JPH08164492A - フラックス含有アルミニウム合金ろう材 - Google Patents

フラックス含有アルミニウム合金ろう材

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JPH08164492A JP30636294A JP30636294A JPH08164492A JP H08164492 A JPH08164492 A JP H08164492A JP 30636294 A JP30636294 A JP 30636294A JP 30636294 A JP30636294 A JP 30636294A JP H08164492 A JPH08164492 A JP H08164492A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低融点でフラックスの均一供給が容易であ
り、かつろう付性の良いフラックス含有アルミニウム合
金ろう材の提供を目的とする。 【構成】 ろう材成分およびフラックス成分を含有し、
かつそのろう材成分とフラックス成分とが重量比で9
9.9:0.1〜70:30の割合で配合されたフラッ
クス含有アルミニウム合金ろう材であって、前記ろう材
成分は、Cu:20〜28wt%、Si:3〜8wt%を含
有し、さらにIn:0.02〜0.2wt%、Bi:0.
05〜0.4wt%、Sn:0.05〜0.4wt%のうち
の1種または2種以上を含有し、残部Alおよび不可避
不純物からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、鋳物材などの低融点
アルミニウム合金材のろう付に使用されるフラックス含
有アルミニウム合金ろう材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】低融点アルミニウム合金材のろう付品の
製造においては、AC4CAl合金やAC2BAl合金
等の鋳物材が使用され、またその融点上の制約により5
50℃以下の温度でろう付する必要がある。このような
温度条件に適合するろう材として、従来は15wt%程度
のAlを含有するZn−Al系合金ろう材が用いられて
いた。
【0003】ところで、置きろうによってろう付する場
合、接合部材の形状によってはろう材を水平位置から傾
斜させて置かなければならないことがある。例えば、後
述のこの発明の実施例(図1)で示すような筒状部品
(1)と管(2)とのろう付では、管(2)の端部を筒
状部品(1)の孔内に、全周に亘って若干の隙間が存在
するように差し込んだ状態で傾斜させ、筒状部品(1)
の上部にリング状に成形したろう材(3)を置いてろう
付する。しかし、このような傾斜姿勢でろう付すると、
前述のZn−Al系合金ろう材は比重が大きいために毛
細管現象が重力に負け、傾斜上部では溶融ろう材は前記
隙間に充填されず下方に流れ落ち、ろう切れ状態とな
る。
【0004】そこで本出願人は、先に、Zn−Al系合
金ろう材よりも比重が小さく、傾斜したろう付姿勢でも
ろう切れが発生しにくい低温ろう付用ろう材を開発した
(特願平6−170582号)。このろう材は、Al−
Cu−Si系三元合金からなり、比重がZn−Al系合
金の約1/2であるため、傾斜姿勢でろう付してもろう
切れが発生しにくいというものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、低融点アル
ミニウム合金材のろう付では、通常のアルミニウム材の
ろう付と同じく、接合部に生じた酸化物を除去して良好
な接合を行うためにフラックスが使用される。フラック
スの供給方法としては、フラックス懸濁液の塗布による
供給、ろう付雰囲気中へガス状フラックスの供給などが
一般的である。しかし、これらの供給方法では、ろう付
作業が面倒である、フラックス供給量の均一化が困難で
ある、過剰量のフラックスがろう付品を汚染してろう付
品の外観品質や表面処理性を低下させる等の問題点があ
った。当然、前述のAl−Cu−Si系合金からなる低
温ろう付用ろう材も同様の問題を包含している。
【0006】さらに、ろう材はろう付温度が低くなるほ
ど流れ性が悪くなるため、特に低融点のアルミニウム合
金材のろう付には流れ性の良いろう材が必要となり、ま
た傾斜角度が大きくなる場合も流れ性の良いろう材が必
要となる。しかし、前述のろう材は、ろう付条件が厳し
い場合にはろうの流れ性が不十分であり、より一層ろう
の流れが良くろう付性の良い低温ろう付用ろう材が希求
されている。
【0007】この発明は、前記問題点を解消することを
目的として、低融点でフラックスの均一供給が容易であ
り、かつろう付性の良いフラックス含有アルミニウム合
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】この発明にかかるフラッ
クス含有アルミニウム合金ろう材は、前記目的を達成す
るために、ろう材成分およびフラックス成分を含有し、
かつそのろう材成分とフラックス成分とが重量比で9
9.9:0.1〜70:30の割合で配合されたフラッ
クス含有アルミニウム合金ろう材であって、前記ろう材
成分は、Cu:20〜28wt%、Si:3〜8wt%を含
有し、さらにIn:0.02〜0.2wt%、Bi:0.
05〜0.4wt%、Sn:0.05〜0.4wt%のうち
の1種または2種以上を含有し、残部Alおよび不可避
不純物からなることを特徴とするものである。
【0009】この発明のフラックス含有アルミニウム合
金ろう材は、ろう材成分とフラックス成分とにより構成
される。
【0010】前記ろう材成分は、Al、CuおよびSi
を主成分とする。CuおよびSiはろう材の融点を下げ
る効果がある。ろう材成分組成において、Cu含有量が
20%未満あるいはSi含有量が3wt%未満では低温で
ろう付可能なまでに融点を降下させるに至らず、Cu含
有量が28wt%あるいはSi含有量が8wt%を超えると
フラックスを混合しての固形化あるいは固形化後の成形
性が悪くなる。したがって、Cu含有量は20〜28wt
%とする必要があり、Cu含有量の好ましい下限値は2
2wt%であり、好ましい上限値は26wt%である。ま
た、Si含有量は3〜8wt%とする必要があり、好まし
い下限値は5wt%、好ましい上限値は7wt%である。
【0011】前記ろう材成分において、In、Biおよ
びSnは微量を添加することによりろう付性向上に効果
がある。In含有量が0.02wt%未満、Bi含有量が
0.05wt%未満、Sn含有量が0.05wt%未満の場
合には、それぞれろう付性向上効果に乏しく、In含有
量が0.2wt%、Bi含有量が0.4wt%、Sn含有量
が0.4wt%を超えてもろう付性向上効果が飽和する。
したがって、In含有量は0.02〜0.2wt%とする
必要があり、好ましい下限値は0.05wt%、好ましい
上限値は0.1wt%である。Bi含有量は0.05〜
0.4wt%とする必要があり、好ましい下限値は0.1
wt%、好ましい上限値は0.2wt%である。Sn含有量
は0.05〜0.4wt%とする必要があり、好ましい下
限値は0.1wt%、好ましい上限値は0.2wt%であ
る。前記微量添加元素は、ろう材成分組成に1種でも含
有させることでろう付性を改善できるが、任意の2種以
上を併用することにより相乗的にろう付性を向上させる
ことができ、ひいてはろう付性に優れたろう付品の提供
が可能となる。
【0012】また、前記各成分以外にもろう材の諸機能
を向上させるための成分を添加しても良い。例えば、F
eは、Al−Cu−Si系三元合金の融点をさらに降下
させる効果がある。このような目的のためのFe含有量
は、0.3〜0.8wt%が良い。
【0013】また、前記フラックス含有アルミニウム合
金ろう材を構成するもう1つの成分であるフラックス成
分は、その融点が前記ろう材成分の融点以下のものであ
れば特に限定されるものではなく、弗化物系または塩化
物系のフラックスを使用できる。弗化物系フラックスと
しては、例えば45.8%KF−54.2%AlF
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,KAlF,K
AlF、AlF、CsF、BiF、LiF等を
用いれば良い。また、塩化物系フラックスとしては、例
えばBaCl、NaCl、KCl、ZnClを主成
分とするものが良く、BaCl−NaCl−KClの
三元共晶組成のものはその代表例である。
【0014】さらに、前記フラックス含有アルミニウム
合金ろう材の組成において、前記ろう材成分とフラック
ス成分との含有比率は重量比で99.9:0.1〜7
0:30であることを要する。これは、フラックス量が
99.1:0.1よりも少なくなると十分なフラックス
作用を発揮できず良好な接合が困難となり、一方70:
30を超えてフラックス量が多くなると脆くなって固形
化が困難となるからである。ろう材成分とフラックス成
分との特に好ましい比率は、重量比で99:1〜85:
15であり、さらには98:2〜90:10の範囲が好
ましい。
【0015】この発明に係るフラックス含有アルミニウ
ム合金ろう材は、一般には、Al粉末、Cu粉末、Si
粉末、In粉末等のろう材成分粉末およびフラックス成
分粉末を所定割合で混合し、この混合粉末を圧粉固化し
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、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。しかし、ろう材の密度が理論値より
も著しく低くなると、前記材料粉末が固化しているもの
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、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アルミニウム合金ろう材とし
ての機能に劣るものとなるため、理論値に対して90%
以上であることが好ましい。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
ましい。なお、このような方法でフラックス含有アルミ
ニウム合金ろう材を製造する場合、出発材料として必ず
しもAl、Cu、Si、In等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等を用いても
良いし、これらを併用しても良い。
【0016】
【作用】この発明にかかるフラックス含有アルミニウム
合金ろう材は、ろう材成分とともに所定量のフラックス
成分を含有しているため、接合部への適量かつ均一量の
フラックス供給が容易である。また、ろう材成分は、A
l、CuおよびSiを主成分とするために、低融点であ
って550℃以下の低温でろう付可能であるとともに、
比重が小さいために傾斜姿勢でろう付しても重力に負け
ることなく溶融ろうは毛細管現象により傾斜上部の隙間
にも充填される。さらに、所定量のIn、Bi、Snの
うちの1種または2種以上が含有されているために、ろ
うの流れ性が改善されて一段と優れたろう付性を発現す
る。特に、前記各添加元素群において2種以上を併用す
ることにより、ろう材のろう付性は相乗的に向上する。
【0017】
【実施例】次に、この発明のフラックス含有アルミニウ
ム合金ろう材の具体的実施例について説明する。
【0018】ろう材成分として、平均粒径44μmのA
l粉末、平均粒径44μmのCu粉末、平均粒径5μm
のSi粉末、それぞれ平均粒径1μmのIn粉末、Bi
粉末、Sn粉末およびFe粉末を使用した。また、フラ
ックス成分として、弗化物系フラックスおよび塩化物系
フラックスを使用した。弗化物系フラックスは、平均粒
径15μmの65mol%AlF−35mol%Cs
F、および平均粒径15μmの55mol%BiF
45mol%LiFの2種類であり、塩化物系フラック
スは、BaClを主成分とする関東冶金株式会社製の
「STF−AD」、ZnClおよびLiFを重量比で
93.5:5:1.5の割合で混合したものである。
【0019】フラックス含有アルミニウム合金ろう材の
製造に際し、まず前記粉末材料を後掲の表1に示す割合
で配合して混合粉末を調製した。そして、前記混合粉末
をA1100からなる直径3インチ×高さ200mmの円
筒形の缶に充填して封缶し、前記容器を400℃の炉中
に配置し、缶の上部に設けた配管ピンチから脱ガスして
1Torr以下の真空下で加熱した。次いで、前記配管ピン
チを溶接して缶を密封し、400℃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、前記缶
を切削除去したのち、前記圧粉体を大気中で400℃に
加熱して直径3.3mmの線状に押出した。
【0020】表1の各実施例および各比較例に示す組成
のフラックス含有アルミニウム合金ろう材についてろう
付試験を行った。
【0021】(ろう付試験)まず、各フラックス含有ア
ルミニウム合金ろう材を400℃に加熱し、リング状に
曲げ加工した。次に、図1に示されているように、AC
4CAl合金鋳物またはAC2BAl合金鋳物からなる
筒状部品(1)とA6063Al合金からなる管(2)
とを、管(2)の端部を筒状部品(1)の孔内に、全周
に亘って若干の隙間が存在するように差し込んだ状態で
傾斜させて仮組した。そして、筒状部品(1)の上部に
前記リング状フラックス含有アルミニウム合金ろう材
(3)を配置し、窒素雰囲気で540℃×1分間加熱し
てろう付を行った。ろう付姿勢は、水平状態からの傾斜
角度(θ)を45度および90度の2種類に設定した。
ろう付後、各ろう付品について接合部の目視観察して、
ろう材の充填率によりろう付性を評価した。評価結果を
表1に併せて示す。
【0022】
【表1】
【0023】表1の結果より、この発明にかかるフラッ
クス含有アルミニウム合金ろう材は、接合部にろう材と
同時にフラックスを供給して、簡単な作業で低温におけ
るろう付を達成できるとともに、In、Bi、Snの1
種または2種以上を添加することによってろう付性が向
上することを確認しえた。また、このようなろう付性の
向上によりろう付姿勢の如何にかかわらずろう切れのな
い良好なろう付が可能であることも確認しえた。特に、
2種類の微量元素を併用したときには、顕著なろう付性
の向上が認められ、90度という傾斜姿勢でも良好なろ
う付を行うことができた。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のフラッ
クス含有アルミニウム合金ろう材は、ろう材成分および
フラックス成分を含有し、かつそのろう材成分とフラッ
クス成分とが重量比で99.9:0.1〜70:30の
割合で配合されたフラックス含有アルミニウム合金ろう
材であって、前記ろう材成分は、Cu:20〜28wt
%、Si:3〜8wt%を含有し、さらにIn:0.02
〜0.2wt%、Bi:0.05〜0.4wt%、Sn:
0.05〜0.4wt%のうちの1種または2種以上を含
有し、残部Alおよび不可避不純物からなるため、接合
部への適量かつ均一量のフラックス供給を容易に行え、
ろう付作業を簡素化できる。また、前記ろう材成分組成
により、比重が小さく、かつ550℃以下の低温ろう付
においても優れたろう付性を発現し、ろう付姿勢の如何
にかかわらず良好なろう付を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例において、ろう付試験の方法を示す縦
断面図である。
【符号の説明】
1…筒状部品 2…管 3…フラックス含有アルミニウム合金ろう材
───────────────────────────────────────────────────── 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 B23K 35/40 G C22C 21/00 D

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ろう材成分およびフラックス成分を含有
    し、かつそのろう材成分とフラックス成分とが重量比で
    99.9:0.1〜70:30の割合で配合されたフラ
    ックス含有アルミニウム合金ろう材であって、 前記ろう材成分は、Cu:20〜28wt%、Si:3〜
    8wt%を含有し、さらにIn:0.02〜0.2wt%、
    Bi:0.05〜0.4wt%、Sn:0.05〜0.4
    wt%のうちの1種または2種以上を含有し、残部Alお
    よび不可避不純物からなることを特徴とするフラックス
    含有アルミニウム合金ろう材。
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