(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：３〜１２質量％、Ｍｇ：０.１〜５.０質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる成分組成を有し、厚さ１５〜２００μｍのろう材からなる単層ブレージングシートを用いてアルミニウム合金部材同士を面ろう付けする方法であって、
前記アルミニウム合金部材は、そのろう付け面に３０ｎｍ以下の厚さの酸化皮膜が形成されているものであり、
前記単層ブレージングシートを固相線温度が５７０℃以上であるアルミニウム合金部材同士の間に挟みこみ面接触させた状態で、不活性ガス雰囲気下で、ろう付け温度５７０℃以上に保持しつつ、１.０ｇｆ／ｍｍ２以上の面圧を付加しながら無フラックスで前記アルミニウム合金部材同士をろう付けすることを特徴とするアルミニウム合金部材の面ろう付け方法。
【請求項２】
Ｓｉ：３〜１２質量％、Ｍｇ：０.１〜５.０質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる成分組成を有し、厚さ１５〜２００μｍのろう材と固相線温度が５７０℃以上であるアルミニウム合金からなる皮材とから構成される２層ブレージングシートを用いてアルミニウム合金部材同士を面ろう付けする方法であって、
前記アルミニウム合金部材は、そのろう付け面に３０ｎｍ以下の厚さの酸化皮膜が形成されているものであり、
前記２層ブレージングシートを固相線温度が５７０℃以上であるアルミニウム合金部材同士の間に挟みこみ面接触させた状態で、不活性ガス雰囲気下で、ろう付け温度５７０℃以上に保持しつつ、１.０ｇｆ／ｍｍ２以上の面圧を付加しながら無フラックスで前記アルミニウム合金部材同士をろう付けすることを特徴とするアルミニウム合金部材の面ろう付け方法。
【請求項３】
前記ろう材に含まれる不可避的不純物としてのＣｕが１.０質量％未満に制限されている請求項１又は２に記載のアルミニウム合金部材の面ろう付け方法。
【請求項４】
前記ろう材に含まれる不可避的不純物としてのＭｎが１.０質量％未満に制限されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金部材の面ろう付け方法。
【請求項５】
前記ろう材に含まれる不可避的不純物としてのＺｎが１.０質量％未満に制限されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金部材の面ろう付け方法。
【請求項６】
前記ブレージングシートを構成するろう材は、厚さ１５〜１５０μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金部材の面ろう付け方法。
【請求項７】
２.０ｇｆ／ｍｍ２以上の面圧を付加しながら無フラックスで前記アルミニウム合金同士をろう付けする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルミニウム合金部材の面ろう付け方法。
【請求項８】
前記ろう付け温度における保持時間が２分以上である請求項１〜７のいずれか１項に記載のアルミニウム合金部材の面ろう付け方法。
【請求項９】
前記ろう付け温度における保持時間が５分以上である請求項１〜８のいずれか１項に記載のアルミニウム合金部材の面ろう付け方法。
【請求項１０】
前記不活性ガスが窒素ガスである請求項１〜９のいずれか１項に記載のアルミニウム合金部材の面ろう付け方法。
【請求項１１】
前記不活性ガスの酸素濃度が５００ｐｐｍ以下である請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアルミニウム合金部材の面ろう付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金部材同士を、ブレージングシートを用いて不活性ガス雰囲気中、無フラックスで面ろう付けする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばアルミニウム熱交換器のフィン材とチューブ材のろう付けに見られるように、これまでのろう付け技術は、フィレット形状が得られるような線接触を基本としていた。このようなろう付け法では、例えば下板がブレージングシートでありその上に板状のフィンを垂直に接合する場合に、溶融したろう材がブレージングシート上を流動してフィレットを形成することとなる。
このような線接触を基本とするろう付け技術においては、ろう付け加熱中の酸化を抑制するため、大気中または不活性ガス雰囲気中においてフラックスを使用してろう付けすることが一般的に行なわれている。しかしながら、近年では、３層または５層のクラッド層を形成し、薄皮材と芯材との中間材としてＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドしたブレージングシートを不活性ガス中で無フラックスろう付けする方法が開発されている。
【０００３】
例えば特許文献１では、薄皮材と芯材との中間材としてＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材を用い、薄皮材及び芯材にはろう材の液相線温度より高い固相線温度を有するアルミニウム合金を用い、ブレージングシート全体の板厚が０.０５〜２.０ｍｍであり、前記薄皮材のクラッド率が０.１〜１０％に設定され、この薄皮材は加熱によって溶融したろう材に接して溶解する薄皮材である不活性ガス雰囲気中で無フラックスでろう付けするアルミニウム合金ブレージングシートが提案されている。
【０００４】
ところで、近年、車載用ＩＧＢＴ等の発熱を面接触で冷却する熱交換システムの需要が高まっており、アルミニウム板材の面同士をろう材によって面ろう付けする技術が必要とされている。
この面ろう付け技術においては、アルミニウム板材の面同士の間にろう材を挿入してろう付け加熱を行なうため、接合部に空隙欠陥等が生じやすく、フラックスを使用するとフラックスを封じ込めやすい構造となっている。したがって、前記フィレット形成を基本とするろう付け技術に比べて非常に難しい技術となっている。
【０００５】
この面ろう付けを大気中無フラックスで行なう技術について、例えば特許文献２によると、複数のアルミニウム母材の重ね合わせ界面に予めアルミニウム薄合わせ板材を挿入して行うアルミニウムの重ねろう付けにおいて、アルミニウム薄合わせ板材が３層構造の薄合わせ板材からなり、その芯材は融点が６００℃以下のろう材からなり、その両皮材は芯材より融点の高いアルミニウム合金からなり、かつ少なくとも皮材と芯材のいずれか一つ以上にＭｇを０.１〜６％（質量％、以下同じ）あるいは更にＢｉを０.０１〜１％添加しており、重ね合わせた部材全体を加圧密着した状態で、ろう材の液相線温度以上でかつろう材以外の各部材の固相線温度の内の最低値を超えない範囲に加熱する事を特徴とするアルミニウム合金の大気中無フラックス重ねろう付け法が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７８０３８０号公報
【特許文献２】特許第３７０１８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１，２で提案された技術により、大気中無フラックスで重ねろう付けができるものの、用いるブレージングシートが３層又は５層のクラッド材であるためにコストが嵩むことになる。
このため、従来技術に比べ低コストで品質の安定した面ろう付け技術の開発が望まれている。
本発明は、このような課題を解決するために案出されたものであり、単層型ブレージングシート、或いは２層型ブレージングシートによって２つのアルミニウム合金部材同士を無フラックス面ろう付けする技術を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のアルミニウム合金部材の面ろう付け方法は、その目的を達成するために、Ｓｉ：３〜１２質量％、Ｍｇ：０.１〜５.０質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる成分組成を有し、厚さ１５〜２００μｍのろう材からなる単層ブレージングシートを用いてアルミニウム合金部材同士を面ろう付けする方法であって、前記アルミニウム合金部材は、そのろう付け面に３０ｎｍ以下の厚さの酸化皮膜が形成されているものであり、前記単層ブレージングシートを固相線温度が５７０℃以上であるアルミニウム合金部材同士の間に挟みこみ面接触させた状態で、不活性ガス雰囲気下で、ろう付け温度５７０℃以上に保持しつつ、１.０ｇｆ／ｍｍ２以上の面圧を付加しながら無フラックスで前記アルミニウム合金部材同士をろう付けすることを特徴とする。
【０００９】
また、Ｓｉ：３〜１２質量％、Ｍｇ：０.１〜５.０質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる成分組成を有し、厚さ１５〜２００μｍのろう材と固相線温度が５７０℃以上であるアルミニウム合金からなる皮材とから構成される２層ブレージングシートを用いてアルミニウム合金部材同士を面ろう付けする方法であって、前記アルミニウム合金部材は、そのろう付け面に３０ｎｍ以下の厚さの酸化皮膜が形成されているものであり、前記２層ブレージングシートを固相線温度が５７０℃以上であるアルミニウム合金部材同士の間に挟みこみ面接触させた状態で、不活性ガス雰囲気下で、ろう付け温度５７０℃以上に保持しつつ、１.０ｇｆ／ｍｍ２以上の面圧を付加しながら無フラックスで前記アルミニウム合金部材同士をろう付けしてもよい。
【００１０】
前記ろう材に含まれる不可避的不純物としてのＣｕ、Ｍｎ、Ｚｎは、それぞれ１.０質量％未満とすることが好ましい。
また、前記ろう材は、厚さ１５〜１５０μｍ、さらには厚さ２０〜１００μｍとすることが好ましい。
さらに、面ろう付けされるアルミニウム合金部材としては、ＡＡ１０００系のものが好ましい。
さらにまた、２.０ｇｆ／ｍｍ２以上の面圧を付加しながら無フラックスで前記アルミニウム合金同士をろう付けすることが好ましい。
【００１１】
さらにまた、前記アルミニウム合金部材又は前記アルミニウム合金部材と前記皮材の固相線温度が５８０℃以上、かつ前記ろう付け温度が５８０℃以上であることが好ましい。
そして、面ろう付け時の前記ろう付け温度における保持時間は２分以上に、特に５分以上とすることが好ましい。
さらに、面ろう付け時の前記不活性ガスが窒素ガスで、特に前記不活性ガスの酸素濃度は５００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により提供されるアルミニウム合金部材の面ろう付け方法によると、単層型ブレージングシート、或いは２層型ブレージングシートによって２つのアルミニウム合金部材をフラックスフリーで、かつ２つのアルミニウム合金部材間に面圧を付加して面ろう付けしている。
３層又は５層のクラッド材からなるブレージングシートを用いるのではなく、単層型又は２層型のブレージングシートを用いているため、全体として低コスト化が図れる。またフラックスを用いることなく、２つのアルミニウム合金部材間に面圧を付加してろう付けしているため、両アルミニウム合金部材間に発生しやすい空隙欠陥等を抑制することができ、結果として品質の安定した面ろう付けが行える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】逆Ｔ字試験片の形状を説明する図
【図２】小型ろう付け試験炉を説明する概念図
【図３】せん断試験方法を説明する概念図
【図４】ろう付け温度と保持時間の影響を示す図
【図５】ろう材中のＭｇ添加量の影響を示す図
【図６】ろう材中のＳｉ添加量の影響を示す図
【図７】ろう材中の不純物含有量の影響を示す図
【図８】ろう材の厚さの影響を示す図
【図９】ろう付け時の加圧力の影響を示す図
【図１０】被ろう付けＡｌ合金材表面の酸化物膜厚の影響を示す図
【図１１】ろう付け雰囲気中の酸素濃度の影響を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
通常、面ろう付けする際は、接合するアルミニウム合金部材の面同士の間にろう材を挿入してろう付け加熱を行なうため、接合部に空隙欠陥等が生じやすく、フラックスを使用するとフラックスを封じ込めやすい構造となってしまう。このためろう付け製品の品質にバラツキが生じ易い。また、従来の面ろう付け法では、３層または５層のクラッド材をブレージングシートとして用いているためにコスト高となっている。
そこで、本発明者等は、従来技術に比べ低コストで品質の安定した面ろう付け法について鋭意検討を重ねる過程で、本発明に到達した。
以下にその詳細を説明する。
【００１５】
まず第１の発明は、２つのアルミニウム合金部材同士の間にろう材からなる単層ブレージングシートを挟み込み面接触させた状態で、ブレージングシートを十分に溶解させてアルミニウム合金部材同士の界面をろう材で濡らして面ろう付けする方法である。
２つのアルミニウム合金部材のうち、一方のアルミニウム合金部材がアルミニウム合金板であってもよいし、両方ともアルミニウム合金板であっても構わない。例えばアルミニウム合金製の部品同士が連結できるように係合部を設けて、当該係合部にブレージングシートを挟み込める部位を設けるようにしてもよい。要するに本願第１発明において、被接合材はアルミニウム合金板に限定されず、少なくとも一部にろう付け可能な平滑面を有するアルミニウム合金製のものであれば何であってもよい。
【００１６】
また第２の発明は、ろう材と皮材とからなる２層ブレージングシートのろう材面をアルミニウム合金部材と面接触させた状態で、前記ろう材を十分に溶解させてアルミニウム合金部材と２層ブレージングシートを構成する皮材の界面をろう材で濡らして面ろう付けする方法である。
アルミニウム合金部材としては、アルミニウム合金板であってもよい。この第２の発明において、被接合材はアルミニウム合金板に限定されず、少なくとも一部にろう付け可能な平滑面を有するアルミニウム合金製のものであれば何であってもよい。
【００１７】
本発明の面ろう付け法を適用するアルミニウム合金部材としては、固相線温度が５７０℃以上であるアルミニウム合金からなるものである。
後記で詳述するＡｌ−Ｓｉ系のろう材を用いるとき、当該ろう材を十分に溶解するためには、５７０℃以上のろう付け温度が必要であり、被接合材であるアルミニウム合金部材としてはその固相線温度が５７０℃以上であるものに適用することが必要である。被接合材であるアルミニウム合金部材の固相線温度が５７０℃未満であると、面ろう付けの加熱において、アルミニウム合金部材の少なくとも一部が溶解してしまう可能性がある。より好ましいアルミニウム合金部材の固相線温度は５７５℃以上である。さらに好ましいアルミニウム合金部材の固相線温度は５８０℃以上である。
【００１８】
また第２の発明において皮材を用いる場合、その皮材としても固相線温度が５７０℃以上であるアルミニウム合金からなるものを用いる必要がある。
ろう材と皮材とからなる２層ブレージングシートのろう材面をアルミニウム合金部材と面接触させた状態で、前記ろう材を十分に溶解してアルミニウム合金部材と前記皮材との界面をろう材で濡らして面ろう付けすることになるため、前記ろう材を十分に溶解するには５７０℃以上のろう付け温度が必要である。このろう付け温度で皮材の溶解を抑制するには、２層ブレージングシートを構成する皮材の固相線温度は５７０℃以上であることが必要である。皮材の固相線温度が５７０℃未満であると、面ろう付け加熱によって、皮材の一部が溶解してしまう可能性がある。より好ましい皮材の固相線温度は５７５℃以上である。さらに好ましい皮材の固相線温度は５８０℃以上である。
【００１９】
本発明の第一の特徴点は、コストを抑えるためにブレージングシートとして、所定の厚みと組成を有するろう材単層からなるものを使用するか、ろう材と皮材とからなる２層のものを使用した点にある。
そこで、まずろう材について説明する。
ろう材として、Ｓｉ：３〜１２質量％、Ｍｇ：０.１〜５.０質量％を含み、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなる成分組成を有する合金であって、厚さが１５〜２００μｍのアルミニウム合金薄板を用いる。
【００２０】
Ｓｉ：３〜１２質量％
Ｓｉは、その含有量によってブレージングシートの液相線の温度を下げるとともに、面ろう付け中の濡れ性を改善するための元素である。Ｓｉ含有量が、３質量％未満であると、ブレージングシートの液相線の温度が高くなりすぎて、所定のろう付け温度に到達してもブレージングシートの溶解が不十分となり、十分なろう付け強度（せん断応力）が得られない可能性がある。Ｓｉ含有量が、１２質量％を超えると、鋳造中に鋳塊中央部に初晶Ｓｉが析出（晶出）する可能性が高くなり、仮に健全な熱延板が得られたとしてもミクロ的に均質な組織のブレージングシートを得ることが困難となる。
したがって、ろう材中のＳｉ含有量は、３〜１２質量％の範囲とする。より好ましいＳｉ含有量は、４〜１２質量％の範囲である。さらに好ましいＳｉ含有量は、５〜１２質量％の範囲である。
【００２１】
Ｍｇ：０.１〜５.０質量％
Ｍｇは、自らが酸化されることにより、還元剤として作用するため、ろう付け加熱によるアルミニウム合金板とブレージングシートのろう材との界面におけるアルミニウムの酸化を抑制し、面ろう付け中の濡れ性を改善するための元素であると考えられる。Ｍｇ含有量が、０.１質量％未満であると、ろう付け温度や保持時間にもよるが、その効果が不十分となり、十分なろう付け強度（せん断応力）が得られない可能性がある。Ｍｇ含有量が、５.０質量％を超えると、鋳塊を熱延する際のロールへの負荷が大きくなり、また耳割れも生じるため、熱延が困難となる。
したがって、ろう材中のＭｇ含有量は、０.１〜５.０質量％の範囲とする。より好ましいＭｇ含有量は、０.２〜４.０質量％の範囲である。さらに好ましいＭｇ含有量は、０.３〜３.０質量％の範囲である。
【００２２】
残部はＡｌと不可避的不純物からなる。
不可避的不純物としてはＦｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｚｎ等が挙げられるが、これら元素については、Ｆｅ：１.０質量％未満、Ｃｕ：１.０質量％未満、Ｍｎ：１.０質量％未満、Ｚｎ：１.０質量％未満の範囲であれば、本発明の効果を妨げるものではない。したがって、不可避的不純物としての前記成分含有量はそれぞれ１.０質量％未満とすることが好ましい。
また、その他の不純物元素として、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｂ、Ｓｒ、Ｓｂ、Ｃａ、Ｎａ等も考えられるが、Ｃｒ：０.５質量％未満、Ｎｉ：０.５質量％未満、Ｚｒ：０.２質量％未満、Ｔｉ：０.２質量％未満、Ｖ：０.１質量％未満、Ｂ：０.０５質量％未満、Ｓｒ：０.０５質量％未満、Ｓｂ：０.０５質量％未満、Ｃａ：０.０５質量％未満、Ｎａ：０.０１質量％未満の範囲であれば、本発明に係るブレージングシートの性能特性を大きく阻害することがないため、不可避的不純物として含んでいてもよい。Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｉｎについては、それぞれ０.０２質量％未満、その他各０.０２質量％未満であって、この範囲で管理外元素を含有しても本発明の効果を妨げるものではない。
【００２３】
ブレージングシートを構成するろう材の厚さ；１５〜２００μｍ
第１の発明に係る単層型ブレージングシートを構成するろう材の厚みは、健全な面ろう付けを達成できる厚みであればよい。厚みが１５μｍ未満であると、十分なろう付け強度が得られない可能性がある。厚みが２００μｍを超えると、接合面から染み出すろう材の量が多くなりすぎて、コスト高となる。したがって、ろう材の厚みの範囲は、１５〜２００μｍとする。より好ましい厚みの範囲は、１５〜１５０μｍである。さらに好ましい厚みの範囲は、２０〜１００μｍである。
【００２４】
ろう材からなる単層型ブレージングシートの製造方法
例えば、１００μｍ厚さのろう材からなる単層型ブレージングシートであれば、以下のように製造する。
原料となるインゴット、スクラップ等を配合し、溶解炉に投入して、所定のろう材組成からなるアルミニウム溶湯を溶製する。溶解炉は、バーナーの火炎によって直接原料を加熱溶解するバーナー炉が一般的である。アルミニウム溶湯が所定の温度、例えば、８００℃に達した後、適量の除滓用フラックスを投入して、攪拌棒により溶湯の攪拌を行い、全ての原料を溶解する。その後、成分調整のため、追加の原料、例えばＭｇ等を投入し、３０〜６０分程度の鎮静を行った後、表面に浮遊するメタル滓を除去する。アルミニウム溶湯が所定の温度、例えば、７４０℃にまで冷却された後、出湯口から樋に出湯し、必要に応じて、インライン回転脱ガス装置、ＣＦＦフィルター等を通し鋳造を開始する。なお、溶解炉と保持炉が併設されている場合には、溶解炉で溶製された溶湯を保持炉に移湯した後、保持炉でさらに鎮静等を行ってから鋳造を開始する。
【００２５】
ＤＣ鋳造機のジャケットは、１本注ぎであってもよいが、生産効率を重視する多本注ぎのものであってもよい。例えば、７００ｍｍ×４５０ｍｍのサイズの水冷式鋳型内に、ディップチューブ、フロートを通して注湯しながら、鋳造速度６０ｍｍ／ｍｉｎで下型を下げ、水冷式鋳型下部において凝固シェル層に対して直接水冷（Direct Chill）を行いつつ、サンプ内の溶湯を凝固冷却せしめ、所定の寸法、例えば、７００ｍｍ×４５０ｍｍ×４５００ｍｍ寸法のスラブを得る。鋳造終了後、スラブの先端、後端を切断して片面２５ｍｍの両面面削を施し、４００ｍｍ厚さとしたスラブをソーキング炉に挿入して、４５０〜５４０℃×１〜１２時間の均質化処理（ＨＯ処理）を施す。均質化処理後、スラブをソーキング炉から取り出して、熱間圧延機によって何パスかの熱間圧延を施して、例えば、４０ｍｍ厚さとした状態で、切断して、４０ｍｍ厚の熱間圧延板（平板）７００ｍｍ×４０ｍｍ×４０００ｍｍを１枚確保する。その後、残りの大部分の熱延板は引き続き熱間圧延機によって何パスかの熱間圧延を施し、例えば、６ｍｍ厚の熱間圧延板コイル（Reroll）を得る。
この６ｍｍ厚の熱間圧延板コイルに何パスかの冷間圧延を施して、所定の厚さ、例えば、１００μｍ厚さのろう材からなる単層型ブレージングシートを得る。なお、冷間圧延工程において、冷間圧延板の加工硬化が著しい場合には、必要に応じて、コイルをアニーラーに挿入し、保持温度３００〜４５０℃の中間焼鈍処理を施して、冷間圧延板を軟化させることが望ましい。
【００２６】
第２の発明に係る２層型ブレージングシートを構成するろう材の厚みについても、同様である。１５〜２００μｍとする。
なお、第２の発明に係る２層型ブレージングシートにおける皮材については、固相線温度が５７０℃以上であるアルミニウム合金であればよいのであって、その厚みについては特に限定はしない。
しかしながら、ろう付け加熱温度にもよるが、皮材が薄すぎると、溶解したろう材が皮材から染み出すおそれがあるため、皮材の厚みは、１００μｍ以上が好ましい。より好ましい皮材の厚みは１５０μｍ以上である。さらに好ましい皮材の厚みは２００μｍ以上である。このように、第２の発明において、ろう材の厚みよりも皮材の厚みが厚い方が好ましい。例えば、ろう材の材種がＡＡ４０４５合金で厚みが６０μｍである場合に、皮材の材種がＡＡ１１００合金で厚みが５００μｍである２層ブレージングシートを用いてもよい。
【００２７】
ろう材と皮材とからなる２層型ブレージングシートの製造方法
例えば、４０μｍ厚さのろう材と４００μｍ厚さの皮材とならなる２層型ブレージングシートであれば、以下のように製造する。
前述のように所定の皮材組成からなる７００ｍｍ×４５０ｍｍ×４５００ｍｍ寸法のスラブをＤＣ鋳造によって得る。スラブの先端、後端を切断して片面２５ｍｍの両面面削を施した後、上記皮材組成からなる４００ｍｍ厚の面削後スラブと、前述のように確保しておいたろう材組成からなる４０ｍｍ厚の熱間圧延板（平板）７００ｍｍ×４０ｍｍ×４０００ｍｍ（１枚）と、を７００ｍｍ×４０００ｍｍ面で貼り合わせた状態のまま仮接合する。この２層クラッドスラブをソーキング炉に挿入して、４５０〜５４０℃×１〜１２時間の均質化処理（ＨＯ処理）を施す。均質化処理後、スラブをソーキング炉から取り出して、熱間圧延機によって何パスかの熱間圧延を施して、例えば、６ｍｍ厚の熱間圧延板コイル（Reroll）を得る。
この熱間圧延板コイルに何パスかの冷間圧延を施して、所定の厚さ、例えば、４４０μｍ厚さのろう材（厚さ４０μｍ）と皮材（厚さ４００μｍ）とからなる２層型ブレージングシートを得る。なお、冷間圧延工程において、冷間圧延板の加工硬化が著しい場合には、必要に応じて、コイルをアニーラーに挿入し、保持温度３００〜４５０℃の中間焼鈍処理を施して、冷間圧延板を軟化させることが望ましい。
【００２８】
本発明の第二の特徴点は、無フラックスで面ろう付けを行い、接合面において十分なろう付け強度（せん断応力）を得るためには、不活性ガス雰囲気下で特定の面圧を付加して面ろう付けを行う点である。
不活性ガス雰囲気下
前述のようにブレージングシート（ろう材）を十分に溶解して、アルミニウム合金部材同士の界面、又は皮材とアルミニウム合金部材との界面を濡らして面ろう付けするためには、少なくとも保持温度５７０℃以上で所定時間保持することが必要である。
このため、ろう付け加熱中であっても、アルミニウム合金部材のろう付け面の表面或いはブレージングシートのろう材面の酸化を抑制するために、不活性ガス雰囲気下で面ろう付けを行う必要がある。
【００２９】
不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等が使用できる。また、不活性ガス中の酸素濃度は、５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。不活性ガス中の酸素濃度が５００ｐｐｍを超えると、面ろう付け後の接合強度（せん断応力）が低下する。より好ましい不活性ガス中の酸素濃度は１００ｐｐｍである。さらに好ましい不活性ガス中の酸素濃度は１０ｐｐｍ以下である。具体的には、工業用窒素ガスについては、酸素濃度１０ｐｐｍ以下と規格が定められているので、コスト面からも工業用窒素ガスを使用することが最も好ましい。
もちろん、ろう付け加熱中、ろう付け温度保持中及び冷却中は、加熱装置内を不活性ガス雰囲気で充満しておくことが好ましい。しかしながら、電磁誘導加熱のように急速加熱する場合には所定の保持温度に到達する前に、不活性ガスを噴射して加熱装置内の大気を不活性ガスに置換してもよい。
【００３０】
付加面圧；０.６ｇｆ／ｍｍ２以上
本発明に係る面ろう付け方法において、所定の組成のブレージングシート（ろう材）を溶解して、ろう材とアルミニウム合金部材とを面接触させた状態で、ろう付け加熱を行うが、この際接合面に対して０.６ｇｆ／ｍｍ２以上の面圧を付加しながら、所定のろう付け温度で保持する必要がある。もちろん、ろう付け加熱時には面圧を付加せずに、所定の保持温度に到達してから、接合面に対して０.６ｇｆ／ｍｍ２以上の面圧を付加して面ろう付けを行ってもよい。
面圧が０.６ｇｆ／ｍｍ２未満の場合、十分なろう付け強度（せん断応力）を得ることができない。もちろん、面ろう付け後のろう付け強度（せん断応力）を十分に確保するためには接合面に対して付加する面圧は高い方が好ましい。したがって、より好ましい面圧は１.０ｇｆ／ｍｍ２以上である。さらに好ましい面圧は２.０ｇｆ／ｍｍ２以上である。
【００３１】
ろう付けの温度条件；５７０℃以上に保持
本発明に係る面ろう付け方法において、所定の組成のブレージングシート（ろう材）を溶解して、アルミニウム合金部材同士の界面又は皮材とアルミニウム合金部材との界面を濡らして、確実に面ろう付けを行い、十分なろう付け強度（せん断強度）を確保するためには、少なくともろう付け温度５７０℃以上である必要がある。
ろう付け温度が５７０℃未満である場合には、ろう材の溶解が不十分となり、十分なろう付け強度（せん断強度）が得られない。もちろん、保持温度が高い方がより十分なろう付け強度（せん断強度）が得られる。したがって、保持温度は、５７５℃以上とする。さらに好ましい保持温度は、５８０℃以上である。
【００３２】
ろう付けの保持時間
ろう付け温度における保持時間は、２分以上であることが好ましい。ろう付け温度にもよるが、保持時間が２分未満であると、接合面における温度の不均一によって、十分なろう付け強度（せん断強度）が得られない。より好ましい保持時間は、５分以上である。
【実施例】
【００３３】
ブレージングシートの作製
所定の各種インゴットを計量、配合して、離型材を塗布した＃３０坩堝に９ｋｇずつ（計１３試料）の原材料を装入装填した。これら坩堝を電気炉内に挿入して、７６０℃で溶解して滓を除去し、その後、溶湯温度を７４０℃に保持した。次に小型回転脱ガス装置によって、溶湯に流量１Ｎｌ／分で窒素ガスを１０分間吹き込み、脱ガス処理を行った。その後３０分間の鎮静を行なって溶湯表面に浮上した滓を攪拌棒にて除去し、さらにスプーンで成分分析用鋳型にディスクサンプルを採取した。
次いで、治具を用いて順次坩堝を電気炉内から取り出し、２００℃に予熱しておいた５個の金型（７０ｍｍ×７０ｍｍ×１５ｍｍ）にアルミニウム溶湯を鋳込んだ。各試料のディスクサンプルは、発光分光分析によって、組成分析を行なった。その結果を表１に示す。
【００３４】
0005532520.tif 000002
【００３５】
鋳塊は、押し湯を切断後、両面を３ｍｍずつ面削して、厚み９ｍｍとした。電気加熱炉にこの鋳塊を装入して、１００℃／ｈｒの昇温速度で４８０℃まで加熱し、４８０℃×１時間の均質化処理を行い、続いて熱間圧延機にて３ｍｍ厚さにまで熱間圧延を施した。
この後、熱間圧延板に冷間圧延を施して、１.２ｍｍ厚さの冷延板とし、軟化させるために３９０℃×２時間の１次中間焼鈍を施した。さらに冷間圧延を施して、０.３ｍｍ厚さの冷延板とし、軟化させるため３９０℃×２時間の２次中間焼鈍を施した。さらに冷間圧延を施して、０.０６ｍｍ（６０μｍ）の最終冷間圧延板とした。なお、ろう材厚みのろう付け強度（せん断応力）に及ぼす影響を調査するために、Ｄ合金ろう材については、厚み１５μｍ、２０μｍ、３０μｍ、６０μｍ及び１００μｍの５水準の最終圧延板を作製した。
この最終冷間圧延板を所定の大きさ（１５ｍｍ×８ｍｍ）に切断して、複数枚のブレージングシート（ろう材）とした。
【００３６】
逆Ｔ字試験片の作製
図１に示すようにＡＡ１１００合金製のブロックＡ（３５ｍｍ×３５ｍｍ×１０ｍｍ）の３５ｍｍ×３５ｍｍの面上中央にブレージングシート（１５ｍｍ×８ｍｍ）を載置し、ＡＡ１１００合金製のブロックＢ（１８ｍｍ×１５ｍｍ×８ｍｍ）における１５ｍｍ×８ｍｍの面を上記ブレージングシートに重ねるようにしてブロックＡにおける３５ｍｍ×３５ｍｍの面上中央にブロックＢを立設した。
【００３７】
さらにブロックＢの上面に加圧するための所定の質量の分銅を載置し、図２に示すように石英管（φ１２５×３３０ｍｍ）で覆われた試験炉内に組み上げたブロック等を挿入した。雰囲気を不活性ガスに置換するため、流量１０Ｎｌ／分で工業用窒素ガス（酸素濃度１０ｐｐｍ以下の窒素）を流しつつ、ブロックＡに取り付けた熱電対が所定のろう付け温度を示すまで、ＰＩＤ制御により５０℃／分の速度で加熱し、所定のろう付け温度で所定の時間保持した後、抵抗線への出力をＯＦＦとして、組み上げたブロック等を炉冷した。ブロックＡに取り付けた熱電対が４００℃以下を示した後、組み上げたブロック等を炉から取り出して室温まで冷却した。
【００３８】
また、ろう付け雰囲気による酸素濃度のろう付け強度（せん断応力）に及ぼす影響を調査するため、Ｄ合金ろう材（ろう材厚：６０μｍ）については、工業用窒素（酸素濃度１０ｐｐｍ以下の窒素）の他、酸素濃度５００ｐｐｍの窒素、酸素濃度２０００ｐｐｍの窒素を流しながら、或いは窒素を流すことなく大気中で、ろう付け温度６０５℃、保持時間１０分の条件下で、同様にして逆Ｔ字試験片の作製を行った。
さらに、被接合材のろう付け面における酸化皮膜厚みのろう付け強度（せん断応力）に及ぼす影響を調査するため、ブロックＡについて予め大気中で６００℃×１ｈｒ加熱処理、６００℃×５ｈｒ加熱処理を行い、酸化膜厚を厚くした被接合材（ブロックＡ）を準備した後、Ｄ合金ろう材（ろう材厚：６０μｍ）を用いて、工業用窒素（酸素濃度１０ｐｐｍ以下の窒素）を流しながら、所定の条件下でろう付けを行い、同様にして逆Ｔ字試験片の作製を行った。
なお、ろう付け前の被接合材表面における酸化膜厚の測定は、被接合材の断面におけるＴＥＭ観察によって行ない、加熱処理を施さない被接合材（無処理材）では酸化膜厚４ｎｍ、６００℃×１ｈｒ加熱処理を施した被接合材では酸化膜厚３０ｎｍ、６００℃×５ｈｒ加熱処理を施した被接合材では酸化膜厚９０ｎｍ、であることが判明した。
【００３９】
せん断応力の測定
上記のようにして作製した逆Ｔ字試験片を図３のような治具に固定して、ブロックＡの端面（３５ｍｍ×１０ｍｍの面）からアムスラーによって加圧し（歪速度：１ｍｍ／分）、ろう付け面におけるろう付け強度（破断せん断応力）の測定を行った。
その結果を表２〜９、及び図４〜１１に示す。
なお、上記実施例の説明中にあって、特に細かい条件の表示がないものについては、Ｄ合金ろう材（ろう材厚：６０μｍ）及び被接合材（無処理材）を用い、工業用窒素（酸素濃度１０ｐｐｍ以下の窒素）を流しながら、ろう付け温度６０５℃、保持時間１０分、加圧力５．６ｇｆ／ｍｍ２の条件下でろう付けを行い、逆Ｔ字試験片の作製を行ったものである。
【００４０】
0005532520.tif 000003
【００４１】
0005532520.tif 000004
【００４２】
0005532520.tif 000005
【００４３】
0005532520.tif 000006
【００４４】
0005532520.tif 000007
【００４５】
0005532520.tif 000008
【００４６】
0005532520.tif 000009
【００４７】
0005532520.tif 000010
【００４８】
まず、表２に示す結果から、ろう付け温度は５８０℃以上とすることが好ましいことがわかる。また、ろう付け温度保持時間は２分以上に、特に５分以上とすることが好ましいことがわかる。
次にろう材を構成するアルミニウム合金中の成分の影響についてみると、６０５℃でろう付けした際に所望のせん断応力を得るには０.１質量％のＭｇ含有で十分である。しかし、０.５質量％含まれていないと５８０℃でろう付けした際に所望のせん断応力が得られていない。また、Ｍｇ含有量が３.０質量％を超えた試料では６０５℃でのろう付けを行うとせん断応力が低下している。したがって、Ｍｇの好ましい含有量は０.５〜３.０質量％であることがわかる。
【００４９】
Ｓｉ含有量についてみると、３.０〜１２.０質量％の範囲で含む試料全てで、とりあえず十分なせん断応力が得られているが、Ｓｉ含有量３.０質量％では、若干得られるせん断応力が低くなっている。したがって、したがって、Ｓｉの好ましい含有量は５.０〜１２.０質量％であることがわかる。
不可避的不純物であるＣｕ，Ｍｎ，Ｚｎについては、それぞれ１.０質量％未満の含有であれば、せん断応力にほとんど影響していないことがわかる。
【００５０】
ろう材の厚さについては、１５μｍ以上の厚さであれば、とりあえず十分なせん断応力が得られているが、その厚さが１５μｍの場合、若干得られるせん断応力が低くなっている。したがって、したがって、ろう材の厚さは２０μｍ以上とすることが好ましい。厚すぎるとろう材が過剰となってしまうため上限は２００μｍであることは前記したとおりである。
【００５１】
ろう付け時の付加圧力についてみると、０.６ｇｆ／ｍｍ２以上の面圧を付加しながらろう付けを行えば、とりあえず十分なせん断応力が得られている。しかしながら、よりせん断応力を高めようとする場合には、１.０ｇｆ／ｍｍ２以上の面圧を付加することが好ましいことがわかる。
ろう付けするアルミニウム合金部材の表面に形成されている酸化物膜が３０ｎｍを超えていると、得られるせん断応力が急激に低下するようになる。したがって、ろう付けするアルミニウム合金部材は、表面に形成されている酸化物膜が３０ｎｍ以下のものとするべきである。
さらに、ろう付け時の雰囲気についてみると、少なくとも窒素等の不活性雰囲気とするべきであることがわかる。特に酸素含有量が５００ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲気とすることが好ましいことがわかる。
【図１】
0005532520.tif 000011
【図２】
0005532520.tif 000012
【図３】
0005532520.tif 000013
【図４】
0005532520.tif 000014
【図５】
0005532520.tif 000015
【図６】
0005532520.tif 000016
【図７】
0005532520.tif 000017
【図８】
0005532520.tif 000018
【図９】
0005532520.tif 000019
【図１０】
0005532520.tif 000020
【図１１】
0005532520.tif 000021