RU2549783C2 - Способ соединения металлов на основе алюминия - Google Patents

Способ соединения металлов на основе алюминия Download PDF

Info

Publication number
RU2549783C2
RU2549783C2 RU2013110495/02A RU2013110495A RU2549783C2 RU 2549783 C2 RU2549783 C2 RU 2549783C2 RU 2013110495/02 A RU2013110495/02 A RU 2013110495/02A RU 2013110495 A RU2013110495 A RU 2013110495A RU 2549783 C2 RU2549783 C2 RU 2549783C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
materials
zinc
aluminum
gasket
aluminium
Prior art date
Application number
RU2013110495/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013110495A (ru
Inventor
Тосикадзу НАНБУ
Кендзи МИЯМОТО
Масаюки ИНОУЕ
Тика ЯМАМОТО
Йоситака УЕХАРА
Акио ХИРОСЕ
Original Assignee
Ниссан Мотор Ко., Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ниссан Мотор Ко., Лтд. filed Critical Ниссан Мотор Ко., Лтд.
Publication of RU2013110495A publication Critical patent/RU2013110495A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2549783C2 publication Critical patent/RU2549783C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/233—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
    • B23K20/2336—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer both layers being aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/002—Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of light metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/26—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 400 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
    • B23K35/28—Selection of soldering or welding materials proper with the principal constituent melting at less than 950 degrees C
    • B23K35/282—Zn as the principal constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12708—Sn-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12729—Group IIA metal-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y10T428/1275—Next to Group VIII or IB metal-base component
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736—Al-base component
    • Y10T428/12764—Next to Al-base component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано для соединения материалов на основе алюминия. Между двумя соединяемыми материалами прокладывают материал прокладки, состоящий из сплава, содержащего в качестве основных компонентов цинк и алюминий; или цинк и магний; или цинк, магний и алюминий; или цинк, медь и алюминий; или цинк, олово, алюминий; или цинк, серебро и алюминий. Нагревают оба материала до температуры, которая вызывает при их сдавливании эвтектическую реакцию компонентов прокладки с алюминием. Вытесняют пленку оксида алюминия вместе с расплавом с границы раздела. При этом выполняется одно или оба из следующих условий: давление при соединении составляет от 5 МПа или до 30 МПа, а отношение шероховатости Ra поверхности обоих соединяемых материалов к толщине t материала прокладки составляет от 0,00003 до 0,06. Способ обеспечивает соединение металлов на воздухе при низкой температуре и низком давлении без использования флюса, минимизирует их деформацию. Указанным способом соединения получены различные детали, такие как раздельно литой блок головки двигателя, сепаратор топливного элемента и полупроводниковый компонент. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Description

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к способу соединения металлических материалов на основе алюминия с присутствующей на их поверхности устойчивой оксидной пленкой и, в частности, относится к низкозатратному способу соединения, позволяющему соединять металлы в воздухе при низкой температуре и минимизирующему термическое влияние на основные материалы и на периферию или окружение, и дополнительно относится к соединенным или связанным деталям, полученным таким способом соединения. В настоящем изобретении «металл на основе алюминия» относится к чистому алюминию или алюминиевому сплаву, содержащему по меньшей мере Al.
Уровень техники
[0002] На поверхности материала, выполненного из чистого алюминия или алюминиевого сплава (собирательно далее называемых "металлом на основе алюминия"), образуется плотная и устойчивая оксидная пленка, и поскольку ее присутствие является препятствием, соединение таких металлов на основе алюминия является затруднительным в металлургическом процессе.
[0003] Например, в патентном документе 1 описывается, что при соединении алюминиевых материалов или соединении алюминия и глинозема посредством прокладывания между соединяемыми поверхностями материала прокладки, содержащего элемент, вызывающий эвтектическую реакцию с основным материалом, после контактирования в кислородной атмосфере и нагрева до диапазона температур, в котором эта эвтектическая реакция может происходить, в зазорах контактной поверхности между основным компонентом и контактной поверхностью присутствуют фаза расплава вследствие эвтектической реакции и фаза оксидной пленки вследствие реакции между компонентом в фазе расплава и кислородом (см. п.1 формулы). Следовательно, оксидная пленка на поверхности основного материала разрушается и вместе с оксидом, образовавшимся по реакции кислорода и компонента расплава, смешивается в фазе расплава (см. центральную часть, левый столбец на странице 3).
[0004] Кроме того, также известна технология соединения металлов на основе алюминия - пайка с использованием твердого припоя, выполненного из сплава Al-Si. В этом случае, однако, оксидная пленка будет удаляться с помощью флюса, например, из фторида.
Документы уровня техники
[0005] Патентный документ 1: Японская патентная публикация заявки №JP 3-66072
Сущность изобретения
Задачи, решаемые изобретением
[0006] Однако в вышеупомянутом патентном документе 1 используется материал прокладки из меди, серебра, кремния, алюминий-серебряного заэвтектического сплава, алюминий-медного заэвтектического сплава, алюминий-кремниевого заэвтектического сплава (см. п.3 формулы). Следовательно, поскольку температура эвтектики между этими материалами прокладки и алюминием превышает 500°C (например, соответственно 548°C в системе Al-Cu, 577°C в системе Al-Si), температура перехода является высокой, а особенно при термоупрочняемом сплаве типа системы 6000 даже превышает температуру термообработки на твердый раствор, возникает проблема того, что основной материал размягчается и таким образом понижается прочность. Дополнительно, поскольку соединение выполняют в кислородной атмосфере, требуется специальная камера, что ведет к проблеме увеличения стоимости оборудования.
[0007] Настоящее изобретение было создано, принимая во внимание вышеупомянутые проблемы при соединении металлических материалов на основе алюминия, с целью предоставить способ соединения с низкой стоимостью в атмосфере без использования флюсов тех материалов, толщина которых даже меньше 1 мм, при низкой температуре, низком давлении и низком искажении, при минимизировании воздействия на основной материал и окружение. Кроме того, еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение соединения различных компонентов, к которым применяется вышеописанный способ соединения.
Механизм решения задачи
[0008] Чтобы достичь вышеупомянутой цели, в результате интенсивных исследований авторы настоящего изобретения обнаружили, что вышеуказанная проблема может быть решена, и, таким образом, реализовали настоящее изобретение посредством прокладывания между соединяемыми материалами материала прокладки, содержащего цинк в качестве элемента, вызывающего протекание эвтектической реакции с алюминием основы.
[0009] В частности, настоящее изобретение было создано на основе обнаруженных фактов, описанных выше. В способе соединения согласно настоящему изобретению между обоими материалами из металла на основе алюминия прокладывают материал прокладки, который содержит элемент Zn (цинк), способный вызывать эвтектическую реакцию. В то время как оба материала прижимают друг к другу, выполняют нагрев до температуры, которая приводит к эвтектической реакции, получая расплав путем эвтектической реакции с Al в основном материале на границе раздела обоих материалов, и связывают оба материала посредством вытеснения (выброса) с границы раздела обоих материалов пленки оксида Al вместе с расплавом.
[0010] Дополнительно, детали согласно настоящему изобретению характеризуются вышеупомянутым способом получения, в котором оба материала, выполненные из металла на основе алюминия, связаны непосредственно или через смесь компонента, происходящего из материала прокладки.
Эффекты изобретения
[0011] Поскольку согласно настоящему изобретению между двумя металлическими материалами на основе алюминия прокладывают материал прокладки, содержащий Zn, по меньшей мере, вследствие операций приложения давления и нагрева между основными материалами на основе Al имеет место эвтектический расплав с низкой температурой плавления, и, не полагаясь на использование флюса в воздухе, соединение удается получить при низкой температуре, низком подводе тепла, низком искажении и низкой стоимости. Следовательно, возможно предотвратить деформацию соединяемых элементов и уменьшение прочности с дополнительной минимизацией тепловых воздействий на окружающие элементы.
Краткое описание чертежей
[0012] Фиг.1(а)-(е) является рисунком, схематически показывающим этапы процесса соединения посредством способа соединения по настоящему изобретению.
Фиг.2 - это схематический рисунок, показывающий конструкцию блока головки двигателя с раздельной отливкой в качестве примера деталей, соединенных способом соединения согласно настоящему изобретению.
Фиг.3 - это схематический рисунок, показывающий конструкцию сепаратора для топливного элемента в качестве другого примера компонентов, которые соединены или связаны способом соединения согласно настоящему изобретению.
Фиг.4 - это схематический вид, показывающий структуру монтажа полупроводникового кристалла в качестве другого примера компонентов, которые соединены или связаны способом соединения согласно настоящему изобретению.
Фиг.5 - это схематический рисунок, иллюстрирующий прием выполнения соединения или связывания круглых стержней встык в варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6 - это схематический рисунок, показывающий прием выполнения нахлесточных соединений или связей листовых материалов в варианте осуществления согласно настоящему изобретению.
Варианты осуществления изобретения
[0013] Далее в подробностях и с особенностями приводится описание способа соединения металлов на основе алюминия согласно настоящему изобретению со ссылкой на связанную конструкцию, полученную этим способом. Следует отметить, что, если не указано иное,"%" предназначен означать здесь процентное содержание по весу.
[0014] Как описано выше, при соединении двух материалов, выполненных из металла на основе алюминия, в способе соединения металлов на основе алюминия согласно настоящему изобретению сначала между обоими материалами прокладывают материал прокладки, включающий в себя Zn в качестве элемента, предназначенного для получения эвтектической реакции с Al. Затем, при осуществлении соединения, оба материала прижимают друг к другу и нагревают до температуры эвтектической реакции и таким образом получают расплав на границе раздела обоих материалов вследствие эвтектической реакции между алюминием (Al) в основном материале и упомянутым по меньшей мере цинком (Zn), содержащимся в материале прокладки. Затем оксидная пленка на поверхности основного материала будет выброшена с получающимся в результате расплавом для соединения обоих материалов.
[0015] При этом, по сравнению с эвтектической температурой Cu (меди), Si (кремния), Ag (серебра) и т.п., эвтектическая температура сплава, содержащего Zn и Al, значительно ниже (382°C для основы Al-Zn, 330°C для Al-Zn-Mg), так оба материала можно связать друг с другом посредством удаления мешающей соединению оксидной пленки со связанных поверхностей при низких температурах, не вызывая деформации или размягчения основного материала.
[0016] Расплав вследствие эвтектической реакции появляется тогда, когда состав области взаимной диффузии, полученной за счет взаимной диффузии между множеством металлов, достигает эвтектического состава и когда температура эвтектической выдержки равна или больше, чем эвтектическая температура. Жидкая фаза образуется по эвтектической реакции. Например, в случае Al-Zn-го сплава точка плавления Al равна 933 К (660°C), в то время как точка плавления Zn равна 692,5 К (419°C) соответственно, а эвтектический металл из этих материалов плавится при более низкой температуре, чем соответствующие точки плавления, а именно, 655 К (382°C). Следовательно, когда оба металла приводят в контакт с чистыми поверхностями обоих металлов и выдерживают при нагреве выше 655 К, происходит реакция (эвтектическая реакция) с эвтектическим составом Al-95% Zn, но явление эвтектической реакции постоянно изменяется вне зависимости от компонентов сплава и изменений в составе прокладки или ее материала, управляется только, увеличивая или уменьшая величину эвтектической реакции.
[0017] С другой стороны, хотя на поверхности металлического материала на основе алюминия присутствует сплошная оксидная пленка, она будет физически разрушена пластичной деформацией за счет давления во время процесса соединения алюминиевого материала. В частности, поскольку за счет трения между микроскопическими выпуклостями в поверхностях материала под давлением между основой Al и материалом прокладки, вследствие локального разрушения части оксидной пленки, происходит некоторое эвтектическое плавление от участка соприкосновения между основным материалом Al и материалом прокладки по границе между Al и компонентом материала прокладки. Таким образом, вследствие образования жидкой фазы оксидная пленка поблизости разрушается и повреждается, и эвтектическое плавление будет продвигаться, распространяясь по всей поверхности, так что достигается соединение двух материалов.
[0018] Поскольку эвтектический состав достигается спонтанно посредством взаимной диффузии, управление составом не требуется. Существенным условием является то, что между основным материалом Al и металлом материала прокладки вызывается эвтектическая реакция низкой точки плавления.
[0019] Фиг.1(а)-(е) являются схематическим рисунком, показывающим процесс соединения между металлическими материалами на основе алюминия согласно способу по настоящему изобретению. Сначала, как показано на Фиг.1(а), между материалами 1, 1, выполненными из металла на основе алюминия, такого как алюминиевый сплав, например, прокладывают и накладывают прокладочный материал 2, содержащий по меньшей мере Zn, состоящий из цинковой фольги, например. Отметим, что на поверхности обоих материалов 1, 1 образована оксидная пленка 1a, 1a, главным образом состоящая из Al2O3.
[0020] Затем, как показано на Фиг.1(b), оба материала 1, 1 сдавливаются и прилипают друг к другу через прокладочный материал 2, причем нагрев будет начинаться под давлением. Далее, вследствие давления в обоих материалах 1, 1 возникает деформация, и, как показано на Фиг.1(с), формируются щели С в оксидной пленке 1а на поверхности пластины. В этом состоянии, когда достигается диапазон эвтектической температуры, сначала Al в оксидной пленке 1а и Zn в прокладочном металле 2 вызывают эвтектическую реакцию, образуя фазу эвтектического плавления. Затем, как показано на Фиг.1(d), эта жидкая фаза проникает в основной материал через щели С, тем самым расширяя область эвтектического плавления, так что фрагменты разрушенной оксидной пленки 1а будут рассеяны в жидкой фазе.
[0021] Вследствие последующего сдавливания, как показано на Фиг.1(е), избыточный эвтектический расплав выбрасывается или выдавливается из соединения или границы раздела между двумя связанными материалами. Следовательно, оба материала 1, 1 соединяются друг с другом через слой происходящей из прокладочного материала смеси, состоящей из смеси 4, включающей в себя Zn или Zn-Al-ый сплав в этом примере. В этом случае, в зависимости от условий соединения, оба материала 1, 1 непосредственно соединяются или связываются с некоторыми зонами проложенного слоя 4 смеси и другими зонами непосредственного соединения. Диффузия Zn может наблюдаться поблизости от поверхности соединения материалов 1, 1 из алюминиевого сплава.
[0022] Дополнительно, выделения или выбросы 3 с границы раздела, включающие в себя эвтектический расплав и фрагменты оксидной пленки покрытия, могут быть вытеснены из соединения или со связанной поверхности и удалены из готового соединения в случае стыковой связи. С другой стороны, в случае нахлесточного или точечного соединения или связи, она будет выдавлена из участка соединения, таким образом формируя герметизирующий участок, оставаясь вокруг связанной или соединенной области, тем самым улучшая герметизацию соединения.
[0023] Отметим, что выше был описан тот эффект, что Al в оксидной пленке и металл прокладки сначала вызывают эвтектическую реакцию. Однако в зависимости от компонентов материала прокладки, точки плавления этих компонентов и темпа повышения температуры, наличие или отсутствие реакции с Al в оксидной пленке может не подтверждаться. Другими словами, в этих случаях может быть предусмотрено, что через щели в оксидной пленке материал прокладки в твердом состоянии или расплавленном состоянии приводится в контакт с Al в основном материале, вызывая возникновение эвтектической реакции.
[0024] Хотя способ соединения металлов на основе алюминия согласно настоящему изобретению может быть осуществлен в атмосфере инертного газа, затруднений не возникнет даже при операциях соединения в атмосфере. Конечно, способ может быть осуществлен в вакууме. Это требует не только вакуумного оборудования, но и может также вызвать повреждение контрольно-измерительного прибора или запорного клапана, поэтому с точки зрения затрат его может быть выгодно осуществлять в воздухе.
[0025] Относительно диапазона давления, используемого в способе соединения согласно настоящему изобретению, предпочтительно задавать диапазон между 5 МПа или более и 30 МПа или менее. В частности, когда давление составляет менее 5 МПа, может оказаться невозможно достаточным образом выбрасывать расплав эвтектической реакции или пленку оксида алюминия с границы раздела. С другой стороны, при давлении 30 МПа или более не может быть исключена вероятность деформации соединяемых материалов.
[0026] В способе соединения согласно настоящему изобретению в качестве механизма нагрева и поддержания участка соединения в вышеописанном температурном диапазоне может применяться резистивный нагрев, высокочастотный нагрев и их комбинация. Кроме того, что касается температуры соединения, если она является чрезмерно высокой, то жидкая фаза образуется в избытке вследствие разжижения основного материала. Слишком избыточная жидкая фаза остается на границе раздела, и это ведет к той тенденции, что достаточная прочность не может быть получена. В частности, предпочтительным является температурный диапазон между эвтектической температурой и вплоть до +100°C от эвтектической температуры.
[0027] Относительно темпа нагрева до вышепоясненной температуры соединения, когда он медленный, то поверхность может окисляться, что сопровождается снижением свойства выброса расплава, и, таким образом, это ведет к снижению прочности. Таким образом, более предпочтительна более высокая скорость. Такая тенденция существует, в частности, особенно в случае соединения в атмосфере. В частности, скорость в 3°C/секунду является предпочтительной, 10°C/секунду является более предпочтительной, а скорость 25°C/секунду или более еще более предпочтительна.
[0028] В способе соединения металлов на основе алюминия согласно настоящему изобретению описанный выше материал прокладки должен содержать по меньшей мере Zn. Более конкретно, предпочтителен такой металл, который содержит Zn, Zn и Al, Zn и Mg, Zn, Mg и Al, далее Zn, Cu, Al и Zn, Ag и Al в качестве основных компонентов. Отметим, что "основной компонент" указывает, что содержание вышеописанных металлов составляет 80% или более. Более конкретно, предполагается такой металл (чистый цинк или цинксодержащий сплав), содержащий Zn, Zn+Al, Zn+Mg+Al, Zn+Cu+Al, Zn+Ag+Al и т.п. на 80% или более.
[0029] Отметим, что желательно, чтобы точка плавления материала прокладки равнялась 500°C или менее. Когда точка плавления превышает эту температуру, температура стыка или соединения будет выше, а в случае термоупрочняемого алюминиевого сплава она превышает температуру термообработки на твердый раствор, тем самым возможно вызывая размягчение и деформацию материала.
[0030] Относительно формы вышеупомянутого материала прокладки и способов его прокладывания между обоими материалами, любая или обе соединяемые поверхности материалов могут быть предварительно покрыты им путем гальванизации или нанесения порошка, или же он прокладывается в форме фольги между обоими материалами. В этом случае, вследствие высокой степени свободы в выборе состава и формы (толщины) и т.п., желательно использовать материал прокладки наподобие фольги или в форме фольги.
[0031] При использовании материала прокладки в форме фольги, если толщина t слишком большая, выход снижается вследствие чрезмерной жидкой фазы, в то время как при слишком тонкой фольге не будет гарантировано достаточное удаление оксидной пленки вследствие недостаточной жидкой фазы. Кроме того, что касается шероховатости Ra соединяемой поверхности, то когда она слишком большая (слишком грубая), существует тенденция к тому, что жидкая фаза больше не заполняет пространство, созданное неровностями или вогнутостями/выпуклостями, так что удаление оксидной пленки будет затруднено. Наоборот, когда шероховатость слишком маленькая, жидкая фаза становится избыточной по отношению к неровностям и препятствует соприкосновению соединяемых поверхностей друг с другом, так что формирование щелей затруднено. Следовательно, может быть необходима регулировка в соответствии с шероховатостью соединяемых поверхностей.
[0032] В частности, предпочтительно задавать отношение шероховатости Ra поверхности обоих материалов к толщине t материала прокладки, Ra/t, в диапазоне от 0,00003 до 0,06. В этом случае диапазон Ra/t от 0,00005 до 0,05 более предпочтителен, а диапазон от 0,0001 до 0,05 даже более предпочтителен.
[0033] Отметим, что в случае способа нанесения гальванического покрытия и нанесения порошка желательно, чтобы толщина покрытия могла быть достаточной, чтобы заполнять шероховатость Ra соединяемой поверхности.
[0034] Дополнительно, соотношение покрытой материалом прокладки площади ко всей подлежащей связыванию площади, в зависимости от формы связываемого элемента, желательно должно составлять 30% или более. Когда площадь соединения меньше 30%, может оказаться невозможным выбрасывать оксидную пленку вследствие недостаточной жидкой фазы за счет эвтектического плавления.
[0035] В соединении или структуре соединения с помощью способа соединения металлов на основе алюминия согласно настоящему изобретению, другими словами, в структуре деталей, соединенных описанным выше способом соединения, который описан выше как процесс соединения, оба материала, выполненных из металла на основе алюминия, связываются непосредственно или связываются через смесь, содержащую компоненты, происходящие из материала прокладки. При этом, в окрестностях соединяемой поверхности обоих материалов наблюдается диффузия Zn, т.е. компонента детали-прокладки. Кроме того, в случае нахлесточного или точечного соединения или стыка или шва, компоненты, состоящие из оксидной пленки, выдавленной из участков соединения, или выбросы, полученные из эвтектического расплава, остаются между обоими материалами, образуя герметизирующий участок вокруг периферии участка соединения (на обоих сторонах шовного участка при соединении типа шва).
[0036] Фиг.2 - это схематический рисунок, показывающий конструкцию раздельно литого блока головки двигателя в качестве варианта осуществления в описанном выше способе соединения согласно настоящему изобретению. Показанный блок 10 головки двигателя состоит из четырех деталей 11-14, выполненных из отлитого под давлением алюминиевого сплава, такого как, например, сплав на основе Al-Si-Cu-Mg (AC4D).
[0037] Как показано на данной фигуре, эти четыре отдельных детали 11, 12, 13 и 14 наложены друг на друга с проложенным между соответствующими деталями прокладочным материалом F1-F3 толщиной 300 мкм. Прокладочные материалы F1-F3 выполнены из фольги чистого цинка, имеющей круглые отверстия, сформированные в положении, соответствующем каждому отверстию цилиндра. Кроме того, после прикрепления друг к другу в сжатом состоянии посредством специального зажимного приспособления, в печи высокочастотного индукционного нагрева, собранные детали будут нагреваться и выдерживаться в диапазоне температур между 382 и 482°C, например при 450°C, при которой происходит эвтектическая реакция Al и Zn, и таким образом каждая деталь будет соединена и завершено изготовление блока 10 головки двигателя.
[0038] При этом соединяемые поверхности соответствующих отдельных деталей предпочтительно доведены до шероховатости Ra примерно 1,6 мкм, например, для того, чтобы отношение шероховатости поверхности к толщине прокладочного материала, 300 мкм, было в диапазоне от 0,00003 до 0,06 (в этом примере Ra/t=0,0053). Изготовленный таким образом блок 10 головки двигателя превосходен по свойству герметичности с меньшим искажением. Также, поскольку во время отливки не требуется стержень для формирования отверстия цилиндра, может быть повышена степень свободы в проектировании.
[0039] Фиг.3 - это вид в поперечном сечении, показывающий конструкцию сепаратора для топливного элемента, выполненного из алюминиевого сплава, который соединен описанным выше способом соединения. На данной фигуре, в качестве другого варианта осуществления согласно настоящему изобретению, сепаратор 20 топливного элемента сконструирован посредством наложения двух волнистых или рифленых пластин 21, 22, прессованных из листового материала из алюминиевого сплава (например, серии 5000, серии 6000), как показано на фигуре, и посредством соединения соприкасающихся участков, как указано овальной меткой, способом по настоящему изобретению, чтобы сформировать каналы для газообразного топлива и окисляющего газа.
[0040] При соединении оба листовых материала 21, 22 накладывают с размещением прокладочного материала из лентовидной цинковой фольги толщиной 100 мкм на участок соединения, прикладывают давление посредством зажимного приспособления для фиксации и помещают в высокочастотную индукционную печь. Аналогично, нагревая и выдерживая при 450°C, например, две пластины 21 и 22 соединяют, завершая изготовление сепаратора 20 топливного элемента. Шероховатость Ra поверхности обеих пластин будет доведена до того, что отношение Ra/t находится в описанном выше предпочтительном диапазоне, доводкой до 0,6 мкм (Ra/t=0,006), например, чтобы иметь хорошие состояние связи или соединения.
[0041] При выполненном таким образом сепараторе 20 может быть получена батарея топливных элементов, аналогично вышеописанному варианту осуществления, с хорошим свойством герметичности, меньшим искажением, без риска утечек газа и с высокой точностью. Дополнительно, согласно этому способу, большое число сепараторов может быть размещено в большой печи и одновременно соединено много участков соединения, так что этот способ дает высокую эффективность в производстве по сравнению с дуговой сваркой с неплавящимся электродом в среде инертного газа (TIG) или лазерной сваркой.
[0042] Фиг.4 - это схематический вид в поперечном сечении, показывающий структуру полупроводникового компонента в качестве еще одного варианта осуществления, в котором полупроводниковый кристалл присоединен способом согласно настоящему изобретению. В частности, показанный на фигуре полупроводниковый компонент 30 снабжен структурой, содержащей изолирующую подложку 32, которая закреплена на теплоотводе 31, кремниевый кристалл 34 связан с металлической проводкой 33, расположенной на поверхности подложки 32.
[0043] Металлическая проводка 33 выполнена из алюминиевого сплава, и алюминиевое покрытие нанесено ранее на соединяемую поверхность кремниевого кристалла 34, и эти металлы на основе алюминия связаны друг с другом способом согласно настоящему изобретению. При соединении этих металлической проводки 33 и кремниевого кристалла 34 размещают быстро охлажденную ленту, выполненную из Al-Sn-Zn толщиной 25 мкм, в качестве материала прокладки, и весь узел фиксируют вместе под непрерывным давлением в 10 МПа с помощью зажимного приспособления.
[0044] Затем узел хранят в этом состоянии в печи для пайки, например, и выдерживают при 220°C в течение 1 минуты, так что металлическая проводка 33 и кремниевый кристалл 34 связываются вместе. Согласно этому способу, поскольку соединение совершается при низкой температуре за короткое время, гарантируется минимальное термическое воздействие на полупроводниковый кристалл, чтобы предотвращать ухудшение рабочих характеристик и искажение деталей. Следует отметить, что, в дополнение к вышеупомянутому кремниевому кристаллу, может быть использован полупроводниковый кристалл из различных веществ, таких как SiC или GaN, например.
[0045] Отметим, что поскольку в этом случае слой алюминиевого покрытия, который нанесен на обратную сторону кремниевого кристалла 34, имеет шероховатость Ra поверхности 0,01 мкм, а шероховатость поверхности металла 33 проводки равна 0,05 мкм, хорошее состояние соединения получается с помощью материала прокладки толщиной 25 мкм (Ra/t=0,002, 0,0004). Дополнительно, согласно такому способу можно было бы одновременно связывать многочисленные кристаллы.
[0046] Традиционно для крепления полупроводникового кристалла использовался припой на основе Sn (олова). В этом случае, для того чтобы улучшать смачиваемость припоя, обычным является процесс, в котором за кристаллами осаждают соединяющий электрод, содержащий Ag, методом PVD или т.п. Однако формирование пленки Ag ведет к увеличению стоимости. Наоборот, в настоящем изобретении обратная сторона кристалла отделана алюминием (Al), как описано выше. Таким образом, может быть достигнуто уменьшение стоимости, поскольку Al является недорогим, и скорость осаждения является быстрой. Кроме того, Al не является материалом, подверженным пайке, заделка задней стороны кристалла алюминием в полупроводниковой промышленности, как правило, не используется.
ПРИМЕР
[0047] Ниже будет приведено описание настоящего изобретения в подробностях со ссылкой на примеры.
[1] Связь встык (примеры 1-12, сравнительный пример 1)
[0048] Стыковое соединение или связь проводили между круглыми стержнями, выполненными из алюминиевого сплава.
[1-1] Испытуемый материал
[0049] Как показано на Фиг.5(а), приготовили круглый стержень 5 длиной 15 мм с диаметром 5 мм и другой круглый стержень 6 длиной 25 мм с диаметром 10 мм, каждый из которых состоял из алюминиевого сплава А6061 (основа Al-Mg-S). Здесь, соединяемая торцевая поверхность была подвергнута обработке точением. Стержни были доведены до шероховатости поверхности Ra 0,01 мкм и 2,5 мкм соответственно. Шероховатость каждой поверхности была подтверждена прибором измерения шероховатости со щупом.
[0050] В качестве материалов прокладки приготовили соответственно катаную фольгу из чистого цинка (99,99% Zn) диаметром 8 мм (толщина: 25 мкм, 100 мкм, 300 мкм), фольгу из сплава Al-Mg-Zn толщиной 100 мкм (4,1% Al - 2,5% Mg - 93,4% Zn, точка плавления: 352°C), сплава Ag-Al-Zn (3,28% Ag - 4,19% Al - 92,53% Zn, точка плавления: 389°C), фольгу из сплава Al-Cu-Zn (4,0% Al - 2,0% Cu - 94,0% Zn, точка плавления: 389°C), фольгу из сплава Al-Sn-Zn (0,59% Al - 91,72% Sn - 7,69% Zn, точка плавления: 204°C) и фольгу из сплава Al-Zn (10,8% Al - 89,2% Zn, точка плавления: 385°C). В данном случае эти виды фольги из сплавов получили распылением расплавленного сплава с соответствующими компонентами на валок, который вращается с высокой скоростью, чтобы формировать быстро охлаждающуюся фольгу толщиной примерно 20 мкм, и несколько слоев такой фольги накладывали один на другой, чтобы иметь толщину в 100 мкм.
[1-2] Процесс соединения
[0051] В состоянии, которое показано на Фиг.5(b), прокладочный материал F5 вышеописанного состава и размера располагали между торцевыми поверхностями круглых стержней 5, 6, находящихся под давлением опоры А, А в атмосфере, и впоследствии нагревали до 400-500°C посредством высокочастотной нагревательной катушки S, расположенной вокруг места участка соединения, поддерживая при целевой температуре соединения в течение одной минуты, тем самым получив соединенную структуру. Скорость нагрева была 10°C/секунду. Кроме того, температура соединения измерялась R-термопарой Т, которая была приварена к боковой поверхности поблизости от соединяемой торцевой поверхности круглого стержня 6. Следует отметить, что давление было задано в диапазоне 10-25 МПа посредством опоры А, А, в то время как приложение давления началось при комнатной температуре и было снято после окончания выполнения соединения или стыка.
[1-3] Метод испытания прочности
[0052] Прочность соединения у полученного таким образом стыкового соединения была оценена посредством испытания на разрыв, доступного с помощью универсальной испытательной машины. Скорость испытания при этом составляла 1 мм/минуту. Результаты показаны в Таблице 1 вместе с условиями соединения.
[2] Нахлесточные соединения (примеры 13-19, сравнительный пример 2)
[0053] Были выполнены нахлесточные соединения листовых материалов, выполненных из описанного выше алюминиевого сплава.
[2-2] Испытуемый материал
[0054] Как показано на Фиг.6(а), использовали пластинчатые элементы 7 длиной 56 мм, шириной 15 мм и толщиной 1 мм, выполненные из алюминиевого сплава, аналогичного использованному при соединении встык, и концы двух пластинчатых элементов 7, 7 были перекрыты на 15 мм для соединения. При этом, что касается шероховатости Ra соединяемой поверхности, то множество пластин довели до 0,01 мкм, 0,1 мкм и 0,6 мкм соответственно. Тем же образом, что и описанный выше, шероховатость поверхности была подтверждена измерительным прибором со щупом.
[0055] Материалы прокладки подготовили таким образом, что катаная фольга (толщина 25 мкм, 100 мкм) диаметром 5 мм из чистого цинка (99,99% Zn) и быстро охлажденная лента из сплава Al-Mg-Zn (200 мкм толщиной) были получены аналогичным описанному в примерах 1-12 образом. Кроме того, были подготовлены такие материалы прокладки, у которых плоские листы толщиной 1 мм серии 6000 Al были покрыты Zn (толщина гальванопокрытия 10 мкм) и Mg-Zn (толщина гальванопокрытия: 20 мкм, 3,0% Mg - 97,0% Zn, точка плавления: 364°C) соответственно.
[2-2] Процедура соединения
[0056] Как показано на Фиг.6(b), материал прокладки вышеописанного состава и размера располагали между обоими листовыми материалами 7, 7, и оба листа 7, 7 связывали внахлестку посредством подачи напряжения для нагрева в диапазоне 450-500°C под давлением опоры А, А в атмосфере. При этом нахлесточном соединении использовалась такая опора с плоской торцевой поверхностью диаметром 5 мм с темпом повышения температуры вследствие вызываемого сопротивлением нагрева, равным 5°C/секунду. Другие условия соединения и способы являются по существу теми же, что и использованные при вышеописанном стыковом соединении.
[1-3] Метод испытания прочности
[0057] Прочность соединения у полученных соединений внахлест была оценена посредством испытания прочности на сдвиг, доступного с помощью универсальной испытательной машины. Скорость испытания составляла 2 мм/мин, а расстояние между зажимами было установлено на 53 мм. Результаты показаны в Таблице 1 вместе с условиями соединения.
Figure 00000001
[0059] В сравнительных примерах 1 и 2 в таблице 1, где проводили соединение без использования материала прокладки, соединение фактически не было реализовано. Наоборот, в примерах, в которых между обоими материалами прокладывали материал прокладки, главным образом состоящий из Zn, и вызывали протекание эвтектической реакции с основным материалом Al, было подтверждено, что реализовано крепкое соединение. Кроме того, что касается объема описанных вариантов осуществления, если температура соединения высока при низком давлении, или если толщина материала прокладки чрезмерна относительно шероховатости соединяемой поверхности, была отмечена тенденция к уменьшению прочности соединения.
Идентификатор ссылочных обозначений
[0060] 1, 5, 6, 7 - материал из алюминиевого сплава (материал, выполненный из металла на основе алюминия)
1а - оксидная пленка
2 - материал прокладки
4 - смесь
10 - блок головки двигателя
20 - сепаратор топливного элемента
30 - полупроводниковый компонент
F1, F2, F3, F5, F6 - прокладочный материал

Claims (9)

1. Способ соединения металлических материалов на основе алюминия, включающий:
размещение между двумя упомянутыми материалами прокладки, выполненной из сплава, содержащего в качестве основных компонентов цинк и алюминий; или цинк и магний; или цинк, магний и алюминий; или цинк, медь и алюминий; или цинк, олово и алюминий; или цинк, серебро и алюминий;
нагрев соединяемых материалов до температуры, вызывающей при их сдавливании друг с другом эвтектическую реакцию компонентов прокладки с алюминием соединяемых материалов с получением расплава на границе их раздела; и
вытеснение пленки оксида алюминия вместе с упомянутым расплавом с границы раздела,
при этом выполняется одно или оба из следующих условий: давление при соединении материалов составляет от 5 МПа до 30 МПа, а отношение шероховатости Ra поверхности обоих соединяемых материалов к толщине t материала прокладки составляет от 0,00003 до 0,06.
2. Способ соединения по п.1, в котором прокладку выполняют в форме фольги.
3. Способ соединения по п.1, в котором прокладку выполняют путем нанесения сплава прокладки на по меньшей мере одну из соединяемых поверхностей материалов посредством гальванизации или нанесения порошка из сплава прокладки.
4. Деталь, содержащая два металлических материала на основе алюминия, соединенные способом по любому из пп.1-3, причем оба материала соединены между собой непосредственно или через смесь, содержащую компонент материала прокладки.
5. Деталь по п.4, которая дополнительно содержит участок соединения, на котором оба материала соединены между собой непосредственно или через смесь, содержащую компонент материала прокладки, а также расположенный на внешней периферии участка соединения герметизирующий участок, состоящий из компонента эвтектического расплава и оксидной пленки.
6. Деталь по п.4, в которой цинк сплава прокладки продиффундировал в соединяемую поверхность обоих материалов.
7. Деталь по любому из пп.4-6, которая является раздельно литым блоком головки двигателя.
8. Деталь по любому из пп. 4-6, которая является сепаратором топливного элемента.
9. Деталь по любому из пп.4-6, которая является полупроводниковым компонентом.
RU2013110495/02A 2010-08-31 2011-08-30 Способ соединения металлов на основе алюминия RU2549783C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-193519 2010-08-31
JP2010193519 2010-08-31
PCT/JP2011/069617 WO2012029789A1 (ja) 2010-08-31 2011-08-30 アルミニウム系金属の接合方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013110495A RU2013110495A (ru) 2014-10-10
RU2549783C2 true RU2549783C2 (ru) 2015-04-27

Family

ID=45772871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013110495/02A RU2549783C2 (ru) 2010-08-31 2011-08-30 Способ соединения металлов на основе алюминия

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10556292B2 (ru)
EP (1) EP2612722B1 (ru)
JP (1) JP5527635B2 (ru)
CN (1) CN103079744B (ru)
BR (1) BR112013004959B1 (ru)
MX (1) MX357608B (ru)
MY (1) MY160929A (ru)
RU (1) RU2549783C2 (ru)
WO (1) WO2012029789A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716176C2 (ru) * 2015-05-18 2020-03-06 Тацута Электрик Уайр Энд Кэйбл Ко., Лтд. Припойная соединительная структура и способ пленкообразования
US10926514B2 (en) 2015-12-24 2021-02-23 Tatsuta Electric Wire & Cable Co., Ltd. Solder connection structure and film forming method

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9624137B2 (en) * 2011-11-30 2017-04-18 Component Re-Engineering Company, Inc. Low temperature method for hermetically joining non-diffusing ceramic materials
MX2016000760A (es) 2013-08-01 2016-04-27 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Metodo de soldadura por friccion.
WO2015019677A1 (ja) * 2013-08-09 2015-02-12 日産自動車株式会社 半導体装置の製造方法
CN107107259B (zh) * 2014-12-26 2022-04-01 国立大学法人群马大学 金属构件的接合方法
JP6719176B2 (ja) * 2015-03-30 2020-07-08 株式会社村田製作所 アルミニウム部材の接合方法
JP6681543B2 (ja) * 2016-07-21 2020-04-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 溶接金属部材とその溶接金属部材を有する電池
JP6294537B1 (ja) * 2017-01-20 2018-03-14 三菱アルミニウム株式会社 ろう付け用混合組成物塗料
JP2018184852A (ja) * 2017-04-25 2018-11-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 ピストン
US20190105731A1 (en) * 2017-10-06 2019-04-11 GM Global Technology Operations LLC Hot formed bonding in sheet metal panels
CN107742606B (zh) * 2017-10-30 2024-04-02 桂林电子科技大学 一种键合晶圆的结构及其制备方法
DE112018008009T5 (de) * 2018-09-25 2021-06-17 Mitsubishi Electric Corporation Metallverbindung, verfahren zur herstellung einer metallverbindung, halbleiterbauelement und wellenleiter
WO2021192239A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 三菱電機株式会社 金属接合体、半導体装置、導波管及び被接合部材の接合方法
CN111482686A (zh) * 2020-04-23 2020-08-04 西安工业大学 一种金属焊接方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2262153C2 (ru) * 2002-03-01 2005-10-10 ЭйДжиЭнДжи, ЛЛСи. Бесфлюсовая сборка полупроводниковых изделий размером с кристалл
US20070221631A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 Ruokolainen Robert B Method for joining or repairing metal surface parts

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3121785A (en) * 1961-11-14 1964-02-18 Aluminum Co Of America Fusion-pressure joining of aluminum alloy members
US3811177A (en) * 1969-12-15 1974-05-21 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Process for brazing workpieces of aluminum containing material
US4905887A (en) * 1969-12-15 1990-03-06 Heinz Schoer Process for soldering aluminum containing workpieces
GB1532628A (en) * 1974-11-15 1978-11-15 Ass Eng Ltd Metal bonding method
JPS54133450A (en) * 1978-04-10 1979-10-17 Hitachi Ltd Diffusion bonding method for different kind metal
JPS5557388A (en) * 1978-10-20 1980-04-28 Hitachi Ltd Pressure welding method of aluminum member
US4615952A (en) * 1982-10-29 1986-10-07 Norsk Hydro A.S. Aluminum shapes coated with brazing material and process of coating
JPS6024286A (ja) 1983-07-20 1985-02-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd アルミニウム拡散接合方法
JPS6277932A (ja) * 1985-10-02 1987-04-10 三菱重工業株式会社 アルミニウム製伝熱面
US4979664A (en) * 1989-11-15 1990-12-25 At&T Bell Laboratories Method for manufacturing a soldered article
US5464146A (en) * 1994-09-29 1995-11-07 Ford Motor Company Thin film brazing of aluminum shapes
US5802716A (en) * 1994-09-30 1998-09-08 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method for bonding a valve seat with a cylinder head
JPH09250391A (ja) 1996-03-14 1997-09-22 Yamaha Motor Co Ltd 中空部を有する金属製品の成形方法
JPH11172354A (ja) 1997-12-04 1999-06-29 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 高温はんだ付用Ｚｎ合金
JP3835582B2 (ja) * 1998-01-26 2006-10-18 住友金属鉱山株式会社 高温はんだ付用Ｚｎ合金
GB9811860D0 (en) * 1998-06-02 1998-07-29 Univ Cambridge Tech Bonding
JP2000301355A (ja) * 1999-04-14 2000-10-31 Shinei Sangyo Kk 同種金属部材の共晶圧接方法及び共晶圧接用装置
AUPR622001A0 (en) * 2001-07-06 2001-08-02 Crampton, John Leonard Improved method and apparatus for spreading of aggregate and road building materials
US7451906B2 (en) * 2001-11-21 2008-11-18 Dana Canada Corporation Products for use in low temperature fluxless brazing
US6815086B2 (en) * 2001-11-21 2004-11-09 Dana Canada Corporation Methods for fluxless brazing
WO2003075337A1 (en) 2002-03-01 2003-09-12 Agng, Llc Fluxless assembly of chip size semiconductor packages
JP3928488B2 (ja) * 2002-06-04 2007-06-13 富士電機デバイステクノロジー株式会社 半導体装置およびその製造方法
US7722922B2 (en) * 2003-10-20 2010-05-25 Furukawa-Sky Aluminum Corp. Coating apparatus for an aluminum alloy heat exchanger member, method of producing a heat exchanger member, and aluminum alloy heat exchanger member
US7565996B2 (en) * 2004-10-04 2009-07-28 United Technologies Corp. Transient liquid phase bonding using sandwich interlayers
US7850059B2 (en) * 2004-12-24 2010-12-14 Nissan Motor Co., Ltd. Dissimilar metal joining method
JP4531591B2 (ja) * 2005-03-03 2010-08-25 本田技研工業株式会社 アルミニウム系部材の接合方法
JP4961532B2 (ja) * 2006-07-25 2012-06-27 日産自動車株式会社 異種金属の接合方法及び装置
JP5186796B2 (ja) 2007-04-19 2013-04-24 日産自動車株式会社 異種金属の接合方法及び接合構造
JP5151270B2 (ja) 2007-06-26 2013-02-27 日産自動車株式会社 燃料電池構成部材
CN101530947B (zh) * 2009-04-08 2012-07-04 西安交通大学 一种搅拌摩擦钎焊制备双金属复合板的方法
JP5557388B2 (ja) * 2010-10-15 2014-07-23 株式会社クレハ 網目状構造を有するポリグリコール酸系樹脂多孔質体及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2262153C2 (ru) * 2002-03-01 2005-10-10 ЭйДжиЭнДжи, ЛЛСи. Бесфлюсовая сборка полупроводниковых изделий размером с кристалл
US20070221631A1 (en) * 2006-03-22 2007-09-27 Ruokolainen Robert B Method for joining or repairing metal surface parts

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛАШКО С.В. и др. Пайка металлов, М., Машиностроение, 1988, с.52-53 и с.62-63, с.265-267, табл.37 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716176C2 (ru) * 2015-05-18 2020-03-06 Тацута Электрик Уайр Энд Кэйбл Ко., Лтд. Припойная соединительная структура и способ пленкообразования
US10926514B2 (en) 2015-12-24 2021-02-23 Tatsuta Electric Wire & Cable Co., Ltd. Solder connection structure and film forming method

Also Published As

Publication number Publication date
JP5527635B2 (ja) 2014-06-18
MY160929A (en) 2017-03-31
MX2013001974A (es) 2013-04-03
EP2612722B1 (en) 2020-03-11
WO2012029789A1 (ja) 2012-03-08
JPWO2012029789A1 (ja) 2013-10-28
US20140030634A1 (en) 2014-01-30
CN103079744B (zh) 2016-11-09
BR112013004959A2 (pt) 2016-08-16
EP2612722A4 (en) 2017-03-08
MX357608B (es) 2018-07-17
CN103079744A (zh) 2013-05-01
US10556292B2 (en) 2020-02-11
RU2013110495A (ru) 2014-10-10
EP2612722A1 (en) 2013-07-10
BR112013004959B1 (pt) 2018-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2549783C2 (ru) Способ соединения металлов на основе алюминия
KR101184173B1 (ko) 브레이징용 알루미늄 합금 스트립
CN102089117B (zh) 钎焊铝板材
TWI521651B (zh) 附散熱器之電力模組用基板之製造方法、附散熱器之電力模組用基板及電力模組
JP6003108B2 (ja) 接合方法及び接合部品の製造方法
US9272361B2 (en) Method for joining metal materials
JP5120864B2 (ja) 異種材料の接合方法
KR20160047475A (ko) 접합체의 제조 방법 및 파워 모듈용 기판의 제조 방법
KR20160047474A (ko) 접합체 및 파워 모듈용 기판
EP3587614B1 (en) Laser brazing method and production method for lap joint member
JP6016095B2 (ja) 接合方法及び接合部品
JP2009129983A (ja) 接合体及びその製造方法、並びにパワー半導体モジュール及びその製造方法
KR102061470B1 (ko) Mig 브레이징 방법, 겹치기 이음 부재의 제조방법, 및 겹치기 이음 부재
JP5892306B2 (ja) 接合方法及び接合部品
JP2008137034A (ja) ろう材およびろう付け方法
JP2016027633A (ja) セラミックス／アルミニウム接合体の製造方法、パワーモジュール用基板の製造方法、及び、セラミックス／アルミニウム接合体、パワーモジュール用基板
JP3571905B2 (ja) 放熱装置及びその製造方法
JP2017136643A (ja) ろう材、ろう材金属粉末、及び部材の接合方法
JPH11254127A (ja) 銅とアルミニウムのろう付け法
WO2007108079A1 (ja) 異材接合用溶加材及び異材接合方法
EP3023189B1 (en) Brazing sheet for surface joining
WO2022113436A1 (ja) 接合部材及びその製造方法
JP2012011413A (ja) アルミニウム材の溶接方法
JP2021063263A (ja) 熱交換器用ブレージングシートおよび熱交換器用ブレージングシートの接合構造、並びに、熱交換器
KR20240077311A (ko) 마찰 교반 용접 방법