によっては後処理の枠内において、後からの後続処理の際に、例えば薄壁の構成部分の巻き付けによって接着を避けるために、封印された層に分離剤を塗付けることもできる。分離剤として、例えば油が利用される。形成すべき層厚さ及びその稠度及び熱供給の制御に関する粉末塗付けの制御のために、はんだ、フラックス及び結合剤からなる後処理された溶融された層は、なるべく測定位置を通過し、データが、被覆過程の制御のために制御回路に入力される。
【００１０】
測定位置の後において、被覆された構成部分は、有利には冷却装置を通過し、この冷却装置によって、この被覆された構成部分は、例えば分離、方向付け、巻き付け及びその貯蔵等によるによる後続処理のために適した温度にされることができる。
【００１１】
硬質はんだ付けのために、構成部分表面上におけるはんだ粉末、フラックス粉末及び結合剤粉末からなるきわめて薄い層の塗付けでとくに十分であり、その際、層の厚さは、３０μｍ、なるべく１５μｍより小さい。そのために３ないし１０ｇ／ｍ２であるが、なるべく４ｇ／ｍ２の量の結合剤粉末を、硬質はんだ付けのために構成部分表面に塗付けらることで十分である。
【００１２】
方法を実施するための反応混合物として、それぞれ粉末の形で存在するはんだ、フラックス及び結合剤が適している。粉末粒子は、常に分布して存在する。３ないし５０μｍの大きさの粉末粒子が、分布して存在することができる。粉末粒子の大きさの分布平均値は、３ないし３０μｍ、なるべく１０ないし１５μｍにあるようにする。粉末結合剤として、有利には微粒子の有機結合剤−その他にクリヤラッカと称する−が使用されるが、一方はんだ粉末として、アルミニウム含有金属粉末、とくにＡｌ−Ｓｉ含有金属又は合金粉末が利用され、なるべくＡｌ−Ｓｉ（７−４０）合金粉末が利用される。ただしはんだ粉末としてシリコン粉末又は亜鉛粉末も使用することができる。フラックスは、有利には非腐食性の金属ふっ化物、とくにアルカリ金属ふっ化物粉末及び／又はふっ化亜鉛をベースにしたフラックスである。
【００１３】
粉末反応混合物の形成のために、なおはんだ粉末対フラックス粉末の重量比が重要である。その際、はんだ粉末対フラックス粉末の重量比は、１：１ないし１：３であることが好ましいが、その際なるべく１：１の重量比が考慮されている。さらにはんだ、フラックス、結合剤の粉末の総合量に関するクリヤラッカ粉末の形の結合剤の重量％割合も、反応混合物の形成のために重要であり、その際、なるべく粉末の総合量に関して２５％のクリヤラッカ粉末が、結合剤として使用される。
【００１４】
前記の同時押出し粉末に関してなお、成分の分解が行なわれることがないかぎり、はんだ、フラックス及び結合剤からなるこのような同時押出し粉末の形成は望ましいことに注意する。この同時押出し物粉末は、粒状物の粉砕によって形成することができ、この粒状物は、はんだ、フラックス及び結合剤の混合物からなる押出しによって得られ、その際、同時押出し物粉末粒子は、均一な粒子大きさ分布を有する。
【００１５】
アルミニウム及びその合金からなる構成部分の表面を被覆する過程を、図面に概略的に例としてのみ示した２つの方法によって、次に詳細に説明する。
【００１６】
図１から明らかな方法様式において、アルミニウム及びその合金からなるベルト、管、プロファイル等として生じる構成部分１０は、直接押出し器から到来し、かつそれから熱位置１１において、次の粉末被覆を溶融するために、構成部分によって連行されたプロセス熱が十分であるかどうかがチェックされる。この熱位置１１は、８０°Ｃより高い温度に構成部分を制御するために適している。その際、熱位置は、誘導加熱、バーナ加熱又は放射加熱によって動作することができる。この熱位置１１に静電粉末被覆を行なう粉末被覆位置１２が続き、この粉末被覆位置を構成部分１０が通過し、かつこの構成部分の表面に、はんだ粉末、フラックス粉末及び結合剤粉末が塗付けられる。これらの個々の粉末状の物質は、個別成分としてスプレーガンによって塗付けることができ、かつそれぞれそれ自体分離した粉末容器１３、１４、１５から取出すことができる。はんだ、フラックス及び結合剤の個別成分として塗付けられる粉末状の物質の代わりに、この物質は、１つの粉末容器１３からスプレーガンによって同時押出し物の形で塗付けることもできる。しかしながら粉末被覆位置は、流動室又は流動床として装備してもよく、ここにおいてはんだ、フラックス及び結合剤は、粉末個別成分の形で、又は粉末混合物の形であるが、又は同時押出し物の形でも、構成部分の表面に塗付けることができる。しかし最後になお、はんだ、フラックス及び結合剤を同時押出し物の形で、粉末被覆位置１２において磁気ブラシ法によって塗付けることも可能である。分離しなかった粉末（過剰スプレイ）は、受け止めることができ、かつ再び被覆過程に供給することができる。
【００１７】
あらゆる場合に、構成部分の表面に硬質はんだ付けを行なうためにはんだ粉末、フラックス粉末及び結合剤粉末からなるきわめて薄い層が塗付けられ、その際、層の厚さは、ほぼ１５μｍである。その際、結合剤粉末の量に関する割合は、一般にほぼ４ｇ／ｍ２にある。粉末状のはんだ、粉末状のフラックス及び粉末状の結合剤の粉末粒子の大きさは、なるべく１０ないし１５μｍにある。結合剤は、残滓の少ないように窒素（Ｎ２）及び空気中において熱分解する。
【００１８】
ここに記載した例において結合剤粉末として、クリヤラッカ粉末が適しているが、一方はんだ粉末として、例えばＡｌ−Ｓｉのようなアルミニウム含有金属粉末又はＳｉ粉末だけも利用される。はんだ粉末対フラックス粉末の重量比は、記載した実施例においてほぼ５０対５０重量％に設定されている。はんだ、フラックス及び結合剤の総合粉末量に関して、記載した実施例において結合剤は、２５％の重量割合を有するクリヤラッカ粉末の形で使用される。
【００１９】
粉末被覆位置１２に後処理位置１６が続いており、この後処理位置において、加熱可能なローラ、摺動部等の熱放射によって、溶融した粉末層の表面封印を行なうことができる。その際、同時にこれらの面の相互接触の場合に、被覆した表面の接着を防ぐために、分離剤を塗付けてもよい。
【００２０】
後処理位置に測定位置１７が続き、この後処理位置によって、層の厚さ及び／又は層の組成が検出され、その際、これらのデータは、制御回路に供給され、それにより介入限界を超えて異なった値の際に、実際値を修正するために粉末被覆位置１２、後処理位置１６及び熱位置１１に相応する制御パルスを送出することができる。被覆の均一度への要求がわずかな際、被覆装置は、純粋な制御を介して動作することもできる。最後に測定位置１７に冷却位置１８が続き、この冷却位置は、水及び後続の乾燥によるか、又は被覆された構成部分の空気により、運搬のため、後続処理のため又は貯蔵のために適した温度に戻し冷却される。冷却位置１８に後続処理位置１９が続くことができ、この後続処理位置において、例えば条片状の構成部分は、切離され、方向付けられ又はコイルになるように巻き付けられることができる。
【００２１】
図２から明らかな方法様式において、場合によっては条片状の構成部分は、室温で存在し、かつこの状態において相応する粉末容器１３、１４及び１５を有する粉末被覆位置１２に供給される。この粉末被覆位置１２は、前に図１による方法様式において説明したものと同様に動作することができる。この時、この粉末被覆位置に熱位置１１が付け加えられており、この熱位置は、誘導加熱により又はバーナにより動作することができ、かつこの熱位置は、はんだ、フラックス及び結合剤からなる層の溶融のために使われる。この熱位置１１に、図１から明らかな実施例におけるものと同じ順序で、後処理位置１６、測定位置１７、冷却位置１８及び最後に場合によっては後続処理位置１９も続いている。これらの位置１６ないし１９において、図１から明らかな方法様式におけるものと同じ処理ステップが行なわれる。
【００２２】
説明のために１つの実施例を引用し、ここではそれぞれ個別成分、結合剤粉末としてのポリエチレンクリヤラッカ粉末及びはんだフラックス粉末としてのノコロク  シル（登録商標）からなる４つの異なった粉末混合物が準備され、かつそれぞれ２００°Ｃに予備加熱されたアルミニウム熱交換器プロファイルに塗付けられる。これらのテスト系列の塗付けのために、静電塗付けスプレーガンが利用された。製造方法のために、スプレーガンの利用の際に粉末流の脈動しやすいことが塗付け結果に影響を及ぼすことがあるので、流動室又は磁気ブラシによる塗付けが望ましい。
【００２３】
粉末混合物は、全粉末混合物の重量に関して結合剤粉末の重量割合について相違している。２５重量％又は５０重量％の結合剤割合を有する混合物が使用される。さらに粉末混合物は、結合剤粉末の粒子大きさ分布について相違している。３６μｍ又は１２．４μｍの粒子大きさの分布平均値を有するポリエチレンクリヤラッカ粉末が利用される。
【００２４】
次の表は、検出された結果を示している。
0003617033.tif 000002
【００２５】
固着結果の検出は、曲げテストによって行なわれた。第１の粉末混合物の利用の際、冷却した熱交換器プロファイルの塗付けられた層は、曲げた際にひび割れした。粉末混合物２ないし４において、固着は良好であった。はんだ粉末分布は、良好なはんだ結果に対してきわめて重要である。均一な分布が存在しないと、後からのはんだ位置において硬質はんだ付けのために十分にはんだが存在することが保証できない。
【００２６】
はんだ粉末の検出は、視覚的に行なわれた。はんだ粒子が島を形成し、かつこれらの粒子の集結部の間にはんだ粒子のないクリヤラッカ領域があるとき、被覆されたプロファイルは、不均一と判定された。
【００２７】
さらに表から、２５重量％及び５０重量％の結合剤割合は、同じく良好な結果を提供することがわかった。
【００２８】
アクリレート結合剤粉末による実験は、はんだ粉末分布の比較可能な結果に通じる。
【００２９】
すでに述べたように、前記の方法は、例としてのみ示されており、かつどのような場合にも前記の構成だけに限定されるものではない。それどころかなお本方法の別の種々の構成及び補充が可能である。さらに明細書に挙げたすべての方法ステップ又は特徴は、これらが特許請求の範囲に排他的に請求されていないときにも、本発明にとって重要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】構成部分が予備加熱されて−例えば押出し器から熱くなって出て−被覆過程を受ける、ブロック回路図の様式における概略的に示した方法である。
【図２】被覆過程が冷たい構成部分に塗付けられかつこれらに続いて熱が供給される、方法である。
【図１】
0003617033.tif 000003
【図２】
0003617033.tif 000004