JP3558303B2 - 白金及び白金合金用ろう材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
開示技術は、白金、及び、白金合金製の時計バンド，指輪，ネックレス等の装身具、及び、構造材料等の接合に用いられるろう材の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の如く、世上各種の装身具や構造材が極めて多く、そのうちでも白金、及び、白金合金製の上記品種の装身具、及び、構造材料はその審美的観点、或いは、利用目的、更には構造的要因等により素材自体を相互接合する態様が多い。
【０００３】
かかる相互接合手段としては、従来より、ろう材を用いるろう付方法が一般的に用いられている。より具体的には、「酸素都市ガス混合炎加熱」によるろう付、或いは、「電気炉加熱」によるろう付が広く用いられている。このようなろう付においては、近年、ろう付品の生産性やろう付作業性の向上を図るべく、ろう材として“ペースト状”のろう材が多く使用されている。
【０００４】
ここで、ろう材の融点は、電気炉の仕様温度等の観点から１１００℃以下が好ましいとされている。また、この接合に用いられるろう材の材質（特に、白金及び白金合金用のろう材の材質）としては、一般に、金合金、或いは、パラジウム合金が用いられている。
【０００５】
しかしながら、上述したろう材の材質としての金合金およびパラジウム合金には、それぞれ、以下のような問題がある。
【０００６】
[金合金に関する問題点]
これらに用いられている前者のろう材である金合金は、比較的低融点であるために、ろう付作業性が良好ではある。しかしながら、この金合金には、下記（１）〜（６）に挙げるような問題点がある。
（１） 亜鉛やカドミウム等の添加元素が多量に含まれているため、ろう付作業時にこれら添加元素と白金とが反応し、その結果、ろう付境界部に脆い拡散層を形成する。したがって、ろう付境界部の機械的強度が弱くなるという欠点を有する。
（２） 白金との濡れ性が悪いために、接合性に乏しい。
（３） ろう付部の表面粗さが大きいという不具合がある。
（４） ろう付後必要とされる酸洗処理により、ろう材が変色するという欠点がある。
（５） 母材である白金、及び、白金合金と色調的に異なるために、審美的につり合いがとれないという不具合がある。
（６） 価格的に低コスト化が要望されている観点から、不利点がある。
【０００７】
[パラジウム合金に関する問題点]
また、他方のろう材であるパラジウム合金は、ニッケル，銅，銀等の添加元素を含む合金である。そして、このパラジウム合金の場合には、下記（１）〜（４）に挙げるような問題点がある。
（１） 白金、及び、白金合金との濡れ性が不良であるため、ろう付作業性が悪く、接合性に乏しい。
（２） ろう付部の表面粗さが大きいというマイナス点がある。
（３） 上述した金合金と同様に、母材である白金、及び、白金合金と色調的に異なるという不都合さがある。
（４） ろう付後６〜１２ヶ月で、ろう材が変色するという欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上述した問題点に鑑み、本発明の目的は、白金、又は、白金合金との濡れ性が良く、ろう付作業性も良く、接合性に優れ、したがって、接合部に於ける充分な機械的強度を有し、しかも、ろう付部の表面粗さが小さく、加えて、ろう付後必要となる酸洗処理作業でも変色することがなく、又、長期間に亘って変色せず、更には色調的にも白金、及び、白金合金と同様でなじみ性が高く、価格的にも低く入手し易い白金、及び、白金合金用ろう材を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（４）の本発明により達成される。
【００１０】
（１） 重量配合比において、
４０．０％未満の白金と、
２２．０％以上，３０．０％以下のアンチモンと、
３０．０％以上，７８．０％未満のパラジウムと、
不可避不純物と、から成ることを特徴とする白金及び白金合金用ろう材。
【００１１】
（２） さらに、重量配合比において、銀０．５〜１５．０％，金０．５〜１５．０％，ガリウム０．０５〜１０．０％，及びゲルマニウム０．０５〜５．０％のうちの少くとも一種を含むことを特徴とする上記（１）記載の白金及び白金合金用ろう材。
【００１２】
（３） 上記（１）又は（２）記載の構成を有しているとともに、粒径が１０６μｍ以下の粉末状のろう材を生成し、
前記粉末状のろう材と有機バインダーとを混合攪拌することによって、ペースト状としたことを特徴とする白金及び白金合金用ろう材。
【００１３】
（４） 上記（１）又は（２）記載の構成を有しているとともに、粒径が１０６μｍ以下の粉末状のろう材を生成し、
前記粉末状のろう材と有機バインダーとフラックス粉末とを混合攪拌することによって、ペースト状としたことを特徴とする白金及び白金合金用ろう材。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１５】
本発明の白金及び白金合金用ろう材は、重量配合比において、４０．０％未満の白金と；２２．０％以上，３０．０％以下のアンチモンと；３０．０％以上，７８．０％未満のパラジウムと；不可避不純物と；から構成されている。
【００１６】
このような構成を有するろう材（合金）によれば、白金や白金合金との濡れ性が良く、接合性に優れる。したがって、ろう付境界部に充分な機械的強度を付与することが可能になる。また、ろう付部の表面粗さが小さい。さらに、色調的にも白金、及び、白金合金と同様である。加えて、ろう付後必要となる酸洗処理作業においても、変色することがないという優れた効果が達成される。
【００１７】
また、本発明において、上述した構成を有する白金及び白金合金用ろう材は、さらに、重量配合比において銀０．５〜１５．０％，金０．５〜１５．０％，ガリウム０．０５〜１０．０％，及びゲルマニウム０．０５〜５．０％のうちの少くとも一種を含んでいることが好ましい。
【００１８】
このような構成を有するろう材（合金）によれば、融点の低下，ろう付作業性の向上，白金、及び、白金合金との濡れ性改善，接合強度向上，表面粗さ低減等の効果を助長改善することが可能になる。
【００１９】
次に、本発明の定性的，定量的背景を、実験結果との関係で詳細に説明する。
【００２０】
[白金]
白金の重量配合比を４０．０％未満とした理由は以下の通りである。
すなわち、白金を４０．０％以上添加した場合には、接合強度の低下が生じることが実験により確認された。
【００２１】
そこで、白金の重量配合比については、４０．０％未満を最適範囲として決定した。
【００２２】
[アンチモン]
アンチモンの重量配合比を２２．０％以上，３０．０％以下とした理由は以下の通りである。
すなわち、アンチモンの重量配合比が２２．０％未満である場合には、１１００℃以下の融点が得られなかった。したがって、電気炉でのろう付の作業が困難となることが実験により確認された。
一方、アンチモンの重量配合比が３０．０％を超えた場合には、白金、及び、白金合金の濡れ性が低下して、接合強度の低下が生じた。また、ろう付部の表面粗さが大きくなることが実験により確認された。さらに、ろう付後の酸洗処理作業で、ろう付部に変色が生じることも実験により確認された。
【００２３】
そこで、アンチモンの重量配合比については、２２．０％以上，３０．０％以下を最適範囲として決定した。
【００２４】
[パラジウム]
パラジウムの重量配合比を３０．０％以上，７８．０％未満とした理由は以下の通りである。
すなわち、パラジウムの重量配合比が３０．０％未満である場合には、白金、及び、白金合金との濡れ性が低下し、接合強度の低下が生じた。また、ろう付後の酸洗処理作業で、ろう付部に変色が生じることが実験により確認された。
一方、パラジウムの重量配合比が７８．０％以上の場合には、ろう材の融点が１１００℃を超えた。したがって、この場合には、ろう付での作業が困難であることが実験により確認された。
【００２５】
そこで、パラジウムの重量配合比については、３０．０％以上，７８．０％未満を最適範囲として決定した。
【００２６】
[銀，金，ガリウム，ゲルマニウム]
本発明において、重量配合比で銀０．５〜１５．０％，金０．５〜１５．０％，ガリウム０．０５〜１０．０％，及びゲルマニウム０．０５〜５．０％のうちの少くとも一種を添加することとした技術的根拠は、下記（１）〜（３）に挙げるそれぞれの効果を助長改善する作用のあることが実験により確認されたことによるものである。
（１） これらの元素の少くとも一種を添加することにより融点が低下して、その結果、ろう付作業性が向上する。
（２） 白金との濡れ性が改善されて、接合強度が向上する。
（３） ろう付部表面粗さが低減する。
【００２７】
以下、銀，金，ガリウム，及びゲルマニウムのそれぞれについて、添加重量を一定の範囲に限定した理由を、実験結果との関係で詳細に説明する。
【００２８】
[銀]
実験において、銀の重量配合比が０．５％以下である場合には、充分な効果が確認されなかった。一方、銀の重量配合比が１５．０％を超えた場合には、ろう付接合強度が低下するばかりか、ろう付後の酸洗処理作業でろう付部に変色が生じることが確認された。
そこで、銀の重量配合比については、０．５〜１５．０％を最適範囲として決定した。
【００２９】
[金]
実験において、金の重量配合比が０．５％以下の場合には、充分な効果が認められなかった。
一方、金の重量配合比が１５．０％を超えた場合には、接合強度の低下が生じるばかりか、ろう付部の表面粗さが逆に大きくなることが確認された。
そこで、金の重量配合比については、０．５〜１５．０％を最適範囲として決定した。
【００３０】
[ガリウム]
実験において、ガリウムの重量配合比が０．０５％以下の場合には、充分な効果が認められなかった。
一方、ガリウムの重量配合比が１０．０％を超えた場合には、白金、及び、白金合金との濡れ性が低下し、ろう付接合強度が低下した。また、ろう付部の表面粗さが大きくなることが実験により確認された。さらに、ろう付後の酸洗処理作業で、ろう付部に変色が生じることも実験により確認された。
そこで、ガリウムの重量配合比については、０．０５〜１０．０％を最適範囲として決定した。
【００３１】
[ゲルマニウム]
実験において、ゲルマニウムの重量配合比が０．０５％以下の場合には、期待する効果が確認できなかった。
一方、ゲルマニウムの重量配合比が５．０％を超えた場合には、ガリウムと同様に、白金との濡れ性が低下し、ろう付接合強度の低下が生じることを実験的に確認され、さらに、ろう付後の酸洗処理作業でろう付部に変色が生じることが実験により確認された。
そこで、ゲルマニウムの重量配合比については、０．０５〜５．０％を最適範囲として決定した。
【００３２】
本発明のろう材を作製する際には、まず、周知の高周波加熱溶解炉やガス炉等を利用して、一次溶解する。その後、周知のアトマイズ法（円心噴霧法）を利用して、粉体化する。次に、分級して、１０６μｍ以下の粉末（ろう粉末）を作製する。なお、本発明において、ろう材の一次溶解法、粉末製造法、ろう材粉末の粒径等は、特に限定されないことに留意されたい。
【００３３】
次に、ろう粉末を有機バインダーと混合攪拌して、ペースト状とする。なお、ここで使用するろうペースト用バインダーとしては、非水系ろうペースト用バインダーが使用可能である。このような非水系ろうペースト用バインダーとしては、たとえば、下記（１）と（２）と（３）とから構成される特開平２−２６８９９５号公報に開示されたバインダーが挙げられる。
（１） ポリイソブチレンと及びポリブテンの少くとも一種が３〜９６ｗｔ％。
（２） 融点が３０℃以上であるメタン列炭化水素及び脂肪酸の少くとも一種が４〜４０ｗｔ％。
（３） 融点が０℃以下である脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素の少くとも一種の溶剤が０〜９４ｗｔ％。
【００３４】
また、ペーストろうに使用するフラックスとしては、たとえば、周知の酸化硼素、硼酸カリウム、硼酸ナトリウム、硼弗化カリウム、酸性弗化カリウム、弗化カリウム等を使用することが可能である。なお、本発明において用いることが可能なフラックスは、これらに限定されないことに留意されたい。
【００３５】
ここで、各原料粉末を混合攪拌してフラックスを製造する場合は、個々の原料は無水塩であることが好ましい。また、ろう付温度が１１００℃を超える場合は、酸化硼素と硼酸カリウムと硼酸ナトリウムの総量は、フラックス中において６０ｗｔ％以上であることが好ましい。
【００３６】
而して、ろうペーストが無酸化雰囲気中で使用される場合は、ろう材粉末とバインダーとの構成となり、ペーストろうと成した時、ろうペーストの粘度がＲ型粘度計（ＳＴロータ、２０℃，１０ｒｐｍで測定した値）で１００〜３００Ｐａ・ｓが得られるバインダーが適宜に選択使用される。
【００３７】
また、ろうペーストが大気中で使用される場合は、ろう粉末とフラックス粉末とバインダーとの構成からなり、ペーストろうと成した時、ろうペーストの粘度がＲ型粘度計（ＳＴロータ、２０℃，１０ｒｐｍで測定した値）で５０〜１５０Ｐａ・ｓが得られるバインダーが適宜に選択使用される。
【００３８】
［実施例］
次に、この出願の発明の実施例を従来品と対比し示すと次の表１の通りである。
【００３９】
【表１】
【００４０】
各々の試料を作製するにあたっては、まず、各素材を周知の高周波加熱溶解炉を利用して一次溶解した。次に、周知のアトマイズ法（円心噴霧法）にしたがって粉体化した後、分級して１０６μｍ以下の粉末を作製した。
【００４１】
次に、ポリイソブチレンとポリブテンが４０ｗｔ％、ステアリン酸２５ｗｔ％、及びＩＳＯＰＡＲ３５ｗｔ％から成るバインダーを用意した。そして、このバインダー１０ｗｔ％と試料粉末９０ｗｔ％とを混合攪拌して、ろう材の広がり試験用として１００ｇのペーストろうを個々に作製した。
【００４２】
次に、ポリイソブチレンとポリブテンが３０ｗｔ％、メタンレザ炭化水素１０ｗｔ％、及びＩＳＯＰＡＲ６０ｗｔ％から成るバインダーを用意した。また、酸化硼素２５ｗｔ％、硼酸ナトリウム４０ｗｔ％、硼弗化カリウム１０ｗｔ％、および酸性弗化カリウム２５ｗｔ％から成るフラックス粉末を用意した。そして、用意されたバインダー１０ｗｔ％と、フラックス粉末２５ｗｔ％と、試料粉末６５ｗｔ％と、を混合攪拌して、ろう付強度の試験用として１００ｇのペーストろうを個々に作製した。
【００４３】
次に、下記（１）〜（３）のろう付試験方法に従って試験を実施して、表２に示す結果を得た。
【００４４】
（１）ろう材の広がり試験
使用した母材：縦横３０ｍｍ，厚さ１ｍｍの白金母材（試験片）
試験方法：ＪＩＳＺ３１９１の硬ろうの広がり試験方法に準じた方法により無酸化雰囲気中で試験した。
観察項目：ろうの広がり状態、及び、表面荒れを観察した。
【００４５】
（２）ろう付強度試験
使用した母材：９０％ＰｔＰｄ合金母材
試験方法：ＪＩＳＺ３１９２ろう付継手の引張、及び、剪断試験方法に準じた方法により試験片を作製し、ＪＩＳＺ２２４１に準じた引張試験方法を用い試験した。
【００４６】
（３）変色試験
使用した試験片：上記（１）の試験で使用した試験片
試験方法：試験片を３７℃の０．１％硫化ナトリウム溶液中に３日間（７２時間）全浸漬し、変色度合を観察した。
【００４７】
【表２】
【００４８】
【発明の効果】
上述した本発明によれば、ろう材は、重量配合比において、４０．０％未満の白金と；２２．０％以上，３０．０％以下のアンチモンと；３０．０％以上，７８．０％未満のパラジウムと；不可避不純物と；から構成されている。このような構成を有するろう材によれば、白金、又は、白金合金との濡れ性が良く、母材の接合性に優れているので、ろう付境界部に機械的強度を付与することが可能になる。しかも、ろう付部の表面粗さが小さく、加えて、ろう付後必要となる酸洗処理作業でも変色することがないという優れた効果が達成される。
【００４９】
さらに、重量配合比において銀０．５〜１５．０％，金０．５〜１５．０％，ガリウム０．０５〜１０．０％，及びゲルマニウム０．０５〜５．０％のうちの少くとも一種を添加することにより、融点の低下，ろう付作業性の向上，白金との濡れ性改善，接合強度向上，表面粗さ低減等の効果が助長改善されるという優れた効果が達成される。
【００５０】
さらに、ろう材をペースト状とすることにより、生産性の向上、及び、作業性の改善に大きく寄与する優れたろう材を提供することが可能になる。
【産業上の利用分野】
開示技術は、白金、及び、白金合金製の時計バンド，指輪，ネックレス等の装身具、及び、構造材料等の接合に用いられるろう材の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の如く、世上各種の装身具や構造材が極めて多く、そのうちでも白金、及び、白金合金製の上記品種の装身具、及び、構造材料はその審美的観点、或いは、利用目的、更には構造的要因等により素材自体を相互接合する態様が多い。
【０００３】
かかる相互接合手段としては、従来より、ろう材を用いるろう付方法が一般的に用いられている。より具体的には、「酸素都市ガス混合炎加熱」によるろう付、或いは、「電気炉加熱」によるろう付が広く用いられている。このようなろう付においては、近年、ろう付品の生産性やろう付作業性の向上を図るべく、ろう材として“ペースト状”のろう材が多く使用されている。
【０００４】
ここで、ろう材の融点は、電気炉の仕様温度等の観点から１１００℃以下が好ましいとされている。また、この接合に用いられるろう材の材質（特に、白金及び白金合金用のろう材の材質）としては、一般に、金合金、或いは、パラジウム合金が用いられている。
【０００５】
しかしながら、上述したろう材の材質としての金合金およびパラジウム合金には、それぞれ、以下のような問題がある。
【０００６】
[金合金に関する問題点]
これらに用いられている前者のろう材である金合金は、比較的低融点であるために、ろう付作業性が良好ではある。しかしながら、この金合金には、下記（１）〜（６）に挙げるような問題点がある。
（１） 亜鉛やカドミウム等の添加元素が多量に含まれているため、ろう付作業時にこれら添加元素と白金とが反応し、その結果、ろう付境界部に脆い拡散層を形成する。したがって、ろう付境界部の機械的強度が弱くなるという欠点を有する。
（２） 白金との濡れ性が悪いために、接合性に乏しい。
（３） ろう付部の表面粗さが大きいという不具合がある。
（４） ろう付後必要とされる酸洗処理により、ろう材が変色するという欠点がある。
（５） 母材である白金、及び、白金合金と色調的に異なるために、審美的につり合いがとれないという不具合がある。
（６） 価格的に低コスト化が要望されている観点から、不利点がある。
【０００７】
[パラジウム合金に関する問題点]
また、他方のろう材であるパラジウム合金は、ニッケル，銅，銀等の添加元素を含む合金である。そして、このパラジウム合金の場合には、下記（１）〜（４）に挙げるような問題点がある。
（１） 白金、及び、白金合金との濡れ性が不良であるため、ろう付作業性が悪く、接合性に乏しい。
（２） ろう付部の表面粗さが大きいというマイナス点がある。
（３） 上述した金合金と同様に、母材である白金、及び、白金合金と色調的に異なるという不都合さがある。
（４） ろう付後６〜１２ヶ月で、ろう材が変色するという欠点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上述した問題点に鑑み、本発明の目的は、白金、又は、白金合金との濡れ性が良く、ろう付作業性も良く、接合性に優れ、したがって、接合部に於ける充分な機械的強度を有し、しかも、ろう付部の表面粗さが小さく、加えて、ろう付後必要となる酸洗処理作業でも変色することがなく、又、長期間に亘って変色せず、更には色調的にも白金、及び、白金合金と同様でなじみ性が高く、価格的にも低く入手し易い白金、及び、白金合金用ろう材を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（４）の本発明により達成される。
【００１０】
（１） 重量配合比において、
４０．０％未満の白金と、
２２．０％以上，３０．０％以下のアンチモンと、
３０．０％以上，７８．０％未満のパラジウムと、
不可避不純物と、から成ることを特徴とする白金及び白金合金用ろう材。
【００１１】
（２） さらに、重量配合比において、銀０．５〜１５．０％，金０．５〜１５．０％，ガリウム０．０５〜１０．０％，及びゲルマニウム０．０５〜５．０％のうちの少くとも一種を含むことを特徴とする上記（１）記載の白金及び白金合金用ろう材。
【００１２】
（３） 上記（１）又は（２）記載の構成を有しているとともに、粒径が１０６μｍ以下の粉末状のろう材を生成し、
前記粉末状のろう材と有機バインダーとを混合攪拌することによって、ペースト状としたことを特徴とする白金及び白金合金用ろう材。
【００１３】
（４） 上記（１）又は（２）記載の構成を有しているとともに、粒径が１０６μｍ以下の粉末状のろう材を生成し、
前記粉末状のろう材と有機バインダーとフラックス粉末とを混合攪拌することによって、ペースト状としたことを特徴とする白金及び白金合金用ろう材。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１５】
本発明の白金及び白金合金用ろう材は、重量配合比において、４０．０％未満の白金と；２２．０％以上，３０．０％以下のアンチモンと；３０．０％以上，７８．０％未満のパラジウムと；不可避不純物と；から構成されている。
【００１６】
このような構成を有するろう材（合金）によれば、白金や白金合金との濡れ性が良く、接合性に優れる。したがって、ろう付境界部に充分な機械的強度を付与することが可能になる。また、ろう付部の表面粗さが小さい。さらに、色調的にも白金、及び、白金合金と同様である。加えて、ろう付後必要となる酸洗処理作業においても、変色することがないという優れた効果が達成される。
【００１７】
また、本発明において、上述した構成を有する白金及び白金合金用ろう材は、さらに、重量配合比において銀０．５〜１５．０％，金０．５〜１５．０％，ガリウム０．０５〜１０．０％，及びゲルマニウム０．０５〜５．０％のうちの少くとも一種を含んでいることが好ましい。
【００１８】
このような構成を有するろう材（合金）によれば、融点の低下，ろう付作業性の向上，白金、及び、白金合金との濡れ性改善，接合強度向上，表面粗さ低減等の効果を助長改善することが可能になる。
【００１９】
次に、本発明の定性的，定量的背景を、実験結果との関係で詳細に説明する。
【００２０】
[白金]
白金の重量配合比を４０．０％未満とした理由は以下の通りである。
すなわち、白金を４０．０％以上添加した場合には、接合強度の低下が生じることが実験により確認された。
【００２１】
そこで、白金の重量配合比については、４０．０％未満を最適範囲として決定した。
【００２２】
[アンチモン]
アンチモンの重量配合比を２２．０％以上，３０．０％以下とした理由は以下の通りである。
すなわち、アンチモンの重量配合比が２２．０％未満である場合には、１１００℃以下の融点が得られなかった。したがって、電気炉でのろう付の作業が困難となることが実験により確認された。
一方、アンチモンの重量配合比が３０．０％を超えた場合には、白金、及び、白金合金の濡れ性が低下して、接合強度の低下が生じた。また、ろう付部の表面粗さが大きくなることが実験により確認された。さらに、ろう付後の酸洗処理作業で、ろう付部に変色が生じることも実験により確認された。
【００２３】
そこで、アンチモンの重量配合比については、２２．０％以上，３０．０％以下を最適範囲として決定した。
【００２４】
[パラジウム]
パラジウムの重量配合比を３０．０％以上，７８．０％未満とした理由は以下の通りである。
すなわち、パラジウムの重量配合比が３０．０％未満である場合には、白金、及び、白金合金との濡れ性が低下し、接合強度の低下が生じた。また、ろう付後の酸洗処理作業で、ろう付部に変色が生じることが実験により確認された。
一方、パラジウムの重量配合比が７８．０％以上の場合には、ろう材の融点が１１００℃を超えた。したがって、この場合には、ろう付での作業が困難であることが実験により確認された。
【００２５】
そこで、パラジウムの重量配合比については、３０．０％以上，７８．０％未満を最適範囲として決定した。
【００２６】
[銀，金，ガリウム，ゲルマニウム]
本発明において、重量配合比で銀０．５〜１５．０％，金０．５〜１５．０％，ガリウム０．０５〜１０．０％，及びゲルマニウム０．０５〜５．０％のうちの少くとも一種を添加することとした技術的根拠は、下記（１）〜（３）に挙げるそれぞれの効果を助長改善する作用のあることが実験により確認されたことによるものである。
（１） これらの元素の少くとも一種を添加することにより融点が低下して、その結果、ろう付作業性が向上する。
（２） 白金との濡れ性が改善されて、接合強度が向上する。
（３） ろう付部表面粗さが低減する。
【００２７】
以下、銀，金，ガリウム，及びゲルマニウムのそれぞれについて、添加重量を一定の範囲に限定した理由を、実験結果との関係で詳細に説明する。
【００２８】
[銀]
実験において、銀の重量配合比が０．５％以下である場合には、充分な効果が確認されなかった。一方、銀の重量配合比が１５．０％を超えた場合には、ろう付接合強度が低下するばかりか、ろう付後の酸洗処理作業でろう付部に変色が生じることが確認された。
そこで、銀の重量配合比については、０．５〜１５．０％を最適範囲として決定した。
【００２９】
[金]
実験において、金の重量配合比が０．５％以下の場合には、充分な効果が認められなかった。
一方、金の重量配合比が１５．０％を超えた場合には、接合強度の低下が生じるばかりか、ろう付部の表面粗さが逆に大きくなることが確認された。
そこで、金の重量配合比については、０．５〜１５．０％を最適範囲として決定した。
【００３０】
[ガリウム]
実験において、ガリウムの重量配合比が０．０５％以下の場合には、充分な効果が認められなかった。
一方、ガリウムの重量配合比が１０．０％を超えた場合には、白金、及び、白金合金との濡れ性が低下し、ろう付接合強度が低下した。また、ろう付部の表面粗さが大きくなることが実験により確認された。さらに、ろう付後の酸洗処理作業で、ろう付部に変色が生じることも実験により確認された。
そこで、ガリウムの重量配合比については、０．０５〜１０．０％を最適範囲として決定した。
【００３１】
[ゲルマニウム]
実験において、ゲルマニウムの重量配合比が０．０５％以下の場合には、期待する効果が確認できなかった。
一方、ゲルマニウムの重量配合比が５．０％を超えた場合には、ガリウムと同様に、白金との濡れ性が低下し、ろう付接合強度の低下が生じることを実験的に確認され、さらに、ろう付後の酸洗処理作業でろう付部に変色が生じることが実験により確認された。
そこで、ゲルマニウムの重量配合比については、０．０５〜５．０％を最適範囲として決定した。
【００３２】
本発明のろう材を作製する際には、まず、周知の高周波加熱溶解炉やガス炉等を利用して、一次溶解する。その後、周知のアトマイズ法（円心噴霧法）を利用して、粉体化する。次に、分級して、１０６μｍ以下の粉末（ろう粉末）を作製する。なお、本発明において、ろう材の一次溶解法、粉末製造法、ろう材粉末の粒径等は、特に限定されないことに留意されたい。
【００３３】
次に、ろう粉末を有機バインダーと混合攪拌して、ペースト状とする。なお、ここで使用するろうペースト用バインダーとしては、非水系ろうペースト用バインダーが使用可能である。このような非水系ろうペースト用バインダーとしては、たとえば、下記（１）と（２）と（３）とから構成される特開平２−２６８９９５号公報に開示されたバインダーが挙げられる。
（１） ポリイソブチレンと及びポリブテンの少くとも一種が３〜９６ｗｔ％。
（２） 融点が３０℃以上であるメタン列炭化水素及び脂肪酸の少くとも一種が４〜４０ｗｔ％。
（３） 融点が０℃以下である脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素の少くとも一種の溶剤が０〜９４ｗｔ％。
【００３４】
また、ペーストろうに使用するフラックスとしては、たとえば、周知の酸化硼素、硼酸カリウム、硼酸ナトリウム、硼弗化カリウム、酸性弗化カリウム、弗化カリウム等を使用することが可能である。なお、本発明において用いることが可能なフラックスは、これらに限定されないことに留意されたい。
【００３５】
ここで、各原料粉末を混合攪拌してフラックスを製造する場合は、個々の原料は無水塩であることが好ましい。また、ろう付温度が１１００℃を超える場合は、酸化硼素と硼酸カリウムと硼酸ナトリウムの総量は、フラックス中において６０ｗｔ％以上であることが好ましい。
【００３６】
而して、ろうペーストが無酸化雰囲気中で使用される場合は、ろう材粉末とバインダーとの構成となり、ペーストろうと成した時、ろうペーストの粘度がＲ型粘度計（ＳＴロータ、２０℃，１０ｒｐｍで測定した値）で１００〜３００Ｐａ・ｓが得られるバインダーが適宜に選択使用される。
【００３７】
また、ろうペーストが大気中で使用される場合は、ろう粉末とフラックス粉末とバインダーとの構成からなり、ペーストろうと成した時、ろうペーストの粘度がＲ型粘度計（ＳＴロータ、２０℃，１０ｒｐｍで測定した値）で５０〜１５０Ｐａ・ｓが得られるバインダーが適宜に選択使用される。
【００３８】
［実施例］
次に、この出願の発明の実施例を従来品と対比し示すと次の表１の通りである。
【００３９】
【表１】
各々の試料を作製するにあたっては、まず、各素材を周知の高周波加熱溶解炉を利用して一次溶解した。次に、周知のアトマイズ法（円心噴霧法）にしたがって粉体化した後、分級して１０６μｍ以下の粉末を作製した。
【００４１】
次に、ポリイソブチレンとポリブテンが４０ｗｔ％、ステアリン酸２５ｗｔ％、及びＩＳＯＰＡＲ３５ｗｔ％から成るバインダーを用意した。そして、このバインダー１０ｗｔ％と試料粉末９０ｗｔ％とを混合攪拌して、ろう材の広がり試験用として１００ｇのペーストろうを個々に作製した。
【００４２】
次に、ポリイソブチレンとポリブテンが３０ｗｔ％、メタンレザ炭化水素１０ｗｔ％、及びＩＳＯＰＡＲ６０ｗｔ％から成るバインダーを用意した。また、酸化硼素２５ｗｔ％、硼酸ナトリウム４０ｗｔ％、硼弗化カリウム１０ｗｔ％、および酸性弗化カリウム２５ｗｔ％から成るフラックス粉末を用意した。そして、用意されたバインダー１０ｗｔ％と、フラックス粉末２５ｗｔ％と、試料粉末６５ｗｔ％と、を混合攪拌して、ろう付強度の試験用として１００ｇのペーストろうを個々に作製した。
【００４３】
次に、下記（１）〜（３）のろう付試験方法に従って試験を実施して、表２に示す結果を得た。
【００４４】
（１）ろう材の広がり試験
使用した母材：縦横３０ｍｍ，厚さ１ｍｍの白金母材（試験片）
試験方法：ＪＩＳＺ３１９１の硬ろうの広がり試験方法に準じた方法により無酸化雰囲気中で試験した。
観察項目：ろうの広がり状態、及び、表面荒れを観察した。
【００４５】
（２）ろう付強度試験
使用した母材：９０％ＰｔＰｄ合金母材
試験方法：ＪＩＳＺ３１９２ろう付継手の引張、及び、剪断試験方法に準じた方法により試験片を作製し、ＪＩＳＺ２２４１に準じた引張試験方法を用い試験した。
【００４６】
（３）変色試験
使用した試験片：上記（１）の試験で使用した試験片
試験方法：試験片を３７℃の０．１％硫化ナトリウム溶液中に３日間（７２時間）全浸漬し、変色度合を観察した。
【００４７】
【表２】
【発明の効果】
上述した本発明によれば、ろう材は、重量配合比において、４０．０％未満の白金と；２２．０％以上，３０．０％以下のアンチモンと；３０．０％以上，７８．０％未満のパラジウムと；不可避不純物と；から構成されている。このような構成を有するろう材によれば、白金、又は、白金合金との濡れ性が良く、母材の接合性に優れているので、ろう付境界部に機械的強度を付与することが可能になる。しかも、ろう付部の表面粗さが小さく、加えて、ろう付後必要となる酸洗処理作業でも変色することがないという優れた効果が達成される。
【００４９】
さらに、重量配合比において銀０．５〜１５．０％，金０．５〜１５．０％，ガリウム０．０５〜１０．０％，及びゲルマニウム０．０５〜５．０％のうちの少くとも一種を添加することにより、融点の低下，ろう付作業性の向上，白金との濡れ性改善，接合強度向上，表面粗さ低減等の効果が助長改善されるという優れた効果が達成される。
【００５０】
さらに、ろう材をペースト状とすることにより、生産性の向上、及び、作業性の改善に大きく寄与する優れたろう材を提供することが可能になる。
Claims (4)
- 重量配合比において、
４０．０％未満の白金と、
２２．０％以上，３０．０％以下のアンチモンと、
３０．０％以上，７８．０％未満のパラジウムと、
不可避不純物と、から成ることを特徴とする白金及び白金合金用ろう材。 - さらに、重量配合比において、銀０．５〜１５．０％，金０．５〜１５．０％，ガリウム０．０５〜１０．０％，及びゲルマニウム０．０５〜５．０％のうちの少くとも一種を含むことを特徴とする請求項１記載の白金及び白金合金用ろう材。
- 請求項１又は２記載の構成を有しているとともに、粒径が１０６μｍ以下の粉末状のろう材を生成し、
前記粉末状のろう材と有機バインダーとを混合攪拌することによって、ペースト状としたことを特徴とする白金及び白金合金用ろう材。 - 請求項１又は２記載の構成を有しているとともに、粒径が１０６μｍ以下の粉末状のろう材を生成し、
前記粉末状のろう材と有機バインダーとフラックス粉末とを混合攪拌することによって、ペースト状としたことを特徴とする白金及び白金合金用ろう材。
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|---|---|---|---|
| JP22741394A JP3558303B2 (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 白金及び白金合金用ろう材 |
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