JPH0763866B2

JPH0763866B2 - ろう付け用フラックス

Info

Publication number: JPH0763866B2
Application number: JP2255760A
Authority: JP
Inventors: 富美男清水; 房美三浦; 憲一鈴木; 義浩木下
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: AU6765290A; US5171377A; GB2241513B; IT1243401B; GB9026136D0; JPH03226396A; IT9022263A1; GB2241513A; IT9022263A0; AU621774B2

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、アルミニウムまたはアルミニウム合金材料
（以下、両者をあわせて単にアルミニウム系材料とい
う）のろう付けに使用するフラックスに関し、さらに詳
しくは、セシウム（Cs）を錯塩として含む錯化合物と結
晶性の水酸化アルミニウム又は／及び酸化アルミニウム
とからなりマグネシウム含有量の高いアルミニウム系材
料のろう付けに適したろう付け用フラックスに関するも
のである。

〔従来技術およびその問題点〕

従来より、アルミニウム系材料のろう付けには、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
する酸化物被膜等の汚れを除去する必要がある。この汚
れを除去するために、ろう材とともにフラックスをろう
付け部に供給する。

最近用いられつつあるフラックスとしては、フッ化カリ
ウム（KF）−フッ化アルミニウム（AlF₃）系の錯体（フ
ルオロアルミニウム酸カリウム）からなる非腐食性のフ
ラックスがある。このフラックスは、KF−AlF₃の共晶点
（560℃）で溶融し、フラックスとして優れた作用を有
するが、溶融開始温度が560℃以上である。従って、使
用するろう材は、560℃よりも数十℃高い融点を有する
ものが必要となり、ろう付け時の加熱温度もこれに伴っ
て高くする必要がある。また、加熱手段としてアセチレ
ン炎等のトーチを使用してろう付けを行う場合、ろう材
およびフラックスの融点が高いと、ろう付け温度の調整
が難しくなり、KF−AlF₃系フラックスを使用してろう付
けをするにはかなり高度の熟練を要するという問題があ
った。さらに、KF−AlF₃系フラックスは、マグネシウム
含有アルミニウム系材料のろう付け性能が不十分であ
り、実質的にはマグネシウム含有量が0.4重量％を超え
るアルミニウム系材料のろう付けは不可能であるとされ
ていた。

これら従来技術の問題点を解決する技術として、単体化
合物表示にてフッ化アルミニウム60〜50重量％、フッ化
カリウム40〜50重量％を含有するフルオロアルミニウム
酸カリウム又はフルオロアルミニウム酸カリウムとフッ
化アルミニウムとの混合組成物100重量％と、その全量
に対してフッ化アルミニウムアンモン５〜15重量％を含
有した「ろう付け用フラックス」（特開昭60−184490
号）が提案されている。これにより、アルミニウム材中
のマグネシウム含有量が２重量％近辺までのアルミニウ
ム材のろう付けが可能であるとしている。

しかしながらこのフラックスは、融点が569〜580℃と高
く、またろう付け過程でフッ化アンモニウム（NH₄F）が
有害なヒュームとなって大量に揮発するため、安全衛生
上および公害の見地から大きな問題を有していた。

また本発明者らは、前記従来技術の問題を解決する方法
として、先に、単体化合物表示にてフッ化アルミニウム
／フッ化セシウムのモル比が67/33〜26/74に相当するフ
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とか
らなる「ろう付け用フラックス」（特開昭61−162295
号）を開発した。これにより、溶融開始温度が440℃〜4
60℃とKF−AlF₃系フラックスに比べて120℃程度低い融
点を有するとともに、マグネシウムを含有するアルミニ
ウム系材料にも有効に作用するろう付け用フラックスを
実用化することができた。

しかしながら、このろう付け用フラックスは、従来のKF
−AlF₃系フラックスに比べてマグネシウム含有アルミニ
ウム系材料のろう付活性が高く、ややマグネシウム含有
量の高いアルミニウム系材料のろう付けに使用できるも
のの、被ろう付け体のアルミニウム系材料のMg含有量が
１重量％以上の材料をろう付けする際には、ろう付け性
能が十分に得られないという問題があった。

また、前記従来のフラックスは、融点が前者の特開昭60
−184490号では569〜580℃、後者の特開昭61−162295号
では440℃〜460℃と溶融温度範囲が狭いため、該フラッ
クス自身が酸化されやすく、温度条件やその他条件を厳
しく制御しないと変質・劣化してフラックスとしての機
能を果たさなくなるという問題があり、トーチろう付け
性が劣っていた。

また、前記従来技術の問題を解決する他の方法として、
アモルファス水酸化アルミニウムを用いて製造された溶
融組成がM_XAlF_yO_z（ｘ＝0.5〜2.0、ｙ＝1.5〜4.8、ｚ＝
0.1〜1.0,M_x＝Li,Na,K,Rb,Cs）である４元素系からなる
懸濁安定性に優れたアルミニウム材料のろう付け用フラ
ックスとその製造方法（特開平１−284496号）が提案さ
れている。この発明により、前記特開昭61−162295号の
低い融点を有するフラックスの特徴に加えて、懸濁安定
性に優れるとともに、生産性に優れ経済的に有利なもの
とすることができたとしている。しかしながら、このろ
う付け用フラックスは、M_xがセシウム（Cs）の場合、融
点が410℃〜440℃と幅が極めて狭く、該フラックス自身
が酸化されやすく、温度条件やその他条件を厳しく制御
しないと変質・劣化してフラックスとしての機能を果た
さなくなるという問題があり、トーチろう付け性が劣っ
ていた。

そこで、本発明者らは、上述の如き従来技術の問題点を
解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験を重ねた結
果、本発明を成すに至ったものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、Mgの含有量が多いアルミニウム系材料
のろう付けおよびトーチろう付けに対して有効に作用す
るとともに、安全性に優れ、低い融点を有する非腐食性
のろう付け用フラックスを提供するにある。

本発明者らは、上述の従来技術の問題に関し、以下のこ
とに着眼した。すなわち、前記従来技術のろう付け用フ
ラックスのうち、前者のフッ化アルミニウムアンモンを
含む全フッ化タイプのフラックスの場合は、融点が高
く、ろう付け過程でフッ化アンモニウム（NH₄F）の有害
なヒュームが大量に揮発するため、安全性に問題がある
ので、このタイプのフラックスは前記目的を達成するに
は本質的に限界がある。そこで、安全性に問題のない後
者のCsF−AlF₃タイプのフラックスにおいて、酸化劣
化に対する抵抗性に優れ、かつ、アルミニウム系材料
のMg含有量が多くても均一で良好なろう付け性能が得ら
れる、ろう付け用フラックスの開発に着眼した。そし
て、酸化劣化に対する抵抗性を向上させるために、フラ
ックスの溶融開始温度と該フラックス全体が液相となる
温度との間の温度範囲、すなわち、溶融温度範囲を拡大
する物質を、および高Mg含有アルミニウム系材料に対し
てもろう材の流動性を妨げるMgF₂の生成を十分に抑制す
る物質を有するフラックスの構成に着目した。そして、
この構成を満足する物質として、CsF−AlF₃に結晶性のA
l₂O₃・nH₂O、又は／及びAl₂O₃を添加した三元系のフラ
ックスとすることにより前記従来技術の問題点を解決す
ることに至った。

〔第１発明の説明〕第１発明の構成本第１発明のろう付け用フラックスは、フッ化セシウム
とフッ化アルミニウムと結晶性の水酸化アルミニウム又
は／及び酸化アルミニウムとからなるろう付け用フラッ
クスであって、該ろう付け用フラックスは、単体化合物
のモル％表示で、ｘ・CsF−ｙ・AlF₃−1/2・ｚ・〔Al₂O
₃・nH₂O、又は／及びAl₂O₃〕、ｘ＋ｙ＋ｚ＝100、x/y≦
３、42≦ｘ≦66、ｚ≧２の組成を有し、しかもセシウム
が錯塩として存在する融点が440℃〜580℃の結晶性化合
物から成り、マグネシウム含有量が多いアルミニウム系
材料のろう付けに適したことを特徴とする。

第１発明の作用および効果本第１発明のろう付け用フラックスは、非腐食性であ
り、Mgの含有量が多いアルミニウム系材料のろう付けお
よびトーチろう付けに対して有効に作用するとともに、
安全性に優れ、低い融点を有し、しかも溶融温度範囲が
広い。

すなわち、本発明のフラックスは、440℃〜580℃程度
の広い溶融温度範囲を持っている、しかも440℃〜580
℃程度の温度でMgを多く含むアルミニウム系材料のろう
付け所望部において酸化物被膜等の汚れを除去しろう材
の流動性を高めるので、ろう材が均一に分散し、マグネ
シウムを高い割合で含有するアルミニウム系材料におい
ても良好なろう付け接合部を得ることができる。特に、
大気トーチろう付けにおいては、440℃〜580℃の広い溶
融温度範囲を持っているために、トーチろう付け過程で
フラックスが変質劣化し難く、Mgの含有量が多いアルミ
ニウム系材料のろう付け性に優れる。また、ろう付け過
程で有害なフッ化アンモニウムが揮発することがなく、
安全性に優れ、低い融点を有している。また、ろう付け
後のフラックス残渣は、アルミニウム系材料およびろう
材を腐食することがない。

本第１発明のろう付け用フラックスが上述のごとき効果
を発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明らか
ではないが、次のように考えられる。

すなわち、本第１発明のろう付け用フラックスは、先
ず、結晶性の水酸化アルミニウム又は／及び酸化アルミ
ニウムを含有しているので、フラックスの組成中に占め
るＦ（フッ素）の割合が全フッ化物タイプのフラックス
より低いため該フラックス中のＦの活量を低減すること
ができ、ろう付け昇温時に、ろう材の流動性を妨げるMg
F₂の生成を低減することができる。これにより、Mgの含
有量が高いアルミニウム系材料においても、均一で良好
なろう付けを実現することができる。

一方、フラックス中の構成要素であるＦ（フッ素）の役
割は、フラックスが溶融した際に活性となりアルミニウ
ム系材料表面に生成しているろう材の流動性を妨げる酸
化被膜を剥離することにある。従って、通常アルミニウ
ム系材料のろう付け用フラックスにはフッ化物が不可欠
とされている。しかしながら、フッ化物の割合が多すぎ
るとMg含有アルミニウム系材料をろう付けする場合に
は、非常に活性な金属であるMgとフッ化物中のＦが反応
し、高融点のMgF₂を生成してフラックスが変質劣化し易
くなる。従って、フラックス中には適当な割合のＦが必
要であるが、従来の全フッ化物タイプのフラックスにお
いては、このＦ含有割合が必要以上に大きく、フラック
スが変質劣化し活性が低下したり、ろう付け過程でフッ
化アンモニウム（NH₄F）の有害なヒュームが大量に揮発
して、安全上大きな問題がある。これに対して、本発明
の場合には、上述の如く結晶性の水酸化アルミニウム又
は／及び酸化アルミニウムを含有し、三元系のフラック
スとしてＦの含有割合を抑えＦの活量を低減することが
できたために、ろう材の適度な流動性を保つことができ
る。

また、本発明のフラックスは、CsF−AlF₃−〔Al₂O₃・nH
₂O、又は／及びAl₂O₃〕の三元系であるので、溶融開始
温度が約440℃と低くかつフラックス全体が固相から液
相に変わる温度が約580℃と、CsF−AlF₃の２元系フラッ
クスやアモルファス水酸化アルミニウムを用いて製造さ
れた溶融組成がM_XAlF_yO_z（ｘ＝0.5〜2.0、ｙ＝1.5〜4.
8、ｚ＝0.1〜1.0,M_x＝Li,Na,K,Rb,Cs）の融点が410℃〜
440℃の４元素系フラックスに比べて溶融温度範囲が広
がるため、ろう付け加熱途中でフラックスが変質してフ
ラックス活性が低下する割合を小さくすることができ
る。これにより、本発明のフラックスは、440℃〜580℃
程度の広い溶融温度範囲において、またMg含有量が高い
材料であっても、被処理材としてのアルミニウム系材料
に対するろう材のぬれ広がり性を十分に確保あるいは高
めることができるとともに、ろう材および被処理材料の
酸化被膜などを剥離して該酸化物をフラックス中に溶け
込ませることにより該酸化物被膜等の汚れを除去し、均
一で良好なろう付け接合部を実現することができる。従
って、フラックスが酸化劣化し易い大気中トーチろう付
けにおいても、Mg含有量が高いアルミニウム系材料のろ
う付け性に優れる。

さらに、本発明のフラックスは、ろう付け接合時に、
（NH₄）₃AlF₆含有フラックスのように大量のヒュームが
発生することが無いので、公害等の問題が無く、安全性
において優れている。また、ろう付け終了後の残渣は水
に難溶であり、被処理材料としてのアルミニウム系材料
あるいはろう材を腐食させることがない。

また、従来のKF−AlF₃系フラックスに比べて融点が低い
ので、ろう付け工程における加熱温度を低くすることが
できるので、ろう付け作業性がよい。また、従来のKF−
AlF₃系フラックスでは不可能であった低融点のアルミニ
ウム系材料（例えばAl鋳物）のろう付けも可能となる。

また、本発明のフラックスは、前記CsF−AlF₃等の二元
系フラックスに比して、高価なフッ素の使用量を少なく
できるので、安価なものとすることができる。

〔第１発明のその他の発明の説明〕以下に、前記第１発明のその他の発明について説明す
る。

本発明のろう付け用フラックスは、セシウム（Cs）を錯
塩として含むセシウムとアルミニウム（Al）とフッ素
（Ｆ）とからなる錯化合物、または該セシウム（Cs）を
錯塩として含むセシウムとアルミニウム（Al）とフッ素
（Ｆ）とからなる錯化合物とフッ化アルミニウム（Al
F₃）との混合物、及び結晶性の水酸化アルミニウム〔Al
₂O₃・nH₂O〕又は／及び酸化アルミニウム（Al₂O₃〕とか
らなる。

ここで前記錯化合物は、ヘキサフルオロアルミニウム酸
セシウム（Cs₃AlF₆）、テトラフルオロアルミニウム酸
セシウム（CsAlF₄・2H₂O）、ペンタフルオロアルミニウ
ム酸セシウム（Cs₂AlF₅・H₂O）等のフルオロアルミニウ
ム酸セシウム塩のほか、これらフルオロアルミニウム酸
セシウム塩のＦ原子の一部をOH基で置換した化合物、例
えば〔Cs_xAl_y（F,OH）_ｚ・nH₂O:x、ｙ、ｚ、ｎは整数、
ｘ＋3y＝ｚ）などの錯塩として含む錯化合物である。該
錯化合物は、種々の組成の錯化合物として存在し、しか
も同一の組成であっても温度により変態し、多種類の構
造をとりうる。なお、この錯化合物は、その構造・化合
状態等が特に限定されるものではなく、溶融状態で前記
モル比の関係を有するｘ・CsF−ｙ・AlF₃の組成を満足
するものであればよい。

また、結晶性の水酸化アルミニウムは、Al₂O₃・nH₂Oで
示される水和した酸化アルミニウムまたは含水酸化アル
ミニウムであり、一般にAl（OH）_３で示される化合物の
ほか、例えば、ｎ＝１のAl₂O₃・H₂Oにおいてはベーマイ
ト、タイアスポアが、ｎ＝３のAl₂O₃・3H₂OまたはAl（O
H）_３においてはギブサイト、バイヤーライトがある。
なお、これら化合物を適当な温度と時間で脱水すること
により種々の含水酸化アルミニウムが得られる。これら
水酸化アルミニウムは、いずれも本発明に用いることが
できる。

また、結晶性の酸化アルミニウム〔Al₂O₃〕は、前記水
酸化アルミニウム（Al₂O₃・nH₂O）を脱水したものであ
り、脱水前の水和状態および加熱温度により種々に相変
態し異なる結晶構造をとり得る。例えば、γ−アルミナ
等の活性アルミナ、α−アルミナ等がある。なお、完全
にα−アルミナ化したものは、本発明にかかるフルオロ
アルミニウム酸セシウム塩に多量に配合・混合してフラ
ックスを得た場合には、ろう付けに際して融点の上昇を
招き、ろう付け性を悪化させる場合があるので好ましく
ない。従って、このような場合には、多量のα−アルミ
ナがそのままの形で該フラックス中に存在していること
は好ましくなく、一旦α−アルミナを該フラックス中の
他の物質と反応させるか溶融した後粉砕してフラックス
を製造することが望ましい。

本発明のろう付け用フラックスにおいて、この結晶性の
水酸化アルミニウム〔Al₂O₃・nH₂O〕および結晶性の酸
化アルミニウム〔Al₂O₃〕、さらにこれらの混合物は、
フラックス溶融塩中に容易に溶ける、ろう材や被処
理材中の成分と置換反応を起こさない安定な性質を有す
る、フラックス成分の溶融開始温度と該フラックス全
体が液相になる温度との差を拡大する、MgF₂の生成を
抑制する、及び／又は融解する、水に難溶である、
ろう付け後のアルミニウム系材料の耐久性を損なうこと
がない、又は損なう物質に置換されることがない、物質
であるので、前記発明の目的を達成する添加剤として優
れたものである。

本発明において用いる結晶性の水酸化アルミニウム〔Al
₂O₃・nH₂O〕および酸化アルミニウム〔Al₂O₃〕は、その
粒径が10μｍ以下であることが好ましい。該範囲の粒径
とすることにより、フラックスを容易に溶融することが
できる。

また、本発明のろう付け用フラックスの組成は、各単体
化合物のモル％をギブスの三角座標により表示すると、
第１図のようになる。すなわち、第１図中の直線AB、B
C、CD、DAで囲まれる斜線の範囲である。この第１図中
に斜線で示される範囲内の組成を有するものは、440℃
〜580℃の温度で溶融あるいは溶融を開始し、非腐食性
のろう付け用フラックスとして用いることができる。な
お、第１図では、結晶性の水酸化アルミニウムとしてAl
（OH）_３を用いた場合として示した。

ここで、フッ化セシウム（CsF）が42モル％未満の場合
または66モル％を超えた場合、ろう付け時にフラックス
が十分に溶融せず、ろう材の流動性が悪化し、ろう付け
性が不十分となる。また、結晶性の水酸化アルミニウム
又は／及び酸化アルミニウムの含有量が２モル％未満の
場合は、Mgを含有する材料のろう付け性を改善する効果
がほとんど見られない。また、フッ化セシウムとフッ化
アルミニウムのモル比（x/y）が３を超える場合には、
錯塩として固定されない遊離フッ化セシウムが存在し易
くなり、これを含む錯化合物は吸湿性を有するので、被
ろう付け体を腐食させる虞がある。

本発明のろう付け用フラックスは、該組成が単体化合物
のモル％表示で、結晶性のAl（OH）_３が５〜22モル％、
CsFが48〜58モル％、AlF₃が20〜47モル％であることが
好ましい。

該範囲の組成を有するフラックスは、Mg含有量が高いア
ルミニウム系材料のろう付け性および大気中のトーチろ
う付け性に特に優れている。

このように、本発明のろう付け用フラックスにおいて
は、第１図に単体化合物表示における前記組成が適正な
範囲内にあること、および第２に該錯化合物中に遊離フ
ッ化セシウムが存在しないことが、最も重要な要件とな
っている。

次に、本発明のろう付け用フラックスの製造方法につい
て、その具体的な例を簡単に説明すると以下のようであ
る。

第１の方法としては、フルオロアルミニウム酸セシウム
を一旦製造したのち、前記組成割合になるように結晶性
の水酸化アルミニウム又は／及び結晶性の酸化アルミニ
ウムを配合・混合する方法がある。

次に、第２の方法としては、先ず、CsFとAlF₃および、
結晶性の水酸化アルミニウム又は／及び結晶性の酸化ア
ルミニウムの粉末を所望の割合で混合し、これをルツボ
で加熱・溶融したのち、冷却して固化物とする。次い
で、該固化物を粉砕して、本発明にかかるろう付け用フ
ラックスを得る方法がある。この方法では、上記加熱溶
融中にAlF₃が昇華してAlF₃の量が減少し易いので、あら
かじめAlF₃を多めに入れておくのがよい。なお、該方法
では、α−アルミナを結晶性の酸化アルミニウム原料と
して用いる場合には、他の活性アルミナまたは水酸化ア
ルミニウムを原料とした場合に比べて、比較的高い溶融
温度を必要とする。

次に、第３の方法としては、先ず、フッ化アルミニウ
ム、特にAlF₃・3H₂OとCsFと、結晶性の水酸化アルミニ
ウム又は／及び結晶性の酸化アルミニウムの粉末を所定
の割合で混合したものに水を加えて、ペースト状もしく
はスラリー状とする。次いで、これを常温で長時間放置
するか、あるいは100℃以下の温度で約１時間放置する
などして熟成する方法がある。この方法では、水に難溶
であるフッ化アルミニウムと可溶のCsFが徐々に反応し
て、フルオロアルミニウム酸セシウム塩を生成する。こ
の場合、フッ化アルミニウムとCsF、および結晶性の水
酸化アルミニウム又は／及び結晶性の酸化アルミニウム
の混合物は、その何れの成分も不足することなく所望の
組成でフルオロアルミニウム酸セシウム塩あるいはフル
オロアルミニウム酸セシウム塩とフッ化アルミニウム
と、結晶性の水酸化アルミニウム又は／及び結晶性の酸
化アルミニウムの混合物を得ることができる。

次に、第４の方法としては、先ず、結晶性の水酸化アル
ミニウム又は／及び結晶性の酸化アルミニウム、あるい
は結晶性の金属アルミニウムを、フッ化水素酸水溶液あ
るいは水酸化セシウム（CsOH）水溶液のいずれか一方の
水溶液に溶解し、その後、他方の水溶液によって中和し
て、フルオロアルミニウム酸セシウム塩からなる錯塩を
含む化合物と結晶性の水酸化アルミニウム又は／及び結
晶性の酸化アルミニウムからなる物質の沈澱物を生成す
る方法がある。

次に、第５の方法としては、先ず、結晶性の水酸化アル
ミニウム又は／及び結晶性の酸化アルミニウムに、フッ
化水素酸水溶液と水酸化セシウム及び／又は炭酸セシウ
ム（Cs₂CO₃）を加えて混合し、次いで、撹拌しながらA
l、Cs、Ｆを反応させ、フルオロアルミニウム酸セシウ
ム塩からなる錯塩を含む化合物と結晶性の水酸化アルミ
ニウム又は／及び結晶性の酸化アルミニウムからなる物
質を生成する方法がある。この方法において、フラック
ススラリー中にCO₂ガスが溶存していてもろう付け加熱
時に揮発するため、問題がない。

なお、上記第３〜第５の方法では、フルオロアルミニウ
ム酸セシウム生成物と結晶性の水酸化アルミニウム又は
／及び結晶性の酸化アルミニウムを含む水溶液をそのま
まろう付け用フラックスとして使用することができる。
また、該水溶液中の沈澱生成物をろ過し、融点以下の温
度に加熱・乾燥し、得られた生成物をろう付け用フラッ
クスとすることもできる。

また、これらろう付け用フラックスの製造に用いる原料
は、ろう付け性に悪影響を及ぼさない程度の不純物を含
んでいても構わない。例えば、アルカリ金属、アルカリ
土類金属等が数モル％程度含まれていてもろう付け性に
悪影響を及ぼさない。ただし、如何なる製造条件による
ときも、フラックス中に遊離フッ化セシウムを生成させ
ないようにする必要がある。

本発明にかかるろう付け用フラックスを用いてアルミニ
ウム系材料をろう付けする方法としては、従来より行わ
れている方法を適用することができる。その一例を簡単
に示すと以下のようである。

すなわち、先ず、本発明に係るフラックスおよびろう材
をアルミニウム系材料からなる被ろう付け体のろう付け
所望部に供給する。

フラックスの供給は、該フラックス粉末を水あるいはア
ルコール等の溶媒に分散させ、ペースト状、スラリー状
あるいは水分散懸濁液として前記所望部へ供給する。こ
のフラックスの供給方法としては、はけ塗り、スプレー
塗布あるいは浸漬する方法などがある。この場合、フラ
ックスの粒径は、20〜30μｍ以下がよい。この場合、ろ
う付け所望部への供給が容易となる。

また、ろう材は、フラックスの溶融開始温度と同じか、
それより約10〜100℃高い融点を有するものがよい。本
発明にかかるフラックスの溶融開始温度は約440℃〜480
℃程度であり、低い温度領域においても溶融することが
できるので、Al−Si系共晶合金（Si含有量７〜12重量
％:A4343合金、A4047合金等）をはじめ、より融点が低
いAl−Si−Cu合金（A4145合金、溶融開始温度約521
℃）、Al−Si−Cu−Zn合金（溶融開始温度：約516
℃）、Al−Zn−Si合金（同約470℃）、Al−Zn合金（同
約382℃）などを使用することができる。従って、KF−A
lF₃系フラックスでは不可能であったAl合金鋳物のろう
付けをすることが可能となる。

次に、ろう付け所望部を加熱する。加熱手段としては、
トーチ加熱、炉中加熱などの何れでもよい。炉中加熱の
場合には、大気雰囲気でもよいが、窒素雰囲気中など非
酸化性雰囲気でおこなうのがよい。加熱を行うと、ま
ず、フラックスが溶融してアルミニウム系材料表面の酸
化物被膜等が除去される。この作用は、Mgを含んだアル
ミニウム系材料においても発揮される。しかし、溶融し
たフラックスは、Alとは反応しない。

さらに温度が上昇するとろう材が溶融し、酸化物被膜等
の除去されたアルミニウム系材料表面とよく馴染み、ろ
う付け所望部に流動し、充満する。この状態で被ろう付
け体を炉から出すなどして冷却するとろう材が固化し、
良好なろう付け接合部が形成される。

この場合、トーチろう付けは一般に大気中で行われるの
で、フラックスは加熱中に酸化劣化して組成が変化し、
フラックス活性が低下することがあり、特に融点の低い
フラックス、その中でも融点が低くかつ該範囲が狭いフ
ラックスを用いてトーチろう付けを行う場合に著しい。
しかし、本発明のフラックスは、溶融温度範囲が440℃
〜580℃と広いため酸化劣化の程度が極めて少なく、良
好なトーチろう付けを行うことができるという特有の効
果を奏する。

なお、被ろう付け体を構成する材料は上記アルミニウム
系材料同士は勿論、それ以外にアルミニウム系材料と鉄
系、チタン系、ニッケル系などの金属材料等との組合せ
でもよい。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を説明する。

第１実施例 CsFとAlF₃・3H₂Oと結晶性のAl（OH）_３・ギブサイトを
第１表に示す割合で混合し、それぞれの混合物100gに対
して水10gを加えてペースト状にし、さらによく混合し
たのち80℃で１時間加熱し、乾燥して固形物を得た。次
いで、この固形物を粉砕して、本発明にかかる本実施例
のろう付け用フラックスを得た（試料番号１〜５）。

得られた各フラックスについて、先ず、DTA曲線、Ｘ線
回折パターンを測定した。その結果、DTA曲線より、本
実施例にかかるフラックスはいずれも440℃〜580℃の範
囲で溶融あるいは溶融開始することが確認された。ま
た、Ｘ線回折パターンより、本実施例にかかるフラック
スはいずれも複雑な錯塩を含むとともに、遊離のCsFが
存在していないことが確認された。また、何れのフラッ
クスも、吸湿性を有していなかった。なお、試料番号５
のDTA曲線およびＸ線回折パターン測定結果を、それぞ
れ第２図、第３図に示す。

次に、本実施例により得られたフラックスについて、ろ
う付け用フラックスとしての効果を調べるために、以下
のろう付け試験を実施した。

先ず、マグネシウムを約1.2重量％含む大きさ３×3cm、
厚さ1mmのアルミニウム系材料（JIS A3004）と大きさ
３×3cm、厚さ1.6mmのAl−７重量％Si合金がクラッドし
てあるブレージングシート（JIS BA12PC）をトリクレ
ンで脱脂して逆Ｔ字の形に組み立て、被ろう付け体とし
た。

一方、各フラックスを水に20重量％分散させた懸濁液を
用意し、被ろう付け体を懸濁液に浸漬し引き上げ乾燥
し、フラックスを付着させた。その後、被ろう付け体を
窒素雰囲気炉で第２表に示す温度で２分間加熱し、ろう
付けを行った。この時のろう材の広がり性について目視
した結果、およびろう付け結果を、第２表に示す。な
お、同表中のろう付性は、「Ｓ」が「均一な幅を有する
フィレットが得られた」、「Ａ」が「ろう材の流れがや
や小さいものの均一な幅を有するフィレットが得られ
た」、「Ｂ」が「ろう材の流れが不均一である」、
「Ｃ」が「ろう材がほとんど流れない」をそれぞれ示
す。本実施例のフラックスを用いてろう付けを行ったも
のは、何れも第４図に示すようにろう付け所望部に均一
な幅を有するフィレットが得られた。また、ろう付け後
のろう付け基体表面には、残渣はほどんど認められなか
った。

なお、比較例として、第１表に示す組成の比較用フラッ
クスを用意し（試料番号C1〜C5）、上記と同様にフラッ
クス粉末の吸湿性試験およびろう付け試験を行った。そ
の結果を、第２表に合わせて示す。第２表より明らかのごとく、この比較用フ
ラックスの場合は、第５図に示すように何れもろう材の
流れが不均一であり、ろう付け性の評価はＢ以下となっ
た。特に、試料番号C4の場合は、第６図に示すようにろ
う材がほとんど流れず、評価Ｃの不良ろう付けとなり、
またこの比較用フラックス粉末は、吸湿性を有してい
た。

第２実施例 CsFとAlF₃の結晶性のAl（OH）_３またはα−Al₂O₃の粉末
を第３表に示す割合で混合し、ルツボ内に入れ、窒素気
流中で融解したのち、冷却固化した。次いで、該固化物
を200メッシュ以下の粒度になるように粉砕し、本実施
例のろう付け用フラックスを得た（試料番号６〜９）。
なお、原料粉末として、実施例６〜８は結晶性のAl（O
H）_３・バイヤーライトを、試料番号９はα−Al₂O₃を用
いた。

得られた各フラックスについて、前記第１実施例と同様
にDTA曲線、Ｘ線回折パターンを測定した。その結果、D
TA曲線より、本実施例にかかるフラックスはいずれも44
0℃〜580℃の範囲で溶融あるいは溶融開始することが確
認された。また、Ｘ線回折パターンより、本実施例にか
かるフラックスはいずれも複雑な錯塩を含むとともに、
遊離のCsFが存在していないことが確認された。一例と
して、試料番号９のＸ線回折図を第７図に示す。

次に、本実施例により得られたフラックスについて、ろ
う付け用フラックスとしての効果を調べるために、以下
のろう広がり試験を実施した。

先ず、それぞれの粉状フラックスに水を加えてスラリー
とした。次いで、被ろう付け体として大きさ２×3cm、
厚さ1mmのアルミニウム系材料（Mg含有量:1.2重量％、J
IS A3004）を用意し、その中央部に前記スラリー状フ
ラックスをふでにより塗り付け、そこへ直径2mmの線状
ろう材（JIS A4047）を5mmの長さに切って静置し、大
気中で酸素、アセチレン系のトーチバーナーで第４表に
示した温度に加熱し、ろう材の広がり性を調べた。その
結果を、第４表に示す。本実施例にかかるフラックスは、何れも良好な広が
り性を示した。なお、その中でも試料番号6,7,9の場合
には、特に優れた広がり性を示した。

また、この広がり試験体を、さらに50℃のイオン交換水
に２週間浸漬・放置した。その結果、これら被ろう付け
体の何れの表面にも、腐食痕は認められなかった。

なお、比較のために、本発明の数値範囲をはずれた第３
表に示す組成の比較用フラックスについて、同様に広が
り性試験を実施した（試料番号C6）。その結果、この比
較用フラックスの場合は、ろう材の広がりが不十分であ
り、フラックス粉末は吸湿性を有していた。

第３実施例粒径が10μｍ以下のベーマイト（Al₂O₃・H₂O）0.75モル
とCsF5.0モルとAlF₃・3H₂O3.5モルと水とを混合し、80
℃で２時間撹拌して、約60重量％の水性スラリーとし、
本実施例にかかるろう付け用フラックスを得た（CsF50
モル％、AlF₃35モル％、Al（OH）₃15モル％に相当：試
料番号10）。該水性スラリーの乾燥物は、吸湿性を有し
ていなかった。また、前記第１実施例と同様にDTA曲
線、Ｘ線回折パターンを測定した結果、DTA曲線より、
本実施例にかかるフラックスは440℃〜580℃の範囲で溶
融あるいは溶融開始することが確認された。またＸ線回
折パターンより、本実施例にかかるフラックスは複雑な
錯塩を含むとともに、遊離のCsFが存在していないこと
が確認された。

次に、ろう付け試験を実施した。先ず、Mgを約1.2重量
％含むJIS A7N01合金製の配管継手とJIS A1050製パイプ
をJIS A4047規格の直径2mmのAl−Si合金ろう材を置きろ
うとして組み立て、前記水性スラリーをろう材およびろ
う付け所望部へふでで塗り付け、乾燥した。その後、こ
の被ろう付け体を窒素雰囲気炉で605℃、２分間加熱
し、ろう付けを行った。その結果、配管継手とパイプと
は強固にろう付けされており、欠陥は認められなかっ
た。

第４実施例結晶性のAl（OH）_３・バイヤーライト１モルとHF5モル
とCs₂CO₃1モルと水１とを混合し、この混合物中の水
分を蒸発させ、乾燥して固化物を得た（m.w.＝406、Cs₂
AlF₅・H₂Oに相当）。次いで、該固化物100gに対して、
結晶性のAl（OH）_３・バイヤーライトを16g、水を100g
加えてよく混合し、水性スラリーとしての本実施例のろ
う付け用フラックスを得た（CsF52モル％、AlF₃26モル
％、Al（OH）₃22モル％に相当：試料番号11）。この水
柱スラリーを付着させた直径2mmのAl−36Zn−6Si合金ろ
う材（溶融温度:470℃〜520℃）を用いて、第３実施例
と同様の材料同士を組み立て、大気中で酸素−アセチレ
ン系のトーチバーナーで差しろうによるろう付けを行っ
た。その結果、配管継手とパイプとは強固にろう付けさ
れており、欠陥は認められなかった。また、ろう付け時
に大量のヒュームが生成することはなく、安全衛生上優
れていることが分かった。

第５実施例 HFを13モル含むフッ化水素酸溶液に2.75モルのCs₂CO₃と
4.5モルの結晶性のAl（OH）_３・ギブサイトを加えて混
合し、次いで撹拌しながらAl、Cs、Ｆを反応させ、本実
施例のペースト状のフラックスを得た（CsF55モル％、A
lF₃25モル％、Al（OH）₃20モル％に相当：試料番号1
2）。また、同様にして、CsF58モル％、AlF₃20モル％、
Al（OH）₃22モル％（試料番号13）、CsF48モル％、AlF₃
30モル％、Al（OH）₃22モル％（試料番号14）、CsF48モ
ル％、AlF₃47モル％、Al（OH）₃5モル％（試料番号1
5）、CsF60モル％、AlF₃25モル％、Al（OH）₃15モル％
（試料番号16）、CsF55モル％、AlF₃20モル％、Al（O
H）₃25モル％（試料番号17）、CsF55モル％、AlF₃41モ
ル％、Al（OH）₃4モル％（試料番号18）、CsF44モル
％、AlF₃38モル％、Al（OH）₃15モル％（試料番号19）
のフラックスを得た。

得られたフラックス（試料番号12〜19）の乾燥固化物の
Ｘ線回折の結果、遊離のCsFは何れも検出されず、何れ
のフラックス乾燥固化物からも複雑な錯塩からなると思
われる回折ピークが得られた。

次に、本実施例より得られたフラックス（試料番号12〜
19）について、ろう付け用フラックスとしての効果を調
べるために、第２実施例と同様にして、Al系合金材料上
での線状ろう材（JIS A4047）のろう広がり性を調べ
た。この場合、Al系合金材料としては、Mg含有量1.7重
量％のJIS A7N01、2.5重量％含有のJIS A5052合金
（ともに大きさ２×3cm、厚さ1mm）を用いた。

なお、比較のために、CsF−AlF₃二元系の比較用フラッ
クス（CsF55モル％、AlF₃45モル％）について、同様に
広がり性試験を実施した（試料番号C7）。

得られた結果を、第５表、第６表に示す。その結果、本
実施例で得られたフラックスを用いた場合、試料番号5,
6,7,9,10,11,12,13,14,15（これはCsFが48〜58モル％、
AlF₃が20〜47モル％、Al（OH）_３が５〜22モル％の組成
範囲に相当）では、何れも濡れ広がり面積が1cm²以上と
優れ、比較用フラックス（C7）を用いた時のJIS A 7N01
材の0.1cm²、JIS A 5052材の0.0cm²に比較して著しく優
れていることが分かった。また、試料番号1,2,3,4,8,1
6,17,18,19では、JIS A 7N01材で0.6〜0.9cm²と比較用
フラックスに比べて６〜９倍と優れた効果を奏するもの
の、その値は上記範囲内にあるフラックスに比べてやや
小さく、よりMg含有量が多いA 5052材上では、0.2〜0.3
cm²小さい値を示した。なお、本実施例で得られたフラ
ックスを用いた場合は、ろう広がり試験加熱時に大量の
ヒュームが発生することはなかった。

また、DTA分析によりフラックスの溶融温度範囲を調べ
た結果、比較用フラックス（C7）では440〜470℃であっ
たのに対し、本実施例の試料番号12〜19のフラックスは
440〜550℃であった。

以上の結果より、本実施例のフラックスはCsF−AlF₃二
元系比較用フラックスよりも溶融温度範囲が広く、Mg含
有量の高いアルミニウム系材料のろう付けを容易に行え
ることが分る。なお、その中でもCsFが48〜58モル％、A
lF₃が20〜47モル％、Al（OH）_３が５〜22モル％の組成
物である場合は、特にフラックス活性が高いことが分か
る。

第６実施例 CsFとAlF₃・3H₂Oと結晶性のAl（OH）_３・バイヤーライ
トを55:40:5モル％の比で水を加えて混合し、80℃で２
時間撹拌した後、100℃で乾燥固化し、粉砕して粉末状
のフラックスを得た（CsF55モル％、AlF₃40モル％、Al
（OH）₃5モル％に相当：試料番号20）。次に、Al合金鋳
物AC2B製の直方体とJIS A6063製のパイプを組み立て、
Al−85Znろう材（溶融開始温度382℃）を、ろう付け接
合部にリング状に置き、上記フラックスを適量ろう付け
接合部に供給した。その後、この被ろう付け体を500℃
に設定した窒素雰囲気中で30分加熱し、ろう付けした。
その結果、Al合金鋳物とパイプは強固に結合し、欠陥は
認められなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本第１発明のその他の発明の説明にかかるろう
付け用フラックスの組成割合の範囲を示す組成図、第２
図ないし第６図は本発明の第１実施例を示し、第２図は
第１実施例のフラックスにより求めたDTA曲線を示す線
図、第３図は第１実施例のフラックスにより求めたＸ線
回折図、第４図は本実施例のろう付け性試験結果を示す
フィレットの概略斜視図、第５図および第６図は比較フ
ラックスのろう付け性試験結果を示すフィレットの概略
斜視図、第７図は第２実施例のフラックスにより求めた
Ｘ線回折図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下義浩愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内審査官日比野隆治 (56)参考文献特公平４−38507（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フッ化セシウムとフッ化アルミニウムと結
晶性の水酸化アルミニウム又は／及び酸化アルミニウム
とからなるろう付け用フラックスであって、該ろう付け
用フラックスは、単体化合物のモル％表示で、ｘ＋ｙ＋ｚ＝100、x/y≦３ 42≦ｘ≦66、ｚ≧２の組成を有し、しかもセシウムが錯塩として存在する融
点が440℃〜580℃の結晶性化合物から成り、マグネシウ
ム含有量が多いアルミニウム系材料のろう付けに適した
ことを特徴とするろう付け用フラックス。