JP2000343275A - ろう付材及びアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックス - Google Patents
ろう付材及びアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックスInfo
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Abstract
最低量のろう付材の供給によりろう付け接合をすること
ができるろう付材及びアルミニウム又はアルミニウム合
金材のろう付用フラックスを提供する。 【解決手段】 ろう材は、KAlF4及びK3AlF
6と、K2CO3、SrF2及びMgF2からなる群から選
択された少なくとも1種とを含有する非腐食性フラック
スと、Si:5乃至13重量%、Cu:2重量%以上、
Zn:1乃至5重量%及びNi:0.5乃至5重量%を
含有し残部がAl及び不可避的不純物からなる粉末ろう
材と、を有し、前記Cuと前記Znとの含有量の総量は
5重量%以上である。また、フラックスはKF、AlF
3及びK2CO3を含有するか、又はKF、AlF3及びM
gF2を含有するか、又はKF、AlF3及びSrF2を
含有する。
Description
アルミニウム合金材を570℃以下の温度でろう付けす
る低温ろう付けに有効なろう付材及びろう付用フラック
スに関し、特に自動車用熱交換器部材等の大型で、ろう
付け部位により昇温速度が異なる部材における昇温の遅
い接合部又はヘッダとパイプとの接合部等の複雑な形状
でブレージングシートが適用し難い部位に簡便かつ必要
最低量のろう材を供給することができるろう付材及びろ
う付用フラックスに関する。
換器のろう付けには、一般的にブレージングシートが適
用されている。また、ヘッダとパイプ類等との形状が複
雑な接合部におけるろう付けでは、例えば、リング形状
の置きろう又はペースト状の粉末ろう材が使用されてい
る。
通常、例えば、JIS A4343及びA4045等の
Al−Si系ろう材では、これらのろう材を600℃前
後に加熱する。
る低温ろう付け用アルミニウム合金製ろう材としては、
例えば、Al−Si−Cu−Zn系ろう材があり、この
ろう材を使用して580℃に加熱してろう付をする(特
開平8−104936号公報)。
には、450℃前後に加熱してろう付けされる(特開平
6−79495号公報等)。
Cu−Ni系クラッド材を箔として使用する方法が提案
されている(Development of a fluxes、low temperat
urealuminum brazing process:フレックスレス低温ア
ルミニウムブレージング方法;ALUMINUM 第71巻19
95年2月215〜219頁)。
う付け方法としては、アルミニウムろう付け粉末と、ノ
コロック(商標名)フラックス及び液状ポリイソブチレ
ン及び/又はその水素添加物を含有するペーストを使用
するものが開示されている(特開平4−333390号
公報)。
り卑な金属粉末及びフラックス材を含有するアルミニウ
ムろう材が開示されている(特開平6−179094号
公報)。
ス、有機高分子バインダ及び有機溶剤を含むアルミニウ
ム部材のトーチろう付け又は炉中ろう付け用アルミニウ
ムろうペーストが開示されている(特開平6−3157
89号公報及び特開平7−155987号公報等)。
ニウム合金の融点よりも高い物質及びフラックスを含有
するアルミニウムろう材が開示されている(特開平7−
284982号公報)。
クス成分を含む混合粉末圧粉体(平板又は線材に加工)
であり、ろう材Siの含有量、ろう材とフラックスとの
重量比及びその密度を規定したもの(特開平6−304
778号公報)、及びこれに塩化物系フラックスを使用
することにより、Mgを含有するアルミニウム材のろう
付けを行うもの(特開平6−91393号公報)が開示
されている。
を使用し、ろう材に電位低下成分を含有し、Mg含有ア
ルミニウム合金をろう付けする技術が提案されている
(特開平9−1384号公報)。
サ又はエバポレータ等のコア部の接合に、Al−Si系
合金ろう粉末をバインダとして塗布し、加熱ろう付けす
る方法が提案されている(特開平3−114654号公
報)。
融点を有する合金ろうを使用して、アルミニウムを金属
表面にろう付けする方法が提案されている(特表平6−
504485号公報)。これは接合表面にSi、Cu及
びGeの金属粉末と弗化物系フラックス等からなるコー
ティング用混合物を塗布し、500乃至650℃の温度
でアルミニウム材同士をろう付け接合するものである。
ろう材と、KF、LiF及びCsFの3元系状態図で5
50℃以下の液相線温度となる構成のフラックスからな
るフラックス含有Al合金ろう材が提案されている(特
開平7−1177号公報)。
末とバインダ及びフラックスを接合部に介在させ、ろう
付け加熱する方法が提案されている(特開平3−358
94号公報)。
いては、アルミニウム合金材の表面に形成されている酸
化皮膜がろうの濡れ及び流動性を阻害するため、適当な
フラックスを使用して、この酸化皮膜を除去することが
必要とされている。
材のろう付においては、特公昭62−46280号公報
にKAlF3及びK3AlF6の混合物からなるフラック
ス組成物が提案されている。しかし、このようなフラッ
クスではKF−AlF3の共晶点で融解し、フラックス
として作用するが、その溶解開始温度が560℃であ
る。このため、ろう付温度は必然的に560℃以上にな
る。
ックスとして作用させることができるものとしては、特
公平1−48120号公報に、フッ化アルミニウムとフ
ッ化セシウムとのモル比が67/33乃至26/74に
相当する組成を有するフルオロアルミニウム酸セシウム
又はフルオロアルミニウム酸セシウムとフッ化アルミニ
ウムとの混合組成物からなるフラックスが開示されてい
る。
されているAl−Si系ろう材を使用したろう付け方法
においては、ろう材を600℃前後に加熱するため、加
熱のための電力コストが高くなると共に、炉寿命及び治
具寿命が短くなるため、熱交換器の製造コストが高くな
る。また、ろう材融点からの制約により、適用対象が高
融点材料の接合に限定されるという問題点がある。
示されたAl−Si−Cu−Zn系合金の場合には、S
i、Cu及びZnの含有量の調整により、570℃以下
でのろう付けを可能とするが、低融点となる高Cu及び
高Zn組成においては、ろうの濡れ性が不十分であり、
十分なろう付け性能を得ることができないという問題点
がある。
示された従来のZn−Al系ろう材を使用する場合は、
塩化物系の腐食性フラックスを使用するため、ろう付後
の洗浄が必要となり、環境及び公害の問題から廃液処理
が必要になるという問題点がある。更に、このZn−A
l系ろう材を板材として使用する場合には、板材にする
ための圧延加工性に問題がある。
2月215〜219頁に記載された方法では、ろう材と
してAl−Si−Zn系合金からなる心材に、Cu−N
i系合金を積層したクラッド箔を使用するため、製造コ
ストが極めて高くなると共に、大量生産が困難であると
いう問題点がある。
方法(特開平6−179094号公報、特開平6−31
5789号公報、特開平7−155987号公報、特開
平7−284982号公報、特開平6−304778号
公報及び特開平9−1384号公報)では、570℃以
下の低温度でろう付けをすることができないという問題
点がある。
開平4−333390号公報、特開平3−114654
号公報及び特開平3−35894号公報)では、バイン
ダを使用するためコストが嵩むという問題点がある。
されたろう材はMgを含有するアルミニウム材のろう付
けを行うものであるため、適用範囲が狭いという問題点
がある。
に開示されたろう材は、ノコロック(商標名)フラック
スと、アルミニウム合金と、共晶合金を形成するSi等
の1つの金属粉末との粉末混合物を塗布し、600℃前
後でノコロックろう付けするものであり、昇温過程で接
合すべきアルミニウム合金材とフラックス中のSi粒子
とが反応してAl−Si合金を形成し、これがろう材と
して作用してろう付けされるものである。このため、ろ
う付けの機構が異なる。また、ろう付け温度が570℃
以上であるという問題点がある。
う材は、CsFを使用するためコストが嵩むという問題
点がある。
されたフラックスにおいては、フルオロアルミニウム酸
セシウムはフルオロアルミニウム酸カリウムに対して大
量に入手できず、高価であるため、大量に使用すること
ができないという問題点がある。更に560℃以下の温
度でろう付できないという問題点がある。
のであって、570℃以下の温度でろう付性が優れ、簡
便で必要最低量のろう付材の供給によりろう付け接合を
することができるろう付材及びアルミニウム又はアルミ
ニウム合金材のろう付用フラックスを提供することを目
的とする。
は、KAlF4及びK3AlF6と、K2CO3、SrF2及
びMgF2からなる群から選択された少なくとも1種と
を含有する非腐食性フラックスと、Si:5乃至13重
量%、Cu:2重量%以上、Zn:1乃至5重量%及び
Ni:0.5乃至5重量%を含有し残部がAl及び不可
避的不純物からなる粉末ろう材と、を有し、前記Cuと
前記Znとの含有量の総量は5重量%以上であることを
特徴とする。
AlF4−K3AlF6−SrF2系又は前記非腐食性フラ
ックスは、KAlF4−K3AlF6−MgF2系からなる
ことが好ましい。また、前記粉末ろう材の含有量を
[A]とし、前記非腐食性フラックスの含有量を[B]
とするとき、前記[A]と[B]との比[A]/[B]
は95/5乃至60/40であることが好ましい。更
に、前記粉末ろう材の平均粒径は、300μm以下であ
ることが好ましい。更にまた、前記非腐食性フラックス
と前記粉末ろう材との混合物を、部材と部材との接合部
に供給してろう付けされるものである。
ミニウム合金材のろう付用フラックスは、KF、AlF
3及びK2CO3を含有し、前記KFの含有量が23.9
乃至54.5質量%、前記AlF3の含有量が20.5
乃至53.1質量%、前記K2CO3の含有量が0.5乃
至25.0質量%であることを特徴とする。
ミニウム合金材のろう付用フラックスは、KF、AlF
3及びMgF2を含有し、前記KFの含有量が23.9乃
至54.5質量%、前記AlF3の含有量が25.5乃
至53.1質量%、前記MgF2の含有量が0.5乃至
25.0質量%であることを特徴とする。
ミニウム合金材のろう付用フラックスは、KF、AlF
3及びSrF2を含有し、前記KFの含有量が28.5乃
至54.5質量%、前記AlF3の含有量が25.5乃
至53.1質量%、前記SrF2の含有量が0.5乃至
20.0質量%であることを特徴とする。
一部又は全てがK3AlF6又はKAlF4として添加さ
れたものとすることができる。フラックスは、例えば粉
末状に混合されている。また、水又はアルコールにK2
CO3を溶解し、KF、AlF 3、K3AlF6及びKAl
F4からなる群から選択された1種以上を、前記水又は
アルコールに分散させ、被ろう付材の接合面に塗布する
ようにすることができる。アルコールの種類としては、
特に制限されるものではないが、エチルアルコール、メ
チルアルコール及びイソプロピルアルコール等を使用す
ることができる。
付材及びアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付
用フラックスについて詳細に説明する。本願発明者等は
鋭意実験研究の結果、フラックスとして、KAlF4−
K3AlF6系をベースとして、このKAlF4及びK3A
lF6に、更にK2CO3、SrF2及びMgF2からなる
群から選択された少なくとも1種を適宜添加した化合物
からなる構成の非腐食性フラックスとすることにより、
570℃以下のろう付け温度で接合部表面の酸化物皮膜
を効果的に破壊する効果を有することを見出した。この
ため、570℃以下の低温でのろう付けが可能であり、
アルミニウム接合部材との濡れ性も良好である。
にろう材組成とフラックス組成との混合比及びろう材の
平均粒径を規定することにより、570℃以下でろう付
性が優れ、簡便で必要最低量のろう付材の供給によりろ
う付け接合が可能であることを見出した。更に、非腐食
性のフラックスを使用するため、腐食防止のための後洗
浄も不要である。
ックスとして、KF、AlF3及びK2CO3を所定の割
合で混合した混合物からなるものを知見し、このフラッ
クスを使用することにより、560℃以下でろう付が可
能であることを見出した。また、この組成以外にも、5
60℃以下で溶融し、フッ化物だけで構成されるフラッ
クスとして、KF、AlF3並びにMgF2及びK2CO3
からなる群から選択された1種を所定の割合で混合した
混合物からなるものを見出した。このフラックスを使用
しても560℃以下でろう付が可能であることを知見し
た。
又はアルミニウム合金材のろう付用フラックスの組成限
定理由について説明する。
系をベースとして、このKAlF4及びK3AlF6に、
更にK2CO3、SrF2及びMgF2からなる群から選択
された少なくとも1種を適宜添加した化合物からなる構
成とすることにより、570℃以下のろう付け温度で接
合部表面の酸化物皮膜を効果的に破壊する効果を有す
る。このため、570℃以下の低温でのろう付けが可能
である。また、非腐食性フラックスなので、塩化物を使
用した場合の後洗浄も不要であり、簡便に使用すること
ができる。また、K2CO3はCsF等と比較して、安価
である。
低下させる作用を有する。Siの含有量が5重量%未満
では、融点を低下させる効果が不十分である。一方、S
iの含有量が13重量%を超えると、フラックス含有ア
ルミニウム合金ろう材の融点が570℃を超えるため、
570℃以下でのろう付けができなくなる。従って、S
iの含有量は5乃至13重量%とすることが好ましい。
なお、より好ましいSiの含有量は7乃至12重量%で
ある。
化する作用を有する。Cuの含有量が2重量%未満で
は、フラックス含有アルミニウム合金ろう材の融点が5
70℃を超えるため、570℃以下でのろう付けができ
なくなる。従って、Cuの含有量は2重量%以上とする
ことが好ましい。Cuの含有量の上限については特に限
定しないが多量に含有すると、ろう付後のろう材部位の
電位が腐食から保護すべきチューブ材等の電位より貴と
なるため、不都合になる。Cuの含有量が6重量%以下
ならば実用上問題ない。
化する作用を有する。Znの含有量が1重量%未満で
は、フラックス含有アルミニウム合金ろう材の融点が5
70℃を超えるため、570℃以下でのろう付けができ
なくなる。一方、Znの含有量が5重量%を超えると、
ろう付けフィレット部を優先的に腐食させ、ろう付け接
合部の耐食性を劣化させる。従って、Znの含有量は1
乃至5重量%とすることが好ましい。
上 CuとZnとの含有量の総量が5重量%未満では、フラ
ックス含有アルミニウム合金ろう材の融点が570℃を
超えるため、570℃以下でのろう付けができなくな
る。なお、Cuの含有量が6重量%を超えるか、又はZ
nの含有量が5重量%を超えると、フラックス含有アル
ミニウム合金ろう材を低融点化する作用が飽和するた
め、これ以上のCu及びZnとの添加はコストが嵩むだ
けである。従って、CuとZnとの含有量の総量は5重
量%以上とすることが好ましい。
接合部材との濡れ性を向上させる作用を有する。このた
め、Niは良好なフィレットを形成させるために必須の
添加元素である。Niの含有量が0.5重量%未満で
は、濡れ性を向上させる効果が不十分である。一方、N
iの含有量が5重量%を超えると、濡れ性が低下する。
従って、Niの含有量は0.5乃至5重量%とすること
が好ましい。更に好ましいNiの含有量は1乃至3重量
%である。
ルカリ土類金属の微量添加によりAl−Si系合金中で
共晶Siを微細化する改良効果によりろう付け性能は更
に向上するので、それらの粉末ろう材中への微量添加は
制約されない。
ックスの含有量[B]との比[A]/[B]:95/5
乃至60/40 非腐食性フラックスの含有量[B]が5重量%未満で
は、接合部の酸化皮膜を破壊する効果が不十分である。
このため、ろう付性が劣化する。一方、非腐食性フラッ
クスの含有量[B]が40重量%を超えると、ろう付け
自体は可能であるがフィレット部外観がフラックスの残
渣により汚くなる等の製品の外観不良につながる。従っ
て、粉末ろう材の含有量[A]と非腐食性フラックスの
含有量[B]との比[A]/[B]は95/5乃至60
/40とすることが好ましい。
けは可能であるが粉末ろう材がフラックスとのペースト
中で一様に分散及び懸濁し難くなり作業性が劣化する。
従って、粉末ろう材の平均粒径は300μm以下とする
ことが好ましい。より好ましい粉末ろう材の平均粒径は
100μm以下である。
う付用フラックス 本発明に係るアルミニウム又はアルミニウム合金材のろ
う付け用フラックスは以下の組成を有する。
場合、KF:23.9乃至54.5質量%、AlF3:
20.5乃至53.1質量%、K2CO3:0.5乃至2
5.0質量%、 KF、AlF3及びMgF2を含有する場合、KF:2
3.9乃至54.5質量%、AlF3:25.5乃至5
3.1質量%、MgF2:0.5乃至25.0質量% KF、AlF3及びSrF2を含有する場合、KF:2
8.5乃至54.5質量%、AlF3:25.5乃至5
3.1質量%、SrF2:0.5乃至20.0質量%。
ム合金材のろう付け用フラックスは、KF及びAlF3
に、更にK2CO3、MgF2及びSrF2の少なくとも1
種を含有するものである。KF及びAlF3の混合状態
のフラックスに対し、K2CO 3、MgF2又はSrF2を
添加すると、フラックスの融点が降下し、従来のフラッ
クスではろう付できなかった560℃以下のろう付温度
でろう付が可能となる。
量%以上であれば、フラックスの融点を降下させる効果
が得られる。但し、フラックス中のK2CO3の含有量が
25.0質量%を超えて濃度が高くなり過ぎると、逆に
融点が上昇し、また、フッ化物の濃度が減少することに
なるため、ろう付に必要なフッ素が少なくなり、アルミ
ニウム及びアルミニウム合金材のろう付には適さなくな
る。従って、K2CO3の含有量は0.5乃至25.0質
量%とする。
KF及びAlF3の割合は、夫々23.9質量%以上、2
0.5質量%以上は必要であり、KFの含有量が23.9
質量%未満、AlF3の含有量が20.5質量%未満で
は、フラックスの融点が高くなってしまい、低温ろう付
に適さない。また、KFの含有量が54.5質量%を超
え、AlF3の含有量が53.1質量%を超えると、同
様に、フラックスの融点が高くなってしまい、低温ろう
付に適さない。
4.5質量%とし、AlF3の含有量は20.5乃至5
3.1質量%とし、K2CO3の含有量は0.5乃至2
5.0質量%とする。より好ましくは、KFは33.1
乃至54.0質量%であり、AlF3は36.0乃至5
3.1質量%であり、K2CO3は1.0乃至15.0質
量%である。
様の作用を奏する。即ち、MgF2及びSrF2もK2C
O3と同様に、KF及びAlF3の混合状態のフラックス
に対し、そのフラックスの融点を降下させ、従来のフラ
ックスではろう付できなかった560℃以下のろう付温
度でのろう付を可能とする。
質量%以上であれば、フラックスの融点を降下させる効
果が得られる。但し、この場合においても、フラックス
中のMgF2の含有量が25.0質量%を超えるか、Sr
F2の含有量が20.0質量%を超えて、濃度が高くな
りすぎると、逆に融点が上昇し、また、フッ化物の濃度
が減少することになるため、ろう付に必要なフッ素が少
なくなり、アルミニウム及びアルミニウム合金材のろう
付には適さなくなる。従って、MgF2の含有量は0.
5乃至25.0質量%、SrF2の含有量は0.5乃至2
0.0質量%とする。
KF及びAlF3の割合は、夫々23.9質量%以上、2
5.5質量%以上は必要であり、KFの含有量が23.9
質量%未満、AlF3の含有量が25.5質量%未満で
は、フラックスの融点が高くなり、低温ろう付に適さな
い。また、KFの含有量が54.5質量%を超え、Al
F3の含有量が53.1質量%を超えると、同様に、フ
ラックスの融点が高くなってしまい、低温ろう付に適さ
ない。
4.5質量%とし、AlF3の含有量は25.5乃至5
3.1質量%とし、MgF2の含有量は0.5乃至2
5.0質量%とする。より好ましくは、KFは33.1
乃至53.8質量%であり、AlF3は41.2乃至5
3.1質量%であり、MgF2は0.8乃至15.0質
量%である。
であるKF及びAlF3の割合は、夫々28.5質量%以
上、25.5質量%以上必要であり、KFの含有量が2
8.5質量%未満、AlF3の含有量が25.5質量%未
満では、フラックスの融点が高くなり、低温ろう付に適
さない。また、KFの含有量が54.5質量%を超え、
AlF3の含有量が53.1質量%を超えると、同様
に、フラックスの融点が高くなってしまい、低温ろう付
に適さない。従って、KFの含有量は28.5乃至5
4.5質量%とし、AlF3の含有量は25.5乃至5
3.1質量%とし、SrF2の含有量は0.5乃至2
0.0質量%とする。より好ましくは、KFは33.1
乃至54.0質量%であり、AlF3は36.0乃至5
3.1質量%であり、SrF2は1.0乃至15.0質
量%である。
ム合金材のろう付用フラックスは、上述の範囲で各成分
の粉末の混合物をフラックスとして使用するものであ
る。本発明のフラックスを水又はアルコール等の液体中
に懸濁させてから加熱することにより、560℃以下の
ろう付温度でろう付することができるものである。
解度をもつ。このため、本発明においては、ろう付前、
被ろう付材の接合面にフラックスを塗布するために、水
を使用するのであれば、予め水溶液中にK2CO3を溶解
しておき、K2CO3以外の本発明で規定する物質をこの
溶液に分散させて塗布し、乾燥させた後、本発明の特許
請求の範囲に規定した組成となるようにして、ろう付す
ることもできる。このような塗布方法を使用した場合で
も、ろう付前のフラックスはK2CO3を他のフッ化物と
混合して水溶液に懸濁させた場合と変わらず、ろう付に
及ぼす影響は認められない。
びAlF3の複合フッ化物であるK3AlF6又はKAl
F4をフラックスの原料として使用した場合でも、ろう
付に変化がない。
ミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックス
の実施例について、アルミニウム合金板のろう付け性を
比較例と比較して具体的に説明する。図1はろう付け継
手を示す模式図である。
し、非酸化性雰囲気中でのアトマイズ法により製造し
た。なお、ボールミル等による粉砕法により作製するこ
ともできる。
して供試した。そして、下記表2に示すフラックスを混
合し、ボールミルで粉砕後に供試した。粉末ろう材とフ
ラックスとの混合にはペースト状にするため分散液とし
て、イオン交換水を使用し濃度は20%とし、粉末ろう
材とフラックスとの混合比には下記表3に示す重量比の
ろう付材を作製した。なお、イオン交換水の代わりにエ
チルアルコールを使用することもできる。
に規定されている板厚が1mm、幅が20mm、長さが
60mmのA3003材を使用した。図1に示すよう
に、2枚の試験片1を使用して、1枚を幅方向を水平に
し、残りの1枚を水平にした試験片1の上に幅方向に垂
直にして逆T字形状に配置し、これら試験片1の接合部
に1枚当たり1乃至2gのろう付材2を塗布した。そし
て、窒素ガス雰囲気中で570℃の温度で5分間加熱し
てろう付け加熱試験を行った。その後、試験片1の外観
及び断面のフィレット形成状況について評価した。
980)に規定されるBA12PCを使用し、非腐食性
フラックスにはノコロック(商標名)フラックスを使用
して605℃でろう付けした場合を基準とした。
いフィレット部の優先腐食を評価した。
度のものをAとし、若干劣るものをBとし、ろう付けは
可能であるがフィレット形成が不安定なものをCとし
た。
クス残渣も少なく清浄な表面を有するものをAとし、若
干のフラックス残渣又は変色が認められるものをBと
し、フラックスの残渣が固形状で認められ表面がざらつ
いているもの又は黒変化して表面の汚いものをCとし
た。
ット部の優先腐食性が認められないものを○とし、フィ
レット部が若干腐食傾向にあるが、貫通に至らない程度
のものを△とし、優先腐食により貫通腐食に至るものを
×とした。これらの結果を表4に示す。
たものを示す。
る実施例No.1乃至12は570℃以下でのろう付け性
及びフィレット部の耐食性が優れるものであった。一
方、比較例13乃至19はろう付け性及びフィレット部
の耐食性について良好な結果を得ることができなかっ
た。
範囲未満であるため、570℃でろう付けすることがで
きなかった。
範囲を超えるため、570℃でろう付けがすることがで
きなかった。
範囲未満であるため、試験片と試験片との接合部の濡れ
性が低下しフィレットは形成されるものの不安定であっ
た。
範囲を超えるため、試験片と試験片との接合部の濡れ性
が低下しフィレットは形成されるものの不安定であっ
た。
いないため、試験片と試験片との接合部の表面に形成さ
れている酸化皮膜を破壊することができず、570℃で
ろう付けできなかった。
発明の範囲を超えているため、ろう付け性能は良好であ
るものの、フラックス残渣により表面清浄が汚く、ろう
付け製品として不適当であると判断した。
範囲を超えているため、フィレット部の優先腐食により
貫通してしまった。
範囲未満であるため、570℃でろう付することができ
なかった。
総量が本発明の範囲未満であるため、570℃でろう付
することができなかった。
範囲未満であるため、570℃でろう付することができ
なかった。
明の範囲から外れるので、570℃でろう付することが
できなかった。
o.1乃至3)を作製した。また、比較材(比較例No.
1)として、特公昭60−46280号公報に記載され
たフラックスの組成のうち、最も低い温度で融解する組
成を有するフラックスを使用した。実施例No.1のフラ
ックスの組成は45.2質量%KF−53.0質量%A
lF3−1.8質量%K2CO3であり、実施例No.2の組
成は46.1質量%KF−53.1質量%AlF3−
0.8質量%MgF2であり、実施例No.3の組成は4
4.7質量%KF−52.8質量%AlF3−2.5質
量%SrF 2である。また、比較例No.1のフラックスの
組成は、46.8質量%KF−53.2質量%AlF3
である。
の形状及び配置を示す斜視図である。実施例及び比較例
について、間隙充填ろう付試験を行い、ろう付性を評価
した。図2に示すように、間隙充填ろう付試験において
は、板幅方向を水平にした第2の試験材4の上に円柱状
のスペーサ5をその高さ方向と試験材4の板幅方向とを
平行にして配置されている。そして、第1の試験材3を
その板幅方向を試験材4の上面に対して垂直にし、スペ
ーサ5が所定の位置となるようにして試験材4の上に配
置されている。なお、第1の試験材3が倒れないよう
に、ワイヤ10で第2の試験材4に固定されている。
て、ブレージングシートを使用した。このブレージング
シートの心材及び母材にJIS 3003相当材を使用
し、ろう材に550℃以下の温度で溶融が開始するよう
に、Al−7.5質量%Si−4.0質量%Cu−4.
0質量%Zn−2.0質量%Niの組成を有するアルミ
ニウム合金を使用した。ブレージングシートの板厚は
2.0mmであり、心材の両面にブレージングシートの
板厚に対して5%づつの割合でろう材がクラッドされて
いる。
板の長さが55mmであり、第2の試験材4はJIS3
003相当材を使用し、板幅は25mm、板の長さは6
0mmである。スペーサ5はSUS304からなり、そ
の直径は4mmである。
%となるように懸濁させたものを使用し、これをスプレ
ーで試験材3、4の表面全体に約5g/m2となるよう
に塗布し乾燥させた。
量ppm以下にし、露点を−40℃以下にした窒素雰囲
気中で赤外線加熱炉により加熱し、ろう付してなされ
る。加熱温度は510乃至590℃とし、温度範囲にお
ける目標温度での加熱保持時間は2分とした。図3はろ
う付後のろう材の充填長さFLを示す模式図である。ろ
う付後、第1の試験材3と第2の試験材4との間に形成
された接合部6における材の充填長さFLを測定した。
ろう付試験において、充填長さFLが30mm以上であ
れば、十分実用に耐えるものである。図4は横軸にろう
付保持温度をとり、縦軸に充填長さをとってフラックス
のろう付性を示すグラフ図、図5は横軸にろう付保持温
度をとり、縦軸に充填長さをとってフラックスのろう付
性を示すグラフ図である。図4中、○は実施例No.1を
示し、●は比較例No.1を示す。図5中、○は実施例No.
2を示し、△は実施利No.3を示し、●は比較例No.1を
示す。この結果を図4及び図5に示す。
至3は、ろう付保持温度が560℃未満であっても、充
填長さが30mmを超えており、十分に実用に耐えうる
ものであった。一方、比較例No.1は実用に耐えうるに
はろう付け温度が560℃以上でなければならなかっ
た。
う付加熱温度を550℃とし、それ以外は第2実施例と
同じ条件で間隙充填ろう付試験を行い、充填長さを測定
した。ろう付試験の評価は充填長さが30mm以上のも
のを○とし、充填長さが10mm以上30mm未満のも
のを△とし、充填長さが10mm未満のものを×とし
た。KF、AlF3及びK2CO3からなるフラックスの
結果を表5及び6に示す。また、KF、AlF3及びM
gF2からなるフラックスの結果を表7に示す。更に、
KF、AlF3及びSrF2からなるフラックスの結果を
表8に示す。
1乃至20は充填長さが長く、十分実用に耐えうるもの
であった。特に、実施例No.3乃至8及び13及び17
はフラックスの組成が好ましい範囲にあるので、充填長
さが長く評価が良好であった。
れていないので、充填長さが短く評価も悪く、実用に耐
えうるものではなかった。比較例No.58、59及び6
3はK2CO3の含有量が本発明の下限値未満であるの
で、充填長さが短く評価も悪い。比較例No.60及び6
1はKF及びK2CO3の含有量が本発明の下限値未満で
あるので、充填長さが短く評価も悪い。比較例No.62
はAlF3の含有量が本発明の上限値を超え、K2CO3
の含有量が本発明の下限値未満であるので、充填長さが
短く評価も悪い。比較例No.64及び65はAlF3及び
K2CO3の含有量が本発明の下限値未満であるので、充
填長さが短く評価も悪い。
至39はろう付温度が550℃であっても、充填長さが
長く、その評価も十分実用に耐えうるものであった。特
に、実施例No.22乃至28及び32乃至36は好まし
い範囲にあるので、充填長さが更に長く、その評価は良
好であった。
いないので、550℃のろう付温度では充填長さが短く
なり、その評価が悪く十分に実用に耐えうることができ
なかった。比較例No.67及び69はAlF3の含有量が
本発明の上限値を超え、MgF2の含有量が本発明の下
限値未満であるので、充填長さが短くなり、その評価が
悪い。比較例No.68はKFの含有量が本発明の下限値
未満であり、MgF2の含有量が本発明の上限値を超え
ているので、充填長さが短くなり、その評価が悪い。比
較例No.70はAlF3の含有量が本発明の下限値未満で
あるので、充填長さが短くなり、その評価が悪い。
至56は550℃のろう付温度であっても、充填長さが
長く、十分に実用に耐えうるろう付をすることができ
た。特に、実施例No.41乃至46及び50乃至54は
フラックスの組成が好ましい範囲にあるため、ろう付温
度が550℃であっても、ろう付試験の評価が良好なも
のであった。
F2が含有されていないので、充填長さが短くなり、5
50℃のろう付温度では十分なろう付をすることができ
なかった。比較例No.72及び75はAlF3の含有量が
本発明の上限値を超え、SrF 2の含有量が本発明の下
限値未満であるので、充填長さが短くなり、その評価が
悪い。比較例No.73はSrF2の含有量が本発明の下限
値未満であるので、充填長さが短くなり、その評価が悪
い。比較例No.74はKFの含有量が本発明の下限値未
満であり、SrF2の含有量が本発明の上限値を超えて
いるので、充填長さが短くなり、その評価が悪い。比較
例No.76はAlF3の含有量が本発明の下限値未満であ
り、SrF2の含有量が本発明の上限値を超えているの
で、充填長さが短くなり、その評価が悪い。
構成が異なる下記表9及び10に示す組成の各フラック
スを使用し、第3実施例と同じ試験条件で間隙充填ろう
付試験を行い、充填長さを測定した。なお、本実施例の
フラックスには、フラックスの原材料のフッ化物として
KF及びAlF3を使用し、また、フラックスの原材料
のフッ化物としてフッ化物の全量をKF及びAlF3の
代わりに複合フッ化物であるKF及びAlF3を使用し
た。その結果を表9及び10に示す。表9及び10中で
「−」はその元素が添加されていないことを示す。
ッ化物を実施例No.2のように、複合フッ化物に置き換
えてフラックスを作製しても、充填長さは30mmを超
え、十分実用に耐えることができるものであった。
び5のフッ化物を実施例No.4及び6のように、複合フ
ッ化物に置き換えてフラックスを作製しても、充填長さ
は30mmを超え、十分実用に耐えることができるもの
であった。
ラックスの塗布形態を変えて第3実施例と同じ条件で間
隙充填ろう付試験をし、充填長さを測定した。
を混合した後、第1の試験材の接合面に塗布したもので
ある。実施例No.2及び3はK2CO3を予め水及びエチ
ルアルコールに溶解させておき、溶解液を第1の試験材
の接合面に塗布し、乾燥させた後、KF、AlF3及び
K2CO3の含有量が実施例No.1と同じになるようにK
F及びAlF3を接合面に塗布したものである。この3
つの実施例について比較した。この結果を表11に示
す。
至3ではフラックスの塗布形態によらず、充填長さが長
く、その長さが30mmを超え、十分に実用に耐えうる
ろう付をすることができた。
ろう材の組成及び非腐食性フラックスの組成を規定する
ことにより、570℃以下でろう付性が優れ、簡便で必
要最低量のろう付材の供給によりろう付け接合をするこ
とができる。また、非腐食性のフラックスを使用するた
め、腐食防止のための後洗浄も不要である。従って、自
動車用熱交換器材等の大型で、ろう付け部位により昇温
速度が異なる部材における昇温の遅い接合部又はヘッダ
とパイプとの接合部等の複雑な形状でブレージングシー
トが適用し難い部位に適用することができる。
の混合比及びろう材の平均粒径を規定することにより、
より一層570℃以下でろう付性が優れ、簡便で必要最
低量のろう付材の供給によりろう付け接合をすることが
できる。
ラックスの組成を適切に規定しているので、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金材をろう付する場合に、ろう付
温度を560℃以下530℃以上とすることができる。
このため、ろう付に使用されるろう材及び心材に適用さ
れるアルミニウム又はアルミニウム合金材の融点による
制限が緩和され、多くのアルミニウム又はアルミニウム
合金材をろう付の心材として使用することができる。
付によれば、ろう付温度を530℃以下にすることを可
能とすることができるものであり、ろう付時の昇温時間
を短縮でき、加熱エネルギを減少、ひいては加熱コスト
及び加熱設備の設置費用又は加熱設備の損傷に対する修
理コスト等を低減することができる。
配置を示す斜視図である。
である。
をとってフラックスのろう付性を示すグラフ図である。
をとってフラックスのろう付性を示すグラフ図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 KAlF4及びK3AlF6と、K2C
O3、SrF2及びMgF 2からなる群から選択された少
なくとも1種とを含有する非腐食性フラックスと、S
i:5乃至13重量%、Cu:2重量%以上、Zn:1
乃至5重量%及びNi:0.5乃至5重量%を含有し残
部がAl及び不可避的不純物からなる粉末ろう材と、を
有し、前記Cuと前記Znとの含有量の総量は5重量%
以上であることを特徴とするろう付材。 - 【請求項2】 前記粉末ろう材の含有量を[A]とし、
前記非腐食性フラックスの含有量を[B]とするとき、
前記[A]と[B]との比[A]/[B]は95/5乃
至60/40であることを特徴とする請求項1に記載の
ろう付材。 - 【請求項3】 前記粉末ろう材の平均粒径は、300μ
m以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の
ろう付材。 - 【請求項4】 前記非腐食性フラックスと前記粉末ろう
材との混合物を、部材と部材との接合部に供給してろう
付けすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1
項に記載のろう付材。 - 【請求項5】 アルミニウム又はアルミニウム合金材の
ろう付けに使用されるフラックスにおいて、KF、Al
F3及びK2CO3を含有し、前記KFの含有量が23.
9乃至54.5質量%、前記AlF3の含有量が20.
5乃至53.1質量%、前記K2CO3の含有量が0.5
乃至25.0質量%であることを特徴とするアルミニウ
ム又はアルミニウム合金材のろう付用フラックス。 - 【請求項6】 アルミニウム又はアルミニウム合金材の
ろう付けに使用されるフラックスにおいて、KF、Al
F3及びMgF2を含有し、前記KFの含有量が23.9
乃至54.5質量%、前記AlF3の含有量が25.5
乃至53.1質量%、前記MgF2の含有量が0.5乃
至25.0質量%であることを特徴とするアルミニウム
又はアルミニウム合金材のろう付用フラックス。 - 【請求項7】 アルミニウム又はアルミニウム合金材の
ろう付けに使用されるフラックスにおいて、KF、Al
F3及びSrF2を含有し、前記KFの含有量が28.5
乃至54.5質量%、前記AlF3の含有量が25.5
乃至53.1質量%、前記SrF2の含有量が0.5乃
至20.0質量%であることを特徴とするアルミニウム
又はアルミニウム合金材のろう付用フラックス。 - 【請求項8】 前記KF及び前記AlF3は、一部又は
全てがK3AlF6又はKAlF4として添加されている
ことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載
のアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラ
ックス。 - 【請求項9】 前記フラックスは粉末状に混合されてい
ることを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記
載のアルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フ
ラックス。 - 【請求項10】 水又はアルコールにK2CO3を溶解
し、KF、AlF3、K3AlF6及びKAlF4からなる
群から選択された1種以上を、前記水又はアルコールに
分散させ、被ろう付材の接合面に塗布するものであるこ
とを特徴とする請求項5乃至9のいずれか1項に記載の
アルミニウム又はアルミニウム合金材のろう付用フラッ
クス。
Priority Applications (1)
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2006056686A2 (fr) * | 2004-11-26 | 2006-06-01 | Ks Kolbenschmidt Gmbh | Alliage d’aluminium pour piece a haute resistance mecanique a chaud |
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JP2017508624A (ja) * | 2014-03-11 | 2017-03-30 | ソルヴェイ(ソシエテ アノニム) | ろう付け用フラックス |
JP2017516662A (ja) * | 2014-04-16 | 2017-06-22 | ソルヴェイ(ソシエテ アノニム) | アルミニウム合金のろう付け方法およびフラックス |
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-
2000
- 2000-03-31 JP JP2000099716A patent/JP3765707B2/ja not_active Expired - Lifetime
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