JPH1024391A

JPH1024391A - フラックス含有アルミニウムろう材の製造方法

Info

Publication number: JPH1024391A
Application number: JP18075896A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Osame; 康弘納
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Showa Aluminum Can Corp
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【目的】成形性に優れ、複雑形状の継手に対しても使
用できるフラックス含有アルミニウムろう材の製造方法
を提供を目的とする。【構成】ろう材成分粉末およびフラックス成分粉末の
混合粉末を加圧することにより圧粉体に成形固形化し、
次いで該圧粉体を加熱したのち、所要形状に二次成形す
るフラックス含有アルミニウムろう材の製造方法におい
て、前記ろう材成分粉末は、粒径が１〜３００μｍであ
り、かつ表面の酸化膜の厚さが５０オングストローム以
下に規制され、前記フラックス成分粉末は粒径が１〜１
００μｍとなされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アルミニウム材
またはアルミニウム材と異種金属材とのろう付に使用さ
れるフラックス含有アルミニウムろう材の製造方法に関
するものである。

【０００２】なお、この明細書において、「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用
いる。

【０００３】

【従来の技術】近年、アルミニウム材、あるいはアルミ
ニウム材と異種金属材のフラックスろう付において、塩
化物系フラックスに替わって、非腐食性であり後洗浄を
必要としない弗化物系フラックスが多用されている。ま
た、フラックスは塗布等によりろう材とは別途供給され
る。しかし、弗化物系フラックスは塩化物系のものより
も融点が高く母材との融点差が少ないために、ろう付温
度を厳密に管理する必要が生じる。そのため、比較的一
定温度を維持しやすい炉中ろう付では弗化物系フラック
スを使用するろう付法が普及しているが、トーチろう付
のような厳密な温度制御ができない加熱方法では弗化物
系フラックスの使用が困難であった。

【０００４】そこで、本出願人は、ろう材とフラックス
とを接合部に同時供給して、ろう付の温度管理の厳格性
を緩和できるフラックス含有アルミニウムろう材を開発
した（特願平３−３４６９９４号等）。このフラックス
含有アルミニウムろう材は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ等のろう
材成分およびフラックス成分とが共存し均一に分布した
ものであって、各成分粉末を所定割合で混合してこれを
圧粉固形化し、さらに継手形状に応じて押出、圧延等に
より板、線、棒等に二次成形し、あるいはさらに三次成
形されたものである。このようなフラックス含有アルミ
ニウムろう材の提供により、厳格な温度制御の困難な加
熱方法においても弗化物系フラックスを使用できるよう
になった。

【０００５】また、本出願人は、前記フラックス含有ア
ルミニウムろう材の製造方法として、金型内に材料粉末
を充填し、材料粉末が金型に熱融着しない程度の温間ま
たは常温でプレスして圧粉体に成形固形化し、離型後さ
ら所要形状に二次成形する方法を開発した（特願平７−
３８５３８号）。この方法によれば、比較的低い温度で
圧粉することにより、材料粉末の熱劣化を抑制して高品
質のろう付性を得るとともに、製造設備や工程が簡単で
あり、金型の繰返し使用により製造コストを低くできる
という特長がある。さらに、圧粉固形化および二次成形
のための加熱を非酸化雰囲気で行うことにより、材料粉
末の酸化を抑制して一層ろう付性の良いろう材を製造す
ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
方法により製作したろう材は、単純な形状であれば二次
成形において問題なく所要形状が得られるが、複雑形状
の押出や、さらに三次成形するとろう材が割れるなど、
成形性が悪く目的形状が得られないことがあった。その
ため、継手形状によっては、置きろうやさしろうによる
ろう付ができないという問題点があった。

【０００７】なお、圧粉温度を上げて材料粉末を完全に
熱融着させれば、二次成形あるいは三次成形時の成形性
が向上するが、金型にも融着して圧粉体を離型ができな
くなるとともに、加熱による材料粉末の熱劣化によるろ
う付性の低下を抑制するための圧粉雰囲気に一層厳しい
条件が必要となる。そのため、製造設備、工程管理、製
造コスト等の点で、上述したような低温で圧粉成形する
メリットがなくなってしまう。

【０００８】この発明は、このような技術背景に鑑みて
なされたものであって、成形性に優れ、複雑形状の継手
に対しても使用できるフラックス含有アルミニウムろう
材の製造方法を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果、成形性の良否にろう材成分粉末の表面の酸化膜が
深く関与していることに着目し、この発明の完成に至っ
た。

【００１０】即ち、この発明のフラックス含有アルミニ
ウムろう材の製造方法は、ろう材成分粉末およびフラッ
クス成分粉末の混合粉末を加圧することにより圧粉体に
成形固形化し、次いで該圧粉体を加熱したのち、所要形
状に二次成形するフラックス含有アルミニウム合金ろう
材の製造方法において、前記ろう材成分粉末は、粒径が
１〜３００μｍであり、かつ表面の酸化膜の厚さが５０
オングストローム以下に規制され、前記フラックス成分
粉末は粒径が１〜１００μｍとなされている、ことを特
徴とするものである。

【００１１】この発明におけるろう材成分粉末とは、ア
ルミニウムまたはその合金材のろう付にろう材として使
用できる金属粉末をいう。一般的には、Ａｌ−Ｓｉ系合
金粉末やＡｌ、Ｓｉ等の単体粉末の混合物が使用され
る。この発明はろう材成分組成を限定するものではない
が、良好なろう付を達成するために、例えばＡｌ−３〜
１５wt％Ｓｉ合金を推奨できる。また、これらの基本成
分に、ろう材の諸性質を向上させるために、他の任意成
分の１種または２種以上を添加することも好ましい。

【００１２】また、フラックス成分粉末としては、非腐
食性でありろう付後の残留フラックスを除去する必要が
ないことから、弗化物系フラックスを用いる。フラック
スは、ろう材の融点との関係で６０５℃以下で溶融する
ものが好ましい。具体的には、一般式；Ｋ_αＡｌ_α＋３
（αは１以上の整数）で表されるＫＡｌＦ_４，Ｋ_２Ａｌ
Ｆ_５およびＫ_３ＡｌＦ_６、ＫＦとＡｌＦ_３との混合物ま
たは共晶組成物、フルオロアルミン酸カリウム錯体等の
Ｋ−Ｆ系フラックスを例示できる。また、さらに融点の
低いフラックスとしてＣｓ−Ｆ系である、Ｃｓ_αＡｌ
_α＋３（αは１以上の整数），ＣｓＦとＡｌＦ_３との混
合物または共晶組成物、フルオロアルミン酸セシウム錯
体等を例示できる。

【００１３】前述のろう材成分粉末およびフラックス成
分粉末は、所定割合で混合し、その混合粉末を圧粉体に
固形化する。良好な成形性を得るために、図１に示す圧
粉状態において、隣接するろう材成分粉末粒子(1) がプ
レスにより結合し、かつ粒子(1)(1)間の空隙(2)(2)にフ
ラックス成分粉末(3) が入り込んで、ろう材成分粉末
(1) とフラックス成分粉末(3) とが高密度かつ均一に分
布していることが好ましい。また、前記ろう材成分粉末
を十分に変形させ、隣接粒子間の接触面積を拡大して結
合力を可及的に高める必要がある。

【００１４】このような成形性の良い圧粉体に形成する
ために、この発明においては、使用するろう材成分粉末
およびフラックス成分粉末について次にように規定す
る。

【００１５】まず、ろう材成分粉末の粒子径は１〜３０
０μｍとする。粒子径が３００μｍを超えて大きくなる
と、粒子の全表面積における隣接粒子との接触面積の割
合が小さくなって結合力が弱くなるとともに、空隙部分
の体積が大きくなって脆くなり、成形性が低下する。ま
た、フラックス成分粉末との均一分布の妨げともなる。
一方、１μｍ未満では粉末の流動性が劣って金型への粉
末充填性が悪くなることや、ハンドリング性や安全性に
も問題があるために好ましくない。特に好ましい粒子径
は１０〜５０μｍである。

【００１６】また、図２に示すように、金属粒子である
ろう材成分粉末(1) の表面は硬い酸化膜(4) に覆われて
おり、この酸化膜(4) の存在が隣接粒子との結合を阻害
するとともに粒子の変形をも妨げている。ろう材成分粉
末の変形が不十分であると、隣接粒子との接触面積が小
さくなって結合力が低下し、ひいては圧粉体の成形性を
低下させる。そのため、この発明においては、ろう材成
分粉末の粒子径とともに表面の酸化膜(4) の厚さを規定
することにより圧粉体の成形性を確保している。具体的
には、ろう材成分粉末の粒子径が上記範囲であるとき、
酸化膜の厚さが５０オングストローム以下であれば、良
好な成形性が得られる。特に好ましい酸化膜の厚さは３
０オングストローム以下である。

【００１７】さらに、圧粉体密度を高めるために、ろう
材成分粉末の形状は球状粉であることが好ましい。球状
粉は、例えばアトマイゼーションにより製造され、アト
マイズ雰囲気を制御することにより粒子表面の酸化膜の
成長を抑制することができる。具体的には、Ｈ_２Ｏ濃度
が１００ppm 以下、Ｏ_２濃度が５００ppm 以下に制御さ
れたＮ_２ガス、Ａｒガス等の不活性雰囲気中であれば、
酸化膜厚さが５０オングストローム以下のろう材成分粉
末を製造することができる。

【００１８】また、成形性の良い圧粉体を製造するため
には、前記フラックス成分粉末の粒度調整も重要もであ
る。通常フラックス含有アルミニウムろう材におけるフ
ラックス含有量は３０wt％以下であってろう材成分より
も少ないために、均一分布を図るためにろう材成分粉末
よりも粒径を小さくする必要がある。そのため、フラッ
クス成分粉末は粒径が１〜１００μｍのものを使用する
必要がある。好ましい粒径は５〜２０μｍである。

【００１９】圧粉体の形成は、前記混合粉末を成形用金
型内に充填してこれを加圧することにより行う。ろう材
成分粉末は酸化膜の薄いものを使用しているため、温間
または常温で圧粉しても十分に粒子を変形させて高い結
合力を得ることができる。また、圧粉温度が低いため
に、材料粉末が酸化するおそれがなく、大気中でも圧粉
することができるが、非酸化雰囲気中で圧粉することに
よりさらにろう付性を向上させることもできる。

【００２０】そして、成形用金型から離型した圧粉体は
加熱して軟化させたのち、押出、圧延等により二次成形
を行って所要形状のフラックス含有アルミニウムろう材
とする。加熱温度は、二次成形が可能な程度に粒子が軟
化すれば良く完全に溶融させる必要はないので、２００
〜５５０℃が好ましく、特に３００〜４００℃が好まし
い。加熱雰囲気は、比較的圧粉体密度が低く多数の気孔
を含有している場合や前記加熱温度が高い場合は、ろう
材成分粉末が酸化しやすいため、ろう付性の低下防止を
目的として非酸化性雰囲気中で行うことが好ましいが、
比較的圧粉体密度が高い場合や加熱温度が低い場合で酸
化のおそれのないときは大気中で加熱しても良い。な
お、非酸化性雰囲気であれば真空あるいはＮ_２、Ａｒ等
の不活性ガス雰囲気のいずれでも良いが、真空の場合は
４Torr以下の高真空が好ましく、不活性ガス雰囲気の場
合はＨ_２Ｏ濃度が５００ppm 以下、Ｏ_２濃度が５００pp
m 以下に規制にされていることが好ましい。

【００２１】二次成形したフラックス含有アルミニウム
ろう材は、要すればさらに曲げ、引抜等の三次加工を行
う。この発明のろう材は成形性が良いため、これら加工
は冷間で行うことができる。

【００２２】

【実施例】次に、この発明のフラックス含有アルミニウ
ムろう材の製造方法の具体的実施例について説明する。

【００２３】ろう材成分として、後掲の表１に示す組成
の合金粉末を用意した。これらの合金粉末は、いずれも
アトマイゼーションにより微粉化して得た球状粉であ
り、アトマイズ雰囲気により金属粒子の表面に厚さの異
なる酸化膜が形成される。表１にアトマイズ雰囲気とそ
の結果として形成された酸化膜厚さを示す。また、フラ
ックス成分粉末として、粒径１０μｍのＣｓＡｌＦ_４粉
末、粒径１０μｍのＫＡｌＦ_４粉末および粒径２００μ
ｍＫＡｌＦ_４粉末を用意した。

【００２４】（フラックス含有アルミニウムろう材の製
造）まず、前記ろう材成粉末およびフラックス成分粉末
を重量比で８５：１５で配合し、良く撹拌してろう材成
分粉末とフラックス成分粉末とが均一に分布する混合粉
末を調製した。

【００２５】次に、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、大気中でプレスを
用い圧粉成形したところ、いずれも圧粉体となって固形
化した。さらに、前記圧粉体を、Ｈ_２Ｏ濃度が１００
ppm 以下、Ｏ_２濃度が１００ppm 以下に規制した窒素ガ
ス中で表１に示す温度（二次成形温度）に１２０分間加
熱した。続いて、この圧粉体を直径２mmの線状に押出し
た。

【００２６】上記方法により製造した各線状ろう材につ
き、さらにリング加工するとともに、ろう付試験を行っ
た。

【００２７】（リング加工性）各線状ろう材を冷間で直
径１０mmのリング状に１０００mmの長さで曲げ加工し
た。このときのリング加工性について、次の基準で評価
した。

【００２８】 ◎：１０００mmの長さのリング加工が可能でリング表面
も良好 ○：１０００mmの長さのリング加工が可能でリング表面
に割れ有り △：１０００mmの途中で割れてリング加工が困難 ×：割れてリング状に加工できない。

【００２９】（ろう付試験）ＪＩＳＡ３００３からな
る直径８mmのパイプの周面に円形の穴を明け、ＪＩＳ
Ａ６０６３からなるチャージバルブを組み付けるととも
に、接合部に前記リング状フラックス含有ろう材を置い
た。そして、自動トーチろう付機を用い、プロパンガス
および空気により加熱してろう付した。

【００３０】各ろう付品について、外観および断面を観
察して、次の基準でろう付性を評価した。なお、比較例
９については、リング加工時に割れたためにろう付試験
を行うに至らなかった。

【００３１】 ◎：フィレット形成状態および間隙充填性とも良好 ○：フィレット形成状態は良好、間隙充填性は不良 △：フィレット形成状態は不良

【表１】

【００３２】以上の試験結果より、粒度調整し、表面酸
化膜の厚さを規制したろう材成分粉末と粒度調整したフ
ラックス成分粉末とを用いた各実施例では、成形性、ろ
う付性がともに良好であった。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明は、ろう
材成分粉末およびフラックス成分粉末の混合粉末を加圧
することにより圧粉体に成形固形化し、次いで該圧粉体
を加熱したのち、所要形状に二次成形するフラックス含
有アルミニウムろう材の製造方法において、前記ろう材
成分粉末は、粒径が１〜３００μｍであり、かつ表面の
酸化膜の厚さが５０オングストローム以下に規制され、
前記フラックス成分粉末は粒径が１〜１００μｍとなさ
れているために、圧粉体の製造工程において、加圧によ
りろう材成分粉末粒子が十分に変形する。そのため、微
粉末に粒度調整されていることも相俟って、隣接粒子と
広い面積で接触して粒子間の結合力が高まる。またさら
にろう材成分ももフラックス成分も微粉末であるため
に、粉末が高密度に充填された圧粉体となり、前述の高
い結合力とも合わさって、該圧粉体の二次成形、あるい
はさらに三次成形おける成形性が向上し、複雑形状の継
手を製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧粉体の断面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【符号の説明】

１…ろう材成分粉末粒子３…フラックス成分粉末粒子４…酸化膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ろう材成分粉末およびフラックス成分粉
末の混合粉末を加圧することにより圧粉体に成形固形化
し、次いで該圧粉体を加熱したのち、所要形状に二次成
形するフラックス含有アルミニウムろう材の製造方法に
おいて、前記ろう材成分粉末は、粒径が１〜３００μｍであり、
かつ表面の酸化膜の厚さが５０オングストローム以下に
規制され、前記フラックス成分粉末は粒径が１〜１００
μｍとなされている、ことを特徴とするフラックス含有
アルミニウムろう材の製造方法。