JPH0617179A - High strength and high conductive aluminum alloy for brazing and its manufacture - Google Patents
High strength and high conductive aluminum alloy for brazing and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は鑞付け用高強度高導電性
アルミニウム合金およびその製造方法に関し、さらに詳
しくは、電磁誘導モータの電流素子、電流棒等の優れた
強度および導電性を有し、さらに、組み立てが容易に行
うことができる鑞付け用高強度高導電性アルミニウム合
金およびその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-strength and high-conductivity aluminum alloy for brazing and a method for producing the same, and more specifically, it has excellent strength and conductivity for current elements, current rods and the like of electromagnetic induction motors. Furthermore, the present invention relates to a high-strength and high-conductivity aluminum alloy for brazing, which can be easily assembled, and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来技術】一般的に、高導電性材料として、金、銀お
よび銅が比較的よく使用されているが、特殊な用途以外
には銅および銅合金が主として使用されている。2. Description of the Related Art In general, gold, silver and copper are relatively often used as highly conductive materials, but copper and copper alloys are mainly used except for special applications.
【0003】しかし、最近、高速輸送や各種の産業にお
いて、使用材料の軽量化を図ることが重要な事となって
きている。そして、アルミニウムおよびアルミニウム合
金は、銅および銅合金と比較して導電性において若干劣
るけれども、比重が軽いことから導電材料として着目さ
れるようになつてきた。しかして、アルミニウムの導電
率は銅の約60%であり、導電材料としては適してはい
るけれども、強度が低く、また、耐熱性にも劣るという
問題がある。However, recently, in high-speed transportation and various industries, it has become important to reduce the weight of materials used. Although aluminum and aluminum alloys are slightly inferior in conductivity to copper and copper alloys, they have come to be paid attention as conductive materials because of their low specific gravity. Although the conductivity of aluminum is about 60% of that of copper, it is suitable as a conductive material, but it has a problem that it has low strength and poor heat resistance.
【0004】従って、導電性を大きく劣化させることな
く、高強度化、および、耐熱性を向上させる技術の開発
が行われており、その1例として最近になつて、機械的
合金化法(メカニカルアロイング)が注目されている。Therefore, a technique for increasing the strength and improving the heat resistance without greatly deteriorating the conductivity has been developed, and one example thereof has recently been the mechanical alloying method (mechanical method). (Alloying) is attracting attention.
【0005】そして、この機械的合金化法は、2種以上
の金属粉末、或いは、金属粉末と添加材の混合物をボー
ルミルやアトライター等の粉砕混合装置によって、機械
的合金化を行う方法であり、通常の溶解法においては行
うことができないアモルファス、および、超微細粒組織
等の製造を可能とすることができるので、この技術の研
究および開発が最近になって広く行われている。The mechanical alloying method is a method of mechanically alloying two or more kinds of metal powders or a mixture of metal powders and additives with a pulverizing and mixing device such as a ball mill or an attritor. Since it is possible to manufacture an amorphous material, an ultrafine grain structure, and the like, which cannot be carried out by a usual melting method, research and development of this technique have been widely performed recently.
【0006】本出願人においても、この機械的合金化法
の技術について検討を行った結果、高強度高導電性アル
ミニウム合金とその製造方法について既にこの技術を開
発して出願を完了している(平成02年特許願第247
918号)。しかしながら、この技術においては組み立
て時に必要不可欠である鑞付け性については示されてい
ないのである。The present applicant has also studied the technique of this mechanical alloying method, and as a result, has already developed this technique for a high-strength and high-conductivity aluminum alloy and its manufacturing method, and completed the application ( Patent application No. 247 in 2002
918). However, this technique does not show the brazing property which is indispensable during assembly.
【0007】しかして、一般的には構造材料としてのア
ルミニウム、または、アルミニウム合金は、鑞付けや溶
接等による接合技術についての研究が重要な問題であ
り、即ち、鑞付けにおいては、アルミニウム、または、
アルミニウム合金を500℃以上の温度に加熱すること
が必要であり、現在においては微弱な吸着ガスが放出さ
れることにより鑞付けが困難であり、また、高温加熱に
よる特性の劣化が考えられるので、接合技術を確立する
ことが強く要望されている。However, in general, aluminum or aluminum alloy as a structural material is an important problem in research on joining technology by brazing or welding, that is, in brazing, aluminum, or ,
It is necessary to heat the aluminum alloy to a temperature of 500 ° C. or higher, and at present, it is difficult to perform brazing due to the release of a weak adsorbed gas, and it is considered that the characteristics deteriorate due to high temperature heating. There is a strong demand for establishing joining technology.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来における構造材料としての機械的合金化法による
アルミニウム、または、アルミニウム合金の鑞付け等の
接合による材料の組み立て時における種々の問題点を解
決するために、本発明者が鋭意研究を行い検討を重ねた
結果、鑞付けによる組み立てをおこなっても、強度およ
び耐熱性を劣化させることがない鑞付け用高強度高導電
性アルミニウム合金およびその製造方法を開発したので
ある。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has various problems in assembling materials such as aluminum by the mechanical alloying method as a conventional structural material described above, or materials such as brazing of aluminum alloy by joining. In order to solve the above, the present inventor has conducted extensive studies and studies, and even when performing assembly by brazing, high strength and high conductivity aluminum alloy for brazing which does not deteriorate strength and heat resistance and The manufacturing method was developed.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明に係る鑞付け用高
強度高導電性アルミニウム合金およびその製造方法は、
C、O、Nの内から選んだ1種または2種以上 0.
01〜7.0wt%、H 3ppm以下を含有し、残部
アルミニウムおよび不可避不純物からなることを特徴と
する鑞付け用高強度高導電性アルミニウム合金を第1の
発明とし、純アルミニウム粉末を不活性ガスおよびC、
O、Nの1種または2種以上を含有する添加材を充填し
た密封容器内において機械的合金化処理を行い、C、
O、Nの内から選んだ1種または2種以上の含有量が
0.01〜0.7wt%で、残部アルミニウムおよび不可
避不純物からなるアルミニウム合金粉末とした後、この
粉末、或いは、圧粉体を450〜620℃の温度におい
て10-4Toor以下の真空中で加熱を行い、固化成形
することを特徴とする鑞付け用高強度高導電性アルミニ
ウム合金の製造方法を第2の発明とする2つの発明より
なるものである。A high-strength and high-conductivity aluminum alloy for brazing and a method for producing the same according to the present invention are
One or more selected from C, O, N. 0.
The first invention is a high-strength and high-conductivity aluminum alloy for brazing, which comprises 01 to 7.0 wt% and H 3 ppm or less and the balance aluminum and unavoidable impurities, and pure aluminum powder is used as an inert gas. And C,
Mechanical alloying treatment is performed in a sealed container filled with an additive containing one or more of O and N, and C,
One or two or more selected from O and N are contained in an amount of 0.01 to 0.7 wt% and the remainder is aluminum alloy powder consisting of aluminum and inevitable impurities. Is heated at a temperature of 450 to 620 ° C. in a vacuum of 10 −4 Toor or less to be solidified and molded, and a method for producing a high-strength and highly conductive aluminum alloy for brazing is defined as a second invention 2 It consists of two inventions.
【0010】本発明に係る鑞付け用高強度高導電性アル
ミニウム合金およびその製造方法について、以下詳細に
説明する。先ず、本発明に係る鑞付け用高強度高導電性
アルミニウム合金の含有成分および成分割合について説
明する。The high-strength and high-conductivity aluminum alloy for brazing and the method for producing the same according to the present invention will be described in detail below. First, the contained components and component ratios of the high-strength and high-conductivity aluminum alloy for brazing according to the present invention will be described.
【0011】C、O、Nは、アルミニウムと反応するこ
とにより微細な化合物を生成し、機械的合金化中にこれ
らの化合物がアルミニウムマトリックス中に微細に分散
して強度を向上させ、さらに、この化合物が結晶粒界の
移動を阻止するので耐熱性を向上させ、かつ、このC、
O、Nはアルミニウム中に殆ど固溶しないので導電率の
劣化は小さいという効果を有する元素である。C, O and N react with aluminum to form fine compounds, and these compounds are finely dispersed in the aluminum matrix during mechanical alloying to improve the strength. Since the compound blocks the movement of the grain boundaries, the heat resistance is improved, and the C,
O and N are elements that have the effect of causing little deterioration in conductivity because they hardly form a solid solution in aluminum.
【0012】このC、O、Nの内から選んだ1種または
2種以上の含有量が0.01wt%未満では強度向上効
果は小さく、かつ、結晶粒粗大化を防止する効果が少な
く、また、7.0 wt%を越えて含有させると強度向上
効果はそれ程高くならず、逆に、導電率を劣化させる、
よって、C、O、Nの内から選んだ1種または2種以上
の含有量は0.01〜7.0wt%とする。なお、C、
O、Nは全部を同時に含有させてもよく、また、この内
から選んだ1種のみを選んでもよいが、CはOおよびN
に比較して微細な化合物を生成するので、C含有量は
0.05〜4.0wt%とすることが望ましい。When the content of one or more selected from C, O and N is less than 0.01 wt%, the strength improving effect is small and the effect of preventing crystal grain coarsening is small, and If the content exceeds 7.0 wt%, the strength improving effect is not so high, and conversely, the conductivity is deteriorated.
Therefore, the content of one or more selected from C, O, and N is 0.01 to 7.0 wt%. Note that C,
All of O and N may be contained at the same time, and only one selected from them may be selected, but C is O and N.
Since a finer compound is produced as compared with the above, it is preferable that the C content be 0.05 to 4.0 wt%.
【0013】Hは3ppmを越えて含有されていると、
鑞付け時にガスを放出して、大きなボイドを形成してろ
う付け性を劣化させる。よって、H含有量は3ppm以
下とする。When H is contained in excess of 3 ppm,
Gas is released during brazing, forming large voids and deteriorating brazeability. Therefore, the H content is 3 ppm or less.
【0014】次に、本発明に係る鑞付け用高強度高導電
性アルミニウム合金の製造方法について説明する。Next, a method of manufacturing the high strength and high conductivity aluminum alloy for brazing according to the present invention will be described.
【0015】この本発明に係る鑞付け用高強度高導電性
アルミニウム合金の製造方法においては、機械的合金化
法により鑞付け用高強度高導電性アルミニウム合金を製
造するものである。In the method for producing a high-strength, high-conductivity aluminum alloy for brazing according to the present invention, a high-strength, high-conductivity aluminum alloy for brazing is produced by a mechanical alloying method.
【0016】即ち、原料の純アルミニウム粉末を合金添
加元素と共に、ボールミル、または、アトライター等の
混合粉砕装置に装入し、不活性雰囲気化において機械的
に合金化する。合金添加元素の添加材としては、Al4
C3、Al2O3、AlN等の化合物粒子を挙げることが
できるが、添加したい合金元素を含有するメチルアルコ
ール等の溶剤、および、カーボンを直接添加してもよ
く、酸素ガス、窒素ガスを含有する不活性雰囲気中にお
いて反応させてもよい。That is, pure aluminum powder as a raw material is charged together with alloying elements into a ball mill or a mixing and pulverizing device such as an attritor, and mechanically alloyed in an inert atmosphere. As the additive material for the alloy additive element, Al 4
Compound particles such as C 3 , Al 2 O 3 and AlN can be mentioned, but a solvent such as methyl alcohol containing an alloying element to be added and carbon may be directly added, and oxygen gas and nitrogen gas may be added. You may make it react in the inert atmosphere containing.
【0017】また、直接上記に説明した化合物を添加す
るよりも、機械的合金化中に反応させて化合物を生成さ
せることが、化合物が均一、かつ、微細に分布させるこ
とが可能であり、そして、強度および耐熱性を向上させ
ることができる。It is also possible to allow the compound to be uniformly and finely distributed by reacting it during mechanical alloying to form the compound, rather than directly adding the compound described above, and The strength and heat resistance can be improved.
【0018】次に、機械的合金化を行った粉末を固化成
形する前に、粉末状態、或いは、圧粉状態において45
0〜620℃の温度において、10-4Torr未満の真
空中で加熱処理を行うことによって、極端な強度劣化、
耐熱性を劣化させることなく、鑞付け性を向上させるこ
とができる。Next, before solidifying and molding the mechanically alloyed powder, 45 in a powder state or a powder compacted state.
By heat treatment at a temperature of 0 to 620 ° C. in a vacuum of less than 10 −4 Torr, extreme strength deterioration,
The brazing property can be improved without deteriorating the heat resistance.
【0019】加熱処理温度が450℃未満では鑞付けが
困難になり、また、620℃を越える温度では、化合物
が成長して強度が著しく低下するようになる。よって、
加熱処理温度は450〜620℃とする。If the heat treatment temperature is lower than 450 ° C., brazing becomes difficult, and if the temperature exceeds 620 ° C., the compound grows and the strength is remarkably lowered. Therefore,
The heat treatment temperature is 450 to 620 ° C.
【0020】また、真空度が10-4Torrを越える
と、鑞付け性が劣化する。よって、加熱処理の真空度は
10-4Torr以下とする。If the degree of vacuum exceeds 10 -4 Torr, the brazing property deteriorates. Therefore, the vacuum degree of the heat treatment is set to 10 −4 Torr or less.
【0021】固化成形は、ホットプレス、HIPおよび
熱間押出等により行う方法が挙げられる。しかして、高
温加熱を行うと結晶粒、および、化合物の粗大化を招来
するので、加熱温度は500℃以下の温度とすることが
好ましい。The solidification molding may be carried out by hot pressing, HIP, hot extrusion or the like. However, since heating at a high temperature leads to coarsening of crystal grains and compounds, the heating temperature is preferably 500 ° C. or lower.
【0022】[0022]
【実 施 例】本発明に係る鑞付け用高強度高導電性ア
ルミニウム合金およびその製造方法の実施例を説明す
る。EXAMPLES Examples of the high-strength and high-conductivity aluminum alloy for brazing and the method for producing the same according to the present invention will be described.
【0023】[0023]
【実 施 例 1】純度99.5wt%の純アルミニウム粉
末60gとメチルアルコール2ccを、約4kgのステ
ンレスボールと共にステンレス容器に装入し、容器内を
アルゴン雰囲気に置換してから密封し、回転数60rp
mで機械的合金化処理を行った。[Example 1] 60 g of pure aluminum powder having a purity of 99.5 wt% and 2 cc of methyl alcohol were charged into a stainless steel container together with a stainless ball of about 4 kg, and the inside of the container was replaced with an argon atmosphere and sealed, and the rotation speed was changed. 60 rp
A mechanical alloying treatment was performed at m.
【0024】次に、製造された粉末をカプセル中におい
て、種々の真空度、加熱温度において処理を行い、所望
の真空度に到達してから1時間後にカプセルを密封し、
密封後、450℃の温度において押出しを行い、固化成
形した。この固化成形体について、常温強度、高温強度
(250℃)、および、真空鑞付け(600℃加熱)に
よる接着状況を調査した。表1に接着状況を示す。Next, the produced powder is processed in capsules at various vacuum degrees and heating temperatures, and the capsules are sealed 1 hour after reaching the desired vacuum degree,
After sealing, it was extruded at a temperature of 450 ° C. to be solidified and molded. With respect to this solidified molded body, the room temperature strength, high temperature strength (250 ° C.), and the bonding state by vacuum brazing (heating at 600 ° C.) were investigated. Table 1 shows the adhesion status.
【0025】表1から、鑞付け性は450℃以上の温
度、かつ、10-4Torr未満の真空度の処理条件にお
いて優れていることが分かる。次に、10-4Torrと
真空度を一定とし、種々の加熱温度において処理した場
合の、常温強度、高温強度および導電率について、図1
に示す。図1から、加熱温度の上昇と共に強度はやや減
少しているが、しかし、600℃を越えると強度は極端
に低下していることがわかる。また、導電率は加熱温度
の上昇とともに高くなっているが大きな変化はないこと
がわかる。From Table 1, it can be seen that the brazing property is excellent under the processing conditions of a temperature of 450 ° C. or higher and a vacuum degree of less than 10 −4 Torr. Next, regarding the room temperature strength, the high temperature strength, and the conductivity, when the vacuum degree was kept constant at 10 −4 Torr and various heating temperatures were applied, FIG.
Shown in. It can be seen from FIG. 1 that the strength slightly decreases as the heating temperature rises, but the strength extremely lowers above 600 ° C. Also, it can be seen that although the conductivity increases as the heating temperature increases, there is no significant change.
【0026】[0026]
【表1】 [Table 1]
【0027】[0027]
【実 施 例 2】純度99.5wt%の純アルミニウム粉
末60g、カーボン0.6g、0ccと1ccの間の量
を変えたメチルアルコールと約4kgのステンレスボー
ルと共にステンレス容器に装入し、容器内をアルゴン雰
囲気に置換した後密封し、回転数60rpmで機械的合
金化処理を行った。[Example 2] 60 g of pure aluminum powder having a purity of 99.5 wt%, 0.6 g of carbon, methyl alcohol having a varying amount between 0 cc and 1 cc, and a stainless steel ball of about 4 kg were charged into a stainless steel container, and the inside of the container was charged. Was replaced with an argon atmosphere, then sealed, and mechanically alloyed at a rotation speed of 60 rpm.
【0028】次に、機械的合金化処理された粉末をカプ
セル中において、10-2Torrの真空度、500℃の
温度で加熱処理を行い、2時間後にカプセルを密封し
た。密封後、450℃の温度で熱間押出を行って固化成
形した。Next, the mechanically alloyed powder was heat-treated in a capsule at a vacuum degree of 10 -2 Torr and a temperature of 500 ° C., and the capsule was sealed after 2 hours. After sealing, hot extrusion was performed at a temperature of 450 ° C. to solidify and mold.
【0029】このようにして製造された固化成形体を鑞
付け(600℃に加熱)による接着状況とHの含有量を
調査した。表2にその結果を示す。この表2から、水素
含有量が3ppm以下になると鑞付け性が良好であるこ
とがわかる。The solidified molded body produced in this manner was examined for adhesion by brazing (heating to 600 ° C.) and H content. The results are shown in Table 2. It can be seen from Table 2 that the brazing property is good when the hydrogen content is 3 ppm or less.
【0030】[0030]
【表2】 [Table 2]
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る鑞付
け用高強度高導電性アルミニウム合金およびその製造方
法は上記の構成であるから、強度および耐熱性に優れて
おり、かつ、高い導電率を有しており、さらに、構造材
料として不可欠の接合、例えば、鑞付け性に優れてお
り、高速輸送モータ等への適用が可能となり、さらに、
熱伝導性にも優れているので、ICリードフレーム、自
動車エンジンシリンダーブロック等への適用も可能であ
るという優れた効果を有しているものである。As described above, the high-strength and high-conductivity aluminum alloy for brazing and the method for producing the same according to the present invention are excellent in strength and heat resistance and have high conductivity. In addition, it has an excellent joining property as a structural material, for example, excellent brazing properties, and can be applied to high-speed transportation motors, etc.
Since it is also excellent in thermal conductivity, it has an excellent effect that it can be applied to IC lead frames, automobile engine cylinder blocks, and the like.
【図1】加熱温度と強度および導電率との関係を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a heating temperature and strength and conductivity.
Claims (2)
以上 0.01〜7.0wt%、 H 3ppm以下を含有し、残部アルミニウムおよび不
可避不純物からなることを特徴とする鑞付け用高強度高
導電性アルミニウム合金。1. A brazing material containing one or more selected from C, O and N, 0.01 to 7.0 wt% and H 3 ppm or less, and the balance aluminum and inevitable impurities. High strength and high conductivity aluminum alloy for attachment.
C、O、Nの1種または2種以上を含有する添加材を充
填した密封容器内において機械的合金化処理を行い、
C、O、Nの内から選んだ1種または2種以上の含有量
が0.01〜0.7wt%で、残部アルミニウムおよび不
可避不純物からなるアルミニウム合金粉末とした後、こ
の粉末、或いは、圧粉体を450〜620℃の温度にお
いて10-4Toor以下の真空中で加熱を行い、固化成
形することを特徴とする鑞付け用高強度高導電性アルミ
ニウム合金の製造方法。2. A pure aluminum powder is mechanically alloyed in a sealed container filled with an inert gas and an additive containing one or more of C, O and N,
After the content of one or more selected from C, O and N is 0.01 to 0.7 wt% and the balance is aluminum alloy powder consisting of aluminum and unavoidable impurities, this powder or pressure is used. A method for producing a high-strength and high-conductivity aluminum alloy for brazing, characterized in that the powder is heated at a temperature of 450 to 620 ° C. in a vacuum of 10 −4 Toor or less to be solidified and molded.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19913892A JPH0617179A (en) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | High strength and high conductive aluminum alloy for brazing and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP19913892A JPH0617179A (en) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | High strength and high conductive aluminum alloy for brazing and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0617179A true JPH0617179A (en) | 1994-01-25 |
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ID=16402779
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JP19913892A Withdrawn JPH0617179A (en) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | High strength and high conductive aluminum alloy for brazing and its manufacture |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH0617179A (en) |
Cited By (2)
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-
1992
- 1992-07-02 JP JP19913892A patent/JPH0617179A/en not_active Withdrawn
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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