JP2003526519A - 鑞付け用シート製品および鑞付け用シート製品を使用するアセンブリーの製造法 - Google Patents

鑞付け用シート製品および鑞付け用シート製品を使用するアセンブリーの製造法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、アルミニウム合金からつくられた芯のシート（１）を有し、該芯のシート（１）はアルミニウムの張り合わせ層（２）が張り合わせられた該芯のシートの片側または両側の表面を有し、また該アルミニウム張り合わせ層（２）の片側または両側においてその外側の表面にニッケルを含む層（３）を有している鑞付け用シート製品において、該アルミニウム張り合わせ層の該外側の表面とニッケルを含む該層（３）との間の結合層として亜鉛または錫を含む層（４）が存在し、さらに該アルミニウム張り合わせ合金層は重量％単位において、Ｓｉ ２〜１８、Ｍｇ 最高８．０、Ｚｎ 最高５．０、Ｃｕ 最高５．０、Ｍｎ 最高０．３０、Ｉｎ 最高０．３０、Ｆｅ 最高０．８０、Ｓｒ 最高０．２０、並びに下記の元素、即ち０，０１〜１．０のＢｉ、０．０１〜１．０のＰｂ、０．０１〜１．０のＬｉ、０．０１〜１．０のＳｂ、０．２〜２．０のＭｇから成る群から選ばれる少なくとも１種の元素、およびそれぞれ最高０．０５、全部で最高０．２０の不純物を含み、残りがアルミニウムであることを特徴とする鑞付け用シート製品に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （本発明の分野） 本発明は、Ｓｉ含量が２〜１８重量％の範囲にあるＡｌ−Ｓｉ合金からつくら
れた張り合わせ層（ｃｌａｄ ｌａｙｅｒ）の表面にニッケルを含む層がメッキ
された鑞付け用シート製品に関する。また本発明は該鑞付け用シート製品からつ
くられた少なくとも一つの部材を含む鑞付けされたアセンブリー、および該鑞付
けされた部材のアセンブリーの製造法に関する。
【０００２】 （関連技術の説明） 本発明の目的に対して、鑞付け用シートは例えばアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金の芯のシートであって、その少なくとも片側に鑞付け可能なアルミニウ
ム合金を有するものであると理解されたい。このような張り合わせ層として有用
な典型的な鑞付け可能なアルミニウム合金はＡｌｕｍｉｎｉｕｍ Ａｓｓｏｃｉ
ａｔｉｏｎ（ＡＡ）の４ｘｘｘシリーズの合金、典型的にはＳｉを２〜１８重量
％有するものである。鑞付け可能なアルミニウム合金は当業界に公知の種々の方
法、例えばロール結合法、張り合わせ法、または半連続的または連続的な注型法
で芯の合金に結合させることができる。
【０００３】 制御雰囲気中における鑞付け法（ＣＡＢ）および真空鑞付け法（ＶＢ）が工業
的な規模でのアルミニウムの鑞付けに使用される二つの主な方法である。工業的
な真空鑞付け法は１９５０年以来使用されており、ＣＡＢ法はＮｏｃｏｌｏｋ（
登録商標）鑞付け用融剤が導入された後１９８０年代の早期から良く用いられる
ようになった。真空鑞付け法は実質的に非連続的な方法であり、材料が清浄であ
ることが強く要求される。存在する酸化物層が破壊する主な原因は張り合わせ合
金からマグネシウムが蒸発することである。従って張り合わせ合金のなかには常
により多くのマグネシウムが存在することが必要である。過剰のマグネシウムは
炉の低温の所に凝縮し、しばしば取り除かなければならない。これに対する適切
な装置の投資コストは比較的大きい。
【０００４】 ＣＡＢは、鑞付けの前に鑞付け用の融剤を被覆しなければならないので、ＶＢ
に比べると鑞付け前に余分な工程が必要である。ＣＡＢは実質的に連続法であり
、適切な鑞付け用融剤を使用すれば、大きな容積をもった鑞付けされたアセンブ
リーを製造することができる。鑞付け用の融剤は鑞付け温度において酸化物層を
溶解し、被覆用の合金を適切に流動させることができる。Ｎｏｃｏｌｏｋの融剤
を使用する場合には、融剤を被覆する前に表面を十分清浄化しなければならない
。良好な鑞付けの結果を得るためには、鑞付けするアセンブリーの全表面に鑞付
け用融剤を被覆しなければならない。これによって或る種のアセンブリーの場合
、その設計のために困難が生じることがある。例えば蒸発器型の熱交換器は内部
表面が大きいから、内部への接近が悪いために問題が生じる。良好な鑞付けの結
果を得るためには、鑞付けの前に融剤がアルミニウム表面に接着しなければなら
ない。不幸にして鑞付け用の融剤は乾燥後小さい機械的な振動によって容易に脱
落することがある。鑞付けの過程中ＨＦのような腐食性の煙霧が発生する。その
ため炉を被覆する材料の耐腐食性が強く要求される。
【０００５】 理想的には、ＣＡＢに使用できてしかも鑞付け用融剤の被覆には何の要求もさ
れず且つ欠陥のない材料を入手すべきである。このような材料は鑞付けされたア
センブリーの製造業者に供給することができ、アセンブリー部分の成形後に直ち
に使用することができる。鑞付け用融剤を被覆する余分な操作を行う必要はない
。現在、融剤を使用しない鑞付けの方法は工業的規模においては唯一つしかない
。この方法の材料は例えばＡＡ３ｘｘｘシリーズの芯の合金からつくられ、ＡＡ
４ｘｘｘシリーズの合金を両側に張り合わせた標準的な鑞付け用シートであるこ
とができる。鑞付け用シートが使用できるようになる前には、鑞付けの工程中、
自然発生する酸化物の層が妨害にならないように表面を変性しなければならない
。良好な鑞付けを得る方法は張り合わせ合金の表面に特定の量のニッケルを沈着
させる方法である。この方法を適切に行えば、ニッケルは下にあるアルミニウム
と反応する。結合させるべき二つの部材の間にニッケルの詰め金（ｓｈｉｍ）を
用いることによってニッケルを被覆することができ、或いは電気メッキによりニ
ッケルを沈着させることができる。電気メッキを用いる場合、ニッケルの接着性
は、例えば熱交換器の製造に用いられる標準的な成形操作に十分耐えることがで
きなければならない。
【０００６】 アルミニウムの鑞付け用シートをニッケルメッキする方法は米国特許Ａ−３，
９７０，２３７号、同Ａ−４，０２８．２００号、同Ａ−４，１６４，４５４号
，およびＢ．Ｅ． ＣｈｅａｄｌｅおよびＫ．Ｆ．ＤｏｃｋｕｓのＳＡＥ−ｐａ
ｐｅｒ ｎｏ．８８０４４６から公知である。これらの各文献に従えば、好まし
くはニッケルを鉛と組み合わせて沈着させる。別法として、コバルトを鉛と組み
合わせて沈着させる。従来法においてはニッケル、コバルトまたはそれらの組み
合わせの代わりに、鉄もまた使用することができる。鑞付けの過程の際、張り合
わせ合金の湿潤度を改善するために鉛を添加する方法を用いる。これらのメッキ
法の重要な特性は、張り合わせ合金の珪素粒子上にニッケルを選択的に沈着させ
ることである。表面上に十分なニッケルを鑞付けするためには、張り合わせ合金
は、ニッケルを沈着させるための核として作用する比較的多数の珪素粒子を含ん
でいなければならない。メッキする前に十分な造核部位を得るためには、珪素粒
子が埋め込まれているアルミニウムの部分を化学的および／または機械的前処理
によって除去しなければならないと考えられている。このことは、鑞付け用の、
即ち張り合わせ合金に対する湿潤作用に対する核として作用するのに十分なニッ
ケルの被覆を得るのに必要な条件と考えられる。微視的な規模において、鑞付け
用シートのＳｉ含有張り合わせ部材の表面はニッケルの粒子で被覆されている。
【０００７】 従来法で見出されるＮｉメッキの幾つかの他の記述を下記に挙げる。
【０００８】 ＷｅｒｎｉｃｋおよびＰｉｎｎｅｒ著、「Ｔｈｅ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｒｅａ
ｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｎｄ
ｉｔｓ Ａｌｌｏｙｓ」、第５版、第２巻、１０２３−１０７１頁。この教科
書には一般にアルミニウムのメッキの浸漬工程が記述されている。
【０００９】 Ｔｈｅ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｍｉｎｅｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，「Ａｌｕ
ｍｉｎｉｕｍ Ｓｏｆｔ−Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ」 ２３０１、Ｎ．Ｔ．Ｉ．Ｓ．
、Ｔｅｃｈ Ｎｏｔｅｓ（製造法）、１９８５年１月、Ｎｏ．ｌＧ， Ｓｐｒｉ
ｎｇｆｉｅｌｄ，米国、バージニア州、１２〜１３頁。この論文には、アルミニ
ウム表面が通常の錫−鉛ハンダで結合されている軟ろう付けのためのアルミニウ
ム部材の製造法が記載されている。この方法では先ず亜鉛を被覆する前に注意深
くアルミニウムの表面を清浄化する。次に薄い亜鉛被膜を沈着させ、次いでニッ
ケル−銅の合金で電気メッキする。ニッケル−銅のメッキを行った後、通常の方
法でハンダ付けを行うことができる。
【００１０】 フランス特許Ａ−２，６１７，８６８号には、錫または錫−ビスマス合金の鑞
付け可能な表面被膜を有するアルミニウム製品の製造法が記載されており、この
場合製品には中間層が取り付けられている。この中間層は亜鉛の第１の層とニッ
ケルの第２の層から成り、このニッケルは中性の電解質から電解によって沈着さ
せられている。この場合、下方にあるアルミニウムまたはアルミニウム合金は鑞
付け工程で熔融することはない。
【００１１】 （本発明の概要） 本発明の目的は、芯のシートと鑞付け工程中熔融させるべき充填材料を有する
鑞付け用シート製品において、該充填材料はＡｌ−Ｓｉ合金の張り合わせ層およ
び該張り合わせ層の上にあるニッケル層から成り、ニッケル層が該張り合わせ層
に良好に接着されている鑞付け用シート製品を提供することである。
【００１２】 本発明の他の目的は、真空鑞付け法並びに鑞付け用融剤を用いない制御雰囲気
鑞付け法に使用できるが、鑞付け用融剤を存在させないＣＡＢ法に理想的に適し
た鑞付けシート製品を提供することである。
【００１３】 本発明の他の目的は、本発明の鑞付け用シート製品を使用する鑞付けされた部
材のアセンブリーを製造する方法を提供することである。
【００１４】 本発明の一態様に従えば、アルミニウム合金からつくられた芯のシート（１）
を有し、該芯のシート（１）はアルミニウムの張り合わせ層（２）が張り合わせ
られた該芯のシートの少くとも１つの表面を有し、また該アルミニウム張り合わ
せ層（２）の少くとも１つの外側の表面にニッケルを含む層（３）を有している
鑞付け用シート製品において、該アルミニウム張り合わせ層の該外側の表面とニ
ッケルを含む該層（３）との間の結合層として亜鉛または錫を含む層（４）が存
在し、さらに該アルミニウム張り合わせ合金は重量％単位において、 Ｓｉ ２〜１８、 Ｍｇ 最高８．０、 Ｚｎ 最高５．０、 Ｃｕ 最高５．０、 Ｍｎ 最高０．３０、 Ｉｎ 最高０．３０、 Ｆｅ 最高０．８０、 Ｓｒ 最高０．２０、並びに 下記の元素、即ち ０，０１〜１．０のＢｉ、 ０．０１〜１．０のＰｂ、 ０．０１〜１．０のＬｉ、 ０．０１〜１．０のＳｂ、 ０．２〜２．０のＭｇから成る群から選ばれる少なくとも１種の元素、
および それぞれ最高０．０５、全部で最高０．２０の他の元素／不純物を含み、 残りがアルミニウムであることを特徴とする鑞付け用シート製品が提供され
る。
【００１５】 結合層を含む亜鉛または錫によってアルミニウム合金張り合わせ層とニッケル
を含む層との間に非常に効果的な結合が生じ、この結合は以後例えば曲げによっ
て鑞付け用のシートが変形した間も効果を保っている。ニッケル層の被覆はもは
や裸の張り合わせ層の表面特性には依存しない。得られた鑞付け用シート製品は
制御雰囲気の条件下で融剤なしで鑞付けを行うのに適している。
【００１６】 部分的に本発明は、大きな変形下においてなお結合が有効性を保っているよう
な十分に結合したニッケル層を鑞付け用シート製品のＳｉ含有アルミニウム張り
合わせ層の上に得るためには、該張り合わせ層の前処理が極めて重要であるとい
う見識に基づいている。従来の方法では明らかに、均一なニッケル層を得ようと
するのではなく、主として張り合わせ層の表面にある珪素の粒子に対して分配す
る形でニッケルを被覆することを目的としていた。本発明においては、Ｓｉを含
む張り合わせ合金の表面は、ニッケルの被覆が表面にある珪素の粒子に依存しな
いように変えられている。ニッケルのメッキは珪素粒子の上にではなく亜鉛また
は錫を含む被覆された結合層の上に行われる。即ちニッケルはアルミニウムの張
り合わせ層の全表面上に沈着しているから、鑞付け前の必要な反応は従来法に比
べて遥かに容易に行わせることができる。被覆された亜鉛または錫は鑞付け工程
中全く妨害にならず、下記に説明するように鑞付けを助ける成分を含んでいるこ
とができる。ニッケルは表面上に滑らかに且つ均一に沈着するから、鑞付け中の
湿潤を促進するための鉛の量を減らすか、またはこれを避けてビスマスのような
他の元素をこの目的に使用することができる。表面にニッケルまたはニッケル−
鉛が滑らか且つ均一に沈着することの他の重要な利点は、融剤なしで良好な鑞付
けを得るために被覆するニッケルの全量を減らすことができることである。また
他の利点としては、完全に表面を被覆することによって張り合わせ層の表面にあ
る酸化アルミニウムが原因となる難点が回避されることである。
【００１７】 さらにまた部分的に本発明は、アルミニウム張り合わせ層はビスマス、鉛、リ
チウムおよびアンチモンから成る群から選ばれる少なくとも１種またはそれ以上
の元素をそれぞれ０．０１〜１．０％の範囲で含み、これらの元素の２種または
それ以上の組み合わせの量は好ましくは１．０重量％を越えず、マグネシウムは
０．２〜２．０％の範囲で存在することができるという見識に基礎をおいている
。マグネシウムとこれらの群からの１種またはそれ以上の他の元素との組み合わ
せは２．５％を越えないことが好ましい。
【００１８】 従って、特にアルミニウム張り合わせ層の機械的性質を強化するためには、マ
グネシウムはアルミニウム張り合わせ層の中に最高８．０％の量で存在すること
ができ、好適範囲は下記に記載する通りである。しかし０．２〜２．０％の範囲
のマグネシウムはビスマス、鉛、リチウムおよびアンチモンの群から選ばれる元
素と同様な作用をすることも見出されている。鑞付け用の合金の湿潤作用を促進
する目的だけのために鉛を含まないニッケル層と組み合わせてマグネシウムを実
質的に存在させる場合には、張り合わせ層の中のマグネシウムの濃度は２．０％
を越えないことが好ましい。また張り合わせ層の特定の性質を改善するために合
金用元素を加えることができる。米国特許３，９７０，２３７号においてはニッ
ケル、ニッケル−鉛、コバルト、コバルト−鉛またはこれらの組み合わせの層を
用いてアルミニウム張り合わせ層を被覆することが好適であると記載されている
。鉛を添加すると鑞付け中の湿潤性が改善すると考えられている。しかし本発明
に従えば、ニッケルおよび／またはコバルト層自身は合金に添加する金属として
鉛を含む必要がないことが見出された。驚くべきことには、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｌｉお
よびＳｂから成る群から選ばれる１種またはそれ以上の元素、およびＭｇをアル
ミニウム張り合わせ層自身に一定の範囲で加えた場合、同じか或いはそれ以上の
結果を得ることができることが見出された。アルミニウム張り合わせ層に１種ま
たはそれ以上のこれらの合金用元素を添加すると、メッキ浴の組成が簡単になる
という利点が得られる。このことはそれ自身主要な成果であるが、張り合わせ層
を製造する際にも張り合わせに対する合金の添加も非常に簡単になる。その結果
電気メッキにより被覆されたニッケル層は実質的にニッケルおよび不可避的な不
純物だけから成ることができる。操作上の観点からすれば、ビスマスがアルミニ
ウム張り合わせ層に対する最も好適な合金用元素である。また、湿潤を促進する
ためにもビスマス元素が最も好適な合金用元素であり、従って少ない量でこの元
素はニッケル層に鉛を添加した場合と同様な効果を与えることができることが見
出された。鉛は一定の範囲で張り合わせ層に対する合金用元素として所望の効果
を得ることができるが、鉛は環境に対する観点から極めて望ましくない元素であ
るから、鉛の添加は避けることが好ましい。
【００１９】 製品をニッケルメッキする前に亜鉛層を被覆することは知られているが、今ま
ではニッケルメッキされたアルミニウム合金張り合わせ鑞付け用シート製品に対
してはこの方法は用いられてこなかったように思われる。このようなシート製品
では、Ｓｉを含む張り合わせ層にニッケルを直接メッキすることが必要であると
考えられていた。
【００２０】 本発明による鑞付け用シートの非常に良い結果は、しばしば変位メッキ法（ｄ
ｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｐｌａｔｉｎｇ）とも呼ばれる浸漬亜鉛酸塩処理また
は浸漬錫酸塩処理により結合層が被覆されている場合に得ることができる。
【００２１】 本発明の鑞付け用シート製品の一具体化例においては、亜鉛または錫を含む被
覆層は厚さが僅かに最高０．５μｍ、好ましくは最高０．３μｍ（３００ｎｍ）
であり、最も好ましくは０．０１〜０．１５μｍ（１０〜１５０ｎｍ）の範囲に
ある。これまで得られた最良の結果では約３０ｎｍの厚さが使用された。被膜の
厚さが０．５μｍよりも厚い場合、例えば変位メッキ法に対しては長い処理時間
が必要であり、接着を改善する上でそれ以上の利点は得られないと考えられる。
【００２２】 本発明の鑞付け用シート製品において被覆された亜鉛または錫の層は実質的に
純粋な亜鉛または錫の層であるか、主として（例えば少なくとも５０重量％）亜
鉛または錫を含む層であることができる。下記にさらに詳細に説明するように、
少量の不純物元素または故意に加えられた元素が存在することができる。典型的
には亜鉛または錫の層の中で不純物元素は１０重量％より少なく、通常は５重量
％より少ない量で存在している。
【００２３】 ニッケルを含む層は電気メッキされた層であることが好ましい。亜鉛または錫
を含む層の上に被覆されたニッケルを含む層の接着性は優れており、積層剥離を
起こすことなく比較的苛酷な成形操作に耐えることができる。
【００２４】 この鑞付け用シート製品においてニッケルを含む層は厚さが最高２．０μｍ、
好ましくは最高１．０μｍ、より好ましくは最高０．５μｍであることが好適で
ある。被膜の厚さが２．０μｍより厚いと、メッキに長い処理時間が必要であり
、鑞付け中熔融した充填材料に皺が生じることもある。このＮｉ含有層の好適な
最低の厚さは０．３μｍである。しかしロール結合法、加熱噴霧法、化学蒸着法
および物理蒸着法のような他の方法を用いることもできる。
【００２５】 この鑞付け用シート製品において各アルミニウム張り合わせ層は全鑞付け用シ
ート製品の全体の厚さの約２〜２０％の範囲であることが好ましい。
【００２６】 鑞付け用シート製品において、鑞付けの際熔融する通常充填材料として知られ
ている材料、特にニッケル層および／または亜鉛または錫の層は鑞付けの際熔融
した鑞付け用合金の表面張力を減少させる１種またはそれ以上の元素を含んでい
ることが好ましい。本発明においては驚くべきことに、従来法の記載とは対照的
に、鑞付け用合金の湿潤作用を促進するためにＮｉ層に合金用元素として鉛を加
える必要がないことが見出された。それにも拘わらず、鉛および他の適当な元素
、最も好ましくはビスマスをニッケル層または亜鉛または錫の層、或いは両方に
加えることができる。これは、鑞付け用シートを製造する観点から見て種々の利
点を有している。
【００２７】 従って充填材料の中には全体として重量％で表し、少なくとも１種の下記の元
素が下記の範囲で存在することができる。
【００２８】 Ｂｉ ０．０１〜０．５、好ましくは０．０５〜０．５； Ｍｇ ０．２〜２．０； Ｌｉ ０．０１〜０．５、好ましくは０．０５〜０．５； Ｓｂ ０．０１〜０．５、好ましくは０．０５〜０．５。
【００２９】 従って亜鉛または錫の層自身は、ビスマス、鉛、リチウムおよびアンチモンか
ら成る群から選ばれる１種またはそれ以上の他の元素を含んでいることができる
。これらの他の元素の量は全体として最高５０％であることができるが、好まし
くは２５％以下、例えば１〜２５％の範囲である。
【００３０】 本発明の鑞付け用シート製品の好適具体化例においては、アルミニウム張り合
わせ層に対するビスマスの添加量の上限は０．５％である。ビスマスの添加量の
適切な下限は０．０１％、より好ましくは０．０５％である。
【００３１】 本発明の鑞付け用シート製品の好適具体化例においては、アルミニウム張り合
わせ層に対するリチウムの添加量の上限は０．５％である。リチウムの添加量の
適切な範囲は０．０１〜０．３％である。
【００３２】 本発明の鑞付け用シート製品の好適具体化例においては、アルミニウム張り合
わせ層に対するアンチモンの添加量の上限は０．５％である。アンチモンの添加
量の適切な範囲は０．０１〜０．３％である。
【００３３】 一具体化例においては、アルミニウム張り合わせ層は、合金用元素として重量
％単位でＳｉを２〜１８％、好ましくは７〜１８％含んでおり、さらにマグネシ
ウムを最高８．０％、好ましくは最高５．０％の範囲で含んでいる。好ましくは
マグネシウムは０．５〜５重量％、さらに好ましくは０．５〜２．５％の範囲で
ある。例えばＣｕ、ＺｎおよびＳｒのような他の合金用元素も適当な範囲で加え
ることができるが、その種類はこれだけに限定されるものではない。鑞付け用シ
ート製品を使用する場合、張り合わせ層の中にマグネシウムが存在しても鑞付け
中悪影響はないことが見出された。このことは公知の鑞付け用シート製品に対す
る主要な改良点である。これによって、鑞付け用シート製品全体の強度に寄与す
るか、或いは薄い張り合わせ層を有する鑞付け用シート製品が得られるようなア
ルミニウム張り合わせ層の設計を行うことができる。さらに、これによってＭｇ
を含む鑞付け用シートは真空鑞付け法および融剤なしの制御雰囲気鑞付け法の両
方に適用できるようになる。後者の可能性があることは多くの経済的および技術
的利点を有している。さらに、合金用元素としてビスマスおよびマグネシウムの
両方を加えることにより、次に電気メッキされたニッケル層に湿潤または結合促
進用の合金用元素を加えることの必要性を無くすことができることも見出された
。本発明の鑞付け用シート製品は現存の工業的な鑞付けラインに容易に使用する
ことができる。
【００３４】 他の具体化例においては、アルミニウム張り合わせ層は重量％単位で合金用元
素としてＳｉを２〜１８％、好ましくは７〜１８％の範囲で含み、さらに亜鉛を
最高５％の範囲で含んでいる。亜鉛は０．５〜３％の範囲であることが好適であ
る。またそれだけには限定されないが、ＭｇおよびＣｕのような更なる合金用元
素を適当な範囲で加えることもできる。本発明に従えば、この鑞付け用シート製
品を用いる場合、張り合わせ層の中に亜鉛が存在しても鑞付け中悪影響はない。
このことは公知の鑞付け用シート製品に対する主要な改善点である。これによっ
て、鑞付け用シート製品全体の強度に寄与できるような張り合わせ層の設計を行
うことができる。さらに、張り合わせ層が故意に加えられた合金用元素として亜
鉛を含む鑞付け用シート製品は、真空鑞付け法および融剤なしの制御雰囲気鑞付
け法の両方に適用することができる。この両方の方法は共に工業的な規模で使用
されている。
【００３５】 他の具体化例においては、アルミニウム張り合わせ層は重量％単位で合金用元
素としてＳｉを２〜１８％、好ましくは７〜１８％の範囲で含み、さらに銅を最
高５％の範囲で含んでいる。銅は３．２〜４．５％の範囲であることが好適であ
る。またそれだけには限定されないが、ＭｇおよびＺｎのような更なる合金用元
素を適当な範囲で加えることもできる。本発明に従えば、この鑞付け用シート製
品を用いる場合、張り合わせ層の中に銅が存在しても鑞付け中悪影響はないこと
が見出された。このことは公知の鑞付け用シート製品に対する主要な改良点であ
る。これによって、鑞付け用シート製品全体の強度に寄与できるような張り合わ
せ層の設計を行うことができる。さらに、張り合わせ層が故意に加えられた合金
用元素として銅を含む鑞付け用シート製品は真空鑞付け法および融剤なしの制御
雰囲気鑞付け法の両方に適用することができる。この両方の方法は共に工業的な
規模で使用されている。
【００３６】 アルミニウム張り合わせ層のすべての具体化例において、合金用元素としてイ
ンジウム（Ｉｎ）を最高０．３０％の範囲で存在させ、アルミニウムの芯に比べ
アルミニウム張り合わせ合金の腐食電位をより電気陰性的にすることができる。
インジウムは亜鉛を加える場合に比べ、合金の腐食電位を減少させる上ではるか
に有効であることが見出された。典型的には０．１％のＩｎが２．５％のＺｎと
同じ程度の効果を有している。アルミニウム張り合わせ層のすべての具体化例に
おいて、それぞれマンガンおよびジルコニウムは最高０．３０％の範囲で不純物
として存在することができ、この範囲は好ましくは最高僅かに０．１０％、もっ
と好ましくは最高０．０５％である。
【００３７】 アルミニウム張り合わせ層のすべての具体化例において、鉄は最高０．８％、
好ましくは最高０．４０％の範囲において典型的な不純物元素としてアルミニウ
ム合金中に存在し得る。
【００３８】 アルミニウム張り合わせ層のすべての具体化例において、ストロンチウムを最
高０．２０％の範囲で加え、張り合わせ合金を注型して凝固させる際張り合わせ
層中に存在する珪素を変性することができる。ストロンチウムのより好適な最高
添加量は最高０．０５％である。
【００３９】 本発明の鑞付け用シート製品の一具体化例においては、芯のシートはマグネシ
ウムを最高８．０％の範囲で含むアルミニウム合金である。好適具体化例におい
てはマグネシウムは０．５〜５．０％の範囲である。さらにＣｕ、Ｚｎ、Ｂｉ、
Ｖ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ａｇ、Ｓｉ、Ｎｉ、ＣｏおよびＭｎのような合金用元素を適当
な範囲で加えることができる。但しその例はこれだけには限定されない。本発明
の鑞付け用シート製品を使用する場合、アルミニウムの張り合わせ層の中にマグ
ネシウムが存在しても鑞付け中悪影響はないことが見出された。このことは公知
の鑞付け用シート製品に対する主な改良点である。鑞付け用シート製品自身の製
造中および後の鑞付け工程にそれを使用する場合、Ｍｇが芯から張り合わせ層へ
拡散しても本発明の鑞付け用シート製品の鑞付け特性には何の悪影響も与えない
。これによって、強化元素として或る一定の範囲でマグネシウムを含むアルミニ
ウムの芯のシートを有する高強度鑞付け用シート製品の設計を行うことができる
。この製品は真空鑞付け法（ＶＢ）および融剤なしの制御雰囲気鑞付け法（ＣＡ
Ｂ）の両方に適用することができる。この両方の方法は共に工業的な規模で使用
されている。
【００４０】 本発明の鑞付け用シート製品においては、芯のシートを中間層を介してアルミ
ニウム張り合わせ層に結合させることができる。このような中間層または挿入層
を有することの利点は例えば米国特許Ａ−２，８２１，０１４号に記載されてい
る。この特許の内容は引用することによりここに包含される。
【００４１】 本発明によれば上記説明並びに特許請求の範囲に記載された本発明による鑞付
け用シート製品からつくられた少なくとも一つの部材を含む鑞付けされたアセン
ブリーが提供される。
【００４２】 本発明のさらに他の態様によれば、本発明による鑞付け用シート製品を用いて
鑞付けされたアセンブリーを製造する方法において、 （ａ）上記の本発明の鑞付け用シート製品から少なくとも一つがつくられてい
る部材を形成し、 （ｂ）該部材を組み立ててアセンブリーにし、 （ｃ）該アセンブリーを真空下において或いは不活性雰囲気中において鑞付け
用の融剤を存在させずに高温において充填合金が熔融して広がるのに十分な時間
をかけて鑞付けし、これによって少なくとも張り合わせ合金（２）、結合層（４
）およびＮｉ層（３）によって充填合金を形成させ、 （ｄ）鑞付けされたアセンブリーを冷却する連結工程を含んで成ることを特徴
とする方法が提供される。冷却速度は典型的な鑞付け用の炉の冷却速度の範囲で
良い。典型的な冷却速度は少なくとも１０℃／分以上、さらに典型的には４０℃
／分以上である。芯のシートのアルミニウム合金に依存して、この方法はさらに
（ｅ）鑞付けされ冷却されたアセンブリーを老化させ、得られたアセンブリーの
機械的および／または腐食特性を最適化する加工工程を含むことができる。本発
明の鑞付け用シート製品を使用すると、鑞付け温度を約１０℃だけ低下すること
が見出された。このように鑞付け温度が低下すると、全鑞付け工程において工業
的規模の処理時間が著しく、典型的には２０％またはそれ以上減少する。
【００４３】 本発明のさらに他の態様においては、鑞付け用シート製品に関して上記説明お
よび特許請求の範囲に記載されたアルミニウム張り合わせ合金を使用する方法が
提供される。
【００４４】 本発明のさらに他の態様においては、鑞付け用の融剤を存在させないで不活性
雰囲気中で鑞付けする方法（ＣＡＢ）において、鑞付け用シート製品に関して上
記説明および特許請求の範囲に記載されたアルミニウム張り合わせ合金を、鑞付
けされたアセンブリーを製造する方法に使用する方法が提供される。
【００４５】 （好適具体化例の説明） 図１は例えば米国特許Ａ−３，９７０，２３７号による方法によって得られた
従来法による鑞付け用シートの模式図を示す。この鑞付け用シートはＡｌ−Ｓｉ
合金を含んで成るアルミニウム張り合わせ層６で片側または両側が張り合わせら
れた一つの芯のシート１から成っている。張り合わせ層６の上部には薄いニッケ
ル層３、好ましくはニッケル−鉛層が電気メッキによって被覆されている。
【００４６】 図２は本発明の鑞付け用シートを模式的に示している。ここでＡｌ−Ｓｉ−Ｂ
ｉの合金から成る張り合わせ層２とＮｉ層３との間にさらに亜鉛または錫の層４
が被覆されている。その利点は上記に説明されている通りである。図２において
は層４および３は鑞付け用のシートの片側だけに示されているが、当業界の専門
家には直ちに明らかなように、これらの層は鑞付け用シート製品の両側に被覆す
ることができる。種々の層の組成およびその利点は上記に説明されている通りで
ある。
【００４７】 図３は図２の層、および芯の層１と張り合わせ層２の間の両側にある他の中間
層５を有する本発明による他の鑞付け用シートの模式図である。図３においては
層４および３は鑞付け用のシートの片側だけに示されているが、当業界の専門家
には直ちに明らかなように、これらの層は鑞付け用シート製品の両側に被覆する
ことができる。また、該中間層５は鑞付け用シートの片側、好ましくは層４およ
び３を含む側だけに被覆することもできる。可能な層の組成およびその利点は上
記に説明されている通りである。
【００４８】 （実施例） 実験室規模での試験において、全体の厚さ０．５ｍｍ、張り合わせ層の厚さ約
５０μｍのＡｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ製のアルミニウム鑞付け
用のシート、即ち４種の異なった組成（表１参照）をもつＡＡ４０００−シリー
ズのアルミニウム張り合わせ合金で片側が張り合わせられた（ＡＡ）３００３芯
合金から製造された鑞付け用シートを表２記載のように処理した。
【００４９】 この処理は下記の逐次的な処理工程から成っている。
【００５０】 − ＣｈｅｍＴｅｃ ３００１４（市販のグリース除去剤およびアルカリ性エ
ッチング・クリーナー）中に１８０秒間浸漬して洗浄化後すすぐ； − 周囲温度で２０秒ＣｈｅｍＴｅｃ ３０２０３（市販のアルカリ性エッチ
ング・クリーナー）中においてアルカリ性でエッチングした後、すすぐ； − 随時周囲温度においてＣｈｅｍＴｅｃ １１０９３（市販の希薄酸洗い賦
活剤）を含んで成る酸性の酸化浴、典型的には２５〜５０容積％の硝酸中で４秒
間汚れを除去し、次いですすぐ； − 室温においてＣｈｅｍＴｅｃ ０２４２０２を用いて１２秒間亜鉛酸塩に
浸漬し、次いですすぐ； − ニッケル電気メッキを行いすすぐ。
【００５１】 ニッケルの電気メッキに対しては、表２で「Ｌ−」として示される、鉛を用い
ない塩基性の浴を使用した。鉛を含まない塩基性の浴は５０ｇ／リットルの硫酸
ニッケル、５０ｇ／リットルの塩化ニッケル、３０ｇ／リットルのクエン酸ナト
リウム、および７５ｍｌ／リットルの水酸化アンモニウム（３０％）を含んでい
た。２６℃におけるメッキ条件はメッキ時間が５０秒であり、３Ａ／ｄｍ2の電
流密度を用い、厚さ０．５μｍのニッケルメッキ層を得るような条件であった。
【００５２】 ニッケルメッキされた試料に対し、エリクセン・ドーム試験（Ｅｒｉｃｈｓｅ
ｎ ｄｏｍｅ ｔｅｓｔ）（５ｍｍ）およびＴ−ボンド試験を用いて接着性の試
験を行った。次いで接着性に対する評価値を得た。ここで（−）＝劣る、（±）
＝中程度、（＋）＝良好。鑞付け性を次のように評価した。実験室規模の試験に
おいて、鑞付け試験を小さい石英の炉の中で行った。２５ｍｍ×２５ｍｍの小さ
い試験片をニッケルメッキしたシートから切り取った。寸法が３０×７×１ｍｍ
のＡＡ３００３合金の細片を中央において４５°の角度で曲げ、試験片の上に置
いた。試験片上の細片の試料を窒素を流しながら加熱した。この際室温から５８
０℃まで１０分間で加熱し、５８０℃に１分間保持し、次いで５８０℃から室温
に冷却した。鑞付け工程は皺、毛管の凹みおよび肉盛りの部分が生成するかどう
かで判定した。全体的な評価は次のように与えられる：（−）＝鑞付け性が劣る
、（−／±）＝適度の鑞付け性あり、（±）＝良好な鑞付け性、および（＋）＝
優れた鑞付け性。得られた結果を表２にまとめる。
【００５３】 表２の結果から分かるように、Ｎｉメッキ層の良好な接着性を得るには亜鉛酸
塩の処理を行うことが不可欠である。張り合わせた合金ｎｏ．１の結果から、汚
れ除去工程を省略してもＮｉメッキ層の良好な接着性が得られることが分かる。
張り合わせ層ｎｏ．２の結果は張り合わせ層にＢｉを添加すると優れた鑞付け性
が得られることを示している。従って、本発明によればニッケル層に鉛を添加す
ることを省くことができる。張り合わせ層Ｎｏ．３の結果は、張り合わせ層にＢ
ｉをマグネシウムと組み合わせて加えてもなお優れた鑞付け性が得られることを
示している。張り合わせ層Ｎｏ．４の結果は、張り合わせ層にＢｉを亜鉛と組み
合わせて加えてもなお優れた鑞付け性が得られることを示している。これに対し
張り合わせ層にビスマスも鉛も存在せずニッケル層に鉛も存在しない場合には劣
った鑞付け性しか得られない（張り合わせ合金ｎｏ．１参照）。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】 以上本発明を説明したが、当業界の専門家には本発明の精神および範囲を逸脱
することなく多くの変形および変更をなし得ることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 当業界の現状における鑞付け用シートの構造を示す長手方向の模式的断面図
。
【図２】 本発明の鑞付け用シート製品の構造を示す長手方向の模式的断面図。
【図３】 本発明の鑞付け用シート製品の構造を示す長手方向の模式的断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ００２０１９３６．２ (32)優先日 平成12年５月31日(2000．5．31) (33)優先権主張国 欧州特許庁（ＥＰ） (31)優先権主張番号 ６０／２０９，９７３ (32)優先日 平成12年６月８日(2000．6．8) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ００２０２６７３．０ (32)優先日 平成12年７月27日(2000．7．27) (33)優先権主張国 欧州特許庁（ＥＰ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ 【要約の続き】 関する。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アルミニウム合金からつくられた芯のシート（１）を有し、
    該芯のシート（１）はアルミニウムの張り合わせ層（２）と張り合わせられた少
    なくとも片側の表面を有し、また該アルミニウム張り合わせ層（２）の片側また
    は両側においてその外側の表面にニッケルを含む層（３）を有している鑞付け用
    シート製品において、該アルミニウム張り合わせ層の該外側の表面とニッケルを
    含む該層（３）との間の結合層として亜鉛または錫を含む層（４）が存在し、さ
    らに該アルミニウム張り合わせ合金層は重量％単位において、 Ｓｉ ２〜１８、 Ｍｇ 最高８．０、 Ｚｎ 最高５．０、 Ｃｕ 最高５．０、 Ｍｎ 最高０．３０、 Ｉｎ 最高０．３０、 Ｆｅ 最高０．８０、 Ｓｒ 最高０．２０、並びに 下記の元素、即ち ０，０１〜１．０のＢｉ、 ０．０１〜１．０のＰｂ、 ０．０１〜１．０のＬｉ、 ０．０１〜１．０のＳｂ、 ０．２〜２．０のＭｇから成る群から選ばれる少なくとも１種の元素、
    および それぞれ最高０．０５、全部で最高０．２０の不純物を含み、 残りがアルミニウムであることを特徴とする鑞付け用シート製品。
  2. 【請求項２】 該結合層（４）が電気メッキされた層であることを特徴とす
    る請求項１記載の鑞付け用シート製品。
  3. 【請求項３】 該結合層（４）が厚さが０．５μｍより、好ましくは０．３
    μｍより薄いことを特徴とする請求項１または２記載の鑞付け用シート製品。
  4. 【請求項４】 該結合層（４）が厚さが２０〜１５０ｎｍであることを特徴
    とする請求項３記載の鑞付け用シート製品。
  5. 【請求項５】 該ニッケルを含む層（３）が厚さが２．０μｍ以下、好まし
    くは１．０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の
    鑞付け用シート製品。
  6. 【請求項６】 該アルミニウム張り合わせ層（２）が０．５〜５．０重量％
    の範囲のＭｇを含んでいることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の
    鑞付け用シート製品。
  7. 【請求項７】 該アルミニウム張り合わせ層（２）が０．５〜３．０重量％
    の範囲のＺｎを含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の
    鑞付け用シート製品。
  8. 【請求項８】 該アルミニウム張り合わせ層（２）が０．０１〜０．５重量
    ％の範囲のＢｉを含んでいることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載
    の鑞付け用シート製品。
  9. 【請求項９】 該芯のシート（１）が中間層（５）を介して該アルミニウム
    張り合わせ層（２）に結合されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
    １項記載の鑞付け用シート製品。
  10. 【請求項１０】 該芯のシート（１）がマグネシウムを最高８．０重量％の
    範囲で含むアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１
    項記載の鑞付け用シート製品。
  11. 【請求項１１】 鑞付けによって結合された部材のアセンブリーであって、
    該部材の少なくとも一つは請求項１〜１０のいずれか１項記載の鑞付け用シート
    製品であることを特徴とするアセンブリー。
  12. 【請求項１２】 鑞付けされた部材のアセンブリーを製造する方法であって
    、該方法は （ａ）少なくとも一つが請求項１〜１０のいずれか１項記載の鑞付け用シート
    製品からつくられた部材を形成し、 （ｂ）該部材を組み立ててアセンブリーにし、 （ｃ）真空下もしくは不活性雰囲気中において、融剤を存在させないで高温に
    おいて、張り合わせ層を熔融させ広げるのに十分な期間の間該アセンブリーの鑞
    付けを行い、 （ｄ）鑞付けされたアセンブリーを冷却する工程を逐次行うことを特徴とする
    方法。
  13. 【請求項１３】 アルミニウム張り合わせ合金を請求項１〜１０のいずれか
    １項記載の鑞付け用シートに使用する方法。
  14. 【請求項１４】 鑞付け用の融剤を存在させないで不活性雰囲気中において
    行う鑞付け法に請求項１〜１０のいずれか１項記載のアルミニウム張り合わせ合
    金を使用する方法。
  15. 【請求項１５】 アルミニウム張り合わせ合金が重量％単位において Ｓｉを２〜１８、好ましくは７〜１８、 Ｂｉを０．０１〜１．０、好ましくは０．０１〜０．５、 他の元素をそれぞれ最高０．０５％、全部で０．２０％含み、 残りはアルミニウムであることを特徴とする請求項１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 アルミニウム張り合わせ合金が重量％単位において Ｓｉを２〜１８、好ましくは７〜１８、 Ｍｇを０．５〜８．０、好ましくは０．５〜２．５、 Ｂｉを０．０１〜１．０、好ましくは０．０１〜０．５、 他の元素をそれぞれ最高０．０５％、全部で０．２０％含み、 残りはアルミニウムであることを特徴とする請求項１４記載の方法。
  17. 【請求項１７】 アルミニウム張り合わせ合金が重量％単位において Ｓｉを２〜１８、好ましくは７〜１８、 Ｚｎを最高５．０、好ましくは０．５〜３．０、 Ｂｉを０．０１〜１．０、好ましくは０．０１〜０．５、 他の元素をそれぞれ最高０．０５％、全部で０．２０％含み、 残りはアルミニウムであることを特徴とする請求項１４記載の方法。
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