JPH0149600B2

JPH0149600B2 -

Info

Publication number: JPH0149600B2
Application number: JP16228285A
Authority: JP
Inventors: Susumu Takahashi
Original assignee: Kanto Yakin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kanto Yakin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1985-07-23
Publication date: 1989-10-25
Also published as: JPS6221497A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 技術分野本発明は、アルミニウム又はその合金部材をろ
う付けして接合する方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Technical Field The present invention relates to a method for joining aluminum or aluminum alloy members by brazing.

(ロ) 発明の背景例えば、自動車用アルミニウム又はその合金製
のラジエーター、エバポレーター、コンデンサー
などを製造する場合、一般にアルミニウム又はア
ルミニウム合金の管、板等の所望の形状のものの
両方又は一方にろう材の皮材層を設けた合板（ブ
レージングシート）を持つ接合材を組立て、ろう
付け用溶剤（フラツクス）をその表面に付着さ
せ、組立部材を加熱することによりろう付けを行
なつている。(B) Background of the Invention For example, when manufacturing radiators, evaporators, condensers, etc. made of aluminum or aluminum alloys for automobiles, generally a brazing filler metal is applied to one or both of aluminum or aluminum alloy pipes, plates, etc. of a desired shape. Brazing is performed by assembling a bonding material with plywood (brazing sheet) provided with a skin layer, applying a brazing solvent (flux) to its surface, and heating the assembled members.

しかしながら、これら製品の使用状態によつて
は、しばしばその腐食特に孔食が問題となる。 However, depending on the usage conditions of these products, corrosion, particularly pitting corrosion, often becomes a problem.

かかる腐食、孔食に対する耐食性向上の対策と
して、ろう付け用フラツクスに塩化亜鉛を混合し
て、ろう付け加熱時に亜鉛をろう付け部材表面に
析出させ、次いでその表面より内部に向つて亜鉛
の拡散層を形成させる方法が従来より知られてい
る。 As a measure to improve corrosion resistance against such corrosion and pitting corrosion, zinc chloride is mixed into the brazing flux, and zinc is precipitated on the surface of the brazed component during brazing heating, and then a zinc diffusion layer is formed from the surface toward the inside. Conventionally, methods for forming are known.

しかし、このフラツクスは潮解性が強く、耐食
を目的としながら塩化亜鉛が283℃で分解を始め、
さらに潮解性による水分の介在でアルミニウム部
材および亜鉛の酸化が進み、ろう付け性の低下と
亜鉛のアルミニウムへの拡散が阻害されることと
なる。 However, this flux has strong deliquescent properties, and while it is intended for corrosion resistance, zinc chloride begins to decompose at 283°C.
Furthermore, oxidation of the aluminum member and zinc progresses due to the presence of moisture due to deliquescent properties, resulting in a decrease in brazing properties and inhibition of zinc diffusion into aluminum.

従つて、本発明は耐食性の向上と同時にろう付
け性の向上を目的として、亜鉛をアルミニウム部
材表面に析出させ、次いで内部の向つて拡散させ
るため亜鉛化合物を含有するフラツクスを使用す
ることにより、潮解性がなくまた水を使用しない
優れたろう付けを行なう方法を提供するものであ
る。 Therefore, the present invention aims at improving corrosion resistance and brazing properties at the same time, by depositing zinc on the surface of an aluminum member and then using a flux containing a zinc compound to diffuse it into the interior. The present invention provides an excellent method of brazing that is free of heat and does not use water.

上記した如く、従来アルミニウム又はその合金
のろう付け接合をともなう製品の耐食性向上のた
めに、アルミニウム又はその合金部材の表面に亜
鉛の拡散層を形成することにより、内部のアルミ
ニウムに対し犠牲陽極として働く腐食防止法が知
られている。その方法を大別すると次の通りであ
る。 As mentioned above, in order to improve the corrosion resistance of products that conventionally involve brazing joints of aluminum or its alloys, a zinc diffusion layer is formed on the surface of aluminum or its alloy members, which acts as a sacrificial anode for the aluminum inside. Corrosion prevention methods are known. The methods can be broadly classified as follows.

(a) あらかじめ接合部材の表面に亜鉛の被膜をメ
ツキにより又はその他の方法で形成し、ろう付
け加熱時にアルミニウム部材表面より内部にこ
れを拡散させて所定の厚さの拡散層を形成させ
るもの。(a) A zinc coating is formed on the surface of the joining member in advance by plating or other methods, and is diffused from the surface of the aluminum member into the interior during brazing heating to form a diffusion layer of a predetermined thickness.

(b) ろう付け用フラツクスに亜鉛化合物を混合
し、ろう付け時の加熱と溶融により接合部材表
面に亜鉛析出層又は亜鉛溶接層を作り、これを
その後内部に向つて拡散させる方法。(b) A method in which a zinc compound is mixed with brazing flux, and a zinc precipitation layer or a zinc welding layer is created on the surface of the joining parts by heating and melting during brazing, and this is then diffused into the interior.

本発明は上記(b)で示した亜鉛化合物を含有する
フラツクスを使用するろう付け方法に属するもの
であるが、従来法では次の如き不利を有するもの
である。 The present invention relates to a brazing method using a flux containing a zinc compound as shown in (b) above, but the conventional method has the following disadvantages.

(a)の方法は(b)と比較して、亜鉛の被膜を接合部
材にメツキまたはその他の方法で作る工程が加わ
る不利があり、この亜鉛被膜はろう付け加熱時の
温度420℃で溶融が始まり、アルミニウム又はそ
の合金部材と合金を作つて部材強度を低下せしめ
る。しかもまた、亜鉛被膜の表面は酸化され易
く、ろう付け性と亜鉛の析出を阻害する。 Compared to method (b), method (a) has the disadvantage that it requires a step of creating a zinc coating on the joint member by plating or other methods, and this zinc coating cannot be melted at the temperature of 420°C during brazing heating. First, an alloy is made with aluminum or its alloy member to reduce the strength of the member. Furthermore, the surface of the zinc coating is easily oxidized, which inhibits brazing properties and zinc precipitation.

また、(b)の方法としては、フラツクスに塩化亜
鉛を混合して行なうろう付けが最もよく知られて
いる。このフラツクスを例示すると、ZnCl₂、
LiCl、KCl、NaClおよびLiFなどのフツ化物の混
合物があり、またCaClを含むものもある。 The most well-known method (b) is brazing, which is performed by mixing zinc chloride with flux. Examples of this flux include ZnCl ₂ ,
There are mixtures of fluorides such as LiCl, KCl, NaCl and LiF, and some also contain CaCl.

一般に、ろう付け作業は接合部材の組立後、フ
ラツクスを水またはその他の溶剤で糊状又は懸濁
液として塗付し、これを乾燥して行うが、このよ
うなフラツクス中のZnCl₂、LiCl、CaClは潮解性
が強いため、乾燥しても水分を完全には除去でき
ない。なお、ZnCl₂は温度283℃で分解が始まり、
亜鉛の酸化が進んでろう付け性が低下し、また亜
鉛の析出も阻害される不利もある。 In general, brazing is carried out by applying flux in the form of a paste or suspension with water or other solvents after assembling _the joining parts, and then drying it. Since CaCl has strong deliquescent properties, water cannot be completely removed even when dried. In addition, ZnCl ₂ starts to decompose at a temperature of 283℃,
There is also the disadvantage that oxidation of zinc progresses, reducing brazing properties and inhibiting zinc precipitation.

アルミニウム又はその合金部材のろう付けは、
昇温途中及びろう材溶融時の酸化防止のため、一
般にろう付け雰囲気として、真空、高純度不活性
ガスおよび塩浴が用いられている。 Brazing aluminum or its alloy parts:
To prevent oxidation during heating and during melting of the brazing material, vacuum, high-purity inert gas, and a salt bath are generally used as the brazing atmosphere.

特にZnCl₂を含むフラツクスを使用する炉中の
ろう付けでは、前述の通り水分の除去が困難であ
るため、不活性ガス雰囲気を使用しても意味がな
いので、ほとんどが空気雰囲気中で行なわれる。 Especially when brazing in a furnace using a flux containing ZnCl ₂ , it is difficult to remove moisture as mentioned above, so there is no point in using an inert gas atmosphere, so most brazing is carried out in an air atmosphere. .

このために、接合部材の酸化が加熱初期から始
まり、この酸化物がフラツクスの溶融を待つて部
材の表面上に溶滓化し、該溶滓下で清浄になつた
表面ではじめてろう付けがなされる。 For this reason, oxidation of the joining parts starts from the early stage of heating, and this oxide waits for the flux to melt and turns into slag on the surface of the parts, and brazing is only performed on the clean surface under the slag. .

従つて、高純度ガス中のろう付けと比較してフ
ラツクスの使用量が著しく多くなり、また亜鉛の
析出、拡散も妨げられるなどの欠点が随伴する。 Therefore, compared to brazing in a high-purity gas, the amount of flux used is significantly larger, and there are accompanying drawbacks such as prevention of zinc precipitation and diffusion.

(ハ) 発明の開示本発明は前記問題点を解決するため、先ずアル
ミニウム又はその合金部材表面に析出させる亜鉛
源として、潮解性のないフツ化亜鉛を使用するこ
とに着目し、次にこのフツ化亜鉛を含むフラツク
スとして具備すべき条件、即ち化学活性即ちろう
付け部材及びろう付材面の清浄作用、フラツクス
とろう材間の置換性、ろうの広がりに関係する粘
度性、ぬれ性に関する溶融ろうと被覆フラツクス
の界面張力、フラツクスの融点などを満し、しか
も全体として潮解性がなく、かつろう付け後にフ
ラツクスの溶滓が容易に洗浄して除去できるフラ
ツクスを種々研究した結果、本発明が完成された
ものである。(C) Disclosure of the Invention In order to solve the above-mentioned problems, the present invention first focuses on the use of non-deliquescent zinc fluoride as a zinc source to be deposited on the surface of aluminum or aluminum alloy members, and then Conditions that a flux containing zinc chloride should meet, namely, chemical activity, i.e., cleaning effect on the surface of the brazed parts and brazing material, substitutability between the flux and the brazing material, viscosity related to the spread of the solder, and molten wax related to wettability. The present invention was completed as a result of various research into a flux that satisfies the interfacial tension of the coating flux, the melting point of the flux, etc., is not deliquescent as a whole, and allows flux slag to be easily washed and removed after brazing. It is something that

本発明者の新たな知見になるフツ化亜鉛を亜鉛
源として含むフラツクスは、BaCl₂、NaCl、KCl
からなることが見い出され、このフツクスは上述
した条件を満足することが実験の結果分つた。 The flux containing zinc fluoride as a zinc source, which is a new finding of the present inventors, contains BaCl ₂ , NaCl, KCl
As a result of experiments, it was found that this fuse satisfies the above-mentioned conditions.

このフラツクスは、BaCl₂、NaCl、KClが重量
比でそれぞれ54.7、18.0、27.3の混合塩又は共融
塩の150μ以下の粉末に、ZnF₂の150μ以下の粉末
を水を介在させることなく混合した融点約540℃
のフラツクスである。 This flux is made by mixing ZnF 2 powder with a size of 150μ or less with a powder of a mixed salt or eutectic salt with a weight ratio of 54.7, 18.0, and 27.3 of BaCl ₂ , NaCl, and KCl, respectively, and a powder of ZnF ₂ with a size of 150μ or less without intervening water. Melting point approximately 540℃
This is the flux of

このとき、ZnF₂の混合割合は重量比で0.5〜20
％の間が好適である。 At this time, the mixing ratio of ZnF ₂ is 0.5 to 20 by weight.
% is preferred.

また、このフラツクスはろう材の溶融温度と対
応する575℃までの融点を持つものであればよく、
従つてその構成塩の混合比には許容幅がある。 In addition, this flux may have a melting point of up to 575°C, which corresponds to the melting temperature of the brazing filler metal.
Therefore, there is a permissible range for the mixing ratio of the constituent salts.

即ち、BaCl₂、NaCl、KClの重量比54.7、18.0、
27.3の共融温度は540℃であり、ZnF₂を混合する
ことで融点が上昇するが、ZnF₂の混合割合（重
量％）が上述の通り0.5〜20％のとき、BaCl₂、
NaCl、KClの混合比率を55〜47：18〜20：27〜
33の範囲のものが使用できることになる。 That is, the weight ratio of BaCl ₂ , NaCl, and KCl is 54.7, 18.0,
The eutectic temperature of 27.3 is 540℃, and the melting point increases by mixing _ZnF2 , but when the mixing ratio (wt%) of _ZnF2 is 0.5 to 20% as mentioned above, _BaCl2 ,
Mixing ratio of NaCl and KCl from 55 to 47:18 to 20:27
This means that a range of 33 can be used.

本発明法によるフラツクスのろう付け部材への
塗付は、ろう付け部材の形状により、粉末のまま
であるいは水を含まない溶剤により懸濁液として
スプレーまたは浸漬して付着させる。 The flux according to the method of the present invention is applied to the brazing member by spraying or dipping it in powder form or as a suspension in a water-free solvent, depending on the shape of the brazing member.

(ニ) 本発明の実施例とその効果以下、実施例により本発明を更に詳細に説明す
る。(d) Examples of the present invention and their effects The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below.

BaCl₂、NaCl、KClが重量比でそれぞれ54.7：
18.0：27.3の混合塩を共融したのち、これを粉砕
して150μ以下の粉末とし、またZnF₂も150μ以下
の粉末とし、上記共融塩に対して重量比で３％を
水を含まない溶剤「パークロールエチレン」に共
融塩と共に投入して懸濁液とし、これをアルミニ
ウム又はその合金の接合部材の表面にスプレーに
より付着させ、乾燥後にろう付けした。 BaCl ₂ , NaCl, and KCl each have a weight ratio of 54.7:
After eutecticizing a mixed salt of 18.0:27.3, this is crushed to a powder of 150 μ or less, and ZnF ₂ is also made into a powder of 150 μ or less, and 3% by weight of the above eutectic salt does not contain water. A suspension was prepared by adding a eutectic salt to the solvent "perchloroethylene", which was sprayed onto the surface of a joining member made of aluminum or its alloy, and after drying, it was brazed.

これに使用した接合部材は、A3003合金を芯材
とし、皮材にAl−Si合金をクラツドしたもので
あり、このろう材の溶融温度は576℃である。フ
ラツクスの溶融温度は約540〜560℃であつた。 The joining member used for this purpose has an A3003 alloy core and an Al-Si alloy cladding material, and the melting temperature of this brazing filler metal is 576°C. The melting temperature of the flux was approximately 540-560°C.

ろう付け炉は加熱雰囲気として窒素を使用し、
炉内露点温度−40〜−55℃、ろう付け温度600〜
610℃とした。 The brazing furnace uses nitrogen as the heating atmosphere,
Furnace dew point temperature -40 to -55℃, brazing temperature 600 to
The temperature was 610℃.

以下の結果、本発明におけるフラツクスは潮解
性がなく、ろう付け時の炉内雰囲気の露点温度は
−35〜−50℃を維持することができた。このた
め、フラツクスの使用量はZnCl₂を含むフラツク
スによるろう付けの約1/15以下であつた。 As a result, the flux according to the present invention has no deliquescent property, and the dew point temperature of the furnace atmosphere during brazing could be maintained at -35 to -50°C. Therefore, the amount of flux used was about 1/15 or less compared to brazing with flux containing ZnCl ₂ .

本発明法にあつては、ろう付け加熱時の酸化が
防止されることと共に、フラツクスが溶融した後
にはじめて亜鉛がろう付け部材の表面に析出し、
続いて拡散するために、拡散層の形成は任意に制
御することができる利点がある。 In the method of the present invention, oxidation during brazing heating is prevented, and zinc precipitates on the surface of the brazed component only after the flux is melted.
For subsequent diffusion, there is an advantage that the formation of the diffusion layer can be controlled arbitrarily.

即ち、本発明によればろう付け温度に対応する
加熱時間、特にろう材が溶融から凝固し冷却して
約400℃になるまで時間の調節と、フラツクス中
のZnF₂の混合比の調整と、塗付濃度即ちろう付
け部材の表面の亜鉛濃度と拡散時間を調節すれば
よい。 That is, according to the present invention, adjusting the heating time corresponding to the brazing temperature, especially the time until the brazing material melts and solidifies and cools to about 400°C, and adjusting the mixing ratio of ZnF ₂ in the flux, The coating concentration, that is, the zinc concentration on the surface of the brazing member and the diffusion time may be adjusted.

本実施例によれば、ろう付け温度が600〜610
℃、ろう材の溶融から200℃までの冷却時間が約
４分間、ZnF₂を20〜３％含有する本発明のフラ
ツクスを使い、かつ炉内露点が−30〜−50℃での
ろう付けで、部材表面の亜鉛濃度は５〜0.5％、
拡散深さが25〜15μの濃度勾配を持つた拡散層が
得られた。しかも、接合部材のろう付け接合は勿
論良好であつた。 According to this example, the brazing temperature is 600-610
℃, cooling time from melting of the brazing metal to 200℃ is about 4 minutes, using the flux of the present invention containing 20 to 3% ZnF ₂ , and brazing at a furnace dew point of -30 to -50℃. , the zinc concentration on the surface of the component is 5 to 0.5%,
A diffusion layer with a concentration gradient with a diffusion depth of 25-15μ was obtained. Furthermore, the brazing of the joining members was of course good.

Claims

[Claims] 1 consisting of barium chloride, sodium chloride, and potassium chloride, each having a weight ratio of 47 to 55, 18 to 20,
The weight ratio of zinc fluoride powder to mixed or eutectic salt powder is mixed or eutectic salt is 27~33
Mix 0.5 to 20% and apply this to the surface of a bonding material made of aluminum or its alloy at a temperature of 540℃.
A method for brazing aluminum or its alloy, characterized by heating to the above temperature to melt and bond the brazing material of the bonding material, and forming a zinc diffusion layer from the surface toward the inside. 2. The above-mentioned mixed or eutectic salt powder and zinc fluoride powder are mixed in a water-free solvent to form a suspension, and the suspension is adhered to a bonding material made of aluminum or its alloy. brazing method. 3. The brazing method according to claim 1 or 2, wherein the heating and joining are performed in an inert gas atmosphere.