JP2686243B2 - 炉中無フラックスろう付け方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炉中無フラックスろう付
け方法、特に、黄銅等のように、ろう付け温度での飽和
蒸気圧の高い合金成分を含む合金部材を炉中でろう付け
する炉中無フラックスろう付け方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般に
ろう付け温度での飽和蒸気圧の高い合金成分を含む合
金、例えば、黄銅製部材を炉中でそのままろう付けする
場合、炉中の温度が上昇すればする程、亜鉛が蒸発し易
く、ろう付け温度では母材表面、特に、その接合部から
蒸発する亜鉛分子によって母材の濡れ性が低下し、接合
部にピンホールが発生するという問題点があることから
実用化が極めて困難であった。

【０００３】このため、従来にあっては上記合金部材を
ろう付けする場合、接合部にフラックスを塗布すること
によって酸化を防止し短時間加熱により亜鉛の蒸発を抑
制し、ろうの流れを促進して部材の濡れ性を向上させる
方法が実用化されている。しかしながら、フラックスを
接合部に塗布する方法では、良好なろう付けを行うこと
はできるが、母材へのフラックス塗布及びろう付け後の
ろう材除去等の表面処理が必要であり、必然的に作業性
が悪く、また、製造コストを上昇させるという問題点が
あった。

【０００４】本発明は、フラックスを使用することなく
合金部材を良好にろう付けすることができるようにする
ことを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成する手段として、ろう付け温度での飽和蒸気圧の高い
合金成分を含む合金製の部材の接合部に銀ろうを載置し
て炉中で加熱することによりろう付けする炉中無フラッ
クスろう付け方法において、少なくともろう付け温度域
での加熱を、中性あるいは還元性雰囲気中で１．２ＭＰ
ａ以下の加圧下で行うことを特徴としている。

【０００６】本発明方法を適用する部材材料の代表的な
ものとしては、例えば、丹銅、赤銅、七三黄銅、四六黄
銅等、亜鉛含有量が５〜４０％のＣｕ−Ｚｎ合金、すな
わち黄銅、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｚｎ合金（洋銀）、あるいはＣ
ｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚ
ｎ−Ｐｂ合金等の青銅等が挙げられる。

【０００７】また、上記部材のろう材は銀ろうを使用す
る。

【０００８】本発明においては、炉中で無フラックスの
状態で、かつ、加圧下でろう付けを行うが、その圧力
は、通常１．２ＭＰａ以下、好ましくは０．２〜１．０
ＭＰａに設定される。この場合、中性または還元性雰囲
気で行うのが好ましい。その雰囲気としては、例えば、
窒素ガスやアルゴンガス等の中性雰囲気、あるいは水素
と窒素の混合ガスからなる還元性雰囲気が好適である。
水素と窒素の混合雰囲気にあっては、水素ガス濃度は２
〜５０％の比率に調整される。

【０００９】さらに、上記ろう付けにあっては、ろう材
の溶融温度で所定時間保持した後、合金製部材とろう材
とが合金層を形成する温度で所定時間保持するようにし
てもよい。

【００１０】

【作用】本発明は、一般に金属の加熱時の蒸発量がラン
グミュアの分子蒸発式で与えられるが、その蒸発係数は
雰囲気の圧力により変化し、圧力を上げると減少し、蒸
発量が抑制されることに着目し、少なくともろう付け温
度域での加熱を加圧下で行うことにより、飽和蒸気圧の
高い合金成分の蒸発を抑制するようにしたものである。
加圧により蒸発係数が減少する理由については確立した
理論はないが、分子は、非加圧状態（大気圧）に比べ
て、平均自由工程が短くなり、これが拡散速度に影響し
て蒸発係数が小さくなるものと推測される。このよう
に、合金成分の蒸発が抑制されると接合部の濡れ性が劣
化せず、接合部分は母材の濡れ性が低下しない。したが
って、接合部分はピンホール等の発生がなくろう付けさ
れる。

【００１１】上記合金成分の蒸発は、炉内圧力が１．２
Ｍｐａ以下の場合に抑制され、０．２〜１．０Ｍｐａの
範囲であれば確実に抑制される。また、上記加圧力が高
ければ上記合金成分の蒸発を抑制する効果も高まるが、
圧力が１．２Ｍｐａを越える場合は、銀ろうを溶融する
ために炉内温度を高温にする必要が生じ、また、炉の耐
久性を向上させる必要があることから適当でない。

【００１２】また、ろう材の溶融温度で所定時間保持し
た後、合金製部材とろう材とが合金層を形成する温度で
所定時間保持することにより、ろう材と合金製の部材と
の接合部に合金層が形成される。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明に係る無フ
ラックス炉内ろう付け方法の実施例について説明する。
まず、図１に示すように、銅からなる第１の機構部品１
を、該機構部品１の上に銀ろう３（ＢＡｇ−７）を載置
し、その上に黄銅からなる第２の機構部品２を載置した
状態でバッチ式電気炉に装入する。

【００１４】次に、図２に示すフローチャートにしたが
って、炉内の温度、圧力及び雰囲気を制御してろう付け
を行う。まず、上記バッチ式電気炉の炉内を真空排気装
置により約１ｐａに減圧する。約１ｐａの圧力に減圧し
たところで炉内に水素ガスを０．２ｌ／ｍｉｎの流量で
供給し、炉内圧力を１９．３〜４０ｐａに保持する。炉
内圧力が上記したものになったところで、電気炉のヒー
タを稼働し、炉内温度を６００°Ｃまで上昇させ、この
温度で保持する。この時点で、上記第１と第２の機構部
品１、２及び銀ろう３の酸化を防止するとともに、黄銅
（銅−亜鉛合金）に含まれる亜鉛の蒸発をろう付け温度
において抑制するために、上記水素ガスを１．８ｌ／ｍ
ｉｎの流量で２．５分間供給し、続いて窒素ガスを４．
０ｌ／ｍｉｎの流量で２．０分間供給して炉内を０．２
Ｍｐａに保持する。

【００１５】上記炉内温度を６００°Ｃで６０分間維持
して均熱した後、７２０°Ｃまで炉内温度を上昇させ、
この温度で２０分間維持してろう付けを行い、第１の機
構部品１と銀ろう３の合金層４及び第２の機構部品２と
銀ろう１との合金層５を形成する。その後、ろう付け処
理を終了するまで炉内圧力を０．２Ｍｐａに保持し、炉
内温度及び機構部品１、２を室温まで自然冷却してろう
付け処理を終了する。

【００１６】上記した条件でろう付けされた第１の機構
部品１と第２の機構部品２の接合部分の状態を調べるた
めに、Ａ部分及びＢ部分を切り取って金属顕微鏡で組織
を観察した。上記Ａ部分及びＢ部分の組織を図３及び図
４にそれぞれ示した。図３、４から明らかなように、第
１の機構部品１と銀ろう３の間、及び銀ろう３と第２の
機構部品２との間には、それぞれ合金層４及び５が形成
されていることが確認できる。また、銀ろう３及び上記
合金層４、５には接合部の強度を低下させるピンホール
等は発生していないことが確認できた。

【００１７】上記実施例では炉内圧力を０．２Ｍｐａに
設定したが、亜鉛の含有率等に応じて１．２Ｍｐａを最
大値として設定することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る無フラックスろう付け方法によれば、少なくとも
ろう付け温度域での加熱を、中性あるいは還元性雰囲気
中で１．２ＭＰａ以下の加圧下で行っているので、合金
製の部材及び銀ろうの酸化が防止されるとともに、飽和
蒸気圧の高い合金成分の蒸発が防止される。これによ
り、雰囲気は良好な状態で維持され、母材の濡れ性が低
下することはないので、接合部はピンホール等が発生す
ることなくろう付けされる。このように、フラックスを
使用せずともろう付けを行うことができるので、ろう付
け作業のコストダウンが図れる。

【００１９】また、ろうの溶融温度で所定時間保持した
後、合金とろうとが合金層を形成する温度で所定時間保
持してろう付けすることにより、母材とろう材との合金
層が形成され、理想的なろう付けが実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ろう付けされる機構部品を示す図である。

【図２】 本発明が適用されるバッチ式電気炉の昇温カ
ーブ等を示した説明図である。

【図３】 図１のＡ部分の顕微鏡写真である。

【図４】 図１のＢ部分の顕微鏡写真である。

【符号の説明】

１…第１の機構部品（銅）、２…第２の機構部品（黄
銅）、３…銀ろう、４…銀ろうと第１の機構部品との合
金層、５…銀ろうと第２の機構部品との合金層。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ろう付け温度での飽和蒸気圧の高い合金
   成分を含む合金製の部材の接合部に銀ろうを載置して炉
   中で加熱することによりろう付けする炉中無フラックス
   ろう付け方法において、 少なくともろう付け温度域での加熱を、中性あるいは還
   元性雰囲気中で１．２ＭＰａ以下の加圧下で行うことを
   特徴とする炉中無フラックスろう付け方法。