JP7108433B2 - アルミニウム材のフラックスレスろう付方法 - Google Patents
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Description
前記真空加熱工程の後に、前記真空排気を停止する真空排気停止工程と、
前記真空排気停止状態を維持した状態で、かつ前記ろう材の温度が、該ろう材の溶融開始温度より低い状態下において、炉内に不活性ガスを導入して炉内圧力を3×103Pa以上に設定する炉内圧力調整工程と、
前記炉内圧力調整工程の後に、真空排気停止状態を維持した状態で、かつ3×103Pa以上の炉内圧力下の不活性ガス雰囲気中で、加熱を行うことによって前記ろう材を溶融させてろう付を行うろう付工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
この真空加熱工程では、アルミニウム材製の第1被ろう付部材11と、第2被ろう付部材12と、Mg:0.1質量%~3.0質量%を含有するAl-Mg-Si系合金ろう材13と、を含むろう付用組み付け体(ワーク)10が中に配置された炉の内部を真空排気することにより真空状態に維持している前記炉内において前記ろう付用組み付け体(ワーク)10の温度が380℃~520℃の範囲になるように加熱を行う。被ろう付部材11、12及び治具等に吸着していた水分、油脂等が真空加熱中に脱離するが、前記真空排気により前記水分、油脂等を除去する(外に排気する)ことができて、これらの脱離ガスによるろう付予定部の酸化を抑制できる。前記真空排気は、例えば、ロータリーポンプ等で行うことができる。
更に、加熱ろう付の際に、蒸発したMgが雰囲気中に混在する酸化性ガス(O2、H2O)を還元することによりろう付部20の酸化の進行を抑制できて(ゲッター作用)、より良好状態にろう付を行うことができる。
Mg + H2O → MgO + H2
前記ろう材におけるMg含有率が0.1質量%未満では、上記効果(濡れ性向上、ゲッター作用等)が十分に得られない。一方、Mg含有率が3.0質量%を超えると、ろう付を阻害するMg酸化物が生成しやすくなる。中でも、前記ろう材におけるMg含有率は、0.2質量%~1.5質量%に設定するのが好ましい。
前記真空加熱工程の後に真空排気を停止する(真空排気弁を閉じる)。さらに温度が上昇してろう材の溶融開始温度に到達する(Mgの蒸発が活発になる)までに真空排気を停止することで、蒸発したMgが、排気されることなく、ろう付部の表面近傍に滞留するので、ゲッター作用によりろう付部表面の再酸化を十分に防止できる。
次に、前記真空排気停止状態を維持した状態で、かつ前記ろう材の温度が、該ろう材の溶融開始温度より低い状態下で、前記炉内に不活性ガスを導入して炉内圧力を3×103Pa以上に設定する。前記不活性ガスとしては、特に限定されるものではないが、例えば、窒素、ヘリウム等が挙げられる。前記炉内に不活性ガスを導入して炉内圧力を3×103Pa以上に設定するが、この炉内圧力は、大気圧(1×105)に設定してもよいし、大気圧より大きい圧力に設定してもよい。
炉内圧力を調整した後、ろう付工程では、前記炉内への不活性ガスの導入を停止してもよいし(図4参照)、ろう付工程においてもそのまま炉内に不活性ガスを導入し続けてもよい(図5参照)。前者の場合には、炉内圧力調整後、図1のろう付装置において不活性ガス導入弁41を閉じると共に不活性ガス排出弁42も閉じる。後者の場合には、例えば、図1に示すように、炉31内への不活性ガス導入弁41を開くと共に不活性ガス排出弁42も開いて炉31内を大気圧に維持するか、或いは、炉31内への不活性ガス導入弁41を開き、不活性ガス排出弁42を閉じて、炉31内を大気圧より高い圧力に設定する等の方法が挙げられる。
図2に示すように、厚さ0.95mmのアルミニウム板(第1被ろう付部材)11の一方の面(図2で上面)に、厚さ0.05mmのAl-Mg-Si系合金ろう材(Si含有率:10.00質量%、Mg含有率:0.50質量%、残部がAl及び不可避不純物からなるろう材)13が積層されたブレージングシートからなる水平材15の上面における幅方向の中間位置に、厚さ1mmのアルミニウム板(第2被ろう付部材)12からなる垂直材を立設し、この立設状態を維持できるようにSUS線材14を巻き付けて固定し、ろう付用組み付け体(ワーク)10を得た。図2において、W:30mm、L:60mm、M:50mm、H:25mmであった。
ろう付工程での加熱炉内圧力を1.0×104Paに変更した以外は、実施例1と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
ろう付工程での加熱炉内圧力を1.0×105Paに変更した以外は、実施例1と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
ろう付工程での加熱炉内圧力を1.1×105Paに変更した以外は、実施例1と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を450℃に設定した以外は、実施例1と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を450℃に設定した以外は、実施例2と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を450℃に設定した以外は、実施例3と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を450℃に設定した以外は、実施例4と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を500℃に設定した以外は、実施例1と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を500℃に設定した以外は、実施例2と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を500℃に設定した以外は、実施例3と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を500℃に設定した以外は、実施例4と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
ろう材として、Al-Mg-Si系合金ろう材(Si含有率:10.00質量%、Mg含有率:1.50質量%、残部がAl及び不可避不純物からなるろう材)を用いた以外は、実施例6と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
ろう材として、Al-Mg-Si系合金ろう材(Si含有率:10.00質量%、Mg含有率:2.00質量%、残部がAl及び不可避不純物からなるろう材)を用いた以外は、実施例6と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
ろう材として、Al-Mg-Si系合金ろう材(Si含有率:12.00質量%、Mg含有率:1.00質量%、Bi含有率:0.05質量%、Zn含有率:1.00質量%、残部がAl及び不可避不純物からなるろう材)を用いた以外は、実施例6と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
ろう材として、Al-Mg-Si系合金ろう材(Si含有率:8.00質量%、Mg含有率:1.00質量%、Bi含有率:0.40質量%、Zn含有率:4.00質量%、残部がAl及び不可避不純物からなるろう材)を用いた以外は、実施例6と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を350℃に設定すると共に、ろう付工程での炉内圧力を1.0×103Paに変更した以外は、実施例1と同様にして、ろう付品を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を350℃に設定した以外は、実施例1と同様にして、ろう付品を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を350℃に設定すると共に、ろう付工程での炉内圧力を1.0×104Paに変更した以外は、実施例1と同様にして、ろう付品を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を550℃に設定すると共に、ろう付工程での炉内圧力を1.0×103Paに変更した以外は、実施例1と同様にして、ろう付品を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を550℃に設定した以外は、実施例1と同様にして、ろう付品を得た。
真空加熱工程でのワークの最大到達温度を550℃に設定すると共に、ろう付工程での炉内圧力を1.0×104Paに変更した以外は、実施例1と同様にして、ろう付品を得た。
ろう付工程での加熱炉内圧力を5.0×102Paに変更した以外は、実施例5と同様にして、ろう付品を得た。
ろう付工程での加熱炉内圧力を1.0×103Paに変更した以外は、実施例5と同様にして、ろう付品を得た。
真空加熱工程を行わないものとした以外は、実施例3と同様にして、ろう付品を得た。
ろう材として、Al-Si系合金ろう材(Si含有率:10.00質量%、残部がAl及び不可避不純物からなるろう材)を用いた以外は、実施例6と同様にして、ろう付品を得た。
ろう材として、Al-Mg-Si系合金ろう材(Si含有率:10.00質量%、Mg含有率:4.00質量%、残部がAl及び不可避不純物からなるろう材)を用いた以外は、実施例6と同様にして、図3に示すろう付品1を得た。
得られたろう付品のろう付接合部のフィレット20の形成状態等を目視により観察して下記判定基準に基づいて評価した。
(判定基準)
「○」…垂直材の基端部側(水平材側)においてその全周にわたって均一なフィレット20が形成されている(図6参照)
「△」…垂直材の基端部側(水平材側)において大きさが不均一なフィレット20が形成されている(図7参照)
「×」…垂直材の基端部側(水平材側)において大きさが不均一である上に一部の箇所でフィレット20が形成されていない(図8参照)。
10…ろう付用組み付け体(ワーク)
11…第1被ろう付部材
12…第2被ろう付部材
13…ろう材
20…フィレット(ろう付部)
31…加熱炉
Claims (6)
- アルミニウム材製の第1被ろう付部材と、第2被ろう付部材と、Mg:0.1質量%~3.0質量%を含有するAl-Mg-Si系合金ろう材と、を含むろう付用組み付け体が中に配置された炉の内部を真空排気することにより真空状態を維持している前記炉内において前記ろう付用組み付け体の温度が380℃~520℃の範囲になるように加熱を行う真空加熱工程と、
前記真空加熱工程の後に、前記真空排気を停止する真空排気停止工程と、
前記真空排気停止状態を維持した状態で、かつ前記ろう材の温度が、該ろう材の溶融開始温度より低い状態下において、炉内に不活性ガスを導入して炉内圧力を3×103Pa以上で大気圧よりも低く設定する炉内圧力調整工程と、
前記炉内圧力調整工程の後に、真空排気停止状態を維持した状態で、かつ3×103Pa以上で大気圧よりも低い炉内圧力下の不活性ガス雰囲気中で、加熱を行うことによって前記ろう材を溶融させてろう付を行うろう付工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。 - 前記Al-Mg-Si系合金ろう材は、さらに、Bi:0.01質量%~0.50質量%を含有する請求項1に記載のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
- 前記Al-Mg-Si系合金ろう材は、さらに、Zn:0.5質量%~5.0質量%を含有する請求項1または2に記載のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
- 前記真空加熱工程において、真空加熱の際の炉内の真空度が0.01Pa~100Paの範囲である請求項1~3のいずれか1項に記載のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
- 前記第2被ろう付部材は、アルミニウム材製またはセラミックス製である請求項1~4のいずれか1項に記載のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
- 前記不活性ガスとして窒素ガスを用いる請求項1~5のいずれか1項に記載のアルミニウム材のフラックスレスろう付方法。
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