JPS6360098A - アルミニウム材のろう付け方法 - 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 この発明はアルミニウムまたはその合金からなるアルミ
ニウム材のろう付け方法に関する。

更に詳しくは、ＡＱＦ３　とＫＦとを出発材料とする非
腐食性のフッ化物系フラックスを用いるろう付け方法に
関する。

なお、この明細書において「％」は、いずれも重量基準
の百分率を示すものである。

従来の技術とその問題点 従来、自動車用ラジェーター、カークーラー用エバポレ
ーターあるいはコンデンサー等のアルミニウム製熱交換
器をろう付け仕様によって製造する場合、塩化亜鉛を添
加した塩化物系のフラックスを用いて熱交換器用構成部
材をろう付け接合する方法が多く用いられている。

しかしながら、このような塩化物系フラ・ンクスを用い
る場合には、使用する当該フラ・ソクスが本質的に水溶
性であり、強い吸湿性を宵しているために、ろう付け後
速かにフラックスの残渣を洗浄除去する必要があり、こ
のために設備費が高くなると共に、工程が複雑化して多
大の作業負担がかかる欠点があった。また、上記洗浄が
不完全である場合はもちろん、かなり充分に洗浄された
場合でさえ、接合部の金属中にとり込まれたフラックス
成分の残留に上り、アルミニウム部材を比較的早期に腐
食させてしまうおそれがあった。

一方、上記のようなフラックス洗浄を原則的に不要とす
るろう付け方法として、例えば英国特許第１０５５９１
４号明細書に開示されるようなフッ化アルミニウムＣＡ
Ｑ　Ｆ３　）とフッ化カリウム（ＫＦ）との混合物から
なるそれ自体非腐食性のフッ化物系フラックスを使用し
てろう付けする方法が既に提案されている。この既知の
フラックスは、５３〜５５％のＡｆｉＦ３　　と４７〜
４５％のＫＦとを乾式混合し、これに水を加えてペース
ト状とするか、あるいはＫＦを水溶液としてこれにＡＱ
　Ｆ３　を加えることによりペースト状にしたのち、こ
のペースト状物を２００℃以下の温度で加熱乾燥し乾燥
物を粉砕することによって製造さるものである。

ところが、このフッ化物系フラックスを用いて例えばア
ルミニウム製熱交換器のろう付けを行う場合、工業的に
最も一般的なフラックスの塗布手段に準じて、該フラッ
クスを水中に懸濁し、この水性懸濁液中に熱交換器を浸
漬して塗布したのち、これを乾燥してからＮ２ガス雰囲
気等の非酸化性雰囲気中で約６００℃に加熱してろう付
けを行うと、得られるろう付け品は、アルミニウム材の
表面に灰色ないし白色の不均一なシミを有し、フィレッ
ト部の表面も肌粗れを有する外観的に汚損された状態の
ものとなるという欠点があった。このため、外観を良好
にするためにはろう付け後において酸ないしアルカリ系
のエツチング液で洗浄する必要を生じた。

しかしながら、本来フッ化物系フラックスの使用は、そ
れが非腐食性のものであることから、ろう付け後におい
てフラックス洗浄を不必要とする点に重要な１つの利点
を有するものであり、上記の如く表面改善のために酸ま
たはアルカリ洗浄を必要とすることは、上記の利点を滅
却してしまうものであった。

フッ化物系ろう付け用フラックスの他の公知例として、
特公昭５８−２７０３７号公報に示されるように、Ｋ１
２　Ｆ３　　とＫＦとを出発材料として用い、これらを
共晶混合物に相当する適正な比率で均一に混合したもの
を、予めその融点以上に加熱していったん溶融し、冷却
して得られる冷却塊を微細に粉砕したものが知られてい
る。このフラックスは、その組成が錯体化合物としての
ＫＡＱＦ４　　と　Ｋ３ＡＱＦｓ　　の均一な混合物の
状態を呈し、それ自体非吸収性で安定したものである。

そして、このフラックスを用いる場合には、水性懸濁液
にしてアルミニウム材に塗布してろう付けを行った場合
においても、前記のようなアルミニウム材表面の外観劣
化の現象は生じない。従って、この錯体化合物からなる
フッ化物系フラックスは、実用上優位性の高いものであ
る。しかしながら、フラックス自体の製造に手間がかか
ること、特にＡ、１１１Ｆ３　　とＫＦの混合溶融操作
を必要とし、かつまたこの溶融混合物の冷却塊を粉砕す
る作業がその硬さのために極めて困難であり、これに多
くの時間と手間を要するというようなフラックス製造」
二の難点があった。

この発明は上記のような従来技術の背景に鑑み、ＫＦと
ＡｇＦ２　とを原料とする調製の簡易なフッ化物系フラ
ックスを用いながら、ろう付け後において前記のような
外観不良の発生しないろう付け方法を開発することを目
的とする。

即ち、更に具体的にはフラックスの調製を簡易に行いう
るものであること、および該フラックスを水性懸濁液の
形で塗布してろう付けを行った場合においても、アルミ
ニウム材の表面にシミの発生等による外観不良を生じな
いものとすることを目的とする。

問題点を解決する為の手段 上記の目的において、本発明者らは前述のＫＦとＡｇＦ
２　　との混合物に水を加えてペースト状となし、これ
を乾燥して得られるフラックスを用いた場合の問題点の
発生原因について調べた。然るところ、該フラックスを
水中に懸濁したさい、該懸濁液の水素イオン濃度がｐＨ
−約１０前後の相当高いアルカリ性を示し、これをその
ままアルミニウム材に塗布しろう付けを行うと、塗布後
ろう付けを行うまでの過程及びろう付け時においてｐＨ
の高いフラックス水中懸濁液がアルミニウムと反応して
アルミニウム材の表面に水酸化物を生成したり、不均一
にアルミニウムを溶解してスマットを発生し、これが為
に前記の外観不良の問題を発生していることを突きとめ
た。本発明はこのような解明を基礎としてなされたもの
である。

而して、この発明は、フラックスを水性懸濁液の形にし
てアルミニウム材に塗布するに際し、予め上記水性懸濁
液に少量の酸を添加してその水素イオン濃度をｐＨ−５
〜８の範囲に調整することを主旨とするものである。

即ち、この発明は、ＡｇＦ２　とＫＦとをそれらの共晶
点組成ないしはその近傍組成領域の範囲で含むフラック
スを、水中に懸濁しかつ少量の酸を添加して懸濁水の水
素イオン濃度をｐＨ−５〜８の範囲に調整し、次いで該
懸濁液を接合すべきアルミニウム材に塗布しかつ乾燥さ
せたのち、非酸化雰囲気中で所定温度に加熱し、接合用
ろう材を溶融してろう付けするアルミニウム材のろう付
け方法を要旨とするものである。

上記のフラックスの調製は、前述の従来法に準じて、Ａ
ｇＦ３　　とＫＦとを所定の適正な比率で混合し、かつ
水を加えてペースト状物をつくり、該ペースト状物を１
００〜４００℃の温度で乾燥したのち、この乾燥物を粉
砕することによって行われる。

上記において、フラックスの製造のための出発材料とし
て用いられるＡＱ　Ｆ３　とＫＦと混合比は、可及的に
その共晶点組成に近ずけだものとすることが好ましい。

従って、理想的にはＡｇＦ２　とＫＦとの混合比は、５
４．１％：４５゜９９６の相対比であり、これによって
最も低い融点が得られるが、特にＡｇＦ２の量は共融点
組成を多少超えて含まれても、融点の上昇はわずかであ
る。許容範囲としてのＡＱ　Ｆ３　とＫＦとの混合比率
は概ね６０〜５０％：４０〜５０％程度の範囲である。

ペースト状物の調製は、ＡｌＦ３とＫＦ’との微粉末を
予め均一に乾式混合したのち、これに所要量の水を加え
て混練することによって行っても良いし、または、予め
ＫＦを水中に溶解し、このＫ　Ｆ水溶液中にＡｇＦ２　
を加えて混練することによって行っても良い。

次いで得られたペースト状物はこれを乾燥する。この乾
燥温度は、特に限定されるものではなく、前述の英国特
許の方法に準じて２００℃以下の通常採用されることの
多い温度範囲で行えば良いが、４５０℃以上の高温で乾
燥するときは、それによって得られたフラックスを水中
に懸濁しても懸濁液が差程強いアルカリ性を示さないこ
とが分かっており、その場合にはこの発明の適用は不必
要であり、格別の利益を享受できない。更にまた、乾燥
温度をフラックス成分の融点（約５６０℃）以上の高温
に設定すると、フラックス成分の溶融によってその冷却
塊が固り凝固物となり、次工程の粉砕が困難なものとな
るため、所要の微粉末状態にする粉砕作業工程が厄介な
ものとなって製造上の困難性が増大し不利である。従っ
て、この発明の適用は、ペースト状物を乾燥するときの
乾燥温度が１００〜４００℃程度の範囲とする場合に有
益なものである。

上記のような温度範囲、即ち１００〜４００℃程度の温
度でペースト状物を乾燥して得られる乾燥物は、塊状で
あるが脆弱な固形物の状態のものである。従って、恰も
かき混ぜのような手段で簡単に粉砕しうる。この粉砕に
より、所期する微粉末状態のフッ化物系フラックスを得
る。このフラックスの粒径は、水中に均一に懸濁させ易
いものとするために２００μｍ以下、とくに１５０μｍ
以下とすることが好ましい。

アルミニウム材のろう付けを行うに際し、上記によって
得たフラックスは、これを水中に濃度７〜１０％程度の
スラリーの形で懸濁して使用する。このフラックスを懸
濁させたままの懸濁液は、水素イオン濃度が概ねｐＨ−
１０以上の強いアルカリ性を示す。そこで、この発明に
おいては、この懸濁液に少量の酸を添加し、その水素イ
オン濃度をｐＨ−６〜８、好ましくはｐＨ−７，２以下
の範囲に調整する。ここに添加する酸の種類はとくに限
定されるものではないが、ろう付け性やろう付け後のフ
ラックスの非腐食性に影響を与えない種類の酸を用いる
べきことは勿論であり、そのような酸の中から１種また
は２種以上を選んで使用する。好適な酸の具体例として
は、例えばＨＦ、ＨＮＯ３等を挙げることができる。酸
の添加量はその種類、フラックス懸濁液のそれ自体の水
素イオン濃度によっても異なるが、いずれにしても０．
１％以下の極く微量で必要かつ充分であり、従ってそれ
がフラックスの融点を大きく変化させるようなおそれを
生じさせることはない。

フラックスの水中懸濁液のアルミニウム材への塗布手段
は、噴霧あるいははけ塗り等を適用することも可能であ
るが、量産性に適した均一な塗布手段として浸漬法を用
いることが推奨される。

接合すべきアルミニウム材は、上記フラックスの塗布後
これを乾燥させ、次いで該アルミニウム材より融点の低
いアルミニウム合金ろう材を用いて不活性ガス雰囲気等
の非酸化性雰囲気中で、上記アルミニウム材の融点より
低くかつフラックス及びろう材の融点よりも高い約５８
０〜６２０℃に加熱することにより、ろう材を溶融して
ろう付け接合が達成される。上記ろう材にはＳ１含有量
約４，５〜１３，５％程度のＡｆｌ−８Ｉ系合金が用い
られるのが普通であり、該ろう材は作業性の点から、通
常接合されるべきアルミニウム材の少なくとも一方にク
ラッドして使用されるものである。

発明の効果 この発明のろう付け方法によれば、ろう付け後のアルミ
ニウム材の表面を、シミとか汚れのない清浄な状態に仕
上げることができると共に、フィレット部の表面も滑ら
かな状態のものとなしうる。

従って、ろう付け後において外観改善のために酸あるい
はアルカリで洗浄するというような作業を不要とし、非
腐食性のフッ化物系フラックスの使用による利点をその
まま享受しうるのはもとより、ろう付け製品が例えばア
ルミニウム製ラジェータである場合のように、ろう付け
後において表面処理を行う場合、アルミニウム旧表面の
アルミニウム水酸化物やスマットの付着による表面処理
性能の低下を防ぐことができる。また、この発明におい
ては、フラックスとして、ＡＱ　Ｆ３　とＫＦとの混合
物に水を加えてペースト状とし、これを比較的低い乾燥
温度で乾燥しかつ粉砕したものをもって支障なく使用す
ることができるから、ＡｇＦ２　とＫＦの混合物をいっ
たん溶融し、その冷却腕を粉砕してフラックスを作るよ
うに場合に較べ、少ない熱ネルギーで簡易にフラックス
の製造を行うことを許容しつる。

実施例 ＡｇＦ２．５４．１％と、ＫＦ；４５．９％とを均一に
乾式混合し、これに少量の水を加えてペースト状物を作
製し、次いでこのペースト状物を、乾燥温度１００〜４
００℃の範囲で各種に変えてそれぞれ１時間乾燥した。

そして、この乾燥物を粉砕して微粉末フラックスを製造
した。

次に、上記によって得られた各フラックスをそれぞれ水
に混合していずれも１０％濃度の水性懸濁液をつくり、
これに更に極少量のＨＦを添加して、懸濁液をｐＨ−５
〜８の範囲になるよに調整した。そして、このフラック
ス懸濁液を試験用の接合すべきアルミニウム材の組立物
の表面に浸漬法により均一に塗布した。この接合試験用
のアルミニウム材の組立物は、第１図に示すようにＡ３
００３合金からなる長さΩ−１０ｔｒｍ、幅Ｗ−２５ｍ
ｌｌ１％厚さｔ　−２ｍｙａの第１部材（１）に、芯材
（２ａ）をＡ３００３合金とし、その両面にＡ４０４３
合金からなる皮材（２ｂ）（２ｂ）をクラツド率１０％
でクラッドした前記と同じ大きさの第２部材（２）をＴ
字状に組合わせたものを用いた。フラックス懸濁液を塗
布した上記組立物は、次いでこれを乾燥したのち、Ｎ２
ガス雰囲気中で、６１０℃×１０分間加熱しろう付けを
行った。

そして、そのろう付け後のアルミニウム材表面の外観状
態を目視検査により調べると共に、ＨＦの添加前後のフ
ラックス水性懸濁液の水素イオン濃度ｐＨを測定し、ま
た、ＨＦ添加を行わずにそのままの水性懸濁液を塗布し
てろう付けを行ったものとの上記外観状態の対比を行っ
たところ、結果は下記の表に示すとおりであった。なお
、ろう付け状態はいずれのフラックスを用いた場合も良
好なものであった。

〔以下余　白〕 【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に用いた接合試験片の組立物
を示す斜視図である。 （１）・・・第１部材、（２）・・・第２部材、（２ｂ
）・・・皮材。 以上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＡｌＦ＿３とＫＦとをそれらの共晶点組成ないし
   はその近傍組成領域の範囲で含むフラックスを、水中に
   懸濁しかつ少量の酸を添加して懸濁水の水素イオン濃度
   をｐＨ＝５〜８の範囲に調整し、次いで該懸濁液を接合
   すべきアルミニウム材に塗布しかつ乾燥させたのち、非
   酸化雰囲気中で所定温度に加熱し、接合用ろう材を溶融
   してろう付けするアルミニウム材のろう付け方法。
2. （２）前記フラックスは、ＡｌＦ＿３とＫＦとを混合し
   かつ水を加えてペースト状物をつくり、該ペースト状物
   を１００〜４００℃の温度で乾燥したのち、この乾燥物
   を粉砕して製造する特許請求の範囲第１項記載のアルミ
   ニウム材のろう付け方法。
3. （３）フラックスの水性懸濁液に添加する酸は、ＨＦ、
   ＨＮＯ＿３等の、ろう付け後のフラックスの非腐食性に
   影響を与えない酸の群から選ばれた１種または２種以上
   からなる特許請求の範囲第１項または第２項記載のアル
   ミニウム材のろう付け方法。