JPH07155990A - フラックス含有Ａｌ合金ろう材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な工程でろう付性の良いフラックス含有
Ａｌ合金ろう材を製造する方法を目的とする。 【構成】 この発明のフラックス含有ろう材の製造方法
は、ろう材成分粉末とフラックス成分粉末とを重量比で
９９：１〜７０：３０の範囲で混合した混合粉末を加圧
することにより、密度が理論値の９０％以上の圧粉体に
固形化し、次いで該圧粉体を二次成形するフラックス含
有Ａｌ合金ろう材の製造方法であって、前記混合粉末の
加圧固形化および二次成形を、２００〜４５０℃の温度
に保持して行うことを特徴とする。また、前記混合粉末
の加圧固形化は大気中で行うことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウムまたは
その合金材のろう付に用いられるフラックス含有Ａｌ合
金ろう材を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルミニウムまたはその合金材の
ろう付は、接合部にろう材を供給するとともに、フラッ
クス懸濁液を接合部に塗布しこの状態で加熱するか、ま
たはフラックスをガス状にしてろう付炉の雰囲気中に供
給しつつ加熱することにより行われていた。しかしなが
ら、このようなフラックスろう付では、ろう材とフラッ
クスとを別々に接合部に供給しなければならないため
に、ろう付作業が面倒であること、フラックス使用量の
均一化が困難であること、過剰量のフラックスがろう付
品やろう付炉を汚染すること等の問題点があった。

【０００３】そこで、これらの問題点を解決するために
フラックスを含有する種々のＡｌ合金ろう材が本出願人
によって開発された（例えば、特願平３−３４６９９４
号に記載のろう材）。

【０００４】このようなフラックス含有Ａｌ合金ろう材
は、例えば次のような方法で製造されている。

【０００５】即ち、先ず、ろう材成分およびフラックス
成分であるＡｌ粉末、Ｓｉ粉末、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末、
ＫＦ−ＡｌＦ_３共晶粉末等を粒度調整して良く乾燥さ
せ、これらを所定割合にて室温で良く混合攪拌する。次
いで、この混合粉末を円筒形の缶体等からなる容器に充
填し、４８０℃以上の熱間で容器内を１ｍｍＨｇ以下で
真空脱ガス後、プレス等により加熱圧粉すると粉末粒子
が融着するとともに圧粉体と容器とが圧着されて一体化
する。次いで、この圧粉成形体を室温まで冷却したのち
に容器部分を切削除去し、熱間で板状等の所要形状に押
出成形してフラックス含有Ａｌ合金ろう材を得るという
ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述された方法では、
粉末粒子表面を十分に軟化させて固形化を完全にするた
めに４８０℃以上の高温下で圧粉を行っているが、この
ような高温下では材料粉末が酸化してろう付性が悪化し
やすく、したがってこれを防止するため、真空脱ガスに
より水分や空気を除去して非酸化雰囲気下で圧粉する必
要があった。そのため、真空脱ガスしながら圧粉するた
めの大掛かりな設備が必要となり、また多くの工程を経
なければならないため、ろう材の製造コストが増大する
という問題点があった。さらに、真空脱ガスして圧粉す
るためには材料粉末を充填する容器が必要となるが、こ
の容器は押出等の二次成形時には除去しなければなら
ず、このことも工程数を増やす原因となっていた。

【０００７】この発明は、前述されたような問題点を解
消することを目的として、簡単な工程でろう付性の良い
フラックス含有Ａｌ合金ろう材を製造する方法を提供し
ようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、発明者らは種々実験と研究を繰り返した結果、４８
０℃以上の高温度によらなくても、比較的低い温度で混
合粉末の加圧固形化が可能であることを見出だし、この
発明を完成しえたものである。

【０００９】すなわち、この発明のフラックス含有Ａｌ
合金ろう材の製造方法は、ろう材成分粉末とフラックス
成分粉末とを重量比で９９：１〜７０：３０の範囲で混
合した混合粉末を加圧することにより、密度が理論値の
９０％以上の圧粉体に固形化し、次いで該圧粉体を二次
成形するフラックス含有Ａｌ合金ろう材の製造方法であ
って、前記混合粉末の加圧固形化および二次成形を、２
００〜４５０℃の温度に保持して行うことを特徴とする
ものである。また、前記混合粉末の加圧固形化は大気中
で行うことが好ましい。

【００１０】この発明におけるろう材成分とは、アルミ
ニウムまたはその合金材のろう付に使用できるものであ
れば特に限定されるものではなく、ＡｌおよびＳｉを主
成分として必要に応じてＺｎ、Ｃｕ等の微量成分を添加
したもの、あるいはＡｌおよびＺｎを主成分とするもの
等を例示できる。ここで、代表的なろう材成分組成とし
て、３〜１５wt％のＳｉを含有するＡｌ合金ろう材を挙
げることができる。なお、これらのろう材成分粉末とし
て、必ずしもＡｌ、Ｓｉ等の各成分を単体で用いなけれ
ばならないものではなく、所定組成の合金粉末を用いて
も良し、これらを併用しても良い。

【００１１】また、フラックスの種類も特に限定される
ものではなく、融点が６００℃以下のフッ化物系または
塩化物系のフラックスを使用しうるが、非腐食性の点で
フッ化物系フラックスが良い。フッ化物系フラックスと
しては、例えば４５．８％ＫＦ−５４．２％ＡｌＦ_３の
共晶組成乃至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等の錯体物を用いれば良い。また、塩化物系
フラックスとしては、ろう付部位の腐食を抑制する意味
で吸湿性が小さいものが好ましく、具体的には、ＢａＣ
ｌ_２、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＺｎＣｌ_２を主成分とするも
のが良く、ＢａＣｌ_２−ＮａＣｌ−ＫＣｌの三元共晶組
成のものはその代表例である。

【００１２】この発明の方法によって製造されるフラッ
クス含有Ａｌ合金ろう材の組成は、前述のろう材成分粉
末およびフラックス成分粉末の混合割合によって決定さ
れる。フラックス含有Ａｌ合金ろう材の材料となる混合
粉末において、フラックスの配合比率は、ろう材成分粉
末とフラックス成分粉末とが重量比で９９：１〜７０：
３０となるように配合することを要する。フラックス量
が重量比で９９：１よりも少なくなると、十分なフラッ
クス作用を発揮できずろう付が困難となり、一方、７
０：３０を越えてフラックス量が多くなると、フラック
ス成分粉末とろう材成分粉末とを配合しての二次成形が
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。ろう材成分とフラックス成分との好
ましい配合比率は、重量比で９９：１〜８５：１５であ
り、特に好ましくは重量比で９８：２〜９０：１０であ
る。

【００１３】この発明においては、前記混合粉末を２０
０〜４００℃で圧粉して固形化し、さらに２００〜４０
０℃で押出、圧延等の二次成形を行うことにより、ろう
付する接合部材に適した形状のフラックス含有Ａｌ合金
ろう材が製造される。前記圧粉時における加熱温度が２
００℃未満では後述するような高密度の圧粉体が得られ
ず、また二次成形時の加熱温度も２００℃未満では成形
加工が困難になる。一方、圧粉時および二次成形時の加
熱温度が４５０℃を超えると材料粉末が酸化され易くな
って出来上がったフラックス含有Ａｌ合金ろう材のろう
付性が低下する。したがって、圧粉時および二次成形時
の加熱温度は２００〜４５０℃の範囲とする必要があ
り、特に２５０〜４００℃が好ましい。

【００１４】前記混合粉末を前述の温度条件下で加圧し
ても、圧粉体内部に若干の空気が残留するために、圧粉
体の密度は各成分密度から計算される理論値よりも小さ
くなる。しかし、圧粉体の密度が理論密度の９０％未満
では混合粉末が固形化しているものの、圧粉体内部まで
ポアが連通して脆いものとなっている危険性があり、二
次成形が困難となるために、理論値の９０％以上の高密
度の圧粉体とする必要がある。特に好ましい圧粉体の密
度は理論値の９５％以上である。このように、圧粉体の
密度を高めるために、各材料粉末は微粉砕したものを使
用することが好ましく、例えば、Ａｌ粉末は平均粒径８
０μｍ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以下とするのが好ましい。な
お、このような粒度調整は、前記各材料粉末の均一混合
を図りろう材組織を均一化させるという観点からも好ま
しい。

【００１５】

【作用】ろう材成分粉末とフラックス成分粉末との混合
粉末は、２００〜４５０℃の比較的低温の熱間で加圧さ
れて圧粉体に固形化されるとともに、この圧粉体の二次
成形も２００〜４５０℃の比較的低温で行われるため
に、混合粉末の酸化が抑制されてろう付性の良いフラッ
クス含有Ａｌ合金ろう材を得ることができる。

【００１６】

【実施例】次に、この発明のフラックス含有Ａｌ合金ろ
う材の製造方法の具体的実施例について説明する。

【００１７】各実施例および比較例のフラックス含有Ａ
ｌ合金ろう材の製造に際して、ろう材成分粉末として平
均粒径４４μｍのＡｌ粉末および平均粒径１μｍのＳｉ
粉末を使用し、フラックス成分粉末として平均粒径１５
μｍの４５．８％ＫＦ−５４．２％ＡｌＦ_３の共晶粉末
を使用した。

【００１８】まず、前記各材料粉末を表１に示す割合で
大気中で混合し、混合粉末を調製した。次いで、各混合
粉末に対し、以下の製造工程Ａまたは製造工程Ｂを温度
条件を各種に変えて実施してフラックス含有Ａｌ合金ろ
う材を製造した。各例のろう材組成および製造方法を表
１に示す。

【００１９】［製造工程Ａ］まず、前記混合粉末を直径
３インチ×高さ１５０mmの円筒形の金型内に充填し、表
１に示す温度に保持して熱間プレスを用いて大気中で最
大圧力４００トンにて熱圧成形したところ、前記混合粉
末は高さが８mmの圧粉体となって固形化した。次いで、
この圧粉体を表１に示す温度に加熱して断面が２mm×
４．６mmの棒状に押出した。

【００２０】［製造工程Ｂ］まず、前記混合粉末をＡ１
１００からなる直径３インチ×高さ２００mmの円筒形の
容器に充填し、前記容器を表１に示す温度の炉中に配置
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。次いで、表１に示す温度に保持して熱間
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、混合粉末の圧粉体は固形化されるとともに容器と
実質的に一体化されていた。このとき、プレスにより固
形化された容器は高さ１１０mmとなった。次いで、前記
容器を切削除去したのち、前記圧粉体を表１に示す温度
に加熱して断面が２mm×４．６mmの棒状に押出した。

【００２１】

【表１】 以上のような方法で製造された棒状の各フラックス含有
Ａｌ合金ろう材を長さ３０mmに切断し、ろう付性試験を
行った。ろう付性試験は、Ａ３００３合金からなる厚さ
１mm×幅５０mm×長さ５０mmの平板と、同じくＡ３００
３合金からなる厚さ１mm×幅２５mm×長さ５０mmの平板
とを逆Ｔ形継手に組付けるとともに、接合部に前記切断
したフラックス含有Ａｌ合金ろう材を配置し、大気中お
よびＮ_２雰囲気中で６００℃×１０分加熱してろう付す
ることにより行った。そして、ろう付後の接合部を目視
観察することによりろう付性を評価した。表１に、圧粉
後のろう材密度、押出の可否、およびろう付性の評価結
果を併せて示す。

【００２２】表１の結果から明らかなように、実施例１
〜４、９は低い温度で圧粉しかつ押出しているために、
大気中で圧粉してもろう付性が良く、５００℃の高温、
非酸化雰囲気で圧粉し、高温で二次成形するという従来
の方法で製造した比較例８と同じくろう付性に優れるも
のであった。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、この発明のフラックス含
有Ａｌ合金ろう材の製造方法は、ろう材成分粉末とフラ
ックス成分粉末とを重量比で９９：１〜７０：３０の範
囲で混合した混合粉末を加圧することにより、密度が理
論値の９０％以上の圧粉体に固形化し、次いで該圧粉体
を二次成形するフラックス含有Ａｌ合金ろう材の製造方
法であって、前記混合粉末の加圧固形化および二次成形
を、２００〜４５０℃の温度に保持して行うものである
から、材料粉末の酸化を抑制してろう付性の良いフラッ
クス含有Ａｌ合金ろう材を得ることができる。その結
果、材料粉末の酸化を防止するために従来行っていた圧
粉時の脱ガスが不要となり製造工程を簡略化できる。さ
らに、脱ガス工程の省略に伴って混合粉末を充填する容
器を使用せずに金型内で直接加圧固形化することが可能
となり、圧粉後に容器を切削削除する工程も不要となっ
て製造工程を益々簡略化でき、また容器を使用しないこ
とから製造コストを低減することができる。

【００２４】また、材料粉末の酸化が少ないために、大
気中で混合粉末の加圧固形化を行うことができ、この場
合は製造工程の更なる簡略化を図ることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ろう材成分粉末とフラックス成分粉末と
   を重量比で９９：１〜７０：３０の範囲で混合した混合
   粉末を加圧することにより、密度が理論値の９０％以上
   の圧粉体に固形化し、次いで該圧粉体を二次成形するフ
   ラックス含有Ａｌ合金ろう材の製造方法であって、前記
   混合粉末の加圧固形化および二次成形を、２００〜４５
   ０℃の温度に保持して行うことを特徴とするフラックス
   含有Ａｌ合金ろう材の製造方法。
2. 【請求項２】 前記混合粉末の加圧固形化は大気中で行
   うことを特徴とする請求項１に記載のフラックス含有Ａ
   ｌ合金ろう材の製造方法。