JPH0796386A - アルミ製熱交換器用複合チューブとその製造方法 - Google Patents
アルミ製熱交換器用複合チューブとその製造方法Info
- Publication number
- JPH0796386A JPH0796386A JP24280493A JP24280493A JPH0796386A JP H0796386 A JPH0796386 A JP H0796386A JP 24280493 A JP24280493 A JP 24280493A JP 24280493 A JP24280493 A JP 24280493A JP H0796386 A JPH0796386 A JP H0796386A
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- Japan
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- tube
- alloy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミ製熱交換器用複合チューブを用いる熱
交換器において、接合温度を低くし、長期にわたる信頼
性を確保すると共に、コスト低減を計る。 【構成】 AlまたはAl合金製チューブの表面の少な
くとも一部に、半田としてCu:0.1〜4wt%、S
n:10〜70wt%、Al:2〜10wt%を含有し、残
部Znと不可避的不純物とからなるZn−Sn基合金を
被覆したもので、被覆はZn−Sn基合金を該Zn基合
金の融点+30℃以上、410℃以下の温度でフラック
ス、超音波またはこれらを併用した溶融めっきにより被
覆する。
交換器において、接合温度を低くし、長期にわたる信頼
性を確保すると共に、コスト低減を計る。 【構成】 AlまたはAl合金製チューブの表面の少な
くとも一部に、半田としてCu:0.1〜4wt%、S
n:10〜70wt%、Al:2〜10wt%を含有し、残
部Znと不可避的不純物とからなるZn−Sn基合金を
被覆したもので、被覆はZn−Sn基合金を該Zn基合
金の融点+30℃以上、410℃以下の温度でフラック
ス、超音波またはこれらを併用した溶融めっきにより被
覆する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミ製熱交換器用複
合チューブとその製造方法に関するもので、特に溶接に
より成形したAlまたはAl合金製チューブを用いる熱
交換器において、接合工程における接合温度を低くし、
更に接合部の耐蝕性を向上させ長期にわたる信頼性を確
保すると共に、コスト低減を図ったものである。
合チューブとその製造方法に関するもので、特に溶接に
より成形したAlまたはAl合金製チューブを用いる熱
交換器において、接合工程における接合温度を低くし、
更に接合部の耐蝕性を向上させ長期にわたる信頼性を確
保すると共に、コスト低減を図ったものである。
【0002】
【従来の技術】アルミ製熱交換器は構造が複雑であるた
め、一般的にはAl−Si系合金ろう材をクラッドした
ブレージングシートを組立品の構成部品の一部に使用
し、芯材の融点直下である約600℃に昇温し、ノコロ
ックろう付け法、真空ろう付け法等の炉中ろう付けを行
い、構成部品間を接合することにより組み立てられてい
る。例えばチューブに電縫管を用いる熱交換器において
は、チューブの穴あき腐蝕を防ぐために、チューブ材を
ブレージングシートをしている。一方、冷間または熱間
押出しにより成形したチューブを用いる熱交換器におい
ては、チューブにブレージングシートを使用できないた
め、フィン材をブレージングシートとし、チューブの穴
あき腐蝕を防止する目的でチューブ表面にZnを溶射し
た後ろう付けをしている。
め、一般的にはAl−Si系合金ろう材をクラッドした
ブレージングシートを組立品の構成部品の一部に使用
し、芯材の融点直下である約600℃に昇温し、ノコロ
ックろう付け法、真空ろう付け法等の炉中ろう付けを行
い、構成部品間を接合することにより組み立てられてい
る。例えばチューブに電縫管を用いる熱交換器において
は、チューブの穴あき腐蝕を防ぐために、チューブ材を
ブレージングシートをしている。一方、冷間または熱間
押出しにより成形したチューブを用いる熱交換器におい
ては、チューブにブレージングシートを使用できないた
め、フィン材をブレージングシートとし、チューブの穴
あき腐蝕を防止する目的でチューブ表面にZnを溶射し
た後ろう付けをしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般にアルミ製熱交換
器は、ブレージングシートの形でAl−Si系合金ろう
材を用いてろう付けされるため接合温度が約600℃と
高く、更にこの温度はろう材以外の材料の融点に接近し
ているため、厳密な温度制御が不可欠である。また真空
あるいは不活性ガス雰囲気中に保持する必要があること
から、設備費、ランニングコストが高いという問題があ
る。また上記電縫管チューブの場合には皮材に使用され
るろう材の融点により、芯材に使用される材料が制約を
受けており、更にクラッド材を使用するため、これらの
屑の再利用が実質的にできないという問題があった。ま
た冷間または熱間押し出しにより成形したチューブを用
いる熱交換器では、チューブの穴あき腐蝕を防止するた
め、Zn溶射等の処理が必要であった。
器は、ブレージングシートの形でAl−Si系合金ろう
材を用いてろう付けされるため接合温度が約600℃と
高く、更にこの温度はろう材以外の材料の融点に接近し
ているため、厳密な温度制御が不可欠である。また真空
あるいは不活性ガス雰囲気中に保持する必要があること
から、設備費、ランニングコストが高いという問題があ
る。また上記電縫管チューブの場合には皮材に使用され
るろう材の融点により、芯材に使用される材料が制約を
受けており、更にクラッド材を使用するため、これらの
屑の再利用が実質的にできないという問題があった。ま
た冷間または熱間押し出しにより成形したチューブを用
いる熱交換器では、チューブの穴あき腐蝕を防止するた
め、Zn溶射等の処理が必要であった。
【0004】そこでブレージングシートの形でAl−S
i系合金ろう材を用いてろう付けすることに替えて、半
田付けによって接合する方法も考えられるが、例えばZ
n−Sn系半田合金を使用した場合、接合温度は低くな
るものの、接合界面から腐蝕が発生しやすくなるという
問題があった。
i系合金ろう材を用いてろう付けすることに替えて、半
田付けによって接合する方法も考えられるが、例えばZ
n−Sn系半田合金を使用した場合、接合温度は低くな
るものの、接合界面から腐蝕が発生しやすくなるという
問題があった。
【0005】本発明はこれに鑑み種々検討の結果、アル
ミ系材料との接合をより低温(具体的には、410℃以
下)で行え、コスト低減と長期にわたる信頼性を確保で
きるアルミ製熱交換器用複合チューブとその製造方法を
開発したものである。即ち本発明複合チューブは、Al
またはAl合金製チューブの表面の少なくとも一部に、
半田としてCu:0.1〜4wt%、Sn:10〜70
wt%、Al:2〜10wt%を含有し、残部Znと不
可避的不純物とからなるZn−Sn基合金を被覆したこ
とを特徴とする。
ミ系材料との接合をより低温(具体的には、410℃以
下)で行え、コスト低減と長期にわたる信頼性を確保で
きるアルミ製熱交換器用複合チューブとその製造方法を
開発したものである。即ち本発明複合チューブは、Al
またはAl合金製チューブの表面の少なくとも一部に、
半田としてCu:0.1〜4wt%、Sn:10〜70
wt%、Al:2〜10wt%を含有し、残部Znと不
可避的不純物とからなるZn−Sn基合金を被覆したこ
とを特徴とする。
【0006】本発明複合チューブの製造方法は、Alま
たはAl合金製チューブの表面の少なくとも一部に、半
田としてCu:0.1〜4wt%、Sn:10〜70w
t%、Al:2〜10wt%を含有し、残部Znと不可
避的不純物とからなるZn−Sn基合金を、該Zn−S
n基合金の融点+30℃以上、410℃以下の温度で被
覆することを特徴とする。
たはAl合金製チューブの表面の少なくとも一部に、半
田としてCu:0.1〜4wt%、Sn:10〜70w
t%、Al:2〜10wt%を含有し、残部Znと不可
避的不純物とからなるZn−Sn基合金を、該Zn−S
n基合金の融点+30℃以上、410℃以下の温度で被
覆することを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明は上記の如く、AlまたはAl合金製チ
ューブの表面の少なくとも一部に、Zn−Sn基合金
(半田合金)を被覆した複合チューブを用いることによ
りチューブと熱的に接合する必要のある部品として、ブ
レージングシートを必要とせず、より低温での接合が可
能となる。このため例えばフィン材にJIS5000系
(Al−Mg系)合金等の比較的低い液相点を持つ高強
度材料の使用も可能であり、接合部品の薄肉化も可能と
なる。そしてチューブ表面に半田として被覆したZn−
Sn基合金が、チューブ材に対して犠牲陽極層として作
用するため、チューブの穴あき腐食を防止でき、長期に
わたる信頼性を確保することが可能となる。
ューブの表面の少なくとも一部に、Zn−Sn基合金
(半田合金)を被覆した複合チューブを用いることによ
りチューブと熱的に接合する必要のある部品として、ブ
レージングシートを必要とせず、より低温での接合が可
能となる。このため例えばフィン材にJIS5000系
(Al−Mg系)合金等の比較的低い液相点を持つ高強
度材料の使用も可能であり、接合部品の薄肉化も可能と
なる。そしてチューブ表面に半田として被覆したZn−
Sn基合金が、チューブ材に対して犠牲陽極層として作
用するため、チューブの穴あき腐食を防止でき、長期に
わたる信頼性を確保することが可能となる。
【0008】半田としてチューブ表面に被覆するZn−
Sn基合金としては、Cu:0.1〜4wt%、Sn:
10〜70wt%、Al:2〜10wt%を含有し、残
部Znと不可避的不純物とからなるZn−Sn基合金を
用いる。
Sn基合金としては、Cu:0.1〜4wt%、Sn:
10〜70wt%、Al:2〜10wt%を含有し、残
部Znと不可避的不純物とからなるZn−Sn基合金を
用いる。
【0009】またチューブ表面へのZn−Sn基合金の
被覆法は、フラックスを用いる溶融めっき、或いは超音
波を併用する溶融めっき等が経済的にも有利である。ま
た処理するチューブにまずジンケート処理した後溶融め
っきしても良い。
被覆法は、フラックスを用いる溶融めっき、或いは超音
波を併用する溶融めっき等が経済的にも有利である。ま
た処理するチューブにまずジンケート処理した後溶融め
っきしても良い。
【0010】Zn−Sn基合金におけるCuの添加は半
田合金(Zn−Sn基合金)と接合部品(チューブ、フ
ィン等)との界面での腐蝕を低減させ、短時間で接合部
が剥離することを防ぐためである。Cuの添加量を0.
1〜4wt%としたのは、0.1wt%未満ではこれらの効
果が不十分であって耐蝕性の向上が不十分である。また
4wt%を越えても耐蝕性の改善は認められず、また融点
が上昇し、流動性、広がり性が低下して接合作業性を悪
くするためである。
田合金(Zn−Sn基合金)と接合部品(チューブ、フ
ィン等)との界面での腐蝕を低減させ、短時間で接合部
が剥離することを防ぐためである。Cuの添加量を0.
1〜4wt%としたのは、0.1wt%未満ではこれらの効
果が不十分であって耐蝕性の向上が不十分である。また
4wt%を越えても耐蝕性の改善は認められず、また融点
が上昇し、流動性、広がり性が低下して接合作業性を悪
くするためである。
【0011】Snの添加はZn−Sn基合金の融点を低
下させ、かつ該合金の流動性を高めて、広がり性(Al
との濡れ性)、溶融めっき性及び接合性を改善するため
である。しかしてSnの添加量を10〜70wt%と限定
したのは、10wt%未満ではこれらの効果が不十分であ
って、410℃以下の接合温度ではアルミ系材料との健
全な接合部が得られなく、70wt%を越えると融点は更
に低下するものの、流動性の一層の改善は認められず、
また必要以上のSnの添加は半田合金のコストを上げる
ことになるからである。特にSnの添加量が50〜65
wt%であると、広がり性がよく、融点も低く望ましい。
下させ、かつ該合金の流動性を高めて、広がり性(Al
との濡れ性)、溶融めっき性及び接合性を改善するため
である。しかしてSnの添加量を10〜70wt%と限定
したのは、10wt%未満ではこれらの効果が不十分であ
って、410℃以下の接合温度ではアルミ系材料との健
全な接合部が得られなく、70wt%を越えると融点は更
に低下するものの、流動性の一層の改善は認められず、
また必要以上のSnの添加は半田合金のコストを上げる
ことになるからである。特にSnの添加量が50〜65
wt%であると、広がり性がよく、融点も低く望ましい。
【0012】Alの添加は、溶融Zn及び溶融Snの酸
化を防止し、融点を下げて溶融めっき及び接合作業を容
易にすると共に、Alとの濡れ性を改善するためであ
る。しかしてAlの添加量を2〜10wt%と限定したの
は、2wt%未満ではこれらの効果が不十分であり、10
wt%を越えると融点が上昇し、Zn−Sn基合金の広が
り性を劣化させ、410℃以下の低温での接合作業性を
悪くするためである。特にAl量は2〜4wt%が望まし
く、この場合Zn−Sn基合金の融点が低く、接合作業
性が良い。
化を防止し、融点を下げて溶融めっき及び接合作業を容
易にすると共に、Alとの濡れ性を改善するためであ
る。しかしてAlの添加量を2〜10wt%と限定したの
は、2wt%未満ではこれらの効果が不十分であり、10
wt%を越えると融点が上昇し、Zn−Sn基合金の広が
り性を劣化させ、410℃以下の低温での接合作業性を
悪くするためである。特にAl量は2〜4wt%が望まし
く、この場合Zn−Sn基合金の融点が低く、接合作業
性が良い。
【0013】またZn−Sn基合金をAl材に被覆処理
する際の温度をZn−Sn基合金の融点(液相点)+3
0℃以上、410℃以下としたのは次の理由による。被
覆温度がZn−Sn基合金の融点+30℃未満ではZn
−Sn基合金の広がり性が確保できず、健全な被覆がで
きにくいためである。また本発明におけるZn−Sn基
合金の融点は410℃以下であり、410℃を越える加
熱は必要以上の加熱であり、エネルギーコスト的にも不
利となるためである。
する際の温度をZn−Sn基合金の融点(液相点)+3
0℃以上、410℃以下としたのは次の理由による。被
覆温度がZn−Sn基合金の融点+30℃未満ではZn
−Sn基合金の広がり性が確保できず、健全な被覆がで
きにくいためである。また本発明におけるZn−Sn基
合金の融点は410℃以下であり、410℃を越える加
熱は必要以上の加熱であり、エネルギーコスト的にも不
利となるためである。
【0014】また本発明チューブを用いて他の熱交換器
用部品と組み合わせ、これらを上記Zn−Sn基合金に
より接合する際の温度は上記の被覆処理温度と同程度で
よい。
用部品と組み合わせ、これらを上記Zn−Sn基合金に
より接合する際の温度は上記の被覆処理温度と同程度で
よい。
【0015】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。JI
S1100(Al−0.12wt%Cu)合金を用いて熱
間押出しにより多穴チューブを形成した後、超音波を併
用した溶融めっきにより表1に示す組成の半田合金を、
該チューブ外側に約30〜40μmの厚さに被覆し、ア
ルミ製熱交換器用複合チューブを作製した。なおこの
際、被覆温度は表1中の接合温度と同一の温度とした。
S1100(Al−0.12wt%Cu)合金を用いて熱
間押出しにより多穴チューブを形成した後、超音波を併
用した溶融めっきにより表1に示す組成の半田合金を、
該チューブ外側に約30〜40μmの厚さに被覆し、ア
ルミ製熱交換器用複合チューブを作製した。なおこの
際、被覆温度は表1中の接合温度と同一の温度とした。
【0016】このチューブを蛇行状に曲げ、その間にコ
ルゲート加工を施したJIS3003(Al−0.15
wt%Cu−1.1wt%Mn)合金からなるフィン材を挟
み、表1に示す接合温度で接合し、図1に示すコンデン
サ(サーペンタイン型コンデンサ)を組み立てた。図1
において(1)は多穴チューブ、(2)はフィン材を示
す。従来例として、フィンにブレージングシート(芯材
はJIS3003合金、皮材はJIS4045(Al−
10wt%Si)合金ろう材)を使用する従来法により同
様のサーペンタイン型コンデンサを組み立て、600℃
に加熱して接合した。
ルゲート加工を施したJIS3003(Al−0.15
wt%Cu−1.1wt%Mn)合金からなるフィン材を挟
み、表1に示す接合温度で接合し、図1に示すコンデン
サ(サーペンタイン型コンデンサ)を組み立てた。図1
において(1)は多穴チューブ、(2)はフィン材を示
す。従来例として、フィンにブレージングシート(芯材
はJIS3003合金、皮材はJIS4045(Al−
10wt%Si)合金ろう材)を使用する従来法により同
様のサーペンタイン型コンデンサを組み立て、600℃
に加熱して接合した。
【0017】これらのコンデンサについて、フィンとチ
ューブとの接合状態を目視にて調べ、その結果を表1に
示した。また、コンデンサより接合部の一部を切り出
し、樹脂に埋め込み研磨した後、接合部断面におけるフ
ィレット形状を顕微鏡にて観察し、半田合金のAlとの
濡れ具合を調べ、その結果を表1に併記した。
ューブとの接合状態を目視にて調べ、その結果を表1に
示した。また、コンデンサより接合部の一部を切り出
し、樹脂に埋め込み研磨した後、接合部断面におけるフ
ィレット形状を顕微鏡にて観察し、半田合金のAlとの
濡れ具合を調べ、その結果を表1に併記した。
【0018】次にこれらのコンデンサを十分に水洗浄し
てフラックスを除去した後、塩水噴霧試験(JIS Z
3271)を300時間行った。試験後接合部を切り出
し、樹脂に埋め込み、研磨後接合部の断面を顕微鏡観察
した。その観察結果を表1に併記する。
てフラックスを除去した後、塩水噴霧試験(JIS Z
3271)を300時間行った。試験後接合部を切り出
し、樹脂に埋め込み、研磨後接合部の断面を顕微鏡観察
した。その観察結果を表1に併記する。
【0019】
【表1】 *1 A:接合状態良好 B:部分的に接合 C:接合
不可 *2 A:連続的に良好なフィレットを形成 B:部分的に良好なフィレットを形成(一部不完全) C:フィレットの形成が不完全(十分な半田合金の盛り
上がりが見られない) D:フィレットが全く形成されていない *3 A:接合界面で腐食が殆ど発生していない B:接合界面で腐食が多少発生している C:接合部剥離 D:接合不可のため腐食試験中止
不可 *2 A:連続的に良好なフィレットを形成 B:部分的に良好なフィレットを形成(一部不完全) C:フィレットの形成が不完全(十分な半田合金の盛り
上がりが見られない) D:フィレットが全く形成されていない *3 A:接合界面で腐食が殆ど発生していない B:接合界面で腐食が多少発生している C:接合部剥離 D:接合不可のため腐食試験中止
【0020】本発明例No1〜11によれば、従来例の
ろう付けに比べ、約200℃低い(410℃以下の)接
合温度で接合できた。また接合状態も良好であり、更に
接合部の耐蝕性も良好であった。
ろう付けに比べ、約200℃低い(410℃以下の)接
合温度で接合できた。また接合状態も良好であり、更に
接合部の耐蝕性も良好であった。
【0021】一方本発明における半田合金(Zn−Sn
基合金)の組成の範囲外である比較例No12〜16は
410℃以下での接合では良好な接合状態が得られなか
った。またCu量が少ないNo16は腐蝕試験において
腐蝕しやすかった。
基合金)の組成の範囲外である比較例No12〜16は
410℃以下での接合では良好な接合状態が得られなか
った。またCu量が少ないNo16は腐蝕試験において
腐蝕しやすかった。
【0022】以上本発明を溶接により成形したアルミ合
金製チューブについて説明したが、冷間または熱間押し
出しにより成形したアルミ合金製チューブの場合も同様
に適用できることは言うまでもない。
金製チューブについて説明したが、冷間または熱間押し
出しにより成形したアルミ合金製チューブの場合も同様
に適用できることは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】このように本発明のアルミ製熱交換器用
複合チューブは、ろう付けよりも低い温度で接合が可能
であり、また耐蝕性が良好な接合部が得られる。加えて
アルミニウムよりも電気的に卑であるZn−Sn基合金
がアルミ合金製チューブの表面を被覆しているので、該
Zn−Sn基合金が該チューブ材に対し犠牲的作用を
し、該チューブ材の穴あき腐蝕の発生を抑制することが
できる。以上のように本発明は熱交換器の長期信頼性を
確保し、工業上顕著な効果を奏するものである。
複合チューブは、ろう付けよりも低い温度で接合が可能
であり、また耐蝕性が良好な接合部が得られる。加えて
アルミニウムよりも電気的に卑であるZn−Sn基合金
がアルミ合金製チューブの表面を被覆しているので、該
Zn−Sn基合金が該チューブ材に対し犠牲的作用を
し、該チューブ材の穴あき腐蝕の発生を抑制することが
できる。以上のように本発明は熱交換器の長期信頼性を
確保し、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図1】サーペンタイン型コンデンサーの一例を示す斜
視図である。
視図である。
1 多穴チューブ 2 フィン材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F28F 21/08
Claims (2)
- 【請求項1】 AlまたはAl合金製チューブの表面の
少なくとも一部に、半田としてCu:0.1〜4wt
%、Sn:10〜70wt%、Al:2〜10wt%を
含有し、残部Znと不可避的不純物とからなるZn−S
n基合金を被覆したことを特徴とするアルミ製熱交換器
用複合チューブ。 - 【請求項2】 AlまたはAl合金製チューブの表面の
少なくとも一部に、半田としてCu:0.1〜4wt
%、Sn:10〜70wt%、Al:2〜10wt%を
含有し、残部Znと不可避的不純物とからなるZn−S
n基合金を、該Zn−Sn基合金の融点+30℃以上、
410℃以下の温度で被覆することを特徴とするアルミ
製熱交換器用複合チューブの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24280493A JPH0796386A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | アルミ製熱交換器用複合チューブとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24280493A JPH0796386A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | アルミ製熱交換器用複合チューブとその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0796386A true JPH0796386A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17094538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24280493A Pending JPH0796386A (ja) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | アルミ製熱交換器用複合チューブとその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0796386A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004038053A2 (en) * | 2002-10-24 | 2004-05-06 | Koa Kabushiki Kaisha | A lead-free solder, and a lead-free joint |
US7248141B2 (en) | 2003-07-03 | 2007-07-24 | Koa Kabushiki Kaisha | Current fuse and method of making the current fuse |
CN103639615A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-19 | 青岛蓝图文化传播有限公司市南分公司 | 一种空调用钎焊焊料及钎剂 |
AT519124A4 (de) * | 2016-10-17 | 2018-04-15 | Miba Gleitlager Austria Gmbh | Mehrschichtgleitlagerelement |
CN115106678A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-09-27 | 哈尔滨工业大学(深圳) | 一种高温复合钎料及其制备方法和应用 |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP24280493A patent/JPH0796386A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2004038053A3 (en) * | 2002-10-24 | 2004-08-19 | Koa Kabushiki Kaisha | A lead-free solder, and a lead-free joint |
US7220493B2 (en) | 2002-10-24 | 2007-05-22 | Koa Kabushiki Kaisha | Lead-free solder, and a lead-free joint |
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