(57)【要約】【課題】  アルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面が平面でない場合でも、接合面に板状のろう付け材を追従させて、ろう付け性を高める。【解決手段】  板状に形成されたろう付け材１を、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面７´，８´形状に沿うようにプレス加工を行った後に、接合面７´，８´に挟み込んでろう付けを行うか、あるいは箔状に形成されたろう付け材を、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面７´，８´に挟み込んで接合面７´，８´の形状に追従させた後に、ろう付けを行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合面が平面でないアルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面をろう付け材によりろう付けするろう付け方法であって、
板状に形成されたろう付け材を、前記アルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面形状に沿うようにプレス加工を行った後に、前記接合面に挟み込んでろう付けを行うことを特徴とするろう付け方法。
【請求項２】
接合面が平面でないアルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面をろう付け材によりろう付けするろう付け方法であって、
箔状に形成されたろう付け材を、前記アルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面に挟み込んで前記接合面の形状に追従させた後に、ろう付けを行うことを特徴とするろう付け方法。
【請求項３】
前記ろう付け材が、Ａｌ−Ｓｉ系合金材と、Ｃｕ材と、フラックスとを積層して、圧延加工によって形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のろう付け方法。
【請求項４】
前記Ａｌ−Ｓｉ系合金材は、Ｓｉ含有量が５〜１５質量％であり、
前記Ｃｕ材は、Ｃｕ材および前記Ａｌ−Ｓｉ系合金材の全体の質量に対するＣｕ材の質量が２２〜３７質量％に相当するように構成され、
前記フラックスは、フッ化セシウムを含むフッ化物系非腐食性フラックスであることを特徴とする請求項３に記載のろう付け方法。
【請求項５】
前記請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のろう付け方法によってろう付けして組み立てられたことを特徴とするろう付け製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金をろう付けするろう付け方法およびろう付け製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウムあるいはアルミニウム合金のろう付けには、アルミニウム合金からなるろう付け材が一般的に用いられている。ろう付け材は、板状、ワイヤー状、スラリー状等種々の形状・状態のものがある。板状のろう付け材は、把持しやすく取り扱いが容易で、ろう付け時に、ろう付けの対象となるアルミニウムあるいはアルミニウム合金間に挟むだけで対象部材に固定することができる。
【０００３】
板状のろう付け材の一例としては、特許文献１に示すようなものがある。特許文献１のろう付け材は、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金を用いて板状に形成されており、低融点化が図られている。このろう付け材によれば、ろう付け対象部材であるアルミニウムあるいはアルミニウム合金の材質の融点が低い場合でも、ろう付け材の融点をさらに低いものとすることができ、ろう付け時の僅かな温度のバラツキによるろう付け対象部材の軟化や、それに伴う変形や強度低下を防止することができる。
【特許文献１】特開平７−２９０２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の板状のろう付け材を使用するに際しては、通常、接合面を平面状に形成してろう付けするようになっていた。接合面が平面でない形状である場合は、接合面に板状のろう付け材が追従せず、ろう付け性が低下してしまうため、板状のろう付け材は使用されていなかった。しかし、ろう付け対象部材間に挟むだけで固定できる板状のろう付け材を、ろう付け対象部材の接合面が平面でない形状である場合にも使用することが求められていた。
【０００５】
そこで、本発明は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面が平面でない場合でも、接合面に板状のろう付け材を追従させて、ろう付け性を高めることができるろう付け方法およびろう付け製品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、接合面が平面でないアルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面をろう付け材によりろう付けするろう付け方法であって、板状に形成されたろう付け材を、前記アルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面形状に沿うようにプレス加工を行った後に、前記接合面に挟み込んでろう付けを行うことを特徴とするろう付け方法である。
【０００７】
前記方法によれば、接合面が平面ではなく凹凸を有する形状であっても、プレス加工によって、板状のろう付け材を、前記接合面に合わせて変形しているので、接合面の形状に確実に追従させることができる。よって、ろう付け材が接合面全ての部分に行き渡り、ろう付け性を大幅に向上させることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、接合面が平面でないアルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面をろう付け材によりろう付けするろう付け方法であって、箔状に形成されたろう付け材を、前記アルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面に挟み込んで前記接合面の形状に追従させた後に、ろう付けを行うことを特徴とするろう付け方法である。
【０００９】
前記方法によれば、箔状に形成されたろう付け材を、接合面に挟み込むことで、接合面の形状に追従させているので、ろう付け材が接合面全ての部分に行き渡り、ろう付け性を大幅に向上させることができるとともに、プレス加工等の手間を省略することもできる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、前記ろう付け材が、Ａｌ−Ｓｉ系合金材と、Ｃｕ材と、フラックスとを積層して、圧延加工によって形成された請求項１または請求項２に記載のろう付け方法である。
【００１１】
前記方法によれば、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金材は硬く、展伸性、曲げ加工性が悪いため接合面への挟み込みが難しいのに対し、Ａｌ−Ｓｉ系合金材と、Ｃｕ材はともに良好な塑性加工性を有しており、圧延加工後も良好な塑性加工性を維持しているので、ろう付け材のプレス加工や、接合面への挟み込みによる変形加工が容易に行える。
【００１２】
請求項４に係る発明は、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金材は、Ｓｉ含有量が５〜１５質量％であり、前記Ｃｕ材は、Ｃｕ材および前記Ａｌ−Ｓｉ系合金材の全体の質量に対するＣｕ材の質量が２２〜３７質量％に相当するように構成され、前記フラックスは、フッ化セシウムを含むフッ化物系非腐食性フラックスである請求項３に記載のろう付け方法である。
【００１３】
前記方法によれば、ろう付け材の低融点化が達成され、低温ろう付けが可能となる。なお、ろう付け材の厚さは適宜定めればよいが、０．１〜１．５ｍｍの範囲が適当である。これは、ろう付け材の厚さが、０．１ｍｍ以下では製造が困難であり、１．５ｍｍを越えると、ろう付け材が接合面に合わせた変形に対応ができなくなるという問題が生じるおそれがあるためである。
【００１４】
請求項５に係る発明は、前記請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のろう付け方法によってろう付けして組み立てられたことを特徴とするろう付け製品である。
【００１５】
前記構成によれば、接合面が平面でなく凹凸を有する形状である場合でも、ろう付け対象部材同士が、高い接着性で固定された製品を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、本発明は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の接合面が平面でない場合でも、接合面に板状のろう付け材を追従させて、ろう付け性を高めることができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明に係るろう付け方法を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明に係るろう付け方法を実施するための最良の第一の形態を示した工程説明図、図２は本発明に係るろう付け方法に使用するろう付け材の製造方法を説明するための工程説明図およびろう付け材の斜視図である。
【００１９】
まず、本実施の形態に係るろう付け方法に使用するろう付け材の構成と製造方法を説明する。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、かかるろう付け方法に使用するろう付け材１は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金をろう付けする際に用いるろう付け材であって、板状に形成されている。ろう付け材１は、Ａｌ（アルミニウム）−Ｓｉ（珪素）系合金材２と、Ｃｕ（銅）材３と、フラックス４とで構成されている。Ｃｕ材３は、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２とクラッドされて板状に形成されている。板状クラッド材のＣｕ材３は、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２の、ろう付け材１の厚さ方向中心側に配置されており、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２が、ろう付け材１の表面を構成している。Ｃｕ材３の、ろう付け材１の厚さ方向中心側面には、フラックス４が所定厚さで板状に布設されている。すなわち、ろう付け材１は、厚さ方向外側から中心に向かってＡｌ−Ｓｉ系合金材２、Ｃｕ材３、フラックス４の順で積層されている。ろう付け材１は、全体で、例えば０．３ｍｍの板状に形成されている。
【００２１】
Ａｌ−Ｓｉ系合金材２は、Ｓｉ含有量が５〜１５質量％のものであり、Ｃｕ材３は、Ｃｕ材３およびＡｌ−Ｓｉ系合金材２の全体の質量に対するＣｕ材３の質量が２２〜３７質量％に相当するように構成されている。このような組成によれば、ろう付け加熱時に、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２とＣｕ材３とを反応（共融）させて、融点が５２５℃のＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ三元系共晶ろうを生成させることができる。この結果、５３０〜５６０℃の低い温度範囲で容易にろう付けできる。ＳｉとＣｕの少なくとも一方の量が、前記の数値範囲を外れると、生成するろう組成と、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ三元系共晶組成（Ｃｕ；２６．７質量％、Ｓｉ；５．３質量％）との差が大きくなりすぎ、５３０〜５６０℃の温度範囲でのろう付けが困難となる。
【００２２】
フラックス４は、融点が低く、非腐食性に優れたものが用いられる。ろう付け後のフラックス残渣除去工程を省略するために、フッ化物系非腐食性フラックスが用いられている。また、フラックス４には、ＣｓＦ（フッ化セシウム）が含有されており、フラックス４の融点を、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ三元系共晶ろうの融点５２５℃以下に下げるようになっている。
【００２３】
フッ化物系非腐食性フラックス中に占めるＣｓＦの割合は、コスト的には少ないほど有利であるが、１０モル％に満たないと、フラックス４の融点を下げる効果が十分ではないので、５３０〜５６０℃でのろう付けが困難となる。したがって、フッ化物系非腐食性フラックス中に占めるＣｓＦの割合は、１０モル％以上とすることが好ましい。ろう付け材１全体の質量に対するフラックス４の質量は、２０〜４０％であれば十分である。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、ろう付け材１を製造するに際しては、板状のＡｌ−Ｓｉ系合金材２と、板状のＣｕ材３とを予めクラッドして準備する。Ａｌ−Ｓｉ系合金材２としては、ＪＩＳ  Ａ４３４３，Ａ４０４５，Ａ４０４７，４Ｎ４３，４Ｎ４５等が使用できる。
【００２５】
次に、一対のＡｌ−Ｓｉ系合金材２とＣｕ材３とのクラッド材を、互いにＣｕ材３が対向するように、間隔をあけてそれぞれ配置する。このとき、下側のＡｌ−Ｓｉ系合金材２とＣｕ材３とのクラッド材は、略水平になるように配置する。これとともに、対向するＣｕ材３間に、フラックス４を所定厚さで布設（塗布または吹付け）する。
【００２６】
このように厚さ方向外側から中心に向かってＡｌ−Ｓｉ系合金材２、Ｃｕ材３、フラックス４と積層させた状態で、所定の間隔をあけて配置された一対の圧延ロール５，５間を通過させて圧延する。このとき、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２とＣｕ材３とフラックス４は、圧延されて薄くなる。
【００２７】
製造されるろう付け材１の厚さが薄い場合、例えば箔状のろう付け材（図４参照）６を製造する場合には、圧延ロール５，５は、複数対設けられ、ろう付け材全体の厚さを段階的に薄くして形成する。
【００２８】
前記の手順でろう付け材１，６が製造されるので、図４に示すように、箔状のろう付け材６も当然に、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２、Ｃｕ材３、フラックス４より構成される。箔状のろう付け材６は、フラックス４を除いた、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２とＣｕ材３との合計板厚が０．２ｍｍ以下に形成される。
【００２９】
なお、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２、Ｃｕ材３、フラックス４の配列順序は、前記構成に限られるものではなく、他の配列順序であっても差し支えない。他の配列順序としては、例えば、（１）Ａｌ−Ｓｉ系合金材、フラックス、Ｃｕ材、（２）Ａｌ−Ｓｉ系合金材、フラックス、Ｃｕ材、フラックス、Ａｌ−Ｓｉ系合金材、（３）Ｃｕ材、Ａｌ−Ｓｉ系合金材、フラックス、Ａｌ−Ｓｉ系合金材、Ｃｕ材等の配列が考えられる。また、ろう付け材の表面にフラックスが設けられるものであってもよい。
【００３０】
さらに、フラックス４が層状に設けられる構成に限られるものではない。例えば、フラックスが塊状に形成されて、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２とＣｕ材３内に分散して配置されていてもよい。この場合、フラックスは、隣り合うフラックス同士が所定の間隔を隔てるように、例えば平面視千鳥状に配置されており、ろう付け時に、フラックスがろう付け対象部材（図示せず）の接合面全体に行き渡るように構成される。
【００３１】
次に、図１を参照しながら、本実施の形態に係るろう付け方法を説明する。
【００３２】
本実施の形態では、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなるろう付け対象部材７，８のうち一方の対象部材７の接合面７´に凹部１１が形成され、他方の対象部材８の接合面８´に、凸部１２が形成されたものを例に挙げて説明する。
【００３３】
まず、図１（ａ）に示すように、板状に形成されたろう付け材１を、接合面７´，８´の形状に沿うようにプレス加工を行う。例えば、ドーム状のろう付け材を形成する場合は、孔の開いたダイの上に、板状のろう付け材を載せ、Ｒの付いたポンチで叩いてへこませ、これをより大きな孔径のダイで打ち抜く等する。ろう付け材１は、その両面が接合面７´の凹部１１および接合面８´の凸部１２に隙間なく接するように加工される。このとき、ろう付け材１は、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２とＣｕ材３とが別層で形成され、圧延加工で一体化されているので、変形性が高く、プレス加工を行いやすい。これは、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２と、Ｃｕ材３はともに良好な塑性加工性を有しており、圧延加工後も良好な塑性加工性を維持しているためである。
【００３４】
次に、図１（ｂ）に示すように、ろう付け対象部材７，８でろう付け材１を挟み込んで固定した後にろう付けを行う。このとき、ろう付け材１は、一枚の板状であるので、取り扱いが容易であり、接合面７´の凹部１１および接合面８´の凸部１２に噛み合うことで、位置決めが行われ、かつ挟み込むだけで容易に固定される。このように、ろう付け材１を接合面７´，８´の形状に追従させているので、ろう付け時には、ろう付け材１が接合面７´，８´全ての部分に行き渡り、ろう付け性を大幅に向上させることができる。さらに、本実施の形態では、接合面８´の凸部１２を接合面７´の凹部１１に噛み合わせてろう付けを行えるので、せん断方向のろう付け強度を高めることができる。
【００３５】
本実施の形態では、ろう付け材１が、フラックス４を一体化した構成であるので、フラックス４を別途塗布する必要がなく、作業手間が少なくて済む。またろう付け材１は、前記の組成で形成されているので、５３０〜５６０℃の低い温度範囲で容易にろう付けできる。したがって、ろう付け対象部材７，８の材質や形状の選択範囲が広くなり、対象部材７，８として、変形容易な材質を選択できるとともに、薄板状のものも選択できるので、例えば、鋳物部品、熱交換器、自動車部品等の複雑な形状のろう付け製品を形成できる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態によれば、非常に接合性の高い複雑な形状のろう付け製品を提供することが可能となる。
【００３７】
図３は本発明に係るろう付け方法を実施するための最良の第二の形態を示した工程説明図である。
【００３８】
本実施の形態では、図４に示す箔状のろう付け材６を用いてろう付けを行う。
【００３９】
本実施の形態でも、図１と同様に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなるろう付け対象部材７，８のうち一方の対象部材７の接合面７´に凹部１１が形成され、他方の対象部材８の接合面８´に、凸部１２が形成されている。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、箔状のろう付け材６を、ろう付け対象部材７，８間に位置させる。ろう付け材６は、接合面７´，８´の断面積よりも大きい面積のものを利用する。具体的には、接合面７´，８´の表面積と略一致する面積のろう付け材６を用いる。ろう付け材６の厚さは、接合面７´，８´間のクリアランス厚さと同等になっており、例えば、略０．２ｍｍとなっている。
【００４１】
そして、図３（ｂ）に示すように、ろう付け材６を、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなるろう付け対象部材７，８の接合面７´，８´に挟み込んだ後にろう付けを行う。このとき、ろう付け材６は箔状に形成されているので、接合面７´，８´に挟み込むだけで、接合面７´，８´の形状に追従させることができる。したがって、ろう付け材６が接合面７´，８´の全ての部分に行き渡り、ろう付け性を大幅に向上させることができる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、前記第一の実施の形態と同様の作用効果を得られる他に、プレス加工等の手間を省略することもできる。よって、ろう付けの作業効率を大幅に向上させることができる。
【００４３】
特に、本実施の形態では、ろう付け材６が、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２とＣｕ材３とが別層で形成され、圧延加工で一体化されているので、変形性が高く、接合面７´，８´への追従性が高い。
【００４４】
このように、本実施の形態においても、非常に接合性の高い複雑な形状のろう付け製品を効率的に提供することが可能となる。
【００４５】
なお、前記の実施の形態では、ろう付け材１，６が、Ａｌ−Ｓｉ系合金材２とＣｕ材３とが別層で形成され、圧延加工で一体化されているが、その組成は、これに限られるものではない。プレス加工あるいは接合面７´，８´での挟み込みによるろう付け材の変形が可能であれば、ろう付け材の組成は問わない。Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金層形成が可能となるろう付け材であれば、低温ろう付けが可能である。
【００４６】
また、ろう付け材１，６の製造方法についても、前記の方法に限られるものではない。例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金にＣｕがクラッドされて構成される中空の鞘内にフラックスを充填して形成されるろう付けワイヤー材、あるいはＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金より構成される中空の鞘内にフラックスを充填して形成されるろう付けワイヤー材を、その外面側から一対の圧延ロールで圧延して、フラックスを挟んだ状態で板状のろう付け材を形成してもよい。さらに、フラックスを含まないろう付け材であっても本発明に係るろう付け方法は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るろう付け方法を実施するための最良の第一の形態を示した（ａ）は第一工程説明図、（ｂ）は第二工程説明図である。
【図２】（ａ）は本発明に係るろう付け方法に使用するろう付け材の製造方法を説明するための工程説明図、（ｂ）はろう付け材の斜視図である。
【図３】本発明に係るろう付け方法を実施するための最良の第二の形態を示した（ａ）は第一工程説明図、（ｂ）は第二工程説明図である。
【図４】本発明に係る箔状のろう付け材を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１，６      ろう付け材
２          Ａｌ−Ｓｉ系合金材
３          Ｃｕ材
４          フラックス
７´，８´  接合面
【図１】
2006320931.tif 000003
【図２】
2006320931.tif 000004
【図３】
2006320931.tif 000005
【図４】
2006320931.tif 000006