(57)【要約】【課題】フラックスを必要とすることなく、内部空間などにおいてもフラックスレスろう付けを安定的に行うことを可能にする。【解決手段】質量％で、Ｓｉ：３〜１３％、Ｍｇ：０．１〜５．０％を含有するＡｌ−Ｓｉ系ろう材３と被ろう付部材４とを接触密着させ、減圧を伴わない非酸化性雰囲気でろう付けする方法であって、少なくとも上記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材３の実温が４００℃以上となる温度域において、ろう付雰囲気中の最高酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にして、前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材３により接触密着部の密着面においてろう付を行うので、フラックスを必要とせずにフラックスレスろう付けを安定して行うことができ、例えば熱交換器の内部空間のような部位においても良好な接合が可能になる。【選択図】図１
2012061483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｓｉ：３〜１３％、Ｍｇ：０．１〜５．０％を含有するＡｌ−Ｓｉ系ろう材と被ろう付部材とを接触密着させ、減圧を伴わない非酸化性雰囲気でろう付けする方法であって、少なくとも上記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材の実温が４００℃以上となる温度域において、ろう付雰囲気中の最高酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にして、前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材により接触密着部の密着面においてろう付を行うことを特徴とするアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
【請求項２】
ろう付雰囲気中に還元性ガスもしくは還元性ガスを体積比で０．１％以上含有する不活性ガスを導入して雰囲気ガスと置換して、少なくとも上記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材の実温が４００℃以上となる前記温度域において、ろう付雰囲気中の最高酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にすることを特徴とする請求項１記載のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
【請求項３】
質量％で、Ｓｉ：３〜１３％、Ｍｇ：０．１〜５．０％を含有するＡｌ−Ｓｉ系ろう材と被ろう付部材とを接触密着させて非酸化性雰囲気でろう付けする方法であって、ろう付加熱前またはろう付加熱時の４００℃未満の温度域で１〜１０−３ｔｏｒｒに減圧後、ろう付雰囲気中に還元性ガスもしくは還元性ガスを体積比で０．１％以上含有する不活性ガスを導入して雰囲気ガスと置換して減圧を伴わない非酸化性雰囲気とし、少なくとも上記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材の実温が４００℃以上となる前記温度域において、ろう付雰囲気中で最高酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にして、前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材により接触密着部の密着面においてろう付を行うことを特徴とするアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
【請求項４】
前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材が芯材にクラッドされてブレージングシートの最表面に位置するものであり、前記ろう付によって前記芯材と前記被ろう付部材とを接合するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
【請求項５】
前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材がシート状であって、被ろう付材間に挟んで配置され、前記ろう付によって前記被ろう付材同士を接合するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラックスを使用することなく、ろう付が可能なアルミニウム材のフラックスレスろう付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラジエータやコンデンサをはじめ、インタークーラー等を代表とする自動車用熱交換器や、その他アルミニウム合金にて製造される熱交換器や放熱器等は、現在、非腐食性のフッ化物系フラックスを用いてろう付けされるか、ろう材に０．５〜１．５質量％程度のＭｇを添加して真空下でろう付けされる工法が主流となっている。
上記フラックスを用いる場合、多くがろう付け対象部材をプレス成形等で加工後、所望の組み付け状態とし、フラックス粉末を溶媒に溶いた混濁液を組み付け体に塗着・乾燥させ、高純度窒素ガス雰囲気等の非酸化性雰囲気中で加熱ろう付けしている。この場合、フラックスを使用すること自体、或いは、その塗布工程の設置や管理にコストを要するという問題がある。また、フラックスは、その一部がろう付け加熱過程で蒸発し、炉内壁に付着、堆積することが知られており、堆積物の除去を目的とした定期的な炉のメンテナンスも必要コストとして生じる。そして昨今、自動車の軽量化促進に伴い、自動車用熱交換器でも材料の薄肉高強度化が求められ、アルミニウム材料の高強度化には、アルミニウム合金へのＭｇ添加が有効であることは一般的に知られているが、フラックスを用いたろう付けではＭｇとフラックスが反応して高融点のＭｇＦ２を生成することから、これがろう付け阻害要因となったり、材料中のＭｇを消費してしまうため、折角添加したＭｇが高強度化にあまり役立たないという問題がある。すなわち、フラックスろう付けでは製品中のＭｇ添加部位や量に制限があり、積極的に材料高強度化手法として用いることができていないのが現状である。
【０００３】
一方、真空ろう付けでは、ろう材に添加されたＭｇがろう付け昇温過程で材料中から蒸発し、その際に、ろう付け阻害要因であるアルミニウム材料表面の酸化皮膜を破壊し、雰囲気中では水分や酸素と結合するゲッター作用により、炉内雰囲気をろう付け可能な状態としている。本手法では、フラックス工程管理は必要ないものの、真空炉が高価な設備であること、炉の気密性管理等に相応のコストが生じる問題がある。また、自動車用熱交換器等では、製品の耐食性確保を目的にＺｎが添加されるが、真空加熱下ではＺｎが蒸発してしまい、製品材料中に十分なＺｎを残すことができないというデメリットもある。更に、炉内壁には蒸発したＭｇやＺｎが堆積することから、定期的な炉内清掃も必要となる。
【０００４】
これらに対し、最近では上記問題を解消しようとする大気圧下のフラックスレスろう付けが提案されている。例えば特許文献１では、ＳＵＳ等の金属板が挿入された加圧密着接合部から、ろう溶融後に金属板を引抜くことによる、大気中フラックスレスアルミニウムの重ね継手ろう付方法を提案している。しかし、この技術では金属板の引抜工程を管理する必要があり、また、接合面形状が限定されるなどの問題がある。
【０００５】
特許文献２では、炭素質カバーでろう付対象物を覆うことで、低酸素濃度下でのフラックスレスろう付を行う技術が提案されている。しかし、本方法においては、カバーの工程管理が煩雑という問題がある。
【０００６】
特許文献３では、クラッド材のろう材にＭｇを添加し、そのクラッド材で成形された熱交換器チューブの内側を不活性雰囲気中大気圧下でフラックスレスろう付けする方法が提案されている。
【０００７】
特許文献４では、酸洗等でアルミニウム初期酸化皮膜を２０Å以下にし、揮発油を塗布して自然酸化皮膜成長を抑制し、Ｍｇのゲッタ一作用によりろう付する技術が提案されている。 
【０００８】
特許文献５では、Ｍｇ含有層よりも外側にＭｇ拡散遅延層を設け、Ｍｇがアルミニウム表面に到達する時間を稼ぐことでろう付性を確保する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−１７４２０７号公報
【特許文献２】特開２００７−４４７１３号公報
【特許文献３】特許第４０３７４７７号公報
【特許文献４】特許第３５５６８２７号公報
【特許文献５】特許第３７０１８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、覆いを必要とせずに、大気圧下でのろう付けを可能にする特許文献３〜５においても以下の課題がある。
特許文献３で提案されている方法では、チューブ外面とフィンの接合はフラックスを使用しており、フラックスを使用することによるデメリットは完全に解消されていないという問題がある。
さらに、特許文献４に示される方法では、酸洗浄の工程管理が煩雑となる問題や、酸洗浄工程分のコストが増加するという問題がある。
また、特許文献５で提案されている技術では、従来の真空ろう付けやノコロックろう付けに用いる材料に対し、ろう材表面に酸化防止層を設けたクラッド材を準備する必要があり、材料コストが高くなるという問題がある。また、この技術が対象とする製品は積層形状に限定され、ろう付製品全般に対する汎用性はないという問題がある。
【００１１】
なお、フラックスレスろう付はろう材中に添加したＭｇにより、Ａｌ酸化皮膜（Ａｌ２Ｏ３）の還元分解作用によって接合を可能としている。そのため安定した接合状態を得るためにはろう材や被ろう付け部材へのＭｇ添加が必須であるが、雰囲気中の酸素とＭｇが反応し、Ｍｇの酸化皮膜（ＭｇＯ）が生成すると、著しく接合状態が悪化するため、安定した接合が得られにくいことが課題である。従来は部材成分やろう付条件、さらには接合部の形状、部材の酸化皮膜厚さや皮膜欠陥部の分布密度などを最適化により、接合を可能としているが、接合部の形状や雰囲気によってはまだ十分な接合状態が得られにくく、接合状態が不安定になることがある。特に熱交換器の内部空間の接合部は外部雰囲気とのガス置換が不十分な場合、酸素濃度が高いまま温度が上昇するため、接合不良が発生しやすい。そのため、ろう付時のラインスピードを低下し、熱交換器内部の酸素濃度が低下させるなどの対策が必要となり、接合状態と生産性の両立が困難であるという問題がある。
【００１２】
このような問題に鑑み、本発明ではフラックス塗布工程、ろう付け時に使用する覆い等の副資材コスト、材料酸洗浄等の新たな工程コストを必要とせず、且つ、熱交換器等の形状によらない汎用的なフラックスレスろう付けが可能なアルミニウム材のフラックスレス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】
【００１３】
すなわち、本発明のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法のうち、第１の本発明は、質量％で、Ｓｉ：３〜１３％、Ｍｇ：０．１〜５．０％を含有するＡｌ−Ｓｉ系ろう材と被ろう付部材とを接触密着させ、減圧を伴わない非酸化性雰囲気でろう付けする方法であって、少なくとも上記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材の実温が４００℃以上となる温度域において、ろう付雰囲気中の最高酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にして、前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材により接触密着部の密着面においてろう付を行うことを特徴とする。
【００１４】
第２の本発明のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法は、前記第１の本発明において、ろう付雰囲気中に還元性ガスもしくは還元性ガスを体積比で０．１％以上含有する不活性ガスを導入して雰囲気ガスと置換して、少なくとも上記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材の実温が４００℃以上となる前記温度域において、ろう付雰囲気中の最高酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にすることを特徴とする。
【００１５】
第３の本発明のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法は、質量％で、Ｓｉ：３〜１３％、Ｍｇ：０．１〜５．０％を含有するＡｌ−Ｓｉ系ろう材と被ろう付部材とを接触密着させて非酸化性雰囲気でろう付けする方法であって、ろう付加熱前またはろう付加熱時の４００℃未満の温度域で１〜１０−３ｔｏｒｒに減圧後、ろう付雰囲気中に還元性ガスもしくは還元性ガスを体積比で０．１％以上含有する不活性ガスを導入して雰囲気ガスと置換して減圧を伴わない非酸化性雰囲気とし、少なくとも上記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材の実温が４００℃以上となる前記温度域において、ろう付雰囲気中で最高酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にして、前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材により接触密着部の密着面においてろう付を行うことを特徴とする。
【００１６】
第４の本発明のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法は、前記第１〜第３の本発明のいずれかにおいて、前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材が芯材にクラッドされてブレージングシートの最表面に位置するものであり、前記ろう付によって前記芯材と前記被ろう付部材とを接合するものであることを特徴とする。
【００１７】
第５の本発明のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法は、前記第１〜第３の本発明のいずれかにおいて、前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材がシート状であって、被ろう付材間に挟んで配置され、前記ろう付によって前記被ろう付部材同士を接合するものであることを特徴とする。
【００１８】
以下に、本発明で規定する成分等の限定理由について以下に説明する。なお、各成分量はいずれも質量％で示される。
【００１９】
１．ろう材
本発明ではＡｌ−Ｓｉ系合金をベースとしたろう材が使用され、下記含有量でＳｉおよびＭｇを必須成分として含有する。
【００２０】
Ｓｉ：３〜１３％
ＳｉはＡｌに含有することにより、その融点を低下させ、ろう付温度にて溶融して所定の継手を形成する基本的な元素である。ろうとして機能する適正な含有量の範囲として、３〜１３％とする。３％未満では生成する液相量が不足するため十分な流動性が得られず、１３％を超えると初晶Ｓｉが急激に増加して加工性が悪化するとともに、ろう付時に接合部のろう侵食が著しく促進される。Ｓｉ含有量の一層好ましい下限は６％、上限は１２％である。
また、ろう材表面に存在するＳｉ粒子上ではアルミニウムの緻密な酸化皮膜の成長が抑制され、酸化皮膜の欠陥部が生成する。すなわち、アルミニウム材料表面の酸化皮膜がろう付熱処理中に厚膜となっても、金属間化合物の周辺からろう材の染み出しが発生し、この部位を起点に酸化皮膜の破壊や分断が進み、溶融ろうの濡れ性が向上するため、より安定した接合状態を得ることが可能となる。
【００２１】
Ｍｇ：０．１〜５．０％
Ｍｇは材料表面に生成する緻密なアルミニウムの酸化皮膜（Ａ１２０３）をろう付加熱時に還元、分解して、接合性とろうの濡れ性を向上する効果を有する。本発明において十分な接合を得るためのＭｇ含有量は０．１〜５．０％である。０．１％未満では本発明の効果であるろう付時接合面の酸化皮膜破壊効果が得られず、５．０％を越えるとその効果が飽和し、かつ、アルミニウム材料の加工性に難を生じる。
本発明では、上記Ｍｇ成分範囲における酸化皮膜破壊活動のみでもろう付性を確保できるが、さらに、Ｍｇ含有量を最適化してＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系ろう材の固相線温度の低下効果を利用すれば、優れたろう付性を発揮できる。この場合のＭｇの最適含有量は、Ｓｉ含有量により変動するが、例えばＳｉ含有量が６〜１２％の場合は、Ｍｇ含有量は０．７５〜１．５％が好ましい。この範囲であれば、ろうの融点低下が十分に得られ、Ｍｇによる酸化皮膜破壊効果との相乗効果により、より良好なろう付性を得ることが可能となる。具体的には、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金で最も低い固相線温度の５５９℃以上でろう付が可能となる。
【００２２】
本発明のろう材は、上記Ｓｉ、Ｍｇを含有し、その他をＡｌと不可避不純物とするものでもよく、また、上記Ｓｉ、Ｍｇの作用を損なわない範囲で、その他の成分を含有するものであってもよい。以下に、所望によって含有するその他の成分を説明する。
【００２３】
Ｚｎ：０．１〜５．０％
Ｚｎはろう材の電位を低下させ、犠牲陽極効果によりブレージングシートなどの耐食性を向上させる効果を有するので所望によりろう材に含有させる。Ｚｎの含有量は０．１〜５．０％が望ましい。０．１％未満では電位がほとんど変化しないため十分な耐食性向上効果が得られず、５．０％を超えると腐食速度が著しく増大する。なお、Ｚｎ含有量の一層好ましい下限は０．５％、上限は３．０％である。また、Ｚｎを積極的に添加しない場合でも、該Ｚｎを不可避不純物として０．１％未満で含むものであってもよい。
【００２４】
さらに本発明では、ろう材表面に金属間化合物やＳｉ粒子が存在していることが好ましい。通常、アルミニウム材料表面には緻密なＡｌ２Ｏ３等の酸化皮膜が存在し、ろう付熱処理過程ではこれがさらに成長し厚膜となる。酸化皮膜の厚みが増すほど、酸化皮膜の破壊作用を阻害する傾向が強くなるが、ろう材表面に金属間化合物やＳｉ粒子が存在すると、同部位ではアルミニウムの緻密な酸化皮膜の成長が抑制され、酸化皮膜の欠陥部が生成する。すなわち、アルミニウム材料表面の酸化皮膜がろう付熱処理中に厚膜となっても、金属間化合物やＳｉ粒子の周辺からろう材の染み出しが発生し、この部位を起点に酸化皮膜の破壊や分断が進み、溶融ろうの濡れ性が向上するため、より安定した接合状態を得ることが可能となる。
そこで、本発明では、所望によりろう材中にＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎの一種以上を添加し、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｎｉ、Ａｌ−Ｍｎ系あるいはＡｌ−Ｆｅ−（Ｍｎ、Ｎｉ）系ならびにＡｌ−Ｓｉ−（Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｎ）系の金属間化合物を多数生成させ、同部位における酸化皮膜の成長を抑制し、酸化皮膜の欠陥部を形成させることで接合率を著しく向上させることができる。
【００２５】
Ｆｅ：０．５〜１．５％
Ｆｅの含有量は０．５〜１．５％が望ましい。０．５％未満では金属間化合物の生成量が少なすぎて上記した効果が十分には得られず、一方、１．５％を超えると鋳造および圧延性が著しく低下し、さらにろう材の腐食速度が増大し、耐食性が低下する。なお、Ｆｅ含有量の一層好ましい下限は０．５％超、上限は１．０％である。
【００２６】
Ｎｉ：０．１〜１．０％
Ｎｉの含有量は０．１〜１．０％が望ましい。０．１％未満では金属間化合物の生成量が少なすぎて十分な効果は得られず、１．０％を超えるとろう材の腐食速度が著しく増大し、耐食性が低下する。なお、Ｎｉ含有量の一層好ましい下限は０．３％、上限は０．５％である。
【００２７】
Ｍｎ：０．３〜１．７％
Ｍｎの含有量は０．３〜１．７％が望ましい。０．３％未満では金属間化合物の生成量が少なすぎて十分な効果は得られず、１．７％を超えると鋳造性が低下し、製造が困難となる。なお、Ｍｎ含有量の一層好ましい下限は０．７％、上限は１．５％である。
【００２８】
Ｂｅ：０．０００１〜０．１％
Ｂｅは、ろう付に際し溶融ろうの表面に形成する酸化皮膜の成長を抑制し、雰囲気の酸素濃度が高い状態でも良好な接合状態が得られるので所望により含有させる。このため、０．０００１％以上の含有が必要であり、下限未満では上記作用が十分に得られない。一方、上限を超えると、効果が飽和し、さらに、材料コストの増大を招くためＢｅの含有量を上記範囲に定める。なお、同様の理由で下限を０．００２％、上限を０．０１％とするのが望ましい。
【００２９】
Ｓｒ：０．００５〜０．１％
Ｓｒは、ろう材Ｓｉ粒子を微細にし、酸化皮膜の欠陥部を均一に分散させ、接合の安定性を向上させるので、所望により含有させる。Ｓｒの含有量が下限未満であると、効果が不十分であり、一方、上限を超えると効果が飽和する。さらには、上限を超えると巨大金属間化合物が生成し、成形性や金型磨耗性が低下する。
【００３０】
Ｂｉ：０．０１〜０．５％
Ｂｉは、溶融ろうの濡れ性を向上させるので、所望により含有させる。Ｂｉの含有量が下限未満であると効果が不十分であり、一方、上限を超えると効果が飽和し、材料コストの増大を招くため望ましくない。
【００３１】
Ｃａ：０．０５〜１．０％
Ｃａは、Ｍｇの酸化皮膜を還元分解し、ろう付における接合状態を向上させるので、所望により含有させる。下限未満では効果が不十分であり、一方、上限を超えるとＣａの酸化が促進され、接合率が低下する。なお、同様の理由で下限を０．１％、上限を０．７％とするのが望ましい。
【００３２】
２．被ろう付部材の材質
被ろう付部材としては、一般的に用いられているアルミニウム合金であれば何れも問題なく使用可能であり、本発明としては特定のものに限定されるものではない。被ろう付部材にろう材がクラッドされているものであってもよく、また、被ろう付部材は、ろう材が表面にないベアのものであってもよい。なお、ろう材シートを挟み込む二つの被ろう付部材は、同じ材質からなるものであってもよく、また、異なる材質からなるものであってもよい。
【００３３】
３．ろう材および被ろう付部材の初期酸化膜厚
本発明の実施に当たっては、特に材料表面の初期酸化皮膜を抑制するような材料製作は必要としない為、通常、アルミニウムの量産コイル材として作製され得る、初期酸化膜厚２０〜５００Å程度のアルミニウム材料を使用できる。２０Å未満では、従来技術に示したような酸洗浄等が必要となり、５００Åを越えるものはＭｇによる酸化皮膜破壊作用が十分に得られず、良好な接合状態が得られにくくなる。
【００３４】
４．炉内雰囲気
本発明の実施にあたっては、炉内雰囲気を不活性ガス、或いは還元性ガス等の非酸化性ガスとすることで、雰囲気中の酸素濃度や露点を低下させ、被ろう付け物の再酸化を抑制する必要がある。使用する置換ガスの種類としては、接合を得るにあたり特に限定されるものではないが、コストの観点で、不活性ガスとしては窒素、アルゴン、還元性ガスとしては水素、アンモニア、一酸化炭素を用いることが好適である。雰囲気中の酸素濃度管理が必要であり、少なくとも、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材の実温が４００℃以上となる温度域において、ろう付雰囲気中の最高酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にすることが必要である。したがって、４００℃未満の温度領域では、必ずしも酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にすることが必要とされるものではなく、例えば５００ｐｐｍ以下であってもよい。４００℃以上の温度領域でろう付雰囲気中の酸素濃度が５０ｐｐｍを超えると、熱交換器内部空間で接合不良が生じやすく、特にろう材が表面にないベア構成部材と、ろう材間の接合が十分に得られなくなる。また、４００℃以上の温度領域では、３ｐｐｍを下限にしてもよい。３ｐｐｍ未満でも接合に不具合は生じないが、雰囲気の管理に多量のガスを使用する等、製造コストの増大懸念が生じるためである。なお４００℃未満の温度領域で酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にするものであってもよい。
また、少なくとも４００℃以上の温度領域で減圧を伴わない雰囲気とすれば、アルミニウム材料からのＭｇやＺｎの蒸発はほとんど発生せず、炉内壁等の汚染を生じないというメリットが得られる。
なお、ここで、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材の実温とは、ブレージングシートもしくはろう材単体シートの実体温度のことを言う。よって、雰囲気の温度が当該温度に到達していてもＡｌ−Ｓｉ系ろう材の温度が当該温度に達していないものは、ここでいう実温に達していないものである。
【００３５】
酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にするために、上記のようにろう付雰囲気中に還元性ガスもしくは不活性ガスを導入して雰囲気ガスをパージする方法を採ることができる。なお、不活性ガスを用いる場合、還元性ガスを体積比で０．１％以上含有するものが望ましい。還元性ガスを０．１％以上含むことで雰囲気中の酸素や水蒸気が還元され、酸素濃度および露点を短時間で著しく低下させて低酸素濃度とすることが可能であり、不活性ガスのみの場合より、ろう付時間の短縮が可能となり、著しく生産性が向上する。還元性ガスが０．１％未満ではその効果がほとんど得られない。すなわち、不活性ガスはもとあった雰囲気ガスを追い出して置換するものであるが、一方、還元性ガスは雰囲気の酸素や水蒸気の還元作用により、より積極的に雰囲気を低酸素濃度化する効果がある。
上記パージは、４００℃以上の温度域で酸素濃度を管理するために、４００℃未満の温度域の際に行うのが望ましい。
また、上記パージに先立ってろう付雰囲気内を真空引きすることもできる。該真空引きによって、ガス置換が行われ難い熱交換器の内部空間におけるろう付雰囲気の酸素濃度を確実に低減することができる。該真空引きとしては、１〜１０−３ｔｏｒｒの圧力に調整するのが望ましい。１０−３ｔｏｒｒ未満では、真空引きに時間を要するため生産性が低下し、１ｔｏｒｒを超えると減圧による酸素濃度低下の効果がほとんど得られない。
【００３６】
５．ろう付け温度
本発明においては、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金からなるろう材シートの最も低い固相線温度の５５９℃以上でろう付けができ、当然、従来からのＡｌ−Ｓｉろう材によるろう付け温度範囲も使用可能である。具体的には５５９〜６２０℃が良い。５５９℃未満ではろうの溶融が得られずろう付けが得られない。６２０℃超ではろう侵食が顕著となり、製品形状の維持等に問題が生じるため好ましくない。但し、この温度範囲においても、ろうの合金組成によって固相線温度が低い場合には、ろう侵食が顕著になる場合もあり、その際は、この温度範囲の中で合金組成にあったろう付け温度を選択するのが好ましい。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように、本発明のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法によれば、質量％で、Ｓｉ：３〜１３％、Ｍｇ：０．１〜５．０％を含有するＡｌ−Ｓｉ系ろう材と被ろう付部材とを接触密着させ、減圧を伴わない非酸化性雰囲気でろう付けする方法であって、少なくとも上記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材の実温が４００℃以上となる温度域において、ろう付雰囲気中の最高酸素濃度を５０ｐｐｍ以下にして、前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材により接触密着部の密着面においてろう付を行うので、フラックスを必要としないフラックスレスろう付が可能となり、従来よりも安定した接合状態を容易かつ確実に得ることができる。
したがって、熱交換器の内部空間などでも安定した接合を行うことができ、接合状態と生産性の両立が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態におけるろう付け前の状態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下に、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材がクラッドされた本発明の一実施形態を説明する。
質量％で、Ｍｇを０．１〜５．０％、Ｓｉを３〜１３％含有するＡｌ−Ｓｉ系ろう材と、芯材とは常法により製造することができ、両者またはこれに犠牲材などの他の材料とを重ねてクラッド圧延する。該クラッド圧延での製造条件は特に限定されるものではない。
また、各層のクラッド率も本発明としては特定されるものではない。
なお、芯材としては、Ｓｉ：０．１〜１．２％、Ｍｇ：０．０１〜２．０％を含有するもの、Ｍｎ：０．２〜２．５％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｓｉ：０．１〜１．２％、Ｆｅ：０．１〜１．０％を含有するもの、あるいはＳｉ：０．１〜１．２％、Ｍｇ：０．０１〜２．０％を含有し、さらにＭｎ：０．２〜２．５％、Ｃｕ：０．０５〜１．０％、Ｆｅ：０．１〜１．０％の内１種または２種以上を含有し、さらに所望によりＺｒ：０．０１〜０．３％、Ｔｉ：０．０１〜０．３％、Ｃｒ：０．０１〜０．５％の内１種または２種以上を含有するものなどが望ましい。
【００４０】
アルミニウムクラッド材１は、図１に示すように芯材２の片面または両面にクラッドされた上記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材３が最表面に位置しており、初期酸化膜厚として２０〜５００Åの酸化皮膜が形成されている。
上記アルミニウムクラッド材１は、前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材３が、ベアフィン、無垢材コネクタなどの被ろう付部材４に接触密着するように組み付けられて、好適には熱交換器組立体などを構成する。なお、被ろう付部材としては種々の組成のアルミニウム材料を用いることができ、本発明としては特定のものに限定されるものではない。
【００４１】
上記組立体は加熱炉内に配置される。加熱炉内（ろう付雰囲気）はろう付加熱に際し非酸化性雰囲気とされる。該非酸化性雰囲気は、窒素、アルゴンなどの不活性ガスまたは水素、アンモニア、一酸化炭素などの還元性ガス、あるいはこれらの混合ガスを用いて構成する。
非酸化性雰囲気は、加熱炉内に還元性ガスまたは還元性ガスを含む不活性ガスを導入して雰囲気ガスをパージして生成する。これにより、ろう付雰囲気では、酸素濃度が５０ｐｐｍ以下に管理される。なお、パージに先立って加熱炉内を１〜１０−３ｔｏｒｒに減圧する工程を行うようにしてもよい。
加熱炉では、昇温前または昇温中に上記パージが行われ、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材３の実温が４００℃以上となる温度領域では、確実に酸素濃度が５０ｐｐｍ以下になっている。
加熱炉は密閉した空間を有するものとしてもよいが、本発明としては加熱炉が密閉されていることを必要とせず、ろう付材の搬入口、搬出口を有するものであってもよい。このような加熱炉でも、還元性ガスや不活性ガスを炉内に吹き出し続けることで非酸化性雰囲気が維持される。上記雰囲気下で５５９〜６２０℃で加熱をしてろう付を行う。ろう付においては、熱交換器の内部空間などにおいても芯材２と被ろう付部材４との接触密着部５がフラックスレスで良好に接合される。
なお、上記では、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材が芯材にクラッドされて使用されるものとして説明したが、該ろう材をシート状にして被ろう付部材間に挟んで使用するものであってもよい。
【実施例１】
【００４２】
Ａｌ−０．５Ｍｇ−０．５Ｓｉ−１．０Ｍｎ−０．５Ｃｕからなる組成（残部Ａｌと不可避不純物）の芯材の両面に表１〜４に示す組成（残部Ａｌと不可避不純物）のＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたアルミニウムクラッド材を用意した。
上記アルミニウムクラッド材は、各種組成ろう材を、ろう材クラッド率１０％とし、Ｈ１４相当調質の０．５ｍｍ厚に仕上げた。
また、被ろう付部材として、Ａｌ−１．０Ｍｎ−０．１５Ｃｕ−０．５ＭｇからなるＨ１４のアルミニウムベア材（インナーフィン用は０．３ｍｍ厚、アウターフィン用は０．０６ｍｍ厚）のフィン材２種類を用意した。
【００４３】
ろう付性
上記アルミニウムクラッド材を用いて幅３０ｍｍの扁平電縫管を製作し、Ａｌ−１．０Ｍｎ−０．１５Ｃｕ−０．５Ｍｇからな組成のベア材のコルゲートフィンをチューブ内にインナーフィンとして挿入し、チューブ外側には同組成のアウターフィンを組合せてコア形状とした。コアはチューブ１５段、長さ３００ｍｍのコアとし、共に開口部を有するヘッダープレートとタンクを両側に一体ろう付した。
上記コアをろう付け炉で、各種ガスを使用し、雰囲気中の酸素濃度を低下させながら、６００℃まで加熱した後、室温まで冷却を行なった。
ろう付性は、以下式にてアウターフィンとインナーフィンの接合率をそれぞれ求め、その接合率で優劣を評価し、その結果を表１〜表４に示した。
フィン接合率（％）＝（フィンとチューブの総ろう付け長さ／フィンとチューブの総接触長さ）×１００
【００４４】
雰囲気中の酸素濃度
ろう付熱処理時の雰囲気中の酸素濃度は酸素濃度計にて連続的に測定をし、４００℃以上の炉内最高酸素濃度を測定した。その結果を表１〜表４に示す。
【００４５】
実施例はアウターフィン、インナーフィンの何れも良好なろう付性を示したのに対し、比較例では十分な接合が得られなかった。
【００４６】
【表１】
2012061483.tif 000003
【００４７】
【表２】
2012061483.tif 000004
【００４８】
【表３】
2012061483.tif 000005
【００４９】
【表４】
2012061483.tif 000006
【００５０】
以上、本発明について上記実施形態および実施例に基づいて説明したが、本発明は上記説明の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１    アルミニウムクラッド材
２    芯材
３    Ａｌ−Ｓｉ系ろう材
４    被ろう付部材
【図１】
2012061483.tif 000007