JP3168227B2 - アルミニウム合金用ろう材およびろう付け接合体 - Google Patents
アルミニウム合金用ろう材およびろう付け接合体Info
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う材およびこのろう材によって複数の部材が接合された
ろう付け接合体に関する。
書では単にアルミニウム合金という)からなる複数の部
材を互いに接合する場合、従来より、フラックスを用い
るろう付け接合とフラックスを用いないろう付け接合が
知られている。
物やふっ化物等のフラックスを、ろう付けを行う継手部
の表面に塗布するかまたは継手部をフラックス中に浸漬
し、継手部表面の酸化膜を除去した状態でろう付けを行
うようにしている。
には、継手部表面の酸化膜を化学処理によって除去する
か、あるいはゲッターと呼ばれる金属マグネシウムによ
る還元作用によって酸化膜を除去するか、あるいは継手
部表面にめっきを行ったのちに、ろう付けを行うように
している。
も、ろう材にAl−Si系の金属が用いられており、ろ
う付け温度が 570℃前後と高いため、比較的融点の低い
Al−Mg系等のアルミニウム合金のろう付けが困難で
ある。
場合には、ろう付け前にフラックスを継手部に供給する
等の前工程が必要であり、しかもろう付け後にフラック
スの洗浄・除去工程が必要である。また、高価なフラッ
クスを多量に使用する必要があり、フラックスの廃液や
蒸気の処理設備も必要となる。
の場合には、ろう付け前に、めっきあるいは化学処理等
の工程が必要である。また、ゲッターを用いる場合に
は、ろう付け炉内が汚染される。しかもフラックスを用
いるろう付けに比べると、ろう付け性がやや劣るなどの
問題がある。
を高めることのできる熱処理型合金(heat-treatable a
lloy)と、熱処理によって強度が左右されない非熱処理
型合金(nonheat-treatable alloy )とに二分される。
接合体では、ろう付け後に熱処理を施すことによって強
度を高めることが可能であるが、従来のろう材の組成で
は熱処理型合金のろう付けと同時に溶体化処理および焼
入れ・時効処理等を進行させることができないため、ろ
う付け部と母材の強化を同様に行うことができず、高強
度ろう付けが困難であった。例えば特公昭56-14075号公
報に見られるようにフラックスを用いない方法も提案さ
れているが、このものではろう付けと溶体化処理を同時
に行うことができない。
ることなく比較的低い温度で高品質のろう付けを行うこ
とができ、しかもろう付けと同時に母材とろう付け部の
高強度化が図れるようなろう材と、ろう付け接合体を提
供することにある。
に開発された本発明のアルミニウム合金用ろう材は、重
量割合で、Al 50 〜80%,Ge 5〜50%,Si 4〜10
%,Mg 0.5〜 5%,Cu 0.5〜25%,Ni 0.5〜10%
を含有するろう材であり、必要に応じてBi,Zn,F
e,Mn,Ti,Pb,Sn,Crのうち1種あるいは
それ以上の元素が、合計で 5重量%以下添加される。上
記以外の組成では、この発明の目的を果たすことができ
ない。このろう材を用いたろう付けは、真空中または低
真空度での不活性キャリアガス雰囲気中で実施すること
もできる。また本発明のろう付け接合体は、アルミニウ
ムまたはその合金からなる第1の部材と第2の部材を、
上記ろう材を用いて互いに接合したことを特徴とするも
のである。
Ge,Siの3種類の元素である。AlにGe,Siの
2種成分を添加することにより、共晶反応によってろう
材の融点を大幅に低下させることが可能となった。その
結果、従来のろう付け技術に比べて約50℃〜80℃程度低
い 520℃〜 550℃という温度でろう付けすることができ
る。Ge,Siの量を増すなどして、ろう材の融点を更
に低下させることが可能であるから、ろう付け温度を従
来技術よりも 100℃以上低下させることも可能である。
う付けが行われるアルミニウム合金の継手表面の酸化被
膜を還元・除去する作用がある。フラックスを用いない
ろう付けあるいは表面処理を行わずにろう付けを行うた
めには、Mg成分の含有が不可欠である。Mg成分のも
う1つの作用として、熱処理・時効硬化による材料強化
が挙げられる。この作用は、熱処理型合金からなる部材
をろう付けしたのち、熱処理を行ってろう付け接合体の
強化を行う上で有益である。
処理・時効硬化による強化をもたらす作用がある。この
作用は、例えばAl−Cu系熱処理型合金からなるろう
付け接合体を製作する場合に特に有益となる。
融点調整と、ろう材の濡れ性を向上させる作用を有して
いる。必要に応じてろう材に添加されるBi,Zn,F
e,Mn,Ti,Pb,Sn,Crは、ろう材の濡れ性
を更に向上させて良好なろう付け界面を生じさせる作用
がある。
上記ろう材によってろう付けした場合、ろう付けと同時
に溶体化処理が行われ、それに連続して、あるいはその
後に焼入れおよび時効処理を行うことにより、母材とし
ての熱処理型合金部材と、ろう付け部の強化が同様に行
える。このため母材と同等の強度をもったろう付け部が
得られ、高強度化された高品質のろう付け接合体が得ら
れる。
合金部材1と、第2のアルミニウム合金部材2とを、ろ
う材3によってろう付けを行った。上記アルミニウム合
金部材1,2は、いずれもJIS H4000 に準拠するA6061
(Al−Si−Mg系合金)であって、熱処理型合金の
テストピースである。
%,Ge 40%,Si 7%,Mg1%,Cu 1%,Ni
1%である。ろう材3の寸法は縦L=10mm,横W=20m
m,厚さt= 0.2mmである。ろう材3を、部材1,2の
ろう付け継手面1a,2a間に挟み、厚み方向に 400gf
の荷重をかけるとともに、真空炉中で 5×10-4torrの真
空まで排気し、 550℃の温度に30分間保持してろう付け
を行うことにより、図2に示されるようなろう付け接合
体5を得た。図中の符号6は、ろう付け部を示してい
る。
部6に剪断力がかかるように引張り試験を行った。その
結果、ろう付け部6は破断せず、母材としてのアルミニ
ウム合金部材1,2に破断が生じることが確認された。
熱処理型合金であるから、ろう付け後に適宜の熱処理を
実施することにより、ろう付け接合体5の強化を図るこ
とができる。例えば焼入れ・時効処理を行うことによっ
て、ろう付け後の部材1,2と、ろう付け部6が同様に
強化され、部材1,2と同等の強度をもったろう付け部
6が得られる。
部材11と第2の部材12を、ろう材13によって接合
することにより、図4に示されるようなろう付け接合体
15を得た。図中の符号16はろう付け部を示してい
る。部材11,12は、いずれもJIS H4000に準拠する
A1050(アルミニウム)である。ろう材13の組成は、
重量割合で、Al 55%,Ge 35%,Si 7%,Mg
1%,Cu 1%,Ni 1%である。
20,21が設けられている。第2の部材12は、円弧
状の溝からなる中空部22を有している。ろう材13に
上記中空部22に対応する円弧状の孔23が設けられて
いる。上記ろう材13を、部材11,12のろう付け継
手面11a,12a間に挟み込み、厚み方向に9kgfの
荷重をかけて、 5×10-4torr, 550℃の温度に 120分間
保持してろう付けを行った。ろう付け後の接合体15に
つき、内部の中空部22のヘリウムリークテストを行っ
たところ、 1×10-9torrまで排気してもリークを生じな
いことが確認された。
同様の形状のA5052(Al−Mg系合金)のテストピー
スを、重量割合でAl 50%,Ge 40%,Si 7%,
Mg 1.2%,Cu0.8%,Ni 1.0%の組成をもつろう
材によってろう付けした。ろう付けは、1kgf の荷重を
かけて、1torrのArガス雰囲気で 520℃の温度に60分
間保持して行った。ろう付け後のテストピースのろう付
け部を切断し、光学および電子顕微鏡で断面を観察した
ところ、ボイドや空隙等の欠陥のない良好な接合が得ら
れていた。
は各部材の継手表面をアセトン等の脱脂剤で脱脂・洗浄
したのみで行われ、従来のろう付け技術で不可欠とされ
ていたフラックスの使用あるいはめっき,酸,アルカリ
洗浄等の化学的表面処理は全く必要としなかった。なお
本発明は、A2014等のAl−Cu系の熱処理型合金のろ
う付けと熱処理による強化を図る場合にもきわめて有効
である。
り表面処理を行うことなく、比較的低温度で、ろう付け
が可能となる。また、ろう材にCuが含まれているの
で、熱処理型アルミニウム合金のろう付けを行う場合
に、熱処理によってAl−Cu化合物が合金化して析出
し、熱処理(溶体化〜焼入れ〜時効)による強化が図れ
る。また、ろう材中にMgとSiも含まれているため、
Mg−Si化合物の析出によっても強度が向上する。こ
れらの理由により、ろう付け部も母材と同等の強化が起
こるため、高強度のろう付け接合体が得られる。
とろう材の斜視図。
たろう付け接合体の斜視図。
図。
たろう付け接合体の斜視図。
ウム合金部材、3…ろう材、5…ろう付け接合体、11
…第1の部材、12…第2の部材、13…ろう材、15
…ろう付け接合体。
Claims (4)
- 【請求項1】重量割合でAl 50 〜80%,Ge 5〜50
%,Si 4〜10%,Mg 0.5〜 5%,Cu 0.5〜25%,
Ni 0.5〜10%を含有するアルミニウム合金用ろう材。 - 【請求項2】Bi,Zn,Fe,Mn,Ti,Pb,S
n,Crのうち少なくとも1種が合計で 5重量%以下添
加されている請求項1記載のアルミニウム合金用ろう
材。 - 【請求項3】アルミニウムまたはその合金からなる第1
の部材と第2の部材を、重量割合でAl 50 〜80%,G
e 5〜50%,Si 4〜10%,Mg 0.5〜 5%,Cu 0.5
〜25%,Ni 0.5〜10%を含有するろう材を用いて互い
に接合したことを特徴とするろう付け接合体。 - 【請求項4】上記第1の部材と第2の部材が熱処理型ア
ルミニウム合金であり、ろう付け後に熱処理が施されて
いる請求項3記載のろう付け接合体。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP16909992A JP3168227B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | アルミニウム合金用ろう材およびろう付け接合体 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP16909992A JP3168227B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | アルミニウム合金用ろう材およびろう付け接合体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0623583A JPH0623583A (ja) | 1994-02-01 |
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Family
ID=15880297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16909992A Expired - Lifetime JP3168227B2 (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | アルミニウム合金用ろう材およびろう付け接合体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3168227B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2013094033A1 (ja) * | 2011-12-21 | 2015-04-27 | 三洋電機株式会社 | 太陽電池の製造方法 |
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CN102513721B (zh) * | 2011-12-22 | 2015-09-09 | 浙江大学 | 一种高强度铝合金中温钎焊钎料及其制备方法 |
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-
1992
- 1992-06-26 JP JP16909992A patent/JP3168227B2/ja not_active Expired - Lifetime
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