CN104470667A

CN104470667A - 铝材的钎焊方法以及钎焊结构体

Info

Publication number: CN104470667A
Application number: CN201380035359.6A
Authority: CN
Inventors: 江户正和; 三宅秀幸; 秋山晶俊; 野村祐司; 能濑宪宏; 天野宏纪
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd; Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Altamira Co ltd; Taiyo Nippon Sanso Corp; MA Aluminum Corp; MMA Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2033-11-22
Also published as: US9033206B2; EP2803438B1; WO2014097820A1; JP5352001B1; JP2014121728A; EP2803438A1; US20150017470A1; EP2803438A4; CN104470667B

Abstract

为了能够良好地进行不需要钎剂和真空设备的无钎剂钎焊，将具备Al-Si-Mg系钎料的铝合金材料于钎焊炉内升温时在至少450℃到钎料熔融前为止的温度范围内，在氧浓度适当地在50ppm以下的第1惰性气体气氛中进行加热；在至少钎料开始熔融的温度以上，在氧浓度适当地在25ppm以下、氮气浓度适当地在10体积％以下的第2惰性气体气氛中进行加热，以此不使用钎剂地利用上述Al-Si-Mg系钎料接合包括铝合金材料的钎焊对象物；通过控制钎焊过程中的气氛中的氧浓度和氮浓度，与以往的无钎剂钎焊法相比，可极力抑制成本增加，飞跃性地提高接合部的可靠性。

Description

铝材的钎焊方法以及钎焊结构体

技术领域

本发明涉及一种使用Al-Si-Mg系钎料将含有铝合金材料的钎焊对象物不使用钎剂地进行接合的铝材的钎焊方法，以及通过该钎焊方法接合的钎焊结构体。

背景技术

以散热器或电容器为首，以中间冷却器等为代表的汽车用热交换器或其它以铝合金制造的热交换器或散热器等中，目前，在惰性气体气氛下使用非腐蚀性的氟化物类钎剂进行钎焊，或在钎料中添加0.5～1.5质量％左右的Mg并在真空气氛下进行钎焊的工艺成为主流。

在使用上述钎剂的情况下，通常将钎焊对象构件以冲压成形等进行加工后，制成所希望的组装状态，将钎剂粉末溶解在溶剂中的混悬液涂布在组装体上并使其干燥，利用高纯度氮气在非氧化性气氛中进行加热钎焊。在该情况下，存在使用钎剂本身或者其涂布工序的设置或管理需要成本的问题。

此外，已知钎剂的一部分在钎焊加热过程中蒸发，附着、堆积在炉内壁上，以除去堆积物为目的的定期的炉的维护也会产生必要成本。并且现今，伴随着促进汽车的轻量化，也要求汽车用热交换器的材料进一步薄壁、高强度化。铝材料的高强度化中，在铝合金中添加Mg是非常有效的，但由于在使用钎剂的钎焊中Mg和钎剂进行反应，生产高熔点的MgF2，其成为阻碍钎焊的要素，且会消耗材料中的Mg，因此存在特意添加的Mg对高强度化没有帮助的问题。即，现状是在钎剂钎焊中对产品中的Mg的添加部位和量有限制，不能积极地作为材料的高强度化方法使用。此外，近年在混合动力车或电动汽车所使用的逆变器冷却器等中，由于钎剂残渣自身阻碍了半导体部件的可焊性等理由，有时钎剂的使用受到限制。

另一方面，在真空钎焊中，添加在钎料中的Mg在钎焊升温过程中从材料中蒸发，此时，破坏了作为阻碍钎焊的要素的铝材料表面的氧化膜，通过在气氛中与水分或氧进行结合的消气剂的作用，将炉内气氛设为能够钎焊的状态。在本方法中，钎剂涂布工序不是必需的，真空炉是昂贵的设备，存在产生炉的气密性的管理等相应成本的问题。此外，在汽车用热交换器等中，以确保产品的耐腐蚀性的目的添加Zn，但由于在真空加热下Zn会蒸发，因此存在材料中未残留足够的Zn而不能确保足够的耐腐蚀性的缺点。而且，由于炉的内壁上会堆积蒸发了的Mg或Zn，还需要定期进行炉内清扫。

对此，最近提出了作为解决上述问题的钎焊法的大气压下的无钎剂钎焊(参照专利文献1～5)。

例如专利文献1中，提出了在被钎焊构件或除此以外的部位上配置含Mg物，并通过覆盖被钎焊物来进行非氧化性气氛大气压下的无钎剂钎焊。

在专利文献2中，提出了在炉内利用事先在钎焊炉内进行了加热的挡风夹具来覆盖被钎焊构件这样的结构，以此改善了升温速度的下降。

另一方面，作为不需要覆盖的无钎剂钎焊，在专利文献3中，提出了在包覆材料的钎料中添加Mg，对以该包覆材料成形的热交换器管的内侧在惰性气氛中、大气压下进行无钎剂钎焊的方法。

此外，作为同样不需要覆盖的钎焊，在专利文献4中，还提出了在钎料表面上包覆抗氧化层，通过将该包覆材料设为层积结构，使大气气氛中的钎焊成为可能。

进一步，在专利文献5中，提出了如果在芯材的表面上包覆由Al-Si-Mg系合金构成的钎料，并且在钎焊前对材料表面进行酸清洗来将氧化膜的厚度设为以下，则能够在非氧化性气氛中进行无钎剂钎焊。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平9－85433号公报

专利文献2：日本专利特开2006-175500号公报

专利文献3：日本专利特许第4037477号公报

专利文献4：日本专利特许第3701847号公报

专利文献5：日本专利特开平10－180489号公报

专利文献6：国际公开第2012-057197号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在专利文献1所提出的技术中必须进行覆盖，需要根据产品尺寸分别准备覆盖，并需要准备在量产中预计的使用个数，还需要进行覆盖的维护等，在量产的应用中存在花费工夫和成本的问题。此外，还存在覆盖导致被钎焊物的升温速度下降而使生产性下降的问题。

此外，在专利文献2示出的方法中，需要在炉内设置控制挡风夹具的动作的机器，存在设备的导入和维持花费成本和工夫的问题。

此外，不需要进行覆盖而能够在大气压下进行钎焊的专利文献3～5中还存在以下技术问题。

在专利文献3所提出的方法中，管子外面和翅片的接合使用钎剂，存在不能完全解决由于使用钎剂而导致的缺点的问题。

此外，在专利文献4所提出的技术中，对于以往的真空钎焊或纳克洛克(ノコロック，NOCOLOK)钎焊所使用的材料，需要准备在钎料表面设置了抗氧化层的包覆材料，存在材料成本变高的问题，而且还存在产品形状被层积结构所限制的通用性的问题。

而且，在专利文献5示出的方法中，酸清洗的工序管理繁杂，存在酸清洗工序部分的成本增加的问题。

而且，在以往的无钎剂钎焊法中，由于钎焊热处理时没有充分破坏、分解钎料表面的氧化皮膜，存在发生接合不良、接合强度显著下降的问题。此外，如果制造工序中或钎焊热处理时的气氛中的氧浓度高则构件中的Mg和气氛中的氧发生反应，存在Mg的氧化皮膜(MgO)生长、接合率显著下降而不能得到稳定的接合状态的问题。

鉴于这样的问题，本发明的目的在于提供一种不产生钎剂涂布工序或真空设备等的导入运用成本、钎焊时所使用的覆盖等辅料成本、材料酸清洗等新的工序成本，且不论热交换器等形状在所有部位都能得到稳定的接合状态的铝材的通用的无钎剂钎焊方法。

解决技术问题所采用的技术方案

铝非常容易通过下述(1)式的反应发生氧化，一旦形成氧化皮膜则钎焊性下降。

2Al+3/2O₂→Al₂O₃ (1)

在无钎剂钎焊中，需要接合部的氧化皮膜从致密的膜状形态尽可能分解为细微的粒子状，使熔融钎料的浸润性和流动性提高。此外，从提高钎焊性的方面来看，确认炉内气氛中的氧浓度的下降是有效。

即使在为了分解氧化皮膜而在钎料或钎焊对象构件等材料中添加Mg的情况下，如果钎焊时气氛中的氧浓度高，则如下述(2)式所示，由于促进了构件中的Mg的氧化，在表面上厚实地形成了稳定的MgO氧化物层，因此钎焊性显著下降。钎焊时在高温下越是进行长时间保存则表面的氧化皮膜越是生长，但氧化反应在550℃以上急剧发展，即使为固相也发生该反应。

Mg+1/2O₂→MgO (2)

另一方面，在氧浓度低的状态下，如下述(3)式所示，铝表面的氧化膜Al₂O₃由于材料中的Mg而被还原分解，变化为粒状的MgAl₂O₄，作为细微的氧化物而分散，可进行良好的接合。

3Mg+4Al₂O₃→3MgAl₂O₄+2Al (3)

因此，为了得到良好的接合状态，理想的是尽可能将气氛中的氧浓度控制在低水平。

在氧浓度的下降中，通常使用最廉价的氮气，但认为由于在含有Mg的熔融钎料中表面氧化皮膜为被破坏的活性状态，如下述(4)式所示，钎料熔融时与气氛中的氮发生反应，在熔融钎料表面形成以氮化物为主体的反应层，间隙填充性下降，钎料的浸润性显著下降。但是，由于该反应为熔融钎料(液相)和气氛气体(气相)的反应，如果是固相状态则不发生反应，因此在炉内的钎料熔融区域中使气氛中的O₂、N₂浓度下降是重要的。

M(Al,Mg,Si)+N₂→M_xN_y (4)

认为在上述(1)～(4)式的反应中，容易按照(2)、(1)、(3)、(4)的顺序发生反应。

在N₂气体以外，作为对改善钎焊性有效的气体，提出了氩(参照专利文献6)，但由于与N₂相比氩价格高，将增大钎焊的成本。

另外，N₂气体的上述反应是熔融钎料(液相)和气氛气体(气相)的反应，如果是固相状态则不发生反应，因此在炉内的钎料熔融区域中使气氛中的O₂、N₂浓度下降是重要的。

因此，本发明人对上述技术问题进行认真研究的结果是，发现了通过在Al-Si系钎料中添加适当量的Mg，在钎焊升温过程中根据温度范围对炉内的氧浓度以及氮气浓度进行最优管理，可在抑制成本增加的基础上显著改善接合状态，从而完成了本发明。

即，本发明1的铝材的钎焊方法的特征在于，将具备Al-Si-Mg系钎料的铝合金材料于钎焊炉内升温时在至少450℃到钎料熔融前为止的温度范围内，在氧浓度为第1规定值以下的第1惰性气体气氛中进行加热；在至少钎料开始熔融的温度以上，在氧浓度为低于第1规定值的第2规定值以下、氮气浓度为规定浓度以下的第2惰性气体气氛中进行加热，不使用钎剂地利用上述Al-Si-Mg系钎料来接合包括上述铝合金材料的钎焊对象物。

本发明2的铝材的钎焊方法的特征在于，在上述本发明1中，上述Al-Si-Mg系钎料和上述铝合金材料是将上述铝合金材料作为芯材进行包覆而构成钎料片。

本发明3的铝材的钎焊方法的特征在于，上述本发明1或2中，上述第1规定值为50ppm，上述第2规定值为25ppm，上述氮气浓度的规定浓度为10体积％。

本发明4的铝材的钎焊方法的特征在于，上述本发明1至3的任一项中，上述第2惰性气体气氛将稀有气体或含有稀有气体的混合气体作为气氛气体。

本发明5的铝材的钎焊方法的特征在于，上述本发明4中，上述稀有气体为氩。

本发明6的铝材的钎焊方法的特征在于，上述本发明1至5的任一项中，上述第1惰性气体气氛是用氮气对大气气氛进行了置换的气氛，上述第2惰性气体气氛是用稀有气体或含有稀有气体的混合气体对上述第1惰性气体气氛进行了置换的气氛。

本发明7的铝材的钎焊方法的特征在于，上述本发明1至6的任一项中，以质量％计，上述钎料含有5.0～13.0％的Si、0.1～3.0％的Mg，余量由Al和不可避免的杂质构成。

本发明8的铝材的钎焊方法的特征在于，上述本发明7中，以质量％计，上述钎料还含有0.0001～0.1％的Be、0.01～0.3％的Bi、0.002～0.3％的Ca中的1种或2种以上。

本发明9的铝材的钎焊方法的特征在于，上述本发明1至8的任一项中，以质量％计，上述铝合金材料具备以下组成：含有0.2～2.5％的Mn、0.05～1.0％的Cu、0.1～1.0％的Si中的1种或2种以上，余量由Al和不可避免的杂质构成。

本发明10的铝材的钎焊方法的特征在于，上述本发明1至9的任一项中，以质量％计，上述铝合金材料具备以下组成：含有0.01～1.0％的Mg，还含有0.2～2.5％的Mn、0.05～1.0％的Cu、0.1～1.0％的Si中的1种或2种以上，余量由Al和不可避免的杂质构成。

本发明11的钎焊结构体的特征在于，钎焊对象物通过上述本发明1至10的任一项中的钎焊方法被接合。

由于在钎焊加热时铝构件的氧化随着温度的上升而发展，因此气氛中的氧浓度的下降是必须的；如果是在钎料熔融前的阶段，则由于铝和氮气不具有反应性，因此使用最廉价的氮气来抑制氧化在成本上是有利。但是，由于如果钎料熔融后气氛中的氮气浓度高则会在熔融钎料的表面形成氮化物层，钎料的浸润性显著下降，不能得到充分接合。即，与氮的反应层是液相的熔融钎料和气相的氮气的反应，如果采用本发明，通过控制钎料熔融前的氧浓度和气氛、以及钎料熔融后的气氛中的氧浓度和氮浓度，可提高接合的稳定性并减少昂贵的氩气等的使用量，可实现钎焊性和成本的兼顾。但是，在能够减少氩气等的使用量的情况下由第1惰性气体气氛设为含有氩气等惰性气体气氛也是有效的。另外，第1惰性气体气氛和第2惰性气体气氛中的惰性气体可以是同一种类或不同种类的。

以下对本发明所规定的条件进行说明。

(钎焊过程的气氛控制)

450℃～钎料熔融前为止的温度范围

·氧浓度以及惰性气体气氛(第1惰性气体气氛)

在450℃以上的钎焊加热中材料表面的氧化皮膜生长，为了抑制钎焊性下降需要控制氧浓度。虽然氧浓度高也能够进行接合，但根据接合部的形状，接合率或接合强度下降。

另外，由于在钎料熔融前氮气和铝材不具有反应性，设为廉价的氮气气氛可使氧浓度下降，在成本上是有利的，对惰性气体的种类没有特别的规定。另外，在使用任意的惰性气体的情况下，不需要对氮气浓度进行特别限制。

对于第1惰性气体气氛，如果在钎料熔融前则对其温度上限没有特别限定，但理想的是尽可能设为接近钎料开始熔融的温度，更理想的是设为钎料即将熔融的温度。

第1惰性气体气氛中的氧浓度将低于第2惰性气体气氛中的氧浓度的规定值的规定值作为上限。由于固相中的氧化生长抑制，因此第1惰性气体气氛的氧浓度限制可比熔融时的氧化抑制缓和。具体而言，例如氧浓度设为50ppm以下。在超过50ppm的氧浓度中，钎焊加热时Al或Mg的氧化皮膜的生长加剧，由于钎料熔融时的浸润性下降，因而接合状态变得不稳定，尤其是间隙填充性和接合强度下降。另外，温度越高的区域氧浓度越低会抑制氧化皮膜的生长。为此在500℃以上至钎料熔融为止的温度范围中，可将氧浓度限定为25ppm以下。另外，第1惰性气体气氛的氧浓度更理想的是20ppm以下。

气氛中的氧浓度越是下降则接合率越是提高，但需要提高炉的气密性和显著增加惰性气体使用量，成为了成本增加的要素。

至少钎料开始熔融的温度以上

·氧浓度以及氮气浓度(第2惰性气体气氛)

在钎料开始熔融的温度以上，作为第2惰性气体气氛，对氧浓度和氮气浓度进行限制。第2惰性气体气氛可从低于钎料开始熔融的温度开始。

如果生成熔融钎料，则会显著促进与气氛中的气体的反应。即，如果钎料开始熔融的温度范围以上的氧浓度和氮浓度不下降，则形成反应层，浸润性显著下降。在为含有Mg的钎料的情况下，由于钎料表面发生活性化，因此不仅需要控制氧浓度，还需要对氮浓度进行控制，抑制反应层的生长。

由于存在熔融时的氧化抑制，因此可将第2惰性气体气氛中的氧浓度定为低于第1惰性气体气氛中的氧浓度的规定值的规定值。具体而言，例如设为25ppm以下。在超过25ppm的氧化浓度中，由于镁的氧化膜(MgO)显著生长，因此充分进行(3)式的反应变得困难。更理想的氧浓度为20ppm以下。但是，由于氧浓度的进一步下降会导致炉的气密性提高和惰性气体使用量的增加，因此成为成本增加的要素。

此外，在第2惰性气体气氛中，通过限制氮浓度来将其设为使(4)式的反应不能进行的条件，排除因气氛气体而导致的钎焊性阻碍要素。具体而言，例如将气氛中的氮浓度设为10体积％以下。如果超过10体积％，则(4)式的反应变得容易进行，显著促进氮化物层的生长，钎焊性下降。更好的是设为5体积％以下。如果气氛中的氮气浓度进一步下降则会提高接合率，但由于会增加昂贵的氩或氦等惰性气体的使用量，从成本方面来看并不理想。

另外，作为用于形成第2惰性气体气氛的气体可例举与铝不具有反应性的氩、氦，氙等稀有气体的1种或混合气体，但从成本方面来看最理想的是氩。另外，还可在不同时机使用不用的稀有气体。

即，通过仅在钎料熔融的区域高效地利用气体氩、氦，可减少这些气体的使用量，实现钎焊性的提高和成本方面的兼顾。

作为得到上述气氛的方法，有在炉内设置隔板、对气体的通入方法进行最优化等多种方法，因此在此对钎焊炉的结构等没有特别的规定。此外，为了降低成本对使用后的氩气进行回收、再循环的方法等也是有效的。

另外，在第1惰性气体气氛和第2惰性气体气氛中氧浓度的规定值是不同的，但对浓度本身的大小关系没有特别的限定。但是，第1惰性气体气氛通常可通过以氮气等惰性气体对大气气氛进行置换而得，第2惰性气体气氛可通过由第1惰性气体气氛进行的气氛调整而得，因此优选第1惰性气体气氛的氧浓度高于第2惰性气体气氛的氧浓度。

此外，可将第1惰性气体气氛、第2惰性气体气氛设为大气压，但为了保持气氛可以设为加压状态，例如可以设为1.2气压以下的加压状态。

本发明中，对钎料以及铝合金材料的成分没有特定的限定，以下例示优选的组成。以下成分均以质量％表示。

另外，钎料和铝合金材料可作为将铝合金材料作为芯材被钎料包覆了的钎料片提供。除此之外，也可以将钎料单体或铝合金材料单体作为钎焊结构构件，与上述钎料片等进行组合来使用。

(钎料合金成分)

Mg：0.1～3.0％

钎料中的Mg通过还原在材料表面上生成的致密的氧化皮膜(Al₂O₃)使其成为细微的粒子状氧化物，来提高钎料的浸润性和流动性，提高接合率。其结果是增加了接合界面上的金属/金属接合面积，提高接合强度。为了起到这些作用，优选0.1％以上的含量，如果含量低于0.1％则由于Al₂O₃氧化皮膜的还原、分解作用不充分而难以得到充分的接合状态。另一方面，如果含量超过3.0％，则钎料的强度增加，压延变得困难。此外，Mg的氧化皮膜也容易厚实地生长，钎焊性受到阻碍。为此，Mg的含量优选上述范围。另外，以相同的理由，更优选将下限设为0.25％，将上限设为2.0％。

Si：5.0～13.0％

通过在Al钎料中含有Si，可使其熔点下降，Si是在钎焊温度下作为钎料溶融、形成规定的接头所必需含有的元素。此外，存在于钎料表面的Si粒子上铝的致密的氧化皮膜的生长被抑制，生成氧化皮膜的缺陷部。即，即使钎焊热处理中的铝材料表面的氧化皮膜是厚膜，也由于从Si粒子的周边发生熔融钎料的渗出，以该部位为起点氧化皮膜的破坏和分解加剧，熔融钎料的浸润性提高，因而能够得到更稳定的接合状态。为了得到这些作用优选5.0％以上的含量。如果含量低于5.0％则由于生成的液相量不足而不能得到充分的接合。另一方面，如果超过13.0％则初晶Si急剧增加，在作为材料的加工性变差的同时，钎焊时会显著促进接合部的钎料侵蚀。为此，Si的含量优选上述范围。另外，以相同的理由，更优选将下限设为6.5％，将上限设为11.0％。

Be：0.0001～0.1％

Be由于可抑制形成在熔融钎料的表面上的以Mg为主体的反应层(氧化物或氮化物)的生成和生长，即使在钎料熔融时的气氛中的氧浓度或氮浓度高的情况下也可容易地得到良好的接合，因此可根据需要含有。为了得到上述作用，优选含有0.0001％以上。如果含量低于0.0001％则效果不充分。另一方面，即使含量超过0.1％效果也是饱和的。为此，Be的含量优选上述范围。另外，以相同的理由，更优选将下限设为0.0002％，将上限设为0.01％。

Bi：0.01～0.3％

Bi由于能够通过与Mg共存而使熔点下降，从低温度开始发生钎料的渗出，以该部位为起点氧化皮膜的破坏和分解加剧，熔融钎料的浸润性提高，得到更稳定的接合状态，因此可根据需要含有。为了得到上述作用优选0.01％以上的含量，如果含量低于0.01％则效果不充分。另一方面，如果含量超过0.3％，则会导致钎料的压延性下降。为此，Be的含量优选上述范围。另外，以相同的理由，更优选将下限设为0.05％，将上限设为0.2％。

Ca：0.002～0.3％

Ca由于可还原分解在钎料表面上生成的Al以及Mg的氧化皮膜、改善熔融钎料的浸润性，因此可根据需要含有。为了得到该作用，优选含有0.002％以上，如果低于0.002％则效果不充分。另一方面，如果含量超过0.3％，则会促进钎料表面的氧化，接合率下降。为此，Ca的含量优选上述范围。另外，以相同的理由，更优选将下限设为0.005％，将上限设为0.2％。

(铝合金材料成分)

Mn：0.2～2.5％

Mn作为金属间化合物结晶析出或析出，使钎焊后的强度提高。此外，还由于提高芯材的电位而提高了耐腐蚀性，因此可根据需要含有。为了得到该作用，优选含有0.2％以上，如果含量低于0.2％则上述效果不充分。另一方面，如果含量超过2.5％，则在铸造时生成巨大的金属间化合物，阻碍铸造性和压延性。为此，Mn含量优选0.2～2.5％。另外，以相同的理由，更优选将下限设为1.0％，将上限设为1.7％。

Cu：0.05～1.0％

Cu可提高对材料进行固溶、钎焊后的强度的同时，可提高芯材的电位、提高耐腐蚀性，因此可根据需要含有。为了得到该作用，优选含有0.05％以上，如果含量低于0.05％则上述效果不充分。另一方面，如果含量超过1.0％，则在铸造时会产生破裂，压延性下降。为此，Cu含量优选0.05～1.0％。另外，以相同的理由，更优选将下限设为0.1％，将上限设为0.8％。

Si：0.1～1.0％

Si在以单体固溶在基质中使材料强度提高之外，如果与Mn同时含有则作为Al-Mn-Si化合物分散，具有提高材料强度的效果。此外，如果存在Mg，则在钎焊热处理后Mg₂Si析出，通过时效固化可飞跃性地提高材料强度，因此可根据需要含有。为了得到这些作用，优选含有0.1％以上，如果含量低于0.1％则上述效果不充分。另一方面，如果含有超过1.0％，则由于熔点下降，在钎焊时芯材发生熔融。为此，Si含量优选0.1～1.0％。另外，以相同的理由，更优选将下限设为0.4％，将上限设为0.8％。

Mg：0.01～1.0％

Mg通过单独固溶强化，或者与Si同时含有、在钎焊后作为细微的金属间化合物Mg₂Si析出、通过时效固化，具有可显著提高材料强度的效果。此外，与在钎焊加热中从钎料扩散的Si一起发挥相同的强度效果。进而一部分在钎料中扩散，具有促进钎料表面的氧化膜的破坏的效果，因此可根据需要含有。为了上述作用，优选含有0.01％以上，如果含量低于0.01％则上述效果不充分。另一方面，如果含有超过1.0％，则熔点下降，在钎焊时芯材发生熔融。为此，Mg的含量设为0.01～1.0％。另外，以相同的理由，更优选将下限设为0.2％，将上限设为0.6％。

发明的效果

如上所述，如果采用本发明，通过控制钎焊过程中的气氛中的氧浓度和氮浓度，与以往的无钎剂钎焊法相比，能够极力控制成本增加，使接合部的可靠性飞跃性地提高。

附图说明

图1是本发明的实施例中的供试材料的示意图。

具体实施方式

对本钎焊所使用的铝构件的制造方法没有特别限定，但理想的是钎焊前的材料的氧化皮膜厚度尽可能地薄。由于在制造工序中的热负荷时无论如何氧化皮膜都会生长，因此理想的是热处理工序在可能的范围内以低温且短时间进行。此外，在退火等热处理时减少气氛中的氧浓度也是有效的。

以下，对本发明的一种实施方式进行说明。

可将含有5.0～13.0％的Si、0.1～3.0％的Mg，余量由Al和不可避免的杂质构成的Al-Si-Mg系钎料和作为铝合金构件的芯材通过常规方法进行制造，将两者或者在其上重叠替化材料(日文：犠牲材)等其它材料，以热轧进行包覆压延。对本发明的利用该包覆压延的制造条件没有特别限定。此外，对本发明的各层的包覆率也不作特别指定。

另外，可例示具有以下组成的芯材：以质量％计，含有0.2～2.5％的Mn、0.05～1.0％的Cu、0.1～1.0％的Si中的1种或2种以上，进一步根据需要含有0.01～1.0％的Mg，余量由Al和不可避免的杂质构成。

将热轧包覆材料进一步进行冷轧，制成规定的最终板厚，之后，根据需要可为了组织控制或调质进行热处理。

(热处理的内容)

为了调整材料的物性的中间退火和最终退火一般通过间歇式炉或连续退火炉实施，其热处理温度通常在100～420℃的范围。对本钎焊所使用的铝构件的制造方法没有特别限定，但由于上述退火时无论如何氧化皮膜都会生长，理想的是热处理工序在可能的范围内低温且短时间进行。但是，如果考虑到材料的均热，理想的是给予一定保持时间，在间歇式退火的情况下在规定温度下保持1～3小时。此外，即使退火等在大气的气氛中实施，氧化皮膜也不会显著生长，但使用DX气体(发热性转换气体)、氮气、氢气等降低炉内的氧浓度、抑制氧化皮膜的生长也是有效的。

通过常规方法得到的铝包覆材料中，上述Al-Si-Mg系钎料位于最表面，作为初期氧化膜厚为的氧化皮膜而形成。

上述铝包覆材料可与光裸翅片(bare fin)、实心材料接合管(connector)等钎焊对象构件组装，适当地构成热交换器组装体等。另外，作为钎焊对象构件可使用各种组成的铝材料，作为本发明没有特别的限定。

将上述组装体配置在设为惰性气体气氛的加热炉内。该惰性气体气氛相当于本发明的第1惰性气体气氛。惰性气体气氛通常为大气压，但也可以以热交换器内部的气体置换等为目的，包括减压工序。加热炉不一定必需具有密闭空间，只要具备钎焊材料的搬入口、搬出口即可。这样的加热炉也通过连续向炉内通入惰性气体来设置氧化抑制气氛。氮气气氛中，理想的是将氧浓度以体积比计限制在50ppm以下。

加热炉中，在达到钎料熔融温度的区域中，通过置换与熔融钎料不具有反应性的氩等稀有气体将氧浓度调整为25ppm以下、氮浓度调整为10体积％以下。稀有气体置换后的气氛相当于本发明的第2惰性气体气氛。

在上述气氛下在559～620℃下加热，进行钎焊。在钎焊中，与钎焊对象构件的接触密合部以无钎剂的方式良好地接合。

另外，在上述说明中钎料和铝合金构件作为被包覆的钎料片提供，但除此之外，也可以将钎料单体或铝合金材料单体进行组合而构成钎焊结构体。

[实施例1]

准备在表1示出的组成的芯材(相当于本发明的铝合金构件，余量为Al和不可避免的杂质)的表面上贴合了同样在表1示出的组成的钎料(余量为Al和不可避免的杂质)的铝钎料片。钎料包覆率设为10％，修饰为相当于H14的调质的0.25mm厚的O材料。将本钎料片1与JIS A3003裸材的波纹翅片2组合，对宽(W)50mm、进深(D)25mm的图1所示的形状的供试材料实施钎焊试验。波纹翅片相当于本发明的钎焊对象物。

钎料熔融为止的气氛中的氧浓度下降以氮或氩等惰性气体进行，钎料熔融区域中的气氛控制使用氩和氦及其混合气体。测定钎焊中的各温度区域的气氛中的氧浓度和氮浓度，调查与钎焊性的关系。另外，氧浓度以氧化锆式氧浓度计、氮气浓度以气相色谱分析法测定。

钎焊性用下式求出翅片的接合率来进行判断。

翅片接合率＝(翅片与管的总钎焊接合长度/翅片与管的总接触长度)×100

[表1]

符号说明

1 钎料片

2 波纹翅片

Claims

1.一种铝材的钎焊方法，其特征在于，将具备Al-Si-Mg系钎料的铝合金材料于钎焊炉内升温时在至少450℃到钎料熔融前为止的温度范围内，在氧浓度为第1规定值以下的第1惰性气体气氛中进行加热；在至少钎料开始熔融的温度以上，在氧浓度为低于第1规定值的第2规定值以下、氮气浓度为规定浓度以下的第2惰性气体气氛中进行加热，不使用钎剂地利用所述Al-Si-Mg系钎料来接合包括所述铝合金材料的钎焊对象物。

2.如权利要求1所述的铝材的钎焊方法，其特征在于，所述Al-Si-Mg系钎料和所述铝合金材料是将所述铝合金材料作为芯材进行包覆而构成钎料片。

3.如权利要求1或2所述的铝材的钎焊方法，其特征在于，所述第1规定值为50ppm，所述第2规定值为25ppm，所述氮气浓度的规定浓度为10体积％。

4.如权利要求1～3的任一项所述的铝材的钎焊方法，其特征在于，所述第2惰性气体气氛将稀有气体或包括稀有气体的混合气体设为气氛气体。

5.如权利要求4所述的铝材的钎焊方法，其特征在于，所述稀有气体为氩。

6.如权利要求1～5的任一项所述的铝材的钎焊方法，其特征在于，所述第1惰性气体气氛是用氮气置换大气气氛而得，所述第2惰性气体气氛是用稀有气体或包括稀有气体的混合气体置换所述第1惰性气体气氛而得。

7.如权利要求1～6的任一项所述的铝材的钎焊方法，其特征在于，以质量％计，所述钎料含有5.0～13.0％的Si、0.1～3.0％的Mg，余量由Al和不可避免的杂质构成。

8.如权利要求7所述的铝材的钎焊方法，其特征在于，以质量％计，所述钎料还含有0.0001～0.1％的Be、0.01～0.3％的Bi、0.002～0.3％的Ca中的1种或2种以上。

9.如权利要求1～8的任一项所述的铝材的钎焊方法，其特征在于，以质量％计，所述铝合金材料具备以下组成：含有0.2～2.5％的Mn、0.05～1.0％的Cu、0.1～1.0％的Si中的1种或2种以上，余量由Al和不可避免的杂质构成。

10.如权利要求1～9的任一项所述的铝材的钎焊方法，其特征在于，以质量％计，上述铝合金材料具备以下组成：含有0.01～1.0％的Mg，还含有0.2～2.5％的Mn、0.05～1.0％的Cu、0.1～1.0％的Si中的1种或2种以上，余量由Al和不可避免的杂质构成。

11.一种钎焊结构体，其特征在于，钎焊对象物通过权利要求1～10的任一项所述的钎焊方法被接合。