JPH07148571A

JPH07148571A - 鉄材とアルミニウム材とのろう付方法

Info

Publication number: JPH07148571A
Application number: JP29688393A
Authority: JP
Inventors: Toshio Natsume; 敏夫夏目; Akihisa Nishimura; 晃尚西村; Yoshiaki Uchida; 圭亮内田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-11-26
Filing date: 1993-11-26
Publication date: 1995-06-13

Abstract

(57)【要約】【目的】接合強度に優れた鉄材とアルミニウム材のろ
う付方法。【構成】鉄材１とアルミ材２の中間の融点をもつろう
材３を接合する界面に配置し、高周波コイル３で鉄材お
よびろう材をろう材の融点以上に加熱すると共に、アル
ミ材の接合界面近傍以外の部分をアルミ材の融点以下に
保ってろう付をする。発熱は鉄材とろう材とに集中的に
起こり、アルミ材の発熱は殆ど起こらない。ろう材が溶
融すると、熱伝導でろう材とアルミ材の界面近傍が加熱
されアルミ表面の酸化皮膜が除去されて、ろう材とアル
ミ材がぬれる状態となる。そこで、加熱を中止すればれ
ろう材が冷却・凝固して健全なろう継手が得られる。使
用するろう材はＡｌ−Ｓｉ系以外のアルミ材より融点の
高いろう材であるので、ろう接合部にＦｅ₂Ａｌ₅等の脆
い金属間化合物の発生がなく、強度に優れた接合部が得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄材とアルミ材とのろう
付方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ろう付は、接合する材料、すなわち母材
をあえて溶融することなく、接合部の間隙に溶融したろ
う材を流入あるいは介在させ、冷却、凝固させることに
より接合を行う接合方法である。ろう付の最も基本的な
過程は、溶融ろうによる母材のぬれである。ぬれによっ
て接合した母材と溶融ろうとの間で、母材元素のろう中
への溶解、ろう元素の母材中への拡散によって、合金層
の形成などの過程を経て接合が行われる。

【０００３】金属では多くの場合、表面原子層と酸素原
子との結合により酸化物層が形成され表面は不活性であ
る。このため、金属のろう付に際しては、先ずフラック
スや還元性ガスの利用、真空中での加熱等により、この
酸化物層を除去して活性な面を作り、母材表面のぬれを
確保する必要がある。

【０００４】鉄材とアルミ材との接合面は、溶融溶接す
れば脆い金属間化合物が生成し、継手強度が得られない
ため、従来あまり接合がされておらず、プロジェクショ
ン溶接やろう付技術が一部用いられてきたのみである。
そしてろう付技術の場合は、ＡｌにＳｉを加えて融点を
下げたアルミニウムろう（ＪＩＳＺ３２６３ＢＡお
よびＢＡＳ）材に塩化物およびフッ化物を混合したフラ
ックスを用いたものであった。

【０００５】例えば、特開昭６２−８１２６６号公報の
アルミ部材と鉄鋼部材の接合法の発明においては、両部
材の接合界面または近傍にアルミニウムろう合金粉末と
ＫＡｌＦ₄を主成分とするフラックス粉末との混合物を
存在させアルミニウムろう合金以上、アルミニウムまた
はアルミニウム合金部材の融点以下の温度に加熱しろう
付けするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の鉄材とアルミ材とのろう付は、Ａｌ−Ｓｉ系のろう
材を用い６００℃以上の高温で実施されていたので、接
合界面に数ミクロン程度のＦｅ₂Ａｌ₅等の脆い金属間化
合物が形成され、充分な継手強度が得られないという問
題点があった。また、従来の鉄材とアルミ材とのろう付
技術では、ＡｌＳｉ系のろう材を用いると、ろう材の融
点が６００℃程度と高いため、ろう付温度が６００〜６
２０℃の高温となり、材料の融点が６００℃以下である
アルミニウム鋳物のろう付には適用できないという問題
点があった。

【０００７】また、鉄材とアルミ材をろう付けする場
合、前記のごとく他の金属と同様に、アルミ材の酸化皮
膜を除去するためのフラックスが必要であり、接合後に
はこれらフラックスの残留物や残渣が接合部の腐食の原
因となっている。

【０００８】本発明は鉄材とアルミ材とのろう付におけ
る前記のごとき問題点を解決するためになされたもので
あって、Ｆｅ₂Ａｌ₅等の脆い金属間化合物が形成されず
に充分な強度の継手がえられ、腐食の原因となるフラッ
クスを用いること無く、しかもアルミニウム鋳物等の低
融点の母材にも充分に適用できる鉄材とアルミニウム材
のろう付方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者等は前記の問題点
を解決するため、鉄材とアルミ材の接合面に配置したろ
う材を集中的かつ急速に加熱して、ろう材の溶融により
アルミ材の接合界面近傍のみを溶融し、アルミ材の表面
の溶融により酸化皮膜を除去してフラックスを不要にす
ると共に、ろう付の加熱の影響がアルミ材自体に及ばな
いようにすることを着想した。そこで、接合面にろう材
としてアルミ材よりも融点の高いＡｇ−Ｃｕ−Ｚｎ系の
ＪＩＳＺ３２６１ＢＡｇ８、ＢＡｇ８Ａ、ＢＡｇ１
８、ＢＡｇ−２１等を配置し、鉄材の側から高周波加熱
により接合面を加熱したところ、アルミ材を溶融するこ
となく、フラックスを用いることなく高強度の接合継手
を得ることに成功して本発明を完成した。

【００１０】本発明の鉄材とアルミニウム材のろう付方
法は、鉄材とアルミ材とのろう付方法であって、鉄材と
アルミ材の中間の融点をもつろう材を接合する界面に配
置し、鉄材およびろう材をろう材の融点以上に加熱する
と共に、アルミ材の接合界面近傍以外の部分をアルミ材
の融点以下に保ってろう付をすることを要旨とする。

【００１１】本発明方法に用いられるろう材は、Ａｌろ
う（ＪＩＳＺ３２６３ＢＡ）以外のもので、鉄材と
アルミ材の中間の融点をもつろう材であってＡｌの融点
に近いものであれば良く、例えば、黄銅ろう（ＪＩＳ
Ｚ３２６２ＢＣｕＺｎ）、銀ろう（ＪＩＳＺ３２６
１ＢＡｇ）、リン銅ろう（ＪＩＳＺ３２６４ＢＣ
ｕＰ）、ニッケルろう（ＪＩＳＺ３２６５ＢＮｉ）
等を用いることができる。また、ろう材の中にＺｎ成分
があれば、アルミ材表面のＡｌ₂Ｏ₃膜の割れた部分から
Ａｌ₂Ｏ₃膜の下側にＺｎが侵入することでＡｌ表面の浄
化作用も期待できる。

【００１２】ろう付け部の加熱方法は、ろう材を急速に
加熱溶融できてアルミ材に溶融の影響が及ばない方法で
あれば良く、高周波加熱、トーチ加熱、電気抵抗加熱、
レーザビーム加熱等いずれの方法を用いても良いが、中
でもコイルに高周波電流を流して誘導加熱を利用する高
周波加熱方法が最も好ましい。

【００１３】加熱にあたって、鉄部材側とろう材を集中
的に加熱するために、予め鉄部材をパーナ・炉・高周波
などの手段により予熱した後に、ろう付けすべき部材と
セットしろう付けすることで、さらに容易にろう付けす
ることが可能となる。

【００１４】また、ろう付時の加熱手段としては、鉄と
アルミ部材に温度勾配をつけるように加熱できれば良
く、ガス加熱などの手段でも可能である。この場合、部
材を予熱すればさらに容易に温度勾配を付けることが可
能である。さらに、温度勾配を確保するために、アルミ
側の部材が比較的小さい場合には、アルミ材の温度が上
昇しやすいため、アルミ側部材を冷却することで温度勾
配をつけることは効果がある。

【００１５】ろう接合に際しては、母材とろう材との組
み合わせにより、塩化物、フッ化物、ホウ酸塩等の適宜
成分を配合した粉末またはペースト状のフラックスを用
いることにより、より容易にろう接合ができる。あるい
は、真空中や水素ガス、一酸化炭素ガス、不活性ガス等
の雰囲気中ガス中でろう付けを行うことにより、フラッ
クスが不要となり、残留フラックスや残渣の処理が不要
となる。

【００１６】

【作用】鉄材とアルミ材の中間の融点をもつろう材を接
合する界面に配置し、鉄材およびろう材をろう材の融点
以上に加熱することにより、発熱は鉄材とろう材とに集
中的に起こり、アルミ材の発熱は殆ど起こらない。ろう
材が溶融すると、熱伝導でろう材とアルミ材の界面近傍
が加熱されアルミ表面近傍の酸化皮膜が除去されて、ろ
う材とアルミ材がぬれる状態となる。そこで、加熱を中
止すればれろう材が冷却・凝固して健全なろう継手が得
られる。

【００１７】使用するろう材はＡｌ−Ｓｉ系以外のアル
ミ材より融点の高いろう材であるので、ろう接合部にＦ
ｅ₂Ａｌ₅等の脆い金属間化合物の発生がなく、強度に優
れた接合部が得られる。ろう付をより容易に行うために
は、フラックスの使用やガスシールドを行うのが好まし
いが、フラックスなしでろう付けした場合はフラックス
の残渣による腐食の原因が無くなる。また、アルミ材本
体は殆ど加熱されないので、融点が６００℃以下のアル
ミニウム鋳物にも、本発明方法を適用できる。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例を示し従来例と比較しつつ説
明し本発明の効果を明らかにする。図１の平面図および
図２の側面図に示すように、冷間圧延鋼板ＳＣＰ２８か
らなる板厚３．０ｍｍの鉄材１と、Ａｌ展伸材１１００
からなる板厚３．０ｍｍのアルミ材２の間に銀ろうＢＡ
ｇ−５からなるろう材３（融点；６７５〜７４５℃、ろ
う付温度：７８０℃）を配置した。

【００１９】次に、継手を形成させたい部分の鉄材１側
から高周波加熱コイル４を近接させて固定すると共に、
高周波加熱を１００ＫＨｚ、１．５ＫＷ、２０ｓｅｃの
条件で加熱した。その際、加熱は鉄材１の部分で集中的
に起こり、アルミ材２における発熱は殆ど起こらなかっ
たが、鉄材１の発熱が熱伝導でろう材に伝わりろう材３
が溶融した。このろう材の溶融による熱伝導でアルミ材
２の接合界面も加熱されろう材３とアルミ材２とがぬれ
る状態になった。ここで、アルミ材２が溶ける前に高周
波加熱を中断したので、健全な１０×３０ｍｍのろう継
手が得られた。

【００２０】なお、比較のために実施例と同様に冷間圧
延鋼板ＳＣＰ２８からなる板厚３．０ｍｍの鉄材１と、
Ａｌ展伸材１１００からなる板厚３．０ｍｍのアルミ材
２の間にアルミニウムろうＢＡ４３４３（融点：６１５
℃、ろう付温度：６００〜６２０℃）をフラックスと共
に配置し、トーチによる炎で加熱して１０×３０ｍｍの
ろう付継手を得た。

【００２１】次いで、実施例で作成したろう継手と比較
例で作成したろう継手の剪断強度を測定したところ、比
較例のろう継手も本発明のろう継手も、継手部では破断
せず、母材で破断したので、継手強度は十分であった。
本発明の実施例は、十分な継手強度をフラックスを用い
ることなく、容易に得られた。

【００２２】

【発明の効果】本発明の鉄材とアルミ材とのろう付方法
は以上詳述したように、鉄材とアルミ材の中間の融点を
もつろう材を接合する界面に配置し、鉄材およびろう材
をろう材の融点以上に加熱すると共に、アルミ材の接合
界面近傍以外の部分をアルミ材の融点以下に保ってろう
付をすることを特徴とするものであって、発熱は鉄材と
ろう材とに集中的に起こり、アルミ材の発熱は殆ど起こ
らない。ろう材が溶融すると、熱伝導でろう材とアルミ
材の界面近傍が加熱されアルミ表面近傍の溶融により酸
化皮膜が除去されて、ろう材とアルミ材がぬれる状態と
なる。そこで、加熱を中止すればれろう材が冷却・凝固
して健全なろう継手が得られる。使用するろう材はＡｌ
−Ｓｉ系以外のアルミ材より融点の高いろう材であるの
で、ろう接合部にＦｅ₂Ａｌ₅等の脆い金属間化合物の発
生がなく、強度に優れた接合部が得られる。ろう付をよ
り容易に行うためには、フラックスの使用やガスシール
ドを行うのが好ましいが、フラックスなしでろう付けし
た場合はフラックスの残渣による腐食の原因が無くな
る。また、アルミ材本体は殆ど加熱されないので、融点
が６００℃以下のアルミニウム鋳物にも、本発明方法を
適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明するろう付の平面図であ
る。

【図２】本発明の実施例を説明するろう付の側面図であ
る。

【符号の説明】

１鉄材２アルミ材３ろう材４高周波コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉄材とアルミニウムまたはアルミニウム
合金材（以下アルミ材という。）とのろう付方法であっ
て、鉄材とアルミ材の中間の融点をもつろう材を接合す
る界面に配置し、鉄材およびろう材をろう材の融点以上
に加熱すると共に、アルミ材の接合界面近傍以外の部分
をアルミ材の融点以下に保ってろう付をすることを特徴
とする鉄材とアルミニウム材とのろう付方法。