JP4150130B2

JP4150130B2 - Aluminum brazing flux composition, coating film thereof and brazing method

Info

Publication number: JP4150130B2
Application number: JP15988799A
Authority: JP
Inventors: 晴三加藤; 隆和辻; 賢松村
Original assignee: Toyo Aluminum KK
Current assignee: Toyo Aluminum KK
Priority date: 1998-08-27
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JP2000135593A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム材をろう付接合する際に使用するフラックス組成物に関する。尚、本明細書においては、アルミニウムとは、断わりのない限り純アルミニウムおよびアルミニウム合金を含む。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
アルミニウムのろう付には、ブレージングシートが多用されており、これは例えば、３００３合金（以下４ケタの番号はＪＩＳで定められているものである）や３Ｎ０３合金等の心材の片面あるいは両面に４３４３合金や４０４５合金等のろう材をクラッドさせたものが用いられている。これらをろう付する際には、ろう付部にフラックスを塗布する必要があり、従来フラックスを水に混合させた懸濁液をスプレー等で塗布・乾燥後にろう付作業（工程）を行うのが通常であった。しかしながらスプレーでの塗布では、必要箇所以外にもフラックスが飛び散り、作業環境・衛生面ですこぶる好ましいものではなかった。また、水を使用した場合には、完全に乾燥させた状態では容易にフラックスが剥離、脱落するためろう付前の長時間の保存や運搬、および加工・組立等が不可能であった。一方完全に乾燥していない状態でろう付を行った場合には、ろう付雰囲気中の水分量が多くなり、ろう付性を低下させたり、ろう付部の欠陥の原因になる恐れがあった。さらには、水を媒体とした場合ブレージングシートとの密着性が低く、容易に塗りムラが生じ、フラックスの多く付着している部分は、過剰のフラックスが灰色あるいは白色のシミを形成する恐れがあり、他方フラックスの少ない部分では、ろう付性が低下する恐れがあった。
【０００３】
これらの問題点を解決すべく、特開平６−２８５６８２等に開示されているように水溶性の樹脂をバインダーとして添加する方法もあるが、ろう付の際にバインダーとフラックス間で反応が起こり、ろう付部が黒変化する等意匠的に製品価値がすこぶる低いものであった。また、これらの水溶性の樹脂を使用しても、十分な成膜性はなく、容易に剥離・脱落するためフラックス塗布後の加工・組立等が実質的に不可能であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意創意工夫を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、次の組成物、塗膜およびろう付方法よりなる。
１．弗化物系フラックス１００重量部に対し、ブチルゴムおよび／または石油樹脂１〜５０重量部、有機溶剤３０〜６００重量部からなるアルミニウムろう付用フラックス組成物
２．上記のフラックス組成物をアルミニウム製ブレージングシートの表面の少なくとも一部以上に塗布後、乾燥して得られる塗膜。
３．弗化物系フラックス１００重量部に対し、ブチルゴムおよび／または石油樹脂１〜５０重量部、有機溶剤３０〜６００重量部からなるアルミニウムろう付用フラックス組成物をアルミニウム製ブレージングシートの表面の少なくとも一部以上に塗布、乾燥後、他のアルミニウム材とろう付を行うことを特徴とするアルミニウム材のろう付方法。
【０００５】
以下、さらに本発明の実施の形態を詳述する。
【０００６】
本発明に使用する弗化物系フラックスは、ＡｌＦ_３−ＫＦ、ＫＡｌＦ_４−Ｋ_３ＡｌＦ_６、Ｋ_３ＡｌＦ_６およびＫＡｌＦ_４等のフッ化物系フラックス等が例示されるが、Ｋ_３ＡｌＦ_６とＫＡｌＦ_４の混合物である市販品の「ノコロック（商品名）」（アルキャン社製）が特に好適である。
【０００７】
フラックス組成物中で、バインダーの作用を担う樹脂としては、イソブチレンとイソプレンの共重合体であるブチルゴム（分子量２５万〜５５万のものが好ましい）および／または石油樹脂が使用できる。その配合量はフラックス１００重量部に対し、１〜５０重量部が適当で、より好ましくは２〜３０重量部である。１重量部未満では、フラックス組成物の粘度が低く、アルミニウム材に塗布した際にダレが生じ、アルミニウム材との密着性が悪くなるので好ましくない。一方５０重量部を超えても過剰で、コストアップになる恐れがある。尚、石油樹脂としては、Ｃ_５系石油樹脂、Ｃ_９系石油樹脂およびＣ_５Ｃ_９共重合石油樹脂の１種以上が使用でき、特に好ましくはＣ_５Ｃ_９共重合石油樹脂を使用するのが好ましい。またこれらの石油樹脂の好ましい分子量は６００〜２０００程度である。
【０００８】
本発明で用いる有機溶剤は、ブチルゴムおよび／または石油樹脂が可溶であれば、特に限定されず、トルエン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン等を単独、あるいは２種以上を混合して用いることができる。有機溶剤の量は要求される粘度等により適宜決定されるが、通常フラックス１００重量部に対し３０〜６００重量部、好ましくは５０〜４５０重量部程度である。有機溶剤が３０重量部未満では、組成物全体の粘度が高すぎ、均一に混合することが困難となる恐れがある。一方６００重量部を超えると粘度が低くなりすぎて塗膜のダレおよび溶液中での分離が生じる恐れがある。
【０００９】
本発明に用いるフラックス組成物には、公知の添加物等を添加しても差し支えなく、例えば、酸化防止剤、腐食抑制剤、消泡剤、増粘剤、可塑剤、分散剤、タックファイヤー、カップリング剤、静電付与剤（導電性向上剤）等を必要に応じて添加できる。特にカップリング剤は、塗膜の付着性を向上させるために有効であり、０．０１〜２．０重量部程度（フラックス１００重量部に対し）の添加が有効である。また、静電塗布する場合には、静電付与剤の添加が有効であり、０．１〜３０重量部程度含有することが好ましい。
【００１０】
本発明のフラックス組成物は、アルミニウム製ブレージングシートの表面の少なくとも一部以上、すなわちろう付しようとする部分に必要量塗布して使用することができ、乾燥後の平均膜厚は好ましくは０．５〜５０μｍ、より好ましくは１．５〜２０μｍである。平均膜厚が０．５μｍ未満の場合は、フラックス不足によって十分なろう付性が望められず、５０μｍを超えると過剰で、フラックス残分による外観不良、およびコストアップになる恐れがある。
【００１１】
塗布の方法は、公知の方法が採用でき、はけ塗り、スプレー塗装、静電塗装法、ロールコーター、バーコーター、ドクターブレード等で塗布することができる。これらの方法以外にも単にフラックス組成物にアルミニウム製ブレージングシートを浸漬する等の方法でもよい。
【００１２】
フラックス組成物の塗布後の乾燥は、通常室温乾燥、必要に応じて３０〜１５０℃程度の温度で乾燥させればよい。ろう付の方法は、特に限定されず、公知の方法が採用できるが、炉中ろう付による方法が好ましい。ろう付けの温度は組成にもよるが、通常４５０℃〜６３０℃程度である。雰囲気については、真空、Ａｒ、窒素等の雰囲気が好ましい。
【００１３】
本発明のフラックス組成物は、アルミニウム製ブレージングシートに適用することができ、例えばヒーターコア、エバポレータ、コンデンサ等の熱交換器を構成するフィン・ピン・パイプ・チューブ・プレート等のろう付接合に使用することができる。また、熱交換器に限定されることはなく、各種機械部品、構造部品、スポーツ用品、ＯＡ機器、日用品等に適用可能である。
【００１４】
【効果】
１．本発明のフラックス組成物は、アルミニウム製ブレージングシートへの密着性が良好で、乾燥後の塗膜は容易に剥離・脱落が起こらない。従って該フラックス組成物の塗布後に加工や切断作業を容易に行うことができる。
２．本発明のフラックス組成物に用いるブチルゴムおよび石油樹脂は、ろう付を行う際の昇温中に熱分解するため、ろう付後のろう付部（フィレット）の外観が良好であり、黒変化や白色残さを生じない。
３．本発明のフラックス組成物は、適切な有機溶剤の選定により室温でも乾燥させることができ、余分なコストがかからず、乾燥後も良好な塗膜状態であるので、粉塵等が発生せず、作業環境が良好である。
４．本発明のフラックス組成物は、溶剤の配合量等により適度な粘度に調整できるので、複雑形状の部品や凹凸屈曲等のある部材へも塗布可能である。
５．本発明のろう付方法は、特別な装置や機器が不要であるので、既存の設備で実施可能である。
６．静電付与剤を含有する本発明フラックス組成物は、静電塗布が可能となり、粉塵等の発生なく、効率よく被塗物に密着させることができる。
【００１５】
【実施例】
表１および表２の配合にて混合し、フラックス組成物を作製した。作製したフラックス組成物を刷毛で（ただし実施例１１は、液体静電塗装法で）、３００３／４０４５ブレージングシート（６０×５０×２ｍｍ）の片面に（乾燥後平均膜厚５μｍ）塗布後、希釈用有機溶剤（トルエン）を完全に蒸発させるために、１０５℃５分間加熱した。得られた塗板を下記の評価に供した。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

上記で作製した各塗板を加熱あるいはろう付けを行い次の評価を行った。
・残炭：上記塗板をそのまま（オープン状態）、あるいはアルミ箔で包み（クローズ状態）窒素ガス雰囲気（窒素ガスフロー４Ｎｍ^３／ｈ）の炉にて５００℃および５３０℃で５分間保持して冷却した後、炉から取り出しろう付部表面を目視にて観察を行った。
【００２１】
Ａ→１０点まったく黒変化していない。
【００２２】
Ｂ→７〜９．９点若干黒点部があるが、気にならない。
【００２３】
Ｃ→３〜６．９点明らかに黒変部があるが、全体の半分未満である。
【００２４】
Ｄ→１〜２．９点全体の半分以上が黒っぽい。
【００２５】
Ｅ→１点未満全体が黒っぽく商品価値がない。
・臭気：残炭試験の加熱中に炉から出てくるガスの臭いをかいで評価した。
【００２６】
Ａ→ほとんど臭わないか、気にならない。
【００２７】
Ｂ→臭いが認識できるが、作業には影響ない。
【００２８】
Ｃ→異様な臭気があり、やや気になる。
【００２９】
Ｄ→不快臭であり、作業しにくい。
【００３０】
Ｅ→悪臭で、作業できない。
・フィレット形成（外観）：上記で作製した塗板の塗布面中央に３００３アルミニウム板を垂直に立て、ステンレスワイヤーで仮留めした後、窒素ガス雰囲気（窒素ガスフロー４Ｎｍ^３／ｈ）の炉にて６００℃で３分間保持してろう付けを行った。冷却した後、炉から取り出しろう付部のフィレットの形成状況を目視にて観察を行った。
【００３１】
Ａ→フィレットの形成具合良好（ろう付部周辺に均一にフィレットが形成されている。）
Ｂ→フィレットは形成されているが、やや不均一である。
【００３２】
Ｃ→フィレットは形成されているが、かなり不均一である。
【００３３】
Ｄ→フィレットが十分に形成されておらず、切れがある。
【００３４】
Ｅ→ろう付できていない。
【００３５】
以上の結果より、本発明のフラックス組成物を使用したろう付は、上記すべての評価に満足するものである。
【００３６】
【表１】

【００３７】
【表２】

【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例１及び比較例２の塗装板の残炭状態を示す写真である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flux composition used for brazing and joining aluminum materials. In this specification, aluminum includes pure aluminum and aluminum alloys unless otherwise specified.
[0002]
[Prior art and its problems]
For brazing aluminum, brazing sheets are frequently used. For example, it is 4343 on one side or both sides of a core material such as 3003 alloy (the 4-digit number is defined by JIS) or 3N03 alloy. An alloy or a brazing material such as 4045 alloy is used. When brazing these, it is necessary to apply a flux to the brazing part, and a brazing operation (process) is performed after applying and drying a suspension in which a conventional flux is mixed with water by spraying or the like. It was normal. However, in the application by spray, the flux scatters in areas other than necessary, which is not preferable in terms of working environment and hygiene. Further, when water is used, the flux is easily peeled off and dropped off in a completely dried state, so that it is impossible to store and transport the product for a long time before brazing and to process and assemble it. On the other hand, when brazing was performed in a completely dry state, the amount of water in the brazing atmosphere increased, and there was a risk of reducing brazing properties or causing defects in the brazed part. . Furthermore, when water is used as a medium, adhesion to the brazing sheet is low, uneven coating easily occurs, and excessive flux may form gray or white spots on the part where much flux is attached. On the other hand, the brazing property may be lowered in the portion where the flux is small.
[0003]
In order to solve these problems, there is a method of adding a water-soluble resin as a binder as disclosed in JP-A-6-285682, but a reaction occurs between the binder and the flux during brazing, The product value was extremely low in terms of design, such as the brazing part changing to black. Further, even when these water-soluble resins are used, there is no sufficient film formability, and they are easily peeled off and dropped off, so that processing / assembly after flux application is virtually impossible.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeated ingenuity, the present inventors have completed the present invention. That is, the present invention comprises the following composition, coating film and brazing method.
1. 1. An aluminum brazing flux composition comprising 1 to 50 parts by weight of butyl rubber and / or petroleum resin and 30 to 600 parts by weight of an organic solvent with respect to 100 parts by weight of the fluoride flux. A coating film obtained by applying the above flux composition to at least a part of the surface of an aluminum brazing sheet and drying it.
3. At least part of the surface of the aluminum brazing sheet is coated with an aluminum brazing flux composition comprising 1 to 50 parts by weight of butyl rubber and / or petroleum resin and 30 to 600 parts by weight of an organic solvent with respect to 100 parts by weight of the fluoride-based flux. A method of brazing an aluminum material, characterized by performing brazing with another aluminum material after coating and drying.
[0005]
Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in detail.
[0006]
Fluoride-based flux used in the present _invention, AlF ₃ _-KF, but _{_{KAlF 4 -K 3 AlF 6, K}} 3 AlF 6 and KAlF ₄ fluoride-based flux such as are _exemplified, and K 3 AlF ₆ KAlF _The commercially available “Nokorok (trade name)” (manufactured by Alcan), which is a mixture of No. ₄ , is particularly suitable.
[0007]
In the flux composition, as a resin responsible for the binder, butyl rubber (preferably having a molecular weight of 250,000 to 550,000) and / or petroleum resin can be used as a copolymer of isobutylene and isoprene. The blending amount is suitably 1 to 50 parts by weight, more preferably 2 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the flux. If the amount is less than 1 part by weight, the viscosity of the flux composition is low, sagging occurs when applied to an aluminum material, and adhesion to the aluminum material is deteriorated. On the other hand, even if it exceeds 50 parts by weight, there is a risk that it is excessive and the cost is increased. As the petroleum resin, C ₅ petroleum resins, can be used one or more C ₉ petroleum resins and C ₅ C ₉ copolymer petroleum resin, particularly preferred to use C ₅ C ₉ copolymer petroleum resin Is preferred. Moreover, the preferable molecular weight of these petroleum resins is about 600-2000.
[0008]
The organic solvent used in the present invention is not particularly limited as long as butyl rubber and / or petroleum resin is soluble, and toluene, hexane, octane, cyclohexane and the like can be used alone or in admixture of two or more. The amount of the organic solvent is appropriately determined depending on the required viscosity and the like, but is usually about 30 to 600 parts by weight, preferably about 50 to 450 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the flux. If the organic solvent is less than 30 parts by weight, the viscosity of the entire composition is too high, and it may be difficult to mix uniformly. On the other hand, if the amount exceeds 600 parts by weight, the viscosity becomes too low, and there is a risk that the coating film may sag and separate in solution.
[0009]
A known additive or the like may be added to the flux composition used in the present invention. For example, an antioxidant, a corrosion inhibitor, an antifoaming agent, a thickener, a plasticizer, a dispersant, a tack fire, A coupling agent, an electrostatic property imparting agent (conductivity improver) and the like can be added as necessary. In particular, the coupling agent is effective for improving the adhesion of the coating film, and the addition of about 0.01 to 2.0 parts by weight (with respect to 100 parts by weight of the flux) is effective. Moreover, when applying electrostatically, addition of an electrostatic provision agent is effective, and it is preferable to contain about 0.1-30 weight part.
[0010]
The flux composition of the present invention can be used by applying a necessary amount to at least a part of the surface of the brazing sheet made of aluminum, that is, the part to be brazed, and the average film thickness after drying is preferably 0.00. It is 5-50 micrometers, More preferably, it is 1.5-20 micrometers. When the average film thickness is less than 0.5 μm, sufficient brazability cannot be expected due to insufficient flux. When the average film thickness exceeds 50 μm, it is excessive, and there is a possibility that the appearance is poor due to the residual flux and the cost is increased.
[0011]
As a coating method, a known method can be adopted, and it can be applied by brush coating, spray coating, electrostatic coating method, roll coater, bar coater, doctor blade or the like. In addition to these methods, a method such as simply dipping an aluminum brazing sheet in the flux composition may be used.
[0012]
What is necessary is just to dry at the temperature of about 30-150 degreeC normally as drying after application | coating of a flux composition normally room temperature drying. The method of brazing is not particularly limited, and a known method can be adopted, but a method by brazing in a furnace is preferable. The brazing temperature is usually about 450 ° C. to 630 ° C., although it depends on the composition. The atmosphere is preferably an atmosphere such as vacuum, Ar, or nitrogen.
[0013]
The flux composition of the present invention can be applied to an aluminum brazing sheet, for example, used for brazing joints of fins, pins, pipes, tubes, plates, etc. constituting heat exchangers such as heater cores, evaporators and condensers. can do. Moreover, it is not limited to a heat exchanger, but can be applied to various machine parts, structural parts, sports equipment, OA equipment, daily necessities, and the like.
[0014]
【effect】
1. The flux composition of the present invention has good adhesion to an aluminum brazing sheet, and the coated film after drying does not easily peel off or drop off. Therefore, processing and cutting operations can be easily performed after application of the flux composition.
2. The butyl rubber and petroleum resin used in the flux composition of the present invention are thermally decomposed during the temperature rise during brazing, so that the appearance of the brazed part (fillet) after brazing is good, black change and white No residue is produced.
3. The flux composition of the present invention can be dried at room temperature by selecting an appropriate organic solvent, does not take extra cost, and is in a good coating state even after drying, so dust and the like are not generated, The working environment is good.
4). Since the flux composition of the present invention can be adjusted to an appropriate viscosity by the blending amount of the solvent and the like, it can be applied to a member having a complicated shape or an uneven bending.
5. The brazing method of the present invention does not require a special device or equipment, and can be implemented with existing equipment.
6). The flux composition of the present invention containing an electrostatic imparting agent can be electrostatically applied and can be efficiently adhered to an object to be coated without generation of dust or the like.
[0015]
【Example】
The flux compositions were prepared by mixing in the formulations shown in Tables 1 and 2. The prepared flux composition is applied with a brush (however, Example 11 is a liquid electrostatic coating method), applied to one side of a 3003/4045 brazing sheet (60 × 50 × 2 mm) (average film thickness after drying 5 μm), and then diluted. In order to completely evaporate the organic solvent for use (toluene), it was heated at 105 ° C. for 5 minutes. The obtained coated plate was subjected to the following evaluation.

[0016]

[0017]

[0018]

[0019]

[0020]

Each coated plate produced above was heated or brazed and evaluated as follows.
Residual charcoal: The above-mentioned coated plate is left as it is (open state) or wrapped in aluminum foil (closed state) and cooled by holding at 500 ° C. and 530 ° C. for 5 minutes in a nitrogen gas atmosphere (nitrogen gas flow 4 Nm ³ / h) After that, the surface of the brazed part was taken out from the furnace and visually observed.
[0021]
A → 10 points No black change.
[0022]
B → 7-9.9 points There are some black spots, but I don't mind.
[0023]
C → 3 to 6.9 points Clearly blackened part, but less than half of the whole.
[0024]
D → 1 to 2.9 points More than half of the whole is dark.
[0025]
E → Less than 1 point The whole is dark and has no commercial value.
・ Odor: Evaluated by smelling the gas coming out of the furnace during heating in the residual coal test.
[0026]
A → I don't mind if I smell little.
[0027]
B → Smell can be recognized, but work is not affected.
[0028]
C → There is a strange odor and it is a little worrisome.
[0029]
D → Unpleasant odor, difficult to work with.
[0030]
E → Can't work because of bad odor.
Fillet formation (appearance): A 3003 aluminum plate is set up vertically in the center of the coated surface of the coated plate prepared above, temporarily fixed with a stainless steel wire, and then 600 in a furnace with a nitrogen gas atmosphere (nitrogen gas flow 4 Nm ³ / h) Brazing was performed by holding at 3 ° C. for 3 minutes. After cooling, the formation state of the fillet of the brazing part was taken out from the furnace and visually observed.
[0031]
A → Fillet formation is good (fillets are uniformly formed around the brazed part)
B → fillet is formed, but slightly non-uniform.
[0032]
C → fillet is formed, but it is quite uneven.
[0033]
D → The fillet is not sufficiently formed and there is a cut.
[0034]
E → Not brazed.
[0035]
From the above results, brazing using the flux composition of the present invention satisfies all the above evaluations.
[0036]
[Table 1]

[0037]
[Table 2]

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a photograph showing the remaining carbon state of the coated plates of Example 1 and Comparative Example 2. FIG.

Claims

An aluminum brazing flux composition comprising 1 to 50 parts by weight of butyl rubber and / or petroleum resin and 30 to 600 parts by weight of an organic solvent with respect to 100 parts by weight of a fluoride-based flux.

Furthermore, the flux composition for aluminum brazing of Claim 1 which contains 0.01-2.0 weight part of coupling agents.

Furthermore, 0.1-30 weight part of electrostatic provision agents are contained, The flux composition for aluminum brazing of Claim 1-2.

Fluoride-based flux is _{_{_{_{A1F 3 -KF, KA1F 4 -K 3}}}} A1F 6, K 3 A1F 6 and at least one is according to claim 1 to 3 for with aluminum brazing flux composition according selected from KA1F _4.

A coating film obtained by applying the flux composition according to any one of claims 1 to 4 to at least a part of the surface of an aluminum brazing sheet, followed by drying.

An aluminum brazing sheet obtained by applying the flux composition according to claim 1 to at least a part of the surface.

At least part of the surface of the aluminum brazing sheet is coated with an aluminum brazing flux composition comprising 1 to 50 parts by weight of butyl rubber and / or petroleum resin and 30 to 600 parts by weight of an organic solvent with respect to 100 parts by weight of the fluoride-based flux. A method of brazing an aluminum material, characterized by performing brazing with another aluminum material after coating and drying.