(57)【要約】  本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品を硬質はんだ付けにより接合するためのはんだ粉末、特に熱交換器部品を接合するための硬質はんだ粉末に関する。このはんだ粉末は、質量比率が１２質量％超のケイ素を含む、アルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子からなり、ただし、この粉末粒子は、迅速凝固により生成したもので、共晶アルミニウム／ケイ素合金組織中において一様に分布するケイ素初晶析出物を含有する。そのようなはんだ粉末を用いたコーティングは、はんだ粉末でコーティングされた部品の表面上でケイ素の一様な分布、およびそれと同時に良好なはんだ付け結果をもたらす。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品を硬質はんだ付けにより接合するためであり、質量比率が１２質量％超のケイ素を含むアルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子からなるはんだ粉末において、
迅速凝固で生成した粉末粒子が、共晶アルミニウム／ケイ素合金組織中に一様に分布したケイ素の初晶析出物を含有することを特徴とするはんだ粉末。
【請求項２】
粉末粒子が、８０μｍの最大粒径を有し、粒径分布が、５〜３０μｍの粒径を有する粒子を示し、ただし、好ましくは、平均粒径が１０から２０μｍの間にあることを特徴とする、請求項１に記載のはんだ粉末。
【請求項３】
粉末粒子が、アルミニウム／ケイ素ベースの溶融体を、１０３〜１０７Ｋ／秒という高い冷却速度で噴霧することによって生成し、望ましい粒子分布が、場合によってはその後のふるい工程によって得られたことを特徴とする、請求項１または２に記載のはんだ粉末。
【請求項４】
アルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子が、１２〜４０質量％のケイ素、好ましくは１８〜３６質量％のケイ素を含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
【請求項５】
アルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子が、１２質量％までの亜鉛、好ましくは１０質量％までの亜鉛を含有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
【請求項６】
アルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子が、
１２〜４０質量％のケイ素、
最大１２質量％の亜鉛、
最大０．１質量％の銅、
最大０．３質量％の鉄、
最大５質量％の希土類、
単独では最大０．２質量％のさらなる合金構成成分を一つまたは複数、
合計で最大５質量％のさらなる合金構成成分を一つまたは複数
残りはアルミニウムを含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
【請求項７】
アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品、すなわち押出成形された扁平管形材、扁平管形材間に配置されているフィン、および扁平管形材が末端側でその中に挿入されているコレクター形材からなる熱交換器において、
扁平管形材が、請求項１〜６のいずれか一つに記載のはんだ粉末でコーティングされていることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
扁平管形材が、はんだ粉末およびフラックス粉末からなる混和物でコーティングされており、ただし、フラックスは、カリウムフルオロメタレート、ならびに１質量％〜１０質量％のリチウムフルオロメタレートの添加物からなる混合物であることを特徴とする、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
扁平管形材が、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物でコーティングされており、ただし、フラックスは、追加として、セシウムフルオロメタレートを含有し、好ましくはフラックスの量に対して１質量％〜４０質量％のセシウムフルオロメタレートを含有することを特徴とする、請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
扁平管形材の表面に、２０ｇ／ｍ２未満、好ましくは１０〜２０ｇ／ｍ２の、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物が付着していることを特徴とする、請求項８または９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
亜鉛が、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物中に、はんだ粉末成分として、および／またはフルオロ亜鉛酸カリウムとして含有されていることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１２】
扁平管形材が、請求項１〜６のいずれか一つに記載のはんだ粉末、およびフラックス粉末からなる混合物、ならびに追加として４質量％〜２０質量％のバインダ粉末でコーティングされていることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１３】
乾燥粉末粒子が、静電気コーティングまたはプラズマコーティングにより、扁平管形材上に付着していることを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１４】
粉末粒子が、湿性懸濁液として、吹き付けまたはローラコーティングによって、扁平管形材上に付着していることを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１５】
扁平管形材が、押出成形された中空形材、好ましくはマルチチャンバ中空形材（ＭＰ形材）、特に好ましくはミクロマルチチャンバ中空形材（ＭＭＰ形材）であることを特徴とする、請求項７〜１４のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１６】
請求項１〜６のいずれか一つに記載のはんだ粉末、フラックス粉末、および場合によってはバインダ粉末からなり、その混合物中に好ましくは２０〜４０質量％のはんだ粉末、２５〜６０質量％のフラックス粉末、および２０質量％までのバインダ粉末が含有されている混合物を含有する、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の熱交換器構成成分をコーティングするための、硬質はんだ付け用の乾燥混合物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品を硬質はんだ付けにより接合するためのはんだ粉末、特に熱交換器部品を接合するための硬質はんだ粉末に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に自動車において使用するための熱交換器用部品は、好ましくは、アルミニウムまたはアルミニウム合金から製造されるが、その理由は、そのような熱交換器は、比較的軽量であり、そのアルミニウム材が高い耐腐食性を有するからである。公知の熱交換器は、押出成形された扁平管形材（Ｆｌａｃｈｒｏｈｒｐｒｏｆｉｌ）から構成されており、これらの扁平管形材は、互いに平行に配置されており、その両末端においてはそれぞれ一つのコレクター管に接続されている。その際、二つの扁平管形材の隣接する側の間では、それらの扁平管形材に接してそれぞれ一つのフィン（Ｌａｍｅｌｌｅ）が固定されている、欧州特許第１１７９１６７号Ｂ１（特許文献１）を参照。形材管（Ｐｒｏｆｉｌｒｏｈｒ）とフィンとの間、ならびに形材管とコレクター管との間の接合は、硬質はんだ付け接合によって行われる。硬質はんだ付け工程に関しては、接合されるべきアルミニウム部品の両方のアルミニウム基材間で強固な接合を作るはんだ、ならびにアルミニウム部品上に存在する酸化物被膜の除去に利用されるフラックスが必須である。少なくとも一方の接合相手が、はんだ付け工程前にはんだおよびフラックスでコーティングされる。コーティングの種類に依存して、はんだ、フラックス、およびバインダからなる混合物が、はんだ付けされるべきアルミニウム部品のうちの一つの表面に塗布される、ドイツ特許第１９７４４７３４号Ａ１（特許文献２）の請求項９ないしは１０、ならびにドイツ特許第１９８５９７３５号Ａ１（特許文献３）の請求項２２を参照。熱交換器部品の基材はアルミニウムまたはアルミニウム合金からなるため、部品の接合に適した硬質はんだの選択は限定されている。したがって、硬質はんだは、アルミニウム部品の基材よりも低い溶融温度範囲を有する必要がある。アルミニウム部品には、通常は、＞６００℃の範囲で溶融するアルミニウムまたはアルミニウム合金が使用される。これらのアルミニウム部品を接合するためには、アルミニウム／ケイ素ベースの硬質はんだ、好ましくは溶融温度範囲が５７５℃〜６１５℃のＡｌＳｉ（７〜１３）合金が適している。
【０００３】
そのようなＡｌＳｉ（７〜１３）合金はんだの使用は、例えば、文献、欧州特許第２９２５６５号Ｂ１（特許文献４）で開示されている。そこで記載される熱交換器の場合、使用されるフィンは、４３４３アルミニウム合金でめっきされている、すなわちＡｌＳｉ（７〜８）はんだ合金めっきを含む３００３アルミニウム合金から製造される。使用される扁平中空形材は、１０５０アルミニウム合金からなる。硬質はんだ付けは、炉内の不活性気体雰囲気下で行われ、フィン材料が、接触箇所において扁平管形材と接合される。フィンのはんだめっきにより、一様なはんだコーティングが保証される。しかし、この追加のめっきが、比較的大きい層厚を有することは不利である。さらに、めっきにより、硬質はんだ付けに必要とされるよりも多くのはんだが付着するが、その理由は、硬質はんだ付け接合では、フィンとマルチチャンバ中空形材との間の接触箇所においてしかはんだが必要でないからである。
【０００４】
別の可能性を示すのは、文献、ドイツ特許第１９７４４７３４号Ａ１（特許文献２）である。その場合、ＡｌＳｉ（７．５）はんだ合金が、フラックス粉末およびバインダ粉末と一緒に、扁平管の表面に塗布される。フィンのはんだめっきと比べると、扁平管のコーティングの際には全体としてより少ないＡｌＳｉはんだが使用されるにもかかわらず、ＡｌＳｉ（７〜１２）合金を用いたこの粉末状コーティングの場合も、はんだ中のアルミニウムの質量比率、すなわち８８質量％〜９３質量％に対して比較的多量の、はんだ付け接合に必須ではないアルミニウムが部品上に塗布される。しかしながら、強固な接合には、特にケイ素分が重要である。
【０００５】
塗布されたコーティング中におけるアルミニウムの、ケイ素に対するより良好な比率は、文献、米国特許第５２３２７８８号（特許文献５）で開示される。そのはんだコーティングは、好ましくはその中にＮｏｃｏｌｏｋ（ノコロック）フラックス粒子およびケイ素粉末粒子が含有されている水性懸濁液からなる。ＡｌＳｉ（７〜１２）合金粒子の代わりにケイ素粉末粒子を使用すると、硬質はんだ付けのためのケイ素の質量比率が高まる。しかしながら、はんだ接合を作るためにはんだが溶融接合する際に、ケイ素粉末粒子がアルミニウム基材内に拡散し、アルミニウム／ケイ素合金を形成する、すなわち基材を消費することは不利である。その結果、壁厚が局所的に変化し、特に、薄壁のマルチチャンバ中空形材の場合、問題となる。望ましい、材料厚さの低下はもはや不可能である。さらに、最大ケイ素粒径が３０μｍという値を超えないことが不可欠であるが、その理由は、大きなケイ素粒子は、相応の厚いバインダ層に一体化（ｅｉｎｂｉｎｄｅｎ）される必要があるため、はんだコーティングの、望ましくない大きな層厚をもたらす恐れがあるからである。大きさの異なる粉末粒子、特に、大きな粉末粒子の一体化には、比較的大きなバインダ層厚が必須である。はんだ／フラックス／バインダ混和物が、湿式コーティングで塗布されると、大きな層厚ゆえ、溶媒を蒸発させるため、または塗布された未乾燥コーティングを乾燥させるために、相応に高い炉の性能が必要とされることがさらに不利である。
【０００６】
はんだコーティング内でのケイ素の質量比率を高める別の可能性は、過共晶アルミニウム／ケイ素合金、すなわちケイ素の質量比率が１２％超のＡｌＳｉ合金を硬質はんだ用に想定することにある。しかしながら、そのような過共晶アルミニウム／ケイ素合金を硬質はんだ付けに使用することは、共晶アルミニウム／ケイ素合金の使用、ないしはケイ素粉末をはんだとして使用するよりも不良なはんだ結果をもたらした。このことは、過共晶アルミニウム／ケイ素合金中において最初に凝固するケイ素析出物が、一方では異なる結晶粒度を有し、他方ではアルミニウム／ケイ素合金組織中で均質に分布して存在していないことに起因する。特に、最初に凝固したＳｉ粒子は、非常に粗く存在するため、はんだ侵食、それゆえ管壁の既存欠陥になりかねない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第１１７９１６７号Ｂ１
【特許文献２】ドイツ特許第１９７４４７３４号Ａ１
【特許文献３】ドイツ特許第１９８５９７３５号Ａ１
【特許文献４】欧州特許第２９２５６５号Ｂ１
【特許文献５】米国特許第５２３２７８８号
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−Ｔａｓｃｈｅｎｂｕｃｈ（アルミニウムポケットブック）、第１５版、７７ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、アルミニウム部品、特に熱交換器部品の硬質はんだ付け用に、改善されたはんだを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、請求項１の特徴を有するはんだ粉末により解決される。アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品を硬質はんだ付けにより接合するための、このはんだ粉末は、アルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子からなり、ただし、ケイ素の質量比率は、１２質量％超、好ましくは１２質量％から４０質量％の間のケイ素、特に好ましくは１８質量％から３６質量％のケイ素である。アルミニウム／ケイ素ベースのこのはんだ粉末中のケイ素の高い質量比率により、このはんだ粉末中のアルミニウムの分は相応に減少する。その結果、はんだコーティングの際に、不要なアルミニウムがより少なく使用され、このことは、アルミニウム価格が高いことから有利である。はんだ粉末の粉末粒子は、迅速凝固（ｒａｐｉｄ  ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ（急速凝固工程））によって生成したため、それぞれの粉末粒子は、共晶アルミニウム／ケイ素合金組織中でケイ素初晶析出物を有し、そのため、そのケイ素初晶析出物は、はんだ粉末中で一様かつ微細に分布して存在する。その結果、そのようなはんだ粉末を用いたコーティングは、はんだ粉末でコーティングされた部品の表面上でケイ素の一様な分布、およびそれと同時に良好なはんだ付けの結果をもたらす。このことは、過共晶アルミニウム／ケイ素合金からなる粉末コーティングまたははんだめっきの場合には異なり、この過共晶アルミニウム／ケイ素合金は、従来の方式で、鋳造により製造され、粗いケイ素析出物を含有でき、さらにはケイ素析出物の一様な分布を示さないため、特にはんだ侵食のリスクが存在する。
【００１１】
本発明による新規のはんだ粉末は、過共晶アルミニウム／ケイ素溶融合金の迅速凝固によって達成される。例えば、そのケイ素含有量がケイ素粉末の添加によって望ましいケイ素質量比率に調整され得る過共晶アルミニウム／ケイ素溶融合金から、１０３〜１０７Ｋ／秒という高い冷却速度において噴霧することによってそのようなはんだ粉末が得られる。そのためには、アルミニウム／ケイ素溶融合金をノズルに供給し、不活性プロセスガスを利用して溶融噴射を噴霧化する。その際に生成する溶融金属滴は、プロセスガスにより、凝固まで冷却される。溶融滴の迅速な急冷により、溶融体中に存在する状態がほぼ凍結される（ｑｕａｓｉ  ｅｉｎｇｅｆｒｏｒｅｎ）。達成された粉末粒子は、その組織体中で粗い相を示さない。構造は、均質かつ微細分散されている。ケイ素初期析出物（Ｐｒｉｍａｅｒ  Ａｕｓｓｃｈｅｉｄｕｎｇｅｎ）は、各粉末粒子中において均質に分布している。超微細なミクロ構造が生成する。迅速凝固した粉末粒子を製造する別の方法は、いわゆる溶融紡糸技術である。
【００１２】
有利なことには、例えば溶融紡糸工程またはスプレーフォーミング法のような、別の製品の製造時に生じる迅速凝固工程のオーバースプレーもはんだ粉末として使用可能である。しかしながら、そのようなオーバースプレーをはんだ粉末として使用可能にするためには、その粉末は、０．１質量％未満の銅、０．３質量％未満の鉄、および５質量％未満の希土類を含有することが望ましい。
【００１３】
公知の硬質はんだコーティングにおいては、はんだおよびフラックスのほかに、アルミニウム部品の耐腐食性を高めるために、亜鉛コーティングも想定される。亜鉛分は、アルミニウム部品をコーティングするための本発明によるはんだ粉末を使用する際にも想定でき、その場合、その亜鉛分は、例えばフルオロ亜鉛酸カリウムのような、フラックスの成分として想定することもでき、または亜鉛は、はんだ粉末成分である。その場合、迅速凝固工程が始まる前に、１２質量％までの亜鉛、好ましくは１０質量％までの亜鉛が、アルミニウム／ケイ素溶融合金に供給される。得られたはんだ粉末中で、亜鉛は、その場合好ましくは溶解状態で含有されている。
【００１４】
同様に、さらなる合金成分を、例えば、凝固工程時に存在する水素を結合する水素化物生成元素の場合のように、単一元素としてまたは予合金として、凝固工程に先立ちアルミニウム／ケイ素溶融合金に添加することが可能である。これに関しては、アルカリ土類金属または遷移金属、例えば、カルシウム、バリウム、ジルコンまたはチタンが考慮の対象になる。さらに、アルミニウム／ケイ素合金には、結晶粒微細化に貢献する構成成分、例えばナトリウム、ストロンチウム、リン、ゲルマニウム、インジウム、ビスマス、アンチモン、またはベリリウムを加えてもよい。ベリリウムは、さらにはマグネシウムブロッカーとしても使用されるが、その理由は、マグネシウムはフラックスに不利な影響を及ぼすからである。これらの構成成分は、好ましくは、単一構成成分ごとに０．２質量％以下、合計で０．５質量％以下であると想定される。
【００１５】
本はんだ粉末製造法のもう一つの利点は、粉末粒径が比較的均一な粉末粒子が獲得可能であることにある。迅速凝固された粉末粒子をはんだ粉末として適用するには、粒径が制限される。粒子は、最大８０μｍ大とすべきである。好ましいのは、平均粒径が５から３０μｍの間の粒径分布であり、ただし、好ましくは、平均粒径が１０から２０μｍの間にある。そのような粒径分布を得るためには、粉末粒子を、場合によっては迅速凝固後に、一回または複数回のふるい工程および／または分級工程に供給するべきである。
【００１６】
本発明による、そのようなはんだ粉末は、特に熱交換器部品をコーティングするため、好ましくは押出成形された、熱交換器の扁平管形材をコーティングするために使用されるため、これらの扁平管形材は、硬質はんだ接合を利用して、コレクター形材（Ｓａｍｍｌｅｒｐｒｏｆｉｌ）と、および扁平管形材間に配置されたフィンと接合され得る。扁平管形材は、好ましくは押出成形された中空形材である。熱交換器としての適用には、マルチチャンバ中空形材（ＭＰ形材）、または特に好ましくはミクロマルチチャンバ中空形材（ＭＭＰ形材）を使用する。押出成形された扁平管形材のコーティングは、押出成形工程直後、すなわち押出成形法とインラインで行われてもよい。硬質はんだ付けのために必要なコーティングは、押出成形されたまだ温かい扁平管形材ストランド上に付着させると有利である。しかしながら、コーティングは、個別の工程段階で行われてもよい。
【００１７】
アルミニウム部品、特に押出成形された、熱交換器の扁平管形材をコーティングする際には、はんだ粉末と一緒に、好ましくはフラックスを同時に塗布する。様々なフラックスが考慮の対象になる。その選択は、望ましいはんだ付け工程に基づいて行われる。保護ガス雰囲気下での炉内はんだ付けに関しては、例えば、公知のＮｏｃｏｌｏｋフラックス、すなわちフルオロアルミン酸カリウム、場合によっては亜鉛の添加物を含む、すなわちフルオロ亜鉛酸カリウムを使用する。最近のＮｏｃｏｌｏｋフラックスは、追加としてフルオロアルミン酸リチウムを含有している。はんだ粉末およびフラックスからなる混和物は、さらにセシウムフルオロメタレート分も含有し得る。このフラックス分は、扁平管形材の基材がマグネシウム分を含むアルミニウム合金である場合に、特に有利である。その場合、フラックス中のセシウムフルオロメタレート分は、融点低下をもたらし、これによりフラックスは、そのようなアルミニウム合金に対して忍容性が高まる。本発明によるはんだ粉末およびフラックスは、乾燥はんだ／フラックス混和物として、扁平管形材上に付着させることが可能であって、ただし、フラックスは、好ましくは、カリウムフルオロメタレート、ならびに１質量％〜１０質量％のリチウムフルオロメタレートの添加物からなる混合物であるか、またはフラックスは、追加としてセシウムフルオロメタレートを含有し、好ましくはフラックスの量に対して１質量％〜４０質量％のセシウムフルオロメタレートを含有する。乾式付着（Ｄｒｙ−Ｆｌｕｘｉｎｇ（ドライフラクシング））は、ペーストおよび水性懸濁液として製造されたはんだ／フラックス混合物、すなわち湿式コーティングに比して、その後の部品の乾燥が省略されるという利点を有する。その上、湿式コーティングは、循環運転される懸濁液が不純物を取り込む恐れがあるという不利点を有する。ドライフラクシング法の場合、乾燥粉末混和物を、例えば静電気により、またはプラズマコーティングを利用して、部品上に付着させ、しかも、扁平管形材の表面上に２０ｇ／ｍ２未満の粉末粒子、好ましくは１０〜２０ｇ／ｍ２を有する。その際、扁平管形材表面でのフラックスの量は、２〜１５ｇ／ｍ２、好ましくは３〜７ｇ／ｍ２とすべきである。
【００１８】
はんだ粉末粒子およびフラックス粉末粒子がより良好に付着するように、扁平管形材用のコーティング混合物が、公知の方式で、バインダ粉末を含有することも可能である。アルミニウムまたはアルミニウム合金製の熱交換器部品をコーティングするための、硬質はんだ付け用の乾燥混合物は、好ましい一実施形態においては、フラックス粉末およびバインダ粉末と共に本発明によるはんだ粉末を含有し、ただし混合物中には、好ましくは２０〜４０質量％のはんだ粉末、２５〜６０質量％のフラックス粉末、および４〜２０質量％のバインダ粉末が含有されている。バインダ粉末粒子としては、エチルセルロース、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリ（メタ）アクリレート、ポリアミン、ポリビニルアルコールの粉末粒子、およびゼラチン、ポリエチレングリコール、または松脂のような増粘剤を、好ましくは２０質量％未満で使用する。
【００１９】
扁平管形材を湿式コーティングする場合、はんだ粉末、フラックス粉末、およびバインダ粉末からなるこの混合物を、溶媒中に一様に分散する。この懸濁液を、扁平管形材の表面に吹き付けるか、またはローラを利用して扁平管形材上に塗布する。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、実施形態の一例を手がかりに本発明を記載する。はんだ粉末は、迅速凝固によりＡｌＳｉ（３４）溶融合金から得られた粉末粒子を含有する。図１は、凝固後のＡｌＳｉ（３４）合金組織の拡大図を示す。Ｓｉ析出物は、０．８〜６．４μｍのサイズを有する。ケイ素の初晶析出物は、明色の共晶アルミニウム／ケイ素合金組織から、暗灰色に際立つ。顕著なことは、それぞれの粉末粒子中でケイ素の初晶析出物が一様に分布して存在することである。
【００２１】
図２は、比較として、典型的な手段で製造された過共晶ＡｌＳｉ１８合金を示す。このＡｌＳｉ１８粉末は、ケイ素初晶の、匹敵するほど良好な分布を示さない。この図は、Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ−Ｔａｓｃｈｅｎｂｕｃｈ（アルミニウムポケットブック）、第１５版、７７ページ、図３．４ｃ（非特許文献１）から借用している。
【００２２】
図１に示されるはんだ粉末は、二倍量のフラックス粉末と混合されたもので、ただし、このフラックス粉末は、フルオロアルミン酸カリウム９０％およびフルオロアルミン酸リチウム１０％を含有している。この粉末成分は、乾式プラズマ成膜法（Ｐｌａｓｍａａｕｆｔｒａｇｕｎｇｓｖｅｒｆａｈｒｅｎ）において、扁平管形材の表面上に付着させ、しかも１２ｇ／ｍ２の量で付着させる。そのように準備されたアルミニウム扁平管形材は、炉内の保護ガス雰囲気下において一様な温度ではんだ付けされる。この実験を複数回繰り返した。はんだ侵食は発生しなかった。
【図１】
2015517911.tif 000002
【図２】
2015517911.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成25年11月5日(2013.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品を硬質はんだ付けにより接合するためであり、重量比率が１２重量％超のケイ素を含むアルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子からなるはんだ粉末において、
粉末粒子が、
−迅速凝固によって１０３〜１０７Ｋ／秒という高い冷却速度で噴霧することによって生成され、
−８０μｍの最大粒径を有し、
−共晶アルミニウム／ケイ素合金組織中に一様に分布したケイ素の初晶析出物を含有し、
並びに、
−組織体中で粗いケイ素の初晶析出物を示さないことを特徴とする前記粉末。
【請求項２】
粉末粒子が、粒径分布が、５〜３０μｍの粒径を有する粒子を示し、ただし、好ましくは、平均粒径が１０から２０μｍの間にあることを特徴とする、請求項１に記載のはんだ粉末。
【請求項３】
粉末粒子が、アルミニウム／ケイ素ベースの溶融体を生成し、望ましい粒子分布が、場合によってはその後のふるい工程によって得られたことを特徴とする、請求項１または２に記載のはんだ粉末。
【請求項４】
アルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子が、１２〜４０重量％のケイ素、好ましくは１８〜３６重量％のケイ素を含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
【請求項５】
アルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子が、１２重量％までの亜鉛、好ましくは１０重量％までの亜鉛を含有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
【請求項６】
アルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子が、
１２〜４０重量％のケイ素、
最大１２重量％の亜鉛、
最大０．１重量％の銅、
最大０．３重量％の鉄、
最大５重量％の希土類、
単独では最大０．２重量％のさらなる合金構成成分を一つまたは複数、
合計で最大５重量％のさらなる合金構成成分を一つまたは複数
残りはアルミニウムを含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
【請求項７】
アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品、すなわち押出成形された扁平管形材、扁平管形材間に配置されているフィン、および扁平管形材が末端側でその中に挿入されているコレクター形材からなる熱交換器において、
扁平管形材が、請求項１〜６のいずれか一つに記載のはんだ粉末でコーティングされていることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
扁平管形材が、はんだ粉末およびフラックス粉末からなる混和物でコーティングされており、ただし、フラックスは、カリウムフルオロメタレート、ならびに１重量％〜１０重量％のリチウムフルオロメタレートの添加物からなる混合物であることを特徴とする、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
扁平管形材が、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物でコーティングされており、ただし、フラックスは、追加として、セシウムフルオロメタレートを含有し、好ましくはフラックスの量に対して１重量％〜４０重量％のセシウムフルオロメタレートを含有することを特徴とする、請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
扁平管形材の表面に、２０ｇ／ｍ２未満、好ましくは１０〜２０ｇ／ｍ２の、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物が付着していることを特徴とする、請求項８または９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
亜鉛が、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物中に、はんだ粉末成分として、および／またはフルオロ亜鉛酸カリウムとして含有されていることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１２】
扁平管形材が、請求項１〜６のいずれか一つに記載のはんだ粉末、およびフラックス粉末からなる混合物、ならびに追加として４重量％〜２０重量％のバインダ粉末でコーティングされていることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１３】
乾燥粉末粒子が、静電気コーティングまたはプラズマコーティングにより、扁平管形材上に付着していることを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１４】
粉末粒子が、湿性懸濁液として、吹き付けまたはローラコーティングによって、扁平管形材上に付着していることを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１５】
扁平管形材が、押出成形された中空形材、好ましくはマルチチャンバ中空形材（ＭＰ形材）、特に好ましくはミクロマルチチャンバ中空形材（ＭＭＰ形材）であることを特徴とする、請求項７〜１４のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１６】
請求項１〜６のいずれか一つに記載のはんだ粉末、フラックス粉末、および場合によってはバインダ粉末からなり、その混合物中に好ましくは２０〜４０重量％のはんだ粉末、２５〜６０重量％のフラックス粉末、および２０重量％までのバインダ粉末が含有されている混合物を含有する、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の熱交換器構成成分をコーティングするための、硬質はんだ付け用の乾燥混合物。
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月3日(2014.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品を硬質はんだ付けにより接合するためであり、重量比率が１２重量％超のケイ素を含むアルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子からなるはんだ粉末において、
粉末粒子が、
−迅速凝固によって、アルミニウム／ケイ素ベースの溶融体を１０３〜１０７Ｋ／秒という高い冷却速度で噴霧することによって生成され、
−８０μｍの最大粒径を有し、
−共晶アルミニウム／ケイ素合金組織中に一様に分布したケイ素の初晶析出物を含有し、
並びに、
−組織体中で粗いケイ素の初晶析出物を示さないことを特徴とする前記粉末。
【請求項２】
粉末粒子が、粒径分布が、５〜３０μｍの粒径を有する粒子を示し、ただし、好ましくは、平均粒径が１０から２０μｍの間にあることを特徴とする、請求項１に記載のはんだ粉末。
【請求項３】
粉末粒子が、アルミニウム／ケイ素ベースの溶融体を生成し、望ましい粒子分布が、場合によってはその後のふるい工程によって得られたことを特徴とする、請求項１または２に記載のはんだ粉末。
【請求項４】
アルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子が、１２〜４０重量％のケイ素、好ましくは１８〜３６重量％のケイ素を含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
【請求項５】
アルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子が、１２重量％までの亜鉛、好ましくは１０重量％までの亜鉛を含有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
【請求項６】
アルミニウム／ケイ素ベースの粉末粒子が、
１２〜４０重量％のケイ素、
最大１２重量％の亜鉛、
最大０．１重量％の銅、
最大０．３重量％の鉄、
最大５重量％の希土類、
単独では最大０．２重量％のさらなる合金構成成分を一つまたは複数、
合計で最大５重量％のさらなる合金構成成分を一つまたは複数
残りはアルミニウムを含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載のはんだ粉末。
【請求項７】
アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品、すなわち押出成形された扁平管形材、扁平管形材間に配置されているフィン、および扁平管形材が末端側でその中に挿入されているコレクター形材からなる熱交換器において、
扁平管形材が、請求項１〜６のいずれか一つに記載のはんだ粉末でコーティングされていることを特徴とする熱交換器。
【請求項８】
扁平管形材が、はんだ粉末およびフラックス粉末からなる混和物でコーティングされており、ただし、フラックスは、カリウムフルオロメタレート、ならびに１重量％〜１０重量％のリチウムフルオロメタレートの添加物からなる混合物であることを特徴とする、請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
扁平管形材が、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物でコーティングされており、ただし、フラックスは、追加として、セシウムフルオロメタレートを含有し、好ましくはフラックスの量に対して１重量％〜４０重量％のセシウムフルオロメタレートを含有することを特徴とする、請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
扁平管形材の表面に、２０ｇ／ｍ２未満、好ましくは１０〜２０ｇ／ｍ２の、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物が付着していることを特徴とする、請求項８または９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
亜鉛が、はんだ粉末およびフラックスからなる混和物中に、はんだ粉末成分として、および／またはフルオロ亜鉛酸カリウムとして含有されていることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１２】
扁平管形材が、請求項１〜６のいずれか一つに記載のはんだ粉末、およびフラックス粉末からなる混合物、ならびに追加として４重量％〜２０重量％のバインダ粉末でコーティングされていることを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１３】
乾燥粉末粒子が、静電気コーティングまたはプラズマコーティングにより、扁平管形材上に付着していることを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１４】
粉末粒子が、湿性懸濁液として、吹き付けまたはローラコーティングによって、扁平管形材上に付着していることを特徴とする、請求項７〜１２のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１５】
扁平管形材が、押出成形された中空形材、好ましくはマルチチャンバ中空形材（ＭＰ形材）、特に好ましくはミクロマルチチャンバ中空形材（ＭＭＰ形材）であることを特徴とする、請求項７〜１４のいずれか一つに記載の熱交換器。
【請求項１６】
請求項１〜６のいずれか一つに記載のはんだ粉末、フラックス粉末、および場合によってはバインダ粉末からなり、その混合物中に好ましくは２０〜４０重量％のはんだ粉末、２５〜６０重量％のフラックス粉末、および２０重量％までのバインダ粉末が含有されている混合物を含有する、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の熱交換器構成成分をコーティングするための、硬質はんだ付け用の乾燥混合物。
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月26日(2014.11.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
はんだコーティング内でのケイ素の重量比率を高める別の可能性は、過共晶アルミニウム／ケイ素合金、すなわちケイ素の質量比率が１２％超のＡｌＳｉ合金を硬質はんだ用に想定することにある。しかしながら、そのような過共晶アルミニウム／ケイ素合金を硬質はんだ付けに使用することは、共晶アルミニウム／ケイ素合金の使用、ないしはケイ素粉末をはんだとして使用するよりも不良なはんだ結果をもたらした。このことは、過共晶アルミニウム／ケイ素合金中において最初に凝固するケイ素析出物が、一方では異なる結晶粒度を有し、他方ではアルミニウム／ケイ素合金組織中で均質に分布して存在していないことに起因する。特に、最初に凝固したＳｉ粒子は、非常に粗く存在するため、はんだ侵食、それゆえ管壁の既存欠陥になりかねない。ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ  ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ  ＡＮＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ，  ｖｏｌｕｍｅ  ８１，  Ｎｏ．  ２−３  ｏｆ  ｔｈｅ  １．８．２００３，  ｓｉｄｅ  ３９３−３９５のＫ．ＭＡＴＳＵＵＲＡらによる文献「Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉ  ｐａｒｔｉｃｉｅｓ  ｉｎ  ａ  ｓｕｐｅｒｒａｐｉｄｌｙ  ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄ  Ａｌ−Ｓｉ  ｈｙｐｅｒｅｕｔｅｃｔｉｃ  ａｌｌｏｙ」によれば、１７質量％のケイ素を含むアルミニウム粉末が焼結に適しているとされている。これは迅速凝固によるとされている。
【国際調査報告】
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