无钎剂钎焊用钎料片及其制造方法技术

本发明专利技术是一种由芯材、配置于上述芯材的至少一面上的钎料、和配置于上述钎料上的薄皮材料构成的无钎剂钎焊用钎料片，其特征在于，上述芯材由熔点高于上述钎料的铝合金构成，上述钎料由Al-Si-Mg系合金构成并具有25～250μm的厚度，上述薄皮材料由熔融开始温度高于上述钎料且实质上不含Mg的铝合金构成并具有5～30μm的厚度，上述钎料和上述薄皮材料的界面上存在的氧化物的含量按照以包层材料整体为基准的重量比计在0.1ppm以下。本发明专利技术对于具有薄皮材料的无钎剂钎焊用钎料片，确保均匀的钎焊性并使稳定接合成为可能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】无钎剂钎焊用钎料片及其制造方法
本专利技术涉及一种在热交换器、电子设备冷却用的结构体等的制造中有用的铝合金钎料片。尤其涉及一种为了使在非氧化性气体气氛下不使用钎剂而稳定地钎焊接合成为可能的铝合金钎料片及其制造方法。
技术介绍
铝合金钎料片用于热交换器、电子设备冷却用的结构体等的制造。铝合金钎料片是在由Al-Mn系合金等构成的芯材上设置由Al-Si系合金等构成的钎料的包层板，通过钎料实施与接合构件的接合。这里，作为使用铝合金钎料片的钎焊方法，在氮等非氧化性气体气氛炉中适用钎剂进行钎焊的纳克洛克法(NB法)是现在的主流。NB法中广泛使用非氧化性气体气氛炉，其原因是与真空炉等相比更容易作为连续式生产设备，在量产性上优良。但是，NB法也有一些问题。例如，NB法中，利用钎剂破坏铝表面的氧化皮膜，使其成为能够通过钎焊接合的材料，但该钎剂与Mg反应生成高熔点的物质，有可能失去其效果。为此，有不适于添加了Mg的Al合金的钎焊的问题。此外，还有钎剂及其涂布工序花费成本、处理后的接合部或其它表面上存在钎剂残渣的问题。于是，一直以来对在非氧化性气体气氛炉中不使用钎剂而使钎焊接合成为可能的无钎剂钎焊技术进行着讨论。专利文献1中，揭示了将Al-Si-Mg系合金钎料置于中间，由以熔点高于钎料的Al合金构成的芯材和同样地以熔点高于钎料的Al合金构成的薄皮材料构成的钎料片，以及使用该钎料片使无钎剂钎焊成为可能的技术。在使用具备该薄皮材料的无钎剂钎焊用钎料片的钎焊接合中，在钎料熔融时钎料从薄皮材料的晶界等渗出，以钎料中所含的Mg对对象材料铝合金的表面进行改质，即使没有钎剂也确保了钎料的浸润扩散，使完整接合成为可能。在该现有技术中，不含Mg的纯铝系合金等特别适合作为薄皮材料，要求钎料熔融前抑制表面的Mg氧化物形成，钎料熔融时钎料可迅速从晶界等渗出。这样的带保护皮膜的钎料片也可以经过通常的方法，即、将芯材的平板与各层的材料组合，在热轧时包层接合，进行冷轧等后续工序进行制作。此外，对于该薄皮材料的作用，在没有薄皮材料、含Mg钎料合金暴露的情况下，在钎焊升温时表面上形成大量含Mg氧化物，预计将阻碍钎料熔融后的浸润或钎料流动。本专利技术人对使用工业规模的热轧机制作上述无钎剂钎焊用钎料片进行了进一步讨论。其结果是确认了能够通过使用该结构的钎料片实现在非氧化性气体气氛炉中的无钎剂钎焊，该现有技术基本有效。然而，在该进一步讨论中，发现在以各种接合接头形状进行试验时，有时不能稳定接合。即，即使是同一条件下制作的使用薄皮材料的钎料片，根据部位不同也有时会产生钎焊性的偏差。此外，确认即使是同一结构的带薄皮材料的钎料片，根据制造批次的不同钎焊性也存在差异。上述钎焊性的不均匀性发生频率虽然并不高，但由于是使热交换器等最终产品的品质下降和成品率变差的主要原因，为了确保无钎剂钎焊用钎料片的可靠性不能对其无视。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3780380号说明书
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题于是，本专利技术提供一种具有薄皮材料的无钎剂钎焊用钎料片，该材料可确保均匀的钎焊性并实现稳定的接合。此外，也提供该无钎剂钎焊用钎料片的制造方法。解决技术问题所采用的技术方案专利技术人为了解决上述问题进行了认真研究，认为由具有薄皮材料的无钎剂钎焊用钎料片的接合工序而引起的不稳定性的主要原因是薄皮材料的包层率所产生的不均匀，由此薄皮材料的厚度存在偏差是主要原因。如果对该包层率的不均匀进行说明，则如后所述薄皮材料的厚度的适当范围为5～30μm左右，但对这样的厚度的薄皮材料所设定的包层率，对钎料片整体的板厚而言是非常低的值。例如，板厚3.0mm的钎料片中包层率为1％以下，要求以这样的低包层率对薄皮的厚度进行控制。从这方面看，在工业规模的生产中，预计难以对薄皮材料整体保持如上所述的低包层率。为此，在局部上根据部位不同而在包层率上产生差距，薄皮材料的厚度产生偏差。于是，如果薄皮材料的厚度存在偏差，则根据部位不同钎料的渗出容易度不同，作为结果接合的健全性产生差距，认为这是现有技术的问题所在。所以，本专利技术人对难以形成低包层率的薄皮材料的原因进行研究的结果是，发现与薄皮材料和Al-Si-Mg钎料的界面上存在的氧化物的存在有很大关系。并且，进一步进行各种研究的结果是，想到了通过控制薄皮材料和钎料之间的氧化物量，使在非氧化性气体气氛下稳定地无钎剂钎焊成为可能的钎料片，从而完成了本专利技术。本申请的专利技术是一种无钎剂钎焊用钎料片，它是由芯材、配置于上述芯材的至少一面上的钎料、和配置于上述钎料上的薄皮材料构成的无钎剂钎焊用钎料片，其特征在于，上述芯材由熔点高于上述钎料的铝合金构成，上述钎料由Al-Si-Mg系合金构成并具有25～250μm的厚度，上述薄皮材料由熔融开始温度高于上述钎料且实质上不含Mg的铝合金构成并具有5～30μm的厚度，上述钎料和上述薄皮材料的界面上存在的氧化物的含量按照以包层材料整体为基准的重量比计在0.1ppm以下。对本专利技术进行详细说明。本申请的说明书中，涉及材料组成的“％”，指“质量％”。本申请的无钎剂钎焊用钎料片以薄皮材料、钎料、芯材构成。以下，对各结构进行详细说明。首先，对薄皮材料进行说明。薄皮材料作为防止在钎料片制造时或钎焊的加热中在表面上形成含有大量Mg氧化物的氧化皮膜的保护层而起作用。进一步，在钎料熔融开始温度下从该薄皮材料的晶界等渗出的Al-Si-Mg有助于熔融钎料接头接合。薄皮材料最终熔融在钎料中。作为薄皮材料的材质，与Al-Si-Mg合金钎料的熔融开始温度(约580℃)相比，优选具有高熔融开始温度的纯Al系合金或者Al-Mn系合金。虽然没有特别限定，但可以使用JIS合金标记的1080、1070、1050、1100或者3003合金等。此外，薄皮材料需要为实质上不含Mg的材料。如果含有Mg则将形成含有大量Mg氧化物的氧化皮膜，阻碍钎焊性。但是，允许含有通常允许量为低于0.05％的未规定的杂质元素。薄皮材料的厚度的适当范围为5～30μm。该厚度如果不足5μm，在钎焊加热时Mg容易从钎料扩散、在薄皮材料表面上形成大量含Mg氧化物，因而阻碍钎料流动。反之如果薄皮材料的厚度超过30μm，则在钎焊时薄皮材料有未熔化的残留而可能引起接合的不均匀。此外，薄皮材料优选根据部位不同而厚度的不均匀小的材料，在同一材料中薄皮材料的厚度不均匀则优选将不均匀控制在平均厚度的30％以内。接着对钎料进行说明。本专利技术的钎料由Al-Si-Mg系合金构成，配置于薄皮材料的内侧。作为钎料的合金组成，理想的是含有5～13％的Si、0.2～1.5％Mg的钎料。Si为降低融点、赋予作为钎料特性的必需元素，如果含量不足5％，则钎料流动性下降。此外，如果Si超过13％，在钎料组织中形成粗大的Si粒子，会在钎焊时部分侵蚀芯材或接合的对象材料。Mg具有通过在钎料熔融时从薄皮材料渗出蒸发，从而破坏有氧化皮膜的效果或降低贴近接合部的氧量的效果，因而是使无钎剂的钎焊成为可能的必需元素。Mg不足0.2％则该效果不充分。如果Mg超过1.5％，则在为了制造包层材料(钎料片)进行热轧时，有在钎料和薄皮材料的界面上大量形成含Mg的氧化物的倾向，该氧化物有时会成为薄皮材料的厚度不均匀的原因。此外，钎料在Si和Mg之外，也可添加0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无钎剂钎焊用钎料片，它是由芯材、配置于所述芯材的至少一面上的钎料、和配置于所述钎料上的薄皮材料构成的无钎剂钎焊用钎料片，其特征在于，所述芯材由熔点高于所述钎料的铝合金构成，所述钎料由Al‑Si‑Mg系合金构成并具有25～250μm的厚度，所述薄皮材料由熔融开始温度高于所述钎料且实质上不含Mg的铝合金构成并具有5～30μm的厚度，所述钎料和所述薄皮材料的界面上存在的氧化物的含量按照以包层材料整体为基准的重量比计在0.1ppm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.13 JP 2012-0048971.一种无钎剂钎焊用钎料片，它是由芯材、配置于所述芯材的至少一面上的钎料、和配置于所述钎料上的薄皮材料构成的无钎剂钎焊用钎料片，其特征在于，所述芯材由熔点高于所述钎料的铝合金构成，所述钎料由Al-Si-Mg系合金构成并具有25～250μm的厚度，所述薄皮材料由熔融开始温度高于所述钎料、将Mg限定为少于0.05质量％的铝合金构成并具有5～30μm的厚度，所述薄皮材料和所述钎料通过包层轧制而结合，所述钎料和所述薄皮材料的界面上存在的氧化物的含量按照以包层材料整体为基准的重量比计在0.1ppm以下。2.如权利要求1所述的无钎剂钎焊用钎料片，其特征在于，钎料为含有5～13质量％的Si和0.2～1.5质量％的Mg的Al-Si-Mg合金。3.如权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木义和，后藤章仁，柳川裕，
申请(专利权)人：株式会社UACJ，
类型：发明
国别省市：日本;JP