JPH0440112B2 - - Google Patents

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JPH0440112B2
JPH0440112B2 JP61238558A JP23855886A JPH0440112B2 JP H0440112 B2 JPH0440112 B2 JP H0440112B2 JP 61238558 A JP61238558 A JP 61238558A JP 23855886 A JP23855886 A JP 23855886A JP H0440112 B2 JPH0440112 B2 JP H0440112B2
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JP
Japan
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flux
brazing
aluminum
stainless steel
mixture
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JP61238558A
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Japanese (ja)
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JPS6393471A (en
Inventor
Tadashi Usui
Toyoichiro Nogami
Naoshi Wakita
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Altemira Co Ltd
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Showa Aluminum Corp
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 この発明はアルミニウムとステンレスとのフラ
ツクスろう付方法に関する。 なお、この明細書においてアルミニウムの語は
アルミニウム合金を含む意味において用いる。 従来の技術 従来、アルミニウム材とステンレス材とをろう
付により接合する場合、塩化スズを含有する塩化
物系フラツクスが一般に用いられていた。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、塩化物系フラツクスを用いる場
合には、使用する当該フラツクスが本質的に水溶
性であり、強い吸湿性を有しているために、ろう
付後速やかにフラツ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とも
に、工程が複雑化して多大の作業負担がかかる欠
点があつた。また、上記洗浄が不完全である場合
は勿論、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ツクス成分の残
留により、アルミニウム材またはステンレス材を
比較的早期に腐食させてしまう虞れがあつた。 この発明は、このような事情に鑑みてなされた
ものであつて、ろう付後の残渣が非腐蝕性であ
り、しかも良好で安定したろう付を行いうるフラ
ツクスを開発することを目的とし、該フラツクス
を使用して行うろう付方法を提供するものであ
る。 問題点を解決するための手段 上記目的においてこの発明は、フラツクスを非
腐蝕性であるフツ化物系のものとすることを着眼
点として、良好な接合状態を実現しうる組成の追
及の結果完成し得たものである。 而してこの発明は、フツ化スズを0.05〜15wt%
含有するフツ化物系フラツクスを用いることを特
徴とし、該フラツクスをアルミニウム材とステン
レス材の少なくともいずれか一方に付着したの
ち、非酸化性雰囲気中で所定温度に加熱し、Al
−Si系合金からなるろう材を溶融してろう付する
アルミニウムとステンレスとのフラツクスろう付
方法を要旨とするものである。 本発明に用いるフツ化物系フラツクスにおい
て、フツ化スズは接合部に均一なフイレツトを形
成して良好かつ安定な接合状態となすために必要
なものである。しかしその添加含有量が0.05wt%
未満では上記効果に乏しく、逆に15wt%を超え
る場合には沈澱物が生成され、却つて均一な接合
状態が得られない。好ましいフツ化スズの含有範
囲は0.3〜5.0wt%である。本発明に用いるフツ化
物系フラツクスは、フツ化スズを上記範囲に含有
するものであれば良く、他の組成は限定されるも
のではないが、一例として、フルオロアルミニウ
ム錯塩(K3AlF6及びKAlF4)を組成物とするも
のをベースとし、これにフツ化スズを混合したも
のや、KAlF4とKFとの混合物、またはAlF3
KFの混合物をベースとし、これにフツ化スズを
混合したもの等を挙げうる。なかでも特に後者即
ちKAlF4とKFを混合した混合物をベースとする
フラツクスを用いるのが好ましい。その理由は、
該フラツクスが残渣の非腐蝕性、溶融温度範囲等
において、前記フルオロアルミニウム錯塩を組成
物とするものをベースとしてこれにフツ化スズを
混合物したフラツクスと同等の特性を保有する一
方で、KAlF4,KFとも市販品として入手容易で
あるため、これらを単に混合することによつてそ
の調整を簡易に行いうるからである。即ち、フル
オロアルミニウム錯塩を組成物とするものの製造
は、実際に工業的に生産して使用に供されるよう
な場合には、一般的にAlF3とKFとを出発物質と
し、該出発物質をK3AlF6とKAlF4の共晶組成領
域に相当する適正な比率で乾燥状態に混合し、こ
の混合物を一旦溶融し、さらにその溶融混合物を
冷却凝固せしめたのち粉砕して製造する方法が採
用されているため、工数が多く調製が面倒である
というような問題がある。従つてかかる問題のな
い調製簡易なKAlF4−KF系フラツクスを用いる
のが有利である。この場合、フツ化スズの混合対
象となるKAlF4とKFの混合物において、KAlF4
とKFの比率は80〜99.8wt%:20〜0.2wt%の範囲
とするのが良い。かかる範囲に選定することによ
り、フラツクスの融点を低いものとしてろう付加
熱時にフラツクスを有効に作用せしめ得るためで
あり、KFが許容下限値未満ではその効果に乏し
く、逆に許容上限値を超えて過多に混合された場
合にも、特に完全融解温度(液相線温度)の上昇
を招いて良好なろう付を行うことができなくなる
虞れがあるからである。また、AlF3とKFとの混
合物をフラツクスベースとして用いる場合、該混
合物は、両者を共晶組成ないしその近傍組成領域
において混合し、水を加えてペースト状にしたの
ち、乾燥、粉砕して調製されるものである。 ろう付を行うに際し、上記フラツクスは、これ
を水等の液体中にスラリーの形で懸濁して使用
し、この懸濁液を接合部材であるアルミニウム材
あるいはステンレス材の少なくともいずれか一方
に均一に塗布する。この液体中への懸濁及び塗布
を行い易くし、ひいてはろう付性を良好にするた
めに、フラツクス成分の粉末粒径は、概ね74μm
以下のものとするのが良い。また上記の塗布の手
段は、噴霧あるいははけ塗り等を適用することも
可能であり、また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も可能である。 接合部材としてのアルミニウム材及びステンレ
ス材は、上記フラツクスの塗布後これを乾燥さ
せ、次いで接合部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、上記接合部材の融点より低くかつ
フラツクスの融点よりも高い約600〜610℃に加熱
することにより、ろう材を溶融してろう付接合が
達成される。上記ろう材にはSi含有量約6.8〜
13wt%程度のAl−Si系合金を用いるが、該ろう
材はアルミニウム材にクラツドされたブレージン
グシートとして構成されたものでも良い。 発明の効果 上述のようなこの発明の実施によれば、アルミ
ニウム材とステンレス材との極めて良好なろう付
接合を達成しうる。即ち、使用するフラツクス
が、接合部表面の酸化物破壊作用、ろう材の濡れ
拡がり促進作用等において優れたフラツクス作用
を示し、フイレツトの均一な安定したかつ充分に
強固なろう付接合部の形成を可能とする。しかも
この発明に用いるフラツクスは、ろう付後の残渣
が非腐蝕性であるために、従来の塩化物系フラツ
クスを用いる場合のように、ろう付後フラツクス
残渣を洗浄除去する必要性がなくなるので、一連
のろう付作業工程の簡素化を図りつつ、一層腐食
のおそれの少ない完全な接合状態のアルミニウム
材及びステンレス材のろう付製品の提供が可能と
なる。 実施例 次にこの発明の利点を明らかにするために、そ
のいくつかの実施例を種々の比較例との対比にお
いて示す。 第1図に示すように、A1100アルミニウム合金
からなる厚さ4mmのアルミニウムプレート1に、
SUS321からなるステンレスパイプ2aにより被
覆された直径3mmのシーズヒータ2を、第2図に
示すように、ろう材3によりろう付接合してウオ
ータークーラー用加熱板を製作するに際し、後記
第1表の試料No.1〜9に示す各種組成のフラツク
スを用意した。なお、試料No.1〜7のフラツクス
については、KAlF4:KFを90:10wt%の比率で
混合した混合物をベースとし、これにSnF2を添
加したものであり、試料No.8及び9については
K3AlF6:KAlF4が18:82wt%の比率となされた
ものをベースとし、これにSnF2を添加したもの
である。また、試料No.10及び11は、54wt%の
AlF3と46wt%のKFとの混合物からなるフツ化物
系フラツクスをベースとしこれにSnF2を添加し
たものである。 そして上記各フラツクスに水を加えて濃度15%
の懸濁液とするとともに、前記加熱板のアルミニ
ウムプレートとシーズヒータの接合部に直径2.4
mmのBA4047ろう材を置き、この状態で前記各懸
濁液をはけ塗り法により接合部に塗布したのち、
250℃の乾燥炉にて乾燥せしめた。尚フラツクス
成分の粉末粒径はいずれも74μm以下とした。 しかるのち、上記各加熱板をN2ガスにて、露
点−50℃に調整した炉中で、635℃×20分間加熱
した。 そして、上記により得られた各加熱板のろう付
状態を調べたところ、同表に示されるように本発
明によるフラツクスを用いた試料No.2〜6、8及
び9の場合においては、いずれも均一なフイレツ
トが形成され、充分に良好なろう付状態が得られ
たものであつた。これに対し、SnF2を添加しな
い試料No.1ではフイレツトが不均一で接合状態も
不完全なものであつた。またSnF2の添加含有量
が15wt%を超えた試料No.7についても、均一な
接合状態が得られなかつた。 また従来の塩化スズを添加した塩化物系フラツ
クスを用いた場合との比較では、次のとおりであ
つた。 (塩化物系フラツクス) 表中の試料No.12に示す成分組成の塩化物系フラ
ツクスの微粉末に水を加えて濃度50%の懸濁液と
し、前記アルミニウムプレートとシーズヒータの
接合部に付着せしめて大気中で常法によりろう付
を行つた。そして、このろう付品を、湯洗後、酸
洗し、更に水洗、乾燥の後、その耐食性を調べる
ためにJIS−H−8681に基くキヤス試験を実施し
た。 その結果、このろう付品は表中右端欄に示すよ
うに、約600時間でアルミニウムプレートやステ
ンレスパイプに貫通孔が発生するものであつた。 これに対し、ろう付後全く洗浄を施すことなく
キヤス試験に供した本発明によるろう付品では、
貫通孔が発生するまでの時間が1000時間以上にも
及び、明らかに耐食性に優れたものであることが
認められた。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD This invention relates to a method for flux brazing aluminum and stainless steel. In this specification, the term aluminum is used to include aluminum alloys. BACKGROUND ART Conventionally, when joining aluminum materials and stainless steel materials by brazing, a chloride-based flux containing tin chloride has generally been used. Problems to be Solved by the Invention However, when using a chloride-based flux, the flux used is essentially water-soluble and has strong hygroscopicity, so the flux is removed immediately after brazing. It is necessary to wash and remove the residue, which increases equipment costs, complicates the process, and imposes a heavy workload. In addition, even if the above-mentioned cleaning is incomplete, or even if the cleaning is quite thorough, the aluminum or stainless steel material may corrode relatively early due to residual flux components incorporated into the metal of the joint. There was a fear that it would happen. The present invention was made in view of the above circumstances, and the purpose is to develop a flux that leaves a non-corrosive residue after brazing and can perform good and stable brazing. The present invention provides a brazing method using flux. Means for Solving the Problems For the above purpose, the present invention was completed as a result of the pursuit of a composition that can realize a good bonding state, focusing on using a non-corrosive fluoride-based flux. That's what I got. Therefore, this invention uses 0.05 to 15 wt% of tin fluoride.
It is characterized by using a fluoride-based flux containing aluminum, and after adhering the flux to at least one of an aluminum material and a stainless steel material, it is heated to a predetermined temperature in a non-oxidizing atmosphere to
The gist is a method for flux brazing aluminum and stainless steel, which involves melting and brazing a brazing filler metal made of a Si-based alloy. In the fluoride-based flux used in the present invention, tin fluoride is necessary to form a uniform fillet at the bonded portion to achieve a good and stable bonded state. However, the added content is 0.05wt%
If it is less than 15 wt%, the above effect will be poor, and if it exceeds 15 wt%, precipitates will be formed, making it impossible to obtain a uniform bonded state. The preferred content range of tin fluoride is 0.3 to 5.0 wt%. The fluoride-based flux used in the present invention may contain tin fluoride within the above range, and other compositions are not limited . 4 ) and mixed with tin fluoride, a mixture of KAlF 4 and KF, or a mixture of AlF 3 and
Examples include those based on a mixture of KF and mixed with tin fluoride. Among these, it is particularly preferable to use the latter, that is, a flux based on a mixture of KAlF 4 and KF. The reason is,
While this flux has properties equivalent to those of a flux made of a fluoroaluminum complex salt as a base and a mixture of tin fluoride in terms of non-corrosion of the residue, melting temperature range, etc., KAlF 4 , This is because both KF and KF are easily available as commercial products, so they can be easily adjusted by simply mixing them. That is, in the production of a composition containing a fluoroaluminium complex salt, when it is actually produced and used industrially, generally AlF 3 and KF are used as starting materials, and the starting materials are A method is adopted in which K 3 AlF 6 and KAlF 4 are mixed in a dry state in an appropriate ratio corresponding to the eutectic composition region, this mixture is once melted, the molten mixture is further cooled and solidified, and then pulverized. Therefore, there are problems such as a large number of man-hours and troublesome preparation. Therefore, it is advantageous to use a KAlF 4 -KF flux that is easy to prepare and does not have such problems. In this case, in the mixture of KAlF 4 and KF to be mixed with tin fluoride, KAlF 4
The ratio of KF and KF is preferably in the range of 80-99.8wt%:20-0.2wt%. By selecting this range, the melting point of the flux will be low and the flux will be able to work effectively during brazing heating.If KF is less than the allowable lower limit, the effect will be poor, and conversely if it exceeds the allowable upper limit. This is because, if too much is mixed, there is a risk that the complete melting temperature (liquidus temperature) will rise, making it impossible to perform good brazing. In addition, when a mixture of AlF 3 and KF is used as a flux base, the mixture is prepared by mixing the two in a eutectic composition or a composition in the vicinity thereof, adding water to form a paste, and then drying and pulverizing the mixture. It is prepared. When performing brazing, the above-mentioned flux is used by suspending it in the form of a slurry in a liquid such as water, and this suspension is uniformly applied to at least one of the aluminum material or stainless steel material that is the joining member. Apply. In order to facilitate suspension and application in this liquid and improve brazing properties, the powder particle size of the flux component is approximately 74 μm.
It is best to use the following. Further, as the above-mentioned application method, spraying, brushing, etc. can be applied, and a dipping method can also be used as a uniform application method suitable for mass production. The aluminum and stainless steel materials used as bonding members are dried after being coated with the above flux, and then bonded in a non-oxidizing atmosphere such as an inert gas atmosphere using an aluminum alloy brazing filler metal whose melting point is lower than that of the bonding members. By heating to approximately 600-610° C. below the melting point of the component and above the melting point of the flux, the brazing material is melted and a brazed joint is achieved. The above brazing filler metal has a Si content of approximately 6.8~
Although an Al-Si alloy of about 13 wt% is used, the brazing filler metal may be constructed as a brazing sheet clad with an aluminum material. Effects of the Invention According to the implementation of the present invention as described above, an extremely good brazing joint between an aluminum material and a stainless steel material can be achieved. In other words, the flux used exhibits excellent flux effects such as destroying oxides on the surface of the joint and promoting wetting and spreading of the brazing material, and enables the formation of a uniform, stable, and sufficiently strong brazed joint with a fillet. possible. Moreover, since the flux used in this invention leaves a non-corrosive residue after brazing, there is no need to wash and remove the flux residue after brazing, unlike when using conventional chloride-based fluxes. While simplifying a series of brazing work steps, it is possible to provide brazed products made of aluminum and stainless steel that are completely bonded with even less risk of corrosion. EXAMPLES Next, in order to clarify the advantages of the present invention, some examples thereof will be shown in comparison with various comparative examples. As shown in Figure 1, an aluminum plate 1 with a thickness of 4 mm made of A1100 aluminum alloy is
When producing a heating plate for a water cooler by brazing a sheathed heater 2 with a diameter of 3 mm covered with a stainless steel pipe 2a made of SUS321 with a brazing filler metal 3 as shown in Fig. 2, the following table 1 is used. Fluxes with various compositions shown in sample Nos. 1 to 9 were prepared. The fluxes of samples Nos. 1 to 7 are based on a mixture of KAlF 4 :KF at a ratio of 90:10 wt%, to which SnF 2 is added. teeth
It is based on a K 3 AlF 6 :KAlF 4 ratio of 18:82 wt%, to which SnF 2 is added. In addition, samples No. 10 and 11 contained 54wt%
It is based on a fluoride flux consisting of a mixture of AlF 3 and 46 wt% KF, to which SnF 2 is added. Then add water to each of the above fluxes to make the concentration 15%.
2.4 in diameter at the joint between the aluminum plate of the heating plate and the sheathed heater.
mm of BA4047 brazing filler metal, and in this state each of the above suspensions was applied to the joint by brushing, and then
It was dried in a drying oven at 250°C. The powder particle size of the flux components was all 74 μm or less. Thereafter, each of the heating plates was heated at 635°C for 20 minutes using N2 gas in a furnace whose dew point was adjusted to -50°C. Then, when the brazed state of each of the heating plates obtained above was examined, as shown in the table, in the case of samples Nos. 2 to 6, 8, and 9, in which the flux according to the present invention was used, A uniform fillet was formed and a sufficiently good brazed state was obtained. On the other hand, in sample No. 1 to which SnF 2 was not added, the fillet was non-uniform and the bonding state was incomplete. Further, for sample No. 7 in which the added content of SnF 2 exceeded 15 wt%, a uniform bonding state could not be obtained. In addition, a comparison with a conventional chloride-based flux containing tin chloride showed the following results. (Chloride-based flux) Water is added to fine powder of chloride-based flux having the composition shown in sample No. 12 in the table to make a suspension with a concentration of 50%, and it adheres to the joint between the aluminum plate and the sheathed heater. At least brazing was carried out in the atmosphere using a conventional method. After washing this brazed product with hot water, pickling, washing with water, and drying, a cast test based on JIS-H-8681 was conducted to examine its corrosion resistance. As a result, as shown in the right-hand column of the table, through-holes were formed in the aluminum plate and stainless steel pipe in about 600 hours. In contrast, the brazed product according to the present invention, which was subjected to the cast test without any cleaning after brazing,
It took more than 1000 hours for the formation of through holes, and it was clearly recognized that the material had excellent corrosion resistance.

【表】【table】

【表】 ろう付状態:○…良好 ×…不良
[Table] Brazing condition: ○…Good ×…Poor

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

第1図はこの発明の実施例において使用したウ
オータークーラー用加熱板の平面図、第2図は第
1図の−線断面拡大図である。 1……アルミニウムプレート、2……シーズヒ
ータ、2a……ステンレスパイプ、3……ろう
材。
FIG. 1 is a plan view of a heating plate for a water cooler used in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along the line -- in FIG. 1. 1... Aluminum plate, 2... Sheathed heater, 2a... Stainless steel pipe, 3... Brazing metal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 フツ化スズを0.05〜15wt%含有するフツ化物
系フラツクスを用いることを特徴とし、該フラツ
クスをアルミニウム材とステンレス材の少なくと
もいずれか一方に付着したのち、非酸化性雰囲気
中で所定温度に加熱し、Al−Si系合金からなる
ろう材を溶融してろう付するアルミニウムとステ
ンレスとのフラツクスろう付方法。 2 フラツクスがKAlF4とKFを80〜99.8wt%:
20〜0.2wt%の割合で混合した混合物をベースと
し、これにフツ化スズを混合したものである特許
請求の範囲第1項記載のアルミニウムとステンレ
スとのフラツクスろう付方法。
[Claims] 1. A fluoride-based flux containing 0.05 to 15 wt% of tin fluoride is used, and after the flux is attached to at least one of an aluminum material and a stainless steel material, the flux is placed in a non-oxidizing atmosphere. A flux brazing method for aluminum and stainless steel, in which aluminum and stainless steel are heated to a predetermined temperature to melt and braze a brazing filler metal made of an Al-Si alloy. 2 Flux contains KAlF 4 and KF 80-99.8wt%:
A method for flux brazing aluminum and stainless steel according to claim 1, which is based on a mixture in a proportion of 20 to 0.2 wt%, and tin fluoride is mixed therein.
JP23855886A 1986-10-06 1986-10-06 Flux brazing method for aluminum and stainless Granted JPS6393471A (en)

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