WO2006104007A1 - アルミニウム系材料のろう付け用フラックス粉末及び該フラックス粉末の製造方法 - Google Patents

アルミニウム系材料のろう付け用フラックス粉末及び該フラックス粉末の製造方法 Download PDF

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flux powder
flux
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Kazuyoshi Honda
Satoru Saitoh
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Jemco Inc.
Mitsubishi Materials Corporation
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    • B23K35/40—Making wire or rods for soldering or welding

Definitions

  • the present invention relates to a flux powder suitable for brazing an aluminum-based material containing magnesium and a method for producing the flux powder.
  • Al_Si aluminum-silicon
  • Al_Si aluminum-silicon
  • fluoride-based flux is used to remove the oxide film.
  • KF potassium fluoride
  • A1F aluminum fluoride
  • Non-corrosive flux composed of (potassium fluoroaluminate) can be applied or sprayed directly on the surface of aluminum-based materials, can be continuously processed in a nitrogen atmosphere furnace, and the flux thin film after brazing is stable. It is most widely used because it has various excellent performances such as low cost and high quality.
  • This KF-A1F flux is a state in which the main component KA1F is melted.
  • an aluminum-based material containing magnesium (Mg) which has excellent strength and corrosion resistance, reduces the amount of material used by reducing the thickness of the aluminum member, reduces the cost, and reduces the weight of the member. Use is under consideration.
  • This KF-A1F flux is brazed with an aluminum-based material containing Mg.
  • the oxide film on the surface of the aluminum-based material is not sufficiently removed.
  • a brazing flux containing 100% by weight of potassium aluminum oxide or a mixture of potassium fluoroaluminate and aluminum fluoride and aluminum ammonium fluoride 5 to 15% by weight with respect to the total amount is proposed.
  • Patent Document 1 In flux this in Patent Document 1, and the Mg content are possible brazing aluminum-based materials up to about 2 weight 0/0.
  • Patent Document 1 JP-A-60-184490 (Claims (1), page 3, upper left column, line 15 to upper right column, line 2)
  • Patent Document 2 JP-A-61-162295 (Claims)
  • the object of the present invention is to have a good wide-strength property in brazing of an aluminum-based material containing Mg, non-corrosive and excellent in safety, and relatively inexpensive and economical.
  • An object of the present invention is to provide a flux powder for brazing of an aluminum-based material that can be widely used for general purposes and a method for producing the flux powder.
  • the flux powder used for brazing aluminum-based materials with Mg content of 0.:! To 1.0% by weight.
  • Its characteristic composition is that the composition has a K / A1 molar ratio of 1.00-1.20, F / A1 molar ratio of 3.80 to 4.10, and the total content of K A1F and K A1F ⁇ ⁇
  • the amount is 6.0 to 40.0% by weight, the balance is KA1F, and the crystal structure of K A1F ⁇ ⁇ ⁇
  • Some or all of them are in a crystal structure of at least one of deficiency type, F deficiency type, or deficiency type and F deficiency type.
  • the invention according to claim 2 includes KA1F, K A1F, K A1F ⁇ ⁇ ⁇ and K A1F in the powder.
  • the flux powder according to claim 1 or 2 is a part or all of the crystal structure of K A1F ⁇ ⁇ ⁇
  • the invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the volume resistivity when the powder is dried to a constant weight at 100 ° C is 1 X 10 9 to 5 ⁇ .
  • the flux powder is 10 ⁇ ⁇ 'cm.
  • Flux powders whose volume resistivity exceeds the above range are those with a large composition of K A1F ⁇ ⁇ in the powder.
  • the invention according to claim 4 is the invention according to claim 1 or 2, wherein when the powder is subjected to X-ray diffraction analysis, 2 A ⁇ force by K A1F ⁇ ⁇ ⁇ exists between 4 deg and 45 deg. Diffraction pea
  • This flux powder has a strength of 12% or less of the maximum peak strength by KA1F.
  • the loss of the F-deficient crystal structure results in the failure to obtain good spreadability in brazing of an aluminum-based material containing Mg.
  • the invention according to claim 5 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the powder is subjected to differential thermal analysis (hereinafter referred to as DTA analysis) at 550 to 560 ° C. Warm This is a flux powder whose melting peak height detected in the temperature range is higher than the melting peak height detected in the temperature range exceeding 560 ° C.
  • DTA analysis differential thermal analysis
  • the melting peak height detected in a temperature range of 550 to 560 ° C when the powder is subjected to DTA analysis is detected in a temperature range exceeding 560 ° C. If it is higher than that, the composition and crystallinity of K A1F ⁇ ⁇ ⁇ will be sufficiently formed and grown.
  • the flux powder that is lower than the melting peak height detected in the temperature range where the melting peak height exceeds 560 ° C is KA1F in the powder.
  • the invention according to claim 6 is a method for producing a flux powder used for brazing an aluminum-based material having an Mg content of 0.:! To 1.0% by weight, wherein aluminum hydroxide is used as a raw material compound.
  • aluminum hydroxide is used as a raw material compound.
  • the raw material compounds were K / A1 monole]; boiled 1.00 ⁇ : 1.20 and F / A1 monole]; boiled 4.00 ⁇ 4 It is characterized in that it is used in harmony within the range of 20 and is wet-reacted at a reaction temperature of 70 to 100 ° C.
  • a flux powder in which a part or all of the structure is made into a crystal structure of at least one of deficiency type, F deficiency type, or deficiency type and F deficiency type is obtained.
  • the flux powder of the present invention has a sufficient composition and crystallinity of K A1F ⁇ ⁇ ⁇ .
  • a flux powder in which part or all of the structure is made into at least one crystal structure of ⁇ deficient type, F deficient type or ⁇ and F deficient type is obtained.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a method for producing a flux powder of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the results of thermogravimetric / differential thermal analysis measurement for Sampu Nore No. 13.
  • FIG. 3 is a graph showing the thermogravimetric differential thermal analysis measurement results for Sampu Nore No. 20.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between reaction temperature and spreadability in Sampu Nore:!
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the K / A1 molar ratio and the F / A1 molar ratio in samples No. 1 to No. 32.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the K / A1 molar ratio and spreadability in sample Nos .:!
  • FIG. 7 A graph showing the relationship between heat loss and relative strength in Sampnore No .:! To No. 32
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between KZA1 molar ratio and volume resistivity in Sampu Nore No .:!
  • FIG. 9 A graph showing the relationship between volume resistivity and spreadability in Sampnore No .:!
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the FZAl molar ratio and spreadability in samples No. 1 to No. 32.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between F / A1 molar ratio and volume resistivity in Sample Nos .:!
  • the structure is manufactured by the wet reaction shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c) and the following formulas (4) to (6).
  • the obtained reaction product is subjected to a filtration and washing step, followed by a step of drying the flux powder, and further controlling the particle size distribution and particle shape of the powder. It is commercialized through the process.
  • the obtained flux powder is subjected to K A1F by a wet reaction represented by the above formula (6).
  • the soot generates water vapor in the brazing process and increases the oxide film on the surface of the aluminum-based material. Therefore, the fluidity of the flux is reduced.
  • the present inventors have improved the fluidity at the time of melting of the flux and can suppress the reaction between Mg and the flux on the surface of the Mg-containing aluminum-based material.
  • a brazing flux that can be used for aluminum-containing materials, and obtained by the manufacturing method shown in Fig. 1 (a) to Fig. 1 (c) and the wet reaction formulas in the above formulas (4) to (6).
  • the raw material mixture is used at a ratio of 1.00 to 1.20 at a KZA1 molar ratio and 4.00 to 4.20 at an FZA1 molar ratio.
  • the composition and crystallinity of K A1F ⁇ ⁇ ⁇ which is a factor that reduces the fluidity of the flux, are not sufficiently formed and grown.
  • K A1F ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ is made into particles with insufficient crystallinity and crystal defects.
  • the flux powder having such a composition increases the fluidity and broad-strength resilience at the time of melting, and is excellent in removing the oxide film on the surface of the material. It was found that good brazing properties can be obtained while suppressing the above.
  • the flux powder of the present invention is a flux powder used for brazing an aluminum-based material having an Mg content of 0.:! To 1.0% by weight, and particularly has an Mg content of more than 0.5% by weight. It is preferable to use it for aluminum materials.
  • the first flux powder of the present invention contains KA1F, K A1F and K A1F ⁇
  • compositional power monole 00 1.00 to 1.20, F / A1 monole]; ⁇ 3.
  • the total content of soot is 6.0 to 40.0% by weight, the balance
  • a part or all of the crystal structure of ⁇ is less of ⁇ deficient type, F deficient type or ⁇ and F deficient type
  • the composition of the flux powder is K / A1 monole]; ⁇ 1.00 ⁇ : 1.20, F / A1 monole]; ⁇ 3. 80 ⁇ 4.10, particularly preferably ⁇ or K / A1 monole_ttl. 02 ⁇ : 1.15, F / A1 mono]] ⁇ 3.
  • the range is 90 ⁇ 4.08.
  • the total content of K A1F and K A1F ⁇ contained in the flux powder is in the range of 6.0 to 40.0% by weight.
  • the crystal structure of K A1F ⁇ ⁇ has a deficient crystal structure.
  • the flux powder does not exhibit fluidity and wide-strength resistance, so that it cannot be brazed well to the Mg-containing aluminum-based material. If the upper limit is exceeded, the flowability and wide-strength resistance of the flux powder when melted will deteriorate and brazeability will deteriorate, and the H0 component introduced during the brazing process will increase.
  • the total content of K AIF and K AIF ⁇ ⁇ ⁇ is particularly preferably 10 to 30% by weight.
  • the second flux powder of the present invention contains KA1F, K AIF, K A1F in the powder.
  • the composition is K / A1 molar ratio 1, 00 to 1.20, F / A1 molar ratio 3
  • the total content of K A1F and K A1F ⁇ ⁇ has a range of 80 to 4.10 6.0 to 40.
  • K A1F content is 5.0 wt% or less, the balance is KA1F, K A1F ⁇ ⁇
  • a part or all of the crystal structure of 3 6 4 2 5 2 is characterized by a deficiency type, F deficiency type, or at least one crystal structure of deficiency and F deficiency types.
  • the composition of the flux powder is K / A1 molar ratio 1.02 ⁇ : 1.15, F / A1 molar ratio 3.90 ⁇ 4.08 is particularly preferred.
  • F / A1 molar ratio 3.90 ⁇ 4.08 is particularly preferred.
  • K A1F content is less than 5.0% by weight, X-ray diffraction
  • the content of A1F is preferably 4.0% by weight or less, and particularly preferably 3.0% by weight or less.
  • the total content of soot is particularly preferably 10 to 30% by weight.
  • the flux powder of the present invention has a 1: 8 9 to 5 10 11 0 111 volume specific resistance (electrical resistance) when the powder is dried at 100 ° C to a constant weight. 11 ⁇ ⁇ ⁇ composition and
  • the volume resistivity is 1 x 10 12 to 5 x 10 13 ⁇ 'cm. Have. If the volume resistivity of the flux powder is less than the lower limit, the charged charge is insufficient and cannot adhere to the painted surface, making electrostatic coating difficult.
  • the flux powder of the present invention has a maximum number of 2 ⁇ forces between 4 deg and 45 deg by K A1F ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ when X-ray diffraction analysis is performed on the powder.
  • the maximum diffraction peak intensity is particularly preferably 3 to 9% of the maximum peak intensity by KA1F.
  • the flux powder of the present invention has a melting peak height that is detected in a temperature range in which the melting peak height detected in the temperature range of 550 to 560 ° C when the powder is subjected to DTA analysis exceeds 560 ° C. If it is higher than this, the composition and crystallinity of K A1F
  • Mg content which has been difficult to braze in the past and has been barely performed by applying a large amount of flux, is 0.:! To 1.0% by weight.
  • the brazing power of an aluminum based material can be reduced to almost the same amount as that applied to an aluminum based material without containing Mg, and good brazing properties can be achieved.
  • the particle size of the flux powder is 40% by weight or less of large particles having a particle size of 20 ⁇ m or more and small particles of 10 ⁇ m or less.
  • a coating amount sufficient for brazing can be obtained by adjusting the particles to 20 to 40% by weight.
  • the particle size 20 beta content of m or more large particles 30% by weight or less, and the content of the following small particles with particle sizes of 10 mu m is particularly preferably one which is adjusted to 24 to 36 wt%.
  • the content of small particles with a particle size of 10 ⁇ m or less exceeds the upper limit, the fluidity of the flux powder will decrease, causing adhesion and clogging with nozzles and piping in electrostatic coating, and powder that is not suitable for dry coating It becomes.
  • the method for producing a flux powder of the present invention is a method for producing a flux powder used for brazing an aluminum-based material having a magnesium content of 0.1 to 1.0% by weight, and is a hydroxide compound as a raw material compound.
  • the raw material compounds are in a ratio of 1.00 to 1.20 in K / A1 monore ratio and in the range of 4.00 to 4.20 in FZA1 monore ratio. It is used and wet-reacted at a reaction temperature of 70 to 100 ° C.
  • the method for producing the flux powder of the present invention is carried out by the steps shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c), and the obtained reaction products are shown in FIGS. 1 (d) to 1 (f). As shown, a filtration washing process is performed, and the product is manufactured through a process of drying the flux powder and a process of controlling the particle size distribution and particle shape of the powder.
  • the reaction temperature was set to 70 to 100 ° C when the reaction temperature was less than 70 ° C and the total content of K A1F and K A1F ⁇ ⁇ was 40.0% by weight.
  • reaction temperature exceeds 100 ° C, the total content of K A1F and K A1F ⁇ ⁇ ⁇
  • the reaction temperature is particularly preferably 75 to 95 ° C.
  • the raw material mixture aluminum hydroxide, hydrofluoric acid and potassium hydroxide are used as the raw material mixture.
  • the raw material compounds were used in the proportions of the charged K / Al molar ratio and the charged F / A1 molar ratio shown in Table 1 and Table 2 below, and the reaction temperatures shown in Table 1 and Table 2 below.
  • the flux powder samples having the composition ratios shown in Tables 1 and 2 below were produced from No. 1 to No. 32 by wet reaction.
  • sample Nos. 12 to 24 correspond to the flux powder of the present invention, sample numbers:! To No. 11, and sample Nos. 25 to 32 of the present invention.
  • the flux powder is out of range.
  • the produced flux powder sample is 15 at 500 ° C due to the detachment of crystal water of K A1F ⁇ ⁇ .
  • heating loss in this specification The weight loss after heating for 5 minutes (hereinafter, the weight loss when heated at 500 ° C for 15 minutes is referred to as heating loss in this specification) was determined. The obtained results are shown in Table 1 and Table 2, respectively.
  • the method for measuring the heat loss in the flux powder sample is as follows.
  • the tare weight of a platinum dish is measured, and the weight is defined as A.
  • A the weight of the platinum plate and 10g of the flux powder sample.
  • B the weight of the platinum plate and 10g of the flux powder sample.
  • the surface of the platinum dish on which the sample is placed is covered with aluminum foil, and about 20 holes with a size of about 2 mm are formed on the surface of the aluminum foil.
  • the heat loss obtained in this way is due to the crystal water of K A1F ⁇ ⁇ ⁇ in the flux powder.
  • K A1F ⁇ ⁇ Content [wt%] Loss on heating [wt%] X 218. 2/18. 0
  • 218.2 is the molecular weight of K A1F ⁇ ⁇ 18.
  • 18.0 is the numerator of ⁇
  • volume specific resistance (electrical resistance) of the dried sample was determined. If the volume specific resistance (electrical resistance) of the flux powder is within the range of 1 X io 9 to 5 ⁇ 10 11 ⁇ 'cm, the composition and crystallinity of K A1F ⁇ ⁇ in the powder is
  • volume _tt resistance ⁇ sample No. l to No. 1 1, No. 25 to No. 32 flux powder is 1 X 10 9 to 5 X 10 11 ⁇ 'cm Relative strength is outside the range of sample strength No. l to No. 5, No. 7 to No. 11, No. 28, No. 31 relative to flux powder strength of 12% or less. It was. Satisfies both the volume resistivity range and the relative strength range, and is filled with flux powder of No. l to No. 1 1, No. 25 to No. 32, and wide force S is 20mm. It was less than. On the other hand, in the flux powders of samples No. 12 to No.
  • the melting peak height force detected in the temperature range of 550 to 560 ° C the force lower than the melting peak height detected in the temperature range exceeding 560 ° C, or 550 to 560 ° C If no melting peak is detected in the temperature range, the composition and crystallinity of K A1F
  • Figure 4 shows the relationship between reaction temperature and spreadability
  • Figure 5 shows the relationship between K / A1 molar ratio and F / A1 molar ratio
  • Figure 5 shows the relationship between K / A1 molar ratio and spreadability
  • Figure 6 shows the relationship between the heat loss and relative strength
  • Figure 7 shows the relationship between the weight loss and relative strength
  • Figure 8 shows the K / A1 molar ratio and volume resistivity
  • Fig. 9 shows the relationship between the F / A1 molar ratio and the broad force S
  • Fig. 10 shows the relationship between the F / A1 molar ratio and the volume resistivity. Shown in 11 respectively.
  • the rhombus display shows the results for the flux powders No. 1 to No. 11
  • the square display shows the results for the flux powders No. 12 to No. 24.
  • the triangles indicate the results for No. 25 to No. 32 flux powders.
  • the relationship between the K / Al molar ratio and the spreadability is represented by a regular square in the figure where the K / Al molar ratio is in the range of 1 ⁇ 0 0 to 1.20.
  • the results of No. 12 to No. 24 flux powder tend to be excellent in spreadability. With flux powder with a K / A1 molar ratio exceeding 1.20, the higher the ratio of K in the molar ratio, There was a tendency for the spreadability to decrease.
  • the relationship between the weight loss by heating and the relative strength shows that the relative strength decreases as the heat loss decreases, and the relative strength tends to increase as the heat loss increases. From this Fig. 7, the value of loss on heating shows the composition of K A1F ⁇ ⁇ ⁇ in the powder and
  • the crystallinity supports the formation and growth.
  • the relationship between ⁇ 1 molar ratio and volume resistivity is No. 12 shown as a regular square in the figure where the K / A1 molar ratio is in the range of 1.00 to 1.20.
  • the volume resistivity is in the range of 1 10 9 to 5 10 11 0 '(111, while the K / A1 molar ratio is around 1.20 and this value is When it exceeded, the resistance value was high.
  • the relationship between the volume resistivity and the wide-force resistance is a regular square in the figure where the volume resistivity is in the range of 1 X 10 9 to 5 10 "0 'cm.
  • the results of the flux powders No. 12 to ⁇ ⁇ 24 indicated by good spreadability was obtained, while ⁇ ⁇ ⁇ indicated by diamonds in the diagram showing high resistance: ! ⁇ No. 11 flux powder, No. 25 ⁇ No. 32 flux powder indicated by triangles showed a variation in spreadability, as can be seen from Fig. 10.
  • F / A1 The relationship between the molar ratio and spreadability is the result of the No. 12 to No.
  • the volume resistivity is in the range of 1 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 'cm, while the F / A1 molar ratio is 4. High resistance was shown near 10 and beyond this value.
  • the flux powder of the present invention contains aluminum that contains Mg in a proportion of 0.:! To 1.0% by weight. It can be applied not only to brazing of aluminum-based materials but also to brazing of aluminum-based materials containing Mg in a proportion of less than 0.1% by weight and aluminum-based materials not containing Mg.

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Abstract

　Ｍｇを含有するアルミニウム系材料のろう付けにおいて、良好な広がり性を有し、非腐食性で安全性に優れ、かつ比較的安価で経済的に優れ、広く一般用に使用できる。 　粉末中にＫＡｌＦ４、Ｋ２ＡｌＦ５及びＫ２ＡｌＦ５・Ｈ２Ｏをそれぞれ含み、Ｍｇ含有量が０．１～１．０重量％のアルミニウム系材料のろう付けに用いるフラックス粉末の改良であり、その特徴ある構成は、組成がＫ／Ａｌモル比１．００～１．２０、Ｆ／Ａｌモル比３．８０～４．１０の範囲を有し、Ｋ２ＡｌＦ５及びＫ２ＡｌＦ５・Ｈ２Ｏの合計含有量が６．０～４０．０重量％、残部がＫＡｌＦ４であり、Ｋ２ＡｌＦ５・Ｈ２Ｏの結晶構造の一部又は全部が、Ｋ欠損型、Ｆ欠損型又はＫ及びＦ欠損型の少なくとも１種の結晶構造であるところにある。

Description

明 細 書
アルミニウム系材料のろう付け用フラックス粉末及び該フラックス粉末の製 造方法
技術分野
[0001] 本発明は、マグネシウムを含有したアルミニウム系材料のろう付けに好適なフラック ス粉末及びこのフラックス粉末の製造方法に関するものである。
背景技術
[0002] 従来よりアルミニウム系材料のろう付けには、ろう材としてアルミニウム系材料よりも 若干低融点のアルミニウム—シリコン (Al_ Si)共晶合金が使用されている。このろう 材とアルミニウム系材料を良好に接合するためには、アルミニウム系材料表面に形成 される酸化被膜を除去する必要があり、この酸化被膜除去にフッ化物系フラックスが 使用されている。このうち、フッ化カリウム（KF)—フッ化アルミニウム（A1F )系の錯体
3
(フルォロアルミン酸カリウム）からなる非腐食性フラックスがアルミニウム系材料表面 に直接塗布又は散布が可能で、窒素雰囲気炉での連続処理ができ、ろう付け後のフ ラックス薄膜が安定であり、塗布又は散布したフラックス粉末を除去する必要がなぐ 更に低コストかつ高品質である等の様々な優れた性能を有しているため、最も広く使 用されている。この KF—A1F系フラックスは、主成分である KA1Fが溶融した状態
3 4
でアルミニウム系材料表面の酸化被膜と反応し、活性なアルミニウム系材料と溶融し たろう材を接合させる。
[0003] 一方、アルミニウム部材を薄肉化することにより材料使用量を削減してコストダウン するとともに部材の軽量ィヒを図るベぐ強度及び耐食性に優れたマグネシウム (Mg) を含有したアルミニウム系材料の使用が検討されている。
[0004] し力し、この KF— A1F系フラックスは、 Mgを含有したアルミニウム系材料のろう付
3
けには十分な性能を示さないという欠点を有している。具体的には、 0. 4重量％を越 える Mgを含有したアルミニウム系材料のろう付けでは、次の式（1)に示すように、ろう 付け中に Mgとフラックスが反応してフラックスの主成分である KA1Fが消費され、高
4
融点の KMgFや A1Fが生成、析出する。この KMgFや A1Fがフラックス層の融点 を上昇させ、溶融時の流動性を著しく低減させる。従って、溶融したフラックスは十分 な広がり性が得られず、フラックスの主成分である KA1Fが反応により消費されるた
4
め、アルミニウム系材料表面の酸化被膜の除去が十分に行われない。
[0005] 3Mg + 3KA1F → 3KMgF (s) | + A1F (s) | + 2A1
4 3 3 1 …… (1)
従って現状使用されているフラックスでは、 Mg含有アルミニウム系材料へのろう付 けには、 Mgを含有しないアルミニウム系材料への塗布量の約 5倍量程度を塗布しな ければ、十分な広力 ^性が得られず、材料表面の酸化被膜の除去が行われないとい う問題があった。
[0006] このような上記問題点を解決する方策として、単体化合物表示にてフッ化アルミ二 ゥム 60〜50重量0 /0、フッ化カリウム 40〜50重量0 /0を含有するフルォロアルミニウム 酸カリウム又はフルォロアルミニウム酸カリウムとフッ化アルミニウムとの混合組成物 1 00重量％と、その全量に対してフッ化アルミニウムアンモン 5〜： 15重量％を含有した ろう付け用フラックスが提案されている（例えば、特許文献 1参照。）。この特許文献 1 に示されたフラックスでは、 Mg含有量が約 2重量0 /0までのアルミニウム系材料のろう 付けが可能であるとしている。
[0007] また、単体化合物表示にてフッ化アルミニウム/フッ化セシウムのモル比が 67/33 〜26/74に相当する組成を有するフルォロアルミニウム酸セシウム又はフルォロア ノレミニゥム酸セシウムとフッ化アルミニウムとの混合組成物からなるろう付け用フラック スが提案されている（例えば、特許文献 2参照。）。この特許文献 2に示されたフラック スでは、 Mg含有量が 1重量％以下のアルミニウム系材料のろう付けで使用可能であ る。
特許文献 1 :特開昭 60— 184490号公報 (特許請求の範囲 (1)、 3頁左上欄 15行目 〜右上欄 2行目）
特許文献 2：特開昭 61 - 162295号公報 (特許請求の範囲）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] しかし、上記特許文献 1に示されたフラックスでは、ろう付け過程でフッ化アンモニゥ ム (NH F)の有害なヒュームが大量に発生するため、装置の腐食、安全衛生及び公 害の見地力 大きな問題を有していた。
[0009] また、上記特許文献 2に示されたフラックスでは、高価なセシウムが原料に用いられ ていることから、一般的に使用されるろう付け用としては経済的ではなぐ実用化され ていない。また、このセシウム含有フラックスに含まれるセシウム化合物が吸湿性を有 しているため、セシウム含有フラックスを使用することで、ろう付け設備の腐食の問題 が発生する。
[0010] 本発明の目的は、 Mgを含有するアルミニウム系材料のろう付けにおいて、良好な 広力 ^性を有し、非腐食性で安全性に優れ、かつ比較的安価で経済的に優れる、広 く一般用に使用できるアルミニウム系材料のろう付け用フラックス粉末及び該フラック ス粉末の製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0011] 請求項 1に係る発明は、粉末中に KA1F、 K A1F及び K A1F ·Η Οをそれぞれ
4 2 5 2 5 2
含み、 Mg含有量が 0.：!〜 1. 0重量％のアルミニウム系材料のろう付けに用いるフラ ックス粉末の改良である。その特徴ある構成は、組成が K/A1モル比 1. 00-1. 20 、 F/A1モル比 3. 80〜4. 10の範囲を有し、 K A1F及び K A1F ·Η〇の合計含有
2 5 2 5 2
量が 6. 0〜40. 0重量％であり、残部が KA1Fであり、 K A1F ·Η Οの結晶構造の
4 2 5 2
一部又は全部が、 Κ欠損型、 F欠損型又は Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の結晶構 造であるところにある。
[0012] 請求項 2に係る発明は、粉末中に KA1F、 K A1F、 K A1F ·Η Ο及び K A1Fを
4 2 5 2 5 2 3 6 それぞれ含み、 Mg含有量が 0.：!〜 1. 0重量％のアルミニウム系材料のろう付けに 用いるフラックス粉末の改良である。その特徴ある構成は、組成が K/A1モル比 1. 0 0〜： 1. 20、 F/A1モル比 3. 80〜4. 10の範囲を有し、 K A1F及び K A1F ·Η Οの
2 5 2 5 2 合計含有量が 6. 0〜40. 0重量％、 K A1Fの含有量が 5. 0重量％以下、残部が Κ
3 6
A1Fであり、 K A1F ·Η Οの結晶構造の一部又は全部力 Κ欠損型、 F欠損型又は
4 2 5 2
Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の結晶構造であるところにある。
[0013] 請求項 1又は 2に係るフラックス粉末は、 K A1F ·Η Οの結晶構造の一部又は全部
2 5 2
を、 Κ欠損型、 F欠損型又は Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の結晶構造とすることに より、 Mg含有アルミニウム系材料のろう付けにおいて、従来のフラックス粉末に比べ て溶融時の流動性及び広がり性が増加し、材料表面の酸化被膜の除去にも優れ、 Mg含有アルミニウム系材料に対して従来のフラックス粉末を用いた場合に比べてそ の塗布量を大幅に低減することができ、良好なろう付けをすることができる。また、非 腐食性で安全性に優れ、かつ比較的安価で経済的に優れ、広く一般用に使用する こと力 Sできる。
[0014] 請求項 3に係る発明は、請求項 1又は 2に係る発明であって、粉末を 100°Cにて恒 量となるまで乾燥したときの体積比抵抗が 1 X 109〜5 Χ 10η Ω ' cmであるフラックス 粉末である。
[0015] 請求項 3に係る発明では、粉末を 100°Cにて恒量となるまで乾燥したときの体積比 抵抗が1 109〜5 1011 0 111の範囲内になってぃれば、1：八1 ·Η〇の組成及
2 5 2 び結晶性を十分に形成及び成長させないように制御されていることが判る。なお、体 積比抵抗が上記範囲を越えるフラックス粉末は、粉末中の K A1F ·Η〇の組成の大
2 5 2
部分が形成され、かつ結晶が大きく成長しているため、 K A1F ·Η Οから Κ欠損型、
2 5 2
F欠損型又は Κ及び F欠損型の結晶構造が失われて、 Mgを含有するアルミニウム系 材料のろう付けにおいて、良好な広がり性が得られない不具合を生じる。
[0016] 請求項 4に係る発明は、請求項 1又は 2に係る発明であって、粉末を X線回折分析 したときの K A1F ·Η Οによる 2 Θ力 4deg〜45degの間に存在する最大回折ピー
2 5 2
ク強度が KA1Fによる最大ピーク強度の 12%以下であるフラックス粉末である。
4
[0017] 請求項 4に係る発明では、粉末を X線回折分析したときの K A1F ·Η Οによる 2 Θ
2 5 2
力 ¾4deg〜45degの間に存在する最大回折ピーク強度が KA1Fによる最大ピーク
4
強度の 12%以下となっていれば、 K A1F ·Η Οの組成及び結晶性を十分に形成及
2 5 2
び成長させないように制御されていることが判る。なお、上記ピーク強度の上記範囲 を越えるフラックス粉末は、粉末中の K A1F ·Η Οの組成の大部分が形成され、か
2 5 2
つ結晶が大きく成長しているため、 K A1F ·Η Οから Κ欠損型、 F欠損型又は Κ及び
2 5 2
F欠損型の結晶構造が失われて、 Mgを含有するアルミニウム系材料のろう付けにお いて、良好な広がり性が得られない不具合を生じる。
[0018] 請求項 5に係る発明は、請求項 1又は 2に係る発明であって、粉末を示差熱分析（D ifferential Thermal Analysis,以下、 DTA分析という。）したときの 550〜560°Cの温 度範囲に検出される溶融ピーク高さが、 560°Cを越える温度範囲に検出される溶融 ピーク高さよりも高いフラックス粉末である。
[0019] 請求項 5に係る発明では、粉末を DTA分析したときの 550〜560°Cの温度範囲に 検出される溶融ピーク高さが、 560°Cを越える温度範囲に検出される溶融ピーク高さ よりも高くなつていれば、 K A1F ·Η Οの組成及び結晶性を十分に形成及び成長さ
2 5 2
せないように制御されていることが判る。なお、上記溶融ピーク高さが 560°Cを越える 温度範囲に検出される溶融ピーク高さよりも低いフラックス粉末は、粉末中の K A1F
2 5
•H Oの組成の大部分が形成され、かつ結晶が大きく成長しているため、 K A1F ·Η
2 2 5
Οから Κ欠損型、 F欠損型又は Κ及び F欠損型の結晶構造が失われて、 Mgを含有
2
するアルミニウム系材料のろう付けにおいて、良好な広がり性が得られない不具合を 生じる。
[0020] 請求項 6に係る発明は、 Mg含有量が 0. ：!〜 1. 0重量％のアルミニウム系材料のろ う付けに用いるフラックス粉末の製造方法であって、原料化合物として水酸化アルミ 二ゥム、フッ化水素酸及び水酸化カリウムをそれぞれ用い、原料化合物を K/A1モ ノレ]；匕で 1. 00〜： 1. 20並びに F/A1モノレ]；匕で 4. 00〜4. 20の範囲内となる害 'J合で使 用し、かつ反応温度 70〜： 100°Cで湿式反応させることを特徴とする。
[0021] 請求項 6に係る発明では、上記条件で製造することにより、 K A1F ·Η〇の結晶構
2 5 2
造の一部又は全部を、 Κ欠損型、 F欠損型又は Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の結 晶構造としたフラックス粉末が得られる。
発明の効果
[0022] 本発明のフラックス粉末は、 K A1F ·Η Οの組成及び結晶性が十分に形成及び成
2 5 2
長しないように抑制して、 K A1F ·Η Οの結晶構造の一部又は全部力 Κ欠損型、 F
2 5 2
欠損型又は Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の結晶構造とすることにより、 Mg含有量 が 0. 1〜： 1. 0重量％のアルミニウム系材料のろう付けにおいて、従来のフラックス粉 末に比べて溶融時の流動性及び広力 Sり性が増加し、材料表面の酸化被膜の除去に も優れ、 Mg含有アルミニウム系材料に対して従来のフラックス粉末を用いた場合に 比べてその塗布量を大幅に低減し、良好なろう付けを得ることができる。また、非腐食 性で安全性に優れ、かつ比較的安価で経済的に優れ、広く一般用に使用することが できる。
[0023] また、本発明のフラックス粉末の製造方法は、原料ィヒ合物として水酸化アルミニウム 、フッ化水素酸及び水酸化カリウムをそれぞれ用い、原料化合物の割合を K/A1モ ノレ]:匕力 1. 00〜： 1. 20並びに F/A1モノレ 匕力 S4. 00〜4. 20の範囲内となるように調 整し、かつ反応温度 70〜： 100°Cで湿式反応させることにより、 K A1F ·Η Οの結晶
2 5 2 構造の一部又は全部を、 Κ欠損型、 F欠損型又は Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の 結晶構造としたフラックス粉末が得られる。
図面の簡単な説明
[0024] [図 1]本発明のフラックス粉末の製造方法を示すフロー図である。
[図 2]サンプノレ No. 13における熱重量 ·示差熱分析測定結果を示す図である。
[図 3]サンプノレ No. 20における熱重量'示差熱分析測定結果を示す図である。
[図 4]サンプノレ No.：!〜 No. 32における反応温度と広がり性の関係を示す図である。
[図 5]サンプル No. l~No. 32における K/A1モル比と F/A1モル比の関係を示す 図である。
[図 6]サンプル No.：!〜 No. 32における K/A1モル比と広がり性の関係を示す図で ある。
[図 7]サンプノレ No.：!〜 No. 32における加熱減量と相対強度の関係を示す図である
[図 8]サンプノレ No.：!〜 No. 32における KZA1モル比と体積比抵抗の関係を示す図 である。
[図 9]サンプノレ No.：!〜 No. 32における体積比抵抗と広がり性の関係を示す図であ る。
[図 10]サンプル No. l~No. 32における FZAlモル比と広がり性の関係を示す図で ある。
[図 11]サンプル No.：!〜 No. 32における F/A1モル比と体積比抵抗の関係を示す 図である。
発明を実施するための最良の形態
[0025] 次に本発明を実施するための最良の形態を説明する。 [0026] KF-A1F系フラックス粉末中に KA1Fの他に、 K A1Fや K A1Fが存在すると、
3 4 2 5 3 6
Mg含有アルミニウム系材料に対しては、次の式（2)及び式（3)に示す反応が起こる [0027] 3Mg + 2KA1F + K A1F → 3KMgF (s) | + KA1F + 2A1
4 2 5 3 4 1 …… (2)
3Mg + 2KA1F + K A1F → 3KMgF (s) | + K A1F + 2A1
4 3 6 3 2 5 1 ……（3)
このような反応により、 KA1Fの消費が抑制され、高融点の A1Fの析出も防止する
4 3
こと力 Sできる。し力 ながら従来より使用されている KF— A1F系フラックス粉末の製
3
造は、図 1 (a)〜図 1 (c)及び次の式 (4)〜式（6)で示される湿式反応によって製造さ れる。
[0028] Al(OH) + 4HF→ HA1F + 3H 0 …… (4)
3 4 2
HA1F + KOH→ KA1F | …… (5)
4 4
HA1F + HF + 2KOH→ K A1F · Η〇丄 + H〇 …… (6)
4 2 5 2 2
得られた反応生成物は、図 1 (d)〜図 1 (f)にそれぞれ示すように、濾過洗浄工程を 経た後、フラックス粉末を乾燥する工程、更に粉末の粒度分布と粒子形状を制御す る工程を経て製品化される。
[0029] 一方、得られたフラックス粉末には、上記式（6)で示される湿式反応により、 K A1F
2 5
•H Oの形態の結晶粒子が存在することになる。この結晶水を含有する K A1F ·Η
2 2 5 2
Οは、ろう付け工程において水蒸気を発生し、アルミニウム系材料表面の酸化被膜を 増加させる。従って、フラックスの流動性が低減する。
[0030] 本発明者らは、 Mg含有アルミニウム系材料のろう付けにおいて、フラックスの溶融 時の流動性を改善し、 Mg含有アルミニウム系材料表面での Mgとフラックスとの反応 を抑制し得る、 Mg含有アルミニウム系材料のろう付け可能なフラックスを開発すること を進め、図 1 (a)〜図 1 (c)に示す製造方法及び上記式 (4)〜式（6)の湿式反応式に よって得られる反応生成物中の組成を制御するために、原料ィ匕合物を KZA1モル比 で 1. 00〜1. 20並びに FZA1モル比で 4. 00〜4. 20の範囲内となる割合で使用し 、かつ反応温度 70〜100°Cで湿式反応させることにより、フラックスの流動性を低減 させる要因となっている K A1F ·Η Οの組成及び結晶性を十分に形成及び成長しな
2 5 2
いように抑制し、 K A1F ·Η Οを不十分な結晶性及び結晶欠陥を有した粒子とする ことで、低い溶融温度で溶融時の広力 Sり性に優れたフラックス粉末となることを見出し た。このような組成を有するフラックス粉末は、溶融時の流動性及び広力 Sり性が増して いき、材料表面の酸化被膜除去にも優れるだけでなぐアルミニウム系材料表面での Mgとフラックスとの反応を抑制しつつ、良好なろう付け性が得られることが判明した。
[0031] 本発明のフラックス粉末は、 Mg含有量が 0.：!〜 1. 0重量％のアルミニウム系材料 のろう付けに用いるフラックス粉末であり、特に 0. 5重量％を越える Mg含有量のアル ミニゥム系材料に用いるのが好適である。
[0032] 本発明の第 1のフラックス粉末は、粉末中に KA1F、 K A1F及び K A1F · Η〇を
4 2 5 2 5 2 それぞれ含み、組成力 モノレ];匕 1. 00〜1. 20、 F/A1モノレ];匕 3. 80〜4. 10の 範囲を有し、 K A1F及び K A1F · Η Οの合計含有量が 6. 0〜40. 0重量％、残部
2 5 2 5 2
が KA1Fであり、 K A1F · Η Οの結晶構造の一部又は全部力 S、 K欠損型、 F欠損型
4 2 5 2
又は K及び F欠損型の少なくとも 1種の結晶構造であることを特徴とする。 K A1F · Η
2 5
Οの結晶構造の一部又は全部を、 Κ欠損型、 F欠損型又は Κ及び F欠損型の少なく
2
とも 1種の結晶構造とすることにより、 Mg含有アルミニウム系材料のろう付けにおいて 、従来のフラックス粉末に比べて溶融時の流動性及び広力 Sり性が増加し、材料表面 の酸化被膜の除去にも優れ、 Mg含有アルミニウム系材料に対して従来のフラックス 粉末を用いた場合の塗布量に比べてその塗布量を大幅に低減することができ、良好 なろう付けをすることができる。また、非腐食性で安全性に優れ、かつ比較的安価で 経済的に優れ、広く一般用に使用することができる。フラックス粉末の組成は K/A1 モノレ]；匕1. 00〜： 1. 20、 F/A1モノレ]；匕 3. 80〜4. 10の範囲であり、特に好ましく ίま K /A1モノレ _ttl . 02〜： 1. 15、 F/A1モノレ]；匕 3. 90〜4. 08の範囲である。フラックス粉 末に含まれる K A1F及び K A1F · Η〇の合計含有量を 6. 0〜40. 0重量％の範囲
2 5 2 5 2
内としたのは、下限値未満では、 K A1F · Η〇の結晶構造に、欠損型の結晶構造が
2 5 2
生じず、フラックス粉末が流動性及び広力 Sり性を発揮されないため、 Mg含有アルミ二 ゥム系材料に対して良好なろう付けをすることができないためである。また、上限値を 越えると、フラックス粉末の溶融時における流動性及び広力 Sり性が低下してろう付け 性を悪化させるとともに、ろう付け工程の際に持ち込まれる H〇成分が増加してろう
2
付け性の低下及びろう付け設備の腐食を生じ、実用に適さないためである。このうち K AIF及び K AIF ·Η Οの合計含有量は 10〜30重量％が特に好ましい。
2 5 2 5 2
[0033] また、本発明の第 2のフラックス粉末は、粉末中に KA1F、 K AIF、 K A1F ·Η Ο
4 2 5 2 5 2 及び K A1Fをそれぞれ含み、組成が K/A1モル比 1 , 00〜1. 20、 F/A1モル比 3
3 6
. 80〜4. 10の範囲を有し、 K A1F及び K A1F ·Η〇の合計含有量が 6. 0〜40.
2 5 2 5 2
0重量％、 K A1Fの含有量が 5. 0重量％以下、残部が KA1Fであり、 K A1F ·Η〇
3 6 4 2 5 2 の結晶構造の一部又は全部が、 Κ欠損型、 F欠損型又は Κ及び F欠損型の少なくと も 1種の結晶構造であることを特徴とする。 KZA1モル比、 F/A1モル比を従来のフ ラックス粉末に比べて減少させることで、 K A1F ·Η〇の結晶構造の一部又は全部
2 5 2
、 Κ欠損型、 F欠損型又は Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の結晶構造とすることが できる。フラックス粉末の組成は K/A1モル比 1. 02〜： 1. 15、 F/A1モル比 3. 90〜 4. 08の範囲が特に好ましレ、。また、上記モル比の範囲内となる組成とすることで Κ
3
A1Fの生成が非常に少なぐ K A1Fの含有量は 5. 0重量％以下となり、 X線回折
6 3 6
分析したときの K A1Fの固有ピーク（2 Θ : 21 · 0。 /29. 9° )は認められない。 Κ
3 6 3
A1Fの含有量は 4. 0重量％以下が好ましぐ 3. 0重量％以下が特に好ましい。フラ
6
ックス粉末に含まれる K A1F及び K A1F ·Η〇の合計含有量を 6, 0〜40. 0重量
2 5 2 5 2
%の範囲内としたのは、下限値未満では、 K A1F ·Η Οの結晶構造に、 Κ欠損型、
2 5 2
F欠損型又は Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の結晶構造が生じず、フラックス粉末が 流動性及び広がり性を発揮されないため、 Mg含有アルミニウム系材料に対して良好 なろう付けをすることができないためである。また、上限値を越えると、フラックス粉末 の溶融時における流動性及び広がり性が低下してろう付け性を悪化させるとともに、 ろう付け工程の際に持ち込まれる H〇成分が増加してろう付け性の低下及びろう付
2
け設備の腐食を生じ、実用に適さないためである。このうち K A1F及び K A1F ·Η
2 5 2 5 2
Οの合計含有量は 10〜30重量％が特に好ましい。
[0034] 本発明のフラックス粉末は、粉末を 100°Cにて恒量となるまで乾燥したときの体積 比抵抗（電気抵抗）が1 109〜5 1011 0 111でぁれば、1：八11^ ·Η〇の組成及び
2 5 2
結晶性を十分に形成及び成長させないように制御されていることが判る。なお、従来 のフラックス粉末のように、粉末中に含まれる K A1F ·Η Οの組成及び結晶性が十
2 5 2
分に形成されている場合の体積比抵抗は 1 X 1012〜5 X 1013 Ω ' cmと高い抵抗値を 有する。フラックス粉末の体積比抵抗が下限値未満では、帯電電荷が不足して塗装 面に付着できず、静電塗装が困難になる。本発明のフラックス粉末は、粉末を X線回 折分析したときの K A1F · Η Οによる 2 Θ力 4deg〜45degの間に存在する最大回
2 5 2
折ピーク強度が KA1Fによる最大ピーク強度の 12%以下となっていれば、 K A1F ·
4 2 5
H Oの組成及び結晶性を十分に形成及び成長させなレ、ように制御されてレ、ること力 S
2
判る。最大回折ピーク強度は KA1Fによる最大ピーク強度の 3〜9%が特に好ましい
4
。また、本発明のフラックス粉末は、粉末を DTA分析したときの 550〜560°Cの温度 範囲に検出される溶融ピーク高さが、 560°Cを越える温度範囲に検出される溶融ピ ーク高さよりも高くなつていれば、 K A1F · Η〇の組成及び結晶性を十分に形成及
2 5 2
び成長させなレ、ように制御されてレ、ることが判る。
[0035] このように本発明のフラックス粉末によって、従来ろう付けが困難であり、多量のフラ ックスを塗工することで辛うじて実施されていた Mg含有量が 0. ：!〜 1. 0重量％のァ ノレミニゥム系材料のろう付け力 Mgを含有しなレ、アルミニウム系材料に対する塗布量 とほぼ同等量にまで低減でき、かつ良好なろう付け性を達成することができる。
[0036] なお、本発明のフラックス粉末を静電塗装方法に用いる場合には、フラックス粉末 の粒度を粒径 20 μ m以上の大きな粒子を 40重量％以下、かつ粒径 10 μ m以下の 小さな粒子を 20〜40重量％に調整することでろう付けに十分な塗布量が得られる。 このうち、粒径 20 β m以上の大きな粒子の含有量が 30重量％以下、かつ粒径 10 μ m以下の小さな粒子の含有量が 24〜36重量％に調整されたものが特に好ましい。 粒径 10 β m以下の小さな粒子の含有量が上限値を越えるとフラックス粉末の流動性 が低下し、静電塗装におけるノズル、配管での付着、閉塞が発生し、乾式の塗布に 適さない粉末となる。
[0037] 本発明のフラックス粉末の製造方法は、マグネシウム含有量が 0. 1〜： 1. 0重量％ のアルミニウム系材料のろう付けに用いるフラックス粉末の製造方法であって、原料 化合物として水酸化アルミニウム、フッ化水素酸及び水酸化カリウムをそれぞれ用い 、原料化合物を K/A1モノレ比で 1. 00〜1 . 20並びに FZA1モノレ比で 4. 00〜4. 2 0の範囲内となる割合で使用し、かつ反応温度 70〜100°Cで湿式反応させることを 特徴とする。上記条件で製造することにより、 K A1F · Η Οの結晶構造の一部又は 全部を、 K欠損型、 F欠損型又は Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の結晶構造としたフ ラックス粉末が得られる。本発明のフラックス粉末の製造方法は、図 1 (a)〜図 1 (c)で 示される各工程によって行われ、得られた反応生成物は、図 1 (d)〜図 1 (f)にそれぞ れ示すように、濾過洗浄工程が施され、フラックス粉末を乾燥する工程、更に粉末の 粒度分布と粒子形状を制御する工程を経て製品化される。
[0038] 原料化合物を F/A1モル比 4. 00未満の割合で使用すると、上記式 (4)に示す反 応が進行する際に、一部の水酸化アルミニウムがフッ化アルミン酸 (HA1F )として溶
4 解されずに、水酸基を有する化合物として残留してしまう。この残留した水酸基を有 する化合物は、後に続く反応によっても水酸基が取り除かれず、得られるフラックス粉 末中に水酸基が存在してしまうため、この残留する水酸基に起因してろう付け性及び 広力 ^性が悪化する。原料ィ匕合物を FZA1モル比 4. 20を越える割合で使用する場 合や、 KZA1モル比 1. 20を越える割合で使用する場合は、 K A1F ·Η〇の結晶構
2 5 2 造の一部又は全部を、 Κ欠損型、 F欠損型又は Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の結 晶構造としたフラックス粉末は得られず、 Mg含有アルミニウム系材料のろう付けには 適さない。原料ィ匕合物は K/A1モノレ]；匕 1. 02〜： 1. 15、 F/A1モノレ]；匕 4. 05〜4. 15 の範囲で使用することが特に好ましい。反応温度を 70〜100°Cとしたのは、反応温 度が 70°C未満であると、 K A1F及び K A1F ·Η〇の合計含有量が 40. 0重量％を
2 5 2 5 2
越えてしまい、反応温度が 100°Cを越えると、 K A1F及び K A1F ·Η Οの合計含有
2 5 2 5 2
量が 6. 0重量％未満となるためである。反応温度は 75〜95°Cが特に好ましい。なお 、図 1 (e)のフラックス粉末を乾燥する工程を強化することで、図 1 (a)〜図 1 (c)によつ て得られた反応生成物中の K A1F ·Η Οから、結晶水を取り除いて K A1Fとするこ
2 5 2 2 5 とができる。これにより、フラックス粉末の溶融時における流動性及び広力 ^性を更に 増加でき、ろう付け工程への水分の持ち込みを減少させ、ろう付け性の向上を図るこ とができる。
実施例
[0039] 次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
[0040] <実施例及び比較例 >
先ず、原料ィヒ合物として水酸化アルミニウム、フッ化水素酸及び水酸化カリウムをそ れぞれ用い、原料化合物を次の表 1及び表 2に示す仕込み K/Alモル比並びに仕 込み F/A1モル比となる割合で使用し、かつ次の表 1及び表 2に示す反応温度で湿 式反応させることにより、次の表 1及び表 2に示す組成比を有するフラックス粉末サン プルを No. l~No. 32まで製造した。製造したフラックス粉末サンプルのうち、サン プノレ No. 12〜No. 24が本発明のフラックス粉末に相当し、サンプル No.：!〜 No. 1 1、サンプノレ No. 25〜No. 32は本発明の範囲外のフラックス粉末である。また製造 したフラックス粉末サンプルの K A1F ·Η〇の結晶水の離脱に起因する 500°Cで 15
2 5 2
分間加熱した後の重量減（以下、本明細書において、 500°Cで 15分間加熱したとき の重量減を加熱減量という。）を求めた。得られた結果を表 1及び表 2にそれぞれ示 す。
[0041] なおフラックス粉末サンプルにおける加熱減量の測定方法は次の通りである。
[0042] 先ず、白金皿の風袋重量を測定し、その重量を Aとする。次いで、フラックス粉末試 料 10gを白金皿に正確に秤取る。このときの白金皿とフラックス粉末試料 10gの重量 を Bとする。次に、試料を載せた白金皿表面をアルミ箔で覆い、アルミ箔表面に約 2m m程度の大きさの穴を 20箇所程度開ける。次に、白金皿を電気マツフル炉内に入れ て、炉内を 500 ± 5°Cに加熱し、約 15分間保持する。加熱後は白金皿を電気マツフ ル炉から取り出し、デシケーターに保持して室温にまで放冷する。続いて放冷した白 金皿の重量を秤量する。この秤量した重量を Cとする。このようにして測定した各重量 値を次の計算式に代入することでフラックス粉末試料における加熱減量を計算する。
[0043] 加熱減量 [wt%] = (B— C) X 100/ (B— A)
このようにして得られる加熱減量は、フラックス粉末中の K A1F ·Η Οの結晶水が
2 5 2
加熱により失われることに起因しているため、 K A1F ·Η Ο含有量を次の計算式によ
2 5 2
つて計算することができる。
[0044] K A1F ·Η〇含有量 [wt%] =加熱減量 [wt%] X 218. 2/18. 0
2 5 2
上記計算式において、 218. 2は K A1F ·Η Οの分子量を、 18. 0は Η〇の分子
2 5 2 2 量をそれぞれ示す。
[0045] [表 1] 仕込み原料モル比 薩 フラックス中の元麹合 OtH 編量 フラックスモル比 K2A1F5 KA1F4 K2A1F5 K3AlFe [。C] [wt%] •H20
K/A1 F/A1 A1 F K K/A1 F/A1 [モル %] [モル %] [モル％] [モル %]
1.24 4.24 80 16.55 48.63 31.81 2.99 1.33 4.17 36.2 57.8 5.0 1.0
1.24 4.24 82 16.59 48.88 31.68 2.81 1.32 4.19 34.1 58.9 6.0 1.0
1.24 4.24 83 16.97 49.00 31.47 2.55 1.28 4.10 30.9 63.1 5.0 1.0
1.24 4.24 83 16.95 49.16 31.48 2.39 1.28 4.12 29.0 66.0 0.0 5.0
1.24 4.24 80 17.26 49.38 31.07 2.24 1.24 4.06 27.2 67.8 4.0 1.0
1.24 4.24 84 17.04 50.01 31.81 1.12 1.29 4.17 13.6 65.4 17.0 4.0
1.24 4.24 79 16.98 49.54 32.35 1.11 1.32 4.15 13.5 62.5 19.0 5.0
1.24 4.24 80 17.01 50.15 30.30 2.49 1.23 4.19 30.2 68.8 1.0 0.0
1.24 4.24 82 16.69 50.07 30.39 2.81 1.26 4.26 34.1 64.9 1.0 0.0
1.24 4.24 82 16.92 50.10 30.56 2.37 1.25 4.21 28.7 67.3 3.0 1.0
1.24 4.24 80 17.08 49.36 31.06 2.45 1.26 4.11 29.7 69.3 0.0 1.0
1.15 4.18 78 18.42 50.47 29.39 1.72 1.10 3.89 20.9 79.1 0.0 0.0
1.06 4.08 82 17.79 50.72 29.52 1.97 1.15 4.05 23.9 76.1 0.0 0.0
1.06 4.08 83 17.74 50.61 30.12 1.46 1.17 4.05 17.7 78.3 2.0 2.0
1.06 4.08 82 18.12 50.47 29.73 1.65 1.13 3.96 20.0 80.0 0.0 0.0
1.06 4.08 84 18.87 51.63 28.56 0.94 1.04 3.89 11.4 88.6 0.0 0.0
Figure imgf000016_0001
製造した各サンプルを 100°Cにて恒量となるまで乾燥し、乾燥したサンプルの体積 比抵抗（電気抵抗）を求めた。フラックス粉末の体積比抵抗（電気抵抗）は、 1 X io9 〜5 Χ 1011 Ω ' cmの範囲内であれば、粉末中の K A1F ·Η〇の組成及び結晶性が
2 5 2
十分に形成及び成長されておらず、一方、上記範囲を越えると K A1F ·Η Οの組成
2 5 2 及び結晶性が十分に形成及び成長されていることを示す。
[0047] また、各サンプルを X線回折分析し、 KA1Fによる 28. 9degのピーク強度を 100と
4
したときの、 K A1F ·Η〇による 44. 5degのピーク強度を相対強度として求めた。フ
2 5 2
ラックス粉末の相対強度は、 12%以下となっていれば、粉末中の K A1F ·Η〇の組
2 5 2 成及び結晶性が十分に形成及び成長されておらず、一方、上記範囲を越えると K A
2
IF ·Η Οの組成及び結晶性が十分に形成及び成長されていることを示す。
5 2
[0048] 更に、各サンプノレについて、以下に示す広がり性試験を行った。先ず、 Mg含有量 が 0. 8重量％のアルミユウム系材料 Aをそれぞれ用意した。次に、材料 Aの表面に サンプル 2mgを塗工して、 600°Cに維持した雰囲気炉に収容して、約 6分間保持し た。加熱後、材料を雰囲気炉より取出し、材料表面で溶融したサンプノレの広力 Sり性を 測定した。各測定結果を表 3にそれぞれ示す。
[表 3]
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0002
表 3より明ら力なように、体積 _tt抵抗 ίま、サンプノレ No. l ~No. 1 1、 No. 25~No. 32のフラックス粉末が 1 X 109〜5 X 1011 Ω ' cmの範囲外であり、相対強度は、サン プノレ No. l ~No. 5、 No. 7〜No. 1 1、 No. 28及び No. 31のフラックス粉末力相 対強度 12 %以下の範囲外であつた。体積比抵抗範囲と相対強度範囲の双方を満た してレ、なレ、サンプノレ No. l ~No. 1 1、 No. 25~No. 32のフラックス粉末で ίま、広力 S り性が 20mm未満となっていた。一方、体積比抵抗及び相対強度がともに上記範囲 内となったサンプル No. 12〜No. 24のフラックス粉末では、広がり性が 20mmを越 え、良好な広がり性が得られていた。 [0050] サンプル No. 13及び No. 20におけるフラックス粉末について、熱重量.示差熱分 析（TG— DTA)を行った。 DTA曲線では、 550〜560°Cの温度範囲に検出される 溶融ピーク高さが、 560°Cを越える温度範囲に検出される溶融ピーク高さよりも高くな つていれば、粉末中の K A1F ·Η Οの組成及び結晶性が十分に形成及び成長され
2 5 2
ておらず、一方、 550〜560°Cの温度範囲に検出される溶融ピーク高さ力 560°Cを 越える温度範囲に検出される溶融ピーク高さよりも低い力、、或いは 550〜560°Cの温 度範囲に溶融ピークが検出されなければ、 K A1F ·Η Οの組成及び結晶性が十分
2 5 2
に形成及び成長されていることを示す。測定結果を図 2〜図 3にそれぞれ示す。
[0051] 図 2より明らかなように、サンプノレ No. 13の DTA曲線では、 550〜560°Cの範囲と 570°C近傍にそれぞれ溶融ピークが 1本ずつ検出され、 550〜560°Cの温度範囲に 検出されたピーク高さが、 570°C近傍に検出されたピーク高さよりも高くなつていた。 また図 3より明ら力、なように、サンプノレ No. 20の DTA曲泉で fま、 550〜560。Cの範 囲に溶融ピークが検出され、 560°Cを越えたあたりに肩のようなピークが検出され、 5 50〜560°Cの温度範囲に検出されたピーク高さ力 560°Cを越えたあたりに検出さ れたピーク高さよりも高くなつていた。
[0052] 反応温度と広がり性の関係を示す図を図 4に、 K/A1モル比と F/A1モル比との関 係を示す図を図 5に、 K/A1モル比と広がり性との関係を示す図を図 6に、加熱減量 と相対強度の関係を示す図を図 7に、 K/A1モル比と体積比抵抗を示す図を図 8に 、体積比抵抗と広力 Sり性の関係を示す図を図 9に、 F/A1モル比と広力 Sり性との関係 を示す図を図 10に、 F/A1モル比と体積比抵抗との関係を示す図を図 11にそれぞ れ示す。なお、図 4〜図 11において、菱形の表示は No. l~No. 11のフラックス粉 末の結果を示し、正四角形の表示は No. 12〜No. 24のフラックス粉末の結果を示 し、三角形の表示は No. 25〜No. 32のフラックス粉末の結果を示す。
[0053] 図 4より明らかなように、図中、三角形で表示される No. 25〜No. 32のフラックス粉 末の結果のうち、製造時における反応温度が 70〜： 100°Cの範囲外のものについて は、広がり性が 15mm未満となり、反応温度が低いと、フラックス粉末の広がり性が劣 る傾向にあることが判った。図 5より明らかなように、 K/A1モル比と F/A1モル比との 関係は、 KZA1モル比が低くなるにつれて、 F/A1モル比も低くなる傾向が見られた 。図 6より明らかなように、 K/Alモル比と広がり性との関係は、 K/Alモル比が 1 · 0 0〜： 1. 20の範囲内の、図中、正四角形で表示される No. 12〜No. 24のフラックス 粉末の結果については、広がり性に優れた傾向にあり、 K/A1モル比が 1. 20を越 えたフラックス粉末では、モル比の Kの割合が高くなるほど、広がり性が低下する傾 向が見られた。図 7より明ら力、なように、加熱減量と相対強度との関係は、加熱減量が 小さいほど相対強度が低くなり、加熱減量が大きくなるほど相対強度が高くなる傾向 が見られた。この図 7から、加熱減量の数値が、粉末中の K A1F ·Η Οの組成及び
2 5 2
結晶性が形成及び成長していることを裏付けていることが判った。図 8より明らかなよ うに、 ΚΖΑ1モル比と体積比抵抗との関係は、 K/A1モル比が 1. 00〜1. 20の範囲 内の、図中、正四角形で表示される No. 12〜No. 24のフラックス粉末の結果につ いては、体積比抵抗が1 109〜5 1011 0 ' ( 111の範囲内となり、一方、 K/A1モル 比が 1. 20近傍並びにこの数値を越えると、高い抵抗値を示していた。
[0054] 図 9より明らかなように、体積比抵抗と広力 Sり性との関係は、体積比抵抗が 1 X 109 〜5 10" 0 ' cmの範囲内の、図中、正四角形で表示される No. 12〜Νο· 24のフ ラックス粉末の結果については、良好な広力り性を得られていた。一方、高い抵抗値 を示す図中、菱形で表示される Νο·：!〜 No. 11のフラックス粉末、三角形で表示さ れる No. 25〜No. 32のフラックス粉末の結果については、広がり性にばらつきを生 じていた。図 10より明らかなように、 F/A1モル比と広がり性との関係は、 F/A1モル 比が 3. 80〜4. 10の範囲内の、図中、正四角形で表示される No. 12〜No. 24の フラックス粉末の結果については、広がり性に優れた傾向にあり、 1^/八1モル比が1. 20近傍及びこの数値を越えたフラックス粉末では、モル比の Fの割合が高くなるほど 、広がり性が低下する傾向が見られた。図 11より明らかなように、 F/A1モル比と体 積比抵抗との関係は、 FZA1モル比が 3. 80-4. 10の範囲内の、図中、正四角形 で表示される No. 12〜No. 24のフラックス粉末の結果については、体積比抵抗が 1 Χ Κ^ δ Χ ΙΟ^ Ω ' cmの範囲内となり、一方、 F/A1モル比が 4. 10近傍並びにこ の数値を越えると、高い抵抗値を示していた。
産業上の利用可能性
[0055] 本発明のフラックス粉末は、 Mgが 0.：!〜 1. 0重量％の割合で含有するアルミユウ ム系材料のろう付けに限らず、 Mgが 0· 1重量％未満の割合で含有するアル 系材料や、 Mgを含有しないアルミニウム系材料のろう付けにも適用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 粉末中に KAIF、 K AIF及び K AIF ·Η〇をそれぞれ含み、マグネシウム含有
4 2 5 2 5 2
量が 0. 1〜： 1. 0重量％のアルミニウム系材料のろう付けに用いるフラックス粉末にお いて、
組成力 モノレ匕1. 00〜1. 20、 F/A1モノレ匕3. 80〜4. 10の範囲を有し、 前記 A1F及び K A1F ·Η Οの合計含有量が 6. 0〜40. 0重量％、残部が KA1F
2 5 2 5 2
であり、前記 A1F ·Η Οの結晶構造の一部又は全部が、 Κ欠損型、 F欠損型又は
4 2 5 2
Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の結晶構造であることを特徴とするアルミニウム系材 料のろう付け用フラックス粉末。
[2] 粉末中に KAIF、 K AIF、 K A1F ·Η〇及び K A1Fをそれぞれ含み、マグネシ
4 2 5 2 5 2 3 6
ゥム含有量が 0.：!〜 1. 0重量0 /0のアルミニウム系材料のろう付けに用いるフラックス 粉末において、
糸且成カ モノレ _ttl . 00〜： 1. 20、 F/A1モノレ匕3. 80〜4. 10の範囲を有し、 前記 A1F及び K A1F ·Η Οの合計含有量が 6. 0〜40. 0重量％、前記 K A1F
2 5 2 5 2 3 6 の含有量が 5. 0重量％以下、残部が KA1Fであり、前記 K A1F ·Η Οの結晶構造
4 2 5 2
の一部又は全部が、 Κ欠損型、 F欠損型又は Κ及び F欠損型の少なくとも 1種の結晶 構造であることを特徴とするアルミニウム系材料のろう付け用フラックス粉末。
[3] 粉末を 100°Cにて恒量となるまで乾燥したときの体積比抵抗が 1 X 109〜5 X 1011
Ω ' cmである請求項 1又は 2記載のフラックス粉末。
[4] 粉末を X線回折分析したときの K A1F ·Η〇による 2 Θ力 S44deg〜45degの間に
2 5 2
存在する最大回折ピーク強度が KA1Fによる最大ピーク強度の 12%以下である請
4
求項 1又は 2記載のフラックス粉末。
[5] 粉末を示差熱分析したときの 550〜560°Cの温度範囲に検出される溶融ピーク高 さ力 560°Cを越える温度範囲に検出される溶融ピーク高さよりも高い請求項 1又は 2 記載のフラックス粉末。
[6] マグネシウム含有量が 0.：!〜 1. 0重量％のアルミニウム系材料のろう付けに用いる フラックス粉末の製造方法であって、
原料化合物として水酸化アルミニウム、フッ化水素酸及び水酸化カリウムをそれぞ れ用い、前記原料化合物を K/A1モル比で 1 · 00-1. 20並びに F/A1モル比で 4 . 00〜4. 20の範囲内となる割合で使用し、かつ反応温度 70〜100°Cで湿式反応さ せることを特徴とするフラックス粉末の製造方法。
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