JP3765707B2

JP3765707B2 - Brazing flux and brazing flux of aluminum or aluminum alloy material

Info

Publication number: JP3765707B2
Application number: JP2000099716A
Authority: JP
Inventors: 一孝國井; 晋齋所
Original assignee: 神鋼アルコア輸送機材株式会社
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP2000343275A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金材を５７０℃以下の温度でろう付けする低温ろう付けに有効なろう付材及びろう付用フラックスに関し、特に自動車用熱交換器部材等の大型で、ろう付け部位により昇温速度が異なる部材における昇温の遅い接合部又はヘッダとパイプとの接合部等の複雑な形状でブレージングシートが適用し難い部位に簡便かつ必要最低量のろう材を供給することができるろう付材及びろう付用フラックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用アルミニウム合金製熱交換器のろう付けには、一般的にブレージングシートが適用されている。また、ヘッダとパイプ類等との形状が複雑な接合部におけるろう付けでは、例えば、リング形状の置きろう又はペースト状の粉末ろう材が使用されている。
【０００３】
ろう付材及びそのろう付け方法としては、通常、例えば、ＪＩＳＡ４３４３及びＡ４０４５等のＡｌ−Ｓｉ系ろう材では、これらのろう材を６００℃前後に加熱する。
【０００４】
また、６００℃よりも低温度でろう付けする低温ろう付け用アルミニウム合金製ろう材としては、例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系ろう材があり、このろう材を使用して５８０℃に加熱してろう付をする（特開平８−１０４９３６号公報）。
【０００５】
更に、Ｚｎ−Ａｌ系ろう材を使用した場合には、４５０℃前後に加熱してろう付けされる（特開平６−７９４９５号公報等）。
【０００６】
更にまた、Ａｌ−Ｓｉ−（Ｚｎ）系心材とＣｕ−Ｎｉ系クラッド材を箔として使用する方法が提案されている（Development of ａ fluxes、low temperature aluminum brazing process：フレックスレス低温アルミニウムブレージング方法；ALUMINUM 第７１巻１９９５年２月２１５〜２１９頁）。
【０００７】
一方、粉末ろう材及び粉末ろう材によるろう付け方法としては、アルミニウムろう付け粉末と、ノコロック（商標名）フラックス及び液状ポリイソブチレン及び／又はその水素添加物を含有するペーストを使用するものが開示されている（特開平４−３３３３９０号公報）。
【０００８】
また、アルミニウム粉末、アルミニウムより卑な金属粉末及びフラックス材を含有するアルミニウムろう材が開示されている（特開平６−１７９０９４号公報）。
【０００９】
更に、アルミニウム合金粉末、フラックス、有機高分子バインダ及び有機溶剤を含むアルミニウム部材のトーチろう付け又は炉中ろう付け用アルミニウムろうペーストが開示されている（特開平６−３１５７８９号公報及び特開平７−１５５９８７号公報等）。
【００１０】
更にまた、アルミニウム合金、このアルミニウム合金の融点よりも高い物質及びフラックスを含有するアルミニウムろう材が開示されている（特開平７−２８４９８２号公報）。
【００１１】
ろう材成分として、Ａｌ、Ｓｉ及びフラックス成分を含む混合粉末圧粉体（平板又は線材に加工）であり、ろう材Ｓｉの含有量、ろう材とフラックスとの重量比及びその密度を規定したもの（特開平６−３０４７７８号公報）、及びこれに塩化物系フラックスを使用することにより、Ｍｇを含有するアルミニウム材のろう付けを行うもの（特開平６−９１３９３号公報）が開示されている。
【００１２】
更にまた、弗化物含有非腐食性フラックスを使用し、ろう材に電位低下成分を含有し、Ｍｇ含有アルミニウム合金をろう付けする技術が提案されている（特開平９−１３８４号公報）。
【００１３】
更にまた、自動車用ラジエータ、コンデンサ又はエバポレータ等のコア部の接合に、Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう粉末をバインダとして塗布し、加熱ろう付けする方法が提案されている（特開平３−１１４６５４号公報）。
【００１４】
そして、接合される表面の融点よりも低い融点を有する合金ろうを使用して、アルミニウムを金属表面にろう付けする方法が提案されている（特表平６−５０４４８５号公報）。これは接合表面にＳｉ、Ｃｕ及びＧｅの金属粉末と弗化物系フラックス等からなるコーティング用混合物を塗布し、５００乃至６５０℃の温度でアルミニウム材同士をろう付け接合するものである。
【００１５】
また、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ及びＺｎからなるろう材と、ＫＦ、ＬｉＦ及びＣｓＦの３元系状態図で５５０℃以下の液相線温度となる構成のフラックスからなるフラックス含有Ａｌ合金ろう材が提案されている（特開平７−１１７７号公報）。
【００１６】
更に、融点が３４０乃至５５０℃の金属粉末とバインダ及びフラックスを接合部に介在させ、ろう付け加熱する方法が提案されている（特開平３−３５８９４号公報）。
【００１７】
而して、アルミニウム合金材のろう付においては、アルミニウム合金材の表面に形成されている酸化皮膜がろうの濡れ及び流動性を阻害するため、適当なフラックスを使用して、この酸化皮膜を除去することが必要とされている。
【００１８】
従来、アルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付においては、特公昭６２−４６２８０号公報にＫＡｌＦ₃及びＫ₃ＡｌＦ₆の混合物からなるフラックス組成物が提案されている。しかし、このようなフラックスではＫＦ−ＡｌＦ₃の共晶点で融解し、フラックスとして作用するが、その溶解開始温度が５６０℃である。このため、ろう付温度は必然的に５６０℃以上になる。
【００１９】
これに対して、融点が５６０℃以上でフラックスとして作用させることができるものとしては、特公平１−４８１２０号公報に、フッ化アルミニウムとフッ化セシウムとのモル比が６７／３３乃至２６／７４に相当する組成を有するフルオロアルミニウム酸セシウム又はフルオロアルミニウム酸セシウムとフッ化アルミニウムとの混合組成物からなるフラックスが開示されている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、一般的に使用されているＡｌ−Ｓｉ系ろう材を使用したろう付け方法においては、ろう材を６００℃前後に加熱するため、加熱のための電力コストが高くなると共に、炉寿命及び治具寿命が短くなるため、熱交換器の製造コストが高くなる。また、ろう材融点からの制約により、適用対象が高融点材料の接合に限定されるという問題点がある。
【００２１】
また、特開平８−１０４９３６号公報で開示されたＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｚｎ系合金の場合には、Ｓｉ、Ｃｕ及びＺｎの含有量の調整により、５７０℃以下でのろう付けを可能とするが、低融点となる高Ｃｕ及び高Ｚｎ組成においては、ろうの濡れ性が不十分であり、十分なろう付け性能を得ることができないという問題点がある。
【００２２】
更に、特開平６−７９４９５号公報等に開示された従来のＺｎ−Ａｌ系ろう材を使用する場合は、塩化物系の腐食性フラックスを使用するため、ろう付後の洗浄が必要となり、環境及び公害の問題から廃液処理が必要になるという問題点がある。更に、このＺｎ−Ａｌ系ろう材を板材として使用する場合には、板材にするための圧延加工性に問題がある。
【００２３】
更にまた、ALUMINUM 第７１巻１９９５年２月２１５〜２１９頁に記載された方法では、ろう材としてＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金からなる心材に、Ｃｕ−Ｎｉ系合金を積層したクラッド箔を使用するため、製造コストが極めて高くなると共に、大量生産が困難であるという問題点がある。
【００２４】
一方、上述の従来の粉末ろう材を使用する方法（特開平６−１７９０９４号公報、特開平６−３１５７８９号公報、特開平７−１５５９８７号公報、特開平７−２８４９８２号公報、特開平６−３０４７７８号公報及び特開平９−１３８４号公報）では、５７０℃以下の低温度でろう付けをすることができないという問題点がある。
【００２５】
また、従来のバインダを使用するもの（特開平４−３３３３９０号公報、特開平３−１１４６５４号公報及び特開平３−３５８９４号公報）では、バインダを使用するためコストが嵩むという問題点がある。
【００２６】
更に、特開平６−９１３９３号公報に開示されたろう材はＭｇを含有するアルミニウム材のろう付けを行うものであるため、適用範囲が狭いという問題点がある。
【００２７】
更にまた、特表平６−５０４４８５号公報に開示されたろう材は、ノコロック（商標名）フラックスと、アルミニウム合金と、共晶合金を形成するＳｉ等の１つの金属粉末との粉末混合物を塗布し、６００℃前後でノコロックろう付けするものであり、昇温過程で接合すべきアルミニウム合金材とフラックス中のＳｉ粒子とが反応してＡｌ−Ｓｉ合金を形成し、これがろう材として作用してろう付けされるものである。このため、ろう付けの機構が異なる。また、ろう付け温度が５７０℃以上であるという問題点がある。
【００２８】
特開平７−１１７７号公報に開示されたろう材は、ＣｓＦを使用するためコストが嵩むという問題点がある。
【００２９】
また、特公平１−４８１２０号公報に開示されたフラックスにおいては、フルオロアルミニウム酸セシウムはフルオロアルミニウム酸カリウムに対して大量に入手できず、高価であるため、大量に使用することができないという問題点がある。更に５６０℃以下の温度でろう付できないという問題点がある。
【００３０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、５７０℃以下の温度でろう付性が優れ、簡便で必要最低量のろう付材の供給によりろう付け接合をすることができるろう付材及びアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックスを提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るろう付材は、ＫＡｌＦ₄及びＫ₃ＡｌＦ₆と、Ｋ₂ＣＯ₃、ＳｒＦ₂及びＭｇＦ₂からなる群から選択された少なくとも１種とを含有する非腐食性フラックスと、Ｓｉ：５乃至１３質量％、Ｃｕ：２乃至６質量％、Ｚｎ：１乃至５質量％及びＮｉ：０．５乃至５質量％を含有し残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる粉末ろう材と、を有し、前記Ｃｕと前記Ｚｎとの含有量の総量は５質量％以上であることを特徴とする。
【００３２】
この場合、前記非腐食性フラックスは、ＫＡｌＦ₄−Ｋ₃ＡｌＦ₆−ＳｒＦ₂系又は前記非腐食性フラックスは、ＫＡｌＦ₄−Ｋ₃ＡｌＦ₆−ＭｇＦ₂系からなることが好ましい。また、前記粉末ろう材の含有量を［Ａ］とし、前記非腐食性フラックスの含有量を［Ｂ］とするとき、前記［Ａ］と［Ｂ］との比［Ａ］／［Ｂ］は９５／５乃至６０／４０であることが好ましい。更に、前記粉末ろう材の平均粒径は、３００μｍ以下であることが好ましい。更にまた、前記非腐食性フラックスと前記粉末ろう材との混合物を、部材と部材との接合部に供給してろう付けされるものである。
【００３３】
本発明に係る第１のアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックスは、ＫＦ、ＡｌＦ₃及びＫ₂ＣＯ₃を含有し、前記ＫＦの含有量が２３．９乃至５４．５質量％、前記ＡｌＦ₃の含有量が２０．５乃至５３．１質量％、前記Ｋ₂ＣＯ₃の含有量が０．５乃至２５．０質量％であることを特徴とする。
【００３４】
本発明に係る第２のアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックスは、ＫＦ、ＡｌＦ₃及びＭｇＦ₂を含有し、前記ＫＦの含有量が２３．９乃至５４．５質量％、前記ＡｌＦ₃の含有量が２５．５乃至５３．１質量％、前記ＭｇＦ₂の含有量が０．５乃至２５．０質量％であることを特徴とする。
【００３５】
本発明に係る第３のアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックスは、ＫＦ、ＡｌＦ₃及びＳｒＦ₂を含有し、前記ＫＦの含有量が２８．５乃至５４．５質量％、前記ＡｌＦ₃の含有量が２５．５乃至５３．１質量％、前記ＳｒＦ₂の含有量が０．５乃至２０．０質量％であることを特徴とする。
【００３６】
この場合、前記ＫＦ及び前記ＡｌＦ₃は、一部又は全てがＫ₃ＡｌＦ₆又はＫＡｌＦ₄として添加されたものとすることができる。フラックスは、例えば粉末状に混合されている。また、水又はアルコールにＫ₂ＣＯ₃を溶解し、ＫＦ、ＡｌＦ₃、Ｋ₃ＡｌＦ₆及びＫＡｌＦ₄からなる群から選択された１種以上を、前記水又はアルコールに分散させ、被ろう付材の接合面に塗布するようにすることができる。アルコールの種類としては、特に制限されるものではないが、エチルアルコール、メチルアルコール及びイソプロピルアルコール等を使用することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係るろう付材及びアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックスについて詳細に説明する。本願発明者等は鋭意実験研究の結果、フラックスとして、ＫＡｌＦ₄−Ｋ₃ＡｌＦ₆系をベースとして、このＫＡｌＦ₄及びＫ₃ＡｌＦ₆に、更にＫ₂ＣＯ₃、ＳｒＦ₂及びＭｇＦ₂からなる群から選択された少なくとも１種を適宜添加した化合物からなる構成の非腐食性フラックスとすることにより、５７０℃以下のろう付け温度で接合部表面の酸化物皮膜を効果的に破壊する効果を有することを見出した。このため、５７０℃以下の低温でのろう付けが可能であり、アルミニウム接合部材との濡れ性も良好である。
【００３８】
また、ろう材組成及びフラックス組成、更にろう材組成とフラックス組成との混合比及びろう材の平均粒径を規定することにより、５７０℃以下でろう付性が優れ、簡便で必要最低量のろう付材の供給によりろう付け接合が可能であることを見出した。更に、非腐食性のフラックスを使用するため、腐食防止のための後洗浄も不要である。
【００３９】
また、５６０℃以下の温度で溶融するフラックスとして、ＫＦ、ＡｌＦ₃及びＫ₂ＣＯ₃を所定の割合で混合した混合物からなるものを知見し、このフラックスを使用することにより、５６０℃以下でろう付が可能であることを見出した。また、この組成以外にも、５６０℃以下で溶融し、フッ化物だけで構成されるフラックスとして、ＫＦ、ＡｌＦ₃並びにＭｇＦ₂及びＫ₂ＣＯ₃からなる群から選択された１種を所定の割合で混合した混合物からなるものを見出した。このフラックスを使用しても５６０℃以下でろう付が可能であることを知見した。
【００４０】
以下、本発明のろう付材及びアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックスの組成限定理由について説明する。
【００４１】
非腐食性フラックス
非腐食性フラックスとしては、ＫＡｌＦ₄−Ｋ₃ＡｌＦ₆系をベースとして、このＫＡｌＦ₄及びＫ₃ＡｌＦ₆に、更にＫ₂ＣＯ₃、ＳｒＦ₂及びＭｇＦ₂からなる群から選択された少なくとも１種を適宜添加した化合物からなる構成とすることにより、５７０℃以下のろう付け温度で接合部表面の酸化物皮膜を効果的に破壊する効果を有する。このため、５７０℃以下の低温でのろう付けが可能である。また、非腐食性フラックスなので、塩化物を使用した場合の後洗浄も不要であり、簡便に使用することができる。また、Ｋ₂ＣＯ₃はＣｓＦ等と比較して、安価である。
【００４２】
Ｓｉ：５乃至１３質量％
Ｓｉはフラックス含有アルミニウム合金ろう材の融点を低下させる作用を有する。Ｓｉの含有量が５質量％未満では、融点を低下させる効果が不十分である。一方、Ｓｉの含有量が１３質量％を超えると、フラックス含有アルミニウム合金ろう材の融点が５７０℃を超えるため、５７０℃以下でのろう付けができなくなる。従って、Ｓｉの含有量は５乃至１３質量％とすることが好ましい。なお、より好ましいＳｉの含有量は７乃至１２質量％である。
【００４３】
Ｃｕ：２乃至６質量％
Ｃｕはフラックス含有アルミニウム合金ろう材を低融点化する作用を有する。Ｃｕの含有量が２質量％未満では、フラックス含有アルミニウム合金ろう材の融点が５７０℃を超えるため、５７０℃以下でのろう付けができなくなる。従って、Ｃｕの含有量は２質量％以上とすることが好ましい。Ｃｕの含有量の上限については特に限定しないが多量に含有すると、ろう付後のろう材部位の電位が腐食から保護すべきチューブ材等の電位より貴となるため、不都合になる。Ｃｕの含有量が６質量％以下ならば実用上問題ない。
【００４４】
Ｚｎ：１乃至５質量％以上
Ｚｎはフラックス含有アルミニウム合金ろう材を低融点化する作用を有する。Ｚｎの含有量が１質量％未満では、フラックス含有アルミニウム合金ろう材の融点が５７０℃を超えるため、５７０℃以下でのろう付けができなくなる。一方、Ｚｎの含有量が５質量％を超えると、ろう付けフィレット部を優先的に腐食させ、ろう付け接合部の耐食性を劣化させる。従って、Ｚｎの含有量は１乃至５質量％とすることが好ましい。
【００４５】
ＣｕとＺｎとの含有量の総量：５質量％以上
ＣｕとＺｎとの含有量の総量が５質量％未満では、フラックス含有アルミニウム合金ろう材の融点が５７０℃を超えるため、５７０℃以下でのろう付けができなくなる。なお、Ｃｕの含有量が６質量％を超えるか、又はＺｎの含有量が５質量％を超えると、フラックス含有アルミニウム合金ろう材を低融点化する作用が飽和するため、これ以上のＣｕ及びＺｎとの添加はコストが嵩むだけである。従って、ＣｕとＺｎとの含有量の総量は５質量％以上とすることが好ましい。
【００４６】
Ｎｉ：０．５乃至５質量％
Ｎｉはろう付け時において、アルミニウム合金からなる接合部材との濡れ性を向上させる作用を有する。このため、Ｎｉは良好なフィレットを形成させるために必須の添加元素である。Ｎｉの含有量が０．５質量％未満では、濡れ性を向上させる効果が不十分である。一方、Ｎｉの含有量が５質量％を超えると、濡れ性が低下する。従って、Ｎｉの含有量は０．５乃至５質量％とすることが好ましい。更に好ましいＮｉの含有量は１乃至３質量％である。
【００４７】
なお、粉末ろう材中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属の微量添加によりＡｌ−Ｓｉ系合金中で共晶Ｓｉを微細化する改良効果によりろう付け性能は更に向上するので、それらの粉末ろう材中への微量添加は制約されない。
【００４８】
粉末ろう材の含有量［Ａ］と非腐食性フラックスの含有量［Ｂ］との比［Ａ］／［Ｂ］：９５／５乃至６０／４０
非腐食性フラックスの含有量［Ｂ］が５質量％未満では、接合部の酸化皮膜を破壊する効果が不十分である。このため、ろう付性が劣化する。一方、非腐食性フラックスの含有量［Ｂ］が４０質量％を超えると、ろう付け自体は可能であるがフィレット部外観がフラックスの残渣により汚くなる等の製品の外観不良につながる。従って、粉末ろう材の含有量［Ａ］と非腐食性フラックスの含有量［Ｂ］との比［Ａ］／［Ｂ］は９５／５乃至６０／４０とすることが好ましい。
【００４９】
粉末ろう材の平均粒径：３００μｍ以下
粉末ろう材の平均粒径は３００μｍを超えると、ろう付けは可能であるが粉末ろう材がフラックスとのペースト中で一様に分散及び懸濁し難くなり作業性が劣化する。従って、粉末ろう材の平均粒径は３００μｍ以下とすることが好ましい。より好ましい粉末ろう材の平均粒径は１００μｍ以下である。
【００５０】
アルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックス
本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付け用フラックスは以下の組成を有する。
【００５１】
▲１▼ＫＦ、ＡｌＦ₃及びＫ₂ＣＯ₃を含有する場合、ＫＦ：２３．９乃至５４．５質量％、ＡｌＦ₃：２０．５乃至５３．１質量％、Ｋ₂ＣＯ₃：０．５乃至２５．０質量％、
▲２▼ＫＦ、ＡｌＦ₃及びＭｇＦ₂を含有する場合、ＫＦ：２３．９乃至５４．５質量％、ＡｌＦ₃：２５．５乃至５３．１質量％、ＭｇＦ₂：０．５乃至２５．０質量％
▲３▼ＫＦ、ＡｌＦ₃及びＳｒＦ₂を含有する場合、ＫＦ：２８．５乃至５４．５質量％、ＡｌＦ₃：２５．５乃至５３．１質量％、ＳｒＦ₂：０．５乃至２０．０質量％。
【００５２】
本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付け用フラックスは、ＫＦ及びＡｌＦ₃に、更にＫ₂ＣＯ₃、ＭｇＦ₂及びＳｒＦ₂の少なくとも１種を含有するものである。ＫＦ及びＡｌＦ₃の混合状態のフラックスに対し、Ｋ₂ＣＯ₃、ＭｇＦ₂又はＳｒＦ₂を添加すると、フラックスの融点が降下し、従来のフラックスではろう付できなかった５６０℃以下のろう付温度でろう付が可能となる。
【００５３】
この場合に、Ｋ₂ＣＯ₃の含有量が０．５質量％以上であれば、フラックスの融点を降下させる効果が得られる。但し、フラックス中のＫ₂ＣＯ₃の含有量が２５．０質量％を超えて濃度が高くなり過ぎると、逆に融点が上昇し、また、フッ化物の濃度が減少することになるため、ろう付に必要なフッ素が少なくなり、アルミニウム及びアルミニウム合金材のろう付には適さなくなる。従って、Ｋ₂ＣＯ₃の含有量は０．５乃至２５.０質量％とする。
【００５４】
Ｋ₂ＣＯ₃を使用した場合、他の成分であるＫＦ及びＡｌＦ₃の割合は、夫々２３.９質量％以上、２０.５質量％以上は必要であり、ＫＦの含有量が２３.９質量％未満、ＡｌＦ₃の含有量が２０.５質量％未満では、フラックスの融点が高くなってしまい、低温ろう付に適さない。また、ＫＦの含有量が５４．５質量％を超え、ＡｌＦ₃の含有量が５３．１質量％を超えると、同様に、フラックスの融点が高くなってしまい、低温ろう付に適さない。
【００５５】
従って、ＫＦの含有量は２３．９乃至５４．５質量％とし、ＡｌＦ₃の含有量は２０．５乃至５３．１質量％とし、Ｋ₂ＣＯ₃の含有量は０．５乃至２５．０質量％とする。より好ましくは、ＫＦは３３．１乃至５４．０質量％であり、ＡｌＦ₃は３６．０乃至５３．１質量％であり、Ｋ₂ＣＯ₃は１．０乃至１５．０質量％である。
【００５６】
また、ＭｇＦ₂及びＳｒＦ₂もＫ₂ＣＯ₃と同様の作用を奏する。即ち、ＭｇＦ₂及びＳｒＦ₂もＫ₂ＣＯ₃と同様に、ＫＦ及びＡｌＦ₃の混合状態のフラックスに対し、そのフラックスの融点を降下させ、従来のフラックスではろう付できなかった５６０℃以下のろう付温度でのろう付を可能とする。
【００５７】
ＭｇＦ₂又はＳｒＦ₂の含有量が夫々０．５質量％以上であれば、フラックスの融点を降下させる効果が得られる。但し、この場合においても、フラックス中のＭｇＦ₂の含有量が２５.０質量％を超えるか、ＳｒＦ₂の含有量が２０．０質量％を超えて、濃度が高くなりすぎると、逆に融点が上昇し、また、フッ化物の濃度が減少することになるため、ろう付に必要なフッ素が少なくなり、アルミニウム及びアルミニウム合金材のろう付には適さなくなる。従って、ＭｇＦ₂の含有量は０．５乃至２５.０質量％、ＳｒＦ₂の含有量は０．５乃至２０．０質量％とする。
【００５８】
ＭｇＦ₂を使用した場合、他の成分であるＫＦ及びＡｌＦ₃の割合は、夫々２３.９質量％以上、２５.５質量％以上は必要であり、ＫＦの含有量が２３.９質量％未満、ＡｌＦ₃の含有量が２５.５質量％未満では、フラックスの融点が高くなり、低温ろう付に適さない。また、ＫＦの含有量が５４．５質量％を超え、ＡｌＦ₃の含有量が５３．１質量％を超えると、同様に、フラックスの融点が高くなってしまい、低温ろう付に適さない。
【００５９】
従って、ＫＦの含有量は２３．９乃至５４．５質量％とし、ＡｌＦ₃の含有量は２５．５乃至５３．１質量％とし、ＭｇＦ₂の含有量は０．５乃至２５．０質量％とする。より好ましくは、ＫＦは３３．１乃至５３．８質量％であり、ＡｌＦ₃は４１．２乃至５３．１質量％であり、ＭｇＦ₂は０．８乃至１５．０質量％である。
【００６０】
また、ＳｒＦ₂を使用した場合、他の成分であるＫＦ及びＡｌＦ₃の割合は、夫々２８.５質量％以上、２５.５質量％以上必要であり、ＫＦの含有量が２８.５質量％未満、ＡｌＦ₃の含有量が２５.５質量％未満では、フラックスの融点が高くなり、低温ろう付に適さない。また、ＫＦの含有量が５４．５質量％を超え、ＡｌＦ₃の含有量が５３．１質量％を超えると、同様に、フラックスの融点が高くなってしまい、低温ろう付に適さない。従って、ＫＦの含有量は２８．５乃至５４．５質量％とし、ＡｌＦ₃の含有量は２５．５乃至５３．１質量％とし、ＳｒＦ₂の含有量は０．５乃至２０．０質量％とする。より好ましくは、ＫＦは３３．１乃至５４．０質量％であり、ＡｌＦ₃は３６．０乃至５３．１質量％であり、ＳｒＦ₂は１．０乃至１５．０質量％である。
【００６１】
本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックスは、上述の範囲で各成分の粉末の混合物をフラックスとして使用するものである。本発明のフラックスを水又はアルコール等の液体中に懸濁させてから加熱することにより、５６０℃以下のろう付温度でろう付することができるものである。
【００６２】
また、Ｋ₂ＣＯ₃は水に対してある程度の溶解度をもつ。このため、本発明においては、ろう付前、被ろう付材の接合面にフラックスを塗布するために、水を使用するのであれば、予め水溶液中にＫ₂ＣＯ₃を溶解しておき、Ｋ₂ＣＯ₃以外の本発明で規定する物質をこの溶液に分散させて塗布し、乾燥させた後、本発明の特許請求の範囲に規定した組成となるようにして、ろう付することもできる。このような塗布方法を使用した場合でも、ろう付前のフラックスはＫ₂ＣＯ₃を他のフッ化物と混合して水溶液に懸濁させた場合と変わらず、ろう付に及ぼす影響は認められない。
【００６３】
更に、本発明に係るフラックスは、ＫＦ及びＡｌＦ₃の複合フッ化物であるＫ₃ＡｌＦ₆又はＫＡｌＦ₄をフラックスの原料として使用した場合でも、ろう付に変化がない。
【００６４】
【実施例】
以下、本発明の範囲に入るろう付材及びアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックスの実施例について、アルミニウム合金板のろう付け性を比較例と比較して具体的に説明する。図１はろう付け継手を示す模式図である。
【００６５】
第１実施例
下記表１に示す組成を有するアルミニウム合金を溶解し、非酸化性雰囲気中でのアトマイズ法により製造した。なお、ボールミル等による粉砕法により作製することもできる。
【００６６】
次に、種々の粒径に分級し粉末ろう付材として供試した。そして、下記表２に示すフラックスを混合し、ボールミルで粉砕後に供試した。粉末ろう材とフラックスとの混合にはペースト状にするため分散液として、イオン交換水を使用し濃度は２０％とし、粉末ろう材とフラックスとの混合比には下記表３に示す重量比のろう付材を作製した。なお、イオン交換水の代わりにエチルアルコールを使用することもできる。
【００６７】
次に、試験片として、ＪＩＳＨ４０００に規定されている板厚が１ｍｍ、幅が２０ｍｍ、長さが６０ｍｍのＡ３００３材を使用した。図１に示すように、２枚の試験片１を使用して、１枚を幅方向を水平にし、残りの１枚を水平にした試験片１の上に幅方向に垂直にして逆Ｔ字形状に配置し、これら試験片１の接合部に１枚当たり１乃至２ｇのろう付材２を塗布した。そして、窒素ガス雰囲気中で５７０℃の温度で５分間加熱してろう付け加熱試験を行った。その後、試験片１の外観及び断面のフィレット形成状況について評価した。
【００６８】
フィレット形状はＪＩＳＺ３２６３（１９８０）に規定されるＢＡ１２ＰＣを使用し、非腐食性フラックスにはノコロック（商標名）フラックスを使用して６０５℃でろう付けした場合を基準とした。
【００６９】
更に、ＣＡＳＳ試験による耐食性評価を行いフィレット部の優先腐食を評価した。
【００７０】
フィレット形成状況の評価は、基準と同程度のものをＡとし、若干劣るものをＢとし、ろう付けは可能であるがフィレット形成が不安定なものをＣとした。
【００７１】
ろう付けの外観の評価については、フラックス残渣も少なく清浄な表面を有するものをＡとし、若干のフラックス残渣又は変色が認められるものをＢとし、フラックスの残渣が固形状で認められ表面がざらついているもの又は黒変化して表面の汚いものをＣとした。
【００７２】
フィレット部の優先腐食を評価は、フィレット部の優先腐食性が認められないものを○とし、フィレット部が若干腐食傾向にあるが、貫通に至らない程度のものを△とし、優先腐食により貫通腐食に至るものを×とした。これらの結果を表４に示す。
【００７３】
なお、表４中で「―」は評価ができなかったものを示す。
【００７４】
【表１】

【００７５】
【表２】

【００７６】
【表３】

【００７７】
【表４】

【００７８】
上記表４に示すように、本発明の範囲に入る実施例No.１乃至１２は５７０℃以下でのろう付け性及びフィレット部の耐食性が優れるものであった。一方、比較例１３乃至１９はろう付け性及びフィレット部の耐食性について良好な結果を得ることができなかった。
【００７９】
比較例No.１３はＳｉの含有量が本発明の範囲未満であるため、５７０℃でろう付けすることができなかった。
【００８０】
比較例No.１４はＳｉの含有量が本発明の範囲を超えるため、５７０℃でろう付けがすることができなかった。
【００８１】
比較例No.１５はＮｉの含有量が本発明の範囲未満であるため、試験片と試験片との接合部の濡れ性が低下しフィレットは形成されるものの不安定であった。
【００８２】
比較例No.１６はＮｉの含有量が本発明の範囲を超えるため、試験片と試験片との接合部の濡れ性が低下しフィレットは形成されるものの不安定であった。
【００８３】
比較例No.１７はフラックスが含有されていないため、試験片と試験片との接合部の表面に形成されている酸化皮膜を破壊することができず、５７０℃でろう付けできなかった。
【００８４】
比較例No.１８はフラックスの含有量が本発明の範囲を超えているため、ろう付け性能は良好であるものの、フラックス残渣により表面清浄が汚く、ろう付け製品として不適当であると判断した。
【００８５】
比較例No.１９はＺｎの含有量が本発明の範囲を超えているため、フィレット部の優先腐食により貫通してしまった。
【００８６】
比較例No.２０はＣｕの含有量が本発明の範囲未満であるため、５７０℃でろう付することができなかった。
【００８７】
比較例No.２１はＣｕとＺｎとの含有量の総量が本発明の範囲未満であるため、５７０℃でろう付することができなかった。
【００８８】
比較例No.２２はＺｎの含有量が本発明の範囲未満であるため、５７０℃でろう付することができなかった。
【００８９】
比較例No.２３はフラックスの組成が本発明の範囲から外れるので、５７０℃でろう付することができなかった。
【００９０】
第２実施例
本発明の範囲に入る組成を有するフラックス（実施例No.１乃至３）を作製した。また、比較材（比較例No.１）として、特公昭６０−４６２８０号公報に記載されたフラックスの組成のうち、最も低い温度で融解する組成を有するフラックスを使用した。実施例No.１のフラックスの組成は４５．２質量％ＫＦ−５３．０質量％ＡｌＦ₃−１．８質量％Ｋ₂ＣＯ₃であり、実施例No.２の組成は４６．１質量％ＫＦ−５３．１質量％ＡｌＦ₃−０．８質量％ＭｇＦ₂であり、実施例No.３の組成は４４．７質量％ＫＦ−５２．８質量％ＡｌＦ₃−２．５質量％ＳｒＦ₂である。また、比較例No.１のフラックスの組成は、４６．８質量％ＫＦ−５３．２質量％ＡｌＦ₃である。
【００９１】
図２は間隙充填ろう付試験における試験材の形状及び配置を示す斜視図である。実施例及び比較例について、間隙充填ろう付試験を行い、ろう付性を評価した。図２に示すように、間隙充填ろう付試験においては、板幅方向を水平にした第２の試験材４の上に円柱状のスペーサ５をその高さ方向と試験材４の板幅方向とを平行にして配置されている。そして、第１の試験材３をその板幅方向を試験材４の上面に対して垂直にし、スペーサ５が所定の位置となるようにして試験材４の上に配置されている。なお、第１の試験材３が倒れないように、ワイヤ１０で第２の試験材４に固定されている。
【００９２】
このろう付試験においては、試験材３として、ブレージングシートを使用した。このブレージングシートの心材及び母材にＪＩＳ３００３相当材を使用し、ろう材に５５０℃以下の温度で溶融が開始するように、Ａｌ−７．５質量％Ｓｉ−４．０質量％Ｃｕ−４．０質量％Ｚｎ−２．０質量％Ｎｉの組成を有するアルミニウム合金を使用した。ブレージングシートの板厚は２．０ｍｍであり、心材の両面にブレージングシートの板厚に対して５％づつの割合でろう材がクラッドされている。
【００９３】
また、第１の試験材３は板幅が２５ｍｍ、板の長さが５５ｍｍであり、第２の試験材４はＪＩＳ３００３相当材を使用し、板幅は２５ｍｍ、板の長さは６０ｍｍである。スペーサ５はＳＵＳ３０４からなり、その直径は４ｍｍである。
【００９４】
フラックスは水に対して質量比で１０質量％となるように懸濁させたものを使用し、これをスプレーで試験材３、４の表面全体に約５ｇ／ｍ²となるように塗布し乾燥させた。
【００９５】
その後、ろう付試験は酸素濃度を２００質量ｐｐｍ以下にし、露点を−４０℃以下にした窒素雰囲気中で赤外線加熱炉により加熱し、ろう付してなされる。加熱温度は５１０乃至５９０℃とし、温度範囲における目標温度での加熱保持時間は２分とした。図３はろう付後のろう材の充填長さＦ_Lを示す模式図である。ろう付後、第１の試験材３と第２の試験材４との間に形成された接合部６における材の充填長さＦ_Lを測定した。ろう付試験において、充填長さＦ_Lが３０ｍｍ以上であれば、十分実用に耐えるものである。図４は横軸にろう付保持温度をとり、縦軸に充填長さをとってフラックスのろう付性を示すグラフ図、図５は横軸にろう付保持温度をとり、縦軸に充填長さをとってフラックスのろう付性を示すグラフ図である。図４中、○は実施例No.１を示し、●は比較例No.１を示す。図５中、○は実施例No.２を示し、△は実施利No.３を示し、●は比較例No.１を示す。この結果を図４及び図５に示す。
【００９６】
図４及び５に示すように、実施例No.１乃至３は、ろう付保持温度が５６０℃未満であっても、充填長さが３０ｍｍを超えており、十分に実用に耐えうるものであった。一方、比較例No.１は実用に耐えうるにはろう付け温度が５６０℃以上でなければならなかった。
【００９７】
第３実施例
下記表５乃至８に示す組成のフラックスを使用して、ろう付加熱温度を５５０℃とし、それ以外は第２実施例と同じ条件で間隙充填ろう付試験を行い、充填長さを測定した。ろう付試験の評価は充填長さが３０ｍｍ以上のものを○とし、充填長さが１０ｍｍ以上３０ｍｍ未満のものを△とし、充填長さが１０ｍｍ未満のものを×とした。ＫＦ、ＡｌＦ₃及びＫ₂ＣＯ₃からなるフラックスの結果を表５及び６に示す。また、ＫＦ、ＡｌＦ₃及びＭｇＦ₂からなるフラックスの結果を表７に示す。更に、ＫＦ、ＡｌＦ₃及びＳｒＦ₂からなるフラックスの結果を表８に示す。
【００９８】
【表５】

【００９９】
【表６】

【０１００】
上記表５及び６に示すように、実施例No.１乃至２０は充填長さが長く、十分実用に耐えうるものであった。特に、実施例No.３乃至８及び１３及び１７はフラックスの組成が好ましい範囲にあるので、充填長さが長く評価が良好であった。
【０１０１】
一方、比較例No.５７はＫ₂ＣＯ₃が含有されていないので、充填長さが短く評価も悪く、実用に耐えうるものではなかった。比較例No.５８、５９及び６３はＫ₂ＣＯ₃の含有量が本発明の下限値未満であるので、充填長さが短く評価も悪い。比較例No.６０及び６１はＫＦ及びＫ₂ＣＯ₃の含有量が本発明の下限値未満であるので、充填長さが短く評価も悪い。比較例No.６２はＡｌＦ₃の含有量が本発明の上限値を超え、Ｋ₂ＣＯ₃の含有量が本発明の下限値未満であるので、充填長さが短く評価も悪い。比較例No.６４及び６５はＡｌＦ₃及びＫ₂ＣＯ₃の含有量が本発明の下限値未満であるので、充填長さが短く評価も悪い。
【０１０２】
【表７】

【０１０３】
上記表７に示すように、実施例No.２１乃至３９はろう付温度が５５０℃であっても、充填長さが長く、その評価も十分実用に耐えうるものであった。特に、実施例No.２２乃至２８及び３２乃至３６は好ましい範囲にあるので、充填長さが更に長く、その評価は良好であった。
【０１０４】
一歩、比較例No.６６はＭｇＦ₂を含有していないので、５５０℃のろう付温度では充填長さが短くなり、その評価が悪く十分に実用に耐えうることができなかった。比較例No.６７及び６９はＡｌＦ₃の含有量が本発明の上限値を超え、ＭｇＦ₂の含有量が本発明の下限値未満であるので、充填長さが短くなり、その評価が悪い。比較例No.６８はＫＦの含有量が本発明の下限値未満であり、ＭｇＦ₂の含有量が本発明の上限値を超えているので、充填長さが短くなり、その評価が悪い。比較例No.７０はＡｌＦ₃の含有量が本発明の下限値未満であるので、充填長さが短くなり、その評価が悪い。
【０１０５】
【表８】

【０１０６】
上記表８に示すように、実施例No.４０乃至５６は５５０℃のろう付温度であっても、充填長さが長く、十分に実用に耐えうるろう付をすることができた。特に、実施例No.４１乃至４６及び５０乃至５４はフラックスの組成が好ましい範囲にあるため、ろう付温度が５５０℃であっても、ろう付試験の評価が良好なものであった。
【０１０７】
一方、比較例No.７１はフラックスにＳｒＦ₂が含有されていないので、充填長さが短くなり、５５０℃のろう付温度では十分なろう付をすることができなかった。比較例No.７２及び７５はＡｌＦ₃の含有量が本発明の上限値を超え、ＳｒＦ₂の含有量が本発明の下限値未満であるので、充填長さが短くなり、その評価が悪い。比較例No.７３はＳｒＦ₂の含有量が本発明の下限値未満であるので、充填長さが短くなり、その評価が悪い。比較例No.７４はＫＦの含有量が本発明の下限値未満であり、ＳｒＦ₂の含有量が本発明の上限値を超えているので、充填長さが短くなり、その評価が悪い。比較例No.７６はＡｌＦ₃の含有量が本発明の下限値未満であり、ＳｒＦ₂の含有量が本発明の上限値を超えているので、充填長さが短くなり、その評価が悪い。
【０１０８】
第４実施例
ＫＦ及びＡｌＦ₃の含有量が同じで、フラックスの原料構成が異なる下記表９及び１０に示す組成の各フラックスを使用し、第３実施例と同じ試験条件で間隙充填ろう付試験を行い、充填長さを測定した。なお、本実施例のフラックスには、フラックスの原材料のフッ化物としてＫＦ及びＡｌＦ₃を使用し、また、フラックスの原材料のフッ化物としてフッ化物の全量をＫＦ及びＡｌＦ₃の代わりに複合フッ化物であるＫＦ及びＡｌＦ₃を使用した。その結果を表９及び１０に示す。表９及び１０中で「−」はその元素が添加されていないことを示す。
【０１０９】
【表９】

【０１１０】
上記表９に示すように、実施例No.１のフッ化物を実施例No.２のように、複合フッ化物に置き換えてフラックスを作製しても、充填長さは３０ｍｍを超え、十分実用に耐えることができるものであった。
【０１１１】
【表１０】

【０１１２】
上記表１０に示すように、実施例No.３及び５のフッ化物を実施例No.４及び６のように、複合フッ化物に置き換えてフラックスを作製しても、充填長さは３０ｍｍを超え、十分実用に耐えることができるものであった。
【０１１３】
第５実施例
下記表１１に示す組成が同一のフラックスを使用し、フラックスの塗布形態を変えて第３実施例と同じ条件で間隙充填ろう付試験をし、充填長さを測定した。
【０１１４】
なお、実施例No.１はフラックスの各成分を混合した後、第１の試験材の接合面に塗布したものである。実施例No.２及び３はＫ₂ＣＯ₃を予め水及びエチルアルコールに溶解させておき、溶解液を第１の試験材の接合面に塗布し、乾燥させた後、ＫＦ、ＡｌＦ₃及びＫ₂ＣＯ₃の含有量が実施例No.１と同じになるようにＫＦ及びＡｌＦ₃を接合面に塗布したものである。この３つの実施例について比較した。この結果を表１１に示す。
【０１１５】
【表１１】

【０１１６】
上記表１１に示すように、実施例No.１乃至３ではフラックスの塗布形態によらず、充填長さが長く、その長さが３０ｍｍを超え、十分に実用に耐えうるろう付をすることができた。
【０１１７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明においては、ろう材の組成及び非腐食性フラックスの組成を規定することにより、５７０℃以下でろう付性が優れ、簡便で必要最低量のろう付材の供給によりろう付け接合をすることができる。また、非腐食性のフラックスを使用するため、腐食防止のための後洗浄も不要である。従って、自動車用熱交換器材等の大型で、ろう付け部位により昇温速度が異なる部材における昇温の遅い接合部又はヘッダとパイプとの接合部等の複雑な形状でブレージングシートが適用し難い部位に適用することができる。
【０１１８】
更に、ろう材組成と非腐食性フラックスとの混合比及びろう材の平均粒径を規定することにより、より一層５７０℃以下でろう付性が優れ、簡便で必要最低量のろう付材の供給によりろう付け接合をすることができる。
【０１１９】
また、本発明のフラックスにおいては、フラックスの組成を適切に規定しているので、アルミニウム又はアルミニウム合金材をろう付する場合に、ろう付温度を５６０℃以下５３０℃以上とすることができる。このため、ろう付に使用されるろう材及び心材に適用されるアルミニウム又はアルミニウム合金材の融点による制限が緩和され、多くのアルミニウム又はアルミニウム合金材をろう付の心材として使用することができる。
【０１２０】
また、本発明のフラックスを使用したろう付によれば、ろう付温度を５３０℃以下にすることを可能とすることができるものであり、ろう付時の昇温時間を短縮でき、加熱エネルギを減少、ひいては加熱コスト及び加熱設備の設置費用又は加熱設備の損傷に対する修理コスト等を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ろう付け継手を示す模式図である。
【図２】間隙充填ろう付試験における試験材の形状及び配置を示す斜視図である。
【図３】ろう付後のろう材の充填長さＦ_Lを示す模式図である。
【図４】横軸にろう付保持温度をとり、縦軸に充填長さをとってフラックスのろう付性を示すグラフ図である。
【図５】横軸にろう付保持温度をとり、縦軸に充填長さをとってフラックスのろう付性を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１；試験片
２；ろう付材
３、４；試験材
５；スペーサ
６；接合部
１０；ワイヤ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brazing material and brazing flux that are effective for brazing aluminum or aluminum alloy materials at a temperature of 570 ° C. or lower, and particularly to large-sized brazing parts such as automotive heat exchanger members. Therefore, it is possible to supply a simple and necessary minimum amount of brazing material to a portion where a brazing sheet is difficult to apply in a complicated shape such as a joint portion having a slow temperature rise or a joint portion between a header and a pipe in a member having a different temperature rise rate. The present invention relates to a brazing material and a brazing flux.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a brazing sheet is generally applied to brazing of an aluminum alloy heat exchanger for automobiles. Also, in brazing at joints where the shapes of the header and pipes and the like are complex, for example, a ring-shaped placing wax or a paste-like powder brazing material is used.
[0003]
As a brazing material and a brazing method thereof, for example, in an Al—Si based brazing material such as JIS A4343 and A4045, these brazing materials are heated to around 600 ° C.
[0004]
Moreover, as the brazing material made of aluminum alloy for brazing at a low temperature lower than 600 ° C., for example, there is an Al—Si—Cu—Zn brazing material, and this brazing material is used to heat to 580 ° C. And brazing (JP-A-8-104936).
[0005]
Further, when a Zn—Al based brazing material is used, it is brazed by heating to around 450 ° C. (JP-A-6-79495, etc.).
[0006]
Furthermore, a method of using an Al—Si— (Zn) core material and a Cu—Ni base clad material as a foil has been proposed (Development of a fluxes, low temperature aluminum brazing process; ALUMINUM). 71, February 1995, pages 215-219).
[0007]
On the other hand, a powder brazing material and a brazing method using a powder brazing material include a method using an aluminum brazing powder and a paste containing Nocolok (trade name) flux and liquid polyisobutylene and / or a hydrogenated product thereof. (JP-A-4-333390).
[0008]
Further, an aluminum brazing material containing aluminum powder, metal powder that is lower than aluminum and a flux material is disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 6-179094).
[0009]
Furthermore, aluminum brazing paste for torch brazing or furnace brazing of aluminum members containing aluminum alloy powder, flux, organic polymer binder and organic solvent is disclosed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-315789 and 7- No. 155987).
[0010]
Furthermore, an aluminum alloy, an aluminum brazing material containing a material having a melting point higher than the melting point of the aluminum alloy and a flux are disclosed (Japanese Patent Laid-Open No. 7-284882).
[0011]
A mixed powder green compact (processed into a flat plate or wire rod) containing Al, Si and a flux component as a brazing filler metal component, specifying the content of brazing filler metal Si, the weight ratio of the brazing filler metal and the flux, and the density thereof (JP-A-6-304778) and one that brazes an aluminum material containing Mg by using a chloride-based flux (JP-A-6-91393) is disclosed.
[0012]
Furthermore, a technique has been proposed in which a fluoride-containing non-corrosive flux is used, a brazing material contains a potential lowering component, and an Mg-containing aluminum alloy is brazed (Japanese Patent Laid-Open No. 9-1384).
[0013]
Furthermore, there has been proposed a method in which Al—Si alloy brazing powder is applied as a binder to the joining of core parts of automobile radiators, capacitors, evaporators, and the like, and heat brazing is performed (Japanese Patent Laid-Open No. 3-114654). .
[0014]
And the method of brazing aluminum to a metal surface using the brazing alloy which has melting | fusing point lower than melting | fusing point of the surface to join is proposed (Japanese Patent Publication No. 6-504485). In this method, a coating mixture made of a metal powder of Si, Cu and Ge and a fluoride-based flux is applied to the bonding surface, and aluminum materials are brazed and bonded at a temperature of 500 to 650 ° C.
[0015]
Also proposed is a flux-containing Al alloy brazing material composed of a brazing material composed of Al, Si, Cu and Zn and a flux having a liquidus temperature of 550 ° C. or lower in a ternary phase diagram of KF, LiF and CsF. (JP-A-7-1177).
[0016]
Furthermore, a method has been proposed in which a metal powder having a melting point of 340 to 550 ° C., a binder and a flux are interposed in the joint and heated by brazing (JP-A-3-35894).
[0017]
Thus, in brazing aluminum alloy materials, the oxide film formed on the surface of the aluminum alloy material inhibits the wetting and fluidity of the wax, and therefore, this oxide film is removed using an appropriate flux. There is a need to do.
[0018]
Conventionally, in the brazing of aluminum or aluminum alloy materials, Japanese Patent Publication No. 62-46280 discloses KAlF._ThreeAnd K_ThreeAlF₆A flux composition comprising a mixture of these has been proposed. However, with such a flux, KF-AlF_ThreeIt melts at the eutectic point and acts as a flux, but its melting start temperature is 560 ° C. For this reason, the brazing temperature is necessarily 560 ° C. or higher.
[0019]
On the other hand, what can be made to act as a flux at a melting point of 560 ° C. or higher is disclosed in JP-B-1-48120 in which the molar ratio of aluminum fluoride to cesium fluoride is 67/33 to 26/74. A flux composed of cesium fluoroaluminate having a composition corresponding to the above or a mixed composition of cesium fluoroaluminate and aluminum fluoride is disclosed.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a generally used brazing method using an Al—Si brazing material, since the brazing material is heated to around 600 ° C., the power cost for heating is increased, and the life and furnace life of the furnace are also improved. Since the tool life is shortened, the manufacturing cost of the heat exchanger increases. In addition, there is a problem that the object of application is limited to the joining of high melting point materials due to restrictions from the melting point of the brazing material.
[0021]
In the case of the Al—Si—Cu—Zn alloy disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-104936, brazing at 570 ° C. or lower is possible by adjusting the contents of Si, Cu and Zn. However, in the high Cu and high Zn compositions that have a low melting point, there is a problem that the wettability of the brazing is insufficient and sufficient brazing performance cannot be obtained.
[0022]
Furthermore, when using the conventional Zn-Al brazing material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-79495, etc., since a corrosive flux based on chloride is used, cleaning after brazing is required. In addition, there is a problem that waste liquid treatment is required due to pollution problems. Furthermore, when this Zn—Al brazing material is used as a plate material, there is a problem in the rolling processability for forming the plate material.
[0023]
Further, in the method described in ALUMINUM Vol. 71, pages 215 to 219, February 1995, a clad foil in which a Cu—Ni alloy is laminated on a core material made of an Al—Si—Zn alloy is used as a brazing material. Therefore, there are problems that the manufacturing cost becomes extremely high and mass production is difficult.
[0024]
On the other hand, methods using the above-mentioned conventional powder brazing materials (Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-179094, 6-315789, 7-155987, 7-284882, and 6- No. 304778 and JP-A-9-1384) have a problem that brazing cannot be performed at a low temperature of 570 ° C. or lower.
[0025]
Further, those using conventional binders (JP-A-4-333390, JP-A-3-114654, and JP-A-3-35894) have a problem that the cost increases because the binder is used.
[0026]
Furthermore, since the brazing material disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-91393 is for brazing an aluminum material containing Mg, there is a problem that the application range is narrow.
[0027]
Furthermore, the brazing material disclosed in JP-A-6-504485 is obtained by applying a powder mixture of Nocolok (trade name) flux, aluminum alloy, and one metal powder such as Si forming a eutectic alloy. Norolock brazing at around 600 ° C., and the aluminum alloy material to be joined in the temperature rising process reacts with Si particles in the flux to form an Al—Si alloy, which will act as a brazing material. It is attached. For this reason, the brazing mechanism is different. Further, there is a problem that the brazing temperature is 570 ° C. or higher.
[0028]
The brazing material disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-1177 has a problem that the cost increases because CsF is used.
[0029]
In addition, in the flux disclosed in JP-B-1-48120, cesium fluoroaluminate is not available in large quantities relative to potassium fluoroaluminate, and is expensive, so that it cannot be used in large quantities. There is. Furthermore, there is a problem that it cannot be brazed at a temperature of 560 ° C. or lower.
[0030]
The present invention has been made in view of the above problems, and has excellent brazing properties at a temperature of 570 ° C. or less, and can be brazed and joined by simply supplying the minimum amount of brazing material. It is an object of the present invention to provide a brazing flux for a metal and an aluminum or aluminum alloy material.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
  The brazing material according to the present invention is KAlF._FourAnd K_ThreeAlF₆And K₂CO_Three, SrF₂And MgF₂A non-corrosive flux containing at least one selected from the group consisting of: Si: 5 to 13mass%, Cu:2 to 6% by mass, Zn: 1 to 5mass% And Ni: 0.5 to 5massA powder brazing material containing Al and inevitable impurities, and the total content of Cu and Zn is 5%.mass% Or more.
[0032]
In this case, the non-corrosive flux is KAlF._Four-K_ThreeAlF₆-SrF₂The system or the non-corrosive flux is KAlF_Four-K_ThreeAlF₆-MgF₂It preferably consists of a system. Further, when the content of the powder brazing material is [A] and the content of the non-corrosive flux is [B], the ratio [A] / [B] of [A] and [B] is It is preferably 95/5 to 60/40. Furthermore, the average particle size of the powder brazing material is preferably 300 μm or less. Furthermore, the mixture of the non-corrosive flux and the powder brazing material is supplied to the joint between the members and brazed.
[0033]
The flux for brazing of the first aluminum or aluminum alloy material according to the present invention is KF, AlF._ThreeAnd K₂CO_ThreeThe KF content is 23.9 to 54.5% by mass, the AlF_ThreeIs contained in an amount of 20.5 to 53.1% by mass, the K₂CO_ThreeThe content of is 0.5 to 25.0 mass%.
[0034]
The flux for brazing of the second aluminum or aluminum alloy material according to the present invention is KF, AlF._ThreeAnd MgF₂The KF content is 23.9 to 54.5% by mass, the AlF_ThreeContent of 25.5 to 53.1% by mass, the MgF₂The content of is 0.5 to 25.0 mass%.
[0035]
The brazing flux of the third aluminum or aluminum alloy material according to the present invention is KF, AlF._ThreeAnd SrF₂The KF content is 28.5 to 54.5% by mass, the AlF_ThreeContent of 25.5 to 53.1% by mass, the SrF₂The content of is 0.5 to 20.0 mass%.
[0036]
In this case, the KF and the AlF_ThreeIs partly or entirely K_ThreeAlF₆Or KAlF_FourIt can be added as. The flux is mixed, for example, in powder form. Also, K in water or alcohol₂CO_ThreeKF, AlF_Three, K_ThreeAlF₆And KAlF_FourOne or more selected from the group consisting of: can be dispersed in the water or alcohol and applied to the joint surface of the brazing material. Although it does not restrict | limit especially as a kind of alcohol, Ethyl alcohol, methyl alcohol, isopropyl alcohol, etc. can be used.
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the brazing material according to the embodiment of the present invention and the brazing flux of aluminum or aluminum alloy material will be described in detail. As a result of earnest experimental research, the inventors of the present application have found that as a flux, KAlF_Four-K_ThreeAlF₆Based on the system, this KAlF_FourAnd K_ThreeAlF₆Furthermore, K₂CO_Three, SrF₂And MgF₂The effect of effectively destroying the oxide film on the surface of the joint at a brazing temperature of 570 ° C. or lower by using a non-corrosive flux composed of a compound to which at least one selected from the group consisting of It was found to have For this reason, brazing at a low temperature of 570 ° C. or less is possible, and wettability with the aluminum joining member is also good.
[0038]
Also, by specifying the brazing filler metal composition and the flux composition, the mixing ratio of the brazing filler metal composition and the flux composition, and the average particle size of the brazing filler metal, the brazing property is excellent at 570 ° C. or less, and it is simple and the minimum amount of brazing. It has been found that brazing can be performed by supplying a material. Furthermore, since non-corrosive flux is used, no post-cleaning is necessary to prevent corrosion.
[0039]
In addition, as a flux that melts at a temperature of 560 ° C. or lower, KF, AlF_ThreeAnd K₂CO_ThreeAs a result, it was found that brazing can be performed at 560 ° C. or lower by using this flux. In addition to this composition, KF, AlF can be used as a flux that is melted at 560 ° C. or lower and is composed of fluoride alone_ThreeAnd MgF₂And K₂CO_ThreeThe thing which consists of a mixture which mixed 1 type selected from the group which consists of a predetermined ratio was discovered. It has been found that brazing is possible at 560 ° C. or lower even when this flux is used.
[0040]
Hereinafter, the reasons for limiting the composition of the brazing material of the present invention and the brazing flux of aluminum or aluminum alloy material will be described.
[0041]
Non-corrosive flux
As non-corrosive flux, KAlF_Four-K_ThreeAlF₆Based on the system, this KAlF_FourAnd K_ThreeAlF₆Furthermore, K₂CO_Three, SrF₂And MgF₂By having a structure composed of a compound to which at least one selected from the group consisting of these is added as appropriate, it has the effect of effectively destroying the oxide film on the surface of the joint at a brazing temperature of 570 ° C. or lower. For this reason, brazing at a low temperature of 570 ° C. or lower is possible. Further, since it is a non-corrosive flux, post-cleaning is not necessary when chloride is used, and it can be used easily. K₂CO_ThreeIs cheaper than CsF or the like.
[0042]
  Si: 5 to 13% by mass
  Si has an action of lowering the melting point of the flux-containing aluminum alloy brazing material. Si content is 5massIf it is less than%, the effect of lowering the melting point is insufficient. On the other hand, if the content of Si exceeds 13% by mass, the melting point of the flux-containing aluminum alloy brazing material exceeds 570 ° C., and brazing at 570 ° C. or less becomes impossible. Therefore, the content of Si is 5 to 13mass% Is preferable. A more preferable Si content is 7 to 12.mass%.
[0043]
  Cu: 2 to 6% by mass
  Cu has the effect of lowering the melting point of the flux-containing aluminum alloy brazing material. Cu content is 2massIf it is less than%, the melting point of the flux-containing aluminum alloy brazing material exceeds 570 ° C., and brazing at 570 ° C. or less becomes impossible. Therefore, the Cu content is 2mass% Or more is preferable. The upper limit of the Cu content is not particularly limited, but if contained in a large amount, the potential of the brazing material portion after brazing becomes nobler than the potential of the tube material to be protected from corrosion, which is inconvenient. Cu content is 6massIf it is less than%, there is no practical problem.
[0044]
  Zn: 1 to 5% by mass or more
  Zn has the effect of lowering the melting point of the flux-containing aluminum alloy brazing material. Zn content is 1massIf it is less than%, the melting point of the flux-containing aluminum alloy brazing material exceeds 570 ° C., and brazing at 570 ° C. or less becomes impossible. On the other hand, the Zn content is 5massIf it exceeds 50%, the braze fillet portion is preferentially corroded, and the corrosion resistance of the brazed joint is deteriorated. Therefore, the Zn content is 1 to 5mass% Is preferable.
[0045]
  Total content of Cu and Zn: 5% by mass or more
  The total content of Cu and Zn is 5massIf it is less than%, the melting point of the flux-containing aluminum alloy brazing material exceeds 570 ° C., and brazing at 570 ° C. or less becomes impossible. The Cu content is 6mass% Or Zn content is 5massIf it exceeds 50%, the effect of lowering the melting point of the flux-containing aluminum alloy brazing material is saturated, so the addition of more Cu and Zn is only costly. Therefore, the total content of Cu and Zn is 5mass% Or more is preferable.
[0046]
  Ni: 0.5 to 5% by mass
  Ni has an action of improving wettability with a joining member made of an aluminum alloy at the time of brazing. For this reason, Ni is an essential additive element for forming a good fillet. Ni content is 0.5massIf it is less than%, the effect of improving wettability is insufficient. On the other hand, the Ni content is 5massWhen it exceeds%, wettability decreases. Therefore, the Ni content is 0.5 to 5mass% Is preferable. A more preferable Ni content is 1 to 3mass%.
[0047]
In addition, brazing performance is further improved by the improvement effect of refining eutectic Si in Al-Si alloys by adding a small amount of alkali metal or alkaline earth metal to the powder brazing material. There is no restriction on the addition of a trace amount to.
[0048]
  Ratio [A] / [B] of the content [A] of the powder brazing material and the content [B] of the non-corrosive flux: 95/5 to 60/40
  Non-corrosive flux content [B] is 5massIf it is less than%, the effect of destroying the oxide film at the joint is insufficient. For this reason, brazability deteriorates. On the other hand, the content [B] of the non-corrosive flux is 40.massIf it exceeds 50%, brazing itself is possible, but the appearance of the product such as the appearance of the fillet portion being soiled by the residue of the flux becomes poor. Therefore, the ratio [A] / [B] of the content [A] of the powder brazing material and the content [B] of the non-corrosive flux is preferably 95/5 to 60/40.
[0049]
Average particle size of powder brazing material: 300 μm or less
When the average particle diameter of the powder brazing material exceeds 300 μm, brazing is possible, but the powder brazing material is difficult to uniformly disperse and suspend in the paste with the flux and workability is deteriorated. Therefore, the average particle size of the powder brazing material is preferably 300 μm or less. More preferably, the average particle size of the powder brazing material is 100 μm or less.
[0050]
Aluminum or aluminum alloy brazing flux
The flux for brazing of aluminum or aluminum alloy material according to the present invention has the following composition.
[0051]
▲ 1 ▼ KF, AlF_ThreeAnd K₂CO_ThreeKF: 23.9 to 54.5% by mass, AlF_Three: 20.5 to 53.1% by mass, K₂CO_Three: 0.5 to 25.0 mass%,
(2) KF, AlF_ThreeAnd MgF₂KF: 23.9 to 54.5% by mass, AlF_Three: 25.5 to 53.1% by mass, MgF₂: 0.5 to 25.0 mass%
(3) KF, AlF_ThreeAnd SrF₂KF: 28.5 to 54.5% by mass, AlF_Three: 25.5 to 53.1% by mass, SrF₂: 0.5 to 20.0% by mass.
[0052]
The flux for brazing aluminum or aluminum alloy material according to the present invention is KF and AlF._ThreeFurthermore, K₂CO_Three, MgF₂And SrF₂It contains at least one of the following. KF and AlF_ThreeFor mixed flux of K₂CO_Three, MgF₂Or SrF₂Is added, the melting point of the flux decreases, and brazing can be performed at a brazing temperature of 560 ° C. or lower, which was not possible with conventional fluxes.
[0053]
In this case, K₂CO_ThreeIf the content of is not less than 0.5% by mass, the effect of lowering the melting point of the flux can be obtained. However, K in the flux₂CO_ThreeIf the content exceeds 25.0% by mass and the concentration becomes too high, the melting point rises, and the fluoride concentration decreases, so that less fluorine is required for brazing, It is not suitable for brazing aluminum and aluminum alloy materials. Therefore, K₂CO_ThreeThe content of is 0.5 to 25.0 mass%.
[0054]
K₂CO_ThreeIs used, other components KF and AlF_ThreeAre required to be 23.9% by mass or more and 20.5% by mass or more, respectively, the KF content is less than 23.9% by mass, AlF_ThreeIf the content of C is less than 20.5% by mass, the melting point of the flux becomes high, which is not suitable for low-temperature brazing. In addition, the content of KF exceeds 54.5% by mass, AlF_ThreeIf the content of C exceeds 53.1% by mass, the melting point of the flux is similarly increased, which is not suitable for low-temperature brazing.
[0055]
Therefore, the KF content is 23.9 to 54.5% by mass, AlF_ThreeThe content of is 20.5 to 53.1% by mass,₂CO_ThreeThe content of is 0.5 to 25.0 mass%. More preferably, KF is 33.1 to 54.0% by mass and AlF_ThreeIs 36.0 to 53.1% by mass, and K₂CO_ThreeIs 1.0 to 15.0 mass%.
[0056]
MgF₂And SrF₂Also K₂CO_ThreeHas the same effect as. That is, MgF₂And SrF₂Also K₂CO_ThreeLike KF and AlF_ThreeThus, the melting point of the flux is lowered, and brazing at a brazing temperature of 560 ° C. or lower, which cannot be brazed with a conventional flux, is possible.
[0057]
MgF₂Or SrF₂If the content of each is 0.5 mass% or more, the effect of lowering the melting point of the flux can be obtained. However, even in this case, MgF in the flux₂Content exceeds 25.0 mass%, or SrF₂If the content of S exceeds 20.0% by mass and the concentration becomes too high, the melting point increases, and the fluoride concentration decreases, so that the amount of fluorine required for brazing decreases. It becomes unsuitable for brazing aluminum and aluminum alloy materials. Therefore, MgF₂Content is 0.5 to 25.0 mass%, SrF₂The content of is 0.5 to 20.0 mass%.
[0058]
MgF₂Is used, other components KF and AlF_ThreeAre required to be 23.9% by mass or more and 25.5% by mass or more, respectively, the KF content is less than 23.9% by mass, AlF_ThreeIf the content of C is less than 25.5% by mass, the melting point of the flux becomes high, which is not suitable for low-temperature brazing. In addition, the content of KF exceeds 54.5% by mass, AlF_ThreeIf the content of C exceeds 53.1% by mass, the melting point of the flux is similarly increased, which is not suitable for low-temperature brazing.
[0059]
Therefore, the KF content is 23.9 to 54.5% by mass, AlF_ThreeContent of 25.5 to 53.1% by mass, MgF₂The content of is 0.5 to 25.0 mass%. More preferably, KF is 33.1 to 53.8% by mass and AlF_Three41.2 to 53.1% by mass, MgF₂Is 0.8 to 15.0 mass%.
[0060]
SrF₂Is used, other components KF and AlF_ThreeThe ratio of 28.5% by mass or more and 25.5% by mass or more are necessary respectively, and the KF content is less than 28.5% by mass, AlF_ThreeIf the content of C is less than 25.5% by mass, the melting point of the flux becomes high, which is not suitable for low-temperature brazing. In addition, the content of KF exceeds 54.5% by mass, AlF_ThreeIf the content of C exceeds 53.1% by mass, the melting point of the flux is similarly increased, which is not suitable for low-temperature brazing. Therefore, the KF content is 28.5 to 54.5% by mass, AlF_ThreeThe SrF content is 25.5 to 53.1% by mass.₂The content of is 0.5 to 20.0 mass%. More preferably, KF is 33.1 to 54.0% by mass and AlF_ThreeIs 36.0 to 53.1% by mass, and SrF₂Is 1.0 to 15.0 mass%.
[0061]
The aluminum or aluminum alloy flux for brazing according to the present invention uses a mixture of powders of each component as the flux within the above-mentioned range. The flux of the present invention can be brazed at a brazing temperature of 560 ° C. or lower by suspending in a liquid such as water or alcohol and then heating.
[0062]
K₂CO_ThreeHas some solubility in water. For this reason, in the present invention, if water is used to apply the flux to the joint surface of the brazing material before brazing, K is previously added to the aqueous solution.₂CO_ThreeIs dissolved, K₂CO_ThreeSubstances defined in the present invention other than the above may be dispersed in this solution, applied, dried, and then brazed so as to have the composition defined in the claims of the present invention. Even when such a coating method is used, the flux before brazing is K.₂CO_ThreeThe effect on brazing is not observed, as is the case with the mixture mixed with other fluorides and suspended in an aqueous solution.
[0063]
Furthermore, the flux according to the present invention includes KF and AlF._ThreeIs a composite fluoride of_ThreeAlF₆Or KAlF_FourEven when used as a raw material for flux, there is no change in brazing.
[0064]
【Example】
Examples of brazing materials and brazing fluxes of aluminum or aluminum alloy materials that fall within the scope of the present invention will be specifically described below in comparison with brazing properties of aluminum alloy plates. FIG. 1 is a schematic view showing a brazed joint.
[0065]
First embodiment
An aluminum alloy having the composition shown in Table 1 below was dissolved and manufactured by an atomizing method in a non-oxidizing atmosphere. It can also be produced by a pulverization method using a ball mill or the like.
[0066]
Next, the powder was classified into various particle sizes and used as a powder brazing material. And the flux shown in following Table 2 was mixed, and it used after grind | pulverizing with the ball mill. The powder brazing material and the flux are mixed in a paste form, so that ion-exchanged water is used as a dispersion and the concentration is 20%. The mixing ratio of the powder brazing material and the flux is the weight ratio shown in Table 3 below. A brazing material was produced. In addition, ethyl alcohol can also be used instead of ion-exchanged water.
[0067]
Next, as a test piece, an A3003 material having a plate thickness specified by JIS H4000 of 1 mm, a width of 20 mm, and a length of 60 mm was used. As shown in FIG. 1, two test pieces 1 are used, one is horizontal in the width direction, and the other one is horizontally inverted on the test piece 1 that is horizontal and inverted T-shaped. 1 to 2 g of brazing material 2 was applied to the joint portion of these test pieces 1. Then, a brazing heating test was performed by heating at a temperature of 570 ° C. for 5 minutes in a nitrogen gas atmosphere. Then, the external appearance of the test piece 1 and the fillet formation situation of the cross section were evaluated.
[0068]
The fillet shape was based on the case where BA12PC defined in JIS Z3263 (1980) was used, and the non-corrosive flux was brazed at 605 ° C. using Nocolok (trade name) flux.
[0069]
Furthermore, the corrosion resistance evaluation by a CASS test was performed, and the preferential corrosion of the fillet part was evaluated.
[0070]
In the evaluation of the fillet formation situation, A was the same as the standard, B was slightly inferior, and C was brazeable but the fillet formation was unstable.
[0071]
As for the evaluation of the appearance of brazing, A with a small amount of flux residue and a clean surface is designated as A, B with a slight flux residue or discoloration is observed, and the residue of the flux is recognized as solid and the surface is rough. C or a black surface change and dirty surface.
[0072]
The preferential corrosion of the fillet part is evaluated as ○ when the preferential corrosion property of the fillet part is not recognized, and △ if the fillet part is slightly corrosive but does not lead to penetration. Those that led to x were marked with x. These results are shown in Table 4.
[0073]
In Table 4, “-” indicates that the evaluation could not be performed.
[0074]
[Table 1]

[0075]
[Table 2]

[0076]
[Table 3]

[0077]
[Table 4]

[0078]
As shown in Table 4 above, Examples Nos. 1 to 12 that fall within the scope of the present invention were excellent in brazeability at 570 ° C. or less and corrosion resistance of the fillet portion. On the other hand, Comparative Examples 13 to 19 failed to obtain good results with respect to brazing and corrosion resistance of the fillet portion.
[0079]
Comparative Example No. 13 could not be brazed at 570 ° C. because the Si content was less than the range of the present invention.
[0080]
Comparative Example No. 14 could not be brazed at 570 ° C. because the Si content exceeded the range of the present invention.
[0081]
In Comparative Example No. 15, since the Ni content was less than the range of the present invention, the wettability of the joint between the test piece and the test piece was lowered, and a fillet was formed, but it was unstable.
[0082]
In Comparative Example No. 16, since the Ni content exceeded the range of the present invention, the wettability of the joint between the test piece and the test piece was lowered and the fillet was formed, but it was unstable.
[0083]
Since Comparative Example No. 17 did not contain flux, the oxide film formed on the surface of the joint between the test piece and the test piece could not be broken and could not be brazed at 570 ° C.
[0084]
Comparative Example No. 18 was judged to be unsuitable as a brazed product because the flux content exceeded the range of the present invention, but the brazing performance was good, but the surface residue was dirty due to the flux residue.
[0085]
Comparative Example No. 19 penetrated due to the preferential corrosion of the fillet portion because the Zn content exceeded the range of the present invention.
[0086]
Comparative Example No. 20 could not be brazed at 570 ° C. because the Cu content was less than the range of the present invention.
[0087]
Comparative Example No. 21 could not be brazed at 570 ° C. because the total content of Cu and Zn was less than the range of the present invention.
[0088]
Comparative Example No. 22 could not be brazed at 570 ° C. because the Zn content was less than the range of the present invention.
[0089]
Comparative Example No. 23 could not be brazed at 570 ° C. because the flux composition was out of the scope of the present invention.
[0090]
Second embodiment
Flux (Examples Nos. 1 to 3) having a composition falling within the scope of the present invention was produced. Moreover, the flux which has a composition which melt | dissolves at the lowest temperature among the compositions of the flux described in Japanese Patent Publication No. 60-46280 was used as a comparative material (comparative example No. 1). The composition of the flux of Example No. 1 is 45.2 mass% KF-53.0 mass% AlF._Three-1.8 mass% K₂CO_ThreeThe composition of Example No. 2 is 46.1 mass% KF-53.1 mass% AlF._Three-0.8 mass% MgF₂The composition of Example No. 3 is 44.7% by mass KF-52.8% by mass AlF._Three-2.5 mass% SrF₂It is. Moreover, the composition of the flux of comparative example No. 1 is 46.8 mass% KF-53.2 mass% AlF._ThreeIt is.
[0091]
FIG. 2 is a perspective view showing the shape and arrangement of the test material in the gap filling brazing test. About the Example and the comparative example, the gap filling brazing test was done and brazing property was evaluated. As shown in FIG. 2, in the gap filling brazing test, a columnar spacer 5 is placed on the second test material 4 with the plate width direction horizontal, and the height direction of the test material 4 and the plate width direction of the test material 4. Are arranged in parallel. The first test material 3 is arranged on the test material 4 so that the plate width direction is perpendicular to the upper surface of the test material 4 and the spacer 5 is in a predetermined position. The first test material 3 is fixed to the second test material 4 with a wire 10 so that the first test material 3 does not fall down.
[0092]
In this brazing test, a brazing sheet was used as the test material 3. A JIS 3003 equivalent material is used for the core material and base material of this brazing sheet, and Al-7.5 mass% Si-4.0 mass% Cu-4 is used so that melting starts at a temperature of 550 ° C. or lower. An aluminum alloy having a composition of 0.0 mass% Zn-2.0 mass% Ni was used. The thickness of the brazing sheet is 2.0 mm, and the brazing material is clad on both sides of the core material at a rate of 5% with respect to the thickness of the brazing sheet.
[0093]
Further, the first test material 3 has a plate width of 25 mm and a plate length of 55 mm, and the second test material 4 uses a JIS3003 equivalent material, the plate width is 25 mm, and the plate length is 60 mm. . The spacer 5 is made of SUS304 and has a diameter of 4 mm.
[0094]
A flux suspended at a mass ratio of 10% by mass with respect to water is used, and this is sprayed on the entire surface of the

test materials

3 and 4 at about 5 g / m.²It was applied and dried.
[0095]
Thereafter, the brazing test is performed by brazing by heating in an infrared heating furnace in a nitrogen atmosphere with an oxygen concentration of 200 ppm by mass or less and a dew point of −40 ° C. or less. The heating temperature was 510 to 590 ° C., and the heating and holding time at the target temperature in the temperature range was 2 minutes. FIG. 3 shows the filling length F of the brazing material after brazing._LIt is a schematic diagram which shows. After brazing, the filling length F of the material in the joint 6 formed between the first test material 3 and the second test material 4_LWas measured. In brazing test, filling length F_LIs 30 mm or more, it is sufficiently practical. 4 is a graph showing the brazing property of the flux with the brazing holding temperature on the horizontal axis and the filling length on the vertical axis, and FIG. 5 is the brazing holding temperature on the horizontal axis and the filling length on the vertical axis. It is a graph which shows the brazing property of a flux taking the length. In FIG. 4, ◯ indicates Example No. 1, and ● indicates Comparative Example No. 1. In FIG. 5, ◯ indicates Example No. 2, Δ indicates implementation profit No. 3, and ● indicates Comparative Example No. 1. The results are shown in FIGS.
[0096]
As shown in FIGS. 4 and 5, in Examples Nos. 1 to 3, even when the brazing holding temperature is less than 560 ° C., the filling length exceeds 30 mm, and it can sufficiently withstand practical use. It was. On the other hand, Comparative Example No. 1 had to have a brazing temperature of 560 ° C. or higher to withstand practical use.
[0097]
Third embodiment
Using the fluxes having the compositions shown in Tables 5 to 8 below, the brazing heat temperature was set to 550 ° C., and a gap filling brazing test was conducted under the same conditions as in the second example, and the filling length was measured. In the evaluation of the brazing test, a sample having a filling length of 30 mm or more was evaluated as ◯, a sample having a filling length of 10 mm or more and less than 30 mm was evaluated as Δ, and a sample having a filling length of less than 10 mm was evaluated as x. KF, AlF_ThreeAnd K₂CO_ThreeThe results of the flux consisting of are shown in Tables 5 and 6. KF, AlF_ThreeAnd MgF₂The results of the flux consisting of are shown in Table 7. Furthermore, KF, AlF_ThreeAnd SrF₂The results of the flux consisting of are shown in Table 8.
[0098]
[Table 5]

[0099]
[Table 6]

[0100]
As shown in Tables 5 and 6 above, Examples Nos. 1 to 20 had a long filling length and could withstand practical use sufficiently. In particular, Examples Nos. 3 to 8, 13 and 17 had a long filling length and good evaluation because the composition of the flux was in the preferred range.
[0101]
On the other hand, Comparative Example No. 57 is K.₂CO_ThreeWas not contained, the filling length was short, the evaluation was poor, and it could not be put into practical use. Comparative Examples No. 58, 59 and 63 are K₂CO_ThreeIs less than the lower limit of the present invention, so the filling length is short and the evaluation is poor. Comparative Examples No. 60 and 61 are KF and K₂CO_ThreeIs less than the lower limit of the present invention, so the filling length is short and the evaluation is poor. Comparative Example No. 62 is AlF_ThreeContent exceeds the upper limit of the present invention, K₂CO_ThreeIs less than the lower limit of the present invention, so the filling length is short and the evaluation is poor. Comparative Examples No. 64 and 65 are AlF_ThreeAnd K₂CO_ThreeIs less than the lower limit of the present invention, so the filling length is short and the evaluation is poor.
[0102]
[Table 7]

[0103]
As shown in Table 7 above, Examples Nos. 21 to 39 had a long filling length even when the brazing temperature was 550 ° C., and the evaluation was sufficiently practical. In particular, since Examples Nos. 22 to 28 and 32 to 36 were in the preferred range, the filling length was even longer and the evaluation was good.
[0104]
One step, Comparative Example No. 66 is MgF₂Therefore, at a brazing temperature of 550 ° C., the filling length was short, the evaluation was poor, and it was not possible to sufficiently withstand practical use. Comparative Examples No. 67 and 69 are AlF_ThreeContent exceeds the upper limit of the present invention, MgF₂Is less than the lower limit of the present invention, the filling length is shortened and the evaluation is poor. Comparative Example No. 68 has a KF content of less than the lower limit of the present invention, and MgF₂Is more than the upper limit of the present invention, the filling length is shortened and the evaluation is bad. Comparative Example No. 70 is AlF_ThreeIs less than the lower limit of the present invention, the filling length is shortened and the evaluation is poor.
[0105]
[Table 8]

[0106]
As shown in Table 8 above, Example Nos. 40 to 56 had a long filling length even at a brazing temperature of 550 ° C., and could be brazed sufficiently to withstand practical use. In particular, since Examples Nos. 41 to 46 and 50 to 54 have a preferable flux composition, the brazing test was evaluated well even when the brazing temperature was 550 ° C.
[0107]
On the other hand, Comparative Example No. 71 is SrF in the flux.₂Was not contained, the filling length was shortened, and sufficient brazing could not be performed at a brazing temperature of 550 ° C. Comparative Examples No. 72 and 75 are AlF_ThreeContent exceeds the upper limit of the present invention, SrF₂Is less than the lower limit of the present invention, the filling length is shortened and the evaluation is poor. Comparative Example No. 73 is SrF₂Is less than the lower limit of the present invention, the filling length is shortened and the evaluation is poor. In Comparative Example No. 74, the content of KF is less than the lower limit of the present invention, and SrF₂Is more than the upper limit of the present invention, the filling length is shortened and the evaluation is bad. Comparative Example No. 76 is AlF_ThreeIs less than the lower limit of the present invention, SrF₂Is more than the upper limit of the present invention, the filling length is shortened and the evaluation is bad.
[0108]
Fourth embodiment
KF and AlF_ThreeUsing the fluxes of the composition shown in Tables 9 and 10 below, in which the flux content is the same, the gap filling brazing test is performed under the same test conditions as in the third example, and the filling length is measured. did. Note that the flux of this example includes KF and AlF as the fluoride of the raw material of the flux._ThreeAnd the total amount of fluoride as the fluoride of the raw material of the flux is KF and AlF_ThreeKF and AlF are composite fluorides instead of_ThreeIt was used. The results are shown in Tables 9 and 10. In Tables 9 and 10, “-” indicates that the element is not added.
[0109]
[Table 9]

[0110]
As shown in Table 9, even if the fluoride of Example No. 1 is replaced with a composite fluoride as in Example No. 2, the filling length exceeds 30 mm and is sufficiently practical. It could withstand.
[0111]
[Table 10]

[0112]
As shown in Table 10 above, even when the fluorides of Examples No. 3 and 5 were replaced with composite fluorides as in Examples No. 4 and 6, the flux was over 30 mm. It was able to withstand practical use.
[0113]
Example 5
A flux having the same composition as shown in Table 11 below was used, and a gap filling brazing test was performed under the same conditions as in the third example by changing the application form of the flux, and the filling length was measured.
[0114]
In Example No. 1, the components of the flux were mixed and then applied to the joint surface of the first test material. Examples No. 2 and 3 are K₂CO_ThreeIs previously dissolved in water and ethyl alcohol, and the solution is applied to the joint surface of the first test material and dried, and then KF, AlF_ThreeAnd K₂CO_ThreeKF and AlF so that the content of Al is the same as in Example No. 1_ThreeIs applied to the joint surface. The three examples were compared. The results are shown in Table 11.
[0115]
[Table 11]

[0116]
As shown in Table 11 above, in Examples Nos. 1 to 3, the filling length is long and the length exceeds 30 mm regardless of the flux application form, and the brazing can sufficiently withstand practical use. did it.
[0117]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the present invention, by specifying the composition of the brazing material and the composition of the non-corrosive flux, the brazing property is excellent at 570 ° C. or less, and it is possible to simply supply the minimum amount of brazing material. Can be brazed. In addition, since non-corrosive flux is used, no post-cleaning is necessary to prevent corrosion. Therefore, it is difficult to apply a brazing sheet in a complicated shape such as a joining part with a slow temperature rise or a joining part between a header and a pipe in a large-sized member such as a heat exchanger material for automobiles whose temperature rise rate varies depending on the brazing part. Can be applied to.
[0118]
Furthermore, by specifying the mixing ratio of the brazing filler metal composition and the non-corrosive flux and the average particle diameter of the brazing filler metal, it is possible to supply a brazing filler in a simple and necessary minimum amount with excellent brazing ability at 570 ° C. or lower. Can be brazed.
[0119]
Moreover, in the flux of this invention, since the composition of the flux is specified appropriately, when brazing aluminum or an aluminum alloy material, the brazing temperature can be set to 560 ° C. or lower and 530 ° C. or higher. For this reason, the restriction | limiting by melting | fusing point of the aluminum or aluminum alloy material applied to the brazing material and core material used for brazing is eased, and many aluminum or aluminum alloy materials can be used as the core material for brazing.
[0120]
Moreover, according to the brazing using the flux of the present invention, the brazing temperature can be reduced to 530 ° C. or less, the heating time during brazing can be shortened, and the heating energy can be reduced. It is possible to reduce the heating cost and the heating equipment installation cost, or the repair cost for damage to the heating equipment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a brazed joint.
FIG. 2 is a perspective view showing the shape and arrangement of a test material in a gap filling brazing test.
Fig. 3 Filling length F of brazing material after brazing_LIt is a schematic diagram which shows.
FIG. 4 is a graph showing the brazing property of the flux with the brazing holding temperature on the horizontal axis and the filling length on the vertical axis.
FIG. 5 is a graph showing the brazing property of flux, with the horizontal axis representing the brazing holding temperature and the vertical axis representing the filling length.
[Explanation of symbols]
1: Test piece
2; Brazing material
3, 4; Test material
5: Spacer
6: Joint
10: Wire

Claims

A non-corrosive flux containing KAlF ₄ and K ₃ AlF ₆ and at least one selected from the group consisting of K ₂ CO ₃ , SrF ₂ and MgF ₂ , Si: 5 to 13% by mass , Cu: 2 To 6 mass% , Zn: 1 to 5 mass %, and Ni: 0.5 to 5 mass %, and the balance comprising Al and unavoidable impurities, and the Cu and Zn A brazing material characterized in that the total content is 5% by mass or more.

When the content of the powder brazing material is [A] and the content of the non-corrosive flux is [B], the ratio [A] / [B] of [A] to [B] is 95 / The brazing material according to claim 1, wherein the brazing material is 5 to 60/40.

The brazing material according to claim 1 or 2, wherein an average particle diameter of the powder brazing material is 300 µm or less.

The brazing material according to any one of claims 1 to 3, wherein a mixture of the non-corrosive flux and the powder brazing material is supplied to a joint portion between the members and brazed. .

The flux used for brazing aluminum or aluminum alloy material contains KF, AlF ₃ and K ₂ CO ₃ , the KF content is 23.9 to 54.5% by mass, the AlF ₃ content 20.5 to 53.1% by mass, and the content of K ₂ CO ₃ is 0.5 to 25.0% by mass.

The flux used for brazing aluminum or aluminum alloy material contains KF, AlF ₃ and MgF ₂ , the KF content is 23.9 to 54.5% by mass, and the AlF ₃ content is 25 A brazing flux for aluminum or an aluminum alloy material, characterized in that the content of MgF ₂ is 0.5 to 25.0 mass%.

The flux used for brazing aluminum or aluminum alloy material contains KF, AlF ₃ and SrF ₂ , the KF content is 28.5 to 54.5 mass%, and the AlF ₃ content is 25 A brazing flux of aluminum or aluminum alloy material, characterized in that the content of SrF ₂ is 0.5 to 20.0% by mass.

The brazing aluminum or aluminum alloy material according to any one of claims 5 to 7, wherein a part or all of the KF and the AlF ₃ is added as K ₃ AlF ₆ or KAlF _4. Attached flux.

The flux for brazing aluminum or aluminum alloy material according to any one of claims 5 to 8, wherein the flux is mixed in powder form.

Joining brazing materials by dissolving K ₂ CO ₃ in water or alcohol and dispersing one or more selected from the group consisting of KF, AlF ₃ , K ₃ AlF ₆ and KAlF _{4 in the} water or alcohol The flux for brazing aluminum or aluminum alloy material according to any one of claims 5 to 9, wherein the flux is applied to a surface.