JPH07113135A

JPH07113135A - 錫−亜鉛系合金

Info

Publication number: JPH07113135A
Application number: JP5301557A
Authority: JP
Inventors: Sang Kun Park; 相根朴
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-08-26
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 1995-05-02
Also published as: KR950006011A; KR950011322B1

Abstract

(57)【要約】【目的】毒性がなく、低融点でいろいろな種類の金属を
しっかりと接合できるとともに、電気めっきの陽極とし
て用いた時に、被めっき材表面にきれいなめっきを施す
ことができる合金を提供することを目的としている。【構成】錫（Ｓｎ）を６０〜８０重量％、亜鉛（Ｚｎ）
を２０〜４０重量％、銀（Ａｇ）０．５〜３重量％、マ
ンガン（Ｍｎ）を０．０５〜１重量％の割合でそれぞれ
含むとともに、セレン（Ｓｅ）を０．０５〜２重量％、
テルル（Ｔｅ）を０．０５〜２重量％の割合またはセレ
ンとテルルとを合計で０．１〜４重量％の割合でさらに
含んでいる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同種の金属同士だけで
なく、異種の金属同士をもはんだ付けまたは蝋付けする
為に使用できるとともに、電気めっき用陽極としても使
用できる錫−亜鉛系合金に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属と金属とを接合するために使用され
るはんだ合金としては、従来、錫と鉛を主成分とした錫
−鉛合金が一般的に使用されている。しかし、この錫−
鉛合金は、強度が低く、接合部の組織が脆弱化するとと
もに、組織破壊乃至亀裂が甚だしいため、鉄，トタン，
アルミニウム或いは銅等の一部の金属同士の接合にしか
用いられていないのが現状である。また、この錫−鉛合
金中に含まれる鉛の毒性にも問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来からこの
ような金属と金属を接合する手段として、錫−鉛合金に
よるはんだ付け以外にも蝋付け等いろいろな溶接（融
接）方法が考えられているが、いずれの方法も溶接部組
織の脆弱性は勿論、融点（溶接温度）が高いなど、実際
作業上にも問題点が多かった。特に、異種金属同士を接
合する場合においては、所定の強度、延伸率を共に有す
るきれいな溶接部を得ることができなかった。

【０００４】そこで、本発明者は、上記問題を解決する
ために、錫と亜鉛とを主成分とし、この主成分に対して
ニッケル，マンガン，セレンを所定に割合で加えた錫−
亜鉛系合金を先に提案している（韓国特許願第９３−１
０５４４号参照）。この錫−亜鉛系合金は、上記のほと
んどの問題を解決するととも、電気めっきの陽極として
使用すれば、被めっき材表面に銀色を呈したきれいなめ
っきを施すことができる優れた合金であったが、ニッケ
ルを含んでいるため、溶接部が内部組織において脆弱化
すると言う問題が残っていた。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みて、毒性
がなく、低融点でいろいろな種類の金属をしっかりと接
合できるとともに、電気めっきの陽極として用いた時
に、被めっき材表面にきれいなめっきを施すことができ
る合金を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる錫−亜鉛
系合金は、このような目的を達成するために、錫（Ｓ
ｎ）を６０〜８０重量％、亜鉛（Ｚｎ）を２０〜４０重
量％、銀（Ａｇ）０．５〜３重量％、マンガン（Ｍｎ）
を０．０５〜１重量％の割合でそれぞれ含むとともに、
セレン（Ｓｅ）を０．０５〜２重量％、テルル（Ｔｅ）
を０．０５〜２重量％の割合またはセレンとテルルとを
合計で０．１〜４重量％の割合でさらに含んでいる構成
とした。

【０００７】本発明の合金は、上述した合金成分を単体
で各々塊状や粉末状に破砕した後、充分に攪拌によって
均一混合した混合物を、一定融点以上の温度で溶融し、
空冷して得ることができ、溶接棒形やインゴット（ｉｎ
ｇｏｔ）状にして使用することもできる。本発明の合金
は、基本的に、被接合材としての金属にフラックスを塗
り、ガス等で被接合材の表面を加熱した後、溶接する為
に合金の当接部を所定温度まで加熱して溶解して金属同
士を溶接することができる。

【０００８】フラックスとしては、たとえば、１０００
ｃｃ中に、１２０〜１４０ｇのゼラチン（ｇｅｌａｔｉ
ｎ）、７０〜７５ｇの塩化マグネシウム（Ｍｇｃ
ｌ₂）、３５０〜４１０ｇの塩化亜鉛、５０〜５２ｇの
フッ化ナトリウム、１８０〜２３０ｇの塩化アンモニウ
ム、７１０〜８００ｇの純水を含むフラックスや２００
〜２７０ｇのゼラチン、１１５〜１３５ｇのβ−ナフト
ール、２３０〜２６５ｇのエタノール、１００〜１２０
ｇの塩化アンモニウムを含むフラックスが挙げられる。
加熱温度としては、２２０℃以下が好ましい。

【０００９】本発明にかかる錫−亜鉛系合金は、はんだ
付けまたは蝋付けの接合材としての用途以外に、電気め
っきの陽極としても使用することができる。この合金を
電気めっきの陽極として使用した時のめっき浴の組成
は、たとえば、１リットルあたり、硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ
₄）を１２．７ｇ、硫酸錫（ＳｎＳＯ ₄）を３５．９
ｇ、光沢剤（ＢｒｉｇｈｔＳｏｌｕｔｉｏｎ）を１３
ｍｇそれぞれ含む電解液が挙げられる。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、溶融による接着、即ち溶融
時、その溶融液の毛細管作用（Ｃａｐｉｌｌａｒｉｔ
ｙ）及び浸透性（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）が高いから
両接合物の間隙を深く浸透してこの間隙を塞ぐので溶接
後にも亀裂と気泡がなくドライジョイント（ｄｒｙｊ
ｏｉｎｔ）等脆弱部が全然発生しない。特にパイプ接合
（溶接）時スリーブ（ｓｌｅｅｖｅ）を使用すると毛細
管現象によってその内部が完全に埋められるのできれい
な溶接部位が生成される。また、電気めっきの陽極とし
て使用すれば、組成中の銀成分によって電気伝導度が高
くなり、めっき速度が速くなるとともに、めっきの色が
きれいな銀色を呈するようになる。

【００１１】すなわち、錫と亜鉛を主成分として含むか
ら、溶解性および接合性を高くなるとともに、鉛と錫と
の合金と異なって強度の低下が起きず、かつ延伸率も高
くなる。そして、銀を含んでいるから、接合部の溶接材
としての合金の溶接凝集性を付与できるとともに、接合
部をきれいな銀色にすることができ、かつ、接合後の強
度が高くなる。また、電気めっきの陽極として使用した
とき、電気伝導度が高くなり、めっき速度を速くするこ
とができる。

【００１２】マンガンを含んでいるから、強度増加、耐
蝕性、耐熱衝撃性が向上する。なお、マンガンの添加量
が０．０５重量％以下であれば、その効果が見られな
い。１重量％以上添加すると、むしろ溶接性およびめっ
き性を阻害する。また、テルルおよびセレンを含んでい
るから、銀成分が光または化学変化から安定化するとと
もに、銀色を確実に呈するようになる。すなわち、これ
らの成分は、銀に対して一種の触媒の役割をすると推定
される。勿論、耐蝕性および強度も高くなる。

【００１３】さらに、セレンとテルルは、中間媒体とし
てそれらの融点はそれぞれ約２１７℃，４５２℃程度
で、合金の融点を低くするとともに、電気めっきの陽極
として使用したとき、めっきされた被めっき材の化学変
化を防止すると言う働きをする。なお、セレンとテルル
とは、配合量がそれぞれ０．０５重量％以下あるいは両
者合計で０．１重量％以下となると、その効果がみられ
ず、それぞれ２重量％以上あるいは両者合計で４重量％
以上となると、合金（金属化合物）が不安定な状態とな
り、溶接性およびめっき性が阻害される。

【００１４】また、セレンは、単体で有害であるが、セ
レンの配合量が少量であるとともに、かつ合金化によっ
てその毒性が喪失される。テルルは、銀との化合によっ
て光、空気中でも安定な状態を維持する。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明を、より具体的な実施例を参
照しつつ詳しく説明する。（実施例１）錫粉末を６９．８重量％、亜鉛粉末を２
７．５重量％、マンガン粉末を０．５重量％、概ね１：
１で構成されるセレン粉末＋テルル粉末の混合物を０．
８重量％、銀粉末を１．３重量％の割合となるように均
一に混合し、この混合物を溶融したのち、空冷して本発
明の合金を得た。このようにして得た合金を用いて、下
記の表１に示す被接合材（被溶接材）Ａと被接合材（被
溶接材）Ｂとを接合し、その接合部に剪断荷重をかけて
剪断強度を測定し、測定の結果得られた平均剪断強度を
表１に併せて示した。なお、抗張力は、１０．２kg／mm
²であった。

【００１６】また、両接合材Ａ，Ｂは、まず、両被接合
材Ａ，Ｂをそれぞれガス炎で加熱するとともに、以下に
示す配合組成のフラックスを被接合材Ａ，Ｂの接合面に
塗布したのち、フラックスの塗布面に上記合金を当接さ
せて溶解させる。そして、両被接合材Ａ，Ｂの接合面を
合わせることで両被接合材Ａ，Ｂを接合一体化した。

【００１７】〔フラックスの配合組成（１リットルあたり）〕ゼラチン１３５mg 塩化マグネシウム７４mg 塩化亜鉛３８６mg 弗化ナトリウム８０mg 塩化アンモニウム２１０mg 水７６０mg

【００１８】

【表１】（強度の単位：kg／mm²）

【００１９】さらに、上記接合材について延伸率テスト
を実施した結果、それぞれ２９．３％、３０．１％、２
９．８％であった。この数値は、通常のはんだ付け接合
および溶接金属の延伸率１０〜１５％をはるかに上回る
画期的な結果であった。また、このように延伸率を確保
できるだけでなく、組織においてもにより強固で、被溶
接部表面もきれいな銀色を呈した。

【００２０】（実施例２）１リットルあたり、硫酸亜鉛
（ＺｎＳＯ₄）を１２．７ｇ、硫酸錫（ＳｎＳＯ ₄）を
３５．９ｇ、光沢剤（ＢｒｉｇｈｔＳｏｌｕｔｉｏ
ｎ）を１３ｍｇそれぞれ含む電解液を、実施例１で得た
合金を陽極、被めっき金属板を陰極として配置しためっ
き浴槽に入れ、被めっき金属板表面に電気めっきを行っ
た。そして、得られためっきの標準塩水噴霧試験を行っ
たところ、１５００時間の塩水噴霧後にめっきの色に若
干の変化が目測された。すなわち、このことから、その
耐食性が通常に比べて２〜５倍以上強いものであること
がわかった。また、本発明の合金は、その電気伝導度が
１８．３％（ＩＡＣＳ）と高いため、めっき速度が速
く、その結果被めっき材の表面に、めっき膜厚１〜２μ
ｍの被覆を形成するのに１分前後、１５μｍの被膜を形
成するのに１７分程度の短時間で済み、従来の時間にく
らべて同一量でも数倍の多い鍍金作業が可能になった。

【００２１】

【発明の効果】本発明にかかる錫−亜鉛系合金は、以上
のように構成されているので、チタニウムおよびタング
ステンを除外したほとんどの金属と非鉄金属をソルダリ
ング（はんだ）等でしっかりと接合できるばかりでな
く、異種金属同士の金属間又は非鉄金属も一部接合でき
ると言う効果を奏する。特に銅、ステンレス鋼又はアル
ミニウム等の板とパイプ配管においても効率的であり、
この場合高強度を必要とする材料の接続又は継ぎに好適
である。

【００２２】しかも、従来のはんだ付け用合金に比べて
大略３倍以上の強度で接合できるとともに、融点が低い
為、作業速度が早く、同時に多い量を処理できるととも
に、塩酸、酢酸、水酸化ナトリウム、亜硫酸等にも強い
抵抗性を呈する。

【００２３】一方、電気めっきの陽極として使用すれ
ば、従来の無電解めっき法のように作業時間の長さ、不
経済性、撥水発生の多い問題点等が除去可能になり、一
層めっき作業速度、鍍金量、接着性、耐久性等において
優秀な結果が得られる。また、強い接着性と浸透性の
為、亜鉛、錫、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等の
すべての金属のめっきにも使用することができるととも
に、特に銀色（ＳｉｌｖｅｒＣｏｌｏｕｒ）を呈する
きれいなめっきを施すことができると言う効果が得られ
る。

【００２４】さらに、本発明にかかる錫−亜鉛系合金
は、組成中に鉛などの有害成分が含まれず、使用にあた
って非常に安全である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】錫を６０〜８０重量％、亜鉛を２０〜４
０重量％、銀を０．５〜３重量％、マンガンを０．０５
〜１重量％の割合でそれぞれ含むとともに、さらにセレ
ンとテルルとを、それぞれ０．０５〜２重量％の割合、
または合計で０．１〜４重量％の割合で含んでいること
を特徴とする錫−亜鉛系合金。