JPH08164493A - フラックス含有アルミニウム合金ろう材 - Google Patents

フラックス含有アルミニウム合金ろう材

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JPH08164493A
JPH08164493A JP30637894A JP30637894A JPH08164493A JP H08164493 A JPH08164493 A JP H08164493A JP 30637894 A JP30637894 A JP 30637894A JP 30637894 A JP30637894 A JP 30637894A JP H08164493 A JPH08164493 A JP H08164493A
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JP
Japan
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flux
brazing
component
aluminum alloy
brazing material
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JP30637894A
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English (en)
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Masahiro Yoshida
正宏 吉田
Shoichi Sato
昭一 佐藤
Yasuhiro Osame
康弘 納
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Altemira Co Ltd
Original Assignee
Showa Aluminum Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低融点でフラックスの均一供給が容易で、か
つ耐食性およびろう付性の良いフラックス含有アルミニ
ウム合金ろう材の提供を目的とする。 【構成】 ろう材成分およびフラックス成分を含有し、
かつそのろう材成分とフラックス成分とが重量比で99.
9:0.1〜70:30 の割合で配合されたフラックス含有アル
ミニウム合金ろう材であって、前記ろう材成分は、Zn:
30〜60wt%,Si:2〜8wt%を含有し、さらに耐食性向上のた
めの添加元素群(I) および/またはろう付性向上のため
の添加元素群(II)を含有し、残部Alおよび不可避不純
物からなり、不純物中のFe含有量が0.01wt% 以下に規制
されてなることを特徴とする。前記添加元素群(I) は、
Be:0.001〜0.01wt%,La:0.001〜0.01wt%,Sr:0.001〜0.01
wt%,Mn:0.5〜1.5wt%,Cr: 0.1〜0.5wt%のうちの1種また
は2種以上であり、前記添加元素群(II)は、In:0.02
〜0.2wt%,Bi:0.05〜0.4wt%,Sn:0.05〜0.4 wt% のうちの
1種または2種以上である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、鋳物材などの低融点
アルミニウム合金材のろう付に使用されるフラックス含
有アルミニウム合金ろう材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】低融点アルミニウム合金材のろう付品の
製造においては、AC4C合金やAC2B合金等の鋳物
材が使用され、またその融点上の制約により550℃以
下の温度でろう付する必要がある。このような温度条件
に適合するろう材としては、従来のAl−Si系合金ろ
う材よりもさらに融点の低いろう材が必要となる。
【0003】また、低融点アルミニウム合金材のろう付
では、通常のアルミニウム材のろう付と同じく、接合部
に生じた酸化物を除去して良好な接合を行うためにフラ
ックスが使用される。フラックスの供給方法としては、
フラックス懸濁液の塗布による供給、ろう付雰囲気中へ
ガス状フラックスの供給などが一般的である。しかし、
これらの供給方法では、ろう付作業が面倒である、フラ
ックス供給量の均一化が困難である、過剰量のフラック
スがろう付品を汚染してろう付品の外観品質や表面処理
性を低下させる等の問題点があった。
【0004】そこで本出願人は、先に、Al−Si系合
金ろう材よりも低温でろう付でき、接合部にろう材と同
時に一定量のフラックスを供給できる低温ろう付用フラ
ックス含有ろう材を開発した(特願平5−133317
号)。このろう材は、Al−Si系合金よりも低融点の
ろう合金、例えばAl−Zn−Si合金からなるろう材
成分とフラックスとを配合したものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
Al−Zn−Si合金ろう材は、Al−Si系合金ろう
材よりも低温でろう付できるという長所を具える反面、
耐食性の点で今一歩物足りないものであった。そのた
め、AC4C合金鋳物材を用いたろう付品はろう付部か
ら腐食する場合があり、AC4C合金鋳物自体は耐食性
が良いにもかかわらず、そのろう付け品の耐食性には改
善の余地があった。また、鋳物材のうちでも特に低融点
の材料をろう付する場合は、ろう付温度も低くなるた
め、Al−Si系よりも融点の低いAl−Zn−Si合
金ろう材であってもろうの流れ性が十分でない場合があ
り、ろう付性の点でも改善の余地があった。
【0006】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、低融点でフラックスの均一供給が容
易であることはもとより、耐食性またはろう付性の良
い、あるいはその両者を兼ね備えたフラックス含有アル
ミニウム合金ろう材を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明の第1のフラッ
クス含有アルミニウム合金ろう材は、耐食性向上を目的
として、ろう材成分およびフラックス成分を含有し、か
つそのろう材成分とフラックス成分とが重量比で99.
9:0.1〜70:30の割合で配合されたフラックス
含有アルミニウム合金ろう材であって、前記ろう材成分
は、Zn:30〜60wt%、Si:2〜8wt%を含有
し、さらにBe:0.001〜0.01wt%、La:
0.001〜0.01wt%、Sr:0.001〜0.0
1wt%、Mn:0.5〜1.5wt%、Cr:0.1〜
0.5wt%のうちの1種または2種以上を含有し、残部
Alおよび不可避不純物からなり、不純物中のFe含有
量が0.01wt%以下に規制されてなることを特徴とす
るものである。
【0008】また、第2のフラックス含有アルミニウム
合金ろう材は、ろう付性向上を目的として、ろう材成分
およびフラックス成分を含有し、かつそのろう材成分と
フラックス成分とが重量比で99.9:0.1〜70:
30の割合で配合されたフラックス含有アルミニウム合
金ろう材であって、前記ろう材成分は、Zn:30〜6
0wt%、Si:2〜8wt%を含有し、さらにIn:0.
02〜0.2wt%、Bi:0.05〜0.4wt%、S
n:0.05〜0.4wt%のうちの1種または2種以上
を含有し、残部Alおよび不可避不純物からなり、不純
物中のFe含有量が0.01wt%以下に規制されてなる
ことを特徴とするものである。
【0009】さらに、第3のフラックス含有アルミニウ
ム合金ろう材は、耐食性およびろう付性の向上を目的と
して、ろう材成分およびフラックス成分を含有し、かつ
そのろう材成分とフラックス成分とが重量比で99.
9:0.1〜70:30の割合で配合されたフラックス
含有アルミニウム合金ろう材であって、前記ろう材成分
は、Zn:30〜60wt%、Si:2〜8wt%を含有
し、さらにBe:0.001〜0.01wt%、La:
0.001〜0.01wt%、Sr:0.001〜0.0
1wt%、Mn:0.5〜1.5wt%、Cr:0.1〜
0.5wt%のうちの1種または2種以上を含有し、さら
にIn:0.02〜0.2wt%、Bi:0.05〜0.
4wt%、Sn:0.05〜0.4wt%のうちの1種また
は2種以上を含有し、残部Alおよび不可避不純物から
なり、不純物中のFe含有量が0.01wt%以下に規制
されてなることを特徴とするものである。
【0010】これら3種類のフラックス含有アルミニウ
ム合金ろう材は、いずれもろう材成分とフラックス成分
とにより構成され、さらに各ろう材成分は、Al、Zn
およびSiの主成分元素群と、Be、La、Sr、Mn
およびCrの耐食性向上に効果のある添加元素群(以
下、「Be群」と省略する)、および/またはIn、B
iおよびSnのろう付性向上に効果のある添加元素群
(以下、「In群」と省略する)とにより構成される。
即ち、第1のフラックス含有アルミニウム合金ろう材の
ろう材成分は主成分元素群およびBe群、第2のフラッ
クス含有アルミニウム合金ろう材は主成分元素群および
In群、第3のフラックス含有アルミニウム合金ろう材
は主成分元素群、Be群およびIn群により構成され
る。
【0011】前記主成分元素群であるAl、Zn、Si
のうち、Znはろう材の融点を下げる効果があり、ろう
材成分組成において、Zn含有量が30%未満では55
0℃以下でろう付可能なまでに融点を降下させるに至ら
ず、60wt%を超えるとさらに融点を下げることはでき
るがろう材の溶融温度範囲が広くなるため、凝固時の引
け巣が発生しやすくなってろう付部の気密性を低下させ
るおそれがある。したがって、Zn含有量は30〜60
wt%とする必要がある。Zn含有量の好ましい下限値は
35wt%であり、特に40wt%が好ましい。一方、Zn
の好ましい上限値は55wt%であり、特に50wt%が好
ましい。また、Siは、ろう材の融点を下げるとともに
溶融温度範囲を狭くする効果がある。Si含有量が2wt
%未満では前記効果に乏しく、また8wt%を超えて含有
量を増やしても前記効果が飽和するだけでなく加工性の
低下という不都合を生じる。したがって、Si含有量は
2〜8wt%とする必要があり、Si含有量の好ましい下
限値は3wt%、好ましい上限値は6wt%である。
【0012】前記Be群の各元素、Be、La、Sr、
MnおよびCrは、微量を添加することにより耐食性向
上に効果のある成分である。ろう材成分組成におけるB
e含有量が0.001wt%未満、La含有量が0.00
1wt%未満、Sr含有量が0.001wt%未満、Mn含
有量が0.5wt%未満、Cr含有量が0.1wt%未満の
場合には、それぞれ耐食性向上効果に乏しく、Be含有
量が0.01wt%、La含有量が0.01wt%、Sr含
有量が0.01wt%、Mn含有量が1.5wt%、Cr含
有量が0.5wt%を超えても耐食性向上効果が飽和す
る。したがって、Be含有量は0.001〜0.01wt
%とする必要があり、Be含有量の好ましい下限値は
0.005wt%であり、好ましい上限値は0.008wt
%である。La含有量は0.001〜0.01wt%とす
る必要があり、好ましい下限値は0.005wt%であ
り、好ましい上限値は0.008wt%である。Sr含有
量は0.001〜0.01wt%とする必要があり、好ま
しい下限値は0.005wt%であり、好ましい上限値は
0.008wt%である。Mn含有量は0.5〜1.5wt
%とする必要があり、好ましい下限値は0.7wt%であ
り、好ましい上限値は1.0wt%である。Cr含有量は
0.1〜0.5wt%とする必要があり、好ましい下限値
は0.13wt%、好ましい上限値は0.2wt%である。
前記微量添加元素は、ろう材成分組成に1種でも含有さ
せることで耐食性を改善できるが、任意の2種以上を併
用することにより相乗的に耐食性を向上させることがで
き、ひいては耐食性に優れたろう付品の提供が可能とな
る。
【0013】前記In群の各元素、In、BiおよびS
nは、微量を添加することによりろう付性向上に効果の
ある成分である。In含有量が0.02wt%未満、Bi
含有量が0.05wt%未満、Sn含有量が0.05wt%
未満の場合には、それぞれろう付性向上効果に乏しく、
In含有量が0.2wt%、Bi含有量が0.4wt%、S
n含有量が0.4wt%を超えてもろう付性向上効果が飽
和する。したがって、In含有量は0.02〜0.2wt
%とする必要があり、好ましい下限値は0.05wt%で
あり、好ましい上限値は0.1wt%である。Bi含有量
は0.05〜0.4wt%とする必要があり、好ましい下
限値は0.1wt%であり、好ましい上限値は0.2wt%
である。Sn含有量は0.05〜0.4wt%とする必要
があり、好ましい下限値は0.1wt%であり、好ましい
上限値は0.2wt%である。前記微量添加元素は、ろう
材成分組成に1種でも含有させることでろう付性を改善
できるが、任意の2種以上を併用することにより相乗的
にろう付性を向上させることができ、ひいてはろう付性
に優れたろう付品の提供が可能となる。
【0014】ろう材成分組成において前記各元素の残部
はAlであり、不可避不純物の存在は許容されるが、不
純物としてFeが多く含まれていると凝固時の引け巣の
発生が促進されるため、Fe含有量を0.01wt%以下
に規制する必要がある。
【0015】また、前記フラックス含有アルミニウム合
金ろう材を構成するもう1つの成分であるフラックス成
分は、その融点が前記ろう材成分の融点以下のものであ
れば特に限定されるものではなく、弗化物系または塩化
物系のフラックスを使用できる。弗化物系フラックスと
しては、例えば45.8%KF−54.2%AlF
共晶組成乃至はこれに近い組成範囲を含んで実質的に錯
体化された錯体混合物、KAlF,KAlF,K
AlF、AlF、CsF、BiF、LiF等を
用いれば良い。また、塩化物系フラックスとしては、例
えばBaCl、NaCl、KCl、ZnClを主成
分とするものが良く、BaCl−NaCl−KClの
三元共晶組成のものはその代表例である。
【0016】さらに、前記フラックス含有アルミニウム
合金ろう材の組成において、前記ろう材成分とフラック
ス成分との含有比率は重量比で99.9:0.1〜7
0:30であることを要する。これは、フラックス量が
99.1:0.1よりも少なくなると十分なフラックス
作用を発揮できず良好な接合が困難となり、一方70:
30を超えてフラックス量が多くなると脆くなって固形
化が困難となるからである。ろう材成分とフラックス成
分との特に好ましい比率は、重量比で99:1〜85:
15であり、さらには98:2〜90:10の範囲が好
ましい。
【0017】この発明に係るフラックス含有アルミニウ
ム合金ろう材は、一般には、Al粉末、Zn粉末、Si
粉末、Be粉末等のろう材成分粉末およびフラックス成
分粉末を所定割合で混合し、この混合粉末を容器に充填
して脱ガスしながら熱間プレス等により圧粉固化して製
造されるが、通常、ろう材の密度は内部空気の残留によ
り、材料粉末単体のそれぞれから計算される理論値より
も小さくなる。しかし、ろう材の密度が理論値よりも著
しく低くなると、前記材料粉末が固化しているものの、
内部までポアが連通して脆いものとなっている危険性が
あり、接合材に適した形状への二次成形加工も困難で、
実際上フラックス含有アルミニウム合金ろう材としての
機能に劣るものとなるため、理論値に対して90%以上
であることが好ましい。また、前記ろう材成分粉末およ
びフラックス成分粉末は、これらの均一混合およびろう
材組織の緻密化を図るために微粉砕しておくのが好まし
い。なお、このような方法でフラックス含有アルミニウ
ム合金ろう材を製造する場合、出発材料として必ずしも
Al、Zn、Si、Be等を単体で用いなければならな
いものではなく、所定組成の合金粉末等を用いても良い
し、これらを併用しても良い。
【0018】
【作用】この発明にかかる第1乃至第3のフラックス含
有アルミニウム合金ろう材は、いずれも、Al、Znお
よびSiを主成分とするために、低融点であって550
℃以下の低温でろう付可能であるとともに、フラックス
を含有しているために接合部へのフラックスの均一供給
が容易である。また、Fe含有量が0.01wt%以下に
規制されていることにより、凝固時の引け巣の発生が抑
制されてろう付性が向上する。
【0019】さらに、所定量のBe、La、Sr、M
n、Crのうちの1種または2種以上が含有されている
第1および第3のろう材においては、これらの作用によ
り優れた耐食性を発現する。また、所定量のIn、B
i、Snのうちの1種または2種以上が含有されている
第2および第3のろう材においては、これらの作用によ
り単にFe含有量を規制した場合よりも一段と優れたろ
う付性を発現する。特に、前記各添加元素群において2
種以上を併用することにより、ろう材の耐食性またはろ
う付性は相乗的に向上する。
【0020】
【実施例】次に、この発明のフラックス含有アルミニウ
ム合金ろう材の具体的実施例について説明する。
【0021】ろう材成分として、平均粒径44μmのA
l粉末、平均粒径44μmのZn粉末、平均粒径5μm
のSi粉末、それぞれ平均粒径1μmのBe粉末、La
粉末、Sr粉末、Mn粉末、Cr粉末、In粉末、Bi
粉末およびSn粉末を使用した。また、フラックス成分
として、平均粒径15μmの65mol%AlF−3
5mol%CsF、および平均粒径15μmの55mo
l%BiF−45mol%LiFをの2種類の弗化物
系フラックスを使用した。
【0022】フラックス含有アルミニウム合金ろう材の
製造に際し、まず前記粉末材料を後掲の表1に示す割合
で配合して混合粉末を調製した。但し、表1中のFeの
含有量は、敢えて配合したものではなく、Fe以外の材
料粉末を配合した結果、不純物として含まれていたもの
である。そして、前記混合粉末を、A1100からなる
直径3インチ×高さ200mmの円筒形の缶に充填して封
缶し、前記容器を400℃の炉中に配置し、缶の上部に
設けた配管ピンチから脱ガスして1Torr以下の真空下で
加熱した。次いで、前記配管ピンチを溶接して缶を密封
し、400℃に保持して熱間プレスを用いて最大圧力4
00トンにて熱圧成形したところ、混合粉末の圧粉体は
固形化されるとともに容器と実質的に一体化されてい
た。このとき、プレスにより固形化された容器は高さ1
10mmとなった。次いで、前記缶を切削除去したのち、
前記圧粉体を大気中で400℃に加熱して厚さ3mm×幅
30mmの平板状に押出した。
【0023】
【表1】
【0024】表1の各実施例および各比較例に示すフラ
ックス含有アルミニウム合金ろう材について腐食試験お
よびろう付試験を行った。なお、腐食試験は、ろう付試
験に使用したAC4C合金鋳物材およびAC2B合金鋳
物材についても行った。
【0025】(腐食試験)フラックス含有アルミニウム
合金ろう材については、前述の方法で押出したものを一
旦溶融し、直径10mm×長さ100mmの棒状に凝固させ
たものを試験片とした。合金鋳物材については、同形に
成形したものを試験片とした。そして、JASO M6
09−91自動車用材料試験方法における複合サイクル
腐食試験(CCT)にもとづき、前記各試験片について
腐食試験を行った。具体的には、第1段階で35℃で試
験片に5%塩化ナトリウム溶液を2時間噴霧する噴霧試
験を行い、第2段階で60℃、20〜30%RH(相対
湿度)で4時間の乾燥試験を行い、第3段階で50℃、
95%RH以上で2時間の湿潤試験を行い、これを1サ
イクルとして30サイクルを行ったのち、試験片の単位
面積あたりの腐食減量を求めた。
【0026】(ろう付性試験)前述の方法で押出したフ
ラックス含有アルミニウム合金ろう材を30mm×30mm
の正方形に切り出して、AC4C合金鋳物およびAC2
B合金鋳物からなる厚さ3mm×幅50mm×長さ50mmの
平板上に置き、窒素雰囲気中で550℃×3分間の加熱
を行い、ろうのぬれ広がりを観察して評価した。
【0027】これらの試験結果を表2に示す。
【0028】
【表2】
【0029】以上の試験結果より、この発明の実施例に
かかるフラックス含有アルミニウム合金ろう材は、接合
部に所定量のフラックスを供給して良好なろう付を達成
できることはもとより、Be、La、Sr、Mn、Cr
の1種または2種以上を添加することによって、AC2
B合金鋳物と同等あるいはそれ以上に耐食性が向上する
ことを確認しえた。特に、2種類の微量添加元素を併用
したときには、顕著な耐食性の向上が認められた。ま
た、この耐食性の向上により、AC4C合金鋳物材のろ
う付品の耐食性は、AC2B合金鋳物材のろう付品と同
等あるいはそれ以上に向上すると推測される。また、I
n、Bi、Snの1種または2種以上を添加することに
よって、さらにろう付性が改善されることも確認しえ
た。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の第1乃
至第3のフラックス含有アルミニウム合金ろう材は、い
ずれも、ろう材成分およびフラックス成分を含有し、か
つそのろう材成分とフラックス成分とが重量比で99.
9:0.1〜70:30の割合で配合されたフラックス
含有アルミニウム合金ろう材であって、前記ろう材成分
は、主成分としてAlの他にZn:30〜60wt%、S
i:2〜8wt%を含有し、かつ不純物中のFe含有量が
0.01wt%以下に規制されていることにより、550
℃以下の低温ろう付において、接合部へ所定量のフラッ
クスを容易に供給できるとともに、凝固時の引け巣の発
生を抑制して良好なろう付を行える。
【0031】さらに、第1および第3のフラックス含有
アルミニウム合金ろう材において、ろう材成分として、
Al、ZnおよびSiの他に、Be:0.001〜0.
01wt%、La:0.001〜0.01wt%、Sr:
0.001〜0.01wt%、Mn:0.5〜1.5wt
%、Cr:0.1〜0.5wt%のうちの1種または2種
以上を含有することにより、優れた耐食性を発現する。
特に、これらの微量添加元素の2種以上を併用したとき
には、相乗的に耐食性が向上する。このようなアルミニ
ウム合金ろう材の耐食性の向上により、このろう材を使
用するAC4C合金鋳物等の低融点アルミニウム合金材
の各種ろう付品の耐食性をも向上させることができる。
【0032】また、第2および第3のフラックス含有ア
ルミニウム合金ろう材において、ろう材成分として、A
l、ZnおよびSiの他に、In:0.02〜0.2wt
%、Bi:0.05〜0.4wt%、Sn:0.05〜
0.4wt%のうちの1種または2種以上を含有すること
により、単にFe含有量を規制した場合よりも、一段と
優れたろう付性を発現する。特に、これらの微量添加元
素の2種以上を併用したときには、相乗的にろう付性が
向上し、ひいては低融点アルミニウム合金材の各種ろう
付品の品質を向上させることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ろう材成分およびフラックス成分を含有
    し、かつそのろう材成分とフラックス成分とが重量比で
    99.9:0.1〜70:30の割合で配合されたフラ
    ックス含有アルミニウム合金ろう材であって、 前記ろう材成分は、Zn:30〜60wt%、Si:2〜
    8wt%を含有し、さらにBe:0.001〜0.01wt
    %、La:0.001〜0.01wt%、Sr:0.00
    1〜0.01wt%、Mn:0.5〜1.5wt%、Cr:
    0.1〜0.5wt%のうちの1種または2種以上を含有
    し、残部Alおよび不可避不純物からなり、不純物中の
    Fe含有量が0.01wt%以下に規制されてなることを
    特徴とするフラックス含有アルミニウム合金ろう材。
  2. 【請求項2】 ろう材成分およびフラックス成分を含有
    し、かつそのろう材成分とフラックス成分とが重量比で
    99.9:0.1〜70:30の割合で配合されたフラ
    ックス含有アルミニウム合金ろう材であって、 前記ろう材成分は、Zn:30〜60wt%、Si:2〜
    8wt%を含有し、さらにIn:0.02〜0.2wt%、
    Bi:0.05〜0.4wt%、Sn:0.05〜0.4
    wt%のうちの1種または2種以上を含有し、残部Alお
    よび不可避不純物からなり、不純物中のFe含有量が
    0.01wt%以下に規制されてなることを特徴とするフ
    ラックス含有アルミニウム合金ろう材。
  3. 【請求項3】 ろう材成分およびフラックス成分を含有
    し、かつそのろう材成分とフラックス成分とが重量比で
    99.9:0.1〜70:30の割合で配合されたフラ
    ックス含有アルミニウム合金ろう材であって、 前記ろう材成分は、Zn:30〜60wt%、Si:2〜
    8wt%を含有し、さらにBe:0.001〜0.01wt
    %、La:0.001〜0.01wt%、Sr:0.00
    1〜0.01wt%、Mn:0.5〜1.5wt%、Cr:
    0.1〜0.5wt%のうちの1種または2種以上を含有
    し、さらにIn:0.02〜0.2wt%、Bi:0.0
    5〜0.4wt%、Sn:0.05〜0.4wt%のうちの
    1種または2種以上を含有し、残部Alおよび不可避不
    純物からなり、不純物中のFe含有量が0.01wt%以
    下に規制されてなることを特徴とするフラックス含有ア
    ルミニウム合金ろう材。
JP30637894A 1994-12-09 1994-12-09 フラックス含有アルミニウム合金ろう材 Pending JPH08164493A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20000047330A (ko) * 1998-12-31 2000-07-25 신영주 알루미늄 브레이징용 플럭스 조성물 및 상기 플럭스 조성물이함유된 알루미늄 브레이징재
CN116021188A (zh) * 2022-12-29 2023-04-28 郑州机械研究所有限公司 一种铜铝火焰钎焊用钎焊材料及其制备方法、应用

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