JPH115190A

JPH115190A - 低温ろう付用ろう材

Info

Publication number: JPH115190A
Application number: JP9156488A
Authority: JP
Inventors: Yoshitatsu Otsuka; 良達大塚; Shoichi Furuta; 正一古田; Yuji Asano; 裕次浅野
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1999-01-12
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: EP0884129B1; DE69828662D1; US6109510A; DE69828662T2; KR19990006948A; JP3343498B2; EP0884129A1

Abstract

(57)【要約】【課題】低融点であってアルミニウム材を低温でろう
付でき、かつ濡れ性の良い低温ろう付用ろう材の提供を
目的とする。【解決手段】ろう材は、Ｚｎ、Ｚｎ−Ａｌ、またはＡ
ｌ−Ｚｎ−Ｓｉにより低融点のマトリックスが構成さ
れ、このマトリックスに０．００１〜３．０wt％の希土
類元素が添加され、あるいはさらに０．００５〜３．０
wt％のＴｉが添加されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、低融点であって
低温でろう付でき、鋳物材などの低融点アルミニウム材
のろう付に好適に使用される低温ろう付用ろう材に関す
る。

【０００２】なお、この明細書において、ろう材または
ろう付の語は、通常はんだまたははんだ付と称される低
温接合用の合金あるいは接合方法をも含むものとする。
また、アルミニウムの語はその合金をも含むものとす
る。

【０００３】

【従来の技術】アルミニウム材のろう付においては、６
００℃以下で溶融をはじめる鋳物材やダイカスト材に対
して低温でろう付できる低融点ろう材が必要であること
はもとより、融点上の制限の少ない展伸材に対しても省
エネルギーの観点からＡｌ−Ｓｉ系ろう材よりも低い温
度でろう付できるろう材が望まれている。

【０００４】また、アルミニウム材と鉄などの異種金属
材との接合においても、高温でろう付すると脆い金属間
化合物が生成されやすく継手強度が低下することから、
金属間化合物の生成を抑制するために低温でろう付でき
るろう材が望まれている。

【０００５】このような低温で溶融するろう材として
は、従来よりＺｎ基合金、Ｚｎ−Ａｌ系合金、Ｚｎ−Ｓ
ｉ−Ａｌ系合金など、Ｚｎを多く含むろう材が用いられ
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
Ｚｎを多く含むろう材は、Ａｌ−Ｓｉ系合金ろう材より
も融点が低く低温でろう付できるという長所を具える反
面、多量のＺｎを含有するために母材に対して濡れ広が
りにくいという問題点があった。そのため、接合部にろ
う付欠陥を生じてリークを起こすことがあった。

【０００７】この発明は、このような技術背景に鑑み、
低融点であってアルミニウム材を低温でろう付でき、か
つ濡れ性の良い低温ろう付用ろう材の提供を目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明の一連の低温ろう付用ろう材は、マトリッ
クスとしてＺｎ、Ｚｎ−Ａｌ、またはＡｌ−Ｚｎ−Ｓｉ
を使用し、マトリックス元素の組成比率により融点を調
整するとともに、０．００１〜３．０wt％の希土類元素
を含有し、あるいはさらに０．００５〜３．０wt％のＴ
ｉを含有することを特徴とする。

【０００９】この発明の一連の低温ろう付用ろう材にお
いて、共通の特徴的成分は希土類元素である。希土類元
素とは、Ｓｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓ
ｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕの総称であり、これらの元素はいずれもアルミ
ニウム材に対する濡れ性を向上させる作用がある。これ
ら希土類元素は１種類のみを使用しても良いし、２種以
上を併用することもできる。また、ミッシュメタルのよ
うな希土類元素混合物を使用するのも良い。これらの元
素のうちでも、コスト的に有利なミッシュメタル、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｓｍが好ましい。前記希土類元素の含有量
は、０．００１〜３．０wt％とする。０．００１wt％未
満では濡れ性を向上させる効果に乏しく、３．０wt％を
超えるとろう合金の加工性が悪くなるためである。希土
類元素含有量の好ましい下限値は０．００５wt％であ
り、特に０．０１wt％を超える量が好ましい。一方、好
ましい上限値は１．０wt％である。

【００１０】また、Ｔｉはろう付部の凝固割れの防止に
寄与するとともに、Ｚｎ−Ａｌ合金においてろう付性を
改善する元素である。Ｔｉ含有量は、０．００５wt％未
満では前記効果に乏しく、３．０wt％を超えるとろう合
金の加工性が悪くなるため、０．００５wt％〜３．０wt
％とする。Ｔｉ含有量の好ましい下限値は０．０１wt
％、好ましい上限値は２．０wt％である。

【００１１】請求項１および請求項２のろう材は、Ｚｎ
および不純物をマトリックスとし、ろう材の融点は約４
２０℃となり、ろう付温度は４２５〜４４０℃の範囲が
適正である。そして、請求項１のろう材では、このマト
リックスに前記範囲の希土類元素を含有し、請求項２の
ろう材では前記範囲の希土類元素およびＴｉを含有す
る。

【００１２】請求項３および請求項４のろう材は、３０
wt％以下のＡｌと残部Ｚｎおよび不純物とをマトリック
スとし、Ａｌの含有量、換言すればＡｌとＺｎとの比率
によりろう材の融点が３８０〜５２０℃の範囲となり、
ろう付温度は３９０〜５４０℃が適正である。また、Ａ
ｌの好ましい下限値は１．０wt％、上限値は２５wt％で
ある。そして、請求項３のろう材では、このマトリック
スに前記範囲の希土類元素を含有し、請求項４のろう材
では前記範囲の希土類元素およびＴｉを含有する。

【００１３】請求項５および請求項６のろう材は、融点
調整のためのマトリックスがＡｌ、Ｓｉ、Ｚｎであり、
Ｓｉを加えることによりろう材の流動性を高めてさらに
融点を下げることができる。請求項５のろう材では、こ
のマトリックスに前記範囲の希土類元素を含有し、請求
項６のろう材では前記範囲の希土類元素およびＴｉを含
有する。Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎの比率によりろう材の融点は
５１０〜５７０℃となり、適正ろう付温度は５２０〜５
８０℃である。また、Ｚｎの好ましい下限値は３０wt
％、上限値は４５wt％である。Ｓｉの好ましい下限値は
３wt％、上限値は８wt％である。

【００１４】この発明の一連の低温ろう付用ろう材は、
Ｚｎ、Ｚｎ−ＡｌまたはＡｌ−Ｚｎ−Ｓｉをマトリック
スとしているために低融点であり、これらのマトリック
スに０．００１〜３．０wt％の希土類元素が添加されて
いるため、アルミニウム母材に対する濡れ性が良い。ま
た、さらに０．００５〜３．０wt％のＴｉを添加したろ
う材は、凝固割れが抑制されるとともに、ろう付性も向
上する。

【００１５】前記低温ろう付用ろう材は、５８０℃以下
でろう付が可能であり、鋳物材やダイカスト材のように
ろう付温度を低く設定する必要のある低融点アルミニウ
ム材のろう付に推奨できる。しかし、母材の種類をこれ
らに限定するものではなく、ダイカスト材等よりも融点
の高いアルミニウム展伸材に使用することもでき、少な
いエネルギーでろう付できるというメリットがある。ま
た、接合部材の少なくとも一方がアルミニウム材であれ
ば良く、相手材は、同一組成あるいは異なる組成のアル
ミニウム材、あるいは鉄等のアルミニウム以外の異種金
属材でも良い。

【００１６】

【実施例】次に、この発明の低温ろう付用ろう材の具体
的実施例について説明する。

【００１７】表１および表２の各実施例および比較例に
示す組成で直径２mmのワイヤ状ろう材を作製した。な
お、実施例７、８、１９〜２２で用いたミッシュメタル
は、Ｌａを２５wt％、Ｃｅを４７wt％を主成分として含
有する希土類元素の混合物である。

【００１８】これらのろう材について次の３種類の方法
でろう付試験を行った。ろう付方法は、ろう材の融点に
応じて、実施例１〜７および比較例１については（Ｉ）
の方法でろう付し、実施例８〜１８および比較例２は
（ＩＩ）の方法でろう付し、実施例１９〜３０および比
較例３は（ＩＩＩ）の方法でろう付けした。また、試験
用接合品は、図１に示すような、ＪＩＳＡＤＣ１２か
らなるアルミニウム板（１）上に、ＪＩＳＡ６０６３
からなる外径３０mm×肉厚２mmのアルミニウムパイプ
（２）の端面をろう付するものとした。

【００１９】（Ｉ）摩擦ろう付ろう材をトーチ加熱して溶融させ、ワイヤブラシで各接
合面を擦って酸化皮膜を除去しつつ溶融ろう材で予備メ
ッキしたのち、メッキした接合面を擦り合わせて加熱圧
着した。

【００２０】（ＩＩ）炉中ろう付各接合面をワイヤブラシで擦って酸化皮膜を除去したの
ち、ＢａＣｌ₂、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＬｉＣｌ、ＫＡｌ
Ｆ₄の混合比率により融点約３６０℃とした塩化物系混
合フラックスを用いて、窒素ガス雰囲気中で炉中ろう付
した。加熱温度は４２０℃とした。

【００２１】（ＩＩＩ）炉中ろう付前述の（ＩＩ）の炉中ろう付において、フラックスとし
て混合比率により融点約４８０℃に調整した塩化物系混
合フラックスを用いたことと、加熱温度を５５０℃とし
たことを除き、（ＩＩ）と同じ方法でろう付した。

【００２２】同一ろう材についてそれぞれ１０個のろう
付試験品を製作し、リークの発生率および凝固割れの発
生率を調べた。リークの検査方法は、パイプ（２）内を
２ｋｇ／ｃｍ²の内圧のＮ_２雰囲気にして水中に浸漬
し、Ｎ_２ガスのもれの有無を目視で判定した。また、凝
固割れの検査方法は、リーク部の目視観察によった。

【００２３】である。これらの結果を表１および表２に
併せて示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】表１および表２の結果より、この発明にか
かる低温ろう付用ろう材は、希土類元素およびＴｉの添
加により母材に対する濡れ広がりが良好で、リークのな
い健全なろう付を達成できることを確認できた。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の一連の
低温ろう付用ろう材は、マトリックスとしてＺｎ、Ｚｎ
−Ａｌ、またはＡｌ−Ｚｎ−Ｓｉを使用し、マトリック
ス元素の組成比率に応じて低い融点を確保した上で、
０．００１〜３．０wt％の希土類元素の含有によりアル
ミニウム材に対する濡れ性が改善された。そのため、ろ
う付温度が５８０℃以下の低温ろう付においてリークの
ない健全なろう付接合部が得られる。

【００２８】また、前記希土類元素に加えて０．００５
wt％〜３．０wt％のＴｉの含有により、接合部の凝固割
れが抑制され、さらにろう付品の品質の向上を図ること
ができる。

【００２９】さらに、上述のように低温において健全な
ろう付が可能となったことにより、この発明のろう材を
アルミニウム材と異種金属材とのろう付に使用した場合
に、金属間化合物の生成量が減少し、高品質のろう付品
を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例におけるろう付試験品の斜視図である。

【符号の説明】

１…アルミニウム板２…アルミニウムパイプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希土類元素：０．００１〜３．０wt％を
含有し、残部がＺｎおよび不純物からなることを特徴と
する低温ろう付用ろう材。
【請求項２】希土類元素：０．００１〜３．０wt％お
よびＴｉ：０．００５〜３．０wt％を含有し、残部がＺ
ｎおよび不純物からなることを特徴とする低温ろう付用
ろう材。
【請求項３】希土類元素：０．００１〜３．０wt％お
よびＡｌ：３０wt％以下を含有し、残部がＺｎおよび不
純物からなることを特徴とする低温ろう付用ろう材。
【請求項４】希土類元素：０．００１〜３．０wt％、
Ａｌ：３０wt％以下およびＴｉ：０．００５〜３．０wt
％を含有し、残部がＺｎおよび不純物からなることを特
徴とする低温ろう付用ろう材。
【請求項５】希土類元素：０．００１〜３．０wt％、
Ｚｎ：２０〜５０wt％およびＳｉ：１０wt％以下を含有
し、残部がＡｌおよび不純物からなることを特徴とする
低温ろう付用ろう材。
【請求項６】希土類元素：０．００１〜３．０wt％、
Ｚｎ：２０〜５０wt％、Ｓｉ：１０wt％以下およびＴ
ｉ：０．００５〜３．０wt％を含有し、残部がＡｌおよ
び不純物からなることを特徴とする低温ろう付用ろう
材。