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技術 アルミニウムろう付用フラックス組成物、その塗膜、及びろう付方法

出願人 東洋アルミニウム株式会社
発明者 和辻隆加藤晴三松村賢菊地健
出願日 2000年2月17日 (20年4ヶ月経過) 出願番号 2000-039922
公開日 2001年8月21日 (18年10ヶ月経過) 公開番号 2001-226540
状態 特許登録済
技術分野 はんだ付・ろう付 はんだ付・ろう付材料 溶融はんだ付 高分子組成物
主要キーワード 折曲性 実体温度 ステンレスワイヤー 未乾燥塗膜 形成具 日用品等 アルミニウムろう ろう付雰囲気
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この項目の情報は公開日時点(2001年8月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

塗布物の取り扱い、塑性加工が容易で、ろう付部(フィレット)の外観が良好であり、低コスト作業環境も良好であり、しかも複雑形状の部品へも塗布可能な新規アルミニウムろう付用ペースト状組成物を提供する。

解決手段

a)弗化物系フラックス:10重量%〜50重量%

b)ポリエチレン樹脂ブチルゴムとポリエチレン樹脂の混合物石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物、ブチルゴムと石樹脂とポリエチレン樹脂の混合物の群から選ばれる1種のバインダー:0.1重量%〜10重量%を含み残部実質的有機溶剤からなる(ただし、合計量は100重量%)アルミニウムろう付用フラックス組成物

概要

背景

概要

塗布物の取り扱い、塑性加工が容易で、ろう付部(フィレット)の外観が良好であり、低コスト作業環境も良好であり、しかも複雑形状の部品へも塗布可能な新規アルミニウムろう付用ペースト状組成物を提供する。

a)弗化物系フラックス:10重量%〜50重量%

b)ポリエチレン樹脂ブチルゴムとポリエチレン樹脂の混合物石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物、ブチルゴムと石樹脂とポリエチレン樹脂の混合物の群から選ばれる1種のバインダー:0.1重量%〜10重量%を含み残部実質的有機溶剤からなる(ただし、合計量は100重量%)アルミニウムろう付用フラックス組成物

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請求項1

a)弗化物系フラックス:10重量%〜50重量%b)ポリエチレン樹脂ブチルゴムとポリエチレン樹脂の混合物石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物、ブチルゴムと石樹脂とポリエチレン樹脂の混合物の群から選ばれる1種のバインダー:0.1重量%〜10重量%を含み残部実質的有機溶剤からなる(ただし、合計量は100重量%)アルミニウムろう付用フラックス組成物

請求項2

弗化物系フラックスがAlF3−KF,KAlF4−K3AlF6,K3AlF6及びKAlF4から選ばれる少なくとも1種以上である請求項1記載のアルミニウムろう付用フラックス組成物。

請求項3

請求項1〜2記載のフラックス組成物をアルミニウムブレージングシートの表面の少なくとも1部以上に塗布後乾燥して得られる塗膜

請求項4

請求項1〜2記載のフラックス組成物をアルミニウム製ブレージングシートの表面の少なくとも1部以上に塗布して得られる未乾燥塗膜

請求項5

請求項3〜4記載の塗膜を表面の少なくとも1部以上に有するアルミニウム製ブレージングシート。

請求項6

a)弗化物系フラックス10重量%〜50重量%b)ポリエチレン樹脂、ブチルゴムとポリエチレン樹脂の混合物、石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物、ブチルゴムと石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物の群から選ばれる1種のバインダー:0.1重量%〜10重量%を含み残部実質的に有機溶剤からなる(ただし、合計量は100重量%)アルミニウムろう付用フラックス組成物をアルミニウム製ブレージングシートの表面の少なくとも1部以上に塗布、乾燥後、他のアルミニウム材とろう付を行うことを特徴とするアルミニウム材のろう付方法。

請求項7

ろう付を密閉状態または開放状態で行う請求項6記載のろう付方法。

請求項8

a)弗化物系フラックス10重量%〜50重量%b)ポリエチレン樹脂、ブチルゴムとポリエチレン樹脂の混合物、石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物、ブチルゴムと石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物、ブチルゴム、石油樹脂、ブチルゴムと石油樹脂の混合物の群から選ばれる少なくとも1種のバインダー:0.1重量%〜10重量%を含み残部実質的に有機溶剤からなる(ただし、合計量は100重量%)アルミニウムろう付用フラックス組成物をアルミニウム製ブレージングシートの表面の少なくとも1部以上に塗布後未乾燥で、他のアルミニウム材とろう付を行う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

ろう付を密閉状態または開放状態で行う請求項8記載のろう付方法。

技術分野

0001

本発明は、アルミニウム材ろう付接合する際に使用するフラックス組成物に関する。尚、本明細書においては、アルミニウムとは、断わりのない限り純アルミニウムおよびアルミニウム合金を含む。

0002

アルミニウムのろう付には、ブレージングシートが多用されており、これは例えば、3003合金(以下4ケタの番号/記号はJISで定められているものである)や3N03合金等の心材の片面あるいは両面に4343合金や4045合金等のろう材クラッドさせたものが用いられている。これらをろう付する際には、ろう付部にフラックスを塗布する必要があり、従来フラックスを水に混合させた懸濁液をスプレー等で塗布・乾燥後にろう付作業(工程)を行うのが通常であった。しかしながらスプレーでの塗布では、必要箇所以外にもフラックスが飛び散り作業環境・衛生面ですこぶる好ましいものではなかった。また、水を使用した場合には、完全に乾燥させた状態では容易にフラックスが剥離脱落するためろう付前の長時間の保存や運搬、および加工・組立等が不可能であった。一方完全に乾燥していない状態でろう付を行った場合には、ろう付雰囲気中の水分量が多くなり、ろう付性を低下させたり、ろう付部の欠陥の原因になる恐れがあった。さらには、水を媒体とした場合ブレージングシートとの密着性が低く、容易に塗りムラが生じ、フラックスの多く付着している部分は、過剰のフラックスが灰色あるいは白色のシミを形成する恐れがあり、他方フラックスの少ない部分では、ろう付性が低下する恐れがあった。

0003

これらの問題点を解決すべく、特開平6−285682等に開示されているように水溶性樹脂バインダーとして添加する方法もあるが、ろう付の際にバインダーとフラックス間で反応が起こり、ろう付部が黒変化する等意匠的に製品価値がすこぶる低いものであった。また、これらの水溶性の樹脂を使用しても、十分な成膜性はなく、容易に剥離・脱落するためフラックス塗布後の加工・組立等が実質的に不可能であった。従来の溶剤系の樹脂を使用した場合では、乾燥させても、乾燥させなくてもろう付部が変色したり、欠陥の発生する恐れがあり工業生産に適していなかった。

課題を解決するための手段

0004

本発明者らは鋭意創意工夫を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、次の組成物塗膜およびろう付方法よりなる。

0005

1.a)弗化物系フラックス:10重量%〜50重量%
b)ポリエチレン樹脂ブチルゴムとポリエチレン樹脂の混合物石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物、ブチルゴムと石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物の群から選ばれる1種のバインダー:0.1重量%〜10重量%を含み残部実質的有機溶剤からなる(ただし、合計量は100重量%)アルミニウムろう付用フラックス組成物。

0006

2.弗化物系フラックスがAlF3−KF,KAlF4−K3AlF6,K3AlF6及びKAlF4から選ばれる少なくとも1種以上である前記1記載のアルミニウムろう付用フラックス組成物。

0007

3.前記1〜2記載のフラックス組成物をアルミニウム製ブレージングシートの表面の少なくとも1部以上に塗布後乾燥して得られる塗膜。

0008

4.前記1〜2記載のフラックス組成物をアルミニウム製ブレージングシートの表面の少なくとも1部以上に塗布して得られる未乾燥塗膜

0009

5.前記3〜4記載の塗膜を表面の少なくとも1部以上に有するアルミニウム製ブレージングシート。

0010

6.a)弗化物系フラックス10重量%〜50重量%
b)ポリエチレン樹脂、ブチルゴムとポリエチレン樹脂の混合物、石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物、ブチルゴムと石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物の群から選ばれる1種のバインダー:0.1重量%〜10重量%を含み残部実質的に有機溶剤からなる(ただし、合計量は100重量%)アルミニウムろう付用フラックス組成物をアルミニウム製ブレージングシートの表面の少なくとも1部以上に塗布、乾燥後、他のアルミニウム材とろう付を行うことを特徴とするアルミニウム材のろう付方法。

0011

7.ろう付を密閉状態または開放状態で行う上記6記載のろう付方法。

0012

8.a)弗化物系フラックス10重量%〜50重量%
b)ポリエチレン樹脂、ブチルゴムとポリエチレン樹脂の混合物、石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物、ブチルゴムと石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物、ブチルゴム、石油樹脂、ブチルゴムと石油樹脂の混合物の群から選ばれる少なくとも1種のバインダー:0.1重量%〜10重量%を含み残部実質的に有機溶剤からなる(ただし、合計量は100重量%)アルミニウムろう付用フラックス組成物をアルミニウム製ブレージングシートの表面の少なくとも1部以上に塗布後未乾燥で、他のアルミニウム材とろう付を行うことを特徴とするアルミニウム材のろう付方法。

0013

9.ろう付を密閉状態または開放状態で行う上記8記載のろう付方法。

0014

以下に、本発明の実施の形態を記述する。

0015

本発明に使用する弗化物系フラックスは、AlF3−KF、KAlF4−K3AlF6、K3AlF6およびKAlF4等の弗化物系フラックス等が例示されるが、K3AlF6とKAlF4の混合物である市販品の「ノコロック(商品名)」(アルキャン社製)が特に好適である。弗化物系フラックスの量は組成物全体を100重量%としたとき、10〜50重量%が適当で、好ましくは20〜40重量%とするのがよい。10重量%未満の場合には、フラックスの作用が乏しくなる恐れがあり、50重量%を超えても過剰となり、コストアップとなる。

0016

フラックス組成物中のバインダーとしては、ポリエチレン樹脂、ブチルゴムとポリエチレン樹脂の混合物、石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物、ブチルゴムと石油樹脂とポリエチレン樹脂の混合物の群から選ばれる1種のバインダーが用いられる。また、塗膜を乾燥させる必要がない場合は、さらにブチルゴム、石油樹脂、ブチルゴムと石油樹脂の混合物等をバインダーとして用いることもできる。バインダーの配合量は組成物全体を100重量%としたとき、0.1重量%〜10重量%が適当で、より好ましくは0.5重量%〜5重量%である。0.1重量%未満では、フラックス組成物の粘度が低く、アルミニウム材に塗布した際にダレが生じ、アルミニウム材との密着性が悪くなるので好ましくない。一方10重量%を超えても過剰で、コストアップになる恐れがある。ここでブチルゴムは、イソブチレンイソプレン共重合体である分子量25万〜55万のものが好ましい。石油樹脂としては、C5系石油樹脂、C9系石油樹脂およびC5C9共重合石油樹脂の1種以上が使用でき、特に好ましくはC5C9共重合石油樹脂を使用するのが好ましい。またこれらの石油樹脂の好ましい分子量は600〜2000程度である。

0017

本発明で用いる有機溶剤は、バインダーが可溶であれば、特に限定されず、トルエンヘキサンオクタンシクロヘキサンエチレングリコールモノヘキシルエーテル等を単独、あるいは2種以上を混合して用いることができる。有機溶剤の量は残部とすればよく、要求される粘度に調整するにはバインダーの量を前記範囲内で調整すればよい。

0018

本発明に用いるフラックス組成物には、公知の添加物を添加しても差し支えなく、例えば、酸化防止剤腐食抑制剤消泡剤増粘剤可塑剤分散剤タックファイヤー等を必要に応じて添加できる。

0019

本発明のフラックス組成物は、アルミニウム材(好ましくはアルミニウム製ブレージングシート)の表面の少なくとも一部以上、すなわちろう付しようとする部分に必要量塗布して使用することができ、乾燥後の平均膜厚は好ましくは0.5〜50μm、より好ましくは1.5〜20μmである。平均膜厚が0.5μm未満の場合は、フラックス不足によって十分なろう付性が望められず、50μmを超えると過剰で、フラックス残分による外観不良、およびコストアップになる恐れがある。乾燥させない場合の塗布量は、1〜300g/m2が適当で、好ましくは3〜100g/m2がよい。1g/m2未満では、塗布量が不足で、十分なフラックス作用が得られない恐れがあり、300g/m2を超えても過剰でろう付後のフィレットの外観が損なわれる恐れがある。

0020

塗布の方法は、公知の方法が採用でき、はけ塗りスプレー塗装ロールコーターバーコータードクターブレード等で塗布することができる。これらの方法以外にも単にフラックス組成物にアルミニウム製ブレージングシート等を浸漬する等の方法でもよい。

0021

フラックス組成物の塗布後の乾燥は必ずしも必要ではないが、通常室温乾燥、必要に応じて30〜150℃程度の温度で乾燥させてもよい。ろう付の方法は、特に限定されず、公知の方法が採用できるが、炉中ろう付による方法が好ましい。ろう付の温度は組成にもよるが、通常450℃〜630℃程度である。雰囲気については、真空、Ar、窒素等の雰囲気が好ましい。ろう付雰囲気中の酸素濃度については200ppm以下、好ましくは100ppm以下が望ましく、200ppmを超える場合にはフラックス作用の低下のためろう付け不良が発生する恐れがある。

0022

本発明のフラックス組成物は、ろう付可能なアルミニウム材およびアルミニウム製ブレージングシートに適用することができ、例えばヒーターコアエバポレータコンデンサ等の熱交換器を構成するフィンピンパイプチューブプレート等のろう付接合に使用することができる。また、熱交換器に限定されることはなく、各種機械部品構造部品スポーツ用品OA機器日用品等に適用可能である。

0023

1.本発明のフラックス組成物は、アルミニウム製ブレージングシート等のアルミニウム材への密着性が良好で、乾燥前あるいは乾燥後の塗膜は容易に剥離・脱落が起こらない。従って該ペースト組成物の塗布後に加工や切断作業を容易に行うことができる。

0024

2.本発明のフラックス組成物に用いるブチルゴム、石油樹脂、ポリエチレン樹脂は、ろう付を行う際の昇温中に熱分解するため、ろう付後のろう付部(フィレット)の外観が良好であり、黒変化や白色残さを生じない。

0025

3.本発明のフラックス組成物は、適切な有機溶剤の選定により室温でも乾燥させることができ、余分なコストがかからず、乾燥後も良好な塗膜状態であるので、粉塵等が発生せず、作業環境が良好である。

0026

4.本発明のフラックス組成物は、溶剤の配合量等により適度な粘度に調整できるので、複雑形状の部品凹凸屈曲等のある部材へも塗布可能である。

0027

5.本発明のろう付方法は、特別な装置や機器が不要であるので、既存の設備で実施可能である。

0028

6.本発明のフラックス組成物は、必ずしも乾燥させる必要がない工程を選択することができ、塗布後未乾燥のままでろう付しても、ろう付部が黒変する等の問題もなくろう付する事が出来る。

0029

7.本発明のフラックス組成物を用いることにより、開放状態および密閉状態のいずれでも、また、その塗膜の乾燥・未乾燥にかかわらず良好なろう付けを実施することができる。

0030

表1および表2の配合にて混合し、フラックス組成物を作製した。作製したフラックス組成物を刷毛で4045/3003/4045ブレージングシート(60×50×2mm)の片面に(乾燥後平均膜厚5μm、乾燥させないものは約5g/m2)塗布後、乾燥塗膜を得る場合には希釈用有機溶剤(トルエンまたはエチレングリコールモノヘキシルエーテル)を完全に蒸発させるために、105℃5分間加熱した。ただし、未乾燥塗膜の場合は塗布のみで乾燥しなかった。得られた塗板を下記の評価に供した。

0031

・成膜性:○→指触硬化している。
×→指触硬化していない。
付着性:A→強く指でこすっても塗膜ははがれない。
B→軽く指でこすっても塗膜ははがれない。
C→指でこすれば塗膜ははがれるが、たたいてもはがれない。
D→たたくと塗膜ははがれ落ちる。
E→評価外(成膜できず)

0032

折曲性:○→直径10mmの丸棒で塗板を180°折り曲げて塗膜のはく離や亀裂なし
△→直径10mmの丸棒で塗板を180°折り曲げて塗膜の亀裂はあるが、剥離なし
×→直径10mmの丸棒で塗板を180°折り曲げて塗膜の亀裂および剥離あり

0033

上記で作製した各塗板を加熱あるいはろう付を行い次の評価を行った。
・ろう付後の残炭状態の評価
塗板をそのまま(開放状態:Open)、あるいはアルミニウム箔包み(密閉状態:Close)窒素ガス雰囲気炉(窒素ガスフロー4m3/hr)中にて塗板の実体温度が590℃に達してから2分間経過後、炉から取り出しろう付部表面を目視にて評価した。
A:全く黒変化していない。
B:若干黒変化しているが気にならない。
C:黒変部が全体の半分未満あり、非常に気になる。
D:黒変部が半分以上あり、商品価値がほとんどない。
E:全体が黒変化しており、商品価値がない。

0034

臭気:残炭試験の加熱中に炉から出てくるガスの臭いをかいで評価した。
A→ほとんど臭わない、気にならない。
B→臭いが認識できるが、作業には影響しない。
C→異様な臭気があり、やや気になる。
D→不快臭であり、作業しにくい。
E→悪臭で、作業できない。

0035

・フィレット形成(外観):上記で作製した塗板の塗布面中央に3003アルミニウム板を垂直に立て、ステンレスワイヤーで仮留めした後、上記と同様開放状態(Open)と密閉状態(Close)で窒素ガス雰囲気(窒素ガスフロー4Nm3/h、炉内酸素濃度50ppm)の炉にて600℃で3分間保持してろう付を行った。冷却した後、炉から取り出しろう付部のフィレットの形成状況を目視にて観察を行った。

0036

A→フィレットの形成具合良好(ろう付部周辺に均一にフィレットが形成されている。)
B→フィレットは形成されているが、やや不均一である。
C→フィレットは形成されているが、かなり不均一である。
D→フィレットが十分に形成されておらず、切れがある。
E→ろう付できていない。

0037

以上の結果より、本発明のペースト状組成物を使用したろう付は、上記すべての評価に満足するものである。

0038

0039

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