(57)【要約】【課題】  黄銅製の部品を比較的に低温な６３０〜７００℃の温度下で燐青銅でろう付けするときに、この部品、特にその組成分中の亜鉛の酸化なしにろう付けする。【解決手段】  ろう付け炉内の壁またはマッフルをグラファイト等の炭素質とし、この炉内雰囲気をなす不活性の窒素ガスまたは窒素ガスと水素の混合ガスをこの炭素質と接触せしめて、炉内にＰco=10-3atmよりも低いＣＯをもたらし、当該炉内雰囲気を黄銅製の部品中の亜鉛および／あるいはろう材中のフラックスに対して常に還元性とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性の窒素ガスを炉内雰囲気とするトンネル状の連続式ろう付け炉内へ黄銅製の部品を連続して送り、この黄銅製の部品を銅ろう材で比較的に低温の６３０〜７００℃の温度下でろう付けする方法において、このろう付け炉内の壁またはマッフルを炭素質とし、上記した炉内雰囲気をこの炭素質と接触せしめて炉内雰囲気内にCOをもたらし、この炉内雰囲気を黄銅中の亜鉛に対して常に還元性とすることを特徴とする黄銅製の部品の銅ろう付け方法。
【請求項２】
炉内雰囲気に１０容量％までの水素ガスを加えることを特徴とする請求項１記載の黄銅製の部品の銅ろう付け方法。
【請求項３】
銅ろう材が燐青銅である請求項１又は２記載の黄銅製の部品の銅ろう付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、黄銅製の部品の銅ろう付け方法に関するものである。更に詳細には、亜鉛を含む黄銅製の部品を、融点が比較的に低い６３０〜７００℃の燐青銅ろうでろう付けする方法にかかるものである。
【背景技術】
【０００２】
この発明の方法の背景技術として、下記の特許文献と非特許文献が挙げられる。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２７７４４８号公報「亜鉛を含む金属の連続炉での熱処理方法」
【非特許文献１】North American Hogans社の２００３年のテクニカル・データー・シート「Cubond CB」
【０００４】
上記の特許文献１には、黄銅製の部品を、トンネル状の炭素質の炉壁を備えた窒素ガスを雰囲気とする連続炉中でろう付けする実施例が記載されている。使われるろう材は銀ろう（JIS-Bag-７）であり、ろう付けされる黄銅製の部品からのZnの蒸発を抑止する手段と、その効果が記述されている。
【０００５】
また、上記の非特許文献１では、自動車用またはその他の工業用熱交換器を構成する黄銅製の部品のろう付け用のろう材が記載されている。この文献で紹介されているろう材は、特に燐青銅（その組成の一例は、Sn:9.4〜15.6％、Ni:4.2〜7.2％、P:5.3〜6.6％、残部：Cuである）である。かかるろう材の融点は比較的に低く、６３０〜７００℃の温度下でろう付けが行われる。
【０００６】
この黄銅製の部品のろう付けを、コントロールされた連続式またはバッチ式雰囲気炉内で行う必要性について、上記非特許文献１は触れており、窒素または5〜8%の水素を含む窒素が雰囲気として好適なことを記載している。更にまた、かかる炉内の雰囲気の酸素濃度が２０ppm以下で、その露点が−３４℃以下であることが望ましいと記載している。
【０００７】
ところで、上記した種類の熱交換器に使われる黄銅製の部品は、一般的に、それに要求される伸び、引張り強さ、硬さ等の機械的性質からして、融点が820〜980℃のCu-Zn系合金で作られる。かかる黄銅の一例として、Znを３５％まで含むα相Cu-Zn系合金のSM 2385（スエーデンのオートクンプ社の製品番号＝IS C66420）等が知られるところである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明では、ろう付けされる部品は、上述した通りに亜鉛を含む黄銅製であって、ろう付け時にこの亜鉛の酸化を極力して避けなければならない。これをろう付けするためのろう材には燐青銅が用いられ、ろう付け温度は、これまた上述した通りに、比較的に低く６３０〜６７０℃である。即ち、かかる低温の銅ろう付けにあって、黄銅製の部品中の亜鉛の酸化を避けなければならないのが、本発明が解決しようとする課題である。
【０００９】
ところが、ろう付けされる部品と共に、避け得ない外乱としての大気が炉内雰囲気内に持ち込まれ、窒素炉内雰囲気が中性または低い酸素分圧下に保たれるのを妨げる。かかる現象を避けるために、上記した通りに非特許文献１では、不活性ガスの窒素の炉内雰囲気に水素を加えて、雰囲気を還元性に保つことが記載されている。しかし、本発明の如き低いろう付けの６３０〜７６０℃の温度範囲下では数％程度の水素を加えても、この雰囲気の酸化物標準生成自由エネルギー（△Go）はZnのそれよりも負の値が小さく、従ってZnを還元しえない。即ち、COを含まない窒素雰囲気ガスにたとえ爆発限界いっぱい迄の水素を加えても、このようなCOを含まない雰囲気下では亜鉛に対して水素は還元性たり得ない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の方法では、かかるろう付けのために、トンネル状の連続式雰囲気炉が採用され、この炉は炭素質の炉内壁またはマッフルを備え、炉内雰囲気をなす窒素または窒素と水素との混合ガス中のCOは、この雰囲気中にもたらされる外乱の酸素が上記した炉内壁またはマッフルの炭素と反応して、Ｐco=１０-6atmないしＰco＝１０-4 atmに保たれる。従って、黄銅製の部品中の亜鉛が、ろう付け時にＯ2によって酸化されて、この部品のろう付け性を阻害することがなく、かつ耐蝕性が劣化されることがない。
【００１１】
上記の特許文献１と非特許文献１の何れにも、この発明のかかる新たな解決手段について何等触れるところがない。更に必要によっては、爆発の危険性がないか、もしくは危険性のない１０容量％までの水素を加えてもよい。
なお、この発明で用いられるろう材は、好適には燐青銅であって、この中の錫が融解時に酸化してろう付けの障害とならないように、脱酸剤として働くPを含んでいる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の方法によって、黄銅製の部品の燐青銅のろう材による良好なろう付けがなし得たばかりでなく、この発明の方法によるろう付け温度は比較的に低いので、ろう付けによる黄銅製の部品の強さや硬さ等の機械的性質と耐食性が劣化することがなかった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施例１
炉内壁がグラファイトになるトンネル状の連続雰囲気炉を使った。雰囲気には窒素を用いた。
SM 2385（スエーデンのオートクンプ社の製品番号＝ISC66420）の黄銅（Cu 84.0〜86.0%:Zn残部:Fe0.7〜0.9%:P最大0.03%:Mn最大0.05%:Ni最大0.10%:Sn最大0.10%:Al最大0.03%:Ag最大0.10%:Pb最大0.05%）になる２個の片を逆T字状に重ねて組立て、この接合部を銅ろう付けした。この接合部においた銅ろう材は、Cobrabond  SPT 600（North American Hoganas社の燐青銅ろう材の商品名で、Sn15.6%:Ni4.2%:P5.3%:Cu残部の燐青銅粉を有機バインダーと混合したもの）であった。
【００１４】
上記の組立部品を、上記した連続雰囲気炉中に送り、図１にて示されるヒートパターンで加熱し、６５０〜７００℃でろう付けした。美麗にろう付けされ、部品中の亜鉛の酸化は認められなかった。因みに、炉内の窒素雰囲気はＰco=10-3atm〜10-6atmの一酸化炭素分圧を含んで還元性に保たれ、そのＯ2濃度は６ppm以下であった。
【００１５】
実施例２
実施例１と同様の連続雰囲気炉を使った。ただしこの実施例では一方の部品をなす黄銅材の亜鉛の含有量が高いので、雰囲気ガスの窒素に１０容量％の水素を加え、この雰囲気ガス中のCOを部分的に水素化して、ろう付け温度までの昇温時においても偶々生じる黄銅材中の亜鉛の酸化の抑制と、後述する金属ろう中のフラックスの自己酸化とを防いだ。
逆Ｔ字状に重ね組み立てた２個の片の一方は、上記したSM2385黄銅を使い、他片にはオートクンプ社のSM2464=ISC4400（Cu63.0〜64.5%:Zn残部:Ni2.5%:Fe最大0.10%:P最大0.03%:Mn最大0.05%:Sn最大0.10%:Al最大0.03%:Ag最大0.10%:Pb最大０．０５％）黄銅を用いた。
【００１６】
また、この２個の片の接合部には、Cubond CB PH621（North American Hoganas社の別の燐青銅ろう材の商品名で、Sn9.4%:Ni7.2%:P6.6%:Cu残部の金属ろうにフラックス（ＫＢＦ４）を加えたペースト状）ろう 材を塗布した。この組立部品を炉内に送り、実施例１と同様のヒートパターンで加熱して、ろう付けした。実施例１と同様に良好にその接合部はろう付けされ、この組立部品の一方の片は、実施例１の組立部品よりも多量の亜鉛を含んでいるのに関わらず、組立部品の全体の表面に酸化皮膜は認められなかった。時として生じる、使われたフラックスの自己酸化の現象も認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明は、上記の非特許文献１にて記載される自動車用またはその他の工業用熱交換器の黄銅製のコア部の燐青銅ろう付けに、経済的かつ高い信頼性をもって利用できるものである。特に、上記した実施例１で実施された本発明の形態は、銅製フインと黄銅製チューブの銅ろう付けに、また実施例２の本発明の実施形態は該チューブと黄銅製ヘッダータンクとの銅ろう付けに、好適に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の方法を実施したヒートパターンのグラフである（実施例１および実施例２）。
【図１】
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