JPH0796387A - Al接合用材料とそれを用いた接合部品の接合方法 - Google Patents

Al接合用材料とそれを用いた接合部品の接合方法

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JPH0796387A
JPH0796387A JP24280593A JP24280593A JPH0796387A JP H0796387 A JPH0796387 A JP H0796387A JP 24280593 A JP24280593 A JP 24280593A JP 24280593 A JP24280593 A JP 24280593A JP H0796387 A JPH0796387 A JP H0796387A
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JP
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alloy
parts
solder
based alloy
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JP24280593A
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English (en)
Inventor
Yutaka Yanagawa
裕 柳川
Hideo Suda
英男 須田
Yasushi Aiyoshizawa
康 相吉沢
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 Al接合部品の接合工程における接合温度を
低くし、長期にわたる信頼性を確保すると共に、コスト
低減を計る。 【構成】 Ge:0.1〜5wt%、Cu:0.1〜4wt
%、Sn:10〜70wt%、Al:0.5〜10wt%を
含有し、残部Znと不可避的不純物とからなるAl接合
用材料と、それを用いてAl接合部品の熱的に接合する
部位の少なくとも一部を、該Al接合用材料の融点+3
0℃以上、410℃以下の温度で接合する接合方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、AlまたはAl合金を
接合するための接合用材料と、それを用いた接合部品の
接合方法に関するもので、特に接合工程における接合温
度を低くすると共に接合部の耐蝕性を向上させること
で、長期にわたる信頼性を確保し、更にコスト低減を計
ったものである。
【0002】
【従来の技術】従来からAlまたはAl合金の接合に
は、Al−Si系のろう材が一般に使用されている。例
えばアルミ製熱交換器の場合、一般的にAl−Si系の
ろう材をクラッドしたブレージングシートを組立品の構
成部品の一部に使用し、芯材の融点直下である約600
℃に昇温し、ノコロックろう付け法、真空ろう付け法に
よる炉中ろう付けにより、構成部品同士を接合すること
により組立てられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】例えばアルミ製熱交換
器の場合、AlまたはAl合金の接合には、ブレージン
グシートの形でAl−Si系合金ろう材を用いてろう付
けされることが多い。この場合、接合温度が約600℃
と高く、ろう材以外の材料の融点に接近しているため、
厳密な温度制御が不可欠であり、また真空あるいは不活
性ガス雰囲気に保持する必要があることから、設備費、
ランニングコストが高いという問題がある。また皮材に
使用されているろう材の融点により、芯材に使用される
材料も制約を受けるという問題がある。
【0004】そこでろう付けに替えて半田付けによるA
lまたはAl合金の接合方法も考えられる。半田材料と
して例えば通常の半田合金(Zn−Sn2元合金)を使
用すれば、接合温度が200〜400℃程度となり低温
で接合が可能となる。しかしこの半田合金を用いてAl
接合部品を接合すると、詳細は不明であるが、半田合金
とAlとの接合界面にAlに比べはるかに電位的に卑と
なる層が形成されると考えられ、接合界面から腐蝕が発
生しやすくなる、という問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、AlまたはAl合金の接合をより低温で行
え、コスト低減と長期にわたる信頼性を確保できるよう
なAl接合用材料と、このAl接合用材料を用いた接合
部品の接合方法とを提供することにある。即ち、Ge:
0.1〜5wt%、Cu:0.1〜4wt%、Sn:10〜
70wt%、Al:0.5〜10wt%を含有し、残部Zn
と不可避的不純物とからなることを特徴とするAl接合
用材料である。
【0006】また前記Al接合用材料であるZn−Sn
基合金を用い、接合部品の一部または全体を、該Zn−
Sn基合金の融点+30℃以上、410℃以下の温度に
加熱して接合することを特徴とする接合部品の接合方法
である。更に本発明接合方法の他の一つは、前記Zn−
Sn基合金を接合部品の少なくとの一部に被覆した後、
該接合部品の一部または全体を該Zn−Sn基合金の融
点+30℃以上、410℃以下の温度に加熱して接合す
ることを特徴とする接合部品の接合方法である。
【0007】
【作用】本発明は上記の如く、AlまたはAl合金を接
合するためのAl接合用材料として、半田またはろう材
を用いて熱的に接合する必要のある部位の少なくとも一
部を、Ge:0.1〜5wt%、Cu:0.1〜4wt%、
Sn:10〜70wt%、Al:0.5〜10wt%を含有
し、残部Znと不可避的不純物とからなる半田合金(Z
n−Sn基合金)を用いて接合することにより、ブレー
ジングシートを必要とせず、より低温での接合が可能と
なる。このためJIS5000系合金(Al−Mg系合
金)のように比較的低い液相点を持つ高強度材料の使用
も可能であり、接合部品の薄肉化も可能となる。
【0008】また上記Zn−Sn基合金を用いて接合し
た部分は耐蝕性に優れ、長期にわたる信頼性を確保でき
るようなAl接合部品の接合ができる。
【0009】本発明において接合に用いるAl接合用材
料の適用は、接合部位や部品に被覆して用いてもよい。
そしてこの被覆法は、フラックスを用いる溶融めっき、
或いは超音波を併用する溶融めっき等が経済的にも有利
である。また被処理材をジンケート処理した後、溶融め
っきしても良い。
【0010】本発明のAl接合用材料としての半田合金
(Zn−Sn基合金)におけるGeの添加は、Zn−S
n基合金の耐蝕性を改善し、長期に渡り健全な接合部を
確保するためである。Geの添加量を0.1〜5wt%と
限定したのは、0.1wt%未満ではこれらの効果が不十
分で耐蝕性の向上が思わしくなく、一方5wt%を超えて
も耐蝕性の一層の改善が認められず、また必要以上のG
eの添加はZn−Sn基合金の材料コストの上昇を招く
ことになるからである。
【0011】Cuの添加は、半田合金(Zn−Sn基合
金)とAl接合部品との界面での腐蝕を低減させ、短時
間で接合部が剥離することを防ぐためである。Cuの添
加量を0.1〜4wt%としたのは、0.1wt%未満では
これらの効果が不十分であり、一方4wt%を超えても耐
蝕性の一層の改善が認められず、また融点が上昇して、
流動性、広がり性が劣化して接合作業性が悪くなるから
である。
【0012】Snの添加はZn−Sn基合金の融点を低
下させ、かつ該合金の流動性を高めて、広がり性(Al
との濡れ性)、溶融めっき性および接合性を改善するた
めである。しかしてSnの添加量を10〜70wt%と限
定したのは、10wt%未満ではこれらの効果が不十分
で、410℃以下の接合温度では健全な接合部が得られ
ず、また70wt%を越えると融点は更に低下するも、流
動性の一層の改善は認めらず、また必要以上のSnの添
加は半田合金(Zn−Sn基合金)の材料コストの上昇
を招くことになるからである。特にSnの添加量が50
〜65wt%であると、広がり性が良く、融点も低く望ま
しい。
【0013】Alの添加は溶融Znおよび溶融Snの酸
化を防止し、融点を下げて溶融めっきおよび接合作業を
容易にすると共に、Alとの濡れ性を改善するためであ
る。しかしてAlの添加量を0.5〜10wt%と限定し
たのは、0.5wt%未満ではこれらの効果が不十分であ
り、10wt%を越えると融点が上昇し、該Zn−Sn基
合金の広がり性を劣化させ、410℃以下の低温での接
合作業性を悪くするためである。特にAl量は2〜4wt
%が望ましく、この場合Zn−Sn基合金の融点が低
く、接合作業性がよい。
【0014】また本発明のZn−Sn基合金を用いてA
l接合部品を接合する際、接合温度を該Zn−Sn基合
金の融点+30℃以上、410℃以下の温度としたのは
次の理由による。該Zn−Sn基合金の融点+30℃未
満ではZn基合金の広がり性、濡れ性が確保できず、健
全な接合ができにくいためであり、410℃を越える必
要以上の加熱はエネルギーコスト的にも不利となるため
である。
【0015】本発明はAl接合部品同士の接合に有効で
あることは勿論であるが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、Al接合部品と、銅、鉄、ニッケル、コバ
ルト、銀、金等の接合部品との接合においても有効であ
る。
【0016】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。板厚
0.5mmのアルミ板(JIS1100合金、Al−
0.12wt%Cu)を用いて、図1に示す形状の半田接
合性試験片1を組み立て、本発明のAl接合用材料とし
ての半田合金を用いて接合した。該半田合金の組成は表
1に示す如くである。以下手順を説明する。まず上記ア
ルミ板を30×30mmに切断し、塩化亜鉛を主成分と
するフラックスを塗布した後、黒鉛坩堝内で400℃に
加熱して溶解させた上記半田合金浴に浸漬した。こうし
て半田合金が被覆された半田被覆材2を用意した。
【0017】次に上記アルミ材を20×40mmに切断
し、折り曲げL字型材3を用意した。このL字型材3に
上記同様のフラックスを塗布した後、図1に示すように
半田被覆材2の上に乗せて、更に表1に示す温度の炉内
に3分間置いて半田被覆材2とL字型材3とを半田接合
した。
【0018】以上のようにして接合した半田接合性試験
片1において、半田被覆材2とL字型材3との接合部を
目視にて接合状態を調べた。結果を表1に示す。また上
記接合部の一部を切り出し、樹脂に埋め込んだ後、研磨
し、接合部の断面におけるフィレット形状を顕微鏡にて
観察することで、半田合金の濡れ具合を調べた。結果を
表1に併記する。更に耐蝕性試験として、接合した半田
接合性試験片1を水洗浄してフラックスを十分に除去し
た後、塩水噴霧試験(JIS Z3271)を300時
間行った。試験後の接合部の断面を顕微鏡にて観察する
ことで、腐蝕具合を調べた。結果を表1に併記する。
【0019】
【表1】 *1 A:接合状態良好 B:部分的に接合 C:接合
不可 *2 A:連続的に良好なフィレットを形成 B:部分的に良好なフィレットを形成(一部不完全) C:フィレットの形成が不完全(十分な半田合金の盛り
上がりが見られない) D:フィレットが全く形成されていない *3 A:接合界面で腐食が殆ど発生していない B:接合界面で腐食が多少発生している C:接合部剥離 D:接合不可のため腐食試験中止
【0020】本発明例No1〜15によれば、410℃
以下の接合温度で、フィレット形状が良好で健全な接合
部を得ることができる。また接合部の耐蝕性も良好であ
る。
【0021】一方本発明における半田合金(Zn−Sn
基合金)の組成の範囲外である比較例No16〜19は
410℃以下での接合では良好な接合状態が得られなか
った。またCu量やGe量が少ないNo20、21は、
腐蝕試験において、腐蝕しやすかった。
【0022】以上本発明をAl接合部品同士の接合を例
に説明したが、Al接合部品とAl以外の銅、鉄、金等
の金属との接合においても適用できることは言うまでも
ない。
【0023】
【発明の効果】このように本発明によれば、Al接合部
品の接合において、接合温度を低くすることができ、接
合作業のコストを下げることができると共に、部品の薄
肉化も可能となる。加えて良好な接合状態を得ることが
でき、また耐蝕性も良好であるので、長期信頼性を確保
することができる。以上のように本発明は工業上顕著な
効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】半田接合試験片の外観を示す説明図である。
【符号の説明】
1 半田接合性試験片 2 半田被覆材 3 L字型材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ge:0.1〜5wt%、Cu:0.1〜
    4wt%、Sn:10〜70wt%、Al:0.5〜10wt
    %を含有し、残部Znと不可避的不純物とからなること
    を特徴とするAl接合用材料。
  2. 【請求項2】 Al接合用材料として、Ge:0.1〜
    5wt%、Cu:0.1〜4wt%、Sn:10〜70wt
    %、Al:0.5〜10wt%を含有し、残部Znと不可
    避的不純物とからなるZn−Sn基合金を用いて、接合
    部品の一部または全体を、該Zn−Sn基合金の融点+
    30℃以上、410℃以下の温度に加熱して接合するこ
    とを特徴とする接合部品の接合方法。
  3. 【請求項3】 Al接合用材料として、Ge:0.1〜
    5wt%、Cu:0.1〜4wt%、Sn:10〜70wt
    %、Al:0.5〜10wt%を含有し、残部Znと不可
    避的不純物とからなるZn−Sn基合金を用いて、これ
    を接合部品の少なくとも一部に被覆した後、該接合部品
    の一部または全体を該Zn−Sn基合金の融点+30℃
    以上、410℃以下の温度に加熱して接合することを特
    徴とする接合部品の接合方法。
JP24280593A 1993-09-29 1993-09-29 Al接合用材料とそれを用いた接合部品の接合方法 Pending JPH0796387A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6907334B2 (en) 2002-09-17 2005-06-14 Koyo Seiko Co., Ltd. Electric power steering apparatus
JP2007190603A (ja) * 2006-01-23 2007-08-02 Nippon Alum Co Ltd はんだ接合方法及びはんだ接合体
US7908057B2 (en) 2006-06-23 2011-03-15 Mitsubishi Electric Corporation Power steering apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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