(57)【要約】【課題】  ろう付箇所の変質やろう付不良が無く、かつ、簡単な工程で低コストにろう付を可能にする、ろう付用アルミニウム合金材およびアルミニウム合金材のろう付方法を提供する。【解決手段】  チューブ１２は、表面にろう付用組成物２２が塗布されたろう付用アルミニウム合金材２１から形成される。ろう付用組成物２２は、Ｓｉ粉末、または／及びＡｌ―Ｓｉ合金粉末を含むろう材と、フッ化物フラックスおよび樹脂バインダとを混合して形成される。こうした、ろう付用組成物をアルミニウム合金材に塗布して、ろう付用アルミニウム合金材２１が形成される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ粉末、または／及びＡｌ―Ｓｉ合金粉末を含むろう材と、フッ化物フラックスと、樹脂バインダとを混合したろう付用組成物が塗布されたろう付用アルミニウム合金材であって、
前記フッ化物フラックスは、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物と、Ｋ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物とを、重量比が１００：１〜１００：１００の範囲内で混合したものであることを特徴とするろう付用アルミニウム合金材。
【請求項２】
前記フッ化物フラックスのうち、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物はＫＺｎＦ３ であり、Ｋ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物はＫＡｌＦ４ または／及びＫ３ＡｌＦ６であることを特徴とする請求項１に記載のろう付用アルミニウム合金材。
【請求項３】
前記ろう付用組成物を塗布する際に、Ｋ−Ｚｎ−ＦとＫ−Ａｌ−Ｆからなるフラックス量として、乾燥時塗布量で１〜４０ｇ／ｍ２ の範囲でアルミニウム合金材に塗布されていることを特徴とする請求項１または２に記載のろう付用アルミニウム合金材。
【請求項４】
Ｓｉ粉末、または／及びＡｌ―Ｓｉ合金粉末を含むろう材と、フッ化物フラックスと、樹脂バインダとを混合したろう付用組成物が塗布されたろう付用アルミニウム合金材を用いるアルミニウム合金材のろう付方法であって、
Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物を含む前記ろう付用組成物が塗布された領域以外の部材の表面に、Ｋ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物フラックスを、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物フラックスとの重量比が１００：１〜１００：２００の範囲内となるように制御して塗布したことを特徴とするアルミニウム合金材のろう付方法。
【請求項５】
前記フッ化物フラックスのうち、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物はＫＺｎＦ３ であり、Ｋ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物はＫＡｌＦ４ または／及びＫ３ＡｌＦ６であることを特徴とする請求項４に記載のアルミニウム合金材のろう付方法。
【請求項６】
前記ろう付用組成物を塗布する際に、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフラックス量として乾燥時塗布量で１〜４０ｇ／ｍ２ の範囲でアルミニウム合金材のろう付箇所に塗布され、また、前記Ｋ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物フラックスは、前記ろう付用組成物が塗布された領域以外の部材の表面に、乾燥時塗布量で０．０１〜８０ｇ／ｍ２ の範囲で塗布されることを特徴とする請求項４または５に記載のアルミニウム合金材のろう付方法。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項に記載のアルミニウム合金材のろう付方法を用いてろう付されたことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の製造等に用いられるろう付用アルミニウム合金材およびアルミニウム合金材のろう付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のエアコンディショナ装置などに用いられるアルミニウム合金製の熱交換器の製造では、部品の接合はろう付が主体である。こうした熱交換器の製造にあたっては、例えば、母材より融点が低いろう材を予め母材の両表面に貼り合わせたクラッド材（ブレージングシート）をフィン材に適用し、押出加工で製造した扁平な多穴管を冷媒を通すチューブに適用する。そして、押出加工で製造したパイプをヘッダに適用して、これらを治具で組付け、酸化皮膜を破壊するためのフラックスを塗布した後、ろう付炉に投入して所定温度にて所定時間これを保持することで、ろう付を行い、組み立てられた熱交換器を得ている。
【０００３】
しかし、上述したような組立加工工程におけるフラックスの塗布は、無駄になるフラックスの量が多く、また、飛散したり蒸発したフラックスが作業環境を汚すため、衛生環境上の懸念があり、あわせて製造コストの上昇をもたらすという課題があった。また、プレージングシートのフィン材の加工時に、表面に貼り合せたろう材（Ａｌ−Ｓｉ合金）の硬さゆえに、コルゲート加工機の加工歯の寿命を短くしてしまうという課題があった。
【０００４】
このような課題に対応するために、ブレージングシートを使わずに、組付け後のフラックス塗布を行なわないプロセスとして、粉末ろうとフラックスをアクリル系樹脂バインダで混合し、これらを押出扁平管の表面に適当厚さで塗布した後、クラッド材でないアルミニウム板をフィン材に適用してコンデンサを製造する方法が知られている（特許文献１）。また、こうした製造方法におけるフラックスにＫＺｎＦ３ を用いて、還元作用により、フラックスからＺｎを扁平な多穴管表面に析出させて肉厚方向に拡散し、防食上有意な特性（多穴管表面の犠牲陽極効果）を発揮できるプロセスも提示されている。
【特許文献１】特開平７−２２７６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような、粉末ろう、ＫＺｎＦ３ フラックス、及び樹脂バインダを用いるプロセスでは、ヘッダ管内部など閉塞された（あるいは半閉塞状態も含む）部位で、ろう付加熱時に塗布膜層が変質してしまい、適正なろう付加工が難しいという課題があった。場合によっては、フィレットが全く形成されないという製造上の課題もあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ろう付箇所の変質やろう付不良が無く、かつ、簡単な工程で低コストにろう付を可能にする、ろう付用アルミニウム合金材およびアルミニウム合金材のろう付方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、Ｓｉ粉末、または／及びＡｌ―Ｓｉ合金粉末を含むろう材と、フッ化物フラックスと、樹脂バインダとを混合したろう付用組成物が塗布されたろう付用アルミニウム合金材であって、前記フッ化物フラックスは、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物と、Ｋ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物とを、重量比が１００：１〜１００：１００の範囲内で混合したものであることを特徴とするろう付用アルミニウム合金材が提供される。
【０００８】
前記フッ化物フラックスのうち、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物はＫＺｎＦ３ であり、Ｋ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物はＫＡｌＦ４ または／及びＫ３ＡｌＦ６であればよい。また、前記ろう付用組成物を塗布する際に、Ｋ−Ｚｎ−ＦとＫ−Ａｌ−Ｆからなるフラックス量として、乾燥時塗布量で１〜４０ｇ／ｍ２ の範囲でアルミニウム合金材に塗布されればよい。
【０００９】
また、本発明によれば、Ｓｉ粉末、または／及びＡｌ―Ｓｉ合金粉末を含むろう材と、フッ化物フラックスと、樹脂バインダとを混合したろう付用組成物が塗布されたろう付用アルミニウム合金材を用いるアルミニウム合金材のろう付方法であって、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物を含む前記ろう付用組成物が塗布された領域以外の部材の表面に、Ｋ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物フラックスを、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物フラックスとの重量比が１００：１〜１００：２００の範囲内となるように制御して塗布したことを特徴とするアルミニウム合金材のろう付方法が提供される。
【００１０】
前記フッ化物フラックスのうち、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物はＫＺｎＦ３ であり、Ｋ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物はＫＡｌＦ４ または／及びＫ３ＡｌＦ６であればよい。前記ろう付用組成物を塗布する際に、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフラックス量として乾燥時塗布量で１〜４０ｇ／ｍ２ の範囲でアルミニウム合金材のろう付箇所に塗布され、また、前記Ｋ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物フラックスは、前記ろう付用組成物が塗布された領域以外の部材の表面に、乾燥時塗布量で０．０１〜８０ｇ／ｍ２ の範囲で塗布されればよい。
【００１１】
また、本発明によれば、上述したアルミニウム合金材のろう付方法を用いてろう付されたことを特徴とする熱交換器が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のろう付用アルミニウム合金材によれば、Ｋ−Ｚｎ−Ｆ成分が、ろう付温度に昇温される前から活性度が増し、粉末Ｓｉ及びアルミニウム合金材表面の酸化皮膜を破壊するとともに、Ｚｎが還元されてアルミニウム合金材上に析出して、耐腐蝕性を確保する上で有効な犠牲陽極層をアルミニウム合金材表面に形成する役割を果たす。また、Ｚｎの還元作用と相まって、ろうの広がりを促進させる。
【００１３】
また、Ｋ−Ａｌ−Ｆ成分も、ろう付温度に昇温される前から活性度が増し、粉末Ｓｉ及びアルミニウム合金材表面の酸化皮膜を破壊する。さらに、Ｋ−Ｚｎ−Ｆ成分とともに、フラックスの溶融状態を長く維持し、アルミニウム合金材表面を覆って、新たな酸化膜の生成を防止する役割を果たす。こうした覆い効果により、閉塞された（あるいは半閉塞状態も含む）部位でも塗布膜層が変質することがなく、不安定なろう付性を大きく改善することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を交えて説明する。図１は、本発明のろう付用アルミニウム合金材を使用して形成したアルミニウム製の熱交換器の一例を示す斜視図である。熱交換器１０は、ヘッダパイプ１１と称される左右一対の管体と、そのヘッダパイプ１１の間に互いに平行に間隔を空けて設けられたアルミニウム合金材からなる多数のチューブ（熱交換用チューブ）１２と、チューブ１２同士の間に設けられたフィン（放熱板）１３とで構成されている。
【００１５】
こうした熱交換器１０は、各チューブ１２の内部に形成される流体通路（図示せず）と、ヘッダパイプ１１の内部空間（図示せず）を連通させ、ヘッダパイプ１１の内部空間と各チューブ１２の流体通路に冷媒等の流体を循環させ、フィン１３を介して効率良く熱交換を行うものである。
【００１６】
請求項１ないし３に関して、各チューブ１２の外表面に、Ｓｉ粉または／及びＡｌ―Ｓｉ合金粉末を含むろう材と、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物及びＫ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物フラックス、及びバインダとを混合したろう付用組成物を塗布して、ろう付用アルミニウム合金材を構成する。
【００１７】
図２は請求項４ないし７に関し、図１に示すヘッダパイプ１１とチューブ１２との接合部分を示す拡大断面図である。チューブ１２は、表面にろう付用組成物２２が塗布されたろう付用アルミニウム合金材２１から形成される。ろう付用組成物２２は、Ｓｉ粉末、または／及びＡｌ―Ｓｉ合金粉末を含むろう材と、フッ化物フラックスおよび樹脂バインダとを混合して形成される。こうした、ろう付用組成物２２をアルミニウム合金材に塗布して、ろう付用アルミニウム合金材２１が形成される。
【００１８】
ろう付用組成物２２を構成するフッ化物フラックスは、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物である。他方、ヘッダパイプ内壁１１ａやエンドキャップ２４の表面の系外等にＫ−Ａｌ−Ｆからなるフラックス２５を塗布する。
【００１９】
また、こうしたフッ化物フラックスのうち、Ｋ−Ｚｎ−Ｆからなるフッ化物はＫＺｎＦ３ であればよく、Ｋ−Ａｌ−Ｆからなるフッ化物ではＫＡｌＦ４ または／及びＫ３ＡｌＦ６ が好ましく採用される。
【００２０】
こうしたフッ化物フラックスのうち、Ｋ−Ｚｎ−Ｆ成分は、ろう付温度に昇温される前の約５２０℃から活性度が増し、粉末Ｓｉ及びアルミニウム合金材表面の酸化皮膜を破壊するとともに、Ｚｎが還元されてアルミニウム合金材上に析出して、耐腐蝕性を確保する上で有効な、犠牲陽極層をアルミニウム合金材表面に形成する役割を果たす。また、Ｚｎの還元作用と相まって、ろうの広がりを促進させる。
【００２１】
また、フッ化物フラックスのＫ−Ａｌ−Ｆ成分は、ろう付温度に昇温される前の約５４０℃から活性度が増し、粉末Ｓｉ及びアルミニウム合金材表面の酸化皮膜を破壊する。さらに、上述したＫ−Ｚｎ−Ｆ成分とともに、フラックスの溶融状態を長く維持し、アルミニウム合金材表面を覆って、新たな酸化膜の生成を防止する役割を果たす。こうした覆い効果により、閉塞された（あるいは半閉塞状態も含む）部位でも塗布膜層が変質することがなく、不安定なろう付性を大きく改善することが可能になった。
【実施例】
【００２２】
本出願人は、本発明のろう付用アルミニウム合金材の効果を検証した。検証に当たって、表１に示すように、本発明の実施例１〜１４と、従来の比較例１〜８のサンプルを用意した。それぞれのサンプルのフラックスの組成は、表１に示すとおりである。これら実施例１〜１４と、比較例１〜８のサンプルを用いて、所定のろう付温度でろう付を行ない、ろう付性と、耐食性とを検証した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１から明らかなように、本発明のろう付用アルミニウム合金材を用いた実施例１〜１４では、ろう付性および耐食性が、いずれも良好であった。一方、従来のろう付用アルミニウム合金材を用いた比較例１〜８では、ろう付性、あるいは耐食性のいずれかに難があるか、あるいは、過剰フラックスにより目詰まりを起こすなど、課題が残った。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明のろう付用アルミニウム合金材を使用して形成したアルミニウム製の熱交換器の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すヘッダパイプとチューブとの接合部分を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  熱交換器
１２  チューブ（熱交換用チューブ）
２１  ろう付用アルミニウム合金材
２２  ろう付用組成物
【図１】
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【図２】
2006255755.tif 000005