JPH0679493A

JPH0679493A - フラックス含有Ａｌ合金ろう材

Info

Publication number: JPH0679493A
Application number: JP23232392A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Iwai; 一郎岩井; Shoichi Sato; 昭一佐藤
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Showa Aluminum Can Corp
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】固相線温度の低い接合部材のろう付に好適に使
用し、ろう付性、外観品質および表面処理性に優れたろ
う付を可能とするとともに、ろう付工程を簡略化できる
フラックス含有Ａｌ合金ろう材を目的とする。【構成】本発明のフラックス含有Ａｌ合金ろう材は、
Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、弗化物系フラックスを含み、弗化物
系フラックスを除く元素の合計含有量に対してＳｉ含有
量が０．０５〜２０wt％、Ｃｕ含有量が５〜１０wt％で
あり、かつ弗化物系フラックスを除く元素の合計と弗化
物系フラックスとを重量比で９９．９：０．１〜７０：
３０の割合で含有し、かつ密度が理論値の９０％以上で
あることを特徴とするものである。さらに、前記組成に
弗化物系フラックスを除く元素の合計含有量に対して５
〜２０wt％のＺｎを含有させても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム材、特に
固相線温度の低いアルミニウム材のろう付接合に好適に
用いられるフラックス含有Ａｌ合金ろう材に関するもの
である。

【０００２】なお、本明細書において、アルミニウムの
語はアルミニウムおよびその合金を含む意味で使用され
る。

【０００３】

【従来の技術】一般に、アルミニウム材のろう付接合に
おいては、接合部材表面に形成される酸化皮膜を除去し
良好なろう付を達成するために、接合部にフラックスが
供給される。そして、このようなフラックスろう付は、
従来、フラックス懸濁液を接合部に塗布するとともに接
合部にろう材を供給し、非酸化雰囲気中で加熱したり、
またろう材およびフラックスの混粉にバインダ−を添加
して液状としたものを接合部に供給し、非酸化雰囲気中
で加熱することにより行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ろう材とフラックスとを別々に供給するろう付法では、
フラックスの塗布に手間がかかるという問題点がある。
また、接合部に十分なフラックスを塗布するためにはフ
ラックスを大量に使用せざるを得ず、過剰量のフラック
スがろう付後にもろう付品表面に残留するが、ろう付品
の外観品質を維持するとともに表面処理性の低下を防ぐ
ためには、この残留フラックスを洗浄除去しなければな
らないという問題点もある。特に、接合部材がＡｌ−Ｍ
ｇ系合金の場合は、過剰量のフラックスとＭｇとが反応
してＭｇＦ_２またはＫＭｇＦ_３等の綿状の反応生成物が
形成されてろう付品表面に付着し、この反応生成物は前
記残留フラックスと同様に外観品質および表面処理性の
低下を招くのみならず、フラックス効果を低下させてろ
う付そのものを阻害するという問題点が付加される。さ
らに、フラックスの大量使用によって、ろう付炉内が汚
染されるという問題点もある。

【０００５】また、後者のバインダーの存在下でろう材
およびフラックスを同時に供給するろう付法では、バイ
ンダーの混在によってろう付性が低下するという問題点
がある。

【０００６】一方また、ろう材としてはＡｌ−Ｓｉ合金
が用いられるが、接合すべきアルミニウム材が鋳物材や
ＪＩＳＡ５０５２合金等の固相線温度の低い材料である
場合には、母材に対するろう材の融点が相対的に高いこ
とから、良好なろう付けを行うことができないという欠
点があった。

【０００７】本発明は前述されたような問題点を解決す
ることを目的として、比較的固相線温度の低い接合部材
のろう付に使用可能であり、ろう付性、外観品質および
表面処理性に優れたろう付を可能とするとともに、ろう
付工程を簡略化できるフラックス含有Ａｌ合金ろう材を
提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のフラックス含有
Ａｌ合金ろう材は、前記目的を達成するために、Ａｌ、
Ｓｉ、Ｃｕ、弗化物系フラックスを含み、弗化物系フラ
ックスを除く元素の合計含有量に対してＳｉ含有量が
０．０５〜２０wt％、Ｃｕ含有量が５〜１０wt％であ
り、かつ弗化物系フラックスを除く元素の合計と弗化物
系フラックスとを重量比で９９．９：０．１〜７０：３
０の割合で含有し、かつ密度が理論値の９０％以上であ
ることを特徴とするものである。さらに、前記組成に弗
化物系フラックスを除く元素の合計含有量に対して５〜
２０wt％のＺｎを含有させても良い。

【０００９】前記フラックス含有Ａｌ合金ろう材組成に
おいて、Ｓｉ含有量が弗化物系フラックスを除く元素の
合計含有量に対して０．０５wt％未満ではろう材の融点
を下げる効果に乏しい。また、２０wt％を超えると却っ
てろう材の液相線が高くなってろう付が困難となるのみ
ならず、他成分と混合して固形化する際の保形性が悪化
する。したがって、Ｓｉ含有量は弗化物系フラックスを
除く元素の合計含有量に対して０．０５〜２０wt％に規
定されなければならない。特に好ましいＳｉ含有量の範
囲は５〜１５wt％である。

【００１０】ＣｕはＳｉと同様にろう材の融点低下に有
効な元素である。Ｃｕ含有量が弗化物系フラックスを除
く元素の合計含有量に対して５wt％未満ではろう材の融
点を下げる効果に乏しい。また、１０wt％を超えると却
ってろう材の液相線が高くなってろう付が困難となるの
みならず、他成分と混合して固形化する際の保形性が悪
化する。さらに、Ｃｕを多量に添加するとろう材の耐食
性を損なう危険性があるが、１０wt％以下では実用上問
題とはならずろう材の融点低下を促進する利点の方が大
きい。したがって、Ｃｕ含有量は弗化物系フラックスを
除く元素の合計含有量に対して５〜１０wt％に規定され
なければならない。特に好ましいＣｕ含有量の範囲は６
〜８wt％である。

【００１１】本発明において、任意に添加されるＺｎは
ＣｕおよびＳｉと同様にろう材の融点低下に有効な元素
であり、またＣｕの添加により電気化学的にろう材の電
位が貴となることを抑制しろう材の耐食性を向上させ
る。Ｚｎ含有量が弗化物系フラックスを除く元素の合計
含有量に対して５wt％未満ではろう材の融点を下げる効
果に乏しい。また、２０wt％を超えると却ってろう材の
液相線が高くなってろう付が困難となるのみならず、他
成分と混合して固形化する際の保形性が悪化する。した
がって、Ｚｎ含有量は弗化物系フラックスを除く元素の
合計含有量に対して５〜２０wt％に規定されなければな
らない。特に好ましいＺｎ含有量の範囲は６〜１０wt％
である。

【００１２】前記弗化物系フラックスの種類は特に限定
されるものではなく、例えば４５．８％ＫＦ−５４．２
％ＡｌＦ_３の共晶組成ないしはこれに近い組成範囲を含
んで実質的に錯体化された錯体混合物、ＫＡｌＦ_４，Ｋ
_２ＡｌＦ_５，Ｋ_３ＡｌＦ_６の錯体物を用いれば良い。

【００１３】前述されたようなフラックス含有Ａｌ合金
ろう材組成において、弗化物系フラックスを除く元素の
合計と弗化物系フラックスとが重量比で９９．９：０．
１〜７０：３０の範囲に規定されなければならない。弗
化物系フラックスが９９．９：０．１よりも少なくなる
と十分なフラックス効果が発現せずろう付が困難とな
り、一方７０：３０を超えて弗化物系フラックスが多く
なると両者を混合しての固形化が困難となりフラックス
含有Ａｌ合金ろう材そのものの製造が困難となるからで
ある。弗化物系フラックスを除く元素の合計と弗化物系
フラックスとの好ましい割合は重量比で９９．９：０．
１〜８５：１５であり、特に好ましくは９８：２〜９
０：１０である。

【００１４】本発明のフラックス含有Ａｌ合金ろう材
は、一般には、Ａｌ粉末、Ｓｉ粉末、Ｃｕ粉末、Ｚｎ粉
末、フラックス粉末を混合し、熱間プレス等により圧粉
固形化して製造される。通常、フラックス含有Ａｌ合金
ろう材の密度は内部空気の残留によりＡｌ、Ｓｉ、フラ
ックス単体のそれぞれから計算される理論値よりも小さ
くなるが、本発明においては、理論値に対して９０％以
上でなければならない。フラックス含有Ａｌ合金ろう材
の密度が９０％未満では、前記材料粉末が固形化してい
るものの、内部までポアが連通して脆いものとなってい
る危険性があり、その後の二次加工も困難で実際上フラ
ックス含有Ａｌ合金ろう材としての機能が劣るものとな
る。特に好ましくは、フラックス含有Ａｌ合金ろう材の
密度はこれを理論値の９５％以上とするのが良い。ま
た、ろう材組織を緻密化するために、各材料粉末を微粉
砕しておくのが好ましく、Ａｌ粉末は平均粒径４４μｍ
以下、Ｓｉ粉末は平均粒径５μｍ以下、フラックス粉末
は平均粒径３０μｍ以下が好ましい。なお、フラックス
含有Ａｌ合金ろう材の出発材料として必ずしもＡｌ、Ｓ
ｉ、Ｃｕ等を単体で用いなければならないものではな
く、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金等の合金粉末を用いても良
く、またこれらを併用しても良い。

【００１５】

【作用】本発明のフラックス含有Ａｌ合金ろう材は主成
分のＡｌに融点を低下させる効果のあるＳｉおよびＣ
ｕ、あるいはこれらにＺｎが適宜量添加されているため
に、ろう材の融点が５８０℃程度以下となって、鋳物材
やＪＩＳＡ５０５２合金等の固相線温度の低い部材のろ
う付接合に適している。また、本発明のフラックス含有
Ａｌ合金ろう材はろう材中に一定割合で均一に弗化物系
フラックスが含有されているため、接合部材間に該ろう
材を介在させ加熱することにより、フラックスはろう材
と同時に接合部に満遍なく供給されて、良好なろう付が
達成されるとともにろう付工程を簡略化することができ
る。なお、一定量のろう材を用いてろう付すると必然的
に一定で適量の弗化物系フラックスが使用されることと
なり、過剰量のフラックスによる残留フラックスは生じ
ない。特に、接合部材にＭｇが含まれている場合でも、
接合部に供給されるフラックスが過剰にならないので、
Ｍｇ−Ｆ系の反応生成物も生じない。したがって、残留
フラックスやＭｇ−Ｆ系の反応生成物に起因する外観品
質および表面処理性の低下、ろう付不良も起こらない。

【００１６】

【実施例】次に、本発明のフラックス含有Ａｌ合金ろう
材の具体的実施例について説明する。

【００１７】出発材料として、それぞれ平均粒径４４μ
ｍのＡｌ粉末、Ｃｕ粉末、Ｚｎ粉末、平均粒径５μｍの
Ｓｉ粉末および平均粒径２０μｍの４５．８％ＫＦ−５
４．２％ＡｌＦ_３の共晶粉末を使用した。先ず、これら
の材料粉末を表１に示されているような各ろう材組成比
および、弗化物フラックスを除く元素の合計と弗化物系
フラックスと重量比（表１における”Ａｌ他：フラック
ス”の欄）で秤取し、さらに室温で混合攪拌して、各材
料が所期のフラックス含有Ａｌ合金ろう材の組成割合で
均一に混合された混合粉末を調製した。この混合粉末を
外径３インチ×長さ２００mmの円筒形のＡ１１００合金
製の容器に充填した。次いで、前記容器を５００℃の炉
中に配置し、炉内を１mmHg以下の真空にして充填された
混合粉末を脱ガスした。さらに、４８０℃で熱間プレス
を用いて最大圧力４００トンにて熱圧成形したところ、
成形体は前記容器に圧着されて一体化するとともに、高
さが１１０mmとなった。そして、この成形体の外側に圧
着している容器を切削除去した後、熱間押出機により５
００℃にて厚さ３mm、幅３０mmの平板に押出して、フラ
ックス含有Ａｌ合金ろう材を得た。このフラックス含有
Ａｌ合金ろう材は密度が理論密度の９８％以上の緻密な
組織を有するものであった。

【００１８】次に、以上のようにして製作したフラック
ス含有Ａｌ合金ろう材のＪＩＳＡ３００３（Ａｌ−Ｍｎ
系）合金およびＪＩＳＡ５０５２（Ａｌ−Ｍｇ系）合金
に対するろう付性に付いて試験した。ろう付性試験は厚
さ１mmの３０×３０mmの各合金テストピース上に厚さ３
mm、１０×１０mmに切り出した前記ろう材を置き、Ｎ_２
雰囲気中または大気中で、Ａ３００３合金は６００℃×
５分間、Ａ５０５２合金は５８０℃×５分間加熱した。
そして、テストピース上のろう材の拡がりを観察して評
価した。これらの試験結果を表１に示す。

【００１９】また、本発明のフラックス含有Ａｌ合金ろ
う材の比較例として、ろう材組成およびフラックス含有
量が本発明の範囲から逸脱するろう材を上記と同様の方
法で作成した。そして、押出成形が可能であったろう材
ついて、上記と同様の方法でろう付性について試験し
た。ろう材組成、フラックス含有量、押出成形の可否お
よびろう付性試験結果を表１に示す。

【００２０】

【表１】表１から明らかなように、本発明にかかる実施例１〜８
のフラックス含有Ａｌ合金ろう材は、Ｎ_２雰囲気中およ
び大気中においてＡ３００３合金はもとより固相線温度
の低いＡ５０５２合金でも、ろう材に含有されるフラッ
クスの酸化皮膜除去効果によってろう材が十分に濡れて
拡がり、良好なろう付性を確認することができた。ま
た、Ａ３００３合金は言うに及ばず、Ｍｇを含有するＡ
５０５２合金のテストピース表面でさえも、フラックス
およびＭｇ−Ｆ反応生成物の残留がなく、清浄で洗浄す
る必要のないものであった。

【００２１】これに対して、フラックス含有量が本発明
の範囲を超えて多量に含有される比較例２および、ろう
材組成においてＳｉ、ＣｕまたはＺｎが本発明の範囲を
超えて多量に含有される比較例６は、非常に加工性が悪
く押出成形時に割れてしまい、ろう材として所要形状に
加工することができなかった。Ｃｕ含有量のみが本発明
の範囲を超える比較例７は、押出成形は可能であったが
却ってろう材の融点低下が不十分でＡ５０５２合金のろ
う付性が悪かった。また、ろう材組成は本発明の範囲内
にあってもフラックスが含有されない比較例３はろう付
性が非常に悪く、フラックスが所定範囲内で含有されて
いてもろう材組成の必須成分であるＳｉまたはＣｕが含
有されていない比較例１、４および５は、実施例に比べ
て、特にＡ５０５２合金に対するろう付性が劣るもので
あった。

【００２２】なお、本実施例で使用したフラックス含有
Ａｌ合金ろう材の製造に際して、ろう材材料の混合粉末
を充填する容器材としてろう材とは異なる組成を有する
Ａ１１００合金を使用したが、ろう材組成またはフラッ
クスを除いたものと実質的に同一の組成の合金で形成し
ても良い。このような容器の使用により、本実施例と同
様の方法で熱間成形し、熱圧成形体から容器部分を除去
することなく押出成形することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明のフラックス含有
Ａｌ合金ろう材は主成分であるＡｌにＳｉ、Ｃｕ、Ｚｎ
およびフラックスを含有させたものであるから、特に固
相線温度の低いアルミニウム材の接合部に供給するだけ
で、ろう材とともに適正量のフラックスを均一に供給す
ることができ、良好なろう付接合を達成できる。このた
め、フラックスを別途供給する必要はなくフラックス塗
布の手間を省くことができ、アルミニウム部材のろう付
工程を簡略化できる。また、適正なフラックス供給によ
って、大気中におけるろう付も可能になる。

【００２４】また、フラックスを大量に使用しなくても
必要かつ適正な量のフラックスを接合部に供給できるこ
とから、残留フラックス等がなくなってろう付け品の外
観品質および表面処理性の向上させるとともに、ろう付
後の洗浄工程が不要になる。したがって、前述のフラッ
クス塗布工程の省略とともに、ろう付工程を簡略化でき
る。また、従来のようなフラックスの大量使用によるろ
う付炉内の汚染という問題も回避できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、弗化物系フラックス
を含み、弗化物系フラックスを除く元素の合計含有量に
対してＳｉ含有量が０．０５〜２０wt％、Ｃｕ含有量が
５〜１０wt％であり、かつ弗化物系フラックスを除く元
素の合計と弗化物系フラックスとを重量比で９９．９：
０．１〜７０：３０の割合で含有し、かつ密度が理論値
の９０％以上であることを特徴とするフラックス含有Ａ
ｌ合金ろう材。
【請求項２】Ａｌ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、弗化物系フラ
ックスを含み、弗化物系フラックスを除く元素の合計含
有量に対してＳｉ含有量が０．０５〜２０wt％、Ｃｕ含
有量が５〜１０wt％、Ｚｎ含有量が５〜２０wt％であ
り、かつ弗化物系フラックスを除く元素の合計と弗化物
系フラックスとを重量比で９９．９：０．１〜７０：３
０の割合で含有し、かつ密度が理論値の９０％以上であ
ることを特徴とするフラックス含有Ａｌ合金ろう材。