JPH09206929A - 金属材のろう付方法 - Google Patents

金属材のろう付方法

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JPH09206929A
JPH09206929A JP1395796A JP1395796A JPH09206929A JP H09206929 A JPH09206929 A JP H09206929A JP 1395796 A JP1395796 A JP 1395796A JP 1395796 A JP1395796 A JP 1395796A JP H09206929 A JPH09206929 A JP H09206929A
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JP
Japan
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brazing
flux
joined
powder
members
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Application number
JP1395796A
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English (en)
Inventor
Takenori Hashimoto
武典 橋本
Yasuhiro Osame
康弘 納
Shigetoshi Jogan
茂利 成願
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Showa Aluminum Can Corp
Original Assignee
Showa Aluminum Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑形状の母材でも継手強度、外観品質に優
れた接合品を製造できる金属材のろう付方法の提供を目
的とする。 【解決手段】 金属製被接合部材2,2 の組み付けにより
形成される接合用間隙3に、ろう材成分とフラックス成
分とにより形成されたフラックス含有ろう材4 を挿入し
て、前記被接合部材2,2 を介して前記フラックス含有ろ
う材4 を加熱して該ろう材4 のみを溶融し、前記被接合
部材2,2 を接合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属材のろう付
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アルミニウムを始めとする各種金属材の
加熱による接合方法としては、溶接あるいはろう付が一
般的である。これらの方法を比較すると、それぞれ次の
ような特長と欠点がある。
【0003】溶接は、母材を溶融するため、継手強度が
高い反面、継手表面に余盛が残って外観が悪く、また複
雑な継手形状ができないという欠点がある。
【0004】またろう付は、母材を溶融せずろう材を使
用するため、継手表面の平滑で外観品質が良く、また複
雑な継手形状が可能である反面、継手強度が低いという
欠点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年ではア
ルミニウムの優れた加工性を生かした複雑断面形状の押
出材の需要の増大や接合品の高品質化、高精度化に伴
い、継手強度、外観品質に優れた複雑形状の接合品が求
められている。
【0006】しかしながら、従来から行われている溶接
やろう付ではこのような接合品の製造は不可能であり、
新しい接合方法が希求されていた。
【0007】この発明は、このような技術背景に鑑み、
複雑形状の母材でも継手強度、外観品質に優れた接合品
を製造できる金属材のろう付方法の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、金属製被接合部材(2)(2)の組み付けに
より形成される接合用間隙(3) に、ろう材成分とフラッ
クス成分とにより形成されたフラックス含有ろう材(4)
を挿入して、前記被接合部材(2)(2)を介して前記フラッ
クス含有ろう材(4) を加熱して該ろう材(4) のみを溶融
し、前記被接合部材(2)(2)を接合することを特徴とす
る。
【0009】この発明のろう付方法を適用する被接合部
材(2) は、ろう付可能な金属材であれば特に限定されな
い。しかし、このろう付方法は、特に複雑な形状に成形
されることの多いアルミニウムまたはその合金材の接合
に有効である。
【0010】また、前記被接合部材を介してフラックス
含有ろう材を加熱するものであるから、被接合部材の形
状は、これらを組み付けたときにフラックス含有ろう材
を挿入する間隙を形成できるものに限られる。例えば、
図1に示す突合せ継手を構成する被接合部材(2)(2)は、
接合端面に凹部(5) が設けられたものであり、これら
(2)(2)を突合状態に組み付けることにより接合面と平行
に接合用間隙(3) が形成され、この間隙(3) にフラック
ス含有ろう材(4) を挿入する。また、図2に示す重ね継
手を構成する被接合部材(12)(12)は、先端部にL字形に
屈曲した接合用フランジ(15)が設けられたものであり、
これら(12)(12)を互いのフランジ(15)(15)を相手材に当
接するように組み付けることにより接合面と平行に接合
用間隙(13)が形成され、この間隙(13)にフラックス含有
ろう材(4) を挿入する。
【0011】また、加熱用の熱源の種類も被接合部材
(2)(12) を溶融せずフラックス含有ろう材(4) を溶融で
きる限り特に限定されず、各種アーク、レーザー、電子
ビーム、アセチレンガス、高周波等を適宜用いる。ま
た、加熱はろう材(4) を完全に溶融させ接合一体化が可
能な限り、一方向のみから行っても、二方向以上から行
っても良い。しかし、例えば被接合部材(2)(12) や接合
用間隙(3)(13) が比較的厚い場合、接合部の厚さ方向の
片側のみから加熱するとろうの溶融不足を起こすおそれ
があるため、厚さ方向の両側から加熱することによりろ
う材を完全に溶融させることが好ましい。
【0012】この発明に用いるフラックス含有ろう材
(4) は、被接合部材(2) の材質に応じて通常接合用合金
として用いられるろう材成分と、フラックス成分とを配
合したものである。
【0013】前記ろう材成分としては、例えば前記被接
合部材(2)(12) がアルミニウムまたはその合金材の場合
には融点が590℃以下のAl−Si系合金、Al−C
u系合金、Al−Zn系合金、あるいはこれらに強度や
耐食性向上を目的とした微量元素を添加した合金を用い
る。
【0014】また、前記フラックス成分は、その種類が
特に限定されるものではないが、被接合部材(2)(12) が
アルミニウムまたはその合金材の場合はろう付温度およ
びろう材の融点との関係で590℃以下で溶融するもの
が好ましく、一般式;KαAlα+3(αは1以上の整
数)で表されるKAlF,KAlFおよびK
lF、KFとAlFとの混合物または共晶組成物、
フルオロアルミン酸カリウム錯体等の弗化物系フラック
スを例示できる。
【0015】また、ろう材(4) 中のフラックス成分含有
量は、1〜30wt%の範囲が好ましい。この範囲よりも
フラックスが少なくなると良好なろう付を達成できず、
また多くなってもフラックス効果が飽和するとともに、
後述の方法によりフラックス含有溶ろう材を製造する際
に固形化が困難となる。特に好ましい含有量の下限値は
5wt%、上限値は20wt%である。
【0016】前記フラックス含有ろう材(4) は、その製
造方法を問わず使用できるが、ろう材成分とフラックス
成分との一体化や成分調整が容易であり、かつ接合用間
隙(3)(13) 形状に適合する形状への成形加工も容易であ
ることから、ろう材成分粉末およびフラックス成分粉末
の混合粉末を加圧することにより圧粉体に成形固形化す
る方法、あるいはさらに該圧粉体を加熱したのち、所要
形状に二次成形する方法を推奨でききる。
【0017】前記ろう材成分粉末は、Al粉末、Si粉
末、Cu粉末、Zn粉末等の単独粉末を所要割合で配合
しても良いし、所要組成のAl−Si系合金等の合金粉
末でも良い。また、単独粉末と合金粉末とを併用しても
良い。なお、このようなろう材成分粉末は、圧粉体の密
度を可及的に高めるために、アトマイズ粉等の球状粉を
使用することが好ましい。
【0018】前記混合粉末から高密度で元素分布が均一
な圧粉体を得るには、粒度調整した材料粉末を使用する
ことが好ましい。例えば、Al−Si系ろう材の場合、
Si粉末等および任意添加の微量元素は、Al粉末より
も粒子径が小さい方が好ましく、フラックス成分粉末も
Al粉末より小さい方が好ましい。ただし、Al−Si
系合金粉末を使用する場合は、AlおよびSi等を単体
で用いる場合よりも粒子径は若干大きくても高密度の圧
粉体に固形化することができる。具体的な粒子径として
は、Al粉末は1〜200μm、Si粉末は1〜100
μm、Al−Si系合金粉末は1〜300μm、Al、
Si以外の任意添加元素粉末は1〜100μm、フラッ
クス成分粉末は1〜100μm、の各範囲のものを使用
するのが好ましい。
【0019】圧粉体の形成は、前記混合粉末を成形用金
型内に充填してこれを加圧することにより行う。圧粉体
は、多数の気孔を含有する脆い状態でも金型から離型可
能で次工程へのハンドリングができる程度に固形化して
いれば良いから、高密度に圧粉する必要はなく,密度は
各粉末の合計から計算される理論値の50%以上あれば
固形化が可能である。そのため、圧粉を高温下で行う必
要はなく冷間圧粉も可能である。一方、圧粉温度が高す
ぎると金型内壁に熱融着して離型できなくなる。Al−
Si系のろう材では、圧粉温度の上限値は550℃未満
が好ましく、特に400℃未満が好ましい。また、前記
温度域では材料粉末が酸化するおそれがないため、非酸
化雰囲気中で圧粉する必要はなく、大気中で圧粉するこ
とができる。
【0020】成形用金型から離型した圧粉体は加熱して
軟化させたのち、押出等の二次成形を行って所要形状の
フラックス含有ろう材とする。加熱温度は、二次成形が
可能な程度に粒子が軟化すれば良く完全に溶融させる必
要はないので、Al−Si系のろう材では300〜57
5℃が好ましい。加熱雰囲気は、比較的圧粉体密度が低
く多数の気孔を含有している場合や前記加熱温度が高い
場合は、ろう材成分粉末が酸化しやすいため、ろう付性
の低下防止を目的として非酸化性雰囲気中で行うことが
好ましいが、比較的圧粉体密度が高い場合や加熱温度が
低い場合で酸化のおそれのないときは大気中で加熱して
も良い。
【0021】この発明では、外部から間接的にろう材
(4) を加熱することにより、被接合部材(2)(12) を溶融
せずろう材(4) のみを溶融させるとともに、溶融ろう材
は接合用間隙(3)(13) に充填される。そのため、接合品
に余盛が形成されず表面が平滑となり、高い継手強度が
得られ外観も良い。その上、ろう材(4) にはフラックス
が含有されているので、接合面の酸化膜の除去が行わ
れ、酸化膜の巻き込み、ブローホール、ピンホールの発
生が抑制され、良好なろう付が達成される。また、被接
合部材を溶融しないため、被接合部材とろう材とが互い
の合金組成に影響を受けることがなく、希釈による割れ
も発生しない。また、予め加熱前に組み付けた被接合部
材(2)(2),(12)(12) 間の接合用間隙(3)(13) にフラック
ス含有ろう材(4) を挿入しておくので、外部からのろう
材供給が困難な形状の継手に対しても適用できる。
【0022】
【実施例】次に、この発明の金属材のろう付方法の具体
的実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【0023】ろう付は、図1乃至図3の3種類の継手に
ついて行った。図1に示す突合せ継手の被接合部材(2)
(2)は、接合端面に凹部(5) が設けられたものであり、
突合せ状態に組み付けることにより接合用間隙(3) が形
成され、この間隙(3) にフラックス含有ろう材(4) を挿
入する。図2に示す重ね継手の被接合部材(12)(12)は、
先端部にL字形に屈曲した接合用フランジ(15)が設けら
れたものであり、互いのフランジ(15)を相手材に当接す
るように組み付けることにより接合用間隙(13)が形成さ
れ、この間隙(13) にフラックス含有ろう材(4) を挿入
する。また、図3に示す重ね継手の被接合部材(22)(22)
は平板状であり、両端部を重ね合わせてこれらの間にろ
う材(4) を挟み付ける。
【0024】そして、前記被接合部材およびろう材とし
て表1に示す組成のAl合金製中空押出材をおよびろう
材を用い、接合部の両外側から熱源(6) の種類を変えて
加熱しろう付または溶接した。ろう付条件または溶接条
件は次のとおりである。
【0025】(実施例1)高周波誘導加熱法により、投
入エネルギー約10kW、ろう付速度5cm/minの条件でろ
う付した。
【0026】(実施例2)アセチレンガストーチ法によ
り、ろう付速度50cm/minの条件でろう付した。
【0027】(実施例3)高周波誘導加熱法により、投
入エネルギー約10kW、ろう付速度5cm/minの条件でろ
う付した。
【0028】(実施例4)アセチレンガストーチ法によ
り、ろう付速度50cm/minの条件でろう付した。
【0029】(実施例5)高周波誘導加熱法により、投
入エネルギー約10kW、ろう付速度5cm/minの条件でろ
う付した。
【0030】(実施例6)高周波誘導加熱法により、投
入エネルギー約10kW、ろう付速度5cm/minの条件でろ
う付した。
【0031】(比較例1)接合用間隙が形成されない重
ね継手(図3)において、アセチレンガストーチ法によ
り、ろう付速度50cm/minの条件でろう付した。
【0032】(比較例2)ろう材(溶加材)としてフラ
ックスを含有しないものを使用し、TIG法により、ア
ーク電流170A、溶接速度30cm/min、シールドガス
(Arガス)流量5×10-3m3/minの条件、で被接合部
材およびろう材を溶融一体化させて溶接した。
【0033】以上の接合品について、接合部の外観平滑
度および割れの有無について肉眼で観察するとともに、
引張試験を行った。外観平滑度は、余盛がないものを
「良」、あるものを「不良」とした。また、引張試験は
接合品が破断するまで引張るものとし、破断箇所を調べ
た。表1に、これらの結果を示すとともに、継手形状お
よび加熱方法の概略を再掲する。
【0034】
【表1】
【0035】表1の結果から、この発明の各実施例は、
外観品質が良くかつ強度の高い接合を達成できることを
確認できた。
【0036】
【発明の効果】以上の次第で、この発明の金属材のろう
付方法は、金属製被接合部材の組み付けにより形成され
る接合用間隙に、ろう材成分とフラックス成分とにより
形成されたフラックス含有ろう材を挿入して、前記被接
合部材を介して前記フラックス含有ろう材を加熱して該
ろう材のみを溶融し、前記被接合部材を接合するもので
あるから、被接合部材は溶融されず、溶融したろう材が
接合用間隙を充填する。そのため、接合強度が高く、溶
接品のような余盛が形成されず表面が平滑で外観品質に
も優れた継手が得られる。その上、ろう材にはフラック
スが含有されているため、接合部にはろう材とともにフ
ラックスも添加されることとなり、酸化膜が除去されて
さらに外観品質を向上させることができる。また、前記
フラックス含有ろう材は、加熱前に接合用間隙に挿入し
ておくから、外部からのろう材供給が困難な形状の金属
材についてもろう材が可能となり、複雑形状の継手が製
造可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の金属材のろう付方法による突合せ継
手のろう付を示す要部断面図である。
【図2】この発明の金属材のろう付方法による重ね継手
のろう付を示す要部断面図である。
【図3】従来のろう付方法による重ね継手のろう付を示
す要部断面図である。
【符号の説明】
2、12…被接合部材 3、13…接合用間隙 4…フラックス含有ろう材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属製被接合部材(2)(2)の組み付けによ
    り形成される接合用間隙(3) に、ろう材成分とフラック
    ス成分とにより形成されたフラックス含有ろう材(4) を
    挿入して、前記被接合部材(2)(2)を介して前記フラック
    ス含有ろう材(4) を加熱して該ろう材(4) のみを溶融
    し、前記被接合部材(2)(2)を接合することを特徴とする
    金属材のろう付方法。
JP1395796A 1996-01-30 1996-01-30 金属材のろう付方法 Pending JPH09206929A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011056533A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd 焼結部品接合用鑞材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011056533A (ja) * 2009-09-09 2011-03-24 Sumitomo Electric Sintered Alloy Ltd 焼結部品接合用鑞材

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