JPH06504485A - 金属部材のろう付け方法及びろう付け用混合物 - 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】 金属面のろう付は方法 技術分野 この発明はアルミニウムを、アルミニウム、銅、黄銅あるいは鋼表面などの金属 表面に、ろう付け（ｂｒａｚｉｎｇ）により接合させる方法に関する。 背景技術 アルミニウム合金ろうを、接合させる成分表面間あるいは隣接させて配置し、該 合金ろう及び接合表面を適当な組み立て様式で合金ろうが溶融するが成分は溶融 しないままである温度（ろう付は温度）まで加熱することにより、アルミニウム 成分を接合させることが知られている。その後の冷却時に、合金ろうは成分の接 合表面を結合するフィレットあるいは接合を形成する。加熱段階において合金ろ うだけを確実に選択的に溶融するためには、合金ろうの融点が成分金属の溶融金 属よりも少なくとも３０から４０℃低いことが通常好ましい。適したアルミニウ ム合金ろうの例としては、約５７７℃で溶融するＡｌ−３ｉ共晶組成が挙げられ る。 アルミニウム合金ろうの層と接合される表面の少な（とも１つを予めクランディ ングするのが慣例である。このような予めクラツディングした商品は、通常ろう 付はシートとして知られているが、かなり高価であり、多くの実例においては、 クランディング以外の他の型の合金ろうを提供することが好ましい。 代わりになるものとして知られているのは、適当な液体あるいはペースト状の媒 体中で運搬される粒子あるは微粒子型で、接合表面の１つあるいは両方にあるい は隣接して合金ろうを塗布することである。 米国特許第３．９７１，５０１号（Ｃｏｏｋｅ）では、粒状のアルミニウム合金 ろうと粒状フラックスの混合物を接合される表面上に被覆する、アルミニウム表 面をアルミニウム合金ろうで接合させる方法が記述されている。そのコーティン グをその後乾燥し、それから表面をろう付は温度まで加熱すると、ろう付けは完 了する。この手順は、他の公知のシステムと同様、合金ろうを使用する。 フラックスの無いろう付は手順が考案されているが、特別な条件から生じる経済 的及び他の考慮及びそのような手順の実行を成功させるのに必要な装置のために 、その使用は限られている。そのため、接合の位置で暴露金属表面上に通常存在 する酸化物を除去するために、及び加熱段階中での溶融合金ろうの流れを促進す るために、アルミニウムろう中にはフラックスを用いることが一般に必要である 。フラックスとして使用される材料は、ろう付は温度で金属酸化物を溶解する及 び／または、さもなければ除去するフラックスとして作用することができ、一方 この温度でアルミニウムに関しては本質的には不活性のままでなければならない 。フラックスは通常、少なくとも部分的に溶融した時だけ反応性があるので、ア ルミニウムのろう付けのためのフラックスは実際の問題として、ろう付は温度、 例えば５７７℃に比べ実質的に高くな（、好ましくは低くない温度で、部分的に あるいは完全に溶融しなければならない。 これまでアルミニウムろう中で使用されていた市販のフラックス材料は、一般に 、主に塩化物塩からなる、時にはフッ化物添加物をわずかに含む、混合物である 。アルミニウムろうに対し、最近成功率の高いフラックスは、本質的にはフルオ ロアルミン酸カリウムである、商標名Ｎ０ＣＯＬＯＫ″の固体である。 本発明の目的は、ろう付けされる表面上で合余ろうクラ、ノデイングを予め形成 せずに、ろう付けにより、アルミニウム表面を、及び銅、黄銅あるいは鋼などの 他の表面にアルミニウムを、接合する改良法を提供することである。 発明の開示 本発明によれば、接合される表面の金属の融点より低い融点を有する合金ろうを 用いて、アルミニウムを金属表面に接合させるための改良方法を提供する。 アルミニウムに接合される表面はアルミニウム、銅、黄銅あるいは鋼表面から選 択することができる。このように、本発明の方法は同じあるいは異なる金属を接 合するのに使用することができ、例えば、アルミニウムをアルミニウムに、ある いは銅に、あるいは黄銅に、あるいは鋼に接合するのに使用することができる。 この方法は、ａ）コーティングとして、接合される金属表面の少なくとも１つに 金属及びロウ付はフラックスの混合物を塗る工程を含み、該混合物の金属は表面 金属の少なくとも１つとろう付は結合可能な共晶を形成するように適合されてお り、ｂ）該表面とコーティングを並置して、フラックス及び合金ろうの両方の融 点より高い温度まで加熱し、これにより接合される表面上の酸化膜を溶解あるい は除去し、コーティングの金属を酸化物の存在しない金属表面中に溶は込ませ、 それと共に、溶融すると接合される２つの素材間の接触面に流れ込み接合を形成 する合金ろう層を形成させ、これにより組立をろう付けする工程とを含み、該溶 融フラックスは溶融合金ろうの表面張力を減少させ接触面への流れ込みを促進さ せており、更に、Ｃ）表面間で固化された接合を形成するようにろう付けされた 組立を冷却する工程とを含む。 本発明を実行するための最良の様式 コーティング混合物は、乾燥粉末、ペーストあるいはスラリーとして塗布するこ とができ、水あるいはアルコールなどの有機化合物を基本とする、揮発性の液体 キャリヤ中のものとするのが好ましい。 コーティング混合物の好ましい金属成分は珪素であるが、銅あるいはゲルマニウ ムなどの他の金属も使用することができる。この明細書及び添付の請求項におい て、”金属”という用語は、非合金の形態で市販されているような、１つの金属 の元素形態を示し、その特性に影響しない少量の不純物を含む金属のこともある 。主な必要条件は、コーティング混合物中に、ろう付は温度でアルミニウム中あ るいは接合される他の金属中で溶解することができ、その金属と合金ろうをその 場で形成する金属成分が存在することである。 コーティング混合物のフラックス成分は酸化物層を除去することができ、６００ ℃以下で融解する材料であれば何でもよい。好ましいフラックスはフルオロアル ミン酸カリウム複合体である。ここで使用されているように、フルオロアルミン 酸カリウムは、ＫＦ、　Ａ　Ｉ　Ｆ３．　ＫＡ　Ｉ　Ｆ４．　Ｋ、２Ａ　Ｉ　Ｆ ｓ、Ｋ３Ａ　Ｉ　Ｆａなどの化合物が単一で、二倍で、あるいは組み合わせで存 在するような比率で、元素のカリウム、アルミニウム及びフッ素を含む材料を示 す。組成は、２０から４５％のに：　１０から２５％のＡｌ　；４５から６０％ のＦの元素組成で、あるいは４０から７０％のＡｌＦ３及び３０から７０％のＫ Ｆのように化合物ＫＦとＡＩＦ、の濃度で表すことができる。このようなフラッ クスは特に、１９６７年１月１８日に公開された、５３−５５％のＡｌＦ３及び ４５−４７％のＫＦを含む組み合わせに対する５ｏｃｉｅｔｅ　Ｄｅｓ　５ｏｕ ｄｕｒｅｓ　Ｃａ５ｔｏｌｉｎ　Ｓ、＾、の英国特許第１．０５５．９１４号： １９７６年４月２０日に特許され、Ａｌｃａｎ　［１ｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　 Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ＬＬｗｅｔｅｄに譲渡された、４５−６５％のＡｌＦ ３及び３５−５５％のＫＦの組み合わせ、これによりに３Ａ］　Ｆ、及びＫＡｌ Ｆ４の混合物を与え、約５７７℃で溶融するようにしたものが、米国特許第３． 　９５１゜３２８号において説明されている。 所望のフラックス特性を有する他のフルオロアルミン酸カリウムは６５．６−９ ９．９％のＫＡ　Ｉ　Ｆ、及び３４．４−０．１％のに、Ａ　Ｉ　Ｆａの混合物 であり、更に、３１．５−５６．２％のＫＦ及び６８．５−４３．８％のＡｌＦ ３から製造される混合物に対する、５ｈｏｖａ　ＡＡｌｌｍｌｎｕ　Ｃｏｒｐｏ ｒａｔｉｏｎの名で１９８８年１２月２１日に公開された欧州特許公開番号第０ ２９５５４１号において説明されている。更に、Ｋ２ＡｌＦ５及びに２Ａ］Ｆｓ ・Ｈ２Ｏのグループから選ばれる１つの要素と残りはＫＦからなるフラックスに 対する、１９８６年４月１日に特許され、Ｆｕｒｕｋａｗａ　Ａｌｍｉｎｕｍ　 Ｃｏ、　Ｌｔｄ　に譲渡された米国特許第４，５７９．６０５号にも説明されて いる。 市販されている固体のフルオロアルミン酸カリウムの一例としては、Ｎｏｃｏｌ 。 ｋフラックス、ＫＡ］　Ｆ４．に２ＡＩ　Ｆａ、に３ＡＩ　Ｆａ、及びこれらの 混合物などの他のフルオロアルミン酸カリウム；フラックスの融点を減少させる ために、塩化セシウム、塩化ルビジウム、フッ化リチウム、フン化セシウム、及 び他のアルカリハロゲン化物塩の１つ以上と混合されたフルオロアルミン酸カリ ウムが挙げられる。他の公知のアルミニウムろうフラックスは：アルカリ及びア ルカリ土類塩化物及びフン化物、塩化アンモニウム、フッ化アンモニウム、フッ 化水素酸カリウム（ＫＨＦ２）、フッ化水素酸すトリウム（Ｎ　ａ　ＨＦ　２） 　、フッ化水素酸アンモニウム（ＮＨ＜ＨＦ２）及び塩化亜鉛の混合物、塩化亜 鉛、フッ化水素酸カリウム、塩化アンモニウム及びジルコン酸カリウム（ＫｚＺ ｒＦ６）の混合物である。 更に、他の好ましいフラックスは、１９９１年９月４日に公開された英国特許出 願束ＧＢ２．２４１．５１３Ａ（この開示はここで参考文献として組み込まれて いる）で開示されているフラックスである。このフラックスは、フン化セシウム 、フシ化アルミニウム、及び結晶水酸化アルミニウムあるいは酸化アルミニウム あるいはその両方を含み、以下の組成を有し錯塩の形でセシウムを含む結晶化合 物を形成している。 ｘ、　ＣｓＦ　−ｙ、ＡＩＦ３−１／２．　Ｚ、　［Ａｌ４０３　・ｎｌ’１２ ０及び／またはＡｌ２Ｏ３］ここで、ｍｏｌ、％において、ｘ　＋　ｙ　＋　ｚ 　＝　１．００．　Ｘ／Ｙ≦３．４２≦Ｘ≧６６．２≧２である。ｎの値はＡｌ ２Ｏ３の結晶水に対し適当な値であれば何でもよい。この結晶混合物は４４０− ５８０℃の融点を有する。このフラックスは非腐食性で、安全に使用できる。 金属成分とフラックスは典型的には、金属成分のフラックスに対する比（ｖｔ／ ｗｉ）が０．１１から５：１の範囲、好ましくは０．２５：１から１，１の混合 物中に存在している。 コーティング混合物の金属成分は微粒子、例えば大きさが約１０００μｍまでで 、好ましくは４から８０μｍ１より好ましくは５から５０μｍの範囲にある、の 形であることが好ましい。 １つの好ましい実施例によれば、コーティング混合物はまた、ペーストを形成す るために結合剤を含むこともできる。この結合剤は、フラックス及び共晶合金の 融点以下で揮発することのできる様々な結合剤材料から選択することができる。 適当な結合剤材料の例としては、ポリメチルメタクリレートとブチルアクリレー トあるいは１−（２−メトキン−１−メチルオキシ）−２−プロパツール及びプ ロピレングリコールの混合物、あるいは２−メチル−２，４−べ〉タンジオール が挙げられる。 表面上に塗布されるコーティング混合物の量は通常、１３０ｇ／ｍ２以下であり 、約３０から１００　ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。結合剤が混合物中に含まれる ときには、１３０ｇ／ｍ２もの量が塗布できる。しかしながら、結合剤を含まな い混合物は１００ｇ／ｍ２以上の量で塗布されるべきではない。表面上に２０か ら３０　ｇ／ｍ”のフラックス成分を提供する量のコーティング材料を塗布する のが特に好ましいことがわかっている。 コーティング混合物の金属成分が珪素粒子であり、接合される金属がアルミニウ ムであるとき、本発明の接合手順は５００−６５０℃範囲の温度で実行されるの が好ましい。ろう付けの品質、すなわちろう付けの完全性、フィレットの大きさ などは混合物ろう中のＳｉ／フラックスの相対量、その混合物による表面の被覆 率、ろう付は温度での保持時間の長さに依存する。 ろう付けはフラックス材料と表面金属の相補的な作用を通して起こる。ろう付は 温度は表面金属あるいは接合される金属に依存して変動する。例えば、アルミニ ウム表面どうしは５００−６５０℃の範囲の温度でろう付けされるが、銅に対し てアルミニウムをろう付けするには５７０−５９０℃の範囲の温度とされる。　 アルミニウム表面を接合する時には、フラックスが６００℃で溶融され、接合さ れるアルミニウム表面上の初めから存在する酸化物膜を溶解あるいは除去し、新 たなアルミニウムが微細珪素粒子に暴露される。この温度では珪素のアルミニウ ム中ての溶解性が高いため、珪素は直ちに暴露されたアルミニウム表面中に溶解 し、それぞれのアルミニウム成分中において、１２６％Ｓｉ／８７．４％Ａ１の Ｓｉ／ＡＩ共晶に近いと考えられる組成を有する。へ１／Ｓｉ合金の表層を形成 する。この共晶の融点はたったの５７７°Ｃであるため、珪素含有アルミニウム 表面は５７７℃以上の温度で溶融し流れて、問題の接合接触面を充たす。溶融フ ラックスは溶融Ｓｉ／ＡＩ共品合金の表面張力を減少させ、溶融合金を接合接触 面に導き、これによりろう付は接合の品質が改善される。フラックス粉末と共に あまりに多くの量の珪素を使用すると、低融点で流動性の高いアルミニウム表面 合金層の形成を妨害することとなるかもしれず、これにより接合における十分な ろうフィレットの形成が妨げられるかもしれない。Ａ）／Ｓｉ共晶合金の形成は 珪素のアルミニウム中への拡散に依存するので、ろう付は工程には、５７７°Ｃ 以上の温度で、Ｓｉ拡散のために、及び合金形成とフィレット形成工程が確実に 起きるために、十分長い時間間隔が必要である。この時間間隔は典型的には約２ から５分であり、フィレットの大きさに依存する。 アルミニウムに加えて、マンガン、銅などの合金元素を含むアルミニウム成分か ら作成される接合中のろうフィレットの品質はこれらの、あるいは他の元素の、 あるいはこれらの及び他の元素の合金の粉末を微量、コーティング混合物中に添 加することにより高めることができる。コーティング混合物は、接合される部分 がより良好な特性を有するように、共晶形成金属の大きさと同じ粒子サイズの他 の金属粉末を含むことができる。例えば、コーティング混合物に銅粉末を添加す ると、接合中への十分なＣｕの拡散が得られ、より一般的にはろう付は中の接合 される構造のコア合金全体に拡散し、親合金の機械強度が向上する。コーティン グ混合物にＦ　ｅ、　Ｍｎ、　Ｎ　１．　Ｚｎ粉末を、別々にあるいは互いに組 み合わせて添加すると、接合されるアルミニウム部分に、優れた機械強度、優れ た昇温強度及び／または優れた熱処理性が生成される。Ｂｉ及びＳｒを添加する と、ろう付は中の親合金に対する共晶液の濡れ特性が向上する。 ろう付けされる成分の耐食性は、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｓｂ、ＶあるいはＺｎ粉末の添加 により向上させることができる。Ｚｎを添加すると、陽極処理後に優れた仕上が りを得ることができる。ろう付けされた組立の溶接性はコーティング混合物にＢ ｅを添加することにより向上させることができる。 上記混合物と接合の周りの金属を用いてろう付けされたアルミニウム接合の耐食 性もまた、混合物ろう中に亜鉛粉末などの電気化学的犠牲材料を含むことにより 大きく向上させることができる。この犠牲材料の量は、ろう付けの全体の品質を 劣化させずに、腐食防御を発生させる要求を充たすように選択されるべきである 。 好ましい実施例の説明 本発明を更に説明するために、以下の特別な実施例について説明する。 実施例Ｉ Ａ、Ａ１１００アルミニウム合金の２つのクーポンを使用した。これらのクーポ ンは幅２５ｍｍ、長さ２８ｍｍ、厚さ１．３ｍｍであった。 フラックス−珪素コーティング混合物を、Ｎ０ＣＯＲロウ付はフラックスと典型 的な大きさが約３０μｍの珪素金属粉末を共に混合することにより製造した。フ ラックス及び珪素は下記の表１に示したような異なる比率で混合した。 フラックス−珪素含有混合物をイソプロピルアルコール中でスラリーとした。 これをクーポンの表面に、そのクーポンをそのスラリー中に浸し、引き上げ、１ ５０度で５分間乾燥させることにより、塗布した。それから、その２片を“Ｔ” 字になるように組み立て、窒素雰囲気中のろう付は炉内で６００℃の温度まで加 熱した。ろう付は操作の総時間は１２分であり、５６０−６０５℃の最大温度で 約３分の間隔があった。 ろうフィレットの大きさ及び品質の観点から、ろう付けの品質を記録した。 結果を下記の表１に示す。 表１ これらの試験結果により、Ｓｉ粉末は３．３ｇ／ｍ２の荷重ではろう付けを完了 するには不十分であるが、１１．６ｇ／ｍ２の荷重では優れたろう付けを行うの に十分であることが示された。 実施例２ スラリーに対する水とイソプロピルアルコール媒体の使用を比較した。イソプロ ピルアルコールは、アルミニウムノート表面上の油及びグリース層を浸透するの で、アルミニウム表面を予め洗浄する必要な（、濡らすことが知られている。し かしながら、工業的な実際には、水媒体系のみが使用できる。そのため、試験は 水キャリヤを使用するとノート表面上に、十分なろう付けを完了するのに十分な フラックス及びＳｉを沈積させることがてきるかどうかを決定するために実行さ れた。 フラックス／Ｓｉ混合物は、様々なＳｉ／フランクス比で作成され、表２に示さ れるような様々な濃度のスラリーにされた。 この試験において使用された試験試料は１、へＡ３００３合金でできた波形フィ ンを挟んだＡＡＩ１００シートの２つのシートからなる典型的なアルミニウム格 交換体の小さな部分であった。この材料のどれも、通常のＡｌ−１１％　Ｓｉ合 金ろうでクラツディングされてなかった。試験では、アルコールキャリヤスラリ ーを直接金属表面に塗布した。水キャリヤスラリーは清浄にした金属表面に塗布 した。清浄化は試験試料を５％ｗｔ／ｗｔの水酸化ナトリウム溶液に５から１５ 秒間浸して行い、確実に水キャリヤスラリーによる表面の濡れ性が良好なものに なるようにした。 フラックス／Ｓｉ混合物のスラリーは試験試料をそのスラリー中に浸し、引き上 げ、該試料を１５０°Ｃで５分間乾燥することによりキャリヤを蒸発させること により塗布した。試料の重さの増加を測定し、質量の増加から、表面上のフラッ クス及び珪素金属の量を計算した。結果を表２に示す。 これらの結果により、十分な質量の８１金属及びフラックスが、水キャリヤスラ リーから沈積てきることが示される。 試験試料を実施例２において説明した手順により準備した。フラックス及び珪素 の混合物を、表３に示されるようにＳｉとフラックスのコーティングの質量が異 なるように、２０，３０．及び４０重量％の固体の３つの異なるスラリー１度を 用いて、イソプロピルアルコールキャリヤスラリーがら塗布した。 試料をスラリー中に浸し、キャリヤを１５０’Ｃで５分間乾燥することにより除 去した。試料はそれから、実施例１と同じ手順に従い、窒素雰囲気中で、３つの 異なる最終温度、５８５．５９０及び６００’Ｃでろう付けした。 表３ Ｓｉ／フランクス　アルコール　ろう　系；ライ１／ツトの大きさの視覚評価 フィレットの等級 八一連続／大 Ｂ一連続／中 Ｃ一連続／小 り一非連続／非常に小 ＊−異常 上記結果は十分な結果を与えるフラックス及び金属の範囲を示している６００℃ のろう付は温度では、１．．３ｇ／ｍ２もの少量のＳｉ、及びＳｉ。 フラックス比が１：３を用いると、十分な結果が得られる。Ｓｉ　フラックス比 が１・３より大きいと、２から６．５ｇ／ｍ”の８１で十分なフィレットが得ら れる。 ５９０℃のろう付は温度では、Ｓｌ：フラックス比が１：１であれば、２゜４ｇ ／ｍ”もの少量のＳｉで十分な結果が得られる。 ５８５℃のろう付は温度では、約４．０ｇ／ｍ”のＳｌ、及びＳｉ、フラックス 比が１・１を用いると、十分な結果が得られる。 このように、ろう付は温度が高くなると、十分なろう付けを得るのに必要とされ るＳｌａ度が小さくなる。 実施例４ 試料は実施例２の手順に従い準備した。珪素及びＮ０ＣＯＬＯＫＩ＋フラックス 混合物を水キャリヤスラリーから塗布した：固体濃度は４０重量％であった。 ろう付けは６００℃で実行し、ろう付けの品質は視覚的に評価した。結果を表４ に示す。 Ｓｊ／フラックス　アルコール　ろう　系。 フィレットの大きさの視覚評価 八一連続／大 Ｂ一連続／中 Ｃ一連続／小 これらの結果から、−貫して良好なろうフィレットを得るためにはＳｉでは７． ０ｇ／ｍ２の荷重が必要なこと、Ｓｉ／フラックス比が１＋３．３より小さけれ ば４．３０ｇ／ｍ２で不十分であることが示される。 実施例５ これは、Ｎ０ＣＯＬＯＫＲ／Ｓ　ｉ粉末混合物に亜鉛金属粉末を添加することに より得られた、腐食耐性における改善例である。 フラックス金ｇ４混合物は： Ｚｎ粉末　１部、（純度９９．９％、大きさ約８ミクロン）Ｓｉ粉末　１部、（ 純度９９．９％、大きさ約４４ミクロン）ＮＯＣＯＲフラックス　４部 を含む。 これを十分な水中でスラリーにし固体４０％を得た。 フラックス／金属混合物を、５重量％の水酸化ナトリウム溶液に浸すことにより 予め清浄にした１”Ｘ１１／２“クーポンのＡＡＩｌｏｏ及びＡＡ３００３に、 スラリー中で浸し塗りし、乾燥することにより、塗布した。結果的に得られた荷 重は、Ｓｌが４．３ｇ／ｍ２、Ｚｎが４．５ｇ／ｍ２、Ｎ０ＣＯＬＯＫ′Ｒフラ ツクスが１７．２ｇ／ｍ２であった。 クーポンは”Ｔ”接合に組み立て、窒素雰囲気下で６００℃まで加熱することに よりろう付けした。 クーポンを切断し、ろう付けの断面を走査型電子顕微鏡により調べた。これによ り、Ｚｎのアルミニウム合金への拡散が少なくとも５０ミクロンの深さに達して いること、はとんど全てのＳｉがＡＩと反応しＡｌ−１１％　Ｓｉ共晶合金を形 成していることが示された。 その後、クーポンは腐食試験をし、Ｓｉ及びＺｎのどちらもフラックスに添加さ れていない通常のＮ０ＣＯＬＯＫＲろう付は工程により作成されたクーポンと比 較した。腐食試験の結果では、フラックスにＺｎを添加してもＳ１拡散工程及び クーポンの腐食耐性に逆効果を及ぼさないことが示された。 実施例６ 本発明の工程はアルミニウムを銅に接合させるためにも使用することができる。 この試験のためには、ベース板（ｂａｓｅ　ｐｌａｔｅ）を５０ｍｍ部分的に覆 う２５ｍｍ×７５ｍｍのクーポンを備えた６３ｍｍｘ５Ｑｍｍのベース板から構 成された、重ね接合構成を使用した。アルミニウム成分（ＡＡＩｌｏｏ）は５％ Ｗ／Ｗ、６５℃の水酸化ナトリウム溶液中で洗浄し、５０％の硝酸中でスマット 除去し、水ですすぎ、空気乾燥した。銅成分は５０％硝酸中で１分間洗浄し、水 ですすぎ、空気乾燥した。 実験条件を下記の表５に示す。 ＊クーポンの下面だけは（フラックス＋Ｓｉｔで被覆した二ベースは被覆しなか った。 ５８４℃に達した銅クーポン／アルミニウムベース組立ては、接合が生じていた が、銅クーポンの端周辺のアルミニウムベースにかなりの腐食があることがわか った。５７６°Ｃに達したアルミニウムクーポン／銅ベース組立はろう付けされ ておらず、これはおそらく温度が不十分であったためてあろう。より低いＳ１コ ーテイング質量（８，２ｇ／ｍ”）を用いたろう付けも、成功した。 産業上の利用性 この発明は、２つ以上の元素、その１つはアルミニウムである、をろう付けによ り接合する、金属物品の組立に使用することができる。 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成５年７月２６日−

Claims (39)

【特許請求の範囲】
1. １．接合される表面の金属の融点より低い融点を有する合金ろうを用いて、アル ミニウム表面をアルミニウム、銅、黄銅、あるいは鋼表面に接合する方法であっ て、 （ａ）接合される金属表面の少なくとも１つに対するコーティングとして、該表 面上に形成された酸化物層を除去することができ、６００℃以下で溶融するロウ 付けフラックスを食む混合物ろうを塗布する工程と、（ｂ）上記表面と上記コー ティングとを並置して、ロウ付けフラックス及び合金ろうの両方の融点より高い 温度まで加熱し、これにより接合される該表面から酸化物膜を除去し、ろう付け された組立を形成する工程と、（ｃ）ろう付けされた組立を冷却し、上記表面間 で固化されたろう付け接合を形成する工程とを含む接合方法において、上記混合 物は、上記表面金属の少なくとも１つとそのままでろう付け可能な共晶合金を形 成するように適合された金属を含むことを特徴とする方法。
2. ２．上記金属とロウ付けフラックスとの混合物は乾燥粉末として塗布されること を特徴とする請求項１記載の方法。
3. ３．上記金属とロウ付けフラックスとの混合物はスラリーとして塗布されること を特徴とする請求項１記載の方法。
4. ４．上記スうりーは揮発性の液体キャリヤを含むことを特徴とする請求項３記載 の方法。
5. ５．上記金属とロウ付けフラックスとの混合物は、有機あるいは無機結合剤を含 むペーストとして塗布されることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. ６．上記コーティング混合物の金属は、珪素、銅及びゲルマニウムからなるグル ープから選択されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法 。
7. ７．上記コーティング混合物の金属が珪素である請求項１ないし５のいずれかに 記載の方法。
8. ８．上記ロウ付けフラックスは、２０から４５％のＫ；１０から２５％のＡ１４ ５から６０％のＦの元素組成を有することを特徴とする請求項１ないし５のいず れかに記載の方法。
9. ９．上記ロウ付けフラックスは、等価で最も簡単な化合物の観点から表現すると 、４０から７０％のＡｌＦ３および３０から６０％のＫＦの組成を有することを 特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
10. １０．上記ロウ付けフラックスはフルオロアルミン酸カリウムフラックスである ことを特徴とする請求項６記載の方法。
11. １１．上記金属とロウ付けフラックスの混合物は更に、ろう付けされる接合及び そのろう付けされる接合の周りの金属の少なくとも１つの性質を改良する少なく とも１つの他の粉末材料を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに 記載の方法。
12. １２．上記少なくとも１つの他の粉末材料は、Ｂｅ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ， Ｚｎ，Ｂｉ，Ｓｒ，Ｃｒ，Ｓｂ及びＶから選択される少なくとも１つの金属の粉 末であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. １３．上記金属及びロウ付けフラックスの混合物は更に、該フラックスの融点を 低くするアルカリ金属塩を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに 記載の方法。
14. １４．コーティング混合物中での金属のフラックスに対するｗｔ／ｗｔ比は０． １：１から５：１の範囲であることを特徴とする請求項６記載の方法。
15. １５．接合される表面はアルミニウム両面であり、これらは５００−６５０℃の 範囲の温度まで加熱されることを特徴とする請求項６記載の方法。
16. １６．接合される表面はアルミニウム表面と銅表面であり、これらは５７０−５ ９０℃の範囲の温度まで加熱されることを特徴とする請求項６記載の方法。
17. １７．共晶形成金属は１０００μｍまでの粒子サイズを有することを特徴とする 請求項６記載の方法。
18. １８．粒子サイズは５から５０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１７記 載の方法。
19. １９．上記フラックス成分が１０から３０ｇ／ｍ２の量で表面に塗布されること を特徴とする請求項１４記載の方法。
20. ２０．アルミニウム表面をアルミニウム、銅、黄銅あるいは鋼表面に接合するの に使用されるコーティング混合物であって、該コーティング混合物が上記金属表 面から酸化物層を除去することのできるロウ付けフラックスを含むものにおいて 、 該混合物が、上記表面金属の少なくとも１つとろう付け有能な共晶合金をそのま まで形成することができる金属を含むことを特徴とするコーティング混合物。
21. ２１．上記合金を形成することのできる上記金属は珪素、銅及びゲルマニウムか らなるグループから選択されることを特徴とする請求項２０記載の混合物。
22. ２２．上記フラックス及び共晶合金の融点より低い温度で揮発することのできる 結合剤をも含むことを特徴とする請求項２０または２１記載の混合物。
23. ２３．上記ロウ付けフラックスは、２０から４５％のＫ；１０から２５％のＡ１ ：４５から６０％のＦの元素組成を有することを特徴とする請求項２０または２ １記載の混合物。
24. ２４．上記ロウ付けフラックスは、等価で最も簡単な化合物の観点から表現する と、４０から７０％のＡｌＦ３および３０から６０％のＫＦの組成を有すること を特徴とする請求項２０または２１記載の混合物。
25. ２５．上記ロウ付けフラックスはフルオロアルミン酸カリウムフラックスである ことを特徴とする請求項２０または２１記載の方法。
26. ２６．更に、使用する際に、ろう付けされる接合及びそのろう付けされる接合の 周りの金属の少なくとも１つの性質を改良する少なくとも１つの他の粉末材料を 含むことを特徴とする請求項２０または２１記載の混合物。
27. ２７．上記少なくとも１つの他の粉末材料は、Ｂｅ，ＣＵ，Ｆｅ，Ｍｎ，ＮｉＺ ｎ，Ｂｉ，Ｓｒ，Ｃｒ，Ｓｂ及びＶで構成されるグループから選択される少なく とも１つの金属の粉末であることを特徴とする請求項２６記載の混合物。
28. ２８．更に、上記フラックスの融点を低くするアルカリ金属塊を含むことを特徴 とする請求項２０または２１記載の混合物。
29. ２９．コーティング混合物中での金属のフラックスに対するｗｔ／ｗｔ比は０． １：１から５：１の範囲であることを特徴とする請求項２１記載の混合物。
30. ３０．ペースト状である請求項２２記載の混合物。
31. ３１．その金属表面から酸化物層を除去することのできるロウ付けフラックスを 含むコーティング混合物層で被覆された、アルミニウム、銅、黄銅及び鋼表面か ら選択された金属基板表面を備える非−ろう付け複合材において、該コーイング 混合物が上記表面金属の少なくとも１つとそのままでろう付け可能な共晶合金を 形成することができる金属を含むことを特徴とする複合材。
32. ３２．上記合金を形成することのできる上記金属は珪素、銅及びゲルマニウムか らなるグループから選択されることを特徴とする請求項３１記載の複合材。
33. ３３．上記コーティング混合物は、フラックス及び共晶合金の融点より低い温度 で揮発することのできる結合剤をも含むことを特徴とする請求項３１または３２ 記載の複合材。
34. ３４．接合される表面の金属の融点より低い融点を有する合金ろうを用いて、ア ルミニウム表面をアルミニウム、銅、黄銅、あるいは鋼表面に接合するための混 合物ろうの使用であって、混合物ろうが該金属表面から酸化物層を除去すること のできるフラックスを含むものにおいて、混合物ろうが上記表面金属の少なくと も１つとそのままでろう付け可能な共晶合金を形成することのできる金属を含む ことを特徴とする混合物ろうの使用。
35. ３５．上記合金を形成することのできる金属は珪素、銅あるいはゲルマニウムで あることを特徴とする請求３４記載の使用。
36. ３６．上記ロウ付けフラックスがフッ化セシウム、フッ化アルミニウム及び結晶 水酸化アルミニウム及び結晶酸化アルミニウムからなるグループから選択される 少なくとも１つの化合物を含み、これらが以下の組成を有し、錯塩の形でセシウ ムを含む結晶化合物： ｘ．ＣｓＦ−ｙ．ＡｌＦ３−１／２．ｚ［Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ及び／またはＡ １２Ｏ３］ここで、ｍｏｌ．％において、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００，Ｘ／Ｙ≦３，４ ２≦ｘ≦６６．ｚ≧２ を形成することを特徴とする請求項１記載の方法。
37. ３７．上記ロウ付けフラックスがフッ化セシウム、フッ化アルミニウム及び結晶 水酸化アルミニウム及び結晶酸化アルミニウムからなるグループから選択される 少なくとも１つの化合物を含み、これらが以下の組成を有し、錯塩の形でセシウ ムを含む結晶化合物： ｘ．ＣｓＦ−ｙ．ＡｌＦ３−１／２．ｚ．［Ａ１２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ及び／または Ａ１２Ｏ３］ここで、ｍｏ１．％において、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００，Ｘ／Ｙ≦３， ４２≦ｘ≧６６，ｚ≧２ を形成することを特徴とする請求項２０記載の混合物。
38. ３８．混合物ろうを用いたろう付けによりその表面が共に接合される、アルミニ ウムあるいは他の金属でできた表面にアルミニウム表面を接合する方法において 、 該混合物ろうが上記表面金属の少なくとも１つとろう付け可能な共晶合金を形成 する金属を含むことを特徴とする方法。
39. ３９．アルミニウム表面をろう付けによりアルミニウムあるいは他の金属ででき た表面に接合する際に使用するためのコーティング混合物において、上記混合物 が上記表面金属の少なくとも１つとろう付け可能な共晶合金を形成する金属を含 むことを特徴とするコーティング混合物。