(57)【要約】【課題】アルミニウム系金属のろう付けに適した低融点のろう材であって、箔状の形状を有する可撓性に優れたものを提供する。【解決手段】質量％で、Ｃｕ：１０.０〜２４.５％、Ｓｉ：４.０〜１０.０％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなり、ＣｕとＳｉの含有量が図１のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ａを結ぶ直線に囲まれる範囲（境界を含む）にある化学組成を有する急冷凝固箔体を用いた平均厚さ１５〜１００μｍの可撓性に優れた箔状ろう材。【選択図】図１
2012210646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ｃｕ：１０.０〜２４.５％、Ｓｉ：４.０〜１０.０％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなり、ＣｕとＳｉの含有量が図１のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ａを結ぶ直線に囲まれる範囲（境界を含む）にある化学組成を有する急冷凝固箔体を用いた平均厚さ１５〜１００μｍの箔状ろう材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアルミニウム系金属（アルミニウムまたはアルミニウム合金）のろう付けに適した低融点のろう材に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム系金属のろう付けには、従来一般的にＡｌ−Ｓｉ系合金からなるろう材が使用されている。Ａｌ−Ｓｉ系合金のろう材はＪＩＳ Ｚ３２６３にも規定されており、線材の他、シート材も広く供給されている。それらのろう材の液相線温度は最も低いもので約５８０℃である。ろう付け温度は必然的にそれより高い温度となる。
【０００３】
ろう付け接合のなかでも、平板の表面同士を全面でタイトに接合するような「面接合」の場合には、被接合材料の間にろう材とフラックスを挟んだ状態で、材料全体を炉に装入して加熱する手法が採用されることが多い。この場合、ろう材としては線材よりもシート材の方が一般的には使いやすい。
【０００４】
材料全体を炉に装入する「面接合」の手法において、被接合材料の温度をできるだけ低い温度に維持したい場合には、ろう付け温度を低減することが望まれる。ろう付け温度の低減には、融点が低いろう材が必要となる。アルミニウム系金属のろう付けに適用可能な低融点の金属としてＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金が知られている。特にＡｌ−２７％Ｃｕ−４.７％Ｓｉ組成付近の三元共晶点の周辺において液相線温度が５２０〜５４０℃程度のろう材が実現でき、線材として一部の用途で利用されることがある。
【０００５】
しかし、この三元共晶点周辺のＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金は非常に脆く、シート材に加工することは極めて困難である。このため、「面接合」に適したシート状のＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金のろう材は提供されていないのが現状である。
【０００６】
脆い金属材料の箔体を製造する手法として急冷凝固法が知られている。特許文献１にはＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金に単ロール法による急冷凝固法を適用して箔状のろう材を製造することが記載されている。合金組成としては、Ｃｕ：２５〜４０％、Ｓｉ：５〜１５％、残部実質的にＡｌからなるものが開示されている。しかしながら本発明者らの検討によれば、この組成範囲では、急冷凝固箔体を得ることは可能であるものの、ボビンに巻き取るに足る可撓性（フレキシビリティー）を有するものを安定して製造することは非常に難しいことがわかった。すなわち、得られた箔体は折り曲げに耐えることができない程に脆いものとなりやすく、工業製品としての量産は困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−１６２９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、アルミニウム系金属の「面接合」を行う場合に適した低融点のろう材であって、箔状の形状を有する可撓性に優れたものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、質量％で、Ｃｕ：１０.０〜２４.５％、Ｓｉ：４.０〜１０.０％、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなり、ＣｕとＳｉの含有量が図１のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ａを結ぶ直線に囲まれる範囲（境界を含む）にある化学組成を有する急冷凝固箔体を用いた平均厚さ１５〜１００μｍの箔状ろう材によって達成される。
【００１０】
ここで、図１は横軸をＣｕ含有量（質量％）、縦軸をＳｉ含有量（質量％）とする直交座標系である。上記各点の座標は、Ａ（１０，１０）、Ｂ（２０，１０）、Ｃ（２４.５，８）、Ｄ（２４.５，４）、Ｅ（１６，４）、Ｆ（１０、７）である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アルミニウム系金属のろう付けに使用するＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系のろう材において、可撓性を有する箔状のものが提供可能となった。このろう材はボビンに巻き付けることが可能であり、取り扱い時に破断することもないので、ろう付けによる「面接合」が必要な用途に容易に適用することができる。このろう材は従来一般的なＡｌ−Ｓｉ系のろう材よりも融点が低いので、ろう付け温度を引き下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金におけるＣｕおよびＳｉ含有量と、得られる急冷凝固箔体の可撓性の関係を表すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
発明者らは、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金について、三元共晶組成の周辺域における急冷凝固箔体の製造性を詳細に調査した。その結果、三元共晶点（Ａｌ−２７％Ｃｕ−４.７％Ｓｉ組成付近）に近い組成では単ロール法により急冷凝固箔体の作製は可能であるものの、得られる箔体は非常に脆く、ボビンに巻き付けることができないほどに可撓性に乏しいものとなりやすい。ところが、三元共晶点の周辺のうち、Ａｌ含有量が多い側において、可撓性の良好な急冷凝固箔体が得られやすい領域があることがわかった。すなわち厚さ１５〜１００μｍ程度の急冷凝固箔体が製造可能な一般的な単ロール法による冷却条件において、曲げても破断せず、ボビンに巻き付けることが十分に可能な程度に可撓性が良好である箔体が容易に得られる領域があることが明らかとなった。
【００１４】
三元共晶組成よりもＡｌ含有量が多い特定の領域で急冷凝固箔体の可撓性が良好となる理由については必ずしも明確ではないが、そのような領域では、比較的延性に富むと考えられるＡｌリッチ相（平衡状態での初晶Ａｌ相に比較的近い組成の相）の割合が多くなり、脆いと考えられるＡｌ＋Ｃｕ＋Ｓｉ相（平衡状態での三元共晶に比較的近い組成の相）の割合が少なくなることが影響しているものと推察される。発明者らの検討によると、得られる急冷凝固箔体の可撓性はＣｕ含有量が２５質量％を境に急変し、Ｃｕ含有量が２４.５質量％以下の領域において、工業的に製品化が可能な可撓性を有する急冷凝固箔体を安定して得ることが可能な組成範囲がある。
【００１５】
具体的には、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金において、ＣｕとＳｉの含有量が図１のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ａを結ぶ直線に囲まれる範囲（境界を含む）にある組成範囲では、良好な可撓性が得られることが確認された。
【００１６】
図１の直線ＦＡよりＣｕ含有量が低い領域、Ａ−Ｂ−Ｃを直線で結ぶ境界よりＳｉ含有量が高い領域、およびＤ−Ｅ−Ｆを直線で結ぶ境界よりＳｉ含有量が低い領域では、それぞれ合金の融点が高くなり、従来のＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材を使用する場合と比べて、ろう付け温度の大幅な引き下げは期待できない。直線ＣＤよりＣｕ含有量が高く三元共晶組成に近づく領域では、融点が低くなる反面、可撓性の良い急冷凝固箔の安定的な製造が非常に難しくなる。特に好ましい組成領域として図１のＨ（１５，１０）−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｇ（１５，４.５）−Ｈを結ぶ直線に囲まれる範囲（境界を含む）の組成を採用することができる。あるいは、図１のＫ（１９，１０）−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｊ（１９，４.５）−Ｋを結ぶ直線に囲まれる範囲（境界を含む）の組成に制限してもよい。なお、得られた急冷凝固箔体は、そのままの厚さでろう材製品として利用してもよいし、必要に応じて調質圧延により厚さを調整することもできる。
【実施例１】
【００１７】
図１のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ａを結ぶ直線に囲まれる範囲（境界を含む）にある領域、およびそれより共晶組成に近い領域にある種々の組成のＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金について、単ロール法による急冷凝固法により急冷凝固箔体の製造を試みた。Ｃｕ、Ｓｉの残部はＡｌである。冷却ロール（単ロール）は銅製である。スリット状の開口を有するノズルを下部に備える石英管の内部で、成分調整された原料を高周波加熱して溶融させ、その溶融金属を高速で回転する銅ロール表面にロール直近から噴射させることにより、平均厚さ２５〜６０μｍの急冷凝固箔体を得た。雰囲気は大気圧下のＡｒガス雰囲気とし、噴射用のガスもＡｒとした。ノズルのスリットは０.５ｍｍ×５〜１０ｍｍとした。得られる急冷凝固箔体はリボン状のものであり、その幅はスリットの長さ（５〜１０ｍｍ）とほぼ等しくなる。
【００１８】
得られた急冷凝固箔体のリボンを手作業にて直径１５ｍｍのボビンにタイトに巻き付ける操作を行うことにより、可撓性を評価した。ボビンへの巻き付け作業が十分に可能であるものは、「面接合」を行うろう付けに供するうえで実用的な可撓性を有していると考えられる。そこで、以下の基準でろう材としての可撓性を評価した。
可撓性良好；箔体に割れを生じさせることなくボビンへの巻き付けが可能（○印）。
可撓性不良；脆いためにボビンへの巻き付けが困難（●印）。
その結果を図１中に示す。
【００１９】
図１からわかるように、三元共晶点（Ａｌ−２７％Ｃｕ−４.７％Ｓｉ組成付近）に近い組成では、可撓性の良好な急冷凝固箔体を得ることが難しい。これに対し、本発明で規定するＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ−Ａを結ぶ直線に囲まれる範囲（境界を含む）では、可撓性の良好な急冷凝固箔体が安定して得られた。なお、この試験において良好な可撓性が得られた組成の合金は、工業的により幅広の急冷凝固箔体の製造が可能であると考えられる。
【実施例２】
【００２０】
実施例１で作製したいくつかの急冷凝固箔体を用いて、示差熱分析により完全に溶融する温度（液相線温度に相当する温度）を調べた。示差熱分析の試験条件は以下のとおりである。
・雰囲気；窒素
・昇温条件；常温から６００℃まで１０℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温
結果を表１中に示す。
【００２１】
次にこれらのＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金の箔体をろう材に用いて、アルミニウム板（ＪＩＳ Ｈ４０００に規定されるＡ１０５０）と、溶融アルミニウムめっきステンレス鋼板（ＳＵＳ４３０の表面に厚さ約２０μｍのＡｌ−９質量％Ｓｉめっき層を有するもの）の面接合を試みた。急冷凝固箔体の平均厚さが４０μｍを超えているものについては、調質圧延により厚さを４０μｍとしたのち、箔状ろう材として使用した。アルミニウム板および溶融アルミニウムめっきステンレス鋼板とも、板厚は１.０ｍｍであり、試料寸法は２０×３０×１.０ｍｍである。Ｃｓ−Ａｌ−Ｆ系化合物を主成分とするフラックスを使用し、ろう材およびフラックスを両材料の間の全面に挟んでサンドイッチ状に積み重ねた状態とし、特に荷重を付与せずそのまま所定の温度に昇温した炉内（大気雰囲気）に装入した。ろう付け温度は５５０℃および５７０℃とした。ろう付け温度での保持時間は１ｍｉｎとした。
【００２２】
試料を炉から取り出した後、２枚の板が容易に分離しないものについては、試料の中心を通り長手方向および厚さ方向に平行な断面の顕微鏡観察を行い、アルミニウム板／ろう材界面、ろう材／アルミニウムめっき鋼板界面のいずれにおいても、非接合部（欠陥部分）のトータル長さが界面全長の１０％以下であったものを○（ろう付け性；良好）、それ以外のもの（２枚の板が容易に分離したものを含む）を×（ろう付け性；不良）と判定した。
結果を表１に示す。
【００２３】
表１からわかるように、本発明で規定する組成域において、完全に溶融する温度が５８０℃より低い箔体が得られる。いずれの試料も５７０℃以下のろう付け温度で健全な「面接合」が可能であり、従来のＡｌ−Ｓｉ合金系ろう材よりも低温でのろう付けが可能であることが確認された。
【００２４】
【表１】
2012210646.tif 000003
【図１】
2012210646.tif 000004