JP2914214B2 - Low temperature welding braze for rail bond - Google Patents
Low temperature welding braze for rail bondInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、金属接合用合金、特に
レールボンド用低温溶接ろうに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alloy for metal joining, and more particularly to a low-temperature welding braze for rail bonding.
【０００２】[0002]
【従来の技術】鉄道のレールは夏の暑さで熱膨張するた
め、レールとレールの継ぎ目は、この熱膨張する分だけ
隙間があけられている。従って、この間は電気的に完全
に導通してなく、信号用電流や帰線電流が途切れてしま
う。そのため、レールとレールの継ぎ目にはレールボン
ドを接合して電気的な導通を行っている。2. Description of the Related Art Railroad rails thermally expand due to the heat of summer, so a gap is provided between the rails at the joint between the rails to compensate for the thermal expansion. Therefore, during this time, the electric current is not completely conducted, and the signal current and the return current are interrupted. For this reason, a rail bond is joined at the joint between the rails to perform electrical conduction.
【０００３】レールボンドとは、複数の銅線を束ね、そ
の両端を端子と称する黄銅製の金具で結束したもので、
このレールボンドのそれぞれの端子とレールとを金属的
に接続することにより、継ぎ目を挟んだレールとレール
を電気的に導通するものである。[0003] A rail bond is a bundle of a plurality of copper wires, the ends of which are bound by brass fittings called terminals.
By electrically connecting each terminal of the rail bond to the rail, the rails sandwiching the seam are electrically connected to each other.
【０００４】一方、このレールとレールボンドの接続
(以下、単にレールボンドの接続という) は、電気的に
接続されてさえいればよいというものでなく、ある程度
強い接合強度を有していなければならない。そのように
強い接合強度が要求される理由は、最近の鉄道が高速化
され、また車体の重量も重くなってきていることから、
レールにかかる捩れや振動が大きくなってきており、レ
ールボンドに強い力がかかるようになってきているから
である。かかる傾向はますます強くなり、要求される接
合特性はますます厳しいものとなってきている。On the other hand, the connection between the rail and the rail bond
(Hereinafter, simply referred to as rail bond connection) does not mean that it is only required to be electrically connected, but must have a certain level of bonding strength. The reason why such strong joint strength is required is that recent railways have been speeding up and the weight of the car body has also increased,
This is because the torsion and vibration applied to the rail are increasing, and a strong force is applied to the rail bond. This tendency is becoming stronger, and the required bonding characteristics are becoming increasingly severe.
【０００５】レールとレールボンドを金属的に接続する
ための手段としては、電気的導通があって、しかも接合
強度も充分に強い溶接や硬ロウ付け等が考えられる。し
かしながら、溶接や硬ロウ付けではレールが800 ℃以上
に加熱されてしまい、レール本体を焼鈍して機械的強度
を弱めてしまったり、あるいはレールに熱歪みを起こさ
せたりするという悪影響がでてしまう。[0005] As means for metallically connecting the rail and the rail bond, welding, hard brazing, or the like, which is electrically conductive and has a sufficiently high joining strength, can be considered. However, welding or hard brazing heats the rail to 800 ° C or higher, which has the adverse effect of annealing the rail body and reducing its mechanical strength, or causing thermal distortion to the rail. .
【０００６】そのため従来よりレールボンドの接合には
低い温度で接合のできるはんだが用いられてきた。この
レールボンドの接合に用いるはんだ合金としては、レー
ルへの熱影響を考慮して、ピーク温度が220 ℃以下のも
のが好ましいとされている。このピーク温度とは、合金
を加熱して溶融させる段階で溶融時の熱吸収量が一番多
い時の温度であり、このピーク温度でほとんどが溶融状
態になってしまうもので、実質上の溶融温度である。For this reason, solder that can be joined at a low temperature has been used for joining rail bonds. It is considered that a solder alloy having a peak temperature of 220 ° C. or less is preferable as a solder alloy used for joining the rail bond in consideration of a thermal effect on the rail. This peak temperature is the temperature at which the amount of heat absorbed during melting at the stage of heating and melting the alloy is the largest, and most of the peak temperature will be in a molten state, and substantial melting Temperature.
【０００７】レールボンドのはんだ付け温度は、ピーク
温度＋80℃が適当とされているが、レールに熱影響を与
えないはんだ付け温度としては300 ℃以下、すなわちピ
ーク温度は220 ℃以下でなければならない。[0007] The soldering temperature of the rail bond is considered to be the peak temperature + 80 ° C, but the soldering temperature that does not have a thermal effect on the rail must be 300 ° C or less, that is, the peak temperature must be 220 ° C or less. .
【０００８】一般にレールボンドの接合強度は剪断力で
表されている。この剪断力はレールの側面にレールボン
ドをはんだ付けし、そのレールボンドの端子の上から加
重をかけて、端子が剥離する値である。高速鉄道のレー
ルでは、レールボンドの剪断力は4000kgf 以上が必要で
あると言われている。[0008] Generally, the bonding strength of a rail bond is represented by a shearing force. This shearing force is a value at which a rail bond is soldered to a side surface of a rail, and a load is applied from above the terminal of the rail bond to peel off the terminal. It is said that rail bonds require a shear force of 4000 kgf or more for high-speed railway rails.
【０００９】従来のレールボンド用低温溶接ろうとして
実用化されているものは、特公昭31−862 号公報や特開
昭61−154788号公報に記載されたSn−Zn−Cd系のもので
あった。この系のろう合金はピーク温度が160 ℃以下で
あるため、はんだ付け時にレールに対する熱影響がな
く、また接合強度である剪断力に強いという優れた特長
を有したものである。しかしこのような従来のレールボ
ンド用低温溶接ろうは、いずれも有害なカドミウムが含
まれているという問題があった。Conventional low-temperature welding brazing solders for rail bonding are of the Sn-Zn-Cd type described in JP-B-31-862 and JP-A-61-154788. Was. Since the brazing alloy of this type has a peak temperature of 160 ° C. or less, it has excellent features that it has no thermal effect on the rail during soldering and that it is strong against shearing force, which is the bonding strength. However, such conventional low-temperature welding brazes for rail bonds all have a problem that harmful cadmium is contained.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の目的
は、有害なカドミウムや鉛を全く含有せず、しかもはん
だ付け時にレールに対して熱影響を与えないばかりか、
レールボンド接合用として要求される強い剪断力を発揮
できるレールボンド用低温溶接ろうを提供することであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention not only to contain no harmful cadmium or lead, but also to have no thermal effect on rails at the time of soldering.
An object of the present invention is to provide a low-temperature brazing solder for rail bond capable of exhibiting a strong shear force required for rail bond joining.
【００１１】本発明のより具体的な目的は、カドミウム
や鉛を全く含有せず、ピーク温度220 ℃以下、剪断力40
00kgf 以上を発揮でき、さらに作業性をも満足できるレ
ールボンド用低温溶接ろうを提供することである。A more specific object of the present invention is to contain no cadmium or lead, to have a peak temperature of 220 ° C. or less, and a shear force of 40 ° C.
An object of the present invention is to provide a low-temperature welding braze for a rail bond capable of exhibiting 00 kgf or more and satisfying workability.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、Sn−Zn系
合金は共晶温度が199 ℃であり、鉄や銅に対して優れた
剪断力を有していることに着目して本発明を完成させ
た。The present inventors have noticed that the Sn-Zn alloy has a eutectic temperature of 199 ° C and has an excellent shearing force against iron and copper. The present invention has been completed.
【００１３】従来よりSn−Zn系合金は主としてアルミニ
ウムのはんだ付け用として広く使用されている。しか
し、実際に使用されているのは、アルミニウムのはんだ
付け用としては、Sn−ZnにAgとMgを添加したもの (特開
昭50−56347 号公報) やAgとCuを添加したもの (特開昭
50−50250 号公報) 等である。Hitherto, Sn-Zn alloys have been widely used mainly for soldering aluminum. However, those actually used for soldering aluminum include those obtained by adding Ag and Mg to Sn-Zn (Japanese Patent Laid-Open No. 50-56347) and those obtained by adding Ag and Cu (Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-56347). Kaisho
50-50250).
【００１４】ところで、これらのはんだ合金はアルミニ
ウムに対するはんだ付け性は良好であるが、はんだ付け
時、この合金中にアルミニウムが拡散溶解するため、Al
とSnとがイオン化傾向に大きな相違があることから合金
中に粒間腐食が発生してしまうものであった。そのため
近時ではSn−Zn系のはんだ合金はアルミニウム用として
は使われなくなってきている。By the way, these solder alloys have good solderability to aluminum, but at the time of soldering, aluminum is diffused and dissolved in the alloy, so that Al
And Sn have a large difference in ionization tendency, so that intergranular corrosion occurs in the alloy. Therefore, recently, Sn—Zn based solder alloys are no longer used for aluminum.
【００１５】またSn−Zn系合金はカドミウムや鉛を含ん
だはんだの代替品としても使われてきている。例えばカ
ドミウムを含まないはんだ合金としてコントロールケー
ブルのインナーワイヤーと索端金具の接合用に、特公平
３−28274 号公報ではZn：７〜15重量％、Bi：３〜７重
量％、残部Snがあり、また特開昭55−65341 号公報では
Zn：30〜70重量％、Ag：0.05〜３重量％、残部Snという
ものがある。さらに鉛を含まないはんだ合金として特開
平６−238479号公報ではZn：0.2 〜６重量％、Ag：１〜
６重量％、残部Snというものがある。[0015] Sn-Zn alloys have also been used as substitutes for solder containing cadmium or lead. For example, as a solder alloy containing no cadmium, for joining an inner wire of a control cable and a cable end fitting, in Japanese Patent Publication No. 3-28274, there are Zn: 7 to 15% by weight, Bi: 3 to 7% by weight, and the balance Sn. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-65341,
Zn: 30 to 70% by weight, Ag: 0.05 to 3% by weight, with the balance being Sn. Further, as a solder alloy containing no lead, in JP-A-6-238479, Zn: 0.2 to 6% by weight, Ag: 1 to
6% by weight, with the balance being Sn.
【００１６】しかしながら、実際にレールボンド用に使
用してみると、作業性が悪く、また剪断力も弱くてレー
ルの捩れや振動に耐えられなかったりしてレールボンド
の接続用として満足できるものではなかった。However, when actually used for rail bonding, the workability is poor, and the shearing force is also weak, so that it cannot withstand torsion or vibration of the rail, and is not satisfactory for rail bonding. Was.
【００１７】本発明は、Sn−Zn系合金をレールボンド接
合の条件に合うように改良したものであり、その要旨と
するところは、Ag：0.5 〜２重量％、Zn：７〜15重量
％、残部Snからなることを特徴とするレールボンド用低
温溶接ろうである。According to the present invention, an Sn-Zn alloy is improved so as to meet the conditions of rail bond joining. The gist of the present invention is that Ag: 0.5 to 2% by weight and Zn: 7 to 15% by weight. A low-temperature welding braze for a rail bond, comprising a balance of Sn.
【００１８】また、別の面からは、本発明は、Ag：0.5
〜２重量％、Zn：７〜15重量％、Sb：５重量％以下、お
よび／またはIn：５重量％以下、残部Snからなることを
特徴とするレールボンド用低温溶接ろうである。Further, from another aspect, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device comprising:
A low-temperature welding braze for a rail bond, comprising: -2% by weight, Zn: 7-15% by weight, Sb: 5% by weight or less, and / or In: 5% by weight or less, with the balance being Sn.
【００１９】[0019]
【作用】次に、本発明においてろう組成を上述のように
規定した理由をその作用とともに詳述する。Next, the reason why the brazing composition according to the present invention is defined as described above will be described in detail together with its function.
【００２０】Agは剪断力と作業性を向上させるものであ
り、0.5 重量％より少ないと、その効果が現れない。し
かるに２重量％よりも多く添加するとピーク温度が高く
なり過ぎて、はんだ付け時にレールに対して熱影響を与
えるようになってしまう。好ましくは、0.5 〜1.5 重量
％である。Ag improves the shearing force and the workability. If the content is less than 0.5% by weight, the effect is not exhibited. However, if it is added in an amount of more than 2% by weight, the peak temperature will be too high, and will have a thermal effect on the rail during soldering. Preferably, it is 0.5 to 1.5% by weight.
【００２１】Znは剪断力に大いに影響するものであり、
その添加量が７重量％より少ないと、剪断力が弱く、ま
たその添加量が15重量％を越えても剪断力が弱くなって
しまう。好ましくは、７〜13重量％である。Zn greatly affects the shearing force,
If the amount is less than 7% by weight, the shearing force is weak, and if the amount exceeds 15% by weight, the shearing force is weak. Preferably, it is 7 to 13% by weight.
【００２２】またSn−Zn系合金にSbを添加すると、剪断
力が向上するが、これも５重量％を越えると、かえって
剪断力を下げることになってしまう。好ましくは、３重
量％以下である。When Sb is added to the Sn-Zn alloy, the shearing force is improved. However, when the content exceeds 5% by weight, the shearing force is rather reduced. Preferably, it is at most 3% by weight.
【００２３】Sn−Zn系合金へのInの添加は、剪断力向上
に効果があるが、５重量％よりも多くなると流動性を損
ねて作業性が悪くなる。好ましくは、３重量％以下であ
る。なお、Sb、Inはいずれか一方を添加するより、両者
を同時添加すると作業性と剪断力が良好となり、好まし
い。The addition of In to the Sn-Zn alloy is effective in improving the shearing force. However, if it exceeds 5% by weight, the fluidity is impaired and the workability is deteriorated. Preferably, it is at most 3% by weight. In addition, it is preferable to add both Sb and In at the same time, rather than adding either one, because the workability and the shearing force are improved.
【００２４】ここでレールとボンドの接合方法について
簡単に説明する。先ずレールの側面とレールボンドの端
子の内側に塩化亜鉛を主成分とするはんだ付け用フラッ
クスを塗布しておき、それぞれのフラックス塗布部をガ
ス炎で加熱する。そしてフラックス塗布部がはんだ合金
のピーク温度以上となったならば、棒状のはんだ合金を
フラックス塗布部に当てがい、ガス炎ではんだ合金を溶
融させて、フラックス塗布部にはんだの予備メッキを行
う。Here, a method of joining the rail and the bond will be briefly described. First, a soldering flux containing zinc chloride as a main component is applied to the side surface of the rail and the inside of the terminal of the rail bond, and each flux application portion is heated with a gas flame. Then, when the temperature of the flux-applied portion becomes equal to or higher than the peak temperature of the solder alloy, a bar-shaped solder alloy is applied to the flux-applied portion, the solder alloy is melted by gas flame, and the flux-applied portion is pre-plated with solder.
【００２５】次いで、このようにはんだが予備メッキさ
れたレールと端子とを当接し、それぞれのはんだメッキ
をガス炎で溶融させると同時に、レールと端子に棒状の
はんだを当てがって、ガス炎で棒状はんだを溶融させる
ことにより接合部にははんだを供給する。接合部にはん
だが充分に供給されたならば、接合部の周囲から水をか
けて冷却する。Next, the rail and the terminal on which the solder is pre-plated are brought into contact with each other, and the respective solder platings are melted by a gas flame. At the same time, a rod-shaped solder is applied to the rail and the terminal to form a gas flame. The solder is supplied to the joint by melting the bar-shaped solder. When the solder is sufficiently supplied to the joint, water is applied around the joint to cool the joint.
【００２６】このようにして多数あるレールの継ぎ目を
レールボンドで接続しなければならないため、レールボ
ンド用はんだ合金は予備メッキ時の作業性、およびはん
だ供給時作業性のよいことが要求されるわけである。Since a large number of rail joints must be connected by rail bonds in this manner, the solder alloy for rail bonding is required to have good workability during pre-plating and good workability during solder supply. It is.
【００２７】[0027]
【実施例】表１に示す各ろう組成を有する低温溶接ろう
を用いてレールとレールボンドの端子をろう溶接した。
その際、作業性および端子がレールから剥離するときの
剪断力を評価した。EXAMPLES Rails and rail bond terminals were soldered using low-temperature welding solders having the respective brazing compositions shown in Table 1.
At that time, the workability and the shearing force when the terminal peeled off from the rail were evaluated.
【００２８】このとき作業性は次のようにして評価し
た。予備メッキ時および棒状溶接ろうの供給時にろうの
流動性が余り大であるとろうがタレることがある。特に
レールボンドのろう接合にはある程度の量の溶接ろうが
まとまる必要があり、一種の塊状態 (マス) としてろう
接合を行うのであるため、そのようなろうのタレは好ま
しくない。そして、これらの作業の全体を通して作業者
の印象を優、良、不良の３段階で評価した。これらの結
果を、本発明のレールボンド用はんだ合金の実施例と比
較例とについて同じく表１にまとめて示す。At this time, the workability was evaluated as follows. If the fluidity of the solder is too large during the pre-plating and during the supply of the rod-shaped welding solder, the solder may sag. In particular, the brazing of rail bonds requires a certain amount of welding brazing to be put together, and the brazing is performed as a kind of mass (mass). Therefore, such brazing is not preferred. The impression of the worker was evaluated in three stages of excellent, good, and poor throughout the entire operation. These results are also shown in Table 1 for Examples and Comparative Examples of the solder alloy for rail bonding of the present invention.
【００２９】[0029]
【表１】 [Table 1]
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上説明した如く、本発明のレールボン
ド用低温溶接ろうは、カドミウムや鉛を全く含んでいな
いため、重金属による毒性の心配は全くないものであ
り、またピーク温度が220 ℃以下であることから、はん
だ付け時にレールを焼鈍したり、歪ませてしまったりす
るという熱影響を与えないばかりか、レールとレールボ
ンドの接合部の剪断力が充分に強いという優れた特長を
有するものである。As described above, the low-temperature brazing filler metal for rail bonding of the present invention contains no cadmium or lead, so that there is no concern about toxicity due to heavy metals, and the peak temperature is 220 ° C. or less. Therefore, not only does it have the thermal effect of annealing and distorting the rail during soldering, but it also has the excellent feature that the shearing force at the joint between the rail and the rail bond is sufficiently strong It is.
フロントページの続き (72)発明者 大島 一家 神奈川県川崎市中原区市ノ坪160番地 信号器材株式会社内 (72)発明者 中島 浩治 神奈川県川崎市中原区市ノ坪160番地 信号器材株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−154788（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−344181（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 35/26 Continuing from the front page (72) Inventor Oshima Kazuki 160, Notobotsu, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Signal Equipment Co., Ltd. Reference JP-A-61-154788 (JP, A) JP-A-6-344181 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) B23K 35/26
Claims (2)
％、残部Snからなることを特徴とするレールボンド用は
んだ合金。1. A solder alloy for rail bonding, comprising: 0.5 to 2% by weight of Ag, 7 to 15% by weight of Zn, and the balance Sn.
％、Sb：５重量％以下、および／またはIn：５重量％以
下、残部Snからなることを特徴とするレールボンド用低
温溶接ろう。2. A rail bond comprising: Ag: 0.5 to 2% by weight, Zn: 7 to 15% by weight, Sb: 5% by weight or less, and / or In: 5% by weight or less, with the balance being Sn. Low temperature welding braze.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7158695A JP2914214B2 (en) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Low temperature welding braze for rail bond |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP7158695A JP2914214B2 (en) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Low temperature welding braze for rail bond |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH08267270A JPH08267270A (en) | 1996-10-15 |
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ID=13464942
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| JP7158695A Expired - Lifetime JP2914214B2 (en) | 1995-03-29 | 1995-03-29 | Low temperature welding braze for rail bond |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1995
- 1995-03-29 JP JP7158695A patent/JP2914214B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US7282174B2 (en) | 2002-10-31 | 2007-10-16 | Senju Metal Industry Co., Ltd. | Lead-free solder and soldered article |
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