CN103068512B - 铝合金构件的面钎焊方法 - Google Patents

Abstract

使用单层型的钎焊片将2个铝合金构件彼此以不使用焊剂的方式进行面钎焊。以将由钎料构成的单层钎焊片夹在固相线温度为570℃以上的铝合金构件彼此之间并使其面接触的状态，在不活泼气体气氛下，边保持钎焊温度570℃以上，并且施加0.6gf/mm²以上的面压，边以不使用焊剂的方式钎焊铝合金构件彼此，其中，上述钎料的成分组成为：含有Si：3～12质量%，Mg：0.1～5.0质量%，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，厚度为15～200μm。

Description

铝合金构件的面钎焊方法

技术领域

本发明涉及使用钎焊片并在不活泼气体气氛中以不使用焊剂的方式将铝合金构件彼此面钎焊的方法。

背景技术

例如，如在铝热交换器的翅片材料和管材的钎焊中可见，目前为止的钎焊技术，基本是得到钎焊缝形状那样的线接触。在这样的钎焊法中，例如在下板为钎焊片、在其上垂直地接合板状的翅片时，熔融的钎料在钎焊片上流动从而形成钎焊缝。

在以这样的线接触为基本的钎焊技术中，为了抑制钎焊加热中的氧化，一般进行在大气中或不活泼气体气氛中使用焊剂来钎焊的操作。然而，近年来，开发出了如下方法：形成3层或5层的包覆层，将包覆有作为薄覆层材料和芯材的中间材料的Al-Si类合金钎料的钎焊片在不活泼气体中以不使用焊剂的方式进行钎焊。

例如在专利第3780380号公报中，提出了如下在不活泼气体气氛中以不使用焊剂的方式进行钎焊的铝合金钎焊片的方案，其中，作为薄覆层材料和芯材的中间材料使用Al-Si类合金钎料，在薄覆层材料和芯材中，使用具有高于钎料的液相线温度的固相线温度的铝合金，钎焊片整体的板厚为0.05～2.0mm，上述薄覆层材料的包覆率设定在0.1～10%，该薄覆层材料是与通过加热熔融的钎料接触而熔化的薄覆层材料。

然而，近年来，将车载用IGBT等的发热以面接触进行冷却的热交换系统的需要提高，将铝板材的面彼此通过钎料进行面钎焊的技术也成为必要。

在该面钎焊技术中，由于在铝板材的面彼此之间插入钎料进行钎焊加热，所以在接合部容易发生空隙缺陷等，若使用焊剂则容易形成 将焊剂封入的结构。因此，与上述基于钎焊缝形成的钎焊技术相比，是非常难的技术。

关于该在大气中以不使用焊剂的方式进行面钎焊的技术，例如根据日本专利第3701847号公报，开发出了铝合金在大气中以不使用焊剂的方式的重叠钎焊法，其特征在于，多个铝母材重合的界面预先插入铝薄层合板材，进行铝的重叠钎焊，其中，铝薄层合板材由3层结构的薄层合板材构成，该芯材由熔点为600℃以下的钎料构成，其两覆层材料由熔点比芯材高的铝合金构成，且在至少覆层材料和芯材中的任何一种以上中添加Mg0.1～6%（质量%，以下相同）或者再添加Bi0.01～1%，以将重合的构件整体加压密合的状态，在钎料的液相线温度以上且不超过钎料以外的各构件的固相线温度之内的最低值的范围进行加热。

另外，在日本专利第4547032号公报中，提示了下述方法：使用Al-Si类钎料包覆芯材且位于最表面的铝包覆材料，在不伴随减压的非氧化性气氛中，使上述Al-Si类钎料与钎焊对象构件接触密合，并进行加热，将上述芯材与上述钎焊对象构件接合，其中，以质量%计，Al-Si类钎料含有0.1～5.0%的Mg、3～13%的Si，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成。

发明内容

然而，根据上述日本专利第3780380号公报和日本专利第3701847号公报所提出的技术，虽然能够在大气中以不使用焊剂的方式重叠钎焊，但由于使用的钎焊片为3层或5层的包覆材料，成本会提高。

另外，在上述日本专利第4547032号公报所提出的技术中，钎料和钎焊对象构件的接触状态仅模糊地规定为“接触密合”，因此，难以得到稳定的钎焊状态。

因此，希望开发出与现有技术相比成本低且品质稳定的面钎焊技术。

本发明是为了解决这样的课题而提出的，其目的在于提供利用单层型钎焊片将2个铝合金构件彼此以不使用焊剂的方式进行面钎焊的技术。

另外，其目的在于提供利用双层型钎焊片将1个铝合金构件与构成双层型钎焊片的覆层材料以不使用焊剂的方式进行面钎焊的技术。

本发明的铝合金构件的面钎焊方法，为了达成其目的，使用由钎料构成的单层钎焊片将铝合金构件彼此面钎焊，其中，以将上述钎焊片夹在固相线温度为570℃以上的铝合金构件彼此之间并使其面接触的状态，在不活泼气体气氛下，边保持钎焊温度570℃以上，并且施加0.6gf/mm²以上的面压，边以不使用焊剂的方式钎焊铝合金构件彼此，其中，上述钎料的成分组成为：含有Si：3～12质量%，Mg：0.1～5.0质量%，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，厚度为15～200μm。

另外，也可以使用由钎料和覆层材料构成的双层钎焊片，将铝合金构件与上述覆层材料面钎焊，其中，以使上述双层钎焊片的钎料面与固相线温度为570℃以上的铝合金构件面接触的状态，在不活泼气体气氛下，边保持钎焊温度570℃以上，并且施加0.6gf/mm²以上的面压，边以不使用焊剂的方式钎焊上述铝合金构件与上述覆层材料，其中，上述钎料的成分组成为：含有Si：3～12质量%，Mg：0.1～5.0质量%，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，厚度为15～200μm，上述覆层材料含有固相线温度为570℃以上的铝合金。

作为上述钎料所含的不可避免的杂质的Cu、Mn、Zn优选分别为小于1.0质量%。

另外，上述钎料优选为厚度15～150μm，更优选为厚度20～100μm。

另外，作为进行面钎焊的铝合金构件，优选为AA1000类，特别优选在钎焊面所形成的氧化被膜的厚度为30nm以下的构件。

此外，优选上述铝合金构件或上述铝合金构件和上述覆层材料的固相线温度为580℃以上，且上述钎焊温度为580℃以上。

而且，面钎焊时的上述钎焊温度的保持时间优选设为2分钟以上，特别优选设为5分钟以上。

另外，面钎焊时的上述不活泼气体优选为氮气，特别是上述不活泼气体的氧浓度优选设为500ppm以下。

根据由本发明所提供的铝合金构件的面钎焊方法，利用单层型钎焊片或双层型钎焊片，不使用焊剂，且在2个铝合金构件间施加面压， 将2个铝合金构件面钎焊。

由于不使用由3层或5层的包覆材料构成的钎焊片，而是使用单层型或双层型的钎焊片，因此，作为整体可以实现低成本化。另外，由于不使用焊剂，而是在2个铝合金构件间施加面压来进行钎焊，因此，能够抑制容易在两铝合金构件间发生的空隙缺陷等，作为结果，能够进行品质稳定的面钎焊。

附图说明

图1是说明倒T字试验片的形状的图。

图2是说明小型钎焊试验炉的示意图。

图3是说明剪切试验方法的示意图。

图4是表示钎焊温度和保持时间的影响的图。

图5是表示钎料中的Mg添加量的影响的图。

图6是表示钎料中的Si添加量的影响的图。

图7是表示钎料中的杂质含量的影响的图。

图8是表示钎料的厚度的影响的图。

图9是表示钎焊时的加压力的影响的图。

图10是表示被钎焊Al合金材表面的氧化物膜厚的影响的图。

图11是表示钎焊气氛中的氧浓度的影响的图。

具体实施方式

通常，在进行面钎焊时，由于在接合的铝合金构件的面彼此之间插入钎料进行钎焊加热，所以容易在接合部产生空隙缺陷等，当使用焊剂时则会成为容易封入焊剂的结构。因此在钎焊制品的品质上容易产生波动。另外，在现有的面钎焊法中，因为使用3层或5层的包覆材料作为钎焊片，成本升高。

因此，本发明的发明人通过反复深入研究了与现有技术相比成本低且品质稳定的面钎焊法，完成了本发明。

以下说明其详细内容。

首先，第1发明是以在2个铝合金构件彼此之间夹入由钎料构成的单层钎焊片使其面接触的状态，使钎焊片充分熔化，以钎料润湿铝 合金构件彼此的界面来进行面钎焊的方法。

在2个铝合金构件之中，可以是一个铝合金构件为铝合金板，也可以是两者均为铝合金板。例如可以设置卡合部，使得铝合金制的部品彼此能够连结，在该卡合部设置夹入钎焊片的部位。总之，在本申请第1发明中，被接合材料不限定于铝合金板，只要是至少一部分具有能够钎焊的平滑面的铝合金制的材料即可，可以是任何被接合材料。

另外第2发明是以使由钎料和覆层材料构成的双层钎焊片的钎料面与铝合金构件面接触的状态，使上述钎料充分熔化，以钎料润湿铝合金构件和构成双层钎焊片的覆层材料的界面来进行面钎焊的方法。

作为铝合金构件，可以为铝合金板。在该第2发明中，被接合材料不限定于铝合金板，只要是至少一部分具有能够钎焊的平滑面的铝合金制的材料即可，可以是任何被接合材料。

作为应用本发明的面钎焊法的铝合金构件，为由固相线温度为570℃以上的铝合金构成的构件。

使用在后面详细说明的Al-Si类的钎料时，为了充分熔化该钎料，需要570℃以上的钎焊温度，作为被接合材料的铝合金构件，必须应用其固相线温度为570℃以上的构件。如果作为被接合材料的铝合金构件的固相线温度小于570℃，则在面钎焊的加热中，有铝合金构件的至少一部分熔化的可能性。更优选的铝合金构件的固相线温度为575℃以上。更加优选的铝合金构件的固相线温度为580℃以上。

另外，在第2发明中使用覆层材料时，作为该覆层材料也需要使用由固相线温度为570℃以上的铝合金构成的覆层材料。

以使由钎料和覆层材料构成的双层钎焊片的钎料面与铝合金构件面接触的状态，充分熔化上述钎料，以钎料润湿铝合金构件和上述覆层材料的界面来进行面钎焊，因此，为了充分地熔化上述钎料，需要570℃以上的钎焊温度。为了抑制在该钎焊温度覆层材料的熔化，必须使构成双层钎焊片的覆层材料的固相线温度为570℃以上。如果覆层材料的固相线温度小于570℃，有通过面钎焊加热，覆层材料的一部分熔化的可能性。更优选的覆层材料的固相线温度为575℃以上。更加优选的覆层材料的固相线温度为580℃以上。

本发明的第一特征点在于，为了抑制成本，作为钎焊片，使用由 具有规定厚度和组成的钎料单层构成的钎焊片，或使用由钎料和覆层材料构成的双层的钎焊片。

因此，首先对钎料进行说明。

作为钎料，使用合金的成分组成为含有Si：3～12质量%、Mg：0.1～5.0质量%、剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，厚度为15～200μm的铝合金薄板。

Si：3～12质量%

Si是用于随着其含量而降低钎焊片的液相线的温度，并且改善面钎焊中的润湿性的元素。如果Si含量小于3质量%，则钎焊片的液相线的温度变得过高，即使到达规定的钎焊温度，钎焊片的熔化也不充分，有得不到充分的钎焊强度（剪切应力）的可能性。如果Si含量超过12质量%，铸造中在铸块中央部析出初生晶体Si（析晶）的可能性升高，即使假设得到正常的热轧板也难以得到微观上均质的组织的钎焊片。

因此，使钎料中的Si含量为3～12质量%的范围。更优选的Si含量为4～12质量%的范围。更加优选的Si含量为5～12质量%的范围。

Mg：0.1～5.0质量%

Mg通过自身被氧化而发挥作为还原剂的作用，因此可以认为是用于抑制由钎焊加热引起的在铝合金板和钎焊片的钎料的界面的铝的氧化、改善面钎焊中的润湿性的元素。如果Mg含量小于0.1质量%，虽然也取决于钎焊温度和保持时间，但其效果不充分，有得不到充分的钎焊强度（剪切应力）的可能性。如果Mg含量超过5.0质量%，热轧铸块时对辊的负荷增加，而且还发生边裂，因此热轧困难。

因此，使钎料中的Mg含量为0.1～5.0质量%的范围。更优选的Mg含量为0.2～4.0质量%的范围。更加优选的Mg含量为0.3～3.0质量%的范围。

剩余部分：Al和不可避免的杂质

作为不可避免的杂质，可以列举Fe、Cu、Mn、Zn等，但关于这些元素，只要Fe：小于1.0质量%、Cu：小于1.0质量%、Mn：小于1.0质量%、Zn：小于1.0质量%的范围，则不会妨碍本发明的效果。因此，优选分别使作为不可避免的杂质的上述成分含量小于1.0质量%。

另外，作为其他杂质元素，还可以考虑Cr、Ni、Zr、Ti、V、B、Sr、Sb、Ca、Na等，但只要为Cr：小于0.5质量%、Ni：小于0.5质量%、Zr：小于0.2质量%、Ti：小于0.2质量%、V：小于0.1质量%、B：小于0.05质量%、Sr：小于0.05质量%、Sb：小于0.05质量%、Ca：小于0.05质量%、Na：小于0.01质量%的范围，就不会大幅阻碍本发明涉及的钎焊片的性能特性，因此也可以作为不可避免的杂质含有。关于Pb、Bi、Sn、In，分别小于0.02质量%，其他分别小于0.02质量%，在该范围即使含有管理外元素也不会妨碍本发明的效果。

构成钎焊片的钎料的厚度：15～200μm

构成第1发明涉及的单层型钎焊片的钎料的厚度，只要能够达到正常的面钎焊的厚度即可。如果厚度小于15μm，有得不到充分的钎焊强度的可能性。如果厚度超过200μm，从接合面渗出的钎料的量过多，成本升高。因此，钎料的厚度的范围为15～200μm。更优选的厚度的范围为15～150μm。更加优选的厚度的范围为20～100μm。

由钎料构成的单层型钎焊片的制造方法

例如，只要是由100μm厚的钎料构成的单层型钎焊片，可以如下所述地制造。

配合作为原料的坯料、碎屑等，投入熔化炉中，熔制具有规定的钎料组成的铝熔融液。熔化炉一般为通过燃烧器的火炎直接将原料加热熔化的燃烧炉。铝熔融液在达到规定的温度、例如800℃后，投入适量的除渣用焊剂，利用搅拌棒进行熔融液的搅拌，将全部的原料熔化。然后，为了调整成分，投入追加的原料、例如Mg等，进行30～60分钟左右的静置后，将在表面漂浮的金属渣除去。铝熔融液冷却到规定的温度、例如740℃后，从排液口排出到沟中，根据需要，通过在线旋转脱气装置、CFF过滤器等开始铸造。此外，在同时设置熔化炉和保持炉时，将在熔化炉熔制得到的熔融液转移到保持炉中后，在保持炉中再进行静置等，然后开始铸造。

DC铸造机的夹套可以为1根浇注，但也可以为重视生产效率的多根浇注。例如，在700mm×450mm尺寸的水冷式模具内，边通过汲取管、浮筒进行浇注熔液，边以铸造速度60mm/min降低下部模具，在水冷式模具下部对凝固壳层进行直接水冷（Direct Chill），并且使贮液 槽内的熔融液凝固冷却，得到规定尺寸、例如700mm×450mm×4500mm尺寸的坯体。铸造结束后，将坯体的前端、后端切断，实施单面25mm的两面平面切削，将所得到的400mm厚的坯体插入均热炉，实施450～540℃×1～12小时的均质化处理（HO处理）。均质化处理后，从均热炉取出坯体，利用热轧机实施数次热轧，例如，在为40mm厚的状态下，切断，确保一张40mm厚的热轧板（平板）700mm×40mm×4000mm。然后，剩余的大部分的热延板接着利用热轧机实施数次热轧，例如，得到6mm厚的热轧板卷（Reroll，再轧）。

对该6mm厚的热轧板卷实施数次冷轧，得到由规定厚度、例如100μm厚的钎料构成的单层型钎焊片。此外，在冷轧工序中，在冷轧板的加工硬化显著时，希望根据需要，将卷插入退火炉中，实施保持温度300～450℃的中间退火处理，使冷轧板软化。

关于构成第2发明涉及的双层型钎焊片的钎料的厚度，也相同。为15～200μm。

此外，关于第2发明涉及的双层型钎焊片中的覆层材料，只要为固相线温度为570℃以上的铝合金即可，关于其厚度没有特别限定。

然而，虽然也取决于钎焊加热温度，如果覆层材料过薄，熔化的钎料有可能从覆层材料渗出，因此，覆层材料的厚度优选为100μm以上。更优选的覆层材料的厚度为150μm以上。更加优选的覆层材料的厚度为200μm以上。这样，在第2发明中，优选覆层材料的厚度大于钎料的厚度。例如，在钎料的材料种类为AA4045合金、厚度为60μm时，也可以使用覆层材料的材料种类为AA1100合金、厚度为500μm的双层钎焊片。

由钎料和覆层材料构成的双层型钎焊片的制造方法

例如，如果是由40μm厚的钎料和400μm厚的覆层材料构成的双层型钎焊片，如下所述地制造。

如上所述，通过DC铸造得到由规定的覆层材料组成构成的700mm×450mm×4500mm尺寸的坯体。将坯体的前端、后端切断，实施单面25mm的两面平面切削后，将由上述覆层材料组成构成的400mm厚的平面切削后坯体和由如上所述确保的钎料组成构成的40mm厚的热轧板（平板）700mm×40mm×4000mm（1张）以700mm×4000mm面 贴合的状态进行预接合。将该双层包覆坯体插入均热炉，实施450～540℃×1～12小时的均质化处理（HO处理）。均质化处理后，将坯体从均热炉取出，利用热轧机实施数次热轧，例如，得到6mm厚的热轧板卷（Reroll，再轧）。

对该热轧板卷实施数次冷轧，得到由规定的厚度、例如440μm厚的钎料（厚度40μm）和覆层材料（厚度400μm）构成的双层型钎焊片。此外，在冷轧工序中，在冷轧板的加工硬化显著时，希望根据需要，将卷插入退火炉，实施保持温度300～450℃的中间退火处理，使冷轧板软化。

本发明的第二特征点在于，为了以不使用焊剂的方式进行面钎焊且在接合面得到充分的钎焊强度（剪切应力），在不活泼气体气氛下施加特定的面压来进行面钎焊。

不活泼气体气氛下

如上所述，为了充分熔化钎焊片（钎料），润湿铝合金构件彼此的界面、或覆层材料和铝合金构件的界面来进行面钎焊，需要至少在保持温度570℃以上保持规定時间。

因此，为了在钎焊加热中也能够抑制铝合金构件的钎焊面的表面或钎焊片的钎料面的氧化，需要在不活泼气体气氛下进行面钎焊。

作为不活泼气体，能够使用氮气、氩气、氦气等。另外，不活泼气体中的氧浓度优选为500ppm以下。如果不活泼气体中的氧浓度超过500ppm，面钎焊后的接合强度（剪切应力）降低。更优选的不活泼气体中的氧浓度为100ppm。更加优选的不活泼气体中的氧浓度为10ppm以下。具体而言，对于工业用氮气，由于在规格中规定为氧浓度10ppm以下，因此，从成本方面最优选使用工业用氮气。

当然，钎焊加热中、钎焊温度保持中和冷却中，优选预先在加热装置内以不活泼气体气氛充满。然而，在如电磁感应加热那样进行急速加热时，在到达规定的保持温度前，也可以喷射不活泼气体将加热装置内的大气置换为不活泼气体。

施加面压；0.6gf/mm ² 以上

在本发明涉及的面钎焊方法中，将规定组成的钎焊片（钎料）熔化，在使钎料和铝合金构件面接触的状态下，进行钎焊加热，但此时 需要边对接合面施加0.6gf/mm²以上的面压，边保持在规定的钎焊温度。当然，也可以在钎焊加热时不施加面压，而达到规定的保持温度，之后对接合面施加0.6gf/mm²以上的面压进行面钎焊。

在面压小于0.6gf/mm²时，不能得到充分的钎焊强度（剪切应力）。当然，为了充分确保面钎焊后的钎焊强度（剪切应力），优选对接合面施加的面压高。因此，更优选的面压为1.0gf/mm²以上。更加优选的面压为2.0gf/mm²以上。

钎焊的温度条件；保持在570℃以上

在本发明涉及的面钎焊方法中，为了将规定的组成的钎焊片（钎料）熔化，润湿铝合金构件彼此的界面或覆层材料和铝合金构件的界面，可靠地进行面钎焊，确保充分的钎焊强度（剪切强度），需要至少钎焊温度为570℃以上。

在钎焊温度小于570℃时，钎料的熔化不充分，得不到充分的钎焊强度（剪切强度）。当然，保持温度高的话可以得到更充分的钎焊强度（剪切强度）。因此，保持温度设为575℃以上。更加优选的保持温度为580℃以上。

钎焊的保持时间

钎焊温度的保持时间优选为2分钟以上。虽然也取决于钎焊温度，但如果保持时间小于2分钟，由于接合面的温度的不均匀，得不到充分的钎焊强度（剪切强度）。更加优选的保持时间为5分钟以上。

实施例

钎焊片的制作

测量、配合规定的各种坯料，在涂布了脱模材料的＃30坩锅中各装入9kg（合计13试样）的原材料进行装填。将这些坩锅插入电炉内，在760℃进行熔化，除去渣，然后，将熔融液温度保持在740℃。接着，利用小型旋转脱气体装置，在熔融液中以流量1Nl/分钟吹入10分钟氮气，进行脱气体处理。然后进行30分钟的静置，用搅拌棒除去在熔融液表面浮上来的渣，再用勺在成分分析用模具中收集盘状样品。

接着，使用夹具顺次将坩锅从电炉内取出，在预先预热到200℃的5个模具（70mm×70mm×15mm）中浇注铝熔融液。各试样的盘状样 品通过发光分光分析进行组成分析。其结果表示在表1。

表1：所使用的试样的成分组成（质量%）

对于铸块，将冒口切断后，对两面进行各3mm平面切削，使其厚度为9mm。在电加热炉装入该铸块，以100℃/hr的升温速度加热到480℃，进行480℃×1小时的均质化处理，接着用热轧机实施热轧，直到3mm厚。

然后，对热轧板实施冷轧，制成1.2mm厚的冷轧板，为了使其软化，实施390℃×2小时的1次中间退火。再实施冷轧，制成0.3mm厚的冷轧板，为了使其软化实施390℃×2小时的2次中间退火。再实施冷轧，制成0.06mm（60μm）的最终冷轧板。此外，为了研究钎料厚度对钎焊强度（剪切应力）带来的影响，对于D合金钎料，制作厚度15μm、20μm、30μm、60μm和100μm的5个水平的最终轧板。

将该最终冷轧板切断成规定的大小（15mm×8mm），制成多张钎焊片（钎料）。

倒T字试验片的制作

如图1所示，在AA1100合金制的块A（35mm×35mm×10mm）的35mm×35mm的面上在中央载置钎焊片（15mm×8mm），将AA1100合金制的块B（18mm×15mm×8mm）中的15mm×8mm的面与上述钎焊片重叠，在块A的35mm×35mm的面上中央立设块B。

再在块B的上表面载置用于进行加压的规定质量的砝码，如图2 所示，由石英管（125×330mm）覆盖，将组合好的块等插入试验炉内。为了将气氛置换为不活泼气体，以流量10Nl/分钟流通工业用氮气（氧浓度10ppm以下的氮），并且对安装在块A上的热电偶通过PID控制以50℃/分钟的速度进行加热直至显示规定的钎焊温度，在规定的钎焊温度保持规定的时间后，将向电阻丝的输出设为OFF，对组合好的块等进行炉冷。在安装于块A的热电偶显示400℃以下之后，将组合好的块等从炉中取出，冷却到室温。

另外，为了研究钎焊气氛的氧浓度对钎焊强度（剪切应力）的影响，对于D合金钎料（钎料厚度：60μm），除了工业用氮（氧浓度10ppm以下的氮）以外，还流通氧浓度为500ppm的氮、氧浓度为2000ppm的氮或者不流通氮而在大气中，在钎焊温度605℃、保持时间10分钟的条件下，同样操作进行倒T字试验片的制作。

此外，为了研究被接合材料的钎焊面中的氧化被膜厚度对钎焊强度（剪切应力）带来的影响，对于块A，预先在大气中进行600℃×1hr加热处理、600℃×5hr加热处理，准备加厚了氧化膜厚的被接合材料（块A）之后，使用D合金钎料（钎料厚度：60μm），流通工业用氮（氧浓度10ppm以下的氮），边在规定的条件下进行钎焊，同样操作进行倒T字试验片的制作。

此外，钎焊前的被接合材料表面的氧化膜厚的测定，通过被接合材料的剖面的TEM观察进行，可知在未实施加热处理的被接合材料（未处理材料）中，氧化膜厚为4nm，在实施了600℃×1hr加热处理的被接合材料中，氧化膜厚为30nm，在实施了600℃×5hr加热处理的被接合材料中氧化膜厚为90nm。

剪切应力的测定

将如上所述制作的倒T字试验片用如图3所示的夹具固定，从块A的端面（35mm×10mm的面）通过阿姆斯拉试验机进行加压（形变速度：1mm/分钟），进行钎焊面的钎焊强度（断裂剪切应力）的测定。

将其结果表示在表2～9和图4～11中。

此外，关于在上述实施例的说明中存在但没有特别详细的条件表示的内容，都使用D合金钎料（钎料厚度：60μm）和被接合材料（未处理材料），流通工业用氮（氧浓度10ppm以下的氮），边在钎焊温度 605℃、保持时间10分钟、焊接压力5.6gf/mm²的条件下进行钎焊，进行倒T字试验片的制作。

表2：钎焊温度和保持时间的影响

表3：钎焊材料中的Mg添加量的影响

表4：钎焊材料中的Si添加量的影响

表5：钎焊材料中的杂质的影响

表6：钎焊材料厚度的影响

表7：加压力的影响

表8：氧化膜厚度的影响

表9：钎焊气氛的氧浓度的影响

钎焊气氛	剪切应力(MPa)
		工业用氮(氧10ppm以下)	75
氮(氧500ppm)	65
		氮(氧2000ppm)	40
大气	23

首先，从表2所示的结果可知，钎焊温度优选设为580℃以上。另外，可知钎焊温度保持时间优选设为2分钟以上，特别优选设为5分钟以上。

接着就构成钎料的铝合金中的成分的影响而言，在605℃进行钎焊时，为了得到所期望的剪切应力，含有0.1质量％的Mg是足够的。但是，如果未含有0.5质量％，则在580℃进行钎焊时得不到所期望的剪切应力。另外，在Mg含量超过3.0质量％的试样中，若进行605℃的钎焊则剪切应力降低。因此，可知Mg的优选含量为0.5～3.0质量％。

就Si含量而言，以3.0～12.0质量％的范围含有的试样的全部，暂且都能得到充分的剪切应力，但在Si含量为3.0质量％时，得到的剪切应力略微降低。因此，可知Si的优选含量为5.0～12.0质量％。

对于作为不可避免的杂质的Cu、Mn、Zn，可知若分别含有小于1.0质量％，则几乎对剪切应力没有影响。

对于钎料的厚度，只要为15μm以上的厚度即可，暂且能够得到充分剪切应力，但在其厚度为15μm时，得到的剪切应力略微降低。因此，钎料的厚度优选设为20μm以上。若过厚则钎料会变得过剩，上限为200μm如上所述。

就钎焊时的施加压力而言，若边施加0.6gf/mm²以上的面压边进行钎焊，则暂且可以得到充分的剪切应力。然而，要进一步提高剪切应力时，可知优选施加1.0gf/mm²以上的面压。

如果在进行钎焊的铝合金构件的表面所形成的氧化物膜超过30nm，则得到的剪切应力会急剧下降。因此，进行钎焊的铝合金构件应该设为在表面形成的氧化物膜30nm以下的构件。

另外，就钎焊时的气氛而言，可知至少应该设为氮等的不活性气氛。可知特别优选设为氧含量为500ppm以下的不活泼气体气氛。

Claims (11)

1.一种铝合金构件的面钎焊方法，其特征在于：

其是使用由钎料构成的单层钎焊片将铝合金构件彼此面钎焊的方法，

所述铝合金构件中，在其钎焊面形成有厚30nm以下厚度的氧化被膜，

以将所述单层钎焊片夹在固相线温度为570℃以上的铝合金构件彼此之间并使其面接触的状态，在不活泼气体气氛下，边保持钎焊温度570℃以上，并且施加1.0gf/mm²以上的面压，边以不使用焊剂的方式钎焊所述铝合金构件彼此，

其中，所述钎料的成分组成为：含有Si：3～12质量％，Mg：0.1～5.0质量％，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，厚度为15～200μm。

2.一种铝合金构件的面钎焊方法，其特征在于：

其是使用由钎料和覆层材料构成的双层钎焊片，将铝合金构件与所述覆层材料彼此面钎焊的方法，

所述铝合金构件中，在其钎焊面形成有厚30nm以下厚度的氧化被膜，

以使所述双层钎焊片夹在固相线温度为570℃以上的铝合金构件彼此之间并面接触的状态，在不活泼气体气氛下，边保持钎焊温度570℃以上，并且施加1.0gf/mm²以上的面压，边以不使用焊剂的方式钎焊所述铝合金构件彼此，

其中，所述钎料的成分组成为：含有Si：3～12质量％，Mg：0.1～5.0质量％，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，厚度为15～200μm，所述覆层材料含有固相线温度为570℃以上的铝合金。

3.如权利要求1或2所述的铝合金构件的面钎焊方法，其特征在于：

作为所述钎料所含的不可避免的杂质的Cu被限制为小于1.0质量％。

4.如权利要求1或2所述的铝合金构件的面钎焊方法，其特征在于：

作为所述钎料所含的不可避免的杂质的Mn被限制为小于1.0质量％。

5.如权利要求1或2所述的铝合金构件的面钎焊方法，其特征在于：

作为所述钎料所含的不可避免的杂质的Zn被限制为小于1.0质量％。

6.如权利要求1或2所述的铝合金构件的面钎焊方法，其特征在于：

构成所述钎焊片的钎料厚度为15～150μm。

7.如权利要求1或2所述的铝合金构件的面钎焊方法，其特征在于：

边施加2.0gf/mm²以上的面压，边以不使用焊剂的方式钎焊所述铝合金构件彼此。

8.如权利要求1或2所述的铝合金构件的面钎焊方法，其特征在于：

所述钎焊温度的保持时间为2分钟以上。

9.如权利要求1或2所述的铝合金构件的面钎焊方法，其特征在于：

所述钎焊温度的保持时间为5分钟以上。

10.如权利要求1或2所述的铝合金构件的面钎焊方法，其特征在于：

所述不活泼气体为氮气。

11.如权利要求1或2所述的铝合金构件的面钎焊方法，其特征在于：

所述不活泼气体的氧浓度为500ppm以下。