JPH03204198A - Flux for brazing of aluminum member - Google Patents

Flux for brazing of aluminum member

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JPH03204198A
JPH03204198A JP34279889A JP34279889A JPH03204198A JP H03204198 A JPH03204198 A JP H03204198A JP 34279889 A JP34279889 A JP 34279889A JP 34279889 A JP34279889 A JP 34279889A JP H03204198 A JPH03204198 A JP H03204198A
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JP
Japan
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flux
brazing
k2alf5
naf
aluminum
Prior art date
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Pending
Application number
JP34279889A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kawase
川瀬 寛
Motoyoshi Yamaguchi
山口 元由
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Aluminum Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve clearance packability by forming the flux of a compsn. contg. specific ratios of K2AlF5 or K2AlF5.H2O, KF, NaF into the flux and the balance KAlF4. CONSTITUTION:The flux is formed of the compsn. contg., by weight %, 5 to 95 K2AlF5 or K2AlF5.H2O and further <=5% in total of one or two kinds within the range of 0.5 to 5 KF and 0.5 to 5 NaF and the balance KAlF4. General soldering properties, such as flowability and wettability, are degraded even if the content of the K2AlF5 or K2AlF5.H2O is below 5% or exceeds 95%. The clearance packability is not improved if the ratios of both the KF and the NaF are below 0.5%. The m. p. of the flux increases and the brazing properties are degraded if the ratios thereof exceed 5%. The clearance packability is thus greatly improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアルミニウム及びアルミニウム合金からなるア
ルミニウム部材のろう付け用フラックスに関するもので
、特に非酸化性雰囲気中でのろう付け性を著しく改善す
るものである。尚以下の記述においてアルミ及びアルミ
ニウムの用語は、その合金を含む意味で用いられる。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a flux for brazing aluminum members made of aluminum and aluminum alloys, and particularly to a flux that significantly improves brazing properties in a non-oxidizing atmosphere. It is. In the following description, the terms aluminum and aluminum are used to include their alloys.

〔従来の技術及び発明が解決しよう出する課題〕一般に
アルミ製熱交換器、例えば自動車用のラジェータやオイ
ルクーラあるいはエアコン用のコンデンサーやエバポレ
ータ等はろう付け法によって組み立てられている。
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention] Generally, aluminum heat exchangers, such as radiators and oil coolers for automobiles, condensers and evaporators for air conditioners, etc., are assembled by a brazing method.

このようなろう付け法は、チューブ又はフィンを構成す
るアルミ部材の表面に予めAl−5i系かAA’−8i
 −Mg系の合金ろう材をクラッドし、当該ろう材の溶
融する温度より若干高い温度、即ち590〜620℃に
加熱して行なうものである。
In this brazing method, Al-5i or AA'-8i is applied to the surface of the aluminum member constituting the tube or fin in advance.
- Mg-based alloy brazing material is clad and heated to a temperature slightly higher than the melting temperature of the brazing material, that is, 590 to 620°C.

この加熱の際に、アルミ部材の表面酸化皮膜を破壊して
、上記ろう材の流動性と濡れ性を促進するために、塩化
物系のフラックスを用いたり、あるいはフラックスを使
用しないで真空中にてろう付けする方法が行なわれてい
る。
During this heating, in order to destroy the surface oxide film of the aluminum member and promote the fluidity and wettability of the brazing filler metal, a chloride-based flux may be used, or the aluminum member may be placed in a vacuum without using a flux. A method of brazing is used.

従来、アルミ部材のろう付け用フラックスには、NaC
1,KCl、LiC1,ZnCl2等の塩化物と、AI
F、、KF、NaF、LiF等の弗化物を適当な組成に
混合したものが用いられていた。しかしながらこれ等の
フラツクスはろう付け後に必ず熱湯や酸により除去しな
ければならず、フラックスが残存すると塩化物は吸湿性
のため電解質となってアルミ部材を腐食する。またフラ
ックス除去には、必ず公害上の理由から廃液処理を伴な
うため、コスト高の原因となる。また1台の熱交換器を
ろう付けするためには、100〜400g+のフラック
スを使用しなければならず、これがコスト高になってい
る。また真空中にてろう付けする場合は、すき間にろう
が流入する性質、いわゆる毛管現象性があまり良くない
ばかりでなく、設備費が高価であり、その維持管理に大
変な費用を要する等の欠点がある。
Conventionally, NaC was used as flux for brazing aluminum parts.
1. Chlorides such as KCl, LiC1, ZnCl2, and AI
A mixture of fluorides such as F, KF, NaF, and LiF in an appropriate composition was used. However, these fluxes must be removed with hot water or acid after brazing, and if the flux remains, chloride becomes an electrolyte due to its hygroscopic nature and corrodes the aluminum parts. Furthermore, flux removal always involves waste liquid treatment for pollution reasons, which causes high costs. Furthermore, in order to braze one heat exchanger, 100 to 400 g+ of flux must be used, which increases the cost. Furthermore, when brazing in a vacuum, the tendency of wax to flow into gaps, so-called capillary action, is not very good, and the equipment is expensive, and its maintenance and management is expensive. There is.

最近、上記欠点を改善するため、弗化物のみからなるフ
ラックス、例えばAIFNを53〜55W1%(以下W
1%を%と略記)、残部KFからなるフラックス(英国
特許第1055914号明細書参照)やKAlF4を6
5.6〜99.9%、残部に3Ad F6からなるフラ
ックス(特公昭58−27037号公報参照)が開発さ
れ、すでに実用化されている。
Recently, in order to improve the above-mentioned drawbacks, a flux consisting only of fluoride, such as AIFN, has been added to 53-55W1% (hereinafter referred to as W1%).
1% is abbreviated as %), and the remainder is a flux consisting of KF (see British Patent No. 1055914) or KAlF4.
A flux consisting of 5.6 to 99.9% and the remainder 3Ad F6 (see Japanese Patent Publication No. 58-27037) has been developed and has already been put into practical use.

特にKAI F4  Ki AJ F6フラツクスは非
常に活性度が高いため、前記塩化物系フラックスより少
量で酸化皮膜破壊の効果があり、しかも非酸化性雰囲気
でろう付けすれば、更に少量ですむ。ちなみに、熱交換
器1台当たり10〜30gのフラックス使用量で、かつ
ろう付け後のフラックス残渣をそのまま残しておいても
吸湿することなく、アルミニウムを腐食させることもな
いので、フラックス除去処理を省略できる利点がある。
In particular, since the KAI F4 Ki AJ F6 flux has a very high activity, it is effective in destroying the oxide film in a smaller amount than the chloride-based flux, and if brazing is performed in a non-oxidizing atmosphere, an even smaller amount is required. By the way, the amount of flux used per heat exchanger is 10 to 30 g, and even if the flux residue after brazing is left as is, it will not absorb moisture and will not corrode the aluminum, so the flux removal process is omitted. There are advantages that can be achieved.

しかしながらこのフラックスは、その製造が大変でコス
ト高となる欠点があった。例えば特公昭58−2703
7号公報では、AlF3とKFを溶融した後、粉砕する
ことによりKAA’F4とに3AI F6の混合フラッ
クスを製造しているが、溶融した上記弗化物は非常に活
性度が高く、溶融中に容器を浸食させるため容器の材質
が限定されてしまう。上記公報では黒鉛で作られたルツ
ボをもちいているが、黒鉛ルツボは多孔質のため溶融中
に外に漏れる恐れがあり、好ましくない。またアルミナ
(AZ 2 (h )等で作られたセラミックルツボは
、あまり浸食を受けないが、外部からの衝撃に弱く、2
〜3回の使用で破壊することがあり、取扱が面倒である
。更に溶融して固めたフラックスはフレーク状となって
おり、これを粉末にする粉砕工程が必要である。
However, this flux has the drawback of being difficult to manufacture and high cost. For example, Tokuko Sho 58-2703
In Publication No. 7, a mixed flux of KAA'F4 and 3AI F6 is produced by melting AlF3 and KF and then pulverizing them. Since the container is eroded, the material of the container is limited. Although the above publication uses a crucible made of graphite, the graphite crucible is porous and may leak outside during melting, which is not preferable. Additionally, ceramic crucibles made of alumina (AZ 2 (h), etc.) are not subject to much erosion, but are susceptible to external shocks and are
It may break after ~3 uses and is troublesome to handle. Furthermore, the melted and solidified flux is in the form of flakes, which requires a pulverization process to turn them into powder.

これを解決するために、製造コストが安価である化学合
成にて弗化物フラックスを作る方法が特開昭60−17
0596号公報にて開発されている。
In order to solve this problem, a method of producing fluoride flux by chemical synthesis, which is inexpensive to produce, was proposed in JP-A-60-17.
It was developed in Publication No. 0596.

そしてこの方法で作られたフラックスは非常に活性で、
アルミニウムの酸化皮膜を破壊する効果が優れ、ろう付
けにとって非常に優れたフラックスである。ところがろ
うの濡れを大変良好にさせるため、すき間にろうが溜ま
りにくいと言う欠点を有する。すなわち第3図に示すよ
うに母材(2)上にプレージングシート(1)を一端に
スペーサロッド(5)を介して立て、これを細線(6)
で固定したテストサンプルでろう付けすると、隙間(4
)にろうが溜らず、母材(2)の表面(3)にろうが流
れしまう傾向がある。
And the flux made in this way is very active,
It has an excellent effect on destroying the oxide film on aluminum, making it an excellent flux for brazing. However, since the wetting of the wax is very good, it has the disadvantage that wax is difficult to accumulate in the gaps. That is, as shown in Fig. 3, a praising sheet (1) is erected on one end of the base material (2) with a spacer rod (5) interposed therebetween, and this is connected to a thin wire (6).
When brazing the test sample fixed with
), wax tends to flow onto the surface (3) of the base material (2).

このような現象は、具体的にラジェータのチューブとヘ
ッダーのクリアランスが大きい場合の接合には問題であ
る。
Such a phenomenon is a problem especially when the radiator tube and header are joined together when the clearance is large.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明はこれに鑑み、上記化学合成にて作った弗化物フ
ラックスを更に改良することを目的に、種々研究を重ね
た結果、非酸化性雰囲気中にてろう付けする際、上記欠
点であるクリアランスを埋める特性、即ちろうのすき間
充填性を著しく向上させることができるアルミニウム部
材のろう付け用フラックスを開発したものである。
In view of this, the present invention has conducted various studies with the aim of further improving the fluoride flux produced by the chemical synthesis described above. We have developed a flux for brazing aluminum parts that can significantly improve the gap-filling properties of the solder.

即ち本発明フラックスは、K2AIF、又はK 2 A
 I F 5  ・H2Oを5〜95%を含み、更にK
Fを05〜5%、NaFを0.5〜5%の範囲内で何れ
か1種又は2種を合計5%以下含み、残部KAlF4か
らなることを特徴とする〔作 用〕 本発明において、K、AI F、又はに2 AIF、・
H2Oを5〜95%の範囲に限定したのは、5%未満で
も、95%を超えても流動性や濡れ性等一般のろう付け
れ性を著しく低下させるためであるまたKFを0.5〜
5%、NaFを0.5〜5%の範囲内で何れか1種又は
2種を合計5%以下と限定したのは、KF、NaFとも
に0.5%未満ではろうのすき間充填性を改善すること
ができず、5%を越えて添加するとフラックスの融点が
上昇してろう付け性を低下させたり、フラックスを水に
溶いて使用する際に、水溶液中で固化し、フラックスと
しての効果が低下し、ろう付けが困難になるためである
That is, the flux of the present invention is K2AIF or K2A
Contains 5 to 95% of IF 5 ・H2O, and further contains K
[Function] In the present invention, it is characterized by containing 5% or less of F in the range of 0.5 to 5% and NaF in the range of 0.5 to 5% in a total of 5% or less, with the balance consisting of KAlF4. K, AIF, or 2 AIF,・
The reason why H2O is limited to a range of 5 to 95% is that even if it is less than 5%, even if it exceeds 95%, general brazing properties such as fluidity and wettability will be significantly reduced.
5%, NaF within the range of 0.5 to 5%, and the reason why any one or both of them are limited to a total of 5% or less is that both KF and NaF are less than 0.5% to improve the gap filling property of the solder. If more than 5% is added, the melting point of the flux will rise and the brazing properties will be reduced, and when the flux is used dissolved in water, it will solidify in the aqueous solution and the flux will lose its effectiveness. This is because brazing becomes difficult.

尚本発明におけるK2AlF5又はK2AlF5・H2
OとKAIFaはHF溶液、KF及びAI  (OH)
 3を適当な配合量で混合し、化学合成することにより
容易にえられるもので、最終の乾燥条件によっては、K
、AIF、に1分子のH2Oが結晶水として残り、K2
 AIF、・H2O(この状態で安定している)となっ
てもに2AI F、と全く同様のろう付け性が得られる
。またその調製に関しては、KF及びNaFともに市販
品として容易に入手し易いことから、化学合成で作った
上記フラックスに、使用直前にKF及びNaFを混合さ
せることにより、極めて簡単に調製を行なうことができ
る。
In addition, K2AlF5 or K2AlF5・H2 in the present invention
O and KAIFa are HF solution, KF and AI (OH)
It can be easily obtained by chemically synthesizing K.3 by mixing appropriate amounts of K.
, AIF, one molecule of H2O remains as crystal water, and K2
Even if it becomes AIF, .H2O (stable in this state), exactly the same brazing properties as 2AIF can be obtained. Regarding its preparation, since both KF and NaF are easily available as commercial products, it can be prepared extremely easily by mixing KF and NaF into the above-mentioned flux made by chemical synthesis immediately before use. can.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明を実施例について詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to Examples.

第1図に示すテストサンプルにおいて、プレージングシ
ート(11に板厚1.0閣のBA12PC(A3003
を心材とし、その両面にA 4343を各々10%の比
率でクラッドした)を用い、母材(2)に板厚1、θ閾
のA 3003を用い、第1表に示す本発明フラックス
、比較フラックス及び従来フラックスを図に示す(7)
の位置に約2■置き、窒素ガスで非酸化性雰囲気とした
電気炉中で605℃の温度に約5分間加熱してろう付け
を行ない、すき間充填性の評価を行なった。スペーサー
ロッド(5)には直径3鵬の5US304を使用し、図
には示してないが5US304の細線を用いて固定した
。非酸化性雰囲気の状態は、露点−40℃。
In the test sample shown in Figure 1, the plating sheet (11) was made of BA12PC (A3003) with a board thickness of 1.0 mm.
was used as the core material, and A 4343 was clad on both sides at a ratio of 10% each), and A 3003 with a plate thickness of 1 and θ threshold was used as the base material (2), and the flux of the present invention shown in Table 1 was used for comparison. Diagram showing flux and conventional flux (7)
The material was placed at a position of about 2 cm and heated to 605° C. for about 5 minutes in an electric furnace in a non-oxidizing atmosphere with nitrogen gas to perform brazing, and the gap filling property was evaluated. 5US304 with a diameter of 3 mm was used for the spacer rod (5), and although not shown in the figure, it was fixed using a thin 5US304 wire. The non-oxidizing atmosphere has a dew point of -40°C.

酸素濃度!001Umであった。Oxygen concentration! It was 001 Um.

すき間充填性の評価は、第2図に示すようにろう付け後
のプレージングシート(1)と母材(2)とのすき間(
4)の充填長さを測定し、下式によりすき間充填率(%
)を求めた。その結果を第1表に併記した。
The gap filling property was evaluated based on the gap (
4) Measure the filling length and calculate the gap filling rate (%) using the formula below.
) was sought. The results are also listed in Table 1.

1胸皿 第1表から明らかなように、本発明フラックスN111
〜9を用いたろう付けでは、すき間充填率が何れも50
%以上で、その他のろう付け性も良好であった。
1 As is clear from Table 1, the flux N111 of the present invention
In brazing using ~9, the gap filling rate was 50 in all cases.
% or more, and other brazing properties were also good.

これに対し本発明フラックスの組成範囲から外れる比較
フラックスNα10〜15はすき間充填率が50%以下
であるか、ろう付け不可のいずれかであった。また従来
フラックスNα16〜17はすき間充填率が50%以下
となっており、本発明フラックスがいずれも優れている
ことが明らかである。
On the other hand, the comparative fluxes Nα10 to 15, which are outside the composition range of the flux of the present invention, either had a gap filling rate of 50% or less or were not brazingable. Moreover, the gap filling rate of the conventional fluxes Nα16 to Nα17 was 50% or less, and it is clear that the fluxes of the present invention are excellent in all cases.

このように本発明フラックスによれば、非酸化性雰囲気
中は勿論、大気中でのトーチろう付けにおいてもろう付
け性を著しく改善し得るもので、特にラジェータのヘッ
ダ一部の接合のようにクリアランスを完全に充填しなけ
ればならないような接合部には、本発明フラックスが工
業上顕著な効果を奏する。
As described above, the flux of the present invention can significantly improve brazing performance not only in a non-oxidizing atmosphere but also in torch brazing in the air. The flux of the present invention has an industrially significant effect on joints that must be completely filled with.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

このように本発明フラックスは、KAlF4に2 AI
 F 5 ・H20系フラックスに、微量のKF及びN
aFを添加することにより、ろう付け性の中で最も重要
なろうをすき間に溜めると言う性質、即ちすき間充填性
を著しく向上させることができる顕著な効果を奏する。
In this way, the flux of the present invention has 2 AI in KAlF4.
A trace amount of KF and N is added to the F5/H20 flux.
The addition of aF has the remarkable effect of significantly improving the property of accumulating solder in gaps, which is the most important property of brazing properties, that is, the gap filling property.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は実施例におけるすき間充填性を測定する試験サ
ンプルの側面図、第2図は第1図に示す試験サンプルの
ろう付け後の側面図、第3図はすき間充填性を評価する
ろう付け試験サンプルの一例を示す斜視図である。 (1)プレージングシート (2)母材 (3)母材表面 (4)すき間 (5)スペーサロッド (6)固定用細線 (7)フラックス 第1図 今 第2図 第3図
Figure 1 is a side view of a test sample for measuring the gap filling properties in the example, Figure 2 is a side view of the test sample shown in Figure 1 after brazing, and Figure 3 is a side view of the test sample shown in Figure 1 after brazing to evaluate the gap filling properties. It is a perspective view showing an example of a test sample. (1) Placing sheet (2) Base material (3) Base material surface (4) Gap (5) Spacer rod (6) Thin wire for fixing (7) Flux Figure 1 Figure 2 Figure 3

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] K_2AlF_5又はK_2AlF_5・H_2Oを5
〜95wt%を含み、更にKFを0.5〜5wt%、N
aFを0.5〜5wt%の範囲内で何れか1種又は2種
を合計5wt%以下含み、残部KAlF_4からなるこ
とを特徴とするアルミニウム部材のろう付け用フラック
ス。
K_2AlF_5 or K_2AlF_5・H_2O to 5
Contains ~95 wt%, and further contains 0.5 to 5 wt% KF, N
A flux for brazing aluminum members, comprising a total of 5 wt% or less of one or two aF in the range of 0.5 to 5 wt%, and the remainder being KAlF_4.
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