JPH0446695A - アルミニウム部材のろう付け用ろう材 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アルミニウム部材またはアルミニウム合金
部材（以下、「アルミニウム部材」と総称する）をろう
付けするためのろう材に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、自動車用熱交換器、などに、アルミニウム部材が
広く使用されるようになってきた。このようなアルミニ
ウム部材の相互の接合は、一般に、Ａｌ１−３ｉ系ろう
材を使用し、　次のようなろう付け法によって行なわれ
ている。

ａ、真空炉内で行なうろう付け。

ｂ、フッ化物系フラックスを使用し、不活性雰囲気下の
炉内で行なうろう付け、 Ｃ０塩化物系フラックスを使用し、大気下の炉内で行な
うろう付け。

ｄ、トーチを使用して行なうろう付け。

上述した従来の方法によるろう付け温度は、何れも約６
００℃であって、アルミニウムの融点に近い、このため
に、ろう付け時に、アルミニウム部材が座屈しまたは溶
融するという問題が生ずる。

一方、融点の低いろう材として、　Ｚｎ：１００ｗｔ％
、または、Ｚｎ：　９５ｗｔ、％とＡｌｌ：５ｗｔ、％
とからなるＺｎ系ろう材が知られている。　このような
Ｚｎ系ろう材を使用すれば、上述した問題は解決される
が、　その反面、Ｚｎ：　１００ｗｔ、％のろう材は、
アルミニウム部材への侵食が大であり、そして、　Ｚｎ
：９５ｗｔ、％とＡ　ＩＩ　：　５ｗｔ、％とからなる
ろう材は、その表面に強固な酸化皮膜が生じて、ろう付
け性が低下し、接合部の品質が劣化する問題がある。

上述した開運を解決するために、従来から種々研究が行
なわれており、例えば、次のろう材が提案されている。

（１）特公昭５０−３５０１８号公報に開示されている
、Ｚｎ：４〜１０ｗｔ、％、Ｓｉ：３〜６ｗｔ、％、残
り、アルミニウムおよび不可避的不純物、からなるろう
材（以下、「先行技術１）という）。

（２）特開昭６３−３０９３９１号公報に開示されてい
る、Ｚｎ：２０〜８０ｗｔ、％、ｓｉ：　１〜１１ｗｔ
、％、残り、アルミニウムおよび不可避的不純物、から
なるろう材、上述したろう材は、０．１〜Ｌｏｗｔ、％
のＣｕを、更に付加的に含有゛していてもよい（以下、
「先行技術２」という）。

〔発明が解決しようとする課題〕

先行技術ｌには１次に述べるような問題がある。

即ち、　Ｚｎの含有量が、４〜１０ｗｔ、％の範囲内と
少ないので、このろう材のろう付け温度範囲は、アルミ
ニウム部材の固相線温度に近い。従って、アルミニウム
部材の固相線温度に近い高温度でろう付けする必要があ
り、アルミニウム部材が、溶融しまたは変形することが
ある。

先行技術２には１次に述べるような問題がある。

即ち、先行技術２のろう材は、２０〜８０％＋１．％の
Ｚｎ、および、１〜１１１ＩＩｔ０％のＳｉを含有して
いるので、約４５０〜５７０℃の温度でアルミニウム部
材をろう付けすることができる。しかしながら。

近年多く使用されているＪＩＳ２０００系のアルミニウ
ム部材の融点は、約５２０℃で低い、従って、先行技術
２のろう材によっても、このような低融点のアルミニウ
ム部材をろう付けするときには、ろう付け温度を厳しく
管理する必要がある。

このために、より低い温度でろう付けすることができ、
そして、ろう付け性に優れたろう材の開発が強く望まれ
ている。

従って、この発明の目的は、低融点のアルミニウム部材
を、溶融や変形が生ずることなく、そして、能率的にろ
う付けすることができ、しかも、品質の優れた接合部が
得られる、ろう材を提供することにある。

［課題を解決するための手段〕 本発明者等は、上述した問題を解決し、低融点のアルミ
ニウム部材を、溶融や変形が生ずることなく、そして、
能率的にろう付けすることができ、しかも、品質の優れ
た接合部が得られるろう材を開発すべく、鋭意研究を重
ねた。その結果、ろう付け温度が約３８０〜４８０℃の
ろう材は、上述した条件を満たすことができ、このよう
なろう材は、その成分組成を、８５〜９７ｗｔ、％の亜
鉛と。

０．３〜５ｗｔ、％のケイ素および／または２〜１０ｗ
ｔ、％の銅と、残り、アルミニウムおよび不可避的不純
物に限定すれば得られることを知見した。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって
、この発明の、アルミニウム部材のろう付け用ろう材は
、 亜　鉛＝８５〜９７ｗｔ、％。

ケイ素二０．３〜５ｗｔ、嶌および銅：　２〜１０ｗｔ
、％の少なくとも１つ、および、 残り、アルミニウムおよび不可避不純物からなることに
特徴を有するものである。

〔作用〕

この発明のろう材の化学成分組成を、上述した範囲内に
限定した理由について、以下に述べる。

（１）亜鉛（Ｚｎ） 亜鉛には、ろう材の融点を下げる作用がある。

しかしながら、亜鉛含有量が８５ｗｔ、％未満では、Ｊ
ＩＳ　２０００系のアルミニウム合金製のような低融点
のアルミニウム部材を、溶融や変形が生ずることなくろ
う付けし得るように、　ろう付け温度を４５０℃以下に
下げることができない、一方、亜鉛含有量が９７ｗｔ、
％を超えると、融解したろう材によってアルミニウム部
材が侵食される問題が生ずる。

従って、亜鉛含有量は、８５から９７ｗｔ、％の範囲内
に、そして、より好ましくは、９０から９５ｗｔ、％の
範囲内に限定すべきである。

（２）ケイ素（Ｓｉ）　、銅（Ｃｕ） ケイ素および銅には、ろう材の表面に生ずる酸化皮膜を
ポーラス状にすると共に、これを薄く保って破壊されや
すくなし、そして、ろう材の電気化学的性質を責となし
てその腐食を抑制し、更に、融解したろう材の流動性を
向上させる作用がある。

しかしながら、ケイ素の含有量が０，３ｗｔ、％未満、
または、銅の含有量が２ｗｔ、％未満では、上述した作
用に所望の効果が得られない、一方、ケイ素の含有量が
５ｗｔ、％を超えても、より以上の効果は得られず、逆
に、ろう材の加工性が劣化する問題が生ずる。また、銅
の含有量がＬｏｕｔ、％を超えると。

ろう材の融点が上昇する問題が生ずる。

従って、ケイ素の含有量は、０．３から５ｗｔ、％の範
囲内に、そして、銅の含有量は、２から１０ｗｔ、％の
範囲内に限定すべきである。

（３）ケイ素含有量のアルミニウム含有量に対する比 ケイ素含有量のアルミニウム含有量に対する比即ちＳｉ
／Ａ円は、融解したろう材の流動性に影響を及ぼす、従
って、この発明においては、Ｓｉ／ＡＱ比を０．０５か
ら０．１２の範囲内にすることが望ましい、Ｓｉ／ＡＪ
比が０．０５未満では、融解したろう材の流動性を十分
に向上させることができない、一方、Ｓｉ／ＡΩ比が０
．１２を超えると、逆に、融解したろう材の流動性が低
下する。

この発明のろう材を使用して行なうろう付けは、次のよ
うにして行なわれる。即ち、接合されるべきアルミニウ
ム部材相互を、適当な治具を用いて組み付ける。次いで
、この発明のろう材を、線状または粉末状となし、接合
部に供給する。または、この発明のろう材を、溶射のプ
レコート材またはプレージングシートとして、これらと
アルミニウム部材とを組み付ける０組み付けられたアル
ミニウム部材の接合部にフラックスを塗布する。このよ
うにして組付けられた組立て体を、不活性ガス雰囲気ま
たは大気下の炉内において、４００〜５００℃の温度で
加熱して、ろう材を溶融させる。かくして、接合部は、
溶融したろう材によって接合される。

次に、この発明のろう材を、実施例により、この発明の
範囲外のろう材と対比しながら説明する。

〔実施例〕

第１表に示すように、この発明の範囲内の化学成分組成
を有する、この発明のろう材の供試体（以下、「本発明
供試体」という）Ｎｃｌから９と、そして、少なくとも
その成分の１つがこの発明の範囲外の化学成分組成を有
する、比較のためのろう材の供試体（以下、「比較用供
試体」という）！！１１から１０とを、次に述べる方法
によって調製した６本発明供試体および比較用供試体を
調製するための、第１表に示す化学成分組成を有する円
柱状の鋳塊を１通常の溶解鋳造法によって鋳造した。鋳
造された鋳塊の各々を、所定温度に加熱し、加熱された
鋳塊の各々に対し、熱間押出し加工および温間伸線加工
を施して、直径２ｍの線状の本発明供試体＆１から・８
および比較用供試体Ｎ１１ｌから１０を調製した０本発
明供試体＆９は、第１表に示す化学成分組成を有する鋳
塊を圧延して薄板となし、この薄板を、　ＪＩＳ　３０
０３材の上面にろう材として張り合わせ、プレージング
シートとした。

第１表に、上述した各供試体の融点、ろう材の形態およ
び加工性を併せて示す。

次いで、上述した各供試体の各々を使用してろう付けを
行なったときのろう付け性を、以下に述べる方法によっ
て調べた。即ち、添付図面に示すように、ＪＩＳ　３０
０３材の、長さ（ａ）：６０ｍ、輻：（ｂ）：４０−の
平板状アルミニウム部材１の上面に、同じ＜　ＪＩＳ　
３００３材の、長さ（ｃ）：５０ｍ、高さ（ｄ）　：　
２５■の平板状アルミニウム部材２を、その一端部に配
置した直径１■のＳＵＳ製の丸棒状スペーサ３を介して
、垂直に仮りに組付けて組立て体４を形成した。

次いで、組立て体４の、平板状アルミニウム部材１と平
板状アルミニウム部材２との接合部に、本発明供試体Ｎ
ＱＩ〜８および比較用供試体Ｎｃｌ〜１０からなるろう
材５を、それぞれ配置した。

また、平板状アルミニウム部材１の代りに、プレージン
グシートからなる本発明供試体＆９を使用し、この上面
に平板状アルミニウム部材２を垂直に組付けて組立て体
４を形成した。

次いで、上述した組立て体４に、ＫＣＩ　−ＬｉＣ１系
フラックスを塗布し、加熱炉内において、大気下で、ろ
う材の融点よりも３０〜５０℃高い温度に加熱して、ろ
う材を融解し、かくして、融解したろう材によって、組
立て体４の接合部をろう付けした。

このようにしてろう付けしたときの、各供試体のろう材
の流動長、ろう材によるアルミニウム部材１，２への侵
食深さ、および、ろう材の酸化皮膜の厚さを測定し、ろ
う付け温度とともに、第１表に併せて示した。

第１表から明らかなように、　Ｚｎ：９９ｗｔ、％の比
較用供試体＆１を使用してろう付けしたときは、アルミ
ニウム部材への侵食が大であった。　Ｚｎ：９４ｗｔ、
％、残り：ＡΩの比較用供試体＆２を使用してろう付け
したときは、酸化皮膜が厚くろう付け性が悪かったａ　
　Ｚ　ｎ　：　５９　ｗｔ−％、残り：ＡＱの比較用供
試体＆３を使用してろう付けしたときは、酸化皮膜が厚
くろう付け性が悪い上、ろう材の加工性も不良であった
。Ｓｉ：１０ｗｔ．％、残り：ＡΩの比較用供試体＆４
を使用してろう付けしたときは、ろう付け温度が高く、
アルミニウム部材が、溶融または変形した。

亜鉛の含有量が本発明の範囲を外れて少ない比較用供試
体Ｎ１１５を使用してろう付けしたときは、ろう付け温
度が高く、アルミニウム部材が溶融または変形した。亜
鉛の含有量が本発明の範囲を外れて多い比較用供試体＆
６を使用してろう付けしたときは、アルミニウム部材の
侵食が大であった。

ケイ素の含有量が本発明の範囲を外れて少ない比較用供
試体＆７．および、銅の含有量が本発明の範囲を外れて
少ない比較用供試体＆９を使用してろう付けしたときは
、酸化皮膜が厚く、ろう付け性が悪く、且つ、融解した
ろう材の流動性が不良であった。

ケイ素の含有量が本発明の範囲を外れて多い比較用供試
体Ｎｎ８は、ろう材の加工性が悪かった。

銅の含有量が本発明の範囲を外れて多い比較用供試体Ｎ
ｎ１Ｏは、融点が高過ぎるので、ろう付け性試験を行な
うことができなかった。

これに対して、本発明供試体Ｎα１から９の各々を使用
してろう付けしたときは、何れも、ろう付け温度が低く
、従って、アルミニウム部材が、溶融または変形するこ
とがなく、融解したろう材の流動性も良好であり、アル
ミニウム部材への侵食は少なく、そして、酸化皮膜は薄
くて、ろう付け性が良好であった。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明のろう材によれば、低融点
のアルミニウム部材を、溶融や変形が生ずることなく、
そして、能率的にろう付けすることができ、しかも、品
質の優れた接合部が得られる、工業上有用な効果がもた
らされる。

【図面の簡単な説明】

図面は、ろう付け試験用アルミニウム部材の組立て体を
示す斜視図である。図面において、１．２・・・アルミ
ニウム部材、３・・・スペーサ、４・・・組立て体、　
　　　　５・・・ろう材。 出願人　　三菱アルミニウム株式会社 代理人　　潮　　谷　　京　津　夫

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．亜鉛：８５〜　９７ｗｔ．％、 ケイ素：０．３〜５ｗｔ．％および、 残り、アルミニウムおよび不可避的不純物 からなることを特徴とする、アルミニウム部材のろう付
   け用ろう材。
2. ２．亜鉛：８５〜９７ｗｔ．％、 銅：２〜１０ｗｔ．％、および、 残り、アルミニウムおよび不可避的不純物 からなることを特徴とする、アルミニウム部材のろう付
   け用ろう材。
3. ３．亜鉛：８５〜９７ｗｔ．％、 ケイ素：０．３〜５ｗｔ．％、 銅：２〜１０ｗｔ．％、および、 残り、アルミニウムおよび不可避的不純物 からなることを特徴とする、アルミニウム部材のろう付
   け用ろう材。
4. ４．前記ろう材における、前記ケイ素の含有量の、前記
   アルミニウムの含有量に対する比は、０．０５から０．
   １２の範囲内である、請求項１または３記載のろう材。