JP6749244B2 - ろう付け用フラックス - Google Patents

Description

本出願は、欧州特許出願第１４１５８７０６．３号の優先権を主張するものであり、この出願の全内容はあらゆる目的のために参照により本明細書に援用される。

本発明は、ろう付け用フラックス、前記フラックスを用いた金属部品のろう付け方法、前記フラックスを含有するフラックス組成物、前記フラックスまたは前記フラックス組成物で被覆されたアルミニウム部品、ろう付け方法、および前記ろう付け方法により得られるろう付けされた金属物品に関する。

フッ化アルミン酸のアルカリ金属塩を主成分とするフラックスを利用してアルミニウム部品のろう付けを行えることは当該技術分野で周知である。このタイプのフラックスは一般に、非腐食性であるとみなされている。フッ化アルミン酸カリウムを主成分とするフラックスでろう付けされたアルミニウム部品は、水または水性の液体に長時間接触すると腐食の兆候を示す。これは、Ｂｏ Ｙａｎｇらにより、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＡＳＴＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，ｖｏｌ．３，Ｉｓｓｕｅ １０（２００６年）中で開示されている。この腐食は、ろう付けされた部品が水または水系に接触した場合にろう付け残渣から溶出するフッ化物イオンによって引き起こされると思われる。これは、ろう付けされた金属部品（これは多くの場合ろう付け後に腐食および／またはフッ化物の溶出を生じさせるフラックス残渣由来の汚染物を有する）が、空調システムなどの据置型もしくは可動型の冷却装置用の冷却器、または例えば車両に動力を与えるためのエンジンなどのエンジン用の据置型の熱交換器もしくは冷却水中で使用される場合、これらは一般的に絶え間なく水または水系と接触することから、特に不利である。２つの作用がこのような装置における主要な不利益である。金属部品の腐食、およびフラックス残渣（ほとんどの場合は溶出フッ化物）の冷却液の成分との反応による目詰まりが固体物質を生じさせる。国際公開第２０１００６０８６９号パンフレットでは、フラックス系にＬｉ化合物を添加することによって腐食作用がある程度改善された。

特願昭６１−０９９５６９号公報には、一方で７３．６〜９９．７％のＫＡｌＦ_４および０．２〜１８．４％のＫＦを含有し、他方でＬｉＦ、ＮａＦ、およびＣａＦ_２からなる群から選択される少なくとも１種の添加剤を０．１〜８％含有する、ろう付け用フラックスが開示されている。この発明を説明する実施例によれば、ＫＦの含量は９．８〜１１％である。全てのパーセントは重量％として示されている。

中国特許出願中国特許第１０１４３４０１４号明細書には、アルミニウムと鋼材とを接合するためのフラックスが開示されている。このフラックスはＫＡｌＦ_４＋２８％のＫ_３ＡｌＦ_６とされる共析量に対して増加した量のＫ_３ＡｌＦ_６を含んでいる。

欧州特許出願欧州特許第０１３１４４４号明細書には、ろう付け後に腐食防止金属フィルムを与える、アルミニウム部品をろう付けするためのフラックスが開示されている。この金属フィルムは、フラックス中に存在するＺｎＦ_２またはＳｎＦ_２と、ろう付けされる部品由来のアルミニウムとの間の反応によって形成される。

８０ｍｏｌ％〜１００ｍｏｌ％のＫＡｌＦ_４を含む基礎フラックスをベースとするろう付け用フラックスに、アルカリ土類金属からなる群から選択されるカチオンと、Ｆ⁻、ＣＯ_３ ^２−、Ｏ^２−、ナイトレート、ホスフェート、ボレート、メタボレート、およびオキサレートからなる群から選択されるアニオンとを含む少なくとも１種の塩添加剤を存在させると、このような添加剤を含まないフラックスと比較して、ろう付けされたアルミニウム部品の水および水系に対する耐腐食性が向上し、その結果改善されることが見出された。本発明にかかるフラックスは、ろう付けされた部品の腐食を大幅に低減し、更には本質的に防止しながらも、効率的なフラックス塗布およびろう付けを提供する。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、本発明にかかるフラックス組成物は、ろう付けされた部品上での、通常はフッ化物を含有するフラックス残渣である固体の生成を防止または低減し、それによって耐腐食性を向上させると考えられる。フラックス残渣は、向上した「親水性」を更に示し、これはフラックス残渣の改善された濡れ性を示唆する。これ関連して、「親水性」は溶解性を示さない。フラックス残渣の改善された濡れ性は、例えばろう付けされた部品の水系および／または水の乾燥性を向上させる。それにより、そのような水系および／または水とろう付けされた部品との接触時間が減り、またその結果ろう付けされた部品の腐食が低減される。

したがって本発明のフラックスは、ａ）「基礎フラックス」と表現されるろう付け用フラックスと、ｂ）少なくとも１種の塩添加剤と、任意選択的にｃ）ろう付け用添加剤とを含有する。

そのため、ＺｎＦ_２もＳｎＦ_２もフラックス中に存在してはならない。

したがって、本発明は、基礎フラックスを含むフラックスであって、基礎フラックスが８０ｍｏｌ％〜１００ｍｏｌ％のＫＡｌＦ_４を含み、Ｋ_３ＡｌＦ_６の含量が、０ｍｏｌ％を含めて２ｍｏｌ％以下であり、フラックスが、０．１〜２０重量％の少なくとも１種の塩添加剤を更に含み、少なくとも１種の塩添加剤がＦ⁻、ＣＯ_３ ^２−、Ｏ^２−、ナイトレート、ホスフェート、ボレート、メタボレート、およびオキサレートからなる群から選択される少なくとも１種のアニオンと、アルカリ土類金属カチオンからなる群から選択される少なくとも１種のカチオンとを含む、フラックスに関する。本発明は、更に、前記フラックスと、バインダー、増粘剤、界面活性剤、チキソトロピー剤、および溶媒からなる群から選択される少なくとも１種のフラックス添加剤とを含有するフラックス組成物に関する。前記フラックスおよび／または前記フラックス組成物で少なくとも部分的に被覆されている、ろう付けのためのアルミニウム部品も特許請求される。本発明は、更に、アルミニウムまたはアルミニウム合金から作られた金属部品と、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、チタン、または鋼材から作られた金属部品とをろう付けするための方法であって、
ａ）前述のフラックスおよび／または前述のフラックス組成物で金属部品を少なくとも部分的に被覆する工程と、
ｂ）任意選択的に、少なくとも部分的に被覆された金属部品を乾燥する工程と、
ｃ）少なくとも部分的に被覆された金属部品を組み立てる工程と、
ｄ）組み立てられた少なくとも部分的に被覆された金属部品を、少なくとも部分的に被覆された金属部品をろう付けするのに十分な高さの温度まで加熱する工程と、
ｅ）少なくとも部分的に被覆された金属部品をろう付けする工程と、
ｆ）任意選択的に、ろう付けされた部品を冷却する工程と
を含む、方法にも関する。

本発明は、前述の方法により得られる、ろう付けされた金属物品にも関する。

本発明にかかるフラックスは、基礎フラックスおよび少なくとも１種の塩添加剤を含む。

用語「基礎フラックス」とは、塩添加剤を除いた本発明のフラックスの成分のことをいう。「基礎フラックス」の組成は１種または複数の主成分に対するモル％で最もよく表現される一方で、「フラックス」の組成は「基礎フラックス」と少なくとも１種の添加塩との合計、あるいは１種以上の塩添加剤が存在する場合は全ての塩添加剤との合計が１００重量％に設定される重量％で最もよく表現されることから、本発明にかかる「基礎フラックス」と「フラックス」との区別がなされる。

すなわち、本発明のフラックスは８０ｍｏｌ％〜１００ｍｏｌ％のＫＡｌＦ_４と、０．１〜２０重量％の少なくとも１種の塩添加剤とを含み、少なくとも１種の塩添加剤はＦ⁻、ＣＯ_３ ^２−、Ｏ^２−、ナイトレート、ホスフェート、ボレート、メタボレート、およびオキサレートからなる群から選択される少なくとも１種のアニオンと、アルカリ土類金属カチオンからなる群から選択される少なくとも１種のカチオンとを含み、任意選択的に、ＫＡｌＦ_４の含量が８０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％未満の場合には、Ｋ_２ＡｌＦ_５、Ｋ_３ＡｌＦ_６、フルオロ亜鉛酸カリウム、フルオロアルミン酸セシウム、フルオロスズ酸カリウム、およびフルオロスズ酸セシウム、ならびに適切な場合には前述の全ての水和物からなる群から選択される少なくとも１種以上のフラックス成分も含有する。

以下、基礎フラックスを詳細に説明する。

本発明によれば、基礎フラックスは通常８０ｍｏｌ％〜１００ｍｏｌ％のＫＡｌＦ_４を含む。したがって、ＫＡｌＦ_４は基礎フラックスの主成分である。多くの場合、ＫＡｌＦ_４含量は８０ｍｏｌ％以上である。好ましくは、ＫＡｌＦ_４含量は９０ｍｏｌ％以上である。更に好ましくは、ＫＡｌＦ_４含量は９５ｍｏｌ％以上である。最も好ましくは、ＫＡｌＦ_４含量は９８ｍｏｌ％以上である。多くの場合、ＫＡｌＦ_４含量は１００ｍｏｌ％以下である。好ましくは、ＫＡｌＦ_４含量は９８ｍｏｌ％以下である。更に好ましくは、ＫＡｌＦ_４含量は９５ｍｏｌ％以下である。本発明の非常に好ましい態様では、基礎フラックスはＫＡｌＦ_４のみ、または本質的にＫＡｌＦ_４のみを含有する。ｍｏｌ％は、基礎フラックスの組成に対するＫＡｌＦ_４のモルパーセントのことをいう。

したがって、１つの実施形態によれば、基礎フラックスは１００ｍｏｌ％のＫＡｌＦ_４を含み、それゆえＫＡｌＦ_４からなる。この実施形態では、追加的な基礎フラックス成分は存在しない。

本発明の別の実施形態によれば、基礎フラックスは少なくとも１種の追加的な基礎フラックス成分を更に含み、少なくとも１種以上の成分は、Ｋ_２ＡｌＦ_５、Ｋ_３ＡｌＦ_６、フルオロ亜鉛酸カリウム、フルオロアルミン酸セシウム、フルオロスズ酸カリウム、およびフルオロスズ酸セシウム、ならびに適切な場合には前述の全ての水和物からなる群から選択される。好ましい追加的な基礎フラックス成分は、Ｋ_２ＡｌＦ_５、Ｋ_２ＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏ、フルオロ亜鉛酸カリウム、フルオロスズ酸カリウム、フルオロスズ酸セシウム、およびフルオロアルミン酸セシウムである。最も好ましい追加的な基礎フラックス成分は、Ｋ_２ＡｌＦ_５、その水和物、またはこれらの組み合わせである。Ｋ_３ＡｌＦ_６も含まれていてもよく、通常Ｋ_３ＡｌＦ_６の含量は２ｍｏｌ％以下、より好ましくは１ｍｏｌ％以下であり、特に好ましくは０ｍｏｌ％を含めて０．５ｍｏｌ％以下である。特に好ましくは、基礎フラックスは添加されたＫ_３ＡｌＦ_６を含まない。少なくとも１種の追加的な基礎フラックス成分は、Ｋ_３ＡｌＦ_６については上で示された限度として、通常、０ｍｏｌ％超２０ｍｏｌ％以下のモル含量で存在する。少なくとも１種の追加的な基礎フラックス成分の基礎フラックス中のモル含量は、ＫＡｌＦ_４のモル含量と合わせて基礎フラックスの１００ｍｏｌ％になる。多くの場合、少なくとも１種の追加的な基礎フラックス成分の含量は０ｍｏｌ％以上である。好ましくは、少なくとも１種の追加的な基礎フラックス成分の含量は２ｍｏｌ％以上である。更に好ましくは、少なくとも１種の追加的な基礎フラックス成分の含量は５ｍｏｌ％以上である。多くの場合、少なくとも１種の追加的な基礎フラックス成分の含量は２０ｍｏｌ％以下である。好ましくは、少なくとも１種の追加的な基礎フラックス成分の含量は１０ｍｏｌ％以下である。更に好ましくは、少なくとも１種の追加的な基礎フラックス成分の含量は５ｍｏｌ％以下である。本発明の非常に好ましい態様では、ＫＡｌＦ_４を除く任意の他の追加的な基礎フラックス成分は存在しないか本質的に存在しない。そのままで、あるいは基礎フラックス成分として、使用可能な市販の基礎フラックスとしては、例えばＮｏｃｏｌｏｋ（登録商標）Ｆｌｕｘ（ＫＡｌＦ_４およびＫ_２ＡｌＦ_５の混合物）、Ｎｏｃｏｌｏｋ（登録商標）Ｆｌｕｘ Ｄｒｙｓｔａｔｉｃ（特定範囲の粒径分布を有するＫＡｌＦ_４およびＫ_２ＡｌＦ_５の混合物）、Ｎｏｃｏｌｏｋ（登録商標）Ｃｓ Ｆｌｕｘ（ＫＡｌＦ_４、Ｋ_２ＡｌＦ_５およびフルオロアルミン酸セシウムの混合物）、およびＮｏｃｏｌｏｋ（登録商標）Ｚｎ Ｆｌｕｘ（フルオロ亜鉛酸カリウム）が挙げられる。本発明においては、別段の規定がない限り重量％はフラックスの総重量に関してである。

塩化物、ＮａＦ、およびフリーのＫＦは望ましくない不純物とみなされる。本発明のフラックス中の、例えばＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、およびＫＣｌなどの塩化物の含量は、０重量％以上０．１重量％以下である。フラックス中のＮａＦおよびＫＦの含量は、０重量％以上０．２重量％以下である。好ましくは、フラックスは本質的に塩化物、ＮａＦ、およびＫＦを含まない。用語「本質的に含まない」とは、塩化物、ＮａＦ、およびＫＦが最大でも望ましくない痕跡量成分として含有されるのみであり、好ましくは、塩化物の総含量が０．０５重量％以下でありＮａＦおよびＫＦの合計の総含量が好ましくは０．１重量％以下であることをいう。用語「ＫＦ」とは、例えばＫＡｌＦ_４の形態などの錯体の形態で存在していない、フリーのＫＦのことをいう。これらの不純物の含量は、１００重量％として設定されたフラックスに対して示される。

最も好ましくは、基礎フラックスは添加された塩化物、添加されたＮａＦ、および添加されたＫＦを含まない。

好ましくは、本発明のフラックスは、ＺｎＦ_２およびＳｎＦ_２を、含んでいるとしても望ましくない痕跡量成分としてのみ、例えば０重量％以上０．０５重量％以下の量でのみ含む。好ましくは、フラックスはＺｎＦ_２またはＳｎＦ_２を含まない。

本発明によれば、フラックスは少なくとも１種の塩添加剤を含む。少なくとも１種の塩添加剤は、Ｆ⁻、ＣＯ_３ ^２−、Ｏ^２−、ナイトレート、ホスフェート、ボレート、メタボレート、およびオキサレートからなる群から選択される少なくとも１種のアニオンと、アルカリ土類金属カチオンからなる群から選択される少なくとも１種のカチオンとを含む。例えば、少なくとも１種の塩添加剤は、ＣａＦ_２、ＢｅＦ_２、ＭｇＦ_２、ＢａＦ_２、ＳｒＦ_２、ＣａＯ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＣａＣＯ_３、ＢｅＣＯ_３、ＭｇＣＯ_３、ＢａＣＯ_３、およびＳｒＣＯ_３からなる群から選択される。より好ましくは、少なくとも１種の塩添加剤は、ＣａＦ_２、ＢｅＦ_２、ＭｇＦ_２、ＢａＦ_２、およびＳｒＦ_２からなる群から選択される。最も好ましい少なくとも１種の塩添加剤は、ＣａＦ_２もしくはＭｇＦ_２、またはこれらの混合物である。少なくとも１種の塩添加剤は、通常０．１〜２０重量％の重量パーセントでフラックス中に存在する。多くの場合、少なくとも１種の塩添加剤は０．５重量％以上の重量パーセントでフラックス中に存在する。好ましくは、少なくとも１種の塩添加剤は１重量％以上の重量パーセントでフラックス中に存在する。最も好ましくは、少なくとも１種の塩添加剤は１．５重量％以上の重量パーセントでフラックス中に存在する。多くの場合、少なくとも１種の塩添加剤は１８重量％以下の重量パーセントでフラックス中に存在する。好ましくは、少なくとも１種の塩添加剤は１５重量％以下の重量パーセントでフラックス中に存在する。より好ましくは、少なくとも１種の塩添加剤は１０重量％以下の重量パーセントでフラックス中に存在する。本発明の非常に好ましい実施形態では、基礎フラックス中のＫＡｌＦ_４含量が８０ｍｏｌ％以上（基礎フラックスのｍｏｌ％）の場合、少なくとも１種の塩添加剤は２．５重量％（フラックスの総重量に対しての重量％）の量でフラックス中に存在する。

本発明の１つの態様では、フラックスは少なくとも１種のろう付け用添加剤を含んでもよい。適切な場合には、少なくとも１種のろう付け用添加剤は、Ｓｉ、ＬｉＯＨ、ＬｉＦ、フルオロアルミン酸Ｌｉ、フルオロアルミン酸リチウムカリウム、はんだ金属、およびはんだ金属前駆体からなる群から好ましくは選択される。「はんだ」は「フィラー」または「フィラー金属」とも呼ばれる。特に好ましいろう付け用添加剤は、はんだ金属およびＳｉからなる群から選択される。典型的なはんだ金属はＡｌ−Ｓｉ合金であり、一方はんだ金属前駆体の例はＳｉ、銅、またはゲルマニウムである。上で述べたようなろう付け用添加剤を既に含有している市販の基礎フラックスとしては、Ｎｏｃｏｌｏｋ（登録商標）Ｓｉｌ Ｆｌｕｘが挙げられる。基礎フラックス、少なくとも１種の塩添加剤、および任意選択的な少なくとも１種のろう付け用添加剤の重量パーセントは合計１００重量％である。

ある実施形態では、ろう付け用添加剤は存在しない。

別の実施形態では、ろう付け用添加剤は存在する。通常、その場合、少なくとも１種のろう付け用添加剤は０重量％超３０重量％以下の重量パーセントでフラックス中に存在する。多くの場合、少なくとも１種のろう付け用添加剤は０．５重量％以上の重量パーセントでフラックス中に存在する。好ましくは、少なくとも１種のろう付け用添加剤は１重量％以上の重量パーセントでフラックス中に存在する。最も好ましくは、少なくとも１種のろう付け用添加剤は１．５重量％以上の重量パーセントでフラックス中に存在する。多くの場合、少なくとも１種のろう付け用添加剤は３０重量％以下の重量パーセントでフラックス中に存在する。好ましくは、少なくとも１種のろう付け用添加剤は１５重量％以下の重量パーセントでフラックス中に存在する。最も好ましくは、少なくとも１種のろう付け用添加剤は１０重量％以下の重量パーセントでフラックス中に存在する。本発明の好ましい実施形態では、Ｌｉがろう付け用添加剤としてフラックス中に存在する場合、基礎フラックス中のＫＡｌＦ_４のモル含量は９５ｍｏｌ％以上であり、このｍｏｌ％は基礎フラックスのモル組成に関してである。ろう付け用添加剤は、好ましくはＳｉおよびはんだ金属、特にはＡｌ−Ｓｉ合金からなるはんだ金属からなる群から選択される。

非常に好ましい実施形態では、本発明のフラックスは、ＫＡｌＦ_４と、アルカリ土類金属からなる群から選択されるカチオン、ならびにＦ⁻、Ｏ^２−、およびＣＯ_３ ^２−からなる群から選択されるアニオンを含む少なくとも１種の塩添加剤とからなり、フラックスは任意選択的にＫ_２ＡｌＦ_５、Ｋ_２ＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏ、フルオロアルミン酸セシウム、Ｓｉおよび／またははんだ金属（特にはＳｉ−Ａｌ合金）を更に含む。

特に好ましい実施形態では、本発明のフラックスは、ＫＡｌＦ_４と、ＣａＦ_２、ＢｅＦ_２、ＢａＦ_２、ＳｒＦ_２からなる群から選択される少なくとも１種の塩添加剤とからなり、フラックスは、任意選択的にＫ_２ＡｌＦ_５、Ｋ_２ＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏ、フルオロアルミン酸セシウム、Ｓｉおよびはんだ金属（特にはＳｉ−Ａｌ合金）からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を更に含む。必要な場合には、塗布の特定の方法のために、特定の粒径のフラックスを選択してもよい。例えば、任意のろう付け用添加剤を含む粒子は、米国特許第Ａ６，７３３，５９８号明細書（これは参照により本特許出願に援用される）に開示されているような粒径分布を有していてもよく、特には米国特許第Ａ６，７３３，５９８号明細書に更に詳述されているような例えば静電力による乾燥法に従う塗布に好適である。フラックスの粒子は、前記米国特許第６，７３３，５９８号明細書に開示されている比較的細かい粒子より粗い性質のものであってもよい。そのような粗いフラックスは、溶媒に分散されているフラックスを含むフラックス組成物の形態での塗布に非常に好適であり、これらは例えば塗装、印刷、または噴霧によって部品上に塗布することができる。フラックスは、米国特許出願公開第２０１３／００３７１７２号明細書（これは参照により本特許出願に援用される）に開示されているような特徴的な粒径分布も有していてもよく、そのようにすることで湿式塗布において特に有利な沈降挙動および粘度となる。フラックスは、米国特許第Ａ６，７３３，５９８号明細書に記載されているように例えば静電的に乾燥粉末などとして塗布することができ、また国際公開第２００６／１０００５４号パンフレット（これは参照により本特許出願に援用される）に記載されているような低温プラズマ照射によって塗布することもできる。このプラズマ法では、微粉化されたフラックス粉末が低温プラズマビームによって部分的に溶融し、接合されるアルミニウム部品の表面に噴霧される。上述したフラックスとろう付け用添加剤とから形成されるフラックスは、上で述べた原理に従ってろう付け方法に使用することができる。

望ましくない不純物とみなされるフラックス中の塩化物、ＮａＦ、およびＫＦの潜在的な含量に関しては、基礎フラックスに関する上での説明が参照される。本発明のフラックス中の塩化物、例えばＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、およびＫＣｌなどの含量は、０重量％以上０．１重量％以下である。本発明のフラックス中のＮａＦおよびＫＦの含量は、０重量％以上０．１重量％以下である。好ましくは、本発明のフラックスは塩化物、ＮａＦ、およびＫＦを本質的に含まない。用語「本質的に含まない」とは、塩化物、ＮａＦ、およびＫＦが最大でも望ましくない痕跡量成分として含有されるのみであり、好ましくは、塩化物の総含量が０．０５重量％以下でありＮａＦおよびＫＦの合計の総含量が好ましくは０．１重量％以下であることをいう。これらの不純物の含量は、１００重量％として設定された本発明のフラックスに対して示される。

最も好ましくは、本発明のフラックスは添加された塩化物、添加されたＮａＦ、および添加されたＫＦを含まない。

本発明は、本発明のフラックスを含有するフラックス組成物にも関する。湿式フラックス法に好適な本発明のフラックス組成物はフラックスを含有し、任意選択的に１種以上の上述したろう付け用添加剤と、溶媒、バインダー、増粘剤、懸濁安定剤、消泡剤、界面活性剤、およびチキソトロープ剤からなる群から選択される少なくとも１種のフラックス添加剤とを含む。

ある好ましい実施形態では、フラックスを含有するフラックス組成物は、溶媒中に懸濁している、特には水、無水有機液体、または水性有機液体中に懸濁している、フラックスを含む。好ましい液体は、大気圧（１ｂａｒ ａｂｓ）で３５０℃以下の沸点を有するものである。用語「水中に懸濁している」は、フラックス組成物の一部が液体中に溶解していることを除外するものではない。これは、特に水または水性有機溶媒が含まれている際の事例である場合がある。好ましい液体は、脱イオン水、一塩基性、二塩基性、または三塩基性の脂肪族アルコールであり、特には例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、またはエチレングリコール、またはグリコールアルキルエーテル（アルキルは好ましくはメチル、エチル、ｉｓｏ−プロピル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｉｓｏ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、およびｔｅｒｔ−ブチルなどの、直鎖Ｃ１〜Ｃ４アルキルまたは分岐脂肪族Ｃ３〜Ｃ４アルキルである）などの、１〜４個の炭素原子を有するものである。非限定的な例は、例えば２−メトキシエタノールまたはジエチレングリコールまたはグリコールジアルキルエーテル（例えばジメチルグリコール（ジメトキシエタン））などの、グリコールモノアルキルエーテルである。２つ以上の液体を含む混合物も同様に極めて好適である。イソプロパノールまたはイソプロパノールを含む混合物が特に好適である。

液体中に懸濁したフラックスを含む組成物は同様に、さらなるフラックス塗布用添加剤、例えば増粘剤、界面活性剤またはチキソトロープ剤を含んでいてもよい。

特に好ましい実施形態では、フラックスはフラックス組成物の形態で存在し、フラックスはバインダーも含まれる液体中に懸濁されている。バインダーは、例えば、ろう付けすべき部品上に塗布された後のフラックス混合物の接着を改善する。したがって、フラックス、バインダーおよび水、有機液体または水性有機液体を含むフラックス組成物を用いた湿式フラックス法は、本発明のろう付け方法の好ましい一実施形態である。

適切なバインダーは、例えば有機ポリマーからなる群から選択され得る。そのようなポリマーは、物理的に乾燥している（すなわち、これらは液体の除去後に固体コーティングを形成する）か、もしくはこれらは化学的に乾燥している（これらは例えば分子の架橋を生じさせる酸素または光などの例えば薬品の影響下で固体コーティングを形成することができる）か、またはその両方である。適切なポリマーとしては、ポリオレフィン類、例えばブチルゴム類、ポリウレタン類、樹脂類、フタレート類、ポリアクリレート類、ポリメタクリレート類、ビニル樹脂類、エポキシ樹脂類、ニトロセルロース、ポリ酢酸ビニル類またはポリビニルアルコール類が含まれる。液体として水を、およびバインダーとして水溶性ポリマー、例えばポリウレタンまたはポリビニルアルコールを含むフラックス組成物は、ろう付け方法中に、場合によって可燃性の有機液体ではなく水が蒸発させられるという利点を有することから、特に適切である。

組成物は、例えば懸濁安定剤、界面活性剤（例えばＡｎｔａｒｏｘ ＢＬ ２２５などの特には非イオン性界面活性剤）、直鎖Ｃ８〜Ｃ１０のエトキシ化アルコールおよびプロポキシ化アルコールの混合物、例えばメチルブチルエーテルなどの増粘剤、例えばゼラチンまたはペクチンなどのチキソトロープ剤、または欧州特許出願公開第Ａ１８０８２６４号明細書に記載されているようなワックスなどの、組成物の特性を向上させる他の添加剤も含んでいてよい。

組成物全体（存在する場合には、液体または液体類、チキソトロープ剤、界面活性剤、およびバインダーを含む）中のフラックス（基礎フラックス、少なくとも１種の塩添加剤、および存在する場合には例えばはんだ金属やはんだ前駆体などの他の添加剤）の含量は、通常０．７５重量％以上である。好ましくは、これは１重量％以上である。より好ましくは、組成物中のフラックス含有量は、フラックス組成物全体の５重量％以上、非常に好ましくは１０重量％以上である。通常、組成物中のフラックス含有量は、７０重量％以下である。好ましくは、それは５０重量％以下である。

バインダーが存在する場合、それは通常フラックス組成物全体の０．１重量％以上、好ましくは１重量％以上の量で含まれる。バインダーが存在する場合、それは通常組成物全体の３０重量％以下、好ましくは２５重量％以下の量で含まれる。

チキソトロープ剤が存在する場合、それは通常フラックス組成物全体の１重量％以上の量で含まれる。通常、これは存在する場合にはフラックス組成物全体の２０重量％以下、好ましくは１０重量％以下の量で含まれる。

増粘剤が存在する場合、それは通常フラックス組成物全体の１重量％以下、好ましくは５重量％以下の量で含まれる。通常、増粘剤が存在する場合、それは組成物全体の１５重量％以下、好ましくは１０重量％以下の量で含まれる。

湿式塗布に非常に適したフラックス組成物は、１０〜７０重量％のフラックス（少なくとも１種の塩添加剤と、任意選択的なはんだ金属またははんだ前駆体を含む）と、１〜２５重量％のバインダーと、０〜１５重量％の増粘剤と、０〜１０重量％のチキソトロープ剤と、０〜５重量％の他の添加剤（例えば界面活性剤または懸濁安定剤）とを含む。好ましくは、１００重量％までの残部は水、有機溶媒、または水性有機溶媒である。

ある具体的な実施形態では、フラックスを含有するフラックス組成物は、水または無水有機液体もしくは水性有機液体のいずれも含まず、上述したフラックス（少なくとも１種の塩添加剤と、任意選択的にはんだ金属またははんだ前駆体の１つ以上を含む）と、フラックス用の水溶性パッケージの形態で存在するバインダーとしての水溶性有機ポリマーとを含む。例えば、ポリビニルアルコールは、米国特許出願公開第２００６／０２３１１６２号明細書に記載されているようなフラックス用の水溶性パッケージとして非常に好適である。このようなパッケージは、塵埃を形成させることなく取扱うことができ、水を添加した後、フラックスおよびバインダーとしての水溶性ポリマーを含む水中懸濁液を形成する。

本発明のもう１つの態様は、前述のフラックスまたはフラックスを含有する前述のフラックス組成物を、ろう付けする部品の表面の一部（ろう付け時に接合される表面の部分を含む）または表面全体に塗布して金属部品を少なくとも部分的に被覆する工程を含む、アルミニウムまたはアルミニウム合金から作られた金属部品と、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、チタン、または鋼材から作られた金属部品とをろう付けするための方法の提供である。任意選択的に、少なくとも部分的に被覆された金属部品は乾燥されてもよい。フラックス塗布の後、これらの部品は組み立てられ、少なくとも部分的に被覆された金属部品をろう付けするのに十分な高さの温度まで加熱されて、ろう付けされる。あるいは、ろう付けされる部品は組み立てられてからフラックス塗布され、少なくとも部分的に被覆された金属部品をろう付けするのに十分な高さの温度まで加熱されてからろう付けされる。任意選択的に、ろう付けされた部品はろう付け後に加熱処理を受けてもよい。フラックス、またはフラックスを含有するフラックス組成物は上で詳述されている。

金属部品のろう付けのための特許請求にかかる方法に関しては、フラックスは上述の乾式フラックス法に従って塗布することができ、また米国特許第Ａ６，７３３，５９８号明細書を更に参照することができる。あるいは、当該技術分野で公知の方法に従って金属部品に湿式フラックス組成物を塗布することもできる。例えば、これらを表面に噴霧し、それにより被覆された金属部品を形成することができる。あるいは、これらは、被覆すべき金属部品をフラックス組成物中へ浸漬することによって塗布することができ、またはろう付けすべき金属部品の上にフラックス組成物を塗装または印刷することによって、被覆された部品を形成することができる。用語「金属」にはアルミニウム合金が含まれることに留意しなければならない。通常、アルミニウムまたはアルミニウム合金から作られた少なくとも部分的に被覆された金属部品は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、チタン、または鋼材から作られた金属部品とろう付けすることができる。フラックス、水溶性バインダー、および任意選択的にさらなる添加剤をパッケージの形態で含有する、液体を含まないフラックス組成物を、使用前に水中に入れ、懸濁したフラックス混合物および溶解したバインダーを含有する水性フラックス組成物を形成することができる。

通常、湿式フラックス組成物で少なくとも部分的に被覆された金属部品は乾燥される（これは、フルオロアルミン酸塩水和物を用いた場合でろう付け工程を開始する前に結晶水を除去することが望まれる場合を除き、当然乾式法によって被覆された部品では必要とされない）。乾燥は、ろう付けとは独立して行うことができる。乾燥した、少なくとも部分的にフラックス被覆された金属部品は、その後、それらがろう付けされるまで保管される。あるいは、直接ろう付け装置内でまたは別個の乾燥装置内でろう付け作業の直前に乾燥を行うことができる。

通常、ろう付けのためには、ろう付けによって接合される少なくとも部分的に被覆された金属部品は組み立てられ（湿式法により被覆された場合は乾燥の前または後に）、約５４０℃〜約６５０℃の「保持温度」まで加熱される。保持温度は多くの場合５４０℃以上である。より好ましくは、保持温度は５５０℃以上である。更に好ましくは、保持温度は５６０℃以上である。多くの場合、保持温度は６５０℃以下である。より好ましくは、保持温度は６２０℃以下である。更に好ましくは、保持温度は６１０℃以下である。保持温度に到達させるために、例えばろう付けされる金属部品、フラックスまたはフラックス組成物、および用いるろう付け装置を考慮するなどの、ろう付けシステムに適切な温度勾配が使用される。例えば、３０°／分の加熱速度が好ましい場合がある。保持温度が適用される間の時間（保持時間とも呼ばれる）は、多くの場合３０秒以上である。より好ましくは、保持時間は６０秒以上である。更に好ましくは、保持時間は９０秒以上である。多くの場合、保持温度は１０分以下である。より好ましくは、保持温度は５分以下である。最も好ましくは、保持温度は３分以下である。加熱は、例えばヘリウム、窒素、アルゴン、および／またはキセノン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で、あるいはこれらの気体の混合物中で行われる。これは、「ＣＡＢ」条件（制御雰囲気ろう付け）とも呼ばれている。

本発明のある実施形態では、ろう付け方法はろう付けした部品を冷却する工程も含む。この冷却は、例えばろう付けした部品に不活性ガス流をあてることによって積極的に行ってもよく、または加熱を停止した後室温まで温度を低下させることによって消極的に行ってもよい。好ましくは、ろう付けした部品の冷却工程は、例えばヘリウム、窒素、アルゴン、および／またはキセノン雰囲気などの不活性ガス雰囲気で、あるいはこれらの気体の混合物中で行われる。

少なくとも１種の塩添加剤を含有する本発明のフラックスでろう付けされたろう付け製品は、通常、ろう付け後のフラックス残渣の非常に低い溶解性、特には非常に低いフッ化物溶出性のために、腐食に対して非常に耐性があることが見出された。これは、例えば冷却器／熱交換器中などのこれらが用いられる水系とろう付け残渣との相互作用による固体の形成が回避され、それによって冷却器／熱交換器系の目詰まりが防止されるという好ましい効果も有する。

本発明の更なる態様は、本発明の、塩添加剤を含有するフラックス、またはフラックスを含有するフラックス組成物で少なくとも部分的に被覆されたアルミニウム部品またはアルミニウム合金部品に関する。これらの部品は、好ましくは、例えばチューブおよびフィンなど、熱交換器を製造するために使用される部品である。

本発明の別の態様は、
ａ）前述の記載に従うフラックスおよび／または前述の記載に従うフラックス組成物で少なくとも部分的に金属部品を被覆する工程と、
ｂ）任意選択的に、少なくとも部分的に被覆された金属部品を乾燥する工程と、
ｃ）少なくとも部分的に被覆された金属部品を組み立てる工程と、
ｄ）組み立てられた少なくとも部分的に被覆された金属部品を、少なくとも部分的に被覆された金属部品をろう付けするのに十分な高さの温度まで加熱する工程と、
ｅ）少なくとも部分的に被覆された金属部品をろう付けする工程と、
ｆ）任意選択的に、ろう付けされた部品を冷却する工程と
を含む、アルミニウムまたはアルミニウム合金から作られた金属部品と、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、チタン、または鋼材から作られた金属部品とをろう付けするための方法によって得ることができる、ろう付けされた金属物品に関する。

ろう付けされた金属物品が得られる方法の詳細は、上述した「アルミニウムまたはアルミニウム合金から作られた金属部品と、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、チタン、または鋼材から作られた金属部品とをろう付けするための方法」について上で述べられているものと同じである。

本発明のある実施形態では、アルミニウムまたはアルミニウム合金から作られた金属部品と、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、チタン、または鋼材から作られた金属部品とをろう付けするための方法によって前述のように得ることができる、ろう付けされた金属物品は、空調装置などの据置型もしくは可動型の冷却装置用の冷却器の一部、または据置型の熱交換器の一部を構成する。通常、ろう付けされた金属物品は、据置型もしくは可動型の冷却装置用の冷却器、または据置型の熱交換器のいずれの部分に存在していてもよい。多くの場合、前述した方法によって得ることができるろう付けされた金属物品は、冷却剤と接触する冷却器部品である。そのような冷却剤は、例えば好ましくはエチレングリコールが用いられる水−アルコール混合物などの水系であってもよく、または例えばハロゲン化炭化水素またはオイルなどの非水系のいずれかであってもよい。ろう付けされた金属物品は、内燃機関の冷却器の一部としての、または自動車両の空調装置の一部としての自動車両での使用に特に好ましい。用語「自動車両」には、自動車、自動二輪車、およびバスだけでなく、船舶、飛行機、ならびに他の輸送車両も含まれる。前記ろう付けされた金属部品のもう１つの有利な用途は、人間もしくは動物の居住のための、または貯蔵のための、部屋および／または空間を冷却する空調装置である。この空調装置は可動型であっても据置型であってもよい。

参照により本明細書に援用されるいずれかの特許、特許出願、刊行物の開示が、用語を不明瞭にするおそれがある程度に本出願の記載と矛盾する場合には、本明細書の記載が優先されるものとする。

以下の実施例は本発明を説明することを意図するものであり、その範囲を限定することを意図するものではない。

実施例１
Ｎｏｃｏｌｏｋ Ｆｌｕｘ（登録商標）を、３％のＢａＦ_２と共にボールミル中で完全に均一にした。２．５×２．５ｃｍのサイズのクラッドされた（４３４３）アルミニウム３００３試験片に、５ｇ／ｍ²の量のこの粉末ブレンド物を一様に広げた。クラッドされたアルミニウム部品にアルミアングルを組み付けた。組み立てられた部品を、窒素ガス（１１Ｌ／分）の制御雰囲気の実験室用ろう付け炉（体積２．５Ｌ）内に置いた。組み立てられた部品が入ったろう付け炉を３０℃／分の速度で加熱した。６０５℃の保持温度に到達した後、炉を６０５℃で２分保持した。加熱を停止し、窒素雰囲気で装置を冷却した。全体のろう付け時間は２２分であり、冷却は４分であった。その後、室温まで下げたろう付けされた試験片を、４０ｍｌのＤＩ水が入った密閉されたビーカー内に室温で１０日間浸した。（ＤＩ水：脱イオン水）。
浸漬水中のフッ化物含量（ｍｇ／Ｌ）：
Ｎｏｃｏｌｏｋ（登録商標）＋３％ＢａＦ_２：６．５
Ｎｏｌｏｃｏｋ（登録商標）、添加剤なし：７．５

実施例２
３％または１．５％のＢａＦ_２と共に、ＫＡｌＦ_４をボールミル中で完全に均一にした。２．５×２．５ｃｍのサイズのクラッドされた（４３４３）アルミニウム３００３試験片に、５ｇ／ｍ²の量のこの粉末ブレンド物を一様に広げた。クラッドされたアルミニウム部品にアルミアングルを組み付けた。組み立てられた部品を、窒素ガス（１１Ｌ／分）の制御雰囲気の実験室用ろう付け炉（体積２．５Ｌ）内に置いた。組み立てられた部品が入ったろう付け炉を３０℃／分の速度で加熱した。６０５℃の保持温度に到達した後、炉を６０５℃で２分保持した。加熱を停止し、窒素雰囲気で装置を冷却した。全体のろう付け時間は２２分であり、冷却は４分であった。その後、室温まで下げたろう付けされた試験片を、４０ｍｌのＤＩ水が入った密閉されたビーカー内に室温で１０日間浸した。（ＤＩ水：脱イオン水）。
浸漬水中のフッ化物含量（ｍｇ／Ｌ）：
ＫＡｌＦ_４＋３％ＢａＦ_２：４．５
ＫＡｌＦ_４＋１．５％ＢａＦ_２：４．０
ＫＡｌＦ_４、添加剤なし：５．５

Claims (12)

1. 基礎フラックスを含むフラックスであって、前記基礎フラックスが８０ｍｏｌ％〜１００ｍｏｌ％のＫＡｌＦ_４を含み、前記基礎フラックスが、Ｋ_２ＡｌＦ_５、Ｋ_３ＡｌＦ_６、フルオロ亜鉛酸カリウム、フルオロアルミン酸セシウム、フルオロスズ酸カリウム、およびフルオロスズ酸セシウム、ならびにそれらの水和物からなる群から選択される１種以上の成分を含み、前記１種以上の成分が基礎フラックス中に０〜２０ｍｏｌ％含まれ、前記ＫＡｌＦ_４の含量と合わせて１００ｍｏｌ％になり、前記フラックスが前記フラックスの総重量に対して０．１〜２０重量％の少なくとも１種の塩添加剤を更に含み、前記少なくとも１種の塩添加剤がＢａＦ_２である、フラックス。
2. 前記フラックスが、Ｓｉ、ＬｉＯＨ、ＬｉＦ、Ｌｉフルオロアルミネート、フルオロアルミン酸リチウムカリウム、はんだ金属、およびはんだ金属前駆体からなる群から選択される少なくとも１種のろう付け用添加剤を更に含む、請求項１に記載のフラックス。
3. 前記少なくとも１種の塩添加剤が１重量％以上の量で存在する、請求項１または２に記載のフラックス。
4. 前記少なくとも１種の塩添加剤が１５重量％以下の量で存在する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフラックス。
5. 前記基礎フラックスが９８ｍｏｌ％以上のモル含量のＫＡｌＦ_４を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のフラックス。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のフラックスと、溶媒、バインダー、増粘剤、懸濁安定剤、消泡剤、界面活性剤、およびチキソトロープ剤からなる群から選択される少なくとも１種のフラックス添加剤とを含む、フラックス組成物。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のフラックスおよび／または請求項６に記載のフラックス組成物で少なくとも部分的に被覆されている、ろう付けのためのアルミニウム部品またはアルミニウム合金部品。
8. アルミニウムまたはアルミニウム合金から作られた金属部品と、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、チタン、または鋼材から作られた金属部品とのろう付け方法であって、
   ａ）請求項１〜５のいずれか一項に記載のフラックスおよび／または請求項６に記載のフラックス組成物で少なくとも部分的に金属部品を被覆する工程と、
   ｂ）任意選択的に、前記少なくとも部分的に被覆された金属部品を乾燥する工程と、
   ｃ）前記少なくとも部分的に被覆された金属部品を組み立てる工程と、
   ｄ）前記組み立てられた少なくとも部分的に被覆された金属部品を、前記少なくとも部分的に被覆された金属部品をろう付けするのに十分な高さの温度まで加熱する工程と、
   ｅ）前記少なくとも部分的に被覆された金属部品をろう付けする工程と、
   ｆ）任意選択的に、前記ろう付け部品を冷却する工程と
   を含む、方法。
9. 工程ｃ）および／またはｄ）が５４０℃以上の温度、かつ６５０℃以下の温度で行われる、請求項８に記載の方法。
10. 工程ｃ）および／またはｄ）が、ヘリウム、窒素、アルゴン、およびキセノンからなる群から選択される少なくとも１種の気体を７５体積％以上含有する保護ガスの存在下で行われる、請求項８または９に記載の方法。
11. 請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法によって得られるろう付けされた金属物品を製造するための方法。
12. 前記ろう付けされた金属物品が、空調システムなどの据置型もしくは可動型の冷却装置用の冷却器、または据置型の熱交換器の一部を構成する、請求項１１に記載の方法。