(57)【要約】ろう付けで構成部品、特にアルミニウム構成部品からなる熱交換器を製造するための、一種以上のフラックス及びフィラー材料を含むプリフラックスコーティングである。このコーティングは、フルオロアルミン酸カリウムＫ１〜３ＡｌＦ４〜６、トリフルオロ亜鉛酸カリウムＫＺｎＦ３、フルオロアルミン酸リチウムＬｉ３ＡｌＦ６の形態のフラックスと、金属Ｓｉ粒子、Ａｌ−Ｓｉ粒子及び／又はフルオロケイ酸カリウムＫ２ＳｉＦ６の形態のフィラー材料と、溶剤と、メタクリル酸ホモポリマー又はメタクリル酸コポリマーを主成分とする合成樹脂を少なくとも１０重量％含む結合材とから構成される。フルオロアルミン酸カリウムＫ１〜３ＡｌＦ４〜６は、ＫＡｌＦ４、Ｋ２ＡｌＦ５、Ｋ３ＡｌＦ６を含有するフラックスであるか、又はこれらのフラックスの組合せである。このコーティングを１層コーティング又は多層コーティングとして混合してもよく、１層コーティングとしては、全てのフラックス成分及びフィラー材料を結合材及び溶剤と混合し、また、多層コーティングとしては、フラックス成分及びフィラー材料を別々のコーティングとして結合材及び溶剤と混合される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろう付けで構成部品、特にアルミニウム構成部品からなる熱交換器を製造するための、一種以上のフラックス及びフィラー材料を含むプリフラックスコーティングであって、
該コーティングが、フッ化カリウムアルミニウムＫ１〜３ＡｌＦ４〜６、トリフルオロ亜鉛酸カリウムＫＺｎＦ３、フッ化リチウムアルミニウムＬｉ３ＡｌＦ６の形態のフラックスと、金属Ｓｉ粒子、Ａｌ−Ｓｉ粒子及び／又はフルオロケイ酸カリウムＫ２ＳｉＦ６の形態のフィラー材料と、溶剤と、メタクリル酸ホモポリマー又はメタクリル酸コポリマーを主成分とする合成樹脂を少なくとも１０重量％含む結合材とから構成されることを特徴とするプリフラックスコーティング。
【請求項２】
前記コーティングを１層コーティング又は多層コーティングとして混合することであって、１層コーティングとしては、全てのフラックス成分及びフィラー材料を結合材及び溶剤と混合し、また、多層コーティングとしては、フラックス成分及びフィラー材料を別々のコーティングとして結合材及び溶剤と混合することを特徴とする請求項１に記載のプリフラックスコーティング。
【請求項３】
前記多層コーティングが、結合材及び溶剤を１種以上のフラックス成分及び／又はフィラー材料若しくはフィラー生成材料と個々に混合したものにそれぞれが基づく２つ、３つ又は４つのコーティング要素を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のプリフラックスコーティング。
【請求項４】
前記フルオロアルミン酸カリウムＫ１〜３ＡｌＦ４〜６が、ＫＡｌＦ４、Ｋ２ＡｌＦ５、Ｋ３ＡｌＦ６を含有するフラックスであるか、又はこれらのフラックスの組合せであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のプリフラックスコーティング。
【請求項５】
前記アルミニウム構成部品が、Ｍｇ含有量の高いアルミニウム合金をベースとするものであり、フッ化セシウムアルミニウムＣｓＡｌＦ４の形態の追加フラックスが添加されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のプリフラックスコーティング。
【請求項６】
粒子と結合材との比が３：１〜４：１であることを特徴とする請求項１に記載のプリフラックスコーティング。
【請求項７】
前記コーティング中の成分の異なる粒子の比が、０〜５．２ｇ／ｍ２のＳｉ、１．４１〜１６ｇ／ｍ２のＺｎフラックス（ＫＺｎＦ３）、２．２〜９．２ｇ／ｍ２のカリウムフラックス（ＫＡｌＦ４／Ｋ３ＡｌＦ６）及び０．１〜５ｇ／ｍ２のＬｉフラックス（Ｌｉ３ＡｌＦ６）の塗布量に対応することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のプリフラックスコーティング。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のプリフラックスコーティングを、１層コーティング又は多層コーティングとして、アルミニウム構成部品上に塗布することであって、１層コーティングとしては、全てのフラックス成分及びフィラー材料を結合材及び溶剤と混合するがゆえに、１回の操作で前記構成部品上に提供され、また、多層コーティングとしては、フラックス成分及びフィラー材料を別々のコーティングとして結合材及び溶剤と混合するがゆえに、好ましくは中間硬化のときにそれぞれが個々に塗布されるアルミニウム構成部品上への塗布。
【請求項９】
前記コーティングが、ロールコーティング法又はディップコーティング法により前記構成部品上に提供される請求項８に記載の塗布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう付けで構成部品、特にアルミニウム構成部品からなる熱交換器を製造するための、一種以上のフラックス及びフィラー材料を含むプリフラックスコーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器は、機械的に組み立てられるか、又はろう付けされることができる。所謂ＣＡＢ法（管理雰囲気ろう付けを表す）でアルミニウム熱交換器をろう付けすることが当該技術分野の状況である。ろう付けが不活性ガスの保護下で行われるので、管理された雰囲気と呼ばれる。一般的には、そのガスは窒素である。公知のプリフラックスコーティングは、フラックスとフィラー材料との組合せである。フラックスには、アルミニウム部品の表面を酸化物から清浄にすることが求められ、且つフィラー金属には、金属結合の形成が求められる。
【０００３】
炉の雰囲気（ＣＡＢ法を管理するための主要な工程パラメーター）で酸素が殆ど排除されるという事実のために、攻撃性の小さいフラックスを使用することができる。腐食性フラックスを使用する従来のろう付け技術は、腐食性フラックス残渣を除去するために、ろう付け後の洗浄工程を必要とするものであった。除去されない場合、その領域で早期の腐食が起こり得る。非腐食性とも呼ばれる攻撃性の小さいフラックスは、フッ化カリウムアルミニウムのようなアルミニウムフッ化物から主として構成される。必要とされるフィラー金属は、通常、ＡＡ４ＸＸＸシリーズ（ケイ素を含有する）からの低融点アルミニウム合金である。
【０００４】
上述したように、アルミニウム熱交換器は、自動車用途によく使用されている。そのような熱交換器は、空調系統、エンジン冷却系統、エンジンオイル冷却系統及び自動車用エンジンターボチャージャー系統によく使用されている。
【０００５】
自動車用途に加えて、現在、アルミニウム熱交換器は、自動車用途と同じような機能を果たす工業用途及び住宅用途のような自動車以外の用途に用いられつつある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
管理雰囲気ろう付け法を用いる熱交換器のろう付けは、以下：
・フラックス（一般的にフッ化カリウムアルミニウム）
・フィラー（一般的にＡＡ４ＸＸＸシリーズ）
・保護雰囲気（一般的に窒素）の特性、及び
・金属結合形成ためにフィラー材料を溶融するのに必要な高温での曝露
に大きく左右される。
【０００７】
工程パラメーターは、ろう付けされる熱交換器の種類／大きさ並びに使用されるフィラー金属及びフラックス化合物の種類に応じて変更される。熱交換器において金属結合を形成するための一般的な方法は、接合される２つの構成部品のうちの１つをＡＡ４ＸＸＸシリーズでクラッドすることである（例えば、クラッドフィン及び非クラッドチューブ）。（これまでに規定したような）フラックスの一般的な塗布は、ろう付け前に熱交換器組立品全体に施される。
【０００８】
新しい種類のろう付けコーティングは、構成部品のうちの１つがクラッド材料（ＡｌＳｉ材料）で作られていることの必要性を排除する。この種のコーティングは、Ｓｉｌｆｌｕｘ（商標）（Ｓｏｌｖａｙ製）と呼ばれており、これはＨＹＢＲＡＺ（登録商標）という商品名で本出願人によって導入されている。ＨＹＢＲＡＺは、一般的なフラックスの塗布の必要性を排除し、熱交換器の製造工程を簡略化する。ＨＹＢＲＡＺは、製造工程を簡略化することに加えて、完成した熱交換器にいつかの利点も提供する。いくつかの利点は、一般的なフラックスの塗布に伴う、熱交換器性能を低下させるフィンルーバー詰まりの解消や、フィン及びチューブ上にフラックス残渣が少ないことにより、ろう付け後に親水性コーティングの塗布が可能となることである。ＨＹＢＲＡＺコーティングの利点は、ＨＹＢＲＡＺ（登録商標）でコーティングされたマルチポート押出（Multi Port Extruded：ＭＰＥ）チューブに対する需要の増加として市場で顕著に見られる。
【０００９】
ＨＹＢＲＡＺ  ＭＰＥチューブに加えて、ＨＹＢＲＡＺは、溶接チューブ又は折り曲げチューブのような熱交換器設計を作り上げる他の構成部品のために用いることができる。用途に応じては、フラックス及び／又はフィラー合金を含有する材料と共にＨＹＢＲＡＺ工程を用いてチューブをコーティングすることができる。
【００１０】
ろう付けされたアルミニウム構成部品の腐食防止のために、保護層を用いることができる。この保護層は、一般的に、以下の２種類であり得る。
・不動態
・犠牲
【００１１】
不動態層は、化学的に不活性（不活発）であり且つ表面を覆うコーティングである。一方、犠牲層は、芯材よりも不活性でない層である。攻撃的な環境下に曝露した場合には内部の腐食がもたらされるであろう。アルミニウム上の一般的な犠牲層は、亜鉛層の塗布である。この亜鉛層は、亜鉛アーク溶射によってアルミニウム表面に塗布することができる。金属亜鉛は、押出工程の間に一般的にはインラインでＭＰＥ表面に塗布される。そのチューブがろう付けサイクルを経て、亜鉛拡散勾配がチューブに形成された後、完全な腐食防止が生じる。
【００１２】
上述したような亜鉛アーク溶射によるアルミニウム構成部品表面への亜鉛塗布の代替として、現在、アルミニウム表面に反応性Ｚｎフラックスを用いることが特に注目を集めている。反応性Ｚｎフラックスを含有するＨＹＢＲＡＺ（登録商標）コーティングされた製品は、ろう付け用のフラックス及び腐食防止のためのチューブへのＺｎ拡散勾配を提供するであろう。亜鉛フラックスは、ろう付けサイクルの間に、ろう付けフラックス及び金属亜鉛を生成するフルオロ亜鉛酸カリウム類からの、所謂、反応性フラックスである。金属亜鉛は、犠牲層として、ＡｌチューブにＺｎ勾配を形成する。Ｚｎフラックスを用いる場合、フィンとチューブとの接合部をろう付けするのに、クラッドフィンが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、多層コーティングの変形例が、ＨＹＢＲＡＺ工程：
・接合部形成用のろう付け材料
・腐食防止のためのＺｎ
・酸化層を除去するためのフラックス
・フラックス残渣の水溶性を制限し、それにより動かない水（stationary water）からの攻撃を制限されたものとするためのＬｉ
を用いて得ることができる。
【００１４】
本発明は、添付の独立請求項１に規定されるような構成によって特徴付けられる。
好ましい実施形態は、従属する請求項２〜９に更に規定される。
本発明は、例示として以下に更に記載されるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ろう付け材料及び腐食防止のためのＺｎ含有フラックスを組み合わせることにかかる出願人の研究では、自動車以外の用途への関心があるにもかかわらず、上述したように自動車用途が重要な焦点であった。特に、動かない水が熱交換器に影響を与えるであろう熱交換器用途においては、犠牲Ｚｎ保護を超える更なる腐食防止が求められている。
残存フラックス層は、裸アルミニウム構成部材、即ち、如何なるコーティングもされていないアルミニウム部品と比較した耐腐食性を改善するということが本発明者らによって知られていた。これは、フラックス残渣の水溶性が低いことによるものである。フラックス残渣の溶解性は、自動車用途の条件下では非常に低い。自動車以外の用途における水への曝露は異なる。アルミニウム部品は、動かない水への曝露を含み得る、雰囲気に曝露される場所に依存している。
【００１６】
出願人によるＨＹＢＲＡＺ（登録商標）コーティングされた製品の更なる改良のために、本発明者らは、熱交換器で使用されるＡｌチューブ用のフラックスコーティングに、Ｌｉ含有フラックスを導入することを決定した。その理由は、このフラックスが、ろう付け後、制限された水溶性を示しそれにより溶解フッ化物によるアルミニウム表面への攻撃を低減するフラックス残渣を製品表面に提供するからである。
【００１７】
従って、本発明によれば、不動態及び犠牲の両方の保護を提供し、それに加えて、接合部形成のためのろう付け（フィラー）材料と酸化層除去のためのフラックスとを提供する新規なプリフラックスコーティングが提供される。
【００１８】
従って、本発明のプリフラックスコーティングは、異なる特性を有する異なるフラックスからのフラックス粒子と、フィラー材料としてのＳｉ粒子との混合物に基づいており、溶剤及び結合材を含むものである。より正確には、本発明は、フッ化カリウムアルミニウム（Ｋ１〜３ＡｌＦ４〜６）、トリフルオロ亜鉛酸カリウム（ＫＺｎＦ３）、フッ化リチウムアルミニウム（Ｌｉ３ＡｌＦ６）の形態のフラックスと、金属Ｓｉ粒子、Ａｌ−Ｓｉ粒子及び／又はフルオロケイ酸カリウムＫ２ＳｉＦ６の形態のフィラー材料と、溶剤と、メタクリル酸ホモポリマー又はメタクリル酸コポリマーを主成分とする合成樹脂を少なくとも１０重量％含む結合材とから構成される。
【００１９】
上述したフッ化カリウムアルミニウム（Ｋ１〜３ＡｌＦ４〜６）は、ＫＡｌＦ４、Ｋ２ＡｌＦ５、Ｋ３ＡｌＦ６又はこれらの組合せであることができる。これは、天然合成からの生成物である。トリフルオロ亜鉛酸カリウムＫＺｎＦ３は、腐食防止のために添加される。
フルオロケイ酸カリウムＫ２ＳｉＦ６は、Ａｌと反応して、フィラー金属としてのＡｌＳｉ１２を形成するＳｉ金属を生じる。更に、フッ化リチウムアルミニウムＬｉ３ＡｌＦ６は、フラックス残渣の水溶性を制限し、それにより動かない水からの攻撃を制限するために添加される。
ろう付け後のフラックス残渣の効果を得るためには的確な組成が必要である。
Ｍｇ含有量の高い合金に対しては、任意でフッ化カリウムアルミニウム（上記参照）に機械的に混合されるフッ化セシウムアルミニウムＣｓＡｌＦ４を添加してもよい。
【００２０】
コーティング材料の組成に関し、溶剤の含有量は、所望の用途特性にもよるが、好ましくは、約３０重量％である。更に、粒子と結合材との比は、３：１〜４：１で変化する。
追加の増粘剤がコーティング材料に添加されてもよく（セルロース）、アクリルポリマーに関連して約１４重量％の含有量。
異なるフラックスの粒子の比は、下記表から明らかであるように変化する。
アルミニウム構成部品に塗布されるコーティングは、８ｇ／ｍ２〜１６ｇ／ｍ２の間の様々な全塗布量により更に変化し得る。これに関しては下記表を参照。
【００２１】
【表１】
2013536085.tif 000002
【００２２】
コーティングは、次の順序：
・適当な混合器内で攪拌することにより溶剤及び結合材を混合すること、
・攪拌を継続しながら溶剤及び結合材の組成物にフラックス粒子を添加すること、
・コーティング材料の特定のパラメーターに対して所望の性質が得られるまで組成物を完全に混合すること
に基づいて混合することにより製造される。
【００２３】
ろう付けされる構成部品へのコーティングの塗布に際し、均質なコーティング材料を保証するためにコーティングは再度攪拌される。攪拌操作の際に、塗布法及び装置に応じてコーティングの粘度が調整される。
コーティングされた構成部品の乾燥は、別個の乾燥工程（例えばＩＲ光又は他の加熱源を用いて）で行われてもよい。
【００２４】
特許請求の範囲に規定される本発明は上述した例示に制限されるものではないということが強調されるべきである。従って、コーティングは、混合されて、１層コーティング又は多層コーティングとして塗布されてもよい。
１層コーティングとは、本発明の好ましい実施形態を表し、全フラックス成分が結合材及び溶剤と混合されて１工程でアルミニウム表面に塗布されるということを意味する。
多層コーティングとは、コーティングが別々のコーティングとして結合材及び溶剤と混合されて以下のように２、３又は４層に塗布されたものであると理解される。
＜２層コーティング＞
・第一層でフラックス、フッ化カリウムアルミニウム、及びフィラー材料又はフィラー生成材料がアルミニウム表面に塗布される
・第二層でトリフルオロ亜鉛酸カリウムが塗布される
・Ｌｉフラックス分を有するコーティングが第一層又は第二層のずれかに塗布され得る
（２つの層が逆であること、第一層としてトリフルオロ亜鉛酸カリウムを有することも可能である。）
＜３層コーティング＞
・各成分が単一のコーティング層として塗布される
・フラックスのコーティング層
・フィラー材料又はフィラー生成材料のコーティング層
・トリフルオロ亜鉛酸カリウムのコーティング層
・Ｌｉ分がそれぞれのコーティング層内に塗布され得る
＜４層コーティング＞
・各成分が上記３層コーティングのように別々のコーティング層として塗布されるが、
・Ｌｉ分は単一の層としても塗布される
【００２５】
多層コーティングの場合、有機樹脂の含有量が多過ぎることによる不都合及びそれによるろう付けの不都合を回避するために、結合材の全量を制御することが重要であろう。
多層コーティングの場合、一部の層は不連続に塗布されてもよい。
【００２６】
プリフラックスコーティングをアルミニウム構成部品上にどのように提供するかに関しては、ロールコーティング法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、更にはスクリーン印刷法のような如何なる技術を用いてもよい。
【国際調査報告】
2013536085.tif 000003
2013536085.tif 000004