JPH085723B2 - セラミック部品とAl部品との加圧接合方法 - Google Patents

セラミック部品とAl部品との加圧接合方法

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JPH085723B2
JPH085723B2 JP1200110A JP20011089A JPH085723B2 JP H085723 B2 JPH085723 B2 JP H085723B2 JP 1200110 A JP1200110 A JP 1200110A JP 20011089 A JP20011089 A JP 20011089A JP H085723 B2 JPH085723 B2 JP H085723B2
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政信 森
真澄 横井
悟 加藤
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はブレージングプレートを用いたセラミック
部品とAl部品の加圧接合方法に関するものである。
[従来の技術] セラミック部品とAl部品の鑞着構体は、例えばNaを熱
媒体とする熱交換器のフランジ部に利用される。このフ
ランジ部においては第18図に示すようにα−A2O3よりな
るアルミナリング1に対し、Al−Si−Mg合金製の中間接
合リング15,16を介して配管側金具5及び熱交換器側金
具9のフランジ部5a,9aが加圧接合され、前記配管側金
具5と熱交換器側金具9とはアルミナリング1を挟んで
結合されている。又、前記配管側金具5及び熱交換器側
金具9は高強度のAl合金、例えばJIS規格(合金番号)
のA3003、あるいはA6061で形成されていた。
[発明が解決しようとする課題] ところが、前記従来の配管側金具5及び熱交換器側金
具9は、Alの純度が98重量%以下であったため、アルミ
ナリング1と配管側金具5及び熱交換器側金具9との接
合強度が低く、又、Naに対する耐腐食性が悪く、かつ昇
降温等の温度変化に弱く、熱交換器のフランジ部として
耐久性が低いという問題があった。
これをEPMA面分析により、アルミナリング1と熱交換
器側金具9との結合部を拡大して示す第19図により、推
論すると次のようになる。配管側金具5(熱交換器側金
具9)にJIS規格(合金番号)A3003のAl合金を使用した
場合には、Siが中間接合リング15(16)とアルミナリン
グ1(α−Al2O3)の界面へ充分移動しないために、Si
の介在によって生じると思われる結合力が弱く、結合強
度が劣ることとなる。このSi粒子の不十分な移動は解明
されていないが、前記A3003におけるマンガン(Mn)に
代表されるAl中の含有元素が何らかの影響を及すものと
推測される。
又、前記A3003の場合は中間接合リング15(16)中に
幅広の純粋なAl層が形成されるとともに、Si粒子の拡散
が不均一で組織中に大粒のSi粒子も存在する。このよう
にAl層の幅もSi粒子の分布も非常に不均一になっている
ため、結合強度が低下すると思われる。
ここで、配管側金具5及び熱交換側金具9に材質A300
3を使用した場合の耐Na腐蝕性を第20図に示すと、Na浸
漬時間が長くなるに従って界面の接合強度は995Kgから1
50Kgへと低下し、又、同時にHeリーク試験に於ても250
時間の場合は5個の試料中リークした試料は零であった
が、500時間では1個、650時間では3個、1000時間では
4個というようにリーク量が増加することがわかった。
又、昇降温耐久性に関してもし、表1に示すように30
0サイクルを過ぎると、試料10個中1個、9個中3個と
いうようにリークが発生している。
この発明の目的は、セラミック部品とAl部品の接合強
度を向上して耐Na腐蝕性及び昇降温耐久性を高めること
ができるブレージングプレートを用いたセラミック部品
とAl部品の加圧接合方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 請求項1記載の発明は、酸化物系セラミック物品とAl
純度が98.0重量%以上のAl部品との間に、ブレージング
プレートを介在させて加圧接合を行うに際し、前記ブレ
ージングプレートは純度98重量%以上のAlプレートの両
面に、AlにSiが、又はAlにSiとMgが添加された鑞材が配
置されたものであって、前記加圧は前記ブレージングプ
レートの液相線温度と固相線温度との間で開始され、固
相線温度以下まで継続するという手段をとっている。
又、請求項2記載の発明は、酸化物系セラミック部品
とAl純度が98.0重量%以上のAl部品との間に、ブレージ
ングプレートを介在させて加圧接合を行うに際し、前記
ブレージングプレートは純度98重量%以上のAlプレート
の片面に、AlにSiが、又はAlにSiとMgが添加された鑞材
が配置されたものであって、前記加圧が前記ブレージン
グプレートの液相線温度と固相線温度との間で開始さ
れ、固相線温度以下まで継続するという手段をとってい
る。
[作用] この発明のブレージングプレートは、Alプレートの純
度が98.0重量%以上であるため、Siの拡散が鑞材の内部
において鑞材とセラミックス部品との界面からAlプレー
ト側へ遠ざかるに従って次第に均一に薄くなり、前記界
面にはSiの粒子がほぼ均一に生成され、結合が強固にな
るので、セラミックス部品とAlプレートの結合強度が向
上するとともに、Naなどに対する結合部の耐腐食性及び
昇降温耐久性が向上する。
[実施例] 以下、この発明を具体化した一実施例を第1図〜第9
図に基いて説明する。
第1,2図に示すように、セラミック部品としてのα−A
2O3よりなるアルミナリング1の下端面(被接合面)1a
及び上端面(被接合面)1bにはブレージングプレートと
しての中間接合リング2,6を介して、Al部品としての配
管側金具5及び熱交換器側金具9のフランジ部5a及び9a
が後に詳述する加圧接合方法で固定されている。
前記中間接合リング2,6は、98.0重量%の純度のAlよ
りなる純Alプレートとしての純Alリング3,7の上下両面
に対し、鑞材4A,4B、8A,8Bをそれぞれ接着して形成され
ている。
この実施例ではアルミナリング1として、99.0重量%
以上のα−A2O3を使用した。又、前記鑞材4A,4B、8A,8B
として、JIS規格のBA4004(合金番号)を使用してい
る。
さらに、前記配管側金具5及び熱交換器側金具9とし
て、表2に示すようにJIS規格(合金番号)がA3003のAl
合金を使用している。このAl合金は同表に示すように、
微量成分の不可避な不純物Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Z
n、Ti等が含まれている。
次に、第3図及び第4図に基いてアルミナリング1と
配管側金具5及び熱交換器側金具9の加圧接合方法につ
いて説明する。
第3図に示すように、加熱容器(図示略)内部におい
て、アルミナリング1の上下両端面に中間接合リング6,
2を介して熱交換器側金具9と配管側金具5を当接し、
さらに、配管側金具5及び熱交換器側金具9を加圧治具
10,11により挾持する。この状態で、加熱容器内を真空
状態にするとともに、第4図に示すように600℃まで加
熱し、次に、600℃の状態で30分間保持し、その後、2
℃/minの降温速度で580℃〜520℃へと徐々に温度を低下
させ、前記温度範囲内において、0.5kg/mm2で加圧治具1
0,11により加圧し、その後400℃まで降下したら、その
温度に30分間保持して焼鈍を行い、最後に、自然冷却に
より約150℃まで低下させる。この加圧動作は液相線温
度と固相線温度との間で開始し、固相線温度以下まで加
圧する。なお、前記加圧力は、0.05Kg/mm2〜2.0Kg/mm2
であれば、接合強度に差は生じない。
このようにしてアルミナリング1に対し配管側金具5
及び熱交換器側金具9が加圧鑞付けされるが、この実施
例では純度98重量%以上の純Alリング3(7)にそれぞ
れ鑞材4A(8A)、4B(8B)を接着したので、次のような
効果がある。
すなわち、アルミナリング1と配管側金具5及び熱交
換器側金具9との接合部の状態は、EPMA面分析によれば
第5図に示すように中間接合リング2(6)の鑞材4A
(8A)のほぼ全域にわたってSiの微粒子が均一に分散し
ており、鑞材4A(8A)とアルミナリング1との界面から
遠ざかるに従って徐々に均一に薄く分布している。又、
鑞材4A(8A)とアルミナリング1との接合界面付近には
Siの粒子がほぼ全体に層状となって分布するとともに、
Si粒子の近傍に生じる純粋に近いAl層が非常に薄いこと
から、アルミナリング1と鑞材4A(8A)との結合強度及
びNaに対する耐腐食性及び昇降温耐久性が向上すると考
えられる。
前記実施例の接合構造について、400℃でNa浸漬後の
引張強度試験及びHeリーク試験、さらに昇降温耐久試験
後のHeリーク試験を実施した。この結果、第6図に示す
ようにNa浸漬時間が250時間〜1000時間になっても引張
強度の極端な低下はなく、又、Heリーク試験においても
試料5個中不合格となったものは皆無であった。
一方、昇降温耐久性試験においても表3に示すとお
り、500サイクルを経過したあとも、Heリークをするも
のは試料8個中皆無であった。
さらに、純Alプレートとしての純Alリング3,7の純度
について表2に示すように変化させ、耐Na腐蝕性及び昇
降温耐久性を評価した。
純Alリング3,7のAl純度が98重量%以下のD,Eの場合、
第7図に示すように、Na浸漬時間が750時間を越える
と、界面接合強度は低下し、又、D,Eの場合、表4に示
すようにHeリークも試料10個中1〜3というように増加
している。
さらに、昇降温耐久性について、Heリークを調べた結
果を表5に示す。純度98重量%以下のものは300サイク
ルの熱サイクルでリークが発生し始めているが、98重量
%以上では500サイクルでも皆無であった。
又、第8図に示すように、アルミナリング1のα−Al
2O3の純度を〜のように変化させて、耐Na腐蝕性及
び昇降温耐久性を評価した。この結果、表6に示すよう
に、熱サイクル試験においては〜のように75%以上
の純度において、500サイクルの繰返し後においてもリ
ークはみられなかった。
又、表7に示すように、耐Na腐蝕性試験の結果、α−
Al2O3の純度が〜のように75重量%以上のものは、1
000時間で少しリークが発生し始めるも、750時間までは
リークは皆無であり、強度の低下も第8図に示すように
〜の純度75%以上では顕著ではなかった。さらに、
,のように純度75%以下のα−Al2O3を使用する
と、耐Na腐蝕性は極端に悪化し、前述したように接合強
度も極めて小さくなり、リーク試験と同様の結果であっ
た。よってα−Al2O3の純度は全体的に見て、75%以上
のものは、耐久性能が良好といえる。
ところで、前記鑞材4A,4B、8A,8BのSi,Mgを限定した
理由は以下の通りである。Siの含有量が6重量%以下だ
と鑞付温度(液相線温度が620℃)が高くなり、接合す
るAl合金部品の寸法精度に好ましくないため6重量%以
上とした。又、13重量%を越えると晶出するSi量が多く
て、鑞材4A,4B、8A,8Bの圧延が困難となるため、13重量
以下とした。
一方、前記鑞材4A,4B、8A,8BのMg含有量は3重量%以
上添加しても脱酸効果は増大せず、さらに、第9図に示
すように3重量%以上添加した場合、接合界面の耐Na腐
蝕性、すなわち、引張強度が悪化するため3重量以下と
した。
なお、前記配管側金具5及び熱交換器側金具9の材料
として、純度が98%以上のAl合金を使用する方法も考え
られるが、構造材として強度上に問題があり、強度上問
題のないJIS規格のA3003、A6061合金等を使用したい場
合に、この発明は特に有効である。
次に、この発明を具体化した別の実施例を第10図〜第
17図に基づいて順次説明する。
第10図に示す別例は、純Alリング7と鑞材8A,8Bとを
別体に形成して接合工程で互いに接合するようにしてい
る。
第11図及び第12図に示す別例は、純Alリング7と、鑞
材8Aとを別体に形成して接合工程でアルミナリング1と
純Alリング7とを接合した後、単体で形成した鑞材8Bを
純Alリング7と熱交換器側金具9との間に介在してそれ
らを熱圧接合するようにしている。又、この鑞材8Bとし
て第13図に示すように、断面矩形状のものを使用して、
これを圧延しながら熱圧接合するようにしてもよい。
第14図に示す別例は、純Alリング7の片面のみに鑞材
8Aを接着してなる中間接合リング6-の純Alリング7を第
15図に示すように前記鑞材8Aによりアルミナリング1に
接合し、次いで、この純Alリング7の他面に単体の鑞材
8Bを介して熱交換器側金具9を熱圧接合するようにして
もよい。
さらに、第16図に示すように、純Alリング7の両面に
鑞材8A,8Bを接着した中間接合リング6と、純Alリング
7の片面に鑞材8Bを接着した中間接合リング6-とを複数
層介在させた状態で、アルミナリング1と熱交換器側金
具9とを熱圧接合するようにしてもよい。又、第17図に
示すように、純Alリング7と、鑞材8A,8Bをそれぞれ単
体で形成してそれらを複数層積層してアルミナリング1
と熱交換器側金具9とを熱圧接合するようにしてもよ
い。
さらに、この発明は次のように具体化することもでき
る。
(1)前記鑞材4A,4B、8A,8Bとして、Al−Si合金を使用
すること。
(2)セラミック部品としてのアルミナリング1に代え
て、Si3N4あるいはSiC等よりなるセラミック部品を使用
すること。
(3)前記実施例ではフランジ構造を有する接合機体の
加圧鑞材について具体化したが、これ以外の製品のセラ
ミック部品とAl部品の鑞着機体及びその製造方法に具体
化することもできる。
(4)前記セラミック部品の材料として、例えばSiN4
SiCなどを使用してもよい。
[発明の効果] 以上詳述したように、この発明はセラミックス部品と
Al部品との結合をブレージングプレートを介して強固に
行なって接合強度を向上するとともに、両部品の結合部
のNaなどに対する耐腐食性及び昇降温耐久性を向上する
ことができ、さらに、セラミック部品に接合するAl合金
部品を自由に選択することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明を熱交換器側金具及び配管側金具の接
合構造に具体化した一実施例を示す要部の断面図、第2
図は要部の分解斜視図、第3図は加圧鑞付け方法を説明
するための要部の断面図、第4図は加圧鑞付け方法を示
すグラフ、第5図は本発明におけるアルミナリングと熱
交換器側金具との接合部の断面構造を示す説明図、第6
図はこの発明の実施例のNa浸漬後の引張強度試験結果を
示すグラフ、第7図はこの発明の実施例及び従来例のNa
浸漬後の引張強度試験結果を示すグラフ、第8図はアル
ミナリグのα−Al2O3の純度を変化させた場合の引張強
度試験結果を示すグラフ、第9図はMgの含有量と引張強
度試験結果を示すグラフ、第10図〜第17図はそれぞれこ
の発明の別例を示す要部の断面図、第18図は従来例のセ
ラミックス部品とAl部品の接合部の断面構造を示す説明
図、第19図は従来例におけるアルミナリングと熱交換器
側金具との接合部の断面構造を示す説明図、第20図は従
来例におけるNa浸漬時間と引張強度との関係を示すグラ
フである。 1……セラミック部品としてのアルミナリング、2,6…
…ブレージングプレートとしての中間接合リング、3,7
……純AlプレートとしてのAlリング、4A,4B、8A,8B……
鑞材、5……Al部品としての配管側金具、9……Al部品
としての熱交換器側金具、10,11……加圧治具。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 井上 雅博 (56)参考文献 特開 昭61−63576(JP,A) 特開 昭58−190880(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化物系セラミック物品とAl純度が98.0重
    量%以上のAl部品との間に、ブレージングプレートを介
    在させて加圧接合を行うに際し、前記ブレージングプレ
    ートは純度98重量%以上のAlプレートの両面に、AlにSi
    が、又はAlにSiとMgが添加された鑞材が配置されたもの
    であって、前記加圧は前記ブレージングプレートの液相
    線温度と固相線温度との間で開始され、固相線温度以下
    まで継続することを特徴とするセラミック部品とAl部品
    との加圧接合方法。
  2. 【請求項2】酸化物系セラミック部品とAl純度が98.0重
    量%以上のAl部品との間に、ブレージングプレートを介
    在させて加圧接合を行うに際し、前記ブレージングプレ
    ートは純度98重量%以上のAlプレートの片面に、AlにSi
    が、又はAlにSiとMgが添加された鑞材が配置されたもの
    であって、前記加圧が前記ブレージングプレートの液相
    線温度と固相線温度との間で開始され、固相線温度以下
    まで継続することを特徴とするセラミック部品とAl部品
    との加圧接合方法。
  3. 【請求項3】前記請求項1、請求項2記載の加圧接合方
    法において、液相線温度と固相線温度との間で加圧を開
    始して固相線温度以下まで継続するとともに、Alの焼鈍
    温度で所定時間保持することを特徴とするセラミック部
    品とアルミ部品との加圧接合方法。
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JP5506280B2 (ja) * 2009-08-13 2014-05-28 株式会社Uacj 熱交換器用アルミニウムクラッド材
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JPS6163576A (ja) * 1984-09-05 1986-04-01 株式会社日立製作所 セラミツクスと金属との接合方法

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