JPS6362319B2

JPS6362319B2 -

Info

Publication number: JPS6362319B2
Application number: JP1818583A
Authority: JP
Priority date: 1983-02-08
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1988-12-01
Also published as: JPS59144592A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はアルミニウムおよびアルミニウム合金
材（以下「アルミニウム材」という）とアルミニ
ウム材またはアルミニウム材と異種金属材とをろ
う付接合するに際して、その接合部に塗布し、接
合部のろう付性を改善するために用いられるろう
付用反応性フラツクスに関する。アルミニウム材のろう付接合においては、被接
合材間にろう材を設置するか、あるいは予じめ被
接合材の一方または両方にろう材をクラツドして
おいて被接合材相互を合せ、ろう材の溶融温度に
加熱して、被接合部間に存在するろう材を溶融さ
せて接合を行なう。従つてろう材としては融点が被接合材よりも30
〜40℃低いこと、またろう付温度、即ち溶融状態
においてろう材が十分に被接合部間に広がるよう
流動性がすぐれていることなどが要求され、これ
らの見地から一般的には含珪素アルミニウム合金
（溶融開始温度520〜577℃）が用いられる。またろう付温度は被接合材や使用するろう材合
金の種類によつて異なるが一般に560〜630℃の温
度でろう付が行われる。しかしてアルミニウム材は通常その表面が酸化
皮膜で覆われているために、これがろう付に際し
ての被接合材の接合性を低下するので、ろう付に
当つては予じめ被接合材の接合面に反応性フラツ
クスを塗布し、ろう付温度において接合面に生じ
ている酸化皮膜を破壊除去し、金属面を露出させ
ることによつてろう材による接合を強固且つ容易
にすることが行われる。この反応性フラツクスにはろう材の融点よりさ
らに低温で溶融し、且つ接合面でのろう材の濡れ
広がり性を良好にする性質を有することが要求さ
れる。従来、これらの性質を兼備するフラツクスとし
ては融点450乃至540℃で、且つろう材濡れ広がり
性助長効果もすぐれている塩化物系フラツクスが
多用されているが、この系のフラツクスは水溶性
でかつ吸湿性があるため、ろう付後フラツクスま
たはその反応残渣が接合部に残留するとこの部分
のアルミニウム材を腐食させるという欠点があつ
た。このため塩化物フラツクスを使用した場合には
ろう付作業後に残留分を洗滌除去する工程が必要
であり、また例え洗滌操作を行なう場合でも狭少
なろう付部を有する製品のときには、しばしば未
除去フラツクスが存在し腐食発生の原因となるこ
とがあつた。このような塩化物系フラツクスによる腐食問題
を回避できる反応性フラツクスとしては米国特許
第3951328号に開示されているフツ化物系のフラ
ツクスが注目されている。上記特許第3951328号のフラツクスは重量比で
フツ化アルミニウム／フツ化アルミニウム比が
60：40乃至50：50に相当する組成を有するフルオ
アルミン酸カリウム、即ちKAlF₄、又はKAlF₄
とK₃AlF₆の緊密混合物、またはこれらのフルオ
アルミン酸カリウムとフツ化アルミニウムとの緊
密混合物よりなるものであり、非水溶性で且つ吸
湿性もないのでろう付後の残留フラツクスによる
被接合材の腐食を起すことがなく、また被接合面
の酸化物除去効果、ろう材濡れ広がり性助長効果
のいずれをも満足しうるものであるが、その溶融
温度乃至は溶融開始温度が理論的にはフツ化アル
ミニウムとフツ化カリウムとの共融点560℃附近
にあつて、塩化物系フラツクスに比べて可成り高
いため、当然のことながらろう付温度も約600℃
以上となり実用上その適用できるろう材と被接合
材の種類が限定され、特にアルミニウム合金鋳物
材のように比較的低温のろう材を使用しなければ
ならないようなアルミニウム材のろう付に使用す
ることは困難であつた。本発明は上記フツ化物系フラツクスにおける問
題点をこの系のもつ利点を損なうことなく改善
し、低融点化したものであつて、単体化合物表示
にて重量比でフツ化アルミニウム／フツ化カリウ
ム比が60：40乃至50：50に相当する組成を有する
フルオアルミン酸カリウムまたはフルオアルミン
酸カリウムとフツ化アルミニウムとの混合組成物
100重量部と遷移アルミナおよび／または水酸化
アルミニウムをアルミナ分として１乃至８重量部
好ましくは３〜７重量部含有してなるアルミニウ
ム材ろう付用フラツクスである。本発明において「フルオアルミン酸カリウム」
とはKAlF₄、K₂AlF₅・H₂OおよびK₃AlF₆等で表
わされる錯化合物をいい、これら単味の場合とそ
れらの混合物の場合を含むものである。また「遷
移アルミナ」とは水酸化アルミニウムを加熱焼成
する段階で350乃至900℃の間で得られる種々のア
ルミナ中間体、例えばρアルミナ、χアルミナ、
ηアルミナ、γアルミナ、κアルミナ、δアルミ
ナおよびθアルミナ等の活性アルミナ群をいゝ、
これらを単独または二種以上含有するものをい
う。上記温度範囲内で焼成されたアルミナ中には出
発原料によつてαアルミナと測定されるものが存
在することがあるが、完全にαアルミナ化したも
のはフラツクスの融点降下への寄与率が小さいば
かりでなく、ろう付に際してその大部分がその
まゝ残渣としてろう付接合部に残留し、製品外観
を損ない、またろう付特性を阻害するので、その
大量の混入は好ましくない。また、同じアルミナ系でもコランダム化したも
のも同様の問題点を有するので好ましくない。なお、本発明フラツクスの主要構成物をなすフ
ルオアルミン酸カリウムまたはフルオアルミン酸
カリウムとフツ化アルミニウムとの混合組成物中
にはその製造時において原料フツ化アルミニウム
に由来するアルミナ分を不純物として含有するこ
とがあるが、上記不純物中にアルミナ分は必ずし
も遷移アルミナ若しくは水酸化アルミニウムとし
て含有されるものでなく、その大部分がαアルミ
ナや、さらにフツ素と結合した酸フツ化アルミニ
ウム（例えばAlF₂（OH））の形態で含有されるの
で、ろう付時にフラツクスの融点を降下させる効
果が少なく、却つてろう付性や製品外観を損うこ
とがあるので好ましくない。本発明のフラツクスの主要構成物をなす重量比
でフツ化アルミニウム／フツ化カリウム比が60：
40乃至50：50に相当する組成を有するフルオアル
ミン酸カリウムまたはこれとフツ化アルミニウム
との混合組成物はフラツクスとしての基本特性と
して要求されるアルミニウム材被接合面の酸化皮
膜破壊除去能およびろう材の濡れ広がり性助長性
態において満足すべきものであり、その組成が上
記範囲をはずれるときは、遷移アルミナや水酸化
アルミニウムの含有にもかゝわらずその融点が著
しく高くなると共にろう付時に白色下溶性残渣が
発生し、またろう材の濡れ広がり性助長効果が減
退するので好ましくない。本発明のフラツクスの他の構成物である遷移ア
ルミナおよび水酸化アルミニウムは何れか一方ま
たは両者混合状態でフルオアルミン酸カリウムま
たはフルオアルミン酸カリウムとフツ化アルミニ
ウムの混合組成物100重量部中にアルミナ分とし
て１乃至８重量部、好ましくは３乃至７重量部含
有させることによつて、ろう付用フラツクスとし
て具備すべき特性を劣化させることなく、融点を
従来のフルオアルミン酸カリウム系のフラツクス
に比し30〜40℃低下させることができる。即ち、遷移アルミナ及び／又は水酸化アルミニ
ウムの含有量がアルミナ換算で１重量部未満のと
きはその効果が不十分であると共に安定的に低融
点のものが得られ難く、一方、８重量部を越える
ときは、ろう付時に白色不溶解性残渣が発生する
と共に、フラツクス特性の劣化を誘引することと
なり好ましくなく、殊に３乃至７重量部にあると
きは、融点の降下とフラツクス特性の安定性が顕
著である。本発明のフラツクスは種々の方法で製造するこ
とができる。その典研的な例を挙げれば、例えば市販の粒径
70μm以下のKAlF₄またはK₃AlF₄を単独又は混合
し、また所望に応じフツ化アルミニウム粉末を加
え、さらに市販の粒径50μm以下の遷移アルミナ
または水酸化アルミニウムを本発明の含有割合で
配合混合する方法、フツ化アルミニウムとフツ化
カリウムとを本発明による含有比になるよう配合
混合し、この混合物を溶融してフルオアルミン酸
塩またはフルオアルミン酸とフツ化アルミニウム
の混合組成物とし、これを微粉砕後、所定の割合
の遷移アルミナまたは水酸化アルミニウムを配合
する方法等が挙げられる。本発明フラツクスにおいて不可避的に含有され
る不純物については、例えば弗化ナトリウムや弗
化カルシウムはそれぞれ２重量％以下、酸化鉄や
酸化珪素はそれぞれ0.3重量％以下とすることが
望ましく、不純物全量でフラツクス全量中４重量
％以下とすることが望まれる。また如何なる製造法によるときもフラツクス中
に未反応、即ち遊離のフツ化カリウムの存在は可
及的に避けなければならない。フラツクスは取扱上粒径80μm以下であること
が望ましく、殊に遷移アルミナ、水酸化アルミナ
はフルオアルミン酸カリウムへの溶解性等から
20μm以下とすることが望ましい。本発明のフラツクスを用いてのアルミニウム材
のろう付操作は従来からフツ化物系フラツクスを
用いたろう付法において適用されているのと同様
の手順で行われる。即ち、粉末のまゝろう接面に載置する方法、或
いはろう付時に水またはアルコール等ろう付時に
残渣を生じない媒体と混合してペースト状または
スラリー状としてろう接面にスプレーまたは刷毛
塗り等によつて塗布する方法がある。こゝでは代表的な使用形態である水性スラリー
として使用する場合のろう付作業の手順について
述べる。本発明のフラツクスをフラツクス濃度が２〜60
重量％、好ましくは５〜25重量％になるように水
と混合して水性スラリーとしたものを脱脂処理や
地荒し処理等適宜の前処理を施した被接合材、即
ちアルミニウム材とアルミニウム材、アルミニウ
ム材と異種金属材の接合面に塗布する。塗布手段
としてはハケ刷り法スプレー法、浸漬法など、公
知の方法が使用される。接合面に対するフラツクスの塗布量は被接合材
の種類や形状等によつて異なるが、一般的には２
〜50ｇ/m²、好ましくは５〜30ｇ/m²（乾燥物換
算）が適当である。乾燥後、ろう材をフラツクス塗布面に載置する
が、粉末状のろう材を使用するときにはフラツク
ス中に混合してスラリー塗布と同様にして被接合
面に塗布し乾燥してもよい。また当然のことであるが、被接合材の一面また
は両面にろう材をクラツドしておいてもよい。このように接合面にフラツクスおよびろう材を
載置した後被接合材相互を所定の形状になるよう
適当な冶具を用いて組付けろう材の溶融する温度
まで加熱することによつてろう付接合が行われ
る。本発明のフラツクスは前述したように従来のフ
ツ化物系フラツクスに比べて融点が30〜40℃低
く、530〜560℃の範囲で溶融するのでろう材も
540℃付近以上のものが選択できるので、接合可
能なアルミニウム合金の範囲もそれだけ広くな
り、従来フツ化物系フラツクスの使用のものとで
はろう付困難であつた鋳物用アルミニウム合金の
ろう付も可能である。本発明のフラツクスに対応するろう材合金とし
ては、例えばこの種のろう付作業において汎用さ
れるアルミニウム―珪素合金系ろう材（A4043合
金、A4045合金、A4145合金およびA4047合金の
ほか、アルミニウム―珪素―銅合金系、アルミニ
ウム―珪素―銅―亜鉛系などを使用することがで
きる。ろう付は通常の雰囲気中で行なうこともできる
が、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガス雰囲
気下、更に好ましくは雰囲気中の水分が200ppm
以下の条件下で行なうことが望ましい。また、ろう付は従来のフツ化物系フラツクスを
使用する場合に比べ30〜40℃低い560℃附近から
可能であり、被接合面の酸化皮膜破壊能もろう材
に対する濡れ拡がり性助長能も殆んど変りなく行
われ、ろう付用フラツクスとして満足すべき性能
を保有するものである。以下本発明フラツクスの諸態様を明らかにする
ため実施例と使用例について述べる。実施例１溶融法で製造されたフツ化アルミニウム52.1wt
％とフツ化カリウム47.9wt％から成る平均粒径
20μmのフルオアルミン酸塩100重量部に対して、
バイヤー法水酸アルミニウムを焼成条件600℃、
0.3秒のフラツシユ焼成をすることにより製造し
た平均粒径1μmの遷移アルミナ（χアルミナとρ
アルミナとの混合体で純度99.5％（乾燥基準で））
を所定量添加してフラツクスを調整し全て10.0wt
％の水性スラリーとした後評価試験を行なつた。
その結果は次の通りである。

【表】本発明から明らかなように遷移アルミナの含有
量が1.0〜8.0重量部にある時、フラツクスとして
の総合特性が優れたものであることが分かる。また、遷移アルミナを添加しないフルオアルミ
ン酸塩のみの場合には、その融点は同一組成であ
つても、通常ロツド間で560〜585℃の範囲にばら
つくことがあつつたが、遷移アルミナを添加した
本発明フラツクスの場合には、そのような融点の
ばらつきをアルミナの含有量を調整することによ
り、ほぼ一定の融点のものが得られ、フラツクス
の融点の安定化にも寄与することが分つた。実施例２市販のカリ氷晶石（メーカー表示純度98％平均
粒径2.8μm）と弗化アルミニウム（純度96％、平
均粒径3.2μmの工業用AlF₃）とを単体化合物表示
で弗化アルミニウム53.2wt％及び弗化カリウム
46.8wt％となるように混合したものに水酸化アル
ミニウム（純度99.7％、平均粒度3.0μmの工業用
Al（OH）₃）を所定量添加してフラツクスを調整
し、全て8wt％の水性スラリーとした後、評価試
験を行なつたその結果は次の通りである。

【表】本結果から、水酸化アルミニウムを添加する場
合にもアルミナ換算で1.0〜8.5重量部のときフラ
ツクスとしての優れた特性を期待しうることが分
かる。しかも、遷移アルミナの場合よりも幾分か
融点の降下効果に優れたものがあることが分か
る。実施例３水酸化アルミニウム及び水酸化カリウムをフツ
化水素酸溶液中で混合・反応させ150℃で乾燥し
更に400℃１時間焼成して平均粒径2.5μmの単体
化合物表示で、AlF₃53.3wt％、KF45.8wt％、不
純物0.9wt％の錯化合物を得た。この錯化合物に平均粒径3μmの水酸化アルミニ
ウム（バイヤー法水酸化アルミニウムを粉砕した
もので純度99.7％）を8.0重量部（アルミナ換算
で5.2重量部）添加したところ融点536℃のフラツ
クスが得られた。このフラツクスを水と混合したフラツクス
150wt％の水性スラリーとし、トリクロルエチレ
ンで脱脂処理したA1050合金扁平管とA3003合金
芯材にA4045合金材を両面クラツドして成る素材
で成形したコルゲートフイン部材とを組付けたカ
ークーラ用コンデンサ製品に対して、塗布量が６
ｇ／m²（乾燥皮膜時）となるようにスプレー塗布
した。次いで、200℃で３分間乾燥処理を行なつた後
窒素ガス雰囲気のろう付炉内で590℃で３分間保
持してろう付作業を完了させた。製作されたコンデンサーの品質評価試験ではコ
ルゲートフインと扁平管との接合率は99％以上で
良好なフイレツトを形成しており、外観上ろう付
後の不溶性残渣も認められず、良好な接合が行な
われたことが確認された。また塩水噴霧による腐
食促進試験を行なつたところ1000時間経つても有
害な孔食の発生も見られず、本発明フラツクスに
よる製品の耐食性へ影響も見られず、フラツクス
としての所要の特性を全て満足するものであつ
た。

Claims

【特許請求の範囲】

１単体化合物表示にて重量比でフツ化アルミニ
ウム／フツ化カリウム比が60：40乃至50：50に相
当する組織を有するフルオアルミン酸カリウムま
たはフルオアルミン酸カリウムとフツ化アルミニ
ウムとの混合組成物100重量部と遷移アルミナお
よび／または水酸化アルミニウムをアルミナ分と
して１乃至８重量部含有してなるアルミニウム材
ろう付用フラツクス。