JPH0890220A - アルミニウム合金材のロウ付け方法 - Google Patents
アルミニウム合金材のロウ付け方法Info
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- JPH0890220A JPH0890220A JP21923994A JP21923994A JPH0890220A JP H0890220 A JPH0890220 A JP H0890220A JP 21923994 A JP21923994 A JP 21923994A JP 21923994 A JP21923994 A JP 21923994A JP H0890220 A JPH0890220 A JP H0890220A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミニウム合金材同士のロウ接において接
合強度の高いロウ付け方法を提供する。 【構成】 アルミニウム合金材からなる被接合材Ａ、Ｂ
を重ね合わせるとともに、中間部にＭgを含有するＡl合
金粉からなるロウ材ｍを挟み込んで炉本体１内にセット
する。この炉内を減圧して窒素（Ｎ2）ガスを導入し、
ヒータ２によって４５０℃まで加熱して窒化マグネシウ
ム（Ｍg3Ｎ2）を生成し、この窒化マグネシウムを被接
合材Ａ、Ｂの接合面の酸化アルミニウム（Ａl2Ｏ3）に
接触させて還元し、Ａl原子を露出させて圧着棒８によ
り加圧接合する。
合強度の高いロウ付け方法を提供する。 【構成】 アルミニウム合金材からなる被接合材Ａ、Ｂ
を重ね合わせるとともに、中間部にＭgを含有するＡl合
金粉からなるロウ材ｍを挟み込んで炉本体１内にセット
する。この炉内を減圧して窒素（Ｎ2）ガスを導入し、
ヒータ２によって４５０℃まで加熱して窒化マグネシウ
ム（Ｍg3Ｎ2）を生成し、この窒化マグネシウムを被接
合材Ａ、Ｂの接合面の酸化アルミニウム（Ａl2Ｏ3）に
接触させて還元し、Ａl原子を露出させて圧着棒８によ
り加圧接合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルミニウム合金材同士
のロウ接において接合強度の高いロウ付け方法に関す
る。
のロウ接において接合強度の高いロウ付け方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】被接合材をできるだけ溶融しないで接合
する方法として従来からロウ材を用いたロウ付け方法が
広く行われている。
する方法として従来からロウ材を用いたロウ付け方法が
広く行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ロウ付けによ
ってアルミニウム合金材を接合しようとすると、その表
面には酸化アルミニウム（Ａl2Ｏ3）が強固に形成され
ているため、そのままの状態では強固に接合させること
ができない。
ってアルミニウム合金材を接合しようとすると、その表
面には酸化アルミニウム（Ａl2Ｏ3）が強固に形成され
ているため、そのままの状態では強固に接合させること
ができない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、アルミニウム合金材からなる被接合材同士をロ
ウ材にて接合するロウ付け方法において、ロウ材をＭg
を含有するＡl合金粉とし、このロウ材を被接合材の接
合面に挟み込んで炉内にセットした後、この炉内を減圧
して窒素ガスを導入し炉内をロウ材の融点近傍まで加熱
して窒化マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）を生成する。そして
この窒化マグネシウムを被接合材の接合面の酸化アルミ
ニウム（Ａl2Ｏ3）に接触させて還元し、次いで被接合
材を加圧接合するようにした。ここで、前記ロウ材は、
例えばＭgを１２％以上含有し、且つ前記被接合材より
も低融点とする。
発明は、アルミニウム合金材からなる被接合材同士をロ
ウ材にて接合するロウ付け方法において、ロウ材をＭg
を含有するＡl合金粉とし、このロウ材を被接合材の接
合面に挟み込んで炉内にセットした後、この炉内を減圧
して窒素ガスを導入し炉内をロウ材の融点近傍まで加熱
して窒化マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）を生成する。そして
この窒化マグネシウムを被接合材の接合面の酸化アルミ
ニウム（Ａl2Ｏ3）に接触させて還元し、次いで被接合
材を加圧接合するようにした。ここで、前記ロウ材は、
例えばＭgを１２％以上含有し、且つ前記被接合材より
も低融点とする。
【０００５】
【作用】Ｍgを含有するロウ材を炉内に入れ、窒素ガス
を注入して加熱すれば窒化マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）が
形成され、この窒化マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）がアルミ
ニウム合金材の表面の酸化膜（酸化アルミニウムＡl2Ｏ
3）に接触すると、酸化膜の酸素ＯがＭgと結合してＭg
Ｏとなり、Ａl2Ｏ3の酸素Ｏが奪われてＡl原子が表面に
露出する。
を注入して加熱すれば窒化マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）が
形成され、この窒化マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）がアルミ
ニウム合金材の表面の酸化膜（酸化アルミニウムＡl2Ｏ
3）に接触すると、酸化膜の酸素ＯがＭgと結合してＭg
Ｏとなり、Ａl2Ｏ3の酸素Ｏが奪われてＡl原子が表面に
露出する。
【０００６】以上の反応は、以下の反応式で表わされ
る。 ３Ｍg＋Ｎ2＝Ｍg3Ｎ2 ２Ｍg3Ｎ2＋２Ａl2Ｏ3＝２ＡlＮ＋６ＭgＯ＋２Ａl＋
Ｎ2 Ｍg3Ｎ2＋２Ａl2Ｏ3＋３Ｍg＝２ＡlＮ＋６ＭgＯ＋２
Ａl これらの式の△Ｇ（ギブスの標準生成エネルギー）は負
であり、反応は右に進むため、Ａlは還元される。
る。 ３Ｍg＋Ｎ2＝Ｍg3Ｎ2 ２Ｍg3Ｎ2＋２Ａl2Ｏ3＝２ＡlＮ＋６ＭgＯ＋２Ａl＋
Ｎ2 Ｍg3Ｎ2＋２Ａl2Ｏ3＋３Ｍg＝２ＡlＮ＋６ＭgＯ＋２
Ａl これらの式の△Ｇ（ギブスの標準生成エネルギー）は負
であり、反応は右に進むため、Ａlは還元される。
【０００７】このように、アルミニウム合金材の表面に
Ａl原子が露出した状態でロウ材を溶融させ、加圧接合
することで、接合強度の高いロウ付けが行われる。
Ａl原子が露出した状態でロウ材を溶融させ、加圧接合
することで、接合強度の高いロウ付けが行われる。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は本発明に係るアルミニウム合
金材のロウ付け方法を実施する炉の断面図であり、炉本
体１には炉内を加熱するヒータ２と、アルミニウム合金
材からなる被接合材Ａ、Ｂが載置されるワーク台３が設
けられ、炉本体１の側面には、炉内にガスを導入するガ
ス導入口４と、炉内を減圧する吸引口５を開口させてい
る。
説明する。ここで、図１は本発明に係るアルミニウム合
金材のロウ付け方法を実施する炉の断面図であり、炉本
体１には炉内を加熱するヒータ２と、アルミニウム合金
材からなる被接合材Ａ、Ｂが載置されるワーク台３が設
けられ、炉本体１の側面には、炉内にガスを導入するガ
ス導入口４と、炉内を減圧する吸引口５を開口させてい
る。
【０００９】そして、ガス導入口４からはＮ2（窒素）
ガスとＡr（アルゴン）ガスを選択的に供給可能にし、
また、吸引口５にはロータリポンプ６を接続するととも
に、ワーク台３の上部には、圧着駆動装置７によって上
下動自在な圧着棒８を設けている。
ガスとＡr（アルゴン）ガスを選択的に供給可能にし、
また、吸引口５にはロータリポンプ６を接続するととも
に、ワーク台３の上部には、圧着駆動装置７によって上
下動自在な圧着棒８を設けている。
【００１０】以下に具体例を示す。先ず、ＪＩＳ−３０
０３のアルミニウム合金材を被接合材Ａ、Ｂとし、両者
を重ね合わせた接合面の間に、低融点のＡl合金粉であ
る５０wt％Ｍg−Ａl合金粉をロウ材ｍとして所定量挟ん
で図１のようにセットした。ここで、ロウ材ｍの５０wt
％Ｍg−Ａl合金粉の粒度は１００メッシュ以下とした。
尚、この時の被接合材Ａ、Ｂの接合面の原子配列の模式
図は、図３に示すように、Ａl原子とＯ原子が強固に結
合した酸化アルミニウム（Ａl2Ｏ3）が形成された状態
にある。
０３のアルミニウム合金材を被接合材Ａ、Ｂとし、両者
を重ね合わせた接合面の間に、低融点のＡl合金粉であ
る５０wt％Ｍg−Ａl合金粉をロウ材ｍとして所定量挟ん
で図１のようにセットした。ここで、ロウ材ｍの５０wt
％Ｍg−Ａl合金粉の粒度は１００メッシュ以下とした。
尚、この時の被接合材Ａ、Ｂの接合面の原子配列の模式
図は、図３に示すように、Ａl原子とＯ原子が強固に結
合した酸化アルミニウム（Ａl2Ｏ3）が形成された状態
にある。
【００１１】次に、ロータリポンプ６にて炉内を１torr
まで減圧し、その後、ガス導入口４から炉内に１００％
Ｎ2ガスを注入して炉内圧力を１気圧にするとともに、
外部から炉内に大気が混入しないように毎分１リットル
の注入速度で１００％Ｎ2ガスをキャリアガスとして継
続注入した。
まで減圧し、その後、ガス導入口４から炉内に１００％
Ｎ2ガスを注入して炉内圧力を１気圧にするとともに、
外部から炉内に大気が混入しないように毎分１リットル
の注入速度で１００％Ｎ2ガスをキャリアガスとして継
続注入した。
【００１２】そして、以上のような窒素ガス雰囲気下で
炉内のヒータ２を作動させ、図２に示すような温度処理
パターンで、１０℃／minの昇温速度でロウ材ｍの融点
近傍の４５０℃まで加熱し、３０分間保持した。ここ
で、４５０℃は被接合材Ａ、Ｂの融点（６４３℃）以下
であり、またロウ材ｍの融点（４５１℃）以下である。
炉内のヒータ２を作動させ、図２に示すような温度処理
パターンで、１０℃／minの昇温速度でロウ材ｍの融点
近傍の４５０℃まで加熱し、３０分間保持した。ここ
で、４５０℃は被接合材Ａ、Ｂの融点（６４３℃）以下
であり、またロウ材ｍの融点（４５１℃）以下である。
【００１３】この加熱によってロウ材ｍに含まれるＭg
が、図４に示すように昇華（ガス化）し、直ちに周囲の
Ｎ2ガスと結合して、図５に示すように接合面の周囲に
窒化マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）を形成する。そして、こ
の窒化マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）は接合面周辺の酸化膜
（Ａl2Ｏ3）と接触し、図６に示すように還元作用をな
す。即ち、Ｍg原子により酸化膜（Ａl2Ｏ3）のＯ原子が
奪われてＭgＯが生成され、Ａl原子が表面に露出する。
が、図４に示すように昇華（ガス化）し、直ちに周囲の
Ｎ2ガスと結合して、図５に示すように接合面の周囲に
窒化マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）を形成する。そして、こ
の窒化マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）は接合面周辺の酸化膜
（Ａl2Ｏ3）と接触し、図６に示すように還元作用をな
す。即ち、Ｍg原子により酸化膜（Ａl2Ｏ3）のＯ原子が
奪われてＭgＯが生成され、Ａl原子が表面に露出する。
【００１４】尚、ロウ材ｍに含まれるＭgの量は１２％
以上であることが好ましい。この理由はｍ・ｐ（メルテ
ィングポイント）が５００℃以下となりＭgが昇華しや
すくなるからである。
以上であることが好ましい。この理由はｍ・ｐ（メルテ
ィングポイント）が５００℃以下となりＭgが昇華しや
すくなるからである。
【００１５】こうして３０分間保持した後、再びロータ
リポンプ６によって炉内を１torrまで減圧し、その後、
ガス導入口４から希ガスであるＡｒ（アルゴン）ガスを
１気圧まで注入した。そして、この希ガス雰囲気のまま
圧着駆動装置７を作動させて圧着棒８により被接合材
Ａ、Ｂの接合面を１kg/cm2で圧着し、その状態で１０℃
／minの昇温速度で４８０℃まで加熱して３０分間保持
した。そしてその後、炉冷して約１００℃以下まで冷却
した時点で被接合材Ａ、Ｂを取り出し、大気空冷させ
た。ここで４８０℃は、被接合材Ａ、Ｂの融点（６４３
℃）以下であり、またロウ材ｍの融点（４５１℃）以上
である。
リポンプ６によって炉内を１torrまで減圧し、その後、
ガス導入口４から希ガスであるＡｒ（アルゴン）ガスを
１気圧まで注入した。そして、この希ガス雰囲気のまま
圧着駆動装置７を作動させて圧着棒８により被接合材
Ａ、Ｂの接合面を１kg/cm2で圧着し、その状態で１０℃
／minの昇温速度で４８０℃まで加熱して３０分間保持
した。そしてその後、炉冷して約１００℃以下まで冷却
した時点で被接合材Ａ、Ｂを取り出し、大気空冷させ
た。ここで４８０℃は、被接合材Ａ、Ｂの融点（６４３
℃）以下であり、またロウ材ｍの融点（４５１℃）以上
である。
【００１６】この結果、Ａl原子が表面に露出した状態
でロウ付けされることになり、接合強度が下表に示すよ
うに向上した。
でロウ付けされることになり、接合強度が下表に示すよ
うに向上した。
【００１７】
【表１】
【００１８】即ち、比較例は、ロウ材ｍとして本発明の
ロウ材ｍと同じ５０wt％Ｍg−Ａl合金粉を使用し、Ｎ2
ガス雰囲気でなく大気雰囲気化で加熱した後、加圧接合
した場合であるが、かかる方法では窒化マグネシウム
（Ｍg3Ｎ2）による還元作用は行われず、接合強度も２k
gf/mm2と弱いものであり、破断試験においても接合部
（ロウ材周辺）が破断した。これに対して、本発明の場
合は、接合強度は１１kgf/mm2と向上し、破断試験にお
いても接合部（ロウ材周辺）は破断することなく、被接
合材Ａ、Ｂ自体が破断した。
ロウ材ｍと同じ５０wt％Ｍg−Ａl合金粉を使用し、Ｎ2
ガス雰囲気でなく大気雰囲気化で加熱した後、加圧接合
した場合であるが、かかる方法では窒化マグネシウム
（Ｍg3Ｎ2）による還元作用は行われず、接合強度も２k
gf/mm2と弱いものであり、破断試験においても接合部
（ロウ材周辺）が破断した。これに対して、本発明の場
合は、接合強度は１１kgf/mm2と向上し、破断試験にお
いても接合部（ロウ材周辺）は破断することなく、被接
合材Ａ、Ｂ自体が破断した。
【００１９】尚、前記実施例では加圧接合する際に希ガ
スとしてＡrガスを用いるようにしているが、その他、
周期表の０属元素であるＨe（ヘリウム）、Ｎe（ネオ
ン）、Ｋr（クリプトン）、Ｘe（キセノン）、Ｒn（ラ
ドン）を用いてもよい。
スとしてＡrガスを用いるようにしているが、その他、
周期表の０属元素であるＨe（ヘリウム）、Ｎe（ネオ
ン）、Ｋr（クリプトン）、Ｘe（キセノン）、Ｒn（ラ
ドン）を用いてもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
アルミニウム合金材からなる被接合材同士をロウ付けす
るに際し、ロウ材を、Ｍgを含有するＡl合金粉とし、窒
素ガス雰囲気のもとでロウ材の融点近傍まで加熱するこ
とで、窒化マグネシウム（Ｍg3N2）を生成し、この窒化
マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）で被接合材の接合面の酸化ア
ルミニウム（Ａl2Ｏ3）を還元し、加圧接合するように
したため、接合強度を飛躍的に高めることができる。
アルミニウム合金材からなる被接合材同士をロウ付けす
るに際し、ロウ材を、Ｍgを含有するＡl合金粉とし、窒
素ガス雰囲気のもとでロウ材の融点近傍まで加熱するこ
とで、窒化マグネシウム（Ｍg3N2）を生成し、この窒化
マグネシウム（Ｍg3Ｎ2）で被接合材の接合面の酸化ア
ルミニウム（Ａl2Ｏ3）を還元し、加圧接合するように
したため、接合強度を飛躍的に高めることができる。
【図１】本発明に係るアルミニウム合金材のロウ付け方
法を実施する炉の断面図
法を実施する炉の断面図
【図２】炉内の処理パターンを示すグラフ
【図３】Ｍgが昇華する前の被接合材表面の原子配列の
模式図
模式図
【図４】Ｍgが昇華した状態を示す模式図
【図５】昇華したＭgとＮとが結合した状態を示す模式
図
図
【図６】ＭgとＯとが結合しＡlが露出した状態を示す模
式図
式図
１…炉本体、２…ヒータ、４…ガス導入口、８…圧着
棒、Ａ…被接合材、Ｂ…被接合材、ｍ…ロウ材。
棒、Ａ…被接合材、Ｂ…被接合材、ｍ…ロウ材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐久間 剛 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 アルミニウム合金材からなる被接合材同
士をロウ材にて接合するロウ付け方法において、このロ
ウ付け方法は、Ｍgを含有するＡl合金粉のロウ材を前記
被接合材の接合面に挟み込んで炉内にセットする工程
と、この炉内を減圧した後炉内に窒素ガスを導入しロウ
材の融点近傍まで加熱して窒化マグネシウム（Ｍg
3Ｎ2）を生成するとともに、この窒化マグネシウムを前
記被接合材の接合面の酸化アルミニウム（Ａl2Ｏ3）に
接触させて還元する工程と、前記被接合材を加圧接合す
る工程とからなることを特徴とするアルミニウム合金材
のロウ付け方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のアルミニウム合金材の
ロウ付け方法において、前記ロウ材は、Ｍgを１２％以
上含有し、且つ前記被接合材よりも低融点としたことを
特徴とするアルミニウム合金材のロウ付け方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21923994A JP3480605B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | アルミニウム合金材のロウ付け方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21923994A JP3480605B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | アルミニウム合金材のロウ付け方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0890220A true JPH0890220A (ja) | 1996-04-09 |
| JP3480605B2 JP3480605B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=16732399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21923994A Expired - Fee Related JP3480605B2 (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | アルミニウム合金材のロウ付け方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3480605B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102284758A (zh) * | 2011-07-06 | 2011-12-21 | 重庆理工大学 | 镁合金与铝合金异质非真空机械强迫旋转半固态钎焊方法 |
| CN102581416A (zh) * | 2012-03-07 | 2012-07-18 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种焊接治具及焊接方法 |
| CN102601475A (zh) * | 2012-03-08 | 2012-07-25 | 哈尔滨工业大学 | 利用泡壁自摩擦去除氧化膜钎焊泡沫铝的方法 |
| JP2014054667A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-03-27 | Showa Denko Kk | アルミニウムのろう付法 |
| JP2014184468A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Mitsubishi Alum Co Ltd | アルミニウム材のろう付方法およびろう付構造体 |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP21923994A patent/JP3480605B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102284758A (zh) * | 2011-07-06 | 2011-12-21 | 重庆理工大学 | 镁合金与铝合金异质非真空机械强迫旋转半固态钎焊方法 |
| CN102581416A (zh) * | 2012-03-07 | 2012-07-18 | 广东欧珀移动通信有限公司 | 一种焊接治具及焊接方法 |
| CN102601475A (zh) * | 2012-03-08 | 2012-07-25 | 哈尔滨工业大学 | 利用泡壁自摩擦去除氧化膜钎焊泡沫铝的方法 |
| JP2014054667A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-03-27 | Showa Denko Kk | アルミニウムのろう付法 |
| JP2014184468A (ja) * | 2013-03-22 | 2014-10-02 | Mitsubishi Alum Co Ltd | アルミニウム材のろう付方法およびろう付構造体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3480605B2 (ja) | 2003-12-22 |
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