JP2730142B2 - Zr-based non-evaporable gas absorbing alloy for aluminum brazing - Google Patents
Zr-based non-evaporable gas absorbing alloy for aluminum brazingInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特に真空又は不活性ガス雰囲気でのアルミ
ニウムのろう付において使用され、ろう付を阻害する酸
素、二酸化炭素、H2O等の不純ガスを吸収し、接合欠陥
の少ない健全なろう付を可能とするゲッタ材として好適
なZr基非蒸発型ガス吸収合金に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention is used particularly in the brazing of aluminum in a vacuum or an inert gas atmosphere, such as oxygen, carbon dioxide, H 2 O, etc., which inhibit brazing. The present invention relates to a Zr-based non-evaporable gas absorbing alloy suitable as a getter material that absorbs impure gas and enables sound brazing with less joining defects.
（従来の技術） アルミニウムを接合する手段の一つにろう付法があ
る。ろう付法は特に接合部分の形状が複雑な品物を接合
するのに都合のよい方法であり、ブレージングシートを
用いるろう付は熱交換器のような形状の複雑なものの製
造に多く使われている。ろう付はその施工方法によりト
ーチろう付法、炉中ろう付法、浸漬ろう付法、真空ろう
付法などがあって、接合部分の形状に応じた使い分けが
なされている。(Prior Art) One of the means for joining aluminum is a brazing method. The brazing method is a particularly convenient method for joining articles having complicated joints, and the brazing using a brazing sheet is often used for manufacturing a complicated article such as a heat exchanger. . Brazing includes torch brazing, furnace brazing, immersion brazing, vacuum brazing, and the like, depending on the method of application, and is used properly according to the shape of the joint.
この中で、真空ろう付法を除くトーチろう付法、炉中
ろう付法および浸漬ろう付法はろう付作業に際し、例え
ばNaCl−KCl−LiCl系のアルカリ金属の塩化物を主成分
する高価なフラックスを必要とし、また、ろう付接合面
に油、酸化物（スケール）等が付着しているとフラック
スが十分に働かないのでアルカリ洗浄や酸洗等の前処理
を行う必要がある。さらにろう付後には水洗、湯洗およ
び酸洗等の後処理を施して残存するフラックスを除去す
る必要もある。そのために、トーチろう付法、炉中ろう
付法および浸漬ろう付法は、コストが高く、且つ処理廃
液による公害問題がある。Among them, the torch brazing method except the vacuum brazing method, the in-furnace brazing method and the immersion brazing method are expensive in the case of brazing work, for example, using an alkali metal chloride of NaCl-KCl-LiCl system as a main component. A flux is required, and if oil or oxide (scale) adheres to the brazing joint surface, the flux does not work sufficiently, so that pretreatment such as alkali washing or pickling must be performed. Furthermore, after brazing, it is necessary to remove the residual flux by performing post-treatments such as water washing, hot water washing and pickling. For this reason, the torch brazing method, the furnace brazing method and the immersion brazing method are high in cost and have a problem of pollution due to the processing waste liquid.
これらに対して、真空ろう付法はフラックスを用いる
ことなくろう付を行うことができるとともに、前処理お
よび後処理も必要としないので、安価であり、且つ公害
問題もない。ところが、フラックスを使用しないので、
接合母材の表面に酸化皮膜や油脂等が残っていると、ろ
う材と母材のぬれ性および湯流れが悪くなり、接合欠陥
が生じる場合がある。また、ろう付時に母材表面が清浄
であっても真空炉中の雰囲気によっては接合面に酸化皮
膜が発生したり、真空炉の内壁やろう付用治具に付着し
ていた油脂分が炉温の上昇とともに蒸発し、接合面に付
着することがある。On the other hand, the vacuum brazing method can perform brazing without using a flux and does not require pre-treatment and post-treatment, so that it is inexpensive and has no pollution problem. However, since no flux is used,
If an oxide film, oil, or the like remains on the surface of the joining base material, the wettability of the brazing material and the base material and the flow of molten metal deteriorate, and a joining defect may occur. In addition, even if the surface of the base material is clean during brazing, an oxide film may be formed on the joint surface depending on the atmosphere in the vacuum furnace, or the oil or grease adhering to the inner wall of the vacuum furnace or the brazing jig may be removed. May evaporate with increasing temperature and adhere to the joint surface.
そこで、真空ろう付法ではろう付に際して、真空炉内
にマグネシウムを配置するか或いは１〜３重量％程度の
マグネシウムを添加したろう材を使用するかして、ぬれ
性の悪化を防ぎ接合欠陥の発生を防止している。これ
は、ろう付の昇温の過程でマグネシウムを蒸発させ、炉
中の酸素を吸収させて酸化皮膜の生成を防止しようとす
るものである。この方法は酸化皮膜の生成を軽減させ
て、酸化皮膜による接合欠陥の減少には効果があるもの
の、マグネシウムは酸素およびH2O以外のガスを吸収し
ないので、真空炉の内壁やろう付治具から蒸発した油脂
や有機溶剤のような炭素を含むガスの除去には全く効果
がない。寧ろマグネシウムは接合面から炭素が解離する
現象を妨げることがある。接合面に付着した油脂分は昇
温の過程で一酸化炭素や二酸化炭素ガスとなって接合面
から解離することもあるが、マグネシウムが優先的に酸
素を吸収するために、この解離現象を妨げてしまうので
ある。その結果、接合面の炭素は付着したままとなっ
て、接合面とろう材とのぬれ性や湯流れが悪くなり、接
合欠陥が発生することがある。さらにマグネシウムは、
その蒸発酸化によって生じたスケールが真空炉内を汚し
て真空度を低下させる。そのために、真空炉内に溜まっ
たスケールを定期的に取り除いてやる必要があり、余分
な作業が増すという欠点がある。Therefore, in the brazing method, magnesium is placed in a vacuum furnace or a brazing material containing about 1 to 3% by weight of magnesium is used at the time of brazing to prevent deterioration of wettability and to prevent joining defects. The occurrence is prevented. This is to evaporate magnesium in the process of raising the temperature of brazing and absorb oxygen in the furnace to prevent the formation of an oxide film. Although this method reduces the formation of oxide film and is effective in reducing bonding defects due to oxide film, magnesium does not absorb gases other than oxygen and H 2 O, so the inner wall of the vacuum furnace and brazing jig It has no effect in removing carbon-containing gases such as oils and fats and organic solvents evaporated from water. Rather, magnesium may prevent the dissociation of carbon from the interface. The oils and fats adhering to the joint surface become carbon monoxide and carbon dioxide gas during the process of raising the temperature and may dissociate from the joint surface.However, magnesium preferentially absorbs oxygen, which hinders this dissociation phenomenon. It will be. As a result, the carbon on the bonding surface remains attached, the wettability between the bonding surface and the brazing material and the flow of molten metal deteriorate, and a bonding defect may occur. In addition, magnesium
The scale generated by the evaporative oxidation fouls the inside of the vacuum furnace and lowers the degree of vacuum. For this reason, it is necessary to periodically remove the scale accumulated in the vacuum furnace, and there is a disadvantage that extra work increases.
（発明が解決しようとする課題） 本発明の課題は、真空又は不活性ガス雰囲気中で行う
アルミニウムのろう付において、ゲッタ材として使用さ
れ雰囲気中に残存する酸素、水素、一酸化炭素、二酸化
炭素、炭化水素、H2O等の接合面のぬれ性やろう材の湯
流れを阻害する不純ガスを吸収し、接合欠陥の少ない健
全なろう付けを可能とするZr基非蒸発型のガス吸収合金
を提供することにある。(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is to provide oxygen, hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide which is used as a getter material and remains in the atmosphere when brazing aluminum in a vacuum or inert gas atmosphere. , hydrocarbons, absorb impure gases that inhibit fluidity wettability bastard material of the bonding surfaces such as H 2 O, Zr group non-evaporable gas absorbing alloy which allows less sound braze the bonding defects Is to provide.
（課題を解決するための手段） アルミニウムの真空又は不活性ガス雰囲気でのろう付
では、炉内の接合雰囲気が清浄な程、健全な接合を行う
ことができる。ところが、前記のように炉内の雰囲気に
よっては接合面に酸化皮膜が生じたり、油脂等が付着し
て接合面に炭素が残ったりして、ろう材と母材とのぬれ
性を損ね、接合欠陥を発生させる場合がある。(Means for Solving the Problems) In the brazing of aluminum in a vacuum or an inert gas atmosphere, the cleaner the bonding atmosphere in the furnace, the more sound bonding can be performed. However, as described above, depending on the atmosphere in the furnace, an oxide film may be formed on the bonding surface, or oil or the like may adhere and carbon remains on the bonding surface, impairing the wettability between the brazing material and the base material, and May cause defects.
そのため、従来ではマグネシウムをゲッタ材に使用し
ているが、マグネシウムは一酸化炭素、二酸化炭素、炭
化水素等の炭素系ガスを吸収しないので、これらのガス
に起因するぬれ性の悪化を防ぐことができない。ところ
が、本発明者らは以下に述べる組成の合金が比較的低い
温度から活性化してガスを吸収しはじめること、および
この合金は、酸素、水蒸気は勿論のこと、一酸化炭素、
二酸化炭素、炭化水素等の炭素系ガスをも吸収すること
を見出し、本発明に至った。Therefore, magnesium is conventionally used as a getter material, but since magnesium does not absorb carbon-based gases such as carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrocarbons, it is possible to prevent the deterioration of wettability due to these gases. Can not. However, the present inventors have found that an alloy having the composition described below is activated from a relatively low temperature and starts absorbing gas, and this alloy has oxygen, water vapor, carbon monoxide,
The present inventors have found that carbonaceous gases such as carbon dioxide and hydrocarbons are also absorbed, and have reached the present invention.
ここに本発明の要旨は「重量％で、V:10〜50％、Fe:2
〜20％、Ni:6％以下（ただしFe＋Ｖ＋Niの合計が55％以
下）を含み、残部が実質的にZrからなる、アルミニウム
の真空又は不活性ガス雰囲気でのろう付にゲッタ材とし
て使用されるZr基非蒸発型ガス吸収合金」にある。Here, the gist of the present invention is that “by weight, V: 10 to 50%, Fe: 2
Used as a getter material for brazing aluminum in vacuum or inert gas atmosphere containing up to 20%, Ni: 6% or less (but the total of Fe + V + Ni is 55% or less), and the balance substantially consisting of Zr Zr-based non-evaporable gas absorbing alloy ".
残部が実質的にZrからなるというのは、Zrの他、Zr原
料としてジルカロイ合金を使用する場合及びＶ、Fe原料
としてフェロバナジウム合金を使用する場合などに不可
避的に混入し、合金の機能に本質的な影響を及ぼさない
不純物、例えば２％までのSn、1.5％までのAl、0.5％ま
でのSi等が許容されるということである。The fact that the remainder substantially consists of Zr means that, in addition to Zr, when a zircaloy alloy is used as a Zr raw material and when a ferro-vanadium alloy is used as a V, Fe raw material, etc. Impurities which have essentially no effect, such as up to 2% Sn, up to 1.5% Al, up to 0.5% Si, etc., are acceptable.
上記本発明の合金の一般的な製造方法は、原料をカル
シヤ等の坩堝に装入し、アルゴン等の不活性ガス雰囲気
中で、例えば高周波誘導溶解を行い、造塊後、機械的に
粉砕する、という方法である。In the general method for producing the alloy of the present invention, the raw materials are charged into a crucible such as a calcium, and then subjected to, for example, high-frequency induction melting in an atmosphere of an inert gas such as argon, and then pulverized and then mechanically pulverized. That is the method.
なお、本発明において、「アルミニウム」とは純Alの
他にAl合金をも包含するものである。In the present invention, “aluminum” includes an Al alloy in addition to pure Al.
（作用） 以下、本発明の合金の組成の選定理由を作用効果とと
もに説明する。(Operation) Hereinafter, the reason for selecting the composition of the alloy of the present invention will be described together with the operation and effect.
本発明のZr基合金において、 Ｖは、活性化処理を容易にし、吸収時のガス平衡圧を下
げる働きをする。この効果を得るためにはＶ量は10％以
上必要である。しかし、その量が50％を超えると一酸化
炭素、二酸化炭素等の炭素系ガスを吸収する速度が極端
に遅くなるとともにガス吸収量が現象するので、アルミ
ニウムのろう付時における炭素系ガスの吸収効果が失わ
れる。その結果、ぬれ性の改善が得られない。したがっ
て、Ｖ含有量は10％〜50％とすることが必要である。In the Zr-based alloy of the present invention, V functions to facilitate the activation treatment and to lower the gas equilibrium pressure during absorption. To obtain this effect, the amount of V must be 10% or more. However, if the amount exceeds 50%, the rate of absorbing carbon-based gas such as carbon monoxide and carbon dioxide becomes extremely slow and the amount of absorbed gas is reduced. The effect is lost. As a result, improvement in wettability cannot be obtained. Therefore, the V content needs to be 10% to 50%.
Feは、合金の発火性を押さえ工業的な取扱いを容易に
する働きをする。この効果を得るためには２％以上必要
である。しかしその量が20％を超えると酸素の吸収速度
が低下するので、ろう付時に酸化皮膜が接合面に生成し
やすくなる。したがってFe量は２〜20％であることが必
要である。Fe acts to suppress the ignitability of the alloy and facilitate industrial handling. To obtain this effect, 2% or more is required. However, if the amount exceeds 20%, the oxygen absorption rate decreases, so that an oxide film tends to form on the joint surface during brazing. Therefore, the Fe content needs to be 2 to 20%.
Niは、合金中にZr2NiのようなZr−Ni系金属間化合物
を微細に析出させ、合金表面の被毒層中の母相とZr−Ni
系金属間化合物との境界に欠陥を作り、この欠陥を起点
としたH2、O2の拡散が生じ、低温からの活性化処理を容
易にする働きをするほか、一酸化炭素の吸収を高める働
きをする。従って、Niは低温から迅速に一酸化炭素を吸
収させるのに有効である。しかしその量が６％を超える
と水素ガスおよび一酸化炭素ガスの吸収平衡圧が、アル
ミニウムの真空ろう付が要求する圧力より悪化し、吸収
されずに雰囲気中に残った一酸化炭素がろう付接合面に
吸着されるといった事態が生じる。このため接合面に吸
着された炭素分がろう材の接合面に対するぬれ性を悪化
させ、ろう付接合性を阻害する可能性がある。したがっ
てNi量は６％以下とすることが必要である。望ましいの
は0.01〜５％である。Ni is, Zr-Ni system intermetallic compound such as Zr 2 Ni in the alloy is finely precipitated the mother phase and Zr-Ni poisoning layer of the alloy surface
A defect is created at the boundary with the intermetallic compound, and H 2 and O 2 are diffused from the defect as a starting point, facilitating the activation process from a low temperature, and increasing the absorption of carbon monoxide. Work. Therefore, Ni is effective in quickly absorbing carbon monoxide from a low temperature. However, when the amount exceeds 6%, the absorption equilibrium pressure of hydrogen gas and carbon monoxide gas becomes worse than the pressure required for vacuum brazing of aluminum, and carbon monoxide remaining in the atmosphere without being absorbed is brazed. A situation such as being adsorbed on the joining surface occurs. For this reason, the carbon content adsorbed on the joint surface may deteriorate the wettability of the brazing material to the joint surface, and may impair the braze jointability. Therefore, the Ni content needs to be 6% or less. Desirable is 0.01 to 5%.
上記のＶ、FeおよびNiについては、その合計含有量を
一定値以下に抑えることも重要である。即ち、Ｖ＋Fe＋
Niの合計を55％以下にしなければならない。本発明のガ
ス吸収合金は、α−Zr＋Zr（V1-xFex）２＋Zr2Niの３構
成要素からできており、吸収したガスの一部は合金の内
部で拡散してZrCやZrO2等の型で存在する。したがっ
て、Ｖ＋Fe＋Niの合計含有量が必要以上に多いと、α−
Zrの量が少なくなって吸収できるガス量が減少するので
実用的でなくなる。It is also important to keep the total content of V, Fe and Ni below a certain value. That is, V + Fe +
Ni total must be less than 55%. Gas absorption alloy of the present invention, α-Zr + Zr (V 1-x Fe x) 2 + Zr 2 are made from 3 components of Ni, a part of the absorbed gas ZrC and ZrO 2 is diffused inside of the alloy Etc. Therefore, if the total content of V + Fe + Ni is more than necessary, α-
Since the amount of gas that can be absorbed is reduced due to a decrease in the amount of Zr, it becomes impractical.
以上の組成をもつ本発明のガス吸収合金は下記のよう
な特性を有する。The gas absorbing alloy of the present invention having the above composition has the following characteristics.
250〜300℃の比較的低い温度から活性化し、ガスを吸
収し始める。Activates from a relatively low temperature of 250-300 ° C and begins to absorb gas.
酸素、H2O等の酸素系のガスの他にも一酸化炭素、二
酸化炭素、炭化水素等の炭素系ガスをも吸収することが
できる。In addition to oxygen-based gases such as oxygen and H 2 O, carbon-based gases such as carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrocarbons can be absorbed.
そして、このような特性をもつ本発明のガス吸収合金
は、真空又は不活性ガス雰囲気中においてアルミニウム
をろう付するに際し、ろう付接合部の近傍に配置され
て、炉中に残存しろうのぬれ性や湯流れを阻害する上記
不純ガスを吸収し、健全なろう付を行わしめるためのゲ
ッタ材として使用される。When brazing aluminum in a vacuum or inert gas atmosphere, the gas-absorbing alloy of the present invention having such characteristics is arranged near the brazing joint and wets the residual brazing in the furnace. It is used as a getter material for absorbing the above-mentioned impure gas which impairs the properties and the flow of hot water, and performing sound brazing.
以下、実施例により本発明をさらに説明する。 Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples.
（実施例１） 第１表に示す添加成分の含有量を変化させた合金を作
製し、活性化特性を調査した。(Example 1) Alloys in which the contents of the additional components shown in Table 1 were changed were produced, and the activation characteristics were investigated.
（１）試験材の制作 約150gの小インゴットをアルゴン・アークによりボタ
ン溶解溶製。(1) Production of test material Approximately 150 g of small ingots were melted and melted with a button using an argon arc.
均質化のためのアルゴン・アークで再溶解。Redissolve in argon arc for homogenization.
機械粉砕して297〜1680μｍの粒状合金を作製。Mechanically pulverized to produce a granular alloy of 297-1680μm.
第１表において、１〜７が本発明の合金、８〜10の合
金は比較材であり、純Mg（純度99.9％）は従来材であ
る。合金１〜７および合金８〜10の作製には、Zrの原料
としてジルカロイ２およびジルカロイ４のスクラップ、
ＶとFeの原料として80％Ｖ−20％Feのフェロ・バナジウ
ム合金を使用し、所定の成分に足りない分については純
度99.7％の電解Feおよびフレークバナジウムを使用して
調整した。また、Niについては純度99.7％の電解ニッケ
ルを使用した。In Table 1, 1 to 7 are alloys of the present invention, 8 to 10 are comparative materials, and pure Mg (purity 99.9%) is a conventional material. For the production of alloys 1 to 7 and alloys 8 to 10, scraps of Zircaloy 2 and Zircaloy 4 as Zr raw materials,
A ferro-vanadium alloy of 80% V-20% Fe was used as a raw material of V and Fe, and an insufficient component was adjusted using 99.7% pure electrolytic Fe and flake vanadium. For Ni, electrolytic nickel having a purity of 99.7% was used.
なお、ジルカロイより混入したSn、およびフェロ・バ
ナジウムより混入したAl、Siは不可避不純物である。Note that Sn mixed from Zircaloy and Al and Si mixed from ferro-vanadium are inevitable impurities.
（２）活性化特性 活性化特性は第１図に示す装置を使用して次の手順に
沿って調査した。 (2) Activation Characteristics The activation characteristics were investigated using the apparatus shown in FIG. 1 according to the following procedure.
石英ガラス製の容量が２の反応容器（１）に第１表
に示す１〜10の粒度が297〜1680μｍの合金（２）又は
純Mg（２）をそれぞれ20g封入し、ガス導入弁（３）を
閉、ガス排出弁（４）および真空計保護弁（５）を開、
にして真空ポンプ（６）で真空引きを開始。A reaction vessel (1) made of quartz glass having a capacity of 2 was charged with 20 g of each of alloy (2) or pure Mg (2) having a particle size of 1 to 10 shown in Table 1 having a particle size of 297 to 1680 μm, and a gas introduction valve (3). ) Is closed, the gas discharge valve (4) and the vacuum gauge protection valve (5) are opened,
And start vacuuming with the vacuum pump (6).
反応容器（１）内の真空度が１×10-4torrに達した時
点で、ガス排出弁（４）および真空計保護弁（５）を閉
じ、ガス導入弁（３）を開にして圧力計（７）が１気圧
を示すまでボンベ（８）内の500ppmの一酸化炭素を含む
純度が99.99％のArバランス標準ガスを導入。When the degree of vacuum in the reaction vessel (1) reaches 1 × 10 -4 torr, the gas discharge valve (4) and the vacuum gauge protection valve (5) are closed, the gas introduction valve (3) is opened, and the pressure is increased. Until the total (7) indicates 1 atm, an Ar balance standard gas containing 500 ppm of carbon monoxide and having a purity of 99.99% in the cylinder (8) was introduced.
再び真空引きを行い、真空度が１×10-4torrとなるま
で待ち、次いで、と同じ手順にてArバランス標準ガス
を圧力計（７）が１気圧を示すまで導入。Evacuate again, wait until the degree of vacuum reaches 1 × 10 −4 torr, and then introduce the Ar balance standard gas in the same procedure as above until the pressure gauge (7) indicates 1 atm.
以上の置換作業を３回繰り返し、反応容器（１）内を
500ppmの一酸化炭素を含むArバランス標準ガスで満たし
た後、ガス導入弁（３）およびガス排出弁（４）を閉
じ、昇温速度を５℃／分にとってヒータ（９）にて加
熱。The above replacement work is repeated three times, and the inside of the reaction vessel (1) is
After filling with an Ar balance standard gas containing 500 ppm of carbon monoxide, the gas introduction valve (3) and the gas discharge valve (4) are closed, and the temperature is increased by 5 ° C./min, and heating is performed by the heater (9).
その時の温度を熱電対（10）で、一酸化炭素濃度を濃
度計（11）で測定。The temperature at that time was measured with a thermocouple (10) and the concentration of carbon monoxide was measured with a densitometer (11).
なお、第１図で示す符号（12）はガス流量調整器、
（13）はイオン真空計である。In addition, the code | symbol (12) shown in FIG.
(13) is an ion vacuum gauge.
第２図にその測定結果を示す。横軸は昇温速度を５℃
／分にとって加熱したときの温度、縦軸は一酸化炭素濃
度である。FIG. 2 shows the measurement results. The horizontal axis shows the temperature rise rate at 5 ° C.
The temperature at the time of heating / min and the vertical axis is the concentration of carbon monoxide.
第２図に示すように、本発明の合金１〜７はいずれも
真空加熱中の200〜300℃で活性化して一酸化炭素を吸収
し始め、一酸化炭素濃度は600℃を超えると300ppm以下
となる。これに対して、比較材である合金８〜10はそれ
ぞれ510℃、430℃、330℃と活性化する温度が高く、600
℃を超えても一酸化炭素濃度は400ppm以上と本発明の合
金より高い。As shown in FIG. 2, all of the alloys 1 to 7 of the present invention are activated at 200 to 300 ° C. during vacuum heating and start absorbing carbon monoxide. When the carbon monoxide concentration exceeds 600 ° C., 300 ppm or less is obtained. Becomes On the other hand, alloys 8 to 10 as comparative materials have high activation temperatures of 510 ° C., 430 ° C., and 330 ° C., respectively.
Even when the temperature exceeds ° C, the concentration of carbon monoxide is 400 ppm or more, which is higher than that of the alloy of the present invention.
なお、Mgは酸素を吸収するが一酸化炭素を吸収しない
ので高い濃度である。Mgは、酸素に関して活性化するの
はMgの飽和蒸気に左右され３×10-4torrで約380℃であ
る。Mg has a high concentration because it absorbs oxygen but not carbon monoxide. Mg is activated at about 380 ° C. at 3 × 10 -4 torr, depending on the saturated vapor of Mg, to activate with respect to oxygen.
（実施例２） 第３図に示す炉容積が２の工業用真空炉を用いて、
第４図（ａ）および（ｂ）に示すAWS重ね継手試験片を
ろう付し、ろう付雰囲気の改善効果を調査した。Example 2 Using an industrial vacuum furnace having a furnace volume of 2 shown in FIG.
The AWS lap joint test pieces shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) were brazed, and the effect of improving the brazing atmosphere was investigated.
調査には、粒度が300〜1680μｍの第１表に示す合金
１、合金６、合金８、合金10およびブロック状の純Mgを
使用し、これらをそれぞれ20g真空炉（14）内に配置
し、真空ポンプ（15）にて炉内を2.0×10-5torrより高
い真空度とした後、ヒータ（16）にて昇温を行い、AWS
重ね継手試験片（17）をそれぞれ４個づつろう付した。
なお、試験片の母材材質:JIS A5052、ろう材:JIS Z 326
3 BA4005、板厚（ｔ）:2mm、ろう付間隙;0.15mm、重ね
しろ（Ａ）:5mm、である。In the investigation, alloy 1, alloy 6, alloy 8, alloy 10 and block-shaped pure Mg shown in Table 1 having a particle size of 300 to 1680 μm were used, and each of these was placed in a 20 g vacuum furnace (14). After the inside of the furnace was evacuated to a degree higher than 2.0 × 10 -5 torr by the vacuum pump (15), the temperature was increased by the heater (16), and AWS
Four lap joint test pieces (17) were brazed.
The base material of the test piece: JIS A5052, brazing material: JIS Z 326
3 BA4005, plate thickness (t): 2 mm, brazing gap; 0.15 mm, overlap (A): 5 mm.
（１）炉内雰囲気真空度 上記ろう付時の真空度の変化を測定した結果を第５図
にヒートパターンとともに示す。(1) Vacuum degree in furnace atmosphere The result of measurement of the change in vacuum degree during brazing is shown in FIG. 5 together with the heat pattern.
第５図において、ケース１はガス吸収合金を配置しな
いでろう付を施したもの、ケース２は純Mg、ケース３は
合金１、ケース４は合金６、ケース５は合金８およびケ
ース６は合金10、をそれぞれ配置してろう付したもので
ある。本発明の合金１および６を用いたケース３および
ケース４が最も高真空であり、これに続いて比較材の合
金８を用いたケース５、合金10を用いたケース６および
純Mgを用いたケース２がろう付温度付近での真空度が高
い。In FIG. 5, case 1 is brazed without disposing a gas absorbing alloy, case 2 is pure Mg, case 3 is alloy 1, case 4 is alloy 6, case 5 is alloy 8, and case 6 is alloy. 10, and brazed with each placed. Cases 3 and 4 using alloys 1 and 6 of the present invention had the highest vacuum, followed by case 5 using alloy 8 as a comparative material, case 6 using alloy 10 and pure Mg. Case 2 has a high degree of vacuum near the brazing temperature.
（２）せん断強度 上記真空ろう付完了後の各試験片を引張試験に供し、
ろう付接合部のせん断強度を調べた。その結果を第６図
に示す。(2) Shear strength Each test piece after completion of the above-mentioned vacuum brazing is subjected to a tensile test,
The shear strength of the brazed joint was examined. The results are shown in FIG.
第６図より、ケース３および４の本発明の合金を用い
たものが、せん断強度が最も高く、良好なろう付である
ことがわかる。これに対して、ケース１のガス吸収合金
を用いないものはせん断強度が低く、且つその強度も４
本の試験片でバラツキがある。また、ケース２のMgを用
いたものでは、ケース１のものよりもせん断強度は高い
が本発明の合金を用いたケース３およびケース４と比べ
れば低く、ケース５および６の比較例の合金を用いたも
のでは、これらよりせん断強度は向上しているが、本発
明合金ほどの効果が得られていない。From FIG. 6, it can be seen that the cases 3 and 4 using the alloy of the present invention have the highest shear strength and good brazing. On the other hand, the case 1 in which the gas-absorbing alloy is not used has a low shear strength and the strength is 4
There is variation in the test pieces of the book. In the case of using Mg of Case 2, the shear strength was higher than that of Case 1, but lower than that of Cases 3 and 4 using the alloy of the present invention. In the case of the alloy used, the shear strength was improved, but the effect as high as that of the alloy of the present invention was not obtained.
（３）ろう付材表面における酸素および炭素の吸着量せ
ん断強さに差が生じた原因を明らかにするため、試験片
のろう付位置直近（第４図において矢印で示す位置）を
IMMAを用いて、１次イオン:Cs+、２次イオン:O-、C-、
出力:125KV.120nA、分析領域:150〜250μｍラスタ、の
条件で表面分析を行い、酸素および炭素の吸着量を調べ
た。その結果を第７図および第８図に示す。(3) Adsorption amount of oxygen and carbon on the surface of the brazing material In order to clarify the cause of the difference in the shear strength, the immediate vicinity of the brazing position of the test piece (the position indicated by the arrow in FIG. 4) was used.
Using IMMA, primary ion: Cs + , secondary ion: O − , C − ,
Surface analysis was performed under the conditions of output: 125 KV, 120 nA, analysis area: 150 to 250 μm raster, and the amounts of oxygen and carbon adsorbed were examined. The results are shown in FIGS. 7 and 8.
第７図および第８図より、ケース３および４の本発明
の合金を用いたものでは、酸素および炭素の吸着が少な
いことがわかる。これは本発明の合金は酸素や炭素計ガ
ス等を吸収するからである。そのために、ろう材とろう
付面とのぬれ性が悪化することがないので、せん断強度
が高く、且つバラツキも少なくいのである。これに対し
て、ケース１のガス合金を用いずにろう付したもので
は、ろう付接合部はあきらかに酸化され、且つ表面に多
くの炭素が吸着している。ケース２のMgを用いたもので
は、酸素の吸着は少ないが、炭素の吸着を抑えることが
できない。また、ケース５および６の比較材の合金を用
いたものでは、これらよりも酸素および炭素の吸着は少
ないが、本発明合金を用いたケース３およびケース４よ
りは多い。7 and 8, it can be seen that the cases 3 and 4 using the alloy of the present invention have less adsorption of oxygen and carbon. This is because the alloy of the present invention absorbs oxygen, carbon gas, and the like. Therefore, the wettability between the brazing material and the brazing surface does not deteriorate, so that the shear strength is high and the dispersion is small. On the other hand, in the case 1 which is brazed without using the gas alloy, the brazed joint is clearly oxidized and a large amount of carbon is adsorbed on the surface. In the case 2 using Mg, the adsorption of oxygen is small, but the adsorption of carbon cannot be suppressed. In addition, in the case of using the alloy of the comparative material of the cases 5 and 6, the adsorption of oxygen and carbon is smaller than those, but is larger than the case 3 and the case 4 using the alloy of the present invention.
（実施例３） 実施例２で用いたのと同じ合金およびMgを真空炉内に
それそれ20g配置して、第９図に示すアルミニウム製の
ジェットエンジン用熱交換器を真空ろう付して組立て、
ろう付欠陥の発生を調べた。Example 3 The same alloy and Mg as used in Example 2 were placed in a vacuum furnace at 20 g each, and the aluminum jet engine heat exchanger shown in FIG. 9 was assembled by vacuum brazing. ,
The occurrence of brazing defects was investigated.
熱交換器のろう付は、下記のようにして行った。 The brazing of the heat exchanger was performed as follows.
素材の2mm径のアルミニウムパイプ（JIS A5052）を45
0mmの長さに切断し、このパイプ（18）を714本準備し、
これを第９図（ｂ）に示すようにシェル（19）に固定さ
れ、且つ両端に0.2mm厚のろう材（20）をクラッドした
肉厚45mmのブレージングシート（JIS BA18PC）（21）、
即ち、エンドプレート（22）に穿設した孔（23）に挿入
して熱交換器に組立てた後、真空ろう付を行った。45mm of 2mm diameter aluminum pipe (JIS A5052)
Cut to 0mm length, prepare 714 pipes (18),
This is fixed to a shell (19) as shown in FIG. 9 (b), and a brazing sheet (JIS BA18PC) (21) having a thickness of 45 mm with both ends clad with a brazing material (20) having a thickness of 0.2 mm,
That is, it was inserted into a hole (23) formed in the end plate (22), assembled into a heat exchanger, and then vacuum brazed.
真空ろう付に使用した真空炉およびヒートパターン
は、実施例２と同じである。The vacuum furnace and the heat pattern used for vacuum brazing are the same as in Example 2.
このようにしてろう付した熱交換器に5Kgf/cm2の水圧
を付加し、リークの有無を調べ、リークのあったパイプ
はろう付欠陥ありとし、714本のパイプのうちで欠陥の
発生した本数をもって評価した。その結果を第10図に示
す。A water pressure of 5 kgf / cm 2 was applied to the heat exchanger brazed in this manner, and the presence or absence of a leak was examined.The pipe having the leak was determined to have a brazing defect, and a defect occurred among 714 pipes. The number was evaluated. The results are shown in FIG.
第10図に示すように、熱交換器のろう付に際し、本発
明の合金１および６をゲッタ材に用いたケース３および
４は、いずれも欠陥の発生は皆無である。これに対し
て、ガス吸収合金を用いずにろう付したケース１、Mgを
用いたケース２、比較材の合金を用いたケース５および
６では欠陥の発生が多い。As shown in FIG. 10, in the brazing of the heat exchanger, the cases 3 and 4 using the alloys 1 and 6 of the present invention as getter materials have no defects. On the other hand, in the case 1 brazed without using the gas absorbing alloy, the case 2 using Mg, and the cases 5 and 6 using the alloy of the comparative material, many defects occur.
（発明の効果） 以上説明した如く、本発明のガス吸収合金は低い温度
で活性化して酸素、水素および炭素系の一酸化炭素、二
酸化炭素、炭化水素を吸収する。従って、この合金を真
空又は不活性ガス中でのアルミニウムのろう付におい
て、ゲッタ材として用いれば、これらの不純ガスを吸収
することができるので、ぬれ性が阻害されることがな
く、接合欠陥の少ない健全なろう付を行うことができ
る。(Effect of the Invention) As described above, the gas absorbing alloy of the present invention is activated at a low temperature to absorb oxygen, hydrogen, and carbon-based carbon monoxide, carbon dioxide, and hydrocarbons. Therefore, when this alloy is used as a getter material in brazing aluminum in a vacuum or an inert gas, these impurity gases can be absorbed, so that the wettability is not hindered and the joining defect can be prevented. Less sound brazing can be performed.
第１図は、ガス吸収合金の活性化特性の調査で使用した
反応装置を示す概略図、 第２図は、加熱温度と一酸化炭素濃度との測定結果を示
すグラフ、 第３図は、ろう付雰囲気の改善効果の調査で使用した工
業用真空炉を示す概略図、 第４図は、上記の調査に用いたAWS継手試験片の形状を
示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、 第５図は、ろう付のヒートパターンと真空度の測定結果
を示すグラフ、 第６図は、AWS継手試験によるせん断強さの調査結果を
示すグラフ、 第７図は、IMMAによるろう付材表面の酸素分析結果を示
すグラフ、 第８図は、IMMAによるろう付材表面の炭素分析結果を示
すグラフ、 第９図（ａ）は、熱交換器の一例を示す概略斜視図、同
図（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の詳細図、 第10図は、ろう付欠陥発生の調査結果を示すグラフ、で
ある。 （１）反応容器、（２）合金又はMg （３）ガス導入弁、（４）ガス排出弁 （５）真空計保護弁、（６）真空ポンプ （７）圧力計 （８）Arバランス標準ガスボンベ （９）ヒータ、（10）熱電対 （11）一酸化炭素濃度計、（12）ガス流量調整器 （13）イオン真空計、（14）工業用真空炉 （15）真空ポンプ、（16）ヒータ （17）AWS重ね継手試験片 （18）A5052アルミニウム製パイプ （19）シェル、（20）ろう材 （21）ブレージングシート （22）エンドプレート、（23）穿設孔FIG. 1 is a schematic diagram showing a reaction apparatus used for investigating the activation characteristics of a gas absorbing alloy, FIG. 2 is a graph showing measurement results of heating temperature and carbon monoxide concentration, and FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing an industrial vacuum furnace used in the investigation of the effect of improving the attachment atmosphere, FIG. 4 is a diagram showing the shape of the AWS joint test piece used in the above investigation, (a) is a plan view, (B) is a side view, FIG. 5 is a graph showing the measurement results of the heat pattern of the brazing and the degree of vacuum, FIG. 6 is a graph showing the results of the investigation of the shear strength by the AWS joint test, and FIG. , A graph showing the results of oxygen analysis of the brazing material surface by IMMA, FIG. 8 is a graph showing the results of carbon analysis of the brazing material surface by IMMA, and FIG. 9 (a) is a schematic diagram showing an example of a heat exchanger. FIG. 10B is a perspective view, FIG. 10B is a detailed view of part A in FIG. 10A, and FIG. 4 is a graph showing a result. (1) Reaction vessel, (2) Alloy or Mg (3) Gas introduction valve, (4) Gas discharge valve (5) Vacuum gauge protection valve, (6) Vacuum pump (7) Pressure gauge (8) Ar balance standard gas cylinder (9) heater, (10) thermocouple (11) carbon monoxide concentration meter, (12) gas flow regulator (13) ion vacuum gauge, (14) industrial vacuum furnace (15) vacuum pump, (16) heater (17) AWS Lap Joint Specimen (18) A5052 Aluminum Pipe (19) Shell, (20) Brazing Material (21) Brazing Sheet (22) End Plate, (23) Perforated Hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−122838（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156409（ＪＰ，Ａ) 特公 平８−9748（ＪＰ，Ｂ２) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-51-222838 (JP, A) JP-A-1-156409 (JP, A) JP-B-8-9748 (JP, B2)
Claims (1)
％以下（ただしFe＋Ｖ＋Niの合計が55％以下）を含み、
残部が実質的にZrからなるアルミニウムろう付用Zr基非
蒸発型ガス吸収合金。(1) By weight%, V: 10 to 50%, Fe: 2 to 20%, Ni: 6
% (But the total of Fe + V + Ni is 55% or less)
Zr-based non-evaporable gas absorbing alloy for aluminum brazing consisting essentially of Zr.
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|---|---|---|---|
| JP1049390A JP2730142B2 (en) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | Zr-based non-evaporable gas absorbing alloy for aluminum brazing |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP1049390A JP2730142B2 (en) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | Zr-based non-evaporable gas absorbing alloy for aluminum brazing |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH02228443A JPH02228443A (en) | 1990-09-11 |
| JP2730142B2 true JP2730142B2 (en) | 1998-03-25 |
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-
1989
- 1989-02-28 JP JP1049390A patent/JP2730142B2/en not_active Expired - Fee Related
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