鋁合金構(gòu)件的面釬焊方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在使用單層的釬料片對2個鋁合金構(gòu)件彼此進行面釬焊時，可在釬焊面的周緣形成健全的焊腳的發(fā)明。具體而言，在使用由Al-Si-Mg系合金的釬料構(gòu)成的單層釬料片對固相線溫度在610℃以上的鋁合金構(gòu)件彼此進行面釬焊時，不在上述單層釬料片和上述鋁合金構(gòu)件的釬焊面上涂布釬劑，而在以俯視看面積大的一方的鋁合金構(gòu)件的表面的遠離上述釬焊面的周緣的區(qū)域中涂布釬劑，在鋁合金構(gòu)件彼此之間夾持上述單層釬料片進行面接觸的狀態(tài)下，惰性氣體氣氛下，在保持規(guī)定的釬焊溫度的同時，一邊附加面壓一邊對鋁合金構(gòu)件彼此進行釬焊。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種將鋁合金構(gòu)件彼此用單層釬料片在惰性氣體氣氛中面釬焊時，能 夠形成健全的焊腳的鋁合金構(gòu)件的面釬焊方法。 鋁合金構(gòu)件的面釬焊方法

【背景技術(shù)】
[0002] 例如如鋁熱交換器的翅片材料和管材的釬焊中可見的，迄今的釬焊技術(shù)，以能夠 得到焊腳形狀的線接觸為基礎(chǔ)。這樣的釬焊法中，例如在下板為釬料片，在其上將板狀的翅 片垂直接合的情況下，熔融了的釬料在釬料片上流動形成焊腳。
[0003] 在以這樣的線接觸為基礎(chǔ)的釬焊技術(shù)中，為了抑制釬焊加熱中的氧化，通常在大 氣中或惰性氣體氣氛中使用釬劑進行釬焊。
[0004] 例如專利文獻1中，提出了一種釬焊用鋁材，它是使用非腐蝕性釬劑和金屬粉末 釬焊的構(gòu)件，其中含有0. 7?2. 5wt%的Fe、0. 5?2. Owt%的Μη的1種或2種，0. 2wt%以 下的Mg，從涂布非腐蝕性釬劑和金屬粉末的表面到20 μ m的深度里，最大徑超過5 μ m的第 2相粒子數(shù)量在200個/mm2以下。
[0005] 由此，按照不使用包層材料的釬焊法，可形成釬料流動性良好的優(yōu)良焊腳，提供強 度也優(yōu)良的釬焊用鋁材。
[0006] 但是，近年，對車載用IGBT等的發(fā)熱以面接觸進行冷卻的熱交換系統(tǒng)的需求正在 高漲，需要對鋁構(gòu)件的面彼此通過釬料進行面釬焊的技術(shù)。
[0007] 例如專利文獻2中，提出了一種鋁合金鑄件的釬焊方法，其中，將鋁合金釬料漿料 涂布在釬焊的鋁合金鑄件或其他被釬焊構(gòu)件的釬焊部表面上后，在涂布了鋁合金釬料漿 料的釬焊部上組裝其他被釬焊構(gòu)件，將該組裝體進行加熱；所述鋁合金釬料漿料是將含有 23?37質(zhì)量％的Cu、4?10質(zhì)量％的Si、剩余部分由A1和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成的具有 10?100 μ m的平均粒徑的粉末狀鋁合金釬料，和作為固體成分含有11質(zhì)量％以上的CsF 的氟化物系釬劑懸濁于分散介質(zhì)中的鋁合金釬料漿料。
[0008] 根據(jù)該方法可提供一種使用浸潤性和耐腐蝕性強的釬料，即使是爐內(nèi)釬焊也可得 到健全的接合部的鋁合金鑄件的低溫釬焊方法。
[0009] 該面釬焊技術(shù)中，將含有粉末狀釬料和釬劑的混合漿料涂布在被釬焊構(gòu)件的釬焊 部表面后，將被釬焊構(gòu)件彼此組裝，將該組裝體進行加熱。為此，容易在接合部產(chǎn)生空隙缺 陷等，成為易于封入釬劑的結(jié)構(gòu)。因此，與上述以形成焊腳為基本的釬焊技術(shù)相比，利用釬 料對鋁合金構(gòu)件的面彼此進行面釬焊的技術(shù)成為了非常困難的技術(shù)。
[0010] 另一方面，近年來，開發(fā)了將Al-Si系合金釬料包層在芯材中，將釬料片在惰性氣 體中進行無釬劑釬焊的方法。
[0011] 例如引用文獻3,提示了在以質(zhì)量％計含有0. 1?5.0%的Mg、3?13%的Si的 Al-Si系釬料最外表面的位置上使用鋁包層材料，在不伴隨減壓的非氧化性氣氛中，使上述 Al-Si系釬料和釬焊對象構(gòu)件接觸密合并進行加熱，使上述芯材和上述釬焊對象構(gòu)件接合 的方法。
[0012] 如果根據(jù)該方法，能夠不需要釬劑或真空設(shè)備在大氣壓下進行無釬劑釬焊，即使 在向釬料以外的被釬焊構(gòu)成構(gòu)件中添加Mg的情況下也不會成為釬焊阻礙因素。
[0013] 但是，上述專利文獻3所記載的釬焊方法中，使用由芯材和釬料構(gòu)成的2層以上的 包層材料。由于將該包層材料作為釬料片用于鋁合金構(gòu)件彼此的面釬焊中，需要將上述包 層材料設(shè)為在芯材的兩面上配置釬料的3層材料，包層材料的制造繁雜且成本上升。
[0014] 于是，本發(fā)明人在反復(fù)認(rèn)真研究與現(xiàn)有技術(shù)相比成本低且品質(zhì)穩(wěn)定的面釬焊法的 過程中，提出了如專利文獻4所示的利用單層釬料片在惰性氣體氣氛下對2個鋁合金構(gòu)件 彼此以無釬劑進行面釬焊的技術(shù)。
[0015] 上述專利文獻4所提出的方法，是在固相線溫度為570°C以上的鋁合金構(gòu)件彼此 之間，以夾持具有下述成分組成的、由厚度15?200 μ m的釬料構(gòu)成的單層釬料片使其面接 觸的狀態(tài)下，在惰性氣體氣氛下，在保持釬焊溫度570°C以上的同時，一邊附加0. 6gf/mm2以 上的面壓一邊以無釬劑對鋁合金構(gòu)件彼此進行釬焊；所述的單層釬料片含有3?12質(zhì)量％ 的Si、0. 1?5. 0質(zhì)量％的1%，剩余部分由A1和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0016] 現(xiàn)有技術(shù)文獻 [0017] 專利文獻
[0018] 專利文獻1 :日本專利特開平09-194976號公報
[0019] 專利文獻2 :日本專利特開2007-83271號公報
[0020] 專利文獻3 :日本專利第4547032號公報
[0021] 專利文獻4 :日本專利特開2012-71335號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0023] 然而，如果根據(jù)該技術(shù)，需要一邊在夾持單層釬料片的2個鋁合金構(gòu)件彼此上賦 予規(guī)定的壓力以上的壓力一邊進行釬焊加熱。為此，釬焊加熱時熔融的釬料從鋁合金構(gòu)件 彼此之間流出，在釬焊面的周緣上，不能形成健全的焊腳，從邊緣突出。
[0024] 另一方面，如前所述對車載用IGBT等的發(fā)熱以面接觸進行冷卻的熱交換系統(tǒng)的 需求正在高漲，在對這樣的熱交換系統(tǒng)中使用的鋁構(gòu)件的面彼此進行面釬焊的情況下，需 要在釬焊面的周緣形成健全的焊腳。假設(shè)沒有在釬焊面的周緣上形成健全的焊腳的情況 下，因為熱交換系統(tǒng)使用時的熱循環(huán)而在接合界面上反復(fù)施加應(yīng)力，由于循環(huán)疲勞，存在于 接合界面上的釬料發(fā)生龜裂的可能性高。
[0025] 本發(fā)明是為了解決這樣的技術(shù)問題而提出的，其目的是在利用單層釬料片對2個 鋁合金構(gòu)件彼此進行面釬焊時，進一步提供可在釬焊面的周緣上形成健全的焊腳的面釬焊 法。
[0026] 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0027] 本發(fā)明的鋁合金構(gòu)件的面釬焊方法的特征在于，為了實現(xiàn)其目的，在使用由 Al-Si-Mg系合金的釬料構(gòu)成的單層釬料片對固相線溫度在610°C以上的鋁合金構(gòu)件彼此 進行面釬焊時，不在上述單層釬料片和上述鋁合金構(gòu)件的釬焊面上涂布釬劑，而在以俯視 看面積大的一方的鋁合金構(gòu)件的表面的遠離上述釬焊面的周緣的區(qū)域中涂布釬劑，在鋁合 金構(gòu)件彼此之間夾持上述單層釬料片進行面接觸的狀態(tài)下，惰性氣體氣氛下，在保持規(guī)定 的釬焊溫度的同時，一邊附加面壓一邊對鋁合金構(gòu)件彼此進行釬焊。
[0028] 作為Al-Si-Mg系合金的釬料，優(yōu)選使用具有以下成分組成的合金：該合金含有 3. 0?12質(zhì)量％的Si、0. 1?0. 35質(zhì)量％的Mg，剩余部分由A1和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0029] 此外，優(yōu)選在遠離上述釬焊面的周緣0. 5?35mm的范圍的區(qū)域中涂布釬劑。
[0030] 進一步，上述釬劑的涂布量優(yōu)選設(shè)為2?40g/m2。
[0031] 發(fā)明效果
[0032] 如果采用由本發(fā)明提供的鋁合金構(gòu)件的面釬焊方法，可以在2個鋁合金構(gòu)件之間 附加面壓并通過單層釬料片對2個鋁合金構(gòu)件進行面釬焊的同時，在釬焊面的周緣上形成 健全的焊腳。
[0033] 由于不使用由2層或3層以上的包層材料構(gòu)成的釬料片而是使用單層的釬料片， 整體而言可實現(xiàn)低成本化。此外，由于不在單層釬料片和鋁合金構(gòu)件的的釬焊面上涂布釬 劑，2個鋁合金構(gòu)件之間附加面壓進行釬焊，可抑制兩鋁合金構(gòu)件之間易于發(fā)生的空隙缺陷 等，其結(jié)果是可進行品質(zhì)穩(wěn)定的面釬焊。進一步，由于在以俯視看面積大的一方的鋁合金構(gòu) 件的表面的遠離釬焊面的周緣的區(qū)域中涂布釬劑，因此可在釬焊面的周緣上形成健全的焊 腳。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1是對試驗片的形狀、配置進行說明的圖。
[0035] 圖2是對試驗片的組裝進行說明的概念圖。
[0036] 圖3是對試驗片的切斷位置、觀察位置進行說明的圖。
[0037] 圖4是對焊腳的"焊縫厚度"進行說明的圖。
[0038] 圖5是焊縫厚度在150 μ m以上的焊腳的截面金屬組織。
[0039] 圖6是焊縫厚度低于150 μ m的焊腳的截面金屬組織。
[0040] 圖7是表示釬料中Mg添加量的影響的圖。
[0041] 圖8是表示釬劑涂布位置的影響的圖。
[0042] 圖9是表示釬劑涂布量的影響的圖。
[0043] 實施發(fā)明的最佳方式
[0044] 通常，進行面釬焊時，在釬料的表面和鋁合金構(gòu)件的釬焊面上涂布釬劑，由于在接 合的鋁合金構(gòu)件的面彼此之間插入釬料進行釬焊加熱，因而容易在接合部產(chǎn)生空隙缺陷 等，成為易于封入釬劑的結(jié)構(gòu)。為此，釬焊制品的品質(zhì)上容易產(chǎn)生參差不齊。
[0045] 此外，目前的無釬劑面釬焊法中，由于將2層或3層以上的包層材料作為釬料片使 用，因而成本變高。進一步，目前的無釬劑面釬焊法中，由于無釬劑的緣故，熔融了的釬料從 鋁合金構(gòu)件彼此之間流出，有在釬焊面的周緣上難以形成健全的焊腳的問題。
[0046] 如前所述對車載用IGBT等的發(fā)熱以面接觸進行冷卻的熱交換系統(tǒng)的需求正在高 漲，在對這樣的熱交換系統(tǒng)中使用的鋁構(gòu)件的面彼此進行面釬焊的情況下，需要在釬焊面 的周緣形成健全的焊腳。假設(shè)沒有在釬焊面的周緣上形成健全的焊腳的情況下，因為熱交 換系統(tǒng)使用時的熱循環(huán)而在接合界面上反復(fù)施加應(yīng)力，由于循環(huán)疲勞，存在于接合界面上 的釬料發(fā)生龜裂的可能性高。
[0047] 因此，本發(fā)明人對不在釬料的表面和鋁合金構(gòu)件的釬焊面上涂布釬劑，而與目前 技術(shù)相比低成本且品質(zhì)穩(wěn)定，可在釬焊面的周緣上形成健全的焊腳的面釬焊法進行反復(fù)認(rèn) 真研究的過程中，完成了本發(fā)明。
[0048] 以下進行詳細(xì)說明。
[0049] 首先本發(fā)明是不在釬焊面上涂布釬劑，在2個鋁合金構(gòu)件彼此之間夾持釬料構(gòu)成 的單層釬料片使其面接觸的狀態(tài)下，使單層釬料片充分熔解并以釬料浸潤鋁合金構(gòu)件彼此 界面，由此進行面釬焊的技術(shù)。
[0050] 在2個鋁合金構(gòu)件中，可以是一方的鋁合金構(gòu)件為鋁合金板，也可以是兩方都為 鋁合金板。例如設(shè)置可連接鋁合金制部品彼此的契合部，在該契合部上可設(shè)置夾持單層釬 料片的部位?？偠灾景l(fā)明中，被接合材料不限定為鋁合金板，只要是至少具有一部分能 夠釬焊的平滑面的鋁合金制的部件即可。
[0051] 在使用Al-Si-Mg系的釬料進行釬焊時，為了使該釬料充分熔解，需要以580°C以 上的溫度進行釬焊。為此，作為被接合材料的鋁合金構(gòu)件，優(yōu)選其固相線溫度在610°C以上 的鋁合金構(gòu)成的構(gòu)件。具體而言，優(yōu)選AA1000系的構(gòu)件。
[0052] 在被接合材料的鋁合金構(gòu)件的固相線溫度低于610°C的情況下，在釬焊加熱中，鋁 合金構(gòu)件的一部分熔解，由于附加的壓力鋁合金構(gòu)件有變形的可能性。
[0053] 更優(yōu)選鋁合金構(gòu)件的固相線溫度在615°C以上。進一步優(yōu)選鋁合金構(gòu)件的固相線 溫度在620°C以上。
[0054] 本發(fā)明的第一特征點是，為了抑制成本，作為釬料片使用具有規(guī)定的組成和厚度 且由釬料單層構(gòu)成的釬料片。
[0055] 在此首先對釬料及將其制成薄板而得的釬料片進行說明。
[0056] 作為釬料，使用具有以下成分組成的合金：該合金含有3.0?12質(zhì)量％的Si、 0. 1?0. 35質(zhì)量％的Mg，剩余部分由A1和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
[0057] Si :3. 0 ?12 質(zhì)量％
[0058] Si是根據(jù)其含量在降低單層釬料片的液相線的溫度的同時，用于改善面釬焊中的 浸潤性的元素。釬料中所含的Si量如果低于3. 0質(zhì)量％，則單層釬料片的液相線的溫度變 得過高，即使達到規(guī)定的釬焊溫度單層釬料片的熔解也不充分，有可能不能得到充分的釬 焊強度。釬料中所含的Si量如果超過12質(zhì)量％，則在鑄造中鑄塊中央部上初晶Si析出 (結(jié)晶析出）的可能性變高，即使能夠得到健全的熱軋板，也難以得到微觀上組織均勻的單 層釬料片。
[0059] 因此，釬料的Si含量設(shè)為3.0?12質(zhì)量％的范圍。更優(yōu)選的Si含量是4.0?12 質(zhì)量％的范圍。進一步優(yōu)選的Si含量是5. 0?12質(zhì)量％的范圍。
[0060] Mg :0. 1 ?0. 35 質(zhì)量％
[0061] Mg被認(rèn)為由于通過自身被氧化，作為還原劑起作用，抑制了鋁合金板和單層釬料 片的釬料的界面中的因釬焊加熱的鋁的氧化，是用于改善面釬焊中的浸潤性的元素。
[0062] 如果釬料中所含的Mg量低于0. 1質(zhì)量％，雖然根據(jù)釬焊溫度等也有不同，但其效 果變得不充分，有可能不能得到充分的釬焊強度。如果釬料中所含的Mg量超過0. 35質(zhì) 量％，則在釬焊加熱中，擴散至釬焊面的周緣的熔融釬劑與熔融釬料接觸，通過與釬料中所 含的Mg反應(yīng)，損害釬劑的功能，不能形成健全的焊腳。
[0063] 因此，釬料的Mg含量設(shè)為0.1?0.35質(zhì)量％的范圍。更優(yōu)選的Mg含量是0.1? 0.32質(zhì)量％的范圍。進一步優(yōu)選的Mg含量是0. 1?0.3質(zhì)量％的范圍。
[0064] 作為不可避免的雜質(zhì)可例舉Fe、Cu、Mn、Zn等，但對于這些元素，如果在Fe低于1. 0 質(zhì)量％，Cu低于1. 0質(zhì)量％，Μη低于1. 0質(zhì)量％，Zn低于1. 0質(zhì)量％的范圍內(nèi)，則不妨害本 發(fā)明的效果。因此，作為不可避免的雜質(zhì)的上述成分的含量分別優(yōu)選設(shè)為低于1. 〇質(zhì)量％。
[0065] 此外，作為其他雜質(zhì)元素，認(rèn)為有Cr、Ni、Zr、Ti、V、B、Sr、Sb、Ca、Na等，但如果在 Cr低于0. 5質(zhì)量％，Ni低于0. 5質(zhì)量％，Zr低于0. 2質(zhì)量％，Ti低于0. 2質(zhì)量％，V低于 0. 1質(zhì)量％，B低于0. 05質(zhì)量％，Sr低于0. 05質(zhì)量％，Sb低于0. 05質(zhì)量％，Ca低于0. 05 質(zhì)量％，Na低于0. 01質(zhì)量％的范圍內(nèi)，由于不對本發(fā)明的單層釬料片的性能特性有大的阻 礙，可以作為不可避免的雜質(zhì)而含有。Pb、Bi、Sn、In分別低于0.02質(zhì)量％，其他各個元素 低于0. 02質(zhì)量％，在該范圍內(nèi)，即使含有控制外元素也不妨礙本發(fā)明的效果。
[0066] 釬料構(gòu)成的單層釬料片
[0067] 本發(fā)明中，將上述釬料制成薄板，作為單層釬料片使用。該厚度只要是可實現(xiàn)健全 的面釬焊的厚度即可。如果厚度低于15 μ m，則有可能不能得到充分的釬焊強度。如果厚度 超過200 μ m，則從接合面滲出的釬料的量過多，成本變高。
[0068] 因此，釬料構(gòu)成的單層釬料片的厚度的范圍設(shè)為15?200 μ m。更優(yōu)選的厚度的范 圍為15?150 μ m。進一步優(yōu)選的厚度的范圍為20?100 μ m。
[0069] 釬料構(gòu)成的單層釬料片的制誥方法
[0070] 例如，如果是100 μ m厚度的釬料構(gòu)成的單層釬料片，可如下進行制造。
[0071] 摻入作為原料的鑄錠、廢料等，投入熔解爐，熔制由規(guī)定的釬料組成構(gòu)成的鋁熔 液。熔化爐通常是利用燃燒器的火焰直接對原料進行加熱熔化的燃燒爐。在鋁熔液達到 規(guī)定的溫度如達到800°c后，在鋁熔液中投入適量的除渣用釬劑，利用攪拌棒進行熔液的攪 拌，將全部原料熔化。之后，為了進行成分調(diào)整，將追加的原料如Mg等投入，進行30?60 分鐘程度的平靜后，除去表面上漂浮的金屬渣。在冷卻至規(guī)定的溫度如740°C后，將鋁熔液 從出爐口排出到流槽（日文：樋），根據(jù)需要，流經(jīng)在線旋轉(zhuǎn)脫氣裝置、CFF過濾器等開始鑄 造。另外，在并設(shè)熔化爐和保持爐的情況下，將用熔化爐熔制了的熔液轉(zhuǎn)移到保持爐后，在 保持爐中進一步進行平靜等，開始鑄造。
[0072] DC鑄造機的套管可以以1根注入，在重視生產(chǎn)效率的情況下也可多根注入。例如， 在700mmX450mm尺寸的水冷式模具內(nèi)，一邊通過汲取管（于''〗' ^ Α - ^)、浮體進行燒 注，一邊以鑄造速度60mm/分鐘將下模降下，在對水冷式模具下部中的凝固殼層進行直接 水冷（Direct Chill)的同時，將貯液槽（sump，f >7° )內(nèi)的熔液凝固冷卻為規(guī)定的尺寸， 得到例如700mmX450mmX4500mm尺寸的板述。鑄造結(jié)束后，切割板述的前端、后端并實施 單面25mm的兩面表面切削，將制成的400mm厚度的板述插入均熱爐（^一 3? >夕''爐），實 施450?540°C X 1?12小時的均質(zhì)化處理（H0處理）。均質(zhì)化處理后，將板坯從均熱爐 中取出，通過熱軋機實施數(shù)次熱軋，得到例如6mm厚的熱軋板卷材（Reroll，再軋）。
[0073] 對該6mm厚的熱軋板卷材實施數(shù)次冷乳，得到規(guī)定的厚度、如100 μ m厚度的釬料 構(gòu)成的單層釬料片。另外，在冷軋工序中，在冷軋板的加工硬化顯著的情況下，根據(jù)需要，將 卷材插入退火爐，實施保持溫度300?450°C的中間退火處理，期待使冷軋板軟化。
[0074] 本發(fā)明的第二特征點是，不在單層釬料片和鋁合金構(gòu)件的釬焊面上涂布釬劑，在 以俯視看面積大的一方的鋁合金構(gòu)件的表面上遠離上述釬焊面的周緣的區(qū)域中涂布釬劑。
[0075] 接著，對釬劑的涂布方式進行說明。
[0076] 另外，本說明書中的釬焊面，指在釬焊加熱前的組裝狀態(tài)下，單層釬料片的表面中 與其他鋁合金構(gòu)件接觸的面，或者一方的鋁合金構(gòu)件的表面中以俯視看與其他鋁合金構(gòu)件 重復(fù)的面。
[0077] 通常，在單層釬料片和鋁合金構(gòu)件的釬焊面上涂布釬劑的情況下，如前所述容易 在釬焊面上產(chǎn)生空隙缺陷等，有封入釬劑的可能性。具體而言，對于其他的鋁合金構(gòu)件和釬 料的接觸面或者一方的鋁合金構(gòu)件的表面，如果在以俯視看與其他的鋁合金構(gòu)件重復(fù)的面 上直接涂布釬劑，則在釬焊加熱中熔融了的釬劑滲入釬焊面中，在釬焊面上發(fā)生起因于釬 劑的缺陷的可能性增高。
[0078] 因此，本發(fā)明中，不在該釬焊面上涂布釬劑，在于以俯視看面積大的一方的鋁合金 構(gòu)件的表面上遠離上述釬焊面的周緣的區(qū)域中涂布釬劑。
[0079] 在以俯視看面積大的一方的鋁合金構(gòu)件的表面h遠離h沭釬焊面的周緣的區(qū)域 中涂布釬劑，
[0080] 如果在這樣的區(qū)域中涂布釬劑，在釬焊加熱時，涂布了的釬劑熔融并在以俯視看 面積大的一方的鋁合金構(gòu)件的表面擴散，到達其他的鋁合金構(gòu)件的周緣（釬焊面的周緣）。 這樣，到達釬焊面的周緣的熔融釬劑，以該狀態(tài)滯留在其周緣，不浸透釬焊面，對熔融釬料 和鋁合金構(gòu)件的浸潤性進行改善，使釬焊面的周緣上形成健全的焊腳。
[0081] 在釬焊加熱前的組裝的狀態(tài)下，以俯視看面積大的一方的鋁合金構(gòu)件的表面上， 如果是不與單層釬料片接觸的面則當(dāng)然也可以不涂布釬劑。此外，以俯視看面積大的一方 的鋁合金構(gòu)件的表面上，即使是與單層釬料片接觸的面，只要是以俯視看與其他的鋁合金 構(gòu)件不重復(fù)的面，則由于是上述釬焊面的定義之外的部分也可以涂布釬劑。即使在這樣的 情況下，為了在釬焊面上附加規(guī)定的面壓，只要是組裝后，釬劑不浸透單層釬料片和鋁合金 構(gòu)件的釬焊面，則釬焊加熱時釬劑封入釬焊面的內(nèi)部的可能性低。
[0082] 例如，在釬焊加熱前，在尺寸不同的二個鋁合金構(gòu)件之間夾持單層釬料片的情況 下，單層釬料片的表面有時設(shè)定為僅從以俯視看面積小的一方的鋁合金構(gòu)件的邊緣超出規(guī) 定的寬度。在這樣的情況下，由于從面積小的一方的鋁合金構(gòu)件的邊緣超出的單層型釬料 片的表面不是釬焊面，因此在該表面上也可以涂布釬劑。即使在這樣的情況下，為了在釬焊 面上附加規(guī)定的面壓，只要是組裝后，釬劑不浸透鋁合金構(gòu)件彼此的釬焊面，則釬焊加熱時 釬劑封入釬焊面的內(nèi)部的可能性低。此外熔融了的釬劑易于滯留在釬焊面的邊緣上，不使 釬焊面的品質(zhì)劣化，改善與熔融釬料的鋁合金構(gòu)件的浸潤性，形成健全的焊腳。
[0083] 釬焊面理想的是平面，但并不必須是平面。例如，以俯視看面積大的一方的鋁合金 構(gòu)件上形成圓柱狀的凹面，以俯視看面積小的另一個鋁合金構(gòu)件上形成圓柱狀的凸面，上 述凹面和上述凸面能夠進行嵌合，在該嵌合面上，可以將進行了彎曲加工的單層釬料片以 夾持的狀態(tài)進行面釬焊。
[0084] 另外，涂布釬劑的區(qū)域為以俯視看面積大的一方的鋁合金構(gòu)件的表面，需要從釬 焊面的邊緣略微遠離。在釬劑涂布位置（從釬焊面的周緣到釬劑涂布區(qū)域的最短距離）超 過35mm的情況下，雖然根據(jù)釬焊條件或釬劑涂布量有所不同，但在釬焊面的周緣上不能重 復(fù)供給熔融釬劑，不能形成健全的焊腳的可能性變高。
[0085] 如果還考慮到釬劑的涂布精度等，則優(yōu)選的上述釬劑涂布位置為0. 5?35mm的范 圍。更優(yōu)選的釬劑涂布位置為0. 5?30mm的范圍。進一步優(yōu)選的釬劑涂布位置為1. 0? 30mm的范圍。
[0086] 此外，優(yōu)選的釬劑的涂布量為2?40g/m2的范圍。如果釬劑的涂布量低于2g/m2， 雖然根據(jù)釬劑涂布位置有所不同，但由于向釬焊面的周緣的釬劑供給不足，不能形成健全 的焊腳。即使釬劑的涂布量超過40g/m2,也不能期待進一步提高形成健全的焊腳的效果，反 而增加了釬劑的使用量提高了生產(chǎn)成本。更優(yōu)選的釬劑的涂布量為2?35g/m 2的范圍。 [0087] 對于釬劑的涂布，事先僅對一方的鋁合金構(gòu)件的表面上規(guī)定的區(qū)域?qū)嵤┟芊?，?這之上可以用混合了溶劑、釬劑、粘合劑等的漿料進行輥印刷，也可進一步用以溶劑稀釋了 的混合液進行空氣噴涂（$ 7 - > y > 或者，事先不對鋁合金構(gòu)件實施密封，可以 在其他的鋁合金構(gòu)件的周圍用筆等適量涂布混合了溶劑、釬劑、粘合劑等的漿料。作為釬 齊IJ，例如可例舉氟化物類非腐蝕性釬劑，作為代表性的化合物形態(tài)，可例舉kaif4、k2aif 5、 K3A1F6、A1F3、KF、CsF等。與單獨使用這些釬劑相比，混合使用的方式由于接近共晶組成、融 點下降而更優(yōu)選。此外，如上所述優(yōu)選釬劑的涂布量為2?40g/m 2的范圍。
[0088] 惰件氣體氣氛下
[0089] 將如上所述的由Al-Si-Mg系合金的釬料構(gòu)成的單層釬料片充分熔解，為了將鋁 合金構(gòu)件彼此的界面浸潤進行面釬焊，至少需要在保持溫度580°C以上保持規(guī)定時間。
[0090] 為此，即使在釬焊加熱中，為了抑制鋁合金構(gòu)件的釬焊面表面或者單層釬料片的 釬料面的氧化，也需要在惰性氣體氣氛下進行面釬焊。
[0091] 作為惰性氣體，可使用氮氣、氬氣、氦氣等。此外，惰性氣體中的氧濃度優(yōu)選為 500ppm以下。如果惰性氣體中的氧濃度超過500ppm，則面釬焊后的接合強度（剪切應(yīng)力） 下降。更優(yōu)選的惰性氣體中的氧濃度為lOOppm。進一步優(yōu)選的惰性氣體中的氧濃度為 lOppm以下。具體而言，對于工業(yè)用氮氣，由于其規(guī)格規(guī)定氧濃度lOppm以下，因而從成本方 面考慮最優(yōu)選使用工業(yè)用氮氣。
[0092] 當(dāng)然，釬焊加熱中，在釬焊溫度保持中和冷卻中，優(yōu)選使惰性氣體氣氛充滿加熱裝 置內(nèi)。然而，在電磁感應(yīng)加熱這樣的急速加熱的情況下，在達到規(guī)定的保持溫度前，也可噴 射惰性氣體，將加熱裝置內(nèi)的大氣置換為惰性氣體。
[0093] 同時附加面壓
[0094] 本發(fā)明的面釬焊方法中，對規(guī)定組成的由Al-Si-Mg系合金的釬料構(gòu)成的單層釬 料片進行熔化，在使釬料和鋁合金構(gòu)件進行面接觸的狀態(tài)下，進行釬焊加熱，此時需要一邊 對接合面附加1. 〇gf/mm2以上（〇. OIMPa以上）的面壓，一邊保持規(guī)定的釬焊溫度。當(dāng)然， 也可以在釬焊加熱時不附加面壓，從達到規(guī)定的保持溫度開始，對接合面附加1. 〇gf/mm2以 上的面壓進行面釬焊。
[0095] 在面壓低于1. Ogf/mm2的情況下，不能得到充分的釬焊強度。當(dāng)然，為了充分確保 面釬焊后的釬焊強度，優(yōu)選對接合面附加高面壓。因而，更優(yōu)選的面壓為5. Ogf/mm2以上 (0· 05MPa以上）。進一步優(yōu)選的面壓為10gf/mm2以上（0· IMPa以上）。
[0096] 同時保持規(guī)定的釬焊淵度
[0097] 本發(fā)明的面釬焊方法中，為了將規(guī)定的組成的單層釬料片（釬料）熔化，浸潤鋁合 金構(gòu)件彼此的界面，可靠地進行面釬焊，確保充分的釬焊強度，釬焊溫度至少需要在580°C 以上。
[0098] 在釬焊溫度低于580°C的情況下，釬料的熔化變得不充分，不能得到充分的釬焊強 度。當(dāng)然，保持溫度高則越能得到充分的釬焊強度。因此，更優(yōu)選的保持溫度為設(shè)為585°C 以上。進一步優(yōu)選的保持溫度為590°C以上。
[0099] 釬焊溫度中的保持時間優(yōu)選2分鐘以上。雖然根據(jù)釬焊溫度有所不同，但如果保 持時間低于2分鐘，則由于接合面上的溫度的不均勻，不能得到充分的釬焊強度。更優(yōu)選的 保持時間為5分鐘以上。 實施例
[0100] 單層釬料片的制作
[0101] 將規(guī)定的各種鑄錠計量、摻合，在涂布有脫模材料的30號坩堝中分別裝入裝填 9kg(計5個供試材料）的原材料。將這些坩鍋插入電爐內(nèi)，在760°C下進行熔化去除渣滓， 之后，將熔液溫度保持在740°C。接著通過小型旋轉(zhuǎn)脫氣裝置，以流量1N1/分鐘向熔液吹入 氮氣10分鐘，進行脫氣處理。然后，平靜30分鐘，用攪拌棒除去浮在熔液表面上的渣滓，再 用樣勺將圓盤樣品取至成分分析用模具中。
[0102] 接著，用夾具將坩堝從電爐內(nèi)依次取出，向預(yù)熱到200°C的5個模具 (70mmX70mmX 15mm)澆鑄鋁熔液。對各釬料試料的圓盤樣品用發(fā)光光譜分析進行組成分 析。其結(jié)果示于表1。
[0103] [表 1]
[0104] 表1 :使用的試料的成分組成（質(zhì)量）％ )
[0105] "^- .......................................-Si.... | Fe I Cu [ Mn | Mg [ Zn -Ai- 1:1 材 1050 0.1 0.83 0.02 <0.01 <0.01 <0.01 余以 A 9.9 0.28 0-01 0.02 <0.01 0.03 B 10.0 0.31 <0.01 <0.01 0,11 <0.01 余 5i 釬料 c 10-1 0.30 <0,01 <0.01 0.19 <0.01 余 M D 10.1 0.80 <0.01 <0.01 0.29 <0.01 ^i,l; - .....§... 10J - _0.32__<0.0i <0.01 0-51 <0.01 余 ^
[0106] 對于鑄塊，將冒口切斷后，對兩面各進行3mm的表面切削，使厚度達到9mm。將該鑄 塊裝入電加熱爐中，以100°c /小時的升溫速度加熱至480°C，進行480°C XI小時的均質(zhì)化 處理，接著用熱乳機實施熱乳至3mm厚度。
[0107] 之后，對熱軋板實施冷軋，制成1.2mm厚度的冷軋板，為了使其軟化實施1次 390°C X 2小時的中間退火。進一步實施冷軋，制成0.3_厚度的冷軋板，為了使其軟化實 施2次390°C X2小時的中間退火。進一步實施冷軋，制成0.06mm(60ym)的最終冷軋板。 將該最終冷乳板切割為規(guī)定的大?。?6mmX 26mm)，制成多片單層釬料片。
[0108] 試駘片的制作
[0109] 如圖1所示，在AA1050合金制的塊體A(40_X40_X4mm)上40_X40mm的面 的中央粘貼密封簽（27mmX27mm)，并測定質(zhì)量。進一步噴涂氟化物釬劑和水的混合液，在 40mmX 40mm的面上涂布規(guī)定的量，在200°C下干燥后，測定質(zhì)量。將釬劑涂布前/涂布后的 質(zhì)量差除以涂布面積（1.6X103mm2)，算出釬劑涂布量（g/m2)。然后剝離密封簽，將單層釬料 片（25mmX25mmX60ym)載放在沒有涂布釬劑的區(qū)域（27mmX27mm)的面的中央，并在上述 單層針料片（25mm X 25mm)的面的中央重疊AA1050合金制的塊體B(25mmX25mmX3mm)中 25mm X 25mm 的面。
[0110] 如圖2所示，使用夾具在塊體B的上面設(shè)置碟形彈簧，賦予1. 5MPa的壓力，并在試 驗爐內(nèi)插入組裝了的塊體等。在通過安裝在塊體A上的熱電偶測定實體溫度的同時，通過 PID控制進行速度為50°C /分鐘、到600°C為止的加熱，在600°C的釬焊溫度下保持5分鐘 后，將對電阻線的輸出設(shè)為0FF，將組裝了的塊體等爐內(nèi)冷卻。在安裝在塊體A上的熱電偶 顯示為500°C以下后，將組裝的塊體等從爐中取出空氣冷卻至室溫。加熱中的氣氛使用工業(yè) 用氮氣（氧濃度lOppm以下的氮）并進行調(diào)整。
[0111] 焊腳形成率的測定
[0112] 如圖3所示，釬焊后的塊體AB中，對〇標(biāo)記的6個位置進行截面微觀組織觀察，測 定焊腳形成率。這里的焊腳形成率指，將釬焊后的塊體AB內(nèi)形成的健全的焊腳的位置數(shù) 量，除以全部觀察位置數(shù)量6所得的值。是否形成了健全的焊腳的判定，通過如圖4所示的 測定焊腳部的"焊縫厚度"進行。被觀察到焊縫厚度在150 μ m以上的焊腳的位置，判定為 形成了健全的焊腳。被觀察到焊縫厚度低于150 μ m的焊腳的位置，或者完全觀察不到焊腳 的位置，判定為沒有形成健全的焊腳。圖5、圖6分別表示了"焊縫厚度"為150 μ m以上的 焊腳的截面金屬組織、"焊縫厚度"低于150 μ m的焊腳的截面金屬組織的例子。
[0113] 對⑴釬料中的Mg添加量、（2)釬劑涂布位置（從塊體B的周緣到釬劑涂布 區(qū)域的最短距離）、（3)釬劑涂布量對如上所述的焊腳形成率的影響進行調(diào)査。但是， 在對（2)釬劑涂布位置的影響進行調(diào)査時，在改變塊體A的尺寸（48mmX48mmX4mm、 68臟X68臟X4_、98臟X98臟X4_、118臟X 118mmX4mm)的同時，也通過使用各種尺寸 (35 X 35_、55 X 55_、85 X 85_、105 X 105mm)的密封簽來調(diào)節(jié)釬劑涂布位置。
[0114] 其結(jié)果不于表2?4、和圖7?9。另外，在以下不出的實施例的圖表中，對沒有顯 示特別精確的條件的例子，使用C合金釬料（Mg添加量：0. 19質(zhì)量％ )，釬劑涂布位置設(shè)定 為1mm，釬劑涂布量設(shè)定為10g/m2,在上述釬焊條件下進行釬焊，進行接合塊體AB的制作。
[0115] [表 2]
[0116] 表2 :釬料中的Mg添加量的影響
[0117] Mg添加 M: 腳形成書 {質(zhì)M〔％) (n/6) <0.01 6/6 (100%) 0.11 6/6 (100%) 0.19 6/6 (100%) 0.29 6/6 (100%) 0.51 2,6《33%)
[0118] 注）釬劑涂布量：10g/m2、釬劑涂布位置：1mm
[0119] [表 3]
[0120] 表3:釬劑涂布位置的影響
[0121] W劑涂介位Η 煙_齡 (mm ) (η/6) 1 6/6 (100%) 5 6 / 6 (100%) 15 6 / 6 (100%) 30 6 / 6 (100%) 40 0/6 (0%)
[0122] 注）釬料中的Mg含量：0. 19質(zhì)量％、釬劑涂布量：10g/m2
[0123] [表 4]
[0124] 表4:釬劑涂布量的影響
[0125] |翁劑涂介W:^ 麵形成率 | .................... · ....................................................................................................................................... I ( E/m'2) (n/6) {............................................................................................................................................................................................................... ο 1/6 dm) I 5/6 (83%) 3 6 / 6 (100%) 10 6/6《100%) 30 6/6《100%)
[0126] 注）釬料中的Mg含量：0· 19質(zhì)量％、釬劑涂布位置：1mm
[0127] 如表2、圖7所示，如果觀察釬料中的Mg添加量對焊腳形成率的影響，則發(fā)現(xiàn)如果 釬料中所含的Mg量在0. 29質(zhì)量％以下，焊腳形成率為6/6 (100 % )。釬料中所含的Mg量 在0. 51質(zhì)量％的情況下，焊腳形成率為2/6 (33 % )。如果釬料中所含的Mg量低于0. 1質(zhì) 量％，如果還考慮到有可能不能得到充分的釬焊強度，優(yōu)選的釬料的Mg含量為0. 1?0. 35 質(zhì)量％的范圍。
[0128] 如表3、圖8所示，如果觀察釬劑涂布位置（從塊體B的周緣到釬劑涂布區(qū)域的 最短距離）對焊腳形成率的影響，則發(fā)現(xiàn)如果釬劑涂布位置在30mm以下，焊腳形成率為 6/6(100% )。此外，在釬劑涂布位置為40mm的情況下，焊腳形成率為0/6(0% )。另外，如 果還考慮到釬劑的涂布精度等，則優(yōu)選的釬劑涂布位置為0. 5?35_的范圍。
[0129] 如表4、圖9所示，如果觀察釬劑涂布量對焊腳形成率的影響，則發(fā)現(xiàn)如果釬劑 涂布量在3g/m 2以上，焊腳形成率為6/6(100 % )。此外，即使在釬劑涂布量為lg/m2的 情況下，焊腳形成率也顯示為5/6 (83 % )，遠遠高于不涂布釬劑的情況下的焊腳形成率即 1/6(17% )，表明有助于焊腳形成率的提高。即使釬劑的涂布量超過40g/m2,也不能期待進 一步提高形成健全的焊腳的效果，反之如果還考慮到增加了釬劑的使用量生產(chǎn)成本提高， 則優(yōu)選的釬劑涂布量為2?40g/m2的范圍。
[0130] 工業(yè)上利用的可能性
[0131] 如果采用如上的本發(fā)明，可提供一種在通過單層釬料片對2個鋁合金構(gòu)件彼此進 行面釬焊的同時，進一步可在釬焊面的周緣上形成健全的焊腳的面釬焊法。
【權(quán)利要求】
1. 一種鋁合金構(gòu)件的面釬焊方法，其特征在于，在使用由Al-Si-Mg系合金的釬料構(gòu)成 的單層釬料片對固相線溫度在610°C以上的鋁合金構(gòu)件彼此進行面釬焊時，不在所述單層 釬料片和所述鋁合金構(gòu)件的釬焊面上涂布釬劑，而在以俯視看面積大的一方的鋁合金構(gòu)件 的表面的遠離所述釬焊面的周緣的區(qū)域中涂布釬劑，在鋁合金構(gòu)件彼此之間夾持所述單層 釬料片進行面接觸的狀態(tài)下，惰性氣體氣氛下，在保持規(guī)定的釬焊溫度的同時，一邊附加面 壓一邊對鋁合金構(gòu)件彼此進行釬焊。
2. 如權(quán)利要求1所述的鋁合金構(gòu)件的面釬焊方法，其特征在于，作為所述Al-Si-Mg系 合金的釬料，使用具有以下成分組成的合金：該合金含有3. 0?12質(zhì)量％的Si、0. 1?0. 35 質(zhì)量％的]\%，剩余部分由A1和不可避免的雜質(zhì)構(gòu)成。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的鋁合金構(gòu)件的面釬焊方法，其特征在于，將從所述釬焊面的 周緣開始的遠離距離設(shè)為〇. 5?35mm的范圍。
4. 如權(quán)利要求1?3中任一項所述的鋁合金構(gòu)件的面釬焊方法，其特征在于，將所述釬 劑的涂布量設(shè)為2?40g/m2。
【文檔編號】B23K31/02GK104114311SQ201380008942
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月22日
【發(fā)明者】小久保貴訓(xùn), 堀久司, 富樫亮介 申請人:日本輕金屬株式會社