JPH0649240B2 - アルミニウム材のろう付け用フラツクスの製造方法及びろう付け方法 - Google Patents

アルミニウム材のろう付け用フラツクスの製造方法及びろう付け方法

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JPH0649240B2
JPH0649240B2 JP20341386A JP20341386A JPH0649240B2 JP H0649240 B2 JPH0649240 B2 JP H0649240B2 JP 20341386 A JP20341386 A JP 20341386A JP 20341386 A JP20341386 A JP 20341386A JP H0649240 B2 JPH0649240 B2 JP H0649240B2
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達雄 大塚
正一 古田
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昭和アルミニウム株式会社
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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
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はアルミニウムまたはその合金からなるアルミ
ニウム材のろう付け用フラックスの製造方法及び該フラ
ックスを用いるアルミニウム材のろう付け方法に関す
る。更に詳しくは、AlF3とKFとを出発材料とする
非腐食性のフッ化物系フラックスの製造方法とこれを用
いるろう付け方法に関する。
なお、この明細書において「%」は、いずれも重量基準
の百分率を示すものである。
従来の技術とその問題点 従来、自動車用ラジエーター、カークーラー用エバポレ
ーターあるいはコンデンサー等のアルミニウム製熱交換
器をろう付け仕様によって製造する場合、塩化亜鉛を添
加した塩化物系のフラックスを用いて熱交換器用構成部
材をろう付け接合する方法が多く用いられている。
しかしながら、このような塩化物系フラックスを用いる
場合には、使用する当該フラックスが本質的に水溶性で
あり、強い吸湿性を有しているために、ろう付け後速か
にフラックスの残渣を洗浄除去する必要があり、このた
めに設備費が高くなると共に、工程が複雑化して多大の
作業負担がかかる欠点があった。また、上記洗浄が不完
全である場合はもちろん、かなり充分に洗浄された場合
でさえ、洗浄部の金属中にとり込まれたフラックス成分
の残留により、アルミニウム部材を比較的早期に腐食さ
せてしまうおそれがあった。
一方、上記のようなフラックス洗浄を原則的に不要とす
るろう付け方法として、例えば英国特許第105591
4号明細書に開示されるようなフッ化アルミニウム(A
lF3)とフッ化カリウム(KF)との混合物からなる
それ自体非腐食性のフッ化物系フラックスを使用してろ
う付けする方法が既に提案されている。この既知のフラ
ックスは、53〜55%のAlF3と47〜45%のK
Fとを乾式混合し、これに水を加えてペースト状とする
か、あるいはKFを水溶液としてAlF3を加えること
によりペースト状にしたのち、このペースト状物を20
0℃以下の温度で加熱乾燥することによって得るもので
ある。
ところが、このフッ化物系フラックスを用いて例えばア
ルミニウム製熱交換器のろう付けを行う場合、工業的に
最も一般的なフラックスの塗布手段に準じて、該フラッ
クスを水中に懸濁し、この懸濁液中に熱交換器を浸漬し
て塗布したのち、これを乾燥してからN2ガス雰囲気等
の非酸化性雰囲気中で約600℃に加熱してろう付けを
行うと、得られるろう付け品は、アルミニウム材の表面
に灰色ないし白色の不均一なシミを有し、フィレット部
の表面も肌粗れを有する外観的に汚損された状態のもの
となるという欠点があった。このため、外観を良好にす
るためにはろう付け後において酸ないしアルカリ系のエ
ッチング液で洗浄する必要が生じた。しかしながら、本
来フッ化物系フラックスの使用は、それが非腐食性のも
のであることから、ろう付け後においてフラックス洗浄
を不必要とする点に重要な1つの利点を有するものであ
り、上記の如く表面改善のためにろう付け後にまたはア
ルカリ洗浄を必要とすることは、上記の利点を滅却して
しまうものであった。
フッ化物系ろう付け用フラックスの他の公知例として、
特公昭58−27037号公報に示されるように、Al
3とKFとを出発材料として用い、これらを共晶混合
物に相当する適正な比率で均一に混合したものを、予め
その融点以上に加熱していったん溶融し、冷却して得ら
れる冷却塊を微細に粉砕したものが知られている。この
フラックスは、その組成が錯体化合物としてのKAlF
4とK3AlF6の均一な混合物の状態を呈し、それ自体
非吸収性で安定したものである。そして、このフラック
スを用いる場合には、水性懸濁液にしてアルミニウム材
に塗布してろう付けを行った場合においても、前記のよ
うなアルミニウム材表面の外観劣化の現象は生じない。
従って、この錯体化合物からなるフッ化物系フラックス
は、実用上優位性の高いものである。しかしながら、フ
ラックス自体の製造に手間がかかること、特にAlF3
とKFの溶融混合物の冷却塊が硬いため、その粉砕が困
難であり、これに多くの時間と手間を要するという難点
があった。
この発明は上記のような従来技術の背景に鑑み、AlF
3とKFとを原料とする調製の簡易なフッ化物系フラッ
クスを用いながら、ろう付け後において前記のような外
観不良の発生しないろう付け方法を開発することを目的
とする。即ち、更に具体的にはフラックスの調製を簡易
に行いうるものであること、および該フラックスを水性
懸濁液の形で塗布してろう付けを行った場合において
も、アルミニウム材の表面にシミの発生等による外観不
良を生じないものとすることを目的とする。
問題点を解決する為の手段 上記の目的において、本発明者らは前述のKFとAlF
3との混合物に水を加えてペースト状となし、これを乾
燥して得られるフラックスを用いた場合の問題点の発生
原因について調べた。然るところ、該フラックスを水中
に懸濁したさい、該懸濁液の水素イオン濃度pHが約10
前後の相当高いアルカリ性を示し、これをそのままアル
ミニウム材に塗布しろう付けを行うと、塗布後ろう付け
を行うまでの過程及びろう付け時においてpHの高いフラ
ックス水中懸濁液がアルミニウムと反応してアルミニウ
ム材の表面に水酸化物を生成したり、不均一にアルミニ
ウムを溶解してスマットを発生し、これが為に前記の外
観不良の問題を発生していることを突きとめた。本発明
はこのような解明を基礎としてなされたものである。
而して、この発明は、フラックスの製造工程において、
AlF3とKFとの混合物に水を加えたペースト状物の
乾燥温度を所定範囲内に制御することで、製造が簡易で
水中に懸濁しても水素イオン濃度pHが強度のアルカリ性
を示さないフラックスを得ることができる事実を見出す
ことによって完成しうるに至ったものである。
即ち、この発明の1つは、簡易なフラックスの製造方法
に関して、AlF3とKFとをそれらの共晶点組成ない
しはその近傍組成領域の範囲で均一に混合し、かつ水を
加えてペースト状物をつくり、該ペースト状物を450
℃以上融点未満の温度で乾燥したのち、この乾燥物を粉
砕することを特徴とするアルミニウム材のろう付け用フ
ラックスの製造方法を要旨とするものである。
また、他のもう1つの発明は、上記によって得られるフ
ラックスを使用して行うアルミニウム材のろう付け方法
に関して、上記フラックスを水中に懸濁させ、該水性懸
濁液を接合すべきアルミニウム材に塗布しかつ乾燥させ
たのち、非酸化雰囲気中で所定温度に加熱し、接合用ろ
う材を溶融してろう付けするアルミニウム材のろう付け
方法を要旨とするものである。
この発明においてフラックスの製造のための出発材料と
して用いられるAlF3とKFとの混合比は、可及的に
その共晶点組成に近ずけたものとすることが好ましい。
従って、理想的にはAlF3とKFとの混合比は、5
4.1%:45.9%の相対比であり、これによって最
も低い融点が得られるが、特にAlF3の量は共晶点組
成を多少超えて多く含まれても、融点の上昇はわずかで
ある。許容範囲としてのAlF3とKFとの混合比率は
概ね60〜50%:40〜50%の範囲である。
ペースト状物の調製は、AlF3とKFとの微粉末を予
め均一に乾式混合したのち、これに所要量の水を加えて
混練することによって行っても良いし、または、予めK
Fを水中に溶解し、このKF水溶液中にAlF3を加え
て混練することによって行っても良い。
次いで行うペースト状物の乾燥工程は、その温度制御が
重要である。即ち乾燥温度は下限を少なくとも450℃
以上とし、上限をフラックス成分の溶融温度(約560
℃)未満とする。乾燥温度が450℃未満であると、前
述の従来法によるフラックスと同様に水性懸濁液とした
場合にそのpHがアルカリ性に強くなる傾向を示し、ろう
付け後のアルミニウム材の表面外観に欠陥を生じるもの
となり、この発明の所期目的を達成し得ない。反面、乾
燥温度をAlF3とKFの混合物の融点をこえる高温に
すると、フラックス成分の溶融によってその冷却塊が固
い凝固物となり、次工程の粉砕が困難なものとなるた
め、所要の微粉末状態にする粉砕作業工程が厄介なもの
となって製造上の困難性が増大する。最も好適な乾燥温
度は概ね470〜500℃程度である。
上記によって得られる乾燥物は脆弱な固形物である。従
って、恰もかき混ぜのような手段で簡単に粉砕しうる。
この粉砕により、所期する微粉末状態のフッ化物系フラ
ックスを得る。このフラックスの粒径は、水中に均一に
懸濁させ易いものとするために200μm以下、とくに
150μm以下とすることが好ましい。
アルミニウム材のろう付けを行うに際し、上記によって
得たフラックスは、これを水中に濃度7〜10%程度の
スラリーの形で懸濁して使用する。この懸濁液の水素イ
オン濃度pHは、この発明によるフラックスを用いる場
合、概ね7〜8の範囲であり、接合すべきアルミニウム
材に塗布した場合、該アルミニウム材表面にほとんど有
害な影響を及ぼさない。フラックスの水中懸濁器のアル
ミニウム材への塗布手段は、噴霧あるいははけ塗り等を
適用することも可能であるが、量産性に適した均一な塗
布手段として浸漬法を用いることが推奨される。
接合すべきアルミニウム材は、上記フラックスの塗布後
これを乾燥させ、次いで該アルミニウム材より融点の低
いアルミニウム合金ろう材を用いて不活性ガス雰囲気等
の非酸化性雰囲気中で、上記アルミニウム材の融点より
低くかつ雰囲気及びろう材の融点よりも高い約580〜
620℃に加熱することにより、ろう材を溶融してろう
付け接合が達成される。上記ろう材にはSi含有量約
4.5〜13.5%程度のAl−Si系合金が用いられ
るのが普通であり、該ろう材は作業性の点から、通常接
合されるべきアルミニウム材の少なくとも一方にクラッ
ドして使用されるものである。
発明の効果 この発明によるフラックスの製造方法は、AlF3とK
Fとの混合物に水を加えてペースト状にしたものを、上
記混合物の融点未満の温度で乾燥し、脆弱な乾燥物にし
た状態で粉砕するものであるから、混合物の溶融工程を
経た固い冷却塊を粉砕してフラックスを製造するような
場合に較べて、特に粉砕が容易であり、ひいてはフラッ
クスの製造を一段と簡易に行いうる。しかも、このフラ
ックスは、水中に懸濁した場合、その水性懸濁液の水素
イオン濃度がpH7〜8程度の中性ないしはそれに近いも
のとなるため、該フラックスを水性懸濁液の形で使用し
て行うこの発明のろう付け方法においては、ろう付け後
のアルミニウム材の表面をシミのない良好な外観状態に
保ちうると共に、フィレットの表面も平滑な状態のもの
となし得る。従って、ろう付けにおいて外観改善のため
に酸あるいはアルカリで洗浄するというような作業を不
要とし、非腐食性のフッ化物系フラックスの使用による
利点をそのまま享受しうる。もとより、この発明による
フラックスは、それ自体非吸湿性のものであり、水中懸
濁液として使用する場合においてもフラックス成分組成
の不均一を生じることはなく、安定したフラックス作用
を呈現して、良好なろう付け性を保証しうる。
実施例 AlF3;54.1%と、KF;45.9%とを均一に
乾式混合し、これに少量の水を加えてペースト状物を作
製し、次いでこのペースト状物を、乾燥温度を100〜
600℃の範囲で各種に変えてそれぞれ1時間乾燥し
た。そして、この乾燥物を粉砕して微粉末フラックスを
製造した。
次に、上記によって得られた各フラックスをそれぞれ水
に混合していずれも10%濃度の水性懸濁液をつくり、
これを試験用の接合すべきアルミニウム材の組立物の表
面に浸漬法により均一に塗布した。この接合試験用のア
ルミニウム材の組立物は、第1図に示すようにA300
3合金からなる長さl=70mm、幅W=25mm、厚さt
=2mmの第1部材(1)に、芯材(2a)をA3003
合金とし、その両面にA4043合金からなる皮材(2
b)(2b)をクラッド率10%でクラッドした前記と
同じ大きさの第2部材(2)でT字状に組合わせたもの
を用いた。フラックス懸濁液を塗布した上記組立物は、
次いでこれを乾燥したのち、N2ガス雰囲気中で、61
0℃×10分間加熱しろう付けを行った。
そして、そのろう付け後のアルミニウム材の表面の外観
状態を目視検査により比較すると共に、使用したフラッ
クス水性懸濁液の水素イオン濃度pHを測定して上記外観
状態と対比したところ、結果は下記の表に示すとおりで
あった。なお、ろう付け状態はいずれのフラックスを用
いた場合も良好なものであった。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例に用いた接合試験片の組立物
を示す斜視図である。 (1)…第1部材、(2)…第2部材、(2b)…皮
材。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】AF3とKFとをそれらの共晶点組成な
    いしはその近傍組成領域の範囲で均一に混合し、かつ水
    を加えてペースト状物をつくり、該ペースト状物を45
    0℃以上融点未満の温度で乾燥したのち、この乾燥物を
    粉砕することを特徴とするアルミニウム材のろう付け用
    フラックスの製造方法。
  2. 【請求項2】AF3とKFとをそれらの共晶点組成な
    いしその近傍組成領域の範囲で均一に混合し、かつ水を
    加えてペースト状物をつくり、該ペースト状物を450
    ℃以上融点未満の温度で乾燥したのち、この乾燥物を粉
    砕してフラックスをつくり、次いでこの得られたフラッ
    クスを水中に懸濁させ、該水性懸濁液を接合すべきアル
    ミニウム材に塗布しかつ乾燥させたのち、非酸化性雰囲
    気中で所定温度に加熱し、接合用ろう材を溶融してろう
    付けするアルミニウム材のろう付け方法。
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JPH07224327A (ja) * 1993-07-21 1995-08-22 Fuji Denshi Kogyo Kk ほぼ筒状ワークの高周波焼入方法および高周波焼入装置

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