JPS619997A - Flux for brazing aluminum and aluminum alloy material - Google Patents

Flux for brazing aluminum and aluminum alloy material

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JPS619997A
JPS619997A JP13001584A JP13001584A JPS619997A JP S619997 A JPS619997 A JP S619997A JP 13001584 A JP13001584 A JP 13001584A JP 13001584 A JP13001584 A JP 13001584A JP S619997 A JPS619997 A JP S619997A
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flux
brazing
aluminum
alloy material
pbf2
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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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Abstract

PURPOSE:To provide a flux for brazing Al and Al alloy material consisting of substance obtd. by crushing the melted and solidified substance of the mixture consisting of KF, AlF3 and PbF2 having the prescribed weight ratio. CONSTITUTION:A flux for brazing Al and Al alloy material is formed of what is obtd. by crushing the melted and solidified substance of the mixture consisting of 40-47% KF, 47-56% AlF3 and 0.1-10% PbF2 (each wt%) actually. Accordingly the operational temp. is lower and brazing is better than the conventional fluoride flux, and a good joining part equivalent to the brazing method of fluxless inert gas atmosphere and the soldering method in furnace of chloride flux is obtainable and yet a fluoride flux having insolubleness and non-hygroscopicity 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.

従来技術 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
ている。これらのフラックスは、本質的に水溶性であり
、一般的に吸湿性であり、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。
Prior Art Flux brazing, which involves interposing an aluminum brazing alloy layer with a melting point lower than the melting point of the aluminum materials to be joined between the aluminum materials to be joined, generally uses chloride as the main component. fluxes are used in the atmosphere. These fluxes are water-soluble in nature, generally hygroscopic, 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けを行なうフラックスレ
スろう付け法として、真空ろう付け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とする。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 method and inert atmosphere brazing method are already known as fluxless brazing methods that perform brazing without using flux, but these methods require high vacuum or high purity inert gas as well as high-purity inert gas. Requires special aluminum material for bonding 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渣をろう付シ
ブ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 braze surface after brazing that is substantially insoluble in water, non-hygroscopic and non-corrosive to aluminum.

すなわち、英国特許第1,055,9T4号明細書によ
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、KAI
 F4とに3AIF5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 AI F3を原料としてこの混合物の溶融後の凝固物を
粉砕して得られるものであり、凝固物にはKAI F4
とに3AI F6が生成している。原料成分のKFとA
I 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。
That is, British Patent No. 1,055,9T4 proposes a flux that is a mixture of AIF3 and KF. Furthermore, according to Japanese Patent Publication No. 58-27031, KAI is used as a flux that is non-hygroscopic before brazing and substantially water-insoluble after brazing.
A flux consisting of F4 and 3AIF5 has been proposed. This flux is obtained by pulverizing a solidified product after melting the mixture using KF and AI F3 as raw materials, and the solidified product contains KAI F4.
3AI F6 is generated. KF and A of raw material components
It is recommended that the ratio of IF3 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−AlF3又は、
K3 AI Fs  KAI F4あるいはに3AI 
F5  At F3若しくはKA、lF4、ろう付け後
の状態で 1〈3△l F6−KAI F4又はKAI F4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、ろう付け後の洗浄
が不要であるという大きな利点を有づる。
In this way, KF-AlF3 or
K3 AI Fs KAI F4 or 3AI
These fluoride fluxes, which are represented by the substantial chemical formula of F5 At F3 or KA, lF4, 1<3Δl F6-KAI F4 or KAI F4, or a combination thereof in the state after brazing, are different from conventional chloride-based fluxes. In addition to the advantages that it has, it also has the great advantage that it does not require cleaning after brazing because the residue is non-hygroscopic and non-corrosive to aluminum.

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

しかし、これらのフラックスは、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 fluxes have the disadvantage that the operating temperature is slightly higher than that of chloride-based fluxes, making it difficult to obtain good joints.

ろう付けにおけ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i
ノ面を覆い、表面酸化膜の破壊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【づ、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、ろう付けに
おいて有意義である。
The action mechanism of flux in brazing has not been fully elucidated;
In addition to covering the surface and destroying and removing the surface oxide film,
It is necessary to have the ability to improve the wettability of the base metal, to help the flow of the brazing alloy to the brazing surface, and to prevent re-oxidation by blocking contact with air. 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り用フラック
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 that has a lower operating temperature than conventional fluoride-based fluxes, thereby making it possible to use fluxless inert gas atmosphere brazing methods and chloride-based fluxes. The object of the present invention is to provide a fluoride-based flux that can form a good joint similar to the furnace brazing method and is substantially water-insoluble and non-hygroscopic.

構   成 本発明は、実質上、KF40〜47重最%、AlF34
7〜56重量%及びPbF20.1〜10重量%より成
る混合物の溶融凝固物を粉砕して得た物から成る、アル
ミニウム材のろう付け用フラックスである。
Composition The present invention substantially consists of KF40-47 weight%, AlF34
This is a flux for brazing aluminum materials, which is obtained by crushing a molten solidified mixture of 7 to 56% by weight and 20.1 to 10% by weight of PbF.

ここで「実質上」と称したのは、原料として用いられる
フッ化物が必ずしも純度の高いものである必要がなく、
一般の市販のフッ化物より混入する程度の不純物は許容
され、ただ純物質としてのKF、AI F3 、Pb 
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 a raw material does not necessarily have to be of high purity;
Impurities that are more mixed in than general commercially available fluoride are allowed, but KF, AI F3, Pb as pure substances
This is because only the weight ratio of the three substances in terms of F2 is important for the function of the flux of the present invention.

PbF2無添加フラックスにおける実質的なKFとAl
F3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。
Substantial KF and Al in PbF2-free flux
Preferred values for the weight ratio of F3 are given in known literature (e.g. B
, Phlllips et al. J.

Amer、Ceram、、Soc、 Vol、49  
(1966)  632ベージ)のKF−AIFB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
うに共晶組成すなわちK F 45.8重量%−AIF
354.2重量%(KF55モル%−Δ1F345モル
%)ないしはその前後に相当する比率である。
Amer, Ceram,, Soc, Vol, 49
(1966) 632 pages) KF-AIFB series 2
It can be easily understood from the original phase diagram, and as shown in this diagram, the eutectic composition is K F 45.8% by weight - AIF
The ratio is 354.2% by weight (KF55 mol% - Δ1F345 mol%) or 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
融混合物99.9〜90重量%に対し、更にPbF20
.1〜103Ii Ii%の添加を行なった場合、改良
が著しい。
The present invention further provides PbF20 for a mixture or molten mixture having substantially this weight ratio of 99.9 to 90% by weight.
.. When 1 to 103 Ii Ii% is added, the improvement is remarkable.

PbF2の添加l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すると、フラッ
クスの作用温度が上昇して、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 rise, which is 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、ろう付番ブ性を高める。
Note that Pb dissociated above the working temperature has the effect of lowering the surface tension of the solder and improving the brazing properties.

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KFと工業用At F3を用いて、それぞれの純
度を考慮に入れて、実質的にはK F 45,8重量%
−AIF354.2重間%の比率となるように混合し、
これを溶融(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KF45.72
重量%−A I F 354.1(1重量%−PbF2
0.18重量%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 KF and industrial At F3, taking into account the purity of each, substantially K F 45.8% by weight
- AIF354.2 mixed in a ratio of % by weight,
A flux prepared by melting this (the melting temperature was targeted at about 100°C above the eutectic temperature of 562°C) and a flux prepared by adding PbF2 to both components were substantially KF45.72.
Weight %-A I F 354.1 (1 weight %-PbF2
The action temperature of each of the PbFz-added flux prepared by mixing the mixture at a ratio of 0.18% by weight and melting the mixture was measured by the following method.

すなわち、11製した両フラックスを一定最白金ルツボ
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PbF2添加により、固相線
温度が低下する良好な結果が(りられ、作用温度の低下
が確認された。
That is, both fluxes prepared in No. 11 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 by the cooling method at 1/min, 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, the addition of PbF2 produced good results in lowering the solidus temperature, confirming a lowering of the operating temperature.

表  1 実施例2 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フラックス
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。
Table 1 Example 2 A brazing test was conducted in an inert atmosphere (in this atmosphere, brazing is not possible without flux) using the PbF2-added flux and the non-additive flux shown in Example 1. Fluxless inert atmosphere brazing was performed in the atmosphere. 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.

Δ3003アルミニウム合金上に、B A 4045ア
ルミニウム合金のろう材を両面にクラッドしたA 30
03アルミニウム合金からなるプレージングシートを継
手角度θで固定し、600℃X3m1n加熱後、フィレ
ット長さしを測定して充填率(L/LOX100 )を
求めた。
A 30 with B A 4045 aluminum alloy brazing filler metal clad on both sides on Δ3003 aluminum alloy.
A plating sheet made of 03 aluminum alloy was fixed at a joint angle θ, and after heating at 600°C x 3m1n, the fillet length 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PbFz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1ノに比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【プ部
が得られることが分かる。
The results are shown in Table 2. Comparing the filling ratios, the PbFz-added flux shows a higher value than additive-free flux brazing and flux brazing 1, indicating that excellent brazing parts can be obtained by using the flux of the present invention. I understand.

この結果は、本発明の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、PbF2添加
フラックスの場合、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 PbF2-added flux, it is comparable to that of non-additive flux,
The chloride content is extremely low.

効    果 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、作用温度以上で解離したPbによりろうの表
面張力が低下することによって、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。
Effects The flux for brazing aluminum materials of the present invention has a lower working temperature than conventional fluoride-based fluxes, and the surface tension of the solder decreases due to Pb dissociated above the working temperature. In addition to making the condition as good as that of 7-luxless inert gas atmosphere brazing method or chloride flux furnace brazing method, it also has non-hygroscopicity, which is a characteristic of fluoride flux.
It is substantially water-insoluble.

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

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・・・プレ
ージングシート、
The figure is an explanatory diagram showing the configuration of the joint used in the brazing test. 1... A 3003 aluminum alloy, 2... Placing sheet,

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)実質上、KF40〜47重量%、AlF_347
〜56重量%及びPbF_20.1〜10重量%より成
る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 KF40-47% by weight, AlF_347
A flux for brazing aluminum and aluminum alloy materials, which is obtained by crushing a molten solidified mixture of ~56% by weight and PbF_20.1~10% by weight.
JP13001584A 1984-06-26 1984-06-26 Flux for brazing aluminum and aluminum alloy material Granted JPS619997A (en)

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