铝合金构件与铜合金构件的面硬钎焊方法技术

使用单层型钎焊片对铝合金构件与铜合金构件于无助焊剂的情况下进行面硬钎焊的方法中，以将由具有包含Si：1.0～12质量％、Mg：0.1～5.0质量％且其余部分由Al和无法避免的杂质形成的成分组成的厚15～200μm的钎料形成的单层钎焊片夹于铝合金构件与铜合金构件之间面接触的状态，在惰性气体气氛下，将硬钎焊温度保持于510～550℃并施加0.6MPa以上的面压的同时，于无助焊剂的情况下对铝合金构件与铜合金构件进行面硬钎焊。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铝合金构件与铜合金构件的面硬钎焊方法
本专利技术涉及将铝合金构件与铜合金构件用钎焊片在惰性气体气氛中于无助焊剂的情况下进行面硬钎焊的方法。
技术介绍
近年来，通过面接触对车载用IGBT等的发热进行冷却的热交换系统的需求不断升高，需要对铝合金构件与铜合金构件进行面硬钎焊的技术。例如，对将铜板和陶瓷板粘合而得的导热性、电绝缘性良好的基板与铝合金制的水冷构件进行接合的情况下，需要对所述基板的铜板与所述水冷构件的铝合金面进行面硬钎焊的技术。该面硬钎焊技术中，向铝合金构件与铜板之间插入钎料进行钎焊加热，因此形成在接合部容易产生空隙缺陷等、若使用助焊剂则容易封入助焊剂的结构。因此，是钎焊技术中比较困难的技术。另一方面，作为不使用助焊剂的铝构件与铜构件的面硬钎焊接合技术，可例举采用真空硬钎焊法的面硬钎焊接合技术。例如非专利文献1中提示了向铝板(A1050)与无氧铜板(C1020)之间夹入Al-Si-Mg-Bi类箔钎料(相当于4104，熔点:832K)，附加初期荷重0.1MPa，在真空炉中保持于783～823K(510～550℃)，进行面硬钎焊的技术。该非专利文献1中所提示的技术中，硬钎焊保持时间内Al向Cu母材中的扩散活化而生成金属间化合物δ相，然后冷却时在Al侧结晶析出金属间化合物θ相，因此暗示接头强度(钎焊强度)下降。此外，专利文献1中提示了制作将Al材与Cu材介以钎料接合而得的钎焊接结构体的情况下，预先对Al材和Cu材中的至少一方的接合位置实施Ni镀覆而形成镀层，然后使用钎料、例如由Al-Si或以Al-Si为主体的合金形成的钎料对Al材与Cu材进行钎焊接的技术。另外，专利文献2中提示了铝或铝合金制的构件与铜或铜合金制的构件的接合方法，其特征在于，在铝(Al)或铝(Al)合金制的构件与铜或铜合金制的构件的接合时，在所述铜或铜合金制的构件的接合面形成由银(Ag)形成的金属层，使用Al-Si类的合金钎料对该金属层与所述铝(Al)或铝(Al)合金制的构件的接合面进行硬钎焊，形成残存的所述金属层、残存的所述金属层和存在生成Al-Ag的金属间化合物的区域的反应层，该反应层通过所述钎料、银(Ag)和铝(Al)的反应构成，使得其中存在向该基体相呈网眼状生成的所述Al-Ag的金属间化合物。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开昭56-109157专利文献2:日本专利第3917503号非专利文献非专利文献1:《轻金属熔接》，40卷(2002)9号，13-20页。专利技术的概要专利技术所要解决的技术问题另外，非专利文献1中，对Al-Cu硬钎焊接头的破坏方式进行了详细考察，最终断裂位置的主要部分不是θ相和δ相这2种不同的金属间化合物间的界面，而是θ相内部。同时，同一非专利文献1中的结论是在铝构件与铜构件的硬钎焊接合时，必然伴随钎料的熔融凝固，因此理论上难以将金属间化合物层的生成控制在接头强度的提高所需的程度。此外，同一专利文献1中所提示的技术中，采用真空硬钎焊，因此存在生产性效率低、成本高的缺点。另外，专利文献1中所提示的技术中，需要预先对Al材和Cu材中的至少一方的接合位置实施Ni镀覆而形成镀层，专利文献2中所提示的技术中，必须使用高价的银(Ag)作为嵌入材料，可能会成本高，工序也繁琐。因此，希望开发出既确保稳定的硬钎焊品质又不会导致成本上升的对铝合金构件与铜合金构件进行面硬钎焊的技术。本专利技术是为了解决这样的课题而提出的方案，其目的在于提供通过单层型钎焊片将铝合金构件与铜合金构件在惰性气体气氛中于无助焊剂的情况下进行面硬钎焊时，抑制金属间化合物层的生长，保持铝合金构件与铜合金构件间的热导率高的同时，钎焊强度(剪切力)良好的进行面硬钎焊的技术。解决技术问题所采用的技术方案为了实现该目的，本专利技术的铝合金构件与铜合金构件的面硬钎焊方法是使用由具有包含Si:1.0～12质量％、Mg:0.1～5.0质量％且其余部分由Al和无法避免的杂质形成的成分组成的厚15～200μm的钎料形成的单层钎焊片对铝合金构件与铜合金构件进行面硬钎焊的方法，其特征在于，以将所述钎焊片夹于铝合金构件与铜合金构件之间面接触的状态，在惰性气体气氛下，将硬钎焊温度保持于510～550℃并施加0.6MPa以上的面压的同时，于无助焊剂的情况下对铝合金构件与铜合金构件进行硬钎焊。作为所述钎料所含的无法避免的杂质的Cu、Mn、Zn分别较好是低于1.0质量％。此外，所述钎料较好是厚度为15～150μm，更好是厚度为15～100μm。另外，作为被面硬钎焊的铝合金构件，较好是至少固相线温度在520℃以上。作为铝合金构件，更好是固相线温度在550℃以上。作为铝合金构件，进一步更好是向AA1000系那样固相线温度在600℃以上。另外，所述硬钎焊温度较好是510～550℃。另外，面硬钎焊时的所述硬钎焊温度的保持时间较好是在2分钟以上，特别好是在5分钟以上。另外，较好是面硬钎焊时的所述惰性气体为氮气，特别好是所述惰性气体的氧浓度在500ppm以下。专利技术的效果如果采用由本专利技术提供的铝合金构件与铜合金构件的面硬钎焊方法，则将铝合金构件与铜合金构件在惰性气体气氛中于无助焊剂的情况下且在铝合金构件与铜合金构件之间施加特定的面压进行面硬钎焊。因此，可抑制在铝合金构件与铜合金构件间容易发生的空隙缺陷等，因而可进行品质稳定的面硬钎焊。如果采用上述面硬钎焊方法，则可在惰性气体气氛中进行硬钎焊，能够采用基于连续炉的生产方式，因此与基于间歇炉的真空硬钎焊的情况相比，生产效率高，且使用单层型钎焊片，因此作为整体可实现低成本化。此外，由于在铝合金构件与铜合金构件间施加0.6MPa以上的面压进行面硬钎焊，因此插入铝合金构件与铜合金构件间的钎料如果熔融，则高效地从铝合金构件与铜合金构件间被排出。因此，特别是可抑制Al侧的θ相等的金属间化合物的生成，能够减小金属间化合物层的厚度，可在保持铝合金构件与铜合金构件间的热导率高的同时，进行钎焊强度(剪切力)良好的面硬钎焊。附图的简单说明图1是对倒T字试验片的形状进行说明的图。图2是对金属组织观察用试验片、热导率测定用试验片的形状进行说明的图。图3是对剪切试验方法进行说明的概念图。图4是对加压式硬钎焊试验夹具进行说明的概念图。图是对金属间化合物层的厚度测定进行说明的照片。图6是表示硬钎焊时的施加压力对化合物层厚度的影响的图。图7是表示化合物层厚度对剪切强度的影响的图。图8是表示化合物层厚度对热导率的影响的图。图9是表示施加压力0.2MPa时的剖面金属组织的照片。图10是表示施加压力0.6MPa时的剖面金属组织的照片。图11是表示硬钎焊温度和保持时间的影响的图。图12是表示钎料中的Mg添加量的影响的图。图13是表示钎料中的Si添加量的影响的图。图14是表示钎料中的杂质含量的影响的图。图15是表示钎料的厚度的影响的图。图16是表示硬钎焊气氛中的氧浓度的影响的图。实施专利技术的方式通常，进行面硬钎焊时，向接合的铝合金构件与铜合金构件之间插入钎料进行硬钎焊加热，因此必然伴随钎料的熔融凝固。即，硬钎焊后，只要铝合金构件与铜合金构件之间残存钎料，也难以将金属间化合物层的生成控制在接头强度的提高所需的程度。因此，硬钎焊制品的品质容易产生偏差。此外，即使在像专利文献1中所提示的那样对Al材本文档来自技高网...

【技术保护点】
铝合金构件与铜合金构件的面硬钎焊方法，它是使用单层钎焊片对铝合金构件与铜合金构件进行面硬钎焊的方法，所述单层钎焊片由具有包含Si:1.0～12质量％、Mg:0.1～5.0质量％且其余部分由Al和无法避免的杂质形成的成分组成且厚15～200μm的钎料形成，其特征在于，以将所述钎焊片夹于铝合金构件与铜合金构件之间面接触的状态，在惰性气体气氛下，将硬钎焊温度保持于510～550℃并施加0.6MPa以上的面压的同时，于无助焊剂的情况下对铝合金构件与铜合金构件进行面硬钎焊。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.19 JP 2012-0091071.铝合金构件与铜合金构件的面硬钎焊方法，它是使用单层钎焊片对铝合金构件与铜合金构件进行面硬钎焊的方法，所述单层钎焊片由具有包含Si:1.0～12质量％、Mg:0.1～5.0质量％且其余部分由Al和无法避免的杂质形成的成分组成且厚15～200μm的钎料形成，其特征在于，以将所述单层钎焊片夹于铝合金构件与铜合金构件之间面接触的状态，在连续炉内一边流通氧浓度在10ppm以下的工业用氮气，一边将硬钎焊温度保持于510～550℃并施加1.0MPa以上的面压的同时，于无助焊剂的情况下对铝合金构件与铜合金构件进行面硬钎焊，由此能将熔融的钎料从铝合金构件与铜合金构件间高效排出，将钎焊后的接合界面的铝侧的金属间化合物层的厚度变薄。2.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：小久保贵训，堀久司，富樫亮介，
申请(专利权)人：日本轻金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP