铝系材料的钎焊用助熔剂的制作方法

铝系材料的钎焊用助熔剂的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其即使在使用Al－Si共晶合金（Si含量7～12wt％、A4343合金、A4047合金、熔融开始温度：约577℃～615℃）作为焊料的情况下，也能够将含镁1.5wt％以上的A5052合金等钎焊。具体而言，本发明提供一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其特征在于：其是对包含LiF、AlF3和CsF的助熔剂进行调制，使得这三种成分的组成成为如下范围而得到的，该范围是在表示（LiFmol％、AlF3mol％、CsF?mol％）的三角座标系中，由连接（30，0，70）与（30，70，0）的直线C、连接（31，33.5，35.5）与（51.5，22.5，26）的直线（1）、连接（32.5，28.5，39）与（49，21.5，29.5）的直线（2）和连接（57.5，42.5，0）与（57.5，0，42.5）的直线（3）构成的4条直线所围成的范围（但不包括C线上）。
【专利说明】铝系材料的钎焊用助熔剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝系材料的钎焊用助熔剂，特别是涉及含镁1.5wt%以上的铝系材料的钎焊用助熔剂。
【背景技术】
[0002]一直以来，在铝材料或铝合金材料(以下简称为铝系材料)的钎焊中，作为焊料，主要使用熔点比铝系材料稍低的铝一硅(Al - Si)共晶合金。
[0003]另外，为了使焊料与铝系材料良好地接合，需要将该铝系材料的表面存在的氧化覆膜等除去。为了除去该氧化覆膜等，需要向钎焊部与焊料一起供给助熔剂。
[0004]近年来，作为助熔剂，代替现有的氯系助熔剂，非腐蚀性、非水溶性的氟化物系的助熔剂成为主流。
[0005]与现有的氯系助熔剂相比，该氟化物系助熔剂具有几乎没有腐蚀性、水溶性和吸湿性的优异特征。
[0006]另一方面，由于铝合金含有镁而强度提高，所以通常已知热交换器、汽车部件、自行车部件、配管等铝合金制品优选通过使用高强度且耐腐蚀性优异的含镁1.5wt%以上的铝合金材料，对其进行钎焊而制造。结果，能够实现由于制品的壁薄而带来的轻量化。
[0007]但是，在使用氟化物系助熔剂的钎焊中，一旦铝合金中的镁含量达到1.5Wt%以上，镁与氟化物系助熔剂就会发生反应，在铝合金表面生成高熔点化合物，存在助熔剂作用下降、妨碍焊料的润湿-浸透的问题。因此，钎焊性极度下降，也存在不能进行钎焊的情况。
[0008]在专利文献I中记载了“一种Al材料钎焊用助熔剂组合物，其是制成以包含LiF、AlF3和CsF的粉末混合物的熔融-凝固物为主要成分的组合物，使这三种成分的组成成为如下范围而制备得到的，该范围是在表示(LiF mol%> AlF3mol%> CsF mol%)的三角座标系中，由连接(2、0、98)与(2、98、0)的直线A、连接(0、22、78)与(78、22、0)的直线B、连接(30、0、70)与(30、70、0)的直线C和连接(60、40、0)与(0、70、30)的直线D构成的4条直线所围成的范围”。在该专利文献I中，使用Zn - Al钎料(熔融开始温度:约380°C以上)作为焊料，存在由于腐蚀电位的差异而导致点腐蚀的问题。
[0009]在专利文献2中记载了 “一种含有助熔剂的Al合金焊料，其为含有作为焊料成分的Al、S1、Cu和助熔剂成分的含有助熔剂的Al合金焊料，其特征在于，所述焊料成分中的Si含量为0.05?20wt%、Cu含量为5?IOwt %，所述助熔剂成分为氟化物系助熔剂，所述氟化物系助熔剂含有KF、LiF和CsF，并且它们以KF — LiF 一 CsF的三元状态图中由550°C的液相线所包围的范围配合，所述焊料成分与所述助熔剂成分以重量比99.9:0.1?70:30的比例配合，并且密度为理论值的90%以上”。在该专利文献2中记载了在使用Al — Si —Cu合金(熔融开始温度:约524°C以上)作为焊料的情况下，能够将含镁2.2?2.Swt %的A5052合金钎焊。但是，在使用Al - Si共晶合金(Si含量7?12wt%、A4343合金、A4047合金、熔融开始温度:约577?约615°C)作为焊料的情况下，存在无法钎焊的问题。
[0010]在专利文献3中记载了“一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其特征在于:以摩尔％表示，具有氟化钾低于42摩尔％ (不包括O摩尔％)、氟化铯为2~74摩尔％ (不包括74摩尔％)、氟化招为26~67摩尔％的组成,或所述氟化钾为42~54摩尔％、氟化铯为20(不包括20摩尔％ )~32摩尔％、氟化铝为26~38 (不包括38摩尔％ )摩尔％的组成，钾和铯以氟铝酸盐的形态存在，不含游离的氟化铯或氟化钾”。在该专利文献3中，在使用Al - Si共晶合金(Si含量7~12wt%、A4343合金、A4047合金、熔融开始温度:约577°C~615°C)作为焊料的情况下，含镁lwt% (A6061合金)达到限界，对于含镁2.2~2.8?丨％的A5052合金存在无法钎焊的问题。[0011]在先技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本特公平5 - 5600号公报
[0014]专利文献2:日本特开平7 — 1177号公报
[0015]专利文献3:日本特公平5 - 51398号公报

【发明内容】

[0016]发明要解决的技术问题
[0017]本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其即使在使用Al - Si共晶合金(Si含量7~12wt%、A4343合金、A4047合金、熔融开始温度:约577°C~615°C)作为焊料的情况下，也能够将含镁1.5wt%以上的A5052合金等钎焊。
[0018]解决技术问题的手段
[0019]为了达到上述目的，本发明的发明人等进行了深入研究，结果发现，包括LiF、AlF3和CsF的三元系的助熔剂在特定的组成范围时，能够得到即使在使用Al - Si共晶合金镁作为焊料的情况下，也能够将含镁1.5wt %以上的A5052合金等钎焊的铝系材料的钎焊用助熔剂。
[0020]基于上述发现，本发明提供(I) 一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其特征在于:其是对包括LiF、AlF3和CsF的助熔剂进行调制，使得这三种成分的组成成为如下范围而得到的，该范围是在表示(LiF mol%, AlF3mol%, CsF mol % )的三角座标系中，由连接(30，0,70)与(30，70，O)的直线 C、连接(31，33.5,35.5)与(51.5,22.5,26)的直线(I)、连接(32.5,28.5，39)与(49，21.5,29.5)的直线(2)和连接(57.5,42.5，0)与(57.5,0,42.5)的直线(3)构成的4条直线所围成的范围(但不包括C线上)。
[0021]发明效果
[0022]本发明的铝系材料的钎焊用助熔剂，即使在使用Al - Si共晶合金作为焊料的情况下，也能够将含镁1.5wt%以上的A5052合金等钎焊，因而适合在本领域使用。
[0023]并且，本发明的铝系材料的钎焊用助熔剂，对于镁含量低于1.5wt%或不含镁的铝系材料的钎焊也能够没有问题地使用。
【专利附图】

【附图说明】
[0024]图1是表示本发明的助熔剂的组成比例的范围的三角座标系。
[0025]图2是表示本发明的实施例1中使用的焊料的润湿扩展的评价方法的示意图。【具体实施方式】
[0026]下面对本发明的铝系材料的钎焊用助熔剂进行详细说明。
[0027]本发明的铝系材料的钎焊用助熔剂的特征在于，其是对包括LiF、AlF3和CsF的助熔剂进行调制，使得这三种成分的组成成为如下范围而得到的，该范围是在表示(LiFmol%,AlF3mol%,CsF mol%)的三角座标系中，由连接(30，0，70)与(30，70，O)的直线 C、连接(31，33.5，35.5)与(51.5，22.5，26)的直线(I )、连接(32.5，28.5，39)与(49，21.5，29.5)的直线(2)和连接(57.5，42.5，O)与(57.5,0,42.5)的直线(3)构成的4条直线所围成的范围(但不包括C线上)(参照图1)。
[0028]优选三种成分的组成，在表示(LiF mol%> AlF3mol%> CsF mol1^)的三角座标系中，为由连接(30，0，70)与(30，70，O)的直线C、连接(56，20，24)与(37.5,30,32.5)的直线
(4)、连接(37.5,30,32.5)与(31，33，36)的直线(5)和连接(56，20，24)与(31，30，39)的直线(6)构成的4条直线所围成的范围(但不包括C线上)(未图示)。
[0029]其中，在图1中，由直线A、直线B、直线C和直线D构成的4条直线所围成的范围内相当于专利文献I中所示的Al材料钎焊用助熔剂组合物。
[0030]当构成助熔剂的LiF、AlF3和CsF在上述范围之外时，其熔融温度增高。并且，由于与铝合金中的镁的反应，不能充分发挥钎焊性能，从而不能充分达到本发明的目的。
[0031]另外，作为焊料，优选使用具有通用性的Al - Si共晶合金(Si含量7~12wt%、A4343合金、A4047合金、熔 融开始温度:约577°C~约615°C )的焊料，但也可以使用其他的焊料。另外，为了调节流动开始温度、固相线温度和液相线温度，也可以添加锌、铜等其他成分。
[0032]另一方面，作为能够适用本发明的助熔剂的铝系材料，也可以是不含镁的铝系材料，但适合使用含镁1.5wt%以上的A5052合金等。
[0033]其中，铝合金中的镁含量的上限没有特别限定，考虑到JIS规定的含镁的铝合金(A5082合金:镁含量4~5wt%、A5182合金:镁含量4~5wt %和A5086合金:镁含量3.5~
4.5wt%)的镁含量，铝合金中的镁含量的上限约为5wt%。
[0034]作为适用本发明的钎焊品的构成，只要例如为如下情况等铝合金材料的钎焊，则可以为任意的构成，
[0035]( I)如热交换器的散热片材料或连接器材料那样，对含镁的铝合金的裸材，使用钎接片形态的焊料或预加焊料进行钎焊的情况，或使用在芯材中添加有镁的钎接片形态的焊料进行钎焊的情况；
[0036](2)通过现加焊料在含镁的铝合金的配管或块上钎焊的情况，或使用由焊料将助熔剂包覆制成的管状的焊丝进行钎焊的情况。
[0037]其中，本发明可以如下表述。
[0038](i) “一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其为将Al - Si共晶合金作为焊料将铝系材料钎焊时使用的助熔剂，该钎焊用助熔剂的特征在于:其是对包括LiF、AlF3和CsF的助熔剂进行调制，使得这三种成分的组成成为如下范围而得到的，该范围是在表示(LiF mol%,AlF3mol%XsF mol% )的三角座标系中，由连接(30，0，70)与(30，70，O)的直线C、连接(31，33.5,35.5)与(51.5,22.5,26)的直线(I)、连接(32.5,28.5,39)与(49，21.5,29.5)的直线(2)和连接(57.5，42.5，O)与(57.5,0,42.5)的直线(3)构成的4条直线所围成的范围(但不包括C线上)。”
[0039](ii) “一种铝系材料的钎焊用助熔剂的用途，用于将Al - Si共晶合金作为焊料将铝系材料钎焊时的助熔剂，该钎焊用助熔剂的特征在于:其是对包括LiF、AlF3和CsF的助熔剂进行调制，使得这三种成分的组成成为如下范围而得到的，该范围是在表示(LiFmol%,AlF3mol%,CsF mol%)的三角座标系中，由连接(30，0，70)与(30，70，O)的直线 C、连接(31，33.5，35.5)与(51.5，22.5，26)的直线(I )、连接(32.5，28.5，39)与(49，21.5，29.5)的直线(2)和连接(57.5,42.5，O)与(57.5,0,42.5)的直线(3)构成的4条直线所围成的范围(但不包括C线上)。”
[0040](iii) “一种钎焊用助熔剂的使用方法，在将Al - Si共晶合金作为焊料将铝系材料钎焊时，一并使用铝系材料的钎焊用助熔剂，该钎焊用助熔剂的特征在于:其是对包括LiF、AlF3和CsF的助熔剂进行调制，使得这三种成分的组成成为如下范围而得到的，该范围是在表不(LiFmol %、AlF3mol %、CsF mol % )的三角座标系中，由连接(30,0, 70)与(30,70，O)的直线 C、连接(31，33.5,35.5)与(51.5,22.5，26)的直线(I)、连接(32.5,28.5,39)与(49，21.5,29.5)的直线(2)和连接(57.5,42.5，O)与(57.5,0,42.5)的直线(3)构成的4条直线所围成的范围(但不包括C线上)。”
[0041]实施例
[0042]下面对本发明的实施例进行详细说明。
[0043]实施例1
[0044]首先，制备具有表1所示的组成比的助熔剂粉末。接着，准备宽度50mmX长度50mm X厚度Imm且镁含量为2.2~2.8重量％的招系材料A5052合金板。
[0045]如图2所示，在A5052合金板(I)的表面放置由A4047合金构成的焊料(2) 130mg和助熔剂(3)60~130mg，利用煤气灯从下部进行加热，评价焊料的润湿扩展。将结果示于表1。
[0046][表 I]
【权利要求】
1.一种铝系材料的钎焊用助熔剂，其特征在于:其是对包含LiF、AlF3和CsF的助熔剂进行调制使这三种成分的组成成为如下范围而得到的，该范围是在表示(LiF mol%,AlF3mol%XsF mol % )的三角座标系中，由连接(30，.0,70)与(30，70，O)的直线 C、连接(31，33.5,35.5)与(51.5,22.5,26)的直线(I)、连接(32.5,28.5，39)与(49，21.5,29.5)的直线(2)和连接(57.5,42.5，0)与(57.5,0,42.5)的直线(3)构成的4条直线所围成的范围，但不包括在C线上。
【文档编号】B23K35/363GK103648709SQ201280033273
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年7月6日 优先权日:2011年7月11日
【发明者】长荣孝弘 申请人:第一稀元素化学工业株式会社