JPH06198427A - 弗化物フラックスを使用するアルミニウムのろう付け方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスバーナーによってその直接炎がワークに
塗布された弗化物フラックスに直接触れないように弗化
物フラックスの軟化開始温度までワークを予熱した後、
ろう付け温度にまで昇温させることにより、弗化物フラ
ックスの存在でトーチろう付け法によりアルミニウムの
高品質なろう付けを可能にする。 【構成】 アルミニウム製のハーフユニオン１の穴にア
ルミニウム製のパイプ２を差し込んだワークの継手部分
にリング状のＡｌ−Ｓｉ系ろう材３を巻き付け、その上
に弗化カリウム系のフラックス４を塗布する。予熱用ガ
スバーナー５を斜め下向きにしてハーフユニオン１の下
部を加熱する。ワークが４５０℃前後になったところ
で、本作業用ガスバーナー６に切り替えてろう付け部分
１０を直接炎７’で加熱してろう付けを行なう。この方
法によればトーチ法において弗化物フラックスの使用が
可能となるので、ろう付け作業後の洗浄工程を省略でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は弗化物フラックスを使用
するアルミニウムのろう付け方法、特に、大気中におい
てガスバーナーの加熱によって弗化物フラックスの存在
においてろう材を用いてアルミニウム金属またはその合
金をろう付けする方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム金属またはその合金のろう
付けには、ろう材とフラックスとを併用するトーチろう
付け法、炉中ろう付け法やフラックスを使用しない真空
ろう付け法等がある。しかし、炉中ろう付け法や真空ろ
う付け法は大規模な設備を必要とするので、自動車産業
における特定部品を対象とするような大型で大量の製品
を製造する場合以外は採算上その採用はむつかしい。比
較的小量多製品の製造には手作業によるトーチろう付け
法が用いられている。

【０００３】トーチろう付け法におけるろう材としては
通常Ａｌ−Ｓｉ系が用いられ、そのフラックスとしては
塩化亜鉛、塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カリウ
ム等を含む塩化物フラックスや弗化カリウム、弗化アル
ミニウム等を含む弗化物フラックス等が用いられてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の塩化物フラック
スは腐食性が強いので、ろう付け後洗浄して完全に洗い
落とさなければろう付け部分に腐食が発生するという欠
陥がある。一方、弗化物フラックスは常温では腐食性が
ないのでろう付け後洗浄する必要がないので、洗浄工程
を省略することができ実際の生産上極めて有利である。
ところが、ろう付け作業の面から見ると、塩化物フラッ
クスは塗布の方法や温度の制御に多少のバラツキがあっ
ても、ワークの温度さえ上がればフラックスもろうも流
れるので、安定したろう付けを行うことができるが、弗
化物フラックスはトーチで直接加熱するとフラックスは
石のように固くなり、流れなくなってしまう。また、ろ
う材は溶融しても継手部分に流れないで溶け落ちてしま
う。従って、弗化物フラックスは、長いトンネル炉を使
用してろう付け温度まで徐々に上げてゆく方法か、アセ
チレン−酸素のトーチバーナーを使用して手作業でしか
も熟練者が使用しなければ使いこなせないという欠点が
あった。

【０００５】また、塩化物フラックスは水に溶けやすい
ので、ワークやろう材にフラックスを塗布することが溶
易であるばかりでなく、塗布されたフラックスがワーク
から脱落しないので作業性が良いのに反して、弗化物の
フラックスは水に溶けないのでワークやろう材に塗布し
にくいという欠点もある。

【０００６】本発明の目的は、この作業性の悪い弗化物
フラックスを使用し、しかもトーチ法によって、容易に
しかも再現性よくろう付け作業を行うことのできるアル
ミニウムのろう付け方法を提供することにある。本発明
の他の目的は、弗化物フラックスを使用して、しかもト
ーチ法によって、容易にしかも再現性よくろう付け作業
を自動化することのできるアルミニウムのろう付け方法
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、アルミニウム金属またはその合金を大気
中でガスバーナーで加熱して弗化物フラックスの存在の
下にろう材によってろう付けする方法において、母材に
部品を組みつけたワークのろう付け部分にペースト状弗
化物フラックスを常温において塗布する工程；上記のペ
ースト状弗化物フラックスが塗布されたワークをガスバ
ーナーによって該ガスバーナーの直接炎が該ワークのろ
う付け部分に塗布されたペースト状弗化物フラックスに
直接触れないようにしながら加熱して該ワークを上記弗
化物フラックスの軟化開始温度まで予熱する工程；およ
び上記の予熱されたワークのろう付け部分をガスバーナ
ーで直接加熱してろう付け温度まで上昇させてろう付け
を行う工程を含むことを特徴とする弗化物フラックスを
使用するアルミニウムのろう付け方法を提供するもので
ある。

【０００８】このアルミニウムのろう付け方法は、置き
ろう方式、差しろう方式のいずれにも適用することがで
きる。即ち、置きろう方式の場合は最初にワークと部品
をセットする際に、ろう付けする部分に予めフラックス
と一緒にろう材の断片を付着させておく必要がある。ワ
ークにろう材の断片を付着させる方法としては、ペース
ト状弗化物フラックスをワークに塗布しその上にろう材
の断片を置いて付着させる方法、ワークの上にろう材の
断片を置いてその上からペースト状弗化物フラックスを
塗布する方法、ろう材の断片にペースト状弗化物フラッ
クスを塗布して置いてワークに付着させる方法、または
これらの方法を組み合わせた方法等任意である。しか
し、置きろう方式の場合は、前述の予熱段階においてガ
スバーナーの炎がフラックスには勿論のこと、ろう材に
も直接かからないようにすることが必要である。差しろ
う方式の場合は、本発明の方法によってワークを加熱し
てろう付け温度に達した所で、追加的なフラックスをそ
の表面に付着させたろう材をろう付け箇所の押し当てて
バーナーで加熱してろうを溶融させてろう付けを行う。

【０００９】本発明の対象となるワークの材質は、一般
的にはアルミニウム金属またはその合金であるが、実用
的には、、例えば、９８％Ａｌの１０００番シリーズ合
金（ＡＡ−１１００、ＡＡ−１０５０、ＡＡ−１０７０
等）、Ａｌ−Ｍｎ合金の３０００番シリーズ合金（ＡＡ
−３００３等）、Ａｌ−Ｍｇ合金の６０００番シリーズ
合金（ＡＡ−６０６１、ＡＡ−６０６３等）、Ａｌ−Ｚ
ｎ合金の７０００番シリーズ合金（Ｋ７０、７Ｎ０１
等）等のアルミニウム合金を例示することができる。

【００１０】本発明の対象となるろう材は上記ワークの
材質に対応して使用しうるものが全て含まれるが、実用
的には、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材として例えば、ＡＡ−４０
４３、ＡＡ−４０４５、ＡＡ４０４７等が挙げられる。

【００１１】本発明の対象となる弗化物フラックスは上
記ワークの材質およびろう材に対応して使用しうるもの
が全て含まれるが、実用的には、弗化カリウム、弗化ア
ルミニウム等の粉末状のフラックスを例示することがで
きる。これらの弗化物フラックスは水に不溶性であるの
で水溶液として用いることはできない。そこで、通常は
水に懸濁した状態でワークに吹き付け乾燥してワークに
付着させている。本発明の場合は、弗化物フラックスを
水またはバインダーで練ってペースト状にしたものをワ
ークのろう付け部分に塗布する。特に差しろうの場合
は、ろう材に付着させただけでは弗化物フラックスの量
が不足するので、ワークを予熱する前にもろう付け部分
にフラックスを塗布する必要がある。

【００１２】ワークの予熱は、ペースト状弗化物フラッ
クスを塗布したワークのろう付け部分にガスバーナーの
直接炎が直接触れないようにしてワークを弗化物フラッ
クスの軟化開始温度まで予熱する必要がある。弗化物フ
ラックスの軟化開始温度はその組成によって若干異なる
が弗化カリウム、弗化アルミニウムの場合は通常４００
℃〜４５０℃の範囲に存在する。特殊なフラックスの場
合は３５０℃〜４００℃と軟化開始温度の極めて低いも
のもある。また、ワークに水またはバインダーによって
練ったフラックスを塗布して温度を上げていくと始めは
白色をしていたフラックスがその温度に到着すると瞬間
的にやや薄黒くなり湿った色に見えるので、実際の作業
においてこの軟化開始温度を確認することは容易であ
る。しかし、弗化物フラックスの軟化開始温度になる前
に、万一、ガスバーナーの直接炎がペースト状弗化物フ
ラックスに直接触れるとフラックスはたちまち固化（シ
エル化）し、ワークにこびりついて、以後いくら温度を
上げても流れなくなる。また、ろう材も同様にガスバー
ナーの直接炎に触れると温度を上げても流れなくなるの
で、置きろうの場合はこの点に十分注意して作業する必
要がある。

【００１３】この予熱温度を過ぎれば、フラックスを直
接炎で加熱してもこのような弊害は発生しないので、ろ
う付け温度まで直接炎または間接炎と併用して一気にろ
う付け温度まで上げれば、置きろうの場合は予めろう付
け部分に置いてあったろうが溶融してろう付け部分に流
れろう付けが行われる。また、差しろうの場合は、ワー
クの温度がろう付け温度になった時点で追加的にフラッ
クスを付着したろう材をろう付け部分に接触させればろ
うが溶融してろう付け部分に流れろう付けが行われる。

【００１４】

【作用】本発明は、アルミニウム金属またはその合金を
大気中でガスバーナーで加熱して弗化物フラックスの存
在の下にろう材によってろう付けする方法において、常
温においてワークのろう付け部分にペースト状弗化物フ
ラックスを塗布し、次にペースト状弗化物フラックスが
塗布されたワークをガスバーナーによってガスバーナー
の直接炎がワークのろう付け部分に塗布された弗化物フ
ラックスに直接触れないようにしながら加熱してワーク
を弗化物フラックスの軟化開始温度まで予熱することに
よって、ワークに塗布された弗化物フラックスの固化
（シエル化）を防ぎながら、該フラックスをワークにし
っかり付着した状態で半溶融させることができる。この
状態で、直接炎または間接炎を併用してろう付け温度ま
で加熱すればフラックスおよびらう材がスムースに流れ
て極めて仕上がりのよいろう付けを行うことができる。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）図１に示すカークーラーのハ−フユニオン
１にパイプ２を、置きろう方式によってろう付けする場
合について説明する。 ワーク：ハ−フユニオン Ａｌ合金（ＡＡ−６０６３） パイプ Ａｌ合金（ＡＡ−３００３） ろう材：Ａｌ−Ｓｉ系ろう材（ＡＡ−４０４５） フラックス：弗化カリウム（Ｆ−０７：古河電工株式会
社製） 図１のようにハーフユニオン１の穴にパイプ２を差し込
んだワークを直立させ、そのパイプ２の継手部分にリン
グ状に丸めたろう材３をはめ込みその上に粉末状フラッ
クスを水で練ってペースト状にしたフラックス４を塗り
付ける。

【００１６】最初は予熱用ガスバーナー５を斜め下向き
にしてハーフユニオン１の下部に直接炎７が行くように
して約３０秒間加熱する。なお、この際ハーフユニオン
１の加熱に続いて、パイプ２を加熱してワーク全体の温
度を均一にする均熱処理を施せば更に仕上がりの良い製
品が得られる。このようにして、ワークが４５０℃前後
に加熱されるとワークに塗布したフラックス４がやや湿
った状態になる。この時期にガスバーナーを火力の強い
本作業用ガスバーナー６に取り替え、ろう付け部分１０
を直接炎７’にて約３０秒間直接加熱する。この直接加
熱の際に、幅の広い火炎でろう付け部分と同時にその周
囲迄も加熱すれば製品の仕上がりはさらによくなる。こ
の直接加熱によって、ろう材の溶融点に達するとろうが
溶融して銀色になる。さらに加熱を続行すると、ろうが
継目にそって流れ瞬間的にろう付けが行われる。次に、
ろう付けの終わったワークを水中に投入して冷却と同時
にクエンチング処理を行う。ろう付けされた製品を切断
してろう付け箇所を観察した所、継手に沿ってろうが綺
麗に流れて万遍なく接合されていた。また、ピンホール
は全く発見されなかった。

【００１７】（実施例２）カークーラーのハ−フユニオ
ンにパイプを自動的ろう付け装置を用いて差しろう方式
によってろう付けする場合について説明する。 ワーク：ハ−フユニオン Ａｌ合金（ＡＡ−６０６３） パイプ Ａｌ合金（ＡＡ−１１００） ろう材：Ａｌ−Ｓｉ系ろう材（ＡＡ−４０４５） フラックス：弗化カリウム（Ｆ−０７：古河電工株式会
社製） 自動ろう付け装置：回転テーブル上に８ポジションのワ
ーク取り付け部を設け、ワークの取り付け−１次予熱−
２次予熱−保熱−本作業加熱−冷却−取り外しの各工程
（１個はダミー）が連続的に行われるように構成されて
いる。なお、本作業加熱工程においての差しろうはロッ
ボトによって行われる。

【００１８】実際の作業は次のようにして行われる。予
め、ハーフユニオン１の穴にパイプ２を差し込んだワー
クの継手部分に粉末状弗化物フラックスを水で練ってペ
ースト状にしたものを塗付しておく。 このフラックス
塗布済みワークを垂直状態にして治具にセットする。次
に、１次予熱位置においてガスバーナーでろう付け部分
にバーナーの炎が触れないようにしてハーフユニオン１
の下部を１７秒加熱してワークの温度を２５０℃に上げ
る。次に、２次予熱位置においてガスバーナーで同様に
ろう付け部分にバーナーの炎が触れないようにして１７
秒加熱してワークの温度を３５０℃に上げる。次に、保
熱位置においてガスバーナーで同様にろう付け部分にバ
ーナーの炎が触れないようにしてワークを加熱してワー
クの温度を４５０℃までに上げて１５秒間その温度に維
持する。ワークが４５０℃前後に加熱されるとワークに
塗布したフラックスがやや湿った状態になる。

【００１９】次に、本加熱位置においてガスバーナーの
火力を強めてワークのろう付け部分を直接加熱しワ−ク
の温度を約６００℃まで上げる。その時点でロボットに
よって弗化カリウムのペースト状フラックスを付着させ
た棒状のろう材をワークのろう付け部分に押しつけて差
しろうする。次に、ろう付けの終わった製品に空気を吹
き付けて冷却する。最後に、或る程度冷却された製品を
取り外し、水の中に投入して冷却と同時に焼き入れす
る。この方法によれば、アルミニウムのハーフユニオン
とパイプのろう付けを、１時間当たり、２４０個実施す
ることができた。しかも、不良率は９９．９％程度で、
手作業によるろう付けの不良率９６％に比較して極めて
よい成績を上げることができた。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、フラックスが塗布されたアル
ミニウム金属またはその合金ワークをガスバーナーによ
ってガスバーナーの直接炎がワークのろう付け部分に塗
布されたフラックスに直接触れないようにしながら加熱
してワークを弗化物フラックスの軟化開始温度まで予熱
することによって、アルミニウム金属またはその合金を
大気中でガスバーナーで加熱してろう付けする方法にお
いて、弗化物フラックスの使用を可能にした。その結
果、従来の塩化物フラックスを使用した際に必要とされ
ていたろう付け作業の後の洗浄工程を省略することがで
き、製造工程の合理化によるコストダウンを図ることが
できた。

【００２１】また、本発明の方法によって、弗化物フラ
ックスを安定して使用することができるようになったの
で、ろう付け作業における工程管理を容易にすると共
に、製品の不良率を大幅に低減することができ採算性の
向上に大きく寄与することができるようになった。さら
に、大気中におけるトーチ方式において弗化物フラック
スを安定して使用することができることは、この方式の
自動化を可能にし、さらに製品の品質の向上と不良率の
低減を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の置きろう方式によるろう付け方法を説
明するための説明図である。

【符号の説明】

１ ハーフユニオン ２ パイプ ３ ろう材 ４ フラックス ５ 予熱用バーナー ６ 本作業用バーナー ７ 直接炎 ７’直接炎 １０ ろう付け部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム金属またはその合金を大気
   中でガスバーナーで加熱して弗化物フラックスの存在の
   下にろう材によってろう付けする方法において、母材に
   部品を組みつけたワークのろう付け部分にペースト状弗
   化物フラックスを常温において塗布する工程；上記のペ
   ースト状弗化物フラックスが塗布されワークをガスバー
   ナーによって該ガスバーナーの直接炎が該ワークのろう
   付け部分に塗布されたペースト状弗化物フラックスに直
   接触れないようにしながら加熱して該ワークを上記弗化
   物フラックスの軟化開始温度まで予熱する工程；および
   上記の予熱されたワークのろう付け部分をガスバーナー
   で直接加熱してろう付け温度まで上昇させてろう付けを
   行う工程を含むことを特徴とする弗化物フラックスを使
   用するアルミニウムのろう付け方法。