CN103648710A

CN103648710A - 铝系材料的钎焊用助熔剂

Info

Publication number: CN103648710A
Application number: CN201280033395.4A
Authority: CN
Inventors: 长荣孝弘
Original assignee: NE Chemcat Corp
Current assignee: NE Chemcat Corp
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: CN103648710B; EP2732906A4; EP2732906B1; US20140202594A1; WO2013008729A1; JP5713829B2; JP2013018049A; KR101545531B1; EP2732906A1; KR20140027971A

Abstract

本发明提供一种铝系材料的钎焊用助熔剂，即使在使用Al－Si共晶合金（Si含量7～12wt％、A4343合金、A4047合金、熔融开始温度：约577～约615℃）作为焊料的情况下，也能够将含镁1.5wt％以上的A5052合金等钎焊。具体而言，本发明提供一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其特征在于，以摩尔％表示，包括20摩尔％≤CsF≤49摩尔％、1摩尔％≤LiF≤58摩尔％、19摩尔％≤AlF₃≤41摩尔％，并包括0摩尔％＜NaF和／或KF≤19摩尔％。

Description

铝系材料的钎焊用助熔剂

技术领域

本发明涉及铝系材料的钎焊用助熔剂，特别是涉及含镁1.5wt％以上的铝系材料的钎焊用助熔剂。

背景技术

一直以来，在铝材料或铝合金材料（以下简称为铝系材料）的钎焊中，作为焊料，主要使用熔点比铝系材料稍低的铝－硅（Al－Si）共晶合金。

另外，为了使焊料与铝系材料良好地接合，需要将该铝系材料的表面存在的氧化覆膜等除去。为了除去该氧化覆膜等，需要向钎焊部与焊料一起供给助熔剂。

近年来，作为助熔剂，代替现有的氯系助熔剂，非腐蚀性、非水溶性的氟化物系的助熔剂成为主流。

与现有的氯系助熔剂相比，该氟化物系助熔剂具有几乎没有腐蚀性、水溶性和吸湿性的优异特征。

另一方面，由于铝合金含有镁而强度提高，所以通常已知热交换器、汽车部件、自行车部件、配管等铝合金制品优选通过使用高强度且耐腐蚀性优异的含镁1.5wt％以上的铝合金材料，对其进行钎焊而制造。结果，能够实现由于制品的壁薄而带来的轻量化。

但是，在使用氟化物系助熔剂的钎焊中，一旦铝合金中的镁含量达到1.5wt％以上，镁与氟化物系助熔剂就会发生反应，在铝合金表面生成高熔点化合物，存在助熔剂作用下降、妨碍焊料的润湿-浸透的问题。因此，钎焊性极度下降，也存在不能进行钎焊的情况。

在专利文献1中记载了“一种Al材料钎焊用助熔剂组合物，其是制成以包含LiF、AlF₃和CsF的粉末混合物的熔融-凝固物为主要成分的组合物，使这三种成分的组成成为如下范围而制备得到的，该范围是在表示（LiF mol％、AlF₃mol％、CsF mol％）的三角座标系中，由连接（2、0、98）与（2、98、0）的直线A、连接（0、22、78）与（78、22、0）的直线Ｂ、连接（30、0、70）与（30、70、0）的直线C和连接（60、40、0）与（0、70、30）的直线D构成的4条直线所围成的范围”。在该专利文献1中，使用Zn－Al钎料（熔融开始温度：约380℃以上）作为焊料，存在由于腐蚀电位的差异而导致点腐蚀的问题。

在专利文献2中记载了“一种含有助熔剂的Al合金焊料，其为含有作为焊料成分的Al、Si、Cu和助熔剂成分的含有助熔剂的Al合金焊料，其特征在于，所述焊料成分中的Si含量为0.05～20wt％、Cu含量为5～10wt％，所述助熔剂成分为氟化物系助熔剂，所述氟化物系助熔剂含有KF、LiF和CsF，并且它们以KF－LiF－CsF的三元状态图中由550℃的液相线所包围的范围配合，所述焊料成分与所述助熔剂成分以重量比99.9：0.1～70：30的比例配合，并且密度为理论值的90％以上”。在该专利文献2中记载了在使用Al－Si－Cu合金（熔融开始温度：约524℃以上）作为焊料的情况下，能够将含镁2.2～2.8wt％的A5052合金钎焊。但是，在使用Al－Si共晶合金（Si含量7～12wt％、A4343合金、A4047合金、熔融开始温度：约577～约615℃）作为焊料的情况下，存在无法钎焊的问题。

在专利文献3中记载了“一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其特征在于：以摩尔％表示，具有氟化钾低于42摩尔％（不包括0摩尔％）、氟化铯为2～74摩尔％（不包括74摩尔％）、氟化铝为26～67摩尔％的组成，或所述氟化钾为42～54摩尔％、氟化铯为20（不包括20摩尔％）～32摩尔％、氟化铝为26～38（不包括38摩尔％）摩尔％的组成，钾和铯以氟铝酸盐的形态存在，不含游离的氟化铯或氟化钾”。在该专利文献3中，在使用Al－Si共晶合金（Si含量7～12wt％、A4343合金、A4047合金、熔融开始温度：约577℃～约615℃）作为焊料的情况下，含镁1wt％（A6061合金）达到限界，对于含镁2.2～2.8wt％的A5052合金存在无法钎焊的问题。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平5－5600号公报

专利文献2：日本特开平7－1177号公报

专利文献3：日本特公平5－51398号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其即使在使用Al－Si共晶合金（Si含量7～12wt％、A4343合金、A4047合金、熔融开始温度：约577～约615℃）作为焊料的情况下，也能够将含镁1.5wt％以上的A5052合金等钎焊。

解决技术问题的手段

为了达到上述目的，本发明的发明人等进行了深入研究，结果发现，通过含有特定量的“CsF”、“LiF”、“AlF₃”以及“NaF和／或KF”，能够得到即使在使用Al－Si共晶合金作为焊料的情况下也能够将含镁1.5wt％以上的A5052合金等钎焊的铝系材料的钎焊用助熔剂。

基于上述发现，本发明提供（1）一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其特征在于：以摩尔％表示，包括20摩尔％≤CsF≤49摩尔％、1摩尔％≤LiF≤58摩尔％、19摩尔％≤AlF₃≤41摩尔％，并包括0摩尔％＜NaF和／或KF≤19摩尔％。

发明效果

本发明的铝系材料的钎焊用助熔剂，即使在使用Al－Si共晶合金作为焊料的情况下，也能够将含镁1.5wt％以上的A5052合金等钎焊，因而适合在本领域使用。

并且，本发明的铝系材料的钎焊用助熔剂，对于镁含量低于1.5wt％或不含镁的铝系材料的钎焊也能够没有问题地使用。

附图说明

图1表示本发明的实施例1中使用的焊料的润湿扩展的评价方法的示意图。

图2是表示本发明的实施例2中使用的倒T字试验的评价方法的示意图。

图3表示本发明的实施例2的倒T字试验的评价结果。

具体实施方式

下面对本发明的铝系材料的钎焊用助熔剂进行详细说明。

本发明的铝系材料的钎焊用助熔剂的特征在于，以摩尔％表示，包括20摩尔％≤CsF≤49摩尔％（优选21摩尔％≤CsF≤48摩尔％）、1摩尔％≤LiF≤58摩尔％（优选2摩尔％≤LiF≤57摩尔％）、19摩尔％≤AlF₃≤41摩尔％（优选20摩尔％≤AlF₃≤40摩尔％），并包括0摩尔％＜NaF和／或KF≤19摩尔％（优选0.01摩尔％≤NaF和／或KF≤19摩尔％、特别优选1摩尔％≤NaF和／或KF≤18摩尔％）。该本发明的钎焊用助熔剂可以是包括上述各成分的混合物或化合物，能够以粉末或者分散在水、醇等溶剂中的浆料的形态使用。

其中，NaF和KF可以分别单独使用，也可以为混合物。

构成助熔剂的“CsF”、“LiF”、“AlF₃”以及“NaF和／或KF”的比例在上述范围之外时，其熔融温度增高。并且，由于与铝合金中的镁的反应，不能充分发挥钎焊性能，从而不能充分达到本发明的目的。

另外，作为焊料，优选使用具有通用性的Al－Si共晶合金（Si含量7～12wt％、A4343合金、A4047合金、熔融开始温度：约577～约615℃）的焊料，但也可以使用其他焊料。另外，为了调节流动开始温度、固相线温度和液相线温度，也可以添加锌、铜等其他成分。

另一方面，作为能够适用本发明的助熔剂的铝系材料，也可以是不含镁的铝系材料，但适合使用含镁1.5wt％以上的A5052合金等。

其中，铝合金中的镁含量的上限没有特别限定，考虑到JIS规定的含镁的铝合金（A5082合金：镁含量4～5wt％、A5182合金：镁含量4～5wt％和A5086合金：镁含量3.5～4.5wt％）的镁含量，铝合金中的镁含量的上限约为5wt％。

作为适用本发明的钎焊品的构成，只要例如为如下情况等铝合金材料的钎焊，则可以为任意的构成，

（1）如热交换器的散热片材料或连接器材料那样，对含镁的铝合金的裸材，使用钎接片形态的焊料或预加焊料进行钎焊的情况，或使用在芯材中添加有镁的钎接片形态的焊料进行钎焊的情况；

（2）通过现加焊料在含镁的铝合金的配管或块上钎焊的情况，或使用由焊料将助熔剂包覆制成的管状的焊丝进行钎焊的情况。

其中，本发明可以如下表述。

（i）“一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其为将Al－Si共晶合金作为焊料将铝系材料钎焊时使用的助熔剂，该钎焊用助熔剂的特征在于：以摩尔％表示，包括20摩尔％≤CsF≤49摩尔％、1摩尔％≤LiF≤58摩尔％、19摩尔％≤AlF₃≤41摩尔％，并包括0摩尔％＜NaF和／或KF≤19摩尔％。”

（ii）“一种铝系材料的钎焊用助熔剂的用途，用于将Al－Si共晶合金作为焊料将铝系材料钎焊时的助熔剂，该钎焊用助熔剂的特征在于：以摩尔％表示，包括20摩尔％≤CsF≤49摩尔％、1摩尔％≤LiF≤58摩尔％、19摩尔％≤AlF₃≤41摩尔％，并包括0摩尔％＜NaF和／或KF≤19摩尔％。”

（iii）“一种钎焊用助熔剂的使用方法，在将Al－Si共晶合金作为焊料将铝系材料钎焊时，一并使用铝系材料的钎焊用助熔剂，该钎焊用助熔剂的特征在于：以摩尔％表示，包括20摩尔％≤CsF≤49摩尔％、1摩尔％≤LiF≤58摩尔％、19摩尔％≤AlF₃≤41摩尔％，并包括0摩尔％＜NaF和／或KF≤19摩尔％。”

实施例

下面对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1

首先，制备具有表1和表2所示的组成比的助熔剂粉末。接着，准备宽度50mm×长度50mm×厚度1mm且镁含量为2.2～2.8wt％的铝系材料A5052合金板。

如图1所示，在A5052合金板（1）的表面放置由A4047合金构成的焊料（2）130mg和助熔剂（3）60～130mg，利用煤气灯从下部进行加热，评价焊料的润湿扩展。将结果示于表1和表2。

作为比较对象，使用CF－5（第一稀元素化学工业株式会社生产的铯助熔剂（实施序号C15）。

另外，将作为本发明的代表性组成的表2的实施序号2－1和2－8的NaF替换为KF，将进行同样的评价得到的结果示于表3。

[表1]

注）焊料的润湿评价

〇：焊料充分润湿扩展。

×：焊料基本上不润湿扩展。

[表2]

注）焊料的润湿评价

〇：焊料充分润湿扩展。

×：焊料基本上不润湿扩展。

由表1和表2可以确认，如果助熔剂以摩尔％表示，包括20摩尔％≤CsF≤49摩尔％、1摩尔％≤LiF≤58摩尔％、19摩尔％≤AlF₃≤41摩尔％，并包括0摩尔％＜NaF和／或KF≤19摩尔％，则焊料具有良好的润湿扩展。

[表3]

注）焊料的润湿评价

〇：焊料充分润湿扩展。

×：焊料基本上不润湿扩展。

由表3可以确认，将NaF替换为KF的组成，焊料也具有良好的润湿。

比较例1（相当于专利文献2的追加试验）

除了使助熔剂组成为表4所示以外，按照与实施例1同样的方法对焊料的润湿扩展进行评价。将结果示于表4。

[表4]

注）焊料的润湿评价

〇：焊料充分润湿扩展。

×：焊料基本上不润湿扩展。

由表4可以判断，采用专利文献2的方法无法实现A5052（镁含量：约2.5wt％）的钎焊。

比较例2（相当于专利文献3的追加试验）

除了使助熔剂组成为表5所示以外，按照与实施例1同样的方法对焊料的润湿扩展进行评价。将结果示于表5。

[表5]

注）焊料的润湿评价

〇：焊料充分润湿扩展。

×：焊料基本上不润湿扩展。

由表5可以判断，采用专利文献3的方法无法实现A5052（镁含量：约2.5wt％）的钎焊。

实施例2

使用作为本发明的代表性组成的表2的实施序号2－1和2－8的助熔剂，进行倒T字钎焊评价。作为比较对象，使用CFW（在第一稀元素化学工业株式会社生产的铯助熔剂管状焊丝（cored wire）：在Al－Si共晶合金（A4047合金）丝中填充有25～36wt％的CF－5的材料）。

如图2所示，用

的间隔棒（5），将宽度50mm×长度50mm×厚度1.0mm的A5052合金板（1）与宽度25mm×长度50mm×厚度1.0mm的A5052合金板（4）以设有间隙的方式组装，添加由A4047合金构成的焊料（2）和助熔剂（3）。焊料为54mg，助熔剂量为24mg。对其进行600℃×30秒的加热，测量形成的焊脚（fillet）（6）的长度，以每1mg焊料的焊脚的长度进行比较。将结果示于图3。

由图3可知，使用现有的铯助熔剂时未能形成焊脚，而在使用本发明的助熔剂时，在A5052形成了良好的焊脚。

符号说明

1：A5052合金板

2：焊料

3：助熔剂

4：A5052合金板

5：间隔棒

6：焊脚

Claims

1.一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其特征在于：

以摩尔％表示，包括20摩尔％≤CsF≤49摩尔％、1摩尔％≤LiF≤58摩尔％、19摩尔％≤AlF₃≤41摩尔％，并包括0摩尔％＜NaF和／或KF≤19摩尔％。