JPS61232092A - ろう付け用フラツクス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カリウム、セシウムを含むフルオロアルミニ
ウム酸塩系のろう付け用フラックスに関するものである
。

〔従来技術とその問題点〕

従来カラアルミニウム材料あるいはアルミニウム合金材
料（以下単にＡｇ系材料という）のろう付けには、ろう
材としてＡｇ系材料より若干融点の低いアルミニウムー
シリコン（Ａｌｔ−８ｉ）共晶合金が主として使用さｎ
ている。また、ろう材がＡｇ系材料と良好に接合するた
めには、該Ａｇ系材料の表面に存在する酸化物被膜を除
去する必要がちム核酸化物被膜を除去するために、ろう
付け部へろう材とともにフラ；クスを適用する。最近用
いられつつおるフラックスとしては、フッ化カリウム（
ＫＦ）−フッ化アルミニウムＣＡｅＦ３）系の錯体から
なる非腐食性フラックスがある。このフフックヌはＫＦ
−ＡＤ、の共晶点で融解し、フラックスとして優れた作
用を有するが、溶融開始温度は５６０℃以上である。そ
れ故、使用するろう材は、５６０℃より数十℃高い融点
を有するものが必要とな夛、ろう付け時の加熱温度もこ
れに伴なって高くする必要がめる。

また、アセチレン炎等のトーチを使りてろう付けする場
合、ろう材およびフラックスの融点が高いと、ろう付け
温度の調整が難しく、ＫＦ−ＡｇＦ。

系フラックスを使用してろう付けするにはかなシ高度の
熟練を要するという問題点もめった。

本出願人は、フッ化セシウム（ＯｓＦ）−フッ化ア〜ミ
ニウム（Ａｌｌ’、　）系の組成物がＫＦ−ＡｇＦｓ系
フフックスに比べて極めて低い温度で溶融し。

且つマグネシウム（Ｍｇ）を含有するＡｇ糸材料に対し
ても有効なフラックス作用を有することを見出し、ろう
付け用フラックスおよびろう付け方法として既に出願し
た（特願昭６０−１０．１１４５および特禰昭６Ｏ−３
６８９）。

このＯｓ　Ｆ　Ａ　ｇ　Ｆ　ｘ系フラ、クスは、溶融開
始温度が４４０〜，１６０℃と低いため、ＫＦ−Ａｒｔ
Ｆｓ系フラックスに比べて１２０℃程度低い融点を有す
るろう材の使用が可能となり、それに伴ないろう付け時
の加熱温度も低くできる利点を有している。

しかしながら、やむを得ず高融点のろう材を使用しなけ
ればならない場合、（Ｃｕ含有ＡＪろう材を腐食環境に
おいて使用するＡｄ系材料には使えない場合等）フラッ
クスの溶融温度とろう付け温度との温度差が大きくなり
過ぎ、被ろう付け体が加熱によシろう付け温度まで到達
する間に、フラックスの昇華や酸化が進行し、フラック
スの大部分を有効に利用できないことがあつた。

そこで１本発明者らは、上記ＣｓＦ系のフラックスの長
所を残して溶融温度を適宜選択できるフラックスを得る
ために研究を進めた。

本発明の目的は、ろう付け温度に対応させて溶融温度を
４７ＩＯ℃〜５８０℃の範囲内に調整することができ、
且つＭｆを含有するＡｇ糸材料に対しても有効に作用す
る非腐食性のろう付け用レラックスを提供することであ
る。

Ｃ本発明の構成および作用〕 本発明は、単体化合物のモル％表示にて、フッ化カリウ
ムが６２モル％以下（０モル％を含まない）、フッ化セ
シウムが２〜７４（７４ｔ−含まない）モル％、フッ化
アルミニウムｆ、−２６〜６７モル％の組成を有し、カ
リウムおよびセシウムがフルオロアルミニウム酸塩とし
て存在し７．遊離のフッ化セシウム又はフッ化カリウム
を含まないことを特徴とするろう付け用フラックスであ
る。上記各単体化合物のモル％をギプスの三角座標によ
り示すと第１図のようになる。

すなわち２図中の直線ＡＢ、ＢＣ，ＣＤ、ＤＥおよびＥ
Ａで囲まれる斜線の範囲である。但し、直線ＢＣ上は含
まない。

本発明にかかるろう付け用フラックスにおいて、セシウ
ムおよびカリウムは１例えば、Ｏｓ３゜Ｋ５−５’　Ａ
ｅＦ　６．　Ｃ８２、に２−２．Ａ４’　Ｆ　５　・、
Ｈ２Ｏ，（３８ｊＫ　を　ｘ　Ａ　ｅ　Ｆ　ａ　（０≦
ｊく１）等で表わされるフルオロアルミニウム酸塩とし
て存在し、フルオロアルミニウム酸セシウムカリウム又
はフルオロアルミニウム酸セシウムフルオロアμミニウ
ム酸カリウムと総称される。

これらの化合物は、多くの種類の錯化合物として存在し
、同一組成であっても温度によシ変態し。

多種類の構造をナシうる。

本発明にかかるろう付け用フラックスの融点は−ｈｅＦ
ｓ、ＣｓＦおよびＫＦとしての単体表示を行なったとき
の組成割合によって変化する。第１図の斜線を施した範
囲内の組成を有するものは。

４４０〜５８０℃の温度で溶＠あるいは溶融を開始する
。

ＡｅＦ、’Ｄ割合が６７モル％を越えると、ろう付け時
フラックスの流動性が低くナシ、ろう付け性が低下する
。

また、　ＡｅＦ、の割合が２５モル％未満の場合には。

相対的に（３ｓＦ又はＫＦの割合が増加するので、遊離
のＯｓＦ、ＫＦを含むこととなシ、化合物は吸湿性を有
し、被ろう付け体を腐食させるおそれがある。

ＣｓＦが２モル％未満の場合には、得られる化合物は、
Ｍｇｔ−含有するＡｇ糸材料に対してフラツクスの効果
が樺めて低いので、　Ｍｆ含有Ａｅ系材料のろう付けに
適用することが困難となる。

ＫＦが６２モル％を越え、　Ａｔｓ、が２５モル％以上
の場合には、得られる化合物の溶融温度が５９０℃程度
となシ、フラックスとして使用することが困難となる。

ＫＦが４２モル％未満（０モル％を含まない）。

ＡｇＦ、が２６〜５３−Ｅ＝＃％の範囲およびＣｓＦが
２０〜３２モル％（２０モル％は含まない）、ＫＦが４
２〜５４−ｅｔＶ％、ＡＪＦが２６〜３８モＡ／％１（
ｉ−３８モル％は含まない）の範囲、すなわち第１図中
の直線ＡＢ、ＢＣ１（３Ｄ、ＤＦ、ＦＧ、ＧＥで囲まれ
る範囲（直線Ｂｅ、ＦＧ、ＧＥＥ上は含まない）度５２
１℃）ろう材等、ろう材の融点とフラックスの溶融温度
との整合が取りやすい。

従来から使用されているムｇ−８ｉ共晶合金ろう材をＫ
Ｆ−Ａ（？Ｆ、系のフラックスを使ってろう付けする場
合には、ろう材の融点と、フラックスの溶融湯−１ヤ、
８ゎ、。ｏ−ｃあ、、う、□ゆヤ、。やシやすさの点か
ら見れば、もう少し、温度差を必要としていた。本発明
にかかるろう付け用フラックスでは、溶融温度を５３０
℃以下のものを選択することができ、上記温度差を５０
℃以上にできるので、比較的融点の高いムｇ−８ｉ共晶
合金ろう材を使やたとしてもろう付け作業はやシやすく
なる。

本発明にかかるろう付け用フラックスは種々の方法で製
造することができる。

第１の方法として、フルオロアルミニウム酸カリウム、
フルオロアルミニウム酸セシウム、フルオロアルミニウ
ム酸セシウムカリウム、フッ化アルミニウムを一旦別々
に製造したのち、これらを適宜選択して前記組成割合と
なるように配合、混合する方法がある。この方法は、ろ
う付け作業場において目的とするフラックス組成を自由
に選択できる利点がある。

’ｔＩＩｊ２の方法として、ＡｅＦ、ＯｓＦおよびＫＦ
との粉末を所望の割合で混合し、これをルツボ中で加熱
溶融したのち、冷却して固化物とする。そうして、該固
化物を粉砕して０本発明にかかるろう付け用フラックス
を得る。この方法では上記加熱溶融中にＡｅＦ３が昇華
して、成分割合が低下しやすいので、あらかじめ多口に
加えておくのがよい。

第３の方法として、まずｈｇＦ、　、特にＡｅＦ、・３
Ｈ２０，Ｏ８ＦおよびＫＦの粉末を所定成分割合で混合
したものに、水を加えてペースト状もしくはスラリー状
とする。その後、これを常温で長時間放置するか、ある
いは１００℃以下の温度で約１時間放置する等、して熟
成する。この方法では水に難溶であるＡｇＦ、と可溶の
ＯｓＦとＫＦが徐々に反応してフルオロアルミニウムの
酸塩を生成する。

この方法では、ムｅＦｓ　、ＣｓＦ、ＫＦの混合物がい
ずれの成分も不足することなく、所望の組成のフルオロ
アルミニウム酸塩あるいは）〜オロアルミニウム酸塩と
ＡＪＦ、の混合組成物となる。

第４の方法として水酸化アルミニウム（Ａｅ（ＯＨ）ｓ
　）又は金属アルミニウムを、フッ化水素水溶液あるい
は水酸化セシウム（ＣｓＯＨ）と水酸ｒヒカリウム（Ｋ
ＯＨ）の混合水溶液のいずれか一方の水溶液に溶解する
。その後、他方の水溶液によってもう一方の水溶液を中
和すると混合水溶液中にフルオロアルミニウム酸塩が沈
殿する。

第５の方法として、Ａｅ（ＯＨ）３およびＣ！ｓＯＨと
ＫＯＨをフッ化水素水溶液中で混合、攪拌しながらアル
ミニウム（Ａｅ）、セシウム、カリウム、フッ素を反応
させて、フルオロアルミニウム酸塩全生成させる方法が
ある。

第５．４および５の方法では生成物を含む水溶液をその
まま乾燥するか、もしくは沈殿生成物であるフルオロア
ルミニウム酸塩を濾過し、濾過物が溶けない温度で加熱
乾燥してもよい。以上のようにして１本発明のろう付け
用フラックスとしてのフルオロアルミニウム酸塩を得る
ことができる。

なお、上記フラックスの製造に用いる原料には、アルカ
リ金属、アルカリ土類金属が数％程度含まれていてもろ
う付け性に悪影響を与えることはない。また、フラック
ス中に１ｔＯｚ　、１（ＯＲ）３等のアルミニウムの酸
化物、水酸化物あるいはフッ素および水酸基を含むアル
ミニウムの化合物が数モル％程度含まれていてもろう付
け性を悪化させることはない。

本発明にかかるろう付け用フラックスを用いて、ろう付
けする方法には、従来から行なわれている方法が適用で
きる。すなわち、該フラックス粉末を水あるいはアルコ
ール等の溶媒に分散させ。

ペースト状、スフリー状あるいは水分散懸濁液とし、こ
れをＡｇ系材料からなる＃け所望部へ供給する。

フラックスの供給は、はけ塗シ、スプレー塗布あるいは
浸漬する方法でよい。なお、フラックスの粒子の粒径は
、ろう付け所望部への供給容易さの点を考えて２０〜３
０μｍ以下とするのが望ましい。

ろう付け所望部へは、フラックスの他にろう材を供給す
る。ろう材としては、フラックスの融点より約１０〜１
００℃高い融点さらに５０〜１００℃高い融点を有する
ものがよい。フラックスの組成を変化させることによっ
て適当な溶融温度を調整することができるのでＡｅ−８
ｉ系共晶合金（Ｓｉ含有量７〜１２ｗｔ％）（Ａ４３１
３合金。

Ａ４０４７合金等）はもちろん、より融点の低いＡｇ−
８ｉ−Ｏｕ金合金Ａ４１４５合金、溶融開始温度：約５
２１℃）、Ａｇ−８ｉ−Ｃｕ−Ｚｎ合金（溶融開始温度
；約５１６℃）等を使用することも可能である。

次にろう付け所望部を加熱する。加熱手段としては、ト
ーチ加熱、加熱炉いずれによってもよい。炉中加熱の場
合には、大気雰囲気でもよいが。

窒素雰囲気等、非酸化性雰囲気で行うのがよい。

加熱を行うと、まずフラックスが溶融して。

Ａｇ系材料の表面のＡｌ１ｔｏｓと反応して、該ｈｇ、
　０゜が除去される。しかし、溶融したフラックスは。

Ａｇ系材料とは反応しない。

さらに温度が上昇すると、ろう材が浸融し。

Ａｈ（）ｓの除去されたＡｇ系材料の表面とよくなじみ
、ろう付け所望部に流動し充満する。この状態で被ろう
付け体を炉から出す等して冷却すると。

ろう材が固化し、ろう付け接合部が形成される。

なお、Ａｇ系材料にＭｇが含まれていても良好なろう付
け接合部を形成することができる。

ろう付け終了後のフラックス残渣は、水に難溶であシ、
Ａｅ系材料あるいは、ろう材を腐食させることがない。

また、被ろう付け体を構成する材料は上記ＡＮ系材料同
志はもちろんそれ以外にＡｇ系材料と鉄系、チタン糸、
二、ケル系金属材料等の組合せでもよい。

〔本発明の効果〕

本発明にかかるろう付け用フラックスは、その組成割合
を変化させることにより、従来のフルオロアルミニウム
酸カリウム系のフラックスのように一定融点のものに比
べて、４４０〜５８０℃の範囲内で任意の融点を選択す
ることができるので、使用するろう材を自由に選択する
ことができる。

また１Ｍｆを含有するＡｇ系材料の酸化膜を除去でき、
ろ９材の流動性を高めることができるので、ろう材はろ
う付所望部に均一に分散し、良好なろう付け接合部を得
ることができる。

ろう付け後のフラックス残渣は、ｌ系材料およびろう材
を腐食することがないので、ろう付け後被ろう付け体を
洗滌する必要がない。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を示す。

実施例１゜ ＯｓＦとＫＦとＡｅＦ、の粉末を第１表の実施番号１〜
１２に示す割合（モル％）に混合し〜ツボ内に入れ、窒
素気流中で融解し、冷却固化した。

そののち、固化物を２００メツシユ以下の粒度に粉砕し
９本発明にかかるろう付け用フラックスを得た。各フラ
ックスについてｆ、ＴＡ曲線およびＣＯ−Ｋ　ａ線によ
る回折線を調査した。Ｄ’ｌ’Ａ曲線から得た各フラッ
クスの融点を第１表に示す。またＸＡＩＡ回折から各フ
ラックスは複雑な錯塩であるとともに遊離のＫＦ及びＣ
ｓＦが存在していないことがわか−た。実施番号１２の
ＤＴＡ曲線およびＣ０−Ｋａ線による回折図形をそれぞ
れ第２図および第３図に例示する。

次に上記フラックスの効果を調べるために。

以下のろう付け試験を実施した。まず、それぞれの粉状
フラックスに水を加えてスラリーとした。

被ろう付け体は第４図に示す様に、大きさ２×３０、厚
さ３岬岬のＪＩＳＡ３００３Ａｄ系材料１轢罹 ２枚治具（図示せず）で固定し１両校の接触部であるろ
う付け所望部２にスラリー状フラックスをふでにより塗
りつけた。一方同種のスラリーヲ付着させた直径２咽岬
の線状ろう材３（ＪＩＳＡ４０４７）の先端部捺ろう付
け所望部に近づけ。

酸素、アセチレン炎のトーチバーナー（図示せず）で差
しろうによるろう付けを行な−た。その結果ろう材はろ
う付け所望部に浸透し、容易に良好なろう付け部を得る
ことが可能であった◎形成されたフィレットの状況を第
５．６．７図に示す。

脆 実地番号２．５〜１２は第５図に示すように、評価Ａの
きれいなフィレット６が形成された。実施番号１．３．
４は第６図に示すように、評価Ｂであり、フラックスの
融点が５３５〜５８０℃であシ、温度の調節がややむず
かしく若干中の不ぞろいの有るフィレット７が形成され
た・もののろう付け不良箇所はなかった。

比較例として第１表の実施番号（３１，Ｃ２に示すよう
に＊　Ｃｊ　ｓ　Ｆ　、　ＫＦ　、　Ａ　ｆｌ　Ｆ　ｇ
の割合が本発明範囲をはずれた化合物を調製し、該化合
物を使って、上記と同様のろう付けを行なった。その結
果該化合哀 物社融解するためには５８０℃以上の温度まで加熱する
必要があυ、第７図に示すように、評価Ｃであシフィレ
ットを形成することはできなかった。

なお実施番号１〜１１の被ろう付け体を５０℃のイオン
交換水に２週間浸漬したがＡｅ系材料の表第１表 実施例２゜ ＣｓＦとＫＦとＡＪＦ、を第２表の実施番号１３〜１７
に示した割合に混合し、それぞれの混合物１００ｇに水
を２００　ａｅ加えてさらによく混合したのち、２００
℃で１時間加熱し、乾燥した。得られた固化物□粉砕し
１本発明ＩＣ１カ、孟るうう付ケ用フラックスを得た。

各フラックスについてＤＴ人曲線、Ｘ線回折線を調査し
た。ＤＴＡ曲線から得た各フラックスの融点を第２表に
示す。またＸ線回折から各フラックスは複雑な錯塩であ
るとともに＊　ＫＦ、ＯｓＦが存在していないことがわ
がった。なお実施番号１３のフラックスに対するＤＴＡ
曲線およびＣｏ　−Ｋａ線による回折図形をそれぞれ第
８図および第９図に例示する。

上記ろう付け用フラックスの効果を調べるために以下の
ろう付け試験を実施した。大きさ５×３１、厚さ１ｍｍ
のＭｆｌを約１．Ｑｗｔ％含むＡｅ系材料４（Ｊ工８Ａ
６０６１）と大きさ３’）ｆｌ：３ｆｆｉ、厚さ１．６
−ＩＩ＠Ｉ　　のムｇ−７ｗｔ％８ｉ合金がクラッドし
であるブレージングシー）５（ＪＩ８　　ＢＡＩ２ＰＣ
）をトリクレンで脱脂して第１０図の様に組み立て。

被ろう付け体とした。一方、各フラックスを水に１０ｗ
ｔ％分散させた懸濁液を用意し、被ろう付け体を懸濁液
に浸漬して引き上げ乾燥した。その後これらの被ろう付
け体を窒素雰囲気炉で６１０℃、２分間加熱し、ろう付
けした・ また比較例として第２表の実施番号Ｃ３に示すように本
発明の組成範囲外の組成で上記と同様にして化合物を作
成しろう付けを行なった。その結果。

本発明のフラックスによれば、ろう付け所望部２に第５
図に示すような均一な幅を有するフィレット６が得られ
た（評価Ａ）が、実施番号Ｃ３の場合には第７図に示す
ようにろう材がほとんど流れず評価Ｃの不良ろう付けと
なりた。

第２表 実施例３゜ ０ｓＯＨＴｈＯ１２２−’Ｅ：／１’ＫＯＨを０．３２
−１：／Ｌ’、　Ａｇ（ＯＨ）３を０．４６−ｅ　／Ｉ
／ＨＦヲｔ９２モｖｔ　１　ｅ　（Ｄ水ＩＣ溶かした液
を加熱して、水分を蒸発させ２００℃で乾燥して得た固
化物を粉砕し、第３表の実施番号１日に示す本発明にか
かるろう付け用フラックスを詞製した。

このフラックスの融点をＤＴＡ曲線から調べた結果５２
５℃であった。またＣｏ−Ｋａの線による回折結果では
＊　Ｋ　Ｆ　＊　Ｃｓ　Ｆは検出されず錯塩の様相を呈
していた。第１１図にＤＴＡ曲線、第１２図にＸ線回折
結果を示す。

また比較例として、５ｊ！施番号Ｃ４のＫＦとＡｇＦ、
を５５：４５モル％の比で混合し融解した後粉砕して得
たフルオロアルミニウム酸カリウム塩とＯｓＦとＡ４１
！Ｆｓｔ”６７：３３モル％の比で水を加えて混合し８
０℃で乾燥して得たフルオロアルミニウム酸セシウム塩
とを適量比に混合し第３表に示す実施番号１９のフラッ
クスを得た。

これらのフラックスを重量割合で２％とじて水に分散さ
せた液に実施例２において使用したのと同材質、同寸法
の被ろう付け体を浸漬しフラックスを付着させ実施例２
と同一条件でろう付け試験を行なった。

比較例として第５表の実施番号Ｃ４に示すＫＦを含まな
いＯｓＦとムｆｌＦｓが６７：３３モル％の割合の塩を
用いて同様にろう付け試験を行なりに た。比較例に發ぺ本発明フラックスは融点が高いため、
ろう付け温度に至るまでの酸化や昇華による劣化が少な
くその結果少量のフラックス塗布量でも良好なろう付け
性能が得られた。

第　　３　　表 一方、０４ではフラックス作用をするまでもなく塩が散
逸してしまい、フィレット部は形成されず。

第７図に示すように評価Ｃとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明にかかるろう付け用フラックスの組成
割合の範囲を示す組成図、第２図および第３図は、それ
ぞれ実施例１におけるフラックスにより求めたＤＴＡ曲
線およびＸ線回折図形の例を示す線図、第４図は、実施
例１におけるＡｅ系材料を組合せた被ろう付け体を示す
斜視図、第５〜７図は、実施例において得られたろう付
け接合部のフィレットヲ示す被ろう付け体の斜視図であ
り、第５図は評価Ａで均一な幅のフィンｙ）を示す図、
第６図は、評価Ｂで均一な幅ではないがろう付け不良個
所のないフィレッ）１示す図、第７図は評価Ｃでろう付
け所望部にフィンｙ）が形成されなか−たことを示す図
、第８図および第９図は、それぞれ実施例２のフラック
スによシ求めたＤ’ｌ’Ａ曲線およびＸ線回折図形の例
を示す線図。 第１０図は実施例２および５における被ろう付け体を示
す斜視図、第１１図および第１２図は、夾施例５のフフ
、クスにより求めたＤＴＡ曲線およびＸ線回折図形を示
す線図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）単体化合物のモル％表示にて、フッ化カリウムが
   ６２モル％以下（０モル％は含まない）、フッ化セシウ
   ムが２〜７４（７４を含まない）モル％、フッ化アルミ
   ニウムを２６〜６７モル％の組成を有し、カリウムおよ
   びセシウムがフルオロアルミニウム酸塩として存在し、
   遊離のフッ化セシウム又はフッ化カリウムを含まないこ
   とを特徴とするろう付け用フラックス。
2. （２）上記フッ化カリウムが４２モル％未満（０モル％
   は含まない）、の組成および上記フッ化カリウムが４２
   〜５４モル％、フッ化セシウムが２０（２０を含まない
   ）〜３２モル％、フッ化アルミニウムが２６〜３８（３
   ８を含まない）モル％の組成を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載のろう付け用フラックス
   。