アルミニウム材塗布方法
【課題】 アルミニウム材表面に粉末ろうを含む塗布物を確実に、かつ効率よく付着させる。
【解決手段】 アルミニウム材１０の表面に、粉末ろうとフラックスとバインダを含む塗布物１をノズル６によってエアレス噴射によって塗布する。塗布物は、粘度を５０〜１００００ｃｐに調整し、温度２０〜１００℃、圧力０．１〜１５ＭＰａで噴射するのが望ましい。噴射を受けるアルミニウム材は２０〜１５０℃に保持するのが望ましい。エアスプレーのように噴射物がミスト状になって広く拡散することがなく、アルミニウム材の目標面に歩留まりよく噴射されて付着する。アルミニウム材に塗布されることなく拡散する塗布物量が少なくなり、無駄が少なくて製造効率が向上する。塗布物はアルミニウム材の表面にむらなく均等に塗布される。
【解決手段】 アルミニウム材１０の表面に、粉末ろうとフラックスとバインダを含む塗布物１をノズル６によってエアレス噴射によって塗布する。塗布物は、粘度を５０〜１００００ｃｐに調整し、温度２０〜１００℃、圧力０．１〜１５ＭＰａで噴射するのが望ましい。噴射を受けるアルミニウム材は２０〜１５０℃に保持するのが望ましい。エアスプレーのように噴射物がミスト状になって広く拡散することがなく、アルミニウム材の目標面に歩留まりよく噴射されて付着する。アルミニウム材に塗布されることなく拡散する塗布物量が少なくなり、無駄が少なくて製造効率が向上する。塗布物はアルミニウム材の表面にむらなく均等に塗布される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム材をろう付する際に、該アルミニウム材に粉末ろう材等を塗布する塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム製の部材を接合する方法として、ろう材を粉末状にし、これを接合面に塗布して、ろう付する粉末ろう材が開発されている（例えば特許文献１）。該粉末ろう材は、塗布する接合部の形状等の制約が小さく、複雑形状品のように従来のろう材では配置が困難な箇所にも容易に適用できるものとして注目されている。
上記のろう付に使用される粉末ろう材は、フラックスとバインダとを混合して適宜溶剤を加えてスラリー状とし、浸漬塗布、刷毛塗り、エアスプレー、ロールコータ塗布などの方法によってアルミニウム材の表面に塗布している（例えば特許文献２、３）。
上記した粉末ろう材等は、良好なろう付を行うためにアルミニウム材の表面に均等に塗布することが要求される。この点では、エアスプレーによる方法は、アルミニウム材の表面に粉末ろう材等の薄膜を形成しつつ塗布を行うので、塗布量を均等にしてアルミニウム材の表面に粉末ろう等を付着させることが可能であり、また塗布範囲を定めて塗布作業を行うことも容易である。
例えば、特許文献３に示す塗布方法では、粉末ろう、フラックス、バインダ、溶剤を混合した塗布物を溶液タンクに収容し、これを撹拌しつつアルミニウム材の走行路に沿って配置されているスプレーガンに供給する。スプレーガンにはさらに加圧空気が供給されるように構成されており、この加圧空気と前記塗布物とが混合されてミスト状の状態で走行路を移動するアルミニウム材に噴霧される。粉末ろう等が噴霧されたアルミニウム材は、走行路に配置した乾燥装置で乾燥処理がなされ、巻取り機にコイル状に巻き取られて、ろう付に供される。
【特許文献１】米国特許第３９７１５０１号明細書
【特許文献２】特開２０００−１２６８６３号公報
【特許文献３】特許第３３４８２０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記エアスプレーでは、塗布物がエアーとともにミスト状になって高圧で噴霧されるため、塗布目標面以外に噴霧物の多くが飛散して無駄になるという問題があり、また、細部に限って塗布することが難しく、必要箇所以外にも塗布物が付着しやすいという問題がある。これらは製造コストを増大させる原因となっている。なお、飛散物は回収して再利用することも可能であるが、粉末ろう等の混合比率の再調整が難しく、塗布物の均等性を維持するのが難しいという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、アルミニウム材の表面に塗布物を無駄なく均等に塗布することができるアルミニウム材塗布方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明のアルミニウム材塗布方法のうち請求項１記載の発明は、ろう材を被覆したアルミニウム材の表面に、フラックスとバインダを含む塗布物をエアレス噴射によって塗布することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、アルミニウム材の表面に、粉末ろうとフラックスとバインダを含む塗布物をエアレス噴射によって塗布することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記塗布物を０．１〜１５ＭＰａの圧力に加圧して前記エアレス噴射を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記塗布物の粘度が、５０〜１００００ｃｐであることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記塗布物の温度を２０〜１００℃として前記エアレス噴射を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記アルミニウム材を２０〜１５０℃に加熱して前記エアレス噴射を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、長尺形状とした前記アルミニウム材を長手方向に移動させつつ前記エアレス噴射を行うとともに、噴射下流側で前記アルミニウム材を対となる回転ロール間に挿通させることを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項７記載の発明において、前記回転ロールが２０〜１５０℃に加熱保持されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項９記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記エアレス噴射を行った前記アルミニウム材を両表面側からの磁力によって非接触で浮上支持しつつ移動させることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項２〜９のいずれかに記載の発明において、前記粉末ろうの平均粒径が１〜１００μｍからなり、前記フラックスの平均粒径が１〜１００μｍからなり、前記粉末ろうとフラックスとの混合比が１０：１〜１：１０であることを特徴とする。
【００１５】
すなわち本発明によれば、塗布物がエアなどの高圧気体とともに噴霧されることがなく、塗布物に圧力を付与して噴射されるので、噴射物がミスト状になって広く拡散することがなく、アルミニウム材の目標面に歩留まりよく噴射されて付着する。したがって、アルミニウム材に塗布されることなく拡散する塗布物量が少なくなり、無駄が少なくて製造効率が向上する。また、塗布物はアルミニウム材の表面にむらなく均等に塗布される。
【００１６】
なお、上記塗布物は、０．１〜１５ＭＰａの圧力にて噴射するのが望ましい。該圧力によって、無駄な拡散を伴うことなく、アルミニウム材の目標面に塗布することができる。ここで噴射圧力が０．１ＭＰａ未満であると、噴射圧力が弱く、十分な噴射作業を行うことが容易でなくなる。一方、１５ＭＰａを越えると、塗布物の膜厚制御が難しくなる。なお、同様の理由で下限を２ＭＰａ、上限を５ＭＰａとするのが望ましい。
また、上記塗布物は、粘度を５０〜１００００ｃｐとするのが望ましい。粘度が５０ｃｐ以上であることにより、比重の異なる混合物の沈降を抑制し、さらに噴射に際し、塗布物の必要以上の拡散を抑えて目標面に良好に噴射することができる。一方、粘度が １００００ｃｐを越えると、噴射に際し、むらなく目標面に噴射することが難しくなる。なお、同様の理由で下限を２００ｃｐ、上限を６００ｃｐとするのが望ましい。
さらに、上記塗布物は、温度を２０〜１００℃にして噴射を行うのが望ましい。温度を２０℃以上にすることによって塗布物の粘度が下がるので、粘度を下げるための溶剤量を少なくすることができる。また、温度を１００℃超にすると、塗料が架橋したり分解したたりして塗布ムラができる。望ましくは３０〜５０℃である。
【００１７】
上記塗布物は、粉末ろうとフラックスとバインダ又はフラックスとバインダを含むものであり、必要に応じて溶剤が混合される。上記粉末ろうは、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末や、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金粉末、Ｓｉ粉末、Ａｌ粉末、Ｚｎ粉末等の単独または混合粉末からなるものであり、本発明としては、その成分が特定のものに限定されるものではなく、ろう付に適用可能なものであればいずれであってもよい。該粉末ろうは、好適には平均粒径が１〜１００μｍの範囲内にあるのがよい。なお、粉末ろうは、Ｓｉ粉もしくはアトマイズ法などにより製作するＡｌ−Ｓｉ合金などによって調製されるが、粒径は、ろうを多量に必要とする場合は大きく、ろうが少量の場合は小さいのが好ましい。
【００１８】
塗布物には、ろう付用フラックスを含むものとすることができる。該フラックスの大きさは、１〜１００μｍが好ましい。限定理由は１μｍ未満の大きさでは製造が難しく、一方、粒径が大きすぎると、アルミニウム材表面に塗布した塗布層の厚さが不均一になりやすく、均等な塗布層を噴射によって形成することが困難になるためでる。
上記フラックスとしては、ＫＡｌＦ４、Ｋ２ＡｌＦ５・５Ｈ２Ｏ、Ｋ３ＡｌＦ６、ＡｌＦ３、ＫＺｎＦ３、Ｋ２ＳｉＦ６等のフッ化物やＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＺｎＣｌ２等の塩化物フラックス等を用いることができるが本発明としては、その種別が特定のものに限定されるものではない。
【００１９】
上記粉末ろうと上記フラックスとは適宜の混合比で混合される。例えば、単独または混合された粉末ろう２０〜１重量部に対し、フラックス１〜２重量部を混合したものを使用することができる。なお、本発明において、この混合比に限定されるものではない。なお、例えばフラックス１０ｇ、Ｓｉ粉末３ｇが適当な場合、Ａｌ−２５％Ｓｉ粉末を使用する場合は１２ｇ、Ａｌ−１２％Ｓｉ粉末を使用する場合は２５ｇが適当である。
さらに、上記粉末ろうをアルミニウム材に塗布して付着させる際には、各種溶剤やバインダを混合して付着を容易にすることができる。溶剤としては、水、アルコール類（特に炭素数１〜８の脂肪族アルコール）などを用いることが出来る。また、バインダとしては、接合部の特性を低下させないで、粉末を良好に固着できるものであればよく、カルボキシル基を有する水溶性高分子化合物または、アクリル系、メタクリル系樹脂等を挙げることができる。なお、これら溶剤、バインダの混合比率は適宜選定することができる。
【００２０】
上記塗布物が塗布されるアルミニウム材としては、純アルミニウム材やアルミニウム合金材が用いられるが、本発明としては上記アルミニウム材の成分が特定のものに限定されるものではなく、適宜の成分のものに適用することができる。また、アルミニウム材の用途も特に限定されるものではなく、各種ろう付品の部材を対象にすることができる。例えば、熱交換器用の扁平チューブなどに適用することができる。
なお、アルミニウム材は、粉末ろうを含む塗布物の噴射を受けるものでもよく、また、予め表面にろう材層が形成されており、その表面にフラックス、バインダを含む塗布物を噴射するものであってもよい。ろう材層は、例えばアルミニウム材にクラッドされたものとして形成されているものであってもよい。
【００２１】
上記アルミニウム材は、通常は、長手方向に移動させつつエアレススプレによって塗布物を噴射して塗布、固着する。この噴射に際し、アルミニウム材は予め２０〜１５０℃に予熱した状態で噴射に供することができる。アルミニウム材が適温にあることで、塗布された塗布物が良好な粘度を維持して、均等な塗布層の形成に寄与する。また、塗布物とアルミニウム材の密着性が向上し、塗布後の乾燥性も向上する。この温度が低いと該作用が十分に得られない。一方、温度が高すぎると塗料が架橋したり分解したりして回収できなくなる。
アルミニウム材の予熱は、噴射に先立って予熱炉などによって加熱するものであってもよく、また、押出加工などによってアルミニウム材が保持している余熱を利用するものであってもよい。
【００２２】
上記アルミニウム材に対するエアレス噴射では、扁平な形状のアルミニウム材では、片面または両面に塗布物を噴射することが可能であり、さらには側面への噴射を行うものであってもよい。塗布物の噴射は、噴射口を有するノズルによって行うことができる。該ノズルは、一または複数としてもよく、本発明としては特定構造のノズルに限定されるものではない。
エアレス噴射によって塗布物を塗布したアルミニウム材は、順次移動させて連続処理を可能とするのが望ましい。該アルミニウム材の移動に際しては、磁力を利用した非接触支持によってアルミニウム材を支持しつつ移動させることができる。
【００２３】
また、該アルミニウム材は、噴射地点の下流側で、対となる回転ロール間に挿通させることができる。回転ロールのアルミニウム材に対する密着度を調整することで、アルミニウム材に塗布されている塗布物の厚さ調整を行うことができる。また、該回転ロールでアルミニウム材が支持されることで、移動するアルミニウム材の姿勢が安定し、振動などの発生による噴射不良を防止することができる。したがって、上記回転ロールは、噴射地点の直後であって、噴射による拡散が影響しない位置に配置するのが望ましい。
また、上記回転ロールは、塗料の温度が１００℃を超えないように、２０〜１５０℃に保持するのが望ましい。これにより、回転ロール間をアルミニウム材が挿通する際に、塗布層の粘度を適正に保って上記塗布層厚の調整を良好にすることができる。上記温度が低すぎると、塗布層の粘度が上がって前記調整が難しくなる。一方、温度が高すぎると、塗料が架橋したり分解したりして回収できなくなる。
【００２４】
上記により塗布層を設けたアルミニウム材は従来と同様に乾燥処理を行って、所望によるコイル状に巻き取ることができる。該アルミニウム材は、その後、ろう付の対象とされ、所望のろう付品が得られる。なお、本発明の塗布方法によって塗布物を付着させたアルミニウム材は、ろう付に関する条件が特に限定されるものではなく、種々の条件でろう付を行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
すなわち、本発明のアルミニウム材塗布方法は、アルミニウム材の表面に、粉末ろうとフラックスとバインダを含む塗布物やフラックスとバインダを含む塗布物をエアレス噴射によって塗布するので、アルミニウム材の表面に無駄なく均等に塗布物を付着させることができ、ろう付に際し良好なろう付性を得ることが可能になる。また、塗布物の飛散が少ないので、塗布物を無駄にすることなく効率的な塗布処理を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
塗布物は、粉末ろう、フラックス、バインダの混合物やフラックス、バインダの混合物として提供され、必要に応じて溶剤が加えられて好適には、５０〜１００００ｃｐの粘度に調製される。
該塗布物１は、例えば貯槽２内に収容し、撹拌手段３によって適宜撹拌しつつ均質化する。また、該塗布物１は、好適には２０〜１００℃に保持するのが望ましく、例えば貯槽２にヒータ４などの加熱手段を設置する。貯槽２からは、ポンプ５等を介して上記塗布物をノズル６に供給し、該ノズル６の噴射口から塗布物をエアレスで噴射するように構成する。上記ポンプ５によって塗布物の圧力を高めることができ、例えば０．１〜１５ＭＰａに調整する。なお、塗布物の加熱は、前記貯槽２で行わず、ノズル６内またはノズル６への塗布物の移送路において行うものであってもよい。
【００２７】
上記塗布物１を噴射するアルミニウム材１０は、所定の成分に調製され、例えば扁平チューブの押出材として用意される。該アルミニウム材は、図２に示すように長尺な形状で用意され、搬送ライン２０上で移送される。
アルミニウム材１０は、搬送ライン２０上を移送されて、加熱手段２１によって好適には２０〜１５０℃に加熱される。加熱されたアルミニウム材２０は下流側に搬送され、複数のノズル６…６を配置した噴射エリアへと移動する。各ノズル６からは、前記したように塗布物が圧力を付与されて噴射されており、アルミニウム材１０の片面または両面に塗布物を付着させる。なお、この際に、アルミニウム材の側面にフラックスとバインダと溶剤とを混合した塗布物を側面用のノズル６…６から噴射することも可能である。
【００２８】
塗布物１を付着したアルミニウム材１０は、噴射エリアの下流側において対となる回転ロール２２、２３間に挿通される。この際に回転ロール２２、２３はヒータ２２ａ、２３ａなどの加熱手段によって好適には２０〜１５０℃に加熱されている。回転ロール２２、２３は、アルミニウム材１０の厚さを考慮してギャップが定められており、該ギャップによってアルミニウム材１０上の塗布物１の厚さが調整されて均一化される。回転ロール２２、２３間を挿通したアルミニウム材１０は、乾燥装置２４内を通り、塗布物の乾燥処理がなされる。塗布物１を乾燥させたアルミニウム材１０は、順次巻き取られてコイル状にされる。その後、熱交換器などの所望のろう付品のろう付に供される。
上記アルミニウム材１０への塗布に際しては、ノズル６からの噴射物の飛散は少なく、噴射物の多くをアルミニウム材１０の表面に固着することができる。また、噴射によって固着された塗布物は、アルミニウム材１０の表面を均等に被覆しており、その後のろう付を良好に行うことができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、搬送ラインを搬送ロールで構成したが、該搬送ロールは、アルミニウム材との接触が避けられないため、塗布物を噴射して付着させた後には、搬送ロールとの接触によって塗布物層が損傷を受ける場合がある。
図３は、磁気によってアルミニウム材１０を非接触で支持する構成を示すものである。アルミニウム材１０の上下にそれぞれ電磁石２５、２６を配置し、それぞれの磁力でアルミニウム材に吸引力を作用させることで、アルミニウム材を浮遊させて非接触で支持することができる。電磁石２５、２６による磁力は、電磁石への通電量を制御することにより調整することができる。
【実施例１】
【００３０】
次に、本発明の一実施例を以下に説明する。この実施例は、図２に示した工程に基づいて行った。
平均粒径３μｍのＳｉ粉末ろう３ｇと、平均粒径３μｍのＫＺｎＦ３のフラックス１０ｇとを、混合し、これにバインダとしてアクリル系樹脂を５ｇ、溶剤としてのプロパノールとブタノールを粉末ろう、フラックス、バインダの合計の５０％質量部加えて撹拌混合し、３００ｃｓの濃度に調整し４０℃に保持した。この塗布物を３ＭＰａの圧力でノズルから９９．５％純アルミニウム材に対し噴射して塗布物層を形成した。なお、アルミニウム材は２０℃に保持した。このアルミニウム材を６０℃に加熱した回転ロール間に挿通して、塗布量２０ｇ／ｍ２に調整した。塗布層が形成されたアルミニウム材は、塗布層が均等に形成されており、ろう付も均等になされた。
【００３１】
また、比較のため、エアースプレーによって塗布層を形成する比較例を実施した。この比較例では、飛散した塗料を回収できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態の方法に用いられる噴射ノズル周辺の装置構成を示す図である。
【図２】同じく、塗布処理工程を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態におけるアルミニウム材の支持構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 塗布物
２ 貯槽
３ 撹拌手段
４ ヒータ
６ ノズル
１０ アルミニウム材
２０ 搬送ライン
２１ 加熱手段
２２ 回転ロール
２２ａ ヒータ
２３ 回転ロール
２３ａ ヒータ
２４ 乾燥装置
２５ 電磁石
２６ 電磁石
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるアルミニウム材をろう付する際に、該アルミニウム材に粉末ろう材等を塗布する塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム製の部材を接合する方法として、ろう材を粉末状にし、これを接合面に塗布して、ろう付する粉末ろう材が開発されている（例えば特許文献１）。該粉末ろう材は、塗布する接合部の形状等の制約が小さく、複雑形状品のように従来のろう材では配置が困難な箇所にも容易に適用できるものとして注目されている。
上記のろう付に使用される粉末ろう材は、フラックスとバインダとを混合して適宜溶剤を加えてスラリー状とし、浸漬塗布、刷毛塗り、エアスプレー、ロールコータ塗布などの方法によってアルミニウム材の表面に塗布している（例えば特許文献２、３）。
上記した粉末ろう材等は、良好なろう付を行うためにアルミニウム材の表面に均等に塗布することが要求される。この点では、エアスプレーによる方法は、アルミニウム材の表面に粉末ろう材等の薄膜を形成しつつ塗布を行うので、塗布量を均等にしてアルミニウム材の表面に粉末ろう等を付着させることが可能であり、また塗布範囲を定めて塗布作業を行うことも容易である。
例えば、特許文献３に示す塗布方法では、粉末ろう、フラックス、バインダ、溶剤を混合した塗布物を溶液タンクに収容し、これを撹拌しつつアルミニウム材の走行路に沿って配置されているスプレーガンに供給する。スプレーガンにはさらに加圧空気が供給されるように構成されており、この加圧空気と前記塗布物とが混合されてミスト状の状態で走行路を移動するアルミニウム材に噴霧される。粉末ろう等が噴霧されたアルミニウム材は、走行路に配置した乾燥装置で乾燥処理がなされ、巻取り機にコイル状に巻き取られて、ろう付に供される。
【特許文献１】米国特許第３９７１５０１号明細書
【特許文献２】特開２０００−１２６８６３号公報
【特許文献３】特許第３３４８２０４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記エアスプレーでは、塗布物がエアーとともにミスト状になって高圧で噴霧されるため、塗布目標面以外に噴霧物の多くが飛散して無駄になるという問題があり、また、細部に限って塗布することが難しく、必要箇所以外にも塗布物が付着しやすいという問題がある。これらは製造コストを増大させる原因となっている。なお、飛散物は回収して再利用することも可能であるが、粉末ろう等の混合比率の再調整が難しく、塗布物の均等性を維持するのが難しいという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、アルミニウム材の表面に塗布物を無駄なく均等に塗布することができるアルミニウム材塗布方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明のアルミニウム材塗布方法のうち請求項１記載の発明は、ろう材を被覆したアルミニウム材の表面に、フラックスとバインダを含む塗布物をエアレス噴射によって塗布することを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、アルミニウム材の表面に、粉末ろうとフラックスとバインダを含む塗布物をエアレス噴射によって塗布することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記塗布物を０．１〜１５ＭＰａの圧力に加圧して前記エアレス噴射を行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記塗布物の粘度が、５０〜１００００ｃｐであることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記塗布物の温度を２０〜１００℃として前記エアレス噴射を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記アルミニウム材を２０〜１５０℃に加熱して前記エアレス噴射を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、長尺形状とした前記アルミニウム材を長手方向に移動させつつ前記エアレス噴射を行うとともに、噴射下流側で前記アルミニウム材を対となる回転ロール間に挿通させることを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項７記載の発明において、前記回転ロールが２０〜１５０℃に加熱保持されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項９記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記エアレス噴射を行った前記アルミニウム材を両表面側からの磁力によって非接触で浮上支持しつつ移動させることを特徴とする。
【００１４】
請求項１０記載のアルミニウム材塗布方法の発明は、請求項２〜９のいずれかに記載の発明において、前記粉末ろうの平均粒径が１〜１００μｍからなり、前記フラックスの平均粒径が１〜１００μｍからなり、前記粉末ろうとフラックスとの混合比が１０：１〜１：１０であることを特徴とする。
【００１５】
すなわち本発明によれば、塗布物がエアなどの高圧気体とともに噴霧されることがなく、塗布物に圧力を付与して噴射されるので、噴射物がミスト状になって広く拡散することがなく、アルミニウム材の目標面に歩留まりよく噴射されて付着する。したがって、アルミニウム材に塗布されることなく拡散する塗布物量が少なくなり、無駄が少なくて製造効率が向上する。また、塗布物はアルミニウム材の表面にむらなく均等に塗布される。
【００１６】
なお、上記塗布物は、０．１〜１５ＭＰａの圧力にて噴射するのが望ましい。該圧力によって、無駄な拡散を伴うことなく、アルミニウム材の目標面に塗布することができる。ここで噴射圧力が０．１ＭＰａ未満であると、噴射圧力が弱く、十分な噴射作業を行うことが容易でなくなる。一方、１５ＭＰａを越えると、塗布物の膜厚制御が難しくなる。なお、同様の理由で下限を２ＭＰａ、上限を５ＭＰａとするのが望ましい。
また、上記塗布物は、粘度を５０〜１００００ｃｐとするのが望ましい。粘度が５０ｃｐ以上であることにより、比重の異なる混合物の沈降を抑制し、さらに噴射に際し、塗布物の必要以上の拡散を抑えて目標面に良好に噴射することができる。一方、粘度が １００００ｃｐを越えると、噴射に際し、むらなく目標面に噴射することが難しくなる。なお、同様の理由で下限を２００ｃｐ、上限を６００ｃｐとするのが望ましい。
さらに、上記塗布物は、温度を２０〜１００℃にして噴射を行うのが望ましい。温度を２０℃以上にすることによって塗布物の粘度が下がるので、粘度を下げるための溶剤量を少なくすることができる。また、温度を１００℃超にすると、塗料が架橋したり分解したたりして塗布ムラができる。望ましくは３０〜５０℃である。
【００１７】
上記塗布物は、粉末ろうとフラックスとバインダ又はフラックスとバインダを含むものであり、必要に応じて溶剤が混合される。上記粉末ろうは、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末や、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金粉末、Ｓｉ粉末、Ａｌ粉末、Ｚｎ粉末等の単独または混合粉末からなるものであり、本発明としては、その成分が特定のものに限定されるものではなく、ろう付に適用可能なものであればいずれであってもよい。該粉末ろうは、好適には平均粒径が１〜１００μｍの範囲内にあるのがよい。なお、粉末ろうは、Ｓｉ粉もしくはアトマイズ法などにより製作するＡｌ−Ｓｉ合金などによって調製されるが、粒径は、ろうを多量に必要とする場合は大きく、ろうが少量の場合は小さいのが好ましい。
【００１８】
塗布物には、ろう付用フラックスを含むものとすることができる。該フラックスの大きさは、１〜１００μｍが好ましい。限定理由は１μｍ未満の大きさでは製造が難しく、一方、粒径が大きすぎると、アルミニウム材表面に塗布した塗布層の厚さが不均一になりやすく、均等な塗布層を噴射によって形成することが困難になるためでる。
上記フラックスとしては、ＫＡｌＦ４、Ｋ２ＡｌＦ５・５Ｈ２Ｏ、Ｋ３ＡｌＦ６、ＡｌＦ３、ＫＺｎＦ３、Ｋ２ＳｉＦ６等のフッ化物やＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＺｎＣｌ２等の塩化物フラックス等を用いることができるが本発明としては、その種別が特定のものに限定されるものではない。
【００１９】
上記粉末ろうと上記フラックスとは適宜の混合比で混合される。例えば、単独または混合された粉末ろう２０〜１重量部に対し、フラックス１〜２重量部を混合したものを使用することができる。なお、本発明において、この混合比に限定されるものではない。なお、例えばフラックス１０ｇ、Ｓｉ粉末３ｇが適当な場合、Ａｌ−２５％Ｓｉ粉末を使用する場合は１２ｇ、Ａｌ−１２％Ｓｉ粉末を使用する場合は２５ｇが適当である。
さらに、上記粉末ろうをアルミニウム材に塗布して付着させる際には、各種溶剤やバインダを混合して付着を容易にすることができる。溶剤としては、水、アルコール類（特に炭素数１〜８の脂肪族アルコール）などを用いることが出来る。また、バインダとしては、接合部の特性を低下させないで、粉末を良好に固着できるものであればよく、カルボキシル基を有する水溶性高分子化合物または、アクリル系、メタクリル系樹脂等を挙げることができる。なお、これら溶剤、バインダの混合比率は適宜選定することができる。
【００２０】
上記塗布物が塗布されるアルミニウム材としては、純アルミニウム材やアルミニウム合金材が用いられるが、本発明としては上記アルミニウム材の成分が特定のものに限定されるものではなく、適宜の成分のものに適用することができる。また、アルミニウム材の用途も特に限定されるものではなく、各種ろう付品の部材を対象にすることができる。例えば、熱交換器用の扁平チューブなどに適用することができる。
なお、アルミニウム材は、粉末ろうを含む塗布物の噴射を受けるものでもよく、また、予め表面にろう材層が形成されており、その表面にフラックス、バインダを含む塗布物を噴射するものであってもよい。ろう材層は、例えばアルミニウム材にクラッドされたものとして形成されているものであってもよい。
【００２１】
上記アルミニウム材は、通常は、長手方向に移動させつつエアレススプレによって塗布物を噴射して塗布、固着する。この噴射に際し、アルミニウム材は予め２０〜１５０℃に予熱した状態で噴射に供することができる。アルミニウム材が適温にあることで、塗布された塗布物が良好な粘度を維持して、均等な塗布層の形成に寄与する。また、塗布物とアルミニウム材の密着性が向上し、塗布後の乾燥性も向上する。この温度が低いと該作用が十分に得られない。一方、温度が高すぎると塗料が架橋したり分解したりして回収できなくなる。
アルミニウム材の予熱は、噴射に先立って予熱炉などによって加熱するものであってもよく、また、押出加工などによってアルミニウム材が保持している余熱を利用するものであってもよい。
【００２２】
上記アルミニウム材に対するエアレス噴射では、扁平な形状のアルミニウム材では、片面または両面に塗布物を噴射することが可能であり、さらには側面への噴射を行うものであってもよい。塗布物の噴射は、噴射口を有するノズルによって行うことができる。該ノズルは、一または複数としてもよく、本発明としては特定構造のノズルに限定されるものではない。
エアレス噴射によって塗布物を塗布したアルミニウム材は、順次移動させて連続処理を可能とするのが望ましい。該アルミニウム材の移動に際しては、磁力を利用した非接触支持によってアルミニウム材を支持しつつ移動させることができる。
【００２３】
また、該アルミニウム材は、噴射地点の下流側で、対となる回転ロール間に挿通させることができる。回転ロールのアルミニウム材に対する密着度を調整することで、アルミニウム材に塗布されている塗布物の厚さ調整を行うことができる。また、該回転ロールでアルミニウム材が支持されることで、移動するアルミニウム材の姿勢が安定し、振動などの発生による噴射不良を防止することができる。したがって、上記回転ロールは、噴射地点の直後であって、噴射による拡散が影響しない位置に配置するのが望ましい。
また、上記回転ロールは、塗料の温度が１００℃を超えないように、２０〜１５０℃に保持するのが望ましい。これにより、回転ロール間をアルミニウム材が挿通する際に、塗布層の粘度を適正に保って上記塗布層厚の調整を良好にすることができる。上記温度が低すぎると、塗布層の粘度が上がって前記調整が難しくなる。一方、温度が高すぎると、塗料が架橋したり分解したりして回収できなくなる。
【００２４】
上記により塗布層を設けたアルミニウム材は従来と同様に乾燥処理を行って、所望によるコイル状に巻き取ることができる。該アルミニウム材は、その後、ろう付の対象とされ、所望のろう付品が得られる。なお、本発明の塗布方法によって塗布物を付着させたアルミニウム材は、ろう付に関する条件が特に限定されるものではなく、種々の条件でろう付を行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
すなわち、本発明のアルミニウム材塗布方法は、アルミニウム材の表面に、粉末ろうとフラックスとバインダを含む塗布物やフラックスとバインダを含む塗布物をエアレス噴射によって塗布するので、アルミニウム材の表面に無駄なく均等に塗布物を付着させることができ、ろう付に際し良好なろう付性を得ることが可能になる。また、塗布物の飛散が少ないので、塗布物を無駄にすることなく効率的な塗布処理を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
塗布物は、粉末ろう、フラックス、バインダの混合物やフラックス、バインダの混合物として提供され、必要に応じて溶剤が加えられて好適には、５０〜１００００ｃｐの粘度に調製される。
該塗布物１は、例えば貯槽２内に収容し、撹拌手段３によって適宜撹拌しつつ均質化する。また、該塗布物１は、好適には２０〜１００℃に保持するのが望ましく、例えば貯槽２にヒータ４などの加熱手段を設置する。貯槽２からは、ポンプ５等を介して上記塗布物をノズル６に供給し、該ノズル６の噴射口から塗布物をエアレスで噴射するように構成する。上記ポンプ５によって塗布物の圧力を高めることができ、例えば０．１〜１５ＭＰａに調整する。なお、塗布物の加熱は、前記貯槽２で行わず、ノズル６内またはノズル６への塗布物の移送路において行うものであってもよい。
【００２７】
上記塗布物１を噴射するアルミニウム材１０は、所定の成分に調製され、例えば扁平チューブの押出材として用意される。該アルミニウム材は、図２に示すように長尺な形状で用意され、搬送ライン２０上で移送される。
アルミニウム材１０は、搬送ライン２０上を移送されて、加熱手段２１によって好適には２０〜１５０℃に加熱される。加熱されたアルミニウム材２０は下流側に搬送され、複数のノズル６…６を配置した噴射エリアへと移動する。各ノズル６からは、前記したように塗布物が圧力を付与されて噴射されており、アルミニウム材１０の片面または両面に塗布物を付着させる。なお、この際に、アルミニウム材の側面にフラックスとバインダと溶剤とを混合した塗布物を側面用のノズル６…６から噴射することも可能である。
【００２８】
塗布物１を付着したアルミニウム材１０は、噴射エリアの下流側において対となる回転ロール２２、２３間に挿通される。この際に回転ロール２２、２３はヒータ２２ａ、２３ａなどの加熱手段によって好適には２０〜１５０℃に加熱されている。回転ロール２２、２３は、アルミニウム材１０の厚さを考慮してギャップが定められており、該ギャップによってアルミニウム材１０上の塗布物１の厚さが調整されて均一化される。回転ロール２２、２３間を挿通したアルミニウム材１０は、乾燥装置２４内を通り、塗布物の乾燥処理がなされる。塗布物１を乾燥させたアルミニウム材１０は、順次巻き取られてコイル状にされる。その後、熱交換器などの所望のろう付品のろう付に供される。
上記アルミニウム材１０への塗布に際しては、ノズル６からの噴射物の飛散は少なく、噴射物の多くをアルミニウム材１０の表面に固着することができる。また、噴射によって固着された塗布物は、アルミニウム材１０の表面を均等に被覆しており、その後のろう付を良好に行うことができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、搬送ラインを搬送ロールで構成したが、該搬送ロールは、アルミニウム材との接触が避けられないため、塗布物を噴射して付着させた後には、搬送ロールとの接触によって塗布物層が損傷を受ける場合がある。
図３は、磁気によってアルミニウム材１０を非接触で支持する構成を示すものである。アルミニウム材１０の上下にそれぞれ電磁石２５、２６を配置し、それぞれの磁力でアルミニウム材に吸引力を作用させることで、アルミニウム材を浮遊させて非接触で支持することができる。電磁石２５、２６による磁力は、電磁石への通電量を制御することにより調整することができる。
【実施例１】
【００３０】
次に、本発明の一実施例を以下に説明する。この実施例は、図２に示した工程に基づいて行った。
平均粒径３μｍのＳｉ粉末ろう３ｇと、平均粒径３μｍのＫＺｎＦ３のフラックス１０ｇとを、混合し、これにバインダとしてアクリル系樹脂を５ｇ、溶剤としてのプロパノールとブタノールを粉末ろう、フラックス、バインダの合計の５０％質量部加えて撹拌混合し、３００ｃｓの濃度に調整し４０℃に保持した。この塗布物を３ＭＰａの圧力でノズルから９９．５％純アルミニウム材に対し噴射して塗布物層を形成した。なお、アルミニウム材は２０℃に保持した。このアルミニウム材を６０℃に加熱した回転ロール間に挿通して、塗布量２０ｇ／ｍ２に調整した。塗布層が形成されたアルミニウム材は、塗布層が均等に形成されており、ろう付も均等になされた。
【００３１】
また、比較のため、エアースプレーによって塗布層を形成する比較例を実施した。この比較例では、飛散した塗料を回収できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態の方法に用いられる噴射ノズル周辺の装置構成を示す図である。
【図２】同じく、塗布処理工程を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態におけるアルミニウム材の支持構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 塗布物
２ 貯槽
３ 撹拌手段
４ ヒータ
６ ノズル
１０ アルミニウム材
２０ 搬送ライン
２１ 加熱手段
２２ 回転ロール
２２ａ ヒータ
２３ 回転ロール
２３ａ ヒータ
２４ 乾燥装置
２５ 電磁石
２６ 電磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろう材を被覆したアルミニウム材の表面に、フラックスとバインダを含む塗布物をエアレス噴射によって塗布することを特徴とするアルミニウム材塗布方法。
【請求項２】
アルミニウム材の表面に、粉末ろうとフラックスとバインダを含む塗布物をエアレス噴射によって塗布することを特徴とするアルミニウム材塗布方法。
【請求項３】
前記塗布物を０．１〜１５ＭＰａの圧力に加圧して前記エアレス噴射を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項４】
前記塗布物の粘度が、５０〜１００００ｃｐ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塗布方法。
【請求項５】
前記塗布物の温度を２０〜１００℃として前記エアレス噴射を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項６】
前記アルミニウム材を２０〜１５０℃に加熱して前記エアレス噴射を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項７】
長尺形状とした前記アルミニウム材を長手方向に移動させつつ前記エアレス噴射を行うとともに、噴射下流側で前記アルミニウム材を対となる回転ロール間に挿通させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項８】
前記回転ロールが２０〜１５０℃に加熱保持されていることを特徴とする請求項７記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項９】
前記エアレス噴射を行った前記アルミニウム材を両表面側からの磁力によって非接触で浮上支持しつつ移動させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項１０】
前記粉末ろうの平均粒径が１〜１００μｍからなり、前記フラックスの平均粒径が１〜１００μｍからなり、前記粉末ろうとフラックスとの混合比が１０：１〜１：１０であることを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項１】
ろう材を被覆したアルミニウム材の表面に、フラックスとバインダを含む塗布物をエアレス噴射によって塗布することを特徴とするアルミニウム材塗布方法。
【請求項２】
アルミニウム材の表面に、粉末ろうとフラックスとバインダを含む塗布物をエアレス噴射によって塗布することを特徴とするアルミニウム材塗布方法。
【請求項３】
前記塗布物を０．１〜１５ＭＰａの圧力に加圧して前記エアレス噴射を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項４】
前記塗布物の粘度が、５０〜１００００ｃｐ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塗布方法。
【請求項５】
前記塗布物の温度を２０〜１００℃として前記エアレス噴射を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項６】
前記アルミニウム材を２０〜１５０℃に加熱して前記エアレス噴射を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項７】
長尺形状とした前記アルミニウム材を長手方向に移動させつつ前記エアレス噴射を行うとともに、噴射下流側で前記アルミニウム材を対となる回転ロール間に挿通させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項８】
前記回転ロールが２０〜１５０℃に加熱保持されていることを特徴とする請求項７記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項９】
前記エアレス噴射を行った前記アルミニウム材を両表面側からの磁力によって非接触で浮上支持しつつ移動させることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のアルミニウム材塗布方法。
【請求項１０】
前記粉末ろうの平均粒径が１〜１００μｍからなり、前記フラックスの平均粒径が１〜１００μｍからなり、前記粉末ろうとフラックスとの混合比が１０：１〜１：１０であることを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載のアルミニウム材塗布方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３３４６１４（Ｐ２００６−３３４６１４Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６０１１０（Ｐ２００５−１６０１１０）
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【出願人】（０００１７６７０７）三菱アルミニウム株式会社 (446)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【出願人】（０００１７６７０７）三菱アルミニウム株式会社 (446)
【Ｆターム（参考）】
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