JP2000153389A - ろう材及び接合体 - Google Patents
ろう材及び接合体Info
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- JP2000153389A JP2000153389A JP10327763A JP32776398A JP2000153389A JP 2000153389 A JP2000153389 A JP 2000153389A JP 10327763 A JP10327763 A JP 10327763A JP 32776398 A JP32776398 A JP 32776398A JP 2000153389 A JP2000153389 A JP 2000153389A
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- filler metal
- brazing filler
- brazing
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 十分な強度を有すると共に、低温でのろう付
けを可能とするろう材を提供する。 【解決手段】 重量比でSi:1.5〜5.5%,Cu:10.0超(1
0.0を含まない趣旨、以下同じ)〜26.0%,Ag:0.1〜30
%,Zn:0.1〜40%未満,残部が主としてAlからなるろう
材とすること、さらには重量比でSi:1.5〜4.5%,Cu:1
0.0〜21.0%,Ag:6.0〜25%,Zn:10〜40%,残部が主と
してAlからなるろう材とすること、さらには重量比でS
i:2.5〜4.5%,Cu:15.0〜21.0%,Ag:9.0〜15%,Zn:1
0〜30%,残部が主としてAlからなるろう材とすること、
さらには上記組成に加え、Mgを重量比で0.05〜4.5%を含
むろう材とすること、さらには上記組成に加え、Fe,M
n,Ti,Cr,Niの内、少なくとも1種を総量の重量比で4%
以下含むろう材とすることである。また、それらのろう
材を用いた接合体として本発明を具現化できる。
けを可能とするろう材を提供する。 【解決手段】 重量比でSi:1.5〜5.5%,Cu:10.0超(1
0.0を含まない趣旨、以下同じ)〜26.0%,Ag:0.1〜30
%,Zn:0.1〜40%未満,残部が主としてAlからなるろう
材とすること、さらには重量比でSi:1.5〜4.5%,Cu:1
0.0〜21.0%,Ag:6.0〜25%,Zn:10〜40%,残部が主と
してAlからなるろう材とすること、さらには重量比でS
i:2.5〜4.5%,Cu:15.0〜21.0%,Ag:9.0〜15%,Zn:1
0〜30%,残部が主としてAlからなるろう材とすること、
さらには上記組成に加え、Mgを重量比で0.05〜4.5%を含
むろう材とすること、さらには上記組成に加え、Fe,M
n,Ti,Cr,Niの内、少なくとも1種を総量の重量比で4%
以下含むろう材とすることである。また、それらのろう
材を用いた接合体として本発明を具現化できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はAlもしくはAl合金を
部材とした接合におけるろう材及び接合体に関し、例え
ばAlもしくはAl合金同士、またはAlもしくはAl合金と異
種材料(例えばセラミック,Steel)の接合に用いられ
るろう材ならびに接合体に関する。
部材とした接合におけるろう材及び接合体に関し、例え
ばAlもしくはAl合金同士、またはAlもしくはAl合金と異
種材料(例えばセラミック,Steel)の接合に用いられ
るろう材ならびに接合体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、Al合金は耐食性・高熱伝導性
・軽量であることから様々な分野での利用が進んでい
る。特に、自動車部品としては熱交換器への利用や、軽
量化を目的とした動弁系部品への利用が進んでいる。こ
れら用途の場合、AlもしくはAl合金同士の接合,または
異種材料との接合により複合化して用いられる場合が多
く、その接合には、溶接,ろう付,鋳ぐるみ,はんだ付
等の各種手法が用いられている。このうち、ろう付につ
いてはJISに規格されるAl−Si系共晶ろう材(JISBA404
5)や、Cuを添加したろう材(JIS BA4145)が用いられ
ている。
・軽量であることから様々な分野での利用が進んでい
る。特に、自動車部品としては熱交換器への利用や、軽
量化を目的とした動弁系部品への利用が進んでいる。こ
れら用途の場合、AlもしくはAl合金同士の接合,または
異種材料との接合により複合化して用いられる場合が多
く、その接合には、溶接,ろう付,鋳ぐるみ,はんだ付
等の各種手法が用いられている。このうち、ろう付につ
いてはJISに規格されるAl−Si系共晶ろう材(JISBA404
5)や、Cuを添加したろう材(JIS BA4145)が用いられ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、構造材
として用いる高強度Al合金(例えばジュラルミン)や、
自動車部品で用いられているAl合金(ほとんどは鋳造材
である)の融点は、上述したようなJISろう材の融点よ
り更に低いため、実質上ろう付けは不可能である。な
お、特開平1−202393等の低融点化を図ったろう材も用
いられるが、接合強度や低温性の更なる改善が求められ
ている。
として用いる高強度Al合金(例えばジュラルミン)や、
自動車部品で用いられているAl合金(ほとんどは鋳造材
である)の融点は、上述したようなJISろう材の融点よ
り更に低いため、実質上ろう付けは不可能である。な
お、特開平1−202393等の低融点化を図ったろう材も用
いられるが、接合強度や低温性の更なる改善が求められ
ている。
【0004】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は十分な接合強度を有すると
共に、低温でのろう付けを可能とするろう材ならびにそ
のろう材を用いた接合体を提供することにある。
れたものであり、その目的は十分な接合強度を有すると
共に、低温でのろう付けを可能とするろう材ならびにそ
のろう材を用いた接合体を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段及び効果】重量比でSi:1.
5〜5.5%,Cu:10.0超(10.0を含まない趣旨、以下同
じ)〜26.0%,Ag:0.1〜30%,Zn:0.1〜40%未満,残部
が主としてAlからなるろう材とすること。さらには重量
比でSi:1.5〜4.5%,Cu超:10.0〜21.0%,Ag:6.0〜25
%,Zn:10〜40%未満,残部が主としてAlからなるろう材
とすること。さらには重量比でSi:2.5〜4.5%,Cu:15.
0〜21.0%,Ag:9.0〜15%,Zn:10〜30%,残部が主とし
てAlからなるろう材とすること。さらには上記組成に加
え、Mgを重量比で0.05〜4.5%を含むろう材とすること。
さらには上記組成に加え、Fe,Mn,Ti,Cr,Niの内、少
なくとも1種を総量の重量比で4%以下含むろう材とする
ことである。また、それらのろう材を用いた接合体とし
て本発明を具現化できる。なお「残部が主としてAlから
なる」とは、「残部がAl及び不可避的不純物からなる」
場合のほか、「残部がAl、不可避的不純物及び更に少量
の別成分(不可避的不純物ではないもの)からなる」場
合、「残部がAl及び少量の別成分(不可避的不純物では
ないもの)からなる」場合、さらには「残部がAlのみか
らなる」場合も含む趣旨である。
5〜5.5%,Cu:10.0超(10.0を含まない趣旨、以下同
じ)〜26.0%,Ag:0.1〜30%,Zn:0.1〜40%未満,残部
が主としてAlからなるろう材とすること。さらには重量
比でSi:1.5〜4.5%,Cu超:10.0〜21.0%,Ag:6.0〜25
%,Zn:10〜40%未満,残部が主としてAlからなるろう材
とすること。さらには重量比でSi:2.5〜4.5%,Cu:15.
0〜21.0%,Ag:9.0〜15%,Zn:10〜30%,残部が主とし
てAlからなるろう材とすること。さらには上記組成に加
え、Mgを重量比で0.05〜4.5%を含むろう材とすること。
さらには上記組成に加え、Fe,Mn,Ti,Cr,Niの内、少
なくとも1種を総量の重量比で4%以下含むろう材とする
ことである。また、それらのろう材を用いた接合体とし
て本発明を具現化できる。なお「残部が主としてAlから
なる」とは、「残部がAl及び不可避的不純物からなる」
場合のほか、「残部がAl、不可避的不純物及び更に少量
の別成分(不可避的不純物ではないもの)からなる」場
合、「残部がAl及び少量の別成分(不可避的不純物では
ないもの)からなる」場合、さらには「残部がAlのみか
らなる」場合も含む趣旨である。
【0006】
【作用】Cu,Si,ZnはほとんどのAl合金に含まれる元素
であり、ろう材の成分とすることにより、接合部材に対
するろう材の流動性を向上させ、フラックスレスの接合
を可能かつ強固なものとする。また、Ag,Znはろう付温
度において、かなりの固溶限を有しており、ろう付過程
において接合層の形成を促進し接合性を高めるものとな
る。また、これら元素はろう材の融点の低下に極めて有
効な元素であり、特にZnが融点の低下には有効である。
であり、ろう材の成分とすることにより、接合部材に対
するろう材の流動性を向上させ、フラックスレスの接合
を可能かつ強固なものとする。また、Ag,Znはろう付温
度において、かなりの固溶限を有しており、ろう付過程
において接合層の形成を促進し接合性を高めるものとな
る。また、これら元素はろう材の融点の低下に極めて有
効な元素であり、特にZnが融点の低下には有効である。
【0007】Cu,Siの添加量について、本発明範囲はAl
-Cu-Si系において状態図的に低い融点を有する範囲であ
り、最も低いもので融点約520℃である。しかしなが
ら、高強度Al合金や鋳造材を接合するためには、500℃
以下のろう付温度が適温とされ、更に低い融点が必要と
される。上述したようにAg,Znは接合性を促進するだけ
ではなく、ろう材の融点低下にも寄与する。Agの添加量
は約30%までが効果的であり、これ以上の添加はAgを接
合層に偏析させたり、固溶硬化による接合層の脆性化を
招き、逆に接合強度を低下させるものとなる。
-Cu-Si系において状態図的に低い融点を有する範囲であ
り、最も低いもので融点約520℃である。しかしなが
ら、高強度Al合金や鋳造材を接合するためには、500℃
以下のろう付温度が適温とされ、更に低い融点が必要と
される。上述したようにAg,Znは接合性を促進するだけ
ではなく、ろう材の融点低下にも寄与する。Agの添加量
は約30%までが効果的であり、これ以上の添加はAgを接
合層に偏析させたり、固溶硬化による接合層の脆性化を
招き、逆に接合強度を低下させるものとなる。
【0008】また、Znについても約40%までが適量とさ
れ、Agと同様なことが言える。但し、Zn添加量を40%以
上とした場合、ろう材融点のさらなる低下が期待され約
380℃となるが、逆に構造材として各種環境下(例えば1
00〜200℃での使用)で使用しにくいものとなる。
れ、Agと同様なことが言える。但し、Zn添加量を40%以
上とした場合、ろう材融点のさらなる低下が期待され約
380℃となるが、逆に構造材として各種環境下(例えば1
00〜200℃での使用)で使用しにくいものとなる。
【0009】従って請求項1,2,3で規定される重量比
でSi:1.5〜5.5%,Cu:10.0超〜26.0%,Ag:0.1〜30%,
Zn:0.1〜40%未満,残部が主としてAlからなるろう材と
すること、さらには重量比でSi:1.5〜4.5%,Cu:10.0
〜21.0%,Ag:6.0〜25%,Zn:10〜40%未満,残部が主と
してAlからなるろう材とすること、さらには重量比でS
i:2.5〜4.5%,Cu:15.0〜21.0%,Ag:9.0〜15%,Zn:1
0〜30%,残部が主としてAlからなるろう材とすることに
より、JISに規格されるろう材、例えばBA4145(融点585
℃)より低い580℃以下の融点(最も低いもので約400
℃)を有するろう材を提供することが出来る。
でSi:1.5〜5.5%,Cu:10.0超〜26.0%,Ag:0.1〜30%,
Zn:0.1〜40%未満,残部が主としてAlからなるろう材と
すること、さらには重量比でSi:1.5〜4.5%,Cu:10.0
〜21.0%,Ag:6.0〜25%,Zn:10〜40%未満,残部が主と
してAlからなるろう材とすること、さらには重量比でS
i:2.5〜4.5%,Cu:15.0〜21.0%,Ag:9.0〜15%,Zn:1
0〜30%,残部が主としてAlからなるろう材とすることに
より、JISに規格されるろう材、例えばBA4145(融点585
℃)より低い580℃以下の融点(最も低いもので約400
℃)を有するろう材を提供することが出来る。
【0010】AlもしくはAl合金を接合部材とした接合に
おいて、Alの表面酸化被膜は緻密で強固であるため接合
性を大きく阻害する。従って、酸化被膜を還元する元素
として、Mgのろう材への添加が有効とされる。しかしな
がら、Mgの添加量は多すぎると逆に接合温度において溶
融ろう材自身が酸化してしまい、接合を阻害してしまう
ことになる。そのため、請求項4において接合性を高め
るMgの添加量の範囲は、上記組成に加え、Mgを0.05〜4.
5%を含むろう材とする。
おいて、Alの表面酸化被膜は緻密で強固であるため接合
性を大きく阻害する。従って、酸化被膜を還元する元素
として、Mgのろう材への添加が有効とされる。しかしな
がら、Mgの添加量は多すぎると逆に接合温度において溶
融ろう材自身が酸化してしまい、接合を阻害してしまう
ことになる。そのため、請求項4において接合性を高め
るMgの添加量の範囲は、上記組成に加え、Mgを0.05〜4.
5%を含むろう材とする。
【0011】請求項5において、Fe,Mn,Ti,Cr,Ni(これ
らは不可避的不純物元素の場合もあるが、積極的に添加
する場合ももちろん含む)の内、少なくとも1種を総量
の重量比で4%以下を含むことができる。Feはろう材の流
動性を向上させる。MnはAl−Si系ろう材を用いた場合に
問題となる接合部材に対する浸食を阻止する。また、M
n,Ti,Cr,Niはろう材層凝固組織を微細化し接合強度を向
上させる。しかしながら、これら元素の添加は多すぎる
と、金属間化合物を形成し脆くなる又は逆にろう材の融
点を高くしてしまうので、本発明範囲のように規定しな
ければならない。
らは不可避的不純物元素の場合もあるが、積極的に添加
する場合ももちろん含む)の内、少なくとも1種を総量
の重量比で4%以下を含むことができる。Feはろう材の流
動性を向上させる。MnはAl−Si系ろう材を用いた場合に
問題となる接合部材に対する浸食を阻止する。また、M
n,Ti,Cr,Niはろう材層凝固組織を微細化し接合強度を向
上させる。しかしながら、これら元素の添加は多すぎる
と、金属間化合物を形成し脆くなる又は逆にろう材の融
点を高くしてしまうので、本発明範囲のように規定しな
ければならない。
【0012】
【発明の実施の形態】(試験1)表1に示す合金組成を
秤量し、ア−ク溶解炉にて合金化した。得られた合金は
Ar気流中、DTA(示差熱分析)により融点を測定した。
この融点は、溶解終了時の温度とし、DTAの測定条件
は次のとおりである。 ・標準試料:α−アルミナ ・雰囲気:Ar ・昇温速度:10℃/min ・測定温度範囲:R.T.〜700℃ また、表1に示す合金を急冷法により箔化して約60μm
とし、JISA6061同士の接合にろう材として用いた。用い
たA6061合金は、JISに規定されているように、重量比
(%)でSi:0.4〜0.8,Fe:0.7,Cu:0.15〜0.40,M
n:0.15,Mg:0.8〜1.2,Cr:0.04〜0.35,Zn:0.25,T
i:0.15,残Al、またその形態・サイズはφ13×L60mmで
あり、540℃×120min,N2雰囲気でろう付を行った。得
られた接合体は引張り試験片形状に加工し強度を測定し
た。
秤量し、ア−ク溶解炉にて合金化した。得られた合金は
Ar気流中、DTA(示差熱分析)により融点を測定した。
この融点は、溶解終了時の温度とし、DTAの測定条件
は次のとおりである。 ・標準試料:α−アルミナ ・雰囲気:Ar ・昇温速度:10℃/min ・測定温度範囲:R.T.〜700℃ また、表1に示す合金を急冷法により箔化して約60μm
とし、JISA6061同士の接合にろう材として用いた。用い
たA6061合金は、JISに規定されているように、重量比
(%)でSi:0.4〜0.8,Fe:0.7,Cu:0.15〜0.40,M
n:0.15,Mg:0.8〜1.2,Cr:0.04〜0.35,Zn:0.25,T
i:0.15,残Al、またその形態・サイズはφ13×L60mmで
あり、540℃×120min,N2雰囲気でろう付を行った。得
られた接合体は引張り試験片形状に加工し強度を測定し
た。
【0013】結果を表1に示す。本発明範囲内組成にす
ることにより、BA4145(比較例 14)の融点585℃より
低いものとなる。また、接合強度はA6061自身の引張り
強度14.5kg/mm2に対し約68%以上のものであった。な
お、比較例10,11,14で「接合せず」とは、540℃でろう
材が溶融しないからである。
ることにより、BA4145(比較例 14)の融点585℃より
低いものとなる。また、接合強度はA6061自身の引張り
強度14.5kg/mm2に対し約68%以上のものであった。な
お、比較例10,11,14で「接合せず」とは、540℃でろう
材が溶融しないからである。
【0014】
【表1】
【0015】(試験2)また試験1と同様に表2に示す合
金を作製し、試験を行った。Mgの添加により、ろう材の
融点は低下し、本発明の範囲内であれば接合強度は上昇
するが、それより多い場合に接合強度が低くなる傾向が
ある。また、Fe、Cr、Ti、Ni、Mnにおいても、本発明の
範囲内であれば強度は上昇しているが、多い場合に若干
低下している。
金を作製し、試験を行った。Mgの添加により、ろう材の
融点は低下し、本発明の範囲内であれば接合強度は上昇
するが、それより多い場合に接合強度が低くなる傾向が
ある。また、Fe、Cr、Ti、Ni、Mnにおいても、本発明の
範囲内であれば強度は上昇しているが、多い場合に若干
低下している。
【0016】
【表2】
Claims (6)
- 【請求項1】 重量比でSi:1.5〜5.5%,Cu:10.0超〜2
6.0%,Ag:0.1〜30%,Zn:0.1〜40%未満,残部が主とし
てAlからなることを特徴とするろう材。 - 【請求項2】 重量比でSi:1.5〜4.5%,Cu:10.0超〜2
1.0%,Ag:6.0〜25%,Zn:10〜40%未満,残部が主とし
てAlからなることを特徴とするろう材。 - 【請求項3】 重量比でSi:2.5〜4.5%,Cu:15.0〜21.
0%,Ag:9.0〜15%,Zn:10〜30%,残部が主としてAlか
らなることを特徴とするろう材。 - 【請求項4】 上記組成に加え、Mgを重量比で0.05〜4.
5%を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに
記載のろう材。 - 【請求項5】 上記組成に加え、Fe,Mn,Ti,Cr,Niの
内、少なくとも1種を総量の重量比で4%以下含むことを
特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のろう材。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載のろ
う材を用いて接合されたことを特徴とする接合体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10327763A JP2000153389A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | ろう材及び接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10327763A JP2000153389A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | ろう材及び接合体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000153389A true JP2000153389A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18202724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10327763A Pending JP2000153389A (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | ろう材及び接合体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000153389A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101157494B1 (ko) | 2010-08-25 | 2012-06-20 | 부산대학교 산학협력단 | 용가재 합금 조성물 |
CN103264238A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-08-28 | 慈溪市宜美佳电器有限公司 | 一种耐腐蚀铝合金钎料及其制备方法 |
KR101494798B1 (ko) | 2012-06-11 | 2015-02-23 | (주)알코마 | 은납 브레이징 합금 |
CN104625468A (zh) * | 2015-01-27 | 2015-05-20 | 爱恒能源科技(上海)有限公司 | 一种用于铝合金构件接合的金属粉末及其接合方法 |
CN106077996A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-11-09 | 四川大学 | 用于铝青铜/不锈钢钎焊的活性耐热铜基钎料及其制备方法 |
-
1998
- 1998-11-18 JP JP10327763A patent/JP2000153389A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101157494B1 (ko) | 2010-08-25 | 2012-06-20 | 부산대학교 산학협력단 | 용가재 합금 조성물 |
KR101494798B1 (ko) | 2012-06-11 | 2015-02-23 | (주)알코마 | 은납 브레이징 합금 |
CN103264238A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-08-28 | 慈溪市宜美佳电器有限公司 | 一种耐腐蚀铝合金钎料及其制备方法 |
CN104625468A (zh) * | 2015-01-27 | 2015-05-20 | 爱恒能源科技(上海)有限公司 | 一种用于铝合金构件接合的金属粉末及其接合方法 |
CN106077996A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-11-09 | 四川大学 | 用于铝青铜/不锈钢钎焊的活性耐热铜基钎料及其制备方法 |
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