JPS59223158A - 金属体のろう付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、広い接合面積をもち強固に接合された接合部
を得ることができる金属体のろう付方法に関するもので
ある。

ろう付接合法には、アンチモン−鉛系あるいはスズ−亜
鉛系の合金半田を軟ろう材として、所望により塩化スズ
や塩化亜鉛を主体とするフラックスを用いて接合を行な
う半田付法、及び、リン銅。

黄銅ろう、銀ろう、銅ろう、アルミニウムろう。

ニッケルろうなどのよう々硬ろう材と所望によりホウ砂
とホウ酸を主体として、これにホウフッ化物を添加した
フランクス、塩化ナトリウムー塩化リチウム−塩化カリ
ウム系フラックス、フッ化カリウム−フッ化アルミニウ
ム系フラックスなどを使用して接合を行なうろう付性と
があるが、ともに被ろう付金属体の間にろう材を挾持し
、ろう材の溶融温度以上に加熱して接合させるものであ
る。

しかして、広い接合面をもった接合には、ロールボンド
法、爆発圧接法、連続鋳造圧延法など各種の方法がとら
れているが、ろう付接合法は、多くの場合、突合せ継手
や重ね継手などを利用した小物部材の接合手段と１−で
汎用され１点状あるいは線状の接合部を形成するものが
ほとんどである。

これは、線状の接合部を形成する場合にすら接合不良部
が生ずることがあり、ろう付接合面の巾が１．５〜３ｍ
以上の面状接合は困難であるとされていたためであり、
しかも９面状接合部が望捷れるろう付製品の場合、ろう
何部に、線状接合部に期待される水準以上の接合強度、
熱伝導性、導電性などの諸特性を有することがその使途
の関係上要求されることが多いにもかかわらずその要求
特性を満し、得ないことが多いことなどもあって、ろう
付接合による面状接合は不可能視されていた。すなわち
、たとえば、アルミニウム材のろう付接合の場合、従来
から使用されている塩化物系のスラックスを用いたとき
には、直径６ｒｒｎの円板では。

未接合帯の発現がいちじるしくなり、近年開発されたフ
ッ化物系フラックスを用いたとしても直径１４ｒｒｎ以
上の円板では未接合帯が・同様にいちじるしく増加する
ものである。また、ろう材、フラックスが同じ場合、異
種金属体の組合せの接合では。

より小径の円板でも未接合帯が発現し易くなるものであ
り１強固な接合強度をもった広い接合部をろう付部によ
って得られる手段が望まれていた。

本発明者らは、この問題を解決するために研究を進めて
いるが、接合不良帯を発生するのは１面ろう付を行なう
場合、開放端がありろう付の毛管・現象による拡がりが
妨げられないにもかかわらず。

ろう材の溶融、凝固が開放端側から開始されるために、
主としてろう何時に接合面間のガスが完全に外部に駆逐
されずに接合部の中心部に封止されることに起因してい
ること、さらに、一方の被ろう付金属体に貫通孔を貫通
形成することにより。

さらには貫通孔の形成とともに接合面の少なくとも一方
に切り込みを設けてろう付接合することによって目的を
達し得ることを認めて本発明をなしたものである。すな
わち１本発明の第１の発明は。

金属体をろう付接合するに際して、一方の被ろう付金属
体に貫通孔を少なくとも一箇貫通形成して金属体をろう
付接合する金属体のろう付方法であり１本発明の第２の
発明は、金属体をろう付接合するに際して、接合面の少
なくともいずれか一方に切り込みを設け、一方の被ろう
付金属体に貫通孔を少なくとも一箇貫通形成し、金属体
をろう付接合する金属体のろう付方法である。

本発明において使用される金属体としてはとぐに限定さ
れるものではなく、材質としては、たとえば、鉄鋼材、
鋼材、アルミニウム材その他の慣用金属材であって、こ
れらの同種同志あるいは異種材を適宜組合せて使用でき
るものであり、形態としては、ろう付治具により固定可
能であれば製品種あるいはその外形は９円板や矩形板の
ような板材、押出型材のような素形材あるいは鋳造、ダ
イカスト、鍛造などの各種成形法によって製造された複
雑な内外形状を有する分割予成形材などであってもよく
、さらに板材の場合には連続圧延板のようなものであっ
てもよく、これらを適宜組合せた場合であってもよい。

オた。金属体に形成する貫通孔は１文字通り金属体を貫
通形成する孔であって、その断面形状は。

丸形、三角形・四角形などの多角形など適宜の形状をと
り得るが、加工上から丸形が一般的であり。

その太さは、金属体の肉厚、接合面積、形成する数など
に応じて適宜決め得るが、ろう付製品の使用時の外観あ
るいは貫通孔部の耐食性なども考慮（５） して３ｍ＋／以下、好寸しくは０．５〜１．５　ｍ！；
が適当である。オた貫通孔の数あるいはそれらの間隔な
どは、金属体の大さ、ろう付条件、ろう材と７ラツクス
の濡れ拡がり性あるいは所望の接合強度などに依存し、
複数の貫通孔を設ける場合には等間隔に配設することが
好ましいが、金属体の周端面部は端面効果があるので中
心部はど密に配設することがより好オしく、第１図に示
すように、直列状に並列するばかりでなく、千鳥状に配
設することも支障ない。たとえば、塩化ナトリウム−塩
化カリウム−塩化リチウム系の塩化物を主成分とし、フ
ッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化アルミニウム
及び塩化亜鉛などを少量添加した塩化物系スラックスを
用いてアルミニウム材同志を接合する場合１貫通孔の間
隔は、５ｃｍ以下とすることが望壕しく、−カリ水晶石
（ＫＡｔＦ、）及び三カリ氷晶石（Ｋｓ　ＡＬ　Ｆ　６
）などの錯化合物を主体とするフッ化物系フラックスを
用いた場合には９貫通孔の間隔は１４ｍ程度オで拡大す
ることができる。

また、異種金属体の場合には、ろう材やフラッフ（６） スの濡れ拡がり性が悪い金属体側に貫通孔を設けること
が望ましい。さらに９本発明は、二層のろう付接合ばか
りでなく、三層以上のろう付接合にも適用し得るもので
あって、第３図に示すように。

三層に接合するに際し、中間層にも貫通孔を設ける場合
、最上層に設ける貫通孔の太さは、中間層の貫通孔と同
径も［７〈はやや大きくして連通させ又は連通させず釦
配設することが好ましい。しかして１貫通孔の搾孔方法
は、打抜き加工、旋盤加工、あるいはレーザー光による
手段など適宜手段を適用し得る。接合面の少なくとも一
方に形成する切り込みとしては、第２図に示すように、
所定間隔の平行線、Ｘ状、＃状（これらにそれぞれ角度
をもたせた傾斜した形状をも含む）あるいは放射線状、
同心円状、あるいはこれらの組合せた形状など任意の形
状をとり得る。捷た。切り込みの断面形状は、くさび形
、矩形、半円形、蟻溝形など適宜の形でよく、切り込み
の深さと巾は、金属体の肉厚、接合面積、形成する切り
込みの本数などに応じて適宜選択することができるが、
可及的に小形にする方が接合部の健全性を確保する上か
らは好オしい。通常、深さ、巾ともに１ｖＲ以下とする
ことが好捷しく、たとえば１ｍ厚の板材の場合。

深さ０２ｆｉ、巾０．４　ｍ程度のくさび形や矩形とす
ることが好寸しい。さらに、切り込みの本数あるいはそ
れらの間隔は、接合面積の広さや、ろう材の濡れ拡がり
性などを考慮して定めるが、たとえば、アルミニウム材
同志をアルミニウム合金ろう材を使用して最大限の接合
効果を発現させようとする場合、塩化物系ブランクスを
使用する場合には、隣接する切り込み相互の間隔は、５
〜６ｍ以下とすることが好捷しく、フッ化物系フラック
スを使用する場合には、１３〜１５ｗ程度に拡大し得る
ものである。々お、切り込み端は、金属体の側縁端にま
で達していることは必ずしも必要ではない。しかして、
これらの切り込みの形成は、金属体自身の硬度特性や形
状に応じてケガキや旋盤など適宜の切削手段によって施
行することができる。

しかして１貫通孔は、切り込みと並用する場合には、切
り込みに連通ずるように設けることが好ましいが、必ず
しも連通している必要に々い。捷た１貫通孔及び切り込
みの個々は前記のようにして犬さ・数その他が決定され
るが９貫通孔あるいは切り込みのいずれか一方に応じて
他方を決定することが好オしく９貫通孔の数はできるだ
け減らすために切り込みに応じて決定するようにするこ
とが好ましい。

貫通孔あるいは切り込みはこのように形成されるが１本
発明を実施するに当っては、たとえば。

第３図及び第４図に例示するようにして施行することが
できる。すなわち、たとえば、三層に接合する場合、最
上層（１）及び中間層（１）の被ろう付金属体にそれぞ
れ貫通孔（２）　（２）を形成する方法（第３図）、あ
るいは１貫通孔と切り込みを並用する場合には、第４図
に例示するように９円板同志のろう付に際しては、被ろ
う付金属体（１）の接合面（２）に同心円の切り込み（
３）と中心を通り直交する直線状切り込み（４）を設け
、他方の被ろう付金属体（１′）の中心部に貫通孔（５
）を設ける方法（９） （第４−ａ図）、あるいは、板材を貫通孔と切り込みを
並用してろう付する場合、直交する平行線状切り込み（
６）　（６）を一方の被ろう付金属体（１）の接合面（
２）に設け、他方の被ろう付金属体（１′）には、切り
込み（６）　（６）に、とくにその交点（７）に連通ず
るような位置に枠数の貫通孔（５）を設ける方法（第４
−ｂ図）などによって施行し得るものである。さらに、
三層にろう付接合する場合には。

たとえば第４−　ｃ図に示すように、中間層の被ろう付
金属体（１）に直交する平行線状切り込み（６）と、そ
の交点（７）を通り交差するＸ状切り込み（８）とを設
け、最上段の被ろう付金属体（１′）に中間層に設けた
切り込み（８）の交点（９）に連通するように貫通孔（
５）ヲ設は最下層の被ろう付金属体（１″）の接合面（
２）にも適宜切り込み（１０）’に設けることによって
施行できる。また、中間層の被ろう付金属体（１）には
最上層の貫通孔（５）の径よりやや小径の貫通孔（５）
だけを設け、最下層の被ろう付金属体（１）の接合面（
２）に切り込みを設けるなど適宜手段を組合せてとり得
るものである。

（１０） ついで、このようにして貫通孔あるいは切り込み及び貫
通孔を形成した金属体は、接合面を相対し９間にろう材
を挾持し、常法に従ってろう付接合を行々う。ろう付に
際しては、被ろう付金属体の製品形状などに応じて、炉
内ろう付設備、ディ、ノブろう付設備、高周派誘導加熱
設備、真空ろう付設備など適宜のろう付設備を用い、ろ
う材や使用する場合のフラックスなどの種類も接合対象
の金属材質に応じて通常使用さ扛ているものから選択し
て使用するものであり、ろう付温度９時間などのろう付
条件も従来使用されている条件と同一条件を適用できる
。すなわち、たとえば、フラックスを用いる炉内ろう付
性の場合、金属体とくに接合面に対して脱脂や酸化皮膜
除去のための酸洗い処理などの表面浄化処理を行ない、
ろう材の両面にたとえば水性スラリー状フラックスを刷
毛塗り、スプレー塗布、浸漬塗布など適宜塗布手段によ
ってフラックス量が３〜８０′／１程度となるように塗
布して乾燥させたろう材を中間に挾んで金属体同志と治
具に組付け、ろう付温度に昇温させたろう付炉内に搬入
してろう付を行なうものである。たとえば、金属体がア
ルミニウム材同志あるいはアルミニウム材とステンレス
材との場合には。

アルミニウム合金ろう材と塩化物系夕はフッ化物系フラ
ックスを用いて６００℃程度の窒素ガス雰囲気炉内にお
いてろう付接合が行なわれ、捷た。

鋼材同志又は鋼材とステンレス材との場合には。

銀ろう、黄銅などのろう材と塩化物系フラックスを用い
８００℃前後の非酸化性雰囲気炉中で行なわれる。

ろう付に際して１貫通孔を形成した被ろう付金属体を上
側になるようにして炉内に搬入することが好捷しい。捷
だ、たとえば鋳造や鍛造などにより予成形した複雑な形
状をした金属体の場合には。

厚肉部と薄肉部とにおける昇温、冷却速度の相違に起因
する接合欠陥の発生への考慮など被ろう付金属体に応じ
た適切な配慮をすることが好捷しいことは勿論である。

このようにしてろう付接合された金属体は、鋳造や鍛造
などによって分割予成形されたものは。

接合によって製品とし得るが、板側の場合には。

プレス加工などの後加工を適宜性なうことが可能であっ
て、これが異種金属のろう付の場合に熱膨張係数にいち
じるしい差があるとろう付後にろう何重が生じて変形が
みられる場合の矯正加工ともなり得るものであって、各
種用途のパネル材、家庭用器物、自動車・船舶・航空機
などの部材、電子機器用部材など各種用途の製品とする
ことができる。

なお、ろう付が終了した製品の貫通孔の空隙を充填する
か否かは、製品の使用状態によって適宜選択されるもの
である。充填する場合には、ろう材や溶加材を溶融して
充填するとか、接着剤と金属粉を混合した充填材を充填
するとか、線状体を圧入するとか、適宜の手段が可能で
あり、塗装処理する場合には充填処理は必ずしも必要で
はない。

本発明は、被ろう付金属体のいずれか一方に貫通孔を形
成してろう付接合するようにし、又は。

接合面のいずれか一方に切り込みを設け、他方の被ろう
付金属体に貫通孔を形成Ｉ７てろう付接合を（１３） するようにしたので、ろう付の千件、設備などを変更す
ることなく適用でき、その上、濡れ拡がり性のすぐれた
きわめて限られた特殊のフラックスやろう材を使用した
場合でも３ｍ以上の接合中を有する而ろう付は困難であ
るとされていたものを。

たとえば１辺が１ｍｍ角度の広面積の接合でも線ろう付
と同等あるいはそれ以上の接合強度を発現し得、異種金
属材の組合せによる接合の場合に。

ろう材やフラックスの濡れ性が金属体の材質によって異
なるため一層困難であったものを、同質材同志の場合と
同様な接合強度が得られるようにし得、また半田付のよ
うな低融点反応性半田ろうやそれに適合するフラックス
を用いる場合にも適用可能であり従来以上の接合強度と
り、得るなどすぐれた効果が認められる。

次に、実施例を述べる。

実施例　１ １５０簡＄、１ｍ＋厚の５ＵＳ４３０ステンレス円板を
使用し、その中心部にＩＷａＲｆの貫通孔を１箇形成し
た後、トリクロルエタンで脱脂洗浄した。

（１４） 一方、３００胴＄、２．５ｍｍ厚の２８アルミニウム円
板をカセイソーダ洗浄によって脱脂と酸化皮膜除去処理
を行なった。

寸た。　１５０ｍｎｊ；　、　０．１５ｍｍ厚のアルミ
ニウム合金ろう材板（Ａ４−０４５合金）の両面に、単
体化合物表示でフン化カリウム４３　ｗｔ、％　、フッ
化アルミニウム５７ｗｔ、％のフルオアルミン酸塩から
なるフッ化物系フランクスの１０　ｗｔ、％スラリーを
刷毛塗り塗布し、乾燥させた。

このように予備処理して得られた予備処理材をステンレ
ス板−ろう材−アルミニウム材の順に治具で組付は固定
した後、窒素ガス雰囲気下でベルトコンベア式連続ろう
何戸に搬入し、接合面を水平に保持１一つつ６００℃で
２分間加熱されるように炉内を移送させ力からろう付接
合を行なった。

得られたろう付接合材についてＸ線透視写真観察を行な
ったが、未接合帯は１０係以下であった。

捷だ、ろう付接合材を深絞り加工によって、絹状の容器
としたが、ろう付部の剥離はみられなかった。

実施例　２ ３００ｙｒｍｉ　、　２．５＋ｏ＋厚の２８アルミニウ
ム円板に、第４−ａ図に示すような同心円状切り込み及
び中心で直交する直線状切り込みを設けた以外は実施例
の条件と同様にして行なった結果、Ｘ線透視写真観察で
未接合帯は５係以下であり、ろう付接合材を深絞り加工
したがろう付部の剥離はみられ々かった。

比較例 実施例のような貫通孔も切り込みも形成せずに。

実施例のろう付条件と同様にろう付接合を行なった結果
、Ｘ線透視写真観察で未接合帯が３０チ以上あることが
認められ、深絞り後、ろう付部に剥離が若干みられた。

【図面の簡単な説明】

第２図は、切り込みの実施例を示す平面図、第１図は９
貫通孔の配設例を例示する平面図、第３図は、三層接合
時の貫通孔の実施例を示す断面図。 第４図は９本発明方法の実施例を示す斜視図である０ （１，）　（１５（１’５・・被ろう付金属体　　（２
）・・・接合面（３）　（４）　（６）（ｓ）・・・切
り込み　（５）・・・貫通孔　（７）・・・交点特許出
願人　　日本軽金属株式会社 （１７） ［−一一一十 （ｂ） 裏　ｌ　目 循　３　図 （ａ、）　　　　　　　　　（５）　　　　　　　　（
Ｃ−）（ｄ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　（ｅ）茶　４−　起

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）金属体をろう付接合するに際して、一方の被ろう付
   金属体に貫通孔を少なくとも一箇貫通形成し金属体をろ
   う付接合することを特徴とする金属体のろう付方法。 ２）金属体をろう付接合するに際して、一方の被ろう付
   金属体に貫通孔を少なくとも一箇貫通形成し接合面の少
   なくともいずれか一方に切り込みを設けて金属体をろう
   付接合することを特徴とする金属体のろう付方法。