JPS632587A - ろう材及びろうづけ方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ろう材及びろうづけ方法に係り、特に複数の
ろうづけ個所を、数回にわたってろうづけする際に有効
なろう材及びろうづけ方法に関する。

（従来の技術） ろうづ【プによる接合は、被接合部材の形状等の制約を
受けない、接合部の密着性が良好である等、のすぐれた
特性を有する。

このろうづけを実際実施する際には、前記被接合部材の
種類、ろうづけ個所等、に応じて最適のろう材を選ぶよ
うにしている。例えば、比較的に融点の低い被接合部材
を接合する際には該被接合部材の特性が劣化しない温度
で溶融する低融点のろう材を用いる。また高融点のろう
材は高強度であるため、構造用部材など強度が必要とさ
れる個所を接合する際には、可能な限り高融点のろう材
を用いる。

さて、ろうづけすべき個所が複数あるが、ろうづけ個所
の位吊関係等のため、これを−度で行うことができない
場合がある。このような場合、該ろうづけ個所を同じろ
う材で順次ろうづけしていくと、２番目以降のろうづけ
の際、加熱で先にろうづけした接合部分が溶融してしま
う。このため、該ろうづけでは、複数種のろう材を用意
し、融点の高いろう材から順に使用していくのが一般で
ある。ところがこのようにすると、こんどは、最も融点
の低いろう材の強度で接合強度が規υ１されてしまう問
題が生ずる。

従って、強度低下することなく複数回のろうづけが可能
なろう材、ろうづけ方法が望まれている。

この要求に対して液相拡散接合と呼ばれる技術が開発さ
れている。この技術は、ニッケル（Ｎｉ）系合金あるい
は鉄（Ｆｅ）系合金に、ホウ素＜８）、シリコン（Ｓｉ
　）等の融点低下元素を添加したものをろう材として使
用し、接合時、高温に保持することによって該Ｓ、Ｓ；
等を、被接合部材中へ拡散せしめ、結果として、ろう材
の融点の上昇にｒｌ！なう等温凝固を起こさせるもので
ある。

Ｎｉ　−Ｂ合金を例にとってより詳しく説明すると、Ｎ
ｉ中にＢを添加することによりＮｉの融点が低下する。

従ってこのＮｉ　−Ｂ合金をろう材として使用する。

このろう材を、たとえばニッケル合金板の間にはさんで
融点直上まで加熱すると、該合金全体が溶融すると同時
に、−方の組成であるＢがニッケル合金板中に拡散する
。この拡散により、ろう材であるＮ１−Ｂ合金中のＢの
濃度が減少し、ろう材の融点が純粋なＮｉの融点に向っ
て上昇する。

このとき、加熱温度が一定に保たれていると、前記上昇
した融点が加熱温度に一致したところで、ろう材である
Ｎｔ−８合金が等温凝固し、被接合部材であるニッケル
合金板がろうづけされる。

更に一定時間、この加熱温度に保持すると、Ｂが、前記
ろう材から拡散し尽くしてしまい、前記ろう材の融点は
Ｎｉの融点とほぼ同程度となる。

従って以降、前記被接合部材をろう材の融点まで加熱し
ても、既設のろうづけ個所が溶融することはない。よっ
てこの液相拡散接合を用いれば、数回にねたるろうづけ
を、同一温度で行うことができ、従って同一高強度の接
合を容易に実現することができる。

この方法は非常にすぐれているが、ろう材主材がＮｉ系
、Ｆｅ系合金に限定されておりしかも比較的融点が高い
という欠点がある。また電気電導性、熱伝導性、溶融時
の流動性等が良好でないため利用範囲が限定゛されると
いう問題がある。

したがって、汎用ろう材であるＡｇろうに対して、同様
の方法が適用できれば極めて利用価値が高い。しかしな
がら、Ａａ　、Ｃｕ等の金属に対し融点を低下させ、か
つ比較的低温域で拡散の速い添加元素は存在しない。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のろう材及びろうづけ方法では、複数の接合個所を
数回にわたってろうづけする場合に、特定の被接合部材
の、特定のろうづけ個所をほぼ同一の高強度でろうづけ
することはできるが、種々の被接合部材の、種々のろう
づけ箇所をほぼ同一の高強度でろうづけすることはでき
ず、従って利用範囲が限定されるという問題点があった
。

この発明の目的は、前記問題点を解決することであり、
複数のろうづけ個所を数回にわたってろうづけしていく
場合に、種々の被接合部材の、種々のろうづけ個所を、
はぼ同一の高強度でろうづけすることができ、よって利
用範囲が大へん広いろう材及びろうづけ方法を提供する
ことである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、前記液相拡散）り合の等温凝固過程を検討し
、そこから得た知見を下に開発研究を進めたことにより
達成したものである。ゴなわら、本発明は、等温凝固過
程における重要な要素である等温保持中のろう材組成の
変動による融点の変化に着目し、同一の現象が得られる
ろう材及びろうづけ方法を検討した結果、拡散によって
濃度減少を期待する前記液相拡散接合とは逆に、濃度の
増大によって融点の上昇を図り得る新規のろう材及びろ
うづけ方法を見出したものである。

合金系において一成分の濃度を富化する手段としては、
その成分を新たに添加することが考えられる。しかしな
がら、通常の合金％Ｊ　ｅの手法で、ろう材中に融点上
昇元素を添加しても、初期状態から融点が上昇するのみ
で、前記目的に供することはできない。従って、本発明
は、前記融点上昇元素をいかにろう材に添加していくか
に特徴を有する。

すなわら、本発明のろう材は、所定融点を有するろう相
生材と、該ろう相生材中に溶融すると前記融点を上昇さ
せる融点上昇材とから成る。

また、本発明のろうづけ方法は、前記ろう材であるろう
相生材と融点上昇材とを、ろうづけしたい個所に接触さ
せて配置し、所定時間、前記融点より少し高い温度に保
持してろうづけを行うようにしたものである。

（作用） 本発明のろう材及びろうづけ方法では、ろう材が前記ろ
う相生材と融点上昇材とから成り、該ろう相生材と融点
上昇材とが別個に接触して配置されている。このため、
前記ろう材は、該ろう相生材の融点以上に加熱されると
、溶融状態となる。

而して、その後適宜時間この温度に保持されると、ろう
相生材に接触して配置された融点上昇材がろう相生材中
に溶は込んでいくため、該ろう相生材の融点が徐々に上
昇し、この融点が、前記保持した温度に−致したところ
で等温凝固が生ずる。従って、前記液相拡散接合の場合
と同様、複数のろうづけ個所を数回にわたって同−温度
でろうづけすることができる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら、本発明のろう材及びろうづ
け方法の一実施例を説明する。第１図は、前記ろう材及
びろうづけ方法を用いてバイブ１、金屈板３を接合する
作業を示す。

例えば、粉末状のろう相生材及びこのろう相生材に対す
る粉末状の融点上昇材を混合して第一ろうづけ個所５に
配置し、前記ろう相生材の融点Ｔ（０）より少し高い温
度Ｔ１に保持する。

すると、前記ろう相生材が溶融すると共に、前記融点上
品材がろう相生材中に溶融し、この溶融濃度×に対応し
て、該ろう相生材の融点Ｔ（ｘ）が徐々に上昇する。

前記ろうづけ温度Ｔ＋　は−定に保持されているため、
−定時間が経過すると、前記融点Ｔ（×）がろうづけ温
度に−致しくＴ　（Ｘ　）＝Ｔ＋　）　、ろう材が等温
凝固し、第一ろうづけ個所５がろうづ（ブされる。次い
でさらに適宜時間、前記ろうづ【プ温度を保持すると、
前記融点上昇材がほぼ完全にろう材部材中に溶融し、ろ
う材の融点が前記ろうづけ温度Ｔ１より十分高い温度Ｔ
２となる。

第２図は、前記ろうづけしたバイブ１．金属板３の長手
方向の一端面にフランジ部材７をろうづけする作業を示
す。

前記と同様に、ろうづけすべき第二ろうづけ個所９に、
粉末状のろう材部材と融点上昇材とを混合して配置し、
前記ろうづけ温度Ｔ１となるまで加熱する。すると、第
二ろうづけ箇所９に配置されたろう材部材が、前記と同
様に溶融し、融点上昇丸木の溶融により、前記融点Ｔ（
×）がろうづけ温度Ｔ１に−致し、ろう材が等温凝固し
て、第二ろうづけ個所のろうづけが終了する。

このとぎ、前記第一ろつづけ個所５のろう材は、ろうづ
け温度Ｔ＋　より高い融点Ｔ２を有しているため溶融す
ることはない。したがって第二ろうづけＩＩＮ所９のろ
うづけ作業中に前記第一ろうづけ個所５が溶融しまうこ
とはない。

本発明で用い得るろう材部材は、従来、ろう材として一
般に用いられている合金でよいが、特に汎用ろう拐であ
る銀ろうが用いられる。銀ろうは、強さおよび耐熱性を
要する部品、高導電性を必要とする電気部品などの接合
に広く使用されるものである。従って本発明を適用する
ことにより大へん広い技術分野で等温凝固を用いたろう
づけができることとなる。

本発明で用い得る融点上昇材は、前記ろう材部材の融点
を上昇させるものならどのようなものでもよい。例えば
、銀ろう（Ａａ　−Ｃｕ　）に対してはニッケル（Ｎｉ
＞が用いられる。これはＡ（ＩにＮｉを添加してもＣｕ
にＮｉを添加でも融点が上昇することから予想されるこ
とである。

前記ろう材に対する融点上昇材の混合の割合は、５重ω
％から５０＠量％でよいが、特に２０重伍％から３０重
量％が好ましい。

本発明におけるろうづけ温度Ｔ１は、前記ろう材部材の
融点Ｔ（ｏ）より少し高い温度であるが、該ろう材部材
の融点Ｔ（ｏ）と前記ろうづけ後のろう材の融点Ｔ２と
の間の温度であって、前記被接合部材の特性を劣化させ
ない温度ならどのような温度でもよい。

なお、前記実施例に於て、ろう材部材及び融点上主材の
形態はいずれも粉末としたが、−方又は両方が箔状であ
ってもよい。また、この場合において箔の形態を有して
いるろう材部材が他のろう材部材を、錠剤状に、または
のり巻状に被覆するようにしていてもよい。

次に具体例を挙げてさらに詳細に説明する。

５ＵＳ３０４製パイプを水平に回転しないように置き、
その中央部上面の一部に７２Ａｇ−２８ＣＬＩ限ろう粉
末中に２５重量％のＮｉ粉末を添加した粉末を塗布した
。この上にバイブ外径に等しい溝の加工された平板をの
せ、これらを真空炉中に設置した。５　Ｘ　１０’　Ｔ
ｏｒｒに排気後１５℃／ｗｉｎのＴ温速痕で８５０℃ま
で昇温し、この温度で１０分間保持した。冷却後、炉中
より取り出したところ、良好な接合がなされていた。更
に該バイブを垂直に立て、その上部端面に上記と同じ組
成の銀ろう粉末を塗布し、更にフランジをのせた。

これを上記と同一条件の熱処理により接合した。

２回目の接合においては１回目に接合した部位を回答支
持しなかったが、脱落するようなことはなかった。

［発明の効果］ この発明のろう材及びろうづけ方法は、以上のように構
成したため、複数のろうづけ個所を数回にわたってろう
づけする場合に、種々の被接合部材の種々のろうづけ個
所を、はぼ同一の高強度でろうづけすることができる。

特に、汎用ろう材である銀ろうを用いることができるの
で、電気電導性、熱伝導性、耐食性等が要求される複数
のろうづけ箇所を容易にろうづけすることができる。

また、ろう材部材として低融点の合金を用いることがで
きるので、比較的低温で特性が劣化ツる被接合部材も容
易にろうづけすることができる。

さらに、複数個所のろうづけを同一の炉を用いて行うこ
とができるのでろうづけ設備を簡略化でき、作業時間も
短縮化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のろう材、ろうづけ方法を用い
て、パイプ、今風板、フランジを接合する作業の一例を
示す説明図である。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の融点を有するろう材主材と、このろう材主
   材中に溶融すると前記融点を上昇させる融点上昇材とか
   ら成るろう材。
2. （２）前記ろう材は、前記ろう材主材と前記融点上昇材
   とが互いに接触して組み合わされて成ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のろう材。
3. （３）前記融点上昇材の形態は、粉末であることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載のろう材。
4. （４）前記融点上昇材の形態は、箔であることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項に記載のろう材。
5. （５）前記ろう材主材及び融点上昇材の形態は、いずれ
   も粉末であり、両粉体は混合されて成ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載のろう材。
6. （６）前記ろう材主材は、銀ろうであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第５項に記載のろう材。
7. （７）前記融点上昇材は、ニッケルであることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項に記載のろう材。
8. （８）前記ニッケル量は、前記ろう材主材に対して５〜
   ５０重量％の割合であることを特徴とする特許請求の範
   囲第７項に記載のろう材。
9. （９）ろうづけすべき個所に、所定融点を有するろう材
   主材と、該ろう材主材中に溶融すると前記融点を上昇さ
   せる融点上昇材とを接触させて配置し、所定時間、前記
   ろう材主材の融点より少し高い温度に保持してろうづけ
   を行うろうづけ方法。
10. （１０）前記融点上昇材の形態は、粉末であることを特
    徴とする特許請求の範囲第９項に記載のろうづけ方法。
11. （１１）前記融点上昇材の形態は、箔であることを特徴
    とする特許請求の範囲第９項に記載のろうづけ方法。
12. （１２）前記ろう材主材及び融点上昇材の形態は、いず
    れも粉末であり、両粉末は混合されてろうづけ個所に配
    置されることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載
    のろうづけ方法。
13. （１３）前記ろう材主材は、銀ろうであることを特徴と
    する特許請求の範囲第１２項に記載のろうづけ方法。
14. （１４）前記融点上昇材は、ニッケルであることを特徴
    とする特許請求の範囲第１３項に記載のろうづけ方法。
15. （１５）前記ニッケルは、前記ろう材主材に対して５〜
    ５０重量％の割合であることを特徴とする特許請求の範
    囲第１４項に記載のろうづけ方法。