CN102596488B - 铝接合合金、具有由该合金形成的接合合金层的覆层材料和铝接合复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供不仅与钢铁、铜、镍等非铝金属，而且与铝的压接性、扩散接合性和钎焊性都优异的铝接合合金，还提供具有由该铝接合合金形成的接合合金层的覆层材料、铝接合复合材料。本发明的接合合金是接合铝与选自钢铁、铜、镍、钛中的任意一种非铝金属的Ni-Mg合金。上述Ni-Mg合金本质上包含0.08～0.90质量％的Mg且剩余部分包含Ni和不可避免的杂质。另外，本发明的覆层材料具备由上述非铝金属形成的非铝金属层(2)和由上述铝接合合金形成的接合合金层(1)，上述非铝金属层(2)与接合合金层(1)通过压接和扩散接合而接合。

Description

铝接合合金、具有由该合金形成的接合合金层的覆层材料和铝接合复合材料

技术领域

本发明涉及铝接合合金、具有由上述接合合金形成的接合合金层的覆层材料和铝接合复合材料，该铝接合合金不仅对钢铁、铜、镍、钛等非铝金属，而且对铝也具备优异的压接性和扩散接合性、钎焊性。 

背景技术

因为铝的导电性、加工性、轻量性优异，所以作为电极材料、端子材料、导电性线材等的原材料在多方面被利用。另一方面，因为仅由铝形成的铝材(单层材料)强度和耐腐蚀性差，所以也经常有使用覆层材料的情况，该覆层材料由铝形成的铝层与由不锈钢或镍形成的非铝金属层通过压接和扩散接合进行接合而成。这样的覆层材料被用作电池盒或电极材料、端子材料等的导电性材料。 

虽然铝和镍的扩散接合性比较良好，但相比于镍，不锈钢与铝的接合性差，因此有时在铝层和不锈钢层之间，设置相对于铝和不锈钢两者扩散接合性都良好的镍层。例如，在日本特开2000-312979号公报(专利文献1)和日本特开2004-351460号公报(专利文献2)中记载了在铝层和不锈钢层之间设置有镍层的覆层材料。另外，在日本特开2004-106059号公报(专利文献3)中记载了在铝层直接压接镍层而扩散接合的覆层材料。 

另一方面，近年来，作为电子器件，使用着一体设置有半导体元件和将其冷却的铝制冷却器的能源模块，希望伴随高输出功率化的冷却性能提高。例如，如日本特开2008-166356号公报(专利文献4)中所记载，能源模块具备如下结构：铝制冷却器与热扩散促进层(散热器)被钎焊，在上述热扩散促进层顺次锡焊有传热性绝缘基板(称为“DBA基板”)和半导体元件。作为上述热扩散促进层，一般使用铝层经由铁层或镍层，通过压接和扩散接合而接合于由热传导性优异的铜 形成的铜层的覆层材料。 

上述能源模块通常如下操作进行组装。钎焊铝制冷却器与上述热扩散促进层的铝层。然后，在上述热扩散促进层的铜层上锡焊传热性绝缘基板，再将半导体元件锡焊于传热性绝缘基板。另外，有时也在上述热扩散促进层上锡焊预先锡焊有半导体元件的传热性绝缘基板。上述传热性绝缘基板具有在氮化铝等陶瓷层的双面叠层有铝层的结构，通常，为了确保锡焊的润湿性，而在传热性绝缘基板的两个表面施加镀镍。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本特开2000-312979号公报 

专利文献2：日本特开2004-351460号公报 

专利文献3：日本特开2004-106059号公报 

专利文献4：日本特开2008-166356号公报 

发明内容

发明所要解决的课题 

如上所述，因为铝和镍的接合性良好，所以将铝层与镍层直接接合、或在铝层经由镍层接合不锈钢层。另外，因为铝和铜在扩散接合时形成非常脆的金属间化合物，所以不能直接接合，但通过在铝层和铜层之间设置铁层或镍层，就能够将铝层和铜层叠层化。 

但是，铝层和镍层、或铝层和铁层虽然能够由压接和扩散接合而接合，但是在铝层和镍层、或铝层和铁层之间，会由扩散反应形成Al-Ni类、Al-Fe类的金属间化合物层。这些金属间化合物层如果过度生长，接合性就明显变差。因此，必须适当控制压接后扩散接合时的扩散退火条件以使金属间化合物层不过度生长。 

另外，如上所述，在能源模块具备的热扩散促进层的铝层，使用Al-Si类钎料之类的铝接合钎料，在600℃左右钎焊铝制冷却器。在该钎焊时，热扩散促进层的铝层和镍层、或铝层和铁层之间，在扩散接合时生成的金属间化合物层生长。因此，钎焊前的热扩散促进层的铝层和镍层、或铝层和铁层的接合力有由钎焊而受损的问题。 

另外，近年从环境对策考虑，需要卡车等的燃料费提高，为了将汽车等结构构件轻量化，研究并实行着将一部分结构构件从钢铁材料置换为铝材。但是，通过焊接和钎焊难以将钢材与铝材接合，现状主要是由铆钉或螺栓螺母等机械连结手段接合。因此，钢铁材料和铝材接合得到的铝接合复合材料，无疑造成了设计自由度和生产率的下降。 

本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供不仅与钢铁、铜、镍、钛等非铝金属，而且与铝的压接性、扩散接合性和钎焊性也优异的铝接合合金。另外，其目的在于提供具有由上述接合合金形成的接合合金层的覆层材料和铝接合复合材料。 

用于解决课题的方法 

本发明的发明者们鉴于上述解决课题，由于镍总的来说与钢铁、铜、镍、钛等非铝金属的压接性、扩散接合性、钎焊性、焊接性优异，所以以镍为母体(base)金属，作为在镍中应该添加的合金成分调查研究了能够对铝赋予优异的扩散接合性和钎焊性的成分。其结果发现包含规定量的几乎与镍不固溶的镁的Ni-Mg合金，不仅对上述非铝金属、而且对铝也表现出优异的接合性。本发明是基于这样的发现而完成的。 

即，本发明的铝接合合金是用于接合铝与选自钢铁、铜、镍、钛中的任意一种非铝金属的Ni-Mg合金；上述Ni-Mg合金本质上包含0.08质量％以上、0.90质量％以下的Mg，优选包含0.10质量％以上、0.70质量％以下(以下，“质量％”简单表示为“％”)的Mg，且剩余部分包含Ni和不可避免的杂质。在本发明中，“铝”除了纯铝以外，还指以Al为主要成分的Al合金。另外，“钢铁”除了纯铁以外，还指以Fe为主要成分的Fe合金，例如软钢、合金钢、不锈钢。同样地，“铜”除了纯铜以外，还指以Cu为主要成分的Cu合金；“镍”除了纯镍以外，还指以Ni为主要成分的Ni合金；“钛”除了纯钛以外，还指以Ti为主要成分制成的Ti合金。上述“主要成分”是指在材料中该成分占有50％以上。 

上述铝接合合金，因为基体是高浓度的Ni，所以对钢铁、铜、镍、钛中的任意一种非铝金属，压接性、扩散接合性、钎焊性、焊接性都优异。而且与铝的压接性、扩散接合性和钎焊性也优异。以下说明其理由。 

如果将镍层与铝层压接进行扩散接合，在其间就会形成Ni-A1类的金属间化合物层。该金属间化合物层在用于进行扩散接合的扩散退火中，降低退火温度，抑制扩散反应，从而使金属间化合物层的层厚不变厚的情况下，表现比较良好的接合力。但是，根据本发明的发明者的观察，若通过活跃的扩散反应，金属间化合物层达到10μm左右，则铝层和金属间化合物层的接合力就变差，铝层从金属间化合物层的界面剥离。为了追查其原因，由EPMA仔细观察铝层和金属间化合物层的界面，确认在铝层的接合界面附近微细地分散有氧化铝。推测该氧化铝是在作为铝层原料的铝材料表面由自然氧化而不可避免地生成的氧化铝，伴随扩散反应被赶到铝层界面及其附近移动而来的。 

另一方面，在通过压接和扩散接合将由本发明的铝接合合金形成的接合合金层与铝层接合时，即使由活跃的扩散反应，金属间化合物层形成得较厚为10μm左右，接合合金层和铝层的接合力也不变差。其原因可以认为是因为由扩散反应形成金属间化合物层时，存在于铝层表面的氧化铝在被赶到铝层和金属间化合物层的接合界面的过程中，在形成接合合金层的Ni-Mg合金的镍基体中存在的适量Mg将氧化铝还原，在扩散反应结束后，在铝层界面存在的氧化铝量减少的缘故。 

另外，在本发明的铝接合合金上使用铝接合钎料钎焊铝时，因为上述接合合金中适量的Mg将钎焊时所形成的钎焊层中存在的氧化铝还原，所以上述接合合金和钎焊层牢固地接合。因此，本发明的铝接合合金，不仅对非铝金属、而且对铝也表现优异的钎焊性。 

如上所述，本发明的铝接合合金，不仅对非铝金属、而且对铝也发挥优异的压接性、扩散接合性、钎焊性。因此，由该接合合金形成的接合合金层可以在以下各种形态的覆层材料和铝接合复合材料中良好地使用。 

本发明的第1方式的覆层材料具备由选自钢铁、铜、镍、钛中的任意的非铝金属形成的非铝金属层和由上述铝接合合金形成的接合合金层，上述非铝金属层和接合合金层通过压接和扩散接合而接合。 

通过该覆层材料，能够在上述接合合金层牢固地钎焊铝材。铝材的钎焊在600℃左右进行，在该程度的温度，覆层材料的非铝金属层和接合合金层的接合力不变差。因此，能够容易提供铝材经由覆层材料 的接合合金层被牢固地钎焊于非铝金属层的铝接合复合材料。 

在上述第1方式的覆层材料中，能够预先在上述接合合金层一体地接合由铝接合钎料形成的钎料层。因为由此不需要另行准备钎料，所以能够使钎焊作业率提高。上述钎料层能够由压接或由压接和扩散接合等在接合合金层上接合。上述钎料层在钎焊时为熔融的层，在操作中只要以不从接合合金层分离程度地接合即可，因此不必牢固地接合上述钎料层和接合合金层。 

如上所述通过在上述第1方式的覆层材料的接合合金层钎焊铝材，能够容易得到铝接合复合材料。在该铝接合复合材料中，由铜形成上述覆层材料的非铝金属层，作为上述铝材，可以使用用于冷却半导体元件的铝制冷却器。由此，能够提供耐久性优异的、能源模块等电子器件的冷却用构件。 

另外，本发明的第2方式的覆层材料，具备上述非铝金属层、接合合金层、由铝形成的铝层，上述非铝金属层和接合合金层，还有上述接合合金层和铝层分别通过压接和扩散接合而接合。该第2方式的覆层材料也可以在覆层材料的铝层接合由铝接合钎料形成的钎料层。由此，能够使钎焊作业率提高。上述钎料层能够由压接或由压接和扩散接合而接合于铝层。 

根据该第2方式的覆层材料，能够比在上述接合合金层直接钎焊铝材的情况，更牢固地在上述铝层钎焊铝材。因此，能够容易提供铝材被更牢固地钎焊的铝接合复合材料。 

如上所述，通过在上述第2方式的覆层材料的铝层钎焊铝材，能够容易得到铝接合复合材料。在该铝接合复合材料中，以铜形成上述覆层材料的非铝金属层，作为上述铝材可以使用用于冷却半导体元件的铝制冷却器。由此，能够提供铝制冷却器更牢固地接合的能源模块等电子器件的冷却用构件。 

另外，在上述第2方式的覆层材料中，能够以不锈钢形成非铝金属层，以纯Al或包含90质量％以上Al的导电性铝合金形成铝层。由此，能够兼备由铝层产生的导电性和由非铝金属层(不锈钢层)产生的机械强度、耐腐蚀性、与导电线材的接合性、经济性。另外，作为该非铝金属层使用不锈钢层的覆层材料，可以作为电池盒或端子构件 等导电性材料良好地使用。 

另外，本发明的第3方式的覆层材料具备由铝形成的铝层和由本发明的铝接合合金形成的接合合金层，上述铝层和接合合金层由压接和扩散接合而接合。 

根据该覆层材料，能够在牢固地接合有上述铝层的接合合金层，由钎焊、焊接等接合方法容易接合由选自钢铁、铜、镍、钛中的任意1种非铝金属形成的非铝金属材料。因此能够容易提供在上述覆层材料的接合合金层接合有上述非铝金属材料的铝接合复合体。另外，该第3方式的覆层材料的接合合金层，因为Ni浓度高，加工性、耐腐蚀性、与导电线材的钎焊性或焊接性也良好，所以能够将覆层材料本身作为电池盒或端子构件等导电性材料良好地使用。 

另外，本发明的第4方式的覆层材料具备由本发明的铝接合合金形成的接合合金层，和由铝接合钎料或用于钎焊的选自钢铁、铜、镍、钛中的任意1种非铝金属的非铝金属接合钎料形成的钎料层，上述接合合金层和钎料层接合。 

根据该覆层材料，无需另外准备钎料，使用钎料层就能够牢固地钎焊铝材与接合合金层、或非铝金属材料与接合合金层。上述钎料层能够由压接或由压接和扩散接合而接合于接合合金层。 

发明的效果 

本发明的铝接合合金，因为本质上包含0.08～0.90质量％的Mg且剩余部分包含Ni和不可避免的杂质，所以可以得到与选自钢铁、铜、镍、钛中的任意1种非铝金属的牢固接合。另外，关于与铝的接合，因为在铝的接合界面存在的氧化铝在接合时，被铝接合合金中的适量Mg还原，所以通过扩散接合、钎焊、焊接中的任意1种接合方法都可以得到牢固的接合。这样，本发明的铝接合合金，因为对铝材和非铝金属材料中的任意1种都可以得到牢固的接合，所以适合作为接合两者的接合材料。另外，铝接合合金因为其本身具有良好的耐腐蚀性、加工性、接合性，所以能够容易提供具有由上述铝接合合金构成的接合合金层的各种覆层材料和铝接合复合材料。 

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的覆层材料的主要部分截面示意图。 

图2是第1实施方式的覆层材料的变形形态、具备钎料层的覆层材料的截面示意图。 

图3是本发明的第2实施方式的覆层材料的主要部分截面示意图。 

图4是在第1实施方式的覆层材料上，钎焊作为铝材的铝制冷却器而组装得到的铝接合复合材料的主要部分截面示意图。 

图5是本发明的第3实施方式的覆层材料的主要部分截面示意图。 

图6是本发明的第4实施方式的覆层材料的主要部分截面示意图。 

图7是表示覆层材料的接合强度的测定要领的说明图。 

图8是表示钎焊复合材料的接合强度的测定要领的说明图。 

符号说明 

1接合合金层 

2非铝金属层 

3、4铝层 

11铝材 

11A铝制冷却器 

12非铝金属材料 

21钎料层 

具体实施方式

首先，说明本发明的铝接合合金。该铝接合合金是本质上包含0.08质量％以上、0.90质量％以下(0.08～0.90质量％)的Mg且剩余部分包含Ni和不可避免的杂质的Ni-Mg合金。将合金母体设为Ni是因为Ni具备良好的延展性、加工性，强度、耐腐蚀性也比较高，而且压接性、扩散接合性、钎焊性、焊接性优异的缘故。另一方面，Mg在本发明合金中是重要元素，具有在与铝的扩散接合或钎焊中还原在铝界面存在的氧化铝、使接合性提高的作用。 

说明上述Ni-Mg合金中Mg成分的限定理由。当Mg量大于0.90质量％时，热加工性和冷加工性就变差，难以将Ni-Mg合金轧制加工为板材等形态。另一方面，当Mg量小于0.08质量％时，由上述Mg 产生的氧化铝的还原作用变得过小，接合性的改善下降。因此，在本发明中，将Mg量的下限设为0.08％，优选设为0.10％，更优选设为0.20％，其上限设为0.90％，优选设为0.70％，更优选设为0.65％。上述Ni-Mg合金，典型地在规定量的Mg以外，还包括剩余部分的Ni和不可避免的杂质，但在不损害加工性的范围内，在Mg以外，还可以单独或复合地添加微量Ca、Li、REM(稀土元素)等能够还原氧化铝的元素。 

上述铝接合合金通常经过以下工序制造。首先，将成分调整过的原料熔化进行铸造。所铸造的铸块进行热加工，根据需要施加中间退火后，冷加工为所希望的形态，典型地加工为板材。Mg在Ni中几乎不固溶，但即使不采用骤冷凝固等特殊的冷却方法，Mg也在铸块的Ni基体中微细分散并析出。 

接着，参照附图对具备由上述铝接合合金形成的接合合金层的各种覆层材料，使用该覆层材料制造的铝接合复合材料进行说明。 

图1表示第1实施方式的覆层材料，其具备由选自钢铁、铜、镍、钛中的任意1种非铝金属形成的非铝金属层2和由上述铝接合合金形成的接合合金层1，上述非铝金属层2和接合合金层1通过压接和扩散接合而接合。所谓压接和扩散接合，不仅包含压接和在其后进行扩散接合的情况，也包含同时进行压接和扩散接合的情况。通过并用压接和扩散接合，可以得到牢固的接合。 

作为上述钢铁，可以例示纯铁、软钢等低碳钢、不锈钢。作为上述铜，可以例示纯铜、黄铜、白铜、锌白铜(德银)。作为上述镍，可以例示纯镍、蒙乃尔合金等的Ni-Cu合金。作为上述钛，可以例示纯钛、β型钛合金、α+β型钛合金。上述非铝金属可以根据要求特性、用途等选择适当的金属。 

根据该第1实施方式的覆层材料，在上述接合合金层1上使用铝接合钎料，就能够容易钎焊铝材。其结果，能够容易得到非铝金属层2和铝材11经由接合合金层1牢固地接合的铝接合复合材料。作为上述铝接合钎料，可以例示JIS规格的4004等Al-Si-Mg类钎料、JIS规格的4343等Al-Si类钎料。在上述接合合金层1和铝材11之间，形成具有钎焊时熔融的钎料和从上述接合合金层1等中移动的成分混合得到 的组成的钎焊层30。 

图2表示上述第1实施方式的变形形态的覆层材料，该覆层材料在上述第1实施方式的覆层材料的接合合金层1的另一个表面，即钎焊铝材11一侧的表面上，通过压接和扩散接合而接合有上述由铝接合钎料形成的钎料层21，该覆层材料是非铝金属层2、接合合金层1和钎料层21的3层一体地叠层得到的覆层材料。具有上述钎料层21的3层结构的覆层材料，在铝材的钎焊时，因为不需要另行准备钎料，所以能够使钎焊作业率提高。上述钎料层的厚度可以为50～500μm左右。因为上述钎料层21在钎焊时熔融，所以在操作中只要以不分离的程度接合即可。因此，钎料层21可以只被压接于接合合金层1，而省略扩散接合。 

另外，图3表示第2实施方式的覆层材料，其具备由上述非铝金属形成的非铝金属层2、由上述铝接合合金形成的接合合金层1和由铝形成的铝层3，上述非铝金属层2与接合合金层1由压接和扩散接合而一体接合，而且上述接合合金层1与铝层3由压接和扩散接合而一体接合。 

根据该覆层材料，能够在接合于上述接合合金层1的铝层3上更牢固地钎焊铝材，能够容易得到非铝金属层2和铝材11经由上述接合合金层2和铝层3更牢固地接合的铝接合复合材料。 

另外，在上述第1、第2实施方式的覆层材料中，通过以热传导性优异的铜形成非铝金属层2，在上述接合合金层1或铝层3上钎焊铝材11，能够容易得到热传导性优异的导电性铝接合复合材料。作为上述热传导性优异的铜，在韧铜(tough pitch copper)和无氧铜等纯铜以外，还可以列举含有85％以上Cu、更优选含有90％以上Cu的铜合金，例如，可以列举磷青铜、铬铜、铍铜、铝青铜、锡青铜(炮铜)。 

作为上述导电性铝接合复合材料，图4表示能源模块等电子器件的冷却用构件。该冷却用构件是在第1实施方式的覆层材料的接合合金层1上，作为铝材11，钎焊有具备风扇的铝制冷却器11A的构件。覆层材料的非铝金属层(铜层)2发挥着将从在其上叠层的传热绝缘基板(DBA基板)传递的热迅速传递到冷却器11A的散热器的作用。 

导电性铝接合复合材料不限于第1实施方式的覆层材料，也可以 使用图3所示的第2实施方式的覆层材料制作。使用第2实施方式的覆层材料时，在铝层3上钎焊铝制冷却器11A。作为上述能源模块的冷却用构件使用上述导电性铝接合复合材料时，非铝金属层(铜层)2优选设为0.5～3mm左右，接合合金层1优选设为50～200μm左右、铝层3优选设为10～100μm左右。 

另外，作为上述冷却用构件使用上述导电性铝接合复合材料时，也可以在非铝金属层(铜层)2的另一个表面设置由本发明的铝接合合金形成的接合合金层。一般而言，传热性绝缘基板(DBA基板)在其两面施加镀镍，容易钎焊于铜层。但是，在传热性绝缘基板中也有不施加镀镍，而铝层露出的情况。这样的情况下，通过在铜层的另一个表面也设置接合合金层，能够牢固地钎焊传热性绝缘基板的铝层与上述接合合金层。 

另外，在第2实施方式的覆层材料中，能够以导电性优异的铝形成铝层3，能够以耐腐蚀性、加工性、接合性优异、强度高于铝的金属，即不锈钢、纯镍、Ni含量90％以上的镍合金形成非铝金属层2。这样的覆层材料，能够直接作为电池盒和连接端子的原材料良好地使用。在这样的用途中，铝层3优选设为10～100μm左右，接合合金层1优选设为50～200μm左右，非铝金属层2优选设为200～500μm左右。 

作为上述导电性优异的铝，在纯铝(例如，JIS规格的1060、1080等1000系铝)以外，还优选Al含量85％以上、优选90％以上的铝合金。作为这样的铝合金，例如，可以列举JIS规格的A3003、A3004等3000系铝合金(Al-Mn类合金)、JIS规格的A4042等4000系铝合金(Al-Si类合金)、JIS规格的A5005、A5052等5000系铝合金(Al-Mg类合金)。另外，作为上述不锈钢，例如，可以列举JIS规格的SUS303、SUS304、SUS316等奥氏体类不锈钢，SUS405、SUS430等铁氧体类不锈钢。 

图5是第3实施方式的覆层材料，具备由铝形成的铝层4和由上述铝接合合金形成的接合合金层1，上述铝层4和接合合金层1通过压接和扩散接合而接合。能够根据使用目的、用途，在上述接合合金层1上通过钎焊或焊接接合适当材质的非铝金属材料12，其结果，能够容易得到铝接合复合材料。另外，该覆层材料，因为该接合合金层1的 Ni浓度高，加工性、耐腐蚀性、钎焊性和焊接性也良好，所以能够将覆层材料本身作为电池盒或端子构件等的材料良好地使用。在这样的用途中，优选以上述导电性优异的铝合金形成上述铝层4，另外，铝层4优选设为10～100μm左右，接合合金层1优选设为50～200μm左右。 

另外，在第3实施方式的覆层材料中，可以在接合合金层1的另一个表面(进行钎焊一侧的表面)，与图2的覆层材料同样地由压接或压接和扩散接合而接合钎料层，由此，能够得到铝层4、接合合金层1和钎料层的3层一体化的覆层材料。通过设置上述钎料层，就不必另行准备钎料，钎焊作业率提高。 

在第3实施方式的覆层材料的接合合金层1上钎焊非铝金属材料12时，使用具有铝层4不熔融的钎焊温度的钎料。钎焊温度优选小于形成铝层4的铝的熔点(例如，在纯铝时为660℃)、优选比熔点低60℃左右的温度。另外，在接合合金层1上焊接非铝金属材料12时，优选点焊、激光焊等局部加热类型的焊接。在这样的焊接中，即使局部高于形成铝层4的铝的熔点，因为铝层4整体没有熔融，所以能够确保铝层4和接合合金层1的接合性。 

图6是第4实施方式的覆层材料，具备由本发明的铝接合合金形成的接合合金层1和钎料层21，上述接合合金层1和钎料层21由压接或扩散接合而接合。在该覆层材料时，因为不必将钎料层21牢固地接合于接合合金层1，所以可以省略扩散接合。 

上述钎料层21由铝接合钎料或用于钎焊选自钢铁、铜、镍、钛中的任意1种非铝金属的非铝金属接合钎料形成。作为上述非铝金属接合钎料，主要使用作为Ag-Cu类合金的银钎料。作为上述银钎料，可以例示JIS规格的BAg-1、BAg-4、BAg-8等BAg类银钎料。 

根据该第4实施方式的覆层材料，不另行准备钎料，使用钎料层21，就能够牢固地钎焊接合合金层1与铝材或非铝金属材料。另外，在接合合金层1的另外一面，即不接合钎料层21一侧的表面能够由钎焊或焊接容易接合非铝金属材料或铝材。由此，能够通过接合合金层1，容易得到铝材和非铝金属材料接合的铝接合复合材料。 

以铝接合钎料形成上述钎料层21时，可以在通过钎料层21的钎料将铝材钎焊于接合合金层1后，由钎焊或焊接在接合合金层1的另一个表面接合非铝金属材料。钎焊非铝金属材料时，使用具有低于由上述钎料层的钎焊时形成的钎焊部分的铝合金熔点的钎焊温度的非铝接合钎料。另外，焊接非铝金属材料时，优选局部加热类型的焊接。

另一方面，在以非铝金属接合钎料形成钎料层21时，使用钎料层21的钎料在接合合金层1钎焊非铝金属材料后，能够使用铝接合钎料将铝材牢固地钎焊于接合合金层1的另一个表面。非铝金属接合钎料（主要为银钎料），通常因为熔点高于铝接合钎料（主要为Al-Si类钎料）的熔点，所以在铝材的钎焊时，非铝金属材料的钎焊部分不熔融。因此，作为非铝金属接合钎料，只要在钎焊时接合合金层1不熔融，就能够使用任意的钎料。 

上述各实施方式的覆层材料，可以由以下方法同时一体地制造。即，重叠作为覆层材料各层来源的薄板状、片状或膜状的金属材料，由冷轧压下该重叠材料进行压接后，对该压接材料施加扩散退火，扩散接合相邻连接层。另外，边进行由压下上述重叠材料产生的压接边进行扩散退火，能够与压接同时进行扩散接合。扩散退火温度设定在覆层材料的任何层都不熔融的温度范围内。在上述冷轧时，根据需要，也可以施加中间退火。在扩散退火后，为了调整板厚还可以施加冷轧。 

图2所示的第1实施方式的变形形态的覆层材料的情况下，能够在预先制造的第1实施方式的覆层材料的接合合金层1上，重叠薄板状、片状或膜状的钎料，通过压下该重叠材料，压接接合合金层1与钎料层21。钎料层21可以仅由压接进行接合，但根据需要，还可以在压接材料上施加扩散退火，由扩散接合将接合合金层1与钎料层21接合。另外，关于图3所示的第2实施方式的覆层材料，也可以在第1实施方式的覆层材料的接合合金层1上由压接和扩散退火接合铝层3。 

以往，在镍层和不锈钢层扩散接合铝层时，扩散退火温度设为300～550℃左右，但在如第2、3实施方式那样在接合合金层1上扩散接合铝层3、4时，扩散接合温度能够上升到比形成铝层的铝的熔点低20℃左右的温度。例如，以纯铝形成铝层时，能够设为作为纯铝的钎焊温度的600℃左右或设为其以上的640℃左右。 

以下，列举实施例，更具体地说明本发明，但本发明不受这样的实施例限定地解释。 

实施例1 

(1)铝接合合金的制造 

如表1所示熔融制造纯Ni(Mg＝0％)和各种Mg量的Ni-Mg合金。以1000℃热轧其铸块(厚度32mm)，得到热轧板(板厚8mm)。再在热轧板上施加冷轧(通过5次)，得到冷轧板(板厚2mm，宽30mm)。轧制时，观察板的加工状态，在表1中表示其结果。表中，加工性评价的记号“××”表示轧制板在热轧阶段断裂，“×”表示在冷轧阶段，轧制板几乎断裂，“△”表示在冷轧阶段，在轧制板侧缘发生5mm左右以下的微细裂纹，“○”表示在冷轧阶段，没有任何裂纹。另外，从冷轧板取下JIS规格的13B号拉伸试片，使用该试片进行拉伸试验，测定拉伸强度、伸长。在表1中一并表示其结果。另外，表中“-”表示未测定。由表1可知，Mg量为1.1％以上的合金No.9、10加工性明显差，不适合作为覆层材料。 

[表1] 

(2)覆层材料的制作 

将由表1的合金No.1的纯Ni构成的镍板和由No.2～8的Ni-Mg合金构成的合金板(板厚2mm，板宽30mm)制成作为接合合金层来源的板材，准备在接合合金层上接合的作为对象金属层来源的板材(板厚3mm，板宽30mm)。接合合金层和对象金属层的材质的组合如表2所示。重叠这些板材，由冷轧而压接，得到板厚2.0mm的压接材料。在氢气气氛下以在表2中表示的温度条件将该压接材料施加扩散退火进行扩散接合。使用得到的覆层材料，在氢气气氛中，如该表所示以模拟铝的钎焊的600℃或更高的620℃的温度进行再加热。关于试样No.1～8，对再加热后的覆层材料，由电子显微镜测定在接合合金层和对象金属层之间生成的金属间化合物层的厚度为10μm左右。

（3）覆层材料的剥离试验 

分别从扩散接合的覆层材料和再加热处理的覆层材料采取2片宽10mm、长50mm的试片，由剥离试验调查接合合金层和对象金属层的接合强度。如图7所示，剥离试验是将覆层材料的端部略微剥开，在拉伸试验机（岛津制作所生产，型号：AG-10TB）的夹具中固定接合合金层41和对象金属层42的各端部，在相反方向拉伸，在夹具的每个移动冲程中依次测定剥离所需要的负荷。由该试验，测定在剥离负荷稳定的冲程5～15mm中的平均负荷（N），从该平均值求出每单位宽度的接合强度，即接合强度（N/mm）。在表2中一并表示这样操作求出的试片接合强度的平均值。不能剥离的试样在接合合金层或对象金属层的最初剥离部分断裂。 

（4）试验结果 

由表2，确认了在接合合金层与由纯Al构成的对象金属层接合的发明例的试样No.4～9中，即使在再加热后，覆层材料的接合强度也高，相比于以纯Ni形成接合合金层的情况（试样No.1），接合强度为其2倍以上，即使通过600℃左右的加热，也可以抑制接合力的下降。另外确认了关于接合合金层和由纯Cu或不锈钢（SUS304）构成的对象金属层接合的试样No.11、12，通过再加热，接合强度几乎不变差。 

[表2] 

实施例2 

(1)钎焊复合材料的制作 

将在实施例1中制造的合金No.1的纯Ni板(板厚2mm)和No.4～6的合金板(板厚2mm)冷轧，分别制成板厚1mm的接合合金板，由各接合合金板采取钎焊用的试片(宽10mm，长50mm)。另一方面，如表3所示，作为钎焊于上述试片的对象金属板，准备由纯Al、纯Cu、SUS304(不锈钢)、SPCC(冷压钢板)构成的板厚1mm的金属板，采取同样尺寸的试片。如图8所示将接合合金板的试片51和对象金属板的试片52以D＝10mm的方式弯曲成为L字形，在D＝10mm的部分的表面夹持钎料薄板(板厚0.5mm)53，以表3中表示的温度进行炉中加热，制作钎焊复合材料。制作数对于各试样设为2个。钎焊时，在试样No.21～24中，作为铝接合钎料，使用JIS规格的4004，在No.25～27中，作为非铝接合钎料，使用JIS规格BAg-8的银钎料。 

(2)钎焊复合材料的剥离试验 

使用制作的钎焊复合材料，与实施例1同样地测定以拉伸试验机从开始拉伸到钎焊的试片完全剥离为止的平均负荷，求出以其为基础的接合强度平均值。在表3中一并表示该结果。不能剥离的试样在接合合金板未附着钎料的部分断裂。 

(3)试验结果 

由表3，确认了相比于以纯Ni形成接合合金板的情况(试样No.21)，将纯Al板的试片钎焊于接合合金板的试片的发明例的试样No.22～24由钎焊产生的接合强度优异、为3倍以上。另外，确认了将纯Cu等非铝金属板的试片钎焊于本发明的接合合金板的试片的试样No.25～27，都在接合合金板未附着钎料的部分断裂，在钎焊性上完全没有问题。 

[表3] 

Claims (13)

1.一种铝接合合金，其特征在于：

其是用于接合铝与选自钢铁、铜、镍、钛中的任意一种非铝金属的Ni-Mg合金，

所述Ni-Mg合金本质上包含0.20质量％以上、0.90质量％以下的Mg，且剩余部分包含Ni和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的铝接合合金，其特征在于：

所述Ni-Mg合金包含0.20质量％以上、0.70质量％以下的Mg。

3.一种覆层材料，其特征在于：

具备由选自钢铁、铜、镍、钛中的任意一种非铝金属形成的非铝金属层，和由铝接合合金形成的接合合金层；所述铝接合合金本质上包含0.08质量％以上、0.90质量％以下的Mg且剩余部分包含Ni和不可避免的杂质，所述非铝金属层与接合合金层通过压接和扩散接合而接合。

4.如权利要求3所述的覆层材料，其特征在于：

还具备由铝接合钎料形成的钎料层，所述钎料层与所述接合合金层接合。

5.如权利要求3所述的覆层材料，其特征在于：

还具备由铝形成的铝层，所述铝层与所述接合合金层通过压接和扩散接合而接合。

6.如权利要求5所述的覆层材料，其特征在于：

所述非铝金属层由不锈钢形成，所述铝层由纯铝或含有90质量％以上Al的导电性铝合金形成。

7.一种覆层材料，其特征在于：

具备由铝形成的铝层，和由铝接合合金形成的接合合金层；所述铝接合合金本质上包含0.08质量％以上、0.90质量％以下的Mg且剩余部分包含Ni和不可避免的杂质，所述接合合金层与铝层通过压接和扩散接合而接合。

8.一种覆层材料，其特征在于：

具备由铝接合合金形成的接合合金层，和由铝接合钎料或用于钎焊的选自钢铁、铜、镍、钛中的任意一种非铝金属的非铝金属接合钎料形成的钎料层；

所述铝接合合金本质上包含0.08质量％以上、0.90质量％以下的Mg且剩余部分包含Ni和不可避免的杂质，

所述钎料层与接合合金层接合。

9.如权利要求3～8中任一项所述的覆层材料，其特征在于：

所述铝接合合金包含0.10质量％以上、0.70质量％以下的Mg。

10.一种铝接合复合材料，其特征在于：

具备：覆层材料，其具备由选自钢铁、铜、镍、钛中的任意一种非铝金属形成的非铝金属层，和由铝接合合金形成的接合合金层，所述铝接合合金本质上包含0.08质量％以上、0.90质量％以下的Mg且剩余部分包含Ni和不可避免的杂质，所述非铝金属层与接合合金层通过压接和扩散接合而接合，和

由铝形成的铝材；

所述铝材钎焊于所述覆层材料的接合合金层。

11.一种铝接合复合材料，其特征在于：

具备：覆层材料，其具备由选自钢铁、铜、镍、钛中的任意一种非铝金属形成的非铝金属层，由铝接合合金形成的接合合金层，和由铝形成的铝层，所述铝接合合金本质上包含0.08质量％以上、0.90质量％以下的Mg且剩余部分包含Ni和不可避免的杂质，所述非铝金属层与接合合金层、所述接合合金层与铝层分别通过压接和扩散接合而接合，和

由铝形成的铝材；

所述铝材钎焊于所述覆层材料的铝层。

12.如权利要求10或11所述的铝接合复合材料，其特征在于：

所述非铝金属层由铜形成，作为所述铝材，使用用于冷却半导体元件的铝制冷却器。

13.一种铝接合复合材料，其特征在于：

具备：覆层材料，其具备由铝形成的铝层，和由铝接合合金形成的接合合金层，所述铝接合合金本质上包含0.08质量％以上、0.90质量％以下的Mg且剩余部分包含Ni和不可避免的杂质，所述接合合金层与铝层由扩散接合而接合，和

由选自钢铁、铜、镍、钛中的任意一种非铝金属形成的非铝金属材料；

所述非铝金属材料接合于所述覆层材料的接合合金层。

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