JP5349918B2 - Brazing method and joining member by the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属の接合に関し、特に、アルミナ分散強化銅等をろう付によって接合する方法、及びこの接合方法によって接合した接合部材に関する。 The present invention relates to metal bonding, and more particularly, to a method of bonding alumina dispersion strengthened copper or the like by brazing, and a bonding member bonded by this bonding method.
複数の貫通孔を有する磁性のあるケイ素鋼板（第２構成要素）を、前記貫通孔を貫通する複数の貫通バー（第１構成要素）を介して複数積層し、両端にストッパとしてエンドリング（第３構成要素）を配設して、前記エンドリングと前記貫通バーとをろう付接合（以下、本明細書においては、単にろう付と記す。）して形成する部材（例えば、ロータ等。）がある。例えば、図７に示すような部材である。図７は、複数積層したケイ素鋼板を、貫通バーを介して複数積層し、両端にエンドリングを配設して接合した部材の一例を示す図である。 A plurality of magnetic silicon steel plates (second component) having a plurality of through-holes are stacked via a plurality of through-bars (first component) penetrating the through-holes, and end rings (first rings) as stoppers at both ends. 3 components), and a member (for example, a rotor or the like) formed by brazing and joining the end ring and the penetrating bar (hereinafter simply referred to as brazing in the present specification). There is. For example, it is a member as shown in FIG. FIG. 7 is a view showing an example of a member obtained by laminating a plurality of laminated silicon steel plates via through bars and disposing end rings at both ends and joining them.
図７に示したような部材を形成する場合、使用目的によって材質は適宜選択されるが、一般的な加工においては、加工の容易性及びコストの観点からエンドリング２０３及び貫通バー２０２は、鋳型を用いて一体的に形成されるアルミニウム鋳造品である場合が多い。ところが、かかる部材２００が、例えば２万〜３万ｒｐｍといった高速回転環境下で使用される場合、アルミニウム鋳造品は強度の問題で変形してしまう場合がある。従って、この部材がかかる高速回転環境下で使用される場合には、エンドリング２０３及び貫通バー２０２の材質としてアルミニウム以外の高強度な材質が求められる。また更に、この部材２００には、電気抵抗が低いことが求められる場合もある。 When forming a member as shown in FIG. 7, the material is appropriately selected depending on the purpose of use, but in general processing, the end ring 203 and the through bar 202 are formed from a mold in view of ease of processing and cost. In many cases, it is an aluminum casting that is integrally formed using the. However, when such a member 200 is used in a high-speed rotation environment such as 20,000 to 30,000 rpm, the cast aluminum product may be deformed due to strength problems. Therefore, when this member is used in such a high-speed rotation environment, a high-strength material other than aluminum is required as the material of the end ring 203 and the through bar 202. Furthermore, the member 200 may be required to have a low electrical resistance.
上述したような高速回転で使用され、かつ低電気抵抗が求められる場合、エンドリング２０３及び貫通バー２０２の材質としては、無酸素銅、及びアルミナ分散強化銅（Ｏｘｉｄｅ＿Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ＿Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ＿Ｃｏｐｐｅｒ＿Ａｌｌｏｙ。以下、ＯＤＳと記す場合がある。）に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅（以下、本明細書においては、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた強化銅を、分散強化銅と記す場合がある。）が考えられる。ところが、いずれの材質を用いる場合であっても、例えばエンドリング２０３をこれらの材質を用いて鋳造で形成することは難しい。そこで、これらの材質を用いて形成する場合、積層したケイ素鋼板の両端に、これらの材質からなる薄板で形成したエンドリング２０３を、ろう材を介して複数枚積層し、前記複数のエンドリング２０３相互間及び前記複数のエンドリング２０３と前記貫通バー２０２とをろう付接合することが必要になる。 When used at high speed rotation as described above and low electrical resistance is required, the materials of the end ring 203 and the through bar 202 are oxygen-free copper and alumina dispersion strengthened copper (Oxide_Dispersion_Strengthened_Copper_Alloy, hereinafter referred to as ODS). Dispersion strengthened copper in which ceramic particles or a second element is dispersed (hereinafter referred to as “strengthened copper dispersed in ceramic particles or a second element” in this specification). Yes). However, even if any material is used, it is difficult to form the end ring 203 by casting using these materials, for example. Therefore, when forming using these materials, a plurality of end rings 203 formed of thin plates made of these materials are stacked on both ends of the laminated silicon steel plates via a brazing material, and the plurality of end rings 203 are stacked. It is necessary to braze and join the plurality of end rings 203 and the through bar 202 to each other.
しかし、エンドリング２０３の材質として無酸素銅を用いた場合、無酸素銅は炉中ろう付によって鈍ってしまい、所望の強度を確保することができない。一方、エンドリング２０３の材質としてアルミナ分散強化銅を用いる場合には、炉中ろう付で鈍ることがない。ここで、アルミナ分散強化銅からなる薄板をろう付する場合、積層したケイ素鋼板２０１の磁性を保つために、ろう付温度が８３０℃以下に限定される場合がある。このような条件を満たすろう材としては、銀ろう材（銀、銅、亜鉛を主成分とする硬ろうで、いわゆる活性銀ろう材も含む。以下、Ａｇろう材と記す。）が有る。ところが、Ａｇろう材を用いてアルミナ分散強化銅をろう付する場合、ろう材中の銀がエロージョン（母材金属の溶融ろうへの溶解及びろう成分の母材への拡散。）を起こして接合部分が変形し、接合部の密着不良が発生するという問題がある。図８に、図７に示した部材の接合部分の変形例を示す図である。図８（Ａ）が、接合部分がエロージョンに起因して変形した例であり、図８（Ｂ）が、正常な接合部分である。このような接合不良箇所は、破損の原因ともなる。 However, when oxygen-free copper is used as the material of the end ring 203, oxygen-free copper is dulled by brazing in the furnace, and a desired strength cannot be ensured. On the other hand, when alumina dispersion-strengthened copper is used as the material of the end ring 203, it is not dulled by brazing in the furnace. Here, when brazing a thin plate made of alumina dispersion-strengthened copper, the brazing temperature may be limited to 830 ° C. or lower in order to maintain the magnetic properties of the laminated silicon steel plates 201. As a brazing material satisfying such conditions, there is a silver brazing material (a hard brazing material mainly composed of silver, copper, and zinc, including a so-called active silver brazing material, hereinafter referred to as an Ag brazing material). However, when brazing alumina dispersion-strengthened copper using an Ag brazing material, the silver in the brazing material causes erosion (dissolution of the base metal into the molten brazing and diffusion of the brazing component into the base metal). There exists a problem that a part deform | transforms and the adhesion defect of a junction part generate | occur | produces. FIG. 8 is a view showing a modification of the joint portion of the member shown in FIG. FIG. 8A shows an example in which the joint portion is deformed due to erosion, and FIG. 8B shows a normal joint portion. Such a poor joint location also causes damage.
そこで、アルミナ分散強化銅を、Ａｇろう材を用いてろう付する場合に、銀がアルミナ分散強化銅にしみ込みエロージョンを起こすことを防止するため、特許文献１に開示されたように、接合面にニッケルめっき層を形成し、ニッケルめっき層をバリア層として、銀のアルミナ分散強化銅内部へのしみ込みを防止することが提案されている。 Therefore, when brazing alumina dispersion-strengthened copper using an Ag brazing material, in order to prevent silver from penetrating into alumina dispersion-strengthened copper and causing erosion, as disclosed in Patent Document 1, It has been proposed that a nickel plating layer is formed on the surface and the nickel plating layer is used as a barrier layer to prevent penetration of silver into the alumina dispersion strengthened copper.
図を基により詳細に説明する。図９は、図７に示した部材のエンドリングの材質としてアルミナ分散強化銅を用いた場合の、従来のろう付方法によりＡｇろう材でろう付する例を示す図であり、図９（Ａ）はろう付方法の概略図、図９（Ｂ）は図７に示した部材のろう付前の状態を示す概略断面図、図９（Ｃ）はろう付においてエロージョンが発生した例を示す模式断面図である。更に図１０は、特許文献１に示されたろう付方法により、Ａｇろう材でろう付する例を示す図であり、図１０（Ａ）はろう付方法の概略図、図１０（Ｂ）は図７に示した部材のろう付前の状態を示す概略断面図、図１０（Ｃ）は正常にろう付された状態を示す概略断面図である。図９及び図１０においては、ろう付による接合状況を判りやすくするために、図７に破線で示した部分αに相当する箇所を拡大して示している。また、ろう付方法の概略図においては、判りやすくするために、接合面以外の面のめっき層を省略して図示している。なお、エンドリングの材質がアルミナ分散強化銅になるためエンドリングが複数から構成されているが、これは後述する理由により、機能としては同様である。 This will be described in detail with reference to the drawings. 9 is a diagram showing an example of brazing with an Ag brazing material by a conventional brazing method when alumina dispersion strengthened copper is used as the material of the end ring of the member shown in FIG. ) Is a schematic view of a brazing method, FIG. 9B is a schematic cross-sectional view showing a state of the member shown in FIG. 7 before brazing, and FIG. 9C is a schematic view showing an example of erosion occurring in brazing. It is sectional drawing. Further, FIG. 10 is a diagram showing an example of brazing with an Ag brazing material by the brazing method disclosed in Patent Document 1, FIG. 10 (A) is a schematic diagram of the brazing method, and FIG. 10 (B) is a diagram. Fig. 10C is a schematic cross-sectional view showing a state before brazing of the member shown in Fig. 7, and Fig. 10C is a schematic cross-sectional view showing a state where the member is normally brazed. 9 and 10, the portion corresponding to the portion α indicated by the broken line in FIG. 7 is shown in an enlarged manner in order to make it easy to understand the joining state by brazing. Further, in the schematic view of the brazing method, the plating layer on the surface other than the joint surface is omitted for easy understanding. In addition, since the material of the end ring is alumina dispersion-strengthened copper, the end ring is composed of a plurality of parts, but this is the same in function for the reason described later.
図７に示した部材２００のエンドリング２０３の材質としてアルミナ分散強化銅を、貫通バー２０２の材質として無酸素銅を用い、Ａｇろう材を用いてろう付する場合、接合面の状態は、図９（Ａ）に示すようになる。そして、図９（Ｂ）に示すように、実際の部材においては、アルミナ分散強化銅から成るエンドリング３０３相互間及びエンドリング３０３と無酸素銅からなる貫通バー３０２との間に、Ａｇろう材３０５を配設して、８３０℃以下の温度で炉中ろう付される。ろう付が完璧に行われた場合、エンドリング３０３相互間及びエンドリング３０３と貫通バー３０２との間に、Ａｇろう材３０５が完全に充填され、冷却されることでＡｇろう接部３０５ａが形成される。ところが、上述したように、Ａｇろう材３０５中の銀がエロージョンを起こして、アルミナ分散強化銅から成るエンドリング３０３内に拡散してしまい、図９（Ｃ）に示すように、エンドリング３０３の変形及びエンドリング３０３相互間及びエンドリング３０３と貫通バー３０２との間に隙間が生じ、Ａｇろう接部３０５ａの密着不良が発生するのである。 When brazing is performed using alumina dispersion strengthened copper as the material of the end ring 203 of the member 200 shown in FIG. 7, oxygen-free copper as the material of the through bar 202, and Ag brazing material, the state of the joint surface is as shown in FIG. 9 (A). As shown in FIG. 9B, in an actual member, an Ag brazing material is provided between the end rings 303 made of alumina dispersion strengthened copper and between the end rings 303 and the through-bars 302 made of oxygen-free copper. 305 is disposed and brazed in a furnace at a temperature of 830 ° C. or lower. When the brazing is performed perfectly, the Ag brazing material 305 is completely filled between the end rings 303 and between the end rings 303 and the through bar 302, and cooled to form an Ag brazing portion 305a. Is done. However, as described above, silver in the Ag brazing material 305 causes erosion and diffuses into the end ring 303 made of alumina dispersion-strengthened copper, and as shown in FIG. As a result, a gap is generated between the end rings 303 and between the end rings 303 and the through-bars 302, resulting in poor adhesion of the Ag brazing portion 305a.
そこで、特許文献１の方法によれば、図１０（Ａ）に示したように、アルミナ分散強化銅３０３の表面にニッケルめっきを施してニッケルめっき層３０６を形成し、Ａｇろう材を用いてろう付する。実際の部品においては、図１０（Ｂ）に示すようろう付前の状態となる。そして図１０（Ｃ）に示すように、Ａｇろう接部３０５ａを形成して接合する。ニッケルめっき層３０６が、銀のアルミナ分散強化銅への拡散を防止するエロージョン防止層としての役割を果し、接合不良の発生を抑制できるのである。なお、Ａｇろう材は接合面に直接塗布するのではなく、Ａｇろう材からなるシートを形成し、ニッケルめっきを施したアルミナ分散強化銅３０３上にＡｇろう材シートを配設してろう付される。 Therefore, according to the method of Patent Document 1, as shown in FIG. 10A, the surface of the alumina dispersion strengthened copper 303 is subjected to nickel plating to form a nickel plating layer 306, and an Ag brazing material is used. It is attached. The actual part is in a state before brazing as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 10C, an Ag brazing portion 305a is formed and joined. The nickel plating layer 306 serves as an erosion preventing layer for preventing diffusion of silver into the alumina dispersion strengthened copper, and can suppress the occurrence of poor bonding. Note that the Ag brazing material is not directly applied to the joint surface, but is formed by forming a sheet of Ag brazing material, and brazing the Ag brazing material sheet on the nickel-plated alumina dispersion strengthened copper 303. The
ところが、特許文献１の方法では、ニッケルめっきの膜厚の制御が難しい。例えば、エンドリング３０３表面にニッケルめっきする場合、ニッケルめっき膜３０６の膜厚は、形成された部材の高さに直接的に影響する。従って、ニッケルめっき層３０６の膜厚は、エロージョン防止効果を発揮できる膜厚であれば、薄い程よい。ところが、ニッケルめっき層３０６の膜厚は薄くすることが難しく、例えば、膜厚１０μｍ以下とした場合、ニッケルめっき層３０６が破れてしまうケースが発生する。また、特許文献１の方法においては、Ａｇろう材のシートを使用するが、例えば貫通孔３０４や凹部を有する場合、貫通孔側壁部３０４ａや凹部内にＡｇろう材シート３０５を配設することが困難な場合がある。エンドリング３０３相互間にＡｇろう材シート３０５を配設するのは容易であるが、貫通孔３０４の径が小さい場合には、貫通孔側壁部３０４ａにＡｇろう材シート３０５を配設すること容易ではなく、作業に長時間を要する場合が生じる。以上のような理由から、無酸素銅、あるいはアルミナ分散強化銅に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散した分散強化銅から成る部材を、エロージョンを抑制しつつ簡易にろう付可能なろう付方法が求められる。
本発明は、アルミナ分散強化銅に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅を、エロージョンを抑制しつつ簡易にろう付するろう付方法及びそのろう付方法を用いる接合部材を提供する。 The present invention relates to a brazing method and a brazing method for easily brazing ceramic particles represented by alumina dispersion strengthened copper or dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which a second element is dispersed while suppressing erosion. A joining member to be used is provided.
本発明の一実施形態によれば、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層を形成し、前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材をそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法が提供される。 According to one embodiment of the present invention, the first metal of the first metal is plated on each surface of a plurality of members made of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element is dispersed. A plating layer is formed, and a second plating layer of a second metal is formed on the first plating layer by a plating process, and the first plating layer and the second plating layer are formed. There is provided a brazing method characterized in that the plurality of formed members are brought into close contact with each other and heat-treated and joined.
本発明の別の実施形態によれば、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅から成る複数の部材のそれぞれの表面に、めっき処理にて第１の金属の第１のめっき層を形成し、前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材を、それぞれの間に銀ろう材を配置してそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法が提供される。 According to another embodiment of the present invention, the surface of each of a plurality of members made of dispersion-strengthened copper or oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element is dispersed is plated with a first metal first. The second plating layer of the second metal is formed on the first plating layer by a plating process, and the first plating layer and the second plating layer are formed on the first plating layer, respectively. A brazing method is provided in which the plurality of formed members are bonded by heat-treating by placing a silver brazing material between them and placing them in close contact with each other.
本発明のさらに別の実施形態によれば、無酸素銅から形成された複数の円柱状の第１の構成要素と、前記第１の構成要素に対応する複数の第１貫通孔を有する複数のドーナツ状の第２の構成要素と、セラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅から形成され、前記第１の構成要素に対応する複数の第２貫通孔を有する複数のドーナツ状の第３の構成要素と、を備え、前記複数の第１の構成要素及び前記複数の第３の構成要素のそれぞれは、表面に銅めっき層が形成され、更に、前記銅めっき層の表面に第２の金属からなる第２のめっき層が形成され、前記複数の第２の構成要素は、それぞれの前記第１貫通孔に前記銅めっき層及び第２のめっき層が形成された前記複数の第１の構成要素がそれぞれ貫通されて積層され、前記積層された複数の第２の構成要素の両端に、それぞれの前記第２貫通孔に前記複数の第１の構成要素が貫通された前記銅めっき層及び第２めっき層が形成された前記複数の第３の構成要素が、少なくとも１つ以上それぞれ配設され、熱処理されて、前記複数の第３の構成要素のそれぞれの第２貫通孔の側壁部と前記複数の第１の構成要素のそれぞれとが接合されることを特徴とする部材が提供される。 According to still another embodiment of the present invention, a plurality of columnar first components formed from oxygen-free copper and a plurality of first through holes corresponding to the first components. A plurality of doughnut-shaped second components formed from a doughnut-shaped second component and dispersion strengthened copper in which ceramic particles or a second element is dispersed and having a plurality of second through holes corresponding to the first component. 3, each of the plurality of first components and the plurality of third components has a copper plating layer formed on the surface, and further, a second is formed on the surface of the copper plating layer. A plurality of first components in which the copper plating layer and the second plating layer are formed in each of the first through holes. Each of the components of the product The copper plating layer and the second plating layer in which the plurality of first components are penetrated through the second through holes are formed at both ends of the plurality of second components formed, respectively. At least one of the three components is disposed and heat-treated, so that the side wall portion of each second through hole of each of the plurality of third components and each of the plurality of first components are A member is provided that is joined.
前記セラミックス粒子あるいは第２元素は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｃ、ＴｉＯ２、Ｗ又はＭｏのいずれか一つであってもよい。 The ceramic particles or the second element may be any one of Al 2 O 3 , SiC, AlN, Si 3 N 4 , C, TiO 2 , W, or Mo.
前記第１の金属は、銅であってもよい。 The first metal may be copper.
前記第２の金属は、銀であってもよい。 The second metal may be silver.
前記第２の金属は、ニッケル又は金であってもよい。 The second metal may be nickel or gold.
前記第１のめっき層の膜厚は、５μｍ以上であってもよい。 The film thickness of the first plating layer may be 5 μm or more.
前記第２のめっき層の膜厚は、５μｍ以上であってもよい。 The film thickness of the second plating layer may be 5 μm or more.
前記第２のめっき層の膜厚は、１μｍ以上であってもよい。 The film thickness of the second plating layer may be 1 μm or more.
前記めっき処理は、電気めっき処理であってもよい。 The plating process may be an electroplating process.
前記熱処理の温度は、８３０℃以下であってもよい。 The temperature of the heat treatment may be 830 ° C. or less.
前記銀ろう材は、ＢＡｇ−８銀ろう材であってもよい。 The silver brazing material may be a BAg-8 silver brazing material.
前記銀ろう材は、シート状に形成された箔であってもよい。 The silver brazing material may be a foil formed in a sheet shape.
本発明によれば、に代表されるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅を、エロージョンを抑制しつつ簡易にろう付するろう付方法及びそのろう付方法を用いる接合部材が提供される。 According to the present invention, a brazing method for easily brazing a dispersion-strengthened copper or an oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element represented by the above is dispersed while suppressing erosion, and joining using the brazing method A member is provided.
以下、本発明の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法及びそのろう付方法を用いた接合部品の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるわけではない。また、各実施形態において、同様の構成については同じ符号を付し、改めて説明しない場合がある。更に、ろう付方法を説明する概略図においては、判りやすくするために、接合面側のめっき層のみを表示し、他の面のめっき層を省略して図示している。 Hereinafter, a brazing method of dispersion-strengthened copper or oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element are dispersed according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing a joined part using the brazing method will be described with reference to the drawings. This will be described in detail. Note that the present invention is not limited to the following embodiment. Moreover, in each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure and it may not explain anew. Furthermore, in the schematic diagram for explaining the brazing method, only the plating layer on the bonding surface side is shown and the plating layers on the other surfaces are omitted for easy understanding.
（本発明に至る経緯）
上述したように、ＯＤＳを、Ａｇろう材を用いてろう付する場合、エロージョンが発生する場合がある。このエロージョンが発生すると、密着不良が発生するだけでなく、接合部分の強度が低下し破損の原因ともなる。そこで、特許文献１に示されたような、ニッケルめっき層からなるエロージョン防止層を設けるＯＤＳのろう付方法が提案されている。しかし、上述したように、この方法はニッケルめっき層の膜厚の管理が難しい。図１１、図１２に基づいて説明する。図１１は、ニッケルめっき層からなるエロージョン防止層を設けた場合の効果を示す接合面の電子顕微鏡像であり、図１１（Ａ）は、それぞれ１０μｍ及び３０μｍの膜厚でニッケルめっき層を形成したＯＤＳを、Ａｇろう材を用いてろう付した場合の接合面の電子顕微鏡像であり、図１１（Ｂ）は、同様に２０μｍ及び３０μｍの膜厚でニッケルめっき層を形成したＯＤＳを、ろう付した場合の接合面の電子顕微鏡像である。また、図１２は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示したそれぞれの断面における銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）の分布状況を示す図である。
(Background to the present invention)
As described above, when ODS is brazed using an Ag brazing material, erosion may occur. When this erosion occurs, not only adhesion failure occurs, but also the strength of the joint portion is reduced, causing damage. Therefore, an ODS brazing method has been proposed in which an erosion prevention layer made of a nickel plating layer as shown in Patent Document 1 is provided. However, as described above, it is difficult to manage the thickness of the nickel plating layer in this method. This will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is an electron microscopic image of the joint surface showing the effect when an erosion prevention layer made of a nickel plating layer is provided. FIG. 11A shows a nickel plating layer having a thickness of 10 μm and 30 μm, respectively. FIG. 11B is an electron microscopic image of the joint surface when ODS is brazed using an Ag brazing material, and FIG. 11B shows brazing of ODS in which nickel plating layers are similarly formed with thicknesses of 20 μm and 30 μm. It is an electron microscope image of the joint surface in the case of doing. Moreover, FIG. 12 is a figure which shows the distribution condition of silver (Ag), copper (Cu), and nickel (Ni) in each cross section shown to FIG. 11 (A) and (B).
図１１（Ａ）及び（Ｂ）から把握されるように、ニッケルめっき層の膜厚が１０μｍの場合、粒界に銀が拡散しているが、めっき層の膜厚が２０μｍ及び３０μｍの場合には、銀の拡散が見られない。図１２（Ａ）からも、めっき層の膜厚が１０μｍの場合に銀がＯＤＳ内部に拡散していることが把握される。一方、図１２（Ｂ）において、ニッケルめっき層の膜厚が２０μｍと３０μｍのものを接合した場合には、ＯＤＳ内部への銀の拡散が見られない。図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、銅及びニッケルの分布については、いずれのめっき膜厚であっても相違が見られない。以上から、ＯＤＳを、ニッケルめっき層を設けて銀ろう材を用いてろう付する場合、少なくともニッケルめっき層の膜厚を１０μｍ超、より好適には２０μｍ以上に管理することが必要になり、めっき層の膜厚管理が容易でないことが把握される。 As can be understood from FIGS. 11A and 11B, when the nickel plating layer has a thickness of 10 μm, silver diffuses in the grain boundary, but when the plating layer has a thickness of 20 μm and 30 μm. Does not show silver diffusion. Also from FIG. 12A, it is understood that silver is diffused inside the ODS when the thickness of the plating layer is 10 μm. On the other hand, in FIG. 12B, when nickel plating layers having a thickness of 20 μm and 30 μm are joined, no silver diffuses into the ODS. As shown to FIG. 12 (A) and (B), about the distribution of copper and nickel, even if it is any plating film thickness, a difference is not seen. From the above, when brazing with a silver brazing material provided with a nickel plating layer, it is necessary to manage the thickness of the nickel plating layer to more than 10 μm, more preferably 20 μm or more. It can be seen that the thickness control of the layer is not easy.
そこで、本発明者は、ニッケルめっき層に変えて、銅めっき層を設けることでエロージョンを防止することを思考し、かかる方法についてテスト実施した。このテスト実施例について、以下に説明する。なお、以下のテスト実施においては、分散強化銅として、アルミナ分散強化銅を用いた。 Therefore, the present inventor considered to prevent erosion by providing a copper plating layer instead of the nickel plating layer, and conducted a test on this method. This test example will be described below. In the following tests, alumina dispersion strengthened copper was used as dispersion strengthened copper.
図を基に説明する。図１３は、アルミナ分散強化銅に銅めっき層３０７を設けて、エロージョンを抑制しつつＯＤＳをＡｇろう材でろう付したテスト実施例を示す図である。図１３（Ａ）は、ろう付方法を示す概略断面図であり、図１３（Ｂ）は、ろう付後の接合断面の電子顕微鏡像である。また、図１４は、テスト実施例及び従来のろう付方法によるろう付の場合の銀及び銅の分布を示す図であり、図１４（Ａ）は、図１３に示した接合断面の更に拡大した電子顕微鏡像、図１４（Ｂ）は、めっき層を設けないでアルミナ分散強化銅をＡｇろう材でろう付した場合の接合断面の電子顕微鏡像を比較例として示している。 This will be described with reference to the drawings. FIG. 13 is a view showing a test example in which a copper plating layer 307 is provided on alumina dispersion strengthened copper, and ODS is brazed with an Ag brazing material while suppressing erosion. FIG. 13A is a schematic cross-sectional view showing a brazing method, and FIG. 13B is an electron microscopic image of a bonded cross-section after brazing. Further, FIG. 14 is a diagram showing the distribution of silver and copper in the case of brazing by the test example and the conventional brazing method, and FIG. 14 (A) is an enlarged view of the joint cross section shown in FIG. FIG. 14B shows an electron microscope image of a bonded cross section obtained by brazing alumina dispersion strengthened copper with an Ag brazing material without providing a plating layer as a comparative example.
上述したように、エロージョン防止層としてニッケルめっき層を設ける場合、めっき膜の膜厚の管理が難しく、特に膜厚を薄く形成することが難しい。そこで、図１３（Ａ）に示すように、本テスト実施例においては、ニッケルめっき層に変えて、アルミナ分散強化銅から成る部材３０３の表面にめっき処理にて銅めっき層３０７を形成し、Ａｇろう材３０５を用いてろう付した。本テスト実施例においては、銅めっき層３０７の膜厚の効果を検証するために、１０μｍの膜厚の銅めっき層３０７を形成したアルミナ分散強化銅部材３０３と、膜厚５μｍの銅めっき層３０７を形成したアルミナ分散強化銅部材３０３とをろう付した。Ａｇろう材３０５は、ＢＡｇ−８の銀ろう材を厚さ１００μｍのシート状（箔）に形成したものを用いた。ろう付温度は８３０℃以下に制御し、炉中ろう付を行った。なお、ろう付温度については、本ろう付方法を適用して製造される部材の、他の構成要素の磁性を確保するために必要な温度に制御したものである。また、Ａｇろう材の規格も同様の理由によって選択されたものである。 As described above, when a nickel plating layer is provided as an erosion prevention layer, it is difficult to control the thickness of the plating film, and it is particularly difficult to form a thin film thickness. Therefore, as shown in FIG. 13A, in this test example, instead of the nickel plating layer, a copper plating layer 307 is formed on the surface of the member 303 made of alumina dispersion-strengthened copper by plating. The brazing material 305 was used for brazing. In this test example, in order to verify the effect of the film thickness of the copper plating layer 307, the alumina dispersion strengthened copper member 303 having the copper plating layer 307 having a film thickness of 10 μm and the copper plating layer 307 having a film thickness of 5 μm. The alumina dispersion-strengthened copper member 303 having the above structure was brazed. As the Ag brazing material 305, a silver brazing material of BAg-8 formed into a sheet shape (foil) having a thickness of 100 μm was used. The brazing temperature was controlled to 830 ° C. or lower, and brazing was performed in the furnace. The brazing temperature is controlled to a temperature necessary for ensuring the magnetism of other components of the member manufactured by applying the brazing method. The standard for the Ag brazing material is also selected for the same reason.
その結果を、図１３（Ｂ）に示す接合断面電子顕微鏡像によって分析したところ、膜厚５μｍの銅めっき層側では、銅めっき層を超えてアルミナ分散強化銅部材内部まで、Ａｇろう材がしみ込んでいる部分が一部に見受けられる。一方、膜厚１０μｍの銅めっき層側においては、Ａｇろう材がしみ込んでいるものの、しみ込みはほとんど銅めっき層の部分までであり、アルミナ分散強化銅部材内部まではしみ込んでいない。
以上から、銅めっき層の膜厚を適切に管理すれば、銅めっき層がエロージョン防止層として有効に機能することが把握される。銅めっき層の効果については、図１４に示した、銀、銅それぞれの分布状況からも理解できる。めっき層を設けないでＡｇろう材でろう付した場合、図１４（Ｂ）に示すように、画像中に赤色で表示される銀は、画像中に黒色で表示されるアルミナ分散強化銅部材内部までほぼ同じ様に拡散している。一方、図１４（Ａ）に示す本テスト実施例においては、銀は、Ａｇろう材を配設した箇所にほぼ集中して分布しており、銀の拡散が少ない。一方銅については、図１４（Ａ）及び（Ｂ）のいずれにおいても、ほとんど変わらない。以上説明したように、アルミナ分散強化銅表面に銅めっき層を設けてＡｇろう材でろう付することで、Ａｇろう材中の銀のエロージョンを防止できるとの感触を得た。
When the result was analyzed by a bonding cross-sectional electron microscope image shown in FIG. 13B, the Ag brazing material soaked into the alumina dispersion-strengthened copper member beyond the copper plating layer on the copper plating layer side having a thickness of 5 μm. The part that appears is partly seen. On the other hand, on the side of the copper plating layer having a thickness of 10 μm, although the Ag brazing material has been infiltrated, the infiltration is almost up to the copper plating layer and does not penetrate into the alumina dispersion strengthened copper member.
From the above, it is understood that if the film thickness of the copper plating layer is appropriately managed, the copper plating layer functions effectively as an erosion prevention layer. About the effect of a copper plating layer, it can understand also from the distribution condition of each of silver and copper shown in FIG. When brazing with an Ag brazing material without providing a plating layer, as shown in FIG. 14B, the silver displayed in red in the image is the inside of the alumina dispersion strengthened copper member displayed in black in the image. Is spreading almost the same way. On the other hand, in this test example shown in FIG. 14A, silver is almost concentrated and distributed at the location where the Ag brazing material is disposed, and there is little diffusion of silver. On the other hand, about copper, it hardly changes in any of FIG. 14 (A) and (B). As described above, a feeling that silver erosion in the Ag brazing material can be prevented by providing a copper plating layer on the alumina dispersion strengthened copper surface and brazing with the Ag brazing material was obtained.
ところが、実験を重ねるなかで、銅めっき層を設けた場合、ニッケルめっき層に比してＡｇろう材の濡れ性が低下し、ろう材の濡れ性が悪いためにＡｇろう材が充填されない箇所が発生した。即ち密着不良が発生したのである。 However, when the copper plating layer is provided in the course of the experiment, the wettability of the Ag brazing material is lower than that of the nickel plating layer, and the brazing material is not filled with the Ag brazing material. Occurred. That is, adhesion failure occurred.
そこで、銅めっき層とニッケルめっき層における銀ろう材の濡れ性を検証する比較テストを行った。図１５は、銅めっき層及びニッケルめっき層におけるＡｇろう材の濡れ性テスト方法及びテスト結果を示す図であり、図１５（Ａ）はテスト方法の概略を示す模式図、図１５（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ銅めっき層及びニッケルめっき層におけるＡｇろう材の濡れ広がり状況を示す写真像である。テストは、図１５（Ａ）に示すように、シート状に形成したＡｇろう材を使用し、該Ａろう材シートをめっき層の同一の位置に配設してろう付温度に加熱し、ろう材の濡れ広がり状況を確認することによって行った。図１５（Ｂ）に示すように、銅めっき層上においては、ろう材をセットした範囲からろう材が濡れ広がっていないのが把握される。一方、ニッケルめっき層上においては、図１５（Ｃ）に示すように、ろう材が濡れ広がっているのが把握される。以上のテストの結果、アルミナ分散強化銅表面に銅めっき層を設けてＡｇろう材でろう付する方法では、Ａｇろう材の銀のエロージョンを防止できるが、一方で、Ａｇろう材の濡れ性が悪くなることが確認された。 Therefore, a comparative test was conducted to verify the wettability of the silver brazing material in the copper plating layer and the nickel plating layer. FIG. 15 is a diagram showing a wettability test method and test results of an Ag brazing material in a copper plating layer and a nickel plating layer, and FIG. 15A is a schematic diagram showing an outline of the test method, FIG. 15B and FIG. (C) is a photographic image which shows the wetting spread state of Ag brazing material in a copper plating layer and a nickel plating layer, respectively. In the test, as shown in FIG. 15 (A), an Ag brazing material formed in a sheet shape is used, and the A brazing material sheet is disposed at the same position of the plating layer and heated to a brazing temperature. This was done by checking the wetness and spread of the material. As shown in FIG. 15B, it can be seen that the brazing filler metal is not spread out from the range where the brazing filler metal is set on the copper plating layer. On the other hand, on the nickel plating layer, as shown in FIG. As a result of the above test, in the method of providing a copper plating layer on the surface of the alumina dispersion strengthened copper and brazing with the Ag brazing material, silver erosion of the Ag brazing material can be prevented. It was confirmed that it would get worse.
そこで、本発明者は更に研究を重ね、本発明を創作するに至った。以下、本発明に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法及びその方法を用いた接合部材について説明する。 Therefore, the present inventor has further researched and created the present invention. Hereinafter, a brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element according to the present invention is dispersed and a joining member using the method will be described.
（第１の実施形態）
［ろう付方法］
本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法について、図を基に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を示す概略断面図である。図１（Ａ）はろう付前の状態を示し、図１（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
(First embodiment)
[Brazing method]
A brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element according to the first embodiment of the present invention is dispersed will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element is dispersed according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a state before brazing, and FIG. 1B shows a state after brazing.
図１（Ａ）に示すように、本実施形態に係るろう付方法においては、ろう付する前に、アルミナ分散強化銅３の表面に銅めっき層（第１の金属の第１のめっき層）７を形成し、更にその銅めっき層７の上にニッケルめっき層（第２の金属の第２のめっき層）６を形成する。即ち、アルミナ分散強化銅３を、アルミナ分散強化銅３の上に銅めっき層７が配設され更に銅めっき層７の上にニッケルめっき層６が配設される２層めっき構造とする。本実施形態においては、銅めっき層７の膜厚は５μｍ以上に形成し、ニッケルめっき層６の膜厚は１μｍ以上に形成した。第１のめっき層はろう材中の銀のエロージョン防止層であり、第２のめっき層はろう材の濡れ性改善層である。 As shown in FIG. 1A, in the brazing method according to the present embodiment, before brazing, a copper plating layer (first plating layer of the first metal) is formed on the surface of the alumina dispersion strengthened copper 3. 7 is formed, and a nickel plating layer (second plating layer of the second metal) 6 is formed on the copper plating layer 7. That is, the alumina dispersion strengthened copper 3 has a two-layer plating structure in which the copper plating layer 7 is disposed on the alumina dispersion strengthened copper 3 and the nickel plating layer 6 is disposed on the copper plating layer 7. In this embodiment, the thickness of the copper plating layer 7 is 5 μm or more, and the thickness of the nickel plating layer 6 is 1 μm or more. The first plating layer is a silver erosion preventing layer in the brazing material, and the second plating layer is a wettability improving layer of the brazing material.
ここで、銅めっき層７の膜厚は、図１３及び図１４に示したテスト実施結果から、Ａｇろう材中の銀のエロージョンを防止できる膜厚として５μｍとしたものである。従って、この膜厚以上であれば、Ａｇろう材中の銀のエロージョンを防止する効果が発揮できる。また、ニッケルめっき層６の膜厚は、該ニッケルめっき層６がＡｇろう材５の濡れ性を改善するための層で膜厚を厚くする必要がないため、最小限の膜厚として１μｍとしたものである。従って、これ以上の膜厚であれば、Ａｇろう材５の濡れ性を改善する効果が確保できる。なお、銅めっき層７及びニッケルめっき層６は、膜厚の管理を考慮してそれぞれ電気めっき法によって形成したが、両めっき層の形成方法は、これに限定される訳ではない。 Here, the film thickness of the copper plating layer 7 is set to 5 μm as a film thickness that can prevent silver erosion in the Ag brazing material from the test execution results shown in FIGS. 13 and 14. Therefore, if it is more than this film thickness, the effect which prevents the erosion of the silver in Ag brazing material can be exhibited. Further, the thickness of the nickel plating layer 6 is 1 μm as the minimum film thickness because the nickel plating layer 6 is a layer for improving the wettability of the Ag brazing material 5 and it is not necessary to increase the film thickness. Is. Therefore, if the film thickness is greater than this, the effect of improving the wettability of the Ag brazing material 5 can be secured. In addition, although the copper plating layer 7 and the nickel plating layer 6 were each formed by the electroplating method in consideration of the management of film thickness, the formation method of both plating layers is not necessarily limited to this.
次に、２層めっき構造としたアルミナ分散強化銅３の上にシート（箔）状に形成したＡｇろう材５を配設する。本実施形態においては、シート（箔）状に形成したＡｇろう材５の厚さは、１００μｍとした。なお、Ａｇろう材として、ＢＡｇ−８の規格のＡｇろう材を用いた。 Next, an Ag brazing material 5 formed in a sheet (foil) shape is disposed on the alumina dispersion strengthened copper 3 having a two-layer plating structure. In the present embodiment, the thickness of the Ag brazing material 5 formed in a sheet (foil) shape is 100 μm. In addition, the Ag brazing material of the standard of BAg-8 was used as the Ag brazing material.
更にＡｇろう材５の上に２層めっき構造としたアルミナ分散強化銅３を積層する。その後、炉中にて所定のろう付温度にて熱処理を行う。本実施形態においては、ろう付温度を８３０℃以下に制御してろう付を行った。なお、これは一例であり、本実施形態に係るアルミナ分散強化銅のろう付方法は、上記のろう付温度及びＡｇろう材の規格に限定されるものではない。ろう付温度及びＡｇろう材５の規格については、ろう付対象部材及び当該部材と共に炉中にて熱処理される他の部材を考慮して、適宜選択される。 Further, the alumina dispersion strengthened copper 3 having a two-layer plating structure is laminated on the Ag brazing material 5. Thereafter, heat treatment is performed in a furnace at a predetermined brazing temperature. In this embodiment, brazing was performed by controlling the brazing temperature to 830 ° C. or lower. This is only an example, and the brazing method of alumina dispersion strengthened copper according to the present embodiment is not limited to the above-mentioned brazing temperature and Ag brazing material standards. The specifications of the brazing temperature and the Ag brazing material 5 are appropriately selected in consideration of the brazing target member and other members that are heat-treated in the furnace together with the member.
熱処理後、図１（Ｂ）に示すように、Ａｇろう材５は硬化してろう接部５ａとなり、アルミナ分散強化銅３同士が接合される。 After the heat treatment, as shown in FIG. 1 (B), the Ag brazing material 5 is hardened to become a brazed portion 5a, and the alumina dispersion strengthened copper 3 are joined together.
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によって、アルミナ分散強化銅３同士を確実に接合することができる。なお、上述した説明においては、アルミナ分散強化銅３のろう付について説明したが、本発明の第１の実施形態に係るろう付方法によれば、無酸素銅からなる部材同士又はそれぞれ無酸素銅とアルミナ分散強化銅からなる部材同士を確実に接合することができる。材質が無酸素銅の場合であっても、銅めっき膜７及びニッケルめっき膜６を形成する点は同じである。 As described above, the alumina dispersion-strengthened copper 3 is reliably bonded to each other by the brazing method of dispersion-strengthened copper or oxygen-free copper in which the ceramic particles or the second element according to the first embodiment of the present invention is dispersed. be able to. In the above description, brazing of the alumina dispersion strengthened copper 3 has been described. However, according to the brazing method according to the first embodiment of the present invention, members made of oxygen-free copper or oxygen-free copper respectively. And members made of alumina dispersion-strengthened copper can be reliably bonded to each other. Even when the material is oxygen-free copper, the copper plating film 7 and the nickel plating film 6 are formed in the same manner.
また、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法においては、ろう材の濡れ性改善層として設ける第２のめっき層を、ニッケルめっき層６に変えて金めっき層とすることも可能である。金めっき層とした場合のめっき膜厚は、ニッケルめっき層６の場合と同様に１μｍであり、又、熱処理温度も同様である。金めっき層によっても、Ａｇろう材の濡れ性改善を図ることができる。 Moreover, in the brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which the ceramic particles or the second element according to the first embodiment of the present invention is dispersed, the second plating layer provided as a wettability improving layer of the brazing material Can be replaced with the nickel plating layer 6 to form a gold plating layer. The plating film thickness in the case of the gold plating layer is 1 μm as in the case of the nickel plating layer 6, and the heat treatment temperature is also the same. The gold plating layer can also improve the wettability of the Ag brazing material.
なお、上述した分散強化銅として、銅にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を分散させたアルミナ分散強化銅の変わりに、銅に、ＳｉＣ(炭化シリコン)、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、Ｃ(カーボン)、ＴｉＯ２（酸化チタニウム）のセラミックス粒子、又はＷ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）の第２元素のいずれか一つを分散させた分散強化銅を用いた場合であっても、本発明の第１の実施形態に係るろう付方法を用いることができる。 As the dispersion strengthened copper described above, instead of alumina dispersion strengthened copper in which alumina (Al 2 O 3 ) is dispersed in copper, SiC (silicon carbide), AlN (aluminum nitride), Si 3 N 4 ( In the case of using dispersion strengthened copper in which any one of ceramic particles of silicon nitride), C (carbon), TiO 2 (titanium oxide), or a second element of W (tungsten) or Mo (molybdenum) is used. Even if it exists, the brazing method which concerns on the 1st Embodiment of this invention can be used.
［効果］
上述したように、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法においては、Ａｇろう材５中の銀の分散強化銅３への拡散（エロージョン）を防止するために、エロージョン防止層として分散強化銅３の表面に銅めっき層７を設け、更にこの銅めっき層７の全面に、Ａｇろう材５の濡れ性改善層としてニッケルめっき層６又は金めっき層を設ける。このように分散強化銅３の表面に二重のめっき層を設けることによって、Ａｇろう材５の分散強化銅３内へのエロージョンを防止するとともに、Ａｇろう材５の濡れ性を改善し、Ａｇろう材５が充填されないことに起因して発生する密着不良を防止することができる。
[effect]
As described above, in the dispersion strengthened copper or oxygen-free copper brazing method in which the ceramic particles or the second element according to the first embodiment of the present invention is dispersed, the silver dispersion strengthened copper in the Ag brazing material 5 is used. In order to prevent diffusion (erosion) to 3, a copper plating layer 7 is provided on the surface of the dispersion strengthened copper 3 as an erosion prevention layer, and the wettability improving layer of the Ag brazing material 5 is further formed on the entire surface of the copper plating layer 7. A nickel plating layer 6 or a gold plating layer is provided. Thus, by providing a double plating layer on the surface of the dispersion strengthened copper 3, the erosion of the Ag brazing material 5 into the dispersion strengthened copper 3 is prevented, and the wettability of the Ag brazing material 5 is improved. It is possible to prevent adhesion failure caused by the fact that the brazing material 5 is not filled.
図４は、本発明の第１の実施形態に係るろう付方法の効果を示す図であり、図４（Ａ）は、本ろう付によって接合した接合断面の電気顕微鏡像、図４(Ｂ)及び図４（Ｃ）は、それぞれの断面における銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）の分布状況を示す図である。図４（Ａ）に示すように、本ろう付方法によれば、中央部の色の薄い部分である接合面と色の濃い部分であるＯＤＳの境界が明確であり、図１３(Ｂ)に示したような銀（Ａｇ）のＯＤＳ内へのエロージョンがほとんど見られない。また、図４（Ｂ）の画像上において赤色で示されている銀（Ａｇ）が、中央部の接合部分に集中し、ＯＤＳ内部にあまり拡散していないことが把握される。また、図４（Ｃ）に示すニッケル（Ｎｉ）の分布についても、接合面部分に集中していることが把握される。以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、銅めっき層及び銀めっき層の二つのめっき層が銀ろう材の代替の役割を果し、銀の分散強化銅等の内部へのエロージョンを防止しつつ、分散強化銅等を確実にろう付することができる。 FIG. 4 is a diagram showing the effect of the brazing method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 (A) is an electric microscope image of a joining cross section joined by the brazing, FIG. 4 (B). FIG. 4C is a diagram showing a distribution state of silver (Ag) and nickel (Ni) in each cross section. As shown in FIG. 4 (A), according to this brazing method, the boundary between the joint surface, which is a light-colored portion at the center, and the ODS, which is a dark-colored portion, is clear. Almost no erosion into the ODS of silver (Ag) as shown. In addition, it can be seen that silver (Ag) shown in red on the image of FIG. 4B is concentrated in the joint portion at the center and does not diffuse so much in the ODS. It can also be seen that the nickel (Ni) distribution shown in FIG. As explained above, according to the brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which the ceramic particles or the second element according to the first embodiment of the present invention is dispersed, the copper plating layer and the silver plating layer are separated. The two plating layers serve as a substitute for the silver brazing material, and the dispersion strengthened copper or the like can be brazed reliably while preventing erosion of silver into the dispersion strengthened copper or the like.
また、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法は、上述したように、エロージョン防止層が、膜厚の管理が容易な銅めっき層７によって形成されているため製造が容易であり、ニッケルめっき層を設ける方法に比してコスト削減を図ることができる。また、密着不良を防止できるため歩留まりが向上し、この点でもコスト削減効果がある。 In addition, as described above, in the brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which the ceramic particles or the second element according to the first embodiment of the present invention is dispersed, the erosion prevention layer is capable of managing the film thickness. Since it is formed by the easy copper plating layer 7, the manufacturing is easy, and the cost can be reduced as compared with the method of providing the nickel plating layer. In addition, since the adhesion failure can be prevented, the yield is improved, and in this respect, there is an effect of cost reduction.
［実施例１］
次に、本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を用いた実施例について説明する。以下の実施例においては、材質としてアルミナ分散強化銅を用いた部材の実施例について示すが、本実施例１はこれに限定されるものではない。実施例１は、本ろう付方法によって図７に示した部材を形成した例である。図２は、本ろう付方法によって形成した部材１００の断面図である。また、図３は、図２に示した部材１００の部分αの拡大模式図である。図３（Ａ）は、ろう付前の状態、図３（Ｂ）はろう付後の状態を示す。
[Example 1]
Next, examples using the brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element according to the first embodiment of the present invention are dispersed will be described. In the following examples, examples of members using alumina dispersion-strengthened copper as a material will be described, but Example 1 is not limited thereto. Example 1 is an example in which the member shown in FIG. 7 was formed by the present brazing method. FIG. 2 is a cross-sectional view of the member 100 formed by the present brazing method. FIG. 3 is an enlarged schematic view of a portion α of the member 100 shown in FIG. 3A shows a state before brazing, and FIG. 3B shows a state after brazing.
図２に示すように、本部材１００は、ドーナツ状の第２構成要素（ケイ素鋼板）１を、無酸素銅からなる第１構成要素（貫通バー）２を貫通させて複数積層し、その両端部に、アルミナ分散強化銅からなるドーナツ状の第３構成要素（エンドリング）３を、それぞれ前記第１構成要素２に貫通させてそれぞれ複数積層した構造である。積層した複数の第３構成要素３の相互間及び第３構成要素３と第１構成要素２との間は、それぞれろう付されている。図２においては、第３構成要素３は、第１構成要素２の両端部にそれぞれ４枚ずつ積層されているが、これに限定されるものではなく、部材に求められる強度等に応じて、その数は適宜変更され得る。 As shown in FIG. 2, the member 100 is formed by laminating a plurality of doughnut-shaped second constituent elements (silicon steel plates) 1 through the first constituent elements (penetrating bars) 2 made of oxygen-free copper, and both ends thereof. In this structure, a plurality of donut-shaped third constituent elements (end rings) 3 made of alumina dispersion-strengthened copper are respectively penetrated through the first constituent elements 2 and laminated. The plurality of stacked third components 3 and the third component 3 and the first component 2 are brazed. In FIG. 2, the 3rd component 3 is laminated | stacked by 4 each at the both ends of the 1st component 2, but it is not limited to this, According to the intensity | strength etc. which are calculated | required by a member, The number can be changed as appropriate.
上述した部材のろう付箇所は、上述した本発明の第１の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によってろう付される。即ち、まず、第１構成要素２及び第３構成要素３の表面に、めっき処理によって銅めっき層７を、５μｍの膜厚で形成する。次に、銅めっき層７を形成した第１構成要素２及び第３構成要素３の銅めっき層７の全面に、めっき処理によってニッケルめっき層６を形成する。本実施例１においては、ニッケルめっき層６の膜厚は１μｍで形成した。これによって、第１構成要素２及び第３構成要素３は、２層のめっき層（６、７）を有する構造となる。 The brazed portion of the above-described member is brazed by the brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which the ceramic particles or the second element according to the first embodiment of the present invention is dispersed. That is, first, the copper plating layer 7 is formed to a thickness of 5 μm on the surfaces of the first component 3 and the third component 3 by plating. Next, the nickel plating layer 6 is formed on the entire surface of the copper plating layer 7 of the first component 2 and the third component 3 on which the copper plating layer 7 is formed by plating. In Example 1, the nickel plating layer 6 was formed with a thickness of 1 μm. Thus, the first component 3 and the third component 3 have a structure having two plating layers (6, 7).
以上のような処理を行った後、第３項構成要素３については、該第３構成要素３の複数の第２貫通孔側壁部４ａのそれぞれに、シート状（箔）に形成したＡｇろう材５を密着させて配設する。 After performing the above processing, the third term component 3 is made of Ag brazing material formed in a sheet (foil) on each of the plurality of second through-hole side wall portions 4a of the third component 3. 5 is closely attached.
以上の処理を行った後、複数の第２構成要素１を、該第２構成要素１の複数の第１貫通孔１０に複数の第１構成要素２をそれぞれ貫通させて積層する。次に、Ａｇろう材５を配設した前記第３構成要素３を、該第３構成要素３の複数の第２貫通孔４のそれぞれに前記複数の第１構成要素２を貫通させて、前記複数の第１構成要素２の両端部にそれぞれ一つずつ配設する。そして、前記第３構成要素３と同様のドーナツ状に形成し所定の位置に貫通孔を設けたシート状のＡｇろう材５を、前記第３構成要素３の上に配設し、さらにその上に、Ａｇろう材５を配設した前記第３構成要素３を第１構成要素２の両端部にそれぞれ一つずつ配設する。シート状のＡｇろう材５と第３構成要素３とを同様に繰り返して配設し、第１構成要素２の両端部に、それぞれの間にＡｇろう材５を挟んで第３構成要素３を所望の枚数配設する。これを炉中にて所定の温度にて熱処理してろう付する。Ａｇろう材５のシートの厚さ及び規格並びにろう付の熱処理温度は、それぞれの構成要素（１〜３）の材質及び磁性等の性質に応じて適宜選択される。本実施例１においては、Ａｇろう材シート（箔）５は、規格ＢＡｇ−８のろう材を用い１００μｍの厚さに形成したものを使用し、熱処理温度は、８３０℃以下に制御して処理を行った。 After performing the above processing, the plurality of second component elements 1 are stacked by passing the plurality of first component elements 2 through the plurality of first through holes 10 of the second component element 1, respectively. Next, the third component 3 provided with the Ag brazing material 5 is inserted through the plurality of first through-holes 4 in the plurality of second through holes 4 of the third component 3, respectively, One at each end of the plurality of first components 2 is disposed. Then, a sheet-like Ag brazing material 5 formed in a donut shape similar to that of the third component 3 and provided with a through hole at a predetermined position is disposed on the third component 3, and further thereon. In addition, the third component 3 having the Ag brazing material 5 disposed therein is disposed one by one at both ends of the first component 2. Similarly, the sheet-like Ag brazing material 5 and the third component 3 are repeatedly arranged, and the third component 3 is disposed at both ends of the first component 2 with the Ag brazing material 5 interposed therebetween. Arrange the desired number of sheets. This is heat-treated at a predetermined temperature in a furnace and brazed. The sheet thickness and standard of the Ag brazing material 5 and the heat treatment temperature for brazing are appropriately selected according to the material and magnetic properties of the respective constituent elements (1 to 3). In this Example 1, the Ag brazing material sheet (foil) 5 was formed using a standard BAg-8 brazing material to a thickness of 100 μm, and the heat treatment temperature was controlled to 830 ° C. or less. Went.
これによって、第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａと第１構成要素２とが接合され、また、第３構成要素３同士が接合され、所望の強度を有する部材１００を、アルミナ分散強化銅によって形成することができる。 As a result, the second through-hole side wall 4a of the third component 3 and the first component 2 are joined, and the third component 3 is joined to each other, and the member 100 having a desired strength is dispersed in alumina. It can be formed of reinforced copper.
また、図３に示すように、製造された部材１００は、Ａｇろう材５の濡れ性が改善される本発明の第１の実施形態に係るろう付方法によってろう付されているため、第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａと第１構成要素２との間及び第３構成要素３同士の間に、Ａｇろう材５が充分に充填され、隙間なく接合される。従って、密着不良に起因する破損等が少ない部材１００を得ることができる。このような部材は、例えばロータとして用いることができる。 Further, as shown in FIG. 3, the manufactured member 100 is brazed by the brazing method according to the first embodiment of the present invention in which the wettability of the Ag brazing material 5 is improved. The Ag brazing filler metal 5 is sufficiently filled between the second through-hole side wall 4a of the component 3 and the first component 2 and between the third components 3, and joined without a gap. Therefore, the member 100 with little damage or the like due to poor adhesion can be obtained. Such a member can be used as a rotor, for example.
なお、本実施例１においては、第３構成要素（エンドリング）３は、アルミナ分散強化銅からなる薄板を所望の開口を有するドーナツ状に形成し、且つ複数の第２貫通孔４を貫通させて形成した。そして、この薄板の第３構成要素３に上述した２層のめっき層（６、７）を形成し、所望の枚数の第３構成要素３をＡｇろう材シート（箔）５を介して積層してろう付して接合することで、所望の強度を有する一体の第３構成要素３を形成した。このように薄板の第３構成要素３を積層するのは、該第３構成要素３と第１構成要素２との接合面である第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａに、ろう材を充分に充填するためである。即ち、第２貫通孔側壁部４ａの深さが深いほど、第２貫通孔側壁部４ａ中央部分にシート状のＡｇろう材５を配設することが難しくなる。また、熱処理の際に、Ａｇろう材５は垂直方向に垂れてくるため、垂直方向上部側にＡｇろう材５が充分充填されない箇所（即ち、接合不良部分。）が形成され易くなる。第３構成要素３を薄板に形成して、第２貫通孔側壁部４ａ及びそれぞれの第３構成要素３の間にろう材５を配設することで、ろう材５が垂直方向に垂れてもそれぞれの第３構成要素３間に配設したろう材５が充填され、上述した接合不良部分の形成を抑制することができる。 In the first embodiment, the third component (end ring) 3 is formed by forming a thin plate made of alumina dispersion-strengthened copper into a donut shape having a desired opening and penetrating the plurality of second through holes 4. Formed. Then, the above-described two plating layers (6, 7) are formed on the third component 3 of the thin plate, and a desired number of the third components 3 are laminated via the Ag brazing material sheet (foil) 5. By soldering and joining, an integrated third component 3 having a desired strength was formed. The thin third component 3 is laminated on the second through-hole side wall 4a of the third component 3, which is a joint surface between the third component 3 and the first component 2. This is to sufficiently fill the material. That is, as the depth of the second through-hole side wall portion 4a is deeper, it becomes more difficult to dispose the sheet-like Ag brazing material 5 at the central portion of the second through-hole side wall portion 4a. Moreover, since the Ag brazing material 5 hangs down in the vertical direction during the heat treatment, a portion (that is, a poorly bonded portion) that is not sufficiently filled with the Ag brazing material 5 is easily formed on the upper side in the vertical direction. Even if the brazing material 5 hangs in the vertical direction by forming the third component 3 in a thin plate and disposing the brazing material 5 between the second through-hole side wall 4a and the respective third component 3 The brazing filler metal 5 disposed between the respective third components 3 is filled, and the formation of the above-described joint failure portion can be suppressed.
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法について説明する。なお、以下の説明において、上述した第１の実施形態に係るろう付方法と共通する部分については、説明を省略する場合がある。
(Second Embodiment)
Next, a brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element according to the second embodiment of the present invention is dispersed will be described. In the following description, the description of the parts common to the brazing method according to the first embodiment described above may be omitted.
上述した本発明の第１の実施形態に係るろう付方法は、被接合部材であるアルミナ分散強化銅又は無酸素銅からなる構成要素を、シート状（箔）に形成したＡｇろう材を用いてろう付する。本第２の実施形態に係るろう付方法は、Ａｇろう材用いずにろう付することを特徴とする。 The brazing method according to the first embodiment of the present invention described above uses an Ag brazing material in which constituent elements made of alumina dispersion-strengthened copper or oxygen-free copper, which are members to be joined, are formed into a sheet (foil). Braze. The brazing method according to the second embodiment is characterized by brazing without using an Ag brazing material.
第１の実施形態に係るろう付方法において部材を製造する場合、例えば、図２等に示した第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａに、シート状のＡｇろう材を配設する必要がある。しかし、このような微細な凹所に、適切にシート状のろう材を配設することは容易ではない。また、接合箇所の面積が微細な場合には、より困難性が増す。そこで、本第２の実施形態に係るろう付方法においては、ろう材の替わりに、所望の金属からなる第２のめっき層を形成する。なお、本明細書においては、「ろう材を用いず」とは、前処理を施した被接合部材以外に、別途ろう材を配設しないことを意味する。 When manufacturing a member in the brazing method according to the first embodiment, for example, a sheet-like Ag brazing material is disposed on the second through-hole side wall 4a of the third component 3 shown in FIG. There is a need. However, it is not easy to appropriately dispose a sheet-like brazing material in such a fine recess. Moreover, when the area of a joining location is fine, difficulty increases more. Therefore, in the brazing method according to the second embodiment, a second plating layer made of a desired metal is formed instead of the brazing material. In the present specification, “without using a brazing material” means that no brazing material is separately provided other than the pre-treated member to be joined.
より詳細に、図を用いて説明するが、以下の実施形態においては、被接合部材としてアルミナ分散強化銅から成る部材を用いた例を示す。図５は、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法を示す概略断面図である。図５（Ａ）はろう付前の状態を示し、図５（Ｂ）はろう付後の状態を示す。また、図６は、本発明の第２の実施形態に係るろう付方法の効果を示す図である。図６（Ａ１）及び（Ｂ１）に、本ろう付によって接合した接合断面の電気顕微鏡像及び銀の分布状況を示し、図６（Ｂ１）及び（Ｂ２）に、比較例として従来のろう付方法によって接合した接合断面の電気顕微鏡像及び銀の分布状況を示している。 Although it demonstrates in detail using figures, in the following embodiment, the example using the member which consists of alumina dispersion | distribution strengthening copper as a to-be-joined member is shown. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element are dispersed according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5A shows the state before brazing, and FIG. 5B shows the state after brazing. Moreover, FIG. 6 is a figure which shows the effect of the brazing method which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 6 (A1) and (B1) show an electric microscope image of the bonded cross section bonded by this brazing and the silver distribution, and FIGS. 6 (B1) and (B2) show a conventional brazing method as a comparative example. 2 shows an electric microscope image of a bonded cross section bonded by the above and a silver distribution state.
図５（Ａ）に示すように、本第２の実施形態に係るろう付方法においては、ろう付する前に、アルミナ分散強化銅３の表面に銅めっき層７を形成する。これは、上述した第１の実施形態に係るろう付方法と同一である。 As shown in FIG. 5A, in the brazing method according to the second embodiment, the copper plating layer 7 is formed on the surface of the alumina dispersion strengthened copper 3 before brazing. This is the same as the brazing method according to the first embodiment described above.
本第２の実施形態においては、更にその銅めっき層７の上に銀めっき層８を形成する。即ち、アルミナ分散強化銅３を、アルミナ分散強化銅３の上に銅めっき層７が配設され、更に銅めっき層７の上に銀めっき層８が配設される２層めっき構造とする。言い換えれば、本発明の第１の実施形態のニッケルめっき層６に変えて銀めっき層８を形成する。 In the second embodiment, a silver plating layer 8 is further formed on the copper plating layer 7. That is, the alumina dispersion strengthened copper 3 has a two-layer plating structure in which the copper plating layer 7 is disposed on the alumina dispersion strengthened copper 3 and the silver plating layer 8 is disposed on the copper plating layer 7. In other words, the silver plating layer 8 is formed in place of the nickel plating layer 6 of the first embodiment of the present invention.
次に、２層めっき構造としたアルミナ分散強化銅３を密着させ、その後、炉中にて所定のろう付温度にて熱処理を行う。ろう付温度は、ろう付対象部材及び当該部材と共に炉中にて熱処理される他の部材を考慮して、適宜選択される。 Next, the alumina dispersion-strengthened copper 3 having a two-layer plating structure is brought into close contact, and then heat treatment is performed in a furnace at a predetermined brazing temperature. The brazing temperature is appropriately selected in consideration of the brazing target member and other members that are heat-treated in the furnace together with the member.
熱処理後、図５（Ｂ）に示すように、銅めっき層７の膜厚は減少し、銀めっき層８が硬化してろう接部５ａを形成される。即ち、銅めっき層７の銅の一部及び銀めっき層８が溶融され、溶融されたそれぞれの金属が接合面に拡散することによって、Ａｇろう材が溶融された状態と同一となり、それが硬化することで、ろう接部５ａが形成されるのである。即ち、本第２の実施形態に係るろう付方法においては、２層のめっき層（７、８）が、熱処理によって溶融して、めっき層（７、８）自身がろう材の役割を果す。 After the heat treatment, as shown in FIG. 5 (B), the film thickness of the copper plating layer 7 is reduced, and the silver plating layer 8 is cured to form the brazed portion 5a. That is, a part of copper of the copper plating layer 7 and the silver plating layer 8 are melted, and each molten metal diffuses to the joint surface, so that the Ag brazing material becomes the same as the melted state, which is cured. As a result, the brazed portion 5a is formed. That is, in the brazing method according to the second embodiment, the two plating layers (7, 8) are melted by heat treatment, and the plating layers (7, 8) themselves serve as a brazing material.
なお、膜厚が薄くなった銅めっき層７は、第１の実施形態の銅めっき層７と同様に、銀メッキ層８から溶け出した銀のアルミナ分散強化銅３内部への拡散を防止するエロージョン層として機能する。従って、本実施形態においては、銅めっき層７は、エロージョン防止層としての機能とＡｇろう材成分としての機能を兼ねるものである。なお、図５（Ｂ）において、ろう接部５ａの垂直方向中央に、破線で接合面を示しているが、実際には、このような接合面が形成されるわけではなく、ろう接部５ａが一体的に形成される。 In addition, the copper plating layer 7 with a thin film thickness prevents the diffusion of the silver dissolved from the silver plating layer 8 into the alumina dispersion strengthened copper 3 as in the copper plating layer 7 of the first embodiment. Functions as an erosion layer. Accordingly, in the present embodiment, the copper plating layer 7 has both a function as an erosion preventing layer and a function as an Ag brazing material component. In FIG. 5B, a joining surface is indicated by a broken line at the center in the vertical direction of the brazing portion 5a. However, in reality, such a joining surface is not formed, and the brazing portion 5a. Are integrally formed.
本実施形態においては、銅めっき層７の膜厚は５μｍ以上に形成し、銀めっき層８の膜厚も５μｍ以上に形成した。銅めっき層７の膜厚は、エロージョンを防止でき、かつＡｇろう材の成分となるのに充分な膜厚とされる。この膜厚以上であれば、エロージョンを防止する効果が発揮でき、また溶融した銀メッキ層８の銀とともに実質的にＡｇろう材として機能する。また、銀めっき層８は、溶融した銅めっき層７の銅とともに実質的にＡｇろう材として機能する層であり、これ以上の膜厚であれば、実質的にＡｇろう材としての効果が確保できる。そして、銅めっき層７及び銀めっき層８は、膜厚の管理を考慮してそれぞれ電気めっき法によって形成したが、これに限定される訳ではない。なお、上述した第１の実施形態においては、銅めっき層７上におけるＡｇろう材の濡れ性を改善するために、ニッケルめっき層６を設けたが、本実施形態においては、銅めっき層７及び銀めっき層８が、熱処理によってともに溶融し、溶融した銅中に、銀がほぼ均一に拡散する。従って、濡れ性の改善を図る必要がないため、ニッケルめっき層６又は金めっき層を設ける必要がない。 In the present embodiment, the thickness of the copper plating layer 7 is 5 μm or more, and the thickness of the silver plating layer 8 is 5 μm or more. The film thickness of the copper plating layer 7 is sufficient to prevent erosion and to be a component of the Ag brazing material. If it is more than this film thickness, the effect which prevents erosion can be exhibited, and it functions substantially as an Ag brazing material together with the silver of the molten silver plating layer 8. Moreover, the silver plating layer 8 is a layer that substantially functions as an Ag brazing material together with the copper of the molten copper plating layer 7, and if the film thickness is larger than this, the effect as an Ag brazing material is substantially secured. it can. And although the copper plating layer 7 and the silver plating layer 8 were each formed by the electroplating method in consideration of the management of film thickness, it is not necessarily limited to this. In the above-described first embodiment, the nickel plating layer 6 is provided in order to improve the wettability of the Ag brazing material on the copper plating layer 7, but in this embodiment, the copper plating layer 7 and The silver plating layer 8 is melted together by the heat treatment, and silver diffuses almost uniformly in the molten copper. Therefore, it is not necessary to improve wettability, and therefore it is not necessary to provide the nickel plating layer 6 or the gold plating layer.
本実施形態においては、ろう付温度を８３０℃以下に制御してろう付を行った。但し、これは、ろう付対象部材と共に炉中にて熱処理される他の部材の特性等を考慮して選択された一例であり、本実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法は、上記のろう付温度に限定されるものではない。 In this embodiment, brazing was performed by controlling the brazing temperature to 830 ° C. or lower. However, this is an example selected in consideration of the characteristics of other members to be heat-treated in the furnace together with the brazing target member, and dispersion in which the ceramic particles or the second element according to the present embodiment is dispersed. The brazing method of reinforced copper or oxygen-free copper is not limited to the above brazing temperature.
本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法は、上述した実施例１に示した部材等の製造に応用することができる。即ち、実施例１で説明した第１構成要素２及び第３構成要素３のろう付に応用することができる。詳細な説明は省略するが、第１構成要素２及び第３構成要素３の表面に、５μｍ以上の膜厚の銅めっき層７を形成した後、更に銅めっき層７の全面に、５μｍ以上の膜厚で銀めっき層８を形成する。そして、Ａｇろう材シートを用いずに、それぞれの構成要素を実施例１と同様に積層して、所望の温度で熱処理を行い、ろう付接合する。これによって、実施例１と同様に、ろう材を用いずに上述した部材をろう付接合して形成することができる。 The brazing method of dispersion-strengthened copper or oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element is dispersed according to the second embodiment of the present invention can be applied to the manufacture of the members and the like shown in Example 1 described above. it can. That is, it can be applied to the brazing of the first component 2 and the third component 3 described in the first embodiment. Although a detailed description is omitted, after forming a copper plating layer 7 having a thickness of 5 μm or more on the surfaces of the first component 3 and the third component 3, a thickness of 5 μm or more is further formed on the entire surface of the copper plating layer 7. The silver plating layer 8 is formed with a film thickness. Then, without using the Ag brazing material sheet, the respective constituent elements are laminated in the same manner as in Example 1, heat-treated at a desired temperature, and brazed and joined. Thus, like the first embodiment, the above-described members can be formed by brazing without using a brazing material.
なお、本実施形態２に係るろう付方法を用いた場合、第３構成要素３の第２貫通孔側壁部４ａにも、確実にろう材を充填できる。即ち、実質的にろう材となる２つのめっき層（７、８）を、めっき処理にて確実に第２貫通孔側壁部４ａにも形成できるからである。 When the brazing method according to the second embodiment is used, the brazing material can be reliably filled into the second through-hole side wall 4a of the third component 3 as well. That is, two plating layers (7, 8) that are substantially brazing materials can be reliably formed on the second through-hole side wall 4a by plating.
なお、上述したアルミナ分散強化銅の変わりに、銅に、ＳｉＣ(炭化シリコン)、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化ケイ素）、Ｃ(カーボン)、ＴｉＯ２（酸化チタニウム）、Ｗ（タングステン）、又はＭｏ（モリブデン）のいずれかを分散させた分散散強化銅を用いた場合であっても、本発明の第２の実施形態に係るろう付方法を用いることができる。 Instead of the above-mentioned alumina dispersion strengthened copper, SiC (silicon carbide), AlN (aluminum nitride), Si 3 N 4 (silicon nitride), C (carbon), TiO 2 (titanium oxide), W ( The brazing method according to the second embodiment of the present invention can be used even when the dispersion-diffused reinforced copper in which either tungsten) or Mo (molybdenum) is dispersed is used.
［効果］
本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法の効果について、図を基に説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るろう付方法によって接合した接合断面の電気顕微鏡像であり、図６（Ａ１）及び（Ａ２）は、本第２の実施形態に係るろう付方法によってろう付した場合の電子顕微鏡像であり、図６（Ｂ１）及び（Ｂ２）は、比較例として、従来のＡｇろう材によって接合した場合の電子顕微鏡像を示す。なお、比較例においては、Ａｇろう材を１００μｍの厚さのシート状に形成したものを用いてろう付した。また、図６（Ａ１）の本第２の実施例形態に係るろう付接合断面においては、銅めっき及び銀めっきを施したＯＤＳを３段接合した断面を示しており、上下に２つ見られる色の薄い部分が、それぞれ接合部分である。一方、図６（Ｂ１）の従来のろう付方法の断面は、ＯＤＳを、Ａｇろう材を介して２段接合した断面を示し、中央が接合部分である。図６（Ａ２）及び図６（Ｂ２）においては、画像上で、赤色で示されている部分が銀であり、一方、黒色で示されている部分がＯＤＳ（及び銅）の部分である。
[effect]
The effect of the brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which ceramic particles or a second element according to the second embodiment of the present invention is dispersed will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is an electromicroscopic image of a joining cross section joined by the brazing method according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 6A1 and 6A2 are brazings according to the second embodiment. It is an electron microscopic image at the time of brazing by the method, and FIG. 6 (B1) and (B2) show the electron microscopic image at the time of joining by the conventional Ag brazing material as a comparative example. In the comparative example, brazing was performed using an Ag brazing material formed into a sheet having a thickness of 100 μm. In addition, the brazed joint cross section according to the second embodiment shown in FIG. 6A1 shows a cross section obtained by joining three stages of copper-plated and silver-plated ODS. Each lightly colored part is a joint part. On the other hand, the cross section of the conventional brazing method of FIG. 6 (B1) shows a cross section in which ODS is joined in two stages through an Ag brazing material, and the center is a joint portion. In FIG. 6 (A2) and FIG. 6 (B2), the portion shown in red on the image is silver, while the portion shown in black is the portion of ODS (and copper).
図６（Ａ１）において、ろう付後の拡散層幅は、それぞれ０．３ｍｍであり、一方、図６（Ｂ１）の拡散層幅は、１ｍｍである。また、図６（Ａ２）においては、画像上に赤色の箇所が非常に少なく、一方、図６（Ｂ２）においては、赤色の箇所が全体に同じように分散して非常に多く見受けられる。即ち、本第２の実施形態に係るろう付方法によれば、銀のＯＤＳ内部への拡散が非常に少ないことが把握される。以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法の効果は、第１に、エロージョンを抑制しながら確実にろう付できることである。なお、拡散層の幅が大きく異なるのは、本第２の実施形態に係るろう付方法が、銅めっき層７及び銀めっき層８をそれぞれ５μｍずつ形成してろう付するのに対して、従来のＡｇろう材を使用したろう付方法では、１００μｍの厚さのシート状のＡｇろう材を用いたことによる。従って、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、第２に、接合面の高さを抑制して接合することができ、複数層をろう付した場合製品の高さを抑制することができる副次的な効果がある。 In FIG. 6 (A1), the diffusion layer width after brazing is 0.3 mm, respectively, while the diffusion layer width in FIG. 6 (B1) is 1 mm. Further, in FIG. 6 (A2), there are very few red spots on the image, while in FIG. 6 (B2), the red spots are distributed in the same way and very many are seen. That is, according to the brazing method according to the second embodiment, it is understood that the diffusion of silver into the ODS is very small. As described above, the effect of the brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which the ceramic particles or the second element according to the second embodiment of the present invention are dispersed is, first, while suppressing erosion. It can be reliably brazed. Note that the width of the diffusion layer is greatly different from that of the conventional brazing method according to the second embodiment, in which the copper plating layer 7 and the silver plating layer 8 are each formed by 5 μm and brazed. In the brazing method using the Ag brazing material, a sheet-shaped Ag brazing material having a thickness of 100 μm was used. Therefore, according to the brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which the ceramic particles or the second element according to the second embodiment of the present invention is dispersed, secondly, the height of the joint surface is suppressed. There is a secondary effect that can be bonded and the height of the product can be suppressed when multiple layers are brazed.
更に、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、高価なＡｇろう材（Ａｇろう箔）をまったく使用せず、銀めっき層８の形成によってろう付するため、第３の効果として、製品コストを大幅に引き下げることができる効果が得られる。更に、上述したように、銀めっき層８は膜厚５μｍ以上で形成するが、非常に薄い膜厚で良いため、めっき時間が短時間で済み、且つ、微細な凹部が存在しても短時間で済む。従って、本発明の第２の実施形態に係るセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅又は無酸素銅のろう付方法によれば、第４に、Ａｇろう箔５を微細な凹部に配設するのに長時間を要する従来のろう付方法に比して、製造時間を大幅に短縮することができる効果が得られる。 Furthermore, according to the brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which the ceramic particles or the second element according to the second embodiment of the present invention is dispersed, an expensive Ag brazing material (Ag brazing foil) is used at all. However, since the brazing is performed by forming the silver plating layer 8, a third effect is that the product cost can be greatly reduced. Further, as described above, the silver plating layer 8 is formed with a film thickness of 5 μm or more. However, since the film thickness may be very thin, the plating time is short, and even if there are fine recesses, the silver plating layer 8 is short. Just do it. Therefore, according to the brazing method of dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which the ceramic particles or the second element according to the second embodiment of the present invention is dispersed, fourthly, the Ag brazing foil 5 is formed into fine recesses. As compared with the conventional brazing method that requires a long time to dispose, the manufacturing time can be greatly shortened.
また更に、ろう材を用いず、銅めっき層７及び銀めっき層８を形成してろう付するため、微細な凹部や微小な接合面にも両めっき層（７、８）が確実に形成される。従って、例えば、ろう材量を確保するために薄板に形成していた上述した実施例１で説明した部材の第３構成要素３を、一体形成することが可能になる。或いは、第３の構成要素３の分割数を大幅に減少させることができる。従って、第３構成要素３を積層して配置する工程が省略でき、或いは減少させることができるため、製造時間の短縮及びコスト削減を図ることができる。 Furthermore, since the copper plating layer 7 and the silver plating layer 8 are formed and brazed without using a brazing material, both plating layers (7, 8) are reliably formed even in minute recesses and minute joint surfaces. The Therefore, for example, it is possible to integrally form the third component 3 of the member described in the first embodiment described above, which has been formed in a thin plate in order to ensure the amount of brazing material. Or the division | segmentation number of the 3rd component 3 can be reduced significantly. Accordingly, the step of stacking and arranging the third component 3 can be omitted or reduced, so that the manufacturing time can be reduced and the cost can be reduced.
１、２０１、３０１：第２構成要素（ケイ素鋼板）
２、３０２：第１構成要素（無酸素銅貫通バー）
３、３０３：第３構成要素（アルミナ分散強化銅エンドリング）
４、２０４、３０４：第２貫通孔
４ａ、３０４ａ：第２貫通孔側壁部
５、２０５、３０５：銀ろう材（銀ろう材シート）
５ａ、２０５ａ、３０５ａ:ろう付後のろう接部
６、２０６、３０６：ニッケルめっき層
７、３０７：銅めっき層
８：銀めっき層
１０、２１０、３１０：第１貫通孔
１００、２００、３００：部材
２０２：アルミニウム貫通バー
２０３：アルミニウムエンドリング
1, 201, 301: Second component (silicon steel plate)
2, 302: First component (oxygen-free copper through bar)
3, 303: Third component (alumina dispersion strengthened copper end ring)
4, 204, 304: second through holes 4a, 304a: second through hole side wall parts 5, 205, 305: silver brazing material (silver brazing material sheet)
5a, 205a, 305a: Brazed parts 6, 206, 306 after brazing: Nickel plating layer 7, 307: Copper plating layer 8: Silver plating layers 10, 210, 310: First through holes 100, 200, 300: Member 202: Aluminum penetration bar 203: Aluminum end ring
Claims (18)
前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、
前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材をそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法。 A plurality of ceramics particles which are any one of Al 2 O 3 , SiC, AlN, Si 3 N 4 , C, TiO 2 , W or Mo, or a dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which a second element is dispersed. Forming a first plating layer of the first metal by plating on each surface of the member;
A second plating layer of a second metal is formed on the first plating layer by a plating process,
The brazing method, wherein the plurality of members on which the first plating layer and the second plating layer are formed are in close contact with each other and heat-treated for bonding.
前記第１のめっき層の上に、めっき処理にて第２の金属の第２のめっき層をそれぞれ形成し、
前記第１のめっき層及び前記第２のめっき層が形成された前記複数の部材を、それぞれの間に銀ろう材を配置してそれぞれ密着させて熱処理して接合することを特徴とするろう付方法。 A plurality of ceramics particles which are any one of Al 2 O 3 , SiC, AlN, Si 3 N 4 , C, TiO 2 , W or Mo, or a dispersion strengthened copper or oxygen-free copper in which a second element is dispersed. Forming a first plating layer of the first metal by plating on each surface of the member;
A second plating layer of a second metal is formed on the first plating layer by a plating process,
The plurality of members on which the first plating layer and the second plating layer are formed are joined by heat-bonding with a silver brazing material disposed between them and heat-bonding them. Method.
前記第１の構成要素に対応する複数の第１貫通孔を有する複数のドーナツ状の第２の構成要素と、
Ａｌ ２ Ｏ ３ 、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ ３ Ｎ ４ 、Ｃ、ＴｉＯ ２ 、Ｗ又はＭｏのいずれか一つであるセラミックス粒子あるいは第２元素を分散させた分散強化銅から形成され、前記第１の構成要素に対応する複数の第２貫通孔を有する複数のドーナツ状の第３の構成要素と、を備え、
前記複数の第１の構成要素及び前記複数の第３の構成要素のそれぞれは、表面に銅めっき層が形成され、更に、前記銅めっき層の表面に第２の金属からなる第２のめっき層が形成され、
前記複数の第２の構成要素は、それぞれの前記第１貫通孔に前記銅めっき層及び第２のめっき層が形成された前記複数の第１の構成要素がそれぞれ貫通されて積層され、
前記積層された複数の第２の構成要素の両端に、それぞれの前記第２貫通孔に前記複数の第１の構成要素が貫通された前記銅めっき層及び第２めっき層が形成された前記複数の第３の構成要素が、少なくとも１つ以上それぞれ配設され、
熱処理されて、前記複数の第３の構成要素のそれぞれの第２貫通孔の側壁部と前記複数の第１の構成要素のそれぞれとが接合されることを特徴とする部材。 A plurality of cylindrical first components formed from oxygen-free copper;
A plurality of donut-shaped second components having a plurality of first through holes corresponding to the first components;
It is formed from dispersion-strengthened copper in which ceramic particles that are any one of Al 2 O 3 , SiC, AlN, Si 3 N 4 , C, TiO 2 , W, or Mo or a second element is dispersed, A plurality of donut-shaped third components having a plurality of second through holes corresponding to the components;
Each of the plurality of first constituent elements and the plurality of third constituent elements has a copper plating layer formed on the surface, and a second plating layer made of a second metal on the surface of the copper plating layer. Formed,
The plurality of second components are laminated by penetrating the plurality of first components in which the copper plating layer and the second plating layer are formed in the first through holes, respectively.
The plurality of copper plating layers and the second plating layer in which the plurality of first components are penetrated through the second through holes at both ends of the plurality of stacked second components. At least one or more of the third components are arranged,
A member that is heat-treated to join a side wall portion of each second through hole of each of the plurality of third components and each of the plurality of first components.
前記第２のめっき層の膜厚は５μｍ以上であることを特徴とする請求項１４に記載の部材。 The second metal is silver;
Member according to claim 1 4, characterized in that the thickness of said second plated layer is 5μm or more.
前記第２のめっき層の膜厚は１μｍ以上であることを特徴とする請求項１６に記載の部材。 The second metal is nickel or gold;
Member according to claim 1 6, the thickness of the pre-Symbol second plated layer and wherein the at 1μm or more.
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