JPS61286059A - アルミニウム合金とアルミナセラミツクスとの接合方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明はアルミニウム合金とアルミナセラミックスと
の接合方法に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

従来、アルミニウム合金とアルミナセラミツ゛　クスと
の接合を行う場合は、あらかじめアルミニウム合金と鉄
合金或いは銅合金を摩擦圧接により接合した接合体と、
鉄合金或いは銅合金とアルミナセラミックスとを銀ロウ
またはンルダ　・−ガラスによって接合した接合体とを
造シ、次いでアルミニウム合金と鉄合金或いは銅合金の
接合体と鉄合金或いは銅合金とアルミナセラミックスの
接合体のそれぞれの鉄合金或いは銅合金同士を溶接によ
って接合している。

しかしながら、ソルダーガラスは接合強度が弱い。また
、従来の接合法の場合、工程数が多く、製品の信頼性へ
の配慮を要し、コスト高となる欠点がありた。

例えば、整流装置における整流素子の冷却装置において
は、放熱用の凝縮部とこれに連通され、内部に整流素子
の許容上限温度以下で蒸発するフロン等の液状冷媒が封
入された整流素子取付用の下部蒸発部との間に最も一般
的にはアルミナセラミックス材からなる絶縁材が介在さ
れて、前記凝縮部と蒸発部間を電気的に絶縁し、危険を
回避するよう配慮されている。

前記アルミナセラミックス材はこれを上部凝縮部および
下部蒸発部と連結されるため、それらの素材である金属
材と一体に接合されなければならない。

ところが、凝縮部および蒸発部がアルミニウム合金製で
あるような場合、アルミニウム合金とセラミックス材を
直接、ロウ付けすると両材料の線膨張率の差によってロ
ウ付は部界面に剪断力が働き、そのため、ロウ付は部近
傍のアルミナセラミックスに亀裂が発生し、冷却装置の
気密性が保持されなくなる。

この亀裂発生を防止するためにアルミニウム合金とセラ
ミックス間に４，０〜２６．ＯＸ　１　ｏ−’７℃の線
膨張率を有する金属を介在させてアルミニウム合金とア
ルミナセラミックスとの緩衝体とすることが実施されて
いるが、前述のように、それぞれの異種金属及び金属と
セラミックスとの接合をそれぞれの工程で行わなければ
ならない。従って、工程数が多くなる。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みて成されたものでその目的とす
るところはアルミニウム合金とアルミナセラミックスを
１工程で接合できると共にアルミナセラミックスの亀裂
発生を防止することができるようにしたアルミニウム合
金とアルミナセラミックスとの接合方法を提供すること
を目的とする。

〔発明の概要〕

即ち、本発明は上記目的を達成するため、アルミニウム
合金とアルミナセラミックスを一括ロウ付は接合する場
合において、アルミナセラミックスの接合部側にＭｏ　
（モリブデン）或いはＭｏとＭｎ（マンガン）の混合粉
末を焼結し、その上にＡｌ（アルミニウム）単層或いは
Ｎｉにッケル）とＡｌの二層のメッキ層を形成し、また
接合面側にアルミナイズド処理を施した線膨脹係数４．
０〜２６．　ＯＸ　１　ｏ−６／ｃの緩衝用金属を各々
前記接合部側を対向させて前記セラミックスとアルミニ
ウム合金との間に配すると共にこれら各々の間には更に
プレーソング・シート、Ｓるいはロウ材を配し、ブレー
ジング処理を施してこれらの接合を行うことにより接合
するようにし、これによって１工程で接合を行うことを
可能とすると共にアルミナセラミックス上に上記混合粉
末の焼結層とメッキ層を施したアルミナセラミックスと
該メッキ層側にアルミナイズド処理を施した上記緩衝用
金属を介してアルミニウム合金と接合させることによっ
てアルミナセラミックスと強固に接合でき、しかも前記
緩衝用金属によってセラミックスとアルミニウム合金の
線膨張率の差によるロウ付は後の応力を弱め、これによ
ってアルミナセラミックスの亀裂発生を防止するように
する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

ところで、この発明によるアルミニウム合金とセラミッ
クスとの接合方法としては、アルミナセラミックスにＭ
ｏ或いはＭｏ−Ｍｎから成る金属層を形成し、その上に
ＡｌあるいはＮ１メッキをし、Ｎｉメッキ層の上には更
にＡｌメッキ層を形成し、この金属層、メッキ層を有す
るアルミナセラミックスとアルミニウム合金とをブレー
ジング・シートで接合する際、ブレージング・シート間
に線膨脹係数４．０〜２６．０　Ｘ　１０＝／’Ｃを有
する金属、例えばコパール（Ｆｅ−２９％Ｎｉ−１６％
Ｃｏ）；５、２　Ｘ　　１　　ｏ−７℃、　Ｆｅ−４２
Ｎｉ；　　４．９　Ｘ　　１　０−６／℃、　Ｆｅ；１
１、７　Ｘ　１　ｏ−’７℃、ＳｕＳ；１８．　ＯＸ　
１０−’／℃等の金属にアルミナイズド処理を施した緩
衝用の金属を介在させて真空ブレージング処理により接
合しようとするものである。

アルミナセラミックス上に形成するＭｏまたはＭｏ−Ｍ
ｎから成る金属層は一般的には該金属粉末をアルミナセ
ラミックス上に焼結して形成される。この焼結金属層の
厚さは１０〜３０μの範囲で、特に２０μ程度とし、そ
の上にＮｌ（＝　、ｙケル）メッキを施し、前記焼結金
属層を含めてアルミナセラミックスの被覆層とすること
が普通に行われている。

しかし、この被覆層におけるメッキ層の形成に好適な金
属としてはＭｏまたはＭｏ−Ｍｎの焼結金属層上に対し
てはＡｌが良い。

ＡｌとＮ１とを比較するとＮ１メッキ層の場合よりＡｌ
のメッキ層の場合の方が相対的には良好な接合強度が得
られるが、更に好ましくはＭｏまたはＭＯ−Ｍｎの焼結
金属層上に予めＮｉから成る第１メッキ層を形成した後
、その上に更にＡＡから成る第２メッキ層を形成する方
が良く、これによってＮｉあるいはＡｌのみのメッキ層
を形成したいずれの場合よυも更に一層強固な接合強度
を得ることができる。

これらのメッキ層の厚さは単層において５μ程度のもの
とすることにより、所期の効果を良好に達し得る。

ブレージング・シートを介して行うロウ付けは、常法に
よる真空プレーソングによって行うのが一般的であるが
、特に該方法のみに限定されるものではなく、真空プレ
ーソングを包含する非フラックス法における不活性ガス
プレーソングまたはフラックスを用いるブレージング等
によることも許容される。

このプレーソング・シートは３８等のアルミニウム合金
を芯材とし、両面にＡｌ−８１−Ｍｇ　、　Ａｌ−８ｔ
系ロウ材をクラッドしたものであり、このプレーソング
・シートの使用によって、前記被覆層を形成したセラミ
ックス材に対してアルミニウム材を間接的に強固なロウ
付は接合を可能にしたものである。

この発明方法によれば、アルミニウム材とアルミナセラ
ミックス材を間接的にしかも１工程で強固な接合を達成
し得るものであり、従来のように中間にステンレス等の
他の金属材を介して多工程により接合するものに比較し
て接合工程が簡素化されるため、コストを低減できると
共に接合の信頼性向上を図ることができる。

この発明の実施例を図面により詳細に説明する。

ここでは第１図に示すように短筒状のセラミックス管１
０両端に前記緩衝用の金属をペースとした緩衝体２を介
してアルミニウム管３を突き合わせ状態に接合する例に
ついて説明する。

この場合、先ずアルミナセラミックス管１０両端部の端
面に被覆層４を形成する。この被覆層４は第２図に示す
如く焼結金属層６とアルミニウムメッキ層８から成るも
ので、セラミックス管１の端面に扁平のリング状または
断面がほぼコの字状にＭｏまたはＭｏ−Ｍｎの混合粉末
を焼結し、厚さが約２０μの焼結金属層６を形成する。

そして、その上にアルミニウムメッキ層８を形成して被
覆層４を形成する。

一方、アルミニウムＡｌの芯材にＡｚ−８ｉ−Ｍｇ系の
ロウ材をクラッドした厚さ１．６　ｍのブレージング・
シートを用いて形成した扁平のリング状のブレージング
・シート５ａを前記被覆層４の端面に当て、更にこのブ
レージング・シート５ｍの端面にリング状緩衝体２′を
ペースとしてその両端面にアルミナイズド処理層９を有
する緩衝体２を当てて、被覆層４との端面間にブレージ
ング・シート５ａを介在させるようにする。

ついで前記緩衝体２の他端部とアルミニウム合金管３と
を対向させ、その間にもブレージング・シート５ｂを介
在させる。この場合の緩衝体２の前記他端部にもアルミ
ナイズド処理層９を設けである。

このようにしてアルミナセラミックス管１と両端にアル
ミナイズド処理層９を有する筒状に形成された緩衝用金
属による緩衝体２、アルミニウム合金管３０間にそれぞ
れブレージング・シートを介在させる。そして、真空ブ
レージング処理を施こすがこの時、第１図のようにセラ
ミックス管１が中間に位置されるときは、セラミックス
管１０両端部に上述のように積層した状態で治具により
全体を固定させた後、真空プレージング処理を施す。

この真空プレーソングの条件としては真空度を、５　Ｘ
　１０−５Ｔｏｒｒとし、５５０℃で２０分間の予熱後
、６１０℃で５分間加熱してロウ付けを行い、炉冷して
完了する。

これによって得られた接合物はアルミナセラミックス管
１と筒状の緩衝体２とアルミニウム合金管３とが充分に
、且つ強固に接合されており、また、各積層間に介在さ
せたブレージング・シート５ｈ、５ｂとの重なり部分の
端部にフィレットの形成が認められた。更にアルミナセ
ラミックス管の亀裂も発生しなかった。しかもアルミナ
セラミックス管１と両端にアルミナイズド処理層９を有
する緩衝体２とアルミニウム合金管３とのブレージング
・シートを介在させて積層し、真空ブレージング処理を
１回流して炉冷すれば強固な接合が得られるので、接合
は１回の工程で完了し、しかもセラミックスに亀裂発生
は生じないので、冷却装置等の場合に気密性を十分に保
持できる等の利点が得られる。

尚、上述したようにアルミナセラミックス管１の被覆層
４におけるメッキ層部分はＭｏまたはＭｏ−Ｍｎの焼結
金属層６上にＮｉメッキ層を施し、更にその上にＡｌメ
ッキ層を施した方がより一層強固な接合強度が得られる
。そこで第３図に示すようにセラミックス管１に焼結金
属層６を形成し、その上にＮ１メッキ層７を形成し、更
にその上にＡ７メツキ層８を形成して被覆層４としたも
のを用いるようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によればアルミニウム合金と
アルミナセラミックスを一括ロウ付けする場合において
、セラミックスの接合部にＭｏ１）るいはＭｏ　（！：
　Ｍｎの混合粉末を焼結し、その上にＡＡメッキ層或い
はＮ１メッキ層とＡｌメッキ層を形成し、また該メッキ
層側面及び前記アルミニウム合金側面にアルミナイズド
処理を施した線膨脹係数４．０〜２６．　ＯＸ　１０−
６／℃の緩衝用金属を前記アルミニウム合金とアルミナ
セラミックス間に介在させ、且つこれらの間にブレージ
ング・シートあるいはロウ材を配して後、ブレージング
処理してこれらを一体に接合するようにしたので、１工
程で接合を行うことができ、しかも接合は強固に行える
他、緩衝用金属によシアルミニウム合金とアルミナセラ
ミックスの線膨脹係数の差にもとづくロウ付は後の線膨
張率の差を吸収でき、これによってセラミックスの亀裂
発生を防止できると共に信頼性の向上を図ることができ
、また接合工程の簡素化が図れることによって作業能率
の向上を図ることができるなど、優れた特徴を有するア
ルミニウム合金とアルミナセラミックスとの接合方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明するための図、第２図
、第３図はアルミナセラミックス管の被覆層の構成例を
示す図である。 １・・・アルミナセラミックス管、２・・・緩衝体、３
・・・アルミニウム合金管、４・・・被覆層、５ａ、５
ｂ・・・プレーソング・シート、６・・・焼結金属層、
７・・・Ｎｉメッキ層、８・・・Ａｌメッキ層、９・・
・アルミナイズド処理層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルミニウム合金とアルミナセラミックスをロウ付けす
   る場合において、前記アルミナセラミックスにはその接
   合部側にＭｏまたはＭｏとＭｎの混合粉末による金属層
   を形成し、その上にＡｌ金属層単層またはＮｉ金属層及
   びこのＮｉ金属層上にＡｌ金属層の二層を形成し、また
   、接合面側にアルミナイズド処理を施した線膨脹係数４
   ．０〜２６．０×１０＾−＾６／℃の緩衝用金属を各々
   の接合部側と対向させて前記アルミナセラミックスとア
   ルミニウム合金間に配すると共にこれらの間には更にブ
   レージング・シートまたはロウ材を配し、その後ブレー
   ジング処理を施して一体に接合することを特徴とするア
   ルミニウム合金とアルミナセラミックスとの接合方法。