【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
［産業上の利用分野］
本発明は銀ろう材、特に、銀の含有量が少な
く、かつ、低融点である銀ろう材である。
［従来の技術］
銅と鋼を大気中でろう付することができ、か
つ、ろう付部の強度が高いろう材としては、従
来、銀ろうが知られている。この合金は国内外で
規格化されており、日本では、下記表１のとお
り、JIS Ｚ 3261として規定されている。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a silver brazing material, particularly a silver brazing material having a low silver content and a low melting point. [Prior Art] Silver solder is conventionally known as a brazing material that can braze copper and steel in the atmosphere and has a high strength brazed portion. This alloy has been standardized both domestically and internationally, and in Japan it is specified as JIS Z 3261 as shown in Table 1 below.
【表】【table】
【表】
また、大気中でろう付が可能で銀を含まないろ
う材としては、Cu−38Mn−9Ni（AMS−4674）
が知られている。
V.R.Millerらは銀ろうに代るろう材としてCu
−Mn−Zn系合金およびCu−Mn−Sn系合金の試
験結果を報告している（Rep.lnvcst US Bur
Mines、1983）。
通常の銀ろうは銀含有量が高い（35℃以上）た
め、高価であり、銀の価格と共に変動する。又、
有害な元素Cdを含んだものもあり、ろう付作業
には細心の注意が必要である。
上記合金AMS−4764は融点が925℃と高いので
ろう付作業がむずかしく、母材に与える熱影響も
大きい。
Cu−Mn−Zn系合金は融点が高く（812℃以
上）、ぬれ性および接合強度も銀ろうより劣る。
また、Cu−Mn−Sn系合金は銀ろうに近似した特
性をもつが、融点は760〜810℃と高い。更に、こ
れらの合金は加工性が悪く、線あるいは薄板にす
るのが非常に困難である。
［発明が解決しようとする課題］
本発明は、従来の銀ろうより銀含有量が低く、
かつ、従来の銀ろうと同等の特性および作業性を
有するろう材を提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
上記課題を解決するための本発明の構成は、組
成を重量基準で表わすと、
亜 鉛 25〜40％
銀 １〜35％
マンガン 0.1〜15％
錫 0.1〜５％
ニツケル 0.1以上、１％未満
銅および不可避不純物 残部
である低融点低銀ろう材である。
上記組成において、マンガンはその添加量が
0.1％より低いと、ろう材の融点が下がらず、ま
た15％を越えると加工が難しくなる。特に0.3〜
10％が適当である。
銀は１％未満では、ろう材の靭性あるいは可撓
性を向上させる効果はほとんどなく、また35％を
越えると加工性が低下する。
ニツケルは加工性、および、ろうのぬれ性を改
善する効果があるが、0.1％未満ではその効果は
なく、１％を越えて増やしても改善効果の向上は
ほとんどなく、また融点を上げるので好ましくな
い。
錫は添加量が0.1％未満では融点が下がらず、
目的に合致しない。又、５％を越えると脆弱にな
る。
亜鉛は融点を下げる効果があるが25％未満では
その効果が小である。40％を越えると著しく脆弱
になる。
上記の範囲内で種々の組合せについて検討した
結果、特に良好な性質を示す組成は下記のとおり
である。
亜 鉛 30〜35％
銀 10〜30％
マンガン 0.3〜10％
錫 １〜３％
ニツケル 0.3〜0.9％
銅 残部
［実施例］
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。
組成と溶融温度
表１に種々の組成のろう材の固相線温度および
液相線温度を示す。
Ag、Zn、Mn、Sn、Inはこれらの温度を下げ
る効果があり、Niは上げる効果がある。
たとえば試料ＣはＧに比べ、銀含有量は低いが
液相線温度は低く、液相線温度と固相線温度との
温度差も小さく（前者が58℃、後者が95℃）、溶
け分れ現象が起りにくく、作業性が良いと言え
る。[Table] Cu-38Mn-9Ni (AMS-4674) is a brazing material that can be brazed in the atmosphere and does not contain silver.
It has been known. VRMiller et al. used Cu as a brazing material instead of silver solder.
- Reports test results for Mn-Zn alloys and Cu-Mn-Sn alloys (Rep.lnvcst US Bur.
Mines, 1983). Regular silver solder has a high silver content (above 35 degrees Celsius), so it is expensive and fluctuates with the price of silver. or,
Some contain the harmful element Cd, so extreme caution is required during brazing work. The above-mentioned alloy AMS-4764 has a high melting point of 925°C, making brazing work difficult and having a large thermal effect on the base material. Cu-Mn-Zn alloy has a high melting point (812°C or higher), and its wettability and bonding strength are also inferior to silver solder.
In addition, Cu-Mn-Sn alloy has properties similar to silver solder, but its melting point is as high as 760-810°C. Furthermore, these alloys have poor processability and are very difficult to form into wires or thin sheets. [Problems to be solved by the invention] The present invention has a lower silver content than conventional silver solder,
Moreover, the present invention aims to provide a brazing material having properties and workability equivalent to those of conventional silver solder. [Means for Solving the Problems] The structure of the present invention for solving the above problems has the following compositions expressed on a weight basis: Zinc 25-40% Silver 1-35% Manganese 0.1-15% Tin 0.1-5 % Nickel 0.1 or more, less than 1% copper and unavoidable impurities The balance is a low melting point, low silver brazing filler metal. In the above composition, the amount of manganese added is
If it is lower than 0.1%, the melting point of the brazing filler metal will not be lowered, and if it exceeds 15%, processing will become difficult. Especially from 0.3
10% is appropriate. If silver is less than 1%, it has little effect on improving the toughness or flexibility of the brazing filler metal, and if it exceeds 35%, workability decreases. Nickel has the effect of improving processability and wax wettability, but if it is less than 0.1%, it has no effect, and if it is increased beyond 1%, there is almost no improvement in the improvement effect, and it also increases the melting point, so it is preferable. do not have. If the amount of tin added is less than 0.1%, the melting point will not decrease;
Not fit for purpose. Moreover, if it exceeds 5%, it becomes fragile. Zinc has the effect of lowering the melting point, but if it is less than 25%, the effect is small. If it exceeds 40%, it becomes extremely vulnerable. As a result of examining various combinations within the above range, compositions showing particularly good properties are as follows. Zinc 30-35% Silver 10-30% Manganese 0.3-10% Tin 1-3% Nickel 0.3-0.9% Copper Balance [Examples] The present invention will now be described in more detail with reference to Examples. Composition and Melting Temperature Table 1 shows the solidus temperature and liquidus temperature of brazing filler metals with various compositions. Ag, Zn, Mn, Sn, and In have the effect of lowering these temperatures, and Ni has the effect of raising them. For example, sample C has a lower silver content than sample G, but its liquidus temperature is lower, and the temperature difference between the liquidus and solidus temperatures is also small (the former is 58°C and the latter is 95°C), and the amount of dissolved It can be said that the phenomenon of cracking is less likely to occur and the workability is good.
【表】
＊ 本発明のろう材
ろう材の広がり試験１
表２の試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｈ、Ｉ、Ｊのろう材の
広がり試験をJIS Ｚ 3191「硬ろうの広がり試験
方法」に準じて行なつた。
母材は普通鋼板（SPCC、１×50×50mm）と銅
板（C1201P、１×50×50mm）とし、フラツクス
はＮ社製Ｆ 101とした。
試験結果を第１図（普通鋼板）と第２図（銅
板）に示す。各値は３つのデータの平均値であ
る。
たとえば、試料Ｃ（30％Ag）とＪ（40％Ag）の
ろう材の広がり面積を比較すると、鋼板上では試
料Ｃの方が大きく、銅板上ではＪの方が大きくな
つている。従つて鋼と銅のろう付では、試料Ｃと
Ｊはほぼ同じろう回りと考えられる。
ろう材の広がり試験２
同様の試験条件でフラツクスのみを変えた（Ｃ
社製Ｍフラツクス）場合の結果を第３図と第４図
に示す。
同様に試料Ｃ（30％Ag）と試料Ｊ（40％Ag）を
比較すると、鋼板上および銅板上とも試料Ｃの広
がり面積の方が大きい。
以上のろう材の広がり試験１と２から本発明の
30％Agろうは従来の40％Agろうと同等あるいは
それ以上の広がり特性を示すことが判る。
ろう材の広がり試験３
同様の試験条件で、比較するろう材およびフラ
ツクス（Ｈ社製ＡフラツクスおよびＮ社製F101）
を変えた場合の結果を第５図と第６図に示す。
ろう材Ｂ、Ａ、Ｃ、ＦはＨ社製Ａフラツクスを
用い、*
Ｆはろう材ＦにＮ社製Ｆ 101フラツクス
を用いた例である。
たとえば、試料Ｂ（25％Ag）と試料Ｆ（30％
Ag）のろう材の広がり面積を比較すると、鋼板
上（第５図）および銅板上（第６図）とも本発明
の試料Ｂの方が大きい。
ろう材の広がり試験４
同様の試験条件で、比較するろう材を変えた場
合の結果を（フラツクスはＮ社製開発フラツク
ス）第７図と第８図に示す。
たとえば、試料Ｃ（30％Ag）と試料Ｇ（35％
Ag）のろう材の広がり面積を比較すると、鋼板
上では試料Ｃの方が大きく、銅板上では試料Ｇの
方法がやや大きい。従つて、鋼と銅のろう付で
は、試料Ｃと試料Ｇはほぼ同じろう回りと考えら
れる。
継手の引張試験
表２の試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｊのろう材を用いたろ
う付継手の引張試験をJIS Ｚ 3194（ろう付継手
の引張試験片）、JIS Ｚ 3193（ろう付継手の引張
試験方法）に準じて行つた。
試験に用いた試験片の形状および寸法を第９図
に示す。試験は容量20トンのアムスラー型万能試
験機で行つた。
母材は銅（C1020）、黄銅（C2600）。軟鋼
（SS41）あるいはステンレス（SUS304）とした。
試験結果を第１０図に示す。各値は３つのデータ
の平均値である。
いずれの母材においても試料Ｊの継手強度がや
や高い傾向にあるが、本発明の試料Ａ、Ｂ、Ｃの
継手強度も実用上問題ない強度が得られている。
継手の剪断試験
引張試験と同様のろう材を用いたろう付継手の
剪断試験をJIS Ｚ 3192（ろう付継手の剪断試験
方法）に準じて行なつた。試験に用いた試験片の
形状および寸法を第１１図に示す。
母材は引張試験と同様とし、試験結果を第１２
図に示す。
引張試験結果と同様の傾向を示し、本発明の試
料Ａ、Ｂ、Ｃの剪断強度は実用上問題ないことが
わかる。
以上の結果から、本発明のろう材は、従来のろ
う材より５〜15％低い銀含有量で同等の作業性お
よび特性が得られる優れたろう材である。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明のろう材は、銀含
有量が低く、カドミウムのような有害な元素を含
有しないで、かつ、融点が低く、ぬれ性および浸
透性が良好で、大気中でろう付が可能である。
したがつて、本発明によれば種々のろう付を大
気中で良好な作業性のもとに高信頼度で行うこと
ができる。[Table] * Spreading test of brazing filler metal of the present invention 1 The spreading test of the brazing filler metal of samples A, B, C, H, I, and J in Table 2 was conducted according to JIS Z 3191 "Hard solder spreading test method". I did it. The base materials were an ordinary steel plate (SPCC, 1 x 50 x 50 mm) and a copper plate (C1201P, 1 x 50 x 50 mm), and the flux was F 101 manufactured by N Company. The test results are shown in Figure 1 (ordinary steel plate) and Figure 2 (copper plate). Each value is the average value of three data. For example, when comparing the spread area of the brazing filler metal of Samples C (30%Ag) and J (40%Ag), Sample C is larger on the steel plate, and J is larger on the copper plate. Therefore, in brazing steel and copper, samples C and J are considered to have approximately the same brazing circumference. Brazing filler metal spreading test 2 Same test conditions, only flux changed (C
The results are shown in Figs. Similarly, when comparing sample C (30%Ag) and sample J (40%Ag), the spread area of sample C is larger on both the steel plate and the copper plate. From the above brazing filler metal spread tests 1 and 2, the present invention
It can be seen that the 30% Ag solder exhibits spreading characteristics that are equal to or better than the conventional 40% Ag solder. Brazing filler metal spreading test 3 Comparing brazing filler metals and fluxes (A flux manufactured by Company H and F101 manufactured by Company N) under similar test conditions
Figures 5 and 6 show the results when changing . * F is an example in which A flux manufactured by Company H is used for the brazing filler metals B, A, C, and F, and F 101 flux manufactured by Company N is used for the brazing filler metal F. For example, sample B (25%Ag) and sample F (30%
Comparing the spread area of the brazing filler metal (Ag), Sample B of the present invention is larger on both the steel plate (FIG. 5) and the copper plate (FIG. 6). Brazing filler metal spreading test 4 Figures 7 and 8 show the results when different brazing filler metals were used under the same test conditions (the flux was a flux developed by N Company). For example, sample C (30%Ag) and sample G (35%
Comparing the spread area of the brazing filler metal (Ag), sample C is larger on the steel plate, and sample G is slightly larger on the copper plate. Therefore, in brazing steel and copper, samples C and G are considered to have approximately the same brazing circumference. Tensile test of joints Tensile tests of brazed joints using filler metals of samples A, B, C, and J in Table 2 were conducted according to JIS Z 3194 (Tensile test pieces for brazed joints) and JIS Z 3193 (Tensile test for brazed joints. method). Figure 9 shows the shape and dimensions of the test piece used in the test. The test was conducted in an Amsler type universal testing machine with a capacity of 20 tons. Base materials are copper (C1020) and brass (C2600). Made of mild steel (SS41) or stainless steel (SUS304).
The test results are shown in Figure 10. Each value is the average value of three data. In any of the base materials, the joint strength of sample J tends to be somewhat high, but the joint strength of samples A, B, and C of the present invention also has a strength that does not pose any practical problem. Shear test for joints A shear test for brazed joints using a brazing filler metal similar to the tensile test was conducted in accordance with JIS Z 3192 (shear test method for brazed joints). FIG. 11 shows the shape and dimensions of the test piece used in the test. The base material is the same as the tensile test, and the test results are
As shown in the figure. It can be seen that the shear strengths of Samples A, B, and C of the present invention have no practical problems, showing the same tendency as the tensile test results. From the above results, the brazing filler metal of the present invention is an excellent brazing filler metal that can provide the same workability and properties as conventional brazing fillers with a silver content that is 5 to 15% lower. [Effects of the Invention] As explained above, the brazing material of the present invention has a low silver content, does not contain harmful elements such as cadmium, has a low melting point, and has good wettability and permeability. , brazing is possible in the atmosphere. Therefore, according to the present invention, various types of brazing can be performed in the atmosphere with good workability and with high reliability.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図〜第８図は本発明のろう材、比較する従
来のろう材およびフラツクスを種々に変えたとき
の、各温度（800、850、900℃）における鋼板あ
るいは銅板上のろうの広がり面積を示すグラフ、
第９図イは引張試験片（JIS Ｚ 3194）を示す平
面図、同ロは側面図、第１０図は種々の母材にお
ける引張試験結果を示すグラフ、第１１図イは剪
断試験片（JIS Ｚ 3192）を示す平面図、同ロは
正面図、第１２図は種々の母材における剪断試験
結果を示すグラフである。
１……母材、２……母材。
Figures 1 to 8 show the spread area of the solder on a steel plate or copper plate at various temperatures (800, 850, and 900°C) when using the brazing filler metal of the present invention, conventional brazing filler metals for comparison, and various fluxes. A graph showing,
Figure 9A is a plan view showing a tensile test piece (JIS Z 3194), Figure 10 is a side view, Figure 10 is a graph showing tensile test results for various base materials, and Figure 11A is a shear test piece (JIS Z 3194). Z 3192) is a plan view, B is a front view, and FIG. 12 is a graph showing shear test results for various base materials. 1... Base material, 2... Base material.