JP3398203B2 - アルミニウム合金と銅の接合用ろう材およびこのろう材によって接合された複合材 - Google Patents

アルミニウム合金と銅の接合用ろう材およびこのろう材によって接合された複合材

Info

Publication number
JP3398203B2
JP3398203B2 JP01853894A JP1853894A JP3398203B2 JP 3398203 B2 JP3398203 B2 JP 3398203B2 JP 01853894 A JP01853894 A JP 01853894A JP 1853894 A JP1853894 A JP 1853894A JP 3398203 B2 JP3398203 B2 JP 3398203B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
brazing
aluminum alloy
copper
filler metal
brazing filler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP01853894A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07223090A (ja
Inventor
慎二 斉藤
隆司 茅本
秀典 石渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NHK Spring Co Ltd filed Critical NHK Spring Co Ltd
Priority to JP01853894A priority Critical patent/JP3398203B2/ja
Publication of JPH07223090A publication Critical patent/JPH07223090A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3398203B2 publication Critical patent/JP3398203B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム合金と銅
を接合するのに好適なろう材と、このろう材によって接
合された複合材に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム合金と銅を接合する手段と
して、以下に述べる従来例1〜4が知られている。 [従来例1] アルミニウム合金と銅をPb−Sn系の
はんだ材によってろう付けする。その場合、アルミニウ
ム合金側に、Niめっき、CuめっきなどのようにPb
−Sn系のはんだに対する濡れ性を有する金属をめっき
し、その後、めっきされたアルミニウム合金と銅をはん
だ付けする。 [従来例2] 摩擦圧接、爆圧接着等のように機械的な
圧力によってアルミニウム合金と銅を接合する。 [従来例3] フラックスを用いてアルミニウム合金表
面の酸化膜を破壊して溶融金属に対する濡れ性を改善
し、Al−Zn系のはんだ材によってはんだ付けを行
う。 [従来例4] アルミニウム合金同志のろう付けに用い
られていた従来のAl−Si系フラックスレスろう付け
用ろう材によって、アルミニウム合金と銅をろう付けす
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例1の場
合、アルミニウム合金にめっきを施す必要があるため工
程が複雑化し、ろう付けコストが高い。また、接合には
んだ(軟ろう)を用いるため、接合部の継手強度がアル
ミニウム合金および銅のいずれに対しても著しく劣る。
【0004】従来例2の場合、大きな機械的圧力が必要
とされるため、被接合部材に変形がおこる。また、単一
方向の圧力を利用するために、任意の形状の接合体が得
られない。従来例3は、フラックスの塗布および除去を
行う必要がある。また、高価なフラックスを多量に使用
する必要がある。従来例4の場合は、600℃程度以上
の高温でろう付けを行う必要があるが、このような高温
でろう付けを行うと、アルミニウム合金と銅との間に厚
さ数μm以上のアルミニウム−銅化合物層(Al−Cu
金属間化合物)が生成する。この化合物は、非常に脆性
であるため、実用に供し得る強靭な接合を得ることがで
きない。
【0005】従って本発明の目的は、アルミニウム合金
と銅のろう付けにおいて、アルミニウム合金にめっきを
施したりフラックスを用いることなく、任意の形状のア
ルミニウム合金および銅の部材を比較的低温で接合する
ことができ、継手強度の高いろう付けが可能なろう材
と、ろう付けされた複合材を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を果たすため
に開発された本発明のろう材は、Alを主成分とするも
のであり、次の2系統の化学成分をもつ。第1のろう材
は、Al:40〜49wt%,添加成分としてCu:10
〜40wt%,Ag:10〜40wt%,Mg:0.1〜5
wt%からなる。
【0007】第2のろう材は、Al:40〜49wt%,
添加成分としてGe:10〜40wt%,Ag:10〜4
0wt%,Si:〜10wt%,Mg:0.1〜5wt%か
らなる。
【0008】上記第1のろう材または第2のろう材によ
ってアルミニウム合金部材と銅部材を接合することによ
り、アルミニウム合金と銅からなる複合材が得られる。
この明細書でいう銅部材は、工業用純銅(無酸素銅)の
ように実質的な純銅をはじめとして、例えばアルミナを
含有した銅やクロム銅などのように添加成分を含む銅合
金も含まれる。
【0009】
【作用】第1のろう材は、Al−Cu−Agの3元共晶
反応の作用によって、500℃程度までろう材の融点を
下げることができる。これにSiを添加することによっ
て、更に融点を下げることも可能である。この場合、5
20℃〜490℃程度の比較的低温でろう付けを行うこ
とができる。添加成分としてのCuは入手が容易であ
り、コストも安い。
【0010】第2のろう材は、Al−Ge−Agの3元
共晶反応の作用によって、470℃程度までろう材の融
点を下げることができる。これにSiを添加することに
よって、更に400℃程度まで融点を下げることも可能
である。この場合、500℃〜450℃程度の比較的低
温でろう付けを行うことができる。
【0011】いずれのろう材においても、520℃を越
えるあたりからアルミニウム合金と銅によるAl−Cu
金属間化合物が生成されるようになる。特に、548℃
を越えると上記金属間化合物の生成が顕著になるため、
好ましくは520℃〜500℃の温度域でろう付けを行
うとよい。更に好ましくは、520℃を越える直前の温
度でろう付けを行うと好結果が得られる。
【0012】Cu,Ge,Agは、いずれも、Alに添
加することによってろう材の融点を下げる効果がある。
これらは単独で添加しても融点の降下幅は小さく、単独
の添加ではろう付け温度を550℃以上にする必要があ
り、その場合には金属間化合物の生成が著しくなるため
本発明の目的を果たすことができない。そこで、本発明
では、前述のCu−AgまたはGe−Agを組合わせて
添加することにより、融点を更に下げるようにしてい
る。
【0013】第1のろう材において、Cuの添加量が1
0wt%未満では融点降下の程度が小さすぎてこの発明の
目的を達成できない。Cuが40wt%を越えると融点が
かえって上昇してしまう。第2のろう材において、Ge
の添加量が10wt%未満では融点降下の程度が小さすぎ
てこの発明の目的を達成できない。Geが40wt%を越
えると融点がかえって上昇してしまう。これらのろう材
において、Agの含有量が10wt%未満では融点降下の
程度が小さすぎてこの発明の目的を達成できない。Ag
が40wt%を越えると融点がかえって上昇してしまう。
【0014】Siも融点を降下させるために添加する
が、Cu,Ge,Agの添加量によっては、必要のない
場合がある。但し、Siを添加すると融点が降下するの
で、より、ろう付けが実施しやすくなる。本発明では被
接合部材の一方がアルミニウム合金であることから、ろ
う材の主成分はAlが望ましい。Alの量は上記各添加
成分の残量であるが、30〜80wt%の範囲とする。更
に好ましいAlの範囲は、40〜49wt%である。Al
が30wt%を下回ると、母材とろう材との主成分の違い
が大きすぎて継手強度が低下する原因になることがあ
る。
【0015】ろう付けを行う場合には、ろうが母材に濡
れることと、ろうが流れることが必要である。しかし、
これらの性質にも適切な範囲があり、ろうが濡れすぎた
り流れすぎる場合には、母材を汚染したり、ろう付けし
たい部分にろうが適切に在留しないなどの問題を生じ
る。従って、母材の表面状況やろう付け条件、ろう付け
対象物の形状などによってろうの濡れ性と流動性を適宜
調整する必要がある。
【0016】本発明のろう材にMgを添加した場合に
は、ろう付け時の真空中でのMgの揮発および揮発した
MgによるAl合金表面の酸化物の還元がおこるため、
フラックスを用いずにAl合金表面の清浄化をおこさせ
ることができ、これによって、ろう材の濡れがおこる。
ろう付け時の雰囲気がAlの表面酸化膜を生じにくい場
合にはMgの添加量が0.1%程度でも効果があるが、
ろう付け条件によってはMgは数%程度必要である。但
し、Mgを多量に添加することはろう付け炉の汚染につ
ながるため、Mgの上限は5%までとする。
【0017】Biは、ろうの母材に対する濡れ性と流動
性を向上させる効果がある。Mnはろうの流動性を抑制
する効果がある。Alを主成分とするろうは一般に流動
性が良すぎることがあるため、ろう付け部の隙間にろう
が十分に残留しないことがある。この点を改善するのに
Mnは効果がある。Znは蒸気圧が低いため蒸発しやす
く、ろう付け部の表面酸化膜を破壊する効果があること
から、ろうの濡れ性を改善する効果がある。このよう
に、添加可能元素であるMg,Bi,Zn,Mnをろう
付け雰囲気等に応じて適宜に組合わせるとよい。
【0018】本発明のろう材は、アルミニウム合金表面
の酸化膜を破壊する効果をもたせることができ、これま
でフラックスの使用なしには困難であったA5000系
あるいはA6000系のアルミニウム合金と銅をフラッ
クスレスろう付けすることができる。
【0019】A5000系アルミニウム合金は、JIS
H4000に準拠する合金番号5005〜5086の合
金であり、表1に掲げた化学成分からなる。A5000
系アルミニウム合金には一定量以上のMgが含まれてい
るため、従来のフラックスレスろう付け用Al−Si系
ろう材ではろう付けが不可能であった。
【0020】
【表1】
【0021】A6000系アルミニウム合金(合金番号
6061)の成分は、Si:0.4〜0.8wt%,F
e:0.7wt%以下,Cu:0.15〜0.4wt%,M
n:0.15wt%以下,Mg:0.8〜1.2wt%,C
r:0.04〜0.35wt%,Zn:0.25wt%以
下,Ti:0.15wt%以下,残部がAlである。
【0022】
【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。図
1に示す複合材10の試作品は、アルミニウム合金製の
部材11と銅製の部材12をろう付けによって接合した
ものである。ろう付けは次表2に示す化学成分のろう材
を用いて行い、各々について、ろう付け部15の継手強
度(引張り強度)を調べた。アルミニウム合金部材11
は、実用合金として多用されているA1050とA60
61の2種類を使用し、銅部材12に工業用純銅(無酸
素銅)を使用した。ろう付け接合はいずれも1×10-4
Torr台の真空中で、520℃、60分間保持で行った。
ろう材の形態は箔であり、このろう材を部材11,12
の間に挟み、ろう付け炉に収容して前記温度まで加熱し
た。
【0023】A1050の化学成分は、JISH400
0に示されているように、Si:0.25wt%以下,F
e:0.40wt%以下,Cu:0.05wt%以下,M
n:0.05wt%以下、Mg:0.05wt%以下,Z
n:0.05wt%以下,Ti:0.03wt%以下,A
l:99.50wt%以上である。
【0024】
【表2】
【0025】例えば表2中のNo.3のろう材によって
接合された複合材のろう付け部は、4kgf/mm2
(39MPa)程度の引張り強度を有しており、この継
手強度は、母材としてのアルミニウム合金(A105
0)の降伏強度に匹敵する値である。
【0026】上記ろう材を使用したアルミニウム合金と
銅の接合は、例えば図2に示すようなコンピュータの電
源接続用ブスバー(bus bar)20において、端
子本体21と電極板22との接合に適用される。端子本
体21には、軽量化を目的として、アルミニウム合金
(A1050)を使用し、電極板22には電源接続部の
接触抵抗を減らすために工業用純銅を使用した。端子本
体21と電極板22を、表2中のNo.4のろう材によ
って接合した。ろう付け温度は520℃、ろう付け保持
時間は60分である。ろう付け部25の継手強度(引張
り強度)は、38MPaであった。なお本発明は、上記
実施例以外のアルミニウム合金部材と銅部材との接合に
も適用できる。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、520℃以下の低い温
度でアルミニウム合金と銅をろう付けすることができる
ため、接合界面に生じるAl−Cu金属間化合物層がき
わめて少なく、実用に供し得る強靭なろう付け接合が得
られる。また本発明のろう材によれば、アルミニウム合
金表面に予めめっきを施すなどの前処理が不要であり、
フラックスを用いる必要もない。しかも本発明のろう材
によれば、摩擦圧接や爆圧接着等のように機械的な圧力
によって接合する場合に問題となる被接合部材の変形を
引き起こすおそれがなく、任意形状の部材を接合するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のろう材によって接合された複合材の試
作品の斜視図。
【図2】本発明の一実施例を示す複合材の斜視図。
【符号の説明】
10…複合材 11…アルミニウム合金部材 12…銅部材 15…ろう付け部 20…複合材(ブスバー) 21…端子本体 22…電極板 25…ろう付け部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−32492(JP,A) 特開 平7−214379(JP,A) 特開 平3−32489(JP,A) 特開 平3−32488(JP,A) 特公 昭42−22218(JP,B1) 特公 昭44−27451(JP,B1) 特公 昭38−12834(JP,B1) 特公 昭43−22386(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 35/26 - 35/30

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】Alを主成分とするろう材であって、添加
    成分としてCu:10〜40wt%,Ag:10〜40wt
    %,Mg:0.1〜5wt%、残量がAl:40〜49wt
    %からなることを特徴とするアルミニウム合金と銅の接
    合用ろう材。
  2. 【請求項2】Alを主成分とするろう材であって、添加
    成分としてGe:10〜40wt%,Ag:10〜40wt
    %,Si:〜10wt%,Mg:0.1〜5wt%、残量
    がAl:40〜49wt%からなることを特徴とするアル
    ミニウム合金と銅の接合用ろう材。
  3. 【請求項3】アルミニウム合金部材と銅部材を、Al:
    40〜49wt%,添加成分としてのCu:10〜40wt
    %,Ag:10〜40wt%,Mg:0.1〜5wt%から
    なるろう材によって接合したことを特徴とするアルミニ
    ウム合金と銅からなる複合材。
  4. 【請求項4】アルミニウム合金部材と銅部材を、Al:
    40〜49wt%,添加成分としてのGe:10〜40wt
    %,Ag:10〜40wt%,Si:〜10wt%,
    g:0.1〜5wt%からなるろう材によって接合したこ
    とを特徴とするアルミニウム合金と銅からなる複合材。
JP01853894A 1994-02-15 1994-02-15 アルミニウム合金と銅の接合用ろう材およびこのろう材によって接合された複合材 Expired - Lifetime JP3398203B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01853894A JP3398203B2 (ja) 1994-02-15 1994-02-15 アルミニウム合金と銅の接合用ろう材およびこのろう材によって接合された複合材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01853894A JP3398203B2 (ja) 1994-02-15 1994-02-15 アルミニウム合金と銅の接合用ろう材およびこのろう材によって接合された複合材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07223090A JPH07223090A (ja) 1995-08-22
JP3398203B2 true JP3398203B2 (ja) 2003-04-21

Family

ID=11974409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP01853894A Expired - Lifetime JP3398203B2 (ja) 1994-02-15 1994-02-15 アルミニウム合金と銅の接合用ろう材およびこのろう材によって接合された複合材

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3398203B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105364335A (zh) * 2015-12-15 2016-03-02 北京有色金属与稀土应用研究所 Al-Ag-Cu-Mg铝基合金态钎料及其制备方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3769139B2 (ja) * 1999-03-04 2006-04-19 三菱電機株式会社 パワー半導体モジュール
WO2005014217A1 (ja) 2003-08-07 2005-02-17 Sumitomo Precision Products Co., Ltd. Al-Cu接合構造物およびその製造方法
CN101972902B (zh) * 2010-11-22 2012-05-23 山东电力研究院 铜铝焊接用铝合金焊料及其制备方法
JP5511778B2 (ja) * 2011-12-16 2014-06-04 株式会社デンソー 熱交換器の製造方法、ならびに、当該製造方法により製造された熱交換器
JP5861526B2 (ja) * 2012-03-27 2016-02-16 住友金属鉱山株式会社 Pbを含まないGe−Al系はんだ合金
JP6056620B2 (ja) * 2013-04-05 2017-01-11 株式会社デンソー 熱交換器およびその製造方法
CN106312363B (zh) * 2016-08-30 2019-05-03 北京有色金属与稀土应用研究所 一种Al-Cu-Ag-Ge-Mg-Ti铝基中温真空钎料及其制备方法
CN108326472A (zh) * 2018-03-08 2018-07-27 合肥盛邦电器有限公司 一种铜铝管口刷焊剂
CN114406518B (zh) * 2022-01-11 2023-08-01 金华市双环钎焊材料有限公司 铝-钢复合结构制备用过渡层焊丝及制备与电弧堆焊方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0332492A (ja) * 1989-06-28 1991-02-13 Meidensha Corp ロウ材とその製造方法
JPH0332489A (ja) * 1989-06-28 1991-02-13 Meidensha Corp ロウ材の製造方法
JP2679268B2 (ja) * 1989-06-28 1997-11-19 株式会社明電舎 ロウ材の製造方法
JPH07214379A (ja) * 1994-01-27 1995-08-15 Meidensha Corp ロウ材の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105364335A (zh) * 2015-12-15 2016-03-02 北京有色金属与稀土应用研究所 Al-Ag-Cu-Mg铝基合金态钎料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07223090A (ja) 1995-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6730999B2 (ja) 過酷な環境での電子機器用途のための高信頼性無鉛はんだ合金
TWI461252B (zh) A bonding method, a bonding structure, an electronic device, an electronic device manufacturing method, and an electronic component
KR970010891B1 (ko) 고온의 무연 주석 기재 납땜 조성물
US4448605A (en) Ductile brazing alloys containing reactive metals
JP5943065B2 (ja) 接合方法、電子装置の製造方法、および電子部品
JPH09326554A (ja) 電子部品接合用電極のはんだ合金及びはんだ付け方法
JP5041102B2 (ja) 鉛フリーはんだ合金、接合用部材及びその製造法、並びに電子部品
JP3398203B2 (ja) アルミニウム合金と銅の接合用ろう材およびこのろう材によって接合された複合材
JP4115979B2 (ja) 非鉛系はんだ材
JP3224440B2 (ja) 熱交換器ろう付用アルミニウム合金ろう材および熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート
US4606981A (en) Ductile brazing alloys containing reactive metals
JP3398204B2 (ja) アルミニウム合金用ろう材およびアルミニウム合金製品
JP3495770B2 (ja) セラミックス接合用ろう材
JP2000343273A (ja) はんだ合金
JP3095187B2 (ja) 金属・セラミックス接合用ろう材
JPH06182581A (ja) 熱交換器ろう付用アルミニウム合金ろう材および熱交換器用アルミニウム合金ブレージングシート
JPH04162982A (ja) TiNi合金のロウ付け
JP2004066324A (ja) アルミニウム系金属と異材金属のろう付け方法
JP6928297B2 (ja) 銅/セラミックス接合体、及び、絶縁回路基板
WO2021117327A1 (ja) 銅/セラミックス接合体、及び、絶縁回路基板
JPS6365437B2 (ja)
US3356494A (en) Fluxless aluminum brazing alloys
JP3210766B2 (ja) Sn基低融点ろう材
JP3352233B2 (ja) アルミニウム又はアルミニウム合金のろう付方法
JPS6350119B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080214

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090214

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100214

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100214

Year of fee payment: 7

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100214

Year of fee payment: 7

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100214

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110214

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120214

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120214

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130214

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140214

Year of fee payment: 11

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term