JP2003117690A - ロウ材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロウ付けのために十分な厚さを有する新規な
非晶質ロウ材とその製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明は、少なくとも５０％以上が非晶
質である合金板同士がバインダ金属で接合されてなるロ
ウ材である。このロウ材は、真空槽内で少なくとも５０
％以上が非晶質である合金帯板対の少なくとも一方の面
側にバインダ金属を堆積させ、合金帯板表面を活性化さ
せ、ついで前記バインダ金属を介して前記急冷合金帯板
対を圧着接合して得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、様々な部材同士を
接合するために用いられるロウ材およびその製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ステンレス鋼やニッケル合金用の
ロウ材として、ＡＷＳ ＢＮｉに規定されるようなＮｉ
基で半金族元素であるＳｉやＢ等を添加した合金が古く
から知られている。これらの合金は共晶組成付近である
ため、通常の溶解鋳造を行った場合、典型的には共晶組
織となるが、極めて脆弱で圧延等の塑性加工が極めて困
難であるため、粉末として使用するか或いは粉末を溶媒
に溶かしたペースト形態での使用を余儀なくされてい
た。

【０００３】近年、急冷凝固法の開発に伴い非晶質金属
の生成が可能となり、非晶質金属の特性に関する研究も
盛んに行われ、非晶質組織では鋳造組織とは異なる物理
的、機械的特性を有することが報告されている。特に前
述のＡＷＳ、ＢＮｉに規定されるようなＮｉ基でＳｉや
Ｂ等を添加したロウ材用合金に対して急冷凝固法を適用
して得られる非晶質ロウ付け用箔は、鋳造組織に比べて
高い靭性と延性を有することが知られるようになってい
る。例えば、特公昭５７−２６２００号公報には、少な
くとも５０％のガラス質構造を有する準安定物質からな
る均質で延性のあるロウ付け用箔が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した急冷凝固した
ロウ付け用箔は、粉末等をロウ材とした場合に発生する
空隙等の発生を防止できる点で優れたものである。しか
し、本発明者等が検討したところ、前述の均質で延性の
ある非晶質ロウ付け用箔を得るには、十分速い冷却速度
を得るため、厚さを薄くせざるを得ない場合があり、実
際、厚さは数十μm以下でなければ、多くの場合、非晶
質が得られない。すなわち、非晶質が得られる厚さには
上限がある。よって、特に接合部に多量のロウ材を供給
するために厚さを必要とする場合、１枚のロウ材では十
分な量のロウを接合面に供給できないため、単純に非晶
質ロウ付け用箔を複数枚重ね合わせる方法を取らざるを
得ず、ハンドリング性が悪くなると共に、重ね合わせに
よる空隙の存在で接合部に空隙が発生すること等が懸念
される。

【０００５】また、前記非晶質ロウ付け用箔は厚さが数
十μm以下と薄いため、一般的に広く用いられるクラッ
ド圧延等の方法を適用すると破断する場合があり、ま
た、結晶化温度を超える温度まで加熱すると著しく脆化
するため、極端な高温での加熱を施す接合方法の適用も
困難である。以上を鑑み、本発明の目的はロウ付けのた
めに十分な厚さを有する新規なロウ材とその製造方法を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は製造性に優れ
た薄い非晶質ロウ付け用箔を用いて厚いロウ材を製造す
るため鋭意検討した結果、バインダ金属を介することで
非晶質状態を維持したまま、空隙の無い積層接合が可能
であることを見出し、本発明に到達した。

【０００７】すなわち本発明は、少なくとも５０％以上
が非晶質である合金板同士がバインダ金属で接合されて
なるロウ材である。本発明においては、バインダ金属は
合金板を構成する少なくとも１つの元素でなることが望
ましく、またバインダ金属は乾式成膜層であることが好
ましい。

【０００８】本発明の製造方法は、真空槽内で少なくと
も５０％以上が非晶質である合金帯板対の少なくとも一
方の面側にバインダ金属を堆積させ、合金帯板表面を活
性化させ、ついで前記バインダ金属を介して前記急冷合
金帯板対を圧着接合するロウ材の製造方法である。本発
明においては、バインダ金属は合金帯板を構成する少な
くとも１つの元素でなることが望ましく、またバインダ
金属は乾式成膜層であることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】上述したように、本発明の重要な
特徴は実質的に非晶質である合金板同士をバインダ金属
で接合させたことにある。接合部に多量のロウ材を供給
するために、製造性に優れた薄い非晶質ロウ付け用箔を
厚いロウ材として扱うことができるようにしたものであ
る。本発明において、少なくとも５０％以上が非晶質で
ある合金板としたのは、組織が１００％非晶質でなくて
も、取り扱い上支障を生じない程度の靭性と延性を備え
ており、十分使用できるためである。

【００１０】また、本発明は、合金板はロウ材として基
本性能を有するものであれば、主成分、添加元素は限定
されない。例えば、ステンレス鋼、Ｎｉ等の接合に用い
るロウ剤としては、４原子％以下のＦｅ、２１原子％以
下のＣｒ、１６原子％以下のＢ、１９原子％以下のＳ
ｉ、及び２２原子％以下のＰからなる群より選ばれる少
なくとも一種の元素並びに残部実質的にＮｉ及び不可避
的不純物からなる合金を用いることが出来る。

【００１１】本発明においては、バインダ金属は、上述
した実質的に非晶質である合金板を接合するものであ
る。バインダ金属、接合時にロウ材としての基本機能を
損ねるもので無ければ良いので、単体金属であっても良
いし合金であっても良い。尚、バインダ金属として、接
合する実質的に非晶質の合金箔に対し、拡散しにくい元
素を選択すると、ロウ付け温度が大きくずれて接合に支
障を来たす場合があるため好ましくない。接合時にバイ
ンダ金属も実質的に非晶質の合金板と同様に溶解して、
単一のロウを形成させるためには、バインダ金属は非晶
質の合金板と固溶する元素を選択することが望ましい。
また、ロウ付け性を損ねないためには、バインダ金属は
非晶質の合金板を構成する少なくとも１つの元素からな
ることが望ましく、実質的に合金板と同じ組成の合金を
用いることも可能である。

【００１２】上述した本発明のロウ材は、真空槽内で少
なくとも５０％以上が非晶質である合金帯板対の少なく
とも一方の面側にバインダ金属を堆積させ、合金帯板表
面を活性化させ、ついで前記急冷合金帯板対を圧着接合
する本発明の製造方法によって製造することができる。
本発明の製造方法は、本発明の積層構造のロウ材を連続
的に製造できるものである。すなわち合金帯板に対して
真空槽内でバインダ金属を形成しながら接合すること
で、隙間のない接合面が連続的に形成されるため、ロウ
付け時の気泡の発生による欠陥を防止することができ、
ロウ付け時の欠陥発生原因の一つを取り除くことができ
る。接合後、巻き取ればロウ材コイルとすることが可能
である。なお、バインダ金属をイオンプレーティング、
スパッタリング等の乾式成膜法により堆積すれば、形成
されたバインダ金属の表面は非常に活性であるため、引
き続いて行われる圧着接合を容易に行うことが出来るた
め好ましい。

【００１３】本発明において圧着接合する場合には、合
金板が結晶化して脆化するのを防ぐ必要があり、高温に
することができない。そのため接合部をいかに活性化す
るかが重要となる。そのため補助的な手段として、接合
する合金板の表面の酸化層を物理的、あるいは化学的に
除去しておくことも有効である。具体的には、表面を化
学エッチングしたり、バインダ金属を堆積させる前にイ
オンエッチングしたりしておくことが接合力を高めるた
めには有効である。本発明においては、上述したロウ材
をさらに接合することで、目的に合わせた厚さを得るた
めにさらに層数を増やすことも可能である。

【００１４】本発明のロウ材の製造方法に適用する製造
装置の一例を図２に示す。図２に示すように、真空槽内
に配置された巻き出しスプール（３）と、もう一方の巻
き出しスプールとから巻き出された合金帯板Ａ（７）
と、合金帯板Ｂ（８）が乾式成膜装置の蒸着源（５）と
ほぼ対峙する位置に設けられた圧延ロール（６）上を通
過する時、箔の被接合表面に乾式成膜法により乾式成膜
層が付着形成され、圧延ロール（６）によって圧着接合
が完了し、合金帯板と合金帯板との中間に乾式成膜によ
るバインダ金属を有するロウ材（９）を得ることが出
来、これを巻き取りスプール（４）によって巻き取るこ
ともできる。この本発明の製造方法においては乾式成膜
層の形成工程と接合工程を真空中で行うため、接合界面
が汚染されず高い清浄度を有し欠陥を殆ど有さないロウ
材を製造することが出来る。

【００１５】

【実施例】単ロール法によりＮｉ−２．７Ｆｅ−６．６
Ｃｒ−１４Ｂ−７．９Ｓｉ（原子％）からなる厚さ２０
μmの箔状の帯板を作製した。この帯板の表面のＸ線回
折パターンを測定したところ、完全なハローパターンを
呈し、１００％非晶質状態であることが確認された。次
に、この前記帯板を図２に示した装置の巻き出しスプー
ルにセットし、表１に記載のバインダ金属をイオンプレ
ーティング法により堆積させつつ、圧下率１％で圧着接
合を行い、図１に示す二枚の非晶質である非晶質合金板
（１）がバインダ金属（２）を介して接合された厚さ４
１μmの積層ロウ材を得た。得られたロウ材の断面を粗
研磨後１μｍダイヤモンド砥粒を用いてバフ研磨し、光
学顕微鏡で観察した結果、本発明の試験片の断面には欠
陥が見られなかった。

【００１６】次に、図２に示すＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４
３０からなる直径２０ｍｍ、長さ３０ｍｍの接合用円柱
試験片を二個用意し、試験片Ａ（１０）と試験片Ｂ（１
１）の間に各種ロウ材箔（１２）を挿入して、真空炉中
で１０００℃まで加熱してロウ付けを行った。次にこの
試験片の断面ミクロ組織を確認するため、粗研磨後１μ
ｍダイヤモンド砥粒を用いてバフ研磨し、光学顕微鏡で
観察した結果、本発明のロウ材を用いた試験片の断面に
は欠陥が見られなかったのに対し、単純に非晶質箔を重
ねて挿入した試験片の断面には多数の欠陥が見られ、本
発明が特にロウ材部の欠陥抑制に大きな効果があること
が確認出来た。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、厚さの厚い非晶質合金
製のロウ材を容易に提供することができるため、薄い厚
さのために十分なロウ材を接合部に供給できないといっ
た問題を解消できるとともに、厚さが厚いために、気泡
の発生を避けることもでき、接合部の信頼性向上にもつ
ながり、工業上極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のロウ材の典型的な構成を示す模式図で
ある。

【図２】本発明の積層箔の製造装置の一例を示す構成図
である。

【図３】本発明の接合性評価試験片の模式図である。

【符号の説明】

１．非晶質合金板、２．バインダ金属、３．巻き出しス
プール、４．巻き取りスプール、５．蒸着源、６．圧延
ロール、７．合金帯板Ａ ８．合金帯板Ｂ、９．ロウ材、１０．試験片Ａ、１１．
試験片Ｂ １２．ロウ材箔

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも５０％以上が非晶質である合
   金板同士がバインダ金属で接合されてなることを特徴と
   するロウ材。
2. 【請求項２】 バインダ金属は、合金板の構成元素の少
   なくとも１つでなることを特徴とする請求項１に記載の
   ロウ材。
3. 【請求項３】 バインダ金属は、乾式成膜層であること
   を特徴とする請求項１または２に記載のロウ材。
4. 【請求項４】 真空槽内で少なくとも５０％以上が非晶
   質である合金帯板対の少なくとも一方の面側にバインダ
   金属を堆積させ、合金帯板表面を活性化させ、ついで前
   記バインダ金属を介して前記急冷合金帯板対を圧着接合
   することを特徴とするロウ材の製造方法。
5. 【請求項５】 バインダ金属は、合金帯板の構成元素の
   少なくとも１つでなることを特徴とする請求項４に記載
   のロウ材の製造方法。
6. 【請求項６】 バインダ金属は、乾式成膜層であること
   を特徴とする請求項４または５に記載のロウ材の製造方
   法。