JP5845189B2 - アルミニウム部材のろう付方法、ならびに、これに使用するろう付装置 - Google Patents
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Description
A.ブレージングシート
まず、本発明のろう付方法に使用するブレージングシートについて説明する。
本発明で用いるブレージングシートの構成の態様は、アルミニウム合金の心材と、心材の片面又は両面にクラッドされたアルミニウム合金のろう材とを備える。すなわち、心材の片面にろう材がクラッドされた2層構造のものと、心材の両面にろう材がそれぞれクラッドされた3層構造のものが用いられる。ろう材のクラッド率は、片面で2〜30%である。また、ブレージングシートの厚さは、2層構造で0.1〜3mm、3層構造で0.05〜3mmである。
Mgを含有するアルミニウム材のブレージングシートをフラックスを用いないでろう付する方法では、Mgによってアルミニウム材表面におけるアルミニウムの酸化皮膜が破壊されることによりろう付を可能にしている。雰囲気ガスとしては、不活性ガスが用いられる。通常は窒素ガス又はアルゴンガスが用いられるが、より安価な窒素ガスを用いるのが一般的である。しかしながら、窒素ガス中でろう付加熱すると、Mgによる酸化皮膜の破壊作用が弱いため、酸化皮膜が十分に破壊されず、或いは、酸化皮膜が一度破壊されて露出したアルミニウム材表面が再び酸化されることにより、安定したろう付性が得られないことがある。そのため、Mgによる酸化皮膜破壊作用の十分な発揮により安定したろう付性を達成するために、より低い酸素濃度の雰囲気でのろう付性について検討した。その結果、低酸素雰囲気で加熱することによりろう付性は僅かに良好となるが、大幅な改善効果は得られないことが判明した。また、工業的にろう付する工程において炉内を低酸素雰囲気に維持するのには、装置の複雑化や維持コストなどの点で限界があることが判明した。
なお、本発明者らは、内部の1.0にノーマライズした発光強度比(N/O)norに対する、それまでに至る表面近傍の発光強度比(N/O)norについて種々の条件の下に検討した。その結果、これが1.2以下の場合において、金属アルミニウムと窒素ガスとの皮膜状の反応物のろう材表面近傍での生成が抑制され、ろう付性が阻害されることがないことを見出した。
アルゴンガス中でのフラックスを用いないろう付においても、炉中の酸素濃度が高いとアルミニウム材表面が再酸化するためにろう付性が低下する。良好なろう付性を得るためには炉内の酸素濃度を、25ppm以下とするのが好ましい。炉内の酸素濃度が25ppmを超えると、アルミニウム材表面が酸化し易くなるためろう付性が低下する。炉内の酸素濃度は、より好ましくは10ppm以下である。
本発明に係るろう付装置は、上記ろう付方法に使用するろう付装置である。ろう付加熱が施される炉としては、上述のように炉内酸素濃度が25ppm以下に調製できるものが好適に用いられる。更に、上述のように、低酸素雰囲気を達成するためには、アルゴンガスと接触する内部の構成部材が炭素材で構成されている炉を備えたろう付装置を用いるのが好ましい。
本発明に係るろう付方法の条件としては、一般的な条件を用いることができる。ろう材の溶融温度までに達するのに要する時間は、10〜30分である。ろう付温度は、ろう材の溶融温度以上の温度でありろう材の合金組成により異なるが、通常、590〜610℃である。保持時間は、通常3〜10分である。
(本発明例1〜11及び比較例1)
0.5%のMgを添加した又は添加しないJISA3003を心材とし、その片面に、Mgを添加した又は添加しないJISA4045のろう材をクラッドしたブレージングシートを常法に従って製造した。すなわち、表1に示す合金組成を有する心材とろう材用の鋳塊を鋳造し、面削した。次いで、ろう材を熱間圧延した後に、この熱間圧延したろう材を心材と合わせて熱間圧延し、更に冷間圧延を施して、表1のNo.1〜11の心材とろう材の組み合わせに係るブレージングシートを作製した。各ブレージングシートの板厚は0.75mm、ろう材のクラッド率は10%であった。
図2に示すように、隙間充填試験によりろう付性を評価した。上記のようにして作製したブレージングシートを70×20mmに切断し、ろう材面を上面として水平板(2)とした。水平板(2)上に垂直に立てる垂直板(1)には、板厚1.0mmのJISA3003のベア材を、60×20mmに切断したものを使用した。隙間形成用のスペーサー(3)はφ1.0mmのステンレス線を使用し、水平板(2)と垂直板(1)の接点から50mmの位置に配設した。
2・・・水平板
3・・・スペーサー
4・・・フィレット
5・・・隙間充填長さ
Claims (4)
- アルミニウム又はアルミニウム合金からなる心材と、当該心材の片面又は両面にクラッドされたアルミニウム合金からなるろう材とを備え、前記心材及びろう材の少なくともいずれか一方にMgを含有するブレージングシートからなるアルミニウム部材を、アルゴンガス含有雰囲気の炉内においてフラックスを用いないで加熱してろう付するアルミニウム部材のろう付方法において、グロー放電発光分析による酸素原子の発光強度に対する窒素原子の発光強度の比を発光強度比(N/O)とし、ろう付後のろう材において、内部の一定値を示す発光強度比(N/O)を1.0としたときに、ろう材表面から前記一定値を示す深さまでにおける発光強度比(N/O)が1.2以下であることを特徴とするアルミニウム部材のろう付方法。
- 前記炉内のアルゴンガス含有雰囲気がアルゴンガス雰囲気又はアルゴンガスと窒素ガスとの混合ガス雰囲気であり、炉内の酸素濃度が25ppm以下である、請求項1に記載のアルミニウム部材のろう付方法。
- 請求項1に記載のろう付方法に使用するろう付装置。
- 請求項3に記載のろう付方法に使用するろう付装置。
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