(57)【要約】【課題】２個以上の接合点を有する金属部品を一度に信頼性高く接合すること。【解決手段】金属部材１と金属部材３をろう材２を介して接触させ、金属部材１と３ならびにろう材２を同時に加熱してろう材２だけを溶融させて振動を与え、溶融したろう材で金属部材間を濡らし、その後に冷却してろう材を固化させる接合工程において、加熱時の雰囲気と加熱時間を制御することで、金属部材間がろう付けされた接合部と、接合部から露出したろう材が金属光沢ならびに自然状態より厚い酸化膜を備えたことを特徴とするもの。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材Ａと金属部材Ｂとがろう材を介して接合され、前記金属部材Ａ及び前記金属部材Ｂの端部から露出した露出したろう材は、
金属光沢を有すると共に、自然状態より厚い酸化膜を備えたこと、
を特徴とする金属接合部品。
【請求項２】
前記ろう材及び金属部材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製であり、かつ、
接合後の酸化膜の膜厚は、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、請求項１記載の金属接合部品。
【請求項３】
接合後の酸化膜の膜厚は、１ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である、請求項１または２に記載の金属接合部品。
【請求項４】
前記ろう材は、接合後の表面が梨地状である、請求項１〜３の何れか一項に記載の金属接合部品。
【請求項５】
金属部材Ｂは２個以上で構成され、前記金属部材Ｂのそれぞれが前記金属部材Ａと接合される、請求項１〜４の何れか一項に記載の金属接合部品。
【請求項６】
金属部材Ａと金属部材Ｂとをろう材を介して接触させ、金属部材と前記ろう材とを同時に加熱することで前記ろう材のみを溶融させて振動を与え、溶融したろう材で金属部材Ａ及び金属部材Ｂを濡らし、その後、前記ろう材を冷却して固化させる工程において、
加熱時の雰囲気と加熱時間を制御することで、前記金属部材Ａ及び前記金属部材Ｂの端部から露出したろう材表面の酸化膜が冷却後に金属光沢を有するように接合すること、
を特徴とする金属接合部品の製造方法。
【請求項７】
前記ろう材を介した接合点は２箇所以上であり、同時に接合される、請求項６記載の金属接合部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材同士をろう付けで接合する際、フラックスを用いないで製造する金属接合部品およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のフラックスを用いないでろう付けされる金属接合部品及びその製造方法は、ろう付け工作物の一表面に配置される一つの酸化物層または水酸化物層を有し、酸化物層または水酸化物層の厚さが自然な酸化物層または水酸化物層の厚さよりも大きくするものが知られる（例えば、特許文献１参照）。図６は、特許文献１に記載の金属接合部品の断面図である。
【０００３】
図６において、ろう付け工作物１０１はアルミニウム合金からなる一つの基体１０２を有し、この基体１０２はアルミニウム合金からなる厚さ約０．１ｍｍのろう被覆１０３を備えている。ろう被覆１０３の表面に厚さ約１００ｎｍのベーマイト層１０４が被着されている。潤滑剤１０５は、ろう付け前の切断またはスタンピングプロセスを容易とするのに役立つ。
【０００４】
このように、前処理された結合されるべき二つの工作物が相応に位置決めされ、引き続き保護ガス炉内で加熱されると、ベーマイト層１０４と、ろう被覆１０３とベーマイト層１０４との間の境界領域とに応力が生じる。ベーマイト層１０４に切欠き、孔または亀裂が形成され、液化したろう材がそれぞれの基体を濡らし、所要のろう付け継手が形成される。
【０００５】
また、従来のろう付けされた金属接合部品およびその製造方法として、溶融したろう材を接触させ、０．５ｍｍ以上の相対すべりを発生させ冷却して接合する技術（例えば、特許文献２参照）や、２枚の板の間のろう材を押し付けながら摺り合わせ、酸化物を外にしごき出して冷却して接合する技術（例えば、特許文献３参照）、更には、接合部のろう材に抵抗熱と摩擦熱を発生させ冷却して接合する技術（例えば、特許文献４参照。）も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５０４９５４号公報
【特許文献２】特開２００９−２２６４５４号公報
【特許文献３】特許第３１１０１７０号公報
【特許文献４】特開平６−００７９２６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、前記従来の構成では、ろう付け部近傍に厚い酸化物が散在することで接合強度低下の原因になるだけでなく、ベーマイト処理、潤滑剤塗布やハロゲンの洗浄など工程が増え製造原価が高くなるという問題が生じる。また、相対すべりを発生させる方法では、一度に一方向の接合しかできないため、複数点の接合や内部に入り組んだ構造では、複数回の接合が必要となり、接合部品の酸化進行や製造原価が高くなるという課題を有している。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、２個以上の接合点を有する金属部品を一度に信頼性高く接合することが可能な、金属接合部品およびその製造方法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】
上記目的を達成するために、本発明の金属接合部品およびその製造方法は、２個以上の金属部材をろう材を介して接触させ、全体を同時に加熱し、ろう材を溶融させながら振動を与え金属部材間を濡らし、接合部から露出したろう材表面の酸化膜が厚くなる前に冷却してろう材を固化させ接合を行うので金属光沢が残る。
【００１０】
本構成によって、２個以上の接合点を有する金属部品を一度に信頼性高く接合することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の金属接合部品およびその製造方法によれば、２個以上の接合点を有する金属部品を一度に信頼性高く接合することができるだけでなく、金属光沢を有するので装飾性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における金属接合部品およびその製造方法の接合前の断面構成図
【図２】本発明の実施の形態１における金属接合部品およびその製造方法の接合装置の断面構成図
【図３】本発明の実施の形態１における金属接合部品の一部の接合後の断面拡大図
【図４】本発明の実施の形態２における金属接合部品の接合後の断面図
【図５】本発明の実施の形態３における金属接合部品およびその製造方法の接合装置の断面構成図
【図６】特許文献１に記載された従来の金属接合部品およびその製造方法の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１および図２は、本発明の実施の形態１における金属接合部品およびその製造方法の接合前の断面構成図ならびに接合装置の断面構成図である。
【００１５】
図１において、Ａ３００３アルミニウム製金属部材（金属部材１）の表面にアルミニウム合金系Ａ４０４５ろう材２を設け、ろう材２の上に幅の短いＡ３００３アルミニウム製金属部材（金属部材３）を間隔を設けてろう材２の一部が大気と接するように配列する。
【００１６】
図２では、図１のように設置された金属部材１、ろう材２と金属部材３を固定用治具４により接触させ固定する。内部が大気中であり、ヒータ５により所定温度６００℃にされた加熱炉６内の固定台７に金属部材が固定された固定用治具４をすばやく取り付ける。本実施例では取り付け後に５分程度経過すると約５８０℃に達して、ろう材２は融け始める。その少し前から振動発生器８を駆動させ、伝達棒９により振動を２分間、固定用治具４に伝え、金属部材１、金属部材３とろう材２を振動させる。
【００１７】
ろう付けに適した振動条件は金属部材や治具の形状により異なるが、本実施例では振幅は２０μｍから５００μｍ、周波数は５０Ｈｚから１ｋＨｚの間で良好な接合が得られた。５９０℃から６０５℃の間はろう付けに適した温度域とされ、ろう材２は溶融するが、金属部材１と金属部材３は溶融せず、与えられた振動で金属部材１と３はろう材２が溶融しているので、相対的に上下動したり平行に摺りあったりする。
【００１８】
その結果、溶融したろう材２表面の酸化膜が金属部材間の各接触点で破れ、金属部材１と金属部材３は溶融したろう材２と接する。その後、これらを取り出して冷却しろう材２を固化することで金属部材１と金属部材３はろう付けされ一体化した金属接合部品となる。加熱開始から取り出しまでの時間は、大気中でも１０分以内であれば酸化膜は厚くならないので振動で破れやすく、良好な接合が得られるだけでなく、室温に戻った後も金属光沢を保つ。
【００１９】
加熱炉６の内部は、大気中よりも不活性ガス雰囲気や真空中とすれば酸化膜の成長を防げるので、加熱と接合に要する時間が長くなっても良好な接合ができる。
【００２０】
図３は接合後の金属接合部品の一部の断面拡大図である。金属部材１と金属部材３はろう材２で接合されているが、ろう材２が大気と接触している部位１０だけでなく金属部材１と３も金属光沢を有し、酸化膜の厚さは自然状態の通常膜厚１ｎｍ以上で３００ｎｍ以下である。酸化膜は薄い方が接合性は良く、好ましくは１５０ｎｍ以下が良い。ろう材２が大気と接触している部位１０の表面は、振動の影響のためか冷却後に梨地状を有することがある。また、金属部材１と金属部材３の表面も同様に酸化膜は自然状態よりも厚くなるが、溶融したろう材２の酸化膜厚と同等か薄くなる。
【００２１】
なお、本実施例の形態において、金属部材１と３ならびにろう材２はアルミニウム系としたが、他の鉄系や非鉄系の金属部材と、それに適したろう材の組み合わせでも同様の効果が得られる。
【００２２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２の金属接合部品の接合後の断面図である。同図において、Ａ３００３アルミニウム製円柱材１１の外周にアルミニウム合金系Ａ４０４５のろう材１４が設けられたものが、それぞれ、ろう材１４を介して接合され、これを円柱の軸方向に直角な面の断面を示したものである。
【００２３】
図４において、実施の形態１と異なる点は、ろう材同士が接合されていることと、円柱材１１が立体的に３行×３列で配置されていることである。このように複数の接合点が立体的に配置されている場合でも、一度の加熱と加振により接合品を得ることができる。そのため、表面の酸化膜が厚くならず、金属光沢を保つことができる。
【００２４】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における金属接合部品およびその製造方法の接合前の断面構成図ならびに接合装置の断面構成図である。
【００２５】
図５において、実施の形態１，２と異なる点は、金属部材１３をろう材１４を介して金属部材１５の上に設置し、固定用治具１６でこれらを固定し、燃焼ガスの熱風吹き付け管１７で加熱する構成にしたことである。
【００２６】
このように熱風を吹き付けることで、大気中でも局所的なろう材１４の溶融が可能になり、振動発生器８から伝達棒９により振動を固定用治具１６に伝え、その後の冷却により、ろう付けされた金属接合部品が得られる手順は、図１に述べた手順と同様である。加熱方法は、熱風吹き付け管１７以外に、赤外線ランプなどの方法でも可能である。このような構成により、比較的簡素な構成の装置でもろう付けが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の金属接合部品およびその製造方法は、２個以上の接合点を有する金属部品を一度に信頼性高く接合することができ、また金属光沢を有するので、強度を必要とする機構部品だけでなく装飾部品等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
１，１５  金属部材
２，１４  ろう材
３，１３  金属部材
４，１６  固定用治具
５  ヒータ
６  加熱炉
７  固定台
８  振動発生器
９  伝達棒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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