JP4041923B2 - アルミニウムのフラックスろう付け方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラックスを使用するアルミニウムまたはアルミニウム合金のろう接方法に関するものであり、フラックス自体の過剰な酸化を阻止し、しかもフラックスによって炉室構造が汚染、浸食されないアルミニウムまたはアルミニウム合金のフラックスろう付け方法とその炉を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属フッ素化合物もしくは金属フッ素化合物を含む金属塩素化合物により構成されるフラックスは、アルミニウムのろう接に当たって多用されているが、近時フラックスの使用量を最低限に止めることにより、ろう接後の水洗の用水量を低減したり、水洗工程を廃止するなどの改善が公害対策として進められている。
【０００３】
そこで、フラックスと被処理物の酸化を阻止し、フラックス効果を高めてその使用量を低減するために、気密構造をもつ金属製マッフルで炉室を構成し、この中に窒素等の不活性雰囲気を満たして目的温度まで上げ、この炉室内で加熱ろう接を行うことが、公知の技術として知られている。
【０００４】
ここで使用されるフラックスの主成分は、フッ化アルミニウム，テトラフルオロアルミニウム酸カリウム，フッ化ナトリウム等のフッ素化合物やフッ素化合物を含むアルカリ金属塩化物で構成されるものであって、その融点は５５０℃前後から最近の開発によれば５００℃までであり、これらと共にアルミニウムのろう接に用いられるＡｌ−Ｓｉ系のろう材の融点は５００〜６３０℃である。
【０００５】
従って、炉室内での加熱ろう接のための温度は５８０〜６６０℃であって、金属製マッフルは耐熱的にはこのために充分であり、例えば特開平６−２７７８２７号に記載されるステンレス鋼板の高温ろう付けのように金属製マッフルを炭素又は炭素繊維強化炭素製のマッフルに変える必要はない。従って、５８０〜６６０℃の比較的に低温で行われるアルミニウムのフラックスろう付けに炭素質のマッフルを採用することの必要性と効果をこれまでは何人も想到しなかったのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したフラックスは、アルミニウムのろう接温度域である５８０〜６６０℃では液相となり、アルミニウム表面酸化物の溶解、除去に働いて、ろう材の良好な流れを助長する。ところが、炉室を構成する金属マッフル材料にも干渉して耐熱不銹鋼の表面の酸化膜を破壊し、やがてマッフル構造に孔を穿って炉室内の雰囲気の汚染を招くことになる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明にあっては、このようなフラックスの干渉に対して侵食されにくい炭素質材料によって炉室を構成するものであって、被処理物は雰囲気で保膜されたフラックスの働きで良くろう接され、しかも炭素質耐火物によって作られた炉室はフラックスの干渉を受けても安定で破壊されることはない。これは、本発明者が見出だした全く新たな知見であって、前述した通りに今までに何人にも想到し得なかったところである。
【０００８】
高純度窒素等の不活性雰囲気は、フラックスや被処理物の過剰酸化を阻止するが、同時に炭素質からなる炉内構造物の保護にも効果をもたらす。不活性雰囲気中に混在する微量酸素は、炭素質の炉内構造物と反応して炉内構造物に微弱な酸化消耗を生ずるが、工業的には良く数年の使用に耐え得る。
【０００９】
また、炉内搬送構造物や被処理物に付着して炉内に酸素が比較的大量に持ち込まれることがあるが、炉が運転される温度域ではよく酸素と反応し、その酸化物が熱的化学的に安定な固体であって、炭素によって還元されることのない金属、例えば亜鉛やチタニウム等を炉室内に介在させることにより、外乱として侵入する気体酸素を捕捉して不動態化することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施例１
炉室をなすマッフルが、一台は図１に図示される通りの２５Ｃｒ２０Ｎｉ型の金属質であり、他の一台は図２に示す通りの純黒鉛を焼結した炭素質である二台の炉において、フラックスによる炉内の損傷と雰囲気の保守障害を比較したところ、金属質の方のマッフル２は３４２時間を経過したとき金属マッフルの底部に孔が穿き、雰囲気障害が発生したが、炭素質の方のマッフル２は１２００時間を経過した後も異常が見られなかった。
【００１１】
実施に供した二台の炉のマッフル２はいずれもトンネル状で、幅６００ｍｍ，長さ６０００ｍｍ，実効高さ１８０ｍｍであり、共に発熱体３により摂氏６００℃に保ち、一側に６０ｇのフッ素化合物を含むアルカリ金属塩化物になる融点が５４７℃のフラックスを付着させたアルミニウム製の被ろう接構造物を毎時６０個ずつ連続処理した。該アルミニウム製の被ろう接構造物にはＡｌ−Ｓｉ系で融点が５９０℃のブレージングシートがあらかじめ被覆されている。図中の符号１は断熱性の炉殻である。
【００１２】
各炉室の中央上部から毎時３０ｍ^３の高純度窒素を送ったが、これによっていずれの炉内雰囲気も酸素量２５〜５５ｐｐｍであったが、金属質のものは３４２時間を経過した頃に急速に酸素量が３００ｐｐｍ〜８８０ｐｐｍまで上昇し、穿孔部からの空気の侵入が見られた。他方、炭素質の方は１２００時間を経過した後も炉内雰囲気に異常は見られなかった。なお、炉内雰囲気中の酸素量が３００ｐｐｍを越えたとき、金属質のマッフル中で行ったアルミニウム製構造物のろう接製品はその９０％がろう接不良となった。
【００１３】
参考例１
上記実施例１の炭素質の炉室２をもつ炉において、空気を捕捉してその中に空気の滞留が見られる管状のポケットが付属しているアルミニウム製構造物を毎時６０個ずつ炉内を通過させてろう接した。このとき、炉内雰囲気中の酸素量は管状のポケットから遊離した空気により１１０ｐｐｍまで上昇した。
【００１４】
そこで、炉内に金属チタン板を介在させたところ、酸素量は３０〜５０ｐｐｍとなり、良好なろう接製品を得ることができた。介在させる金属チタン板は炉床と被処理物を支える支持具の一部に取付けられた。チタン板のチタニウムは炉内雰囲気中の酸素と反応して酸化物を作って酸素を捕捉し、雰囲気中の酸素量を減じたものである。
【００１５】
参考例２
上記参考例１において、金属チタン板を取付ける代りに金属亜鉛蒸気を炉室上部から窒素と共に送ったところ、炉内の酸素量は１０〜２５ｐｐｍとなり、良好なろう接品を得ることができた。
【００１６】
【発明の効果】
本発明法によれば、上述したところから特に実施例にて明らかな通り、アルミニウムのフラックスろう付けが長期間にわたって安定した不活性雰囲気下で行うことができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知の金属製マッフルを備えた雰囲気炉の要部の説明的な縦断面図である。
【図２】本発明の方法を実施するための炭素質のマッフルを備えた雰囲気炉の要部の説明的な縦断面図である。
【符号の説明】
１−断熱材になる炉殻
２−マッフル炉室
３−発熱体

Claims (1)

1. アルミニウムまたはアルミニウム合金のフラックスろう付け方法であって、このフラックスろう付けを純黒鉛によって囲まれた炉室内の不活性ガス雰囲気中で温度５８０〜６６０℃の範囲で行なうことを特徴とするアルミニウムまたはアルミニウム合金のろう付け方法。

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