JP3636823B2

JP3636823B2 - Flux-containing aluminum brazing material and method for producing the same, brazing method for aluminum material, and aluminum brazing product

Info

Publication number: JP3636823B2
Application number: JP15217296A
Authority: JP
Inventors: 康弘納; 昭一佐藤
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 1996-06-13
Filing date: 1996-06-13
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2016-06-13
Also published as: JPH09327788A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム材のろう付に使用されるフラックス含有アルミニウムろう材に関するものである。
【０００２】
なお、この明細書において、「アルミニウム」の語はアルミニウムおよびその合金を含む意味で用いる。
【０００３】
【従来の技術】
アルミニウム材のろう付では、母材の融点よりも低融点のろう材が用いられ、ろう付温度は母材の融点とろう材の融点との中間温度に設定される。このとき、母材とろう材との融点差が小さいと、ろう付温度の設定可能範囲が狭くなって温度管理が難しく良好なろう付性が得られなくなる。
【０００４】
アルミニウムろう材として、従来より、融点が５７７℃以上のＡｌ−８〜１１wt％Ｓｉ合金が多用されているが、上述のような観点から、本出願人はさらに融点の低い５５０℃以下でろう付可能なＡｌ−Ｚｎ−Ｓｉ系合金ろう材を提案した（特願平６−１８２４８１号）。
【０００５】
また、フラックスろう付の場合は、ろう材よりもさらに低融点のフラックスが必要であるため、従来低融点の塩化物系フラックスが用いられる。またフラックスの供給方法としては、フラックス懸濁液の塗布による供給、ろう付雰囲気中へガス状フラックスの供給などが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のＡｌ−Ｚｎ−Ｓｉ系合金ろう材でも母材によっては融点差が十分でなく、母材との融点差を確保すべくさらに低融点のろう材が求められている。また、ろうの流動性が不十分であるために、ガス抜け不良を起こしてろう付後の内部欠陥となるという問題点があった。
【０００７】
さらに、塩化物系フラックスを用いた場合、フラックスそのものは低融点であるにも拘らず、ろう材の融点に拘束されてろう付温度管理がままならず、しかも腐食性であるためにろう付後に残留フラックスの洗浄除去が不可欠である。その上、フラックス供給作業そのものが面倒であるとともに、供給量の適正化および均一化が困難であった。
【０００８】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ろう材およびフラックスの両面から、従来よりも低い温度で良好なろう付を達成できるフラックス含有アルミニウムろう材を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１のフラックス含有アルミニウムろう材は、低温におけるろう付性向上を目的として、ろう材成分およびフラックス成分を含有し、かつそのろう材成分とフラックス成分とが重量比で９５：５〜７０：３０の割合で配合されたフラックス含有アルミニウムろう材であって、前記ろう材成分は、Ｚｎ：２０〜６０wt％、Ｓｉ：０．０５〜２０wt％を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなり、不純物中のＦｅ含有量が０．０１wt％以下であり、前記フラックス成分は、融点が５５０℃以下のＣｓ−Ｆ系フラックスであることを特徴とするものである。
【００１０】
また、第２のフラックス含有アルミニウムろう材は、さらに低い温度におけるろう付性の向上を目的として、第１のフラックス含有アルミニウムろう材のろう材成分において、さらにＢｅ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｓｂ、Ｂａのうちの少なくとも１種を合計で０．０１〜０．５wt％を含有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、第３のフラックス含有アルミニウムろう材は、強度向上を目的として、第１のフラックス含有アルミニウムろう材のろう材成分において、Ｍｎ：０．５〜１．５wt％またはＣｒ：０．１〜０．５wt％のうちの少なくとも１種を含有することを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、第４のフラックス含有アルミニウムろう材は、さらに低い温度におけるろう付性および強度向上を目的として、第１のフラックス含有アルミニウムろう材のろう材成分において、さらにＢｅ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｓｂ、Ｂａのうちの少なくとも１種を合計で０．０１〜０．５wt％と、Ｍｎ：０．５〜１．５wt％またはＣｒ：０．１〜０．５wt％のうちの少なくとも１種とを含有することを特徴とするものである。
【００１３】
この発明のフラックス含有アルミニウムろう材の製造方法は、請求項１から４のいずれか一項に記載のフラックス含有アルミニウムろう材を、ろう材成分粉末およびフラックス成分粉末を所定割合で混合し、この混合粉末を加圧することにより圧粉体に成形固形化し、次いで該圧粉体を加熱したのち、所要形状に二次成形することにより製造することを特徴とするものである。
【００１４】
この発明のアルミニウム材のろう付方法は、請求項１から４のいずれか一項に記載のフラックス含有アルミニウムろう材を用い、アルミニウム材をろう付することを特徴とするものである。
【００１５】
この発明のアルミニウムろう付品は、請求項６に記載の方法によりろう付されたことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明の４種類のフラックス含有アルミニウムろう材は、いずれもろう材成分と特定のフラックス成分とにより構成され、さらに各ろう材成分は、Ａｌ、ＺｎおよびＳｉの主成分元素群、さらにこの主成分元素群とＢｅ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｌｉ、ＳｂおよびＢａの融点降下および流動性向上に効果のある添加元素群（以下、「Ｂｅ群」と省略する）、および／またはＭｎおよびＣｒの強度の向上に効果のある添加元素群（以下、「Ｍｎ群」と省略する）とにより構成される。即ち、第１のフラックス含有アルミニウムろう材のろう材成分は主成分元素群のみ、第２のフラックス含有アルミニウムろう材のろう材成分は主成分元素群およびＢｅ群、第３のフラックス含有アルミニウムろう材は主成分元素群およびＭｎ群、第４のフラックス含有アルミニウムろう材は主成分元素群、Ｂｅ群およびＭｎ群により構成される。
【００１７】
前記主成分元素群であるＡｌ、Ｚｎ、Ｓｉのうち、Ｚｎはろう材の融点を下げる効果がある。ろう材は、母材よりも１５０℃以上低い温度で溶融するものが好ましい。ろう材成分組成において、Ｚｎ含有量が２０wt％未満では５５０℃以下でろう付可能なまでに融点を降下させるに至らず、６０wt％を超えるとさらに融点を下げることはできるがろう材の溶融温度範囲が広くなるため、凝固時の引け巣が発生しやすくなってろう付部の気密性を低下させるおそれがある。したがって、Ｚｎ含有量は２０〜６０wt％とする必要がある。Ｚｎ含有量の好ましい下限値は２５wt％であり、好ましい上限値は４５wt％である。また、Ｓｉは、ろう材の融点を下げる効果がある。Ｓｉ含有量が０．０５wt％未満では前記効果に乏しく、また２０wt％を超えて含有量を増やしても前記効果が飽和するだけでなく加工性の低下という不都合を生じる。したがって、Ｓｉ含有量は０．０５〜２０wt％とする必要があり、Ｓｉ含有量の好ましい下限値は２wt％、好ましい上限値は８wt％である。
【００１８】
前記Ｂｅ群の各元素、Ｂｅ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｌｉ、ＳｂおよびＢａは、微量を添加することによりさらに融点を降下させるとともにろうの流れ性の向上に効果のある成分である。これらの元素は前記効果において均等に扱われ、少なくとも１種が含有されていれば足りる、また、その合計量がろう材成分組成において０．０１wt％未満の場合には前記記効果に乏しく、０．５wt％を超えると前記効果が飽和して大量に添加する意味がない、したがって、Ｂｅ群元素の含有量は合計量で０．０１〜０．５wt％とする必要があり、好ましい下限値は０．１wt％であり、好ましい上限値は０．４wt％である。
【００１９】
前記Ｍｎ群の各元素、ＭｎおよびＣｒは、微量を添加することによりろう材の強度向上に効果のある成分である。これらの元素は前記効果において均等に扱われ、少なくとも１種が含有されていれば足りる、Ｍｎ含有量が０．５wt％未満、Ｃｒ含有量が０．１wt％未満の場合には、それぞれ前記効果に乏しく、Ｍｎ含有量が１．５％、Ｃｒ含有量が０．５wt％を超えても前記効果が飽和する。したがって、Ｍｎ含有量は０．５〜１．５％とする必要があり、好ましい下限値は１．０wt％であり、好ましい上限値は１．３wt％である。Ｃｒ含有量は０．１〜０．５wt％とする必要があり、好ましい下限値は０．３wt％であり、好ましい上限値は０．４wt％である。
【００２０】
ろう材成分組成において前記各元素の残部はＡｌであり、不可避不純物の存在は許容されるが、不純物としてＦｅが多く含まれていると融点が上昇するとともに、耐食性が低下するため、Ｆｅ含有量を０．０１wt％以下に規制する必要がある。
【００２１】
また、前記フラックス含有アルミニウムろう材を構成するもう１つの成分であるフラックス成分は、その融点が前記ろう材成分の融点よりも３０℃以上低いものを使用することが好ましく、５５０℃以下で溶融するものを使用する。また、非腐食性であることも必要であるため、この発明においては、Ｃｓ−Ｆ系のものを使用する。具体的には、フルオロアルミン酸セシウム錯体、ＣｓαＡｌＦα＋３（αは自然数）、ＣｓＦとＫＦ＋ＡｌＦ₃との混合物等である。
【００２２】
さらに、前記フラックス含有アルミニウムろう材の組成において、前記ろう材成分とフラックス成分との含有比率は重量比で９５：５〜７０：３０であることを要する。これは、フラックス量が９５：５よりも少なくなると十分なフラックス作用を発揮できず良好な接合が困難となり、一方７０：３０を超えてフラックス量が多くなると脆くなって固形化が困難となるからである。ろう材成分とフラックス成分との特に好ましい比率は、９０：１０〜８０：２０である。
【００２３】
この発明に係るフラックス含有アルミニウムろう材は、ろう材成分粉末およびフラックス成分粉末を所定割合で混合し、この混合粉末を加圧することにより圧粉体に成形固形化し、次いで該圧粉体を加熱したのち、所要形状に二次成形することにより製造することが好ましい。
【００２４】
前記ろう材成分粉末は、Ａｌ粉末、Ｚｎ粉末、Ｓｉ粉末、Ｂｅ粉末等のそれぞれ単独粉末を所要割合で混合しても良いし、所要組成の合金粉末を使用しても良い。また、主成分にはＡｌ−Ｚｎ−Ｓｉ合金粉末を使用し、微量添加元素には単独粉末を使用するというように合金粉末と単独粉末とを併用しても良い。
【００２５】
前記ろう材成分粉末やフラックス粉末は、圧粉体の密度を可及的に高めるとともに均一分散させるために、粒度調整したものを使用することが好ましい。具体的には、粒径を１０〜１００μｍとするのが好ましく、さらにＡｌ≧Ｚｎ＞Ｓｉ＞微量添加元素＞フラックス、Ａｌ＜Ｚｎ＞Ｓｉ＞フラックス、合金＞フラックスというように、フラックスはろう材成分よりも粒径を小さく、ろう材成分として単独粉末を使用する場合は含有量の少ないものほど粒径を小さくすることが好ましい。
【００２６】
また、前記ろう材成分粉末は、圧粉体の密度を可及的に高めるために、アトマイズ粉等の球状粉を使用するのが好ましい。
【００２７】
圧粉体は、一般に金型内に材料粉末を充填して製作されるが、多数の気孔を含有する脆い状態でも金型から離型可能で次工程へのハンドリングができる程度に固形化していれば良いから、高密度に圧粉する必要はなく５０％以上あれば良い。そのため、圧粉を高温下で行う必要はなく冷間圧粉も可能である。むしろ、圧粉温度が高すぎると金型内壁に熱融着して離型できなくなる。圧粉温度の上限値は、５５０℃未満が好ましく、特に４００℃未満が好ましい。前記温度域では材料粉末が酸化するおそれがないため、非酸化雰囲気中で圧粉する必要はなく、大気中で圧粉することができる。さらに、前記温度域であれば、温度が高くなるほど小さいプレス圧力で所要の密度に圧粉することができ、あるいは同じプレス圧力であれば高温で圧粉するほど高密度の圧粉体ができ、ハンドリング性が向上して二次成形前の加熱時の工程管理が容易になる。
【００２８】
成形用金型から離型した圧粉体は加熱して軟化させたのち、押出、圧延等の二次成形を行って所要形状のフラックス含有Ａｌ合金ろう材とする。加熱温度は、二次成形が可能な程度に粒子が軟化すれば良く完全に溶融させる必要はないので、３００〜５５０℃が好ましい。加熱雰囲気は、比較的圧粉体密度が低く多数の気孔を含有している場合や前記加熱温度が高い場合は、ろう材成分粉末が酸化しやすいため、ろう付性の低下防止を目的として非酸化性雰囲気中で行うことが好ましいが、比較的圧粉体密度が高い場合や加熱温度が低い場合で酸化のおそれのないときは大気中で加熱しても良い。なお、非酸化性雰囲気であれば真空あるいはＮ₂、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気のいずれでも良いが、真空の場合は４Torr以下の高真空が好ましく、不活性ガス雰囲気の場合はＨ₂Ｏ濃度が５００ppm 以下、Ｏ₂濃度が５００ppm 以下に規制にされていることが好ましい。
【００２９】
【作用】
この発明にかかる４種のフラックス含有アルミニウムろう材は、いずれも、Ａｌ、ＺｎおよびＳｉを主成分とするためにろう材成分そのものが低融点である上に、５５０℃以下で溶融するＣｓ−Ｆ系フラックスを含有しているために、低い温度で溶融して良く流動する。また、ろう材成分が低融点であるために母材との融点差が拡大し、ろう付温度を広い範囲で設定可能となる。そのため、温度管理が容易になってろう付性が向上し、かつフラックスが浮上し易くなるとともにガスの巻込みが少なくなって内部欠陥の発生が抑制される。
【００３０】
また、不純物としてのＦｅ含有量が０．０１wt％以下に規制されていることにより、融点の上昇や耐食性の低下が抑制される。
【００３１】
さらに、微量添加元素としてＢｅ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｓｂ、Ｂａのうちの少なくとも１種を配合することにより、ろう材の融点をさらに下げることができ、融点降下による上記効果が助長される。
【００３２】
またさらに、Ｍｎ、Ｃｒのうちの少なくとも１種を配合することにより、ろう材強度が向上する。
【００３３】
【実施例】
次に、この発明のフラックス含有アルミニウムろう材の具体的実施例について説明する。
【００３４】
ろう材成分として各元素の単体粉末および合金粉末、フラックス成分としてＣｓＡｌＦ₄粉末およびＫＡｌＦ₄粉末を用意した。粒径は、Ａｌ粉末が１００μｍ、Ｚｎ粉末が５０μｍ、Ｓｉ粉末が１０μｍ、その他の微量元素粉末が５μｍ、合金粉末が１００μｍ、フラックス粉末が１０μｍである。
【００３５】
フラックス含有アルミニウムろう材の製造に際し、まず前記ろう材成粉末およびフラックス粉末を後掲の表１に示す割合で配合して混合粉末を調製した。なお、ろう材成分として実施例１、３、５、７、９、１１、１３、１５および比較例１７については単独粉末を所要割合で混合した混合粉末を使用し、その他は所要組成の合金粉末を使用した。但し、表１中のＦｅの含有量は、敢えて配合したものではなく、Ｆｅ以外の材料粉末を配合した結果、不純物として含まれていたものである。
【００３６】
次に、前記混合粉末を直径３インチ×高さ１５０mmの円筒形の金型内に充填し、大気中でプレスを用い圧粉成形した。圧粉体を金型から取り出したところ、内部に多数の気孔を含みやや脆いものであったが、離型等のハンドリングには十分に耐える強度を有するものであった。次いで、前記圧粉体を、Ｈ₂Ｏ濃度が１００ppm 以下、Ｏ₂濃度が１００ppm 以下に規制した窒素ガス中で１２０分間加熱した。続いて、この圧粉体を直径２mmの線状に押出した。
【００３７】
【表１】

【００３８】
表１の各実施例および各比較例に示すフラックス含有アルミニウムろう材についてろう付試験を行いった。ろう付試験は、ＪＩＳＡ３００３からなる８mmφのパイプとＪＩＳＡ６０６３からなる穴明きブロックとを組合わせて、上記線状ろう材を用いて種々のろう付温度で自動トーチろう付するものとした。そして、得られたろう付品について、ろう付性、内部欠陥率、ろう付部の強度について、次の方法で評価するとともに、これらを総合的に評価した。
（ろう付性）
外観および断面を観察して評価した。ろう付長さが１０mm以上ある継手でろう付試験を行い、５mm以上のろうの流れのあるものを良好とした。
【００３９】
○：外観、ろう流れともに良好
△：外観あるいはろう流れ性のいずれか一方が不良
×：外観、ろう流れ性がともに不良
（内部欠陥率）
ろう材の流れた面積に対する欠陥の面積率で示す。なお、ろう流れ長さが５mmに達していないものはそれも欠陥とみなした。
（強度）
パイプとブロックをチャッキングして引張試験を行い評価した。
【００４０】
○：パイプ破断
△：パイプとフィレットの境界で破断
×：フィレットで破断
以上の試験結果より、この発明の実施例にかかるフラックス含有アルミニウムろう材は、接合部に所定量のフラックスを供給してろう付作業性が良いことはもとより、Ｃｓ−Ｆ系フラックスを使用することにより従来よりも低い温度でろう付ができるようになり、母材との融点差が大きくなってろう付の温度管理が容易になりろう付性が向上するとともに、内部欠陥が抑制されることを確認しえた。特に、Ｂｅ群元素の添加により、ろう材の融点がさらに下がって流動性が改善され、上記効果が顕著になった。また、Ｍｎ群元素を添加することにより、ろうの強度が向上して、継手強度が改善された。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の第１乃至第４のフラックス含有アルミニウムろう材は、いずれも、ろう材成分およびフラックス成分を含有し、かつそのろう材成分とフラックス成分とが重量比で９５：５〜７０：３０の割合で配合されたフラックス含有アルミニウムろう材であって、前記ろう材成分は、主成分としてＡｌの他にＺｎ：２０〜６０wt％、Ｓｉ：０．０５〜２０wt％を含有し、かつ前記フラックス成分は、融点が５５０℃以下のＣｓ−Ｆ系フラックスであるから、従来のＡｌ−Ｚｎ−Ｓｉ系ろう材よりも低い温度で溶融する。そのため、この発明のアルミニウム材のろう付方法において、ろう付温度管理が容易になり、ろう流れが良く内部欠陥のない良好なろう付を達成でき、この発明のアルミニウムろう付品を得ることができる。また、ろう付温度が低いことで母材への熱影響が少なく、母材強度を低下させることがない。また、不純物中のＦｅ含有量が０．０１wt％以下であるため、融点の上昇や耐食性の低下というような不都合もない。また、接合部へ常に一定量のフラックスを供給することができ、別途供給する必要もない。
【００４２】
さらに、第２および第４のフラックス含有アルミニウムろう材において、ろう材成分として、Ａｌ、ＺｎおよびＳｉの他に、Ｂｅ、Ｌａ、Ｓｒ、Ｂｉ、Ｍｇ、Ｌｉ、Ｓｂ、Ｂａのうちの少なくとも１種が合計で０．０１〜０．５wt％添加されているためさらに融点が下がり、上述の低い温度でのろう付の効果が助長される。
【００４３】
さらに、第３および第４のフラックス含有アルミニウムろう材において、ろう材成分として、Ａｌ、ＺｎおよびＳｉの他に、Ｍｎ：０．５〜１．５wt％またはＣｒ：０．１〜０．５wt％のうちの少なくとも１種が添加されているために、ろう材強度が向上し、ひいてはろう付品強度が向上する。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flux-containing aluminum brazing material used for brazing an aluminum material.
[0002]
In this specification, the term “aluminum” is used to include aluminum and its alloys.
[0003]
[Prior art]
In brazing of an aluminum material, a brazing material having a melting point lower than that of the base material is used, and the brazing temperature is set to an intermediate temperature between the melting point of the base material and the melting point of the brazing material. At this time, if the melting point difference between the base material and the brazing material is small, the settable range of the brazing temperature becomes narrow, and the temperature control is difficult and good brazing properties cannot be obtained.
[0004]
Conventionally, Al-8-11 wt% Si alloy having a melting point of 577 ° C. or higher has been widely used as the aluminum brazing material. From the above viewpoint, the present applicant brazes at a lower melting point of 550 ° C. or lower. A possible Al—Zn—Si alloy brazing material was proposed (Japanese Patent Application No. 6-182481).
[0005]
In the case of flux brazing, since a flux having a lower melting point than that of the brazing material is required, a chloride flux having a low melting point is conventionally used. In general, the flux is supplied by applying a flux suspension or supplying a gaseous flux into a brazing atmosphere.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, even the above-described Al—Zn—Si alloy brazing material does not have a sufficient melting point difference depending on the base material, and a brazing material having a lower melting point is required to ensure a melting point difference from the base material. In addition, since the fluidity of the brazing is insufficient, there is a problem that an outgassing defect occurs and an internal defect after brazing occurs.
[0007]
Furthermore, when a chloride flux is used, the flux itself has a low melting point, but it is constrained by the melting point of the brazing material so that brazing temperature control is not maintained, and since it is corrosive, residual flux after brazing. It is indispensable to remove the cleaning. In addition, the flux supply operation itself is troublesome and it is difficult to optimize and equalize the supply amount.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and intends to provide a flux-containing aluminum brazing material capable of achieving better brazing at a lower temperature than the prior art from both the brazing material and the flux. It is.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The first flux-containing aluminum brazing material of the present invention contains a brazing filler metal component and a flux component for the purpose of improving brazing properties at low temperatures, and the brazing filler metal component and the flux component are 95: 5 to 5 by weight. A flux-containing aluminum brazing material blended at a ratio of 70:30, wherein the brazing filler metal component contains Zn: 20 to 60 wt%, Si: 0.05 to 20 wt%, and consists of the balance Al and inevitable impurities. The Fe content in the impurities is 0.01 wt% or less , and the flux component is a Cs—F flux having a melting point of 550 ° C. or less.
[0010]
Further, the second flux-containing aluminum brazing material is further composed of Be, La, Sr, Bi, Mg, and the like in the brazing filler metal component of the first flux-containing aluminum brazing material for the purpose of improving the brazing property at a lower temperature. It contains at least one of Li, Sb, and Ba in a total amount of 0.01 to 0.5 wt%.
[0011]
Further, the third flux-containing aluminum brazing filler metal is Mn: 0.5 to 1.5 wt% or Cr: 0.1 to 0 in the brazing filler metal component of the first flux-containing aluminum brazing filler material for the purpose of improving the strength. It contains at least one of 5 wt%.
[0012]
Further, the fourth flux-containing aluminum brazing material further includes Be, La, Sr, Bi, Mg in the brazing filler metal component of the first flux-containing aluminum brazing material for the purpose of improving brazing properties and strength at a lower temperature. , Li, Sb, Ba in a total of 0.01 to 0.5 wt%, and at least one of Mn: 0.5 to 1.5 wt% or Cr: 0.1 to 0.5 wt% 1 type is contained, It is characterized by the above-mentioned.
[0013]
The method for producing a flux-containing aluminum brazing material according to the present invention comprises mixing the flux-containing aluminum brazing material according to any one of claims 1 to 4 at a predetermined ratio with a brazing filler metal component powder and a flux component powder. It is characterized in that the powder is compacted and solidified into a green compact by pressurizing the powder, and then the green compact is heated and then secondarily formed into a required shape.
[0014]
The method for brazing an aluminum material according to the present invention is characterized by using the flux-containing aluminum brazing material according to any one of claims 1 to 4 and brazing the aluminum material.
[0015]
The aluminum brazed product of the present invention is characterized by being brazed by the method described in claim 6.
[0016]
The four types of flux-containing aluminum brazing materials according to the present invention are each composed of a brazing filler metal component and a specific flux component, and each brazing filler metal component is composed of a main component group of Al, Zn, and Si, and this main component. Element group and additive element group (hereinafter abbreviated as “Be group”) effective for melting point drop and fluidity improvement of Be, La, Sr, Bi, Mg, Li, Sb and Ba, and / or Mn and Cr And an additive element group (hereinafter abbreviated as “Mn group”) that is effective in improving the strength. That is, the brazing filler metal component of the first flux-containing aluminum brazing material is only the main component group, the brazing filler metal component of the second flux-containing aluminum brazing filler material is the main component group and the Be group, and the third flux-containing aluminum brazing material. Is composed of a main component group and a Mn group, and the fourth flux-containing aluminum brazing material is composed of a main component group, a Be group and a Mn group.
[0017]
Of the main component elements Al, Zn, and Si, Zn has the effect of lowering the melting point of the brazing material. The brazing material is preferably one that melts at a temperature lower by 150 ° C. or more than the base material. In the brazing filler metal component composition, if the Zn content is less than 20 wt%, the melting point does not drop until brazing is possible at 550 ° C. or less, and if it exceeds 60 wt%, the melting point can be further lowered, but the melting temperature of the brazing filler metal Since the range becomes wide, shrinkage cavities are likely to occur during solidification, which may reduce the airtightness of the brazed portion. Therefore, the Zn content needs to be 20 to 60 wt%. The preferable lower limit of Zn content is 25 wt%, and the preferable upper limit is 45 wt%. Si also has the effect of lowering the melting point of the brazing material. If the Si content is less than 0.05 wt%, the effect is poor, and even if the content is increased beyond 20 wt%, the effect is not only saturated but also the workability is lowered. Accordingly, the Si content needs to be 0.05 to 20 wt%, and the preferable lower limit value of the Si content is 2 wt% and the preferable upper limit value is 8 wt%.
[0018]
Each element of the Be group, Be, La, Sr, Bi, Mg, Li, Sb, and Ba is a component that is effective for further lowering the melting point and improving the flowability of the wax by adding a trace amount. These elements are treated equally in the above-mentioned effect, and it is sufficient that at least one kind is contained, and when the total amount is less than 0.01 wt% in the brazing filler metal component composition, the above-mentioned effect is poor, and 0 If the amount exceeds 0.5 wt%, the effect is saturated and there is no point in adding a large amount. Therefore, the content of the Be group element needs to be 0.01 to 0.5 wt% in total, and the preferred lower limit is The upper limit is preferably 0.1 wt%, and is preferably 0.4 wt%.
[0019]
Each element of the Mn group, Mn and Cr are components that are effective in improving the strength of the brazing filler metal by adding a trace amount. These elements are treated equally in the above effects, and it is sufficient that at least one kind is contained. When the Mn content is less than 0.5 wt% and the Cr content is less than 0.1 wt%, the above effects are obtained. Even if the Mn content exceeds 1.5% and the Cr content exceeds 0.5 wt%, the effect is saturated. Therefore, the Mn content needs to be 0.5 to 1.5%, the preferred lower limit is 1.0 wt%, and the preferred upper limit is 1.3 wt%. The Cr content needs to be 0.1 to 0.5 wt%, the preferred lower limit is 0.3 wt%, and the preferred upper limit is 0.4 wt%.
[0020]
In the brazing filler metal component composition, the balance of each element is Al, and the presence of inevitable impurities is allowed. However, if Fe is contained as a large amount of impurities, the melting point increases and the corrosion resistance decreases, so the Fe content Must be regulated to 0.01 wt% or less.
[0021]
Moreover, it is preferable to use a flux component that is another component constituting the flux-containing aluminum brazing material, whose melting point is lower by 30 ° C. or more than the melting point of the brazing material component, and melts at 550 ° C. or less. Use things. Further, since it is also necessary to be non-corrosive, in the present invention, a Cs-F type is used. Specifically, a cesium fluoroaluminate complex, CsαAlFα + 3 (α is a natural number), a mixture of CsF and KF + AlF ₃ , or the like.
[0022]
Furthermore, in the composition of the flux-containing aluminum brazing material, the content ratio of the brazing filler metal component and the flux component is required to be 95: 5 to 70:30 by weight ratio. This is because if the amount of flux is less than 95: 5, sufficient flux action cannot be exhibited and good bonding becomes difficult, while if the amount of flux exceeds 70:30, it becomes brittle and solidification becomes difficult. It is. A particularly preferable ratio of the brazing filler metal component and the flux component is 90:10 to 80:20.
[0023]
In the flux-containing aluminum brazing material according to the present invention, the brazing material component powder and the flux component powder are mixed at a predetermined ratio, and the mixed powder is pressed and solidified into a green compact, and then the green compact is heated. Then, it is preferable to manufacture by carrying out secondary shaping | molding to a required shape.
[0024]
As the brazing filler metal component powder, individual powders such as Al powder, Zn powder, Si powder, and Be powder may be mixed in a required ratio, or an alloy powder having a required composition may be used. Further, an alloy powder and a single powder may be used in combination such that an Al—Zn—Si alloy powder is used as a main component and a single powder is used as a trace additive element.
[0025]
As the brazing filler metal component powder and the flux powder, it is preferable to use a powder whose particle size is adjusted in order to increase the density of the green compact as much as possible and to disperse it uniformly. Specifically, the particle size is preferably 10 to 100 μm, and the flux is a brazing filler material component such that Al ≧ Zn>Si> trace addition element> flux, Al <Zn>Si> flux, alloy> flux. When using a single powder as a brazing filler metal component, it is preferable to make the particle size smaller as the content is smaller.
[0026]
The brazing material component powder is preferably a spherical powder such as an atomized powder in order to increase the density of the green compact as much as possible.
[0027]
The green compact is generally manufactured by filling the mold with material powder. However, it should be solidified to the extent that it can be released from the mold and handled in the next process even in a fragile state containing many pores. Therefore, it is not necessary to compact at high density, and 50% or more is sufficient. Therefore, it is not necessary to perform compaction at high temperature, and cold compaction is also possible. On the contrary, if the compacting temperature is too high, it cannot be released from the mold inner wall by heat fusion. The upper limit of the compacting temperature is preferably less than 550 ° C, particularly preferably less than 400 ° C. Since there is no possibility that the material powder is oxidized in the temperature range, it is not necessary to compact in a non-oxidizing atmosphere, and the powder can be compacted in the air. Furthermore, if it is the temperature range, the higher the temperature, the smaller the pressing pressure can be compacted to the required density, or the same pressing pressure, the higher the compaction is, the higher the density is, Handling property is improved, and process management at the time of heating before secondary molding becomes easy.
[0028]
The green compact released from the molding die is heated and softened, and then subjected to secondary molding such as extrusion and rolling to obtain a flux-containing Al alloy brazing material having a required shape. The heating temperature is preferably 300 to 550 ° C. because the particles need only be softened to the extent that secondary molding is possible and does not need to be completely melted. The heating atmosphere has a relatively low green compact density and contains a large number of pores, and when the heating temperature is high, the brazing filler metal component powder tends to oxidize. Although it is preferable to carry out in an oxidizing atmosphere, heating may be performed in the atmosphere when the density of the green compact is relatively high or the heating temperature is low and there is no risk of oxidation. In addition, as long as it is a non-oxidizing atmosphere, either a vacuum or an inert gas atmosphere such as N ₂ or Ar may be used, but in the case of a vacuum, a high vacuum of 4 Torr or less is preferable, and in the case of an inert gas atmosphere, the concentration of H ₂ O Are preferably regulated to 500 ppm or less and O ₂ concentration to 500 ppm or less.
[0029]
[Action]
All of the four types of flux-containing aluminum brazing materials according to the present invention are mainly composed of Al, Zn, and Si, so that the brazing filler metal component itself has a low melting point and melts at 550 ° C. or lower. Since it contains a system flux, it melts at a low temperature and flows well. In addition, since the brazing filler metal component has a low melting point, the melting point difference from the base metal increases, and the brazing temperature can be set in a wide range. Therefore, temperature management is facilitated to improve the brazing property, the flux is likely to float, and the entrainment of gas is reduced to suppress the occurrence of internal defects.
[0030]
Moreover, since Fe content as an impurity is regulated to 0.01 wt% or less, an increase in melting point and a decrease in corrosion resistance are suppressed.
[0031]
Furthermore, by blending at least one of Be, La, Sr, Bi, Mg, Li, Sb, and Ba as a trace additive element, the melting point of the brazing material can be further lowered, and the above-described effect due to the melting point drop can be obtained. Be encouraged.
[0032]
Furthermore, the brazing filler metal strength is improved by blending at least one of Mn and Cr.
[0033]
【Example】
Next, specific examples of the flux-containing aluminum brazing material of the present invention will be described.
[0034]
Single element powder and alloy powder of each element were prepared as brazing filler metal components, and CsAlF ₄ powder and KAlF ₄ powder were prepared as flux components. The particle sizes are 100 μm for Al powder, 50 μm for Zn powder, 10 μm for Si powder, 5 μm for other trace element powders, 100 μm for alloy powder, and 10 μm for flux powder.
[0035]
In producing the flux-containing aluminum brazing material, first, the brazing material powder and the flux powder were blended in the proportions shown in Table 1 below to prepare a mixed powder. For Examples 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 and Comparative Example 17, a mixed powder obtained by mixing a single powder in a required ratio is used as the brazing material component, and the other is an alloy powder having a required composition. It was used. However, the content of Fe in Table 1 is not intentionally blended but is included as an impurity as a result of blending material powders other than Fe.
[0036]
Next, the mixed powder was filled into a cylindrical mold having a diameter of 3 inches and a height of 150 mm, and compacted with a press in the atmosphere. When the green compact was taken out from the mold, it was somewhat brittle with a large number of pores inside, but had sufficient strength to withstand handling such as mold release. Next, the green compact was heated for 120 minutes in nitrogen gas regulated to have an H ₂ O concentration of 100 ppm or less and an O ₂ concentration of 100 ppm or less. Subsequently, the green compact was extruded into a linear shape having a diameter of 2 mm.
[0037]
[Table 1]

[0038]
A brazing test was performed on the flux-containing aluminum brazing materials shown in the examples and comparative examples in Table 1. In the brazing test, an 8 mmφ pipe made of JIS A3003 and a perforated block made of JIS A6063 were combined, and automatic torch brazing was performed at various brazing temperatures using the above-mentioned linear brazing material. And about the obtained brazing goods, while evaluating brazing property, an internal defect rate, and the intensity | strength of a brazing part with the following method, these were evaluated comprehensively.
(Brazing)
The appearance and cross section were observed and evaluated. A brazing test was performed on a joint having a brazing length of 10 mm or more, and a joint with a brazing flow of 5 mm or more was evaluated as good.
[0039]
○: Both appearance and wax flow are good. △: Either appearance or wax flow is poor. ×: Both appearance and wax flow are poor (internal defect rate).
It is shown by the area ratio of defects with respect to the area where the brazing material flows. In addition, what the wax flow length did not reach 5 mm was also regarded as a defect.
(Strength)
A pipe and a block were chucked and evaluated by a tensile test.
[0040]
○: Pipe break Δ: Break at the boundary between the pipe and fillet ×: From the test results above the break at the fillet, the flux-containing aluminum brazing material according to the embodiment of the present invention will supply a predetermined amount of flux to the joint. In addition to having good soldering workability, brazing can be performed at a lower temperature than before by using a Cs-F flux, and the difference in melting point from the base metal becomes large, making it easy to control the temperature of brazing. It was confirmed that the brazing property was improved and the internal defects were suppressed. In particular, the addition of the Be group element further lowered the melting point of the brazing material to improve the fluidity, and the above effect became remarkable. Moreover, by adding the Mn group element, the strength of the brazing was improved and the joint strength was improved.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, each of the first to fourth flux-containing aluminum brazing materials of the present invention contains a brazing filler metal component and a flux component, and the brazing filler metal component and the flux component are 95: A flux-containing aluminum brazing material blended at a ratio of 5-70: 30, wherein the brazing filler metal component contains Zn: 20-60 wt% and Si: 0.05-20 wt% in addition to Al as the main component In addition, since the flux component is a Cs—F based flux having a melting point of 550 ° C. or less, it melts at a temperature lower than that of the conventional Al—Zn—Si based brazing material. Therefore, in the brazing method of the aluminum material of the present invention, the brazing temperature can be easily controlled, the brazing flow is good and good brazing without internal defects can be achieved , and the aluminum brazed product of the present invention can be obtained. The In addition, since the brazing temperature is low, there is little thermal influence on the base material, and the strength of the base material is not reduced. Further, Fe content in impurities 0.01 wt% or less der because, there is no inconvenience such as that reduction of the melting point of the rise and corrosion resistance. In addition, a constant amount of flux can always be supplied to the joint, and there is no need to supply it separately.
[0042]
Further, in the second and fourth flux-containing aluminum brazing materials, as a brazing material component, in addition to Al, Zn, and Si, at least one of Be, La, Sr, Bi, Mg, Li, Sb, and Ba Is added in a total of 0.01 to 0.5 wt%, the melting point is further lowered, and the brazing effect at the low temperature described above is promoted.
[0043]
Further, in the third and fourth flux-containing aluminum brazing filler metals, in addition to Al, Zn and Si, Mn: 0.5 to 1.5 wt% or Cr: 0.1 to 0.5 wt% as brazing filler metal components Since at least one of them is added, the brazing material strength is improved, and as a result, the brazed product strength is improved.

Claims

A flux-containing aluminum brazing material containing a brazing filler metal component and a flux component, wherein the brazing filler metal component and the flux component are blended at a weight ratio of 95: 5 to 70:30,
The brazing filler metal component contains Zn: 20 to 60 wt %, Si: 2 to 20 wt %, and at least one of Be, La, Sr, Bi, Mg, Li, Sb, and Ba is 0 in total. .01 to 0.5 wt %, consisting of the balance Al and inevitable impurities, Fe content in the impurities is 0.01 wt% or less,
The flux-containing aluminum brazing material, wherein the flux component is a Cs-F flux having a melting point of 550 ° C or lower.

A flux-containing aluminum brazing material containing a brazing filler metal component and a flux component, wherein the brazing filler metal component and the flux component are blended at a weight ratio of 95: 5 to 70:30,
The brazing filler metal component contains Zn: 20 to 60 wt %, Si: 2 to 20 wt %, and Mn: 0.5 to 1.5 wt % or Cr: 0.1 to 0.5 wt % At least one of the following, consisting of the balance Al and inevitable impurities, Fe content in the impurities is 0.01 wt% or less,
The flux-containing aluminum brazing material, wherein the flux component is a Cs-F flux having a melting point of 550 ° C or lower.

A flux-containing aluminum brazing material containing a brazing filler metal component and a flux component, wherein the brazing filler metal component and the flux component are blended at a weight ratio of 95: 5 to 70:30,
The brazing filler metal component contains Zn: 20 to 60 wt %, Si: 2 to 20 wt %, and at least one of Be, La, Sr, Bi, Mg, Li, Sb, and Ba is 0 in total. .01～0.5 and wt%, Mn: 0.5~1.5 wt% or Cr: contain at least one of 0.1 to 0.5 wt%, the balance being Al and inevitable impurities The Fe content in the impurities is 0.01 wt% or less,
The flux-containing aluminum brazing material, wherein the flux component is a Cs-F flux having a melting point of 550 ° C or lower.

A flux-containing aluminum brazing material containing a brazing filler metal component and a flux component, wherein the brazing filler metal component and the flux component are blended at a weight ratio of 95: 5 to 70:30,
The brazing filler metal component contains Zn: 20 to 60 wt%, Si: 0.05 to 20 wt%, and at least one of Mg, Li, Sb, and Ba in total 0.01 to 0.5 wt % The remaining Al and inevitable impurities, Fe content in the impurities is 0.01 wt% or less,
The flux-containing aluminum brazing material, wherein the flux component is a Cs-F flux having a melting point of 550 ° C or lower.

The flux-containing aluminum brazing material according to any one of claims 1 to 4, wherein the brazing material component powder and the flux component powder are mixed at a predetermined ratio, and the mixed powder is pressed and solidified into a green compact. A method for producing a flux-containing aluminum brazing material, wherein the green compact is then heated and then secondary molded into a required shape.

A brazing method for an aluminum material, characterized by brazing an aluminum material using the flux-containing aluminum brazing material according to any one of claims 1 to 4.

An aluminum brazing product, which is brazed by the method according to claim 6.