JPH055600B2 - - Google Patents

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JPH055600B2
JPH055600B2 JP6234390A JP6234390A JPH055600B2 JP H055600 B2 JPH055600 B2 JP H055600B2 JP 6234390 A JP6234390 A JP 6234390A JP 6234390 A JP6234390 A JP 6234390A JP H055600 B2 JPH055600 B2 JP H055600B2
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JP
Japan
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brazing
flux
alf
present
composition
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP6234390A
Other languages
Japanese (ja)
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JPH03264192A (en
Inventor
Keizo Nanba
Hiroshi Nakanishi
Yasunaga Ito
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.)
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Light Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Publication of JPH03264192A publication Critical patent/JPH03264192A/en
Publication of JPH055600B2 publication Critical patent/JPH055600B2/ja
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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(Al)若しくはその
合金からなるAl材料のろう付けに用いられるフ
ラツクス組成物に係り、特にその溶融開始温度が
低く、それにより、450℃程度の低温にても、ろ
う付けを可能とするフラツクス組成物に関するも
のである。 (背景技術) Al材料のろう付けにおいては、材料の表面に
形成されている酸化皮膜がろうの濡れ及び流動を
妨害することとなるところから、かかる酸化皮膜
を除去するために、従来から、NaCl−KCl−
LiCl系のアルカリ金属の塩化物を主成分とする塩
化物系のフラツクスが用いられている。しかしな
がら、この塩化物系のフラツクスを用いた場合に
おいては、ろう付け後に残留したフラツクスが
Al材料に対して強い腐食性を有するために、ろ
う付けを行なつた後、フラツクス残渣を除去しな
ければならず、面倒なものであつた。 このため、非腐食性のフツ化物フラツクスを用
いたAl材料のろう付け手法が種々検討され、例
えば、特公昭58−27037号公報には、KAlF4とK3
AlF6の混合物からなるフラツクス組成物が提案
されているが、そのようなフラツクスにあつて
は、その溶融点が560℃程度とかなり高いところ
から、必然的にろう付け温度が高くなり、それに
よつて、ろう付けし得るAl材料(母材)に制限
を受ける等の問題を内在していたのである。即
ち、材質上では、特にAl材料(母材)の溶融点
から制限を受け、また寸法の点からも、特に薄肉
化が出来ない等の制限を受けることとなつていた
のである。加えて、ろう付け温度が高くなること
によつて、ろう付け設備が高価なものとなつた
り、ろう付け時のエネルギー消費が大きい等の欠
点も内在するものであつた。 (解決課題) かかる状況下において、本発明の解決課題とす
るところは、溶融開始温度を低下せしめて、450
℃程度の低温度下でのAl材料のろう付けをも可
能とする、新規なフラツクス組成物を提供するこ
とにある。 (解決手段) そして、かかる課題解決のために、本発明者ら
は、Al材料に対する腐食性が低く且つ比較的低
温度にて溶融を開始するフラツクス組成物として
種々提案されている組成物の中で、特開昭61−
162295号公報等に明らかにされているAlF3−CsF
系の組成物について更に検討を進めた結果、その
系に第三成分として一定量のLiFを添加すること
により、AlF3−CsF系の組成物の溶融温度を更に
低下せしめることが出来ることを見い出し、また
それら成分を溶融系の組成物として調製する場合
には、フラツクスとしての効果が高いことを見い
出したのであり、そしてこれらの知見に基づい
て、本発明を完成するに至つたのである。 すなわち、本発明に係るAl材料ろう付け用の
フラツクス組成物にあつては、LiF、AlF3及び
CsFからなる粉末混合物の溶融・凝固物を主成分
とする組成物にして、かかる三成分の組成が、
(LiFmo1%,AlF3mo1%,CsFmo1%)を示す三
角座標において、(2,0,98)と(2,98,0)
を結ぶ直線A、(0,22,78)と(78,22,0)
を結ぶ直線B、(30,0,70)と(30,70,0)
を結ぶ直線C、及び(60,40,0)と(0,70,
30)を結ぶ直線Dからなる4本の直線にて囲まれ
る範囲内となるように、調製されるものである。 (具体的構成) ところで、本発明に従うフラツクス組成物にお
いて、主成分とされるLiF、AlF3及びCsFからな
る粉末混合物の溶融・凝固物は、それら三成分が
上記の如き特定の組成において調製されることに
より、溶融開始温度が435℃〜460℃の間で制御さ
れ得るものである。 つまり、かかる溶融・凝固物は、従来の
KAlF4とK3AlF6の混合物からなる組成物に比較
すれば勿論のこと、AlF3−CsFの二元系の組成物
に比しても、一層低い温度で溶融させ得るもので
あり、以てかかる溶融・凝固物を主成分とする、
本発明に従うフラツクス組成物は、ろう付け温度
を450℃程度の低温とすることが可能となり、こ
れにより、ろう付け母材(Al材料)の溶融点に
よる制限がなくなり、全てのAl材料のろう付け
が可能となるのである。 これに対して、フラツクス組成物を構成する
LiF、AlF3及びCsFの割合が上記の範囲外となる
と、その溶融温度が高くなり、本発明の目的を充
分に達成し得なくなるのである。 なお、本発明におけるLiF、AlF3、及びCsFの
組成範囲を、実際に、三角座標に表わしたもの
を、第1図として示すが、そこにおいて、本発明
範囲は直線A,B,C,Dにて囲まれる斜線領域
となるのである。 ところで、本発明においては、LiF、AlF3及び
CsFの三成分は、一体的に溶融・凝固せしめられ
た化合物として与えられるところから、ろう付け
加熱時に、均一に一体的に溶融が進行するため、
三成分系のフラツクスとしての作用が良好に発揮
される利点があり、また、粉末混合物と異なり、
成分の何れかが残存するというようなことがない
ところから、吸湿性を有するCsFが単独で残留す
ることが回避され、素材の腐食を防止する上で、
一層有利である。 なお、本発明に従うフラツクス組成物は、
LiF、AlF3及びCsFからのみ構成せしめてもよい
が、必要に応じて他の成分を添加せしめることも
可能である。例えば、それら三成分に加えて、よ
く知られているように、犠牲陽極の機能を発揮せ
しめるため、ZnやZnF2等を添加しても何等差支
えなく、それによつて、Al材料(母材)やろう
付け部位の孔食を効果的に防止することが出来る
ものである。具体的には、それらZn粉末やZnF2
粉末は、200メツシユ以下の粒度において好まし
く用いられ、特に本発明においては、前記LiF、
AlF3、CsFからなる粉末混合物の溶融に際して、
所定割合で混合せしめて、同時に溶融・凝固せし
めて一体的な化合物とすることが好ましい。ま
た、その使用量は、LiF、AlF3及びCsFの粉末混
合物に対して、例えばZn粉末の場合は、重量比
で4/6〜9/1の割合が好ましく、ZnF2粉末
の場合は、モル比で85/15〜94/6の割合で使用
するのが好ましい。 そして、本発明に従うフラツクス組成物は、上
記の如き溶融・凝固物が再び粉砕せしめられて粉
末とされるのであり、かかるフラツクス組成物の
使用に際しては、それは従来と同様に水等により
希釈されて、ペースト状とされ、ろう付けされる
べきAl若しくはその合金からなるAl材料に対し
て適用されることとなる。そして、その後、従来
と同様にして加熱ろう付けが行なわれるのである
が、その際、本発明に従うフラツクス組成物は、
その溶融温度が435〜460℃と低いものであるとこ
ろから、ろう付け温度を450℃程度の低温にまで
下げることが出来、それによつて、ろう付けされ
るべきAl材料の溶融点による制限がなくなり、
全てのAl材料のろう付けが可能となるのである。 また、そのような低温ろう付け操作が可能とな
ることによつて、高強度Al合金からなるAl材料
のろう付けが出来ることとなり、構成素材の薄肉
化、軽量化を有効に図り得ることとなつたのであ
り、更にはろう付け温度が低いところから、ろう
付け加熱によるAl材料(母材)の強度低下も少
ない等の特徴を発揮し得るのである。 (実施例) 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発
明を更に具体的に明らかにすることとするが、本
発明が、そのような実施例の記載によつて、何等
の制約をも受けるものでないことは、言うまでも
ないところである。 また、本発明には、以下の実施例の他にも、更
には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づい
て種々なる変更、修正、改良等を加え得るもので
あることが、理解されるべきである。 先ず、下記第1表に示される種々の組成にて、
LiF、AlF3及びCsFの各粉末を混合し、溶融・凝
固せしめて得られた組成物を、粉砕して粉末と
し、各種フラツクス組成物を調製した。 次いで、それぞれのフラツクス組成物を用い
て、JIS−A−3003合金からなるAl板(厚さ:1
mm)より作製した、巾:30mm×長さ:50mmの板上
に、同様のAl板から切り出した長さ:30mm×高
さ:20mmの板材を、逆T字型継手構造に組み付け
て、ろう付けを行なつた。なお、それぞれのフラ
ツクスは、水:フラツクス=9:1(重量比)の
割合で希釈され、その希釈物がそれぞれのAl板
のろう付け部に塗布された。また、接合部には、
ろう材として、Zn−Alはんだの1mmt×15mm×7
mmのものが配置され、そして、加熱温度:500℃
にて、ろう付けが行なわれた。 下記第1表にフラツクス成分の割合とろう付け
結果を示すが、本発明に従う配合組成を有するフ
ラツクスを用いた場合にあつては、500℃の低温
度でも良好なろう付け継手を得ることが出来た
が、比較例として示される本発明範囲外の割合の
フラツクスを用いた場合にあつては、フラツクス
が溶融せず、ろうの流動性が得られず、そのため
に有効なろう付けを行なうことが出来なかつた。
(Technical Field) The present invention relates to a flux composition used for brazing Al materials made of aluminum (Al) or its alloys, and in particular has a low melting start temperature, so that it can be used even at low temperatures of about 450°C. , relates to a flux composition that enables brazing. (Background Art) When brazing Al materials, an oxide film formed on the surface of the material obstructs the wetting and flow of the solder, so in order to remove this oxide film, NaCl −KCl−
A chloride-based flux whose main component is LiCl-based alkali metal chloride is used. However, when using this chloride-based flux, the flux remaining after brazing is
Since the flux is highly corrosive to Al materials, the flux residue must be removed after brazing, which is troublesome. For this reason, various brazing methods for Al materials using non-corrosive fluoride fluxes have been investigated.
A flux composition consisting of a mixture of AlF 6 has been proposed, but since the melting point of such flux is quite high at around 560°C, the brazing temperature will inevitably be high, and this will result in a high brazing temperature. Therefore, there were inherent problems such as restrictions on the Al material (base material) that could be brazed. That is, in terms of materials, there were limitations, especially from the melting point of the Al material (base material), and there were also limitations in terms of dimensions, such as the inability to make the walls thinner. In addition, due to the high brazing temperature, there are inherent disadvantages such as expensive brazing equipment and high energy consumption during brazing. (Problem to be solved) Under such circumstances, the problem to be solved by the present invention is to reduce the melting start temperature to 450°C.
The object of the present invention is to provide a novel flux composition that enables brazing of Al materials at temperatures as low as 0.degree. (Solution Means) In order to solve this problem, the present inventors have selected among various compositions proposed as flux compositions that have low corrosiveness to Al materials and start melting at a relatively low temperature. So, JP-A-61-
AlF 3 −CsF disclosed in Publication No. 162295 etc.
As a result of further investigation into the composition of the AlF 3 -CsF system, it was discovered that the melting temperature of the AlF 3 -CsF system composition could be further lowered by adding a certain amount of LiF as a third component to the system. They also discovered that when these components are prepared as a molten composition, they are highly effective as a flux, and based on these findings, they have completed the present invention. That is, in the flux composition for brazing Al materials according to the present invention, LiF, AlF 3 and
A composition whose main component is a melted and solidified powder mixture consisting of CsF, and the composition of these three components is
In the triangular coordinates indicating (LiFmo1%, AlF 3 mo1%, CsFmo1%), (2,0,98) and (2,98,0)
Straight line A connecting (0, 22, 78) and (78, 22, 0)
Straight line B connecting (30,0,70) and (30,70,0)
straight line C connecting them, and (60, 40, 0) and (0, 70,
30) is adjusted so that it falls within the range surrounded by four straight lines consisting of straight line D connecting. (Specific composition) By the way, in the flux composition according to the present invention, the melted and solidified powder mixture consisting of LiF, AlF 3 and CsF, which are the main components, is prepared by preparing these three components in the above-mentioned specific composition. By doing so, the melting start temperature can be controlled between 435°C and 460°C. In other words, such melted and solidified material is
It can be melted at a lower temperature than a composition consisting of a mixture of KAlF 4 and K 3 AlF 6 , as well as a binary composition of AlF 3 -CsF. The main component is the melted and solidified material
The flux composition according to the present invention enables the brazing temperature to be as low as about 450°C, which eliminates the limitation imposed by the melting point of the brazing base material (Al material) and enables brazing of all Al materials. becomes possible. In contrast, the flux composition
If the proportions of LiF, AlF 3 and CsF are outside the above range, the melting temperature will become high, making it impossible to fully achieve the object of the present invention. The composition ranges of LiF, AlF 3 and CsF in the present invention are actually expressed in triangular coordinates as shown in Fig. 1, where the range of the present invention is defined by straight lines A, B, C, D. This is the shaded area surrounded by . By the way, in the present invention, LiF, AlF 3 and
Since the three components of CsF are provided as a compound that has been melted and solidified as one, the melting progresses uniformly and integrally during brazing heating.
It has the advantage that it works well as a three-component flux, and unlike powder mixtures,
Since there is no chance of any of the components remaining, it is possible to avoid CsF, which has hygroscopic properties, from remaining alone, and to prevent corrosion of the material.
It is even more advantageous. Note that the flux composition according to the present invention is
Although it may be composed only of LiF, AlF 3 and CsF, it is also possible to add other components as necessary. For example, in addition to these three components, it is well known that Zn, ZnF 2 , etc. can be added in order to perform the function of a sacrificial anode, and thereby the Al material (base material) It is possible to effectively prevent pitting corrosion at brazed parts. Specifically, those Zn powders and ZnF 2
The powder is preferably used in a particle size of 200 mesh or less, and in particular in the present invention, the LiF,
When melting a powder mixture consisting of AlF 3 and CsF,
It is preferable to mix them in a predetermined ratio and simultaneously melt and solidify them to form an integrated compound. In addition, the amount used is preferably 4/6 to 9/1 by weight in the case of Zn powder, and the molar ratio in the case of ZnF 2 powder to the powder mixture of LiF, AlF 3 and CsF. It is preferable to use a ratio of 85/15 to 94/6. The flux composition according to the present invention is made by pulverizing the above-mentioned melted and solidified material again to form a powder, and when using such a flux composition, it is diluted with water etc. as in the past. , it is applied to an Al material made of Al or its alloy to be made into a paste and to be brazed. Then, heat brazing is performed in the same manner as in the past, and at that time, the flux composition according to the present invention is
Since its melting temperature is as low as 435-460°C, the brazing temperature can be lowered to as low as 450°C, thereby eliminating the limitations imposed by the melting point of the Al material to be brazed. ,
This makes it possible to braze all Al materials. In addition, by making such low-temperature brazing operations possible, it becomes possible to braze Al materials made of high-strength Al alloys, making it possible to effectively reduce the thickness and weight of constituent materials. Moreover, since the brazing temperature is low, it can exhibit characteristics such as less decrease in strength of the Al material (base material) due to brazing heating. (Examples) Below, some examples of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically. Needless to say, it is not subject to any restrictions. In addition to the following examples and the above-mentioned specific description, the present invention includes various changes, modifications, and changes based on the knowledge of those skilled in the art, as long as they do not depart from the spirit of the present invention. It should be understood that improvements and the like may be made. First, with various compositions shown in Table 1 below,
Various flux compositions were prepared by mixing powders of LiF, AlF 3 and CsF, melting and solidifying the resulting compositions, and pulverizing them into powders. Next, using each flux composition, an Al plate made of JIS-A-3003 alloy (thickness: 1
A board with a length of 30 mm and a height of 20 mm cut from a similar Al plate was assembled into an inverted T-shaped joint structure on a board with a width of 30 mm and a length of 50 mm made from I did the attaching. Each flux was diluted at a ratio of water:flux = 9:1 (weight ratio), and the diluted product was applied to the brazed portion of each Al plate. In addition, at the joint,
As a brazing material, 1mm t × 15mm × 7 of Zn-Al solder
mm is placed, and heating temperature: 500℃
Brazing was carried out at. Table 1 below shows the ratios of flux components and brazing results, and it is clear that when using a flux having the composition according to the present invention, good brazed joints can be obtained even at temperatures as low as 500°C. However, when using a flux with a ratio outside the range of the present invention shown as a comparative example, the flux does not melt and the fluidity of the solder cannot be obtained, making it difficult to perform effective brazing. I couldn't do it.

【表】 (発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明に従う
フラツクス組成物を使用すれば、その低い溶融温
度(435〜460℃)に基づいて、450℃程度の低温
にまで、ろう付け温度を下げることが出来、それ
によつて、Al材料の溶融点による制限がなくな
り、すべてのAl材料のろう付けが可能となつて、
高強度Al合金のろう付けも出来、それにより構
成素材の薄肉化や軽量化が図り得るのである。ま
たろう付け温度が低いところから、ろう付け加熱
によるAl材料の強度低下も少ない等の効果も奏
し得るのである。 さらに、本発明に従うフラツクス組成物の使用
により、ろう付け温度が低下せしめられるため、
ろう付け加熱炉等の諸設備が安価となる他、ろう
付け加熱時のエネルギー消費量も少なくすること
が出来、それによつて、ろう付けコストの低減に
寄与し得ることとなつたのである。
[Table] (Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, if the flux composition according to the present invention is used, based on its low melting temperature (435 to 460°C), it can be heated to as low as 450°C. The brazing temperature can be lowered, which eliminates the limitations imposed by the melting point of Al materials, making it possible to braze all Al materials.
It is also possible to braze high-strength Al alloys, making it possible to make the constituent materials thinner and lighter. Furthermore, since the brazing temperature is low, there is also the effect that there is little decrease in the strength of the Al material due to brazing heating. Furthermore, the use of the flux composition according to the invention reduces the brazing temperature;
In addition to making various equipment such as a brazing heating furnace cheaper, the amount of energy consumed during brazing heating can also be reduced, thereby contributing to a reduction in brazing costs.

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

第1図は、本発明に従うフラツクス組成物にお
いて採用されるLiF、AlF3及びCsFの組成範囲を
示す三角座標である。
FIG. 1 is a triangular coordinate showing the composition ranges of LiF, AlF 3 and CsF employed in the flux composition according to the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 LiF、AlF3及びCsFからなる粉末混合物の溶
融・凝固物を主成分とする組成物にして、かかる
三成分の組成が、(LiFmo1%,AlF3mo1%,
CsFmo1%)を示す三角座標において、(2,0,
98)と(2,98,0)を結ぶ直線A、(0,22,
78)と(78,22,0)を結ぶ直線B、(30,0,
70)と(30,70,0)を結ぶ直線C、及び(60,
40,0)と(0,70,30)を結ぶ直線Dからなる
4本の直線にて囲まれる範囲内となるように、調
製されてなるAl材料ろう付け用フラツクス組成
物。
1 A composition whose main component is a melted and solidified powder mixture consisting of LiF, AlF 3 and CsF, and the composition of these three components is (LiFmo 1%, AlF 3 mo 1%,
In the triangular coordinates indicating (CsFmo1%), (2,0,
Straight line A connecting (98) and (2,98,0), (0,22,
Line B connecting 78) and (78, 22, 0), (30, 0,
70) and (30, 70, 0), and (60,
A flux composition for brazing Al materials prepared so as to fall within a range surrounded by four straight lines D connecting (0,70,30) and (0,70,30).
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