JPH071177A - フラックス含有Al合金ろう材 - Google Patents

フラックス含有Al合金ろう材

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JPH071177A
JPH071177A JP14342493A JP14342493A JPH071177A JP H071177 A JPH071177 A JP H071177A JP 14342493 A JP14342493 A JP 14342493A JP 14342493 A JP14342493 A JP 14342493A JP H071177 A JPH071177 A JP H071177A
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JP
Japan
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flux
component
brazing filler
brazing
filler metal
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JP14342493A
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English (en)
Inventor
Masahiro Yoshida
正宏 吉田
Ichiro Iwai
一郎 岩井
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Showa Aluminum Can Corp
Original Assignee
Showa Aluminum Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温においても十分なフラックス効果が得ら
れ、良好なろう付ができるフラックス含有Al合金ろう
材を目的とする。 【構成】 本発明の第1のフラックス含有Al合金ろう
材は、ろう材成分としてのAl、Si、Cuおよび、フ
ラックス成分を含有するフラックス含有Al合金ろう材
であって、前記ろう材成分中のSi含有量が0.05〜
20wt%、Cu含有量が5〜10wt%であり、前記フラ
ックス成分が、KF、LiFおよびCsFを含み、かつ
これらがKF−LiF−CsFの三元状態図において5
50℃の液相線で囲まれた範囲に配合された弗化物系フ
ラックスであり、前記ろう材成分と前記フラックス成分
とが重量比で99.9:0.1〜70:30の割合で配
合され、かつ密度が理論値の90%以上であることを特
徴とする。また、第2のフラックス含有Al合金ろう材
は、前記ろう材成分としてさらに5〜20重量%のZn
を加えた組成のものである。

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】
【従来の技術】従来のアルミニウムまたはその合金材の
フラックスろう付においては、フラックスを懸濁液にし
て接合部に塗布する等ろう材とは別途にフラックスを供
給する必要があり、ろう付作業が非常に面倒であった。
しかも、供給するフラックス量にバラツキを生じ、供給
量が少ない場合にはろう付不良を起こし、また供給量が
多い場合にはろう付品にフラックスが残留して製品の外
観品質や表面処理性を低下させたり、ろう付中にフラッ
クスの垂れを生じてろう付炉を汚染する等の問題があっ
た。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JISA50
52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問題点もあっ
た。
【0003】そこで、これらの問題点を解決すべく、本
出願人は、Al、Si、Cu、Znを主体とするろう材
成分および弗化物系フラックス成分を含有するフラック
ス含有Al合金ろう材を開発した(特願平4−2323
23号等)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のフラックス含有
Al合金ろう材は、ろう付作業の簡略化、フラックスの
適量供給という点では所期の目的を達成し満足できるも
のであったし、CuおよびZnの添加によってろう材の
融点も下がり固相線温度の低い材料のろう付にも使用で
きるものであった。しかし、前記フラックス含有Al合
金ろう材では、弗化物系フラックスとしてKF−AlF
3 系のものが使用されているために、560℃以上に加
熱してろう付しなければフラックスが溶融せず、十分な
フラックス効果が得られなかった。このため、液相線温
度の低い母材やろう材を使用する場合でも、それらに見
合った低い温度ではフラックス効果が十分に発現せず、
低温で良好なろう付を達成することが困難であった。
【0005】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、ろう付作業の簡略化やフラック
スの適量供給はもとより、低温においても十分なフラッ
クス効果が得られ、良好なろう付が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。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の第1のフラックス含有Al合金ろう材は、
ろう材成分としてのAl、Si、Cuおよび、フラッ
クス成分を含有するフラックス含有Al合金ろう材であ
って、前記ろう材成分中のSi含有量が0.05〜20
wt%、Cu含有量が5〜10wt%であり、前記フラック
ス成分が、KF、LiFおよびCsFを含み、かつこれ
らがKF−LiF−CsFの三元状態図において550
℃の液相線で囲まれた範囲に配合された弗化物系フラッ
クスであり、前記ろう材成分と前記フラックス成分とが
重量比で99.9:0.1〜70:30の割合で配合さ
れ、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。また、第2のフラックス含有Al合金
ろう材は、前記ろう材成分中にさらに5〜20wt%のZ
nを加えたものである。
【0007】本発明のフラックス含有Al合金ろう材に
おいて、前記ろう材成分は接合用ろう材として機能する
ものであり、Al、Si、Cu、Znの他にろう材の機
能向上のために任意に添加される少量の金属および不可
避不純物が含まれていても良い。
【0008】前記ろう材成分におけるSi含有量0.0
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、ろう材
成分中のSi含有量は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。
【0009】CuはSiと同様にろう材の融点低下に有
効な元素である。ろう材成分中のCu含有量が5wt%未
満ではろう材の融点を下げる効果に乏しい。また、10
wt%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、ろう材成分中のC
u含有量は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。
【0010】前記ろう材成分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。ろう材成分中のZn含有量が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、ろう材成分中のZn含
有量は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。
【0011】前記フラックス成分としては、KF、Li
FおよびCsFを含む3成分系の弗化物系フラックスを
使用する。これら3成分の配合割合は、図1に示されて
いるKF−LiF−CsFの三元状態図において、55
0℃の液相線A−B−C−D−Eで囲まれた範囲のもの
であることを要する。このような範囲にあるKF−Li
F−CsFとしては、これらの単体の混合物の他、これ
らの錯体物、モル比で30%KF−45.5LiF−2
4.5%CsFの共晶組成物(図1におけるF点)等を
使用できる。なお、図1の状態図において、A点は4
3.1%KF−56.9%LiF、B点は55.3%K
F−44.7%LiF、C点は34.2%KF−16.
4LiF−49.4%CsF、D点は70.2%CsF
−29.8LiF、E点は43.3%CsF−56.7
LiFである。
【0012】また、フラックス含有Al合金ろう材中の
ろう材成分およびフラックス成分の配合割合は重量比で
99.9:0.1〜70:30の範囲に規定されなけれ
ばならない。フラックス成分が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の
濡れが悪くなってろう付が困難となり、一方70:30
を超えてフラックスが多くなると、ろう材成分およびフ
ラックス成分を混合しての固形化が困難となりろう材そ
のものの製造が困難となるからである。ろう材成分およ
びフラックス成分の好ましい配合割合は99.9:0.
1〜85:15であり、特に好ましくは98:2〜9
0:10である。
【0013】本発明に係るフラックス含有Al合金ろう
材は、一般には、Al粉末、Si粉末、Cu粉末、Zn
粉末、所定組成の合金粉末等のろう材成分粉末および、
KF粉末、LiF粉末、CsF粉末等のフラックス成分
粉末を加えて混合し、熱間プレス等により圧粉固化して
製造されるが、通常、ろう材の密度は内部空気の残留に
より各材料粉末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。本発明においては、理論値に対して9
0%以上であることを要する。フラックス含有Al合金
ろう材の密度が90%未満では、前記材料粉末が固化し
ているものの、内部までポア連通して脆いものとなって
いる危険性があり、接合材に適した形状への二次成形加
工も困難で、実際上フラックス含有Al合金ろう材とし
ての機能に劣るものとなる。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、前記ろう材成分粉末およびフ
ラックス成分粉末は、これらの均一混合およびろう材組
織の緻密化を図るために微粉砕しておくのが好ましく、
例えば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
以下の微粉末が好ましい。
【0014】
【作用】本発明のフラックス含有Al合金ろう材は、所
定割合でろう材成分およびフラックス成分が配合されて
いるために、接合部にはこれらの成分が同時に供給され
る。また、ろう材成分としてAlに融点を降下効果のあ
るSiおよびCu、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℃以下とな
り、フラックス成分としてKF、LiF、CsFが所定
範囲で混合されているために550℃以下で溶融する。
したがって、前記ろう材成分組成とフラックス成分組成
を適宜組み合わせることにより、450〜600℃程度
の範囲の低温で良好なろう付が可能である。
【0015】
【実施例】次に、本発明に係るフラックス含有Al合金
ろう材の具体的実施例について、図面を参照しつつ説明
する。
【0016】本実施例においては、ろう材成分として平
均粒径44μmのAl粉末、Cu粉末、Zn粉末および
平均粒径5μmのSi粉末、フラックス成分として平均
粒径20μmのKF粉末、LiF粉末およびCsF粉末
を使用した。
【0017】まず、前記材料粉末を後掲の表1の各N
o.に示す割合で配合して混合粉末を調製した。次い
で、外径3インチ×長さ200mmの円筒形のAl容器に
前記混合粉末を充填して380℃の炉中に配置し、炉内
を1mmHg以下の真空にして脱ガスした。さらに、380
℃で熱間プレスを用いて最大圧力400トンにて熱圧成
形することにより、混合粉末は圧粉されて固形化し、所
定組成のフラックス含有Al合金ろう材となった。
【0018】さらに、Al容器の部分を切削除去後、熱
間押出機により温度380℃で厚さ3mm×幅30mmの平
板に押出成形した。この二次成形においては、いずれの
ろう材も良好に押出すことができ、前記平板状のフラッ
クス含有Al合金ろう材の密度も各出発材料から計算さ
れる理論値の98%を超える緻密なものであった。
【0019】なお、前記各フラックス含有Al合金ろう
材に使用したフラックス成分組成は、図1の状態図にお
いて、No.1はP点で、No.3はQ点で、No.5
はR点で、No.7はS点で、No.2、4、9はT点
で、No.6、8、10はU点で示される組成である。
【0020】これらのフラックス含有Al合金ろう材に
つき、ろう付性について、次の方法で評価した。
【0021】前記平板状の各フラックス含有Al合金ろ
う材を幅10mm×長さ10mmに切出し、この切出片をA
3003Al−Mn合金およびA5052Al−Mg合
金からなる厚さ2mm×幅50mm×長さ50mmの平板上に
置き、これをN2 ガス雰囲気中および大気中で450〜
600℃で5分間加熱した。そして、ろう材の濡れ拡が
った状態を観察した。
【0022】これらの評価結果を表1に併せて示す。
【0023】
【表1】 表1の結果から明らかなように、本発明のフラックス含
有Al合金ろう材No.1、3、5、7は、KF、Li
FおよびCsFの配合組成によりろう付温度450℃以
上でフラックス効果を発現し優れたろう付性を示してい
る。これに対して、フラックス成分の液相線が550℃
を超える比較例2、4、6、8〜10は、600℃以下
でのろう付温度ではろうの濡れ拡がりが悪かった。
【0024】
【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、ろう材成分としてのAl、Si、C
uあるいはさらにZnおよび、フラックス成分を含有す
るフラックス含有Al合金ろう材であって、前記ろう材
成分中の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、前
記フラックス成分が、KF、LiFおよびCsFを含
み、かつこれらがKF−LiF−CsFの三元状態図に
おいて550℃の液相線で囲まれた範囲に配合された弗
化物系フラックスであり、前記ろう材成分と前記フラッ
クス成分とが重量比で99.9:0.1〜70:30の
割合で配合され、かつ密度が理論値の90%以上である
から、450〜600℃の低温域でもろう材成分のみな
らずフラックス成分も十分に溶融して接合部に供給され
る。したがって、Al鋳物材やA5052合金等の固相
線温度の低い部材を良好にろう付することができる。
【0025】また、本発明のフラックス含有Al合金ろ
う材は一定割合で均一にフラックス成分が含有され、適
量のフラックスがろう材と同時に接合部に満遍なく供給
され、フラックスを別途供給する必要がなくろう付作業
を簡略化できる。さらに、過剰量のフラックスが接合部
に残留することがなく、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフラックス含有Al合金ろう材のフラ
ックス成分として使用するKF−LiF−CsFの三元
状態図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 21/10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ろう材成分としてのAl、Si、Cuお
    よび、フラックス成分を含有するフラックス含有Al合
    金ろう材であって、 前記ろう材成分中のSi含有量が0.05〜20wt%、
    Cu含有量が5〜10wt%であり、 前記フラックス成分が、KF、LiFおよびCsFを含
    み、かつこれらがKF−LiF−CsFの三元状態図に
    おいて550℃の液相線で囲まれた範囲に配合された弗
    化物系フラックスであり、 前記ろう材成分と前記フラックス成分とが重量比で9
    9.9:0.1〜70:30の割合で配合され、 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。
  2. 【請求項2】 ろう材成分としてのAl、Si、Cu、
    Znおよび、フラックス成分を含有するフラックス含有
    Al合金ろう材であって、 前記ろう材成分中の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、 前記フラックス成分が、KF、LiFおよびCsFを含
    み、かつこれらがKF−LiF−CsFの三元系状態図
    において550℃の液相線で囲まれた範囲に配合された
    弗化物系フラックスであり、 前記ろう材成分と前記フラックス成分とが重量比で9
    9.9:0.1〜70:30の割合で配合され、 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。
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