(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム材表面を活性化させるフラックスベースに、純度９９．０％以上のアルミニウム粉を３０wt％以下の含有量で配合した混合物からなることを特徴とするアルミニウム材のろう付用フラックス。
【請求項２】
前記アルミニウム粉は、アトマイズド法により製造された粒状粉または真球状粉である請求項１に記載のアルミニウム材のろう付用フラックス。
【請求項３】
前記アルミニウム粉の含有量は５〜２０wt％である請求項１または２に記載のアルミニウム材のろう付用フラックス。
【請求項４】
前記フラックスベースは、Ｋ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックスである請求項１乃至３のいずれかに記載のアルミニウム材のろう付用フラックス。
【請求項５】
前記フラックスベースは、Ｃｓ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックスである請求項１乃至３のいずれかに記載のアルミニウム材のろう付用フラックス。
【請求項６】
前記フラックスベースは、Ｌｉ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックスである請求項１乃至３のいずれかに記載のアルミニウム材のろう付用フラックス。
【請求項７】
前記フラックスベースは、少量の弗化物を添加したＮａ、Ｋ、Ｌｉ、およびＣｌを主成分とする塩化物系フラックスである請求項１乃至３のいずれかに記載のアルミニウム材のろう付用フラックス。
【請求項８】
アルミニウム材の接合部に、ろう材を供給するとともに、アルミニウム材表面を活性化させるフラックスベースに、純度９９．０％以上のアルミニウム粉を３０wt％以下の含有量で配合した混合物からなるろう付用フラックスを供給して、加熱ろう付することを特徴とするアルミニウム材のろう付方法。
【請求項９】
前記ろう付用フラックスは、液体に分散させた懸濁液として接合部に供給する請求項８に記載のアルミニウム材のろう付方法。
【請求項１０】
前記アルミニウム材は鋳物材またはダイカスト材である請求項８または９に記載のアルミニウム材のろう付方法。
【請求項１１】
前記ろう材は、Ｚｎ−Ａｌ系ろう材である請求項８乃至１０のいずれかに記載のアルミニウム材のろう付方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム材のろう付接合に用いられるフラックスおよび、このフラックスを用いるアルミニウム材のろう付方法に関するものである。
【０００２】
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およびその合金を含む意味で用いられる。
【０００３】
【従来の技術】
熱交換器をはじめとするアルミニウム材のろう付では、多くはＡｌ−Ｓｉ系ろう材が用いられ、ろう材の融点に従って５８０〜６２０℃に加熱して行われることが多い。また、ろう付部の表面の酸化皮膜を破って活性化させ、溶融ろうの接合面へのぬれ性を高めるために、弗化物系あるいは塩化物系のフラックスが用いられ、前記ろう付温度ではこれらのフラックスも溶融状態にある。
【０００４】
一方、アルミニウム材のなかには、融点が前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材の５８０℃よりも低いものも多く、５５０℃以下、さらには５００℃以下でろう付しなければならないものもある。このような低温ろう付では、前述のＡｌ−Ｓｉ系ろう材よりの低温で溶融するろう材が必要となり、本出願人は先にＡｌ−Ｚｎ−Ｓｉ系ろう材およびＺｎ−Ａｌ系ろう材を提案した（特願平８−１６９１０８号）。そして、これらの低温ろう材を使用する場合、フラックスは弗化物系または塩化物系のうちでも低融点組成のものが選択的に使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、如何に低融点のフラックスを使用しても、ろう付温度の低下に伴ってフラックス効果は低下する傾向にあり、低温ろう付においては良好なろう付が困難であるという問題点があった。特に、Ａｌ以外の元素濃度の高い鋳物材やダイカスト材のろう付では前記問題点が顕著であった。また、展伸材であっても、Ｍｇ含有アルミニウム材やＣｕ含有アルミニウム材では、もとよりろうのぬれ性が悪く、現状よりも優れた効果のあるフラックスが希求されている。
【０００６】
この発明は、このような技術背景に鑑み、ぬれ性の悪いアルミニウム材表面をを活性化させて良好なろう付を達成しうるアルミニウム材のろう付用フラックス、およびこのフラックスを使用するろう付方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、鋭意研究の結果、同じフラックスを使用して同じ温度でろう付しても、母材が純アルミニウムである場合には合金材よりもろうのぬれ広がりが良いことに着目し、この発明を完成した。
【０００８】
即ち、この発明のアルミニウム材のろう付用フラックスは、アルミニウム材表面を活性化させるフラックスベースに、純度９９．０％以上のアルミニウム粉を３０wt％以下の含有量で配合した混合物からなることを基本要旨とする。
【０００９】
また、この発明のアルミニウム材のろう付方法は、アルミニウム材の接合部に、ろう材を供給するとともに、アルミニウム材表面を活性化させるフラックスベースに、純度９９．０％以上のアルミニウム粉を３０wt％以下の含有量で配合した混合物からなるろう付用フラックスを供給して、加熱ろう付することを基本要旨とする。
【００１０】
この発明のアルミニウム材のろう付用フラックスは、従来から使用されている弗化物系または塩化物系フラックスをフラックスベースとして、これにぬれ性を高める効果のある高純度のアルミニウム粉を添加した混合物である。
【００１１】
前記アルミニウム粉がぬれ性を高める理由は、ろう付時にフラックスベースが溶融すると前記アルミニウム粉の表面にぬれ広り、母材に対してもフラックスがぬれやすい状態となるため、フラックス効果が増大し、溶融したろうもぬれ広がりやすくなるためであると推測される。また、溶融ろうがぬれ広がった後に、アルミニウム粉は溶融ろうに溶け込む。このような効果を得るために、アルミニウム粉は純度９９．０％以上の高純度のものを使用する必要があり、特に９９．５％以上が好ましい。また、フラックスベースとの混合物中でアルミニウム粉の含有量を３０％以下とするのは、３０wt％を超えるとフラックスベースがアルミニウム粉に対するぬれ性の向上に消費されて、母材へのフラックス効果が却って低下するためであるとともに、ろう付後にアルミニウム粉が未溶融のままで残ってろう付性を低下させるおそれがあるためである。純アルミニウムの含有量は、特に２０wt％以下が好ましい。また、アルミニウム粉は、微量の添加でもぬれ性向上の効果はあるが、特に５wt％以上のときに顕著なぬれ性の向上が認められる。
【００１２】
また、前記アルミニウム粉の性状は特に限定されず、不活性アトマイズ粉、空気アトマイズ粉、箔よりボールミルで粉砕して製作した箔片粉等を例示できる。これらの中でも、粒状または真球状である点でアトマイズ粉が好ましく、さらに表面に酸化膜がなくフラックスベースがぬれやすい点で不活性アトマイズ粉が好ましい。また、混合物における均一混合を図るとともに分散媒中での分散性を確保し、さらに溶融ろうに溶け込み易くするために、粒径は１００μｍ以下が好ましい。
【００１３】
前記フラックスベースは、アルミニウム材のろう付に使用できるものであればアルミニウム粉の添加によりいずれもぬれ性が向上し、本発明において使用することができる。具体的には、Ｋ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックス、Ｃｓ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックス、Ｌｉ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックス、少量の弗化物を添加したＮａ、Ｋ、Ｌｉ、およびＣｌを主成分とする塩化物系フラックスを推奨できる。
【００１４】
前述の第１のフラックスベースであるＫ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックスとは、４５．８％ＫＦ−５４．２％ＡｌＦ３の共晶組成乃至はこれに近い組成範囲を含んでおり、これらは、溶融温度が５７０〜５９０℃であり、５８０〜６００℃のろう付に適している。第２のフラックスベースであるＣｓ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックスとは、ＣｓＦ−ＡｌＦ３の混合物である。これらの溶融温度が４３０〜４５０℃であり、４４０〜５３０℃のろう付に適している。第３のフラックスベースであるＬｉ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックスとは、ＬｉＦ、ＡｌＦ３の混合物である。これらは、溶融温度が５２０〜５４０℃であり、５３０〜５７０℃のろう付に適している。第４のフラックスベースである少量の弗化物を添加したＮａ、Ｋ、Ｌｉ、およびＣｌを主成分とする塩化物系フラックスとは、ＮａＣｌ−ＫＣｌ−ＬｉＣｌやＮａＣｌ−ＫＣｌ−ＢａＣｌ２にＫＦ、ＡｌＦ３、ＬｉＦを添加したもので、配合組成により溶融開始温度を約３６０℃まで低下させることが可能である。フラックスとして活性化し、効果を示すのは４００℃以上であって、温度が高いほど効果が大きい。
【００１５】
本発明のろう付方法においては、前述のろう付用フラックスを用いる。ろう付用フラックスの供給方法は特に限定されないが、アルミニウム粉が液体中で分散性が良く沈殿分離しにくいことから、懸濁液として塗布するのが好ましい。分散媒は、フラックスベースの組成に応じて水、アルコールあるいはその他の有機溶剤を適宜使用する。
【００１６】
また、このろう付方法は接合するアルミニウム材の種類を限定するものではないが、フラックスの活性が極めて高いことから、従来のフラックスではろうのぬれ性が悪いアルミニウム材のろう付に適している。例えば、融点が低い上にブリスタの発生という観点から５００℃以下の低温でろう付する必要のある鋳物材やダイカスト材、展伸材のうちでも５０５２合金や６０６１合金等のＭｇ含有アルミニウム材、Ｃｕ含有アルミニウム材のろう付に適し、特に鋳物材やダイカスト材の低融点アルミニウムのろう付に適している。
【００１７】
また、ろう材の種類も限定されないが、前述の鋳物材やダイカスト材のろう付には低融点のＺｎ−Ａｌ系ろう材を推奨できる。
【００１８】
この発明のアルミニウム材のろう付用フラックスは、高純度のアルミニウム粉の添加によってフラックスベースを単独で使用するよりもフラックス効果が高まる。そのため、このろう付用フラックスを使用するろう付方法においては、アルミニウム材にろうがぬれ広がりやすくなる。
【００１９】
【実施例】
次に、この発明のアルミニウム材のろう付用フラックスおよびろう付方法の具体的実施例について説明する。
【００２０】
まず、後掲の表１に示すように、各実施例ではフラックスベースに純度９９．３％で平均粒径５０μｍのアルミニウム粉を添加し、また各比較例ではフラックスベースのみを用い、これらをエチルアルコールに１０％の濃度に分散させてフラックス懸濁液を調整した。
【００２１】
次に、図１に示すように、外径５０mm、肉厚２mmのＪＩＳ６０６３押出管（２）を表１に示す各種アルミニウム板（１）の上に立てたものをろう付試験体とし、接合部に前記フラックス懸濁液を塗布するとともにろう材を供給して炉中ろう付を行った。各例のろう材組成、およびろう付温度を表１に示す。
【００２２】
そして、試験体のろう付性について、目視観察により優、良、可の３段階で評価した。評価結果を表１に併せて示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１の結果から、フラックスベースにアルミニウム粉を添加することにより、いずれの場合もろうのぬれ性が改善されてろう付性が向上することを確認できた。特に、５００℃以下の低温ろう付では、アルミニウム粉添加によるろう付性の向上が顕著であった。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のアルミニウム材のろう付用フラックスは、アルミニウム材表面を活性化させるフラックスベースに、純度９９．０％以上のアルミニウム粉を３０wt％以下の含有量で配合した混合物からなるから、フラックスベースを単独で使用するよりもぬれ性が高まり、低温域においても優れたフラックス効果を発現する。そのため、前記ろう付用フラックス使用するこの発明のろう付方法によれば、アルミニウム材に対するろうのぬれ性が向上し、従来ろう付性に問題のあった条件下でも良好なろう付接合を行うことができる。
【００２６】
また、前記ろう付用フラックスにおいて、アルミニウム粉として、アトマイズド法により製造された粒状粉または真球状粉を用いることにより、あるいはさらに前記アルミニウム粉の含有量を５〜２０wt％とした場合には、ろうのぬれ性の向上が顕著である。また、前記フラックスベースとして、Ｋ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックス、Ｃｓ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックス、Ｌｉ、ＦおよびＡｌを主成分とする弗化物系フラックス、少量の弗化物を添加したＮａ、Ｋ、Ｌｉ、およびＣｌを主成分とする塩化物系フラックスを用いる場合は、それぞれのフラックスベースに応じたろう付温度域において顕著なろうのぬれ性の向上が認められる。
【００２７】
また、前記ろう付方法において、前記ろう付用フラックスを、液体に分散させた懸濁液として接合部に供給する場合は、ろう付作業が円滑に行うことができる。また、接合するアルミニウム材が鋳物材またはダイカスト材である場合は、ブリスタを発生させないような低温域において良好なろう付を行うことができる。さらに、ろう材としてＺｎ−Ａｌ系ろう材を用いることにより、低温域においても良好なろう付を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ろう付試験に用いた試験体の斜視図である。
【符号の説明】
１…アルミニウム板
２…押出管
【図１】
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