JP2607585B2 - アルミニウム材ろう付け用フラックスとその塗布方法 - Google Patents

アルミニウム材ろう付け用フラックスとその塗布方法

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明に係るアルミニウム材ろう付け用フラックス
とその塗布方法は、自動車用ラジエータ、エバポレー
タ、コンデンサ、或はヒータコアの様に、アルミニウ
ム、或はアルミニウム合金(本明細書では、これらを総
称してアルミニウム材とする。)で造られた伝熱管やフ
ィンを互いにろう付けして、熱交換器用のコア部を造る
場合等に利用し、上記熱交換器等の耐食性並びに互いに
接合すべき部品同士のろう付け性を向上させ、更にはフ
ラックスの使用量を少なくするものである。
(従来の技術) 自動車用ラジエータその他の熱交換器のコア部は、
銅、真鍮等、伝熱性の良好な金属によって構成する様に
しているが、近年熱交換器の軽量化と製作費の低廉化と
目的として、上記コア部をアルミニウム材により造る場
合が多くなって来た。
この様にアルミニウム材によってコア部を造る場合、
ろう付けすべき2以上の部品を、互いに接触する面同士
の間にろう材を介在させた状態で組み合わせた後、これ
らの部品を加熱炉中で加熱し、上記ろう材を溶融させる
事により、上記2以上の部品同士を互いに接合する。
このろう付け作業の際、ろう付け部分にはフラックス
を塗布し、良好なろう付けが行なわれる様にする。
この様にアルミニウム材のろう付け時に用いるフラッ
クスとしては、例えば英国特許第1055914号に係る発明
が知られている。
この英国特許に係るフラックスは、A1F3(弗化アルミ
ニウム)とKF(弗化カリウム)とを主成分とするもので
ある。
又、この他にも、塩化物を主成分とするフラックス
が、アルミニウム材ろう付け用として、従来から一般的
に使用されている。
(発明が解決しようとする課題) ところが、上述の様な従来のフラックスは何れも、ろ
う付け後にアルミニウム材に対して腐食性を有する残渣
が残り、ろう付け作業後に洗浄等の余計な作業が必要に
なった。
即ち、英国特許第1055914号明細書等に開示されたA1F
3とKFとを主成分とするフラックスは、アルミニウム材
に対して腐食性を有するKFがろう付け後に残留する事が
避けられない。又、塩化物を主成分とするフラックスの
場合、水溶性で吸湿性、腐食性のある残渣が生じる事が
避けられない。
ろう付け後にこれら腐食性を有する残渣を洗浄する事
は、工程数が多くなり製品の価格を高くする原因ともな
る為、好ましくない。
本発明のアルミニウム材ろう付け用フラックスは、上
述の様な不都合を解消するものである。
(課題を解決するための手段) 本発明のアルミニウム材ろう付用フラックスとその塗
布方法のうち、請求項の第1項に記載したアルミニウム
材ろう付用フラックスは、基本組成物に対する割合が70
〜90重量%のK2SiF6と、同じく基本組成物に対する割合
が30〜10重量%なA1F3とから成り、製品に対する割合が
98.5〜94重量%の基本組成物と、製品に対する割合が0.
5〜3重量%のLiF(弗化リチウム)と、同じく製品に対
する割合が1〜3重量%のNaF(弗化ナトリウム)とを
混合する事で、全体を100重量%としている。
上述の様な組成を有する本発明のアルミニウム材ろう
付け用フラックスは、従来のフラックスの場合と同様
に、水等の液状の分散媒に混合して懸濁液を造り、この
懸濁液をろう付け部分に塗布する事で使用する。特に、
請求項の第2項に記載した塗布方法の様に、分散媒とし
てポリブテンを使用すれば、より効率的なろう付け作業
を行なえる。
即ち、上記請求項の第1項に記載されたフラックス
を、イソブチレンを主体とする共重合体で、末端に1個
の二重結合を有し、構造式 で表わされるポリブテン中に均一に分散混合した後、ろ
う付けすべきアルミニウム材の表面に塗布すれば、フラ
ックスをアルミニウム材表面の必要個所にのみ塗布する
事が容易に行なえ、フラックスの使用量を少なくする事
が可能となる。
即ち、ポリブテンの粘度は、水に比較して十分に大き
い為、フラックスを(不要な部分に塗布する事なく)必
要な部分にのみ十分に塗布する事が可能となる。更に、
この様にフラックスの分散媒として使用するポリブテン
は、アルミニウム材同士のろう付け温度(通常600℃程
度)以下の、約400〜450℃で解重合して昇華する為、ろ
う付け後にカーボン残渣が生じる事がない。
従って、フラックスの分散媒として、合成樹脂の1種
であるポリブテンを使用する事により、少ないフラック
ス量で、ろう付け性の悪化を招来したり、或はろう付け
後にフィン等に目詰りを生じたりする事なく、アルミニ
ウム材同士のろう付けを行なえる。
フラックスの分散媒として水を使用した場合も、或は
ポリブテンを使用した場合も、本発明のフラックスを使
用した場合に於いては、ろう付け後にはアルミニウム材
に対する腐食性を有する残渣が残る事はなく、ろう付け
作業後にろう付け部分を洗浄する必要はない。
(実験例) 次に、本発明の効果を確認する為に、本発明者が行な
った実験に就いて説明する。
(イ) 請求項の第1項に相当するものの実験例 A.第一例 基本組成物として、70重量%のK2SiF6と30重量%のA1
F3とを混合したものを使用し、この基本組成物98.5重量
%に、0.5重量%のLiFと1.0重量%のNaFとを加えてフラ
ックスとした。
このフラックスを水中に投入し更に攪拌して、10重量
%の懸濁液を造り、この懸濁液を第1図に示す様な、2
枚のアルミニウム材製の板材1、2の突き合せ部に、5
〜10g/m2の割合で塗布した。
上記2枚の板材1、2の内、一方の板材1は厚さが1.
0mmのJIS3003材(Siが0.6%以下、Feが0.7%以下、Cuが
0.05〜0.20%、Mnが1.0〜1.5%、Znが0.10%以下、その
他の不純物が個々の物が0.05%以下で、不純物の合計が
0.15%以下とし、残りをA1としたもの)を、他方の板材
2は、JIS3003材の両面にJIS4343材(Siが6.8〜8.2%、
Feが0.8%以下、Cuが0.25%以下、Mnが0.10%以下、Zn
が0.20%以下、その他の不純物が、個々の物が0.05%以
下で、不純物の合計が0.15%以下とし、残りをA1とした
もの)を、10%の割合で被覆したクラッド材で、厚さが
0.6mmのものを使用した。
フラックスを含む懸濁液を塗布した板材1、2は、乾
燥後加熱炉中に入れ、露点が−30℃以下の窒素ガス雰囲
気中に於いて600℃で3分間間熱し、板材2の表面のJIS
4343材を溶融させ、両板材1、2のろう付けを行なっ
た。
ろう付け完了後の板材1、2を加熱炉から取り出し
て、ろう付け性の確認を行なった所、板材1、2の接触
部に形成されたろう材のフィレット3の形状は、第2図
(c)に示す様に若干悪いが、両板材1、2は接触部の
全長に亙って完全にろう付けされており、このフラック
スにより十分なろう付け強度を得られる事が解った。
更に、このろう付けされた板材1、2を、40℃、湿度
95%の雰囲気中に72時間放置し、その後板材1、2の表
面を目視する事により、フラックス残渣の腐食性の有無
の確認を行なった所、フラックス残渣にはアルミニウム
材に対する腐食性がない事を確認出来た。
B.第二例 基本組成物として、70重量%のK2SiF6と30重量%のA1
F3とを混合したものを使用し、この基本組成物94重量%
に、3.0重量%のLiFと、3.0重量%のNaFとを加えてフラ
ックスとした。
このフラックスを用いて、上述の場合と全く同様の試
験を行なった所、フィレットの形状はやはり若干悪い
が、このフラックスにより十分なろう付け強度を得ら
れ、フラックス残渣にはアルミニウム材に対する腐食性
がない事を確認出来た。
C.第三例 基本組成物として、85重量%のK2SiF6と15重量%のA1
F3とを混合したものを使用し、この基本組成物96重量%
に、1.0重量%のLiFと、3.0重量%のNaFとを加えてフラ
ックスとした。
このフラックスを用いて、上述の場合と全く同様の試
験を行なった所、フィレットの形状が良好で、しかも十
分なろう付け強度を得られ、フラックス残渣にはアルミ
ニウム材に対する腐食性がない事を確認出来た。
D.第四例 基本組成物として、85重量%のK2SiF6と15重量%のA1
F6とを混合したものを使用し、この基本組成物96重量%
に、2.0重量%のLiFと、2.0重量%のNaFとを加えてフラ
ックスとした。
このフラックスを用いて、上述の場合と全く同様の試
験を行なった所、フィレットの形状が良好で、しかも十
分なろう付け強度を得られ、フラックス残渣にはアルミ
ニウム材に対する腐食性がない事を確認出来た。
E.第五例 基本組成物として、85重量%のK2SiF6と15重量%のA1
F3とを混合したものを使用し、この基本組成物96.5重量
%に、1.5重量%のLiFと、2.0重量%のNaFとを加えてフ
ラックスとした。
このフラックスを用いて、上述の場合と全く同様の試
験を行なった所、フィレットの形状が良好で、しかも十
分なろう付け強度を得られ、フラックス残渣にはアルミ
ニウム材に対する腐食性がない事を確認出来た。
F.第六例 基本組成物として、90重量%のK2SiF6と10重量%のA1
F3とを混合したものを使用し、この基本組成物98.5重量
%に、0.5重量%のLiFと、1.0重量%のNaFとを加えてフ
ラックスとした。
このフラックスを用いて、上述の場合と全く同様の試
験を行なった所、フィレットの形状が良好で、しかも十
分なろう付け強度を得られ、フラックス残渣にはアルミ
ニウム材に対する腐食性がない事を確認出来た。
G.第七例 基本組成物として、90重量%のK2SiF6と10重量%のA1
F3とを混合したものを使用し、この基本組成物97重量%
に、1.0重量%のLiFと、2.0重量%のNaFとを加えてフラ
ックスとした。
このフラックスを用いて、上述の場合と全く同様の試
験を行なった所、フィレットの形状が良好で、しかも十
分なろう付け強度を得られ、フラックス残渣にはアルミ
ニウム材に対する腐食性がない事を確認出来た。
H.第八例 基本組成物として、90重量%のK2SiF6と10重量%のA1
F3とを混合したものを使用し、この基本組成物97重量%
に、2.0重量%のLiFと、1.0重量%のNaFとを加えてフラ
ックスとした。
このフラックスを用いて、上述の場合と全く同様の試
験を行なった所、フィレットの形状が良好で、しかも十
分なろう付け強度を得られ、フラックス残渣にはアルミ
ニウム材に対する腐食性がない事を確認出来た。
I.第九例 基本組成物として、90重量%のK2SiF6と10重量%のA1
F3とを混合したものを使用し、この基本組成物94重量%
に、3.0重量%のLiFと、3.0重量%のNaFとを加えてフラ
ックスとした。
このフラックスを用いて、上述の場合と全く同様の試
験を行なった所、フィレットの形状は若干悪いが、この
フラックスにより十分なろう付け強度を得られ、フラッ
クス残渣にはアルミニウム材に対する腐食性がない事を
確認出来た。
J.比較例1〜4 フラックスを構成するK2SiF6とA1F3とLiFとNaFとの混
合比を、別表に示す様に、請求項の第1項に規定された
範囲から外して、上記本発明品の場合と同様のろう付け
作業を行なった所、何れの比較例の場合も、第2図
(b)に示す様に、一部のみしかろう付けされず、この
フラックスによっては十分なろう付け強度を得られない
事が解った。
以上の実験結果をまとめて別表に示したが、この別表
中、ろう付け性を示す符号のうち、×は第2図(a)に
示す様に、板材1、2の接触部が全くろう材によって濡
れず、両板材1、2のろう付けが全く行なえなかった事
を、△は同図(b)に示す様に、板材1、2の接触部の
一部のみがろう材によって濡れ、両板材1、2が一応ろ
う付けされているが、接合強度が弱い事を、○は同図
(c)に示す様に、板材1、2の接触部がその全長に亙
ってろう材によって濡れ、両板材1、2は十分な強度で
接合されているが、ろう材が形成するフィレット3の形
状が悪い事を、◎は同図(d)に示す様に、板材1、2
の接触部がその全長に亙ってろう材によって濡れ、両板
材1、2が十分な強度で接合されており、しかもろう材
が形成するフィレット3の形状が良い事を、それぞれ表
わしている。
(ロ) 請求項の第2項に相当するものの実験例 次に、請求項の第2項に記載されたフラックスの塗布
方法に於いて、分散媒として使用されるポリブテンの、
加熱時に於ける変化を確認する為に行なった実験に就い
て説明する。
分子量が1000のポリブテンを加熱炉中に入れ、このポ
リブテンの重量を測定しつつ、この加熱炉内の温度を第
3図の曲線aで示す様に徐々に上昇させた所、ポリブテ
ンの重量は、同図に曲線bで示す様に減少し、450℃程
度でほぼ100%昇華して、後には何の残渣も残らなかっ
た。
この事から、ポリブテンが、アルミニウム材のろう付
温度である600℃よりも低い温度で解重合し、完全に昇
華する事が解った。
尚、ポリブテンとしては、分子量が200〜2500のもの
を使用出来るが、分子量によって粘度が異なる(分子量
が多い程、粘度が高くなる。分子量1000のもので、粘度
は10000cp程度。)為、ろう付部分の形状等に応じて適
当な粘度(8000cp程度のものが、熱交換器製造の際に、
好ましく使用出来る。)を有するポリブテンを選択す
る。但し、粘度を低下させる為ならば、ポリブテンを有
機溶剤(パラフィン系炭化水素)によって希釈する事も
出来る。
(発明の効果) 本発明のアルミニウム材ろう付け用フラックスは、以
上に述べた通り構成され、使用されるので、アルミニウ
ム材製の部品同士のろう付けを強固に行なう事が出来、
しかもろう付け後に腐食性を有する残渣が生じない為、
強固で耐久性のあるアルミニウム材製品を得る事が出来
る。
更に、このフラックスを請求項の第2項に記載した塗
布方法によりアルミニウム材の表面に塗布すれば、フラ
ックスを必要な部分にのみ塗布する事が出来る為、フラ
ックスの使用量が少なくて済み、コストの低減を図れる
だけでなく、フラックスの残渣を少なくして、この残渣
によるアルミニウム材製品の性能劣化を最小限に抑えら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の効果を確認する実験に使用した板材
の斜視図、第2図はろう付け状態の4例を示す第1図の
A−A断面に相当する図、第3図は温度上昇に伴なうポ
リブテンの重量減少の状態を示す線図である。 1、2:板材、3:フィレット。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基本組成物に対する割合が70〜90重量%の
    K2SiF6と、同じく基本組成物に対する割合が30〜10重量
    %のA1F3とから成り、製品に対する割合が98.5〜94重量
    %の基本組成物と、製品に対する割合が0.5〜3重量%
    のLiFと、同じく製品に対する割合が1〜3重量%のNaF
    とを混合する事で、全体を100重量%として成る、アル
    ミニウム材ろう付け用フラックス。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載されたアルミ
    ニウム材ろう付け用フラックスを、イソブチレンを主体
    とする共重合体で、末端に1個の二重結合を有し、構造
    で表わされるポリブテン中に均一に分散混合した後、ろ
    う付けすべきアルミニウム材の表面に塗布する、アルミ
    ニウム材ろう付け用フラックスの塗布方法。
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