JPH08157212A

JPH08157212A - フルオロアルミン酸カリウム柱状粒子とその製法および該粒子からなるフラックス

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Publication number: JPH08157212A
Application number: JP32930694A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamamoto; 浩司山本; Kenzo Mori; 憲三毛利
Original assignee: TOHKEM PROD KK
Current assignee: TOHKEM PROD KK
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1996-06-18
Anticipated expiration: 2021-03-01
Also published as: JP3749979B2

Abstract

(57)【要約】【目的】流動性に優れたフルオロアルミン酸カリウム
粒子とその製法の提供【構成】 (1) 平均粒径が１２〜２０μｍであり、アス
ペクト比が５〜１０の柱状粒子であることを特徴とする
フルオロアルミン酸カリウム粒子であって、好ましく
は、口径７５μの篩透過率が２分間で５０％以上である
もの、および、(2)フッ酸に水酸化アルミニウムを溶解
して得たフルオロアルミン酸溶液に水酸化カリウム溶液
を添加してフルオロアルミン酸カリウム粒子の製造方法
において、濃度１５％以下の水酸化カリウム溶液を反応
終了時のスラリー濃度が１８％以下となるように添加
し、終了時のｐＨが１〜９で中和することを特徴とする
方法。【効果】上記フルオロアルミン酸カリウムは柱状粒子
であり、優れた流動性を有し、また融点も低くろう付け
性も安定している上、腐食性も低い。このため、特に乾
式ろう付け用フラックスとして好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動性に優れたフルオ
ロアルミン酸カリウム柱状粒子とその製法および該粒子
からなるろう付け用フラックスに関する。より具体的に
は、従来のフルオロアルミン酸カリウム粉末に比べて数
倍の篩透過性を有し、乾式ろう付け用フラックスとして
特に好適であるフルオロアルミン酸カリウム柱状粒子と
その製法に関する。

【０００２】

【従来技術】アルミニウム部材ろう付け用フラックスと
しては、金属塩化物や低融点融剤のフルオロアルミン酸
カリウムが従来用いられ、最近では、腐食性の少ない後
者の粉末が広く用いられている。

【０００３】フルオロアルミン酸カリウムとしては、組
成、結晶水の異なる数種の化合物が知られており、その
製造方法の違いによりにより各々の化合物が得られてい
る。例えば特開昭57-205317 号公報には、水溶性フルオ
ロアルミン酸と化学量論的に過少量のカリウム化合物と
を反応させてテトラフルオロアルミン酸カリウム（ＫＡ
ｌＦ₄）を生成させる方法が記載されている。また、特
公平1-60360 号公報には、濃度５〜４０重量％のフッ化
水素酸にＡｌ：Ｆの比率が１：４〜４．５となる範囲で
水酸化アルミニウムを溶解し、その後に、これを温度３
０〜１００℃のｐＨ＝４以下の酸性条件下において反応
終了後のスラリー濃度が２０％以上となる成分量にてカ
リウム化合物で中和反応させることによりペンタフルオ
ロアルミン酸カリウム水和物（Ｋ₂ＡｌＦ₅）とテトラ
フルオロアルミン酸カリウムとの混合物からなるアルミ
ニウム部材ろう付け用フラックスの製造例が記載されて
いる。

【０００４】このようなアルミニウム部材ろう付け用フ
ラックスは、従来、水に添加・混合して分散液とした
後、これに被ろう付け部材を浸漬するか、または上記分
散液をスプレー等の手段で被ろう付け部材に付着させ、
乾燥・固着させた後に炉内で加熱してろう付けに供され
てきた。しかし、この方法では、分散液の調製工程と乾
燥工程がそれぞれ必要であり、しかも、ろう付の必要の
ない周辺部分にもフラックスが付着し、精密なろう付け
が実現されない上、不用なフラックスの付着により腐食
の虞が生じる。また、高価なフラックスが無駄に消費さ
れるという問題もある。

【０００５】そこで、最近では、フラックスを水に分散
させることなく微粉のままでろう付け部材に高圧空気で
一定量吹き付けて固着させる乾式ろう付け法が開発さ
れ、アルミニウム部材のろう付け法の主流になりつつあ
る。微粉状態での吹き付けは、概ね、フラックス粉末を
空気流に乗せて流動状態に保ち、その一部をノズルに導
き加圧空気によって噴射することにより行なわれる。フ
ラックスの付着したろう付け部材は、ろう付け炉に装入
され、非酸化性雰囲気下で加熱されてろう付けされる。
この方法では、フラックスを水に分散させる工程が不要
であり、ノズルと被ろう付け部材との位置合わせによっ
て限定された範囲のみにフラックスを付着させることが
できる。また、フラックスの吹き付けを適当なブース内
で行なうことにより、飛散したフラックスを回収して使
用することができるなどの利点を有している。

【０００６】ところが、従来の上記製造方法で得られた
フラックスはいずれも粉体の流動性に問題があり、管路
内に付着して閉塞を生ずる性質（付着閉塞性）があるた
め乾式法のフラックスとして不十分である。すなわち従
来のフルオロアルミン酸カリウム粉末は、付着閉塞性が
あるためフラックス粉末が吹付け装置内の循環路やポン
プの壁面あるいはホッパーや貯蔵タンクの底面等に付着
し、あるいは、噴出時に脈動を生じて吹き付けにムラを
生じたり、著しい場合にはノズルの目詰まりを起こして
ろう付けラインを停止する原因となる等の問題を生じる
虞がある。

【０００７】

【発明の解決課題】本発明は、従来のろう付け用フラッ
クスにおける上記問題を解決したものであり、流動性に
優れ付着閉塞性が殆どなく、乾式用フラックスとして最
適なフルオロアルミン酸カリウム粉末およびその製造方
法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題解決の方法】すなわち、本発明によれば、以下の
構成からなるフルオロアルミン酸カリウム粉末とその製
造方法および該粉末からなるフラックスが提供される。（１）平均粒径が１２〜２０μｍであり、アスペクト
比が５〜１０の柱状粒子であることを特徴とするフルオ
ロアルミン酸カリウム粒子。（２）孔径７５μの篩透過率が２分間で５０％以上で
ある上記(1) のフルオロアルミン酸カリウム粒子。（３）上記(2) のフルオロアルミン酸カリウム柱状粒
子を主体とするアルミニウム部材ろう付け用フラック
ス。（４）濃度２０％以下のフッ酸に、水酸化アルミニウ
ムをモル比でＡｌ：Ｆ＝１：４〜４．５となる範囲に溶
解し、溶液温度を７５〜８５℃に保持して得たフルオロ
アルミン酸溶液に、濃度１５％以下の水酸化カリウム溶
液を反応終了時のスラリー濃度が１８％以下となるよう
に添加して中和することを特徴とするフルオロアルミン
酸カリウム柱状粒子の製造方法。（５）終了時のｐＨが１〜９、好ましくは５〜８とな
るように水酸化カリウムを少量ずつ添加する上記（４）
の製造方法。

【０００９】

【具体的な説明】本発明のフルオロアルミン酸カリウム
は柱状粒子であることを特徴とし、平均粒径が１２〜２
０μｍ、具体的には長辺が１０〜２０μ、短辺が１〜３
μであって、アスペクト比（長辺／短辺比）が５〜１０
の粒子である。上記粒子の大きさは好ましくは、平均粒
径１５〜１８μｍ（長辺が１０〜２５ｍμ、短辺が１〜
２μｍ）であってアスペクト比が８〜１０が適当であ
る。長辺の大きさが１０μ未満であるとアスペクト比が
小さくなり付着閉塞性を生じ、また、２０μｍを上回る
と柱状粒子が折れ、微粒子が発生し流動性が悪化する。
短辺の大きさが１μｍ未満であると柱状粒子が折れ、微
粉が発生しやすくなる。一方、３μｍを上回るとアスペ
クト比が小さくなり付着閉塞性を生じてくるので好まし
くない。さらに粒子のアスペクト比が５より小さいと流
動性が低下し、付着閉塞性を生じ易くなる。またアスペ
クト比が１０を上回ると柱状粒子が折れ、微粉が発生し
や易くなり、流動性が悪化する。粒子の平均粒径は遠心
沈降光透過法などの粒度測定法によって測定することが
でき、また、形状および長辺および短辺の長さは顕微鏡
観察などによって測定できる。

【００１０】上記フルオロアルミン酸カリウム粒子の粒
子径およびアスペクト比は、その製造工程において、反
応終了時のスラリー濃度を低くすることにより制御する
ことができる。

【００１１】従来の製造方法によって得られるフルオロ
アルミン酸カリウム粒子の平均粒径は概ね５〜９μ（大
部分が７μ）であり、アスペクト比は１〜３である。本
発明の粒子は従来のものより平均粒径が約２倍程度大き
く、また従来の粒子が概ね塊状であるのに対して柱状で
ある特徴を有している。

【００１２】本発明の上記フルオロアルミン酸カリウム
の柱状粒子は、孔径７５μの篩透過率が２分間で５０％
以上であり、アルミニウム部材の乾式ろう付け用フラッ
クスとして最適な流動性を有する。ここで、孔径７５μ
の篩透過率とは、孔径７５μ（２００メッシュ）の篩を
備えた振とう機を用い、回転数２９０rpm 、タッピング
回数１５６回／分の条件下で透過試験を行い、篩投入量
に対する透過量を重量％で示した値である。上記フルオ
ロアルミン酸カリウムの柱状粒子は２分間の振とうで、
５０％以上の透過率を有する。本発明の乾式ろう付け用
フラックスは、孔径７５μの篩透過率が２分間で５０％
以上の上記フルオロアルミン酸カリウム粒子を主体とし
たものである。なお、上記粒子を主体とするとは上記流
動性を有する粒子が９０重量％以上含有されていること
を云う。

【００１３】一般に、アスペクト比の大きい粒子は嵩密
度が大きい点で不利であると考えられるが、本発明の粒
子は粒子間の付着性が少なく、柱状粒子であるために粒
子間空隙が多く、流動用空気が流入し、粒子どうしが脱
離しやすいために良好な流動性を示し、付着閉塞性を生
じ難い粒子である。従来のフルオロアルミン酸カリウム
粒子は、既に述べたように、アスペクト比が１〜３であ
り、本発明の柱状粒子とは異なり塊状に近い粒子である
が、上記篩透過性は５〜１５％程度であり、本発明粒子
の約１／５程度と低い。

【００１４】

【製造方法】本発明のフルオロアルミン酸カリウムは以
下の方法によって得られる。即ち、２０％以下の濃度の
フッ酸に、水酸化アルミニウムをモル比でＡｌ：Ｆ＝
１：４〜４．５となる範囲で徐々に溶解し、この溶液を
７５〜８５℃の温度に保持してフルオロアルミン酸溶液
を得る。その後、このフルオロアルミン酸溶液に濃度１
５％以下の水酸化カリウム溶液を反応終了時のスラリー
濃度が１８％以下となるように少量づつ添加し、例えば
少量づつ滴下して溶液を中和することによりフルオロア
ルミン酸カリウムの沈澱物を得る。このスラリーを固液
分離後、乾燥して本発明の柱状粒子が得られる。水酸化
カリウム溶液の添加量は、上記条件を満たし、かつ反応
終了時の溶液ｐＨが１〜９、好ましくは５〜８となる量
である。

【００１５】Ａｌ：Ｆのモル比が上記範囲を外れるとフ
ルオロアルミン酸カリウムを安定に得ることができな
い。また、反応温度が７５℃未満であると、Ｋ₂ＡｌＦ
₅の割合が増加し、ろう付け用フラックスとして適さ
ず、一方、８５℃を超えるとフッ酸の損失により、安定
して柱状結晶が得られない。カリウム源である水酸化カ
リウム溶液は濃度１５％以下のものを用いる。濃度がこ
れより高いと反応終了時のスラリー濃度が１８％を越え
て柱状粒子の結晶ができ難くなる。

【００１６】本発明の製造方法では、反応終了時のスラ
リー濃度が１８％以下であることが本質的に重要であ
る。従来の製造法（特公平1-60360 号記載の方法など）
では、製造コストの点からスラリー濃度を高くしている
が、本発明では、反応終了時のスラリー濃度を上記範囲
に抑えることにより、流動性に優れた柱状結晶粉体を得
ることに成功した。なお、ここでスラリー濃度とは、固
液混合物における固体成分の含有量（重量％）をいう。
スラリー濃度が１８％よりも高いと柱状の結晶が得られ
ない。なお、スラリー濃度が５重量％未満の場合、生産
性が低く経済性が低下するので、５％以上とすることが
好ましい。かかるスラリー濃度を実現するため、フッ酸
の濃度は２０％以下、好ましくは５〜２０％とし、水酸
化カリウム濃度は１５％以下、好ましくは５〜１５％以
下とする。

【００１７】上記製造方法によって得られるフルオロア
ルミン酸カリウム粒子は、Ｘ線回折による測定結果によ
れば、ＫＡｌＦ₄、Ｋ₂ＡｌＦ₅およびＫ₃ＡｌＦ₆の
化学組成で表わされる３種類の結晶が混在したものであ
り、典型的には、ＫＡｌＦ₄：Ｋ₂ＡｌＦ₅：Ｋ₃Ａｌ
Ｆ₆がモル比で１：0.10〜0.30：0.05〜0.20の範囲で含
有されている。結晶形は柱状結晶で、融点は５６０〜５
６５℃であることを特徴とする。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す。なお本実施例
は本発明の例示であり、本発明の範囲を限定するもので
はない。実施例１容量２リットルのポリエチレン製ビーカーに１８．３％のフ
ッ酸を６４５ｇ（HF純量：5.9 モル）満たし、１０９ｇ
（1.35モル）の水酸化アルミニウム粉末を徐々に入れ、
弱めに撹拌しながら水浴で８０±１℃に保温した。この
溶液に、１０％水酸化カリウム溶液９５８ｇ（ KOH純
量：1.71モル）をチューブポンプで２４０分間かけて滴
下し、中和反応を進めて沈澱を析出させた。濾液のｐＨ
値は８であった。反応終了後、濾過乾燥し、２１０ｇの
フルオロアルミン酸カリウム粒子を得た（収率９７
％）。得られた結晶粒子を電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、図１に示すように、結晶形は従来見られない柱状形
であることが確認された。またこの結晶粒子は図２のＸ
線回折グラフに示すように、ＫＡｌＦ₄、Ｋ₂ＡｌＦ₅
およびＫ₃ＡｌＦ₆の混合したものであって、その混合
比は約１００：１１：４（モル比）であった。

【００１９】実施例２〜３フッ酸、水酸化カリウム溶液の濃度およびスラリー濃度
を次表に示す値に代えた他は実施例１と同様の方法によ
りフルオロアルミン酸カリウムの柱状粒子を得た。実施
例１の結果と共にその融点、結晶形態を次表に示した。フッ酸濃度 KOH濃度スラリー濃度平均粒径融点結晶形態実施例１ 18.3％ 10％ 15.0％ 15.8μ 562 ℃ 柱状粒子実施例２ 18.5％ 9％ 13.5％ 17.3μ 560 ℃ 柱状粒子実施例３ 18.3％ 15％ 18.0％ 12.5μ 563 ℃ 柱状粒子

【００２０】比較例１容量２リットルのポリエチレン製ビーカーに18.3％のフッ酸
を９２２ｇ（HF純量：8.4 モル）満たし、この容器に１
５６ｇ（２モル）の水酸化アルミニウム粉末を徐々に入
れ、弱めに撹拌しながら水浴で８０℃に保温した。これ
に、２０％水酸化カリウム溶液６８４ｇ（ KOH純量：2.
44モル）をチューブポンプで２４０分間かけて滴下し中
和反応を進めてフルオロアルミン酸カリウム結晶を析出
させた。反応終了後、濾過乾燥し、２９３ｇの結晶を得
た（収率９４％）。なお、濾液のｐＨ値は７であった。
得られた結晶粒子を電子顕微鏡で観察したところ、図３
に示すように、その大部分は塊状、立方体状あるいは板
状の結晶であり、柱状結晶は殆ど認められなかった。

【００２１】比較例２・３フッ酸、水酸化カリウム溶液の濃度およびスラリー濃度
を次表に示す値に代えた他は実施例１と同様の方法によ
りフルオロアルミン酸カリウムを得た。比較例１の結果
と共にその収率、融点、結晶形態を次表に示した。フッ酸濃度 KOH濃度スラリー濃度平均粒径融点結晶形態比較例１ 18.3％ 20％ 19.0％ 7.2 μ 564 ℃ 立方塊状比較例２ 20.0％ 20％ 22.3％ 7.0 μ 565 ℃ 立方塊状比較例３ 20.0％ 25％ 25.8％ 6.2 μ 570 ℃ 立方塊状

【００２２】（１）粒度測定実施例１〜３と比較例１〜３の結晶粒子および市販のフ
ルオロアルミン酸カリウムからなるフラックス（森田化
学製、カリヘミー社製）について、遠心沈降光透過法
（0.3 ％水スラリー状態を超音波分散により５分間分散
後、自然沈降測定部による光透過量の増加と遠心沈降測
定部により微細粒子の測定を合算して粒度分布を測定す
る方法）により平均粒径を測定した。この結果を表１に
纏めて示した。

【００２３】（２）篩通過性試験流動性の評価は、２００メッシュ（口径７５μ）の篩を備え
た回転型篩分け振とう機を用い、回転数２９０rpm 、タ
ッピング回数１５６回／分の条件下で、篩通過試験を行
なった。結果を図４に示す。図示するように本発明品
は、２分間で６０重量％が通過しており、振とう時間１
０分では透過重量が約９０％に達する。一方、従来品
Ａ、Ｂの透過率は２分間振とうで約２０％、約１０％で
あり、１０分間振とう後においても従来品Ａは約５０％
程度に止まり、従来品Ｂは２分間振とうした場合と殆ど
変わらない。２分間振とうの結果を比較すると本発明品
は従来品の約５倍の透過率を有する。

【００２４】上記篩通過性試験により、本発明のフラッ
クス粒子と従来のフラックス粒子Ａ，Ｂ，Ｃについて篩
透過率を求め、アスペクト比との関係を調べた。この結
果を図５に示す。図示するように、従来品はアスペクト
比が２以下、篩透過率が２０％以下である。一方、本発
明品はアスペクト比が約８であり、塊状の従来品に対し
て細長い柱状結晶であって、篩透過率も６０％程度であ
る。グラフ上の位置から本発明品と従来品とは明らかに
異なるものであることがわかる。

【００２５】（３）ろう付け使用試験乾式ろう付け用フラックスの塗布装置を用いて、実施例
１〜４、比較例および従来品のフラックスの塗布試験な
らびに塗布条件下での流動性・付着性の評価を行なっ
た。フラックスの吹付け装置は、図６に示すように、フ
ラックス粉体を溜めるホッパ１と粉体を吸込んで被ろう
付け部に吹き付ける粉体ポンプ２を備えており、ホッパ
１にはその底部から空気が導入され、槽内の粉体が流動
状態に保たれる。フラックス粉体は管路１４、１５を通
じて槽内に導入された搬送用空気と噴射用空気により、
管路１０を経て噴射ガン３に供給され、ここから噴射さ
れてコンベア４上の被ろう付け部に吹き付けられる。余
分のフラックスはブース５内のスクリーン９を通り、回
収ホッパー８に落下し、粉体ポンプ２および管路１１を
経てホッパー１に循環され、繰り返し使用される。

【００２６】上記装置に試料粉体約２０Kgを投入し、流
動化用空気：０．５〜４kg/cm ²、搬送用空気：４．２
kg/cm ²、噴射用空気：２．８kg/cm ²の条件下でフラ
ックス粉末の吹付け試験を行った。実施例１〜４のフラ
ックス粉末粒子は、２４時間継続して装置内を循環させ
て使用してもガンからの粉体の噴射が脈動したり、管路
などの閉塞や噴射停止等の現象を生じることがなく付着
閉塞性がないことが確認された。一方、従来品のフラッ
クスは装置内の循環開始後１０分以内にガンからの噴射
粉体が脈動を始め、その後１時間以内にガンからの噴射
が停止した。運転を止め、装置内を点検すると粉体ポン
プ内および管路にフラックスが付着しており、管路が閉
塞されていた。

【００２７】

【発明の効果】本発明のフルオロアルミン酸カリウムは
柱状粒子であり、優れた流動性を有し、付着閉塞性がな
く、また融点も低くろう付け性も安定しているうえ、腐
食性も低い。このため、アルミ部材ろう付け用フラック
ス、特に乾式ろう付け用フラックスとして好適であり、
自動車のラジエーター等の各種のアルミ部材の組み立て
に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のフルオロアルミン酸カリウムの粒子
構造を示す電子顕微鏡写真（倍率5000倍）。

【図２】実施例１のフルオロアルミン酸カリウムのＸ線
回折チャート。

【図３】比較例１のフルオロアルミン酸カリウムの粒子
構造を示す電子顕微鏡写真（倍率1000倍）。

【図４】本発明のフルオロアルミン酸カリウム粒子と従
来品について篩通過性試験の結果を示すグラフ。

【図５】本発明のフルオロアルミン酸カリウム粒子と従
来品についての篩通過性試験とアスペクト比の関係を示
すグラフ。

【図６】乾式ろう付け装置の概略図。

【符号の説明】

１−ホッパー、２−粉体ポンプ、３−噴射ガン４−コンベア、５−ブース、９−スクリー
ン１０、１１、１４、１５−管路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径が１２〜２０μｍであり、アスペ
クト比が５〜１０の柱状粒子であることを特徴とするフ
ルオロアルミン酸カリウム粒子。
【請求項２】孔径７５μの篩透過率が２分間で５０重
量％（以下％）以上である請求項１のフルオロアルミン
酸カリウム粒子。
【請求項３】請求項２のフルオロアルミン酸カリウム
柱状粒子を主体とするアルミニウム部材ろう付け用フラ
ックス。
【請求項４】濃度２０％以下のフッ酸に、水酸化アル
ミニウムをモル比でＡｌ：Ｆ＝１：４〜４．５となる範
囲に溶解し、溶液温度を７５〜８５℃に保持して得たフ
ルオロアルミン酸溶液に、濃度１５％以下の水酸化カリ
ウム溶液を反応終了時のスラリー濃度が１８％以下とな
るように添加して中和することを特徴とするフルオロア
ルミン酸カリウム柱状粒子の製造方法。
【請求項５】終了時のｐＨが１〜９、好ましくは５〜
８となるように水酸化カリウムを少量ずつ添加する請求
項４の製造方法。