ろう付け方法、ろう材およびろう材の製造方法
【課題】接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑な場合であっても、当該二つの部材を確実にろう付けすることが可能なろう付け方法を提供することを課題とし、さらには、このようなろう付け方法に好適に使用される取り扱いが容易なろう材およびその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】接合すべき二つの部材１，２の突合面１１，２１間にフラックスを内包する粒状のろう材３を配置したうえで加熱することで、部材１，２をろう付けする。
【解決手段】接合すべき二つの部材１，２の突合面１１，２１間にフラックスを内包する粒状のろう材３を配置したうえで加熱することで、部材１，２をろう付けする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう付け方法、ろう材およびろう材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製やセラミックス製の部材をろう付けする際に使用されるろう材は、接合すべき部材の用途や形状等に応じて、板状、線状、粉状の形態で使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、一対の面材間にハニカムコアを配置してなるサンドイッチパネルをろう付けにより製造する際に、面材とハニカムコアとの間に板状のろう材を介設する事例が紹介されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、二つの棒材をＴ字状に接合する際に、一方の棒材の周囲にリング状に成形された線状のろう材を配置する事例が紹介されている。
【０００５】
なお、前記したろう付け方法においては、ろう材にフラックスを付着させておき、部材表面に存在する酸化皮膜を加熱時に除去するのが一般的である。フラックスを付着させる方法としては、例えば、粉末状のフラックスを吹き付ける方法や、水に溶いてスラリー状にしたフラックスを塗布する方法が一般的である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１３８０４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８３９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、板状のろう材を使用するろう付け方法においては、接合すべき部材の形状が複雑である場合に対応できないという問題がある。
【０００８】
また、線状（リング状）のろう材を利用するろう付け方法においては、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑である場合に、線状のろう材を配置できないか、あるいは、著しく困難になる場合がある。
【０００９】
さらに、粉状のろう材を利用する方法においては、ろう材が飛散し易いので、ろう材の取り扱いが難しいという問題がある。
【００１０】
加えて、前記した従来のろう付け方法においては、フラックスを付着させる作業に手間と時間とを要するという問題もあり、さらには、突合面の形状が複雑である場合には、フラックスが突合面全体に行き渡らない虞もある。
【００１１】
そこで、本発明は、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑な場合であっても、当該二つの部材を確実にろう付けすることが可能なろう付け方法を提供することを課題とし、さらには、このようなろう付け方法に好適に使用される取り扱いが容易なろう材およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を解決する本発明に係るろう付け方法は、接合すべき二つの部材の間にフラックスを内包する粒状のろう材を配置したうえで加熱するものである。なお、接合すべき二つの部材を突き合わせて前記両部材間に空間を形成し、当該空間にフラックスを内包する粒状のろう材を装填したうえで加熱するというろう付け方法でも、前記した課題を解決することができ、さらには、接合すべき二つの部材を突き合わせて突合せ部分の上部に沿って凹部を形成し、当該凹部にフラックスを内包する粒状のろう材を載置したうえで加熱するというろう付け方法でも、前記した課題を解決することができる。
【００１３】
このようなろう付け方法によると、接合すべき二つの部材の間にろう材がピンポイントで配置されることになるため、ろう材が無駄になることはない。また、ろう材が粒状を呈していることから、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑な場合であっても、確実に配置することが可能となり、ひいては、二つの部材を確実にろう付けすることが可能となる。さらに、ろう材にフラックスを内包させているため、フラックスを突合面等に付着させる作業が不要になるとともに、フラックスが突合面全体に行き渡らないという不具合が発生することもない。
【００１４】
二つの部材を突き合わせた際に前記両部材間に空間が形成される場合には、少なくとも一方の前記部材に、前記空間に至る少なくとも一箇所の投入口を形成するとよい。このようにすると、二つの部材を突き合わせて仮組みをした後であっても、両部材間にろう材を配置することが可能となる。
【００１５】
また、前記両部材の突合せ部分に前記空間に至る投入口が形成されるような形状に前記両部材の突合面を成形しておいてもよい。このようにしても、二つの部材を突き合わせて仮組みをした後に、両部材間にろう材を配置することが可能となる。
【００１６】
また、前記空間および前記投入口を、前記両部材の突合面の略全幅に亘って形成すると、ろう材を投入し易くなるとともに、溶融したろう材を突合面の全体に行き渡らせることが可能となる。
【００１７】
また、前記したろう付け方法に好適に使用される本発明に係るろう材は、粒状に成形されたろう材であって、ろうとなる金属からなる中空の外殻と、当該外殻の内部に充填されたフラックスとを有することを特徴とする。
【００１８】
このようなろう材は、その形態が粒状であるが故に、接合すべき二つの部材の間にピンポイントで配置することが可能となり、ひいては、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑な場合であっても、確実に配置することが可能となる。
【００１９】
なお、このようなろう材は、例えば、金属からなる中空の鞘の内部にフラックスを充填してなる線状部材を切断することにより簡単に得ることができる。
【００２０】
外殻の組成は、特に限定されるものではないが、例えば、接合すべき部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金製である場合には、Ａｌ−Ｓｉ系合金のほか、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金を採用することができる。外殻をＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金とすると、三元共晶系合金となるため、二元共晶系合金からなるろう材を用いた場合よりも、融点が低くなる。なお、外殻をＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金とした場合には、フッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスを採用するとよい。
【００２１】
また、Ａｌ−Ｓｉ系合金層にＣｕ層を積層して外殻を構成してもよい。Ａｌ−Ｓｉ系合金層とＣｕ層とに分けて外殻を構成しても、加熱したときに三元共晶系合金となるため、二元共晶系合金のろう材を用いた場合よりも、融点が低くなる。
【００２２】
なお、外殻がＡｌ−Ｓｉ系合金層とＣｕ層とを備えるろう材は、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金層にＣｕ層を積層してなる中空の鞘の内部にフッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスを充填してなる線状部材を切断することにより簡単に得ることができる。
【００２３】
なお、前記したろう材において、前記外殻の外面に非球面部を形成するか、あるいは、前記外殻を扁平状に成形すると、転がり難くなることから、その取り扱いが容易になる。なお、このようなろう材を前記した空間に装填する際には、必要に応じて、振動を与える等するとよい。
【００２４】
また、前記したろう材において、前記外殻の外面を球面状に成形すると、転がり易くなることから、例えば、接合すべき二つの部材を突き合わせた際に形成された空間に装填する場合に好適である。特に、接合すべき二つの部材を突き合わせた際に形成された空間が狭小である場合や複雑な形状である場合であっても、当該空間に確実に装填することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係るろう付け方法によると、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑な場合であっても、当該二つの部材を確実にろう付けすることが可能となる。
【００２６】
また、本発明に係るろう材は、その取り扱いが容易であり、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑な場合であっても、これを確実に配置することが可能となる。
【００２７】
本発明に係るろう材の製造方法によると、取り扱いが容易な粒状のろう材を簡単に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るろう付け方法は、図１に示すように、接合すべき二つの部材１，２の突合面１１，２１の間にフラックスを内包する粒状のろう材３を配置したうえで加熱することで、部材１，２を接合するものである（図１の（ｃ）参照）。
【００３０】
より詳細には、まず、図１の（ａ）に示すように、接合すべき二つの部材１，２のうちの一方（本実施形態では部材２）を下側に位置させ、その上端面（すなわち、突合面２１）が略水平になるように保持する。次に、部材２の突合面２１の上面に粒状のろう材３を所定数だけ配置したうえで、図１の（ｂ）に示すように、ろう材３上に他方の部材１を載置し、部材１の突合面１１と部材２の突合面２１とでろう材３を挟持する。そして、仮組みされた状態の部材１，２を炉の中に入れて全体を加熱するか、あるいは、トーチを用いて突合せ部分（接合部分）のみを加熱してろう材３を溶融させ、その後冷却すれば、図１の（ｃ）に示すように、部材１，２が溶融したろう材３ａにより接合される。
【００３１】
このようなろう付け方法によると、接合すべき二つの部材１，２の間に所定数のろう材３がピンポイントで配置されることになるため、ろう材３が無駄になることはない。また、ろう材３が粒状を呈していることから、接合すべき二つの部材１，２の突合面１１，２１の面積が小さい場合や突合面１１，２１の形状が複雑な場合であっても、確実に配置することが可能となり、ひいては、二つの部材１，２を確実にろう付けすることが可能となる。さらに、ろう材３にフラックスを内包させているため、突合面１１，２１にフラックスを付着させる作業が不要になるとともに、フラックスが突合面１１，２１全体に行き渡らないという不具合が発生することもない。
【００３２】
なお、このようなろう付け方法を実施するに際しては、部材１，２の組成（材質）に特に制限はなく、アルミニウム、鉄、銅その他の金属（合金を含む）のほか、セラミックなどであってもよい。また、部材１，２の形状にも特に制限はない。なお、「ろう」となる外殻３１およびフラックス３２の組成は、部材１，２の組成（材質）に対して適切なものを選定することは言うまでもない。
【００３３】
また、加熱温度や加熱時間は、部材１，２の組成、寸法、形状、ろう材３の組成などに応じて設定すればよい。
【００３４】
加熱する際には、部材１，２を互いに近接する方向（図１の（ｂ）において上下方向）に押圧するとよい。部材１，２を上下に仮組みした状態で加熱する場合には、例えば、上側にある部材１に図示せぬ錘を載置して押圧すればよい。なお、部材１の自重が期待できる場合には、図示せぬ錘を省略することもできる。
【００３５】
なお、図１に示す部材１，２の突合面１１，２１は、平坦（平面）に成形されているが、例えば、図２の（ａ）に示すように、突合面１１，２１の少なくとも一方に、ろう材３を保持する窪み１１ａ，２１ａを形成してもよい。このようにすると、ろう材３が転がりやすい形状であっても、これを確実に保持することが可能となるので、作業性が向上する（図２の（ｂ）参照）。また、窪み１１ａ，２１ａに溶融したろう材３ａが入り込むので（図２の（ｃ）および（ｄ）参照）、接合部においてずれせん断に対する抵抗力が大きくなる。
【００３６】
ろう材３は、フラックスを内包するものであれば、その形態は特に問わないが、例えば、図３に示すように、金属からなる中空の外殻３１と、この外殻３１の内部に充填されたフラックス３２とを備えているものを使用することができる。
【００３７】
外殻３１は、その外面が球面状に成形されている。外殻３１は、フラックス３２を実質的に完全に覆っていることが望ましいが、フラックス３２が流出しない程度であれば、その一部が開口していてもよい。外殻３１を構成する金属（合金）は、その融点が部材１，２の融点よりも低く、「ろう」として適切なものであれば特に制限はないが、例えば、部材１，２がアルミニウム製またはアルミニウム合金製である場合には、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金を用いることができる。
【００３８】
なお、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金で外殻３１を構成する場合の組成は、融点が５２５℃である三元共晶組成（Ｃｕ：２６．７質量％、Ｓｉ：５．３質量％）に近似するものであることが望ましい。具体的には、Ｃｕ（銅）を２２〜３７質量％、Ｓｉ（珪素）を３〜１２質量％含み、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避的不純物であるＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金で外殻３１を構成することが望ましい。ＳｉおよびＣｕの比率が前記した数値範囲にあれば、５３０〜５６０℃という低い温度範囲でのろう付けが可能となるので、部材１，２がＡｌ−Ｓｉ系合金（４０００系合金）で構成される鋳造製品であっても、これをろう付けすることが可能となる。
【００３９】
フラックス３２は、外殻３１および部材１，２の表面に形成されている酸化皮膜を除去するとともに、新たな酸化皮膜が形成されるのを防止することができるものであれば、その組成や形態に特に制限はないが、外殻３１がＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金である場合には、ＫＦ−ＡｌＦ3系の錯体からなるフッ化カリウム系の非腐食性フラックスにＣｓＦ（フッ化セシウム）を含有させたものを使用することができる。フラックス３２中に占めるＣｓＦの割合は、コスト的には少ないほど有利であるが、１０モル％に満たないとフラックス３２の融点を下げる効果が不十分となり、５３０〜５６０℃でのろう付けが困難になるので、フラックス３２中のＣｓＦの割合は、１０モル％以上とすることが望ましい。なお、フラックス３２の形態は、粉状であることが望ましいが、これに限定されることはなく、ペースト状のものであっても差し支えない。
【００４０】
ろう材３は、図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、外殻３１と同一組成の金属からなる中空の鞘３３の内部に粉末状のフラックス３２を充填してなる線状部材３’（所謂コアードワイヤ）を一対の切断金型４，４を用いて切断することにより、簡単に製造することができる。線状部材３’に対するフラックス３２の充填率は、特に限定されるものではないが、従来のコアードワイヤの充填率と同程度の２０〜４０％であれば充分である。なお、線状部材３’は、適宜な厚さに圧延されたＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ合金板を丸棒に巻き付けて管状に成形し、その一方の端部を潰すなどして閉塞したうえで、他方の端部から粉状のフラックス３２を充填し、その後、他方の端部を潰すなどして閉塞することで得ることができる。なお、ろう材３の大きさに特に制限はないが、通常の線状部材（コアードワイヤ）３’の直径が１〜２．５ｍｍ程度であることから、これを切断して形成した場合には、直径１〜２．５ｍｍ程度に成形することができる。
【００４１】
切断金型４の突合面の形状は、外殻３１（図３参照）の形状に合わせて成形すればよい。本実施形態では、一度に複数のろう材３を製造できるように、各切断金型４の突合面に複数の半球部４１，４１，…が連設されているが、各半球部４１は、外殻３１の外面が球面状となるように、半球面に成形されている。
【００４２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るろう付け方法を、図５の（ａ）〜（ｃ）を参照して詳細に説明する。なお、ろう材３の形態は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４３】
第２の実施形態に係るろう付け方法は、接合すべき二つの部材１，２を突き合わせて部材１，２の突合面１１，２１間に空間Ｖ（図５の（ｂ）参照）を形成し、この空間Ｖにフラックスを内包する粒状のろう材３を装填したうえで加熱することで（図５の（ｃ）参照）、部材１，２を接合するものである。
【００４４】
本実施形態においては、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、部材１，２の突合面１１，２１が、部材１，２の突合せ部分に空間Ｖおよび空間Ｖに至る投入口Ｅが形成されるような形状に成形されている。つまり、本実施形態においては、部材１，２の突合面１１，２１のそれぞれに、突き合わせた際に空間Ｖとなる窪み部Ｖ１と、投入口Ｅとなる溝部Ｅ１とが形成されており（図５の（ａ）参照）、部材１，２を突き合わせた際に、その突合せ部分に空間Ｖと投入口Ｅとが形成され（図５の（ｂ）参照）、ろう材３は、部材１，２を突き合わせた後に、投入口Ｅを介して空間Ｖに投入される。なお、投入口Ｅは、加熱したときにろう材３から放出されるガス（不純物）を排出するための排出口としても機能する。
【００４５】
なお、このようなろう付け方法を実施するに際しては、部材１，２の組成（材質）に特に制限はなく、「ろう」となる外殻３１およびフラックス３２の組成を適正に選定すれば、アルミニウム、鉄、銅その他の金属（合金を含む）のほか、セラミックなどであってもよい。また、部材１，２の形状にも特に制限はない。
【００４６】
また、加熱温度や加熱時間は、部材１，２の組成、寸法、形状、ろう材３の組成などに応じて設定すればよい。
【００４７】
なお、仮組みされた状態の部材１，２の全体もしくは突合せ部分（接合部分）を所定温度まで昇温すると、ろう材３の外殻３１（図３参照）を構成する金属およびフラックス３２（図３参照）が空間Ｖの内部で溶融し、溶融した金属およびフラックス３２は、毛細管現象によって空間Ｖの周囲の突合面１１，２１間に浸透していく。
【００４８】
このようなろう付け方法によると、接合すべき二つの部材１，２の間に所定量のろう材３がピンポイントで配置されることになるため、ろう材３が無駄になることはない。また、ろう材３が粒状を呈していることから、接合すべき二つの部材１，２の突合面１１，２１の面積が小さい場合や突合面１１，２１の形状が複雑な場合であっても、確実に配置することが可能となり、ひいては、二つの部材１，２を確実にろう付けすることが可能となる。
【００４９】
また、部材１，２の突合せ部分に空間Ｖに至る投入口Ｅが形成されるので、部材１，２を突き合わせて仮組みをした後であっても、部材１，２の間にろう材３を配置することが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態においては、ろう材３が転がり易い球状を呈していることから、ろう材３を確実に狭小な空間Ｖに装填することができる。
【００５１】
なお、図５においては、部材１，２の突合面１１，２１のそれぞれに、空間Ｖとなる窪み部Ｖ１を形成したが、これに限定されることはなく、図６に示すように、一方の部材（図６では部材１）の突合面のみに空間Ｖとなる窪み部Ｖ１を、形成してもよい。
【００５２】
なお、図６では、部材１の突合面１１が凹面になっており、部材２の突合面２１が凸面となっているが、このような場合には、凹面である部材１の突合面１１の底部に窪み部Ｖ１を形成し、部材１の突合面１１を下に向けた状態で凸面である部材２の突合面２１と突き合わせ、かかる状態を保持しつつ加熱するとよい。このようにすると、空間Ｖの内部で溶融したろう材３が、突合面１１，２１間に浸透し易くなる。
【００５３】
なお、図５においては、部材１，２の突合面１１，２１のそれぞれに、投入口Ｅとなる溝部Ｅ１を形成したが、これに限定されることはなく、図示は省略するが、投入口Ｅとなる溝部を、一方の部材（部材１，２のどちらでもよい）の突合面のみに形成してもよい。
【００５４】
また、図５においては、部材１，２を突き合わせた際に投入口Ｅが形成される構成を例示したが、これに限定されることはなく、図６に示すように、一方の部材１の一面から空間Ｖとなる窪み部Ｖ１に至る貫通孔Ｅ２を形成しておき、これを投入口Ｅとしてもよい。
【００５５】
また、図５においては、部材１，２の突合面１１，２１の略中央に空間Ｖが形成される構成を例示したが、これに限定されることはなく、図７に示すように、空間Ｖが、部材１，２の突合面１１，２１の略全幅に亘って形成されるものであってもよい。このようにすると、溶融したろう材３を突合面１１，２１の全体に行き渡らせることが可能となる。
【００５６】
また、図５においては、部材１，２の突合せ部分に管路状の投入口Ｅが形成される場合を例示したが、これに限定されることはなく、図７に示すように、上面視して長方形（長孔状）を呈する投入口Ｅが、部材１，２の突合面１１，２１の略全幅に亘って形成されるものであってもよい。このようにすると、ろう材３を投入し易くなる。
【００５７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係るろう付け方法を、図８の（ａ）〜（ｃ）を参照して詳細に説明する。なお、ろう材３の形態は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００５８】
第３の実施形態に係るろう付け方法は、接合すべき二つの部材１，２を突き合わせて突合せ部分の上部に沿って凹部Ｄを形成し（図８の（ｂ）参照）、この凹部Ｄにフラックスを内包する粒状のろう材３を載置したうえで加熱することで（図８の（ｃ）参照）、部材１，２を接合するものである。
【００５９】
本実施形態においては、部材１，２の突合面１１，２１のそれぞれに、突き合わせた際に凹部Ｄとなる段部Ｄ１が形成されており、部材１，２を突き合わせた際に、その突合せ部分に凹部Ｄが形成される。
【００６０】
なお、このようなろう付け方法を実施するに際しては、「ろう」となる外殻３１およびフラックス３２の組成を適正に選定すれば、部材１，２の材質（組成）に特に制限はなく、アルミニウム、鉄、銅その他の金属（合金を含む）のほか、セラミックなどであってもよい。また、部材１，２の形状にも特に制限はない。
【００６１】
また、加熱温度や加熱時間は、部材１，２の組成、寸法、形状、ろう材３の組成などに応じて設定すればよい。
【００６２】
なお、仮組みされた状態の部材１，２の全体もしくは突合せ部分（接合部分）を所定温度に加熱すると、ろう材３の外殻３１を構成する金属およびフラックス３２が凹部Ｄの内部で溶融し、溶融した金属およびフラックス３２は、毛細管現象によって突合面１１，２１間に浸透していく。なお、加熱する際に凹部Ｄの両端を塞いでおくと、溶融したろう材３が突合面１１，２１間に浸透し易くなる。
【００６３】
このようなろう付け方法によると、接合すべき二つの部材１，２の間にろう材３がピンポイントで配置されることになるため、ろう材３が無駄になることはない。また、ろう材３が粒状を呈していることから、接合すべき二つの部材１，２の突合面１１，２１の面積が小さい場合や突合面１１，２１の形状が複雑な場合であっても、確実に配置することが可能となり、ひいては、二つの部材１，２を確実にろう付けすることが可能となる。さらに、ろう材３にフラックス３２を内包させているため、フラックス３２を付着させる作業が不要になるとともに、フラックス３２が行き渡らないという不具合が発生することもない。
【００６４】
また、部材１，２の突合せ部分に凹部Ｄが形成されるので、部材１，２を突き合わせて仮組みをした後であっても、部材１，２の間にろう材３を配置することが可能となる。
【００６５】
なお、図８においては、部材１，２の突合面１１，２１のそれぞれに、凹部Ｄとなる段部Ｄ１を形成したが、これに限定されることはなく、図示は省略するが、凹部Ｄとなる段部Ｄ１を、一方の部材の突合面のみに形成してもよい。
【００６６】
また、図８においては、凹部Ｄが、部材１，２の一方の端縁から他方の端縁まで連続して形成される構成を例示したが、これに限定されることはなく、例えば、図示は省略するが、部材１，２の略中央のみに凹部が形成される構成であってもよいし、部材１，２の突合せ部分の上部に沿って複数の凹部が断続的に形成される構成であっても差し支えない。
【００６７】
（ろう材の変形例１）
前記した各実施形態においては、ろう材３の外殻３１が一種類の合金で構成されている場合を例示したが、このほか、図９に示すろう材５の外殻５１のように、積層された複数種類の合金で構成されているものであってもよい。
【００６８】
より詳細には、例えば、接合すべき部材１，２（図１参照）がアルミニウム製またはアルミニウム合金製である場合には、Ａｌ−Ｓｉ系合金層５１ａにＣｕ層５１ｂを積層してなる中空の外殻５１と、この外殻５１の内部に充填されたフラックス５２とでろう材５を構成するとよい。なお、外殻５１は、加熱前にはＡｌ−Ｓｉ系合金層５１ａとＣｕ層５１ｂとに分かれているが、加熱時に溶融してＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金になるので、ＳｉおよびＣｕの比率が前記した数値範囲（Ｃｕを２２〜３７質量％、Ｓｉを３〜１２質量％）にあれば、５３０〜５６０℃の低い温度範囲でのろう付けが可能となり、部材１，２がＡｌ−Ｓｉ系合金で構成される鋳造製品であっても、これをろう付けすることが可能となる。なお、フラックス５２は、フッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスであることが望ましい。
【００６９】
ろう材５は、例えば、図示は省略するが、Ａｌ−Ｓｉ系合金層にＣｕ層を積層してなる中空の鞘の内部に粉末状のフラックスを充填してなる線状部材を切断することにより簡単に製造することができる。
【００７０】
なお、線状部材は、Ａｌ−Ｓｉ系合金板とＣｕ板を積層して圧延することで得られた板状のクラッド材を丸棒に巻き付けて管状に成形したうえで、その一方の端部を潰すなどして閉塞し、その後、他方の端部から粉状のフラックスを充填し、他方の端部を潰すなどして閉塞することで製造することができる。ここで、Ａｌ−Ｓｉ系合金板としては、Ｓｉ含有量が５〜１５質量％の範囲にあるＪＩＳ４０００系合金板（例えば、Ａ４３４３、Ａ４０４５、Ａ４０４７、４Ｎ４３、４Ｎ４５など）を用いることができる。また、Ｃｕの比重が８．９でＡｌ−Ｓｉ系合金の比重が２．７であるから、クラッド材の断面積に対するＣｕ板の断面積を８〜１５％とすれば、鞘（外殻５１）の質量に対するＣｕ層の質量が、２２〜３７質量％となる。
【００７１】
なお、図４に示すろう材５では、外側をＡｌ−Ｓｉ系合金層５１ａとし、内側をＣｕ層５１ｂとしたが、内側をＡｌ−Ｓｉ系合金層５１ａとし、外側をＣｕ層５１ｂとしてもよい。また、図示は省略するが、Ａｌ−Ｓｉ系合金層の両側にＣｕ層を設けて三層構造としてもよいし、Ｃｕ層の両側にＡｌ−Ｓｉ系合金層を設けて三層構造としてもよい。Ａｌ−Ｓｉ系合金層５１ａとＣｕ層５１ｂとにより「ろう」となる外殻５１を形成すると、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金で外殻を形成したものと比較して成形が容易になる。
【００７２】
（ろう材の変形例２）
接合すべき部材１，２（図１参照）がアルミニウム製またはアルミニウム合金製である場合であっても、固層温度が比較的高い純アルミニウム系（１０００系）、Ａｌ−Ｍｎ系（３０００系）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系（６０００系）、Ｍｇ添加量の少ないＡｌ−Ｍｇ系（５０００系）である場合には、ろう材３の外殻３１として、Ａｌ−Ｓｉ系合金（ＪＩＳ４０００系合金）を使用することもできる。
【００７３】
なお、外殻３１がＡｌ−Ｓｉ系合金である場合には、フラックス３２として、ＮａＣｌ−ＫＣｌ−ＬｉＣｌ系のアルカリ金属塩を主成分とし、これにＮａＦ、ＫＦおよびＡｌＦ3などのフッ化物あるいはＺｎＣｌ2を少量添加してなるものや、フッ化物を主成分としたもの（フッ化物系非腐食性フラックス）などを使用することができる。
【００７４】
（ろう材の変形例３）
前記した各実施形態においては、ろう材３の外殻３１の外面を転がり易い球状に成形したが、その用途によっては、転がり難い形状に成形してもよい。例えば、図１０に示すろう材６のように、外殻６１を扁平状（タブレット状）に成形すると、ろう材６が転がり難くなることから、その取り扱いが容易になる。このようなろう材６は、例えば、球形のろう材を押し潰して平坦な面を形成することにより得ることができる。なお、ろう材６を前記した空間Ｖ（図５参照）に装填する際には、必要に応じて、振動を与えるとよい。
【００７５】
（ろう材の変形例４）
また、図１１に示すろう材７のように、外殻７１の外面に非球面部７１ａを形成してもよい。このようなろう材７も、転がり難くなることから、その取り扱いが容易になる。なお、ろう材７は、例えば、図１１の（ｂ）に示すように、中空の鞘７３の内部にフラックス７２を充填してなる線状部材７’を押し潰しつつ切断することで簡単に得ることができる。なお、非球面部７１ａの形態は、図示のものに限定されることはなく、突起状や鍔状の形態であってもよい。
【００７６】
（その他）
なお、ろう材の外殻およびフラックスの組成は、前記した各実施形態で例示したものに限らず、接合すべき部材１，２の材質（組成）に合わせて変更しても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るろう付け方法を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す斜視図、（ｂ）は二つの部材を突き合わせた状態を示す側断面図、（ｃ）はろう付け後の状態を示す側断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るろう付け方法の変形例を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す側断面図、（ｂ）は二つの部材を突き合わせた状態を示す側断面図、（ｃ）はろう付け後の状態を示す側断面図、（ｄ）は（ｃ）の部分拡大図である。
【図３】本発明に係るろう材を示す断面図である。
【図４】ろう材の製造方法を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るろう付け方法を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す斜視図、（ｂ）は二つの部材を突き合わせた状態を示す斜視図、（ｃ）は空間内にろう材を装填した状態を示す側断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るろう付け方法の変形例を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す斜視図、（ｂ）は空間内にろう材を装填した状態を示す側断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るろう付け方法のさらに他の変形例を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す斜視図、（ｂ）は二つの部材を突き合わせた状態を示す斜視図、（ｃ）は空間内にろう材を装填した状態を示す側断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るろう付け方法を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す斜視図、（ｂ）は二つの部材を突き合わせた状態を示す斜視図、（ｃ）は凹部にろう材を載置した状態を示す側断面図である。
【図９】本発明に係るろう材の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明に係るろう材のさらに他の変形例を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は本発明に係るろう材のさらに他の変形例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示すろう材の製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７８】
１，２ 部材
１１，２１ 突合面
３，５，６，７ ろう材
３’ 線状部材
３１，５１，６１，７１ 外殻
３２，５２，７２ フラックス
３３，７３ 鞘
５１ａ Ａｌ−Ｓｉ系合金層
５１ｂ Ｃｕ層
７１ａ 非球面部
Ｖ 空間
Ｅ 投入口
Ｄ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう付け方法、ろう材およびろう材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製やセラミックス製の部材をろう付けする際に使用されるろう材は、接合すべき部材の用途や形状等に応じて、板状、線状、粉状の形態で使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、一対の面材間にハニカムコアを配置してなるサンドイッチパネルをろう付けにより製造する際に、面材とハニカムコアとの間に板状のろう材を介設する事例が紹介されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、二つの棒材をＴ字状に接合する際に、一方の棒材の周囲にリング状に成形された線状のろう材を配置する事例が紹介されている。
【０００５】
なお、前記したろう付け方法においては、ろう材にフラックスを付着させておき、部材表面に存在する酸化皮膜を加熱時に除去するのが一般的である。フラックスを付着させる方法としては、例えば、粉末状のフラックスを吹き付ける方法や、水に溶いてスラリー状にしたフラックスを塗布する方法が一般的である。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１３８０４３号公報
【特許文献２】特開２００４−１８３９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、板状のろう材を使用するろう付け方法においては、接合すべき部材の形状が複雑である場合に対応できないという問題がある。
【０００８】
また、線状（リング状）のろう材を利用するろう付け方法においては、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑である場合に、線状のろう材を配置できないか、あるいは、著しく困難になる場合がある。
【０００９】
さらに、粉状のろう材を利用する方法においては、ろう材が飛散し易いので、ろう材の取り扱いが難しいという問題がある。
【００１０】
加えて、前記した従来のろう付け方法においては、フラックスを付着させる作業に手間と時間とを要するという問題もあり、さらには、突合面の形状が複雑である場合には、フラックスが突合面全体に行き渡らない虞もある。
【００１１】
そこで、本発明は、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑な場合であっても、当該二つの部材を確実にろう付けすることが可能なろう付け方法を提供することを課題とし、さらには、このようなろう付け方法に好適に使用される取り扱いが容易なろう材およびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を解決する本発明に係るろう付け方法は、接合すべき二つの部材の間にフラックスを内包する粒状のろう材を配置したうえで加熱するものである。なお、接合すべき二つの部材を突き合わせて前記両部材間に空間を形成し、当該空間にフラックスを内包する粒状のろう材を装填したうえで加熱するというろう付け方法でも、前記した課題を解決することができ、さらには、接合すべき二つの部材を突き合わせて突合せ部分の上部に沿って凹部を形成し、当該凹部にフラックスを内包する粒状のろう材を載置したうえで加熱するというろう付け方法でも、前記した課題を解決することができる。
【００１３】
このようなろう付け方法によると、接合すべき二つの部材の間にろう材がピンポイントで配置されることになるため、ろう材が無駄になることはない。また、ろう材が粒状を呈していることから、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑な場合であっても、確実に配置することが可能となり、ひいては、二つの部材を確実にろう付けすることが可能となる。さらに、ろう材にフラックスを内包させているため、フラックスを突合面等に付着させる作業が不要になるとともに、フラックスが突合面全体に行き渡らないという不具合が発生することもない。
【００１４】
二つの部材を突き合わせた際に前記両部材間に空間が形成される場合には、少なくとも一方の前記部材に、前記空間に至る少なくとも一箇所の投入口を形成するとよい。このようにすると、二つの部材を突き合わせて仮組みをした後であっても、両部材間にろう材を配置することが可能となる。
【００１５】
また、前記両部材の突合せ部分に前記空間に至る投入口が形成されるような形状に前記両部材の突合面を成形しておいてもよい。このようにしても、二つの部材を突き合わせて仮組みをした後に、両部材間にろう材を配置することが可能となる。
【００１６】
また、前記空間および前記投入口を、前記両部材の突合面の略全幅に亘って形成すると、ろう材を投入し易くなるとともに、溶融したろう材を突合面の全体に行き渡らせることが可能となる。
【００１７】
また、前記したろう付け方法に好適に使用される本発明に係るろう材は、粒状に成形されたろう材であって、ろうとなる金属からなる中空の外殻と、当該外殻の内部に充填されたフラックスとを有することを特徴とする。
【００１８】
このようなろう材は、その形態が粒状であるが故に、接合すべき二つの部材の間にピンポイントで配置することが可能となり、ひいては、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑な場合であっても、確実に配置することが可能となる。
【００１９】
なお、このようなろう材は、例えば、金属からなる中空の鞘の内部にフラックスを充填してなる線状部材を切断することにより簡単に得ることができる。
【００２０】
外殻の組成は、特に限定されるものではないが、例えば、接合すべき部材がアルミニウムまたはアルミニウム合金製である場合には、Ａｌ−Ｓｉ系合金のほか、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金を採用することができる。外殻をＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金とすると、三元共晶系合金となるため、二元共晶系合金からなるろう材を用いた場合よりも、融点が低くなる。なお、外殻をＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金とした場合には、フッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスを採用するとよい。
【００２１】
また、Ａｌ−Ｓｉ系合金層にＣｕ層を積層して外殻を構成してもよい。Ａｌ−Ｓｉ系合金層とＣｕ層とに分けて外殻を構成しても、加熱したときに三元共晶系合金となるため、二元共晶系合金のろう材を用いた場合よりも、融点が低くなる。
【００２２】
なお、外殻がＡｌ−Ｓｉ系合金層とＣｕ層とを備えるろう材は、例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金層にＣｕ層を積層してなる中空の鞘の内部にフッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスを充填してなる線状部材を切断することにより簡単に得ることができる。
【００２３】
なお、前記したろう材において、前記外殻の外面に非球面部を形成するか、あるいは、前記外殻を扁平状に成形すると、転がり難くなることから、その取り扱いが容易になる。なお、このようなろう材を前記した空間に装填する際には、必要に応じて、振動を与える等するとよい。
【００２４】
また、前記したろう材において、前記外殻の外面を球面状に成形すると、転がり易くなることから、例えば、接合すべき二つの部材を突き合わせた際に形成された空間に装填する場合に好適である。特に、接合すべき二つの部材を突き合わせた際に形成された空間が狭小である場合や複雑な形状である場合であっても、当該空間に確実に装填することが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係るろう付け方法によると、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑な場合であっても、当該二つの部材を確実にろう付けすることが可能となる。
【００２６】
また、本発明に係るろう材は、その取り扱いが容易であり、接合すべき二つの部材の突合面の面積が小さい場合や突合面の形状が複雑な場合であっても、これを確実に配置することが可能となる。
【００２７】
本発明に係るろう材の製造方法によると、取り扱いが容易な粒状のろう材を簡単に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係るろう付け方法は、図１に示すように、接合すべき二つの部材１，２の突合面１１，２１の間にフラックスを内包する粒状のろう材３を配置したうえで加熱することで、部材１，２を接合するものである（図１の（ｃ）参照）。
【００３０】
より詳細には、まず、図１の（ａ）に示すように、接合すべき二つの部材１，２のうちの一方（本実施形態では部材２）を下側に位置させ、その上端面（すなわち、突合面２１）が略水平になるように保持する。次に、部材２の突合面２１の上面に粒状のろう材３を所定数だけ配置したうえで、図１の（ｂ）に示すように、ろう材３上に他方の部材１を載置し、部材１の突合面１１と部材２の突合面２１とでろう材３を挟持する。そして、仮組みされた状態の部材１，２を炉の中に入れて全体を加熱するか、あるいは、トーチを用いて突合せ部分（接合部分）のみを加熱してろう材３を溶融させ、その後冷却すれば、図１の（ｃ）に示すように、部材１，２が溶融したろう材３ａにより接合される。
【００３１】
このようなろう付け方法によると、接合すべき二つの部材１，２の間に所定数のろう材３がピンポイントで配置されることになるため、ろう材３が無駄になることはない。また、ろう材３が粒状を呈していることから、接合すべき二つの部材１，２の突合面１１，２１の面積が小さい場合や突合面１１，２１の形状が複雑な場合であっても、確実に配置することが可能となり、ひいては、二つの部材１，２を確実にろう付けすることが可能となる。さらに、ろう材３にフラックスを内包させているため、突合面１１，２１にフラックスを付着させる作業が不要になるとともに、フラックスが突合面１１，２１全体に行き渡らないという不具合が発生することもない。
【００３２】
なお、このようなろう付け方法を実施するに際しては、部材１，２の組成（材質）に特に制限はなく、アルミニウム、鉄、銅その他の金属（合金を含む）のほか、セラミックなどであってもよい。また、部材１，２の形状にも特に制限はない。なお、「ろう」となる外殻３１およびフラックス３２の組成は、部材１，２の組成（材質）に対して適切なものを選定することは言うまでもない。
【００３３】
また、加熱温度や加熱時間は、部材１，２の組成、寸法、形状、ろう材３の組成などに応じて設定すればよい。
【００３４】
加熱する際には、部材１，２を互いに近接する方向（図１の（ｂ）において上下方向）に押圧するとよい。部材１，２を上下に仮組みした状態で加熱する場合には、例えば、上側にある部材１に図示せぬ錘を載置して押圧すればよい。なお、部材１の自重が期待できる場合には、図示せぬ錘を省略することもできる。
【００３５】
なお、図１に示す部材１，２の突合面１１，２１は、平坦（平面）に成形されているが、例えば、図２の（ａ）に示すように、突合面１１，２１の少なくとも一方に、ろう材３を保持する窪み１１ａ，２１ａを形成してもよい。このようにすると、ろう材３が転がりやすい形状であっても、これを確実に保持することが可能となるので、作業性が向上する（図２の（ｂ）参照）。また、窪み１１ａ，２１ａに溶融したろう材３ａが入り込むので（図２の（ｃ）および（ｄ）参照）、接合部においてずれせん断に対する抵抗力が大きくなる。
【００３６】
ろう材３は、フラックスを内包するものであれば、その形態は特に問わないが、例えば、図３に示すように、金属からなる中空の外殻３１と、この外殻３１の内部に充填されたフラックス３２とを備えているものを使用することができる。
【００３７】
外殻３１は、その外面が球面状に成形されている。外殻３１は、フラックス３２を実質的に完全に覆っていることが望ましいが、フラックス３２が流出しない程度であれば、その一部が開口していてもよい。外殻３１を構成する金属（合金）は、その融点が部材１，２の融点よりも低く、「ろう」として適切なものであれば特に制限はないが、例えば、部材１，２がアルミニウム製またはアルミニウム合金製である場合には、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金を用いることができる。
【００３８】
なお、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金で外殻３１を構成する場合の組成は、融点が５２５℃である三元共晶組成（Ｃｕ：２６．７質量％、Ｓｉ：５．３質量％）に近似するものであることが望ましい。具体的には、Ｃｕ（銅）を２２〜３７質量％、Ｓｉ（珪素）を３〜１２質量％含み、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避的不純物であるＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金で外殻３１を構成することが望ましい。ＳｉおよびＣｕの比率が前記した数値範囲にあれば、５３０〜５６０℃という低い温度範囲でのろう付けが可能となるので、部材１，２がＡｌ−Ｓｉ系合金（４０００系合金）で構成される鋳造製品であっても、これをろう付けすることが可能となる。
【００３９】
フラックス３２は、外殻３１および部材１，２の表面に形成されている酸化皮膜を除去するとともに、新たな酸化皮膜が形成されるのを防止することができるものであれば、その組成や形態に特に制限はないが、外殻３１がＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金である場合には、ＫＦ−ＡｌＦ3系の錯体からなるフッ化カリウム系の非腐食性フラックスにＣｓＦ（フッ化セシウム）を含有させたものを使用することができる。フラックス３２中に占めるＣｓＦの割合は、コスト的には少ないほど有利であるが、１０モル％に満たないとフラックス３２の融点を下げる効果が不十分となり、５３０〜５６０℃でのろう付けが困難になるので、フラックス３２中のＣｓＦの割合は、１０モル％以上とすることが望ましい。なお、フラックス３２の形態は、粉状であることが望ましいが、これに限定されることはなく、ペースト状のものであっても差し支えない。
【００４０】
ろう材３は、図４の（ａ）〜（ｃ）に示すように、外殻３１と同一組成の金属からなる中空の鞘３３の内部に粉末状のフラックス３２を充填してなる線状部材３’（所謂コアードワイヤ）を一対の切断金型４，４を用いて切断することにより、簡単に製造することができる。線状部材３’に対するフラックス３２の充填率は、特に限定されるものではないが、従来のコアードワイヤの充填率と同程度の２０〜４０％であれば充分である。なお、線状部材３’は、適宜な厚さに圧延されたＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ合金板を丸棒に巻き付けて管状に成形し、その一方の端部を潰すなどして閉塞したうえで、他方の端部から粉状のフラックス３２を充填し、その後、他方の端部を潰すなどして閉塞することで得ることができる。なお、ろう材３の大きさに特に制限はないが、通常の線状部材（コアードワイヤ）３’の直径が１〜２．５ｍｍ程度であることから、これを切断して形成した場合には、直径１〜２．５ｍｍ程度に成形することができる。
【００４１】
切断金型４の突合面の形状は、外殻３１（図３参照）の形状に合わせて成形すればよい。本実施形態では、一度に複数のろう材３を製造できるように、各切断金型４の突合面に複数の半球部４１，４１，…が連設されているが、各半球部４１は、外殻３１の外面が球面状となるように、半球面に成形されている。
【００４２】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るろう付け方法を、図５の（ａ）〜（ｃ）を参照して詳細に説明する。なお、ろう材３の形態は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００４３】
第２の実施形態に係るろう付け方法は、接合すべき二つの部材１，２を突き合わせて部材１，２の突合面１１，２１間に空間Ｖ（図５の（ｂ）参照）を形成し、この空間Ｖにフラックスを内包する粒状のろう材３を装填したうえで加熱することで（図５の（ｃ）参照）、部材１，２を接合するものである。
【００４４】
本実施形態においては、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、部材１，２の突合面１１，２１が、部材１，２の突合せ部分に空間Ｖおよび空間Ｖに至る投入口Ｅが形成されるような形状に成形されている。つまり、本実施形態においては、部材１，２の突合面１１，２１のそれぞれに、突き合わせた際に空間Ｖとなる窪み部Ｖ１と、投入口Ｅとなる溝部Ｅ１とが形成されており（図５の（ａ）参照）、部材１，２を突き合わせた際に、その突合せ部分に空間Ｖと投入口Ｅとが形成され（図５の（ｂ）参照）、ろう材３は、部材１，２を突き合わせた後に、投入口Ｅを介して空間Ｖに投入される。なお、投入口Ｅは、加熱したときにろう材３から放出されるガス（不純物）を排出するための排出口としても機能する。
【００４５】
なお、このようなろう付け方法を実施するに際しては、部材１，２の組成（材質）に特に制限はなく、「ろう」となる外殻３１およびフラックス３２の組成を適正に選定すれば、アルミニウム、鉄、銅その他の金属（合金を含む）のほか、セラミックなどであってもよい。また、部材１，２の形状にも特に制限はない。
【００４６】
また、加熱温度や加熱時間は、部材１，２の組成、寸法、形状、ろう材３の組成などに応じて設定すればよい。
【００４７】
なお、仮組みされた状態の部材１，２の全体もしくは突合せ部分（接合部分）を所定温度まで昇温すると、ろう材３の外殻３１（図３参照）を構成する金属およびフラックス３２（図３参照）が空間Ｖの内部で溶融し、溶融した金属およびフラックス３２は、毛細管現象によって空間Ｖの周囲の突合面１１，２１間に浸透していく。
【００４８】
このようなろう付け方法によると、接合すべき二つの部材１，２の間に所定量のろう材３がピンポイントで配置されることになるため、ろう材３が無駄になることはない。また、ろう材３が粒状を呈していることから、接合すべき二つの部材１，２の突合面１１，２１の面積が小さい場合や突合面１１，２１の形状が複雑な場合であっても、確実に配置することが可能となり、ひいては、二つの部材１，２を確実にろう付けすることが可能となる。
【００４９】
また、部材１，２の突合せ部分に空間Ｖに至る投入口Ｅが形成されるので、部材１，２を突き合わせて仮組みをした後であっても、部材１，２の間にろう材３を配置することが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態においては、ろう材３が転がり易い球状を呈していることから、ろう材３を確実に狭小な空間Ｖに装填することができる。
【００５１】
なお、図５においては、部材１，２の突合面１１，２１のそれぞれに、空間Ｖとなる窪み部Ｖ１を形成したが、これに限定されることはなく、図６に示すように、一方の部材（図６では部材１）の突合面のみに空間Ｖとなる窪み部Ｖ１を、形成してもよい。
【００５２】
なお、図６では、部材１の突合面１１が凹面になっており、部材２の突合面２１が凸面となっているが、このような場合には、凹面である部材１の突合面１１の底部に窪み部Ｖ１を形成し、部材１の突合面１１を下に向けた状態で凸面である部材２の突合面２１と突き合わせ、かかる状態を保持しつつ加熱するとよい。このようにすると、空間Ｖの内部で溶融したろう材３が、突合面１１，２１間に浸透し易くなる。
【００５３】
なお、図５においては、部材１，２の突合面１１，２１のそれぞれに、投入口Ｅとなる溝部Ｅ１を形成したが、これに限定されることはなく、図示は省略するが、投入口Ｅとなる溝部を、一方の部材（部材１，２のどちらでもよい）の突合面のみに形成してもよい。
【００５４】
また、図５においては、部材１，２を突き合わせた際に投入口Ｅが形成される構成を例示したが、これに限定されることはなく、図６に示すように、一方の部材１の一面から空間Ｖとなる窪み部Ｖ１に至る貫通孔Ｅ２を形成しておき、これを投入口Ｅとしてもよい。
【００５５】
また、図５においては、部材１，２の突合面１１，２１の略中央に空間Ｖが形成される構成を例示したが、これに限定されることはなく、図７に示すように、空間Ｖが、部材１，２の突合面１１，２１の略全幅に亘って形成されるものであってもよい。このようにすると、溶融したろう材３を突合面１１，２１の全体に行き渡らせることが可能となる。
【００５６】
また、図５においては、部材１，２の突合せ部分に管路状の投入口Ｅが形成される場合を例示したが、これに限定されることはなく、図７に示すように、上面視して長方形（長孔状）を呈する投入口Ｅが、部材１，２の突合面１１，２１の略全幅に亘って形成されるものであってもよい。このようにすると、ろう材３を投入し易くなる。
【００５７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態に係るろう付け方法を、図８の（ａ）〜（ｃ）を参照して詳細に説明する。なお、ろう材３の形態は、第１の実施形態で説明したものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００５８】
第３の実施形態に係るろう付け方法は、接合すべき二つの部材１，２を突き合わせて突合せ部分の上部に沿って凹部Ｄを形成し（図８の（ｂ）参照）、この凹部Ｄにフラックスを内包する粒状のろう材３を載置したうえで加熱することで（図８の（ｃ）参照）、部材１，２を接合するものである。
【００５９】
本実施形態においては、部材１，２の突合面１１，２１のそれぞれに、突き合わせた際に凹部Ｄとなる段部Ｄ１が形成されており、部材１，２を突き合わせた際に、その突合せ部分に凹部Ｄが形成される。
【００６０】
なお、このようなろう付け方法を実施するに際しては、「ろう」となる外殻３１およびフラックス３２の組成を適正に選定すれば、部材１，２の材質（組成）に特に制限はなく、アルミニウム、鉄、銅その他の金属（合金を含む）のほか、セラミックなどであってもよい。また、部材１，２の形状にも特に制限はない。
【００６１】
また、加熱温度や加熱時間は、部材１，２の組成、寸法、形状、ろう材３の組成などに応じて設定すればよい。
【００６２】
なお、仮組みされた状態の部材１，２の全体もしくは突合せ部分（接合部分）を所定温度に加熱すると、ろう材３の外殻３１を構成する金属およびフラックス３２が凹部Ｄの内部で溶融し、溶融した金属およびフラックス３２は、毛細管現象によって突合面１１，２１間に浸透していく。なお、加熱する際に凹部Ｄの両端を塞いでおくと、溶融したろう材３が突合面１１，２１間に浸透し易くなる。
【００６３】
このようなろう付け方法によると、接合すべき二つの部材１，２の間にろう材３がピンポイントで配置されることになるため、ろう材３が無駄になることはない。また、ろう材３が粒状を呈していることから、接合すべき二つの部材１，２の突合面１１，２１の面積が小さい場合や突合面１１，２１の形状が複雑な場合であっても、確実に配置することが可能となり、ひいては、二つの部材１，２を確実にろう付けすることが可能となる。さらに、ろう材３にフラックス３２を内包させているため、フラックス３２を付着させる作業が不要になるとともに、フラックス３２が行き渡らないという不具合が発生することもない。
【００６４】
また、部材１，２の突合せ部分に凹部Ｄが形成されるので、部材１，２を突き合わせて仮組みをした後であっても、部材１，２の間にろう材３を配置することが可能となる。
【００６５】
なお、図８においては、部材１，２の突合面１１，２１のそれぞれに、凹部Ｄとなる段部Ｄ１を形成したが、これに限定されることはなく、図示は省略するが、凹部Ｄとなる段部Ｄ１を、一方の部材の突合面のみに形成してもよい。
【００６６】
また、図８においては、凹部Ｄが、部材１，２の一方の端縁から他方の端縁まで連続して形成される構成を例示したが、これに限定されることはなく、例えば、図示は省略するが、部材１，２の略中央のみに凹部が形成される構成であってもよいし、部材１，２の突合せ部分の上部に沿って複数の凹部が断続的に形成される構成であっても差し支えない。
【００６７】
（ろう材の変形例１）
前記した各実施形態においては、ろう材３の外殻３１が一種類の合金で構成されている場合を例示したが、このほか、図９に示すろう材５の外殻５１のように、積層された複数種類の合金で構成されているものであってもよい。
【００６８】
より詳細には、例えば、接合すべき部材１，２（図１参照）がアルミニウム製またはアルミニウム合金製である場合には、Ａｌ−Ｓｉ系合金層５１ａにＣｕ層５１ｂを積層してなる中空の外殻５１と、この外殻５１の内部に充填されたフラックス５２とでろう材５を構成するとよい。なお、外殻５１は、加熱前にはＡｌ−Ｓｉ系合金層５１ａとＣｕ層５１ｂとに分かれているが、加熱時に溶融してＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金になるので、ＳｉおよびＣｕの比率が前記した数値範囲（Ｃｕを２２〜３７質量％、Ｓｉを３〜１２質量％）にあれば、５３０〜５６０℃の低い温度範囲でのろう付けが可能となり、部材１，２がＡｌ−Ｓｉ系合金で構成される鋳造製品であっても、これをろう付けすることが可能となる。なお、フラックス５２は、フッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスであることが望ましい。
【００６９】
ろう材５は、例えば、図示は省略するが、Ａｌ−Ｓｉ系合金層にＣｕ層を積層してなる中空の鞘の内部に粉末状のフラックスを充填してなる線状部材を切断することにより簡単に製造することができる。
【００７０】
なお、線状部材は、Ａｌ−Ｓｉ系合金板とＣｕ板を積層して圧延することで得られた板状のクラッド材を丸棒に巻き付けて管状に成形したうえで、その一方の端部を潰すなどして閉塞し、その後、他方の端部から粉状のフラックスを充填し、他方の端部を潰すなどして閉塞することで製造することができる。ここで、Ａｌ−Ｓｉ系合金板としては、Ｓｉ含有量が５〜１５質量％の範囲にあるＪＩＳ４０００系合金板（例えば、Ａ４３４３、Ａ４０４５、Ａ４０４７、４Ｎ４３、４Ｎ４５など）を用いることができる。また、Ｃｕの比重が８．９でＡｌ−Ｓｉ系合金の比重が２．７であるから、クラッド材の断面積に対するＣｕ板の断面積を８〜１５％とすれば、鞘（外殻５１）の質量に対するＣｕ層の質量が、２２〜３７質量％となる。
【００７１】
なお、図４に示すろう材５では、外側をＡｌ−Ｓｉ系合金層５１ａとし、内側をＣｕ層５１ｂとしたが、内側をＡｌ−Ｓｉ系合金層５１ａとし、外側をＣｕ層５１ｂとしてもよい。また、図示は省略するが、Ａｌ−Ｓｉ系合金層の両側にＣｕ層を設けて三層構造としてもよいし、Ｃｕ層の両側にＡｌ−Ｓｉ系合金層を設けて三層構造としてもよい。Ａｌ−Ｓｉ系合金層５１ａとＣｕ層５１ｂとにより「ろう」となる外殻５１を形成すると、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金で外殻を形成したものと比較して成形が容易になる。
【００７２】
（ろう材の変形例２）
接合すべき部材１，２（図１参照）がアルミニウム製またはアルミニウム合金製である場合であっても、固層温度が比較的高い純アルミニウム系（１０００系）、Ａｌ−Ｍｎ系（３０００系）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系（６０００系）、Ｍｇ添加量の少ないＡｌ−Ｍｇ系（５０００系）である場合には、ろう材３の外殻３１として、Ａｌ−Ｓｉ系合金（ＪＩＳ４０００系合金）を使用することもできる。
【００７３】
なお、外殻３１がＡｌ−Ｓｉ系合金である場合には、フラックス３２として、ＮａＣｌ−ＫＣｌ−ＬｉＣｌ系のアルカリ金属塩を主成分とし、これにＮａＦ、ＫＦおよびＡｌＦ3などのフッ化物あるいはＺｎＣｌ2を少量添加してなるものや、フッ化物を主成分としたもの（フッ化物系非腐食性フラックス）などを使用することができる。
【００７４】
（ろう材の変形例３）
前記した各実施形態においては、ろう材３の外殻３１の外面を転がり易い球状に成形したが、その用途によっては、転がり難い形状に成形してもよい。例えば、図１０に示すろう材６のように、外殻６１を扁平状（タブレット状）に成形すると、ろう材６が転がり難くなることから、その取り扱いが容易になる。このようなろう材６は、例えば、球形のろう材を押し潰して平坦な面を形成することにより得ることができる。なお、ろう材６を前記した空間Ｖ（図５参照）に装填する際には、必要に応じて、振動を与えるとよい。
【００７５】
（ろう材の変形例４）
また、図１１に示すろう材７のように、外殻７１の外面に非球面部７１ａを形成してもよい。このようなろう材７も、転がり難くなることから、その取り扱いが容易になる。なお、ろう材７は、例えば、図１１の（ｂ）に示すように、中空の鞘７３の内部にフラックス７２を充填してなる線状部材７’を押し潰しつつ切断することで簡単に得ることができる。なお、非球面部７１ａの形態は、図示のものに限定されることはなく、突起状や鍔状の形態であってもよい。
【００７６】
（その他）
なお、ろう材の外殻およびフラックスの組成は、前記した各実施形態で例示したものに限らず、接合すべき部材１，２の材質（組成）に合わせて変更しても差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るろう付け方法を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す斜視図、（ｂ）は二つの部材を突き合わせた状態を示す側断面図、（ｃ）はろう付け後の状態を示す側断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るろう付け方法の変形例を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す側断面図、（ｂ）は二つの部材を突き合わせた状態を示す側断面図、（ｃ）はろう付け後の状態を示す側断面図、（ｄ）は（ｃ）の部分拡大図である。
【図３】本発明に係るろう材を示す断面図である。
【図４】ろう材の製造方法を説明するための模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るろう付け方法を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す斜視図、（ｂ）は二つの部材を突き合わせた状態を示す斜視図、（ｃ）は空間内にろう材を装填した状態を示す側断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るろう付け方法の変形例を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す斜視図、（ｂ）は空間内にろう材を装填した状態を示す側断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るろう付け方法のさらに他の変形例を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す斜視図、（ｂ）は二つの部材を突き合わせた状態を示す斜視図、（ｃ）は空間内にろう材を装填した状態を示す側断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係るろう付け方法を説明するための図であって、（ａ）は二つの部材を突き合わせる前の状態を示す斜視図、（ｂ）は二つの部材を突き合わせた状態を示す斜視図、（ｃ）は凹部にろう材を載置した状態を示す側断面図である。
【図９】本発明に係るろう材の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明に係るろう材のさらに他の変形例を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）は本発明に係るろう材のさらに他の変形例を示す断面図、（ｂ）は（ａ）に示すろう材の製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００７８】
１，２ 部材
１１，２１ 突合面
３，５，６，７ ろう材
３’ 線状部材
３１，５１，６１，７１ 外殻
３２，５２，７２ フラックス
３３，７３ 鞘
５１ａ Ａｌ−Ｓｉ系合金層
５１ｂ Ｃｕ層
７１ａ 非球面部
Ｖ 空間
Ｅ 投入口
Ｄ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合すべき二つの部材の間にフラックスを内包する粒状のろう材を配置したうえで加熱するろう付け方法。
【請求項２】
接合すべき二つの部材を突き合わせて前記両部材間に空間を形成し、当該空間にフラックスを内包する粒状のろう材を装填したうえで加熱するろう付け方法。
【請求項３】
少なくとも一方の前記部材に、前記空間に至る少なくとも一箇所の投入口を形成することを特徴とする請求項２に記載のろう付け方法。
【請求項４】
前記両部材の突合せ部分に前記空間に至る投入口が形成されるような形状に前記両部材の突合面を成形しておくことを特徴とする請求項２に記載のろう付け方法。
【請求項５】
前記空間および前記投入口を、前記両部材の突合面の略全幅に亘って形成することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のろう付け方法。
【請求項６】
接合すべき二つの部材を突き合わせて突合せ部分の上部に沿って凹部を形成し、当該凹部にフラックスを内包する粒状のろう材を載置したうえで加熱するろう付け方法。
【請求項７】
粒状に成形されたろう材であって、
金属からなる中空の外殻と、当該外殻の内部に充填されたフラックスとを有することを特徴とするろう材。
【請求項８】
粒状に成形されたろう材であって、
Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金からなる中空の外殻と、当該外殻の内部に充填されたフッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスとを有することを特徴とするろう材。
【請求項９】
粒状に成形されたろう材であって、
Ａｌ−Ｓｉ系合金層にＣｕ層を積層してなる中空の外殻と、当該外殻の内部に充填されたフッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスとを有することを特徴とするろう材。
【請求項１０】
前記外殻の外面に非球面部が形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載のろう材。
【請求項１１】
前記外殻が扁平状に成形されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載のろう材。
【請求項１２】
前記外殻の外面が球面状に成形されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載のろう材。
【請求項１３】
粒状のろう材を製造する方法であって、
金属からなる中空の鞘の内部にフラックスを充填してなる線状部材を切断して形成することを特徴とするろう材の製造方法。
【請求項１４】
粒状のろう材を製造する方法であって、
Ａｌ−Ｓｉ系合金層にＣｕ層を積層してなる中空の鞘の内部にフッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスを充填してなる線状部材を切断して形成することを特徴とするろう材の製造方法。
【請求項１】
接合すべき二つの部材の間にフラックスを内包する粒状のろう材を配置したうえで加熱するろう付け方法。
【請求項２】
接合すべき二つの部材を突き合わせて前記両部材間に空間を形成し、当該空間にフラックスを内包する粒状のろう材を装填したうえで加熱するろう付け方法。
【請求項３】
少なくとも一方の前記部材に、前記空間に至る少なくとも一箇所の投入口を形成することを特徴とする請求項２に記載のろう付け方法。
【請求項４】
前記両部材の突合せ部分に前記空間に至る投入口が形成されるような形状に前記両部材の突合面を成形しておくことを特徴とする請求項２に記載のろう付け方法。
【請求項５】
前記空間および前記投入口を、前記両部材の突合面の略全幅に亘って形成することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のろう付け方法。
【請求項６】
接合すべき二つの部材を突き合わせて突合せ部分の上部に沿って凹部を形成し、当該凹部にフラックスを内包する粒状のろう材を載置したうえで加熱するろう付け方法。
【請求項７】
粒状に成形されたろう材であって、
金属からなる中空の外殻と、当該外殻の内部に充填されたフラックスとを有することを特徴とするろう材。
【請求項８】
粒状に成形されたろう材であって、
Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金からなる中空の外殻と、当該外殻の内部に充填されたフッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスとを有することを特徴とするろう材。
【請求項９】
粒状に成形されたろう材であって、
Ａｌ−Ｓｉ系合金層にＣｕ層を積層してなる中空の外殻と、当該外殻の内部に充填されたフッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスとを有することを特徴とするろう材。
【請求項１０】
前記外殻の外面に非球面部が形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載のろう材。
【請求項１１】
前記外殻が扁平状に成形されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載のろう材。
【請求項１２】
前記外殻の外面が球面状に成形されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載のろう材。
【請求項１３】
粒状のろう材を製造する方法であって、
金属からなる中空の鞘の内部にフラックスを充填してなる線状部材を切断して形成することを特徴とするろう材の製造方法。
【請求項１４】
粒状のろう材を製造する方法であって、
Ａｌ−Ｓｉ系合金層にＣｕ層を積層してなる中空の鞘の内部にフッ化セシウムを含むフッ化物系の非腐食性フラックスを充填してなる線状部材を切断して形成することを特徴とするろう材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−３２０９２９（Ｐ２００６−３２０９２９Ａ）
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１４５６３２（Ｐ２００５−１４５６３２）
【出願日】平成１７年５月１８日（２００５．５．１８）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【公開日】平成１８年１１月３０日（２００６．１１．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月１８日（２００５．５．１８）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
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