JP2013522040A - 微粒子フラックス - Google Patents

Abstract

本発明は、微粒子フラックスを提供する。フラックスは、篩がけによって得ることができるか、または特にその製造後に湿ったフラックスを乾燥させる場合に得られる乾燥用ガスから例えばサイクロン内で固形分を取り出すことによって得ることができる。微粒子フラックスは、水または水性または液体有機担体中に分散したフラックスを含むフラックス調製物の粘度を高める。

Description

全体が全ての目的のために参照により本明細書に援用されている２０１０年３月１１日出願の欧州特許出願第１０１５６１７９．３号の優先権を主張する本発明は、微粒子フラックス、このフラックスを含む水性フラックス調製物およびアルミニウムおよびアルミニウム合金をろう付けするための方法に関する。

当該技術分野において、アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅、鋼またはチタンの部品とアルミニウムまたはアルミニウム合金の部品のろう付けが数多くの異なるフラックスを用いて実施可能であることは周知である。アルミニウム、銅、鋼またはチタン製の部品に対するアルミニウム部品のろう付けのために高度に適したフラックスは、アルカリ金属フルオロアルミン酸塩に基づくものである。（特許文献１）は、アルミニウムおよびアルミニウム合金ろう付けのためのアルカリ金属フルオロ亜鉛酸塩フラックスについて記載している。実施例１において、３．２８μｍのＸ５０値を伴うＫＺｎＦ_３フラックスが調製されている。それぞれのＸ１０値は提供されていない。（特許文献２）および（特許文献３）は、乾式フラックス塗布に適したフラックスを開示している。表２は、７．５μｍのＸ（９０．９３）を有するフラックスについて記述している。

ろう付け用フラックスとして適したフラックスは、例えばＳｏｌｖａｙ Ｆｌｕｏｒ ＧｍｂＨ、Ｈａｎｎｏｖｅｒ／ＧｅｒｍａｎｙからＮｏｃｏｌｏｋ（登録商標）という商標名で市販されている。

ろう付けすべき部品の表面上にフラックスを塗布するためには、複数の方法が公知である。

１つの方法によると、フラックスは静電気力を用いて乾燥形態で塗布される。このようなフラックスは、好ましくは、より良好な圧気輸送のために一定量の比較的粗い粒子を、そして金属部品に対する優れた接着のために一定量の微粒子を有している。

別の方法によると、フラックスは湿潤形態すなわちスラリーの形態で１つまたは複数の表面に塗布される。ここでは、フラックスは水、有機溶媒またはその混合物中に分散され、例えば噴霧、塗装、印刷またはそれぞれのフラックス調製物中への部品の浸漬により塗布される。「スラリー」という用語は、「懸濁液」という用語に対応する。

フラックスと溶媒のみで構成されるフラックス調製物は、フラックス調製物の一部が多くの場合表面に強く接着しないという欠点を有する。この部分は廃棄物として失なわれるか、あるいはこれをリサイクルさせる必要がある。

したがって、湿式塗布においては、接着力を改善させるために例えばポリアクリレートまたはポリウレタンなどの結合剤を応用することができ、ろう付けするべき部品からの調製物の落下を削減するためにペクチンまたはゼラチンなどの増粘剤を応用することができる。結合剤と増粘剤は共に、多くの場合有機化合物であり、したがって湿潤フラックス調製物は、ろう付けプロセスに先立って除去すべき有機物質を含む。

フルオロアルミン酸カリウムをベースとするフラックスを含めたアルミニウムろう付け用のフラックスは、沈殿反応において製造されることが多い。多くの場合、アルミナを、フッ化水素酸の形態で提供されるＨＦと反応させ、その結果として得られるフルオロアルミニウム酸が、カリウム塩例えば苛性カリウム溶液と反応させられる。沈殿したフルオロアルミン酸カリウムは、次に乾燥させられる。乾燥中、フルオロアルミン酸カリウム粉塵が回収される。

米国特許第６，７４３，４０９号明細書 米国特許出願公開第２００３／０７１１１０号明細書 米国特許出願公開第２００４／１６４１３０号明細書

本発明の目的は、ろう付け用として塗布された場合に改善された特性をもつフラックスを提供することにある。本発明の別の目的は、改善された特性を有するフラックス調製物を提供することにある。

これらの目的および他の目的は、本発明により達成される。

本発明のアルミニウムろう付け用のフラックスは、０μｍ超１μｍ未満のＸ１０値、１〜３μｍのＸ５０値および７μｍ未満のＸ９０値を有する。「アルミニウムろう付け用フラックス」という用語は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の部品をアルミニウムまたはアルミニウム合金、銅、鋼またはチタン製の他の部品に対しろう付けするために塗布可能であるフラックスを意味する。「アルミニウム合金」という用語は、９５重量％以上のアルミニウム含有量を有する部品を意味する。本発明に関して、「〜を含む」という用語は「〜で構成されている」という意味を含む。

粒径は、例えばＲＯＤＯＳ（登録商標）分散器と組合わされたＨＥＬＯＳ（登録商標）装置内で、レーザー回析により決定される。それらを測定する方法は、実施例１に記されている。

Ｘ１０値は好ましくは０．７μｍ以上である。Ｘ１０値は、好ましくは０．９μｍ以下である。Ｘ５０値は好ましくは１．７μｍ以上である。Ｘ５０は好ましくは２以下である。Ｘ９０値は好ましくは５μｍ以下である。

０．７μｍ以上０．９μｍ以下のＸ１０、１．７μｍ以上のＸ５０、２以下のＸ５０、および５μｍ以下のＸ９０を有するフラックスが好ましい。

Ｘ９９値は、好ましくは１５μｍ以上、より好ましくは１４μｍ以上、特に好ましくは１３μｍ以下である。

本発明のフラックスは篩がけにより製造可能である。これらのフラックスは同様に、篩がけした画分を適量で混合することによっても調製可能である。あるいは、粉塵除去用装置、例えば湿式沈殿によって得られるフラックスの乾燥中に粉塵を除去するために使用されるフィルターまたはサイクロンからこれらを回収することもできる。ＨＦおよびＡｌ（ＯＨ）_３およびＫＯＨから得たＨＡｌＦ_４からフルオロアルミン酸カリウムを製造できるということは公知である。このことは、米国特許第４，４２８，９２０号明細書、米国特許第４，５７９，６０５号明細書および米国特許第５，９６８，２８８号明細書中に記載されている。沈殿したフルオロアルミン酸塩は、貯蔵前に乾燥され、粉塵は有利には乾燥プロセスに由来する湿潤空気から取り出される。きわめて適切な粉塵除去装置は、サイクロンである。

本発明のフラックスは、アルミニウムろう付け用の任意のタイプのフラックスであり得る。

一般に、アルミニウムろう付け用のフラックスは公知である。これらは一般に非腐食性であると考えられる。例えば、本発明のろう付けフラックスはフルオロアルミン酸カリウムフラックスである。このようなフラックスは一般的に記載されている。例えば、米国特許第３，９５１，３２８号明細書、４，５７９，６０５号明細書または６，２２１，１２９号明細書、あるいはＫＡｌＦ_４およびＫ_３ＡｌＦ_６ベースのフラックスについて記載している米国特許第３，９７１，５０１号明細書を参照のこと。米国特許第４，６７０，０６７号明細書および４，６８９，０９２号明細書は、フルオロアルミン酸カリウムおよびフルオロアルミン酸セシウムベースのフラックスについて記述している。これらのセシウム含有塩基性フラックスは、アルミニウム−マグネシウム合金をろう付けするために特に適している。

本発明のフラックスは、アルカリ金属フルオロ亜鉛酸塩フラックスでもあり得、特にフルオロ亜鉛酸カリウム塩基性フラックスを使用することができる。このような塩基性フラックスは、例えば、米国特許第４３２２２１号明細書および６７４３４０９号明細書中で開示されている。本発明のフラックスは、フルオロ錫酸塩フラックスでもあり得る。アルカリ金属フルオロ錫酸塩ベースのフラックスは、米国特許第６，８８０，７４６号明細書中に記載されている。フラックスは同様に、不可逆的に脱水されたＫ_２ＡｌＦ_５を含んでいても、またこれで構成されていてもよい。Ｋ_２ＡｌＦ_５のこの特殊な位相（以下「第ＩＩ相塩（ｐｈａｓｅ ＩＩ ｓａｌｔ）」と呼ばれることが多い）およびその製造については、米国特許第５，９８０，６５０号明細書中に記載されている。Ｋ_２ＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏを９０〜２６５℃まで加熱することにより、以下「第Ｉ相塩」と呼ばれることの多い可逆的に脱水されたＫ_２ＡｌＦ_５相が得られる。Ｋ_２ＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏまたは第Ｉ相塩を約２６５℃超の温度まで加熱することにより、不可逆的に脱水されたＫ_２ＡｌＦ_５つまり第ＩＩ相塩が形成される。ほぼ等圧の条件下で、第ＩＩ相塩は、２２８℃程度の低い温度でも形成される。第ＩＩ相塩の形成は、以上で言及した比較的低い温度で開始するものの、Ｋ_２ＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏまたは第Ｉ相塩を３７５℃以上の温度まで加熱することが好ましい。脆性結晶が形成し、第ＩＩ相塩への転化率は高い。出発材料を最高５００℃あるいはさらに高い温度まで加熱することさえ可能である。

本発明のフラックスは、任意選択的に、微粒子フラックスおよび追加的に先行技術の他のフラックス、特に異なるＸ１０、Ｘ５０およびＸ９０値を有する以上に記載したものを含むフラックス中に含まれる。一般に、これらの追加のフラックスは、本発明のフラックスのものより大きいＸ１０、Ｘ５０およびＸ９０値を有する。好ましくは、本発明のフラックスの量は、１００重量％に設定されたフラックスの合計の５０重量％以上である。

任意選択的に、本発明のフラックスはさらに、ろう付けプロセスを促進するかまたはろう付けされた部品の特性を改善する液体担体または添加剤、例えば液体担体、結合剤、増粘剤、はんだまたははんだ前駆物質または耐食性添加剤を含む。添加剤をさらに含むフラックスは、以下で「フラックス調製物」と記される場合がある。

ろう付けプロセスを促進する添加剤は、例えばはんだ金属例えばアルミニウム−ケイ素合金、またははんだ金属前駆物質例えばケイ素、ゲルマニウム、銅またはヘキサフルオロケイ酸カリウムまたはヘキサフルオロケイ酸セシウムであり、ヘキサフルオロケイ酸塩は、塩基性フラックスとしても有用である。別個のステップではんだ金属を用いてろう付けすべき部品をクラッディングする必要がないことから、これらの添加剤を含むフラックスでは、ろう付けがさらに促進される場合がある。これらの添加剤が存在する場合、それらは好ましくは、添加剤とフラックスの総重量の５０重量％以下の量で含まれる。好ましくは、塩基性フラックスは、ＫＡｌＦ_４、Ｋ_２ＡｌＦ_５、ＣｓＡｌＦ_４、Ｃｓ_２ＡｌＦ_５、Ｃｓ_３ＡｌＦ_６、ＫＣｓ_２Ａｌ_３Ｆ_１２、ＫＺｎＦ_３、Ｋ_２ＳｉＦ_６およびその水和物からなる群から選択される少なくとも１つの化合物を含むかまたはそれで構成されている。より好ましくは、フラックスは、ＫＡｌＦ_４、Ｋ_２ＡｌＦ_５、ＫＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏ、ＣｓＡｌＦ_４、Ｃｓ_２ＡｌＦ_５、Ｃｓ_３ＡｌＦ_６、ＫＣｓ_２Ａｌ_３Ｆ_１２およびそれらの混合物からなる群から選択される。

添加剤としてフルオロアルミン酸カリウムおよびフッ化リチウムを含む塩基性フラックスは、欧州特許出願公開第Ａ−００９１２３１号明細書から公知である。ＬｉＦの含有量は、２重量％を下回ってはならずかつ７重量％を超えてはならないと記されている。

添加剤としてのはんだ金属前駆物質の使用は、米国特許第５，１００，０４８号明細書中に記載されており、添加剤またはフラックスとしてのヘキサフルオロケイ酸塩の使用は、米国特許第６，６４８，２１２号明細書中に記載されている。

他の添加剤が、ろう付けされた部品の特性を改善する。

添加剤としてＬｉ化合物、特にＬｉ_３ＡｌＦ_６を含む塩基性フラックスが、未公開の国際特許出願ＰＣＴ／欧州特許第２００９／０６５５６６号明細書中に記載されている。リチウム−フルオロ化合物が特に適切であり、これは好ましくはＬｉＦ、Ｋ_２ＬｉＡｌＦ_２およびＬｉ_３ＡｌＦ_６からなる群から選択され、特にＬｉＦおよびＬｉ_３ＡｌＦ_６である。Ｌｉ^＋の含有量は、好ましくは０．１重量％以上であり、これは改質されたフラックス中約１重量％（正確には０．７７重量％）のＬｉ_３ＡｌＦ_６含有量に対応する。一般に、そのフラックス中のＬｉ^＋含有量は、４．６重量％以下である。これは、そのフラックス中で約３６重量％のＬｉ_３ＡｌＦ_６含有量に対応する。Ｌｉ塩添加剤は、腐食に対するろう付け済み部分の耐性を改善する。

任意にフラックスに添加される他の添加剤は、国際公開第２００５／０９２５６３号パンフレット中で開示されている金属塩である。この中に記載されている添加剤、特にランタン、セリウム、ニオブ、ビスマス、ジルコニウム、チタンの酸化物およびフッ化物は、表面特性を改善し、例えばより高い平滑性を提供すると同時に、ろう付け中のはんだ流を改善する。これらの添加剤が存在する場合、それらは好ましくはフラックスの総重量の１０重量％以下の量で含まれる。

好ましくは、フラックスは、約７５〜８５重量％のＫＡｌＦ_４および１５〜２５重量％のＫ_２ＡｌＦ_５またはその水和物を含むフルオロアルミン酸カリウムフラックスである。

好ましくは、フラックスは、Ｘ１０、Ｘ５０およびＸ９０値について以上で示された条件が満たされるような形で微粒子で構成されている。以上で示されたＸ９９についての値も、好ましくは満たされる。

任意選択的に、以上で詳細に説明した１つ以上の添加剤を含む本発明に係る微粒子フラックスは、ろう付けするべき部品に対する任意の塗布方法のために有用である。本発明のフラックスは例えば、乾式方法で塗布可能であり、例えば、静電気によりろう付けされるべき部品上にコーティングすることができる。本発明の微粒子フラックスは、同様に、フラックスと任意の添加剤（存在する場合）を有機担体中に分散させてフラックススラリーを形成する湿式方法でも塗布可能である。有機担体は、例えば一塩基性アルコール、例えばエタノールまたはイソプロパノールあるいは二塩基性アルコール例えばグリコールである。分散は、部品上に噴霧され得、部品上に塗装され得、あるいはスラリー調製物中に部品を浸漬することによって塗布され得る。

本発明のフラックスは好ましくは、フラックスおよび任意の添加剤（存在する場合）が担体中に分散させられているフラックス調製物の形態で、湿式方法で塗布される。好ましくは、担体は水、水性組成物または有機液体である。「水性組成物」という用語は、水および水と混和できる有機液体、例えばアルコール類またはケトン類の混合物を意味する。

好ましくは、フラックス調製物は水性フラックススラリー、フラックスペーストまたは特にプリフラックス塗布用の結合剤を含むフラックス調製物である。

一実施形態によると、フラックス調製物は水性フラックススラリーである。フラックスは水性担体中に分散している。「水性担体」という用語は、以下で詳細に説明する通り、水で構成されるかまたは水と有機液体で構成される液体担体を意味する。

したがって、本発明に係るフラックスおよび水性担体を含むフラックス調製物が、本発明の別の態様である。フラックスは好ましくは、以上で示したＸ１０、Ｘ５０およびＸ９０の粒子特性、および好ましくは同様にＸ９９値を有するフルオロアルミン酸カリウムフラックスである。

一実施形態によると、液体担体は、水、例えば脱イオン水、蒸留水または水道水で構成されている。

別の実施形態によると、水性担体は水、および好ましくは水と混和できる有機液体を含む。好ましくは、この実施形態において、担体中の水の含有量は５０重量％以上、より好ましくは８０重量％以上である。有機液体は、好ましくはアルコール類とケトン類からなる群から選択される。この実施形態においては、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、グリコール類、例えばエチレングリコール、プロピレングリコールおよびジエチレングリコールが好ましいアルコール類であり、アセトンが好ましいケトンである。

水性担体は好ましくは水で構成される。

好ましくは、水性フラックス調製物は本発明の微粒子フラックスを少なくとも１５重量％含む。

より好ましくは、フラックス調製物は３０重量％以上の本発明の粒子状フラックスを含み、特に好ましくは、含有量は、合計水性フラックス調製物の４０重量％以上である。水性フラックス調製物中の本発明の微粒子フラックスの含有量は、好ましくは合計水性フラックス調製物の８０重量％以下である。好ましくは、それは７０重量％以下である。

本発明の微粒子フラックスの利点は、それが、より粗い粒径のフラックスを伴うスラリー（分散）の場合よりも高い濃度でスラリー（水散）中に存在し得るという点にある。例えば、フラックスは、スラリーの総重量との関係において５０重量％以上の濃度で存在する。結果として得られるスラリーは、より粗い粒径を有するフラックスを伴うフラックススラリーにおいて見られるものよりも高い粘度を有する。コーティングされた部品からのスラリーの落下はこうして有利にも削減される。

一変形実施形態によると、フラックスはフラックスペースト中に含まれる。フラックスペーストは非常に粘性が高い。本発明の微粒子フラックスはその中に、全フラックス調製物の２０重量％以上、好ましくは３０重量％以上の量で含まれる。好ましくは、ペースト中の本発明の微粒子フラックスの含有量は、全フラックス調製物の７０重量％以下である。本発明の微粒子フラックスを全フラックス調製物の４０〜６０重量％の範囲内で含むフラックスペースト。ペーストの担体は多くの場合、有機液体である。ペースト中の好ましい担体は、グリコール類、特にエチレングリコールおよびジプロピレングリコール；鉱油製品およびその誘導体またはアルコール類、特に２−プロパノールである。

さらに別の実施形態によると、フラックス調製物は、フラックス、水および結合剤を含むかまたはそれで構成されている懸濁液の形態の水性調製物である。このフラックス調製物は、フラックスの任意の湿式塗布のために使用され得、好ましくはプリフラックス塗布のために使用される。このフラックス調製物中、本発明の微粒子フラックスは、フラックス調製物の総重量の２０重量％以上の量で含まれる。好ましくは、微粒子フラックスの含有量は、全フラックス調製物の５０重量％以下である。結合剤は好ましくは、全フラックス調製物の０．１重量％以上、より好ましくは１重量％の量で含まれる。好ましくは、結合剤の含有量は、全フラックス調製物の３０重量％以下、好ましくは２５重量％以下である。１００重量％までの残分は、上述の通り水を含むかまたは水および水と混和できる有機液体を含む水性担体である。好ましくは、水性担体は、この実施形態においても本質的に水で構成される。

水性スラリー（または換言すると水性懸濁液）、ペーストまたは結合剤含有フラックス調製物は、任意選択的に、ろう付けプロセスを促進するかまたはろう付けされた部品を改善する添加剤を含む。例えばろう付けプロセスまたはろう付けされた部品の特性を促進する上述の添加剤は、フラックス調製物中に存在し得る。例えば、フラックス調製物は、添加剤含有フラックス調製物の好ましくは２〜２０重量％の量のＳｉ粉末、および／または０．５〜１５重量％の量のリチウム−フルオロ化合物、例えばＬｉＦ、Ｋ_２ＬｉＡｌＦ_６またはＫ_３ＡｌＦ_６、好ましくはＬｉＦまたはＬｉ_３ＡｌＦ_６、および特に好ましくはリチウム−フルオロ化合物、Ｌｉ_３ＡｌＦ_６を含んでいてよい。Ｌｉ化合物の好ましい量は、ろう付け後に全てのＫ_２ＡｌＦ_５をＫ_２ＬｉＡｌＦ_６に転化するのに必要とされる量の０．８〜１．２倍に対応する。水および存在する場合には他の添加剤、例えば結合剤、増粘剤または界面活性剤は、１００重量％までの残分である。

これらの水性懸濁液中のフラックスは、好ましくは、ＫＡｌＦ_４、Ｋ_２ＡｌＦ_５、ＫＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏ、ＣｓＡｌＦ_４、Ｃｓ_２ＡｌＦ_５、Ｃｓ_３ＡｌＦ_６、ＫＣｓ_２Ａｌ_３Ｆ_１２、フルオロ亜鉛酸カリウム、フルオロ亜鉛酸セシウム、フルオロ錫酸カリウムおよびフルオロ錫酸セシウムおよびその混合物からなる群から選択され；より好ましくは、それはＫＡｌＦ_４、Ｋ_２ＡｌＦ_５、ＫＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏ、ＣｓＡｌＦ_４、Ｃｓ_２ＡｌＦ_５、Ｃｓ_３ＡｌＦ_６、ＫＣｓ_２Ａｌ_３Ｆ_１２およびその混合物からなる群から選択され、最も好ましくは、それはＫＡｌＦ_４、Ｋ_２ＡｌＦ_５およびその混合物からなる群から選択される。

一実施形態において、水性フラックス懸濁液は好ましくは、上述のフラックスの２０〜４０重量％を含む。ここで懸濁液は特に好ましくは、前記フラックスと、１００重量％までの残分である水で構成される。

別の好ましい実施形態において、水性フラックス懸濁液はフラックスを含み、それはさらに１０〜２０重量％の有機結合剤を含む。特に好ましい実施形態において、水性フラックス懸濁液は、前述のフラックスの少なくとも１つ、水および結合剤で構成される。フラックスの量は、好ましくは２０〜４０重量％であり、結合剤の量は好ましくは１０〜２０重量％であり、水は１００重量％までの残分である。適切な結合剤は、以下で言及されている。フラックスは好ましくは以上で概略的に記したフルオロアルミン酸カリウムフラックスである。

適切な結合剤は、当事者にとって公知である。好ましい結合剤は有機ポリマーからなる群から選択される。このようなポリマーは、物理的に乾燥するもの（すなわちこれらは液体が除去された後、固体コーティングを形成する）か、または、化学的に乾燥するもの（すなわち、例えば酸素などの化学物質または分子の架橋をひき起こす光の影響下で固体コーティングを形成する）か、またはその両方である。好ましい有機ポリマーは、ポリオレフィン類、例えばブチルゴム類、ポリウレタン類、樹脂、フタレート類、ポリアクリレート類、ポリメタクリレート類、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ニトロセルロース、ポリ酢酸ビニル類およびポリビニルアルコール類からなる群から選択される。結合剤は、水溶性または不水溶性である。結合剤は好ましくは、担体中に分散している。ポリアクリレート類、ポリメタクリレート類、ポリビニルアルコール類およびポリウレタン類が、本発明において好ましい結合剤である。

本発明のさらに別の実施形態において、フラックス調製物は、フラックス、水、結合剤、増粘剤および任意選択的にろう付けプロセスを促進するかまたはろう付けされた部品を改善する添加剤を含む。増粘剤は同様に、チキソトロピー特性を伴うフラックス調製物を提供する場合もある。欧州特許出願公開第Ａ１８０８２６４号明細書に記載されているワックス、欧州特許出願公開第Ａ−１２８７９４１号明細書に記載されているメチルブチルエーテル、ゼラチン、ペクチン、アクリレート類またはポリウレタンが、増粘剤利用時の好ましい増粘剤である。

好ましくは、フラックス調製物は増粘剤を含まない。

フラックス調製物は、例えば他の添加剤、例えば懸濁安定剤、界面活性剤、特に非イオン界面活性剤、例えばＡｎｔａｒｏｘ（登録商標）ＢＬ２２５、直鎖Ｃ８〜Ｃ１０エトキシル化およびプロポキシル化アルコールの混合物を含んでいてよい。

３０重量％のフラックス、１５重量％の結合剤、および１００重量％までの残分である水を含む調製物を用いて２３℃で測定した場合、フラックス、水および結合剤を含む本発明の調製物の１７２ｓ^−１のせん断速度での動的せん断粘度は、好ましくは８ｍＰ・ｓ以上であり；３５重量％のフラックス、１５重量％の結合剤、および１００重量％での残分である水を含む調製物を用いて測定した場合、フラックス、水および結合剤を含む本発明の調製物の１７２ｓ^−１のせん断速度での動的せん断粘度は、好ましくは８０ｍＰ・ｓ以上であり、より好ましくは、このような組成で、１７２ｓ^−１での動的せん断粘度は１００ｍＰ・ｓ以上である。３０重量％のフラックス、１５重量％の結合剤、および１００重量％での残分である水を含む調製物を用いて２３℃で測定した場合、フラックス、水および結合剤を含む本発明の調製物の３０００ｓ^−１のせん断速度での動的せん断粘度は、好ましくは８ｍＰ・ｓ以上であり；３５重量％のフラックス、１５重量％の結合剤、および１００重量％での残分である水を含む調製物を用いて２３℃で測定した場合、フラックス、水および結合剤を含む本発明の調製物の３０００ｓ^−１のせん断速度での動的せん断粘度は、好ましくは１１ｍＰ・ｓ以上であり、より好ましくは、１７２ｓ^−１での後者のフラックス調製物の動的せん断粘度は１２ｍＰ・ｓ以上、特に好ましくは１５ｍＰ・ｓ以上である。動的せん断粘度は例えば、Ｒｈｅｏｌａｂ（登録商標）ＭＣＩ回転粘度計を用いて測定可能である。

前段落で言及されている動的せん断粘度は好ましくは、およそ８００ｍｉｎ^−１の速度で動作する溶解器を用いて調製された水性懸濁液について測定される。

本発明のフラックス調製物は、好ましくは以下のように調製される。

フラックスおよび担体が、容器内に提供される。この容器内で、分散ステップにおいてフラックスを担体内に分散させる。例えばＳｉ粉末またはＬｉ_３ＡｌＦ_６または結合剤などの任意の固体添加剤が、好ましくは分散ステップを実施する前に添加される。

微粒子フラックスを含むフラックス調製物はさらに高い粘度を有する水性フラックス調製物を提供することが観察された。粘度は、４０重量％以上の微粒子フラックスを含むフラックス調製物において特に高い。

特に結合剤が含まれている実施形態に係るフラックス調製物は、ろう付けに意図された部品のプリフラックス塗布方法に非常に適している。このプリフラックス塗布方法においては、ろう付け対象のアルミニウムまたはアルミニウム合金製部品および／または鋼、銅またはチタン製部品は、担体含有フラックス調製物でコーティングされ乾燥される。その後、例えば熱交換器を形成するために組立てるべきフィンまたはチューブ、あるいはフィンまたはチューブに加工するよう意図されたコイルであり得る部品は、所望される場合にはろう付けの前に長時間保管するかまたは使用サイトに輸送することができる。本発明のフラックス調製物を塗布することで得られるフラックスコーティングは、部品の表面に非常に良く接着する。担体除去後の本発明のフラックス調製物を含むプリフラックス塗布された部品が、本発明の別の態様である。担体は、コーティングされた部品を好ましくは担体の沸点より高い温度まで暖めるか加熱することによって、または真空を適用することによって除去可能である。

したがって、フラックスを部品にコーティングし、担体を除去するために部品を乾燥させる、アルミニウムまたはアルミニウム合金、鋼、銅またはチタンのコーティング済み部品の製造方法が、本発明の別の態様である。フラックスは任意選択的に、ろう付けプロセスを促進しろう付けされた部品の特性を改善する液体担体または添加剤、例えば、液体担体、結合剤、増粘剤、はんだまたははんだ前駆物質または耐食性添加剤を含む。好ましい担体および添加剤は以上で示されている。

本発明のさらに別の態様は、プロセスコーティングプロセスにしたがって得られたアルミニウムまたはアルミニウム合金、鋼、銅またはチタンのコーティング済み部品にある。

本発明の別の態様は、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、銅またはチタン製部品に対するアルミニウムまたはアルミニウム合金製部品のろう付けプロセスにある。本発明のろう付けプロセスは、アルミニウム製部品またはアルミニウム合金製部品がアルミニウム、アルミニウム合金、鋼、銅またはチタン製部品に接合されるろう付けステップを含み、ここで本発明の微粒子フラックス、好ましくは微粒子フルオロアルミン酸カリウムフラックスで構成されたまたはこれを含むフラックスが提供され、結合剤は接合すべき部品の少なくとも１つにコーティングされ、部品は、ろう付け済みの継手が形成されるまではんだまたははんだ前駆物質の存在下で加熱される。代替的なろう付けプロセスでは、アルミニウム製部品またはアルミニウム合金製部品とアルミニウム、アルミニウム合金、鋼、銅またはチタン製の部品とを組立てるステップが提供されており、ここで、ろう付けにより接合するべき部品の少なくとも１つは、上述のプリフラックス塗布方法にしたがって得られた。

ろう付け温度は、専門家にとっては公知である。それは主として塗布されるフラックスおよびはんだに左右される。フルオロアルミン酸カリウムフラックスを使用するアルミニウムろう付けについては、ろう付けは約５８０〜６２０℃またはそれ以上の温度で実施される。

好ましい実施形態において、フラックスは、上述の通り、水性フラックススラリー、フラックスペースト、または結合剤含有フラックス調製物からなる群から選択されるフラックス調製物の形態で塗布される。

フラックス調製物は、好ましくは、それを部品上に噴霧するか、それを１つまたは複数の部品に塗装するか、またはフラックス調製物中に１つまたは複数の部品を浸漬することによって、ろう付けすべき１つまたは複数の部品に塗布される。

フラックス調製物は好ましくは、フラックスの重量が約３〜４０ｇ／ｍ^２となるような量で塗布される。

ろう付けの後、ろう付け済み部品を、その耐食特性を改善するための後処理に付すことができる。ろう付け済み部品の耐食特性を改善する方法が、国際公開第２００９／１２７７０７号パンフレット中に記載されている。この特許出願によると、酸素含有雰囲気、例えば空気中で約４００℃〜約５５０℃まで加熱することによって、部品を後処理することができる。あるいはまたは追加で、ろう付け済み部品は、フッ化物スカベンジャとしてのカルシウム塩、またはフラックス残渣の溶解度を低減させる化合物で処理することが可能である。カリウム含有フラックスが塗布される場合、カリウム塩が極めて適している。ＡｌＦ_４イオン、ＡｌＦ_５イオンおよびＡｌＦ_６イオンを伴う塩、例えばそれぞれのカリウム塩も同様に適している。

本発明の利点は、微粒子フラックスが、匹敵する他のフラックス調製物に比べて高い粘度を有するフラックス調製物を提供するという点にある。したがって、ろう付けすべき部品に対する接着力は非常に優れており、コーティング済み部品からの落下が少ないことからフラックス調製物の有効性は非常に高く、増粘剤の含有量は削減されるかさらにはゼロに設定することが可能であり、こうして、環境適合性は非常に高い。フラックス調製物は、層が非常に均一であるプリフラックス塗布用としてさらに薄いコーティングを可能にする。それは、プリフラックス塗布された部品を提供するために使用可能である。

別の利点は、より優れた堆積挙動にある。「堆積挙動」という用語は、固形物の沈降に関するフラックス懸濁液の特性を意味する。それは一般に、一定時間後のフラックス懸濁液の固形物の残留体積により判定される。多くの場合、一定の時間後に懸濁液の固形物の沈降が観察され、この沈降した固形物を再懸濁させるのが困難な場合がある。堆積挙動を判定するための単純な試験は、メスシリンダー内にそれぞれの懸濁液を移し、それらを完全に撹拌することにある。その後、懸濁液を放置して沈降させる。清澄溶液と白色固体の間の界面相が堆積体積である。堆積体積が大きくなればなるほど、その特性は優れている。

比較により示されているように、本フラックスは有利な堆積挙動を有する。

参照により本明細書に援用されているいずれかの特許、特許出願および公報の開示が、用語を不明瞭にすることがある程度に本出願の記述と矛盾する場合には、本記述が優先するものとする。

以下の実施例は、本発明を詳細に説明するものであるが、それを限定するわけではない。

実施例１：約４：１の重量比でＫＡｌＦ_４とＫ_２ＡｌＦ_５で構成された微粒子フラックスの調製
米国特許第４，４２８，９２０号明細書に記載されている通り、２１重量％の濃度のテトラフルオロアルミニウム酸とＫＯＨ濃度が１０重量％の苛性カリウム溶液とを約８０℃の温度で反応させることによって、フラックスを製造する。Ｆ／Ａｌ比は約４である。沈殿したフラックスを反応混合物から濾過し、乾燥させる。乾燥作業の結果として生じた気体をフィルター内で収集して、気体中に同伴されている微粒子フラックスを取り出す。フィルター内の微粒子は、典型的に０．７〜０．９μｍのＸ１０値、約１．７〜２．０μｍのＸ５０値および５μｍ未満のＸ９０値を有する。

値は、以下の要領で測定した：
使用した装置：粉末乾燥−分散ユニットＲｏｄｏｓ（登録商標）を伴うＳｙｍｐａｔｅｃＨＥＬＯＳ（登録商標）
測定に使用されるソフトウェアバージョン：Ｓｙｍｐａｔｅｃ ＨＥＬＯＳ（登録商標）（装置番号Ｈ１１３２）ＲＯＤＯＳ（登録商標）：ＨＲＬＤ（Ｖ０３．０３．Ｒｅｌ．１）およびＳｙｍｐａｔｅｃ ＨＥＬＯＳ（登録商標）（装置番号Ｈ２０６８）ＲＯＤＯＳ（登録商標）：ＨＲＬＤ（５．３．０．０）。ＨＲＬＤは高分解能レーザー回析を意味する。

レーザー回析により粒径分布を測定した（方法：フラウンホーファ近似）。

測定用として、粉末の一部分をノズルを用いて窒素ガス流中に分散させる。その後、パウダークラウドにレーザービームを垂直に通過させる。レーザービームはパウダークラウド内部で粉末粒子により回析させられる。結果として得られる回析角および強度分布は、粒径および（粒径に関する）粒子濃度によって左右される。結果として得られた回析パターンを、感光性アレイ検出器によって検出する。検出した信号（回析パターン）から、丸い粒子についてフラウンホーファ近似と呼ばれる数学的方法により、引き続き粒径分布を計算する。

実施例２：水性フラックススラリーの製造
実施例１の微粒子フラックス２００ｇと脱イオン水２５０ｍｌを、分速８００サイクルのディスク速度で作動させた溶解器Ｄｉｓｐｅｒｌｕｘ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｕｍ Ｄｉｓｓｏｌｖｅｒ２０２７型Ｇｒｅｅｎ−Ｌｉｎｅ内で混合する。

実施例３：フラックスペーストの製造
実施例１の微粒子フラックス２００ｇとグリコール１８０ｍｌを溶解器内で混合して白色ペーストを得る。

実施例４：ＣｓＡｌＦ_４を含むフラックスペーストの製造
実施例１の微粒子フラックス１５０ｇとフルオロアルミン酸セシウム５ｇを溶解器内で１５０ｇのグリコールと混合してより白色のペーストを得る。

実施例５：プリフラックス塗布に適したフラックス調製物の製造
結合剤６５ｇ、実施例１の微粒子フラックス１５０ｇおよび脱イオン水２２５ｍｌを溶解器内で混合する。

実施例６：コーティング済み部品の製造
請求項５に記載のフラックス調製物を、Ａｌ−Ｓｉ合金でクラッディングしたアルミニウム３００３のフィンおよびチューブの形態の熱交換器区分上に噴霧し、これにより得たコーティング済み部品を２００℃超の温度でオーブン内で乾燥させて、含まれているグリコールを蒸発させる。結果として得られた部品を冷却し、オーブンから取り出す。これらの部品を保管することができる。

保管後、フィンとチューブを組立てて、熱交換器を形成し、その後窒素雰囲気の入ったオーブン内でろう付けする。ろう付け温度は約６２０℃である。ろう付け済み部品をオーブンから取り出し冷却する。

実施例７：実施例２の水性フラックス調製物を用いたろう付け
アルミニウム−ケイ素合金４３４３でクラッディング（メッキ）されたアルミニウムクーポン上にアルミニウム（ＡＡ３００３）アングルを設置し、クーポンとアングルのアセンブリ上に実施例２の水性フラックス調製物を塗装する。フラックス投入量は約１０ｇ／ｍ^２である。アセンブリを約６１５℃まで加熱し、ろう付けする。

実施例８：Ａｌ−Ｍｇ合金製部品のろう付け。
Ａｌ−Ｓｉ合金でクラッディングされ、Ｍｇ０．５重量％未満のマグネシウム量でマグネシウムを含むアルミニウム合金製のアルミニウムアングルを、同様に０．５重量％未満の量でマグネシウムを含むクラッディングされたアルミニウム合金クーポン上に設置する。実施例４のフラックスペーストをクーポン／アングルアセンブリ上に塗装する。フラックス投入量は約２０ｇ／ｍ^２である。アセンブリを約６２０℃まで加熱し、ろう付けする。

実施例９：実施例２のフラックスペーストを用いたろう付け
実施例７を反復する。実施例２のフラックスペーストを組立てた部品上に塗装する。その後、部品を約６２０℃まで加熱し、それによりろう付けする。

実施例１０：フラックス粉末の動的せん断粘度およびその堆積挙動の判定
以下の４種のフラックスを試験した（ＲＯＤＯＳ（登録商標）分散器を伴うＨＥＬＯＳ（登録商標）装置内でのレーザー回析により全てのＸ値を判定した）：
フラックスＡ：例えばＳｏｌｖａｙ Ｆｌｕｏｒ ＧｍｂＨ、Ｈａｎｎｏｖｅｒ／Ｇｅｒｍａｎｙから市販されているフラックス、Ｎｏｃｏｌｏｋ（登録商標）。これは、４：１の近似比率でのＫＡｌＦ_４とＫ_２ＡｌＦ_５の混合物である。そのＸ１０は０．８１μｍ、Ｘ５０は２．６２μｍ、Ｘ９０は８．３１μｍ、およびＸ９９は３１．８７である。このフラックスを、比較のために使用した。これは、本発明のフラックスではない。
フラックスＢ：Ｘ１０；０．７４、Ｘ５０；１．９０μｍ、Ｘ９０；４．６６μｍ、およびＸ９９；１１．９４μｍ。
フラックスＣ：Ｘ１０；０．７９、Ｘ５０；１．９８μｍ、Ｘ９０；４．９１μｍ、およびＸ９９；１２．３０μｍ。
フラックスＤ：Ｘ１０；０．７９μｍ、Ｘ５０；１．８８μｍ、Ｘ９０；４．３９μｍ、およびＸ９９；９．９２μｍ

フラックスＢ、ＣおよびＤも同様に、４：１という近似比率でのＫＡｌＦ_４とＫ_２ＡｌＦ_５の混合物で構成され、ＨＦとＡｌ（ＯＨ）_３の反応から得たＨＡｌＦ_４とＫＯＨとの反応によるフルオロアルミン酸カリウムの製造に由来するフィルターの粉塵から回収された。

試験されたフラックス懸濁液の組成：
１．３５重量％の懸濁したフラックス粉末と１００重量％までの残分である水とで構成された調製物；表示「Ｓ１」として表示。
２．３５重量％の懸濁したフラックス粉末、１５重量％の水溶性結合剤組成物（Ｓｏｌｖａｙ Ｆｌｕｏｒ ＧｍｂＨ、Ｈａｎｎｏｖｅｒ／Ｇｅｒｍａｎｙから「Ｎｏｃｏｌｏｋ（登録商標）Ｆｌｕｘ Ｐｒｅｃｏａｔｉｎｇ」として入手可能な粘性有機液体）と１００重量％までの残分である水とで構成された調製物；表中「Ｓ２」として表示。
３．３５重量％の懸濁したフラックス粉末および１５重量％のＳｏｌｖａｙ Ｆｌｕｏｒ ＧｍｂＨから「Ｎｏｃｏｌｏｋ（登録商標） Ｂｉｎｄｅｒ」として入手可能な懸濁した結合剤と１００重量％までの残分である水とで構成された調製物；表中「Ｓ３」として表示。

粘度を、１７２ｓ^−１および３０００ｓ^−１のせん断速度で、回転粘度計Ｒｈｅｏｌａｂ ＭＣ１、ＭＰ３１システム内（円板直径５０ｍｍ；形状は平担０；間隔幅０．５ｍｍ；測定温度２３．０℃）で判定した。結果は表１に編集されている。

試験は、本発明のフラックスの粘度が比較的高いことを実証している。フラックス調製物の粘度が比較的高いものであることは、フラックス塗布すべき品物に対してフラックス調製物がより良く接着することを理由として、湿式フラックス塗布において有利である。

堆積挙動の判定；
メスシリンダー内にそれぞれの懸濁液１００ｍｌを移し、完全に撹拌した。懸濁液を放置し沈降させた。清澄溶液と白色固体の間で７２時間後に形成された界面相を、堆積体積として記録した。結果は表２に編集されている。

本発明のフラックスの堆積体積は大部分が比較フラックスＡのものより大きい。

実施例１１：懸濁液中３０重量％のフラックス濃度でのフラックス粉末の動的せん断粘度の決定。
実施例１０のフラックスＡ、ＣおよびＤを使用した。それぞれのフラックス、結合剤および水を、８００ｍｉｎ^−１または６５００ｍｉｎ^−１の速度で作動する分散器を用いて、分散に変換した。分散の組成は、フラックス３０重量％、結合剤１５重量％であり、１００重量％までの残分は水であった。１７２ｓ^−１のせん断速度で動的せん断粘度を決定した。結果は表３に編集されている。

この実施例は、本発明のフラックスがより高い動的せん断粘度を提供する上で優れていること、そしてより低い濃度では分散の製造方法の影響が存在し、例えば、非常に高い分散手段速度で分散器が使用される場合、粘度は、はるかに低い分散手段速度の場合に比べわずかに低いことを実証している。したがって、これは、たとえ分散プロセスが変動することがある場合でも生成される分散に均一な特性を提供する。実施例１０と１１の結果を比較した場合、３５重量％というフラックス含有量が３０濃度％よりもはるかに高い動的せん断粘度を提供することも指摘できる。

実施例１２：結合剤を含むフラックスを用いたアルミニウム部品のろう付け
Ｘ１０が０．７４μｍ、Ｘ５０が１．９０μｍ、Ｘ９０が４．６６μｍ、およびＸ９９が１１．９４μｍである実施例１０のフラックスＢと水を、フラックスの量が３５重量％となるように混合することによって、フラックス懸濁液を調製する。その後、懸濁液を、ＡｌＳｉはんだでクラッディングされた２つのアルミニウム部品上に噴霧し、これらの部品を次に組立て、窒素雰囲気下で約６１０℃まで加熱したオーブン内においてろう付けする。その後ろう付けした部品をオーブンから取り出して冷却する。

実施例１３：結合剤を含むフラックスを用いたアルミニウム部品のろう付け
Ｘ１０が０．７９μｍ、Ｘ５０が１．９８μｍ、Ｘ９０が４．９１μｍ、およびＸ９９が１２．３０μｍである実施例１０のフラックスＣと水と結合剤とを、フラックスの量が３５重量％、および結合剤の量が１５重量％となるように分散させることによって、フラックス懸濁液を調製する。その後、懸濁液を、ＡｌＳｉはんだでクラッディングされた２つのアルミニウム部品上に噴霧し、これらの部品を次に組立て、窒素雰囲気下で約６１０℃まで加熱したオーブン内においてろう付けする。その後ろう付けした部品をオーブンから取り出して冷却する。

実施例１４：結合剤を含むフラックスを用いたアルミニウム部品のろう付け
Ｘ１０が０．７９μｍ、Ｘ５０が１．８８μｍ、Ｘ９０が４．３９μｍ、およびＸ９９が９．９２μｍである実施例１０のフラックスＤと水と結合剤とを、フラックスの量が３５重量％、および結合剤の量が１５重量％となるように混合することによって、フラックス懸濁液を調製する。その後、懸濁液を、ＡｌＳｉはんだでクラッディングされた２つのアルミニウム部品上に噴霧し、これらの部品を次に組立て、窒素雰囲気下で約６１０℃まで加熱したオーブン内においてろう付けする。その後ろう付けした部品をオーブンから取り出して冷却する。

Claims (16)

1. ０μｍ超１μｍ未満のＸ１０値、１〜３μｍのＸ５０値、および７μｍ未満のＸ９０値を有するアルミニウムろう付け用フラックス。
2. ０．７μｍ以上０．９μｍ以下のＸ１０、１．７μｍ以上のＸ５０、２以下のＸ５０、および５μｍ以下のＸ９０を有する、請求項１に記載のフラックス。
3. ＫＡｌＦ_４、Ｋ_２ＡｌＦ_５、ＫＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏ、ＣｓＡｌＦ_４、Ｃｓ_２ＡｌＦ_５、Ｃｓ_３ＡｌＦ_６、ＫＣｓ_２Ａｌ_３Ｆ_１２、フルオロ亜鉛酸カリウム、フルオロ亜鉛酸セシウム、フルオロ錫酸カリウムおよびフルオロ錫酸セシウムおよびその混合物からなる群から選択される、請求項１または２に記載のフラックス。
4. ＫＡｌＦ_４、Ｋ_２ＡｌＦ_５、ＫＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏ、ＣｓＡｌＦ_４、Ｃｓ_２ＡｌＦ_５、Ｃｓ_３ＡｌＦ_６、ＫＣｓ_２Ａｌ_３Ｆ_１２およびその混合物からなる群から選択される、請求項３に記載のフラックス。
5. 担体、結合剤、増粘剤、はんだおよびはんだ前駆物質または耐食性添加剤からなる群から選択される少なくとも１つの添加剤をさらに含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載のフラックス。
6. 前記結合剤がポリオレフィン類、ポリウレタン類、樹脂、フタレート類、ポリアクリレート類、ポリメタクリレート類、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ニトロセルロース、ポリ酢酸ビニル類およびポリビニルアルコール類からなる群から選択される、請求項５に記載のフラックス。
7. 耐食性添加剤としてＬｉＦ、Ｋ_２ＬｉＡｌＦ_６およびＬｉ_３ＡｌＦ_６からなる群から選択されるリチウム−フルオロ化合物を含む、請求項１〜４、請求項５または６のいずれか一項に記載のフラックス。
8. 前記担体が水、水性組成物または有機液体である、請求項５に記載のフラックス。
9. スラリーまたはペーストの形態である、請求項５〜８のいずれか一項に記載のフラックス。
10. Ｘ９９値が、１５μｍ以下である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のフラックス。
11. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラックスを２０〜４０重量％含む、請求項８、９または１０のいずれか一項に記載の水性フラックス懸濁液。
12. さらに１０〜２０重量％の有機結合剤を含む、請求項１１に記載の水性フラックス懸濁液。
13. ３５重量％のフラックス、１５重量％の結合剤、および１００重量％までの残分である水を含む調製物を用いて２３℃で１７２ｓ^−１のせん断速度で測定した場合に８０ｍＰ・ｓ以上の動的せん断粘度を有する、請求項１２に記載の水性フラックス懸濁液。
14. アルミニウムまたはアルミニウム合金、銅またはチタンのコーティングされた部品を製造するための方法において、請求項８〜１３のいずれか一項に記載の前記フラックスが前記部品上にコーティングされ、乾燥されて前記担体が除去される方法。
15. 請求項１４に記載のプロセスによって得られた、アルミニウムまたはアルミニウム合金、鋼、銅またはチタンのコーティングされた部品。
16. アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、銅またはチタンの部品に対してアルミニウムまたはアルミニウム合金の部品をろう付けするための方法において、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の前記フラックスまたはフラックス懸濁液が、ろう付けすべき少なくとも１つの部品上にコーティングされ、前記ろう付けすべき部品が、ろう付けされた継手が形成されるまで加熱されるか、あるいは、請求項１５に記載の前記コーティングされた部品の少なくとも１つが、アルミニウムまたはアルミニウム合金、鋼、銅またはチタンの少なくとも１つの他の部品と組立てられ、前記部品の少なくとも１つがアルミニウムまたはアルミニウム合金製であることを条件として、前記アセンブリがろう付けされる、方法。