CN103958113B - 铝合金与铜合金的接合体及其接合方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铝合金与铜合金的接合体及其接合方法，提供利用良好的接合性且接合时材料变形少的、可靠性高的新的方法来接合的接合体及其接合方法。一种接合体，其是以铝合金为一方的被接合构件、以铜合金为另一方的被接合构件，将所述一方的被接合构件与另一方的被接合构件金属性接合的接合体，所述一方的被接合构件由含有Cu：3.0质量％～8.0质量％以及Si：0.1质量％～10质量％、剩余部分以Al和不可避免杂质形成的铝合金构成，当将Cu浓度设为C(质量％)、Si浓度设为S(质量％)时，满足C+2.4×S≥7.8，所述另一方的被接合构件为固相线温度比所述一方的被接合构件高的铜合金。

Description

铝合金与铜合金的接合体及其接合方法

技术领域

本发明涉及以铝合金为一方的被接合构件、以铜合金为另一方的被接合构件，将两个被接合构件接合的接合体及其接合方法。另外，在本发明中，纯铝也包括在铝合金中，纯铜也包括在铜合金中。

背景技术

将铝合金与铜合金接合的接合体由于在热传导性等方面优异，因此使用于制冷空调装置的制冷回路中的翅片管型热交换器、配管等热交换装置等中。

关于将铝合金与铜合金接合的方法，研究了摩擦压接、扩散接合、爆炸压接、硬钎焊接合等各种接合方法。

在专利文献1中，在使铝管与铜管接触加压的状态下，使一方旋转，通过接触面的摩擦，机械地除去铝表面的氧化皮膜，进而利用摩擦热使接合部位熔融软化，迅速停止旋转，进行接合。

此外，在专利文献2中，在对铜侧实施了镀镍的状态下，在铝翅片与铜板之间夹持Al-Si系硬钎料并加热，从而进行接合。

此外，在专利文献3中，利用如下的机制使接合界面合金熔融来进行接合(共晶熔接)：在550～660℃附近，使铝管与铜管接触，从而通过固相扩散生成共晶熔液。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭52-048542号公报

专利文献2：日本特开2002-361408号公报

专利文献3：日本特开平09-085467号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，将铝合金与铜合金接合的方法有各种方法，在摩擦压接等固相接合法中，对接合体的形状、尺寸有限制，复杂的形状的接合困难。另一方面，硬钎焊、共晶熔接等由于被接合材料的自由度大，因此还能够实现复杂的形状的接合。但是，硬钎焊由于液相的流动大，因此有时会有微细的流路等被钎料填埋，并且在硬钎料的制作、涂布时花费成本。此外，在共晶熔接中，有可能因共晶反应而被接合材料发生变形。

本发明鉴于上述那样的现有技术的问题，目的是提供铝合金与铜合金的接合体及其接合方法，在铝合金与铜合金的接合体及其接合方法中，利用良好的接合性且几乎没有因接合时材料的流动而引起的变形的、可靠性高的新的方法来接合。

用于解决课题的方法

本发明人等进行深入研究的结果，着眼于作为被接合构件的铝合金的金属组织学特性，发现将在加热铝合金时生成的液相用于与铜合金的接合中的新的接合方法，从而完成本发明。

(1)一种由铝合金与铜合金构成的接合体，其特征在于，是以铝合金为一方的被接合构件、以铜合金为另一方的被接合构件，将所述一方的被接合构件与另一方的被接合构件金属性接合的接合体，所述一方的被接合构件由含有Cu：3.0质量％～8.0质量％(以下，简记为％。)以及Si：0.1％～10％、剩余部分以Al和不可避免杂质形成的铝合金构成，当将Cu浓度设为C(％)、Si浓度设为S(％)时，满足C+2.4×S≥7.8，所述另一方的被接合构件为固相线温度比所述一方的被接合构件高的铜合金。

(2)根据(1)所述的接合体，其特征在于，所述一方的被接合构件由进一步含有Mg：0.05％～2.0％、Ni：0.05％～2.0％以及Zn：0.05％～6.0％中的1种或2种以上的铝合金构成。

(3)(1)或(2)中任一项所述的由铝合金与铜合金构成的接合体的接合方法，其特征在于，作为所述一方的被接合构件的铝合金中，Mg被限制为0.5％以下，在相对于作为所述一方的被接合构件的铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比成为5％以上且35％以下的温度，在接合构件间涂布有焊剂的状态下，在非氧化性气氛中进行接合。

(4)(1)或(2)中任一项所述的由铝合金与铜合金构成的接合体的接合方法，其特征在于，作为所述一方的被接合构件的铝合金含有Mg：0.2％～2.0％，在相对于作为所述一方的被接合构件的铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比成为5％以上且35％以下的温度，在真空中或非氧化性气氛中进行接合。

(5)根据(3)或(4)所述的接合方法，其特征在于，在作为一方的被接合构件的铝合金中，相对于铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比为5％以上的时间为30秒以上且3600秒以内。

(6)根据(3)至(5)中任一项所述的接合方法，其特征在于，当将在作为一方的被接合构件的铝合金中产生的最大应力设为P(kPa)、相对于所述铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比设为V(％)时，在满足P≤460-12V的条件下进行接合。

发明效果

如以上说明，本发明涉及的铝合金与铜合金的接合方法是利用在接合的铝合金内部产生的极少的液相来进行接合的方法。在本发明中，通过可靠性高的金属结合，能够实现铝合金与铜合金的接合。

此外，本发明中，由于被接合构件本身不会因熔融而产生大的流动，不使用软钎料、硬钎料、熔化材料等，因此由于接合而引起的尺寸变化小，几乎不发生形状变化。特别是，即使在具有微细的流路的构件的接合中，也不会由于液相的流入、变形而造成流路堵塞，能够进行良好的接合。

进而，由于在接合部附近不会引起局部性组织变化，因此不易产生强度脆化。此外，在不使用预加钎料、焊膏、包覆硬钎料的硬钎焊片等的情况下能够进行具有与硬钎焊法同等可靠性的同时多点接合。由此，不有损接合性能并能够实现材料的成本降低。

另外，本发明在因接合而引起的变形少且能够同时多点接合的方面与扩散接合同样，但具有与扩散接合相比，不需要加压、且能够缩短接合所需时间，即使是不含Mg的铝合金的接合，也不需要用于接合面的清洁化处理的特殊的工序这样的优点。

附图说明

图1是示出作为二元系共晶合金的Al-Si合金的状态图的示意图。

图2是示出本发明涉及的铝合金与铜合金的接合方法中、铝合金中的液相的生成机制的说明图。

图3是示出本发明涉及的铝合金与铜合金的接合方法中、铝合金中的液相的生成机制的说明图。

图4是示出用于评价接合率的倒T字型接合试验片的立体图。

图5是说明用于评价变形率的下垂试验的立体图(a)及侧视图(b)。

具体实施方式

以下，对本发明进行详细说明。本发明中，将在作为一方的被接合构件的铝合金的加热时生成的规定量的液相用于与作为另一方的被接合构件的铜合金的接合。因此，首先，使用作为二元系共晶合金的Al-Si合金，对该液相的生成机制进行说明。另外，在本发明中，将利用该铝合金生成的液相的接合称为“渗出接合”。

在图1中示意性地示出作为代表性二元系共晶合金的Al-Si合金的状态图。如果对Si浓度为c1的铝合金进行加热，则在超过共晶温度(固相线温度)Te的附近的温度T1开始液相的生成。在共晶温度Te以下时，如图2(a)所示，在由晶界区分的基体中分布有晶体析出物。如果在此开始液相的生成，则如图2(b)所示，晶体析出物分布的偏析多的晶界熔融而变成液相。接着，如图2(c)所示，分散在铝合金的基体中的作为主添加元素成分的Si的晶体析出物粒子、金属间化合物的周边以球状熔融而变成液相。进而如图2(d)所示，生成在基体中的该球状的液相利用界面能，随着时间的经过、温度上升，再固溶于基体中，并通过固相内扩散而向晶界、表面移动。接着，如图1所示，如果温度上升为T2，则从状态图可知液相量增加。

此外，在图1中，在一方的铝合金的Si浓度比最大固溶限浓度小的c2的情况下，在超过固相线温度Ts2的附近开始液相的生成。但是，与c1的情况不同，即将熔融之前的组织如图3(a)所示，有在基体中不存在晶体析出物的情况。在这种情况下，如图3(b)所示在晶界先熔融而变成液相后，如图3(c)所示在基体中从溶质元素浓度高的位置开始局部性地产生液相。如图3(d)所示，生成在基体中的该球状的液相与c1的情况同样地，利用界面能，随着时间的经过、温度上升，再固溶于基体中，并通过固相内扩散而向晶界、表面移动。如果温度上升为T3，则从状态图可知液相量增加。

这样，本发明的渗出接合利用通过铝合金内部的局部性熔融而生成的液相。并且，通过加热温度的调整，使液相的质量在适当的范围内，从而能够实现兼顾接合与维持形状。另外，由该机制推测到的那样，对于作为本发明中的另一方的被接合构件的铜合金，需要使该加热温度为固相线温度以下。这是因为，如果铜合金处于超过固相线温度的状态，则连铜合金也开始熔融，在接合界面附近与铝合金反应，而在接合界面附近急剧地加速液相生成，因此有可能无法保持构件形状。

本发明涉及的接合的基本机制如上所述。接下来，对本发明的特征进行更详细描述。

A.铝合金的成分

Cu：3.0％～8.0％

在铝合金的Cu的含量小于3.0％的情况下，液相的渗出不充分，接合变得不完全。另一方面，如果Cu的含量超过8.0％，则铝合金中的Al-Cu系化合物的量变多，液相的生成量变多，因此加热中的材料强度极端降低，结构体的形状维持变得困难。此外，如果超过8.0％，则轧制变得困难，有可能无法制造材料。因此，本发明的铝合金中的Cu的含量设为3.0～8.0％。此外，板厚越厚、加热温度越高，则渗出的液相的量就越多，但在加热时所需的液相的量取决于结构体的形状，因此优选根据需要来调整Cu的含量、接合条件(温度、时间等)。

Si：0.1％～10％

在铝合金的Si的含量小于0.1％的情况下，液相的渗出不充分，接合变得不完全。另一方面，如果Si的含量超过10.0％，则铝合金中的Si粒子变多，液相的生成量变多，因此加热中的材料强度极端降低，结构体的形状维持变得困难。此外，如果超过10.0％，则轧制变得困难，有可能无法制造材料。因此，本发明的铝合金中的Si的含量设为0.1％～10％。另外，板厚越厚、加热温度越高，则渗出的液相的量就越多，但在加热时所需的液相的量取决于结构体的形状，因此优选根据需要来调整Si的含量、接合条件(温度、时间等)。

C+2.4×S≥7.8

即使铝合金的Cu含量为3.0％～8.0％、且Si的含量为0.1％～10％，当将Cu浓度设为C(％)、Si浓度设为S(％)时，在C+2.4×S小于7.8时，也不能充分生成液相，液相的供给量变得不充分，而接合变得不完全。因此，本发明的铝合金中的C+2.4×S设为7.8以上。

为了发挥作为本发明的铝合金的基本功能，只要规定Cu、Si量即可，但通过添加一种或多种其他元素，则能够提高接合性。以下对各选择添加元素进行描述。

为了进一步提高接合性，也可以进一步添加规定量的Mg、Zn、Ni中的1种或者2种以上。

Mg：0.05％～2.0％

Mg能够使合金的固相线温度降低，能够实现在更低温下的可靠的接合。在Mg量小于0.05％时几乎得不到该效果。此外，如果超过2.0％，则轧制变得困难，有可能无法制造材料。因此，Mg优选添加0.05％～2.0％。更优选的Mg添加量为0.1％～1.0％。

Zn：0.05％～6.0％

Zn能够使合金的固相线温度降低，能够实现在更低温下的可靠的接合。在Zn添加量小于0.05％时几乎得不到该效果。此外，如果超过6.0％，则轧制变得困难，有可能无法制造材料。因此，Zn优选添加0.05％～6.0％。更优选的Zn添加量为0.5％～2.0％。

Ni：0.05％～2.0％

Ni能够使合金的固相线温度降低，能够实现在更低温下的可靠的接合。在Ni添加量小于0.05％时几乎得不到该效果。此外，如果超过2.0％，则在材料制造中金属间化合物生成过多，有可能轧制变得困难。因此，Ni优选添加0.05％～2.0％。更优选的添加量为0.2％～1.0％。

为了提高接合后的强度、耐腐蚀性，在上述的合金中，也可以进一步添加以下的规定量的一种或多种元素。

Fe：0.1％～2.0％

Fe除了具有固溶而提高强度的效果之外，还以晶体析出物的形式分散，而具有防止特别在高温下的强度降低的效果。从兼顾强度和制造容易性的方面考虑，Fe的添加量优选设为0.1％～2.0％的范围。

Mn：0.1％～2.0％

Mn与Si一起形成Al-Mn-Si系金属间化合物，具有如下效果：发挥分散强化的作用或者固溶于铝母相中来通过固溶强化而提高强度。从兼顾强度和制造容易性的方面考虑，Mn的添加量优选设为0.1％～2.0％的范围。

Ti：0.01％～0.3％、V：0.01％～0.3％

Ti、V除了固溶而提高强度之外，还以层状分布，而具有防止板厚方向的腐蚀进展的效果。从兼顾强度和制造容易性的方面考虑，Ti和V的添加量优选设为0.01％～0.3％的范围。

Cr：0.05％～0.3％

Cr通过固溶强化而提高强度，此外Al-Cr系金属间化合物析出，作用于加热后的晶粒粗大化。从兼顾强度和制造容易性的方面考虑，Cr的添加量优选设为0.05％～0.3％的范围。

In：0.05％～0.3％、Sn：0.05％～0.3％

In、Sn具有附加牺牲阳极作用的效果。从兼顾耐腐蚀性和制造容易性的方面考虑，In和Sn的添加量优选设为0.05％～0.3％的范围。

Be：0.0001％～0.1％、Sr：0.0001％～0.1％、Bi：0.0001％～0.1％、Na：0.0001％～0.1％、Ca：0.0001％～0.05％

此外，也可以根据需要添加Be：0.0001％～0.1％、Sr：0.0001％～0.1％、Bi：0.0001％～0.1％、Na：0.0001％～0.1％、Ca：0.0001％～0.05％中的1种或者2种以上，这些微量元素能够通过Si粒子的微细分散、液相的流动性提高等而改善接合性。此外，在添加Be、Sr、Bi、Na、Ca中的1种或者2种以上的情况下，从兼顾耐腐蚀性和制造容易性的方面考虑，各添加成分全都优选在上述成分范围内。

B.液相的质量比的范围

在本发明涉及的铝合金与铜合金的渗出接合中，需要在相对于作为一方的被接合构件的铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比(以下，记为“液相率”)成为5％以上且35％以下的温度进行接合。如果液相率超过35％，则所生成的液相的量过多，铝合金会无法维持形状而产生大的变形。另一方面，在液相率小于5％时，接合变得困难。优选的液相率为5～30％，更优选的液相率为10～20％。

由于这样的接合行为，而在接合工序后几乎不发生接合部位附近的形状变化。即，在本发明涉及的接合方法中几乎不发生焊接法的焊道、硬钎焊法中的角焊缝那样的接合后的形状变化。尽管如此，也能够与焊接法、硬钎焊法同样地实现利用金属结合的接合。因此，在产品设计中需要考虑该减少部分。在本发明的渗出接合中，由于接合后的尺寸变化极小，因此能够实现高精度的产品设计。

另外，测定加热中的实际液相率是非常困难的。于是，本发明中规定的液相率通常可以利用平衡状态图，基于合金组成和最高达到温度，利用杠杆原理(杠杆定律)来求出。在状态图已清楚的合金体系中，可以使用该状态图，利用杠杆原理来求出液相率。另一方面，对于平衡状态图未公开的合金体系，利用平衡计算状态图软件来求出液相率。在平衡计算状态图软件中，安装有采用合金组成和温度，利用杠杆原理来求出液相率的组件。平衡计算状态图软件有Thermo-Calc Software AB公司制的Thermo-Calc等。在平衡状态图已清楚的合金体系中，即使使用平衡计算状态图软件来计算液相率，也得到与根据平衡状态图利用杠杆原理来求出液相率的结果相同的结果，因此为了简便化，也可以利用平衡计算状态图软件。

C.氧化皮膜的破坏方法

在铝合金的表层上形成有牢固的氧化皮膜，由此接合受到阻碍。因此，在接合中需要破坏氧化皮膜。因此，接下来，说明除去氧化皮膜的具体的方法。另外，在以下的说明中对铝合金的氧化皮膜的破坏进行说明，但铝合金的氧化皮膜非常牢固，与铝合金相比，铜合金通常即使产生氧化皮膜，氧化皮膜也容易被还原、破坏。因此，如果铝合金的氧化皮膜被破坏，则铜合金的氧化皮膜也同时被破坏，而能够实现接合。

C-1.利用焊剂的氧化皮膜的破坏

本方法为了破坏氧化皮膜，至少对接合部涂布焊剂。焊剂可使用铝合金的硬钎焊中所使用的KAlF₄、K₂AlF₅、K₂AlF₅·H₂O、K₃AlF₆、AlF₃、KZnF₃、K₂SiF₆等氟化物系焊剂，Cs₃AlF₆、CsAlF₄·2H₂O、Cs₂AlF₅·H₂O等铯系焊剂，或者KCl、NaCl、LiCl、ZnCl₂等氯化物系焊剂。这些焊剂在渗出接合中液相熔融之前或者达到接合温度之前熔融，并与氧化皮膜反应而破坏氧化皮膜。

进而在该方法中，为了抑制氧化皮膜的形成，在氮气、氩气等非氧化性气氛中进行接合。特别是在使用氟化物系焊剂的情况下，优选在将氧浓度抑制为250ppm以下、将露点抑制为-25℃以下的非氧化性气氛中进行接合。

此外，在使用氟化物系焊剂的情况下，如果在一方的被接合构件的铝合金中含有超过0.5质量％的Mg，则焊剂与Mg反应而焊剂的氧化皮膜破坏作用受损。考虑到该方面，将使用焊剂时的一方的被接合构件的铝合金的Mg浓度的上限限制为0.5％。

C-2.利用Mg的吸气(getter)作用的氧化皮膜的破坏

该方法中，适用铝合金的Mg含量为0.2％～2.0％的材料，在这种情况下，即使不对接合部涂布焊剂，也能够破坏氧化皮膜而实现接合。此时，铝合金熔融而液相出现在表层时，通过从铝合金中蒸发的Mg的吸气作用而氧化皮膜被破坏。铝合金中，在Mg小于0.2％时无法期待Mg的吸气作用。如果超过2.0％，则如上所述轧制变得困难，无法制造材料。

D.接合条件

本发明涉及的渗出接合法通过以上说明的基本的构成，能够使被接合构件的变形为最小限度的同时进行可靠的接合。在此，本发明中，作为考虑到维持被接合构件的形状的接合条件，通过适当地设定接合时间以及对两个被接合构件施加的应力、接合时的加热温度，能够得到理想的接合。

D-1.维持形状所需的接合时间

在本发明中，接合时间是指，作为产生液相的一方的被接合构件的铝合金中的液相率为5％以上的时间。并且，该接合时间优选为3600秒以内。如果设为3600秒以内，则能够得到与接合前相比形状变化少的接合体，进而如果设为1800秒以内，则能够得到形状变化进一步少的精致的接合体。

此外，接合时间优选为30秒以上，如果为30秒以上，则能够得到可靠地接合的接合体，进而如果为60秒，则能够得到进一步可靠地接合的接合体。

D-2.接合时对两个被接合构件施加的应力

在本发明的接合中，只要在接合部两个被接合构件相接，则并不一定需要对接合面施加压力。但是，在实际的产品制造过程中，为了将被接合构件彼此固定或者缩小间隙，用夹具等对两个被接合构件施加应力的情况多。此外，也因自重而在被接合构件内产生应力。

此时，在各被接合构件内的各部位产生的应力根据形状和载荷求出。该应力可以使用例如结构计算程序等来计算。在本发明中，当将在接合时产生液相的被接合构件的各部位产生的应力之中最大者(最大应力)设为P(kPa)、将作为该被接合构件的铝合金中的液相率设为V时，优选以满足P≤460-12V的方式进行接合。该式的右边所示的值为极限应力，如果超过该极限应力的应力施加到产生液相的被接合构件，则即使液相率为35％以内，也有可能对被接合构件产生大的变形。

D-3.接合时的加热温度

本发明的接合中，在接合时的加热温度为548℃以上时，由于铝合金与铜合金的共晶反应，有可能被接合构件发生变形，因此铝合金与铜合金的接合时的加热温度优选小于548℃。

实施例

以下，基于实施例和比较例详细说明本发明。以下，准备多个铝合金和铜合金，应用本发明涉及的渗出接合法进行接合，并进行接合性的评价(第1实施方式)。此外，还进行了关于铝合金的变形率的评价的详细研究(第2实施方式)。

第1实施方式(实施例1～49、比较例1～8)

在表1中示出用作一方的被接合材料的铝合金的组成。在调制表1中所示的合金铸块后，通过热轧及冷轧得到厚度为2mm的轧制板。将该轧制板置于矫平机(leveller)后，在380℃退火2小时，作为轧制板试样。

[表1]

在表2中示出用作另一方的被接合构件的铜合金的组成。在调制表2中所示的合金铸块后，通过热轧及冷轧得到厚度为3mm的轧制板。

[表2]

使用如上述那样制作的铝合金和铜合金的轧制板试样，进行接合试验，并评价接合率和变形率。在该接合试验中，首先，从上述轧制板试样切出宽度20mm×长度50mm的两块板，利用铣刀使各自的端面平滑，将铝合金作为上板、将铜合金作为下板进行组合，制作图4所示的倒T字型接合试验片。在表3中示出各试验片的上板与下板的组合。在该接合试验片的接合面上，涂布氟化铯系或者氯化物系焊剂或者未涂布焊剂。将焊剂涂布的有无与种类示于表3。这些表中，“Cs”表示氟化铯系焊剂(CsAlF₄)，“Cl”表示氯化物系焊剂(含有40质量％以上ZnCl₂，使其他成分为NaCl-KCl-LiCl-LiF。)，“-”表示未涂布焊剂的情况。

然后，在氮气气氛中、氩气气氛中或真空气氛中，将上述试验片升温至规定的温度，在该温度(表3中所示的接合温度)保持规定的时间后，在炉中进行自然冷却。氮气气氛及氩气气氛控制为氧浓度为100ppm以下且露点为-45℃以下。真空气氛控制为10^-5torr。在任一种气氛中，升温速度在500℃以上时均设为10℃/分钟。然后，利用接合加热后的试验片，如下评价接合率、变形率、综合评价。

(1)接合率评价

如下求出接合率。使用超声波探伤装置，测定在接合部中被接合的部分的长度。将倒T字试验片的接合部的全长设为50mm，根据{在接合部中被接合的部分的长度(mm)/50(mm)}×100来计算接合率(％)。将接合率为95％以上判定为◎、90％以上且小于95％判定为○、25％以上且小于90％判定为△、小于25％判定为×。

(2)变形率评价

从表1中所示的组成的上述轧制板试样切出宽度10mm×长度30mm的板，作为变形率测定用试验片。如图5(a)所示，将该试验片以具有突出长度20mm的方式安装设置于下垂试验用夹具(在图中，设置有3块试验片)。根据弯矩M和剖面系数Z，如下求出在下垂试验那样的悬臂梁的形状时的最大应力P(N/m²)。

P＝M/Z＝(W×I²/2)/(bh²/6)

＝[(g×ρ×I×b×h/I)×I²/2]/(bh²/6)

＝3×g×ρ×I²/h

M：弯矩(N·m)

等分布载荷的悬臂梁时W×I²/2

Z：剖面系数(m³)

剖面形状为长方形时bh²/6

W：等分布载荷(N/m)

g：重力加速度(m/s²)

ρ：铝的密度(kg/m³)

I：突出长度(m)

b：板宽度(m)

h：板厚(m)

另外，最大应力P施加到突出部的根部。在该试验中，施加到试验片的最大应力P通过将数值代入上式来计算，其结果是31kPa。这样的应力P在后述的第2实施方式中也相同。在表3中所示的气氛中，将该试验片加热至规定的温度，并在该温度(同一表中所示的接合温度)保持同一表中所示的规定的时间后，在炉中进行自然冷却。氮气气氛及氩气气氛控制为氧浓度为100ppm以下且露点为-45℃以下。真空气氛控制为10^-5torr。在任一种气氛中，升温速度在500℃以上时均设为10℃/分钟。

利用加热后的试验片，如下求出变形率。如图5(b)所示，测定加热后的试验片的垂下量。使用突出长度(20mm)，根据{垂下量(mm)/20(mm)}×100来计算变形率(％)。将变形率为50％以下判定为◎、超过50％且70％以下判定为○、超过70％且80％以下判定为△、超过80％判定为×。

(3)综合判定

根据以上的结果，对于各评价的判定，将◎设定为5分、○设定为3分、△设定为0分、×设定为-5分，附上分数，将合计分为10分判定为◎、6分以上且9分以下判定为○、1分以上且5分以下判定为△、0分以下判定为×，进行综合判定。综合判定为将◎、○、△判定为合格，将×判定为不合格。将接合率、变形率及综合判定的结果与接合条件(温度、平衡液相率的计算值)一起示于表3。

[表3]

由表3可知，在实施例1～49中，接合加热时的铝合金中的液相率为适当的范围，因此实现良好的接合，综合判定为合格。

另一方面，从液相量的观点来看比较例，在比较例1、2、4中，在铝合金中生成的液相量过低，因此接合率变低，综合判定为不合格。此外，在比较例3中，在铝合金中未生成液相，因此未实现接合，综合判定为不合格。进而，在比较例5、6中，在铝合金中生成的液相量过多，因此变形率变高，综合判定为不合格。

另外，根据硬钎料组成与焊剂使用的有无之间的关系，在比较例7中，虽然铝合金的Mg含量小于0.2％，但由于未涂布焊剂，因此未实现接合，综合判定为不合格。进而，在比较例8中，虽然铝合金的Mg含量超过0.5％，但由于涂布了焊剂，因此未实现接合，综合判定为不合格。

第2实施方式(实施例50～64、参考例1～4)

在此，进行下垂试验，评价在加热中被接合构件可承受的应力P。就该评价而言，在第1实施方式中的评价中，选择综合评价成为合格的条件(合金、加热条件)，仅对铝合金的变形率进行更详细的评价。对于试验片，选择并使用表1的铝合金。试验片制成板厚1mm、宽度15mm、长度60mm。对于该试验片，将突出长度改变为20～50mm，安装并设置于图5(a)所示的下垂试验用夹具。

就具体的试验方法而言，在氮气气氛中，将该试验片加热至规定的温度，并在该温度保持180秒后，在炉中进行自然冷却。氮气气氛控制为氧浓度为100ppm以下且露点为-45℃以下。升温速度在500℃以上时设为10℃/分钟。

利用加热后的试验片，如下求出变形率。如图5(b)所示，测定加热后的试验片的垂下量。使用各突出长度(20mm)，根据{垂下量(mm)/突出长度(mm)}×100来计算变形率(％)。将变形率小于50％判定为◎、50％以上且小于70％判定为○、70％以上判定为×。将◎和○判定为合格、×判定为不合格。将变形率、突出长度、应力以及极限应力与加热条件(加热温度、液相率、在加热温度的保持时间)一起示于表4。

[表4]

根据表4，在实施例50～64中，应力P(kPa)为将V(％)作为液相率时的极限应力(460-12V)以下。其结果是，在这些实施例中，垂下量相对于突出长度均小于70％，实现良好的变形率。与此相对，在参考例1～4中，应力P变得比极限应力(460-12V)大。其结果是，垂下量相对于突出长度均为70％以上，变形率大。

由以上的结果可确认到，如果对被接合构件施加的应力P为极限应力(460-12V)以下，则构件的接合前后的变形被抑制为5％以内，能够制作精度高的结构物。

产业可利用性

根据本发明，涉及利用良好的接合性且因接合引起的变形几乎没有的、可靠性高的新的方法来接合的铝合金与铜合金的接合体及其接合方法，其工业价值大。根据本发明，能够高效地制造具备接合位置多、具有复杂的形状等特征的构件、元件，例如用于制冷空调装置的制冷回路中的翅片管型热交换器、配管等热交换装置等的接合体。

Claims (9)

1.一种由铝合金与铜合金构成的接合体，其特征在于，该接合体是以铝合金为一方的被接合构件、以铜合金为另一方的被接合构件，将所述一方的被接合构件与另一方的被接合构件金属性接合的接合体，所述一方的被接合构件由含有Cu：3.0质量％～8.0质量％以及Si：1.5质量％～10质量％、剩余部分以Al和不可避免杂质形成的铝合金构成，当将Cu浓度以质量％计设为C、Si浓度以质量％计设为S时，满足C+2.4×S≥7.8，所述另一方的被接合构件为固相线温度比所述一方的被接合构件高的铜合金，并且，将所述一方的被接合构件与另一方的被接合构件进行接合时的加热温度为大于500℃、小于548℃。

2.根据权利要求1所述的由铝合金与铜合金构成的接合体，所述一方的被接合构件由进一步含有Mg：0.05质量％～2.0质量％、Ni：0.05质量％～2.0质量％以及Zn：0.05质量％～6.0质量％中的1种或2种以上的铝合金构成。

3.一种铝合金与铜合金的接合方法，其特征在于，是权利要求1或2所述的由铝合金与铜合金构成的接合体的接合方法，作为所述一方的被接合构件的铝合金中，Mg被限制为0.5质量％以下，在相对于作为所述一方的被接合构件的铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比成为5％以上且35％以下的温度，在接合构件间涂布有焊剂的状态下，在非氧化性气氛中进行接合。

4.一种铝合金与铜合金的接合方法，其特征在于，是权利要求1或2所述的由铝合金与铜合金构成的接合体的接合方法，作为所述一方的被接合构件的铝合金含有Mg：0.2质量％～2.0质量％，在相对于作为所述一方的被接合构件的铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比成为5％以上且35％以下的温度，在非氧化性气氛中进行接合。

5.根据权利要求3或4所述的铝合金与铜合金的接合方法，在作为一方的被接合构件的铝合金中，相对于铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比为5％以上的时间为30秒以上且3600秒以内。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的铝合金与铜合金的接合方法，当将在作为一方的被接合构件的铝合金中产生的最大应力以kPa计设为P、相对于所述铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比以百分比计设为V时，在满足P≤460-12V的条件下进行接合。

7.一种铝合金与铜合金的接合方法，其特征在于，是权利要求1或2所述的由铝合金与铜合金构成的接合体的接合方法，作为所述一方的被接合构件的铝合金含有Mg：0.2质量％～2.0质量％，在相对于作为所述一方的被接合构件的铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比成为5％以上且35％以下的温度，在真空中进行接合。

8.根据权利要求7所述的铝合金与铜合金的接合方法，在作为一方的被接合构件的铝合金中，相对于铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比为5％以上的时间为30秒以上且3600秒以内。

9.根据权利要求7所述的铝合金与铜合金的接合方法，当将在作为一方的被接合构件的铝合金中产生的最大应力以kPa计设为P、相对于所述铝合金的全部质量该铝合金内生成的液相的质量之比以百分比计设为V时，在满足P≤460-12V的条件下进行接合。