JP2001502972A - はんだ不含のアルミニウムろう付け法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 はんだの添加がもはや必要でないアルミニウムのろう付け法が記載されている。この目的のためにフルオロ珪酸カリウム６〜５０重量％およびフルオロアルミン酸カリウム５０〜９４重量％を含有するフラックスを使用する。このフラックスは、例えば水性懸濁液の形で使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 はんだ不含のアルミニウムろう付け法 本発明は、はんだ不含のアルミニウムろう付け法およびこのために適当なフラ ックスに関する。 ろう付けの際に金属材料を、溶融したはんだを用いて接合する。ろう付けの際 に清浄な表面およびそれと共に材料の強固な接合を用意するために、フラックス を使用する。アルミニウムのろう付けに関してこの課題をきわめて良好に解決す るフラックスがすでに開発された。フルオロアルミン酸カリウムを基礎とするフ ラックスが特に適していることが判明した。フルオロアルミン酸カリウムの製造 およびそのフラックスとしての使用は、例えば米国特許第３９５１３２８号明細 書、第４４２８９２０号明細書、第４５７９６０５号明細書、第５３１８７６４ 号明細書、ドイツ特許出願公開第１９５１９５１５号明細書、ドイツ特許第１９ ５２０８１２号明細書およびドイツ特許第１９５３７２１６号明細書に記載され ている。米国特許第４９０６３０７号明細書にはアルミニウムを基礎とする合金 をろう付けするためのフラックスが記載され、その際このフラックスはＫ₂Ｓｉ Ｆ₆７０〜９０重量％およびＡｌＦ₃３０〜１０重量％を含有する。このフラック スは所望の場合はフッ化リチウムまたはフッ化ナトリ ウムのような他の添加剤と共に使用することができる。分散剤を使用してもよい 。 技術水準により公知のアルミニウムろう付け法は、常にフラックスの他にはん だ合金を接合すべき金属構造部材に被覆することが必要であるような方法で実施 する。米国特許第５１０００４８号明細書および第５１９０５９６号明細書によ り、これは、珪素、銅またはゲルマニウムのような金属をフラックスに混合する ように行ってもよい。他の方法により、はんだ合金を被覆しているアルミニウム 構造部材を使用するように処理してもよい。公知方法の欠点は、はんだ合金また は珪素、銅またはゲルマニウムのような他の金属の被覆または混入を意図する作 業工程を常に含んでいることである。 本発明の課題は、はんだ合金を必要とせずにろう付けを可能にするアルミニウ ムろう付け法を提供することである。 前記課題は、本発明の方法、本発明のフラックスおよび本発明の方法に使用す るためのフラックス組成物により解決される。 本発明のフルオロアルミン酸カリウムを含有するフラックスを使用するアルミ ニウムろう付け法は、はんだを添加せずに実施し、Ｋ₂ＳｉＦ₆６〜５０重量％お よびフルオロアルミン酸カリウム５０〜９４重量％を含有するかまたはこれらか らなるフラックスを使用す ることを目的とする。フルオロケイ酸塩の含量が６重量％より少ない場合は、ろ うの接合特性が低下する。有利にはＫ₂ＳｉＦ₆がフラックス中に７〜３０重量％ 含有されている。その場合はフルオロアルミン酸カリウムがフラックス中に９３ 〜７０重量％の量で含有されている。特にＫ₂ＳｉＦ₆が７重量％以上で３０重量 ％以下およびフルオロアルミン酸カリウムが７０重量％以上で９３重量％以下の 量で含有されている。フルオロアルミン酸カリウムの語には、カリウム、アルミ ニウム、フッ素および場合により水から構成されている、公知のカリウムとフッ 化アルミニウムの錯化合物が含まれる。本発明の範囲の有利なフラックスは、フ ルオロアルミン酸カリウムとしてＫＡｌＦ₄、Ｋ₂ＡｌＦ₅および／またはＫ₂Ａｌ Ｆ₅・Ｈ₂Ｏを含有する。Ｋ₃ＡｌＦ₆はフラックス中に含まれないかまたはわずか の量で、例えば５重量％まで含有されている。その際ペンタフルオロアルミネー トは不可逆的な脱水した生成物の形で存在してもよく、この生成物の製造は、ド イツ特許出願公開第１９５１９５１５号明細書に記載されているように、水和し た物質を約２６０℃より高い温度に加熱することにより実施する。 フラックスをそのまま、場合により常用の助剤を併用して使用することができ る。例えば助剤として、接合すべきアルミニウム構造部材の表面にフラックスを 接着する結合剤を考慮することができる。 有利にはフラックスを、水、有機液休または水と有機液体の混合物中の懸濁液 またはペーストとしてフラックスを含有するフラックス組成物の形で使用する。 有利には有機液体として、アルコールのような一般に有機溶剤として使用される 物質、特にメタノール、エタノール、プロパノールまたはイソプロパノールを使 用する。組成物を製造するために、Ｋ₂ＳｉＦ₆およびフルオロアルミン酸カリウ ムを単独でまたは液相との混合物として混合することができる。 水または有機液体の含量を、懸濁液またはペーストに関する所望の粘稠度が達 成されるように調節する。懸濁液またはペーストは有利にはフラックス３〜７０ 重量％を含有し、１００重量％になる残りは水または有機液体、場合により不純 物および場合により分散剤のような他の助剤である。 本発明の方法は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる構造部材に使 用することができる。しかしながら合金中のマグネシウム含量は０.５重量％以 下でなければならない。ろう付けは常法により、例えば炉内でまたはバーナーを 用いて実施することができる。適当なろう付け温度は、場合により小実験により 求めることができる。最適にはアルミニウムを５８０〜６０５℃の温度範囲でろ う付けすることができる。 ろう付けすべき成分の被覆は、従来の方法により、例えば浸漬、噴霧、注流、 印刷または塗布により行う ことができる。 本発明の方法は、一般にはんだを添加しない、アルミニウムまたはアルミニウ ム合金からなる構造部材のろう接に適している。特に、例えば自動車工業に、冷 却器および熱交換器のろう付けに、および電子産業に、すべての種類および大き さの導体のろう付けに適している。例えば薄膜をろう付けすることもできる。 本発明のもう１つの対象は、はんだ不含のフラックスである。このフラックス は、Ｋ₂ＳｉＦ₆６〜５０重量％およびフルオロアルミン酸カリウム５０〜９４重 量％を含有するかまたはこの２つの物質からなることを特徴とする。この２つの 物質の有利な量および使用すべきフルオロアルミン酸カリウムの有利な量はすで に記載されている。所望の場合は結合剤のような常用の助剤がフラックス中に一 緒に含有されていてもよい。本発明のはんだ不含のフラックスはキットの形で存 在してもよく、その際この２つの物質は互いに別々に存在し、本発明の方法に一 緒に使用するために用意されている。 本発明のもう１つの対象は、はんだ不含のフラックス組成物である。これは、 Ｋ₂ＳｉＦ₆６〜５０重量％およびフルオロアルミン酸カリウム５０〜９４重量％ を含有する、はんだ不含のアルミニウムろう付けに有効な含量のフラックス、お よびその他の常用の助剤、特に水および／または有機液体を含有する。有利なは んだ不含のフラックス組成物はフラックス３〜７０重量％および１００重量％に なる残りとして水および／または有機液体および場合により結合剤または分散剤 のような他の常用の助剤を含有する。 アルミニウムまたはアルミニウム合金のはんだ不含のろう付けに適している、 フラックスまたはフラックス組成物を製造するためのＫ₂ＳｉＦ₆およびフルオロ アルミン酸カリウムの使用は新規であり、同様に本発明の対象である。 本発明は、はんだまたは金属を分離して添加せずにアルミニウムのろう付けを 可能にする。これはろう付け法の技術的使用を容易にし、更に費用を低下する。 本発明を以下の実施例により詳細に説明する。本発明は実施例の範囲に限定さ れない。 例１：本発明のフラックスの製造 Ｋ₂ＳｉＦ₆２.５ｇおよびＮｏｃｏｌｏｋ（ノコロック（登録商標）、ＫＡｌ Ｆ₄およびＫ₂ＡｌＦ₅を基礎とするフルオロアルミン酸カリウム、Ｓｏｌｖａｙ Ｆｌｕｏｒ ｕｎｄ Ｄｅｒｉｖａｔｅ社の製品）１０ｇを微細に分散した形 で互いに混合した。 例２：本発明のフラックス懸濁液の製造 ａ）水５ｇを、Ｋ₂ＳｉＦ₆２.５ｇおよびＮｏｃｏｌｏｋ（ノコロック）１０ｇ と混合し、固体含量約４３重量％を有する水性懸濁液を形成した。 ｂ）水５ｇを、例１により得られるフラックス１２. ５ｇと混合し、固体含量約４３重量％を有する水性懸濁液を形成した。 例３：Ｋ₂ＳｉＦ₆およびＮｏｃｏｌｏｋ（ノコロック）を含有する懸濁液のろ う付けでの使用 一般的説明：アルミニウム合金ＡＡ３００３からなる４０×５×０.５ｍｍの 寸法の板材を、同じ物質からなる２５×２５×０.３ｍｍの寸法のアルミニウム 薄板にろう付けした。この構造部材を、フラックスを含有する懸濁液に浸漬し、 その後プロパンガスバーナーで加熱した。 懸濁液は決められた量の水、Ｋ₂ＳｉＦ₆およびＮｏｃｏｌｏｋ（ノコロック） を混合することにより製造した。 例 水の量 Ｋ₂ＳｉＦ₆ ノコロック 結果 （ｇ） の量（ｇ） の量（ｇ） ３.１ ５ ２.５ １０ 蝋付した ３.２ １２ ３.０ １８ 蝋付した ３.３ １８０ ７.０ ３１ 蝋付した ３.４ １８０ ８.０ ３１ 蝋付した ３.５ １８０ ９.０ ３１ 蝋付した ３.６ １８０ １０ ３１ 蝋付した ３.７ １８０ １２ ３１ 蝋付した 例４：ろう付け炉内のろう付け 例３.５と同様に実施したが、構造部材を約６００ ℃に加熱したろう付け炉に導入した。粒子はろう付けされて炉から取り出すこと ができた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. フルオロアルミン酸カリウムを含有するフラックスを使用するアルミニウム ろう付け法において、はんだを添加せずに実施し、Ｋ₂ＳｉＦ₆６〜５０重量％お よびフルオロアルミン酸カリウム５０〜９４重量％を含有するフラックスを使用 することを特徴とするアルミニウムろう付け法。 2. フルオロアルミン酸カリウムとして、ＫＡｌＦ₄、Ｋ₂ＡｌＦ₅および／また はＫ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏを使用する請求の範囲１記載の方法。 3. フラックスがＫ₂ＳｉＦ₆を７〜３０重量％の量で含有する請求の範囲１記載 の方法。 4. 水、有機液体または水と有機液体の混合物中の懸濁液またはペーストの形で フラックスを含有するフラックス組成物を使用する請求の範囲１記載の方法。 5. アルミニウムのろう付けを５８０〜６０５℃の温度で実施する請求の範囲１ 記載の方法。 6. 場合により別々に存在する個々の物質を一緒に使用するために含有するキッ トの形の、Ｋ₂ＳｉＦ₆６〜５０重量％およびフルオロアルミン酸カリウム５０〜 ９４重量％を含有するはんだ不含のフラックス。 7. Ｋ₂ＳｉＦ₆６〜５０重量％およびフルオロアルミ ン酸カリウム５０〜９４重量％を含有する、はんだ不含のアルミニウムろう付け に有効な含量のフラックスおよび他の常用の助剤、特に水および／または有機液 体を含有するはんだ不含のフラックス組成物。 8. はんだ不含のアルミニウムろう付けに使用できる、Ｋ₂ＳｉＦ₆６〜５０重量 ％およびフルオロアルミン酸カリウム５０〜９４重量％を含有するフラックスを 製造するための、または有効な量のフラックスを含有するフラックス組成物を製 造するためのＫ₂ＳｉＦ₆および／またはフルオロアルミン酸カリウムの使用。