JPS6360099A - アルミニウム材のろう付け用フラツクスの製造方法及びろう付け方法 - 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 この発明はアルミニウムまたはその合金からなるアルミ
ニウム材のろう付け用フラックスの製造方法及び該フラ
ックスを）１１いるアルミニウム材のろう付け方法に関
する。更に詳しくは、ＡｇＦ３　とＫＦとを出発材料と
する非腐食性のフッ化物系フラックスの製造方法とこれ
を用いるろう付け方法に関する。

なお、この明細書において「％」は、いずれも重量基準
の百分率を示すものである。

従来の技術とその問題点 従来、自動車用ラジェーター、カークーラー用エバポレ
ーターあるいはコンデンサー等のアルミニウム製熱交換
器をろう付け仕様によって製造する場合、塩化亜鉛を添
加した塩化物系のフラックスを用いて熱交換器用構成部
材をろう付け接合する方法が多く用いられている。

しかしながら、このような塩化物系フラックスを用いる
場合には、使用する当該フラッ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、ろう付け後速か
にフラッ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共に、工程が複雑化して多大の
作業負担がかかる欠点があった。また、上記洗浄が不完
全である場合はもちろん、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ックス成分
の残留により、アルミニウム部材を比較的早期に腐食さ
せてしまうおそれがあった。

一方、上記のようなフラックス洗浄を原則的に不要とす
るろう付け方法として、例えば英国特許第１０５５９１
４号明細書に開示されるようなフッ化アルミニウム（Ａ
Ｑ　Ｆ３　）とフッ化カリウム（ＫＦ）との混合物から
なるそれ自体非腐食性のフッ化物系フラックスを使用し
てろう付けする方法が既に提案されている。この既知の
フラックスは、５３〜５５％のＡｇＦ２　　と４７〜４
５％のＫＦとを乾式混合し、これに水を加えてペースト
状とするか、あるいはＫＦを水溶液としてＡｇＦ３　を
加えることによりペースト状にしたのち、このペースト
状物を２００℃以下の温度で加熱乾燥することによって
得るものである。

ところが、このフッ化物系フラックスを用いて例えばア
ルミニウム製熱交換器のろう付けを行う場合、工業的に
最も一般的なフラックスの塗布手段に準じて、該フラッ
クスを水中に懸濁し、この懸濁液中に熱交換器を浸漬し
て塗布したのち、これを乾燥してからＮ２ガス雰囲気等
の非酸化性雰囲気中で約６００℃に加熱してろう付けを
行うと、得られるろう付け品は、アルミニウム材の表面
に灰色ないし白色の不均一なシミを存し、フィレット部
の表面も肌粗れを有する外観的に汚損された状態のもの
となるという欠点があった。このため、外観を良好にす
るためにはろう付け後において酸ないしアルカリ系のエ
ツチング液で洗浄する必要を生じた。しかしながら、本
来フッ化物系フラックスの使用は、それが非腐食性のも
のであることから、ろう付け後においてフラックス洗浄
を不必要とする点に重要な１つの利点を有するものであ
り、上記の如く表面改善のためにろう付け後に酸または
アルカリ洗浄を必要とすることは、」二記の利点を滅却
してしまうものであった。

フッ化物系ろう付け用フラックスの他の公知例として、
特公昭５８−２７０３７号公報に示されるように、Ａｆ
ｌＦ３　　とＫＦとを出発材料として用い、これらを共
晶混合物に相当する適正な比率で均一に混合したものを
、予めその融点以上に加熱していったん溶融し、冷却し
て得られる冷却環を微細に粉砕したものが知られている
。このフラックスは、その組成が錯体化合物としてのＫ
Ａｐ　Ｆ４　　と　Ｋ３ＡβＦ６　　の均一な混合物の
状態を呈し、それ自体非吸収性で安定したものである。

そして、このフラックスを用いる場合には、水性懸濁液
にしてアルミニウム材に塗布してろう付けを行った場合
においても、前記のようなアルミニウム制表面の外観劣
化の現象は生じない。従って、この錯体化合物からなる
フッ化物系フラックスは、実用上優位性の高いものであ
る。しかしながら、フラックス自体の製造に手間がかか
るという別の難点があった。即ち、ＡＱ　Ｆ３　　とＫ
Ｆの混合溶融操作を必要とするのみならず、Ａ’！Ｆ＋
　　とＫ　Ｆの溶融混合物の冷却環が硬いため、その粉
砕が厄介であり、これに多くの時間と手間を要するとい
うようなフラックス製造上の難点があった。

この発明は上記のような従来技術の背景に鑑み、ＡｇＦ
２　とＫＦとを原料とする調製の簡易なフッ化物系フラ
ックスを用いながら、ろう付け後において前記のような
外観不良の発生しないろう付け方法を開発することを目
的とする。

即ち、更に具体的にはフラックスの調製を簡易に行いう
るちのであること、および該フラックスを水性懸濁液の
形で塗布してろう付けを行った場合においても、アルミ
ニウム材の表面にシミの発生等による外観不良を生じな
いものとすることを目的とする。

問題点を解決する為の手段 上記の目的において、本発明者らは前述のＫＦ、！：Ａ
ΩＦ３　との混合物に水を加えてペースト状となし、こ
れを乾燥して得られるフラックスを用いた場合の問題点
の発生原因について調べた。然るところ、該フラックス
を水中に懸濁したさい、該懸濁液の水素イオン濃度がｐ
Ｈ−約１０前後の相当高いアルカリ性を示し、これをそ
のままアルミニウム材に塗布しろう付けを行うと、塗布
後ろう付けを行うまでの過程及びろう付け時においてｐ
Ｈの高いフラックス水中懸濁酸がアルミニウムと反応し
てアルミニウム材の表面に水酸化物を生成したり、不均
一にアルミニウムを溶解してスマットを発生し、これが
為に前記の外観不良の問題を発生していることを突きと
めた。本発明はこのような解明を基礎としてなされたも
のである。

而して、この発明は、フラックスの製造工程において、
ＡＱ　Ｆ３　　とＫ　Ｆとの混合物に水を加えてペース
ト状物をっくるさい、これに酸を加えて水素イオン濃度
を調整しておくことにより、製造が簡易で水中に懸濁し
ても水素イオン濃度が強度のアルカリ性を示さないフラ
ックスを得ることができる事実を見出すことによって完
成しつるに至ったものである。

即ち、この発明の１つは、簡易なフラックスの製造方法
に関して、ＡＱＦ３　とＫＦとをそれらの共晶点組成な
いしはその近傍組成領域の範囲で均一に混合し、かつ酸
性水溶液を加えてペースト状物をつくり、該ペースト状
物を乾燥したのち、この乾燥物を粉砕することを特徴と
するアルミニウム材のろう付け用フラックスの製造方法
を要旨とするものである。

また、他のもう１つの発明は、上記によって得られるフ
ラックスを使用して行うアルミニウム材のろう付け方法
に関して、フラックスを水中に懸濁させ、該水性懸濁液
を接合すべきアルミニウム材に塗布しかつ乾燥させたの
ち、非酸化性雰囲気中で所定温度に加熱し、接合用ろう
材を溶融してろう付けするアルミニウムキイのろう付け
方法要旨とするものである。

この発明においてフラックスの製造のための出発材料と
して用いられるＡＱＦ３　　とＫＦとの混合比は、可及
的にその共晶点組成に近ずけだものとすることが好まし
い。従って、理想的にはＡＱＦ３　とＫＦとの混合比は
、５４．１％＝４５．９９６の相対比であり、これによ
って最も低い融点が得られるが、特にＡｇＦ２　の量は
共晶点組成を多少超えて多く含まれても、融点の上昇は
わずかである。許容範囲としてのＡＱＦ３とＫ　Ｆとの
混合比率は概ね６０〜５０％：４０〜５０％の範囲であ
る。

ペースト状物の調製は、Ａｌ１　Ｆ３　　とＫＦとの微
粉末を予め均一に乾式混合したのち、これに予め用意し
た所要量の酸性水溶液を加えて混練することによって行
っても良いし、または、予め酸性水溶液にＫＦを溶解し
、この溶液中にＡＱＦ３を加えて混練することによって
行っても良い。

ここに用いる酸性水溶液の水素イオン濃度は、終局的に
作製されるフラックスが、それをアルミニウム材への塗
布のために水中に懸濁した場合、該水性懸濁液の水素イ
オン濃度がｐＨ５〜８の範囲となるように調整されるも
のであり、具体的にはｐＨ１〜４程戊に調整した酸性水
溶液が用いられる。この水溶液中の酸の添加量は極く少
量のものであるから、それがフラックスの融点を大きく
変化させるようなおそれは生じないものである。

また、該酸性水溶液の調製に用いる酸の種類はとくに限
定されるものではないが、ろう付け性やろう付け後のフ
ラックスの非腐食性に影響を与えない種類の酸を用いる
べきことは勿論であり、そのような酸の中から１８また
は２種以上を選んで使用する。好適な酸の具体例として
は例えばＨＦ、ＨＮＯ３等を挙げることができる。

次いで、上記により得られたペースト状物を乾燥する。

この乾燥温度は、特に限定されるものではなく、前述の
英国特許の方法に準じて２００℃以下の通常採用される
ことの多い温度範囲で行えば良いが、４５０℃以上の高
温で乾燥するときは、それによって得られたフラックス
を水中に懸濁しても懸濁液が差程強いアルカリ性を示さ
ないことが分かっており、その場合にはこの発明の適用
は不必要であり、格別の利益を享受し得ない。更にまた
、乾燥温度をフラックス成分の融点（約５６０°Ｃ）以
上の高温に設定すると、フラックス成分の溶融によって
その冷却塊が固い凝固物となり、次工程の粉砕が困難な
ものとなるため、所要の微粉末状態にする粉砕作業工程
が厄介なものとなって製造上の困難性が増大し不利であ
る。

従って、この発明の適用は、ペースト状物を乾燥すると
きの乾燥温度を１００〜４００°Ｃ程度の範囲とする場
合に有益なものである。

上記のような温度範囲、即ち１００〜４００°Ｃ程度の
温度でペースト状物を乾燥して得られる乾燥物は、塊状
であるが脆弱な固形物である。

従って、恰もかき混ぜのような手段で簡単に粉砕しうる
。この粉砕により、所期する微粉末状態のフッ化物系フ
ラックスを得る。このフラックスの粒径は、水中に均一
に懸濁させ易いものとするために２００μｎｌ以下、と
くに１５０μｍ以下とすることが好ましい。

アルミニウム材のろう付けを行うに際し、上記によって
得たフラックスは、これを水中に濃度７〜１０９６程度
のスラリーの形で懸濁して使用する。この懸濁液の水素
イオン濃度は、この発明によるフラックスを用いる場合
、概ねｐＨ７〜８の範囲であり、接合すべきアルミニウ
ム材に塗布した場合、該アルミニウム材表面にほとんど
釘害な影響を及ぼさない。フラックスの水中懸濁液のア
ルミニウム材への塗布手段は、噴霧あるいははけ塗り等
を適用することも可能であるが、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が推奨される。

接合すべきアルミニウム祠は、上記フラックスの塗布後
これを乾燥させ、次いで該アルミニウム材より融点の低
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、上記アルミニウム材の融点より
低くかつフラックス及びろう材の融点よりも高い約５８
０〜６２０℃に加熱することにより、ろう祠を溶融して
ろう付け接合が達成される。上記ろう材にはＳｔ含有口
約４．５〜１３．５％程度のＡ　Ｑ　−Ｓ　Ｉ系合金が
用いられるのが普通であり、該ろう材は作業性の点から
、通常接合されるべきアルミニウム材の少なくとも一方
にクラッドして使用されるものである。

発明の効果 この発明によるフラックスの製造方法は、八〇Ｆ３とＫ
Ｆとの混合物に酸性水溶液を加えてペースト状にしたも
のを乾燥し、脆弱な乾燥物にした状態で粉砕するもので
あるから、混合物の溶融工程を経た固い冷却塊を粉砕し
てフラックスを製造するような場合に較べて、特に粉砕
が容易であり、ひいてはフラックスの製造を一段と簡易
に行いうる。しかも、このフラックスは、水中に懸濁し
た場合、その水性懸濁液の水素イオン濃度がｐＨ５〜８
程度の中性ないしはそれに近いものとなるため、該フラ
ックスを水性懸濁液の形で使用して行うこの発明のろう
付け方法においては、ろう付け後のアルミニウム材の表
面をシミのない良好な外観状態に保ちうると」（に、フ
ィレットの表面も平滑な状態のものとなし得る。従って
、ろう付け後において外観改濤のために酸あるいはアル
カリで洗浄するというような作業を不要とし、非腐食性
のフッ化物系フラックスの使用による利点をそのまま享
受しうる。もとより、この発明によるフラックスは、そ
れ自体非吸湿性のものであり、水中懸濁液として使用す
る場合においてもフラックス成分組成の不均一を生じる
ことはなく、安定したフラックス作用を里親して、良好
なろう付け性を保証しうる。

実施例 ＡＱＦ＋　　；５４．１％と、ＫＦ；４５．９％とを均
一に乾式混合して１０ｇを秤量し、これに予め別途用意
した０、　　５〜１．５％ＨＦ水溶液または０．　５〜
１．５％ＨＮＯ３水溶液をそれぞれ少量ずつ加えて各種
のペースト状物を作製し、次いでこのペースト状物を、
乾燥２Ｈ度を１００〜４００℃の範囲で各種に変えてそ
れぞれ１時間乾燥した。そして、この乾燥物を粉砕して
微粉末フラックスを製造した。

次に、上記によって得られた各フラックスをそれぞれ水
に混合していずれも１０％濃度の水性懸濁液をつくり、
これを試験用の接合すべきアルミニウム材の組立物の表
面に浸漬法により均一に塗布した。この接合試験用のア
ルミニウム材の組立物は、第１図に示すようにＡ３００
３合金からなる長さＱ＝１０ｍｍ、幅Ｗ−２５ｍｍ。

厚さｔ　−２ＩｎＩｎの第１部材（１）に、芯材（２ａ
）をＡ３００３合金とし、その両面にＡ４０４３合金か
らなる皮材（ろう材）（２ｂ）（２ｂ）をクラツド率１
０％でクラッドした前記と同じ大きさの第２部材（２）
をＴ字状に組合わせたものを用いた。フラックス懸濁液
を塗布した上記組立物は、次いでこれを乾燥したのち、
Ｎ２ガス雰囲気中で、６１０℃×１０分間加熱しろう付
けを行った。

そして、そのろう付け後のアルミニウム材の表面の外観
状態を目視検査により比較すると共に、使用したフラッ
クス水性懸濁液の水素イオン濃度ｐＨをｉｐｓ定し、ま
たフラックス製造の段階で酸を含まない水で混合物のペ
ースト化を行って製造したフラックスを用いてろう付け
を行ったものとの」二記外観状態の対比を行ったところ
、結果は下記の表に示すとおりであった。なお、ろう付
け状態はいずれのフラックスを用いた場合も良好なもの
であった。

〔以　下金　白〕 【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に用いた接合試験片の組立物
を示す斜視図である。 （１）・・・第１部材、（２）・・・第２部材、（２ｂ
）・・・皮材。 以上 特許出願人　　昭和アルミニウム株式会社　１、−１゜
代理人　弁理士清水大義　、、・。 上 矛１部肴 第１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＡｌＦ＿３とＫＦとをそれらの共晶点組成ないし
   はその近傍組成領域の範囲で均一に混合し、かつ酸性水
   溶液を加えてペースト状物をつくり、該ペースト状物を
   乾燥したのち、この乾燥物を粉砕することを特徴とする
   アルミニウム材のろう付け用フラックスの製造方法。
2. （２）酸性水溶液として、水素イオン濃度ｐＨ＝１〜４
   の水溶液を用いる特許請求の範囲第１項記載のアルミニ
   ウム材のろう付け用フラックスの製造方法。
3. （３）酸性水溶液は、ＨＦ、ＨＮＯ＿３等のようにろう
   付け後のフラックスの非腐食性に影響を与えない酸から
   選ばれた１種または２種以上の酸の水溶液を用いる特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のアルミニウム材の
   ろう付け用フラックスの製造方法。
4. （４）ペースト状物の乾燥を１００〜４００℃の乾燥温
   度で行う特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
   １に記載のアルミニウム材のろう付け用フラックスの製
   造方法。
5. （５）ＡｌＦ＿３とＫＦとをそれらの共晶点組成ないし
   その近傍組成領域の範囲で均一に混合し、かつ酸性水溶
   液を加えてペースト状物をつくり、該ペースト状物を粉
   砕してフラックスをつくり、次いでこの得られたフラッ
   クスを水中に懸濁させ、該水性懸濁液を接合すべきアル
   ミニウム材に塗布しかつ乾燥させたのち、非酸化性雰囲
   気中で所定温度に加熱し、接合用ろう材を溶融してろう
   付けするアルミニウム材のろう付け方法。