JPS61137673A - アルミニウム系ラミネ−ト材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアルミニウム系材料とアルミニウム系材料もし
くは他の金属材料とを積層してなるアルミニウム系ラミ
ネート材の製造法に関するものである。

〔従来の技術〕

アルミニウム（Ａｌ）系材料同志もしくはＡノ系材料、
他の金属材料とからなるラミネート材は、軽量、高剛性
、高熱伝導性、耐食性等の優れた特性を有する材料とし
て、その価値は高く評価されている。一般Ｋ、ラミネー
ト材は板状おるいは箔状の材料を２層以上積み重ねた構
造にし、積層界面部を接合することにより製造される。

接合方法は種々考えられるが、実用材料を供給する上か
らは次の方法が有力である。すなわち、Ｉ）樹脂系接着
剤による接着、鐸）圧延または爆発法による圧接、■）
ろう材を用いたろう付である。これらの方法のうちで、
　　ｉ）のろう付性は接合層が金属接合となるため、１
）の方法に比べて信頼性の高い接合が得られると同時に
、翼）の方法に比べて接合後の板厚の減少等の材料の変
形が少なく、容易に目的形状のラミネート材を形成しう
る可能性を有している。

従来から％　Ａｌ系材料をろう付により同種もしくは他
の金属材料と接合しようとする場合には、ろう材として
Ａｌ系材料よりも若干融点の低いＡｌ−Ｓｉ合金が主と
して使用〜、されており、特（接合個所が多数の場合に
は、ろう材がＡｌ系材料あるいは他の金属材料にクラッ
ドしたプレージングシートが用いられている。また、ろ
う材がＡｌ系材料あるいは他の金属材料と良好に接合す
る丸めには、接合面に存在する酸化物被膜等の汚れを除
去する必要があることから、この汚れを除去するために
７ラツクスを接合面〈適用している。ｋｌ−Ｓｔ合金ろ
う材とともによく使用される７ラツクスとしては、Ｚｎ
ＣＪｚ−ＮａＣ１等の金属塩化物の混合物あるいはテト
ラフルオロアルミニウム酸カリウム（ＫＡＡ！Ｆ４）等
を主成分とするものが知られている。これらの７ラツク
スは、一般に水等の溶媒に溶解もしくはスラリー状に分
散された形で接合面に供給され、その後乾燥させること
によシろう何部表面に集積させる方法がとられている。

このようにして７ラツクスを適用したのち、次くろう付
所望部を所定の温度に加熱してフラックスおよびろう材
を融解せしめ、その後冷却するとろう何部はろう材によ
シ接合される。

しかしながら、Ａｌ系材料を構成材の１つとするうはネ
ート材の製造法に上記ろう付性を適用しようとする場合
には次の難点があった。すなわち、ラミネート材では積
層構造を有し、接合部は面と面との接合が必要となるた
め、線接合を目的とした従来のろう付の場合のように、
フラックス残渣がろう付界面からろう材とともに押し流
されることはなく、ろう材とともに接合層内部に残留す
る性格を有していることである。接合層において、フラ
ックス残渣が比較的多量に集まった場合では、接合不良
となシ、密着性の高いラミネート材とはならないことは
明らかである。このような接合不良は、活性の高いフラ
ックスを極く少量接合面（均一に付着させて行うことＫ
よシ実買上解消されるものと考えられるが、前記従来の
７ラツクスはその活性度および均一付着性においてその
条件を満足できるものではなかった。それ故、Ａｌ系材
料を構成材の１つとするラミネート材の製造法において
、　　Ａｌ系ろう材を用いたろう付性が実用化されるＫ
は少量の適用量でろう付ができ、しかもろう材残渣が接
合部に残留しても何等問題とならないフラックスが必要
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、フラックスを極めて均一に、しかも７ラツク
ス残渣が接合欠陥を生ぜしめない種度の少量を接合部に
供給でき、密着性、接着性く優れたラミネート材をろう
付性により容易にかつ安価に製造する方法を提供するこ
とにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のアルミニウム系ラミネート材の製造法は、アル
ミニウム系材料、アルミニウム合金ろう材を表面に被覆
したアルミニウム系材料もしくはアルミニウム合金ろう
材の接合面にペンタフルオロアルミニウム酸カリウムか
らなる化成処理層を形成し、該形成された化成処理層が
接合すべきアルミニウム系材料と前記ろう材との間にあ
るようにしてアルミニウム系材料とアルｉ　ニウム系材
料もしくは他の金属材料とを前記ろう材を介して所定数
重ね合わせ、加熱して前記ろう材によって互いに接合す
ることからなることを特徴とする。

本発明においてＡｌ系材料とは、アルミニウムあるいは
アルミニウム合金からなる材料を意味し、その組成につ
いては特（限定されることなく、通常のアルミニウム合
金和食まれる珪素（Ｓｔ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍ
ｎ）、亜鉛（Ｚｎ入チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、
ジルコニウム（Ｚｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の添加
元素を１種または２種以上含んでいてよく、その含有量
についても特別限定されない。しかしながら、好ましく
はＭｇを多量に含まないものがよい。

具体的には、Ｊ：［３１０５０，３００３等のＡｌ系材
料があげられる。また、Ａｌ系材料としては、プレージ
ングシートでもよい。プレージングシートは、上記Ａｌ
系材料の表面に該Ａｌ系材料の融点よりも１０〜１００
℃融点の低いＡｌ金合金たとえばＳｔを７〜１２％（重
量、以下同じ）含有したＡｌ−８ｔ共晶合金をろう材と
して被覆またはクラッドしたもので、具体的にはたとえ
ばＪ工５３００３材の表面に：４５４５材をクラッドし
たもの（ＢＡＩ・２ＰＣなど）が使用できる。

Ａｌ系材料は板、条、箔などの形態で用いられ、これら
の厚さは通常ラミネート材に周込られる範囲の本のが使
用できる。プレージングシートの場合％ＡＩＡｌ系材料
面または両面に被覆されるろう材の厚さは、接合のみの
目的で使用するときは該材料全厚さの５〜１０チがよい
。

プレージングシートは通常クラッド方式によってろう材
を圧着貼合わせるが、場合によっては溶融アルミニウム
ろう材を塗布するメタライズ法によってもよい。この場
合、塗布面にＫＪＡＩＦｓ化成処理層を形成しておくと
均一にろう材を被覆することができる。なお、ろう材は
必ずしもＡＩｌ系材料に接合させてプレージングシート
として用いる必要はなく、シートまたは箔状として用い
てもよい。この場合には、ろう材の両面ＫＫＪＡノＦｓ
化成処理層を形成するとよい。

Ｋｓ　ＡＡ！ＦｓＡｌ処理層の形成は、本発明者らがさ
きに提案した、特願昭４８−１９１３１１号に記載した
方法によって行なう。

本発明の化成処理層の形成工程〈おいて使用される化成
処理液は種々の方法によって調製できるが、例えば次の
方法によＭｌ製される。そのひとつは、７ツ化水素カリ
ウム（ＫＨＦｚ　）を水に溶解する方法である。７ツ化
水素カリウムの溶解量は、水１１当り１〜ａｏｇとした
ものがペンタフルオロアルミニウム醗カリウムを生成す
るのに適当である。他の調製方法としては、フッ化カリ
ウム（ＫＦ）と７フ化水素（ＨＦ）とを水に溶解して混
合水溶液としてもよい。また、水酸化カリウム（ＫＯＨ
）と７フ化水素とを水に溶解したものでもよい。これら
の水溶液は、フッ素とカリウムのモル比が１〜１Ｇであ
って、かつカリウムが０．５〜４０　ｆｉ／Ｉｔ含有し
ているものがよい。

ろう材またはＡｌ系材料と上記化成処理液と金接触させ
る方法としては、浸漬、塗布、吹き付けなどの方法が挙
げられるが、その接触時間は、化成処理液中のカリウム
およびフッ素の濃度、該処理液の温度などによって一概
には決まらないが、たとえば［１５秒〜２０分程度の範
囲がよい。該接触によって、Ａｌ系材料の表面に存在す
る酸化物被膜が破壊され、アルミニウムとカリウムとフ
ッ素が化学反応し、＆ＡＩＦｓが生成する。この化合物
の生成は、温度によって変化する。当然、常温でも充分
く化学反応が進行する。しかし、接触時の温度を例えば
４０〜７０℃に上昇せしめると、特に酸化被膜の除去が
完全に、しかも急速に行なわれる。その結果、＆ＡｌＦ
ｓ化成処理皮膜がｉ糸材料′を喪はろう材表面に強固に
形成される。この化成処理層は強固に付着しているため
、ラミネート工程での各材料の運搬や積み重ねなどの工
程で落ちることはない。

化成処理層の形成は、Ａｌ系材料、ろう材シート、プレ
ージングシートなどに設けてよく、また場合によっては
ラミネート材を構成する他の材料、すなわち、ＡＩ系材
料以外の金属材料に形成してもよい。金属材料としては
、例えば銅、銅合金、炭表鋼、ステンレス鋼、ニッケル
、チタン等のものが使用できる。これらＡｌ系材料およ
びそれ以外の金属材料である被ろう付材料は、ろう材よ
りも融点の高いものが使用される。

被ろう付材料は裸鈑（未処理鈑）の状態で接合部へ供給
してよいが、Ａｌ系材料の場合にけブレージングシート
と同様にあらかじめ化成処理を施してＫｓＡＩＦｓを付
着せしめておいてもよい。

ラミネートは、ろう材がラミネート材を構成するＡｌ系
系材色他方の材料との接合面に当接するように積層し、
加圧状態で加熱してろう材を融解させることによって行
なう。ラミネート材の構成は特に限定されることなく、
２層でも多層でも、またサンドイッチ状でもよい。ｉ糸
材料は同一材料でもよく異なるｉ材料でもよい。

ラミネート材の形成は、Ｋｍ　ＡＩＦｓが化成処理され
たＡｌ系系材色ラミネート材を構成する他方の材料とを
ろう材をはさんで重ね合わせ、治具等により上下面より
押え付け、これを加熱炉に入れる等して本発明における
加熱工程を施し、融解したろう材を接合面にゆき渡らせ
ることによりろう付を行う。この加熱工程における加熱
温度は、Ａ！系材料の溶融温度以下であって、ろう材の
溶融温度範囲に設定する。加熱雰囲気は非酸化性雰囲気
が最も望ましいが、少量の酸素が存在する雰囲気でもよ
い。また、前記押え具は通常ボルト締め治具のほかに、
長尺のラミネート材を製造しようとする場合にはピンチ
ロール等を用い、連続的な締付けを行ないながら加熱し
てろう付を行うこともできる。ろう付のための加熱時間
はなるべく短時間で行うのが望ましい。本発明にお−て
ラミネートする材料は、平板状のものである必要はなく
、曲面を有するものであってもよい。ラミネート材は、
必要ならば更にロール間を通して、ラミネート時の加熱
によって軟化した分を調質してもよい。

〔作　用〕

本発明において行う化成処理は、＆ＡＡ！Ｆｓ層が１合
金ろう材等中のＡｊと化成処理溶液中のＫおよびＦとの
化学反応によって形成されるため、その付着形成状態を
１．１系材料、ろう材おるいはプレージングシート等の
全面にわたって均一にすることができる。形成される＆
ＡｌＦＳの付着量は化成処理液の組成、処理温度、接触
時間を適当（選択することによって任意に変えることが
できる。しかし、＆Ａ／Ｆｓがα１〜５　！！／ｎ？程
度付着している状態が次のろう何工程において、Ｋ２Ａ
）Ｆ、が７ラツクスとして十分に作用し、かつフラック
ス残渣が接合欠陥を作らないため好ましい。

上記のように７ラツクスを任意の量で必要最少量形成す
ることができ、またに２ＡＩＦ５は水に実質的に不溶で
あるため接合部に残留してもラミネート材を腐食させる
などの問題を生じさせない。＆ＡｌＦｓからなる化成処
理層は、ラミネート時に、加熱によって融解しＡｌ系材
料表面の酸化皮膜を除去してろう付を確実にする。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によシ説明する。

実施例１ ５００３材を芯材とし、ろう材として４３４３材を片面
にクラッドした厚さ１　ｍ＊　（うちろう材はＩＩＬ０
５ＷｉＥ）、寸法は５０．Ｊ＠　Ｘ　ｓｏｎ、のプレー
ジングシートを用意し、ろう柱側表面をａ１規定ＫＨＦ
ｚ　水溶液と接触させることによって、ろう材表面に＆
Ａ／Ｆｓ層を形成させた。化成処理は％ＡｌＦｓ付着量
が２　、ｌｉ’／ｍ″となるように調節した。

このよう（処理したプレージングシートの拡大断面図を
第１図に示す。図中、１はプレージングシート、１ａは
ろう材、１ｂＦｉＡｌ系材料、２はフラックス化成処理
層を示す。

次に、上記プレージングシートと同一寸法の３００５材
の板を用意し、第２図に示すように化成処理層面を被接
合材料５である３００３材（向けてプレージングシート
を配置して重ね合わせ、治具で固定した。このようにし
た組み合せ材を窒素ガス雰囲気の加熱炉に入れ、６１０
℃で２分間加熱保持してろう付を行なった。その結果組
み合わせ材は完全に一体化されていた。得られたラミネ
ート材を２分割となるように切断して、断面を観察した
結果、接合層４は完全で接合層“陥と思われるものは存
在しなかった。第５図に得られたラミネート材を示す。

上記において、被接合材料５として３０ａ３材の代りに
プレージングシートと同寸法のニツケル板金用いて同様
にラミネートしたところ、上記と同様に接合層に欠陥の
ないラミネート材が得られた。

実施例２ 実施例１と同じ構成のプレージングシートを用い、この
シートをプレスして第４図に示すように接合面に凹溝５
を有するプレージングシート１′を作った。この凹溝５
が形成されている側の面に＆ＡＡ’ＦＳ化成処理層２を
設け、以下実施例１と同様に被接合材料３として５００
５材板、ニッケル板をそれぞれ用いてろう付を行なって
第５図に示すラミネート材を得た。得られたラミネート
材の接合状態は実施例１と同様に良好であつた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、フラックスはＡｌ系材料またはＡｌ合
金ろう材中のＡｌｌと化成処理溶液中のＫおよびＦとの
化学反応生成物として形成されるため、その付着状態は
極めて均一で、しかも付着量は容易に制御できるため必
要以上のフラックスを付着させることがな−。その結果
、Ａｌ系材料については、これまで不可能と考えられて
いたろう付による面と面との接合が十分な信頼性のもと
に行うことができ、大面積の接合が必要なラミネート材
を設備が容易なろう付性により安価に製造することがで
きる。

本発明方法は、ろう付によってラミネート材を得るため
、従来のクラッド法と異なり、ラミネート材の形状が平
板状のものでなくても、種種の形状のものが容易に得ら
れる。また、ｉ系うばネート材は特に異種金属材料との
組み合せたとき種々の優れた特性を発揮するので、軽量
高剛性板、熱交換プレート等の用途に使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はろう材を被覆し化成処理したＡｌ系材料の拡大
断面図、 第２図はラミネート材構成材料の組み合せ例を示す斜視
図、 第３図は第２図のものの接合完了後のうばネート材を示
す斜視図、 第４図はうｉネートの他の組み合せ例を示す斜視図、 第５図は第４図のものの接合完了後のラミネート材を示
す斜視図である。 図中、 １．１′・・・プレージングシート １＆・・・ろう材　　　　１ｂ・・・Ａｌ系材料２・・
・化成処理層　　　３・・・被接合材料４・−接合層　
　　　　５・・・凹溝 特許出願人　株式会社豊田中央研究所 （ほか１名］ 牙１図 才２図　　　　　才４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミニウム系材料、アルミニウム合金ろう材を
   表面に被覆したアルミニウム系材料もしくはアルミニウ
   ム合金ろう材の接合面にペンタフルオロアルミニウム酸
   カリウムからなる化成処理層を形成し、該形成された化
   成処理層が接合すべきアルミニウム系材料と前記ろう材
   との間にあるようにしてアルミニウム系材料とアルミニ
   ウム系材料もしくは他の金属材料とを前記ろう材を介し
   て所定数重ね合わせ、加熱して前記ろう材によって互い
   に接合することからなることを特徴とするアルミニウム
   系ラミネート材の製造法。
2. （２）ラミネート材を構成する材料が板、条または箔で
   ある特許請求の範囲第１項記載の製造法。
3. （３）アルミニウム系材料がアルミニウムまたはアルミ
   ニウム合金である特許請求の範囲第１項記載の製造法。
4. （４）アルミニウム合金ろう材がアルミウム系材料より
   も低い融点を有するＡｌ−Ｓｉ共晶合金である特許請求
   の範囲第１項記載の製造法。