JP3398204B2 - 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 - Google Patents
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Info
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Description
ニウム合金をろう付けするのに好適なアルミニウム合金
用ろう材およびアルミニウム合金製品に関する。
0.5%以上のMgが含まれている。このアルミニウム
合金は、従来の技術ではフラックスレスろう付けが不可
能であると考えられていた。なぜなら、A5000系の
アルミニウム合金は多量のMgを含むため固相線が低
く、従来のフラックスレスろう付けに用いられるAl−
Si系ろう材ではろう付け温度が高すぎるためろう付け
が不可能になるからである。しかも、多くのMgを含む
ために合金表面の酸化膜が強固であり、この酸化膜が合
金に対するろうの濡れを阻害するため、十分な継手強度
をろう付け部に与えることができない。
付け用Al−Si系ろう材に比べて低い温度でろう付け
可能なアルミニウム合金用のろう材を開発した。この低
融点ろう材は、主成分がAlであり、添加成分としてG
e:25wt%,Si:12wt%,Mg:0.8wt%など
が含まれていた。Cuも0.8wt%程度含まれていた
が、Cuはいわば不純物であるため少ない方がよいとさ
れていた。
(ろう付け時間60〜240分)でろう付け可能であ
り、A6000系アルミニウム合金同志の接合において
良好なろう付け強度(継手強度)が得られた。特に、5
75℃付近のろう付け温度で接合された場合は、母材に
匹敵する引張り強度(310MPa)が得られることが
わかっている。
は、JISH4000に示されているように、例えば合
金番号6061の化学成分は、Si:0.4〜0.8wt
%,Fe:0.7wt%以下,Cu:0.15〜0.4wt
%,Mn:0.15wt%以下,Mg:0.8〜1.2wt
%,Cr:0.04〜0.35wt%,Zn:0.25wt
%以下,Ti:0.15wt%以下,残部がAlである
低融点ろう材によってA5000系のアルミニウム合金
を接合した場合には、継手強度は母材の強度(引張り強
度199MPa)の半分以下の低い値となり、満足のゆ
く強度が得られなかった。その場合、ろう付け温度が高
くなるにつれて強度が僅かながら高くなる傾向が認めら
れたものの、どの温度についても実用に耐える強度レベ
ルには達しなかった。また、ろう付け時間を長くしても
実質的に強度の増加が認められなかった。
においてろう付け強度が低下する原因は、ろう付け部の
接合界面にろう材成分のGe析出物が残留することや、
界面組織が不均一化するためであろうと推測される。
についてはJISH4000に規定されている。すなわ
ち次表1に示すように、合金番号が5052〜5086
のA5000系アルミニウム合金では、前述のA600
0系よりもMgの含有量が多いことから、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。
食性フラックスを用いることによってろう付け可能であ
るが、腐食性フラックスを用いる方法では、フラックス
を塗布する作業や、ろう付け後にフラックス残留成分を
除去する作業などの処理が必要であるため工程が複雑化
するとともに、高価なフラックスを多量に使用するため
ろう付けコストが高くつき、しかもフラックスに環境に
対する有害性がある。また、フラックスにアルミニウム
合金に対する腐食性があるなどの問題があることから、
フラックスを用いないろう付けが望まれている。
レスろう材に比べて更に低い温度でろう付けすることが
でき、しかも実用に耐える継手強度が得られるようなア
ルミニウム合金用のろう材と、このろう材によって接合
されたアルミニウム合金製品を提供することにある。
に開発された本発明材は、Alを主成分とするろう材で
あって、添加成分としてCu:12〜22wt%,Si:
7〜9wt%,Mg:0.2〜1wt%、残量がAl:69
〜77wt%からなることを特徴とするものであり、特に
A5000系アルミニウム合金のろう付けに適してい
る。
は、Alに添加することにより、ろう材の融点を下げる
効果がある。
材の融点を下げる効果がある。Siの添加量はCuの添
加量と関係があり、Cuを多く添加したろう材について
は、Siは少量でよく、Cuが少ないろう材に対しては
Siを多く添加する必要がある。
せてろうの濡れ性を改善させる効果がある。
であるから、ろう材の主成分もAlであることが望まし
い。Alの量は上記各添加成分の残量である。
することにより、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。このた
め、530℃〜580℃の比較的低温でろう付けを行う
ことができる。これは、従来のフラックスレスAl−S
i系ろう材に比べて70℃〜20℃程度低い値である。
従って、融点の低いA5000系アルミニウム合金の特
性を害することなく接合するのに適している。
け時の真空中でのMgの揮発および揮発したMgによる
アルミニウム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アルミニウム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。
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。
i,Zn,Mn,Feのうちの1種以上を、合計で15
wt%以内添加してもよい。Biは、ろうの母材に対する
濡れ性および流動性を向上させる効果がある。
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と
Fe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Zn,Bi,Mn,Feをろう
付け雰囲気等に応じて適宜に組合わせるとよい。
2に、本発明ろう材の化学成分と継手強度(引張り強
度)を示す。母材は前述のA5000系アルミニウム合
金(合金番号5052)、ろう材の形態は箔である。ろ
う付け温度はいずれも570℃、真空度は2×10-4To
rr以上、ろう付け保持時間は60分とした。
ックスレスろう付け用のAl−Si系低融点ろう材に比
べて継手強度が大幅に向上した。特にNo.6は、母材
強度(199MPa)に近い引張り強度が得られてい
る。なお、ろう付け温度保持時間を60分から120分
および240分と長くしたところ、時間が長くなるにつ
れて継手強度が高くなる傾向が認められた。
ム合金製の部材10,11,12,13からなる箱形の
真空チャンバ15を製作するに当たって、各部材10〜
13の接合部を前記表2中のNo.4のろう材を用いて
ろう付けした。ろう材の形態は箔であり、このろう材を
各部材10〜13の接合部に挟んだ状態でろう付け炉に
収容し、ろう付け温度570℃まで加熱した。ろう付け
時間は60分である。この場合、ろう付け部16の継手
強度は170MPaであった。
について真空リーク試験を行ったところ、10-8Torr以
上の高真空度でも全く問題なかった。この実施例のよう
に、部材10〜13をろう付けすることによってチャン
バ15を製作した場合には、Al合金の塊から機械加工
によって削り出したものに比べて材料歩留まりが著しく
向上し、工具の摩耗も生じないなど、大幅なコストダウ
ンが図れる。
系アルミニウム合金製の部材20,21からなる冷却フ
ランジ22を製作するに当たって、部材20,21の接
合部を前記表2中のNo.4のろう材を用いてろう付け
した。一方の部材20には予め冷媒の流路23を設けて
おく。ろう付け温度は570℃、ろう付け保持時間は6
0分である。ろう付け部25の継手強度は170MPa
であった。こうしてろう付けされた冷却フランジ22
は、機械加工や他の接合方法では困難な冷却効率の高い
ものを得ることができた。なお本発明は、前記実施例以
外のアルミニウム合金製品にも適用できる。
合金、特にA5000系アルミニウム合金を低いろう付
け温度でフラックスレスろう付けをすることができ、し
かも実用に十分耐える継手強度が得られる。このろう材
によって接合されたA5000系アルミニウム合金製品
は軽量であり、強度も高い。
の斜視図。
品の斜視図。
けする前の状態の斜視図。
(母材) 15…アルミニウム合金製品 16…ろう付け部 20,21…アルミニウム合金製の部材(母材) 22…アルミニウム合金製品 25…ろう付け部
Claims (2)
- 【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:12〜22wt%,Si:7〜9wt%,
Mg:0.2〜1wt%、残量がAl:69〜77wt%か
らなることを特徴とするアルミニウム合金用ろう材。 - 【請求項2】A5000系アルミニウム合金からなる複
数の母材同志を、Al:69〜77wt%、添加成分とし
てのCu:12〜22wt%,Si:7〜9wt%,Mg:
0.2〜1wt%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製品。
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JP01853994A JP3398204B2 (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1994-02-15 JP JP01853994A patent/JP3398204B2/ja not_active Expired - Lifetime
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