JPS619995A - Flux for brazing alminum and alminum alloy material - Google Patents

Flux for brazing alminum and alminum alloy material

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JPS619995A
JPS619995A JP13001384A JP13001384A JPS619995A JP S619995 A JPS619995 A JP S619995A JP 13001384 A JP13001384 A JP 13001384A JP 13001384 A JP13001384 A JP 13001384A JP S619995 A JPS619995 A JP S619995A
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flux
brazing
mixture
alminum
alloy material
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Katsuhisa Ito
伊藤 勝久
Masayasu Toyoshima
豊嶋 雅康
Keizo Nanba
難波 圭三
Yasunaga Ito
泰永 伊藤
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Nippon Steel Corp
Sumitomo Light Metal Industries Ltd
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Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/3601Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest with inorganic compounds as principal constituents
    • B23K35/3603Halide salts
    • B23K35/3605Fluorides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a flux for brazing Al and Al alloy material consisting of substance is obtd. by crushing the mixture consisting of K3AlF6, AlF3 and PbF2 having the prescribed weight ratio or the melted and solidified substance of the mixture. CONSTITUTION:A flux for brazing Al and Al alloy material is formed of substance obtd. by crushing the mixture consisting of 60-70% K3AlF6, 27-37% AlF3 and 0.1-10% PbF2 (each wt%) or the melted and solidified substance of the mixture, actually. Accordingly the operating temp. is lower and braze is better than the conventional fluoride flux and a good joining part equivalent to the brazing method in fluxless inert gas atmosphere and the soldering method in furnace of chloride flux is obtainable, and yet a fluoride flux having insolubleness and nonhygroscopicity is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、アルミニウム(アルミニウム合金を含む)材
のろう付けに用いられるフラックスの組成に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to the composition of a flux used for brazing aluminum (including aluminum alloys) materials.

」L胆」 接合すべきアルミニウム材の要素間に当該要素材の融点
よりも低い融点をもつアルミニウムのろう合金層を介在
させて、接合を行なうフラックスろう付けには、一般的
に塩化物を主成分とするフラックスが大気中で用いられ
でいる。これらの7ラツクスは、本質的に水溶性であり
、一般的に吸ω性であり、水の存在下でアルミニウムろ
う合金を含めてアルミニウムを腐食する。したがってそ
のようなフラックスのろう付け残留物は、ろう付け工程
後に洗浄して除去しなければならない。
``L Bold'' Flux brazing, in which a layer of aluminum brazing alloy with a melting point lower than that of the aluminum materials to be joined is interposed between the aluminum materials to be joined, generally uses chloride as the main component. The component flux is used in the atmosphere. These 7 luxes are inherently water soluble, generally omega-absorbing, and corrode aluminum, including aluminum braze alloys, in the presence of water. Therefore, such flux brazing residues must be removed by cleaning after the brazing process.

フラックスを用いないでろう付(プを行なうフラックス
レスろう付け法として、真空ろう付1)法あるいは不活
性雰囲気ろう付け法等が既に知られているが、これらは
高真空あるいは高純度の不活性ガスと共に、被接合材も
しくはろう合金に特殊なアルミニウム材料を必要どする
。更にはフラックスろう付け法と比べると、ろう付け部
のクリアランスに、よりきびしい精度が要求される点で
劣る。
Vacuum brazing 1) method and inert atmosphere brazing method are already known as fluxless brazing methods that perform brazing without using flux. In addition to gas, it requires a special aluminum material for the welded material or braze alloy. Furthermore, it is inferior to the flux brazing method in that it requires stricter precision in the clearance of the brazed part.

また、ろう付け後、実質上水に不溶解であり、非吸湿性
でかつアルミニウムに対して非腐食性の残漬をろう付け
面に残すフッ化物フラックスも知られている。
Also known are fluoride fluxes that leave a residue on the brazing surface after brazing that is substantially insoluble in water, non-hygroscopic and non-corrosive to aluminum.

すなわら、英国特許第1,055,914号明llI書
により、AI F3とKFとを混合したフラックスが提
案されている。更に、特公昭58−27031号公報に
より、ろう付け前において非吸湿性であり、ろう付け後
において実質的に不水溶性であるフラックスとして、K
AI F4とに3AI F6とから成るフラックスが提
案されている。このフラックスは、KFと At F3を原料としてこの混合物を溶融後の凝固物を
粉砕して得られるものであり、凝固物にはKAI F4
とに3AIF&が生成している。原料成分のKFとAt
 F3の比率は、可及的に両成分の共晶組成に近付ける
ことを推奨している。
Specifically, British Patent No. 1,055,914 proposes a flux that is a mixture of AI F3 and KF. Furthermore, according to Japanese Patent Publication No. 58-27031, K was used as a flux that is non-hygroscopic before brazing and substantially water-insoluble after brazing.
A flux consisting of 3 AI F4 and 3 AI F6 has been proposed. This flux is obtained by melting the mixture using KF and At F3 as raw materials and then pulverizing the solidified product, and the solidified product contains KAI F4.
3AIF & is generated. KF and At of raw material components
It is recommended that the ratio of F3 be as close to the eutectic composition of both components as possible.

このように、ろう付け前の状態でKF−△1[3又は、
K3 AI F6  KAI F<あるいはに!AI 
F6  AI F3若しくはKAlF4、ろう付け後の
状態で に3AI F6  KAI F4又はKAlF4の実質
的な化学式あるいはその組合せで示されるこれらのフッ
化物フラックスは、従来の塩化物系フラックスが有する
利点はもちろんのこと、更に残漬が非吸湿性でアルミニ
ウムに対して非腐食性であるため、ろう付番プ伎の洗浄
が不要であるという大きな利点を有する。
In this way, in the state before brazing, KF-△1[3 or
K3 AI F6 KAI F<Or! AI
These fluoride fluxes, which have the substantial chemical formula of F6 AI F3 or KAlF4, 3AI F6 KAI F4 or KAlF4 in the brazed state, or combinations thereof, have the advantages of conventional chloride-based fluxes as well as Moreover, since the residue is non-hygroscopic and non-corrosive to aluminum, it has the great advantage of not requiring cleaning of the brazing pad.

また、これらフラックスはいかなる形でもろう付lづに
適用可能であり、特にトーチろう付(プや炉中ろう付け
に適している。
Furthermore, these fluxes can be applied in any form of brazing, and are particularly suitable for torch brazing and furnace brazing.

しかし、これらの7ラツクスは、作用温度が塩化物系フ
ラックスよりやや高くなって良好な接合部が得難いとい
う欠点があった。
However, these 7luxes had the disadvantage that the operating temperature was slightly higher than that of chloride-based fluxes, making it difficult to obtain good joints.

ろう付(ブにお番プるフラックスの作用機構は十分には
解明されていないが、フラックスとしては、一般には、
ろう合金の溶融の始まる前にフラックスが溶融してろう
付4ブ面を覆い、表面酸化膜の破賽除去を行なうととも
に、母材のぬれ性を高め、ろう合金のろう付け面への流
動を助け、また、空気との接触を遮断して再酸化を防止
する性能を有するものが必要である。したがって、フラ
ックスの作用温度を適度に低下させることは、ろう付り
において有意義である。
Although the mechanism of action of flux used in brazing has not been fully elucidated, in general, as a flux,
Before the brazing alloy begins to melt, the flux melts and covers the brazing surfaces, removing the surface oxide film, increasing the wettability of the base metal, and inhibiting the flow of the brazing alloy to the brazing surfaces. There is a need for something that has the ability to help and also block contact with air to prevent re-oxidation. Therefore, it is significant in brazing to moderately lower the working temperature of flux.

目    的 本発明の目的は、アルミニウム材のろう付け用フラック
スとして、従来のフッ化物系フラックスよりもフラック
スの作用温度が低く、これによってフラックスレス不活
性ガス雰囲気ろう付け法、塩化物系フラックスによる炉
中ろう付け法と同様に良好な接合部を形成することがで
きるとともに、実質上、不水溶性かつ非吸湿性を保有す
る、フッ化物系フラックスを提供することにある。
Purpose The purpose of the present invention is to use a flux for brazing aluminum materials, which has a lower operating temperature than conventional fluoride-based fluxes, thereby making it possible to use fluxless inert gas atmosphere brazing methods and furnaces using chloride-based fluxes. The object of the present invention is to provide a fluoride-based flux that can form a good joint similar to that of the intermediate brazing method and is substantially water-insoluble and non-hygroscopic.

構    成 本発明は、実質上、K3AlF660へ・70重量%、
AlF327〜31重量%及びPbF20.1〜10重
量%より成る混合物、又は該混合物の溶融凝固物を粉砕
して得た物から成る、アルミニウム及びアルミニウム合
金材のろう付け用フラックスである。
Composition The present invention substantially consists of 70% by weight of K3AlF660,
A flux for brazing aluminum and aluminum alloy materials, which is made of a mixture of 327 to 31% by weight of AlF and 20.1 to 10% by weight of PbF, or a product obtained by pulverizing a molten solidified product of the mixture.

ここで「実質上」と称したのは、原v1として用いられ
るフッ化物が必ずしも純度の高いしのである必要がなく
、一般の市販のフッ化物より混入づる程度の不純物は許
容され、ただ純物質としてのに3AI F6 、AI 
F3、PI)F2に換算した場合の3物質の重量比率の
みが、本発明フラックスとしての作用上重要であるから
である。
The term "substantially" used here means that the fluoride used as raw material V1 does not necessarily have to be of high purity; impurities that are more mixed in than general commercially available fluoride are allowed; 3AI F6, AI
This is because only the weight ratio of the three substances when converted to F2 (F3, PI) is important for the function of the flux of the present invention.

PbFz無添加フラックスにお【プる実質的41に3Δ
lF6とAlF3の重量比率の好ましい値は既知の文献
(たとえば B、 Ph1llipsらJ、△mer、 Ceram
、 S oc。
Substantially 41 to 3Δ in PbFz-free flux
Preferred values for the weight ratio of IF6 and AlF3 are found in known literature (e.g. B, Phllips et al. J, Δmer, Ceram
, S oc.

V ol、49 (1966)  632ページ)のK
l−△lF3系2元状態図より容易に理解することがで
き、これに示すように共晶相成すなわらKF45.8重
量%−△1F354,2耐舒%(KF55モル%−AI
F345モル%〉ないしはその前後に相当する比率であ
る。
Vol. 49 (1966) page 632)
This can be easily understood from the binary phase diagram of the l-△lF3 system, and as shown in this figure, the eutectic phase is formed, that is, KF45.8% by weight - △1F354,2% (KF55 mol% - AI).
F345 mol%> or a ratio around it.

本発明は、実質上この重量比率となる混合物あるいは溶
m混合物99.9〜90重量%に対し、更にPbF20
.1〜10重量%の添加を行なった場合、改良が著しい
In the present invention, in addition to PbF20 in addition to 99.9 to 90% by weight of the mixture or molten mixture having substantially this weight ratio,
.. When 1 to 10% by weight is added, the improvement is significant.

PbF2の添加量が規定する下限値より少ないと、所期
の効果はなく、上限値を越えて多く添加でると、フラッ
クスの作用温度が上胃して、ろう付けに対して好ましく
ない。
If the amount of PbF2 added is less than the specified lower limit, there will be no desired effect, and if it is added in a larger amount than the upper limit, the working temperature of the flux will become upper, making it unfavorable for brazing.

なお、作用温度以上で解離したpbは、ろうの表面張力
を低下させる効果を有し、ろう付け性を高める。
Note that PB dissociated above the working temperature has the effect of lowering the surface tension of the solder and improving the brazing properties.

既知のフッ化物フラックスは混合したままで、あるいは
混合後溶融し、凝固物を粉砕して調製することができる
が、本発明のフラックスも同様に各種の調製法を採用で
きる。
Known fluoride fluxes can be prepared by mixing as is or by melting the mixture and pulverizing the solidified product, and the flux of the present invention can similarly be prepared by various methods.

次に実施例及びそれによる効果について述べる。Next, examples and effects thereof will be described.

実施例1 工業用に3AI F6と工業用AI F3を用いてそれ
ぞれの純度を考慮に入れて、実質的にはKs AI F
667.87重量%−AI F332.13重量%の比
率となるように混合し、これを溶m<溶融温度は共晶温
度562℃の100℃程度上を目標とした)して調製し
たフラックスと、同じく両成分にPbF2を添加して実
質的にはに3△l F 667.75重量%−A I 
 F 332.07重惜%−PbF20.18重巾%、
の比率となるように混合して、これを溶融して調製した
PbFz添加フラックスとについて、それぞれの作用温
度を次の方法によって測定した。
Example 1 Using industrial 3AI F6 and industrial AI F3 and taking into account their respective purity, Ks AI F
667.87% by weight - AI F332.13% by weight, and melted the mixture with a flux prepared by melting (targeting the melting temperature at about 100°C above the eutectic temperature of 562°C). Similarly, by adding PbF2 to both components, substantially 3Δl F 667.75% by weight-A I
F 332.07 heavy width% - PbF20.18 heavy width%,
The working temperature of each of the PbFz-added fluxes prepared by mixing the mixture and melting the mixture so as to have a ratio of 1 to 1 was measured by the following method.

すなわち、調製した両フラックスを一定農白金ルツボに
とり、アルゴン雰囲気中で加熱溶融後、冷却速度1℃/
分で冷却法により熱分析を行ない、液相線温度と固相線
温度を測定し、これより作用温度を求めた。測定結果を
表1に示す。このようにPbFz添加により、同相線温
度が低下する良好な結果が得られ、作用温度の低下が確
認された。
That is, both of the prepared fluxes were placed in a platinum crucible, heated and melted in an argon atmosphere, and then cooled at a cooling rate of 1°C/
Thermal analysis was carried out using the cooling method for 1 minute, and the liquidus temperature and solidus temperature were measured, and the working temperature was determined from these. The measurement results are shown in Table 1. As described above, by adding PbFz, a good result of lowering the common mode temperature was obtained, and a lowering of the operating temperature was confirmed.

実施例2 実施例1に示したPbFz添加フラックスと無添加フラ
ックスをそれぞれ用いて、不活性雰囲気(この雰囲気で
は、フラックスレスではろう付け不可)ろう付け試験を
行なうとともに、標準的な不活性雰囲気での7ラツクス
レス不活性雰囲気ろう付けを行なった。これらについて
接合状態を比較した。
Example 2 Using the PbFz-added flux and non-additive flux shown in Example 1, a brazing test was conducted in an inert atmosphere (in this atmosphere, brazing is not possible without flux), and in a standard inert atmosphere. 7 Luxless inert atmosphere brazing was performed. The bonding states of these were compared.

ろう付け試験を用いた継手を図に示す。The figure shows a joint using a brazing test.

△3003アルミニウム合金上に、BΔ4045アルミ
ニウム合金のろう材を両面にクラッドしたA 3003
アルミニウム合金からなるプレージングシート2を継手
角度θで固定し、600℃x3min加熱後、フィレッ
ト長さLを測定して充填率(L/LOX100 )を求
めた。
A 3003 with BΔ4045 aluminum alloy brazing material clad on both sides on Δ3003 aluminum alloy
A plating sheet 2 made of an aluminum alloy was fixed at a joint angle θ, and after heating at 600° C. for 3 minutes, the fillet length L was measured to determine the filling rate (L/LOX100).

この結果を表2に示す。充填率を比較するとPbF2添
加フラックスの場合、無添加フラックスろう付けおよび
フラックスろう付(ブに鳥べて高い値を示しており、本
発明フラックスを用いることにより優れたろう付け部が
得られることが分かる。
The results are shown in Table 2. Comparing the filling ratios, in the case of PbF2-added flux, it shows a much higher value than additive-free flux brazing and flux brazing (B), indicating that excellent brazed parts can be obtained by using the flux of the present invention. .

この結果は、本発明フラックスの作用温度の低下および
作用温度以上で解離したPbによるろうの表面張力の低
下による。
This result is due to the lowering of the working temperature of the flux of the present invention and the lowering of the surface tension of the solder due to Pb dissociated above the working temperature.

表2 実施例3 実施例1に示したPbF2添加フラックスと無添加フラ
ックスの水への溶解度を測定し、これらと塩化物フラッ
クスの主要成分の水への溶解度(文献値)との比較を行
なった。結果は表3に示すとおりであり、PbFz添加
フラックスに場合、無添加フラックスと同程度であり、
塩化物成分に対しては、極めて低くなっている。
Table 2 Example 3 The water solubility of the PbF2-added flux and non-additive flux shown in Example 1 was measured, and these were compared with the water solubility of the main components of the chloride flux (literature values). . The results are shown in Table 3, and in the case of PbFz-added flux, it is about the same as that of non-additive flux,
The chloride content is extremely low.

表  3 丸−1 本発明のアルミニウム材ろう付け用フラックスは、従来
のフッ化物系フラックスよりも、作用温度を低くしたこ
とおよび作用温度以上−(・解離したpbによりろうの
表面張力が低下り゛ることによって、接合部の状態を7
ラツクスレス不活性ガス雰囲気ろう付け法や塩化物フラ
ックス炉中ろう付け法と同等に良好ならしめるとともに
、フッ化物系フラックスの特性であるところの、非吸湿
性、実質上不水溶性を保有するものである。
Table 3 Circle-1 The flux for brazing aluminum materials of the present invention has a lower operating temperature than conventional fluoride-based fluxes, and a temperature higher than the operating temperature (the surface tension of the solder decreases due to dissociated PB). By changing the condition of the joint to 7
It is as good as the flux-less inert gas atmosphere brazing method or the chloride flux furnace brazing method, and also has non-hygroscopicity and virtually water-insolubility, which are the characteristics of fluoride-based fluxes. be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図はろう付け試験に用いた継手の構成を示す説明図であ
る。 1・・・A 3003アルミニウム合金、2・・・ブレ
ージングシー1へ、
The figure is an explanatory diagram showing the configuration of the joint used in the brazing test. 1...A 3003 aluminum alloy, 2...To Blazing Sea 1,

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)実質上、K_3AlF_660〜70重量%、A
lF_327〜31重量%及びPbF_20.1〜10
重量%より成る混合物、又は該混合物の溶融凝固物を粉
砕して得た物から成る、アルミニウム及びアルミニウム
合金材のろう付け用フラックス。
(1) Substantially K_3AlF_660-70% by weight, A
lF_327-31% by weight and PbF_20.1-10
A flux for brazing aluminum and aluminum alloy materials, comprising a mixture consisting of % by weight or a product obtained by pulverizing a molten solidified product of the mixture.
JP13001384A 1984-06-26 1984-06-26 Flux for brazing alminum and alminum alloy material Granted JPS619995A (en)

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