JP3359402B2 - Al合金ろう材 - Google Patents

Al合金ろう材

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、アルミニウムまたは
その合金材のろう付に用いられるAl合金ろう材に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、アルミニウムまたはその合金材の
ろう付は、接合部にろう材を供給するとともに、フラッ
クス懸濁液を接合部に塗布しこの状態で加熱するか、ま
たはフラックスをガス状にしてろう付炉の雰囲気中に供
給しつつ加熱することにより行われていた。しかしなが
ら、このようなフラックスろう付では、ろう材とフラッ
クスとを別々に接合部に供給しなければならないため
に、ろう付作業が面倒であること、フラックス使用量の
均一化が困難であること、過剰量のフラックスがろう付
品やろう付炉を汚染すること等の問題点があった。
【0003】そこで、これらの問題点を解決するため
に、本出願人によってフラックスを含有する種々のAl
合金ろう材が開発された(例えば、特願平3−3469
94号に記載のろう材)。前記フラックス含有Al合金
ろう材は、ろう材成分およびフラックス成分であるAl
粉末、Si粉末、Al−Si合金粉末、KF−AlF
共晶粉末等を所定割合に混合した混合粉末を圧粉固形化
し、さらに所要形状に二次成形されたものであり、フラ
ックスがろう材組織全体に均一に分布するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ろう付接合に
おいては、接合部材とろう材との界面に適量のフラック
スを供給することによって良好なろう付が達成される。
前述のフラックス含有Al合金ろう材を用いてろう付す
る場合は、該ろう材の接合部材と接しているろう材表層
部に存在するフラックスが前記界面に供給されてろう付
性を向上させている。すなわち、前記フラックス含有A
l合金ろう材はろう材組織全体にフラックスが均一に分
布しているにもかかわらず、ろう付に関与してフラック
ス作用を発揮しているのは主として表層部に存在するフ
ラックスであり、中心部に存在するフラックスはろう付
性の向上にあまり寄与していない。そのため、フラック
ス含有Al合金ろう材の製造材料として、ろう付に必要
とされる以上に多量のフラックスを要し、製造コストを
増大させるという問題点がある。
【0005】この発明は、前述されたような問題点を解
消することを目的として、必要な部分にのみ必要な量の
フラックスを供給して、良好なろう付接合を達成できる
Al合金ろう材を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明のAl合金ろう
材は、前記目的を達成するために、基本的に、Alおよ
びSiを含有するAl−Si系ろう合金からなる芯材
(1)の少なくとも片面に、AlおよびSiを含有する
とともにフラックスが分散されたAl−Si系ろう合金
からなる皮材(2)が接合されてなることを特徴とする
ものである。
【0007】また、前記Al合金ろう材は、前記芯材
(1)を構成するAl−Si系ろう合金および前記皮材
(2)を構成するAl−Si系ろう合金のフラックスを
除く合計組成におけるSi含有量が3〜15wt%となさ
れているとともに、前記皮材(2)におけるフラックス
含有量が0.1〜30wt%となされていることが好まし
い。さらに、前記芯材(1)を構成するAl−Si系ろ
う合金または前記皮材(2)を構成するAl−Si系ろ
う合金の少なくとも一方は、AlおよびSiの他に、Z
n、In、Snのうちの1種または2種以上を含有し、
かつ前記芯材(1)を構成するAl−Si系ろう合金お
よび前記皮材(2)を構成するAl−Si系ろう合金の
フラックスを除く合計組成におけるSi含有量が3〜1
5wt%、Zn含有量が0.05〜5wt%、In含有量が
0.01〜0.2wt%、Sn含有量が0.01〜0.2
wt%となされているとともに、前記皮材(2)における
フラックス含有量が0.1〜30wt%となされているが
好ましい。
【0008】これらのAl合金ろう材は、Al−Si系
ろう合金からなる芯材(1)の少なくとも片面に、フラ
ックスが分散されたAl−Si系ろう合金からなる皮材
(2)が接合されたものであり、表層部のみにフラック
スが分布する。前記芯材(1)および皮材(2)の厚さ
の比率は特に限定されず、Al−Si系ろう合金量やろ
う付雰囲気等に応じてろう付に必要とされるフラックス
量や、皮材(2)中のフラックス含有量によってこれら
の比率を適宜設定すれば良い。
【0009】また、請求項2または3にかかるAl合金
ろう材において、必須成分であるAl、Si、および任
意に添加されるZn、In、Snの各成分の含有量は、
芯材(1)を構成するAl−Si系合金および皮材
(2)を構成するAl−Si系合金のフラックスを除く
合計組成における含有量として規定される。これは、芯
材(1)中の含有量と皮材(2)中の含有量とに多少の
差異があったとしても、ろう付時の加熱によって両者が
溶融して交じり合い、最終的に均一な金属組織を形成す
るためである。また、フラックスは、接合部材の界面に
のみに供給することを目的として皮材(2)にのみに含
有されているため、皮材(2)中の含有量をもって規定
される。
【0010】前記Al−Si系ろう合金のフラックスを
除く合計組成において、AlおよびSiは接合用ろう材
として機能するものであり、Si含有量は3〜15wt%
とすることが好ましい。これは、Si含有量が前記範囲
を逸脱する場合はろう合金の液相線温度が高くなってろ
う付が困難となるからである。特に好ましいSi含有量
は5〜12wt%である。
【0011】また、Zn、SnおよびInはろう材の電
位を卑としてその犠牲陽極効果によりアルミニウムろう
付品の耐食性を向上させる役割を果たす。かかる効果の
点でZn、SnおよびInはともに均等物として評価さ
れるものであり、少なくともこれらのうちの1種が含有
されれば足りる。而して、前記Al−Si系ろう合金の
フラックスを除く合計組成においてZn含有量が0.0
5wt%未満、In含有量が0.01wt%未満、Sn含有
量が0.01wt%未満では前記効果に乏しい。一方、Z
n含有量が5wt%を超え、In含有量が0.2wt%を超
え、Sn含有量が0.2wt%を超えても犠牲陽極効果が
飽和する。したがって、Zn含有量が0.05〜5wt
%、In含有量が0.01〜0.2wt%、Sn含有量が
0.01〜0.2wt%に規定することが好ましい。特に
好ましい含有量は、Zn:0.2〜2.0wt%、In:
0.02〜0.1wt%、Sn:0.05〜0.15wt%
である。
【0012】また、前記Al−Si系ろう合金のフラッ
クスを除く残部組成はAlおよび不可避不純物である
が、ろう材としての機能を向上させるための微量成分、
例えばCuなどを添加しても良い。
【0013】前記皮材(1)に分散させるフラックスの
種類は特に限定されるものではなく、フッ化物系または
塩化物系のフラックスを使用しうるが、非腐食性の点で
フッ化物系フラックスが良い。フッ化物系フラックスと
しては、例えば45.8%KF−54.2%AlF
共晶組成乃至はこれに近い組成範囲を含んで実質的に錯
体化された錯体混合物、KAlF,KAlF,K
AlF等の錯体物を用いれば良い。また、塩化物系
フラックスとしては、ろう付部位の腐食を抑制する意味
で吸湿性が小さいものが好ましく、具体的には、BaC
、NaCl、KCl、ZnClを主成分とするも
のが良く、BaCl−NaCl−KClの三元共晶組
成のものはその代表例である。
【0014】また、皮材(2)おけるフラックス含有量
は、0.1wt%未満では十分なフラックス作用を発揮で
きずろう付が困難となり、30wt%を超えてもフラック
ス作用が飽和して多量に使用する意味がない。したがっ
て、フラックス含有量は0.1〜30wt%の範囲が好ま
しく、特に好ましい含有量は1〜10wt%である。
【0015】この発明のAl合金ろう材を製作する方法
は特に限定されないが、例えば後述の実施例で行ってい
るような方法により製作できる。
【0016】すなわち、まず、Al粉末、Si粉末、Z
n等のろう合金成分粉末およびフラックス粉末を所定の
皮材組成に配合した混合粉末を圧粉固形化し、さらに押
出して平板状の皮材(2)を製作する。次に、ブレージ
ングシートを製造する要領で、所定の組成のAl−Si
系ろう合金からなる平板状の芯材(1)の少なくとも片
面に要すれば前記皮材(2)を点付け溶接したのち、圧
延することにより、前記皮材(2)を芯材(2)にクラ
ッドしてAl合金ろう材とする。
【0017】
【作用】この発明のAl合金ろう材は、Al−Si系ろ
う合金からなる芯材(1)の片面または両面に、フラッ
クスの分散されたAl−Si系ろう合金からなる皮材
(2)が接合された複層ろう材であり、フラックスは前
記皮材(2)のみに含有されている。そのため、ろう付
時の加熱により、フラックスは接合部材と該Al合金ろ
う材との界面に選択的に供給される。
【0018】
【実施例】次に、この発明のAl合金ろう材の具体的実
施例について説明する。
【0019】各実施例のAl合金ろう材の製造に際し
て、芯材として、後掲の表1に示す各組成のAl−Si
系合金からなる厚さ8mm×幅50mm×長さ300mmの平
板を使用した。また、皮材は、各例共通に平均粒径44
μmのAl粉末、平均粒径1μmのSi粉末、平均粒径
44μmのZn粉末、平均粒径40μmのIn粉末、平
均粒径40μmのSn粉末および平均粒径15μmの4
5.8%KF−54.2%AlFの共晶粉末を材料と
して、以下に示す方法により製作したものを使用した。
【0020】すなわち、まず、前記各材料粉末を表1に
示す割合で大気中で混合し、混合粉末を調製した。この
混合粉末をA1100からなる直径3インチ×高さ20
0mmの円筒形の容器に充填し、前記容器を500℃に加
熱した炉中に配置し、炉内を1mmHg以下の真空にして充
填された混合粉末を脱ガスした。次いで、480℃に保
持して熱間プレスを用いて最大圧力400トンにて熱圧
成形したところ、混合粉末の圧粉体は固形化されるとと
もに容器と実質的に一体化されていた。このとき、プレ
スにより固形化された容器は高さ110mmとなった。さ
らに、前記容器を切削除去したのち、前記圧粉体を50
0℃に加熱して断面が1.0mm×50mm平板に押出し、
長さ300mmに切断して皮材を得た。
【0021】次に、図1に示すように、前記芯材(1)
の表裏両面に前記皮材(2)をTIG溶接により点付け
してこれら(1)(2)を仮接合した。次いで、500
℃の熱間で圧延し、さらに冷間で厚さ1.0mmに圧延し
て、3層構造のAl合金ろう材(3)を得た。このAl
合金ろう材(3)におけるフラックスを除くAl−Si
系ろう合金組成は、表1に示すとおりである。
【0022】また、対照例として、ろう材組織内にフラ
ックスが均一に分布したフラックス含有Al合金ろう材
を製作した。このフラックス含有Al合金ろう材は、表
1に示す組成の混合粉末を材料として、前記皮材(2)
を製作したのと同じ工程により圧粉固形化し、さらに断
面が1.0mm×50mmの平板状に押出して製作したもの
であり、実施例2の皮材と同一組成である。
【0023】
【表1】 以上のような方法で製作した各Al合金ろう材につい
て、以下の方法によってろう付性および耐食性を試験し
た。
【0024】[ろう付性試験]まず、実施例1〜8およ
び対照例のAl合金ろう材をそれぞれ10mm×と10mm
の正方形に切出した。次いで、A3003合金からなる
厚さ1mm×幅30mm×長さ100mmの2枚の平板の端部
同士を、前記切出片を介在配置した状態に重ね合わせ、
ガス中で600〜605℃×5分間の雰囲気加熱を
行い2枚の平板をろう付した。そして、ろう付後の接合
部を目視観察することによりろう付性を評価した。
【0025】[耐食性試験]実施例1〜8のろう付品に
ついて、JISZ2371に準じる塩水噴霧を1000
時間行った。そして、前記2枚の平板のろう材に覆われ
た部分の腐食状態を調べて耐食性を評価した。
【0026】ろう付性試験および耐食性試験の評価結果
を表2に示す。
【0027】
【表2】 表2の結果から、実施例1〜8はいずれもろう付性に優
れ、特にZn、In、Snを添加した実施例4〜8は耐
食性にも優れていることを確認しえた。また、対照例も
良好にろう付できたが、実施例2と比較すると5倍のフ
ラックスを使用しており、本発明の実施例2では少量の
フラックスで良好なろう付性を達成できることを確認し
えた。
【0028】
【発明の効果】以上のように、この発明のAl合金ろう
材は、AlおよびSiを含有するAl−Si系ろう合金
からなる芯材の少なくとも片面に、AlおよびSiを含
有するとともにフラックスが分散されたAl−Si系ろ
う合金からなる皮材が接合されてなるものであるから、
ろう付け時に接合部材と該Al合金ろう材との界面のみ
に必要量のフラックスを供給することができる。その結
果、従来のろう材全体にフラックスが分布するフラック
ス含有Al合金ろう材に比べて少量のフラックスで同等
の良好なろう付性が得られ、ひいてはAl合金ろう材の
製造コストを低減できる。
【0029】特に、請求項2または3にかかるAl合金
ろう材では、前記皮材におけるフラックス含有量が0.
1〜30wt%となされているため、ろう付に必要なフラ
ックスを過不足なく確実に前記界面に供給することがで
きる。また、前記芯材および皮材のAl−Si系ろう合
金のフラックスを除く合計組成において、Si含有量が
3〜15wt%となされているため、アルミニウムまたは
その合金材のろう付に広く使用できる。さらに、前記A
l−Si系ろう合金のフラックスを除く合計組成におい
て、Siに加えて、Zn、In、Snのうちから1種ま
たは2種以上を、Zn含有量が0.05〜5wt%、In
含有量が0.01〜0.2wt%、Sn含有量が0.01
〜0.2wt%の範囲で添加することにより、ろう付品の
耐食性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかるAl合金ろう材の縦断面図で
ある。
【符号の説明】
1…芯材 2…皮材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/22 - 35/28 B23K 35/40

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 AlおよびSiを含有するAl−Si系
    ろう合金からなる芯材(1)の少なくとも片面に、Al
    およびSiを含有するとともにフラックスが分散された
    Al−Si系ろう合金からなる皮材(2)が接合されて
    なることを特徴とするAl合金ろう材。
  2. 【請求項2】 前記芯材(1)を構成するAl−Si系
    ろう合金および前記皮材(2)を構成するAl−Si系
    ろう合金のフラックスを除く合計組成におけるSi含有
    量が3〜15wt%となされているとともに、前記皮材
    (2)におけるフラックス含有量が0.1〜30wt%と
    なされていることを特徴とする請求項1に記載のAl合
    金ろう材。
  3. 【請求項3】 前記芯材(1)を構成するAl−Si系
    ろう合金または前記皮材(2)を構成するAl−Si系
    ろう合金の少なくとも一方は、Zn、In、Snのうち
    の1種または2種以上を含有し、かつ前記芯材(1)を
    構成するAl−Si系ろう合金および前記皮材(2)を
    構成するAl−Si系ろう合金のフラックスを除く合計
    組成におけるSi含有量が3〜15wt%、Zn含有量が
    0.05〜5wt%、In含有量が0.01〜0.2wt
    %、Sn含有量が0.01〜0.2wt%となされている
    とともに、前記皮材(2)におけるフラックス含有量が
    0.1〜30wt%となされていることを特徴とする請求
    項1に記載のAl合金ろう材。
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