JP4845360B2

JP4845360B2 - アルミニウム系材料のろう付け用フラックス粉末及び該フラックス粉末の塗工方法

Info

Publication number: JP4845360B2
Application number: JP2004270635A
Authority: JP
Inventors: 一義本多; 悟斎藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Jemco Inc
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co Ltd
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2024-09-17
Also published as: JP2005125406A; WO2005030434A1

Description

本発明は、マグネシウムを含有したアルミニウム系材料のろう付けに好適なフラックス粉末及びこのフラックス粉末を用いた塗工方法に関するものである。

従来よりアルミニウム系材料のろう付けには、ろう材としてアルミニウム系材料よりも若干低融点のアルミニウム−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）共晶合金が使用されている。このろう材とアルミニウム系材料を良好に接合するためには、アルミニウム系材料表面に形成される酸化被膜を除去する必要があり、この酸化被膜除去にフッ化物系フラックスが使用されている。このうち、フッ化カリウム（ＫＦ）−フッ化アルミニウム（ＡｌＦ₃）系の錯体（フルオロアルミン酸カリウム）からなる非腐食性フラックスがアルミニウム系材料表面に直接塗布又は散布が可能で、窒素雰囲気炉での連続処理ができ、ろう付け後のフラックス薄膜が安定であり、塗布又は散布したフラックス粉末を除去する必要がなく、更に低コストかつ高品質である等の様々な優れた性能を有しているため、最も広く使用されている。このＫＦ−ＡｌＦ₃系フラックスは、主成分であるＫＡｌＦ₄が溶融した状態でアルミニウム系材料表面の酸化被膜と反応し、活性なアルミニウム系材料と溶融したろう材を接合させる。
一方、アルミニウム部材を薄肉化することにより材料使用量を削減してコストダウンするとともに部材の軽量化を図るべく、強度及び耐食性に優れたマグネシウム（Ｍｇ）を含有したアルミニウム系材料の使用が検討されている。

しかし、このＫＦ−ＡｌＦ₃系フラックスは、Ｍｇを含有したアルミニウム系材料のろう付けには十分な性能を示さないという欠点を有している。具体的には、０．４重量％を越えるＭｇを含有したアルミニウム系材料のろう付けでは、次の式（１）に示すように、ろう付け中にＭｇとフラックスが反応してフラックスの主成分であるＫＡｌＦ₄が消費され、高融点のＫＭｇＦ₃やＡｌＦ₃が生成、析出する。このＫＭｇＦ₃やＡｌＦ₃がフラックス層の融点を上昇させ、溶融時の流動性を著しく低減させる。従って、溶融したフラックスは十分な広がり性が得られず、フラックスの主成分であるＫＡｌＦ₄が反応により消費されるため、アルミニウム系材料表面の酸化被膜の除去が十分に行われない。

3Mg ＋ 3KAlF₄ → 3KMgF₃(s)↓ ＋ AlF₃(s)↓ ＋ 2Al↓ ……（１）
従って現状使用されているフラックスでは、Ｍｇ含有アルミニウム系材料へのろう付けには、Ｍｇを含有しないアルミニウム系材料への塗布量の約５倍量程度を塗布しなければ、十分な広がり性が得られず、材料表面の酸化被膜の除去が行われないという問題があった。

このような上記問題点を解決する方策として、単体化合物表示にてフッ化アルミニウム６０〜５０重量％、フッ化カリウム４０〜５０重量％を含有するフルオロアルミニウム酸カリウム又はフルオロアルミニウム酸カリウムとフッ化アルミニウムとの混合組成物１００重量％と、その全量に対してフッ化アルミニウムアンモン５〜１５重量％を含有したろう付け用フラックスが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に示されたフラックスでは、Ｍｇ含有量が２重量％近辺までのアルミニウム系材料のろう付けが可能であるとしている。

また、単体化合物表示にてフッ化アルミニウム／フッ化セシウムのモル比が６７／３３〜２６／７４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ろう付け用フラックスが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２に示されたフラックスでは、Ｍｇ含有量が１重量％以下のアルミニウム系材料のろう付けで使用可能である。
特開昭６０−１８４４９０号公報（特許請求の範囲(1)、３頁左上欄１５行目〜右上欄２行目）特開昭６１−１６２２９５号公報（特許請求の範囲）

しかし、上記特許文献１に示されたフラックスでは、ろう付け過程でフッ化アンモニウム（ＮＨ₄Ｆ）の有害なヒュームが大量に発生するため、装置の腐食、安全衛生及び公害の見地から大きな問題を有していた。
また、上記特許文献２に示されたフラックスでは、高価なセシウムが原料に用いられていることから、一般的に使用されるろう付け用としては経済的ではなく、実用化されていない。また、このセシウム含有フラックスに含まれるセシウム化合物が吸湿性を有しているため、セシウム含有フラックスを使用することで、ろう付け設備の腐食の問題が発生する。

本発明の目的は、Ｍｇを含有するアルミニウム系材料のろう付けにおいて、良好な広がり性を有し、非腐食性で安全性に優れ、かつ比較的安価で経済的に優れる、広く一般用に使用できるアルミニウム系材料のろう付け用フラックス粉末及び該フラックス粉末の塗工方法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、粉末中にＫＡｌＦ₄、Ｋ₂ＡｌＦ₅、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏ及びＫ₃ＡｌＦ₆をそれぞれ含み、Ｍｇ含有量が０．１重量％〜１．０重量％のアルミニウム系材料のろう付けに用いるフラックス粉末の改良である。その特徴ある構成は、粉末の組成がＫ／Ａｌモル比１．００〜１．２０、Ｆ／Ａｌモル比３．８０〜４．１０の範囲を有し、粉末をＸ線回折分析したときのＫ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏによる２θが４４ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの間に存在する最大回折ピーク強度がＫＡｌＦ₄による最大ピーク強度の１２％以下であるところにある。
請求項１に係る発明では、粉末の組成がＫ／Ａｌモル比１．００〜１．２０、Ｆ／Ａｌモル比３．８０〜４．１０の範囲内、粉末をＸ線回折分析したときのＫ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏによる２θが４４ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの間に存在する最大回折ピーク強度がＫＡｌＦ₄による最大ピーク強度の１２％以下となるように規定して、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏの組成及び結晶性が十分に形成及び成長しないように制御する。このように規定したフラックス粉末は、Ｍｇ含有アルミニウム系材料のろう付けにおいて、従来のフラックス粉末に比べて溶融時の流動性及び広がり性が増加し、材料表面の酸化被膜の除去にも優れ、Ｍｇ含有アルミニウム系材料に対して従来のフラックス粉末を用いた場合に比べてその塗布量を大幅に低減することができ、良好なろう付けをすることができる。また、非腐食性で安全性に優れ、かつ比較的安価で経済的に優れ、広く一般用に使用することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、粉末を示差熱分析（Differential Thermal Analysis、以下、ＤＴＡ分析という。）したときの５５０℃〜５６０℃の温度範囲に検出される溶融ピーク高さが、５６０℃を越える温度範囲に検出される溶融ピーク高さよりも高いフラックス粉末である。
請求項２に係る発明では、粉末をＤＴＡ分析したときの５５０℃〜５６０℃の温度範囲に検出される溶融ピーク高さが、５６０℃を越える温度範囲に検出される溶融ピーク高さよりも高くなっていれば、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏの組成及び結晶性を十分に形成及び成長させないように制御されていることが判る。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が１７〜３３重量％であって、前記粉末の２００メッシュ篩透過率が４０％以上であるフラックス粉末である。
請求項３に係る発明では、上記粒度に調節することで静電塗装に用いる場合に好適な粉末となる。

請求項４に係る発明は、請求項３記載のフラックス粉末をアルミニウム系材料のろう付け位置に静電塗装により塗布するフラックス粉末の塗工方法である。
請求項４に係る発明では、従来の湿式塗工で行われていた塗工工程前後における洗浄工程及び乾燥工程が必要なくなるため、ろう付け工程を簡略化できる。

本発明のフラックス粉末は、粉末中にＫＡｌＦ₄、Ｋ₂ＡｌＦ₅、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏ及びＫ₃ＡｌＦ₆をそれぞれ含み、Ｍｇ含有量が０．１重量％〜１．０重量％のアルミニウム系材料のろう付けに用いるフラックス粉末の改良である。その特徴ある構成は、粉末の組成がＫ／Ａｌモル比１．００〜１．２０、Ｆ／Ａｌモル比３．８０〜４．１０の範囲を有し、粉末をＸ線回折分析したときのＫ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏによる２θが４４ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの間に存在する最大回折ピーク強度がＫＡｌＦ₄による最大ピーク強度の１２％以下であるところにある。
このように規定したフラックス粉末は、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏの組成及び結晶性が十分に形成及び成長しないように制御されているため、Ｍｇ含有量が０．１重量％〜１．０重量％のアルミニウム系材料のろう付けにおいて、従来のフラックス粉末に比べて溶融時の流動性及び広がり性が増加し、材料表面の酸化被膜の除去にも優れ、Ｍｇ含有アルミニウム系材料に対して従来のフラックス粉末を用いた場合に比べてその塗布量を大幅に低減し、良好なろう付けを得ることができる。また、非腐食性で安全性に優れ、かつ比較的安価で経済的に優れ、広く一般用に使用することができる。

ＫＦ−ＡｌＦ₃系フラックス粉末中にＫＡｌＦ₄の他に、Ｋ₂ＡｌＦ₅やＫ₃ＡｌＦ₆が存在すると、Ｍｇ含有アルミニウム系材料に対しては、次の式（２）及び式（３）に示す反応が起こる。

3Mg ＋ 2KAlF₄ ＋ K₂AlF₅ → 3KMgF₃(s)↓ ＋ KAlF₄ ＋ 2Al↓ ……（２）
3Mg ＋ 2KAlF₄ ＋ K₃AlF₆ → 3KMgF₃(s)↓ ＋ K₂AlF₅ ＋ 2Al↓ ……（３）
このような反応により、ＫＡｌＦ₄の消費が抑制され、高融点のＡｌＦ₃の析出も防止することができる。しかしながら従来より使用されているＫＦ−ＡｌＦ₃系フラックス粉末の製造は、図１（ａ）〜（ｃ）及び次の式（４）〜式（６）で示される湿式反応によって製造される。

Al(OH)₃ ＋ 4HF → HAlF₄ ＋ 3H₂O ……（４）
HAlF₄ ＋ KOH → KAlF₄↓ ……（５）
HAlF₄ ＋ HF ＋ 2KOH → K₂AlF₅・H₂O↓ ＋ H₂O ……（６）
得られた反応生成物は、図１（ｄ）〜図１（ｆ）にそれぞれ示すように、濾過洗浄工程が施され、フラックス粉末を乾燥する工程、更に粉末の粒度分布と粒子形状を制御する工程を経て製品化される。

一方、得られたフラックス粉末には、式（６）で示される湿式反応により、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏの形態の結晶粒子が存在することになる。この結晶水を含有するＫ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏは、ろう付け工程において水蒸気を発生し、アルミニウム系材料表面の酸化被膜を増加させる。従って、フラックスの流動性が低減する。

本発明者らは、Ｍｇ含有アルミニウム系材料のろう付けにおいて、フラックスの溶融時の流動性を改善し、Ｍｇ含有アルミニウム系材料表面でのＭｇとフラックスとの反応を抑制し得る、Ｍｇ含有アルミニウム系材料のろう付け可能なフラックスを開発することを進め、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す製造方法によって得られる反応生成物中の組成をＫ／Ａｌモル比１．００〜１．２０、Ｆ／Ａｌモル比３．８０〜４．１０の範囲内に規定することで、フラックスの流動性を低減させる要因となっているＫ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏの組成及び結晶性を十分に形成及び成長しないように制御し、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏを不十分な結晶性及び結晶欠陥を有した粒子とすることで、低い溶融温度で溶融時の広がり性に優れたフラックス粉末となることを見出した。このような組成を有するフラックス粉末は、溶融時の流動性及び広がり性が増していき、材料表面の酸化被膜除去にも優れるだけでなく、アルミニウム系材料表面でのＭｇとフラックスとの反応を抑制しつつ、良好なろう付け性が得られることが判明した。

本発明のフラックス粉末は、粉末中にＫＡｌＦ₄、Ｋ₂ＡｌＦ₅、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏ及びＫ₃ＡｌＦ₆をそれぞれ含み、Ｍｇ含有量が０．１重量％〜１．０重量％のアルミニウム系材料のろう付けに用いるフラックス粉末の改良である。その特徴ある構成は、粉末の組成がＫ／Ａｌモル比１．００〜１．２０、Ｆ／Ａｌモル比３．８０〜４．１０の範囲を有し、粉末をＸ線回折分析したときのＫ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏによる２θが４４ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの間に存在する最大回折ピーク強度がＫＡｌＦ₄による最大ピーク強度の１２％以下であるところにある。粉末の組成がＫ／Ａｌモル比１．００〜１．２０、Ｆ／Ａｌモル比３．８０〜４．１０の範囲内、粉末をＸ線回折分析したときのＫ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏによる２θが４４ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの間に存在する最大回折ピーク強度がＫＡｌＦ₄による最大ピーク強度の１２％以下となるように規定して、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏの組成及び結晶性が十分に形成及び成長しないように制御する。このように規定したフラックス粉末は、Ｍｇ含有アルミニウム系材料のろう付けにおいて、従来のフラックス粉末に比べて溶融時の流動性及び広がり性が増加し、材料表面の酸化被膜の除去にも優れ、Ｍｇ含有アルミニウム系材料に対して従来のフラックス粉末を用いた場合の塗布量に比べてその塗布量を大幅に低減でき、良好なろう付けを得ることができる。また、非腐食性で安全性に優れ、かつ比較的安価で経済的に優れ、広く一般用に使用することができる。本発明のフラックス粉末は、Ｍｇ含有量が０．１重量％〜１．０重量％のアルミニウム系材料のろう付けに用いるフラックス粉末であり、特に０．５重量％を越えるＭｇ含有量のアルミニウム系材料に用いるのが好適である。粉末の組成はＫ／Ａｌモル比１．００〜１．２０、Ｆ／Ａｌモル比３．８０〜４．１０の範囲であり、好ましくはＫ／Ａｌモル比１．０５〜１．１５、Ｆ／Ａｌモル比４．００〜４．１０の範囲である。粉末をＸ線回折分析したときのＫ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏによる２θが４４ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの間に存在する最大回折ピーク強度は、ＫＡｌＦ₄による最大ピーク強度の１２％以下である。

本発明のフラックス粉末は、粉末をＤＴＡ分析したときの５５０℃〜５６０℃の温度範囲に検出される溶融ピーク高さが、５６０℃を越える温度範囲に検出される溶融ピーク高さよりも高くなるように規定される。５５０℃〜５６０℃の溶融ピーク高さが、５６０℃を越える温度範囲の溶融ピーク高さよりも高くなっていれば、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏの組成及び結晶性を十分に形成及び成長させないように制御されていることが判る。

本発明のフラックス粉末を静電塗装方法に用いる場合、粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が１７〜３３重量％であって、粉末の２００メッシュ篩透過率が４０％以上とすることが好ましい。フラックス粉末を上記範囲に調製することにより、フラックス粉末が静電塗装装置の配管やノズル等に付着したり、閉塞を生じさせることがなく、かつ高い塗装性が得られる。それは、本発明のフラックス粉末の性状が、従来の柱状粒子を多く含むフラックス微粉末とは粒子形状が異なるため、粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が増加しても篩透過率や粉末流動性が低下しないためである。粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が下限値未満では、Ｍｇ含有アルミニウム材料に対する塗布量が実用上十分ではなく、上限値を越えると静電塗装装置の配管やノズル等に付着したり、閉塞を生じさせるおそれがある。なかでも粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が１９〜２８重量％であって、粉末の２００メッシュ篩透過率を５０％以上としたフラックス粉末を用いて静電塗装することが特に好ましい。なお、本発明のフラックス粉末を湿式塗装方法に用いる場合、粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が２５重量％以上とすることが好ましい。

本発明のフラックス粉末により、従来ろう付けが困難であり、多量のフラックスを塗工することで辛うじて実施されていたＭｇ含有量が０．１重量％〜１．０重量％のアルミニウム系材料のろう付けが、Ｍｇを含有しないアルミニウム系材料に対する塗布量とほぼ同等量にまで低減でき、かつ良好なろう付け性を達成することができる。

次に、本発明のフラックス粉末の塗工方法について説明する。
本発明のフラックス粉末を用いた塗工方法では、本発明のフラックス粉末、好ましくは粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が２０重量％以上としたフラックス粉末を溶媒に分散して分散液を調整し、分散液をＭｇ含有アルミニウム系材料のろう付け位置に湿式塗装により塗布することで良好な塗工を行うことができる。粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が２０重量％以上としたフラックス粉末は、溶剤中での沈降性が低く、このようなフラックス粉末を分散したスラリーでの塗布に適しており、塗布後にはろう付け表面への付着性に優れる。

一方、従来のフラックス粉末を塗工する方法では、フラックス粉末を水に分散させたスラリーを使用して散布したり、浸漬等を行うことにより被塗工材料に５〜１０ｇ／ｍ²程度塗工することが一般的であり、この湿式塗工では塗工前に被塗工材料の溶剤洗浄、塗工後の乾燥工程やその乾燥設備が必要となる。この湿式塗工では、ろう付けの雰囲気炉への水分持ち込みも増加する可能性もあるなど、Ｍｇ含有アルミニウム系材料のろう付けでその性能を発揮することができない。

そこで本発明のフラックス粉末の塗工方法では、本発明のフラックス粉末を用い、乾燥したフラックス粉末を静電塗装方式で塗工する乾式塗工により行う。この乾式塗工には、粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が１７〜３３重量％、好ましくは２０〜２５重量％であって、粉末の２００メッシュ篩透過率が４０％以上としたフラックス粉末が好適である。粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が１７〜３３重量％であって、粉末の２００メッシュ篩透過率が４０％以上としたフラックス粉末は、粉末での散布に要求される分散性及び流動性を有する。従って、従来の湿式塗工で行われていた塗工工程前後における洗浄工程及び乾燥工程が必要なくなるため、ろう付け工程を簡略化することができる。従って、コスト面で有利となり、この本発明のフラックス粉末と本発明のフラックス粉末を用いた塗工方法との組み合わせにより、更に大きな経済効果を生むことができる。

次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
先ず、次の表１に示す組成比を有するフラックス粉末サンプルをＮｏ．１〜Ｎｏ．５まで製造した。製造したＮｏ．１〜Ｎｏ．５の各サンプルは、Ｋ／Ａｌモル比が１．０５〜１．１７、Ｆ／Ａｌモル比が３．８４〜４．０８の範囲内であり、サンプルをＸ線回折分析したときのＫ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏによる２θが４４．５ｄｅｇにおける相対強度は５〜１０％であった。Ｎｏ．１サンプルをＤＴＡ分析して得られたＤＴＡ曲線図を図２に、Ｎｏ．２サンプルをＤＴＡ分析して得られたＤＴＡ曲線図を図３にそれぞれ示す。
図２及び図３より明らかなように、Ｎｏ．１、Ｎｏ．２サンプルはそれぞれ５５０℃〜５６０℃の温度範囲に検出される溶融ピーク高さが、５６０℃を越える温度範囲に検出される溶融ピーク高さよりも高くなっており、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏの組成及び結晶性が十分に形成及び成長していないことが判る。

次いで、Ｍｇ含有量が０．８重量％のアルミニウム系材料Ａをそれぞれ用意した。次に、材料Ａの表面にサンプル２ｍｇを塗工して、６００℃に維持した雰囲気炉に収容して、約６分間保持した。加熱後、材料を雰囲気炉より取出し、材料表面で溶融したサンプルの広がり性を測定した。アルミニウム系材料Ａへの広がり性試験結果を表１に示す。また、Ｋ／Ａｌモル比と相対強度との関係を示す図を図５に、Ｋ／Ａｌモル比と広がり性との関係を示す図を図６に、相対強度と広がり性との関係を示す図を図７にそれぞれ示す。
＜比較例１＞
次の表１に示す組成比を有するフラックス粉末サンプルＮｏ．６〜Ｎｏ．２３を用いた以外は実施例１と同様にして広がり性を測定した。なお使用したＮｏ．６，Ｎｏ．７，Ｎｏ．９，Ｎｏ．１１，Ｎｏ．１４，Ｎｏ．１６〜Ｎｏ．２０，Ｎｏ．２２及びＮｏ．２３の各サンプルはＫ／Ａｌモル比、Ｆ／Ａｌモル比及び相対強度がそれぞれ本発明の範囲外であり、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１０及びＮｏ．１２の各サンプルはＫ／Ａｌモル比と相対強度が本発明の範囲外であり、Ｎｏ．１３及びＮｏ．１５の各サンプルはＫ／Ａｌモル比とＦ／Ａｌモル比が本発明の範囲外であり、Ｎｏ．２１サンプルはＦ／Ａｌモル比が本発明の範囲外である。Ｎｏ．１９サンプルをＤＴＡ分析して得られたＤＴＡ曲線図を図４に示す。
図４より明らかなように、Ｎｏ．１９サンプルは５５０℃〜５６０℃の温度範囲に検出される溶融ピーク高さが、５６０℃を越える温度範囲に検出される溶融ピーク高さよりも高くなっておらず、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏの組成及び結晶性が十分に形成及び成長していることが判る。

図５より明らかなように、図中、菱形で表示されるＫ／Ａｌモル比が１．２０を越えているＮｏ．６〜Ｎｏ．２０、Ｎｏ．２２及びＮｏ．２３のフラックス粉末は、図中、正四角形で表示されるＫ／Ａｌモル比１．００〜１．２０の範囲内のフラックス粉末に比べて相対強度が高い傾向にあることが判る。また図６より明らかなように、Ｋ／Ａｌモル比が１．２０を越えているフラックス粉末は、Ｋ／Ａｌモル比１．００〜１．２０の範囲内のフラックス粉末に比べて広がり性が低下する傾向があり、Ｍｇ含有アルミニウム材料に必要とされる広がり性が得られていない。更に、図７より明らかなように、相対強度が１２％を越えるＮｏ．６〜Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１４，Ｎｏ．１６〜Ｎｏ．２０，Ｎｏ．２２及びＮｏ．２３フラックス粉末は、相対強度が１２％以下のフラックス粉末に比べて広がり性が低下する傾向にあることが判る。
＜実施例２＞
実施例１で製造した各フラックス粉末サンプルのうち、次の表２に示すフラックス粉末サンプルをＮｏ．２４〜Ｎｏ．４２まで製造した。これらのフラックス粉末サンプルは粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が１１．６〜３３．８重量％、粉末の２００メッシュ篩透過率が８４．０％〜３７％にそれぞれ調製したものである。この製造したＮｏ．２４〜Ｎｏ．４２フラックス粉末サンプルを用いて以下に示す静電塗装試験を行った。
静電塗装試験では、先ず４０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのＭｇ含有量が０．４〜０．５重量％のアルミニウム平板、乾燥させた２５０ｍｌポリスチレン広口容器及び上記フラックス粉末サンプル１０．０ｇをそれぞれ用意した。次いで、このアルミニウム平版の全面をアセトンにて洗浄し、洗浄したアルミニウム平板を１００℃で３０分間乾燥した後、その重量を測定した。次に、乾燥させたポリスチレン広口容器にフラックス粉末サンプル１０．０ｇを入れ、広口容器にポリプロピレンの蓋をして密閉した後、この密閉した広口容器をシェーカーにより２分間攪拌することにより、広口容器内のフラックス粉末サンプルを帯電させた。次に、ポリスチレン広口容器の中に先ほどアセトン洗浄を施したアルミニウム平板を入れて、再び蓋を閉め、密閉した広口容器を６回振盪し、広口容器内で帯電しているフラックス粉末サンプルをアルミニウム平板の表裏面に付着させた。更に、振盪した広口容器からフラックス粉末サンプルが付着したアルミニウム平板をピンセットにて取出し、その重量を測定した。このフラックス粉末サンプルが付着したアルミニウム平板の重量と、アセトン洗浄を施したフラックス粉末サンプル付着前のアルミニウム平板の重量差からアルミニウム平板に付着したフラックス粉末サンプル重量を計算した。次の表２にＮｏ．２４〜Ｎｏ．４２フラックス粉末サンプルの粒度分布、粒径における累積重量、静電塗装試験結果をそれぞれ示す。また、図８に各フラックス粉末サンプルにおける粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量と２００メッシュ篩透過率の関係を、図９にＮｏ．２４、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０及びＮｏ．４０フラックス粉末サンプルの粒度分布を、図１０に各フラックス粉末サンプルの粒度分布とアルミニウム平板へのフラックス粉末サンプル塗布量の関係を、図１１に各フラックス粉末サンプルの粒度分布と１ｍ²あたりのフラックス粉末サンプル塗布量の関係をそれぞれ示す。

図８より明らかなように、粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量と２００メッシュ篩透過率は相関関係を有し、微細粉末含有量が少なくなるほど篩透過率が高くなり、微細粉末含有量が多くなるほど篩透過率が低くなる関係が見てとれる。この関係から微細粉末の割合が高まるほど目詰まりし易くなる傾向が判る。

一般的にアルミニウム材料へのろう付けは、フラックス塗布量が４〜１０ｇ／ｍ²の範囲内で行われており、アルミニウム材料表面に形成された酸化物層の除去には少なくとも４ｇ／ｍ²以上のフラックスが塗布される必要があると考えられる。そのため、片面２０ｃｍ²（４０ｍｍ×５０ｍｍ）の０．４〜０．５重量％Ｍｇ含有アルミニウム平板でフラックス粉末サンプル塗布量が４ｇ／ｍ²以上となる、アルミニウム平板両面での付着量が１７ｍｇ以上のものを静電塗装試験における合格基準とした。

表２より明らかなように、Ｎｏ．２９〜Ｎｏ．４２フラックス粉末サンプルがアルミニウム平板へのフラックス塗布量１７ｍｇ以上、１ｍ²あたりの塗布量４．３ｇ／ｍ²と優れた結果が得られた。微細粉末の含有量が低い、例えばＮｏ．２４フラックス粉末サンプルでは、図９に示すように、１０μｍを越える大きな粒子の割合が高く、この粒径が大きな粒子がアルミニウム表面から脱落したために、アルミニウム平板に付着する割合が低下したと考えられる。また図１０及び図１１の結果から、粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が多くなるほど塗布量が増加し、含有量が少なくなるほど塗布量が減少していくことが判る。その理由としては、粒径１０μｍを越える大きな粒子が多いとアルミニウム表面から脱落し易くなってしまい、アルミニウム平板に付着する割合が低下して十分な塗布量が確保できないためと考えられる。なお従来のフラックス粉末では、粒径の小さな粒子の含有量が高くなると、篩透過率や粉末流動性が低下してしまう欠点を有していたが、本発明のフラックス粉末では、従来の柱状粒子を多く含むフラックス微粉末とは粒子形状が異なるため、粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が増加しても篩透過率や粉末流動性が低下しない。またＮｏ．２４〜Ｎｏ．４２フラックス粉末サンプルを静電塗装装置を用いてアルミニウム材料に塗装したところ、２００メッシュ篩透過率が５０％以下のＮｏ．４０及びＮｏ．４１フラックス粉末サンプルでは配管やノズルの閉塞が一部発生し始め、２００メッシュ篩透過率が４０％以下のＮｏ．４２フラックス粉末サンプルでは、配管やノズルが閉塞してしまった。このことから、粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が１７〜３３重量％、粉末の２００メッシュ篩透過率が４０％以上のＮｏ．２９〜Ｎｏ．４１フラックス粉末サンプルが静電塗装に用いる際に特に好適であることが判った。

なお、Ｍｇを含有しないアルミニウム平板や０．０５重量％Ｍｇ含有アルミニウム平板についても、フラックス粉末サンプルＮｏ．２４〜Ｎｏ．４２を用いて静電塗装試験を行ったが、上記表２に示す結果とほぼ同様の試験結果が得られた。

本発明のフラックス粉末は、Ｍｇ含有アルミニウム系材料のろう付けに限らず、Ｍｇを含有しないアルミニウム材料のろう付けにも適用できる。

本発明のフラックス粉末の製造方法を示すフロー図。Ｎｏ．１サンプルのＤＴＡ曲線を示す図。Ｎｏ．２サンプルのＤＴＡ曲線を示す図。Ｎｏ．１９サンプルのＤＴＡ曲線を示す図。サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．２３におけるＫ／Ａｌモル比と相対強度の関係を示す図。サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．２３におけるＫ／Ａｌモル比と広がり性の関係を示す図。サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．２３における相対強度と広がり性の関係を示す図。Ｎｏ．２４〜Ｎｏ．４２フラックス粉末サンプルにおける粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量と２００メッシュ篩透過率の関係を示す図。Ｎｏ．２４、Ｎｏ．２９、Ｎｏ．３０及びＮｏ．４０フラックス粉末サンプルの粒度分布を示す図。Ｎｏ．２４〜Ｎｏ．４２フラックス粉末サンプルの粒度分布とアルミニウム平板へのフラックス塗布量の関係を示す図。Ｎｏ．２４〜Ｎｏ．４２フラックス粉末サンプルの粒度分布と１ｍ²あたりのフラックス塗布量の関係を示す図。

Claims

粉末中にＫＡｌＦ₄、Ｋ₂ＡｌＦ₅、Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏ及びＫ₃ＡｌＦ₆をそれぞれ含み、マグネシウム含有量が０．１重量％〜１．０重量％のアルミニウム系材料のろう付けに用いるフラックス粉末において、
前記粉末の組成がＫ／Ａｌモル比１．００〜１．２０、Ｆ／Ａｌモル比３．８０〜４．１０の範囲を有し、
前記粉末をＸ線回折分析したときのＫ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏによる２θが４４ｄｅｇ〜４５ｄｅｇの間に存在する最大回折ピーク強度がＫＡｌＦ₄による最大ピーク強度の１２％以下であることを特徴とするアルミニウム系材料のろう付け用フラックス粉末。
粉末を示差熱分析したときの５５０℃〜５６０℃の温度範囲に検出される溶融ピーク高さが、５６０℃を越える温度範囲に検出される溶融ピーク高さよりも高い請求項１記載のフラックス粉末。
粒径１０μｍ以下の微細粉末の含有量が１７〜３３重量％であって、前記粉末の２００メッシュ篩透過率が４０％以上である請求項１又は２記載のフラックス粉末。
請求項３記載のフラックス粉末をアルミニウム系材料のろう付け位置に静電塗装により塗布するフラックス粉末の塗工方法。