JPS609846A - 均質低融点銅基合金 - 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、銅基微結晶金属合金より詳しくは銅（３） と銅基合金からなる部材のような金属部材をろう付けす
るのに有用な均質で延性のル）るろ５付は用材：目ＩＣ
関する。

ろう付けは金属部材塵４絹成の異なるそれらを互に接合
する方法である。典型的には互に接合しようとする金属
部材よりも低い融点をもつフィラーメタルを金属部材間
に挾んで組立体を形成させる。次いで該組立体をフィラ
ーメタルを溶融させるのに十分な温度にまで加熱する。

冷却することにより、強力で漏れのない緻密な接合部が
形成される。フィラーメタルは通常利用の仕方に応じて
粉末状、綿状あるいは箔状で用いられる。箔状のものは
接合個所に予めフィラーメタルを介在させるのに有利で
あり、無駄を最小限にして複雑な形状のもののろう付け
を可能とする。

ＡＷＳ　ＢＡｇに規定された銅と銅合金用に好適なろう
付は用合金はよく知られた組成である。

これらの合金は十分な帛゛の貴金属の銀（１９ないし８
６重哨二％）を含み、従って高価である。ＡＷＳＢＡｇ
組成の大部分のものは長い一連の圧延や焼（４） 鈍工程を経、多くの製造費をかげて箔状につくられろ。

結果としては、銅および銅合金のろう付は用として貴金
属を含まない、そして好ましくは箔状、粉末状あるいは
綿状の均質なろう付は用材料をめる当業界の要望は残さ
れたままである。

本発明は低融点の銅基微結晶質金属合金組成を提供する
。一般的に言ってこの組成は本質的に約０．１ないし２
８重量％の錫および残部をなす銅と付随的な不純物から
なるものである。

さらに本発明は、本質的に０．１ないし２８重量％の錫
および残部をなす銅と付随的不純物からなる組成をもつ
均質延性の微結晶質ろう付は用箔を提供するものである
。好ましくは本発明のろう付は用箔は本質的に１０ない
し２６重量％錫および残部をなす銅と付随的不純物から
なるものである。

本発明の均質微結晶質ろう付げ用箔は、該組成の溶湯を
つくることと廻転する急冷ホイールの上で溶湯を少ｔＣ
くとも約り０５℃／秒の速さで急冷することからなる方
法でつくられる。

（５） さらに本発明によって２つまたし士そ）ｑ、　Ｉ′２Ｊ
、上の金属部材をろう付けで接合する改良方法が提供さ
れる。この方法は、 （ａ）金属部材間に、金属部材の何れよりも低い溶融温
度をもつフィラーメタルを挾み組立体を形成させること
、 （ｂ）　組立体を少なくともフィラーメタルの溶融温度
まで加熱すること、および （ｃｌ　組立体を冷却することからなるものである。改
良点はフィラーメタルとして前記組成を有する均質な銅
基筋を用いることがらなっている。

フィラーメタル箔は鋳放しのままろう付は用として有用
な均質で延性のあるリボンとして容易につくられる。有
利なことに、該銅基金属箔は複雑な形状に型打ちするこ
とができ、ろう付は用の予備成形物とすることができる
。

本発明の均質で延性のあるろう付は用箔はろう付は操作
に先立って接合部の内側におくことができて有利である
。本発明によって提供される均質で延性のある銅基筋を
使用することにより、溶融（６） 塩中での浸漬ろ５付げのような方法によるろう付けもな
し得られる。これは粉末や棒状のフィラーでしま簡単Ｉ
Ｃなし得られないことである。

本発明は、本発明の好ましい実施態様についての下記詳
細説明および下記付属図により十分に理解されるだろう
し、さらに多くの効果が明らかとなろう。

第１ａ図は従来方法で鋳造した銅−錫含有合金の微細組
織を示す顕微鏡写真である。

第１ｂ図は第１ａ図で示された合金を急速凝固させてつ
くった均質微結晶質組織を示す顕微鏡写真である。

こ〜に用いられる用語「微結晶質合金」とは急速凝固に
よって得られる約１０ミクロンメートル（０，００４イ
ンチ）よりも小さい結晶寸法を有する合金を意味する。

このような合金として好ましいのは約１００ナノメート
ル（０，０００００４インチ）ないし１０ミクロ７メー
トル最も好マシいのは約１ミクロンメートル（０，００
００４インチ）ないし５ミクロンメートル（０，０００
２インチ）（７） の範囲の結晶寸法を有しているものである。

微結晶質合金は少なくとも約り０５℃／秒の速さで所望
の組成の溶湯を冷却することによってつくられろ。微結
晶質の粉末、線、リボンおよびシートをつくるためには
微結晶質合金の分野でよく知られたいろいろの急速冷却
手段が用いられ得ろ。

典型的には特定組成のものを選択し、必要な割合で粉状
または粒状の必要元素を溶融し均一なものとし、そして
急速に回転するシリンダーのような冷却面で、または水
のような適当な液状媒体中で溶融合金を急冷却する。

ろう付は法においては、ろう付は用材料は互にろう付け
される金属部材ＩＣ使用」二の必要度に見合う強度を与
えるのに十分な高さの融点をもたなければならない。し
かし、融点はろう付は操作を困難ＩＣするほど高いもの
であってしまならない。さらには、フィラー材はろう（
マＩげされる材料と化学的にも金属学的ＩＭも馴染むも
のでなければならない。

ろう付は用材料は腐食を避けるため、ろう付けされろ金
属よりも貴なるものでなければならない。

（８） 理想的にはろう付は用材料は複雑な形状に型打ちされ得
るように延性をもった箔状のものでなければならない。

最後にろう付は用箔は均質で、従ってろう付けの際にボ
イドや汚染残渣をつくるようなバインダーその他の材料
を含まないものでなげればならない。

本発明では箔状の均質な延性微結晶質ろ５付げ用材料が
提供される。ろう付は用箔は約０．１ないし２８重量％
（０，０５４ないし１７．２原子％）の範囲の錫および
残部をなす銅と付随的な不純物からなる組成を有してい
る。

これらの組成は銅と銅基合金に馴染み、これらの材料を
接合するのに特に適している。

「均質」とは、つくられたま〜の状態で箔がすべての方
向に実質的に均一な組成をもっていることを意味する。

「延性」とは、箔が箔の厚さの１０倍はどの小さい円半
径でもって損傷なく屈曲され得ることを意味する。

本発明の範囲内にあるろう付は用合金組成の例（９） を第１表に示す。

１９９．９０．１有 ２　９５　５５ ３　８９　１１ 、ｉ　８０　２０ ５　７６　２４ ６　７４　２６ ７　７２　２８ ８６９３１無 ９　３０　７０ 上記に開示された広い範囲内に、広範囲の大気条件下で
銅および広範囲の銅合金と馴染み、かつろう付けをなし
得る好ましい組成範囲がある。このような好ましい組成
範囲が実質的にすべてのろう付は条件下で銅および銅合
金の接合を可能ならしめる。好ましい組成は約１０ない
し２６重量％錫、最も好ましくは約２４ないし２６重量
％錫を含み、各場合において、銅と付随的な不純物が残
（１０） 部をなすものである。これらの好ましい組成をもった合
金は凝固温度が銅よりも２５０℃はども低い。本合金の
低い凝固温度はこれまで容易に接合され得なかった銅や
銅基合金およびその類似物のような材料のろう付けを可
能とした。

さらに本発明では２つまたはそれ以上の金属部材を接合
する改良方法が開示される。この方法は、（ａ）　金属
部材間に金属部材の何れよりも低い融点をもつフィラー
メタルを挾んで組立体を形成させること、 （ｂ）組立体を少なくともフィラーメタルの融点まで加
熱すること、および （ｃ）組立体を冷却することからなる。

改良点は上記した範囲の組成をもつ少なくとも１つの均
質な銅基箔をフィラーメタルとして用いろことからなる
ものである。

本発明のろう付は用箔は微結晶質箔と同じ方法で溶湯か
らの急速凝固によってつくられる。このような急冷条件
下で均質な、時には準安定性の、延性材料が得られる。

このような微結晶質合金は（１１） 十分に延性があり、合金リボンから複雑な形に型打ちす
るというようなその後の処理を可能とする。

準安定相は成分元素の過飽和固溶体でもある。

本発明の合金の場合、過飽和固溶体相は結晶質合金の製
造分野で用いられろ従来の方法手段では通常つくれない
。過飽和固溶体合金のＸ線回折像は所望の微小結晶サイ
ズの結晶による幾分広がったピークを伴なった結晶質合
金のシャープな回折ピーク特性を示している。このよう
な準安定な材料もまた上記した条件のもとでつくられる
と延性を有するものとなる。

本発明のろう付は用材料は有利なことに箔状（またはリ
ボン状）につくられ得、またその材料が微結晶質であれ
、また固溶体であれ鋳放しのま〜ろう付は用に用いられ
得るものである。このようにする代りに複雑な形状の型
打ちを考える場合、型寿命を長くするため微結晶質合金
の箔を加熱して固体相変態を生ぜしめろこともできる。

典型的に上記した方法によってつくられる箔は約７ない
し９０ミクロンメートル（０，０００２７（１２） ないし０．００３５インチ）厚であって、これはろう付
けされる物体間に必要な間隔でもある。このような間隔
はろう付は接合部の強度を情夫にするものである。薄い
箔を積層してより大きい厚さにすることもまたできる。

さらに制御された雰囲気内で接合部を予め固定してろう
付けする際にはフラックスは不要であり、箔中に結合剤
を介在させることもない。従ってボイドや汚染残渣が生
成することはない。その結果、本発明の延性のあるろう
付は用リボンはスパーサーの必要がなくなるためろう付
けが容易となり、ろう付は後の処理もまた最小限のもの
となる。

本発明のろう付は用箔は、良好なろう付は接合を与えろ
点において同様組成のいろいろな粉末ろう竹材よりもま
たすぐれている。このことはおそらくろう付けされる表
面の端からろう付は用フィラーメタルが移動するどい５
毛管現象によるというよりも、むしろろう付けが必要と
されろ箇所にろう付は用箔をあてろことが可能なことに
よるものと思われる。

（１３） 実施例１ 特定組成の溶湯をアルゴンの重圧でもって急速に回転し
ている急冷銅ホイール（表面速度約６０メ一トル／秒ま
たは６０００フィート／分）の上に噴出させて、第１表
に示された組成をもち、そして２．５４センチメートル
（１インチ）巾と約６６ミクロンメートル（約０．００
１３インチ）厚のリボンをつくった。第１図の顕微鏡写
真で示されるような均質な微結晶質の合金リボンがつく
られた。第１ａ図に示される粗い金属相分布がリボン状
に急速凝固されろことによって、第１ｂ図に示されろよ
うな均一な微結晶組織に改良されたようにみえろ。次い
でリボンを屈曲延性について試験をした。リボンはリボ
ンの厚さの約１０倍の円半径まで損傷なく屈曲され得た
ことにより延性があると判定された。リボンの組成と延
性を第１表に示した。

実施例２ 第１表から選ばれたリボンの液相線Ｔｌおよび同相線Ｔ
ｓを示差熱分析（ＤＴＡ）手法によって（１４） 測定した。こｆ’Ｌらの温Ｉ更を第２表に示した。

第２表 凰　Ｘ１ｆｌ成　Ｔｌ、”Ｃ（￥）　工！１°Ｃの）１
　９９．９Ｃｕ−０，１Ｓｎ　１０８／１（’１９８３
）　１０８ａ（１９８３）２９５Ｃｕ−５Ｓｎ　１０５
０（１９２２’）　９２０（１６８８）３８９Ｃｕ−１
１Ｓｎ　１００５（１８ａ１）　８２５（１５１７）Ａ
　８０Ｃｕ−２０Ｓｎ　８９５（１６ａろ）　７９９Ｃ
１Ａ７０）５７６Ｃ１，ｌ−２Ａｓｎ　８２５（１５１
７）　７９９（ＩＡ７０）６　７ＡＧｕ−２６Ｓｎ　７
９ろ（１，！１５９）　７５６（１ろ９ろ）７７２Ｇｕ
−２８Ｓｎ　７７０（１４１８）　７５０（１３８２）
８６９Ｃｕ−３１Ｓｎ　７５５（１３９１）　７９５（
１４６３）９３０Ｃｕ−７０Ｓｎ　５９［］（１０９Ａ
）２２７（Ａｈｌ）以上幾分詳細に本発明を述べたが、
このような細部には厳密に固執する必要しまな（、いろ
いろな変更や修正しますべて付加された特許請求の範囲
に定義されたように本発明の範囲内に入ることが当業者
に示唆されぐいることは諒承されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は従来鋳造法による銅−錫合金の微小組織を示
す顕微鏡写真でＡｂる。 （１５） 第１１）図は第１ａ図に示した合金を急速ａＴ固させて
製した本発明合金の均質微結晶組織を示す顕微鏡写真で
ある。 特許出願人　アライト゛・コー７Ｐレーション（＋ｒ；
）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）金属合金であって、微結晶質組織を有し、かつ本
   質的に０．１ないし２８重量％錫および残部をなす銅と
   付随的不純物からなる組成を有する材料からなることを
   特徴とする均質低融点鋼基合金。 （２）均質なろう付は用箔であって、微結晶質組織を有
   し、かつ本質的に０．１ないし２８重量％錫および残部
   をなす銅と付随的不純物からなる組成を有する材料から
   なることを特徴とする均質低融点銅基台金。 （３）均質なろう付は用箔であって、微結晶質組織を有
   し、かつ本質的に１０ないし２６重量％錫および残部を
   なす銅と付随的不純物からなる組成を有する材料からな
   ることを特徴とする均質低融点銅基台金。 （４）前記ろう付は用箔が約７ないし９０マイクロメー
   トル（０，０００２７ないし０．００３５イン（１） チ）の範囲の厚さを有することを特徴とする特許請求の
   範囲第（３）項に記載の均質低融点鋼基合金。 （５）前記ろ５付げ用箔が延性を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第（３）項に記載の均質低融点銅基台
   金。 （６）本質的に０．１ないし２８重量％の錫および残部
   をなす銅と付随的不純物からなる組成を有する均質延性
   の箔を製造する方法であって、該方法が該組成の溶湯を
   つくることおよび移動する冷却面上で少なくとも約１０
   ０７秒の速さで溶湯を急冷することからなることを特徴
   とする均質低融点鋼基合金の製造法。 （７）均質延性の箔であって、特許請求の範囲第（６）
   項に記載の方法によってつくられることを特徴とする均
   質低融点銅基台金。 （８）２つまた＆−１それ以上の金属部材を接合する方
   法であって、 （ａｌ　金属部材間に、部材の何れよりも低い融点を有
   するフィラーメタルを挾んで組立体を形成すること、 （２） （ｂ）　組立体を少なくともフィラーメタルの融点まで
   加熱すること、および （ｃ）　組立体を冷却すること からなり、フィラーメタルとして０．１ないし２８重敗
   ％の錫および残部をなす銅と付随的不純物からなる組成
   を有する均質な銅基筋を用いることの改良がなされてい
   ることを特徴とする均質低融点銅基台金の接合方法。 （９）フィラーメタル箔が延性を有し、本質的に１０な
   いし２６重ｍ９の錫および残部をなす銅と付随的不純物
   からなる組成を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第（８）項に記載の均質低融点銅基台金の接合方法。 （１０）微結晶質金属合金であって、前記組成がＣｕ８
   ９Ｓｎｌｌ　、Ｃｕ８０Ｓｎ２０　、Ｃｕ７６Ｓｎ２４
   およびＣｏ７４Ｓｎ２６からなる群から選択された１つ
   であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記
   載の均質低融点銅基台金。