JPH0270033A - 接合及び封止用の低毒性合金組成物 - Google Patents
接合及び封止用の低毒性合金組成物Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
に関し、特に配管の接合及び封着用はんだとして有用な
無鉛合金に関する。
無鉛合金に関する。
従来の配管用はんだ類は、鉛と錫とを等割合か又は錫７
０％と鉛６０俤の割合かいずれかで鉛と錫とを含有する
。これらのはんだ類は、鋼管を非常に良く接合し、広い
範囲の温度にわ之って使用することができ、しかも強い
機械的な結合部（ ｊｏｉｎｔ ）を形成する。しかし
ながら、水に溶解し、長期間にわたって摂取された微量
の鉛が健康を害する恐れがあるために、最近各国は飲料
水を送水する公共給水設備用の配管用はんだに鉛を使用
することを制限し始めている。これらの制限に対する最
初の対応として、錫９５チとアンチモン５％からなる合
金が提供されたが、更に最近はアンチモンの毒性に関し
て不安が発生している。
０％と鉛６０俤の割合かいずれかで鉛と錫とを含有する
。これらのはんだ類は、鋼管を非常に良く接合し、広い
範囲の温度にわ之って使用することができ、しかも強い
機械的な結合部（ ｊｏｉｎｔ ）を形成する。しかし
ながら、水に溶解し、長期間にわたって摂取された微量
の鉛が健康を害する恐れがあるために、最近各国は飲料
水を送水する公共給水設備用の配管用はんだに鉛を使用
することを制限し始めている。これらの制限に対する最
初の対応として、錫９５チとアンチモン５％からなる合
金が提供されたが、更に最近はアンチモンの毒性に関し
て不安が発生している。
欧州特許第２５１，６１１号明細書ＶＣＶｉ、特定の低
毒性の耐蝕性はんだ組成物が記載されている。この組成
物は９１〜９９．２５５重量％錫と、０．７〜６重量重
量鋼と、０．０５〜６ＸＸ＊の銀とから１．［リ、該組
成物は鉛、アンチモン、ヒ素、コバルト、ビスマス、タ
リウム、カドミウム、水銀及びガリウムを本質的に含ん
でいない。
毒性の耐蝕性はんだ組成物が記載されている。この組成
物は９１〜９９．２５５重量％錫と、０．７〜６重量重
量鋼と、０．０５〜６ＸＸ＊の銀とから１．［リ、該組
成物は鉛、アンチモン、ヒ素、コバルト、ビスマス、タ
リウム、カドミウム、水銀及びガリウムを本質的に含ん
でいない。
本発明者らは今般、錫とビスマスと銀と銅とを基材とし
、しかも従来の錫一鉛からなる配管用にんだに類似した
に一スト状態維持範囲（ Ｐａｓｔｙｒａｎｇｅ ）
（すなわち、溶融する温度及び後述の溶融する範囲）を
有する接合及び封止用の合金組成物を開発した。
、しかも従来の錫一鉛からなる配管用にんだに類似した
に一スト状態維持範囲（ Ｐａｓｔｙｒａｎｇｅ ）
（すなわち、溶融する温度及び後述の溶融する範囲）を
有する接合及び封止用の合金組成物を開発した。
従って、本発明の要旨によれば、接合及び封止用の低毒
性合金組成物において、０，０８〜２０重量係のビスマ
スと、Ｄ，０２〜１．５重量％の銅と、０、０１〜１．
５重量％の銀と、０〜０。１０重量−チの燐と、０〜０
．２０重１％の希土類元素混合物（５６Ｍｆｋ％のセリ
ウムと、２４重８％のランタンと、１６重１％のネオジ
ムと、５重量％のプラセオジムと不純物とからなる混合
物〕と、付随的に存在する不純物と合わせて、全体を１
００重量％にする残余の割合の錫とからなることを特徴
とする前記合金組成物が提供される。
性合金組成物において、０，０８〜２０重量係のビスマ
スと、Ｄ，０２〜１．５重量％の銅と、０、０１〜１．
５重量％の銀と、０〜０。１０重量−チの燐と、０〜０
．２０重１％の希土類元素混合物（５６Ｍｆｋ％のセリ
ウムと、２４重８％のランタンと、１６重１％のネオジ
ムと、５重量％のプラセオジムと不純物とからなる混合
物〕と、付随的に存在する不純物と合わせて、全体を１
００重量％にする残余の割合の錫とからなることを特徴
とする前記合金組成物が提供される。
本発明の合金組成物は、０．０５〜８重量％のビスマス
、より好ましくは３〜６重：１％のビスマスと、０．
１〜０．７重量％の銅と、０．０５〜５重量％の銀好ま
しくは０．１〜・０．４重量％の銀とを含有するのが好
ましい。この合金は広範な作業加工性を有し、従って錫
／鉛はんだの使用に十分に精通している配管工がはんだ
として容易に使用することができる。
、より好ましくは３〜６重：１％のビスマスと、０．
１〜０．７重量％の銅と、０．０５〜５重量％の銀好ま
しくは０．１〜・０．４重量％の銀とを含有するのが好
ましい。この合金は広範な作業加工性を有し、従って錫
／鉛はんだの使用に十分に精通している配管工がはんだ
として容易に使用することができる。
本発明の合金組成物はその中に、付随的に存在する不純
物、例えば０．００１重量％以下の量の亜鉛及び金、０
．０１重量％以下の量のアンチモン、インジウム及びホ
ウ素並びに０．１５重４１以下の量のコノ４ルトを含有
していてもよい。
物、例えば０．００１重量％以下の量の亜鉛及び金、０
．０１重量％以下の量のアンチモン、インジウム及びホ
ウ素並びに０．１５重４１以下の量のコノ４ルトを含有
していてもよい。
本発明において、前記の希土類元素混合物は、５６％の
セリウムと、２４％のランタン稈、１６チのネオジムと
５％のプラセオジムと不純物々からなる混合物として定
義される。％は全て重量％である。
セリウムと、２４％のランタン稈、１６チのネオジムと
５％のプラセオジムと不純物々からなる混合物として定
義される。％は全て重量％である。
本発明の合金組成物は当該技術において公知の方法に従
って製造でき、例えば基本成分の錫を溶融し、該溶融錫
の温度を約４５０°Ｃの温度迄−１こげ、次いで十分に
撹拌しながらそれに残りの各成分を加え、混合してその
完全な溶解を確実にすることによって製造できる。次い
で一般的には、合金組成物の表面から酸化物を除くため
に融剤が加えられる。
って製造でき、例えば基本成分の錫を溶融し、該溶融錫
の温度を約４５０°Ｃの温度迄−１こげ、次いで十分に
撹拌しながらそれに残りの各成分を加え、混合してその
完全な溶解を確実にすることによって製造できる。次い
で一般的には、合金組成物の表面から酸化物を除くため
に融剤が加えられる。
本発明の合金組成物は、はんだとして使用するのが好ま
しく、特に配管用はんだとして使用するのに有効である
。また、本発明の合金組成物は缶類の接合に、魔法壜の
封正に、及び２つの金属の表面を一緒に接合すべき場合
の任意の他の用途に使用できる。例えば、本発明の合金
組成物は、適当な融剤の存在下でステンレス鋼又は亜鉛
メツキ鋼の表面あるいはアルミニウムを一緒に接合する
のに使用できる。
しく、特に配管用はんだとして使用するのに有効である
。また、本発明の合金組成物は缶類の接合に、魔法壜の
封正に、及び２つの金属の表面を一緒に接合すべき場合
の任意の他の用途に使用できる。例えば、本発明の合金
組成物は、適当な融剤の存在下でステンレス鋼又は亜鉛
メツキ鋼の表面あるいはアルミニウムを一緒に接合する
のに使用できる。
本発明の合金組成物は線材、棒材、コイル類又は他の造
形物（５ｈａｐｅｄ ｂｏｄｙ ）に成形でき、それら
はそれらを使用する必要がある迄都合よく保管できる。
形物（５ｈａｐｅｄ ｂｏｄｙ ）に成形でき、それら
はそれらを使用する必要がある迄都合よく保管できる。
本発明の合金組成物から成形できる特定の造形物は、予
じめ成形された成形物である。それらは、本合金の小物
体（ｓｍａｌｌ ｂｏｄｉｅｓ ） であり、それら
は一般に接合される成形品、例えばリング又は環状の板
に良く適合するように精密に成形される。上記の合金を
はんだとして使用しようとする時には、はんだな使用す
る時１ｃＦｉんだ融剤も必要とする場合もあり、そのよ
うな場合には、はんだ融剤を含有する中空の心（ｈｏｌ
ｌｏｗ ｃｏｒｅ ）を有する成形物、例えばはんだ融
剤で充填された中空の心を有する線材を成形するのが都
合がよめ。
じめ成形された成形物である。それらは、本合金の小物
体（ｓｍａｌｌ ｂｏｄｉｅｓ ） であり、それら
は一般に接合される成形品、例えばリング又は環状の板
に良く適合するように精密に成形される。上記の合金を
はんだとして使用しようとする時には、はんだな使用す
る時１ｃＦｉんだ融剤も必要とする場合もあり、そのよ
うな場合には、はんだ融剤を含有する中空の心（ｈｏｌ
ｌｏｗ ｃｏｒｅ ）を有する成形物、例えばはんだ融
剤で充填された中空の心を有する線材を成形するのが都
合がよめ。
また、本発明の合金組成物は、粘性担体に、所望ならば
融剤と共に合金組成物の微粒子を分散させたはんだに一
スト又はクリームとして使用することもできる。前記の
担体は、それらかペースト又はクリームの他成分を懸濁
状に維持できるように高す粘性を有すべきである。
融剤と共に合金組成物の微粒子を分散させたはんだに一
スト又はクリームとして使用することもできる。前記の
担体は、それらかペースト又はクリームの他成分を懸濁
状に維持できるように高す粘性を有すべきである。
本発明はまた、本発明の合金組成物を用いる金属の接合
方法もその要旨内に包含する。この金属の接合方法は、
互いに隣り合う金属を保持しながら該金属を前記合金組
成物の溶融温度よりも高−温度に加熱し、次いで該組成
物を接合させる金属の少なくとも１つに接触させること
からなる。
方法もその要旨内に包含する。この金属の接合方法は、
互いに隣り合う金属を保持しながら該金属を前記合金組
成物の溶融温度よりも高−温度に加熱し、次いで該組成
物を接合させる金属の少なくとも１つに接触させること
からなる。
はんだを使用する際の使用の容易さの１つの具体的な指
標は、溶融範囲（ｍｅｌｔｉｎｇ ｒａｎｇｅ ） ｓ
すなわち液相線温度と固相線温度との間の差の界域であ
る。なぜならば、これがはんだを使用できる各温度の幅
すなわち範囲を示すからである。この温度範囲のほとん
ど全体にわたって、本発明のはんだは、液体の流動性を
有せず、固体の固さも有しな−は−ストを形成する。本
発明の合金は真の（ｔｒｕｅ ） 意味のペースト状
態維持領域（ｐａｓｔｙｒｅｇｉｏｎ ） を有し、
このことは特に、本発明の合金を配管用はんだとして使
用するのに適する。また、本発明の合金は満足な成形性
をもつこともでき、良好な機械的強度、流れ特性及び腐
食特性な有する。
標は、溶融範囲（ｍｅｌｔｉｎｇ ｒａｎｇｅ ） ｓ
すなわち液相線温度と固相線温度との間の差の界域であ
る。なぜならば、これがはんだを使用できる各温度の幅
すなわち範囲を示すからである。この温度範囲のほとん
ど全体にわたって、本発明のはんだは、液体の流動性を
有せず、固体の固さも有しな−は−ストを形成する。本
発明の合金は真の（ｔｒｕｅ ） 意味のペースト状
態維持領域（ｐａｓｔｙｒｅｇｉｏｎ ） を有し、
このことは特に、本発明の合金を配管用はんだとして使
用するのに適する。また、本発明の合金は満足な成形性
をもつこともでき、良好な機械的強度、流れ特性及び腐
食特性な有する。
以下の実施例によつ工水発明の詳細な説明する。
実施例１
６００°Ｃの温度に維持したパイレックスガラス製ビー
カー中で基材成分の錫を加熱すること罠より、はんだ合
金の調製を開始した。次いで温度を４５０６Ｃ迄上げ、
残りの各成分を加えた。次いで、この合金を十分に混合
し、完全な溶解／溶融を確実にした。完全な溶解／溶融
が達成された後に、融剤を加えて合金表面から酸化物を
除いた。次いで、予熱した成形用のグラファイト製の棒
状成形型に注型し、そのまま空冷した。
カー中で基材成分の錫を加熱すること罠より、はんだ合
金の調製を開始した。次いで温度を４５０６Ｃ迄上げ、
残りの各成分を加えた。次いで、この合金を十分に混合
し、完全な溶解／溶融を確実にした。完全な溶解／溶融
が達成された後に、融剤を加えて合金表面から酸化物を
除いた。次いで、予熱した成形用のグラファイト製の棒
状成形型に注型し、そのまま空冷した。
この方法に従って以下のはんだ組成物を製造し、得られ
たはんだの溶融範囲を説明するために、実際の固相線温
度と液相線温度とを示す。
たはんだの溶融範囲を説明するために、実際の固相線温
度と液相線温度とを示す。
−に記のけんだ組成物は全て、油圧プレスと直径２．８
５ｍｎの押出グイスとを用いて押出して線材を成形１．
た。これらはコイルに容易に巻き上げできる。はんだ組
成物点１〜４の全一１は、従来の錫／鉛けんだ屋５と魔
６よりも押出し成形が困難であった。
５ｍｎの押出グイスとを用いて押出して線材を成形１．
た。これらはコイルに容易に巻き上げできる。はんだ組
成物点１〜４の全一１は、従来の錫／鉛けんだ屋５と魔
６よりも押出し成形が困難であった。
はんだ煮３は０°Ｃから６０°Ｃ迄の範囲の温度では、
はんだ應５とけんだ魔６の機械的強度の中間にある機械
的強度を有していた。
はんだ應５とけんだ魔６の機械的強度の中間にある機械
的強度を有していた。
はんだＡ６とはんだＡ４は室温から６０°Ｃ迄の温度で
は、はんだ墓５とはんだＡ６よりも良好な腐食電位と腐
食電流を有する。
は、はんだ墓５とはんだＡ６よりも良好な腐食電位と腐
食電流を有する。
第１表に示した本発明のはんだの全ては、専門配管工に
よって使用され、良好な湿潤性と流れ特性があることを
認められた。
よって使用され、良好な湿潤性と流れ特性があることを
認められた。
けんだ扁３は次の特性を有していた。
リング／プラグ剪断試験
また、室温での管破裂圧力試験も実施し念。破壊平均圧
力は２７，０４８ ＫＰａ であり、その時の破壊は
管が裂けて起るがはんだ接合部は破壊されなかった。
力は２７，０４８ ＫＰａ であり、その時の破壊は
管が裂けて起るがはんだ接合部は破壊されなかった。
ペースト状態維持範囲：２８℃
表面張カニ２０５±１０°Ｃで５０４±５チダイン、Ｌ
−１ 粘 溶解潜 熱膨張 度：２６０°Ｃ２で２．９３ ｒｎ Ｐａ ｓ ＋２６
０ｅｌＣで１．４８ｍＰａ５ 熱 ： ５５．２ジユ一ル／ｇ 率 ：２０°Ｃから１３０’Ｃ迄２５×０７０Ｃ 実施例２ 実施例１の方法に従って任意成分として燐を含有する以
下のはんだを調製した。
−１ 粘 溶解潜 熱膨張 度：２６０°Ｃ２で２．９３ ｒｎ Ｐａ ｓ ＋２６
０ｅｌＣで１．４８ｍＰａ５ 熱 ： ５５．２ジユ一ル／ｇ 率 ：２０°Ｃから１３０’Ｃ迄２５×０７０Ｃ 実施例２ 実施例１の方法に従って任意成分として燐を含有する以
下のはんだを調製した。
供試はんだと銅との間の開回路抵抗を９００にオームか
ら１００にオーム塩の範囲内で変化させ、電流と表面電
位を記録することによって腐食データを測定した。電流
に対する電位をプロットして工・ぐンス（Ｅｖａｎｓ
）図を作り、それから腐食電位と腐蝕電流が概算できる
。得られ念平均腐食電流（Ｉｃｏｒｒ ）と平均腐食電
位（Ｖｃｏｒｒ ）の値を次の表に示す。
ら１００にオーム塩の範囲内で変化させ、電流と表面電
位を記録することによって腐食データを測定した。電流
に対する電位をプロットして工・ぐンス（Ｅｖａｎｓ
）図を作り、それから腐食電位と腐蝕電流が概算できる
。得られ念平均腐食電流（Ｉｃｏｒｒ ）と平均腐食電
位（Ｖｃｏｒｒ ）の値を次の表に示す。
実施例６
従来の錫／鉛けんだ合金及び４．５％のＣｕ と０．
５％のＡｇ と全体を１００％にする残分のＳｎから
なる組成を有するはんだと比較して実施例１のはんだ屋
乙の腐食性を２５°Ｃで試験した。
５％のＡｇ と全体を１００％にする残分のＳｎから
なる組成を有するはんだと比較して実施例１のはんだ屋
乙の腐食性を２５°Ｃで試験した。
上記の腐食試験においては本発明の合金は他の無鉛はん
だ合金よりも優れた性能を有するが、鉛／錫合金（Ｐｂ
／ Ｓｎ ）と同程度に良い性能を有しなりことが認
められる。
だ合金よりも優れた性能を有するが、鉛／錫合金（Ｐｂ
／ Ｓｎ ）と同程度に良い性能を有しなりことが認
められる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、接合及び封止用の低毒性合金組成物において、０．
０８〜２０重量％のビスマスと、０．０２〜１．５重量
％の銅と、０．０１〜１．５重量％の銀と、０〜０．１
０重量％の燐と、０〜０．２０重量％の希土類元素混合
物（５３重量％のセリウムと、２４重量％のランタンと
、１６重量％のネオジムと、５重量％のプラセオジムと
不純物とからなる混合物）と、付随的に存在する不純物
と合わせて、全体を１００重量％にする残余の割合の錫
とからなることを特徴とする前記合金組成物。 ２、０．０８〜８重量％のビスマスを含有する請求項１
記載の合金組成物。 ３、３〜６重量％のビスマスを含有する請求項２記載の
合金組成物。 ４、０．１〜０．７重量％の銅を含有する前記請求項の
いずれか１項に記載の合金組成物。 ５、０．０５〜０．５重量％の銀を含有する前記請求項
のいずれか１項に記載の合金組成物。 ６、０．１〜０．４重量％の銀を含有する請求項５記載
の合金組成物。 ７、請求項１〜６のいずれか１項に記載の合金組成物の
配管用はんだとしての使用。 ８、請求項１〜６のいずれか１項に記載の低毒性合金組
成物から成ることを特徴とする線材、コイル、棒材又は
他の造形物。 ９、中に合金融剤を配置した中空の心を含有する請求項
８記載の線材、コイル、棒材又は他の造形物。 １０、粘性担体中に、請求項１〜６のいずれか１項に記
載の合金組成物の粒子を分散させて成ることを特徴とす
るはんだペースト。 １１、請求項１〜６のいずれか１項に記載の合金組成物
、請求項８又は請求項９記載の線材、コイル、棒材又は
他の造形物、もしくは請求項１０記載のはんだペースト
を用いる金属の接合方法において、互いに隣り合う金属
を保持しながら前記合金組成物、造形物又はペーストの
溶融温度よりも高い温度に、接合されるべき金属を加熱
し、前記組成物、造形物又はペーストを接合させるべき
金属の少なくとも１つに接触させることを特徴とする前
記の金属の接合方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8807730.0 | 1988-03-31 | ||
| GB888807730A GB8807730D0 (en) | 1988-03-31 | 1988-03-31 | Low toxicity soldering compositions |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0270033A true JPH0270033A (ja) | 1990-03-08 |
Family
ID=10634456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1076889A Pending JPH0270033A (ja) | 1988-03-31 | 1989-03-30 | 接合及び封止用の低毒性合金組成物 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4929423A (ja) |
| EP (1) | EP0336575A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0270033A (ja) |
| KR (1) | KR890014205A (ja) |
| AU (1) | AU606791B2 (ja) |
| CA (1) | CA1299470C (ja) |
| GB (1) | GB8807730D0 (ja) |
| ZA (1) | ZA892041B (ja) |
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