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Info
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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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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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1】半田接合試験片の外観を示す説明図である。
1 半田接合性試験片 2 半田被覆材 3 L字型材
Claims (3)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24280593A JPH0796387A (ja) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24280593A JPH0796387A (ja) | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0796387A true JPH0796387A (ja) | 1995-04-11 |
Family
ID=17094552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24280593A Pending JPH0796387A (ja) | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0796387A (ja) |
Cited By (3)
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 |
-
1993
- 1993-09-29 JP JP24280593A patent/JPH0796387A/ja active Pending
Cited By (3)
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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