JPH01284496A - 懸濁安定性の優れたアルミニウム材料のろう付け用フラックスとその製造方法 - 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〕 本発明はろう付け用フラックス並びにその製造方法に関
し、更に詳しくはアルミニウム製熱交換器、特に自動車
用クーラーに用いられるアルミニウム及びアルミニウム
合金のろう付け用フランクス並びにその製造方法に関す
る。

〔従来技術とその問題点〕

周知の通り、アルミニウムまたはその合金（以下単にア
ルミニウム材料という）のろう付けは、フラックスを用
いてろう材をろう付けすることにより行われ、この際使
用されるろう付け用フラックスとしては、最近非腐食性
のフッ化物系フラックスが使用される。

このフラックスはろう材として用いられるアルミニウム
ーシリコン系共晶合金（５２０〜６２０°Ｃの範囲に融
点を有する各種類の組成物）よりも低い融点を有し、ア
ルミニウム母材及びろう付表面の酸化膜を破壊、除去し
たり、界面張力を減少させて溶融ろうの濡れを促進させ
る点に於いて、非常に活性で有効に作用し、また一方冷
却固化したあとでは吸湿性、溶解性、反応性のない不活
性な化合物となるため、ろう付け後これを除去する必要
がないという大きな利点を持っている。

最近アルミニウム構造材料は形状が精緻となるに従って
ろう付けフラックスの性能は次のような点で更に高度の
ものが必要となってきている。

即ち （イ）ろう付け構造が複雑になるにつれて、ろう付け作
業の温度管理が益々難しくなるので、更に低融点のもの
が要求される。

（ロ）形状が複雑なもののろう付け表面にフラックスを
均一に付着させるために、フラックス粒子の水への懸濁
安定性が極めて重要となって来ている。

即ち、フラックスを水に懸濁させ、ろう付けする構造物
を浸漬してから引き上げ、ろう付け表面にフラックス層
を形成させる工程に於いて、フラックス粒子が液中に均
一分散し、沈降や分離を生じないことがろう付けの完全
性に寄与する。

而してこの種フン化物系ろう付け用フラックスの一種と
してフルオロアルミン酸アルカリ金属塩系フラックスが
あり、次のようなものが知られている。

（１）例えば米国特許第３．９５１，３２８号明細書に
記載の如く、フッ化アルミニウムとフン化カリウムを混
合、加熱溶融して冷却固化後微粉砕する方法。

（２）例えば英国特許第１，０５５，９１４号明細書に
記載の如く微粉砕したフッ化アルミニウムとフン化カリ
ウムを水で混練して反応させる方法。

（３）例えば特開昭６０−２０３３９５号または特開昭
６０−２０４６１６号明細書に記載の如くフッ化水素酸
に水酸化アルミニウムを溶解し、これに温度３０〜１０
０°Ｃ１酸性（ＰＨ＝４以下）条件下で水酸化カリウム
溶液を反応させる方法。

（４）　　Ｊ　、Ａｍ、　Ｃｅｒａｍ　、　Ｓｏｃ　、
　４９巻６３１頁（１９６１）に記載されている様な、
Ａ　Ｉ　Ｆ　ｓのＨＦ溶液にアルカリ金属フッ化物を添
加してに、、ＩＦ、　　・ＨｚＯを沈澱せしめる方法。

（５）”Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ａｎｄ　Ｔｈｅｏｒｅｔ
ｉｃａｌ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ”Ｖｏｌ、５　Ｐ、３０
６（１９６１）に記載されている様に酸性フッ化カリウ
ムの水溶液に水酸化アルミニウムを反応させてＫｚ　Ａ
　Ｉ　Ｆ　ｓを得る方法。

（６）例えば特開昭６１−１６２２９５号明細書に記載
の如＜ＡＩＦ、とＣｓ　Ｆとからなり、ＡｆＦ。

／　Ｃｓ　Ｆのモル比が６７／３３〜２６／７４のフル
オロアルミニウム酸セシウムと総称される錯化合物を得
る方法。

などが公知である。

（１）と（２）に於いては、予め合成されたフッ化物原
料を用い、溶融法又は湿式混練法で結合させる方法であ
る。

（１）では溶融法というエネルギー多消費の工程を必要
とし、なおかつ溶融物から生成する固塊を１５０〜２０
０ミクロンに微粉砕しなければ使用できない。

（２）の方法では原料フッ化アルミニウムを充分に微粉
砕しなければ、フン化カリウムとの反応が進まず、未反
応物が残る欠点がある。このような粉砕工程を必要とし
ながら、（１）、（２）とも数１００ミクロン径の大き
な粉末しか得られないので、水中で懸濁せず分離沈降し
てしまうものである。また（１）、（２）ともにフラッ
クスの融点は５６０°Ｃと報告されている。

（３）の方法は化学反応により合成する方法であり、粉
砕工程を必要としないが、生成物は結晶性化合物となる
ので、水中に懸濁する性質はない。またこのフラックス
の融点は５６０　℃と報告されている。

（４）では化学反応により、Ｋ、、ＩＩＦ、　　・Ｈ，
０が生成することを報告しているが、これもまた結晶性
化合物である。この融点を測定したところ５８８°Ｃで
あることを認めた。

（５）の記載では単にに、ＡＩＦ、が酸性フッ化カリウ
ムと水酸化アルミニウムの反応で生成したとだけ報告さ
れているに止まるものである。

（６）の方法により得られるＣｓ、Ａ／！Ｆ、、Ｃ３３
ＡＥＦｓ　　’Ｈ，０、Ｃｓ　Ａ　ｉ　Ｆ　ａなどのフ
ルオロアルミニウム酸セシウム組成物は、融点だけは４
５０°Ｃで低かったが、水中での懸濁安定性に乏しく、
分離沈降してしまうものであった。そして従来の合成法
でつくられたフルオロアルミン酸アルカリ金属塩系化合
物は、ＭＡｆＦ、、Ｍ２ＡＩＦ、　　・Ｈ，Ｏまたは／
およびＭ３Ａ／！Ｆ。

の結晶性化合物であるため沈降性であり、水中での懸濁
安定性の悪いフラックスであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が解決しようとする課題は、従来のフルオロアル
ミン酸アルカリ金属塩系フラックスの上記難点を解消し
、低融点でしかも微粒子状で水に対する懸濁安定性の著
しく優れたフラックスを開発することである。

（課題を解決するための手段〕 本発明者はアルミニウム材料のろう付け用フラックスと
その製造方法に関して、上記難点を解決するため多数の
研究を重ねてきた結果、物性・組成ともに全く新規なフ
ルオロアルミン酸アルカリ金属系フラックスとその製造
方法を開発することに成功した。

即ちフルオロアルミン酸アルカリ金属塩系フラックスを
製造する際、アルミニウム原料として従来全く使用され
たことの無いアモルファス水酸化アルミニウムを使用す
ることにより複雑な多成分からなるフラックスが得られ
、その溶融組成を４元素系のＭｚＡｆＦｙＯｚ　（ｚ＝
０．５〜２．０　、Ｙ＝１．５〜４．８　、Ｚ　＝０．
１〜１．０）にすることで解決された。

〔発明の構成並びに作用〕

本発明のフルオロアルミン酸アルカリ金属塩系フラック
スは従来知られていない新しい反応様式によって合成さ
れる極めて微細な多成分系化合物で、新規な溶融塩組成
をもち、フラックスとしてまことに好適な物性的特徴即
ち懸濁安定性と低融点性を有するものである。

本発明者の研究によれば、フッ化水素酸とアルカリ金属
のフッ化物、水酸化物、炭酸塩との反応物にアモルファ
ス水酸化アルミニウムを添加し反応させるか又はフン化
水素酸とアモルファス水酸化アルミニウムとの反応物に
アルカリ金属のフッ化物、水酸化物、炭酸塩を添加し反
応させると発熱を伴った固液反応が進行し、複雑多様な
化学反応が同時に生起する結果、極めて微細な多成分系
反応生成物が懸濁状で生成することが見出された。

本発明の反応生成物の溶融組成をＭｚＡｆＦｙＯｚの４
元素組成図で第１図に示した。

第１図に於いてはχ、ｙおよび２はＡｆｌに対するＭ、
Ｆ、０の原子比であり、縦軸にχ、横軸にｙをとり、そ
の上にＺ＝０．０．２５．０．５．０，７５．１．０の
時の線を記入した。

この第１図に於いて、本発明の反応生成物の溶融組成物
の範囲は太い実線で囲まれた範囲である。

また第２図に示したように全く結晶構造を持っていない
アモルファス水酸化アルミニウムを原料に用いて得られ
る反応生成物の化学的特徴、すなわちヒドロキシ化合物
や非晶質化合物および非定常性化合物からなる多成分系
であることが、本発明のフラックスの物性的特徴すなわ
ち超微粒子からなり掻めて懸濁状態が安定していること
および融点の低い原因となっているのである。

更に本発明のフラックスは掻めて微細であるため、その
比表面積が大きいという特徴がある。例えば実施例１〜
３のフラックスのＢＥＴ法で測定した比表面積を第２表
に示した。

第２表 結晶性水酸化アルミニウムを用いた場合（比較例３）と
比べて驚くべき微粒子であり比表面積が大きいことが認
められる。このような超微粒子生成物がろう付け用フラ
ックスとしていかに優れた性質を示すかを以下詳細に説
明する。

反応系の濃度を任意に設定することによって反応生成物
の濃度は任意に調整することが出来、５０〜６０％の濃
厚スラリーを得ることも可能である。ろう付けの目的に
応じてこのスラリーを水で希釈し５〜１０％濃度で使用
するのであるが、フラックス製造・輸送・貯蔵の過程で
は濃厚スラリーで取り扱う方が有利であり好ましい。こ
のフラックスの濃厚スラリーは長期貯蔵後、容器ごと倒
立させるか、或いはゆり動かすことによって、ゆるく堆
積しているスラリーは容易に均一な懸濁状態に戻り、そ
のまま或いは水で希釈して、ろう付け材料を浸漬して引
き上げ、ろう付け表面に均一なフラックス層を付着せし
めることが出来る。

他の合成方法によって得られたフラックスは結晶性化合
物であるために粉砕工程を用いて微粉化してもこのよう
な懸濁状態にはならない。即ち５０〜６０％濃厚スラリ
ーで長期貯蔵すると沈降粒子は全く固結してしまい、容
器中で懸濁状態に戻すことは不可能となる。従って粉末
状態で貯蔵し、使用直前に水と混合するという用法に限
定される。

本発明のフラックスは製造→貯蔵→調整→使用の全ハン
ドリング過程をスラリー状で取り扱うことが出来るとい
う極めて有利な利点を存している。

本発明のフラックスは上記のような優れた非凝結性に加
えて、希釈濃度に於ける懸濁安定性も極めて優れたもの
である。

尚この懸濁安定性はこの種フラックスに於いては極めて
重要な物性の一つであり、ろう付け作業に於いて、複雑
な形状の構造物をフラックス懸濁液に浸漬してから、引
き上げるとき、表面にくまなく均一にフラックス付着層
が形成されることが、ろう付けの完全性のために極めて
重要である。

本発明において、懸濁安定性が良好である組成範囲は第
１図に太い実線で示す範囲である。

但し懸濁安定性はフラックス濃度５％の水懸濁液を調製
し約１００　ｃｃの有栓シリンダー中でよく振ったのち
２時間静置したときの、懸濁層保持率（全長に対する懸
濁層の割合を測定するので全く沈降がなければ１００％
となり２沈降すれば５０％である）で評価した。

更にまたろう付け用フラックスは、ろう材よりも低温で
溶融してアルミニウム母材及びろう材の表面に作用し、
表面の酸化物膜等を清浄化する目的に用いるものである
から、ろう材との融点差が必要である。

本発明におけるＭχＡｆＦｙＯｚ組成物の融点はアルカ
リ金属Ｍの種類によって異なる。

Ｍが　Ｌｉのとき　６９０〜７１０°ＣＮａのとき　６
７０〜７３０°Ｃ Ｋ　のとき　５３５〜５５０°Ｃ Ｒｂのとき　４９０〜５１０　℃ Ｃｓのとき　４１０〜４４０°Ｃである。

これらの組成物のうち融点の低いカリウム、ルビジウム
、セシウム塩の組成物は単独または他の組成物と混合し
てアルミニウム材料のろう付けに用いるフラックスとし
て好適である。

リチウムおよびナトリウムの塩はカリウム塩と混合する
ことにより融点が著しく低下し、アルミニウム材料のろ
う付け用フラックスとして好適なものになる。

次いで本発明のフラックスの製造方法につき説明する。

本発明のフラックスはフッ化水素酸にアルカリ金属塩類
を反応させた反応物にアモルファス水酸化アルミニウム
を反応させるか或いはフッ化水素酸にアモルファス水酸
化アルミニウムを反応させた反応物にアルカリ金属塩類
を反応させて製造することができる。

用いるアルカリ金属塩類はフッ化物、酸化物、水酸化物
、炭酸塩のいずれでもよい。

この際アルカリ金属、アモルファス水酸化アルミニウム
、フッ化水素酸の配合比率を種々に変化せしめること及
び反応終了時の反応液のＰＨを５〜１０の範囲に制御す
ることにより組成を変化せしめることが出来、広い組成
範囲の反応生成物が得られる。

反応終了時の反応液のＰＨは４以下の酸性や１１以上の
アルカリ性ではろう付け時アルミニウムが腐蝕される危
険性があり好ましくないので、用いるアルカリ金属、ア
モルファス水酸化アルミニウム又はフッ化水素酸の量を
調整して反応終了液のＰＨを好ましくは５〜１０の範囲
に制御する。

この反応を実施するに際しては室温から反応混合物の沸
点までの間で行うことが好ましい。反応をより短時間に
完了させるために５０〜６０°Ｃに加温すれば、より容
易かつ円滑に反応が進行する。

〔実施例〕

本発明の技術的内容をより明確ならしめるために、代表
的な例を抽出して以下に実施例として例示する。

実施例１〜８ ＫｚＡＩＦｙＯｚ、ＲｂｚＡＩＦｙＯｚ。

ＣｓχＡＩＦｙＯｚについて、５０重景％のフッ化水素
酸と９９重景％のアルカリ金属塩およびＡ１．Ｏ，成分
として５３．３重ＩＸを含有するアモルファス水酸化ア
ルミニウムを撹拌しながら約１時間反応させた。反応温
度は発熱により常温から約９０℃まで上昇した。原料の
配合比率、反応終了液のＰＨ１生成物の溶融組成、融点
および懸濁安定性を第３表に示した。

比較例１〜６ ＫｚＡｌＦｙＯｚ、ＲｂｚＡｆＦｙＯｚ。

Ｃ５ｚＡｊｌ！ＦｙＯｚについて、５０重景％のフッ化
水素酸、９９重量％のアルカリ金属塩およびＡＩ！、ｚ
Ｏ３成分として５３．３重量％を含有するアモルファス
水酸化アルミニウム又は９９重量％の結晶性水酸化アル
ミニウムを撹拌しながら約１時間反応させた。反応温度
は発熱により約９０″Ｃまで上昇した。原料の配合比率
、反応終了液のＰＨ２生成物の溶融組成、融点および懸
濁安定性を第４表に示した。

実施例９．１０ 本発明の方法で得られるフルオロアルミン酸アルカリ金
属塩組成物を混合して融点が低く、懸濁安定性に優れた
混合組成物が得られる。カリウム塩組成物とセシウム塩
組成物との混合組成物およびカリウム塩組成物とルビジ
ウム塩組成物との混合組成物の結果を第５表に示した。

第５表 実施例１１ 本発明の方法で得られるフルオロアルミン酸アルカリ金
属塩組成物を混合しても融点が低く、懸濁安定性に優れ
た混合組成物が得られる。カリウム塩組成物とリチウム
塩およびナトリウム塩組成物との混合組成物の結果を第
６表に示した。

第６表 実施例１２ 実施例１〜１工で得られたフラックスを水で希釈して５
重量％の懸濁液を調整し、アルミニウム材料のろう付け
フラックスとして試験した。心材がＪＩＳ３００３、皮
材がＪＩＳ４３４３のＡ１−８％Ｓｉ硬ろう合金を両面
にクラッドしたプレージングシート材のフィンとＪＩＳ
１０５０材よりなる多穴アルミ偏平チューブとをろう付
けして蒸発器を作るに際して、１５０〜２００°Ｃで乾
燥した後、６００°Ｃの窒素雰囲気の炉で加熱した。

実施例１〜１１で得られたフラックスはいずれもフィン
とチューブのろう付け部には理想的なフィレットが形成
され、強固にろう付けが出来ることを確認した。

実施例１３ 懸濁生成物の濾過乾燥品を水に懸濁させ５％溶液となし
、実施例１２と同じように行っても良い結果が得られた
。

〔発明の効果〕

フン化水素酸とアルカリ金属塩およびアモルファス水酸
化アルミニウムとを反応させて得られる本発明のフラッ
クスは、単にその化学的手段のみで非常に微細なものに
なるために、他の製造方法のように非能率且つエネルギ
ー多消費の溶融や微粉砕等の物理的、機械的な操作に依
存することがなく、生産性に優れ、経済的に有利である
。

また本発明の方法によって得られるフラックスは水に対
する懸濁安定性に優れているので、懸濁状で使用される
アルミニウム材料のろう付け用フラックスとして極めて
有用であり、用途が拡大される効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭχＡ／！ＦｙＯｚ組成図を示す。図に於いて
、縦軸χはＡｌｌに対するアルカリ金属の原子比、横軸
ｙはＡｆｆｌに対するＦの原子比を示し、また２はＡｌ
ｌに対する０原子の比を示す。交点には４元素系の組成
の代表例を記載した。図中の太い実線で囲まれた部分が
本発明の特許請求の範囲を示す。 第２図は本発明のフラックスの製造に用いる原料のアモ
ルファス水酸化アルミニウムのＸ線解析図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　その溶融組成がＭｘＡｌＦｙＯ＿ｚ（ｘ＝０．
   ５〜２．０、ｙ＝１．５〜４．８、ｚ＝０．１〜１．０
   ）である４元素系からなることを特徴とする懸濁安定性
   の優れたアルミニウム材料のろう付け用フラックス。 （２）　ＭｘＡｌＦｙＯ＿ｚのＭがＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒ
   ｂ、Ｃｓのアルカリ金属群から選ばれた１又は２以上の
   組み合わせからなる請求項１に記載のフラックス。 （３）　上記フラックスが４５０〜６００℃に融点を有
   する請求項１ないし２項に記載のフラックス。（４）　
   フラックスを形成するアルミニウム原料としてアモルフ
   ァス水酸化アルミニウムを用いることを特徴とする請求
   項１に記載のフラックスの製造方法。 （５）　フッ化水素酸にアルカリ金属塩類を反応させた
   反応物にアモルファス水酸化アルミニウムを反応させる
   ことを特徴とする請求項４に記載のフラックスの製造方
   法。 （６）　フッ化水素酸にアモルファス水酸化アルミニウ
   ムを反応させた反応物にアルカリ金属塩類を反応させる
   ことを特徴とする請求項４に記載のフラックスの製造方
   法。 （７）　反応終了時の反応液のＰＨを５〜１０の範囲に
   保つことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載
   のフラックスの製造方法。 （８）　反応を室温から反応混合物の沸点までの範囲で
   実施することを特徴とする請求項４乃至７項のいずれか
   に記載のフラックスの製造方法。