JPH04313462A - アルミニウムの真空ろう付方法および真空ろう付炉と、真空ろう付用アルミニウムブレージングシート - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｍｇ含有アルミニウム
ろうにて真空ろう付炉中に搬入されたワークのろう付を
行うアルミニウムの真空ろう付方法および炉と、真空ろ
う付用アルミニウムブレージングシートに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、米国特許第３３２１８２８号
や米国特許第３０１５１６７号等を基本技術として、Ｍ
ｇを添加したろう材を芯材にクラッドしたブレージング
シートを用いたアルミニウムの真空ろう付方法が知られ
ている。

【０００３】このろう材中のＭｇは、（１）ブレージン
グシート表面の酸化被膜の破壊、（２）ゲッタ作用によ
るろう付炉中の酸化性の雰囲気（Ｈ２　Ｏ，Ｏ２　）の
除去、および（３）還元作用を期待して添加されている
。

【０００４】ところが、このＭｇは、真空ろう付に不可
欠な一方で、ろう付炉中に蒸着し、機械的な不具合を起
こすという問題があった。また、炉中に蒸着したＭｇに
吸着されたＨ２　Ｏがろう付中に脱離してろう付品質を
低下さるという問題もあった。

【０００５】そこで、炉体の内部に遮熱板によって囲ま
れた加熱室を設け、ワークをこの加熱室内に搬入すると
共に、排気・加熱工程中において、炉内温度がＭｇの蒸
発する温度に達した場合には、加熱室のガス流通口を遮
蔽部材によって閉じ、蒸発したＭｇが炉体内に飛散しな
いようにした特開昭６３−５２７６４号の提案がある。

【０００６】この提案の技術によって、炉内のＭｇ飛散
による汚損の問題を解決することができた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】こうした従来のアルミ
ニウムの真空ろう付方法において、ブレージングシート
にクラッドするろう材に添加されるＭｇの量は通常１．
２〜２重量％であった。一方、資源の有効利用の観点か
ら、このＭｇ添加量を低下させることが望まれている。

【０００８】ところが、Ｍｇ添加量を低下させると、酸
化被膜破壊作用やゲッタ作用や還元作用といったＭｇを
添加するそもそもの目的に対応する作用が十分でなくな
るという問題がある。

【０００９】上述の特開昭６３−５２７６４号によれば
、一見、Ｍｇの高密度化が期待でき、Ｍｇ含有量を低下
してもよい様に思われる。しかし、そもそもこの公報記
載の技術は、Ｍｇ蒸着による炉内汚損の問題を解決する
ことが目的であることから、炉内温度がＭｇ蒸着による
汚損の始まる蒸発開始温度に達した時に加熱室のガス流
通口を閉鎖する条件となっていたため、Ｍｇの高密度化
が期待できたとしても、加熱室内の水蒸気量が多ければ
Ｍｇがゲッタ作用を発揮しても水蒸気が残余し、ろう付
が十分できなかった。

【００１０】つまり、従来はＭｇの高密度化は図られて
いたものの、Ｍｇ含有量を低下させるためにはどうした
らよいかという対策は何等なされていなかったのである
。本発明は、ろう材中のＭｇ添加量を低下させても、酸
化被膜破壊作用やゲッタ作用や還元作用を十分に発揮す
ることのできるアルミニウムの真空ろう付方法を提供す
ることを第１の目的として完成された。

【００１１】また、かかる真空ろう付方法を実施するに
適し、効率よく真空ろう付けを行うことのできるアルミ
ニウムの真空ろう付炉を提供することを第２の目的とし
て完成された。

【００１２】さらに、こうした新規なアルミニウムの真
空ろう付方法において使用するに最適の真空ろう付用ア
ルミニウムろうを芯材の表面にクラッドしたブレージン
グシートを提供することを第３の目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】かかる第１の目
的を達成するために、所定量のＭｇを含有するアルミニ
ウムろうにて真空ろう付炉中に搬入されたワークのろう
付を行うアルミニウムの真空ろう付方法において、真空
ろう付炉の炉内圧力が所定の高真空に達した後、炉内温
度が前記Ｍｇ含有アルミニウムろうの固相線の温度以上
の所定値を越える前に、炉内における前記ワークの周囲
所定範囲の気体の流通を制限することを特徴とする請求
項１記載の発明を完成した。なお、所定の高真空とは、
炉内圧力と炉内の水蒸気量との関係から定まり、概ね１
×１０−４Ｔｏｒｒ以下の高真空をいう。

【００１４】この請求項１記載の発明の作用を説明する
前に、アルミニウムの真空ろう付におけるろう材の挙動
等について説明する。こうしたアルミニウムろうに含有
されるＭｇは、温度約５００℃以上、圧力約０．７８Ｔ
ｏｒｒ以下の真空加熱で気化する性質を有している。こ
の気化が最も盛んになるのはアルミニウムろうの固相線
の温度近傍である。

【００１５】この固相線の温度は、Ｍｇの添加量によっ
て変化する。一例として、一般的なアルミニウムろうで
あるＡｌ−１０％Ｓｉ合金にＭｇを添加したＭｇ含有ア
ルミニウムろうの状態図を図１に示す。この図において
、点Ａ，Ｂを結ぶ曲線と点Ｂ，Ｃ，Ｄを結ぶ直線が固相
線である。図示の様に、Ｍｇ添加量が０．８５重量％以
上の場合は固相線の温度が５５５℃となり、添加量が０
．８５重量％より少なくなるに従って固相線の温度が上
昇し、無添加の場合は５７７℃となる。

【００１６】ここで、例えば従来からアルミニウムの真
空ろう付に用いられているＭｇ添加量が１．２重量％の
Ｍｇ含有アルミニウムろうについて炉の昇温状況とＭｇ
の蒸発の関係を考察してみる。この１．２重量％のＭｇ
を含有したアルミニウムろうでは、炉内温度が約５００
℃に達した辺りからＭｇの蒸発が始まり、５５５℃（固
相線の温度）に達するとＭｇ蒸発が盛んになり、約５６
０℃〜５７０℃で蒸発がピークを迎え、その後さらに昇
温するに従って蒸発量が減少するという挙動を示すとい
うことが考察される。

【００１７】一方、Ｍｇのゲッタ作用は化１，化２に示
す様な反応である。

【００１８】

【化１】

【００１９】

【化２】

【００２０】真空ろう付においては、化１に示したＨ２
　Ｏに対するゲッタ作用が特に重要である。それは、圧
力が１０−９Ｔｏｒｒ以上では、真空ろう付炉内の壁面
等に吸着されていた水分が脱離し、真空中の主成分がＨ
２　Ｏとなっているからである。

【００２１】このＨ２　Ｏに対するゲッタ作用はさらに
、真空ろう付雰囲気中のＨ２　Ｏを除去するゲッタ作用
「雰囲気ゲッタ作用」と、固相線の温度以上において発
生した溶融したろう材が再酸化してその流動性が失われ
ることを防ぐゲッタ作用「再酸化防止ゲッタ作用」とに
分けることができる。

【００２２】従って、まずＨ２　Ｏが十分に少ないろう
付雰囲気を実現し、効率のよい雰囲気ゲッタ作用を発揮
させる条件を整えることが望ましい。一方、炉内温度が
固相線の温度に達するとろう材中に液相が出現してくる
ことから、再酸化防止ゲッタ作用を効率よく発揮させる
ために、ワーク近傍の雰囲気中のＭｇ密度を高くするこ
とが望ましい。

【００２３】請求項１記載の発明における炉内圧力が所
定の高真空に達した後という気体流通制限のための第１
の条件は、雰囲気中のＨ２　Ｏの量を十分に少なくして
雰囲気ゲッタ作用を効率よく実現するための条件である
。 また、炉内温度がＭｇ含有アルミニウムろうの固相線の
温度以上の所定値を越える前という第２の条件は、ろう
材中のＭｇが雰囲気中に盛んに蒸発して高密度のＭｇ雰
囲気となり、再酸化防止ゲッタ作用を効率よく実現する
ための条件である。

【００２４】この様な二つの条件を満足する場合に炉内
におけるワークの周囲所定範囲の気体の流通を制限する
という構成を採用したことにより、請求項１記載の発明
によれば、固相線の温度以上における良好な再酸化防止
ゲッタ作用を実現することができるのである。

【００２５】ここで、もし、炉内温度に関する第２の条
件だけに基づいて炉内における気体の流通を制限したと
すると、ワークの周囲所定範囲の雰囲気中のＨ２　Ｏ量
が十分に低下しておらず、雰囲気中Ｍｇ量が高密度にな
ったとしても多量のＭｇを雰囲気ゲッタ作用に振り向け
なければならず、十分な再酸化防止ゲッタ作用が発揮で
きなくなるおそれがある。また、雰囲気ゲッタ作用自体
が不十分なものとなる場合もある。

【００２６】一方、第１の条件は満足するものの、第２
の条件を満足せずに、固相線の温度を相当に越えた後に
気体の流通を制限したのでは、ワークの周囲所定範囲の
雰囲気中の高密度のＭｇ雰囲気を形成することができな
くなって、やはり十分な再酸化防止ゲッタ作用を発揮で
きなくなる。

【００２７】この様に、この圧力と温度の二つの条件は
、いずれかが満たされないと多量のＭｇ蒸気を雰囲気中
に含まなければ十分な再酸化防止ゲッタ作用を発揮させ
ることができなくなり、結局は、ブレージングシートに
クラッドしたろう材中に１．２重量％以上のＭｇを含有
させておかなければならないという結果を招くのである
。

【００２８】これに対し、請求項１記載の発明によれば
、ワークの周囲所定範囲内の雰囲気中では、Ｈ２　Ｏは
十分に少なくすることができ、Ｍｇは十分に多くするこ
とができるから、ろう材中には再酸化防止ゲッタ作用に
必要な最小限のＭｇを含有させておくだけでよくなる。 従って、Ｍｇ含有量が１．２重量％未満のろう材による
真空ろう付を可能にすることができるのである。

【００２９】なお、実際に工業化する際には、上述の第
２の条件を固相線の温度近傍にするとよい。また、加熱
パターンは、炉内圧力が第１の条件である高真空に達す
る前に固相線の温度を大幅に越えないようにすることが
必要である。そして、気体流通を制限する以前の排気条
件として、炉のコンダクタンスを大きくし、急速に排気
することのできる条件を設定するとよい。

【００３０】ところで、ろう材の表面には酸化被膜が形
成されている。真空ろう付においては、この酸化被膜直
下に形成されるＭｇＯまたはＡｌ２　Ｏ３　の微結晶が
成長することで、被膜にマイクロクラックが生成される
。なお、ＭｇＯの微結晶は、ろう材中を体積拡散してく
るＭｇによって酸化被膜直下に形成される。

【００３１】一方、ろう材の温度が固相線に達するとま
ず、ろう材の結晶粒界から液相が出現する。そして、こ
の液相がろう材表面まで達すると、液相と固相との線膨
張係数の違いや、Ｍｇが気化するに伴う体積膨張の結果
として、先にろう材表面に生成したマイクロクラックが
拡大してクラックとなる。

【００３２】ところで、ろう材中に含有されているＭｇ
は、固体中を拡散すると共に液相中をも拡散し、ろう材
表面に達し、ろう付雰囲気中に存在するＨ２　Ｏ分子に
衝突され、化１の反応をし、上述した雰囲気ゲッタ作用
を引き起こすことになる。この雰囲気ゲッタ作用は、ろ
う材表面にクラックが発生し、さらにろう材の液相が出
現し始めると盛んになる。

【００３３】従って、効率のよい雰囲気ゲッタ作用を発
揮させるためには、ろう材の表面における酸化被膜の破
壊を低温化することが望ましい。そこで、請求項１記載
の構成に加えて、さらに、真空ろう付炉内へ前記ワーク
を搬入するより前に、熱処理によって前記Ｍｇ含有アル
ミニウムろう中のＭｇ２Ｓｉの粒子径を微細化させる粒
径微細化工程を実行することを特徴とする請求項２記載
のアルミニウムの真空ろう付方法の発明を完成した。

【００３４】この粒径微細化工程においては、Ｍｇ２　
Ｓｉ粒子の核発生を増大し、析出物の成長を低減するこ
とによりＭｇ２　Ｓｉの粒子径を小さくする手法を採用
するとよい。具体的には、通常のろう材の製造時に均質
化を目的として実施される均質化工程（ソーキング）に
おいて、ソーキング温度を低温にし、かつ短時間にした
熱処理をすればよい。

【００３５】ろう付過程における昇温により、Ｍｇ２　
Ｓｉ粒子は、その表面から周囲のＡｌと反応しながら分
解していく（化３）。

【００３６】

【化３】

【００３７】請求項２記載の発明によれば、その粒径微
細化工程にてＭｇ２　Ｓｉの粒子径を小さくすることに
より、Ｍｇ２　Ｓｉ粒子全体のトータルとしての全表面
積を増大させることができる。表面積が増大するという
ことは、結果として化３の反応速度、即ちＭｇ２　Ｓｉ
の分解速度を増大させることになる。

【００３８】この様に、請求項２記載の発明によれば、
Ｍｇ２　Ｓｉの粒子径を小さくすることにより、より低
温から大量のＭｇを拡散させることができる。そして、
酸化被膜の破壊の低温化と、雰囲気ゲッタ作用の開始の
低温化とを図ることができるのである。

【００３９】なお、粒径微細化工程においては、Ｍｇ２
　Ｓｉの粒子径が代表値にて５μｍ以下になる様に調整
すると特によく、代表値２μｍ以下に調整するとさらに
よい。ところで、酸化被膜の破壊の低温化だけではなく
、破壊の進行の迅速化を図ることも、少ないＭｇ含有量
にて良好な真空ろう付を行うに有効である。勿論、破壊
の低温化と破壊進行の迅速化とを両方行うことができる
ならばより優れた作用を発揮する。

【００４０】こうした観点から、請求項１または請求項
２記載の構成に加えて、真空ろう付炉内へ前記ワークを
搬入するより前に、エッチング処理によって前記Ｍｇ含
有アルミニウムろうの表面の酸化被膜を薄くする酸化被
膜薄膜化工程を実行することを特徴とする請求項３記載
の発明をも完成した。

【００４１】上述の様に、酸化被膜の直下にＭｇＯまた
はＡｌ２　Ｏ３　の微結晶が成長し、これが酸化被膜を
押し、酸化被膜にマイクロクラックが発生することでろ
う材の酸化被膜の破壊が開始する。従って、破壊すべき
酸化被膜が薄ければ、酸化被膜の破壊が容易になる。そ
の最も有効な手法として、ＮａＯＨの希釈液などの弱ア
ルカリによるエッチング処理をあげることができる。

【００４２】このエッチング処理については、ろう材（
ブレージングシート）の製造段階において最終焼鈍の直
前に実行する洗浄の際に、洗浄液を適宜選択することに
よって洗浄時にエッチングをも実行する様にすればよい
。勿論、洗浄とは別工程にてエッチング処理を行うこと
としてもよい。

【００４３】また、エッチング処理はろう付の前に完了
していればよいから、例えば、ろう付部品のプレスなど
の加工の後、部品毎に洗浄する際に洗浄液の選定によっ
てエッチングを行うこととしてもよい。なお、部品毎で
はなく、部品同士を組み付けながら洗浄し、または部品
の組み付けが完了した形で洗浄工程または独立の工程に
おいてエッチングを行うこととしてもよい。

【００４４】なお、酸化被膜薄膜化工程における薄膜化
の目標としては、酸化被膜の厚さが１００オングストロ
ーム（Å）未満になる様にするとよい。また、このエッ
チング処理においては、次の点にも注意することが望ま
しい。

【００４５】それは、エッチングをし過ぎてろう材中に
析出しているＳｉ粒子がろう材表面に露出しない様にす
るということである。この様な注意が必要な理由は、ろ
う材の表面にＳｉ粒子が露出して来ると、その周りでは
ろう材中のＳｉ濃度が高くなり、固相線が上昇し、その
結果、ろう材の流動性が阻害されるからである。

【００４６】一方、本発明者らは、第２の目的を達成す
るために、所定量のＭｇを含有するアルミニウムろうに
てろう付されるワークが搬入される炉体と、該炉体内の
圧力が所定の高真空に達したことを推定または検知する
高真空達成検知手段と、前記炉体内の温度が前記Ｍｇ含
有アルミニウムろうの固相線の温度近傍の所定値に達し
たことを推定または検知する固相線の温度達成検知手段
と、前記高真空達成検知手段によって炉内圧力が高真空
に達しことが推定または検知され、かつ前記固相線の温
度達成検知手段によって炉内温度が前記固相線の温度近
傍の所定値に達したことが推定または検知された場合に
、前記炉体内における前記ワークの周囲所定範囲内の気
体の流通を制限する気体流通制限手段とを備えたアルミ
ニウムの真空ろう付炉という請求項４記載の発明をも完
成した。

【００４７】ここで、高真空達成検知手段は、圧力セン
サによる実測値により高真空の達成を検知する構成とし
てもよいし、真空排気の開始からの時間計測等を行い、
炉の容積や排気能力等を考慮して高真空の達成を推定す
る構成としてもよい。

【００４８】また、固相線の温度達成検知手段は、温度
センサによるワークの昇温状態の実測値により固相線の
温度の達成を検知する構成としてもよいし、加熱の開始
からの時間計測等を行い、伝熱特性等を考慮して固相線
の温度の達成を推定する構成や、ろう付炉内の雰囲気を
質量分析計などによってモニタリングし、そのパターン
によってワークの温度を推定する構成などにしてもよい
。

【００４９】質量分析計によるモニタリングの例を図２
に示す。これは、０．８重量％のＭｇを含有するＡｌ−
１０％Ｓｉ合金ろうをクラッドしたブレージングシート
を実験炉中に配設し、質量分析した結果を、ろう材の温
度を横軸にとって示したものである。図示の様に、ろう
材の温度が固相線に達すると、Ｍｇの気化によって炉内
にＭｇが充満してくる。他方、このＭｇの雰囲気ゲッタ
作用によって、炉内のＨ２　ＯはＨ２　に変化していく
。従って、ろう材の温度が固相線に達する辺りで炉内の
Ｈ２　Ｏが減少し、変わりにＨ２　が増大してくる。こ
の現象から分かるように、質量分析によってＨ２　の増
加を捉えることで、炉内温度が固相線の温度に到達した
ことを推定または検知することができるのである。

【００５０】気体流通制限手段は、ろう付炉と真空ポン
プとの間にシャッタなどの開閉扉を設けたり、排気制御
バルブ等を設けるなどの構成を採用し、シャッタやバル
ブを閉鎖することによって、ワークの周囲所定範囲にお
ける気体の流通を制限する構成とすることができる。

【００５１】この請求項４記載の発明によれば、炉内圧
力が高真空で、かつ炉内温度が固相線の温度に達した状
態で気体流通制限手段を作動させる構成としたから、ろ
う付の際に、ワークの近傍所定範囲はＨ２　Ｏが十分に
少なく、かつＭｇが高密度となり、雰囲気ゲッタ作用や
再酸化防止ゲッタ作用や酸化被膜破壊作用といったＭｇ
の作用を効率よく発揮させることができる。従って、ア
ルミニウムろう中に含有すべきＭｇ量を低減させること
ができる。

【００５２】また、高真空達成後に固相線の温度に達し
た時点で、気体流通制限手段を作動させるという構成で
あるから、炉体内の圧力が高真空に達するより前に炉体
内の温度が固相線の温度に達してしまわない様に排気の
開始時期や加熱の開始時期を調整すべきであることはい
うまでもない。

【００５３】なお、気体流通制限手段による気体の流通
制限をしない状態においては排気に対するコンダクタン
スが大きくなり、かつ気体の流通制限をした状態では排
気に対するコンダクタンスが非常に小さくなる様にして
おくと、排気の迅速化とＭｇの高密度化とを達成するの
に都合がよい。

【００５４】また、この真空ろう付炉においては、気体
の流通を制限された範囲内に、４００℃以下の低温部分
が残存しない様にしておくことが望ましい。即ち、ヒー
タ等の配置を工夫するなどして、ろう付炉内のＭｇが閉
じ込められた領域は、全て高温の炉壁や遮蔽板や扉など
で閉鎖されることとなる炉体構造を採用することが望ま
しいのである。これは、炉壁などに低温部分があると、
気化したＭｇがここに付着してしまうから、これを防止
するためである。

【００５５】さらに、本発明者らは、第３の目的を達成
するために、Ｍｇ含有量が１．２重量％未満であって、
かつ含有されるＭｇの内のＭｇ２　Ｓｉの粒子径が代表
値で５μｍ以下に調整された真空ろう付用アルミニウム
ろうをクラッドしたブレージングシートの構成からなる
請求項５記載の発明と、Ｍｇ含有量が１．２重量％未満
であって、かつ表面の酸化被膜厚さが１００Å未満とさ
れた真空ろう付用アルミニウムろうをクラッドしたブレ
ージングシートの構成からなる請求項６記載の発明とを
完成した。

【００５６】従来より一般に使用されているブレージン
グシートにクラッドしてあるＭｇ含有アルミニウムろう
においては、Ｍｇ２　Ｓｉの粒子径が８〜１５μｍであ
るのに対し、請求項５記載の真空ろう付用アルミニウム
ろうは、Ｍｇ２　Ｓｉの粒子径が十分に小さくなってい
る。 従って、ろう付における昇温時にＭｇの拡散性が良く、
酸化被膜の破壊を低温化することができる。この結果、
Ｍｇの含有量が１．２重量％未満と少なくても、ゲッタ
作用等について、Ｍｇ含有量が１．２重量％以上のもの
に劣ることがない。

【００５７】一方、従来より一般に使用されているブレ
ージングシートにクラッドしてあるＭｇ含有アルミニウ
ムろうにおいては、表面の酸化被膜の厚さが１００〜５
００Å程度であったのに対し、請求項６記載の真空ろう
付用アルミニウムろうは、酸化被膜の厚さが十分に小さ
くなっている。従って、ろう付の際の酸化被膜の破壊を
迅速化することができる。この結果、Ｍｇの含有量が１
．２重量％未満と少なくても、ゲッタ作用等について、
Ｍｇ含有量が１．２重量％以上のものに劣ることがない
。

【００５８】そして、これら請求項５または請求項６記
載の真空ろう付用アルミニウムろうをクラッドしたブレ
ージングシートによれば、ろう付における品質の低下を
招くことなく、資源の節約をすることができるのである
。なお、これら請求項５または請求項６記載の真空ろう
付用アルミニウムろうをクラッドしたブレージングシー
トは、特に請求項１記載の真空ろう付方法に適用すると
その作用・効果を極めて良好に発揮することができる。

【００５９】

【実施例】次に、本発明を適用した実施例を説明する。 図３，図４は、実施例として採用した真空ろう付炉１を
示している。

【００６０】真空ろう付炉１は、ろう付中は全体が高温
に保持される構造になっており、ワーク３が搬入される
炉体５と、この炉体５と連結された真空ポンプ７と、炉
体５と真空ポンプ７との間に配設されて排気口９を開閉
するシャッタ１１とを備えている。

【００６１】シャッタ１１は、モータ１３にて駆動され
、開閉動作を行う。このモータ１３は、制御装置１５か
らの駆動指令を受けて動作する。制御装置１５は、制御
部１５ａと、記憶部１５ｂと、入出力部１５ｃとを備え
ている。そして、入出力部１５ｃを介してモータ１３，
真空ポンプ７および炉体５に配設されたヒータ１７と連
結されている。

【００６２】また、炉体には圧力センサ１９と温度セン
サ２１とが配設されている。これらのセンサ１９，２１
も、制御装置１５の入出力部１５ｃに連結され、炉内圧
力と炉内温度とをモニタリングできる様にも構成されて
いる。

【００６３】制御装置１５の制御部１５ａは、記憶部１
５ｂに記憶した制御プログラムに基づいて入出力部１５
ｃから真空ポンプ７，ヒータ１７およびモータ１３への
制御信号を出力する。この制御プログラムの内容は、炉
体５の圧力が炉内水蒸気量が十分に少なくなる所定の高
真空状態に達し、かつ炉内温度が５００℃以上の所定値
に達したらモータ１３を駆動してシャッタ１１を閉鎖し
、その後は炉体５のワーク３近傍の所定範囲における排
気を制限するというもので、時間の経過と共に順次工程
を実行する様になっている。

【００６４】なお、圧力の到達や温度の到達は、予め炉
体５の排気コンダクタンスや伝熱特性やワーク３の伝熱
特性等を考慮してチャート化しておき、真空ポンプ７の
駆動開始からの経過時間により圧力を推定し、ヒータ１
７の駆動開始からの経過時間により温度を推定すること
により検知することとしている。

【００６５】また、シャッタ１１の閉鎖条件としての温
度は、ワーク３においてブレージングシートにクラッド
して使用されるろう材の固相線の温度であって、図１に
示した様な状態図に基づいて、ろう材中のＭｇの含有量
に対応して決定され、プログラミングされる。

【００６６】プログラムの一例を図５にて説明する。こ
れはＭｇ含有量が０．６重量％のＡｌ−１０％Ｓｉ合金
ろうのクラッド材を真空加熱した場合のＭｇ気化とＨ２
　Ｏの減少の様子を示した質量分析結果（記号（ｂ）を
付した図示実線）と、同じクラッド材を用いろう付を実
施する場合の炉内圧力とワーク温度のプログラムとを示
した図である。

【００６７】プログラムでは、まず真空ポンプ７を駆動
して炉内の排気を開始し、炉内圧力が８×１０−５Ｔｏ
ｒｒに達した時点でヒータ１７を駆動して昇温を開始し
、０．６重量％のＭｇを含有するＡｌ−１０％Ｓｉ合金
ろうの固相線の温度である５６５℃に到達した時にモー
タ１３を駆動してシャッタ１１を閉鎖するという手順で
制御を実行した。

【００６８】なお、質量分析結果においては、比較のた
めに１．２重量％のＭｇを含有するＡｌ−１０％Ｓｉ合
金ろうのクラッド材を真空加熱した場合のＭｇ気化とＨ
２　Ｏの減少の様子を示した質量分析結果も併せて示し
ている（記号（ａ）を付した図中一点鎖線）。

【００６９】Ｍｇを０．６重量％添加したろう材の質量
分析結果によれば、ろう材が固相線の温度５６５℃に達
すると、Ｍｇの気化量が急増する。また、炉中のＨ２　
Ｏが十分に減少している。したがって、このタイミング
に併せて、即ち、ワークの温度がろう材の固相線の温度
に達したとき、シャッタを閉じ、ろう付炉中の排気を制
限し、ろう付炉中のＭｇを充満させることができる。図
７に、排気を制御した場合の炉内の質量分析結果を示す
。 シャッタを閉じることにより、Ｈ２　の量が急増してい
る。これは、ろう付炉雰囲気内のＭｇ量が増加し、ゲッ
タ作用により、Ｈ２　Ｏが急速に除去されていることが
わかる。

【００７０】次に、本発明の有効性を確認するために、
Ｍｇ含有量を１．０重量％未満に調整し、また、ろう材
中のＭｇ２　Ｓｉの粒子径を微細化し、あるいは表面の
酸化被膜を薄膜化した種々のろうがクラッドされたブレ
ージングシートを用いて、図６に示す排気・加熱条件に
てろう付を行い、それぞれのフィレット長さを計測して
評価を行った。加熱条件は図６のパターンで一定とし、
ワークの温度が夫々のブレージングシートにクラッドし
たろう材の固相線の温度に達したところでシャッタを閉
じた。

【００７１】まず、使用したブレージングシートにクラ
ッドしたＡｌ−１０％Ｓｉ合金ろう材について説明する
。各ろう材のＭｇ含有量と、Ｍｇ２　Ｓｉの粒子径と、
酸化被膜の厚さとを表１に示す。

【００７２】

【表１】

【００７３】ここで、Ｍｇ２　Ｓｉ粒子径の微細化につ
いては、ろう材製造工程において、ソーキング工程で、
均質化を実施するとともに、微細化を行うよう、条件を
設定する。ここでは、ソーキング温度を低温に抑え、ま
たソーキング時間を短くし、Ｍｇ２　Ｓｉの核生成を抑
え、かつ粒子の成長時間を抑えるようにする。

【００７４】また、酸化被膜の薄膜化処理については、
ＮａＯＨを希釈し、ブレージングシートの最終焼鈍の前
に洗浄を行うことによりろう材の表面をエッチングする
処理として行った。なお、この際に、ろう材の表面に、
ろう材中の析出物であるＳｉが露出しない様に注意した
。つまり、洗浄によるエッチングが強エッチングとなら
ない様に注意した。

【００７５】次に、図６の排気・加熱条件を説明する。 排気は、最初の１０数分を「荒引」とし、その後３０数
分経過までをシャッタ１１を開放した状態での「本引」
として炉内圧力を５×１０−５Ｔｏｒｒまで低下させ、
その後約５０分経過時点までシャッタ１１を閉鎖しての
「本引」を継続し、以後排気を停止して炉の開放とした
。

【００７６】この間、加熱については、排気と共に開始
し、シャッタ１１の閉鎖時点で、各ろう材に応じた固相
線の温度に到達する様に加熱し、排気の停止時点で加熱
を停止することとした。

【００７７】この排気・加熱条件でろう材ＮｏＣ〜Ｊを
クラッドしたブレージングシートについてろう付を行い
、フィレット長さを計測した結果を図８に示す。なお、
ろう材ＮｏＡ，Ｂについては、排気中のシャッタ１１の
閉鎖は行わない条件での結果を示す。

【００７８】ろう材ＮｏＣ〜Ｈは、Ｍｇ含有量が１．０
重量％未満であるにも拘らず、いずれも２．５ｍｍ以上
のフィレット長さのろう付となっており、満足のいくも
のであった。このことから、高真空達成後であり、固相
線の温度近傍に達した時点でシャッタ１１を閉鎖すると
いう実施例の排気制御により、Ｍｇ含有率の低いろう材
でも良好なろう付が可能であるということが分かった。

【００７９】また、ろう材ＮｏＣとＥ（またはＤとＦ）
を比較すると分かる様に、Ｍｇ２　Ｓｉ粒子径の微細化
処理を行ったものの方が、微細化処理を行わないものよ
りもフィレット長さが大きくなった。さらに、ろう材Ｎ
ｏＣとＤを比較すると分かる様に、酸化被膜の薄膜化処
理を行ったものの方が、薄膜化処理を行わないものより
もフィレット長さが大きくなった。

【００８０】これらのことから、排気制御に加えて、Ｍ
ｇ２　Ｓｉの粒径微細化処理または酸化被膜の薄膜化処
理を施すと、さらにＭｇの含有率を低下させても良好な
ろう付性を得ることが可能であることが分かった。勿論
両処理を実施すればなおよいということも分かった。

【００８１】実際、０．３重量％と０．４重量％のＭｇ
を含有するろう材をクラッドしたブレージングシートに
ついて、Ｍｇ２　Ｓｉ粒子径の微細化処理と酸化被膜の
薄膜化処理の両方を行ない、かつ排気制御を行なった結
果、フィレット長さが２．５ｍｍを越え、またろう付品
質が良好であることがわかった。

【００８２】実際、表１の材料のうち、Ａ，Ｆ，Ｇ，Ｉ
，Ｊについて検討したが、そのろう付部の静圧強度等は
表２に示すように良好であった。なお、排気制御「有」
のもののシャッタ閉鎖時の炉内圧力の条件は２×１０−
５Ｔｏｒｒであり、炉内温度の条件は各ろう材について
の固相線の温度とした。

【００８３】

【表２】

【００８４】この様に、Ｍｇ２　Ｓｉの粒子径を代表値
で２μｍとし、酸化被膜厚さを８０Åとし、排気制御を
行うことにより、Ｍｇ含有量が０．３重量％のもの（ろ
う材ＮｏＷ）においても十分な静圧強度が得られた。

【００８５】次に、これら排気制御、Ｍｇ２　Ｓｉ粒子
径の微細化処理および酸化被膜の薄膜化処理が、Ｍｇ含
有率が１．２重量％以下のろう材について有効であるこ
とを他の実験で確認した結果を説明する。

【００８６】この実験では、図９に示すように、実験炉
である真空ろう付炉３０の中に蓋３１をしたビーカ３３
を配設し、このビーカ３３をろう付炉に見立て、またこ
のビーカ３３の中にワークに見立てたろう付モデル３５
を入れる。ろう付モデル３５は各種ろう材をクラッドし
たブレージングシートをプレス成形して作られている。 実験では容量１．２リットルのビーカ３３を用いた。ビ
ーカ３３の外径はφ１１５ｍｍである。蓋３１には（Ａ
）φ２０ｍｍの孔３７を開けたものと（Ｂ）φ１１５ｍ
ｍの孔を開けたもの（蓋なし）とを用意した。実験は炉
３０内及びビーカ３３内の圧力を５×１０−５Ｔｏｒｒ
にするまで十分に排気を行ない、その後に、加熱を開始
した。従って、この実験では、排気制御を行わない条件
に相当するものとして（Ｂ）φ１１５ｍｍの排気孔から
排気を行なった「排気無制御条件」と、排気制御を行う
条件に相当するものとして、（Ａ）φ２０ｍｍの排気孔
から排気を行なった「排気制御条件」とを採用して比較
を行なった。なお、ろう付モデル３５には熱電対３９を
配設し、これの出力を温度測定器４１にてモニタリング
すると共に、質量分析計４３にてビーカ３３内の質量分
析を行なった。

【００８７】まず、表３に示すＭｇ含有率を０．８重量
％とした二種類のＡｌ−１０％Ｓｉ合金のろう材（Ｎｏ
ＫとＮｏＬ）をクラッドしたブレージングシートを用意
し、ろう材ＮｏＫをクラッドしたブレージングシートに
ついては上述の「排気無制御条件」で、ろう材ＮｏＬを
用いたブレージングシートについては上述の「排気制御
条件」で実験を行い、このときの炉内の質量分析による
Ｍｇ量の比較をした。その結果を図１０に示す。

【００８８】

【表３】

【００８９】図１０から明らかな様に、「排気制御」の
有無により、固相線の温度を越える辺りからビーカ内の
Ｍｇ量に大きな差が生じていることが分かる。なお、ろ
う材ＮｏＫとＬでは、排気の条件以外に、Ｍｇ２　Ｓｉ
粒子径が大きく異なる点等がある。そこで、さらに図１
１に示す様に、ろう材ＮｏＮ〜Ｒをクラッドしたブレー
ジングシートを用意し、ろう付試験を行い、フィレット
長さを比較した。なお、各ブレージングシートにクラッ
ドされたろう材のＭｇ含有量と、Ｍｇ２　Ｓｉ粒子径と
、酸化被膜厚さおよび排気条件は、図中に記載した。な
お、酸化被膜薄膜化処理においては、エッチング回数を
２回として通常レベル（１００〜５００Å）に比べて極
めて薄いものを得た。

【００９０】まず、ろう材ＮｏＮとＯとを比較すると、
排気無制御条件下ではＭｇ含有量が１．２重量％未満の
ろう材では十分な品質のろう付ができないという従来の
問題点が容易に理解できる。

【００９１】次に、ろう材ＮｏＯとＰとを比較すると、
排気制御条件を付加することによってＭｇ含有量が０．
８重量％以下のろう材についても十分なろう付品質を確
保することができるということが理解できる。

【００９２】また、ろう材ＮｏＰとＱとを比較すると、
排気制御条件に加えて、Ｍｇ２　Ｓｉ粒子径の微細化を
行うことでさらにろう付品質の向上を図ることができる
ということも理解できる。

【００９３】さらに、ろう材ＮｏＱとＲとを比較すると
、酸化被膜がより薄いほどろう付品質の向上を図ること
ができるということも理解できる。以上の種々の実験の
結果、高真空に達した後に炉内を（少なくともワーク近
傍の所定範囲において）気体の流通が制限される状態に
排気を制御することにより、Ｍｇ含有率が１．２重量％
以下のアルミニウムろうをクラッドしたブレージングシ
ートでも良好な品質のろう付を実施することができると
いうことが分かった。

【００９４】また、この排気制御に加えて、ろう材中の
Ｍｇ２　Ｓｉ粒子径の微細化および／またはろう材表面
の酸化被膜の薄膜化をも行うことによって、同じＭｇ含
有量のアルミニウムろうをクラッドしたブレージングシ
ートにおいても一層のろう付品質の向上が図れるという
ことが分かった。

【００９５】なお、ろう材ＮｏＫ〜Ｒをクラッドしたブ
レージングシートについて行った実験では、最初から排
気が制限された状態の炉で圧力が高真空に達した後に加
熱するという手法を採用した。このような処理法は、処
理に時間がかかり、サイクルタイムを長くするため、工
業化には適さない。

【００９６】しかし、図３および図４に示した様な装置
を用いて、図５または図６に例示した様に、高真空に達
した後に排気を制限するという手法を採用すれば、工業
化において処理時間の長時間化等を招くことがない。

【００９７】以上本発明の一実施例を説明したが、本発
明はこれに限定されず、例えばさらにＭｇ２　Ｓｉ粒子
径を小さくするなど、その要旨を逸脱しない範囲内の種
々なる態様を採用することができる。

【００９８】

【発明の効果】以上の如く請求項１記載のアルミニウム
の真空ろう付方法によれば、ブレージングシートにクラ
ッドするろう材中のＭｇ添加量を低下させても、酸化被
膜破壊作用やゲッタ作用や還元作用を十分に発揮するこ
とができ、Ｍｇの節約を図ることができる。と同時にＭ
ｇの散逸による炉の汚染を減らすことができる。

【００９９】また、請求項２または請求項３に記載のア
ルミニウムの真空ろう付方法によれば、さらに一層のＭ
ｇ節約が可能である。一方、請求項４記載のアルミニウ
ムの真空ろう付炉によれば、請求項１〜３に記載のアル
ミニウムの真空ろう付方法を実際に工業化することがで
き、効率よく、しかも資源節約の効果の高いろう付を行
うことができる。

【０１００】さらに、請求項５または請求項６に記載の
真空ろう付用アルミニウムろうをクラッドしたブレージ
ングシートによれば、請求項１〜３に記載した各発明を
実施するに適した資源節約型の新規なろう材を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　Ａｌ−１０％Ｓｉ合金の状態図である。

【図２】　　昇温中の真空ろう付炉内のＨ２　Ｏおよび
Ｍｇの量の変化を質量分析計によりモニタリングした結
果のグラフである。

【図３】　　実施例の真空ろう付炉の構成を示す模式図
である。

【図４】　　実施例の真空ろう付炉の制御系の関係を示
すブロック図である。

【図５】　　制御プログラムの一例に従って真空ろう付
を行った際の、炉内の圧力と温度の時間変化と、昇温中
の質量分析結果と、真空ろう付炉の様子とを併せて示し
た説明図である。

【図６】　　他の制御プログラムの一例に従って真空ろ
う付を行った際の、炉内の圧力とワークの温度とを示し
たグラフである。

【図７】　　図６の加熱排気パターンでの炉内雰囲気の
質量分析結果を示すグラフである。

【図８】　　図６のプログラムに従って、種々のろう材
についてろう付を行い、フィレット長さを計測した結果
を示す棒グラフである。

【図９】　　実験的に見立てた真空加熱炉の構成を示す
模式図である。

【図１０】　　図９の実験炉を用いて排気孔の大きさを
変えて高真空達成後に昇温した場合のＭｇの量を質量分
析により計測した結果のグラフである。

【図１１】　　図９の実験炉で種々のろう材についてろ
う付を行い、フィレット長さを計測した結果を、ろう材
の条件とろう付の条件とを併記して示した棒グラフであ
る。

【符号の説明】

１・・・真空ろう付炉、３・・・ワーク、５・・・炉体
、７・・・真空ポンプ、９・・・排気口、１１・・・シ
ャッタ、１３・・・モータ、１５・・・制御装置１５、
１７・・・ヒータ、１９・・・圧力センサ、２１・・・
温度センサ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定量のＭｇを含有するアルミニウム
   ろうにて真空ろう付炉中に搬入されたワークのろう付を
   行うアルミニウムの真空ろう付方法において、真空ろう
   付炉の炉内圧力が所定の高真空に達した後、炉内温度が
   前記Ｍｇ含有アルミニウムろうの固相線の温度以上の所
   定値を越える前に、炉内における前記ワークの周囲所定
   範囲の気体の流通を制限することを特徴とするアルミニ
   ウムの真空ろう付方法。
2. 【請求項２】　　真空ろう付炉内へ前記ワークを搬入す
   るより前に、熱処理によって前記Ｍｇ含有アルミニウム
   ろう中のＭｇ２　Ｓｉの粒子径を微細化させる粒径微細
   化工程を実行することを特徴とする請求項１記載のアル
   ミニウムの真空ろう付方法。
3. 【請求項３】　　真空ろう付炉内へ前記ワークを搬入す
   るより前に、エッチング処理によって前記Ｍｇ含有アル
   ミニウムろうの表面の酸化被膜を薄くする酸化被膜薄膜
   化工程を実行することを特徴とする請求項１または２に
   記載のアルミニウムの真空ろう付方法。
4. 【請求項４】　　所定量のＭｇを含有するアルミニウム
   ろうにてろう付されるワークが搬入される炉体と、該炉
   体内の圧力が所定の高真空に達したことを推定または検
   知する高真空達成検知手段と、前記炉体内の温度が前記
   Ｍｇ含有アルミニウムろうの固相線の温度近傍の所定値
   に達したことを推定または検知する固相線の温度達成検
   知手段と、前記高真空達成検知手段によって炉内圧力が
   高真空に達しことが推定または検知され、かつ前記固相
   線の温度達成検知手段によって炉内温度が前記固相線の
   温度近傍の所定値に達したことが推定または検知された
   場合に、前記炉体内における前記ワークの周囲所定範囲
   内の気体の流通を制限する気体流通制限手段とを備えた
   アルミニウムの真空ろう付炉。
5. 【請求項５】　　Ｍｇ含有量が１．２重量％未満であっ
   て、かつ含有されるＭｇの内のＭｇ２　Ｓｉの粒子径が
   代表値で５μｍ以下に調整されたろうをクラッドした真
   空ろう付用アルミニウムブレージングシート。
6. 【請求項６】　　Ｍｇ含有量が１．２重量％未満であっ
   て、かつ表面の酸化被膜厚さが１００オングストローム
   未満とされたろうをクラッドした真空ろう付用アルミニ
   ウムブレージングシート。