(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス転移温度が−３０℃〜６０℃の範囲であり、乾燥時の酸価が２０〜８０であるメタクリル酸エステル系重合体を、水溶液中でカチオン性を示す化合物で鹸化し、固形分濃度が１〜５０重量％の水溶液としたバインダを、固形分換算値において１〜５０重量部と、ふっ化アルミン酸カリウム系フラックス５０〜１００重量部と、水溶性であって揮発性を有し且つ引火点が３０℃以上のアルコール１〜５０重量部とからなり、水で希釈することにより固形分濃度を１０〜５０重量％としたことを特徴とする、ふっ化アルミン酸カリウム系フラックス塗布用の塗料
【請求項２】
ガラス転移温度が−３０℃〜６０℃の範囲であり、乾燥時の酸価が２０〜８０であるメタクリル酸エステル系重合体を、水溶液中でカチオン性を示す化合物で鹸化し、固形分濃度が１〜５０重量％の水溶液としたバインダを、固形分換算値において１〜５０重量部と、ふっ化アルミン酸カリウム系フラックス３０〜７０重量部と、ろう材としての金属珪素粉末１０〜４０重量部と、水溶性であって揮発性を有し且つ引火点が３０℃以上のアルコール１〜５０重量部とからなり、水で希釈することにより固形分濃度を１０〜５０重量％としたことを特徴とする、ふっ化アルミン酸カリウム系フラックス及びろう材塗布用の塗料
【請求項３】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部材をろう付けする際に、部材を請求項１に記載の塗料に浸積して必要量のフラックスを部材表面に均一に供給し、次いで当該部材を所定構造に組み立て、ろう付け温度に加熱することを特徴とする、アルミニウムろう付け方法
【請求項４】
アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部材をろう付けする際に、部材を請求項２に記載の塗料に浸積して必要量のフラックス及びろう材を部材表面に均一に供給し、次いで当該部材を所定構造に組み立て、ろう付け温度に加熱することを特徴とする、アルミニウムろう付け方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金をろう付けする際に使用するバインダに関するものであって、また当該バインダを使用したろう付け用フラックス又は、当該フラックス及びろう材を塗布するための塗料に関し、さらにこれらの塗料を使用してアルミニウム又はアルミニウム合金をろう付けする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミニウム又はアルミニウム合金をろう付けする際には、ろう付け用のフラックス又は、フラックスとろう材との混合物を、ろう付け部に塗布する必要があり、そのためにはこれらのフラックスなどをバインダに混合して塗布することが行われていた。
【０００３】
このためのバインダとしては、有機溶剤のみに可溶の有機樹脂や、水溶性有機樹脂が使用されていた。そしてこれらのバインダと、フラックス又はフラックスとろう材との混合物とを、有機溶剤や水に溶解してろう付け用組成物とし、そのろう付け用組成物を、アルミニウム又はアルミニウム合金の部材におけるろう付け箇所に塗布することが行われてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、有機溶剤に溶解したバインダを用いた場合には、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部材への塗布性については、母材への付着性は良好であって著しいハジキ現象もなく、均一にろう付け用組成物が塗布できるものの、有機溶剤を使用するために使用時に引火や爆発の危険性があり、さらにこれらの危険性を回避するためには、高価な防爆装置を必要とし、さらには衛生上の問題もあり、実用上問題があった。
【０００５】
また、バインダとして有機樹脂の水溶液を用いた場合は、引火や爆発の可能性からは回避できるものの、溶媒に水を使用しているため、アルミニウム又はアルミニウム合金への濡れ性が著しく低下し、母材による水のハジキ現象のために均一にろう付け用組成物を塗布することが困難であった。さらに、水溶性有機樹脂をバインダとして使用した場合には、一般的にバインダの熱分解性が悪く、ろう付け時にバインダが炭化してしてしまい、ろう付けに悪影響をもたらすという問題があった。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、アルミニウム又はアルミニウム合金に対する濡れ性が良好であって、母材に対する付着性に優れ、且つ引火や爆発などの危険がなく、アルミニウム又はアルミニウム合金に対して適正にろう付けすることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
而して本発明において使用するバインダは、ガラス転移温度が−３０℃〜６０℃の範囲であり、乾燥時の酸価が２０〜８０であるメタクリル酸エステル系重合体を、水溶液中でカチオン性を示す化合物で鹸化し、固形分濃度が１〜５０重量％の水溶液としたものである。
【０００８】
前記メタクリル酸エステル系重合体としては、その重合体を構成する単量体成分が、次の化１で表される単量体の少なくとも１成分以上と、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸などの、前記単量体と共重合可能なカルボキシル基を含有した単量体の１成分以上を含む、共重合体であることが適当である。
【０００９】
【化１】
ＣＨ2＝Ｃ（ＣＨ3）ＣＯＯＲ
（式中、Ｒは炭素数１から１２のアルキル基である）
【００１０】
ただし、前記共重合可能なカルボキシル基を含有した単量体の共重合量が増大し、前記メタクリル酸エステル系重合体の乾燥時の酸価が高くなるに従って、ろう付け時において炭化物が発生し易い傾向にあり、乾燥時の酸価が８０以下であるべきである。
【００１１】
また、乾燥時の酸価が２０未満になると、メタクリル酸エステル系重合体が水溶液中でカチオン性を示す化合物により鹸化して水に対する溶解性が低下するので、前記メタクリル酸エステル系重合体の乾燥時の酸価は、２０〜８０の範囲内であることが必要である。
【００１２】
さらに、ガラス転移温度が−３０℃を下回るメタクリル酸エステル系重合体では粘着性が増大し、ろう付け用組成物を塗布する量産工程において、ろう付け前の製品を積層放置している際に、それぞれの製品がブロッキングを起こし、ろう付け用組成物の脱落が起こってしまう恐れがある。
【００１３】
また、ガラス転移温度が６０℃を越える重合体では、ろう付け用組成物を浸積により塗布する際に、アルミニウムやアルミニウム合金へのフラックスやろう材の付着性が低下してしまうため、メタクリル酸エステル系重合体のガラス転移温度は、−３０℃〜６０℃の範囲内とするべきである。
【００１４】
本発明においては、主成分であるメタクリル酸エステル系重合体として、その重合体を構成する単量体成分が、前記の化１で表される単量体の少なくとも１成分以上と、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の、前記単量体と共重合可能なカルボキシル基を含有した単量体の１成分以上と、さらに次の化２、化３及び化４で表される水酸基を含有した共重合可能な単量体のうち少なくとも１成分以上を含む、共重合体を使用することもできる。
【００１５】
【化２】
ＣＨ2＝Ｃ（ＣＨ3）ＣＯＯ（ＣＨ2）nＯＨ
（式中、ｎは２以上４以下の整数である）
【００１６】
【化３】
ＣＨ2＝Ｃ（ＣＨ3）ＣＯＯ（Ｃ2Ｈ4Ｏ）nＨ
（式中、ｎは２以上１２以下の整数である）
【００１７】
【化４】
ＣＨ2＝Ｃ（ＣＨ3）ＣＯＯ（Ｃ3Ｈ6Ｏ）nＨ
（式中、ｎは２以上１２以下の整数である）
【００１８】
重合体に前記化２、化３及び化４で表される単量体を共重合することにより、アルミニウムやアルミニウム合金へのフラックスやろう材の付着性をさらに向上させることができる。
【００１９】
しかしながら、前記メタクリル酸エステル系重合体の乾燥時の水酸基価が１００を超える重合体では、ろう付け時において炭化物が発生してろう付けに悪影響をもたらす可能性があるので、水酸基価は１００以下とするべきである。
【００２０】
本発明におけるメタクリル酸エステル系重合体は、団塊重合、溶液重合、懸濁重合などの公知の重合法により、ラジカル重合させることにより得られる。好ましくは、溶剤としてアルコールを用いた溶液重合法により、種々の重合体を得ることができる。
【００２１】
また本発明におけるバインダは、前記メタクリル酸エステル系重合体を、水溶液中でカチオン性を示す化合物によって鹸化し、固形分濃度が１〜５０重量％の水溶液としたものである。前記カチオン性を示す化合物としては、揮発性のアミノアルコール類が好ましいが、アンモニア、ジエチルアミン又はトリエチルアミンなどで鹸化することもできる。
【００２２】
また本発明のフラックス塗布用の塗料の発明は、固形分換算値において、前記バインダ１〜５０重量部と、ふっ化アルミン酸カリウム系フラックス５０〜１００重量部と、水溶性であって揮発性を有し且つ引火点が３０℃以上のアルコール１〜５０重量部とを含み、水で希釈することにより固形分濃度を１０〜５０重量％としたことを特徴とするものである。
【００２３】
また本発明のフラックス及びろう材塗布用の塗料の発明は、固形分換算値において、前記バインダ１〜５０重量部と、ふっ化アルミン酸カリウム系フラックス３０〜７０重量部と、ろう材としての金属珪素粉末１０〜４０重量部と、水溶性であって揮発性を有し且つ引火点が３０℃以上のアルコール１〜５０重量部とを含み、水で希釈することにより固形分濃度を１０〜５０重量％としたことを特徴とするものである。
【００２４】
そして、前記塗料を使用したろう付け方法の発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部材をろう付けする際に、部材を前記塗料に浸積して必要量のフラックス又はフラックス及びろう材を部材表面に均一に供給し、次いで当該部材を所定構造に組み立て、ろう付け温度に加熱することを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の塗料においては、塗料中に水溶性かつ揮発性のアルコールを添加することにより、塗料の表面張力を低下させてアルミニウム又はアルミニウム合金へのろう付け用組成物の濡れ性を向上させ、母材による水のハジキ現象を抑制し、均一な塗布を実現することができる。
【００２６】
しかしながら、メタノール、エタノールおよびイソプロピルアルコール等の引火点が３０℃未満の水溶性アルコールを塗料中に含有すると、引火や爆発等の危険性があるため、本発明におにおいては、引火点が３０℃以上のものを使用する。好ましくは、より引火点が高く、かつ少量の添加で塗料の表面張力をより低下させるアルコールを使用するのが好ましい。
【００２７】
かかるアルコールとしては、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、１，３ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、３−メトキシ−３−メチル−１−ブタノールなどが挙げられるが、これら以外にも、水溶性かつ揮発性であって引火点が３０℃以上のアルコールであれば使用可能である。
【００２８】
【作用】
本発明のバインダを使用し、前記特定のアルコール、および、フラックス又はフラックスとろう材の混合物を含む水溶性塗料中に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部材を浸漬して必要量のフラックスやろう材を部材表面に均一に供給し、然る後に当該部材を所定構造に組み立てて、窒素雰囲気下ろう付け温度まで加熱してろう付けを行うのである。
【００２９】
さらに、本発明のバインダにおいては、窒素雰囲気下におけるろう付け炉の温度である６００℃よりかなり低い温度において、重合体が短時間で解重合して揮発性の単量体となるため、ろう付け時にはバインダが消失し、ろう付けの箇所にバインダやその炭化物が残存することがない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、バインダが水性であるために引火や爆発の危険性が低く、且つ、アルミニウム母材に対する濡れ性が良好でハジキ現象が生じることがなく、フラックスやろう材の必要量だけを均一に部材に供給することができ、ろう付け前の製品を積層放置してもブロッキングが起こらないためにろう付け用組成物の脱落等を起こすことがなく、極めて作業性が良好である。
【００３１】
【実施例】
以下実施例及び比較例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、各例中、部および％は特記しない限りすべて重量基準である。
【００３２】
［バインダの調製］
（実施例１）
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えた反応装置に、６００重量部のイソプロピルアルコールを仕込んだ後、窒素気流下に系内温度が８０℃となるまで昇温した。次いで、メタクリル酸２−エチルヘキシル３８５重量部、メタクリル酸１５重量部および過酸化ベンゾイル４重量部の混合溶液を約３時間かけて系内に滴下し、さらに１０時間同温度に保って重合を完結させ、乾燥時の酸価が約２５で、ガラス転移温度が約−５℃の樹脂を得た。
【００３３】
攪拌装置、蒸気凝集除去装置および窒素導入管を備えた反応装置に、１００重量部の上記溶液、２２７重量部のイオン交換水および３重量部のジメチルアミノエタノールを仕込んだ後、窒素気流下で系内が還流するまで昇温した。蒸気凝集除去装置を用いて、系内のイソプロピルアルコール６０重量部を除去し、固形分が１５％のアルミニウムろう付け用バインダを得た。
【００３４】
（実施例２）
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えた反応装置に、６００重量部のイソプロピルアルコールを仕込んだ後、窒素気流下に系内温度が８０℃となるまで昇温した。次いで、メタクリル酸２−エチルヘキシル３５０重量部、メタクリル酸５０重量部および過酸化ベンゾイル４重量部の混合溶液を約３時間かけて系内に滴下し、さらに１０時間同温度に保って重合を完結させ、乾燥時の酸価が約８０で、ガラス転移温度が約０℃の樹脂を得た。
【００３５】
攪拌装置、蒸気凝集除去装置および窒素導入管を備えた反応装置に、１００重量部の上記溶液、２２７重量部のイオン交換水および３重量部のジメチルアミノエタノールを仕込んだ後、窒素気流下で系内が還流するまで昇温した。蒸気凝集除去装置を用いて、系内のイソプロピルアルコール６０重量部を除去し、固形分が１５％のアルミニウムろう付け用バインダを得た。
【００３６】
（比較例１）
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えた反応装置に、６００重量部のイソプロピルアルコールを仕込んだ後、窒素気流下に系内温度が８０℃となるまで昇温した。次いで、メタクリル酸ラウリル３８５重量部、メタクリル酸１５重量部及び過酸化ベンゾイル４重量部の混合溶液を約３時間かけて系内に滴下し、さらに１０時間同温度に保って重合を完結させ、乾燥時の酸価が約２５で、ガラス転移温度が約−６０℃の樹脂を得た。
【００３７】
攪拌装置、蒸気凝集除去装置および窒素導入管を備えた反応装置に、１００重量部の上記溶液、２２７重量部のイオン交換水および３重量部のジメチルアミノエタノールを仕込んだ後、窒素気流下で系内が還流するまで昇温した。蒸気凝集除去装置を用いて、系内のイソプロピルアルコール６０重量部を除去し、固形分が１５％のアルミニウムろう付け用バインダを得た。
【００３８】
（比較例２）
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えた反応装置に、６００重量部のイソプロピルアルコールを仕込んだ後、窒素気流下に系内温度が８０℃となるまで昇温した。次いで、メタクリル酸イソブチル２８５重量部、メタクリル酸メチル１００重量部、メタクリル酸１５重量部および過酸化ベンゾイル４重量部の混合溶液を約３時間かけて系内に滴下し、さらに１０時間同温度に保って重合を完結させ、乾燥時の酸価が約２５で、ガラス転移温度が約８０℃の樹脂を得た。
【００３９】
攪拌装置、蒸気凝集除去装置および窒素導入管を備えた反応装置に、１００重量部の上記溶液、２２７重量部のイオン交換水および３重量部のジメチルアミノエタノールを仕込んだ後、窒素気流下で系内が還流するまで昇温した。蒸気凝集除去装置を用いて、系内のイソプロピルアルコール６０重量部を除去し、固形分が１５％のアルミニウムろう付け用バインダを得た。
【００４０】
（比較例３）
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび窒素導入管を備えた反応装置に、６００重量部のイソプロピルアルコールを仕込んだ後、窒素気流下に系内温度が８０℃となるまで昇温した。次いで、メタクリル酸２−エチルヘキシル３３７重量部、メタクリル酸６３重量部および過酸化ベンゾイル４重量部の混合溶液を約３時間かけて系内に滴下し、さらに１０時間同温度に保って重合を完結させ、乾燥時の酸価が約１００で、ガラス転移温度が約５℃の樹脂を得た。
【００４１】
攪拌装置、蒸気凝集除去装置および窒素導入管を備えた反応装置に、１００重量部の上記溶液、２２７重量部のイオン交換水および３重量部のジメチルアミノエタノールを仕込んだ後、窒素気流下で系内が還流するまで昇温した。蒸気凝集除去装置を用いて、系内のイソプロピルアルコール６０重量部を除去し、固形分が１５％のアルミニウムろう付け用バインダを得た。
【００４２】
［塗料の調製］
実施例および比較例で得られたバインダ１０部（固形分換算）と、ふっ化アルミン酸カリウム系フラックス９０部又はふっ化アルミン酸カリウム系フラックス６０部とろう材としての金属珪素粉末３０部の混合物とを混合し、これに水を加えて希釈し、固形分濃度が１５％のアルミニウムろう付け用塗料を得た。また、前記塗料に各種アルコールを所定量添加した塗料も得た。
【００４３】
銅０．４％及びマンガン０．１５％を含むアルミニウム合金チューブ材１と、マンガン１．２％及び亜鉛２．５％を含むアルミニウム合金にケイ素−アルミニウム合金をクラッドしたブレージングシートよりなるフィン２を、図１のように組み合わせたろう付け用部材３を作成した。
【００４４】
また、前記フィン２として、アルミニウム合金のみよりなり、ケイ素−アルミニウム合金をクラッドしないシートを使用したものについても同様にしてろう付け用部材３を作成した。
【００４５】
前記ろう付け用部材３を、各種塗料に１０秒間浸積し、取り出した後に１８０℃のギアオーブンで約１分間乾燥させた。なお塗料としてろう材を含まないものについては、フィン２としてブレージングシートよりなるものを使用し、ろう材を含む塗料については、アルミニウム合金のみのシートよりなるフィン２を使用した。
【００４６】
［評価試験］
前記方法で得られたろう付け用部材を用いて、以下の試験方法により評価試験を行った。
【００４７】
（塗料引火性）
密閉タグ式引火点測定装置を用いて配合後の塗料の引火点の測定を行った。結果の評価は次の通りである。
○：水分が蒸発するまでの引火性は認められない。
△：４０℃以上で引火性が認められる。
×：４０℃未満で引火性が認められる。
【００４８】
（フラックス付着性）
塗料浸積乾燥後の、フラックス又はフラックスとろう材の混合物の付着状態を観察した。評価は次の通りである。
○：ハジキ現象はなく、各所の塗布量のばらつきが±２０％以下である。
△：著しいハジキ現象はないが、各所の塗布量のばらつきが±２０％以上である。
×：著しいハジキ現象があり、塗布されていない箇所がある。
【００４９】
（耐ブロッキング性）
塗料浸積乾燥後の部材のチューブ面同士を、１００kg/cm2の圧力で１分間貼り合わせた後、直ちに剥離したときの相互の塗布面の表面状態を観察した。結果の評価は次の通りである。
○：初期の状態と同じ
×：初期の状態と異なる
【００５０】
（ろう付け性）
塗料に浸積して乾燥した後の部材を、窒素ガス雰囲気下において６００℃まで加熱してろう付けを行い、バインダの炭化状況と接合部のフィレットの状態を観察した。
○：バインダの炭化物は観察されず、フィレットも良好である。
△：フィレットは良好であるが、バインダの炭化残査が観察される。
×：バインダの炭化残査が観察され、フィレットも小さい。
【００５１】
［試験結果］
評価試験結果を表１に示す。
【００５２】
【表１】
0003825211.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例において使用したろう付け用部材の斜視図
【符号の説明】
１  アルミニウム合金チューブ材
２  フィン
３  ろう付け用部材
【図１】
0003825211.tif 000003