鋁材的釬焊方法以及釬焊結構體的制作方法
【專利摘要】為了能夠良好地進行不需要釬劑和真空設備的無釬劑釬焊，將具備Al-Si-Mg系釬料的鋁合金材料于釬焊爐內升溫時在至少450℃到釬料熔融前為止的溫度范圍內，在氧濃度適當地在50ppm以下的第1惰性氣體氣氛中進行加熱；在至少釬料開始熔融的溫度以上，在氧濃度適當地在25ppm以下、氮氣濃度適當地在10體積％以下的第2惰性氣體氣氛中進行加熱，以此不使用釬劑地利用上述Al-Si-Mg系釬料接合包括鋁合金材料的釬焊對象物；通過控制釬焊過程中的氣氛中的氧濃度和氮濃度，與以往的無釬劑釬焊法相比，可極力抑制成本增加，飛躍性地提高接合部的可靠性。
【專利說明】鋁材的釬焊方法以及釬焊結構體
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種使用Al-Si-Mg系釬料將含有鋁合金材料的釬焊對象物不使用釬 劑地進行接合的鋁材的釬焊方法，以及通過該釬焊方法接合的釬焊結構體。
【背景技術】
[0002] 以散熱器或電容器為首，以中間冷卻器等為代表的汽車用熱交換器或其它以鋁合 金制造的熱交換器或散熱器等中，目前，在惰性氣體氣氛下使用非腐蝕性的氟化物類釬劑 進行釬焊，或在釬料中添加0. 5?1. 5質量％左右的Mg并在真空氣氛下進行釬焊的工藝成 為主流。
[0003] 在使用上述釬劑的情況下，通常將釬焊對象構件以沖壓成形等進行加工后，制成 所希望的組裝狀態，將釬劑粉末溶解在溶劑中的混懸液涂布在組裝體上并使其干燥，利用 高純度氮氣在非氧化性氣氛中進行加熱釬焊。在該情況下，存在使用釬劑本身或者其涂布 工序的設置或管理需要成本的問題。
[0004] 此外，已知釬劑的一部分在釬焊加熱過程中蒸發，附著、堆積在爐內壁上，以除去 堆積物為目的的定期的爐的維護也會產生必要成本。并且現今，伴隨著促進汽車的輕量化， 也要求汽車用熱交換器的材料進一步薄壁、高強度化。鋁材料的高強度化中，在鋁合金中添 加Mg是非常有效的，但由于在使用釬劑的釬焊中Mg和釬劑進行反應，生產高熔點的MgF2， 其成為阻礙釬焊的要素，且會消耗材料中的Mg，因此存在特意添加的Mg對高強度化沒有幫 助的問題。即，現狀是在釬劑釬焊中對產品中的Mg的添加部位和量有限制，不能積極地作 為材料的高強度化方法使用。此外，近年在混合動力車或電動汽車所使用的逆變器冷卻器 等中，由于釬劑殘渣自身阻礙了半導體部件的可焊性等理由，有時釬劑的使用受到限制。
[0005] 另一方面，在真空釬焊中，添加在釬料中的Mg在釬焊升溫過程中從材料中蒸發， 此時，破壞了作為阻礙釬焊的要素的鋁材料表面的氧化膜，通過在氣氛中與水分或氧進行 結合的消氣劑的作用，將爐內氣氛設為能夠釬焊的狀態。在本方法中，釬劑涂布工序不是必 需的，真空爐是昂貴的設備，存在產生爐的氣密性的管理等相應成本的問題。此外，在汽車 用熱交換器等中，以確保產品的耐腐蝕性的目的添加Zn，但由于在真空加熱下Zn會蒸發， 因此存在材料中未殘留足夠的Zn而不能確保足夠的耐腐蝕性的缺點。而且，由于爐的內壁 上會堆積蒸發了的Mg或Zn，還需要定期進行爐內清掃。
[0006] 對此，最近提出了作為解決上述問題的釬焊法的大氣壓下的無釬劑釬焊（參照專 利文獻1?5)。
[0007] 例如專利文獻1中，提出了在被釬焊構件或除此以外的部位上配置含Mg物，并通 過覆蓋被釬焊物來進行非氧化性氣氛大氣壓下的無釬劑釬焊。
[0008] 在專利文獻2中，提出了在爐內利用事先在釬焊爐內進行了加熱的擋風夾具來覆 蓋被釬焊構件這樣的結構，以此改善了升溫速度的下降。
[0009] 另一方面，作為不需要覆蓋的無釬劑釬焊，在專利文獻3中，提出了在包覆材料的 釬料中添加Mg，對以該包覆材料成形的熱交換器管的內側在惰性氣氛中、大氣壓下進行無 釬劑釬焊的方法。
[0010] 此外，作為同樣不需要覆蓋的釬焊，在專利文獻4中，還提出了在釬料表面上包覆 抗氧化層，通過將該包覆材料設為層積結構，使大氣氣氛中的釬焊成為可能。
[0011] 進一步，在專利文獻5中，提出了如果在芯材的表面上包覆由Al-Si-Mg系合金構 成的釬料，并且在釬焊前對材料表面進行酸清洗來將氧化膜的厚度設為20A以下，則能夠 在非氧化性氣氛中進行無釬劑釬焊。
[0012] 現有技術文獻
[0013] 專利文獻
[0014] 專利文獻1 :日本專利特開平9 一 85433號公報
[0015] 專利文獻2 :日本專利特開2006-175500號公報
[0016] 專利文獻3 :日本專利特許第4037477號公報
[0017] 專利文獻4 :日本專利特許第3701847號公報
[0018] 專利文獻5 :日本專利特開平10 - 180489號公報
[0019] 專利文獻6 :國際公開第2012-057197號公報
【發明內容】
[0020] 發明所要解決的技術問題
[0021] 但是，在專利文獻1所提出的技術中必須進行覆蓋，需要根據產品尺寸分別準備 覆蓋，并需要準備在量產中預計的使用個數，還需要進行覆蓋的維護等，在量產的應用中存 在花費工夫和成本的問題。此外，還存在覆蓋導致被釬焊物的升溫速度下降而使生產性下 降的問題。
[0022] 此外，在專利文獻2示出的方法中，需要在爐內設置控制擋風夾具的動作的機器， 存在設備的導入和維持花費成本和工夫的問題。
[0023] 此外，不需要進行覆蓋而能夠在大氣壓下進行釬焊的專利文獻3?5中還存在以 下技術問題。
[0024] 在專利文獻3所提出的方法中，管子外面和翅片的接合使用釬劑，存在不能完全 解決由于使用釬劑而導致的缺點的問題。
[0025] 此外，在專利文獻4所提出的技術中，對于以往的真空釬焊或納克洛克（7 3 口 7 夕，NOCOLOK)釬焊所使用的材料，需要準備在釬料表面設置了抗氧化層的包覆材料，存在材 料成本變高的問題，而且還存在產品形狀被層積結構所限制的通用性的問題。
[0026] 而且，在專利文獻5示出的方法中，酸清洗的工序管理繁雜，存在酸清洗工序部分 的成本增加的問題。
[0027] 而且，在以往的無釬劑釬焊法中，由于釬焊熱處理時沒有充分破壞、分解釬料表面 的氧化皮膜，存在發生接合不良、接合強度顯著下降的問題。此外，如果制造工序中或釬焊 熱處理時的氣氛中的氧濃度高則構件中的Mg和氣氛中的氧發生反應，存在Mg的氧化皮膜 (MgO)生長、接合率顯著下降而不能得到穩定的接合狀態的問題。
[0028] 鑒于這樣的問題，本發明的目的在于提供一種不產生釬劑涂布工序或真空設備等 的導入運用成本、釬焊時所使用的覆蓋等輔料成本、材料酸清洗等新的工序成本，且不論熱 交換器等形狀在所有部位都能得到穩定的接合狀態的鋁材的通用的無釬劑釬焊方法。
[0029] 解決技術問題所采用的技術方案
[0030] 鋁非常容易通過下述（1)式的反應發生氧化，一旦形成氧化皮膜則釬焊性下降。
【權利要求】
1. 一種侶材的纖焊方法，其特征在于，將具備M-Si-Mg系纖料的侶合金材料于纖焊爐 內升溫時在至少450°C到纖料烙融前為止的溫度范圍內，在氧濃度為第1規定值W下的第 1惰性氣體氣氛中進行加熱；在至少纖料開始烙融的溫度W上，在氧濃度為低于第1規定值 的第2規定值W下、氮氣濃度為規定濃度W下的第2惰性氣體氣氛中進行加熱，不使用纖劑 地利用所述Al-Si-Mg系纖料來接合包括所述侶合金材料的纖焊對象物。
2. 如權利要求1所述的侶材的纖焊方法，其特征在于，所述Al-Si-Mg系纖料和所述侶 合金材料是將所述侶合金材料作為巧材進行包覆而構成纖料片。
3. 如權利要求1或2所述的侶材的纖焊方法，其特征在于，所述第1規定值為50ppm， 所述第2規定值為25ppm，所述氮氣濃度的規定濃度為10體積％。
4. 如權利要求1?3的任一項所述的侶材的纖焊方法，其特征在于，所述第2惰性氣體 氣氛將稀有氣體或包括稀有氣體的混合氣體設為氣氛氣體。
5. 如權利要求4所述的侶材的纖焊方法，其特征在于，所述稀有氣體為氣。
6. 如權利要求1?5的任一項所述的侶材的纖焊方法，其特征在于，所述第1惰性氣體 氣氛是用氮氣置換大氣氣氛而得，所述第2惰性氣體氣氛是用稀有氣體或包括稀有氣體的 混合氣體置換所述第1惰性氣體氣氛而得。
7. 如權利要求1?6的任一項所述的侶材的纖焊方法，其特征在于，W質量％計，所述 纖料含有5.0?13. 0%的Si、0. 1?3.0%的Mg，余量由A1和不可避免的雜質構成。
8. 如權利要求7所述的侶材的纖焊方法，其特征在于，W質量％計，所述纖料還含有 0. 0001 ?0. 1%的 Be、0. 01 ?0. 3%的 Bi、0. 002 ?0. 3%的 Ca 中的 1 種或 2 種 W上。
9. 如權利要求1?8的任一項所述的侶材的纖焊方法，其特征在于，W質量％計，所述 侶合金材料具備W下組成：含有0. 2?2. 5%的Mn、0. 05?1. 0%的化、0. 1?1. 0%的Si 中的1種或2種W上，余量由A1和不可避免的雜質構成。
10. 如權利要求1?9的任一項所述的侶材的纖焊方法，其特征在于，W質量％計，上 述侶合金材料具備W下組成：含有0.01?1.0%的Mg，還含有0.2?2.5%的Mn、0. 05? 1.0%的化、0. 1?1.0%的Si中的1種或2種W上，余量由A1和不可避免的雜質構成。
11. 一種纖焊結構體，其特征在于，纖焊對象物通過權利要求1?10的任一項所述的纖 焊方法被接合。
【文檔編號】C22C21/00GK104470667SQ201380035359
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2012年12月21日
【發明者】江戶正和, 三宅秀幸, 秋山晶俊, 野村祐司, 能瀨憲宏, 天野宏紀 申請人:三菱鋁株式會社, 太陽日酸株式會社