JPH0355236B2 - - Google Patents

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JPH0355236B2
JPH0355236B2 JP19406783A JP19406783A JPH0355236B2 JP H0355236 B2 JPH0355236 B2 JP H0355236B2 JP 19406783 A JP19406783 A JP 19406783A JP 19406783 A JP19406783 A JP 19406783A JP H0355236 B2 JPH0355236 B2 JP H0355236B2
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brazing
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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
ツクスが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、一般的には吸
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、より厳
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のものでない点で
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を原料
としてこの混合物を溶融して凝固物を粉砕して得
られるものであり、凝固物にはKAlF4と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。 このような、ろう付け前の状態でKF−AlF3
はK3AlF6−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大きな利点を有する。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
に良好な接合部を形成することができるととも
に、非吸湿性かつ実質上不水溶性を保有する、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KF40〜70%、AlF347〜56重
量%及びKBF40.1〜10重量%より成る混合物の溶
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、一般の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
KF、AlF3、KBF4に換算した場合の3物質の重
量比率のみが、本発明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KF
とAlF3の重量比率の好ましい値は、既知の文献
(たとえばB.PhillipsらJ.Amer.Ceram.Soc、
Vol.49(1966)623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、その前後の相当する比率である。 本発明は、実質上のこの重量比率と成る混合物
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、改善
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、上限値を越えて多く添加
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。 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KFと工業AlF3を用いてそれぞれの純度
を考慮に入れて、実質的にはKF45.8重量%−
AlF354.2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KF43.38
重量%−AlF351.33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
つて作用温度を求めた。測定結果を表1に示す。
このように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, which involves interposing an aluminum brazing alloy layer with a melting point lower than the melting point of the aluminum materials to be joined between the aluminum materials to be joined, generally uses chloride as the main component. Fluxes are 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 for bonding. Furthermore, compared to the flux brazing method, it is inferior in that stricter precision is required for 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. Further, according to Japanese Patent Publication No. 58-27037, a flux that is non-hygroscopic before brazing and substantially water-insoluble after brazing is
A flux consisting of KAlF 4 and K 3 AlF 6 has been proposed. This flux is obtained by melting the mixture using KF and AlF 3 as raw materials and pulverizing the solidified product, and the solidified product contains KAlF 4 and K 3 AlF 6
is being generated. It is recommended that the ratio of the raw material components KF and AlF 3 be as close to the eutectic composition of both components as possible. KF-AlF 3 or K 3 AlF 6 - KAlF 4 or K 3 AlF 6 - AlF 3 or KAlF 4 before brazing, and K 3 AlF 6 - 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 great advantage of not requiring cleaning after brazing. These fluxes can also be applied to brazing in any form, 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 begins to melt, flux melts and covers the brazing surface, destroying and removing the surface oxide film, increasing the wettability of the base metal, and helping the brazing alloy flow to the brazing surface. Also, it is necessary to have the ability to prevent re-oxidation by blocking contact with air. 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 is an object of the present invention to provide a fluoride-based flux which can form good joints similar to the furnace brazing method using chloride-based fluxes, and which is non-hygroscopic and substantially water-insoluble. Structure The present invention is a method for brazing an aluminum material obtained by crushing a molten solidified product of a mixture substantially consisting of 40 to 70% KF, 47 to 56% by weight of AlF 3 and 0.1 to 10% by weight of KBF 4 . It is a flux for use. The term ``substantially'' used here means that the fluoride used as a raw material does not necessarily have to be of high purity; it is acceptable to have impurities that are more mixed in than ordinary commercially available fluoride, but only as a pure substance. of
This is because only the weight ratio of the three substances in terms of KF, AlF 3 and KBF 4 is important for the function of the flux of the present invention. KBF 4 Substantial KF in non-additive flux
Preferred values for the weight ratios of
Vol. 49 (1966) page 623), it can be easily understood from the KF-AlF 3- system binary phase diagram, and as shown in this, the eutectic composition is
AlF 3 54.2% by weight (KF55 mol% - AlF 3 45 mol%)
Or the corresponding ratio before and after that. The present invention further provides for a mixture or a 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 remarkable. 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 a larger amount than the upper limit, the evaporation of the flux will become intense and brazing will become difficult. Next, examples and effects thereof will be described. Example 1 Using industrial KF and industrial AlF 3 and taking into account their respective purity, substantially KF45.8% by weight -
A flux prepared by mixing AlF 3 at a ratio of 54.2% by weight and melting this (the melting temperature was set at approximately 100°C above the eutectic temperature of 562°C), and a flux prepared by mixing KBF 4 in both components. Added to substantially KF43.38
The working temperature of each of the KBF 4- added flux prepared by mixing and melting the mixture in a ratio of weight% - AlF 3 51.33 weight% - KBF 4 5.29 weight% was measured by the following method. did. 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 carried out by the cooling method at a cooling rate of 1° C./min, the liquidus temperature and the solidus temperature were measured, and the working temperature was thereby determined. The measurement results are shown in Table 1.
As described above, by adding KBF 4 , good results were obtained in which both the liquidus temperature and the solidus temperature were lowered, and a decrease 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、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 and the results are shown in Table 2. In the case of KBF 4- added flux, the appearance and cross-sectional shape of the fillet are similar to those of fluxless brazing and non-additive flux brazing.
Comparing the fillet cross-sectional areas, it can be seen that the most stable brazing can be obtained with the KBF 4- added flux when looking at the average value and variation.

【表】 実施例 3 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 in water of the KBF 4 -added flux and non-additive flux shown in Example 1 was measured, and these were compared with the water solubility of the main components of 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、接合部の状態をフラ
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, so that the state of the joint can be improved by fluxless inert gas atmosphere brazing method or chloride-based flux. This makes it as good as the fluoride flux furnace brazing method, and also maintains the non-hygroscopicity and substantially water insolubility, which are the characteristics of fluoride fluxes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 実質上、KF40〜47重量%、AlF347〜56重量
%及びKBF40.1〜10重量%より成る混合物の溶融
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. Brazing of aluminum and aluminum alloy materials, which is obtained by crushing a molten solidified mixture of 40-47% by weight of KF, 47-56% by weight of AlF 3 and 0.1-10% by weight of KBF 4 . Flux for use.
JP19406783A 1983-10-19 1983-10-19 Flux for brazing aluminum and aluminum alloy material Granted JPS6087994A (en)

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JPS6087994A JPS6087994A (en) 1985-05-17
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