JPS6111710B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は金属部材のろう付け方法に係り、特に
接合強度が高いとともに丸棒やパイプ等の突合せ
接合で接合界面以外の部材温度を高く上げられな
い場合に好適なろう付け方法に関する。 従来、銅及び銅合金の短時間ろう付け方法とし
ては高周波ろう付け法と電気抵抗ろう付け法があ
る。第１図は高周波ろう付けの従来例を示す。ろ
う付け部は一般に接合強度が弱いため、図のよう
に接合面積が広くなるようなラツプ構造としてい
る。ろう付けはまず図の位置に接合部材を固定
し、ろう材を接合部に接するようにセツトする。
その状態で高周波電源１からコイル２に高周波電
流を供給し部材を加熱する。この時溶融したろう
材は毛細管現象で接合間隙に浸透し接合が完了す
る。以上のように本接合法は技術的に簡単な接合
法であるが、以下のような欠点を有している。す
なわち、ろう付け部の強度が弱いため剪断荷重が
かかるようなラツプ構造に部材を加工する必要が
あること、ろう材の接合部材へのぬれや浸透を良
くするためにフラツクスを使う必要があるが腐食
性のため接合後完全に除去する必要があること、
局部加熱が困難で広範囲の部材が熱履歴を受け軟
化等の熱劣化が生じること等の問題点がある。 第２図は、電気抵抗法ろう付けの従来例を示
す。第２図において、接合部材８間の接合界面に
ろう材９がインサートされ電極６，７により加圧
１０されている。電極は高電気抵抗法材でつくら
れた加熱用電極６と通電用電極７から成つてい
る。接合電流はトランス５を介して供給される。
このろう付け法では加熱用電極６が発熱し熱伝導
で部材８を加熱し接合を行う。このため部材が厚
く加熱用電極と接合面までの距離が長いと加熱時
間を長くしなければならず、また途中の熱ロスが
大きくなる等の欠点がある。また部材の加熱範囲
も広く熱劣化が生じる欠点もある。 さらに「Ti2〜６％、残部CuからなるCu―Ti
合金の導電性ばね材料に高導電率金属からなる接
点を電気抵抗溶接する方法において、ばね材料と
接点との間に不良導体からなる発熱用補助材を介
在させて通電する方法。」が提案されている（特
開昭56−47284）が、不良導体としてはスピンド
ル油、水、薄紙等溶接時の熱により分解消失又は
揮発するものが使用される。しかし、このような
分解消失ないし揮発するものを介在させたのでは
接合部にブローホールが形成されたり、あるいは
仮に介在物が残留した場合には著しい強度低下を
来すという重大な欠陥がある。 本発明の目的は上記従来技術の問題を解消し、
接合強度が高いろう接部構造、ならびに電気抵抗
法によつてろう付けする方法において、接合時の
母材温度を低くすると共に接合界面の温度は高く
でき、しかも接合時間を短縮でき、フラツクスを
用いず母材並の高強度の接合部が得られるろう付
け方法を提供することにある。 この目的を達成するために発明者らは次記の指
針に基づいて鋭意研究を重ねた。即ち、従来のろ
う付け方法は接合間隙をろう材で埋める考え方で
あつた。このため接合部材が銅合金の場合の電気
抵抗ろう付けでは、母材やろう材の電気抵抗が小
さく発熱が不十分で、発熱体を外部に設け外部か
ら加熱する間接加熱方式を採つていた。一方接合
の観点に立てば、接合界面から発熱し界面のみを
加熱することが理想的な接合方法である。そこで
接合界面に特殊な高電気抵抗の発熱体を設けるこ
とについて検討することとした。接合の一般的観
念として、接合部に異質な層が残ることは良くな
いとされているが、異質な層の強度が高くしかも
母材と層の接合強度が高ければ強度的問題はな
い。耐食性について見れば、表面に異質な層が出
ていれば両者の電位度の差による電食が問題とな
るが、異質な層が内部に封じ込められればこの問
題もなくなる。 本発明はこのような知見に基づいてなされたも
のであつて、高導電性を有する金属製の部材同志
がろう接されてなるろう接部において、両部材間
にろう材よりも高融点でかつ前記両部材よりも高
電気抵抗法を有する金属板が介在され、かつ該金
属板と前記両部材間にろう材が介在されているこ
とを特徴とする金属部材のろう接部構造、並び
に、高導電性を有する金属製の部材同志を電気抵
抗法によつてろう付けする方法において、両部材
の接合予定部分にろう材よりも高融点でかつ両部
材よりも高電気抵抗を有する金属板を介在せし
め、かつ該金属板と前記両部材間にろう材を介在
せしめた後、高導電性の電極を用いて通電し、ろ
う付けすることを特徴とする金属部材のろう付け
方法、によつて前記目的を達成するものである。 第３図は、本発明の方法の一例を説明する概略
図である。 第３図に示すように、本発明の方法は、高抵抗
の金属板１３を接合界面にインサートし、その両
サイドにろう材を入れてサンドイツチ状とし、直
接通電により接合界面だけ集中的に加熱して接合
する方式である。従来のろう付けに比べろう付け
温度を非常に高くすることができ、かつ母材の温
度を低くできる利点がある。第４図は、金属板と
してSUS304を用いろう材に銀ろうを用いた場合
の接合部断面の顕微鏡写真であるが、初期のろう
材はほとんど外部に排出され、SUS304と銅が直
接圧接されたような良好な接合部を呈している。
従つて本発明による接合法では従来のろう付け部
より高い強度の接合部が得られる。また銅側の組
織には結晶粒の粗大化が見られず、熱劣化が防止
できることが認められる。 以下、本発明のろう接方法の実施例を図面を用
いてさらに詳細に説明する。 第５図ａは、銅パイプの突合せに対する一実施
例を示す。第５図ａにおいて、銅パイプ１４は薄
板でリング状の１３と箔状のろう材９をはさんで
電極１１を介して加圧されている。上下の電極１
１には固定治具１９とシリンダー軸１７に取付け
られた加圧治具１５によりシリンダー１８からの
加圧が伝えられる。電極１１は銅パイプ１４に取
付けられるように２分割の円筒状としており、締
めつけ治具１６により銅パイプに強固に密着され
ている。接合電流はトランス５を介し上下の電極
１１から接合部に供給される。接合中の金属板１
３の温度は、赤外線集光ヘツド２０と光フアイバ
ー２６及び赤外線検出回路２１から成る赤外線温
度計により非接触で計測し、温度判定回路２２に
よりろう材の融点より高く設定した一定の温度を
超えたかどうかを判定し、接合電流制御回路２３
にフイードバツクして接合を終了する。第５図ｂ
は第５図ａのＢ―B′断面図を示したもので、電極
締め付け治具の構造の一例を示す。 本実施例によれば、銅パイプの突合せ接合にお
いて接合部をラツプ構造としなくても強固な接合
部が得られ、パイプの絞り加工等の工程が省略で
きる。また母材温度を上げず接合界面の温度を高
くできるため、ろう材の選定範囲が広がりかつフ
ラツクスを用いなくてもぬれ性の向上が計れる。
また母材の熱劣化も防止できる。 第６図及び第７図は、発熱体形状の他の実施例
を示す。第６図はＴ字形断面のリング状金属板２
７の内面にろう材２８をメツキしたものである。
第７図はＨ字形断面のリング状の金属板２９を用
いた例で、粉末状のろう材３０をバインダー３１
と共に凹部に固着している。 第６図及び第７図の実施例によれば、発熱体と
ろう材のセツトが容易となりかつ銅パイプの突合
せ時のズレがなくなり、作業性の向上と品質の向
上が計れる。また接合面の一部は引張り力に対し
剪断荷重が働き、接合部の強度はいつそう向上す
る。 第８図ａ，ｂは、耐食性の要求される部材に対
する実施例を示す。第８図ａが接合前で同ｂが接
合後の状態を示す。第８図ａにおいて、金属板３
３の大きさは接合部材３２の接合面寸法より小さ
くしている。また接合面には発熱体２７が収まる
凹部３４が設けてある。またろう材２８は予め金
属板３３にメツキして供給している。直接通電接
合を行つた第８図ｂにおいて、発熱体２７は初期
の窪みに収納された形で接合されており、外見は
接合部材をろう材２８により加圧ろう付けした状
態になつている。 本実施例によれば、接合部材とは異質な発熱体
を完全に内部に収納し表面に露出させないので、
接合部材の耐食性は従来のろう付けより劣ること
はない。むしろ、ろう材層を高加圧により強制排
出でき、部材同志の圧接状態にすることができる
ため、部材並の耐食性を得ることが可能となる。
なお凹部３４は接合部材３２の一方のみに設ける
ようにしても良い。 以上の通り、本発明によれば接合強度の高いろ
う接部構造が提供される。 次に、本発明にかかる金属部材のろう付け方法
の具体的な実施例について説明する。 被接合材として、無酸素銅（加工率50％）の外
径25mmφ、肉厚２mmｔのパイプを用いた。被接合
材間に備えられる金属板（中間材）として、
SUS304の外径25mmmmｔ、肉厚２mmｔ、板厚0.5mm
ｔの円リングを用いた。ろう材としてBAg―８
（72重量％Ag―28重量％Cu）を用いた。 第３図の装置を用いて通電を行い、上記パイプ
のろう付けを行なつた。ろう付け時の通電条件
は、次の通りである。通電々流は80000A（約
560A／mm²）、通電時の間は0.2sec、加圧力は560
Kg（約４Kgｆ／mm²）とした。このようなろう付け
時、中間材の温度は約1200℃となり、界面から
0.5mm離れたCu母材の温度は約700℃となつた。 次に、上記と同様なパイプおよびろう材を用い
て、高周波ろう付けを行つた。 上記本発明法によつて作成されたパイプ接合試
験片と高周波ろう付法によつて作成されたパイプ
接合試験片との接合強度試験を行つた。 接合試験は、第９図に示すパイプ接合試験片か
ら、第１０図に示す断面が1.5×3.0mm²で長さ20mm
の短冊状試験片を第９図の点線部で示す如く削り
出し、この短冊状試験片に引張り試験をすること
により行つた。接合強度の比較データを次の第１
表に示す。

【表】 上記第１表から明らかなように、本発明法によ
つて作成されたパイプ接合片の接合強度は、従来
の高周波ろう付け方法によつて作成されたものに
比べ、著しく向上していることがわかる。 また、本発明によれば、高導電性を有する金属
製の部材を電気抵抗ろう付けする場合において接
合時の母材温度を低くすると共に接合界面の温度
を高くするため、フラツクスを用いず母材並の高
い接合強度が得られ、母材の熱劣化を防止できる
効果がある。また接合時間を短縮でき自動化が容
易なため、生産性を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の高周波ろう付け法を示す図、
第２図は従来例の電気抵抗ろう付け法を示す図、
第３図は本発明による接合方法を示す図、第４図
は本発明による接合部の断面の金属組織を示す顕
微鏡写真、第５図ａ，ｂは本発明の実施例を示す
図、第６，７図および第８図ａ，ｂは発熱体形状
及びろう材供給方法に対するその他の実施例を示
す図、第９図はパイプ接合試験片の斜視図、第１
０図は短冊状試験片の斜視図である。 １…高周波電源、２…コイル、３…接合部材、
４…ろう材、５…トランス、６…加熱用電極、７
…通電用電極、８…接合部材、９…ろう材、１０
…加圧力、１１…電極、１２…接合部材、１３…
発熱体、１４…銅パイプ、１５…加圧治具、１６
…締めつけ治具、１７…シリンダー軸、１８…シ
リンダー、１９…固定治具、２０…赤外線集光ヘ
ツド、２１…赤外線検出回路、２２…温度判定回
路、２３…接合電流制御回路、２４…サイリスタ
コンタクタ、２５…締めつけ部品、２６…光フア
イバー、２７，２９…金属板、２８，３０，３１
…ろう材、３２…接合部材、３３…金属板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高導電性を有する金属製の部材同志を電気抵
   抗法によつてろう付けする方法において、両部材
   の接合予定部分にろう材よりも高融点でかつ両部
   材よりも高電気抵抗を有する金属板を介在せし
   め、かつ該金属板と前記両部材間にろう材を介在
   せしめた後、高導電性の電極を用いて通電し、ろ
   う付けすることを特徴とする金属部材のろう付け
   方法。 ２ 前記通電を、１秒以下の短時間に大電流を通
   じて行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載の金属部材のろう付け方法。 ３ ろう材は金属板の両面にめつきされているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   に記載の金属部材のろう付け方法。 ４ 前記金属板の大きさを接合面の大きさより小
   さくし、接合後金属板が外部に露出しないように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれか１つに記載の金属部材のろう
   付け方法。