説明

アルミニウム系材料のろう付用フラックス

【課題】 ろう材としてAl−Si共晶合金(Si含有量7〜12wt%、A4343合金、A4047合金、溶融開始温度:約577℃〜615℃)を用いた場合でも、マグネシウムを1.5wt%以上含有するA5052合金等をろう付することのできるアルミニウム系材料のろう付用フラックスを提供する。
【解決手段】 LiF、AlF及びCsFからなるフラックスにおいて、かかる三成分の組成が、(LiFmol%、AlFmol%、CsFmol%)を示す三角座標において、(30,0,70)と(30,70,0)を結ぶ直線C、(61,39,0)と(0,39,61)を結ぶ直線▲1▼、(70.5,29.5,0)と(0,29.5,70.5)を結ぶ直線▲2▼及び(23.5,76.5,0)と(23.5,0,76.5)を結ぶ直線▲3▼からなる4本の直線にて囲まれる範囲となるように、調製されてなることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アルミニウム系材料のろう付用フラックス、特にはマグネシウムを1.5wt%以上含有するアルミニウム系材料のろう付用フラックスに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、アルミニウム材料あるいはアルミニウム合金材料(以下、単にアルミニウム系材料という)のろう付には、ろう材としてアルミニウム系材料より若干融点の低いアルミニウム−シリコン(Al−Si)共晶合金が主として使用されている。
また、ろう材をアルミニウム系材料と良好に接合させるためには、該アルミニウム系材料の表面に存在する酸化被膜等を除去する必要がある。この酸化皮膜等を除去するために、ろう材とともにフラックスをろう付部に供給する必要性がある。
【0003】
近年、フラックス材料として従来の塩素系フラックスに代わり、非腐食性、非水溶性のフッ化物系のフラックスが主流となっている。
このフッ化物系フラックスは従来の塩素系フラックスに比べ、腐食性および水溶性、吸湿性がほとんどないという優れた特徴がある。
【0004】
一方、アルミニウム合金はマグネシウムを含有することで強度が高められるため、一般的に熱交換器、自動車部品、自転車部品、配管等のアルミニウム合金製品は、高強度で耐食性に優れているマグネシウムを1.5wt%以上含有したアルミニウム合金材を使用し、これをろう付することにより製造することが好ましいことは知られており、この結果、製品の薄肉化による軽量化が達成される。
【0005】
しかしながら、フッ化物系フラックスでのろう付において、アルミニウム合金中のマグネシウム含有量が1.5wt%以上になると、マグネシウムとフッ化物系フラックスとが反応し、アルミニウム合金表面に高融点化合物を生成し、フラックス作用の低下、ろう材の濡れ・浸透を阻害するという問題点があり、その為、ろう付性が極度に低下し、ろう付不能となる場合もある。
【0006】
特許文献1には、「LiF、AlF及びCsFからなる粉末混合物の溶融・凝固物を主成分とする組成物にして、かかる三成分の組成が、(LiF mol%、AlF mol%、CsF mol%)を示す三角座標において、(2、0、98)と(2、98、0)を結ぶ直線A、(0、22、78)と(78、22、0)を結ぶ直線B、(30、0、70)と(30、70、0)を結ぶ直線C、及び(60、40、0)と(0、70、30)を結ぶ直線Dからなる4本の直線にて囲まれる範囲内となるように、調製されてなるAl材料ろう付け用フラックス組成物」が記載されているが、ろう材としてZn−Alはんだ(溶融開始温度:約380℃以上)を用いており、腐食電位の違いによる孔食という問題点がある。
【0007】
特許文献2には、「ろう材成分としてのAl、Si、Cuおよび、フラックス成分を含有するフラックス含有Al合金ろう材であって、前記ろう材成分中のSi含有量が0.05〜20wt%、Cu含有量が5〜10wt%であり、前記フラックス成分が、KF、LiFおよびCsFを含み、かつこれらがKF−LiF−CsFの三元状態図において550℃の液相線で囲まれた範囲に配合された弗化物系フラックスであり、前記ろう材成分と前記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、かつ密度が理論値の90%以上であることを特徴とするフラックス含有Al合金ろう材」が記載されているが、ろう材としてAl−Si−Cu合金(溶融開始温度:約524℃以上)を用いた場合には、マグネシウム2.2〜2.8wt%含有するA5052合金をろう付できる旨の記載はあるが、ろう材としてAl−Si共晶合金(Si含有量7〜12wt%、A4343合金、A4047合金、溶融開始温度:約577〜約615℃)を用いた場合には、ろう付できないという問題点がある。
【0008】
特許文献3には、「単体化合物のモル%表示にて、フッ化カリウムが42モル%未満(0モル%は含まない)、フッ化セシウムが2〜74モル%(74モル%を含まない)、フッ化アルミニウムが26〜67モル%の組成又は上記フッ化カリウムが42〜54モル%、フッ化セシウムが20(20モル%を含まない)〜32モル%、フッ化アルミニウムが26〜38(38モル%を含まない)モル%の組成を有し、カリウムおよびセシウムがフルオロアルミニウム酸塩として存在し、遊離のフッ化セシウム又はフッ化カリウムを含まないことを特徴とするアルミニウム系材料のろう付け用フラックス」が記載されているが、ろう材としてAl−Si共晶合金(Si含有量7〜12wt%、A4343合金、A4047合金、溶融開始温度:約577℃〜615℃)を用いた場合には、マグネシウム含有1wt%(A6061合金)が限界で、マグネシウム2.2〜2.8wt%含有するA5052合金ではろう付ができないという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】 特公平5−5600号 公報
【特許文献2】 特開平7−1177号 公報
【特許文献3】 特公平5−51398号 公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は上記の問題点に鑑み成されたものであって、その目的とするところは、ろう材としてAl−Si共晶合金(Si含有量7〜12wt%、A4343合金、A4047合金、溶融開始温度:約577℃〜615℃)を用いた場合でも、マグネシウムを1.5wt%以上含有するA5052合金等をろう付することのできるアルミニウム系材料のろう付用フラックスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者等は、上記目的を達成するため鋭意研究した結果、LiF、AlF及びCsFからなる公知の三元系のフラックスの極く限られた特定の範囲において、ろう材としてAl−Si共晶合金を用いた場合でも、マグネシウムを1.5wt%以上含有するA5052合金等をろう付することのできるアルミニウム系材料のろう付用フラックスが得られることを見出した。
この知見に基づき、本発明は、
(1)LiF、AlF及びCsFからなるフラックスにおいて、かかる三成分の組成が、(LiF mol%、AlF mol%、CsF mol%)を示す三角座標において、(30,0,70)と(30,70,0)を結ぶ直線C、(61,39,0)と(0,39,61)を結ぶ直線▲1▼、(70.5,29.5,0)と(0,29.5,70.5)を結ぶ直線▲2▼及び(23.5,76.5,0)と(23.5,0,76.5)を結ぶ直線▲3▼からなる4本の直線にて囲まれる範囲となるように、調製されてなることを特徴とするマグネシウムを1.5wt%以上含有するアルミニウム系材料のろう付用フラックス。
を提供するものである。
【発明の効果】
【0012】
本発明のアルミニウム系材料のろう付用フラックスは、ろう材としてAl−Si共晶合金を用いた場合でも、マグネシウムを1.5wt%以上含有するA5052合金等をろう付することのできるので、斯界において、好適に用いることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】 本発明のフラックスの組成割合の範囲を表す三角座標を示す。
【図2】 本発明の実施例1で用いたろうの濡れ広がりの評価方法の模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に本発明のアルミニウム系材料のろう付用フラックスについて詳細に説明する。
本発明は、LiF、AlF及びCsFからなるフラックスにおいて、かかる三成分の組成が、(LiF mol%、AlF mol%、CsF mol%)を示す三角座標において、(30,0,70)と(30,70,0)を結ぶ直線C、(61,39,0)と(0,39,61)を結ぶ直線▲1▼、(70.5,29.5,0)と(0,29.5,70.5)を結ぶ直線▲2▼及び(23.5,76.5,0)と(23.5,0,76.5)を結ぶ直線▲3▼からなる4本の直線にて囲まれる範囲となるように、調製されてなることを特徴とするマグネシウムを1.5wt%以上含有するアルミニウム系材料のろう付用フラックスである(図1参照)。
好ましくは、三成分の組成が、(LiF mol%、AlF mol%、CsF mol%)を示す三角座標において、(30,0,70)と(30,70,0)を結ぶ直線C、(62.5,37.5,0)と(0,37.5,62.5)を結ぶ直線▲4▼、(70,30,0)と(0,30,70)を結ぶ直線▲5▼及び(25,75,0)と(25,0,75)を結ぶ直線▲6▼からなる4本の直線にて囲まれる範囲である(図示せず)。
なお、図1において、直線A、直線B、直線C及び直線Dからなる4本の直線で囲まれる範囲内が、特許文献1において示されたAl材料ろう付け用フラックス組成物に相当する。
【0015】
フラックスを構成するLiF、AlF及びCsFが上記範囲外となると、その溶融温度が高くなり、また、アルミニウム合金中のマグネシウムとの反応のためか、ろう付性能が十分に発揮されず、本発明の目的を充分に達成し得なくなる。
【0016】
また、ろう材としては、汎用性のあるAl−Si共晶合金(Si含有量7〜12wt%、A4343合金、A4047合金、溶融開始温度:約577℃〜約615℃)のろう材を用いることが好ましいが、その他のろう材であってもよく、流動開始温度、固相線温度および液相線温度を調整するために亜鉛、銅などのその他成分を添加しても構わない。
【0017】
一方、本発明のフラックスを適用できるアルミニウム系材料としては、マグネシウムを1.5wt%以上含有するA5052合金等に好適に用いることが出来る。
なお、マグネシウム含有量の上限は特に限定されるものではないが、JISで規格されるマグネシウム含有アルミニウム合金(A5082合金:マグネシウム含有量4〜5wt%、A5182合金:マグネシウム含有量4〜5wt%及びA5086合金:マグネシウム含有量3.5〜4.5wt%)のマグネシウム含有量を考慮に入れると約5wt%である。
【0018】
本発明を適用するろう付品の構成としては、例えば熱交換器のフィン材やコネクタ材のようにマグネシウム含有アルミニウム合金のベア材をブレージングシートのろう材や置きろうを用いてろう付する場合や、芯材にマグネシウムを添加したブレージングシートにする場合、マグネシウム含有アルミニウム合金の配管やブロックに差しろうによってろう付、またはフラックスをろう材でコアードしたワイヤでのろう付など、アルミニウム合金材のろう付けであれば、いずれの構成でも構わない。
【0019】
なお、本発明は、以下のようにも記載することが出来る。
「Al−Si共晶合金をろう材としてアルミニウム系材料をろう付する際に用いるフラックスであって、LiF、AlF及びCsFからなるフラックスにおいて、かかる三成分の組成が、(LiF mol%、AlFmol%、CsF mol%)を示す三角座標において、(30,0,70)と(30,70,0)を結ぶ直線C、(61,39,0)と(0,39,61)を結ぶ直線▲1▼、(70.5,29.5,0)と(0,29.5,70.5)を結ぶ直線▲2▼及び(23.5,76.5,0)と(23.5,0,76.5)を結ぶ直線▲3▼からなる4本の直線にて囲まれる範囲となるように、調製されてなることを特徴とするマグネシウムを1.5wt%以上含有するアルミニウム系材料のろう付用フラックス。」
【実施例】
【0020】
次に本発明の実施例を詳しく説明する。
【実施例1】
先ず、表1に示す組成比を有するフラックス粉末を調合した。次いで、幅50mm×長さ50mm×厚さ1mmで、マグネシウム含有量が2.2〜2.8重量%のアルミニウム系材料A5052合金板を準備した。
図2に示すように、A5052合金板(1)の表面にA4047合金からなるろう材(2)130mgとフラックス(3)を60〜130mg乗せ、下部よりガスバーナーにより加熱を行い、ろうの濡れ広がりを評価した。結果を表1に示す。
【0021】
【表1】

表1より、三成分の組成が、(LiFmol%、AlFmol%、CsFmol%)を示す三角座標において、(30,0,70)と(30,70,0)を結ぶ直線C、(61,39,0)と(0,39,61)を結ぶ直線▲1▼、(70.5,29.5,0)と(0,29.5,70.5)を結ぶ直線▲2▼及び(23.5,76.5,0)と(23.5,0,76.5)を結ぶ直線▲3▼からなる4本の直線にて囲まれる範囲であれば、ろうの良好な濡れ広がりを確認することが出来た。
【符号の説明】
【0022】
1:A5052合金板
2:ろう材
3:フラックス

【特許請求の範囲】
【請求項1】
LiF、AlF及びCsFからなるフラックスにおいて、かかる三成分の組成が、(LiF mol%、AlF mol%、CsF mol%)を示す三角座標において、(30,0,70)と(30,70,0)を結ぶ直線C、(61,39,0)と(0,39,61)を結ぶ直線▲1▼、(70.5,29.5,0)と(0,29.5,70.5)を結ぶ直線▲2▼及び(23.5,76.5,0)と(23.5,0,76.5)を結ぶ直線▲3▼からなる4本の直線にて囲まれる範囲となるように、調製されてなることを特徴とするマグネシウムを1.5wt%以上含有するアルミニウム系材料のろう付用フラックス。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2013−18048(P2013−18048A)
【公開日】平成25年1月31日(2013.1.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−166001(P2011−166001)
【出願日】平成23年7月11日(2011.7.11)
【出願人】(000208662)第一稀元素化学工業株式会社 (56)