鋁材的釬焊方法以及釬焊結(jié)構(gòu)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(shè)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(nèi)升溫時在至少450℃到釬料熔融前為止的溫度范圍內(nèi)，在氧濃度適當?shù)卦?0ppm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?shù)卦?5ppm以下、氮氣濃度適當?shù)卦?0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(jié)構(gòu)體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)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(jié)構(gòu)體。

【背景技術(shù)】
[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(zhì)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(gòu)件以沖壓成形等進行加工后，制成 所希望的組裝狀態(tài)，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(shè)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(fā)，附著、堆積在爐內(nèi)壁上，以除去 堆積物為目的的定期的爐的維護也會產(chǎn)生必要成本。并且現(xiàn)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(yīng)，生產(chǎn)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(xiàn)狀是在釬劑釬焊中對產(chǎn)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(fā)， 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(jié)合的消氣劑的作用，將爐內(nèi)氣氛設(shè)為能夠釬焊的狀態(tài)。在本方法中，釬劑涂布工序不是必 需的，真空爐是昂貴的設(shè)備，存在產(chǎn)生爐的氣密性的管理等相應(yīng)成本的問題。此外，在汽車 用熱交換器等中，以確保產(chǎn)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(fā)， 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(nèi)壁 上會堆積蒸發(fā)了的Mg或Zn，還需要定期進行爐內(nèi)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(gòu)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(nèi)利用事先在釬焊爐內(nèi)進行了加熱的擋風夾具來覆 蓋被釬焊構(gòu)件這樣的結(jié)構(gòu)，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(nèi)側(cè)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(shè)為層積結(jié)構(gòu)，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(gòu) 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(shè)為20A以下，則能夠 在非氧化性氣氛中進行無釬劑釬焊。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)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(fā)明內(nèi)容】

[0020] 發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0021] 但是，在專利文獻1所提出的技術(shù)中必須進行覆蓋，需要根據(jù)產(chǎn)品尺寸分別準備 覆蓋，并需要準備在量產(chǎn)中預(yù)計的使用個數(shù)，還需要進行覆蓋的維護等，在量產(chǎn)的應(yīng)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(chǎn)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(nèi)設(shè)置控制擋風夾具的動作的機器， 存在設(shè)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(shù)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(shù)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(shè)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(chǎn)品形狀被層積結(jié)構(gòu)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(fā)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(gòu)件中的Mg和氣氛中的氧發(fā)生反應(yīng)，存在Mg的氧化皮膜 (MgO)生長、接合率顯著下降而不能得到穩(wěn)定的接合狀態(tài)的問題。
[0028] 鑒于這樣的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種不產(chǎn)生釬劑涂布工序或真空設(shè)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(wěn)定的接合狀態(tài)的鋁材的通用的無釬劑釬焊方法。
[0029] 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0030] 鋁非常容易通過下述（1)式的反應(yīng)發(fā)生氧化，一旦形成氧化皮膜則釬焊性下降。

【權(quán)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(nèi)升溫時在至少450°C到纖料烙融前為止的溫度范圍內(nèi)，在氧濃度為第1規(guī)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(guī)定值 的第2規(guī)定值W下、氮氣濃度為規(guī)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(quán)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(gòu)成纖料片。
3. 如權(quán)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(guī)定值為50ppm， 所述第2規(guī)定值為25ppm，所述氮氣濃度的規(guī)定濃度為10體積％。
4. 如權(quán)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(shè)為氣氛氣體。
5. 如權(quán)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(quán)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(quán)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(zhì)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(zhì)構(gòu)成。
8. 如權(quán)利要求7所述的侶材的纖焊方法，其特征在于，W質(zhì)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(quán)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(zhì)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(zhì)構(gòu)成。
10. 如權(quán)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(zhì)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(zhì)構(gòu)成。
11. 一種纖焊結(jié)構(gòu)體，其特征在于，纖焊對象物通過權(quán)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(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)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