JP2014073519A - Aluminum brazing sheet and blazing method using the same - Google Patents
Aluminum brazing sheet and blazing method using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014073519A JP2014073519A JP2012222689A JP2012222689A JP2014073519A JP 2014073519 A JP2014073519 A JP 2014073519A JP 2012222689 A JP2012222689 A JP 2012222689A JP 2012222689 A JP2012222689 A JP 2012222689A JP 2014073519 A JP2014073519 A JP 2014073519A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brazing
- aluminum
- less
- brazing material
- core material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
【課題】ブレージングシートの構成材にMgを添加し、不活性ガス雰囲気中でフラックスを用いずにろう付するためのアルミニウムブレージングシートと、該ブレージングシートを用いるろう付け方法を提供する。
【解決手段】アルミニウム心材の片面または両面にAl−Si系ろう材をクラッドしてなり、ろう付加熱後のろう材表面に、ろう材の全表面積の10%以上の領域にスピネル型Mg酸化物が点状あるいは面状に形成されることを特徴とし、酸素濃度10ppm以下、露点−35℃以下に管理された不活性ガス雰囲気炉中で、540℃から570℃までを3分以上45分未満の時間で昇温した後、580〜615℃まで昇温してろう付けを行う。
【選択図】なしAn aluminum brazing sheet for adding Mg to a constituent material of a brazing sheet and brazing without using a flux in an inert gas atmosphere, and a brazing method using the brazing sheet.
One or both surfaces of an aluminum core material are clad with an Al—Si brazing material, and the surface of the brazing material after the brazing heat is applied to a region of 10% or more of the total surface area of the brazing material. In an inert gas atmosphere furnace controlled to an oxygen concentration of 10 ppm or less and a dew point of −35 ° C. or less, from 540 ° C. to 570 ° C. for 3 minutes or more and less than 45 minutes. Then, the temperature is raised to 580 to 615 ° C. and brazing is performed.
[Selection figure] None
Description
本発明は、アルミニウムブレージングシート、詳しくは、心材またはろう材がMgを含有するアルミニウムブレージングシート、および該ブレージングシートを用いるろう付け方法に関する。以下、アルミニウムとはアルミニウム合金を含む。 The present invention relates to an aluminum brazing sheet, in particular, an aluminum brazing sheet in which a core material or a brazing material contains Mg, and a brazing method using the brazing sheet. Hereinafter, aluminum includes an aluminum alloy.
アルミニウム製の熱交換器や機械用部品など、細かな接合部を多数有する部品の接合方法としてろう付け接合が広く用いられている。アルミニウムをろう付け接合するには、材料表面を覆っている酸化皮膜を破壊して、溶融したろう材を母材あるいは同じく溶融したろう材に接触させることが必須である。酸化皮膜を破壊してろう付けする方法を大別すると、フラックスを使用してろう付けする方法と、真空中で加熱してフラックスなしでろう付けする方法とがあり、いずれも実用化されている。 Brazing joining is widely used as a joining method for parts having many fine joints such as aluminum heat exchangers and machine parts. In order to braze and join aluminum, it is essential to break the oxide film covering the material surface and bring the molten brazing material into contact with the base material or the molten brazing material. The method of brazing by breaking the oxide film is roughly divided into a method of brazing using flux and a method of brazing without flux by heating in vacuum, both of which have been put into practical use. .
フラックスを使用する方法については、当初は、塩化物系フラックスを使用する方法が行われたが、耐食性を保つために、ろう付け後にフラックス残渣を除去する必要があることから、近年では非腐食性のフッ化物系フラックスを用いて窒素ガス中で接合する方法に殆どが切り替わった。現在、自動車用熱交換器の大多数はフッ化物系フラックスを用いてろう付けされている。しかしながら、フッ化物系フラックスによるろう付けは、ろう付け後にフラックス残渣が残るため、食品、医療、電子機器等の部品には適用できないという問題点を有しており、冷媒の通路が狭い場合にはフラックス残渣による目詰まりが起きる問題も生じている。 Regarding the method of using the flux, the method of using a chloride-based flux was initially performed, but in order to maintain the corrosion resistance, it is necessary to remove the flux residue after brazing. Most of the methods switched to the joining method in nitrogen gas using the fluoride-based flux. Currently, the vast majority of automotive heat exchangers are brazed using fluoride-based fluxes. However, brazing with a fluoride-based flux has a problem that it cannot be applied to parts such as food, medical, and electronic equipment because the flux residue remains after brazing. There has also been a problem of clogging due to flux residues.
フラックスなしでろう付けする方法については、真空炉中で加熱する真空ろう付け法が開発され、塩化物系フラックスによるろう付けに代替して一時広範に適用されたが、炉の設備費とメンテナンス費が高く、生産性やろう付けの安定性にも問題があることから、フッ化物系フラックスによるろう付けへの移行が急速に進んだ。高価な真空炉を用いずに、窒素ガス中でフラックスを使用せずにろう付けする方法としては、これまでに幾つかの開発例がある。例えばろう材中にBi、Beなどの元素を微量添加し、ろう付け前の前処理として酸もしくはアルカリによるエッチング処理をして窒素ガスなどの不活性ガス中で加熱するVAW法が開発され、自動車用熱交換器や電子部品の一部で実用化されたが、接合性が安定しないために適用範囲が限られ、エッチング処理のコスト負荷も問題になったことから現在では殆ど実施されていない。ろう付け材料にNiメッキを施して不活性ガス中で接合するBorg Warner法や、露点を−60℃以下と厳しく管理した不活性ガス中で接合するKD法なども提案されたが、いずれも本格的な実用化には至っていない。 For brazing without flux, a vacuum brazing method in which heating is performed in a vacuum furnace was developed and was temporarily applied instead of brazing with a chloride flux. However, there is also a problem with productivity and brazing stability, so the transition to brazing with fluoride-based flux has made rapid progress. There have been several development examples so far for brazing without using a flux in nitrogen gas without using an expensive vacuum furnace. For example, a VAW method has been developed in which a trace amount of elements such as Bi and Be are added to a brazing material, an etching treatment with acid or alkali is performed as a pretreatment before brazing, and heating is performed in an inert gas such as nitrogen gas. Although it has been put to practical use in some heat exchangers and electronic parts, it is rarely implemented at present because the range of application is limited due to instability of bonding and the cost burden of the etching process becomes a problem. Borg Warner method in which brazing material is Ni-plated and bonded in inert gas, and KD method in which dew point is strictly controlled at -60 ° C or less and KD method for bonding in inert gas were proposed. Has not yet been put to practical use.
真空ろう付けと同様、ろう材にMgを添加すると、窒素ガス中加熱でもある程度は接合できるようになるが、Mgの活発な蒸発が期待できない不活性ガス雰囲気中での加熱では接合性に限界があり、フィレットの形成は不安定で間隙充填能力も乏しい。ろう材ではなく心材等にMgを添加し、不活性ガス中の酸素濃度を極めて低く管理してろう付け加熱する方法も提案されているが、ろう材にMgを添加した場合との差は曖昧で、安定してフィレットを形成させるだけの効果を発揮することはできない。 Similar to vacuum brazing, when Mg is added to the brazing material, it becomes possible to join to some extent even by heating in nitrogen gas, but there is a limit to the bondability in heating in an inert gas atmosphere where active evaporation of Mg cannot be expected. The fillet formation is unstable and the gap filling ability is poor. A method of brazing and heating by adding Mg to the core material instead of the brazing material and controlling the oxygen concentration in the inert gas to a very low level has been proposed, but the difference from the case of adding Mg to the brazing material is ambiguous. Therefore, it is not possible to exert the effect of stably forming the fillet.
前記のように、ろう材あるいは心材にMgを添加した材料を用いることによって不活性ガス雰囲気中でもある程度の接合は可能となるが、Mgにはろう付け性に背反する作用もある。例えば、Mgを含んだアルミニウムを大気中で加熱すると、特に450℃以上の高温域ではアルミニウムの表面にMg酸化物(Al2MgO4・MgO)が生成する。これはアルミニウム中のMgが大気中の酸素と反応して生成する酸化物であるが、不活性ガス雰囲気中で加熱する場合においても、不活性ガス中の酸素濃度あるいは露点が高いと、アルミニウム中のMgは雰囲気ガス中の酸素や水蒸気と反応して酸化皮膜表面でMgOを生成し、ろうの濡れ性を低下させる原因となる。 As described above, by using a material in which Mg is added to the brazing material or the core material, a certain degree of joining is possible even in an inert gas atmosphere, but Mg also has an action contrary to brazing properties. For example, when aluminum containing Mg is heated in the atmosphere, Mg oxide (Al 2 MgO 4 .MgO) is generated on the surface of aluminum particularly in a high temperature range of 450 ° C. or higher. This is an oxide produced when Mg in aluminum reacts with oxygen in the atmosphere. Even when heated in an inert gas atmosphere, if the oxygen concentration or dew point in the inert gas is high, Mg reacts with oxygen and water vapor in the atmospheric gas to produce MgO on the surface of the oxide film, which causes a decrease in the wettability of the wax.
そのため、VAW法を初めとする不活性ガス中でのフラックスなしろう付け方法においては、雰囲気中の酸素濃度と露点を厳しく管理したものが多い。一方、Mg酸化物の生成を抑制する目的で、ろう材のMg添加量を制限すると共に、短時間で昇温する方法も提唱されているが、フラックスを用いたろう付けと同等なフィレット形成能を実現するには至らず、適用範囲は面接合を主体とする積層型熱交換器等に限られているのが実情である。このように、ろう材あるいは心材にMgを添加した材料を用いて、窒素ガスなどの不活性ガス中でフラックスを用いずにろう付けする方法においては、いずれもフィレットの形成能力に問題があり、従って、不活性ガス中フラックスレスろう付けは、例えば全てが面接合部からなり、十分な加圧力が与えられる積層型の熱交換器などに適用が限られており、フィンやヘッダー部を有し、安定したフィレット形成能力が要求される一般の自動車用熱交換器などには殆ど実用されていないのが現状である。 For this reason, many fluxless brazing methods in an inert gas, such as the VAW method, strictly control the oxygen concentration and dew point in the atmosphere. On the other hand, for the purpose of suppressing the formation of Mg oxide, a method of limiting the amount of Mg added to the brazing material and raising the temperature in a short time has been proposed, but the fillet forming ability equivalent to brazing using a flux is proposed. The actual situation is that it has not been realized and the application range is limited to a laminated heat exchanger or the like mainly composed of surface bonding. Thus, in the method of brazing without using a flux in an inert gas such as nitrogen gas using a material in which Mg is added to the brazing material or the core material, there is a problem in the ability to form a fillet, Therefore, fluxless brazing in inert gas is limited to applications such as laminated heat exchangers that are all composed of surface joints and are given sufficient pressure, and have fins and headers. Currently, it is hardly used in general heat exchangers for automobiles that require a stable fillet forming ability.
発明者らは、Mgを添加した材料を用いて、窒素ガスなどの不活性ガス中でフラックスなしでろう付けする場合のMgの作用について検討するために、Si:10%(質量%、以下同じ)を含むAl−Si系ろう材を、Mg:0.8%を含有するアルミニウム心材の片面にクラッドしたブレージングシートを試料として、酸素濃度16ppm、露点−40℃の窒素雰囲気中で540℃から570℃までを4分で昇温し、その後595℃まで加熱してろうを溶融させた後、試料から酸化皮膜を剥離しTEM(透過型電子顕微鏡)で観察した結果、黒い矩形の物質が観察され、この物質を構造解析したところ、主としてスピネル型Mg酸化物、すなわちAl2MgO4であり、この酸化物がろう材表面を覆っている酸化皮膜(主として非晶質酸化皮膜(Al2O3))の中に形成されると酸化皮膜は脆弱化すること、Mgの効果は、ろう材表面の非晶質酸化皮膜(Al2O3)の中に主としてスピネル型Mg酸化物(Al2MgO4)からなるMg酸化物を形成させて酸化皮膜を脆弱化することによってもたらされることを見出した。 In order to study the action of Mg in the case of brazing without flux in an inert gas such as nitrogen gas using a material to which Mg is added, Si: 10% (mass%, the same applies hereinafter) ) And a brazing sheet clad on one side of an aluminum core containing Mg: 0.8% as a sample, in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 16 ppm and a dew point of −40 ° C. After raising the temperature to 4 ° C. in 4 minutes and then heating to 595 ° C. to melt the wax, the oxide film was peeled off from the sample and observed with a TEM (transmission electron microscope). As a result, a black rectangular substance was observed. , was the structural analysis of this material, primarily spinel Mg oxide, i.e., Al 2 MgO 4, the oxide film this oxide covers the brazing material surfaces (mainly amorphous Shitsusan Film (Al 2 O 3) oxide film to be formed in) is to weaken the effect of Mg is mainly spinel Mg in the amorphous oxide film of the braze surface (Al 2 O 3) It has been found that this is brought about by forming an Mg oxide composed of an oxide (Al 2 MgO 4 ) to weaken the oxide film.
さらに試験、検討を行った結果、ろう材や心材にMgを添加したブレージングシートを用いて、窒素ガスなどの不活性ガス中でフラックスを用いずにろう付けする場合に、接合界面にスピネル型Mg酸化物を形成して、ろう材表面の酸化皮膜を脆弱化し、ろう付け性を向上させるためには、ブレージングシートにおけるMgの添加部位と添加量、ろう付けにおける加熱温度と加熱時間、加熱における酸素濃度と露点の管理が重要であることを見出した。 As a result of further testing and examination, when using brazing sheets in which Mg is added to brazing material and core material, brazing without using flux in an inert gas such as nitrogen gas, spinel-type Mg In order to form an oxide, weaken the oxide film on the surface of the brazing material, and improve the brazing property, the addition site and amount of Mg in the brazing sheet, the heating temperature and heating time in brazing, oxygen in heating We found the management of concentration and dew point to be important.
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その目的は、ろう材や心材にMgを添加し、不活性ガス雰囲気中でフラックスを用いずにろう付するためのアルミニウムブレージングシート、および該アルミニウムブレージングシートを用いて安定したフィレット形成を可能とするろう付け方法を提供することにある。 The present invention has been made on the basis of the above knowledge, and its purpose is to add Mg to a brazing material and a core material, and braze an aluminum brazing sheet for brazing without using a flux in an inert gas atmosphere, Another object of the present invention is to provide a brazing method that enables stable fillet formation using the aluminum brazing sheet.
上記の目的を達成するための請求項1によるアルミニウムブレージングシートは、不活性ガス雰囲気中でフラックスを用いずにろう付するためのブレージングシートであって、アルミニウム心材の片面または両面にAl−Si系ろう材をクラッドしてなり、ろう付加熱後のろう材表面に、ろう材の全表面積の10%以上の領域にスピネル型Mg酸化物が点状あるいは面状に形成されることを特徴とする。 An aluminum brazing sheet according to claim 1 for achieving the above object is a brazing sheet for brazing without using a flux in an inert gas atmosphere, and is formed of Al-Si on one or both sides of an aluminum core. A brazing material is clad, and a spinel-type Mg oxide is formed in the form of dots or planes in a region of 10% or more of the total surface area of the brazing material on the brazing material surface after the brazing heat is applied. .
請求項2によるアルミニウムブレージングシートは、請求項1において、前記アルミニウム心材がMg含有量を0.6%以下に制限したアルミニウム合金からなり、前記Al−Si系ろう材がSi:6〜13%およびMg:0.2〜0.6%を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなり、該ろう材を15μm以上の厚さで心材にクラッドしたことを特徴とする。 An aluminum brazing sheet according to claim 2 is the aluminum brazing sheet according to claim 1, wherein the aluminum core material is made of an aluminum alloy in which the Mg content is limited to 0.6% or less, and the Al-Si brazing material is Si: 6-13% and Mg: 0.2 to 0.6% is contained, the balance is aluminum and inevitable impurities, and the brazing material is clad on the core material with a thickness of 15 μm or more.
請求項3によるアルミニウムブレージングシートは、請求項1において、前記アルミニウム心材がMg:0.4〜1.2%を含有するアルミニウム合金からなり、前記Al−Si系ろう材がSi:6〜13%およびMg:0.05〜0.2%を含有し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなり、該ろう材を15〜60μmの厚さで心材にクラッドしたことを特徴とする。 The aluminum brazing sheet according to claim 3 is the aluminum brazing sheet according to claim 1, wherein the aluminum core material is made of an aluminum alloy containing Mg: 0.4 to 1.2%, and the Al-Si brazing material is Si: 6 to 13%. And Mg: 0.05 to 0.2%, the balance being aluminum and inevitable impurities, the brazing material being clad on the core material with a thickness of 15 to 60 μm.
請求項4によるアルミニウムブレージングシートは、請求項3において、前記アルミニウム心材と前記Al−Si系ろう材の間に、Mg:0.4〜1.2%を含有する中間材を介挿させたことを特徴とする。 The aluminum brazing sheet according to claim 4 is the method according to claim 3, wherein an intermediate material containing Mg: 0.4 to 1.2% is interposed between the aluminum core material and the Al-Si brazing material. It is characterized by.
請求項5によるアルミニウムブレージングシートは、請求項1において、前記アルミニウム心材がMg:0.4〜1.2%を含有するアルミニウム合金からなり、前記Al−Si系ろう材がSi:6〜13%を含有し、Mgを0.05%未満に制限し、残部アルミニウムおよび不可避的不純物からなり、該ろう材を15〜60μmの厚さで心材にクラッドしたことを特徴とする。 An aluminum brazing sheet according to claim 5 is the aluminum brazing sheet according to claim 1, wherein the aluminum core material is made of an aluminum alloy containing Mg: 0.4 to 1.2%, and the Al-Si brazing material is Si: 6 to 13%. The Mg content is limited to less than 0.05%, the balance is made of aluminum and unavoidable impurities, and the brazing material is clad on the core material with a thickness of 15 to 60 μm.
請求項6によるアルミニウムブレージングシートは、請求項5において、前記アルミニウム心材と前記Al−Si系ろう材の間に、Mg:0.4〜1.2%を含有する中間材を介挿させたことを特徴とする。 The aluminum brazing sheet according to claim 6 is the method according to claim 5, wherein an intermediate material containing Mg: 0.4 to 1.2% is interposed between the aluminum core material and the Al-Si brazing material. It is characterized by.
請求項7によるろう付け方法は、請求項2記載のアルミニウムブレージングシートを用いて、不活性ガス中でフラックスを用いずにろう付する方法であって、酸素濃度10ppm以下、露点−35℃以下に管理された不活性ガス雰囲気炉中で、540℃から570℃までを3分以上45分未満の時間で昇温した後、580〜615℃まで昇温してろう付けを行うことを特徴とする。 A brazing method according to claim 7 is a method of brazing without using a flux in an inert gas using the aluminum brazing sheet according to claim 2, wherein the oxygen concentration is 10 ppm or less and the dew point is −35 ° C. or less. The temperature is increased from 540 ° C. to 570 ° C. for 3 minutes to less than 45 minutes in a controlled inert gas atmosphere furnace, and then heated to 580 to 615 ° C. to perform brazing. .
請求項8によるろう付け方法は、請求項3または4記載のアルミニウムブレージングシートを用いて、不活性ガス中でフラックスを用いずにろう付する方法であって、酸素濃度10ppm以下、露点−35℃以下に管理された不活性ガス雰囲気炉中で、540℃から570℃までを5分以上45分未満の時間で昇温した後、580〜615℃まで昇温してろう付けを行うことを特徴とする。 A brazing method according to claim 8 is a method of brazing without using a flux in an inert gas using the aluminum brazing sheet according to claim 3 or 4, wherein the oxygen concentration is 10 ppm or less, and the dew point is −35 ° C. The temperature is raised from 540 ° C. to 570 ° C. for 5 minutes to less than 45 minutes in an inert gas atmosphere furnace controlled as follows, and then the temperature is raised to 580 to 615 ° C. to perform brazing. And
請求項9によるろう付け方法は、請求項5または6記載のアルミニウムブレージングシートを用いて、不活性ガス中でフラックスを用いずにろう付する方法であって、酸素濃度10ppm以下、露点−35℃以下に管理された不活性ガス雰囲気炉中で、540℃から570℃までを7分以上45分未満の時間で昇温した後、580〜615℃まで昇温してろう付けを行うことを特徴とする。 A brazing method according to claim 9 is a method of brazing without using a flux in an inert gas using the aluminum brazing sheet according to claim 5 or 6, wherein the oxygen concentration is 10 ppm or less, and the dew point is −35 ° C. The temperature is raised from 540 ° C. to 570 ° C. over a period of 7 minutes to less than 45 minutes in an inert gas atmosphere furnace controlled as follows, and then the temperature is raised to 580 to 615 ° C. to perform brazing. And
本発明によれば、ろう材や心材にMgを添加し、不活性ガス雰囲気中でフラックスを用いずに安価にろう付するためのアルミニウムブレージングシート、および該アルミニウムブレージングシートを用いて安定したフィレット形成を可能とするろう付け方法が提供される。当該ろう付け方法は、自動車用熱交換器などのろう付けに好適に使用することができる。 According to the present invention, Mg is added to a brazing material and a core material, an aluminum brazing sheet for brazing at low cost without using a flux in an inert gas atmosphere, and stable fillet formation using the aluminum brazing sheet A brazing method is provided that enables The brazing method can be suitably used for brazing of an automotive heat exchanger or the like.
本発明においては、前記のように、接合界面にスピネル型Mg酸化物を形成して、ろう材表面の酸化皮膜を脆弱化することによって、ろう付け性を向上させるものであるが、酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成は540℃以上の温度において活発となり、酸化皮膜を十分に脆弱化させるためにはある程度の時間を要することがわかった。すなわち、ろう材表面(酸化皮膜の表面)でのMgOの形成あるいは再酸化(酸化皮膜の成長)を抑制するには、急速に加熱して短時間でろうを溶融する方が望ましいが、ろう材表層近傍のMg量が限度を超えない限りにおいては、酸素濃度と露点を低く抑えた雰囲気中で加熱することにより、MgOの生成と再酸化を進行させることなくろうを溶融させることが可能であることが認められた。 In the present invention, as described above, the spinel-type Mg oxide is formed at the bonding interface to weaken the oxide film on the surface of the brazing material, thereby improving the brazing property. It has been found that the formation of spinel type Mg oxide becomes active at a temperature of 540 ° C. or higher, and it takes a certain amount of time to sufficiently weaken the oxide film. That is, in order to suppress the formation or reoxidation (growth of the oxide film) of MgO on the surface of the brazing material (the surface of the oxide film), it is desirable to rapidly heat and melt the braze in a short time. As long as the amount of Mg in the vicinity of the surface layer does not exceed the limit, it is possible to melt the wax without proceeding with the generation and reoxidation of MgO by heating in an atmosphere in which the oxygen concentration and dew point are kept low. It was recognized that
そこで、540℃以上の温度域において、ろうが溶融するまでの間に時間をかけて加熱することにより、酸化皮膜中にスピネル型Mg酸化物を形成させて酸化皮膜を脆弱化させる。十分に脆弱化した酸化皮膜はろうの溶融時に分断され易くなり、相手材に対して濡れることが可能となるだけでなく、分断された酸化皮膜はフィレット形成の妨げとならないため、フラックスを使用したろう付けと同様に継手でのフィレット形成が進行する。 Therefore, in a temperature range of 540 ° C. or higher, heating is performed over a period of time until the wax melts, thereby forming spinel-type Mg oxide in the oxide film and weakening the oxide film. A sufficiently brittle oxide film is easily broken when the wax is melted, and not only can it wet against the mating material, but the broken oxide film does not interfere with the fillet formation. As with brazing, fillet formation at the joint proceeds.
酸化皮膜中で形成されるスピネル型Mg酸化物の量は、ろう材に含まれるMg量と、心材あるいは心材とろう材の間に介挿される中間材から拡散してくるMgの量と、ろう付け時の加熱温度と加熱時間の4つの因子により支配される。Mg量に関しては、ろう材、心材あるいは中間材に含有されるMg量といずれの材料にMgを添加するか、さらにクラッドするろう材の厚さが重要となる。 The amount of spinel-type Mg oxide formed in the oxide film includes the amount of Mg contained in the brazing material, the amount of Mg diffusing from the core material or the intermediate material interposed between the core material and the brazing material, It is governed by four factors: heating temperature at the time of application and heating time. Regarding the amount of Mg, the amount of Mg contained in the brazing material, the core material or the intermediate material, which material is added with Mg, and the thickness of the brazing material to be clad are important.
本発明のアルミニウムブレージングシートにおいては、いずれの材料にMgを添加するかにより、以下のような実施形態に分けられる。
(実施形態1):Mgをろう材のみに添加する場合(請求項2)
(実施形態2):Mgをろう材と心材に添加する場合(請求項3)、Mgをろう材と中間材と心材に添加する場合(請求項4)
(実施形態3):Mgを心材のみに添加する場合(請求項5)、Mgを中間材と心材に添加する場合(請求項6)
なお、心材としては、ベース合金として、公知のAl−Mn系合金や純アルミニウム系合金などが適用され、中間材としては、公知のAl−Mn系合金や純アルミニウム系合金の他に、犠牲陽極効果を有するAl−Zn系合金なども適用される。
The aluminum brazing sheet of the present invention can be divided into the following embodiments depending on which material is added with Mg.
(Embodiment 1): When adding Mg only to brazing filler metal (Claim 2)
(Embodiment 2): When adding Mg to brazing material and core material (Claim 3), when adding Mg to brazing material, intermediate material and core material (Claim 4)
(Embodiment 3): When adding Mg only to the core material (Claim 5), when adding Mg to the intermediate material and the core material (Claim 6)
As the core material, a known Al—Mn alloy or pure aluminum alloy is applied as the base alloy, and as the intermediate material, in addition to the known Al—Mn alloy or pure aluminum alloy, a sacrificial anode is used. An Al—Zn alloy having an effect is also applied.
上記の各実施形態のブレージングシートにおけるろう材中のMg量の範囲と、各実施形態のブレージングシートを用いるろう付け方法において、540℃から570℃までの加熱時間について実験確認した結果は以下のとおりである。なお、ろう付けは、570℃に昇温した後、580〜615℃まで昇温して、ろう付け接合を行う。 In the brazing sheet of each embodiment described above, the range of Mg content in the brazing material, and the brazing method using the brazing sheet of each embodiment, the results of experiments confirming the heating time from 540 ° C. to 570 ° C. are as follows: It is. Note that brazing is performed by brazing and joining after raising the temperature to 570 ° C. and then raising the temperature to 580 to 615 ° C.
実施形態1のブレージングシートにおいては、ろう材表層近傍に初めからMgが存在するため、酸化皮膜中でのスピネル型Mg酸化物の形成は比較的早くから進行する。ろう材中に含有される好ましいMg量は0.2〜0.6%の範囲であり、0.2%未満では酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成が緩慢となり、Mg含有量が0.6%を超えると、酸化皮膜表面でのMgOの形成が進行し、酸化皮膜の分断とろうの濡れを妨げる原因となる。 In the brazing sheet of Embodiment 1, since Mg is present in the vicinity of the brazing material surface layer from the beginning, the formation of the spinel-type Mg oxide in the oxide film proceeds relatively early. The preferable amount of Mg contained in the brazing filler metal is in the range of 0.2 to 0.6%. If it is less than 0.2%, the formation of spinel-type Mg oxide in the oxide film becomes slow, and the Mg content is 0. If it exceeds .6%, the formation of MgO on the surface of the oxide film proceeds, which causes the oxide film to be interrupted and to prevent wetting of the wax.
実施形態1のブレージングシートを用いるろう付け方法において、540℃から570℃までの好ましい加熱時間は3分以上45分未満の範囲である。3分未満では、ろう付け加熱後(580〜615℃まで加熱後、以下同じ)のろう材表面の酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成面積比率がろう材全表面の10%未満となり、十分なフィレット形成能が得られない。540℃から570℃までの加熱時間が45分以上になると、ろう材厚さ60μm以下の場合は、心材へのSi拡散によってろう材としての機能が低下し、十分な間隙充填性が得られなくなる。ろう材厚さが60μmを超える場合でも、ろう材表面が長時間高温に保持されるために、ろう材表面の酸化皮膜が緻密になり、ろうの溶融時に酸化皮膜が分断され難くなる。なお、ろう材厚さの好ましい範囲は15μm以上であり、ろう材厚さが15μm未満では、酸化皮膜中にスピネル型Mg酸化物を形成させるための加熱の過程で、ろう材中のSiが心材あるいは中間材中に拡散して、ろう材のSi量が減少し、ろう材としての機能が低下し易くなる。 In the brazing method using the brazing sheet of Embodiment 1, the preferred heating time from 540 ° C. to 570 ° C. is in the range of 3 minutes to less than 45 minutes. If it is less than 3 minutes, the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide in the oxide film on the brazing material surface after brazing heating (after heating to 580 to 615 ° C., the same shall apply) is less than 10% of the entire brazing material surface, A sufficient fillet forming ability cannot be obtained. When the heating time from 540 ° C. to 570 ° C. is 45 minutes or more, when the brazing material thickness is 60 μm or less, the function as the brazing material is reduced due to Si diffusion into the core material, and sufficient gap filling properties cannot be obtained. . Even when the brazing material thickness exceeds 60 μm, since the brazing material surface is kept at a high temperature for a long time, the oxide film on the brazing material surface becomes dense, and the oxide film is difficult to be divided during the melting of the brazing material. In addition, the preferable range of the brazing material thickness is 15 μm or more. When the brazing material thickness is less than 15 μm, Si in the brazing material is the core material in the heating process for forming the spinel-type Mg oxide in the oxide film. Alternatively, it diffuses into the intermediate material, the amount of Si in the brazing material is reduced, and the function as the brazing material is likely to deteriorate.
実施形態2のブレージングシートにおいては、ろう材中に含有される好ましいMg量は0.05〜0.2%の範囲であり、心材、中間材に含有される好ましいMg量は0.4〜1.2%の範囲である。ろう材中のMg量が0.05%未満では、酸化皮膜中でのスピネル型Mg酸化物の形成は実質的に心材あるいは中間層から拡散してくるMgに依存することになる。ろう材厚さの好ましい範囲は15〜60μmであり、この場合においては、ろう材中に含有されるMgと、加熱途中で心材あるいは中間材から拡散してくるMgの作用によって、酸化皮膜表面でのスピネル型Mg酸化物の形成が進行するため、ろう材のMg含有量の上限値は実施形態1の場合より低くすることができ、心材、中間材がMgを0.4〜1.2%含有する場合におけるろう材のMg含有量の上限は0.2%である。 In the brazing sheet of Embodiment 2, the preferable amount of Mg contained in the brazing material is in the range of 0.05 to 0.2%, and the preferable amount of Mg contained in the core material and the intermediate material is 0.4 to 1. .2% range. When the amount of Mg in the brazing material is less than 0.05%, the formation of the spinel-type Mg oxide in the oxide film substantially depends on Mg diffusing from the core material or the intermediate layer. The preferable range of the thickness of the brazing material is 15 to 60 μm. In this case, Mg contained in the brazing material and Mg diffused from the core material or the intermediate material during the heating process are formed on the surface of the oxide film. Since the formation of the spinel-type Mg oxide proceeds, the upper limit value of the Mg content of the brazing material can be made lower than that in the first embodiment, and the core material and the intermediate material contain 0.4 to 1.2% of Mg. When contained, the upper limit of the Mg content of the brazing material is 0.2%.
ろう材厚さが60μm以下において、心材、中間材のMg含有量が0.4%未満では、酸化皮膜中でのスピネル型Mg酸化物の形成が緩慢となり、1.2%を超えて含有されると、酸化皮膜表面でのMgOの形成が進行し、酸化皮膜の分断とろうの濡れを妨げる原因となる。また、心材、中間材のMg量が1.2%を超えると、ろう材中に溶け込むMg量が増大して溶融ろうの表面張力が低下するため、フィレットの形成は可能であっても間隙充填性が劣り、実用上問題となる。 When the brazing material thickness is 60 μm or less and the Mg content of the core material and intermediate material is less than 0.4%, the formation of the spinel-type Mg oxide in the oxide film becomes slow, and the content exceeds 1.2%. Then, the formation of MgO on the surface of the oxide film proceeds, which causes the oxide film to be interrupted and the wetting of the wax to be hindered. Also, if the Mg content of the core material and intermediate material exceeds 1.2%, the amount of Mg that dissolves in the brazing material increases and the surface tension of the molten braze decreases, so that fillet formation is possible even if fillet formation is possible. It is inferior in nature and causes a practical problem.
ろう材厚さが15μm以下では、酸化皮膜中にスピネル型Mg酸化物を形成させる加熱の過程で、ろう材中のSiが心材あるいは中間材中に拡散して、ろう材中のSi量が減少し、ろう材としての機能が低下し易くなる。ろう材厚さが60μmを超えると、酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成は主にろう材中に含有されるMgのみによって果たされるため、ろう材中のMg含有量のみが支配要因となる。 When the brazing material thickness is 15 μm or less, Si in the brazing material diffuses into the core material or intermediate material during the heating process to form the spinel-type Mg oxide in the oxide film, and the amount of Si in the brazing material decreases. In addition, the function as a brazing material is likely to deteriorate. When the brazing material thickness exceeds 60 μm, the formation of the spinel-type Mg oxide in the oxide film is mainly performed only by the Mg contained in the brazing material. Therefore, only the Mg content in the brazing material is the dominant factor. Become.
実施形態2のブレージングシートを用いるろう付け方法において、540℃〜570℃までの好ましい加熱時間は5分以上45分未満の範囲である。酸化皮膜中でのスピネル型Mg酸化物の形成は比較的早くから進行するが、540℃を超えて暫くの間、すなわち、心材あるいは中間材から拡散してくるMgが表面に達するまでの間は、酸化皮膜中でのスピネル型Mg酸化物の形成量が少ないため、実施形態1のブレージングシートを用いるろう付けの場合に比べて540℃〜570℃の加熱に長時間を要する。540℃〜570℃の加熱時間が5分未満では、ろう材表面の酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成面積比率がろう材全表面の10%未満となり、十分なフィレット形成能が得られない。540℃〜570℃の加熱時間が45分以上では、心材へのSi拡散によって、ろう材厚さが60μm以下の場合はろう材としての機能が低下し、十分な間隙充填性が得られなくなるのと共に、ろう材表面が長時間高温に保持されるためにろう材表面の酸化皮膜が緻密になり、ろうの溶融時に酸化皮膜が分断され難くなる。 In the brazing method using the brazing sheet of Embodiment 2, the preferred heating time from 540 ° C. to 570 ° C. is in the range of 5 minutes to less than 45 minutes. Formation of spinel-type Mg oxide in the oxide film proceeds relatively early, but for a while exceeding 540 ° C., that is, until Mg diffusing from the core material or intermediate material reaches the surface, Since the amount of spinel-type Mg oxide formed in the oxide film is small, the heating at 540 ° C. to 570 ° C. takes a long time compared to the brazing using the brazing sheet of Embodiment 1. When the heating time at 540 ° C. to 570 ° C. is less than 5 minutes, the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide in the oxide film on the surface of the brazing material becomes less than 10% of the entire surface of the brazing material, and sufficient fillet forming ability is obtained. Absent. When the heating time at 540 ° C. to 570 ° C. is 45 minutes or more, the function as the brazing material is lowered when the brazing material thickness is 60 μm or less due to Si diffusion into the core material, and sufficient gap filling properties cannot be obtained. At the same time, since the surface of the brazing material is kept at a high temperature for a long time, the oxide film on the surface of the brazing material becomes dense, and the oxide film is difficult to be divided when the wax is melted.
実施形態3のブレージングシートにおいては、ろう材中のMg含有量を0.05%未満に制限し、酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成を心材あるいは中間材から拡散してくるMgによって進行させるものであり、心材、中間材に含有される好ましいMg量は0.4〜1.2%の範囲、好ましいろう材厚さは15〜60μmの範囲である。ろう材厚さが60μm以下において、心材、中間材のMg含有量が0.4%未満では、酸化皮膜中でのスピネル型Mg酸化物の形成が緩慢となり、1.2%を超えて含有されると、酸化皮膜表面でのMgOの形成が進行し、酸化皮膜の分断とろうの濡れを妨げる原因となる。また、心材、中間材のMg量が1.2%を超えると、ろう材中に溶け込むMg量が増大して溶融ろうの表面張力が低下するため、フィレットの形成は可能であっても間隙充填性が劣り、実用上問題となる。 In the brazing sheet of Embodiment 3, the Mg content in the brazing material is limited to less than 0.05%, and the formation of the spinel-type Mg oxide in the oxide film proceeds by Mg diffusing from the core material or the intermediate material. The preferable amount of Mg contained in the core material and the intermediate material is in the range of 0.4 to 1.2%, and the preferable brazing material thickness is in the range of 15 to 60 μm. When the brazing material thickness is 60 μm or less and the Mg content of the core material and intermediate material is less than 0.4%, the formation of the spinel-type Mg oxide in the oxide film becomes slow, and the content exceeds 1.2%. Then, the formation of MgO on the surface of the oxide film proceeds, which causes the oxide film to be interrupted and the wetting of the wax to be hindered. Also, if the Mg content of the core material and intermediate material exceeds 1.2%, the amount of Mg that dissolves in the brazing material increases and the surface tension of the molten braze decreases, so that fillet formation is possible even if fillet formation is possible. It is inferior in nature and causes a practical problem.
ろう材厚さが15μm以下では、酸化皮膜中にスピネル型Mg酸化物を形成させる加熱の過程で、ろう材中のSiが心材あるいは中間材中に拡散して、ろう材中のSi量が減少し、ろう材としての機能が低下し易くなる。ろう材厚さが60μmを超えると、酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成は主にろう材中に含有されるMgのみによって果たされるため、ろう材中のMg含有量のみが支配要因となる。 When the brazing material thickness is 15 μm or less, Si in the brazing material diffuses into the core material or intermediate material during the heating process to form the spinel-type Mg oxide in the oxide film, and the amount of Si in the brazing material decreases. In addition, the function as a brazing material is likely to deteriorate. When the brazing material thickness exceeds 60 μm, the formation of the spinel-type Mg oxide in the oxide film is mainly performed only by the Mg contained in the brazing material. Therefore, only the Mg content in the brazing material is the dominant factor. Become.
実施形態3のブレージングシートを用いるろう付け方法においては、前記のように、ろう材中のMg含有量を0.05%未満に制限し、酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成を心材あるいは中間材から拡散してくるMgによって進行させるものであるから、実施形態1および2のブレージングシートを用いるろう付けの場合に比べ、酸化皮膜中でのスピネル型Mg酸化物形成開始のタイミングは遅くなるが、540℃以上での加熱時間を長くすることによって酸化皮膜の脆弱化を達成することができる。540℃から570℃までの好ましい加熱時間は7分以上45分未満であり、7分未満では、ろう材表面の酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成面積比率がろう材全表面の10%未満となり、十分なフィレット形成能が得られない。540℃〜570℃の加熱時間が45分以上では、ろう材厚さ60μm以下の場合、ろう材から心材へのSi拡散によって、ろう材としての機能が低下し、十分な間隙充填性が得られなくなると共に、ろう材表面が長時間高温に保持されるため、ろう材表面の酸化皮膜が緻密になり、ろうの溶融時に酸化皮膜が分断され難くなる。 In the brazing method using the brazing sheet of Embodiment 3, as described above, the Mg content in the brazing material is limited to less than 0.05%, and the formation of the spinel-type Mg oxide in the oxide film is the core material or Since the process proceeds by Mg diffusing from the intermediate material, the timing of starting the formation of the spinel-type Mg oxide in the oxide film is delayed as compared with the brazing using the brazing sheets of the first and second embodiments. However, weakening of the oxide film can be achieved by lengthening the heating time at 540 ° C. or higher. The preferable heating time from 540 ° C. to 570 ° C. is 7 minutes or more and less than 45 minutes. When the heating time is less than 7 minutes, the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide in the oxide film on the surface of the brazing material is 10% of the entire surface of the brazing material. Thus, sufficient fillet forming ability cannot be obtained. When the heating time at 540 ° C. to 570 ° C. is 45 minutes or more, when the brazing material thickness is 60 μm or less, the function as the brazing material is lowered due to Si diffusion from the brazing material to the core material, and sufficient gap filling property is obtained. In addition, since the surface of the brazing material is kept at a high temperature for a long time, the oxide film on the surface of the brazing material becomes dense, and the oxide film is difficult to be divided when the wax is melted.
実施形態1〜3のブレージングシートを用いてろう付けを行う場合のろう付け加熱は、酸素濃度10ppm以下、露点−35℃以下に管理された不活性ガス雰囲気炉中で行う。酸素濃度と露点は炉内に流す不活性ガスの流量によって調整され、酸素濃度と露点はいずれもガス流量に相関している。酸素濃度が10ppmを超え、または露点が−35℃を超えると、フィレット形成能が低下する。これは特に540℃以上での加熱時間中にろう材表面の酸化皮膜が成長すると共に、酸化皮膜表面にMgOが形成されるためであり、540℃以上における加熱雰囲気は酸素濃度10ppm以下、より好ましくは5ppm以下、露点−35℃以下、より好ましくは−45℃以下とする。 Brazing heating when brazing is performed using the brazing sheets of Embodiments 1 to 3 is performed in an inert gas atmosphere furnace in which the oxygen concentration is controlled to 10 ppm or less and the dew point is −35 ° C. or less. The oxygen concentration and the dew point are adjusted by the flow rate of the inert gas flowing in the furnace, and both the oxygen concentration and the dew point are correlated with the gas flow rate. When the oxygen concentration exceeds 10 ppm or the dew point exceeds −35 ° C., the fillet forming ability decreases. This is particularly because the oxide film on the surface of the brazing material grows during the heating time at 540 ° C. or higher, and MgO is formed on the surface of the oxide film. The heating atmosphere at 540 ° C. or higher is more preferably an oxygen concentration of 10 ppm or less. Is 5 ppm or less, and the dew point is −35 ° C. or less, more preferably −45 ° C. or less.
以上のように、ブレージングシートのろう材、または心材あるいは中間材にMgを含有させ、純度の高い不活性ガス雰囲気中で加熱速度を調整し、ろう材表面の酸化皮膜中でのスピネル型Mg酸化物形成を促進させて酸化皮膜を脆弱化することによって、酸化皮膜の分断を促してフィレット形成能を向上させることができる。本発明によれば、従来の不活性ガス雰囲気中でのフラックス無しろう付けではフィレット形成能の不足から実用化できなかった種々のタイプの熱交換器のフラックス無しろう付けが可能となり、コスト低減と熱交換器の品質改善も実現することができる。 As described above, the brazing material of the brazing sheet, or the core material or intermediate material contains Mg, the heating rate is adjusted in an inert gas atmosphere with high purity, and the spinel Mg oxidation in the oxide film on the surface of the brazing material By promoting object formation and making the oxide film brittle, it is possible to promote division of the oxide film and improve fillet forming ability. According to the present invention, flux-free brazing of various types of heat exchangers that could not be put into practical use due to lack of fillet forming ability with conventional flux-free brazing in an inert gas atmosphere is possible, reducing costs. Improvements in the quality of the heat exchanger can also be realized.
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明し、本発明の効果を実証する。なお、これらの実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれらに限定されない。 Examples of the present invention will be described below in comparison with comparative examples to demonstrate the effects of the present invention. In addition, these Examples show one embodiment of this invention, and this invention is not limited to these.
実施例1、比較例1
Al−10%Si合金をベースとするろう材と、Al−1.2%Mn合金をベースとする心材からなる厚さ0.4mmの片面ブレージングシート(試験材)を常法により作製した。ろう材あるいは心材にはMgを適宜添加し、ブレージングシートの厚さを400μm、ろう材の厚さは12μm、15μm、40μm、60μm、70μmの5水準とした。脱脂処理した片面ブレージングシートを水平材とし、厚さ1mmの3003合金材を垂直材とする図1に示す間隙充填試験片に組み付け、窒素ガス炉中で到達温度を595℃としてろう付け接合した。
Example 1 and Comparative Example 1
A single-sided brazing sheet (test material) having a thickness of 0.4 mm made of a brazing material based on an Al-10% Si alloy and a core material based on an Al-1.2% Mn alloy was prepared by a conventional method. Mg was appropriately added to the brazing material or the core material, and the thickness of the brazing sheet was 400 μm, and the thickness of the brazing material was 5 levels of 12 μm, 15 μm, 40 μm, 60 μm, and 70 μm. The degreased single-sided brazing sheet was used as a horizontal material, and was assembled into a gap-filling test piece shown in FIG. 1 using a 3003 alloy material having a thickness of 1 mm as a vertical material.
窒素ガス炉は窒素ガスを流した置換室と、窒素ガスを流すと共に加熱ヒーターを備えた内容積0.005m3のろう付け室で構成され、ろう付け室に送り込む窒素ガス量によって酸素濃度と露点を調整した。昇温は450℃から540℃までを5分で昇温し、540℃から570℃までの昇温時間を各水準で調整昇温した後、約3分で595℃まで昇温してろう付け接合した。 The nitrogen gas furnace is composed of a replacement chamber in which nitrogen gas is flowed, and a brazing chamber with an internal volume of 0.005 m 3 that is flowed with nitrogen gas and equipped with a heater. The oxygen concentration and dew point are determined by the amount of nitrogen gas fed into the brazing chamber. Adjusted. The temperature rises from 450 ° C to 540 ° C in 5 minutes, and after adjusting the temperature rise time from 540 ° C to 570 ° C at each level, the temperature is raised to 595 ° C in about 3 minutes and brazed. Joined.
ろう付け室内で間隙充填試験片の温度が595℃に到達したら試験片を置換室に移し、置換室にて150℃まで冷却した後、試験片を取り出して大気中で冷却した。冷却後の試験片について、試験材表面(ろう材表面)におけるろう材全表面に対する酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成面積比率をFE−SEM(電界放出型走査電子顕微鏡)により求めた。また、冷却後の試験片より間隙充填長さを測定してフィレット形成能を評価すると共に、形成されたフィレットの形状から接合の安定性を評価した。試験材、加熱条件(酸素濃度、露点)、スピネル型Mg酸化物の形成面積比率、得られた間隙充填長さおよびフィレット安定性の評価結果を表1〜2に示す。 When the temperature of the gap filling test piece reached 595 ° C. in the brazing chamber, the test piece was transferred to the replacement chamber, cooled to 150 ° C. in the replacement chamber, and then taken out and cooled in the atmosphere. About the test piece after cooling, the formation area ratio of the spinel type Mg oxide in the oxide film with respect to the brazing material whole surface in the test material surface (brazing material surface) was calculated | required by FE-SEM (field emission scanning electron microscope). Further, the gap filling length was measured from the cooled test piece to evaluate the fillet forming ability, and the bonding stability was evaluated from the shape of the formed fillet. Tables 1 and 2 show the test materials, heating conditions (oxygen concentration, dew point), the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide, the obtained gap filling length, and the fillet stability evaluation results.
評価結果において、ろう材の厚さが40μmの試験材については、間隙充填長さが25mm以上でフィレット形状が安定しているものを合格(○)とし、間隙充填長さが25mm未満でフィレット形状が不安定なものを程度に応じて不合格(△〜×)とした。ろう材の厚さが60μm以上の試験材については、間隙充填長さが35mm以上でフィレット形状が安定しているものを合格(○)とし、間隙充填長さが35mm未満でフィレット形状が不安定なものを程度に応じて不合格(△〜×)とした。ろう材の厚さが12μm、15μmの試験材については、間隙充填長さが10mm以上でフィレット形状が安定しているものを合格(○)とし、間隙充填長さが10mm未満でフィレット形状が不安定なものを程度に応じて不合格(△〜×)とした。 In the evaluation results, for a test material having a brazing filler metal thickness of 40 μm, a material with a gap filling length of 25 mm or more and a stable fillet shape is accepted (◯), and a gap filling length of less than 25 mm is a fillet shape. Was determined to be rejected (Δ to ×) depending on the degree. For a test material having a brazing filler metal thickness of 60 μm or more, a material having a gap filling length of 35 mm or more and a stable fillet shape is accepted (◯), and the gap filling length is less than 35 mm and the fillet shape is unstable. Depending on the degree, the product was rejected (Δ to ×). For the test materials having a brazing filler metal thickness of 12 μm and 15 μm, the one with a gap filling length of 10 mm or more and a stable fillet shape is accepted (O), and the gap filling length is less than 10 mm and the fillet shape is not good. A stable product was rejected (Δ to ×) depending on the degree.
参考材として、ろう材、心材共にMgを添加せず、ろう材厚さ40μm、板厚400μmの片面ブレージングシートを作製し、フッ化物系フラックスを3g/m2の量塗布して水平材とし、厚さ1mmの3003合金材を垂直材とする図1に示す間隙充填試験片に組み付け、540℃から570℃までを2分で昇温し、その後、595℃まで昇温してろう付け接合した。ろう付け時の酸素濃度は12ppm、露点は−35℃であった。参考材の試験片に形成されたフィレットの形状は安定しており、充填長さは32mmであり、十分に実用可能なレベルであった。 As a reference material, both the brazing material and the core material are not added with Mg, a brazing material thickness of 40 μm, a single-side brazing sheet with a plate thickness of 400 μm is produced, and a fluoride flux is applied in an amount of 3 g / m 2 to obtain a horizontal material, 1 mm thick 3003 alloy material was assembled into a gap filling test piece shown in FIG. 1 using a vertical material, and the temperature was raised from 540 ° C. to 570 ° C. in 2 minutes, and then the temperature was raised to 595 ° C. and brazed and joined. . The oxygen concentration during brazing was 12 ppm, and the dew point was -35 ° C. The shape of the fillet formed on the test piece of the reference material was stable, and the filling length was 32 mm, which was a sufficiently practical level.
表1に示すように、本発明に従う試験材1〜22はいずれも、ろう材表面の酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成面積比率がろう材全表面の10%以上であり、間隙充填長さとフィレット形状が合格のレベルにあることが確認された。 As shown in Table 1, in all of the test materials 1 to 22 according to the present invention, the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide in the oxide film on the surface of the brazing material is 10% or more of the entire surface of the brazing material, and the gap filling It was confirmed that the length and fillet shape were at acceptable levels.
これに対して、表2に示すように、Mg含有量が本発明を満足しない試験材(23、24、29、30、31、35、36、37)、加熱条件(酸素濃度、露点)が本発明を満足しない試験材(28、34、43)、540℃から570℃までの加熱時間が本発明を満足しない試験材(26、27、32、33、41、42)、ろう材厚さが薄すぎたり厚すぎる試験材(25、38、39、40)は、間隙充填長さとフィレット形状が合格のレベルに達しないことが確認された。 On the other hand, as shown in Table 2, the test materials (23, 24, 29, 30, 31, 35, 36, 37) and the heating conditions (oxygen concentration, dew point) whose Mg content does not satisfy the present invention are as follows. Test materials not satisfying the present invention (28, 34, 43), test materials not satisfying the present invention with heating time from 540 ° C. to 570 ° C. (26, 27, 32, 33, 41, 42), brazing material thickness It was confirmed that the test materials (25, 38, 39, 40) that were too thin or too thick did not reach the acceptable levels of the gap filling length and fillet shape.
冷却した試験材(水平材)の表面をTEM及びFE−SEMによって観察した結果、Mg含有量が不足しているもの(試験材23、29、35)、540℃から570℃までの加熱時間が短いもの(試験材26、32、41)は、ろう材表面の酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成面積比率がろう材全表面の10%未満であった。 As a result of observing the surface of the cooled test material (horizontal material) with TEM and FE-SEM, the Mg content is insufficient (test materials 23, 29, 35), and the heating time from 540 ° C. to 570 ° C. In the short ones (test materials 26, 32, and 41), the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide in the oxide film on the surface of the brazing material was less than 10% of the entire surface of the brazing material.
酸素濃度と露点が高いためフィレット形成能が劣ったもの(試験材28、34、43)では、スピネル型Mg酸化物の形成面積比率はろう材全表面の10%を超えているものもあったが(試験材28、34)、酸化皮膜表面でのMgOの形成あるいは酸化皮膜の成長(緻密化)によって酸化皮膜の分断が阻害されたと推察される。 In the case where the fillet forming ability was inferior due to the high oxygen concentration and dew point (test materials 28, 34, 43), the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide exceeded 10% of the entire surface of the brazing material. (Test materials 28 and 34), it is presumed that the division of the oxide film was inhibited by the formation of MgO on the oxide film surface or the growth (densification) of the oxide film.
また、Mg含有量が多過ぎるもの(試験材24、30、31、36、37)では、酸化皮膜表面でのMgOの形成に加え、溶融ろう中のMg増加による表面張力の低下によって、フィレット形状が乱れると共に、フィレット形成能も劣る結果になったと推察される。加熱時間の長すぎるもの(試験材27、33、42)では、スピネル型Mg酸化物の形成面積比率はろう材全表面の10%を超えていたが、加熱中の酸化皮膜の成長と酸化皮膜表面でのMgOの形成によって、ろうの溶融時の酸化皮膜の分断が不十分となり、フィレット形成能が劣ったと推定される。 Moreover, in the case where the Mg content is too high (test materials 24, 30, 31, 36, 37), in addition to the formation of MgO on the surface of the oxide film, the surface tension is reduced due to the increase in Mg in the molten braze, thereby causing a fillet shape. It is presumed that the result was inferior and the fillet-forming ability was inferior. When the heating time was too long (test materials 27, 33, and 42), the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide exceeded 10% of the entire surface of the brazing filler metal. It is presumed that the formation of MgO on the surface results in insufficient splitting of the oxide film during melting of the wax, resulting in poor fillet forming ability.
ろう材厚さが薄すぎるもの(試験材25、38)では、スピネル型Mg酸化物の形成面積比率はろう材全表面の10%を超えていたが、ろう材中Siの心材への拡散によってフィレット形成能が劣った。ろう材厚さが厚すぎるもの(試験材39、40)では、加熱時間を長くしてもスピネル型Mg酸化物の形成面積比率はろう材全表面の10%未満で、フィレット形成能が劣った。 When the brazing material was too thin (test materials 25 and 38), the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide exceeded 10% of the total surface of the brazing material, but due to diffusion of Si in the brazing material to the core material Fillet forming ability was inferior. When the brazing material was too thick (test materials 39 and 40), the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide was less than 10% of the entire surface of the brazing material even when the heating time was lengthened, and the fillet forming ability was inferior. .
実施例2、比較例2
Al−10%Si合金をベースとするろう材と、Al−1.2%Mn合金をベースとする心材、純アルミニウム系合金をベースとする中間材からなる厚さ0.4mmの片面ブレージングシート(試験材)を常法により作製した。ろう材、中間材あるいは心材にはMgを適宜添加し、ブレージングシートの厚さを400μm、中間材の厚さは40μm、ろう材の厚さも40μmとした。脱脂処理した片面ブレージングシートを水平材とし、厚さ1mmの3003合金材を垂直材とする図1に示す間隙充填試験片に組み付け、実施例1と同様にして、窒素ガス炉中で到達温度を595℃としてろう付け接合した。
Example 2 and Comparative Example 2
A single-sided brazing sheet having a thickness of 0.4 mm comprising a brazing material based on an Al-10% Si alloy, a core material based on an Al-1.2% Mn alloy, and an intermediate material based on a pure aluminum alloy ( Test material) was prepared by a conventional method. Mg was appropriately added to the brazing material, the intermediate material, or the core material, the thickness of the brazing sheet was 400 μm, the thickness of the intermediate material was 40 μm, and the thickness of the brazing material was also 40 μm. The degreased single-sided brazing sheet is used as a horizontal material, and a 3003 alloy material having a thickness of 1 mm is used as a vertical material. The gap filling test piece shown in FIG. It brazed and joined as 595 degreeC.
冷却後の試験片について、実施例1と同じ方法で、スピネル型Mg酸化物の形成面積比率を求め、また、実施例1と同様に、冷却後の試験片より間隙充填長さを測定してフィレット形成能を評価するとともに、形成されたフィレットの形状から接合の安定性を評価した。試験材、加熱条件(酸素濃度、露点)、スピネル型Mg酸化物の形成面積比率、得られた間隙充填長さおよびフィレット安定性の評価結果を表3に示す。 About the test piece after cooling, the formation area ratio of spinel type Mg oxide was calculated | required by the same method as Example 1, and the gap filling length was measured from the test piece after cooling similarly to Example 1. The fillet forming ability was evaluated and the joining stability was evaluated from the shape of the formed fillet. Table 3 shows the evaluation results of the test material, heating conditions (oxygen concentration, dew point), the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide, the obtained gap filling length, and fillet stability.
表3に示すように、本発明に従う試験材44〜47はいずれも、ろう材表面の酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成面積比率がろう材全表面の10%以上であり、間隙充填長さとフィレット形状が合格のレベルにあることが確認された。 As shown in Table 3, in all of the test materials 44 to 47 according to the present invention, the formation area ratio of the spinel-type Mg oxide in the oxide film on the surface of the brazing material is 10% or more of the entire surface of the brazing material, and the gap filling It was confirmed that the length and fillet shape were at acceptable levels.
これに対して、試験材48、50は中間材のMg含有量が少ないため、ろう材表面の酸化皮膜中のスピネル型Mg酸化物の形成面積比率がろう材全表面の10%未満であった。また、試験材49、51は中間材のMg含有量が多過ぎるため、酸化皮膜表面でのMgOの形成に加え、溶融ろう中のMg増加による表面張力の低下によって、フィレット形状が乱れると共に、フィレット形成能も劣る結果になったと推察される。 In contrast, since the test materials 48 and 50 have a low Mg content in the intermediate material, the formation area ratio of the spinel Mg oxide in the oxide film on the surface of the brazing material was less than 10% of the entire surface of the brazing material. . Moreover, since the test materials 49 and 51 have too much Mg content in the intermediate material, in addition to formation of MgO on the surface of the oxide film, the fillet shape is disturbed due to a decrease in surface tension due to an increase in Mg in the molten solder, and the fillet It is inferred that the formation ability was also inferior.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012222689A JP2014073519A (en) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Aluminum brazing sheet and blazing method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012222689A JP2014073519A (en) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Aluminum brazing sheet and blazing method using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014073519A true JP2014073519A (en) | 2014-04-24 |
Family
ID=50748112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012222689A Pending JP2014073519A (en) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Aluminum brazing sheet and blazing method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2014073519A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017074609A (en) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet, manufacturing method thereof, aluminum alloy sheet and heat exchanger |
| WO2017065191A1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet, and brazing method |
| DE112017002731T5 (en) | 2016-05-30 | 2019-02-28 | Uacj Corporation | Brazing sheet, manufacturing method thereof, and Aluminiumstrukturhartlötverfahren |
| JP2019069474A (en) * | 2019-01-15 | 2019-05-09 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet, manufacturing method of the same, aluminum alloy sheet, and heat exchanger |
| JP2022044503A (en) * | 2020-09-07 | 2022-03-17 | 三菱アルミニウム株式会社 | Aluminum brazing sheet and aluminum member brazing method |
| CN114951871A (en) * | 2022-04-14 | 2022-08-30 | 惠州市五荣五金电子有限公司 | A kind of continuous brazing method of die-casting aluminum alloy |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004358519A (en) * | 2003-06-04 | 2004-12-24 | Furukawa Sky Kk | Aluminum brazing method |
| JP2008100283A (en) * | 2001-09-28 | 2008-05-01 | Furukawa Sky Kk | Brazing method of aluminum or aluminum alloy material and brazing sheet made of aluminum alloy |
| JP2010247209A (en) * | 2009-04-17 | 2010-11-04 | Mitsubishi Alum Co Ltd | Fluxless brazing method of aluminum material and aluminum clad material for fluxless brazing |
| JP2012024827A (en) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Mitsubishi Alum Co Ltd | Fluxless brazing method of aluminum material and aluminum alloy brazing sheet for fluxless brazing |
| JP2013123749A (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-24 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Fluxless brazing method for aluminum material and brazing sheet used for the same |
-
2012
- 2012-10-05 JP JP2012222689A patent/JP2014073519A/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008100283A (en) * | 2001-09-28 | 2008-05-01 | Furukawa Sky Kk | Brazing method of aluminum or aluminum alloy material and brazing sheet made of aluminum alloy |
| JP2004358519A (en) * | 2003-06-04 | 2004-12-24 | Furukawa Sky Kk | Aluminum brazing method |
| JP2010247209A (en) * | 2009-04-17 | 2010-11-04 | Mitsubishi Alum Co Ltd | Fluxless brazing method of aluminum material and aluminum clad material for fluxless brazing |
| JP2012024827A (en) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Mitsubishi Alum Co Ltd | Fluxless brazing method of aluminum material and aluminum alloy brazing sheet for fluxless brazing |
| JP2013123749A (en) * | 2011-12-16 | 2013-06-24 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Fluxless brazing method for aluminum material and brazing sheet used for the same |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 三宅秀幸 江戸正和: "不活性ガス雰囲気中におけるフラックスレスろう付け面接合部の界面状態に及ぼすろう材Mg添加量の影響", 第122回春期大会講演概要(2012), JPN6016019785, 19 April 2012 (2012-04-19), JP, pages 169 - 170, ISSN: 0003326323 * |
| 三宅秀幸 江戸正和: "大気圧下における面接合部のろう付け性に及ぼすろう材Mg添加量の影響", 軽金属学会第121回秋期大会講演概要(2011), JPN6016019784, 12 October 2011 (2011-10-12), JP, pages 75 - 76, ISSN: 0003326322 * |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3363583A4 (en) * | 2015-10-16 | 2019-04-10 | UACJ Corporation | ALUMINUM ALLOY SOLDER SHEET AND METHOD OF SOLDERING |
| CN114734161A (en) * | 2015-10-16 | 2022-07-12 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet, method for producing same, aluminum alloy sheet, and heat exchanger |
| WO2017065191A1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet, and brazing method |
| CN114734161B (en) * | 2015-10-16 | 2025-02-18 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet, manufacturing method thereof, aluminum alloy sheet and heat exchanger |
| CN108367395A (en) * | 2015-10-16 | 2018-08-03 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet, manufacturing method thereof, aluminum alloy sheet, and heat exchanger |
| US20180297138A1 (en) * | 2015-10-16 | 2018-10-18 | Uacj Corporation | Aluminum alloy brazing sheet, method for manufacturing the same, aluminum alloy sheet, and heat exchanger |
| US11813687B2 (en) | 2015-10-16 | 2023-11-14 | Uacj Corporation | Aluminum alloy brazing sheet, method for manufacturing the same, aluminum alloy sheet, and heat exchanger |
| EP3363582A4 (en) * | 2015-10-16 | 2019-04-10 | UACJ Corporation | ALUMINUM ALLOY SOLDER SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, ALUMINUM ALLOY SHEET, AND HEAT EXCHANGER |
| WO2017065190A1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet, method for manufacturing same, aluminum alloy sheet, and heat exchanger |
| JP2017074609A (en) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet, manufacturing method thereof, aluminum alloy sheet and heat exchanger |
| CN108136547A (en) * | 2015-10-16 | 2018-06-08 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet and solder brazing method |
| US11090749B2 (en) | 2015-10-16 | 2021-08-17 | Uacj Corporation | Aluminum alloy brazing sheet, method for manufacturing the same, aluminum alloy sheet, and heat exchanger |
| CN108367395B (en) * | 2015-10-16 | 2021-12-24 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet, method for producing same, aluminum alloy sheet, and heat exchanger |
| US10737357B2 (en) | 2016-05-30 | 2020-08-11 | Uacj Corporation | Brazing sheet, manufacturing method thereof, and aluminum structure brazing method |
| DE112017002731B4 (en) | 2016-05-30 | 2022-01-20 | Uacj Corporation | Brazing sheet, manufacturing process therefor and aluminum structural brazing process |
| DE112017002731T5 (en) | 2016-05-30 | 2019-02-28 | Uacj Corporation | Brazing sheet, manufacturing method thereof, and Aluminiumstrukturhartlötverfahren |
| JP2019069474A (en) * | 2019-01-15 | 2019-05-09 | 株式会社Uacj | Aluminum alloy brazing sheet, manufacturing method of the same, aluminum alloy sheet, and heat exchanger |
| JP2022044503A (en) * | 2020-09-07 | 2022-03-17 | 三菱アルミニウム株式会社 | Aluminum brazing sheet and aluminum member brazing method |
| CN114951871A (en) * | 2022-04-14 | 2022-08-30 | 惠州市五荣五金电子有限公司 | A kind of continuous brazing method of die-casting aluminum alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6312968B1 (en) | Brazing sheet and method for producing the same | |
| CN106661677B (en) | Aluminum Alloy Brazing Sheet | |
| US20180141166A1 (en) | Aluminum alloy brazing sheet | |
| JP6263574B2 (en) | Brazing sheet, method for producing the same and method for brazing aluminum structure | |
| JP2014073519A (en) | Aluminum brazing sheet and blazing method using the same | |
| JP2013123749A (en) | Fluxless brazing method for aluminum material and brazing sheet used for the same | |
| JP6037542B2 (en) | Fluxless brazing method for aluminum material, brazing sheet for fluxless brazing and method for producing the same | |
| CN106794556A (en) | Aluminium alloy brazing sheet and solder brazing method | |
| JP6431789B2 (en) | Brazing method for hollow structure | |
| JP2012061483A (en) | Flux-less brazing method of aluminum material | |
| JP2012050993A (en) | Fluxless brazing method of aluminum material and aluminum clad material for fluxless brazing | |
| CN107849646A (en) | Aluminum Alloy Brazing Sheet | |
| CN107614717A (en) | Aluminum alloy cladding material and brazing method | |
| US9789564B2 (en) | Manufacturing method of heat exchanger, and heat exchanger manufactured by such manufacturing method | |
| WO2016175066A1 (en) | Aluminum-made heat exchanger | |
| JP5695490B2 (en) | Aluminum alloy brazing sheet | |
| JP5989495B2 (en) | Aluminum brazing sheet design method | |
| JP2013086103A (en) | Aluminum alloy brazing sheet | |
| JP5019179B2 (en) | Solder alloy and glass joined body using the same | |
| JP2013103265A (en) | Aluminum alloy brazing sheet and brazing method | |
| CN115698352B (en) | Aluminum alloy brazing sheet and aluminum alloy brazed body | |
| JP2019069474A (en) | Aluminum alloy brazing sheet, manufacturing method of the same, aluminum alloy sheet, and heat exchanger | |
| JP2015058472A (en) | Method of soldering aluminum alloy member | |
| JP2008093714A (en) | Brazed joint of stainless steel material and aluminum alloy material and brazing joint method | |
| JP2012052160A (en) | Member for flux-less brazing, excellent in blazing property, and method for flux-less brazing aluminum member |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150928 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20151130 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160516 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160601 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20160728 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160930 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20161130 |