JPH0355235B2 - - Google Patents

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JPH0355235B2
JPH0355235B2 JP19406683A JP19406683A JPH0355235B2 JP H0355235 B2 JPH0355235 B2 JP H0355235B2 JP 19406683 A JP19406683 A JP 19406683A JP 19406683 A JP19406683 A JP 19406683A JP H0355235 B2 JPH0355235 B2 JP H0355235B2
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flux
brazing
alf
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kbf
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3603Halide salts
    • B23K35/3605Fluorides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

技術分野 本発明は、アルミニウム(アルミニウム合金を
含む)材のろう付けに用いられるフラツクスの組
成に関するものである。 従来技術 接合すべきアルミニウム材の要素間に当該要素
材の融点よりも低い融点をもつアルミニウムのろ
う合金層を介在させて、接合を行なうフラツクス
ろう付けには、一般的に塩化物を主成分とするフ
ラツクス大気中で用いられている。これらのフラ
ツクスは、本質的に水溶性であり、一般的に吸湿
性であり、水の存在下でアルミニウムろう合金を
含めてアルミニウムを腐食する。したがつてその
ようなフラツクスのろう付け残留物は、ろう付け
工程後に洗浄して除去しなければならない。 フラツクスを用いないでろう付けを行なうフラ
ツクスレスろう付け法として、真空ろう付け法あ
るいは不活性雰囲気ろう付け法等が既に知られて
いるが、これらは高真空あるいは高純度の不活性
ガスと共に、被接合材に特殊なアルミニウム材料
を必要とする。更にはフラツクスろう付け法と比
べると、ろう付け部のクリアランスに、よりきび
しい精度が要求されるとともに、用いることので
きるアルミニウム材料が一般的なものでない点で
劣る。 また、ろう付け後、実質上水に不溶解であり、
非吸湿性でかつアルミニウムに対して非腐食性の
残渣をろう付け面に残すフツ化物フラツクスも知
られている。 すなわち、英国特許第1055914号明細書により、
AlF3とKFとを混合したフラツクスが提案されて
いる。更に、特公昭58−27037号公報により、ろ
う付け前において非吸湿性であり、ろう付け後に
おいて実質的に不水溶性であるフラツクスとし
て、KAlF4とK3AlF6とから成るフラツクスが提
案されている。このフラツクスは、KFとAlF3
原料としてこの混合物を溶融して凝固物を粉枠し
て得られるものであり、凝固物にはKAlF4
K3AlF6が生成している。原料成分のKFとAlF3
の比率は、可及的に両成分の共晶組成に近付ける
ことを推奨している。 このように、ろう付け前の状態でKF−AlF3
は、K3−AlF6−KAlF4あるいはK3AlF6−AlF3
若しくはKAlF4、ろう付け後の状態でK3AlF6
KAlF4又はKAlF4の実質的な化学式あるいはそ
の組合せで示されるこれらのフツ化物フラツクス
は、従来の塩化物系フラツクスが有する利点はも
ちろんのこと、更に残渣が非吸湿性でアルミニウ
ムに対して非腐食性であるため、ろう付け後の洗
浄が不要であるという利点を有する。また、これ
らフラツクスはいかなる形でもろう付けに適用可
能であり、特にトーチろう付けや水性スラリーの
形での炉中ろう付けに適している。 しかし、これらのフラツクスは、作用温度が塩
化物系フラツクスよりやや高くなつて良好な接合
部が得難いという欠点があつた。 ろう付けにおけるフラツクスの作用機構は十分
には解明されていないが、フラツクスとしては、
一般には、ろう合金の溶融の始まる前にフラツク
スが溶融してろう付け面を覆い、表面酸化膜の破
壊除去を行なうとともに、母材のぬれ性を高め、
ろう合金のろう付け面への流動を助け、また、空
気との接触を遮断して再酸化を防止する性能を有
するものが必要である。したがつて、フラツクス
の作用温度を適度に低下させることは、ろう付け
において有意義である。 目 的 本発明の目的は、アルミニウム材のろう付け用
フラツクスとして、従来のフツ化物系フラツクス
よりもフラツクスの作用温度が低く、これによつ
てフラツクスレス不活性ガス雰囲気ろう付け法、
塩化物系フラツクスによる炉中ろう付け法と同様
に良好な結合部を形成することができるととも
に、実質上、不水溶性かつ非吸湿性を保有する、
フツ化物系フラツクスを提供することにある。 構 成 本発明は、実質上K3AlF660〜70重量%、
AlF327〜37重量%及びKBF40.1〜10重量%より
成る混合物、又は該混合物の溶融凝固物を粉枠し
て得た物から成る、アルミニウム材のろう付け用
フラツクスである。 ここで「実質上」と称したのは、原料として用
いられるフツ化物が必ずしも純度の高いものであ
る必要がなく、一般に市販のフツ化物より混入す
る程度の不純物は許容され、ただ純物質としての
K3AlF6、AlF3、KBF4に換算した場合の3物質
の重量比率のみが、本発明のフラツクスとしての
作用上重要であるからである。 KBF4無添加フラツクスにおける実質的な
K3AlF6とAlF3の重量比率の好ましい値は既知の
文献(たとえばB.PhillpsらJ.Amer.Ceram.Soc、
Vol.49(1966)632ページ)のKF−AlF3系2元状
態図より容易に理解することができ、これに示す
ように共晶組成すなわちKF45.8重量%−
AlF354.2重量%(KF55モル%−AlF345モル%)
ないしはその前後に相当する比率である。 本発明は、実質上この重量比率となる混合物あ
るいは溶融混合物99.9〜90重量%に対し、更に
KBF40.1〜10重量%の添加を行なつた場合、改良
が著しい。 KBF4の添加量が規定する下限値より少ない
と、所期の効果はなく、上限値を越えて添加する
と、フラツクスの蒸発が激しくなつてろう付けが
困難となる。 既知のフツ化物フラツクスは混合したままで、
あるいは混合後溶融し、凝固物を粉枠して調製す
ることができるが、本発明のフラツクスも同様に
各種の調製法を採用できる。 次に実施例及びそれによる効果について述べ
る。 実施例 1 工業用K3AlF6と工業用AlF3を用いてそれぞれ
の純度を考慮に入れて、実質的にはK3AlF667.87
重量%−AlF332.13重量%の比率となるように混
合し、これを溶融(溶融温度は共晶温度562℃の
100℃程度上を目標とした)して調製したフラツ
クスと、同じく両成分にKBF4を添加して実質的
にはK3AlF664.28重量%−AlF330.43重量%−
KBF45.29重量%の比率となるように混合して、
これを溶融して調製したKBF4添加フラツクスと
について、それぞれの作用温度を次の方法によつ
て測定した。 すなわち、調製した両フラツクスを一定量白金
ルツボにとり、アルゴン雰囲気中で加熱溶融後、
冷却速度1℃/分で冷却法により熱分析を行な
い、液相線温度と固相線温度を測定し、これによ
り作用温度を求めた。測定結果を表1に示す。こ
のようなKBF4添加により、液相線温度、固相線
温度共に低下する良好な結果が得られ、作用温度
の低下が確認された。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to the composition of flux used for brazing aluminum (including aluminum alloys) materials. Prior Art Flux brazing, in which a layer of aluminum brazing alloy having a melting point lower than that of the aluminum materials to be joined is interposed between the aluminum materials to be joined, is generally performed using flux brazing which mainly contains chloride. This flux is used in the atmosphere. These fluxes are water-soluble in nature, generally hygroscopic, and corrode aluminum, including aluminum braze alloys, in the presence of water. Therefore, such flux brazing residues must be removed by cleaning after the brazing process. Vacuum brazing and inert atmosphere brazing are already known as fluxless brazing methods that perform brazing without using flux. Requires special aluminum material. Furthermore, compared to the flux brazing method, it is inferior in that it requires stricter precision in the clearance of the brazed portion and the aluminum material that can be used is not a common one. In addition, after brazing, it is virtually insoluble in water,
Fluoride fluxes are also known that leave a residue on the braze surface that is non-hygroscopic and non-corrosive to aluminum. That is, according to British Patent No. 1055914,
A flux containing a mixture of AlF 3 and KF has been proposed. Furthermore, Japanese Patent Publication No. 58-27037 proposed a flux consisting of KAlF 4 and K 3 AlF 6 as a flux that is non-hygroscopic before brazing and substantially water-insoluble after brazing. ing. This flux is obtained by melting the mixture using KF and AlF 3 as raw materials and powdering the solidified product, and the solidified product contains KAlF 4 and
K 3 AlF 6 is generated. Raw material components KF and AlF 3
It is recommended that the ratio be as close to the eutectic composition of both components as possible. In this way, in the state before brazing, KF-AlF 3 or K 3 -AlF 6 -KAlF 4 or K 3 AlF 6 -AlF 3
or KAlF 4 , K 3 AlF 6 − in the state after brazing
These fluoride fluxes, which have the substantial chemical formula KAlF 4 or KAlF 4 , or combinations thereof, have the advantages of conventional chloride-based fluxes, as well as the fact that the residue is non-hygroscopic and non-corrosive to aluminum. It has the advantage of not requiring cleaning after brazing. These fluxes can also be applied in any form for brazing, and are particularly suitable for torch brazing or furnace brazing in the form of an aqueous slurry. However, these fluxes have the disadvantage that the operating temperature is slightly higher than that of chloride-based fluxes, making it difficult to obtain good joints. The action mechanism of flux in brazing has not been fully elucidated, but as a flux,
Generally, before the brazing alloy starts melting, the flux melts and covers the brazing surface, destroys and removes the surface oxide film, and improves the wettability of the base material.
What is needed is something that helps the flow of the braze alloy to the brazing surface, and also has the ability to block contact with air and prevent re-oxidation. Therefore, it is significant in brazing to moderately lower the working temperature of flux. Purpose An object of the present invention is to use a flux for brazing aluminum materials, which has a lower operating temperature than conventional fluoride fluxes, and thereby enables a fluxless inert gas atmosphere brazing method.
It can form a good bond similar to the furnace brazing method using chloride flux, and is substantially water-insoluble and non-hygroscopic.
The purpose of the present invention is to provide a fluoride flux. Composition The present invention comprises substantially 60 to 70% by weight of K 3 AlF 6 ,
This is a flux for brazing aluminum materials, which is made of a mixture consisting of 27 to 37% by weight of AlF 3 and 0.1 to 10% by weight of KBF 4 , or a product obtained by powdering a molten solidified product of the mixture. The term ``substantially'' used here means that the fluoride used as a raw material does not necessarily have to be of high purity, and generally a level of impurity that is mixed in with commercially available fluoride is acceptable, but only as a pure substance.
This is because only the weight ratio of the three substances in terms of K 3 AlF 6 , AlF 3 and KBF 4 is important for the flux function of the present invention. Substantial in KBF 4 additive-free flux
Preferred values for the weight ratio of K 3 AlF 6 and AlF 3 are known from known literature (e.g. B. Phillips et al. J. Amer. Ceram. Soc,
It can be easily understood from the KF-AlF 3 system binary phase diagram of Vol. 49 (1966, page 632), and as shown in this, the eutectic composition is
AlF 3 54.2% by weight (KF55 mol% - AlF 3 45 mol%)
Or, it is a ratio corresponding to before or after that. The present invention further provides for a mixture or molten mixture having substantially this weight ratio of 99.9 to 90% by weight.
When 0.1 to 10% by weight of KBF 4 is added, the improvement is significant. If the amount of KBF 4 added is less than the specified lower limit, the desired effect will not be achieved, and if it is added in an amount exceeding the upper limit, the flux will evaporate rapidly and brazing will become difficult. Known fluoride fluxes remain mixed;
Alternatively, the fluxes of the present invention can be prepared by melting them after mixing and forming a solidified product into a powder frame, but the flux of the present invention can similarly be prepared by various methods. Next, examples and effects thereof will be described. Example 1 Using technical grade K 3 AlF 6 and technical grade AlF 3 and taking into account the purity of each, substantially K 3 AlF 6 67.87
% by weight - AlF 3 32.13% by weight and melted (melting temperature is 562℃ of eutectic temperature)
KBF 4 was added to both components to obtain a flux of 64.28% by weight of K 3 AlF 6 - 30.43% by weight of AlF 3 -.
KBF 4 was mixed at a ratio of 5.29% by weight,
Regarding the KBF 4- added flux prepared by melting this, the respective operating temperatures were measured by the following method. That is, a certain amount of both of the prepared fluxes was placed in a platinum crucible, heated and melted in an argon atmosphere, and then
Thermal analysis was performed by a cooling method at a cooling rate of 1° C./min, the liquidus temperature and solidus temperature were measured, and the operating temperature was determined from this. The measurement results are shown in Table 1. By adding KBF 4 in this manner, good results were obtained in which both the liquidus temperature and the solidus temperature were lowered, and a reduction in the operating temperature was confirmed.

【表】 実施例 2 実施例1に示したKBF4添加フラツクスと無添
加フラツクスをそれぞれ用いて、不活性雰囲気
(この雰囲気ではフラツクスレスではろう付け不
可)ろう付けをそれぞれ行なうとともに、標準的
な不活性雰囲気中でのフラツクスレス不活性雰囲
気ろう付けを行なつた。これらについて接合状態
を比較した。 この結果を表2に示す。フイレツトの外観、断
面形状は、KBF4添加フラツクスの場合、フラツ
クスレスろう付け、無添加フラツクスろう付けと
比較してそん色のないものが得られ、フイレツト
断面積の比較では、平均値とバラツキよりみると
KBF4添加フラツクスの場合が、最も安定したろ
う付けが得られることが分かる。
[Table] Example 2 Brazing was performed in an inert atmosphere (fluxless brazing is not possible in this atmosphere) using the KBF 4 -added flux and non-additive flux shown in Example 1, and in a standard inert atmosphere. Fluxless inert atmosphere brazing was performed in the atmosphere. The bonding states of these were compared. The results are shown in Table 2. Regarding the fillet appearance and cross-sectional shape, in the case of KBF 4 -added flux, a similar color is obtained compared to fluxless brazing and non-additive flux brazing, and when comparing the fillet cross-sectional area, it is seen from the average value and dispersion. and
It can be seen that the most stable brazing can be obtained with the KBF 4 -added flux.

【表】 実施例 3 実施例1に示したKBF4添加フラツクスの無添
加フラツクスの水への溶解度を測定し、これらと
塩化物フラツクスの主要成分の水への溶解度(文
献値)との比較を行なつた。結果は表3に示すと
おりであり、KBF4添加フラツクスの場合、無添
加フラツクスと同程度であり、塩化物成分に対し
ては、極めて低くなつている。
[Table] Example 3 The solubility of the KBF 4 -added flux shown in Example 1 and the non-additive flux in water was measured, and these were compared with the water solubility of the main components of the chloride flux (literature values). I did it. The results are shown in Table 3, and in the case of the KBF 4- added flux, it is comparable to the non-additive flux, and the chloride component is extremely low.

【表】【table】

【表】 効 果 本発明のアルミニウム材ろう付け用フラツクス
は、従来のフツ化物系フラツクスよりも、作用温
度を低くしたことによつて、接合部の状態フラツ
クスレス不活性ガス雰囲気ろう付け法や塩化物フ
ラツクス炉中ろう付け法と同等に良好ならしめる
とともに、フツ化物系フラツクスの特性であると
ころの、非吸湿性、実質上不水溶性を保有するも
のである。
[Table] Effects The flux for brazing aluminum materials of the present invention has a lower operating temperature than conventional fluoride-based fluxes, which improves the state of the joints by flux-less inert gas atmosphere brazing methods and chloride-based fluxes. It is as good as the flux furnace brazing method, and also has non-hygroscopicity and substantially water-insolubility, which are the characteristics of fluoride-based fluxes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 実質上、K3AlF660〜70重量%、AlF327〜37
重量%及びKBF40.1〜10重量%より成る混合物、
又は該混合物の溶融凝固物を粉砕して得た物から
成る、アルミニウム及びアルミニウム合金材のろ
う付け用フラツクス。
1 Substantially K 3 AlF 6 60-70% by weight, AlF 3 27-37
% by weight and a mixture consisting of 0.1-10% by weight of KBF 4 ,
Or a flux for brazing aluminum and aluminum alloy materials, which is obtained by crushing a molten solidified product of the mixture.
JP19406683A 1983-10-19 1983-10-19 Flux for brazing aluminum and aluminum alloy material Granted JPS6087993A (en)

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JPS6087993A JPS6087993A (en) 1985-05-17
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