[发明专利]铝合金材料的接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及以铝合金材料为一方的被接合构件、以铝合金材料和纯铝材料中的任一种为另一方的被接合构件，将这两个被接合构件接合的方法。

背景技术

对于金属制构件的接合方法，一直以来采用各种方法。在非专利文献1中，金属的接合方法大致被分为材质接合法、化学接合法和机械接合法。铝合金材料的接合也使用它们当中的任一种方法。

材质接合法是通过金属结合将被接合构件彼此牢固接合的方法。通过适当进行，能够提高接合部的可靠性。具体地说，可分为熔融并接合的焊接法；扩散接合法、摩擦接合法、压接法等固相接合法；钎焊等液相-固相反应接合法；等。材质接合法如上所述通过金属结合来实现牢固接合。其中，作为液相-固相反应接合法的钎焊由于在炉中将被接合构件全体加热来进行接合，因此能够同时进行多点接合。发挥这样的优点的钎焊多适用于汽车用热交换器、散热片等接合位置多且以窄的间隔接合的产品的接合中。

化学接合法是使用所谓的粘接剂的接合方法。与材质接合法不同，不需要在高温下接合，具有不发生被接合构件本身的变形这样的优点。然而，由于无法得到像金属结合那样的牢固的接合，因此存在接合部的可靠性、热传导性与材质接合法相比差这样的缺点。

对于机械接合法，可以举出铆接、螺栓连接等。与材质接合法、化学接合法相比，能够比较简单地进行接合。此外，能够得到与材质接合法同等以上的接合强度，根据方法，容易反复接合。然而，存在接合部的形状受到限定、不适于需要密闭性的接合等缺点。

对于铝合金材料的接合，一直以来使用焊接法、软钎焊法、硬钎焊法等材质接合法。

焊接法是通过电或者火焰将接合部加热并熔融、合金化而实现接合的方法。在接合部的间隙大的情况、需要接合强度的情况下，接合时使填充材料同时熔融而填充间隙。这样，由于接合部熔融而实现可靠的接合。另一方面，由于将接合部熔融并接合，因此有如下的情况：接合部附近的形状产生大的变形，金属组织也局部发生大的变化，变成不同组织，而产生局部脆弱化。另外，由于仅需要将接合部局部性地逐渐加热，因此还存在难以同时接合多点等问题。

在软钎焊法、硬钎焊法中，使用熔点比被接合构件低的软钎料、硬钎料，通过电或者火焰进行加热，从而仅使这些软钎料、硬钎料熔融而填充接合部的间隙，从而实现接合。其对点状、线状的连接部的接合有利，软钎料、硬钎料通过在接合凝固时形成称为角焊缝的形状，从而在强度、热传导性等方面能够得到非常高的可靠性。此外，能够不使母材熔融并在短时间内得到牢固接合。特别是NOCOLOK硬钎焊法、真空硬钎焊法等炉中硬钎焊法，其特征在于使用硬钎料和作为被接合构件的包覆铝合金材料的硬钎焊片。对硬钎焊片进行压制加工，组装具有中空结构的层叠型热交换器，在炉中加热，从而能够制造接合位置多且具有复杂的形状的热交换器。另一方面，在硬钎焊、软钎焊时，由于液相流动，因此还存在微细的流路等被钎料填埋的情况。此外，通过使用硬钎焊片，具有能够容易向接合部均匀地供给钎料的优点，另一方面，由于硬钎焊片的制造复杂，因此要求降低成本、改善供应性。进而，还存在在接合面侧的切削等加工的自由度受损等问题。

扩散接合法、摩擦接合法等固相接合法是原则上不伴随被接合构件的熔融的接合方法。

扩散接合法是使母材彼此密合，基本上在母材的熔点以下加压至不产生塑性变形的程度，利用在接合面间产生的原子的扩散，而实现接合的方法。在该接合方法中，不伴随被接合构件的变形，能够同时进行多点接合、面接合。因此，能够进行具有微细的形状的被接合构件的接合。然而，由于利用扩散现象，因此对接合需要与焊接、硬钎焊等相比长的时间。通常由于为30分钟左右，因此需要在规定温度保持30分钟以上的时间。此外，由于接合需要加压，因此无法避免接合操作的复杂化、成本增加。进而，在铝合金材料的情况下，由于在其表面上存在稳定且牢固的氧化皮膜，由此扩散受到阻碍，因而难以适用固相扩散接合。在使用被接合构件中含有0.5～1.0质量％左右的Mg的铝合金材料的情况下，通过Mg的还原作用而氧化皮膜被破坏，能够比较容易地进行接合，在使用其他铝合金材料时，需要将接合面的氧化皮膜除去的清洁化处理，存在需要氩离子冲击、辉光放电、赋予超声波等特殊的工序等问题。