钎料的制作方法

文档序号:3167227阅读:457来源:国知局
专利名称:钎料的制作方法
技术领域
本发明涉及可以进行具有良好的耐腐蚀性及足够的接合强度的钎焊的钎料,特别是涉及适合于不锈钢,钛,钛合金等要求外观装饰性的金属的钎焊的、不会引起结晶组织粗化、可以在低的温度下进行钎焊的钎料。
背景技术
作为可以比较容易地接合金属材料的金属加工技术,钎焊是很早以来就公知的技术。由于现在钎焊也是重要的金属加工技术,所以用于各种各样的工业领域,用于这种钎焊的钎料的种类也是多种多样的。
但是,对于有些金属及其合金,目前还未找到有效的钎料。不锈钢就是其中之一。不锈钢耐腐蚀性高,不容易产生腐蚀,由于具有强的耐酸性及耐热性强等优异特性,所以广泛地用于各种工业领域,同时也用于要求外观装饰性的金属制品(例如手表,眼镜框)。
其中,如财团法人日本标准协会出版的“ステンレスのおはなし”(日本标准协会出版部发行)中所述的,作为用于不锈钢制造的部件(下面称之为“锈钢部件”)的钎料,在现有技术中,已知有Ag基钎料及Ni基钎料。
Ag基钎料,钎料本身的熔点约为800℃至1000℃左右。其中,在800℃以下的温度进行钎焊的钎料,例如有根据JIS标准的BAg-8(熔点780℃),这种钎料也用于不锈钢部件的钎焊。但是,由于这种钎料的耐腐蚀性不好,所以在钎焊后容易引起不锈钢部件的腐蚀,不宜用于钟表、眼镜等要求外观装饰性的金属制品的钎焊。
在Ni基钎料中,例如有根据JIS标准的BNi-2(熔点1000℃)。通常,如果在氢等还原气氛中约800℃以下时,不会引起结晶组织的粗化。但是,由于这种钎料熔点高,超过800℃,当采用这种钎料进行钎焊时,会引起钎焊的不锈钢部件的结晶组织的粗化。因此,在用BNi-2钎焊时,必须通过研磨等将该粗化的组织去掉,然后进行镜面精磨等工艺。此外,在以下的说明中,把作为钎焊的对象的被钎焊部件称之为“母材”,在本发明中,主要是指不锈钢部件。此外令母材为不锈钢时,把这时的“母材的结晶粗化温度”设定在800℃。
另一方面,在特公昭61-10235号公报中,作为适合于不锈钢的钎料,描述了以Cr、Fe、Si、Ni为主要成分的钎料(熔点从1000℃至1200℃),并描述了利用这些钎料在从1050℃至1250℃的温度下进行的钎焊。不过,由于这种钎料的熔点在母材结晶粗化温度以上,所以在钎焊后会引起不锈钢部件的结晶组织粗化。
在不锈钢中,作为其接合方法,除钎焊之外,也广泛采用焊接。焊接从接合强度及耐腐蚀性的观点看没有问题,但在焊接部分会出现高温发热的部位。因此,在超过母材结晶粗化的温度的部位会引起结晶组织的粗化,存在着在进行焊接加工的部分必须进行后加工的缺点。此外,为了将不锈钢部件接合,有在形成焊接用突起处流过电流进行焊接的凸焊焊接的方法。但是,当焊接的部件的结构复杂时,存在着这种凸焊焊接难以均匀地将电流集中到该突起上、很难进行焊接的缺点。
如上所述,在接合不锈钢部件的现有技术中,不存在可以确保良好的耐腐蚀性及足够的接合强度、而且不引起结晶组织粗化、可以在低温度下进行接合的技术。
为了解决上述问题,本发明的目的是在对用于要求外观装饰性的部件的例如像不锈钢这样的金属进行钎焊的钎料中,使之可以在不引起结晶组织粗化的低温下接合,并确保良好的耐腐蚀性及足够的接合强度。
发明的概述根据本发明的钎料,在由金、银、铜以及铝、铋、铟、镓、锗、锑、硅、锡、铅,碲或铊中至少一种以上的元素构成的添加元素为主成分构成的钎料中,上述添加元素的比例总计大于1重量%、不足36重量%,上述金的比例不足80重量%,上述银的比例不足42重量%。
上述钎料,添加元素的比例合计可以在约2重量%以上、约35重量%以下。
此外,上述钎料的上述金的比例可以大于34重量%,银的比例可以大于5重量%。优选地,银的比例在约6重量%以上、约41重量%以下。
进而,更优选地,上述金的比例约在47重量%以上、约64重量%以下,银的比例约在6重量%以上、约20重量%以下。
本发明提供一种在以金、银、铜及锗为主成分构成的钎料中,上述锗的比例大于4重量%、不足24重量%,上述金的比例大于34重量%,上述银的比例不足41重量%的钎料。
该钎料,上述锗的比例可以在约5重量%以上、约23重量%以下。
此外,金的比例可以约在35重量%以上、约80重量%以下,银的比例可以约在5重量%以上、约在40重量%以下,锗的比例可以约在10重量%以上、约在19重量%以下。进而,优选地,银的比例约在6重量%以上、约在40重量%以下。
本发明提供一种金、银、铜及硅为主成分构成的钎料,其特征为,上述硅的比例大于0.9重量%、不足19重量%,上述金的比例大于40重量%,上述银的比例大于4重量%、不足37重量%。
这种钎料,硅的比例可以在约1重量%以上、约18重量%以下。此外,金的比例可以在约41重量%以上、约79重量%以下,银的比例可以在约5重量%以上、约36重量%以下。
本发明提供一种金、银及铜和锗、硅及锡中至少一种以上的元素为主成分构成的钎料,上述锗、硅及锡的比例总计大于1重量%、不足35重量%,上述金的比例不足80重量%、上述银的比例不足42重量%。
这种钎料,锗、硅及锡的比例总计可以约在2重量%以上、约在34重量%以下。此外,金的比例约在47重量%以上、约在64重量%以下,银的比例约在6重量%以上、约在20重量%以下。
本发明提供一种钎料,由金、银、铜、钯以及铝、铋、镓、锗、铟、锑、硅、锡、铅、碲或铊中至少一种以上的元素构成的添加元素为主成分构成,上述添加元素的比例总计大于1重量%、不足38重量%,上述金的比例不足82重量%,上述钯的比例不足34重量%,上述银的比例不足47重量%。
上述钎料,钯的比例最好是在约33重量%以下。
此外,上述钎料优选上述金的比例大于33重量%,上述银的比例大于4重量%。进而,金的比例可以约为51重量%以上、约56重量%以下,银的比例约为5重量%以上、约20重量%以下。
并且,本发明提供一种钎料,由金、银、铜和钯以及铝、铋、镓、锗、铟、锑、硅、锡、铅、碲或铊中至少一种以上的元素构成的第一添加元素及锂或锰至少一种元素构成的第二添加元素为主成分构成,上述第一添加元素的比例总计大于1重量%、不足38重量%,上述的金的比例不足78重量%,上述第二添加元素的比例总计不足3重量%,上述钯的比例不足32重量%,上述银的比例不足48重量%。
优选这种钎料的第一添加元素的比例合计在约2重量%以上、37重量%以下。
此外,优选地,这种钎料中金的比例大于33重量%,银的比例大于5重量%。进而,优选地,金的比例约34重量%以上、约77重量%以下,银的比例在6重量%以上、47重量%以下。
进而,本发明提供一种钎料,由金、银、铜、钯以及镍和铝、铋、镓、锗、铟、锑、硅、锡、铅、碲或铊中至少一种以上的元素构成的第一添加元素及锂或锰的至少一种元素构成的第二添加元素为主成分构成,上述第一添加元素的比例总计大于1重量%、不足35重量%,上述金的比例不足74重量%,上述第二添加元素的比例总计不足3重量%,上述钯的比例不足31重量%,上述镍的比例不足16重量%,上述银的比例不足47重量%。
这种钎料优选第一添加元素的比例总计约2重量%以上、约34重量%以下。此外,可以是金的比例大于35重量%,银的比例大于6重量%。进而,最好是金的比例约在36重量%以上、约73重量%以下,银的比例在约7重量%以上、约46重量%以下。
进而,本发明提供一种钎料,在以金、银、铜、钯和锗为主成分构成的钎料中,上述锗的比例大于4重量%、不足26重量%,上述金的比例大于28重量%、不足76重量%,上述钯的比例不足36重量%,上述银的比例不足51重量%。
这种钎料可以是锗的比例约为5重量%以上、约25重量%以下。此外,可以是上述金的比例约在29重量%以上、约在75重量%以下,上述银的比例约在5重量%以上、约在50重量%以下。
此外,本发明提供一种钎料,在以金、银、铜、钯及硅为主成分构成的钎料中,上述硅的比例大于0.9重量%、不足17重量%,上述金的比例大于30重量%、不足72重量%,上述钯的比例不足38重量%,上述银的比例大于2重量%、不足34重量%。
这种钎料,硅的比例可以在约1重量%以上、约16重量%以下。此外,优选地,上述金的比例约为40重量%以上、约为71重量%以下,上述银的比例约为3重量%以上、约在32重量%以下,上述钯的比例约为5重量%以上、约为37重量%以下。
进而,本发明提供一种钎料,在金、银、铜和钯及锗、硅和锡的至少一种以上的元素为主成分构成的钎料中,上述锗、硅及锡的比例总计大于1重量%、不足38重量%,上述金的比例不足83重量%,上述钯比例不足35重量%,上述银的比例不足49重量%。
这种钎料,优选地,锗、硅及锡的比例总计约为2重量%以上、约37重量%以下。此外,更优选地,金的比例约在53重量%以上、56重量%以下,银的比例在约5重量%以上、约18重量%以下。
并且,本发明在以金、银、铜、钯及镍和锗、硅及锡中至少一种以上的元素为主成分构成的钎料中,优选地,上述锗、硅及锡的比例总计大于1重量%、不足37重量%,上述金的比例不足74重量%,上述钯的比例不足27重量%,上述镍的比例不足18重量%,上述银的比例不足47重量%。
此外,锗、硅及锡的比例总计可以在约2重量%以上,约36重量%以下。更优选地,金的比例约在52重量%以上、约54重量%以下,银的比例约5重量%以上、约19重量%以下。
附图的简单说明

图1是表示把四个端杆部接合到表壳主体上的表壳的立体图。
图2是表示把四个端杆部接合到表壳主体上之前的表壳主体与四个端杆部的分解立体图。
图3是表示把两个不锈钢板重合成+字形的金属部件的平面图。
图4是图3的4-4线的剖面图。
图5是将图1所示的端杆部在包含弹簧杆孔的平面处剖开的剖面图。
图6是Ag-Au的二元系状态图,其中,横轴表示Au相对于的Ag的比例,纵轴表示熔点。
图7是Cu-Au二元系状态图,其中,横轴表示Au相对于Cu的比例,纵轴表示熔点。
图8是Ag-Cu二元系状态图,横轴表示Cu相对于Ag的比例,纵轴表示熔点。
图9是Au-Ge二元系状态图,横轴表示Ge相对于Au的比例,纵轴表示熔点。
图10是Au-Si二元系状态图,横轴为Si对Au的比例,纵轴表示熔点。
图11是Au-Sn二元系状态图,横轴表示Sn相对于Au的比例,纵轴表示熔点。
图12是Ag-Ge二元系状态图,横轴表示Ag相对于Ge的比例,纵轴表示熔点。
图13是Cu-Ge二元系状态图,横轴表示Cu相对于Ge的比例,纵轴表示熔点。
图14是Si-Ag二元系状态图,横轴是Ag相对于Si的比例,纵轴表示熔点。
图15是Ag-Sn二元系状态图,横轴表示Sn相对于Ag的比例,纵轴表示熔点。
图16是Ge-Pd二元系状态图,横轴表示Pd相对于Ge的比例,纵轴表示熔点。
实施发明的最佳形式下面,利用附图详细说明实施根据本发明的钎料的最佳形式。
首先,说明作为根据本发明的第一种钎料的Au-Ag-Cu系钎料。Au-Ag-Cu系钎料是由金(Au)及与Au完全固溶的金属以及由金属或半导体元素构成的添加元素为主成分构成的。在本实施形式中,作为与Au完全固溶的金属,采用银(Ag)和铜(Cu)。对于添加元素,采用铝(Al),铋(Bi),镓(Ga),锗(Ge),铟(In),锑(Sb),硅(Si),锡(Sn),铅(Pb),碲(Te)或铊(Tl)中至少一种以上的元素。这种Au-Ag-Cu系钎料按以下方式制作。首先,根据所需组成称量Au,Ag,Cu以及添加元素,利用真空熔化法将这些金属熔化,制成合金。然后,将该合金在氩(Ar)气氛中加工成厚度约60μm的细长箔状(带状)。
然后,对于这种Au-Ag-Cu系钎料,在适当改变Au、Ag、Cu的比例(重量%)的同时,适当改变构成添加元素的各种元素的种类及组分比例(重量%),准备表1所示的实施例1-1~1-12的12种样品,和如表2所示的比较例1-1~1-8八种样品,共计20种样品。这时,准备添加元素为Si,Te,Bi中的一种时以及两种以上时的样品。在下面所述的情况下,添加两种以上添加元素。
Si及In(实施例1-2,1-7~1-9及比较例1-5,1-6)Ge,Al及Sb(实施例1-3);Ge,In及Ga(实施例1-4)Bi,Sn及Te(实施例1-5)Pb,Si及Tl(实施例1-6及比较例1-3)Al,In及Te(比较例1-4)Ge及Sb(实施例1-10~1-12及比较例1-7,1-8)
此外,为了研究所准备的各样品的特性,以不锈钢部件作为母材,将其材质定为SUS316L,进行钎焊。各样品的特性选为表1及表2所示的a)至f)六个项目,即a)熔点(℃),b)钎焊温度(℃),c)相对于SUS316L的浸润性,d)SUS316L的结晶粗化,e)接合强度(MPa),f)耐腐蚀性。在各个样品中,将认为适合于达到本发明的目的的样品作为实施例,将用于和各实施例进行比较的样品作为比较例。此外,e)接合强度及f)耐腐蚀性,通过进行下面的试验加以确认。
(钎料的接合强度试验及耐腐蚀性试验)钎料的接合强度及耐腐蚀性试验,制成图3所示的金属部件17进行。该金属部件17按以下方式制作。首先,将长度约25mm×宽度约5mm×厚度约1mm的两块SUS316L构成的不锈钢板15、16重合成十字形,在该不锈钢板15、16接触的交叉部18上夹持钎料19。采用上述20种样品作为这种钎料19。然后,用图中未示出的夹具固定该交叉部18后,在氢气还原气氛中分别在表1、表2所示的各个钎焊温度下加热10分钟后,急剧冷却。这样,用各样品制成20个金属部件17。
然后,如图4所示,利用图中未示出的夹具对不锈钢板15、16进行厚度方向a,b的拉伸试验,测定接合强度。对于金属部件17的各个样品,根据ISO3370规定的CASS试验确定其耐腐蚀性。
此外,对于比较用的钎料19,使用现有技术中已知的钎料中的Ni基钎料(Ni82.45重量%,Cr7重量%,B3重量%,Si4.5重量%,Fe3重量%,C0.05重量%),以及Ag基钎料(Ag58重量%,Cu32重量%,Pd10重量%),分别按照前面所述的要点制作金属部件17,进行接合强度与耐腐蚀性试验。其结果如表3所示。表3中,元素符号的下标表示构成钎料的各元素的组成比例。例如比较例1-10的钎料为Ag58重量%,Cu32重量%,Pd10重量%。
如表3所示,现有技术的钎料,其熔点超过800℃。与此相反,如表1所示,实施例1-1~1-12的钎料,熔点全部在800℃以下,相应地,其钎焊温度也在800℃以下。但是,如表2所示,在比较例1-1~1-4及1-6中,熔点超过800℃,钎焊温度也超过800℃(熔点超过800℃时,所有样品均会引起SUS316L的结晶粗化)。对SUS316L的浸润性,实施例1-1~1-12的全部样品都获得良好的结果,但比较例1-1~1-7仅停留在尚可的水平上,不是十分令人满意。此外,现有技术的钎料的每一个(比较例1-9,1-10)以及比较例1-1~1-4和1-6中都发生SUS316L的结晶组织粗化。与此相对照的是,实施例1-1~1-12均未发生结晶组织的粗化。接合强度最低为590MPa,均优于现有技术的钎料。耐腐蚀性方面,除比较例1-8之外,实施例1-1~1-12及其它比较例均表现出良好的结果。
从表1~表3所示的结果可以看出,为了成为达到本发明的目的的钎料,Au-Ag-Cu系钎料中,必要的Au、Ag、Cu的比例以及添加元素的种类和比例如下所示。
首先,Au-Ag-Cu系钎料,为了成为达到本发明的目的的钎料,其熔点要在母材的结晶粗化的温度以下,必须能够在不引起母材的结晶组织粗化的低温下进行接合(下面称之为“骶温接合”)。当将母材设定为不锈钢部件时,由于其结晶粗化的温度被设定为800℃,所以钎料的熔点必须在800℃以下(下面将这一条件称作“条件A”)。
实施例1-1~1-12的各个样品满足该条件A,但比较例1-1~1-4和1-6不满足条件A。由于比较例1-1~1-4及1-6与实施例1-1~1-12中,Au、Ag、Cu各自的比例存在着共同的范围,所以很难仅靠Au、Ag、Cu的各自的比例指定条件A。
另一方面,如比较例1-1~1-4所示,当添加元素的比例总计不超过1重量%时,达到36重量%时,熔点超过800℃,不能满足条件A。但是,如实施例1-1~1-12所示,满足条件A的全部样品,其添加元素的比例总计均大于1重量%、不足36重量%。从而,为了满足条件A,添加元素的比例总计必须大于1重量%、不足36重量%。关于这一点,特别是可以从实施例1-1~1-12所示的数值看出,优选地,添加元素的比例总计约为2重量%以上、约35重量%以下。此外,即使当添加元素的总比例在该范围之内,如比较例1-6所示,当Au的比例为80重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。与此相反,如实施例1-1~1-12所示,如果Au的比例不足80重量%时,每一种样品都满足条件A。从而,为了满足条件A,Au的比例应不足80重量%,优选地,在约79重量%以下。
其次,Au-Ag-Cu系钎料为了成为达到本发明的目的的钎料,其耐腐蚀性必须很好(下面称之为“条件B”)。观察表1、表2的各个样品,耐腐蚀性不足的样品只有比较例1-8,其它的样品都很好。该比较例1-8所示的样品,Ag的比例为42重量%,其它的样品Ag的比例不足42重量%,从而,如果Ag的比例不足42重量%的话,满足条件B。
同时,为了成为达到本发明的目的的钎料,Au-Ag-Cu系钎料必须确保足够的接合强度(下面称之为“条件C”)。从表1、表2中可以看出,同时满足上述条件A、B的样品,接合强度最低为590MPa,均表现出优于现有技术的钎料(比较例1-9,1-10)的良好的强度值。从而,满足上述条件A、B的样品均满足条件C。
进而,如比较例1-5所示,在Au的比例为34重量%时,以及如比较例1-7所示,Ag的比例为5重量%时,对不锈钢的浸润性不足。从而,即使在同时满足上述条件A、B时,优选地,Au的比例大于34重量%,Ag的比例大于5重量%。此外,在Ag的比例大于5重量%时,特别是Ag的比例在约6重量%以上、约41重量%以下的范围内时,钎料的颜色中Ag的银白色比例变大,接近于不锈钢的颜色。从而,在用这种钎料进行不锈钢部件的接合时,由于可以使利用钎焊接合的部分变得不太显眼,从而特别适合于进行对要求外观装饰性的部件(例如后面所述的表壳)的接合。
特别是考虑到实施例1-10,1-11的样品对不锈钢的浸润性更好时,优选地,除上述条件之外,Au的比例及Ag的比例还满足以下条件。
Au的比例约在47重量%以上、约64重量%以下Ag的比例约在6重量%以上、约20重量%以下当Ag的比例在6重量%以上、20重量%以下时,成为对不锈钢浸润性在其表面上扩展得特别广的非常好的钎料。
如上所述,Au-Ag-Cu系钎料,添加元素及Au存在着满足条件A的范围,并且,如果Ag处于满足条件B的范围内的话,可以进行低温接合,并且可以进行母材的结晶组织不会粗化的接合。在这种情况下,由于不锈钢部件保持着接合前的表面状态,所以成为比现有技术的钎料(Ni基钎料,Ag基钎料)更为理想的钎料。此外,可以确保良好的耐腐蚀性,接合强度也比现有技术的钎料更好,可以获得足够的强度。因此,当Au-Ag-Cu系钎料满足这些条件时,成为全部满足可进行低温接合、具有良好的耐腐蚀性并确保足够的接合强度三个必要条件的钎料。这种钎料,作为通过钎焊不锈钢部件(例如后面将要描述的表壳2)进行加工制造时的钎料,成为十分理想的钎料。进而,如果Au及Ag同时满足上述条件的话,对不锈钢的浸润性会更好,成为更理想的钎料。
下面参照图6~图11所示的合金的二元体系状态图详细说明以上述特定比例构成的Au-Ag-Cu系的钎料成为达到本发明的目的钎料的原因。图6是Ag-Au二元体系状态图,横轴表示Au相对于Ag的比例,纵轴表示熔点,图7是Cu-Au的二元体系状态图,横轴表示Au对Cu的比例,纵轴表示熔点,图8是Ag-Cu二元体系状态图,横轴表示Cu对Ag的比例,纵轴表示熔点。图9是Au-Ge的二元体系状态图,横轴表示Ge对Au的比例,纵轴表示熔点,图10是Au-Si的二元体系状态图,横轴表示Si对Au的比例,纵轴表示熔点,图11是Au-Sn二元体系状态图,横轴表示Sn对Au的比例,纵轴表示熔点。每一个状态图在下述文献1中分别有详细说明。
文献1Binary Alloy Phase Diagrams volume 1,volume2American Society for Metals Metals Park,Ohio,44073如图6所示,Ag与Au合金,随着Au的比例的减少,熔点从约1064℃逐渐降低。当Au的比例变为零时,熔点最低变成961℃左右。
Cu与Au的合金,如图7所示,随着Au的比例的降低,熔点约从1064℃开始逐渐降低。当Au的比例约为80重量%附近时,熔点最低,约为889℃,然后上升,当Au的比例为零时,熔点变为约1084℃。
此外,Ag与Cu的合金,如图8所示,随着Cu的比例降低,熔点从1084℃逐渐下降。在Cu的比例约为28重量%(Ag的比例约为72重量%)时,熔点最低约为780℃。这时,Ag与Cu合金成为共晶组成,熔点大幅度下降。将变成这种共晶组成的状态作为“Ag-Cu的共晶”。
Au-Ag-Cu系钎料,相对于Au、Ag、Cu加入添加元素。这些添加元素分别相对于Au的比例达到某一值时,具有与Au一起形成的合金的熔点大幅度下降的共晶点。下面将这种共晶点称之为“添加元素的共晶”(添加元素(例如Ge)有时与Ag成为共晶组成)。
下面,对这种添加元素的共晶,Au-Ge、Au-Si、Au-Sn三种情况为例参照图9~图11的合金的二元体系状态图进行详细说明。
如图9所示,Au与Ge的合金随着Ge的比例的减少,熔点从938℃开始逐渐下降。然后,在Ge的比例约为12.5重量%(Au的比例约为87.5重量%)时,熔点变成最低,约为361℃,之后,熔点上升到约1064℃。Au与Ge合金的熔点变成最低的状态时,成为形成共晶的组成(共晶组成)。将这种成为共晶组成的状态作为“Au-Ge的共晶”。
如图10所示,Au与Si的合金随着Si的比例减少,熔点从约1414℃逐渐降低。然后,在Si的比例约为3.2重量%(Au的比例约96.8重量%)时,熔点变成最低,约363℃,以后,上升到约1064℃。Au与Si的合金在熔点成为最低状态时,成为共晶组成。将这种共晶组成的状态作为“Au-Si的共晶”。
Au与Sn的合金如图11所示,随着Sn的比例增加,熔点从约1064℃逐渐下降。同时,在Sn的比例变成约为20重量%(Au的比例约80重量%)时,熔点降低到约278℃,之后,上升到约419℃,之后再次下降。Au与Sn的合金熔点下降到约278℃时,变成共晶组成。将变成这种共晶组成的状态作为“Au-Sn的共晶”。
如Au-Ge、Au-Si、Au-Sn三种合金中的任一个成为共晶组成时熔点大幅下降那样,Au与各添加元素的合金具有分别成为共晶组成时,熔点大幅度下降的性质。由此可以看出,Au-Ag-Cu系的钎料成为达到本发明的目的的钎料,可以认为是和上述Ag-Cu的共晶一起可以利用该添加元素的共晶的特定的组成时的情况。但是,Ag、Cu是与Au完全固溶的金属,成为与Au置换的形式。因此,当Ag、Cu的比例不适当时,存在着Au与添加元素的比例脱离共晶组成的危险。当出现这种情况时,不能像预期的那样通过与添加元素形成共晶而引起的熔点下降,也难以形成均匀的固溶体。
从这一点来看,对于构成Au-Ag-Cu系的钎料的Au、Ag、Cu及添加元素的各自的比例,为了获得作为本发明的目的的钎料,存在着必要的范围,可以认为,从实验结果求出的上述范围分别是优选的范围。
综上所述,根据本发明的Au-Ag-Cu系钎料,在满足所有下面所述的条件1)~3)时,与Ag-Cu的共晶一起,利用Au与添加元素的共晶,构成可进行低温接合、接合强度及耐腐蚀性都十分好的钎料。在这种情况下,作为母材的不锈钢部件,由于不会引起结晶组织的粗化,表面维持在接合前的状态,所以可以进行无损于外观装饰性的接合。
条件1)添加元素的至少一种以上的比例总计在大于1重量%、不足36重量%的范围内条件2)Au的比例不足80重量%条件3)Ag的比例不足42重量%此外,在这种结构中,在满足下述条件4)时,Au-Ag-Cu系钎料对不锈钢的浸润性良好。
条件4)Au的比例大于34重量%、Ag的比例大于5重量%除上述条件之外,再满足下述条件5)时,钎料的颜色中Ag的银白色成色高,接近于不锈钢的颜色。
条件5)Ag的比例约为6重量%以上、约41重量%以下进而,在满足下述条件6)及7)时,可以进一步增强对不锈钢的浸润性。
条件6)Au的比例约为47重量%以上、约为64重量%以下条件7)Ag的比例约为6重量%以上、约20重量%以下。
下面接着说明作为根据本发明的第二种钎料的Au-Ag-Cu-Ge系钎料。这种钎料以Au、Ag、Cu、Ge四种元素为主成分构成,是将上述第一种钎料的添加元素仅指定为Ge一种。这种钎料其元素与第一种钎料不同,但利用和第一种钎料相同的方法制作。
对于这种Au-Ag-Cu-Ge系钎料,适当改变Au、Ag、Cu及Ge的比例(重量%),准备如表4所示的实施例2-1~2-10十种样品和比较例2-1~2-7七种样品,共计十七种样品。为了研究所准备的各个样品的特性,将材料为SUS316L的不锈钢部件作为母材进行钎焊,研究各样品的a)熔点,c)对SUS316L的浸润性两项特性。对于其它四项b)钎焊温度,d)SUS316L的结晶粗化,e)接合强度,f)耐腐蚀性,对实施例2-8,2-9及比较例2-6,2-7四种样品进行研究。其结果示于表5。此外,“实施例”与“比较例”的含义与第一种钎料一样。e)接合强度,f)耐腐蚀性按照与第一种钎料相同的方法确定。
如表4所示,实施例2-1~2-10的样品,熔点最高为780℃(实施例2-4),全部在800℃以下。然而,比较例2-1~2-3,熔点超过800℃。实施例2-1~2-10的样品对不锈钢SUS316L的浸润性全部获得良好的结果,除比较例2-6之外,比较例2-1~2-5及2-7仅仅尚可,不是十分理想。此外,如表5所示,钎焊温度除比较例2-7超过800℃之外,全部不足800℃。在比较例2-7中,发生SUS316L的结晶粗化,其它样品不产生这一问题。接合强度最低为840MPa,全部样品均优于现有技术的钎料。耐腐蚀性除比较例2-6之外,每种样品都显示出良好的结果。
Au-Ag-Cu-Ge系钎料和第一种钎料一样,必须满足上述条件A、B、C三个条件,从表4及表5的结果看出,为满足这三个条件所需的条件如下。
关于条件A)由于在比较例2-1~2-3及实施例2-1~2-10中,Ag、Cu各自的比例存在着共同的范围,所以仅由Ag、Cu各自的比例难以指定条件A。
其次,如比较例2-1~2-3所示,当Ge的比例不超过4重量%、以及达到24重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。然而,如实施例2-1~2-10所示,满足条件A的样品全部都是Ge的比例大于4重量%、不足24重量%。从而,为了满足条件A,Ge的比例必须大于4重量%、不足24重量%。关于这一点,特别是从实施例2-1~2-10所示的数值可以看出,优选地,Ge的比例约为5重量%以上、约为23重量%以下。然而,即使Ge的比例处于这一范围内,如比较例2-3所示,Au的比例达到34重量%时,熔点也超过800℃,不满足条件A。与此相反,如实施例2-1~2-10所示,如果Au的比例大于34重量%的话,熔点低于800℃,满足条件A。从而,为了满足条件A,Au的比例应大于34重量%,优选地在约35重量%以上。
关于条件B)耐腐蚀性不足的样品只有比较例2-6,其它样品都很好。该比较例2-6中,Ag的比例达到41重量%,其它样品的Ag的比例不足41重量%。从而,如果Ag的比例不足41重量%,满足条件B。
关于条件C)同时满足上述条件A、B的样品,接合强度最低为880MPa,均表现出优于现有技术钎料的数值。从而,如果同时满足上述条件A、B,就满足条件C。
进而,在满足条件A、B的样品中,如实施例2-4~2-10所示,如果全部满足以下条件,对不锈钢的浸润性特别好。
Au的比例约为35重量%以上、约为80重量%以下Ag的比例约为5重量%以上、约为40重量%以下Ge的比例约10重量%以上、约19重量%以下特别是,如果Ag的比例约在6重量%以上,约40重量%以下的范围内,钎料的颜色接近银白色,不锈钢部件进行钎焊的部分不是很显眼。
如上所述,Au-Ag-Cu-Ge系钎料,如果Ge及Au分别处于满足条件A的范围内,Ag处于满足条件B的上述范围内,成为全部满足可以进行低温接合、具有良好的耐腐蚀性、足够的接合强度三个条件的钎料。进而,如果Au、Ag、Ge分别处于对不锈钢有良好的浸润性的范围内的话,该钎料对不锈钢的浸润性良好。在这种情况下,由于钎料在大范围内扩展到不锈钢部件的表面上,所以,成为易于进行接合作业的更为理想的钎料。
下面,与上述图8、图9一起参照图12及图13所示的合金的二元系状态图详细说明用上述特定比例构成的Au-Ag-Cu-Ge系钎料成为达到本发明的目的的钎料的原因。
图12是Ag-Ge的二元系的状态图,横轴表示Ag对Ge的比例,纵轴表示熔点,图13是Cu-Ge二元系的状态图,横轴表示Cu对Ge的比例,纵轴表示熔点,在上述文献1中,分别有详细说明。
Ag与Ge的合金,如图12所示,随着Ag的比例的增加,熔点从938℃左右开始逐渐降低。然后,当Ag的比例达到约84重量%时(Ge的比例约为16重量%),熔点最低,变成651℃左右,然后,熔点上升,直到约961℃。当Ag与Ge合金成为共晶组成时,熔点大幅度下降。将成为这种共晶组成的状态作为“Ag-Ge的共晶”。
Cu与Ge的合金,如图13所示,随着Cu的比例的增加,熔点从约938℃逐渐降低。然后,当Cu的比例达到约60.4重量%(Ge的比例约为39.6重量%)时,熔点最低,变为644℃,然后上升,当Cu的比例为100时,熔点约为1084℃。Cu与Ge合金在熔点达到最低的这种状态时,成为共晶组成。将成为这种共晶组成的状态作为“Cu-Ge的共晶”。
第二种钎料,由于在Au-Ag-Cu中加入Ge,所以和第一种钎料一样,可以认为是利用Ag-Cu的共晶的组成。此外,如图9、图12及图13所示,当Ge相对于Au、Ag、Cu的比例达到某一值时,与Au、Ag、Cu形成共晶。并且,Au-Ge合金、Ag-Ge合金及Cu-Ge合金,当变成形成上述Au-Ge共晶,Ag-Ge共晶,Cu-Ge共晶的共晶组成时,熔点降低。然而,由于所添加的Ag和Cu成为与Au置换的形式,当它们的量不适当时,有可能偏离共晶组成。第二种钎料,当成为利用这种Au-Ge共晶,Ag-Ge共晶或Cu-Ge共晶的任何一种的特定的组成时,熔点降低,可以认为,当全部成为所述的组成时,熔点会进一步降低。从而,Au-Ag-Cu-Ge系钎料的Au、Ag、Cu及Ge各自的比例,为了获得达到本发明的目的的钎料,存在着特定的必要的范围,这一范围可以认为是从上述的表4,表5所示的实验结果所求出的范围。
综上所述,本发明的Au-Ag-Cu-Ge系钎料,在全部满足以下条件8)~10)的情况下,成为利用Ag-Cu共晶,Au-Ge共晶,Ag-Ge共晶及Cu-Ge共晶、可进行低温接合、接合强度及耐腐蚀性都非常好的钎料。
条件8)Ge的比例大于4重量%,不足24重量%条件9)Au的比例大于34重量%条件10)Ag的比例不足41重量%此外,这种组成,如果全部满足下面的条件11)~13)时,可以使对不锈钢的浸润性更好。
条件11)Au的比例约在35重量%以上,约80重量%以下条件12)Ag的比例约在5重量%以上,约在40重量%以下条件13)Ge的比例约在10重量%以上,约在19重量%以下[第三种钎料]下面,对作为根据本发明的第三种钎料的Au-Ag-Cu-Si系钎料进行说明。这种钎料以Au,Ag,Cu,Si四种元素为主成分构成,将上述第一种钎料的添加元素指定为仅为Si一种,这种钎料与第一种钎料的元素不同,但用和第一种钎料相同的方法制作。
对于这种Au-Ag-Cu-Si系钎料,适当改变Au,Ag,Cu及Si的比例(重量%),准备如表6所示的实施例3-1~3-11十一种样品和比较例3-1~3-6六种样品,共计17种样品。为了研究所准备的各样品的特性,以材料为SUS316L的不锈钢部件为母材进行钎焊,和第二种钎料一样,对各样品研究a)熔点,c)对SUS316L的浸润性两项,另外四项特性对实施例3-9,3-10及比较例3-5,3-6四个样品进行。其结果如表7所示。此外,“实施例”和“比较例”的含义与第一种钎料相同。e)接合强度,f)耐腐蚀性以和第一种钎料相同的方法进行判定。
如表6所示,实施例3-1~3-11的样品,其熔点最高为782℃(实施例3-1),全部低于800℃。然而,比较例3-1~3-3,3-5,熔点超过800℃,对SUS316L的浸润性对于实施例3-1~3-11的样品获得良好的结果,但除比较例3-1,3-6之外,比较例3-2~3-5只停留在尚可的水平上,不是很理想。此外,如表7所示,钎焊温度,除比较例3-5超过800℃之外,其余均不到800℃。在比较例3-5中发生SUS316L的结晶粗化,其它样品则不存在这一问题。接合强度最低为770MPa,所有样品均优于现有技术的钎料。耐腐蚀性除比较例3-6之外,全部样品都表现出良好的结果。
Au-Ag-Cu-Si系钎料,和第一种钎料一样,必须满足上述条件A,B,C,从表6及表7所示的结果可以看出,为达到这一点,其条件如下。
关于条件A)在比较例3-1~3-3,3-5与实施例3-1~3-11中,由于Au,Ag,Cu各自的比例存在着共同的范围,所以很难仅从Au,Ag,Cu各自的比例指定条件A。
其次,如比较例3-1~3-3所示,Si的比例不超过0.9重量%和达到19重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。然而,如实施例3-1~3-11所示,满足条件A的样品,全部是Si的比例大于0.9重量%、不足19重量%。从而,为了满足条件A,Si的比例必须大于0.9重量%、不足19重量%。关于这个问题,从实施例3-1~3-11所显示出来的数值看,特别优选地,Si的比例在约1重量%以上,约18重量%以下。然而,即使Si的比例被限定在这个范围内,如比较例3-3所示,当Au的比例为40重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。与此相反,如实施例3-1~3-11所示,如果Au的比例大于40重量%的话,熔点低于800℃,满足条件A。从而,为了满足条件A,Au的比例必须大于40重量%。进而,即使Au的比例限定在这个范围内,如比较例3-5所示,当Ag的比例为4重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。与此相对,如实施例3-1~3-11所示,如果Ag的比例大于4重量%,熔点低于800℃,满足条件A。从而,为了满足条件A,Ag的比例应大于4重量%,优选为约5重量%以上。
关于条件B)只有比较例3-6耐腐蚀性不足,其它样品都很好。观察该比较例3-6,Ag的比例为37重量%,其它的样品Ag的比例均不足37重量%。从而,Ag的比例不足37重量%时满足条件B。
关于条件C)同时满足上述条件A,B的样品,接合强度最低为770MPa,均表现出优于现有技术的钎料的数值。从而,只要使之同时满足条件A,B,就满足条件C。
进而,在满足条件A,B的样品中,如实施例3-5~3-11所示,如果全部满足以下条件的话,对不锈钢的浸润性特别好。
Au的比例约在41重量%以上、约在79重量%以下Ag的比例约在5重量%以上、约在36重量%以下如上所述,Au-Ag-Cu-Si系的钎料,如果Si,Au,Ag分别位于满足条件A的上述范围内,Ag位于满足条件B的上述范围内,成为全部满足可进行低温接合、确保良好的耐腐蚀性、具有足够的接合强度三种条件的钎料。进而,如果Au,Ag分别处于对不锈钢具有良好的浸润性的范围内的话,对不锈钢的浸润性良好。在这种情况下,由于钎料在不锈钢部件的表面上在大范围内扩展,所以很容易进行接合作业,成为更为优选的钎料。
下面与图8、图10一起,参照图14所示的合金的二元体系状态图详细说明以上述特定比例构成的Au-Ag-Cu-Si系钎料成为达到本发明的目的的钎料的原因。
图14是Si-Ag的二元体系状态图,横轴为Ag对Si的比例,纵轴为熔点,其详细说明载于文献1中。
Ag与Si的合金,随着使Ag的比例增加,熔点从约1414℃开始逐渐下降。然后,当Ag的比例约为97重量%(Si约3重量%)时,熔点降到最低,约845℃,然后,熔点上升到约961℃。Ag与Si的合金,成为共晶组成时,熔点大幅度降低。将成为这种共晶组成的状态作为“Ag-Si的共晶”。
第三种钎料是向Au-Ag-Cu中添加Si构成的,所以和第一种钎料一样,可以看作是利用Ag-Cu共晶的组成。此外,如图10和图14所示,当Si相对于Au或Ag的比例达到某一数值时,与Au或Ag形成共晶。并且,Au-Si合金及Ag-Si合金分别成为形成上面所述的Au-Si共晶,Ag-Si共晶的共晶组成时,熔点下降,但当添加的Ag及Cu的量不适当时,有可能脱离共晶组成。从而,在构成Au-Ag-Cu-Si系的钎料的Au,Ag,Cu及Si的各自的比例中,存在着为了获得达到本发明的目的的钎料所必需的范围,该范围可以认为是从上述表6,7所示的实验结果求出的范围。
综上所述,根据本发明的Au-Ag-Cu-Si系钎料,在全部满足以下条件14)~16)时,利用Ag-Cu共晶,Au-Si共晶,Ag-Si共晶三者,成为可进行低温接合、接合强度及耐腐蚀性都十分好的钎料。
条件14)Si的比例大于0.9重量%、不足19重量%条件15)Au的比例大于40重量%条件16)Ag的比例大于4重量%、不足37重量%此外,这种组成,如果同时满足下面的条件17),18)时,对不锈钢的浸润性更好。
条件17)Au的比例约在41重量%以上,约79重量%以下条件18)Ag的比例约5重量%以上,约36重量%以下[第四种钎料]下面对作为根据本发明的第四种钎料的Au-Ag-Cu-Ge-Si-Sn系钎料进行说明。这种钎料由Au及与Au完全固溶的金属和Ge,Si及Sn中至少一种以上的元素为主成分构成,是将上述第一种钎料的添加元素指定为Ge,Si,Sn三种的钎料。这里,作为与Au完全固溶的金属,采用Ag和Cu。此外,这种钎料与第一种钎料的元素不同,但用和第一种钎料相同的方法制作。
对于这种Au-Ag-Cu-Ge-Si-Sn系钎料,适当改变Au,Ag,Cu,Ge,Si,Sn六种元素的组分比例(重量%),准备表8及表9所示的实施例4-1~4-28二十八种样品以及比较例4-1~4-11十一种样品,共计三十九种样品。对于所准备的各个样品,选与第一种钎料相同的六项研究特性。此外,“实施例”和”比较例”的含义与第一种钎料相同。e)接合强度和f)耐腐蚀性用和第一种钎料相同的方法判定。
如表8及表9所示,实施例4-1~4-28的钎料,熔点最高为743℃(实施例4-5),全部在800℃以下。然而,比较例4-1~4-7,4-9的熔点超过800℃。对SUS316L的浸润性,实施例4-1~4-28的样品全部获得良好的结果,除比较例4-11之外,其它比较例全部为尚可,不十分好。此外,钎焊温度,对于实施例4-1~4-28全部不到800℃。在比较例4-1~4-7,4-9中,发生SUS316L的结晶粗化,其它样品则不存在这一问题。接合强度最低为600MPa,每种样品都优于现有技术的钎料。耐腐蚀性除比较例4-11之外,所有样品都显示出良好的结果。
Au-Ag-Cu-Ge-Si-Sn系钎料,和第一种钎料一样,必须满足上述条件A,B,C三个条件,从表8及表9所示的结果看,为此,其条件如下所述。
关于条件A)在比较例4-1~4-7及4-9和实施例4-1~4-28中,由于Au,Ag,Cu各自的比例存在共同的范围,所以很难仅从Au,Ag,Cu各自的比例指定条件A。
其次,如比较例4-1~4-7所示,当Ge,Si及Sn的比例总计不超过1重量%时,以及达到35重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。然而,如实施例4-1~4-28所示,满足条件A的样品,Ge,Si及Sn的比例总计全部大于1重量%、不足35重量%。从而,为满足条件A,Ge、Si及Sn的比例总计必须大于1重量%、不足35重量%。关于这一点,特别是从实施例4-1~4-28所示的数值看出,Ge,Si及Sn的比例总计优选地约在2重量%以上、约在34重量%以下。此外,即使在Ge,Si及Sn总计处于这一范围内时,如比较例4-9所示,当Au的比例达到80重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。与此相对,如实施例4-1~4-28所示,如果Au的比例不足80重量%,所有的样品都满足条件A。从而,为满足条件A,Au的比例应不足80重量%,优选地在约79重量%以下。
关于条件B)耐腐蚀性不足的样品只有比较例4-11,其它样品都很好。该比较例4-11,Ag的比例为42重量%,其它样品Ag的比例均不足42重量%。从而,Ag的比例不足42重量%的话,满足条件B。
关于条件C)同时满足上述条件A、B的样品,接合强度最低为600MPa,均表现出优于现有技术的钎料的数值。从而,只要同时满足上述条件A、B,就可以满足条件C。
进而,在满足条件A、B的样品中,如比较例4-8所示,Au的比例达到34重量%时,如比较例4-10所示,Ag的比例达到5重量%时,对不锈钢的浸润性都不够好。从而,在同时满足上述条件A、B时,优选地,Au的比例大于34重量%,Ag的比例大于5重量%。在Ag的比例大于5重量%时,特别是Ag的比例在约6重量%到约41重量%的范围内时,钎料的颜色中Ag的银白色程度高,接近于不锈钢的颜色。
特别是考虑到实施例4-26,4-27的样品对不锈钢的浸润性更好时,优选地,除上述条件之外,Au的比例和Ag的比例最好是满足下述条件。
Au的比例约在47重量%以上、约在64重量%以下
Ag的比例约在6重量%以上、约在20重量%以下如上所述,Au-Ag-Cu-Ge-Si-Sn系钎料,如果Ge、Si及Sn的总计和Au分别处于满足条件A的范围内,且Ag处于满足条件B的范围内的话,成为全部满足可进行低温接合、确保良好的耐腐蚀性及足够的接合强度三个必要条件的钎料。进而,如果Au及Ag分别处于对不锈钢的浸润性良好的范围内的话,该钎料对不锈钢的浸润性良好。
下面,和图8~图14一起参照图15所示的合金的二元系状态图详细说明以上述特定比例构成的Au-Ag-Cu-Ge-Si-Sn系钎料成为达到本发明的目的的钎料的原因。
图15是Sn-Ag的二元系状态图,横轴表示Sn对Ag的比例,纵轴表示熔点,该图在上述文献1中有详细说明。
Ag与Sn合金随着Sn的比例的增加,熔点从约981℃逐渐降低。然后,在Sn的比例达到约96.5重量%(Ag约3.5重量%)时,熔点下降到最低约221℃,然后,熔点上升到约231℃。Ag与Sn合金成为共晶组成时熔点下降,将成为这种共晶组成的状态作为“Ag-Sn的共晶”。
第四种钎料相对于Au-Ag-Cu加入Ge、Si及Sn,所以可以认为和第二种钎料一样利用Ag-Cu的共晶,Au-Ge的共晶,Ag-Ge的共晶,Cu-Ge的共晶的组成。此外,当Au相对于Si、Sn的比例达到某一数值时,与Si、Sn形成共晶,所以也考虑利用Au-Si的共晶、Au-Sn的共晶的组成。进而,当Ag相对于Si、Sn的比例达到某一值时,与Si、Sn形成共品,也考虑利用Ag-Si的共晶、Ag-Sn的共晶的组成。从而,第四种钎料,除Ag-Cu的共晶之外,当利用Au-Ge的共晶、Ag-Ge的共晶、Cu-Ge的共晶、Au-Si的共晶、Au-Sn的共晶、Ag-Si的共晶及Ag-Sn的共晶共计八种共晶中的任一个的组成时,熔点降低。然而,由于所添加的Ag及Cu成为与Au置换的形式,当它们的量不合适时,由可能脱离共晶组成。从而,对于构成Au-Ag-Cu-Ge-Si-Sn系钎料的Au、Ag、Cu、Ge、Si、Sn各自的比例,为获得作为本发明的目的的钎料,存在着必要的范围,这一范围可以认为是从上述表8、表9所示的实验结果求出的范围。
综上所述,根据本发明的Au-Ag-Cu-Ge-Si-Sn系钎料满足下面的条件19)~21)时,除Ag-Cu共晶之外,利用Au-Ge的共晶、Ag-Ge的共晶,Cu-Ge共晶,Au-Si共晶,Au-Sn共晶,Ag-Si共晶及Ag-Sn共晶八种共晶,成为可低温接合、接合强度及耐腐蚀性都十分好的钎料。
条件19)Ge,Si及Sn的比例总计大于1重量%,不足35重量%条件20)Au的比例不足80重量%条件21)Ag的比例不足42重量%进而,在同时满足下面的条件22),23)时,成为对不锈钢的润湿性良好的理想的钎料。
条件22)Au的比例约在47重量%以上,约64重量%以下条件23)Ag的比例约6重量%以上,约20重量%以下[第五种钎料]下面说明作为根据本发明的第五种钎料的Au-Ag-Cu-Pd系钎料。这种钎料相对于Au,Ag,Cu加上与Au,Ag,Cu完全固溶的钯(Pd),以这四种元素为主元素,在主元素中加入第一添加元素。该第一添加元素,与第一种钎料的添加元素一样,由金属或半导体元素构成,这里,为Al,Bi,Ga,Ge,In,Sb,Si,Sn,Pb,Te或Tl中至少一种以上的元素。这种Au-Ag-Cu-Pd系钎料,元素与第一种钎料不同,但利用和第一种钎料一样的方法制作。
对于这种Au-Ag-Cu-Pd系钎料,在适当的改变Au,Ag,Cu及Pd的比例(重量%)的同时,适当改变构成第一添加元素的各种元素的种类和组分比例(重量%),准备表10所示的实施例5-1~5-13十三种样品,和表11所示的比较例5-1~5-9九种样品,共计22种样品。这时,准备第一添加元素为Ga,Al,Bi中的一种以及两种以上时的样品。两种以上的第一添加元素如下所述。
Bi及Si(实施例5-2);In,Ga及Te(实施例5-3)Al,Ge及Tl(实施例5-4);Pb及Sn(实施例5-5)
Sb,Ge及Te(实施例5-6)Sn及Bi(实施例5-7,比较例5-5)Al及Ge(实施例5-8);Ge及Ga(实施例5-9,比较例5-6)Sn及Sb(实施例5-10,比较例5-7)Ge及Pb(实施例5-11)In及Sn(实施例5-12,比较例5-8)In及Tl(实施例5-13,比较例5-9)Ga,Si及Te(比较例5-3);Te,Ga及Pb(比较例5-4)此外,对于准备的各样品选择和第一种钎料相同的6种项目研究其特性。此外,“实施例”和“比较例”的含义与第一种钎料一样。e)接合强度和f)耐腐蚀性用和第一种钎料同样的方法判断。
如表10和表11所示,实施例5-1~5-13的样品熔点最高为724℃(实施例5-9),全部在800℃以下。然而,比较例5-1~5-4,5-6,5-9熔点超过800℃。对SUS316L的润湿性,在实施例5-1~5-13的样品中良好,除比较例5-8之外,比较例5-1~5-9的样品仅为尚可,不是十分满意。此外,钎焊温度,实施例5-1~5-13都低于800℃,在比较例5-1~5-4,5-6,5-9中发生SUS316L的结晶粗化,但其它样品则不发生这一问题。接合强度最低为590MPa,每个样品都优于现有技术的钎料。耐腐蚀性除比较例5-8之外,所有样品都显示出良好的结果。
Au-Ag-Cu-Pd系钎料也和第一种钎料一样,必须满足上述A,B,C三个条件,从表10及表11所示结果看出,其条件如下。
关于条件A)在比较例5-1~5-4,5-6,5-9及实施例5-1~5-13中,Au,Ag,Cu各自的比例存在共同的范围,所以很难仅从Au,Ag,Cu各自的比例指定条件A。
其次,如比较例5-1~5-4所示,当第一添加元素的比例总计不超过1重量%,以及达到38重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。然而,如实施例5-1~5-13所示,满足条件A的样品,第一添加元素的比例总计大于1重量%、不足38重量%。从而,为满足条件A,第一添加元素的比例总计必须大于1重量%、不足38重量%。在这个问题上,特别从实施例5-1~5-13所示的数值可以看出,优选地,第一添加元素的比例总计约在2重量%以上、约在37重量%以下。然而,即使在第一添加元素的比例总计在这个范围内,如比较例5-6所示,当Au的比例达到82重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。与此相对,如实施例5-1~5-13所示,如果Au的比例不足82重量%的话,所有的样品都满足条件A。从而,为了满足条件A,Au的比例应不足82重量%。进而,即使Au的比例在该范围内,如比较例5-9所示,Pd的比例达到34重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。然而,当Pd的比例不足34重量%,所有样品都满足条件A。从而,为满足条件A,Pd的比例应不足34重量%,优选地在约33重量%以下。
关于条件B)耐腐蚀性不足的样品仅有比较例5-8,其它样品都很好。该比较例5-8,Ag的比例达到47重量%,其它样品Ag的比例均不足47重量%。从而,Ag的比例不足47重量%时,满足条件B。
关于条件C)同时满足上述条件A,B的样品,接合强度最低为590MPa,全部表现出优于现有技术的钎料的数值。从而,同时满足条件A,B的话,也满足条件C。
进而,如比较例5-5所示,Au的比例达到33重量%时,以及如比较例5-7所示,Ag的比例达到4重量%时,对不锈钢的浸润都不足。从而,即使同时满足上述条件A,B时,优选地,Au的比例大于33重量%,Ag的比例大于4重量%。特别是,根据实施例5-10,5-11,为了使浸润性更好,可以满足以下两个条件。
Au的比例约在51重量%以上、约56重量%以下Ag的比例约在5重量%以上、约在20重量%以下此外,从对不锈钢的浸润性考虑,Pd的比例最好低于34重量%。通过添加Pd,钎料的色调中的银白色的程度提高,接近于不锈钢的颜色。这样,在钎焊不锈钢部件时,可以使其接合部分不明显。
如上所述,Au-Ag-Cu-Pd系钎料,第一添加元素、Au及Pd位于满足条件A的上述范围内,且Ag位于满足条件B的范围内的话,成为能够全部满足可低温接合、确保良好的耐腐蚀性及足够的接合强度三个必要条件的钎料。进而,如果Au,Ag或Pd分别处于对不锈钢的浸润性良好的范围内的话,成为对不锈钢浸润性良好的钎料。在这种情况下,由于钎料在不锈钢部件的表面上扩展的很宽,所以接合作业容易,成为更理想的钎料。
并且,由上述特定比例构成的Au-Ag-Cu-Pd系钎料,由于在Au-Ag-Cu中加入Pd和第一添加元素,所以考虑利用Ag-Cu的共晶和上述添加元素的共晶的组成。此外,有时Ag与添加元素(例如Si)成为共晶组成,Pd与添加元素(例如Ge)成为共晶组成。可以认为,这种钎料通过形成这些共晶而降低熔点。从而,为了获得达到本发明的目的的钎料,构成Au-Ag-Cu-Pd系的钎料的Au,Ag,Cu,Pd及第一添加元素各自的比例存在着必要的范围,可以把它看作是从上述表10及表11所示的实验结果求出的范围。
综上所述,根据本发明的Au-Ag-Cu-Pd系钎料,在全部满足下述条件24)~27)的情况下,至少利用Ag-Cu共晶及添加元素共晶两者,成为可低温接合、接合强度及耐腐蚀性都很好的钎料。
条件24)第一添加元素的比例总计大于1重量%、不足38重量%条件25)Au的比例不足82重量%条件26)Pd的比例不足34重量%条件27)Ag的比例不足47重量%此外,这种组成,在同时满足下面的条件28),29)时,对不锈钢的浸润性十分好。
条件28)Au的比例大于33重量%条件29)Ag的比例大于4重量%进而,在同时满足条件30),31)时,对不锈钢的浸润性会更好。
条件30)Au的比例约在51重量%以上、约在56重量%以下条件31)Ag的比例约在5重量%以上、约在20重量%以下。
下面对作为根据本发明的第六种钎料的Au-Ag-Cu-Pd系钎料进行说明。这种钎料和第五种钎料相比,其不同之处在于,除加有第一添加元素之外,还加有第二添加元素。这里所述第二添加元素为锰(Mn)或锂(Li)的至少其中之一的金属元素。这种钎料也利用和第一种钎料相同的方法制作。
对于这种Au-Ag-Cu-Pd系钎料,在适当的改变Au、Ag、Cu及Pd的比例(重量%)的同时,改变构成第一添加元素的各种元素的种类及组分比例(重量%),适当改变第二添加元素的组分的比例(重量%),准备表12所示的实施例6-1~6-13十三种样品和表13所示的比较例6-1~6-11十一种样品,总计二十四种样品。这时,准备第一添加元素为Si、Pb、Sb中一种和两种以上的样品。两种以上的添加元素如下面所示。
Te及Si(实施例6-2);Ge、Sn及Ga(实施例6-3)Al、Sn及Bi(实施例6-4);Ge、Sn及Sb(实施例6-5)Sb、Sn及Pb(实施例6-6)Sn及Al(实施例6-7,比较例6-5)Bi及Ge(实施例6-8);Si及In(实施例6-9,比较例6-6)Ge及Pb(实施例6-10,比较例6-7)In及Ga(实施例6-11)In及Sn(实施例6-12,比较例6-8)In及Tl(实施例6-13,比较例6-9)In、Ge及Ga(比较例6-3);Ga、Si及Al(比较例6-4)Sn及Sb(比较例6-10);Sn及Te(比较例6-11)此外,对于准备好的各样品,选择和第一种钎料一样的六个项目研究其特性。此外,“实施例”和“比较例”的含义和第一种钎料一样。e)接合强度与f)耐腐蚀性用和第一种钎料相同的方法认定。
如表12及表13所示,实施例6-1~6-13的样品,熔点最高为644℃(实施例6-1,6-9,6-13),全部低于800℃。而比较例6-1~6-4,6-6,6-9~6-11熔点超过800℃。对SUS316L的浸润性在实施例6-1~6-13的样品中良好,除比较例6-8~6-11之外,比较例6-1~6-7的样品全为尚可,不十分好。此外,钎焊温度,实施例6-1~6-13均不足800℃。在比较例6-1~6-4,6-6,6-9~6-11中,发生SUS316L的结晶粗化,其它的样品不发生SUS316L的结晶粗化。接合强度最低为590MPa,所有样品均优于现有技术的钎料。耐腐蚀性除比较例6-8之外,所有样品都很好。
Au-Ag-Cu-Pd系钎料必须满足上述条件A、B、C三个条件,从表12及13所示的结果看出,为此所需的条件如下所述。
关于条件A)由于在比较例6-1~6-4,6-6,6-9~6-11和实施例6-1~6-13中,Au、Ag、Cu的各自的比例存在着共同的范围,所以很难仅由Au、Ag、Cu各自的比例指定条件A。
其次,如比较例6-1~6-4所示,当第一添加元素比例总计不超过1重量%、和达到38重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。然而,如实施例6-1~6-13所示,满足条件A的样品,第一添加元素的比例总计约大于1重量%、不足38重量%。从而,为满足条件A,第一添加元素的比例总计必须大于1重量%、不足38重量%。关于这一点,特别是从实施例6-1~6-13所示的数值看出,优选地,第一添加元素总计约在2重量%以上、约在37重量%以下。然而,即使第一添加元素的比例总计在该范围内,如比较例6-6所示,当Au的比例达到78重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。与此相对,如实施例6-1~6-13所示,如果Au的比例不足78重量%的话,全部样品都满足条件A。从而,为满足条件A,Au的比例应该不足78重量%。进而,即使Au的比例在该范围内,如比较例6-10和6-11所示,当以总计为3重量%的比例添加第二添加元素时,熔点超过800℃,不满足条件A。从而,为满足条件A,第二添加元素的比例总计必须不足3重量%。进而,如比较例6-9所示,当Pd的比例为32重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A,如果不足32重量%的话,每种样品都满足条件A。从而,为满足条件A,Pd的比例应不足32重量%,优选地在约31重量%以下。
关于条件B)耐腐蚀性不足的样品只有比较例6-8,其它都很好。该比较例6-8,Ag的比例达到48重量%,其它样品Ag的比例均不足48重量%。从而,Ag的比例不足48重量%的话,满足条件B。
关于条件C)同时满足条件A、B的样品,接合强度最低为590MPa,全部优于现有技术的钎料。从而,如果同时满足上述条件A、B的话,则可以满足条件C。
进而,如比较例6-5所示,当Au的比例达到33重量%时,以及如比较例6-7所示,Ag的比例达到5重量%时,对不锈钢的浸润性都不够好。从而,在同时满足上述条件A、B时,优选地,Au的比例大于33重量%,Ag的比例大于5重量%。特别是,从实施例6-1~6-13的每一个样品浸润性都特别好的角度出发,进一步满足下面的两个条件更为理想。这可以认为是起因于第二添加元素的熔点效果。
Au的比例约在34重量%以上、约在77重量%以下Ag的比例约在6重量%以上、约在47重量%以下如上所述,Au-Ag-Cu-Pd系钎料,如果第一种及第二添加元素,Au、Pd都处于满足条件A的范围内、且Ag处于满足条件B的范围内的话,成为全部满足可进行低温接合、确保良好的耐腐蚀性及足够的接合强度三个必要条件的钎料。进而,如果Au、Ag分别处于上述对不锈钢的浸润性良好的范围内的话,都不锈钢的浸润性变得良好。在这种情况下,钎料在不锈钢部件的表面上在很大的范围内扩展,容易进行接合作业,成为更理想的钎料。
并且,用上述特定的比例构成的Au-Ag-Cu-Pd系钎料,由于相对于Au-Ag-Cu加入Pd以及第一和第二添加元素,所以,考虑利用Ag-Cu的共晶,以及与上述添加元素的共晶。进而,有时Ag与第一添加元素(例如Si)成为共晶组成,也有时Pd与第一种元素(例如Ge)成为共晶组成。可以认为,这种钎料通过形成这些共晶,熔点降低。进而,由于作为第二添加元素的Mn或Li有降低熔点的作用,所以可以认为通过添加第二添加元素降低熔点。从而,构成Au-Ag-Cu-Pd系钎料的Au、Ag、Cu、Pd及第一和第二添加元素各自的比例,为了获得达到本发明的目的的钎料,存在着必要的范围,可将上述表12及表13所示的实验结果求出的范围作为该范围。
综上所述,当根据本发明的Au-Ag-Cu-Pd系钎料满足全部下述条件32)~36)时,至少利用Ag-Cu的共晶及添加元素的共晶两种共晶,成为可低温接合、接合强度及耐腐蚀性良好的钎料。
条件32)第一添加元素的至少一种以上的比例总计大于1重量%、不足38重量%条件33)Au的比例不足78重量%条件34)第二添加元素的比例总计不足3重量%条件35)Pd的比例不足32重量%条件36)Ag的比例不足48重量%此外,这种组成,同时满足下面的条件37),38)时,对不锈钢的浸润性良好。
37)Au的比例大于33重量%38)Ag的比例大于5重量%进而,在同时满足下面的条件39),40)时,对不锈钢的浸润性会更好。
条件39)Au的比例约在34重量%以上、约在77重量%以下条件40)Ag的比例约在6重量%以上、约在47重量%以下。
下面对作为根据本发明的第七种钎料的Au-Ag-Cu-Pd-Ni系钎料进行说明。这种钎料在向Au、Ag、Cu中添加与Au、Ag、Cu完全固溶的Pd的同时,还加入与Au、Cu完全固溶的Ni,共计五种元素作为主元素,在该主元素中加入第一添加元素和第二添加元素。所述第一、第二添加元素都和第六种钎料一样。这种Au-Ag-Cu-Pd-Ni系钎料与第一种钎料的元素不同,但用相同的方法制作。
对于这种Au-Ag-Cu-Pd-Ni系钎料适当改变Au、Ag、Cu、Pd及Ni的比例(重量%),同时改变构成第一添加元素的元素种类和组分比例(重量%),适当改变第二添加元素的组分比例(重量%),准备表14所示的实施例7-1~7-14十四种样品和表15所示的比较例7-1~7-12十二种样品,共计二十六种样品。这时,准备第一添加元素为Si、Tl、Pb的一种和两种以上的样品。两种以上的第一添加元素如下所示。
Ge及In(实施例7-2);Pb、Sn及In(实施例7-3)Sn、Sb及Bi(实施例7-4);Ge、Al及Tl(实施例7-5)Bi、In及Si(实施例7-6)Ge及Bi(实施例7-7,比较例7-5)In及Si(实施例7-8,7-12,比较例7-8)Al及Te(实施例7-9,比较例7-6)Sn及Tl(实施例7-10,比较例7-7)Ga及Al(实施例7-11)Bi及Sb(实施例7-13,比较例7-9)Ge及Te(实施例7-14,比较例7-12)Si、In及Al(比较例7-3);Bi、Ga及Ge(比较例7-4)Sn及Sb(比较例7-10);Ge及Al(比较例7-11)此外,对所准备的各样品选择和第一种钎料同样的六个项目研究其特性。此外“实施例”与“比较例”的含义与第一种钎料一样。e)接合强度与f)耐腐蚀性用和第一种钎料相同的方法确认。
如表14及表15所示,实施例7-1~7-14的样品熔点最高为732℃(实施例7-14),均低于800℃。然而,比较例7-1~7-4,7-6,7-9~7-12,熔点超过800℃。对于SUS316L的浸润性,在实施例7-1~7-14的样品中非常好,但除比较例7-8~7-11之外,其它比较例的样品全都是尚可,不十分理想。此外,钎焊温度,实施例7-1~7-14都不足800℃。在比较例7-1~7-4,7-6,7-9~7-12中发生SUS316L的结晶粗化,在其它样品中不发生结晶粗化。接合强度最低为640MPa,所有样品都优于现有技术的钎料。耐腐蚀性除比较例7-8之外,所有样品都很好。
从表14及表15所示的结果看出,Au-Ag-Cu-Pd-Ni系钎料满足上述条件A、B、C三者所需的条件如下。
关于条件A)由于在比较例7-1~7-4,7-6,7-9~7-12,和实施例7-1~7-13中,对于Au、Ag、Cu各自的比例存在着共同的范围,所以仅从Au、Ag、Cu各自的比例指定条件A很困难。
其次,如比较例7-1~7-4所示,当第一添加元素的比例总计不超过1重量%时,以及达到35重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。然而,如实施例7-1~7-14所示,满足条件A的样品,第一添加元素总计均大于1重量%,不足35重量%。从而,为满足条件A,第一种添加元素的比例总计必须大于1重量%、不足35重量%。对于这个问题,特别是从实施例7-1~7-14所示的数值可以看出,优选地,第一添加元素的比例总计约在2重量%以上、34重量%以下。然而,即使第一添加元素的比例总计在该范围内时,如比较例7-6所示,当Au的比例达到74重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。相反,如实施例7-1~7-14所示,Au的比例不足74重量%时,所有样品都满足条件A。所以,为满足条件A,Au的比例应不足74重量%。进而,即使Au的比例在这一范围内,如比较例7-10和7-11所示,当添加总计3重量%的第二添加元素时,熔点超过800℃,不满足条件A。从而,为了满足条件A,第二添加元素的比例总计必须不足3重量%。另外,如比较例7-9所示,当Pd的比例为31重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A,如果不足31重量%的话,所有的样品都满足条件A。从而,为满足条件A,Pd的比例必须不足31重量%。并且,如比较例7-12所示,当Ni的比例为16重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A,如果不足16重量%,所有样品都满足条件A。从而,为满足条件A,Ni的比例应不足16重量%,优选地在约15重量%以下。
关于条件B)耐腐蚀性不足的样品只有比较例7-8,其它样品都很好,该比较例7-8,Ag的比例为47重量%,其它样品Ag的比例不足47重量%。从而,Ag的比例不足47重量%的话,满足条件B。
关于条件C)同时满足上述条件A,B的样品,接合强度最低为640MPa,均比现有技术的钎料表现出良好的数值。从而如果同时满足上述条件A,B的话,就满足条件C。这种Au-Ag-Cu-Pd-Ni系的钎料比第一、第五、第六种钎料的接合强度大。这可以认为是因为添加Ni引起的。
另一方面,如比较例7-5所示,Au的比例为35重量%时,以及,如比较例7-7所示,Ag的比例为6重量%时,对不锈钢的浸润性都不够好。从而,在同时满足上述条件A,B时,优选地,Au的比例大于35重量%,Ag的比例大于6重量%。
进而,从实施例7-1~7-14可以看出,为了使该钎料对不锈钢的浸润性良好,满足以下两个条件就可以。浸润性变好可以认为源于第二添加元素的熔点效应所起的作用。
Au的比例约在36重量%以上、约在73重量%以下Ag的比例约在7重量%以上、约在46重量%以下如上所述,Au-Ag-Cu-Pd-Ni系钎料,如果第一及第二添加元素,Au、Pd及Ni处于满足条件A的范围内,且Ag处于满足条件B的范围内,则变成全部满足可进行低温接合、确保良好的耐腐蚀性及足够的接合强度三个必要条件的钎料。进而,如果Au及Ag分别处于对不锈钢的浸润性良好的范围内的话,该钎料对不锈钢的浸润性良好。在这种情况下,钎料在不锈钢部件的表面上在大范围内扩展,容易进行接合作业,成为更理想的钎料。
同时,这种Au-Ag-Cu-Pd-Ni系钎料,由于可以认为是利用Ag-Cu的共晶与上述添加元素的共晶的组成,所以,通过形成这些共晶,可以使熔点降低。此外,也存在着Ag或钯与第一添加元素(例如Ge)成为共晶组成的情况。进而,由于作为第二添加元素的Mn或Li有降低熔点的作用,所以,也可以考虑通过添加第二添加元素降低熔点。从而,构成Au-Ag-Cu-Pd-Ni系的钎料的Au、Ag、Cu、Pd及Ni以及第一及第二添加元素的比例,存在着为了获得达到本发明的目的的钎料所必要的范围,可以认为它是由表14及表15所示的实验结果求出的范围。
综上所述,当根据本发明的Au-Ag-Cu-Pd-Ni系钎料全部满足下面的条件41)~46)时,利用Ag-Cu的共晶和添加元素的共晶,可以变成可低温接合、接合强度及耐腐蚀性全部良好的钎料。
条件41)第一添加元素的至少一种以上的比例总计大于1重量%,不足35重量%条件42)Au的比例不足74重量%条件43)第二添加元素的比例总计不足3重量%条件44)Pd的比例不足31重量%条件45)Ni的比例不足16重量%条件46)Ag的比例不足47重量%此外,满足这些条件的组成,当同时满足下面的条件47)、48)时,可以使之对不锈钢的浸润性良好。
条件47)Au的比例大于35重量%条件48)Ag的比例大于6重量%进而,当同时满足下面的条件49)、50)时,可以使其对不锈钢的浸润性更好。
条件49)Au的比例约在36重量%以上、约在73重量%以下条件50)Ag的比例约在7重量%以上、约在46重量%以下。
下面,对作为根据本发明的第八种钎料的Au-Ag-Cu-Pd-Ge系钎料进行说明。这种钎料,是在Au、Ag、Cu中加入与Au、Ag、Cu完全固溶的Pd的同时还加入Ge构成的,相当于将上述第五种钎料的第一添加元素仅限于Ge一种的钎料。第八种钎料,和第一种钎料元素不同,但用与之相同的方法制作。
对于这种钎料,适当改变Au、Ag、Cu、Pd、Ge的比例(重量%),准备如表16所示的实施例8-1~8-9九个样品和比较例8-1~8-7七个样品,共计十六个样品。对所准备的各个样品,和上述第二种钎料一样,研究其a)熔点,c)对SUS316L的浸润性两项特性,对于其它的b)、d)、e)、f)四项,仅对实施例8-7~8-9,比较例8-5,8-6的样品进行研究。其结果如表17所示。此外,“实施例”和“比较例”的含义和第一种钎料一样。e)接合强度、f)耐腐蚀性用和第一种钎料同样的方法确定。
如表16所示,实施例8-1~8-9的钎料,熔点最高为740℃(实施例8-3),全部在800℃以下。然而,比较例8-1~8-4、8-7,熔点超过800℃。在实施例8-1~8-9的样品中,相对于SUS316L的浸润性良好,而比较例8-1~8-5停留在尚可的水平上,不十分满意。此外,如表17所示,关于钎焊温度,除比较例8-5超出800℃之外,全部不到800℃。在比较例8-5中发生SUS316L的结晶粗化,其它样品不存在这一问题。接合强度最低为730MPa,所有的样品都优于现有技术的钎料。耐腐蚀性除比较例8-6之外,均显示出良好的结果。
从表16及表17所示的结果可以看出,Au-Ag-Cu-Pd-Ge系钎料,为满足上述条件A、B、C三者所需条件如下。
关于条件A)由于在比较例8-1~8-4及8-7和实施例8-1~8-9中,Au、Ag、Cu各自的比例存在着共同的范围,所以仅从Au、Ag、Cu各自的比例很难指定条件A。
其次,如比较例8-1,8-2所示,Ge的比例为4重量%、26重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。然而,如实施例8-1~8-9所示,如果Ge的比例大于4重量%、不足26重量%的话,满足条件A。从而,为满足条件A,必须是Ge的比例大于4重量%、不足26重量%。在这一点上,特别如从实施例8-1~8-9所示的数值看出的,优选地,Ge的比例约在5重量%以上、约在25重量%以下。然而,即使Ge的比例在这个范围内,如比较例8-3所示,当Au的比例为28重量%时,以及,如比较例8-4所示,Au的比例为76重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。与此相对,如实施例8-1~8-9所示,Au的比例大于28重量%、不足76重量%时,熔点低于800℃,满足条件A。从而,为满足条件A,Au的比例必须大于28重量%、不足76重量%。此外,即使Au的比例限定在该范围内,如比较例8-7所示,当Pd的比例达到36重量%时,不满足条件A。然而,如实施例8-1~8-9所示,如果Pd的比例不足36重量%时,满足条件A。从而,为满足条件A,Pd的比例不足36重量%即可,优选地在约35重量%以下。
关于条件B)耐腐蚀性不足的样品仅为比较例8-6,其它样品都很好。该比较例8-6,Ag的比例为51重量%,其它样品Ag的比例全部不足51重量%。从而,Ag的比例不足51重量%时,满足条件B。
关于条件C)同时满足上述条件A、B的样品接合强度最低为730MPa,均显示出优于现有技术的钎料的良好的数值。从而,同时满足上述条件A、B的话,就满足条件C。
进而,在同时满足条件A、B的样品中,如实施例8-4~8-9所示,Au、Ag满足以下条件的话,对不锈钢的浸润性特别好。
Au的比例约在29重量%以上、约在75重量%以下Ag的比例约在5重量%以上、约在50重量%以下如上所述,Au-Ag-Cu-Pd-Ge系钎料,如果Ge、Au、Pd处于满足条件A的范围内,且Ag处于满足条件B的范围内时,成为可全部满足低温接合、确保良好的耐腐蚀性、足够的接合强度三个必要条件的钎料。进而,如果Au、Ag分别处于对上述不锈钢的浸润性良好的范围内的话,该钎料对不锈钢的浸润性变得很好。特别优选地,当在该钎料中以不足35重量%的比例添加Pd时,钎料的颜色成为银白色。
同时,在Au-Ag-Cu-Pd-Ge系的钎料中,含有Pd与Ge。该Pd与Ge的合金,如图16所示,随着Pd的比例的增加,熔点从约938℃逐渐降低。然后,当Pd的比例达到约45重量%时,熔点变为最低约725℃,之后反复两次上升、下降,当Pd的比例为100时,熔点约为1555℃。Pd与Ge的合金熔点变为最低状态时,变成共晶组成。将成为这种共晶组成的状态作为“Pd-Ge的共晶”。考虑到这一点,Au-Ag-Cu-Pd-Ge系钎料,与第二种钎料一样,除Ag-Cu共晶,Au-Ge共晶,Ag-Ge共晶及Cu-Ge共晶之外,成为还利用Pd-Ge的共晶的组成时,熔点最低。从而,构成Au-Ag-Cu-Pd-Ge系的钎料的Au、Ag、Cu、Pd、Ge的各自的比例,存在着为获得达到本发明的目的的钎料所必需的范围,可以将该范围看作是由上述表16,表17所示的实验结果求出的范围。
综上所述,根据本发明的Au-Ag-Cu-Pd-Ge系钎料,在全部满足下述条件51~54)时,利用Ag-Cu的共晶、Au-Ge共晶、Ag-Ge共晶、Cu-Ge共晶及Pd-Ge共晶五种共晶,成为可低温接合、接合强度及耐腐蚀性均十分良好的钎料。
条件51)Ge的比例大于4重量%、不足26重量%条件52)Au的比例大于28重量%、不足76重量%条件53)Pd的比例不足36重量%条件54)Ag的比例不足51重量%此外,满足这些条件的组成,当Au,Ag的比例同时满足下面的条件55),56)时,可以对不锈钢有很好的浸润性。
条件55)Au的比例约为29重量%以上、约75重量%以下条件56)Ag的比例约为5重量%以上、约50重量%以下[第九种钎料]下面对作为根据本发明的第九种钎料的Au-Ag-Cu-Pd-Si系钎料进行说明。这种钎料是在Au、Ag、Cu中加入与Au、Ag、Cu完全固溶的Pd的同时,加入Si构成的,相当于在上述第五种钎料中的第一添加元素仅指定为Si一种元素的钎料。该第九种钎料,与第一种钎料的元素不同,但用与之相同的方法制作。
对于这种钎料,适当改变Au、Ag、Cu、Pd、Si的比例(重量%),准备表18所示的实施例9-1~9-9九种样品,以及比较例9-1~9-7七种样品共计十六种样品。对所准备的样品,与上述第二种钎料一样,研究a)熔点,c)对SUS316L的浸润性两项特性,对其它四项b)、d)、e)、f),对实施例9-7~9-9,和比较例9-5,9-6两种样品进行研究。其结果如表19所示。此外,“实施例”与“比较例”的含义与第一种钎料一样。e)接合强度与f)耐腐蚀性用和第一种钎料同样的方式确认。
如图18所示,实施例9-1~9-9的钎料,熔点最高为746℃(实施例9-1),均低于800℃。然而,比较例9-1~9-5,9-7,熔点超过800℃。对SUS316L的浸润性在实施例9-1~9-9的样品中良好,但比较例9-1~9-5仅为尚可,不十分理想。此外,如表19所示,钎料温度除比较例9-5超过800℃之外,全部不足800℃。在比较例9-5中发生SUS316L的结晶粗化,其它样品不发生。接合强度最低为760MPa,全部样品均优于现有技术的钎料。耐腐蚀性除比较例9-6外,全部表现出良好的结果。
从表18及表19所示的结果看出,Au-Ag-Cu-Pd-Si系钎料满足上述三个条件A、B、C的条件如下。
关于条件A)在比较例9-1~9-5,9-7和实施例9-1~9-9中,Au、Ag、Cu各自的比例存在着共同的范围,难以仅由Au、Ag、Cu各自的比例指定条件A。
其次,如比较例9-1,9-2所示,当Si的比例为0.9重量%,以及17重量%时,熔点超过800℃,全部不满足条件A。然而,如实施例9-1~9-9所示,满足条件A的样品,Si的比例全部大于0.9重量%、不足17重量%。从而,为了满足条件A,Si的比例必须大于0.9重量%、不足17重量%。关于这一点特别是,如从实施例9-1~9-3所示的数值可以看出的,优选地Si的比例约在1重量%以上、约在16重量%以下。然而,即使Si的比例在这个范围内,如比较例9-3所示,当Au的比例为30重量%时,和如比较例9-4所示,Au的比例在72重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。与此相对,如实施例9-1~9-9所示,Au的比例大于30重量%、不足72重量%的话,熔点低于800℃,满足条件A。从而,为了满足条件A,Au的比例必须大于30重量%、不足72重量%。此外,即使Au的比例限定在这个范围内,如比较例9-7所示,Pd的比例为38重量%时,不满足条件A。然而,如实施例9-1~9-9所示,Pd的比例不足38重量%的话,满足条件A。从而,为满足条件A,Pd的比例必须低于38重量%。进而,如比较例9-5所示,当Ag的比例成为2重量%时,不满足条件A。但如实施例9-1~9-9所示,只要Ag的比例大于2重量%,则满足条件A。从而,为了满足条件A,Ag的比例大于2重量%即可,优选地约在3重量%以上。
关于条件B)耐腐蚀性不足的样品只有比较例9-6,其它的都很好。该比较例9-6的Ag的比例达到34重量%,其它的样品银的比例不足34重量%。从而,Ag的比例不足34重量%的话,满足条件B。
关于条件C)同时满足上述条件A、B的样品,接合强度最低780MPa,均表现出比现有技术良好的数值。从而同时满足条件A、B的话,满足条件C。
进而,在满足条件A、B的样品中,如实施例9-4~9-9所示,如果Au、Ag、Pd同时满足以下条件的话,对不锈钢的浸润性特别好。
Au的比例约在40重量%以上、约71重量%以下Ag的比例约3重量%以上、约32重量%以下Pd的比例约5重量%以上、约37重量%以下如上所述,Au-Ag-Cu-Pd-Si系的钎料,在Si、Au、Pd、Ag满足条件A的范围内,且Ag在满足条件B的范围内,成为全部满足可低温接合、确保良好的耐腐蚀性及足够的接合强度三个必要条件的钎料。特别优选地,通过以不足38重量%的比例添加Pd,钎料的颜色成为银白色。
同时,第九种钎料,可以认为是相对Au-Ag-Cu加入Pd与Si,所以,和第三种钎料一样,当成为利用Ag-Cu的共晶,Au-Si的共晶,Ag-Si的共晶三种共晶的组成时,熔点降低。从而,构成Au-Ag-Cu-Pd-Si系的钎料的Au、Ag、Cu、Pd及Si各自的比例,为了获得达到本发明的目的的钎料存在着必要的范围,可以认为该范围是由上述表18、19所示的实验结果求出的范围。
综上所述,根据本发明的Au-Ag-Cu-Pd-Si系的钎料满足下面的条件57)~60)时,利用Ag-Cu的共晶,Au-Si的共晶,Ag-Si的共晶三种共晶,成为可进行低温接合、接合强度及耐腐蚀性均良好的钎料。
条件57)Si的比例大于0.9重量%、不足17重量%条件58)Au的比例大于30重量%、不足72重量%条件59)Pd的比例不足38重量%条件60)Ag的比例大于2重量%、不足34重量%此外,满足这些条件的组成,且Au、Ag、Pd的比例同时满足下面的条件61)~63)的情况下,对不锈钢的浸润性良好。
条件61)Au的比例约在40重量%以上、约71重量%以下条件62)Ag的比例约在3重量%以上、约在32重量%以下条件63)Pd的比例约5重量%以上、约在37重量%以下[第十种钎料]下面,对作为根据本发明的第十种钎料的Au-Ag-Cu-Pd-Ge-Si-Sn系的钎料进行说明。这种钎料相对于Au、Ag、Cu、Pd加入Ge、Si、Sn中至少一种元素构成,相当于将上述第五种钎料的第一添加元素指定为Ge、Si及Sn三种。该第十种钎料的元素与第一种钎料不同,但用与第一种钎料相同的方法制作。
对于这种钎料,适当改变Au、Ag、Cu、Pd、Ge、Si、Sn的比例(重量%),准备表20所示的实施例10-1~10-27二十七种样品,和表21所示的比较例10-1~10-12十二种样品,共计三十九种样品。此外,对于所准备的样品,选择和第一种钎料同样的六个项目,研究其特性。此外,“实施例”和“比较例”的含意,与第一种钎料一样。e)接合强度和f)耐腐蚀性用和第一种钎料相同的方法确认。
如表20及表21所示,实施例10-1~10-27的样品,熔点最高为743℃(实施例10-3,10-27),全部低于800℃。然而,比较例10-1~10-7,10-9,10-12熔点超过800℃。实施例10-1~10-27的样品对SUS316L的浸润性很好,但比较例10-1~10-10,10-12的样品仅是尚可,不十分令人满意。此外,钎焊温度,实施例10-1~10-27均不到800℃。SUS316L的结晶粗化发生在比较例10-1~10-7,10-9,10-12中,但在其它样品中不发生这一问题。接合强度最低590MPa,每个样品都优于现有技术的钎料。耐腐蚀性除比较例10-11之外,所有其它样品都表现出良好的结果。
从表20及表21所示的结果看出,Au-Ag-Cu-Pd-Ge-Si-Sn系的钎料,为满足上述条件A、B、C三者所需的条件如下。
关于条件A)比较例10-1~10-7及10-9,10-12与实施例10-1~10-27中,由于Au、Ag、Cu各自的比例存在共同的范围,所以很难仅从Au、Ag、Cu各自的比例指定条件A。
其次,如比较例10-1~10-7所示,Ge、Si及Sn的比例总计不超过1重量%时,和成为38重量%,39重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。然而,如实施例10-1~10-27所示,满足条件A的样品的Ge、Si及Sn的比例总计均大于1重量%、不足38重量%。在这一点上,特别是从实施例10-1~10-27所示的数值可以看出,Ge、Si及Sn的比例合计更优选地在约2重量%以上,约37重量%以下。此外,即使Ge、Si及Sn的比例总计在这个范围内,如比较例10-9所示,当Au的比例达到83重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。与此相反,如实施例10-1~10-27所示,Au的比例不足83重量%的话,所有的样品都满足条件A。从而,为满足条件A,Au的比例不足83重量%即可。此外,Au的比例即使在这个范围内,如实施例10-12所示,Pd的比例达到35重量%时,不满足条件A。与此相对,如实施例10-1~10-27所示,当Pd的比例不足35重量%时,所有的样品都满足条件A。从而,为满足条件A,Pd的比例不足35重量%即可,优选地在约34重量%以下。
关于条件B)耐腐蚀性不够的样品只有比较例10-11,其它均良好。该比较例10-11中Ag的比例为49重量%,其它样品中Ag的比例都不到49重量%。所以,只要Ag的比例不到49重量%,就满足条件B。
关于条件C)同时满足上述条件A、B的样品,接合强度最低为590MPa,均表现出优于现有技术的钎料的数值。从而,如果同时满足条件A、B的话,就满足条件C。
进而,对于实施例10-24,10-25,考虑到它们对不锈钢的浸润性非常好,优选地Au或Ag中至少一种满足以下条件。
Au的比例约在53重量%以上,约56重量%以下Ag的比例约在5重量%以上、约18重量%以下如上所述,Au-Ag-Cu-Pd-Ge-Si-Sn系钎料如果Ge、Si及Sn的总计、Au及Pd处于满足条件A的范围,且Ag处于满足条件B的范围的话,成为可以满足进行低温接合、确保良好的耐腐蚀性和足够的接合强度全部三个必要条件的钎料。进而,如果Au或Ag至少其中之一的比例处于各自的上述对不锈钢的浸润性良好的范围的话,该钎料对不锈钢的浸润性良好。
并且,Au-Ag-Cu-Pd-Ge-Si-Sn系钎料可以认为是向Au-Ag-Cu-Pd中加入Ge、Si及Sn,所以,和第八种钎料一样,在成为利用Ag-Cu的共晶、Au-Ge的共晶、Ag-Ge的共晶、Cu-Ge的共晶及Pd-Ge的共晶五种共晶,进而利用Au-Si的共晶、Au-Sn的共晶、Ag-Si的共晶及Ag-Sn的共晶四种共晶中的任何一个的组成时,熔点下降。从而,在构成这种钎料的Au、Ag、Cu、Pd、Ge、Si、Sn的各自的比例中,存在着为获得达到本发明的目的所必须的范围,可以认为它是从上述表20、21所示的实验结果求出的范围。
综上所述,根据本发明的Au-Ag-Cu-Pd-Ge-Si-Sn系钎料满足所有下面的条件64)~67)时,可以认为,利用Ag-Cu的共晶、Au-Ge的共晶、Ag-Ge的共晶、Cu-Ge的共晶、Pd-Ge的共晶、Au-Si的共晶、Au-Sn的共晶、Ag-Si的共晶及Ag-Sn的共晶九种共晶,成为可低温接合、接合强度及耐腐蚀性全部良好的钎料。
条件64)Ge、Si及Sn的比例合计大于1重量%、不足38重量%条件65)Au的比例不足83重量%条件66)Pd的比例不足35重量%条件67)Ag的比例不足49重量%进而,在满足下面的条件68)或69)的情况下,成为对不锈钢的浸润性良好的理想的钎料。
条件68)Au的比例约53重量%以上、约56重量%以下条件69)Ag的比例约5重量%以上、约18重量%以下[第十一种钎料]下面对作为根据本发明的第十一种钎料的Au-Ag-Cu-Pd-Ge-Si-Sn-Ni系的钎料进行说明。这种钎料,在向Au、Ag、Cu、Pd中加入Ge、Si、Sn的至少一种元素的同时,再加入Ni构成。第十一种钎料,与第一种钎料的元素不同,但用与第一种钎料相同的方法制作。
对于这种钎料,适当改变Au、Ag、Cu、Pd、Ge、Si、Sn、Ni的比例(重量%),准备如表22所示的实施例11-1~11-28二十八种样品,和表23所示的比较例11-1~11-13十三种样品,共计四十一种样品。此外,对所准备的各样品选择与第一种钎料同样的六个项目,研究其特性。此外,“实施例”与“比较例”的含义与第一种钎料相同。e)接合强度,f)耐腐蚀性用和第一种钎料相同的方法确认。
如表22及表23所示,实施例11-1~11-28的样品,熔点最高753℃(实施例11-15),全部低于800℃。然而,比较例11-1~11-7,11-9,11-12,11-13,熔点超过800℃。实施例11-1~11-28的样品对SUS316L的浸润性良好,除比较例11-11之外,其它比较例的样品仅为尚可,并不十分理想。此外,钎焊温度,实施例11-1~11-28全在800℃以下。在比较例11-1~11-7,11-9,11-12,11-13的样品中发生SUS316L的结晶粗化,其它样品未发生该现象。接合强度最低为680MPa,全部优于现有技术的钎料。除比较例11-11之外,所有样品的耐腐蚀性都显示出良好的结果。从表22及表23的结果看出,Au-Ag-Cu-Pd-Ge-Si-Sn-Ni系钎料为满足上述条件A、B、C三者所需的条件如下。
关于条件A)在比较例11-1~11-7,11-9,11-12,11-13与实施例11-1~11-28中,由于Au、Ag、Cu各自的比例存在着共同的范围,难以仅从Au、Ag、Cu各自的比例指定条件A。
其次,如比较例11-1~11-7所示,当Ge、Si及Sn的比例总计不超过1重量%时,以及达到37重量%时,熔点超过800℃,不满足条件A。然而,如实施例11-1~11-28所示,满足条件A的样品全部的Ge、Si及Sn的比例总计大于1重量%,不足37重量%。从而,为满足条件A,Ge、Si及Sn的比例总计必须大于1重量%、不足37重量%。对此,特别是从实施例11-1~11-28所示的数值可以看出,优选地,Ge、Si及Sn的比例总计约2重量%以上、36重量%以下。然而,即使Ge、Si及Sn的比例总计处于这个范围内,如比较例11-9所示,当Au的比例达到74重量%时,熔点也超过800℃,不满足条件A。与此相反,如实施例11-1~11-28所示,当Au的比例不足74重量%时,所有的样品都满足条件A。从而,为满足条件A,Au的比例不足74重量%就可以。此外,即使Au的比例在该范围内,如实施例11-12所示,Pd的比例达到27重量%时,不满足条件A。与此相反,如实施例11-1~11-28所示,如果Pd的比例不到27重量%的话,所有样品都满足条件A。从而,为满足条件A,Pd的比例必须不足27重量%。进而,即使Pd的范围在该范围内,如比较例11-13所示,当Ni的比例达到18重量%时,不满足条件A。与此相反,如实施例11-1~11-28所示,Ni的比例不足18重量%的话,满足条件A。
关于条件B)耐腐蚀性不足的样品只有比较例11-11,其它样品都很好。该比较例11-11,Ag的比例达到47重量%,其它的样品,Ag的比例均不足47重量%。从而,如果Ag的比例不足47重量%的话,满足条件B。
关于条件C)同时满足上述条件A、B的样品,接合强度最低为680MPa,全部显示出优于现有技术的钎料的数值。从而,同时满足上述条件A、B的话,就满足条件C。该Au-Ag-Cu-Pd-Ge-Si-Sn-Ni系钎料的接合强度优于第十种钎料。这可以认为是由于添加Ni造成的。
进而,考虑到实施例11-24,11-25对不锈钢的浸润性很好,优选地,Au及Ag满足以下条件。
Au的比例约在52重量%以上、约在54重量%以下Ag的比例约在5重量%以上、约在19重量%以下综上所述,Au-Ag-Cu-Pd-Ge-Si-Sn-Ni系钎料,Ge、Si及Sn的总计、Au、Pd及Ni处于满足条件A的范围内,且Ag处于满足条件B的范围内的话,成为满足可低温接合、确保良好的耐腐蚀性及足够的接合强度全部三个必要条件的钎料。进而,如果Au及Ag的比例分别处于对上述不锈钢的浸润性良好的范围内的话,该钎料对不锈钢的浸润性良好。
并且,这种Au-Ag-Cu-Pd-Ge-Si-Sn-Ni系钎料,与第十种钎料一样,除Ag-Cu的共晶之外,当成为利用Au-Ge的共晶、Ag-Ge的共晶、Cu-Ge的共晶、Pd-Ge的共晶、Au-Si的共晶、Au-Sn的共晶、Ag-Si的共晶及Ag-Sn的共晶的九种共晶中的任何一个的组成时,其熔点下降。从而,构成这种钎料的Au、Ag、Cu、Pd、Ge、Si、Sn、Ni的各个比例中,为了获得达到本发明的目的的钎料,存在着必要的范围,可以认为该范围是由上述表22、23所示的实验结果求出的范围。
综上所述,根据本发明的Au-Ag-Cu-Pd-Ge-Si-Sn-Ni系钎料满足下面的条件70)~74)时,可以利用Ag-Cu的共晶、Au-Ge的共晶、Ag-Ge的共晶、Cu-Ge的共晶、Pd-Ge的共晶、Au-Si的共晶、Au-Sn的共晶、Ag-Si的共晶及Ag-Sn的共晶等九种共晶,构成可低温接合、接合强度及耐腐蚀性全部良好的钎料。
条件70)Ge、Si及Sn的比例总计大于1重量%、不足37重量%条件71)Au的比例不足74重量%条件72)Pd的比例不足27重量%条件73)Ni的比例不足18重量%条件74)Ag的比例不足47重量%进而,在同时满足下述条件75),76)时,成为对不锈钢浸润性良好的理想的钎料。
条件75)Au的比例在约52重量%以上、约54重量%以下条件76)Ag的比例约在5重量%以上、约19重量%以下(利用钎料对表壳进行接合)下面,说明对于作为表的外部装饰部的表壳,利用根据本发明的钎料作为进行其端杆的接合时的情况。
图1是表示用根据本发明的钎料在表壳主体上接合四个端杆部3、5、7、9的表壳2的立体图。表壳主体1具有由不锈钢构成的厚度较薄的圆筒状的壁部与底部,包括与端杆部的接合面进行镜面精加工。端杆部3、5、7、9均由不锈钢制成,进行磨削抛光形成,除与表壳主体1的接合面之外,在外侧表面上,进行发丝面加工。此外,在每个端杆部3、5、7、9上,预先进行开弹簧杆孔11的加工。此外,表壳主体1与端杆部3、5、7、9分别利用锻造成形。
并且,如图2所示,在表壳主体1与各端杆部3、5、7、9的接合面上,夹持根据本发明的钎料19、进行压接,用图中未示出的夹具固定,在氢还原气氛中于约650℃~约700℃的温度下加热20分钟,其后急剧冷却。利用上述第一~第十一种钎料作为钎料19进行这种接合作业,分别制作采用第一~第十一种钎料的表壳2。例如,在第七种钎料中,采用实施例7-8的样品(Au50重量%、Ag9重量%、Cu9重量%、In8重量%、Si7重量%、Pd7重量%、Mn1重量%、Li1重量%、Ni8重量%),在第八种钎料中,采用实施例8-7的样品(Au56重量%、Ag22重量%、Cu5重量%、Pd5重量%、Ge12重量%)。此外,在第十一种钎料中,采用实施例11-24的样品(Au54重量%、Ag5重量%、Cu6重量%、Ge7重量%、Si3重量%、Sn9重量%、Pd6重量%,Ni10重量%)。
其结果是,钎料19完全渗透到表壳主体1与各端杆部3、5、7、9之间的接合部分,获得两者从外观上看完全一体化的表壳2。该表壳2由于加热时的温度在母材的结晶粗化的温度(800℃)以下的温度,所以在不锈钢上不会引起结晶组织的粗化,保持接合前的表面状态,非常漂亮地形成表壳主体1与各端杆部3、5、7、9相互之间的界面。进而,在接合部分可以获得足够的抗拉强度(接合强度)。
如上所述,采用根据本发明的钎料将作为金属制品的表壳主体1与端杆部3、5、7、9接合时,可以将两者以理想的状态接合。
同时,近年来,对于表壳由于要求增大对设计的自由度,将表壳主体与端杆部分开制造,强烈希望在不同的表面状态下进行加工。例如,表壳主体进行镜面加工,对端杆部进行发丝面加工。然而,在现有技术中,表壳是作为包含连接表带用的端杆部一体化的部件制造的,所以现有技术中的表壳存在以下问题。
首先,表壳中,为了使表壳主体与端杆部的交界面通过两者的一体化而连续,通过分别进行镜面加工和发丝面加工,很难将它们的交界面整齐地分出来。当把表壳制成整体型时,通过锻造进行制造,在降低成本方面是有利的,但其缺点是端杆的形状在设计上受到很大的制约。
另一方面,在这种端杆部上,有必要通过钻孔进行插入表带安装用的弹簧杆的弹簧杆孔的后加工,但为了保持表壳的外观的美观性,这种弹簧杆孔必须形成在端杆部的内侧,以便不能从外侧看到。但是,当从端部内侧开弹簧杆孔时,这种开孔作业比较困难。而且,对向的端杆部进行这种开孔作业时,会成为障碍,例如,如图5所示,弹簧杆孔11不能垂直于端杆部的加工面7a,不得不倾斜地形成。因此,不得不将弹簧杆孔加工得稍大于弹簧杆。这样,在弹簧杆与弹簧杆孔之间形成多余的间隙,该间隙成为弹簧杆松弛(松动)的原因之一。
然而,如上所述,当利用根据本发明的钎料时,将表壳主体1与各端杆部3、5、7、9接合,获得从外观上看两者完全一体化的表壳。从而,即使将表壳主体1与各端杆部3、5、7、9分开制造、分别加工成不同的表面状态,也根本不会产生现有技术中的表壳中所出现的问题。
在上述第一~第十一种钎料中,作为与Au完全固溶的金属用Ag及Cu的钎料为例进行了说明。对于与Au完全固溶的金属除Ag和Cu之外,还有Pt及Ni,所以,也可以代替Ag及Cu使用铂(Pt)及Ni。
此外,在上述实施形式中,将不锈钢部件设定为母材研究了钎料的特性,所以作为成为达到本发明的目的的钎料的条件,举出熔点不能超过800℃的例子。在将母材设定为由不锈钢以外的金属构成的部件时,熔点不一定限于800℃。
如上所述,用根据本发明的钎料很好地接合的金属主要是不锈钢。然而,对要求外观装饰性的金属,如钛及钛合金,根据本发明的钎料也是十分适用的。
此外,根据本发明的钎料,其形状没有限制。考虑到接合时作业的方便性,优选地制成板状,箔状,线状等。然而,有时,由于组分的不同,钎料多少具有脆性。在这种情况下,可以将钎料制成粉状之后,进行压粉成形再使用。
并且,钎焊时的加热温度为从620至800℃,优选地为从650至750℃,钎焊时间约从5分钟至1小时,优选地,钎焊时钎焊炉内的气氛为氢气等还原气氛或真空。
工业上的可利用性根据本发明的钎料,可以在母材的结晶粗化温度以下的低温进行金属制品的钎焊接合,在确保接合的金属的良好的耐腐蚀性的同时,可以确保足够的接合强度。从而,根据本发明的钎料,适合于要求外观装饰性的不锈钢之类的金属的钎焊。
(表1)a) b) c) d) e) f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表2)a) b) c) d) e)f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表3)

浸润性◎非常良好○良好△尚可(表4)

◎非常良好○良好△尚可(表5)(单位重量%)

(表6)(单位重量%)

◎非常良好○良好△尚可(表7)(单位重量%)

(表8)a) b) c) d) e) f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表9)a) b) c) d) e)f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表10)a) b) c) d) e) f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表11)a)b)c)d) e)f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表12)a)b) c)d)e) f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表13)a) b) c) d) e)f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表14)a) b)c) d) e)f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表15)a) b)c) d)e)f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表16)(单位重量%)

浸润性◎非常良好○良好△尚可(表17)(单位重量%)

(表18)(单位重量%)

浸润性◎非常良好○良好△尚可(表19)(单位重量%)

(表20)a)b) c) d)e) f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表21)a)b) c) d)e) f)

(单位重量%) 浸润性◎非常良好○良好△尚可(表22)a) b) c) d) e)f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可(表23)a) b)c) d) e) f)

(单位重量%)浸润性◎非常良好○良好△尚可权利要求书(按照条约第19条的修改)根据PCT第19条的修改用新的权利要求1-50替换原权利要求书。其中修改了原权利标1、19、20和23,删去了原权利要求9-14。
1、一种钎料,是以金、银、铜以及铝、铋、镓、铟、锑、硅、锡、铅、铊或碲中至少一种以上的元素组成的添加元素为主成分构成的,其特征为,前述添加元素的比例总计大于1重量%、不足36重量%,前述金的比例不足80重量%,前述银的比例不足42重量%。
2、如权利要求1所述的钎料,其特征为,前述添加元素的比例总计在约2重量%以上、约35重量%以下。
3、如权利要求1所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于34重量%,前述银的比例大于5重量%。
4、如权利要求2所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于34重量%,前述银的比例大于5重量%。
5、如权利要求1所述的钎料,其特征为,前述银的比例在约6重量%以上、约41重量%以下。
6、如权利要求2所述的钎料,其特征为,前述银的比例约在6重量%以上、41重量%以下。
7、如权利要求1所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在47重量%以上、64重量%以下,前述银的比例约在6重量%以上、20重量%以下。
8、如权利要求2所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在47重量%以上、64重量%以下,前述银的比例约在6重量%以上、20重量%以下。
9、一种钎料,是以金、银、铜及硅为主成分构成的钎料,其特征为,前述硅的比例大于0.9重量%、不足19重量%,前述金的比例大于40重量%,前述银的比例大于4重量%、不足37重量%。
10、如权利要求9所述的钎料,其特征为,前述硅的比例约在1重量%以上、18重量%以下。
11、如权利要求9所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在41重量%以上、79重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、36重量%以下。
12、如权利要求10所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在41重量%以上、79重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、36重量%以下。
13、一种钎料,是以金、银、铜及硅和锡中至少一种以上的元素为主成分构成的钎料,其特征为,前述硅及锡的比例总计大于1重量%、不足35重量%,前述金的比例不足80重量%,前述银的比例不足42重量%。
14、如权利要求13所述的钎料,其特征为,前述硅及锡的比例总计约在2重量%以上、34重量%以下。
15、如权利要求13所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在47重量%以上、64重量%以下,前述银的比例约在6重量%以上、20重量%以下。
16、如权利要求14所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在47重量%以上、64重量%以下,前述银的比例约在6重量%以上、20重量%以下。
17、一种钎料,是以金、银、铜、钯以及铝、铋、锗、锑、硅、锡、铅、铊或碲中至少一种以上的元素组成的添加元素为主成分构成的钎料,其特征为,前述添加元素的比例总计大于1重量%、不足38重量%,前述金的比例不足82重量%,前述钯的比例不足34重量%,前述银的比例不足47重量%。
18、如权利要求17所述的钎料,其特征为,前述钯的比例约在33重量%以下。
19、如权利要求17所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于33重量%,前述银的比例大于4重量%。
20、如权利要求18所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于33重量%,前述银的比例大于4重量%。
21、如权利要求17所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在51重量%以上、56重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、20重量%以下。
22、如权利要求18所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在51重量%以上、56重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、20重量%以下。
23、一种钎料,是以金、银、铜及钯、以及铝、铋、镓、锗、铟、锑、硅、锡、铅、碲或铊中至少一种以上元素构成的第一添加元素及锂或锰的至少一种元素构成的第二添加元素作为主成分构成的钎料,其特征为,前述第一添加元素的比例合计大于1重量%、不足38重量%,前述金的比例不足78重量%,前述第二添加元素的比例总计不足3重量%,前述钯的比例不足32重量%,前述银的比例不足48重量%。
24、如权利要求23所述的钎料,其特征为,前述第一添加元素的比例总计在约2重量%以上、37重量%以下。
25、如权利要求23所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于33重量%,前述银的比例大于5重量%。
26、如权利要求24所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于33重量%,前述银的比例大于5重量%。
27、如权利要求23所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在34重量%以上、77重量%以下,前述银的比例在6重量%以上、47重量%以下。
28、如权利要求24所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在34重量%以上、77重量%以下,前述银的比例在6重量%以上、47重量%以下。
29、一种钎料,是以金、银、铜、钯及镍以及铝、铋、镓、锗、铟、锑、硅、锡、铅、碲或铊中至少一种以上元素构成的第一添加元素及锂或锰的至少一种元素构成的第二添加元素作为主成分构成的钎料,其特征为,前述第一添加元素的比例总计大于1重量%、不足35重量%,前述金的比例不足74重量%,前述第二添加元素的比例总计不足3重量%,前述钯的比例不足31重量%,前述镍的比例不足16重量%,前述银的比例不足47重量%。
30、如权利要求29所述的钎料,其特征为,前述第一添加元素的比例总计约在2重量%以上、34重量%以下。
31、如权利要求29所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于35重量%,前述银的比例大于6重量%。
32、如权利要求30所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于35重量%,前述银的比例大于6重量%。
33、如权利要求29所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在36重量%以上、73重量%以下,前述银的比例约在7重量%以上、46重量%以下。
34、如权利要求30所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在36重量%以上、73重量%以下,前述银的比例在7重量%以上、46重量%以下。
35、一种钎料,是以金、银、铜、钯及锗为主成分构成的钎料,其特征为,前述锗的比例大于4重量%、不足26重量%,前述金的比例大于28重量%、不足76重量%,前述钯的比例不足36重量%,前述银的比例不足51重量%。
36、如权利要求35所述的钎料,其特征为,前述锗的比例约在5重量%以上、25重量%以下。
37、如权利要求35所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在29重量%以上、75重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、50重量%以下。
38、如权利要求36所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在29重量%以上、75重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、50重量%以下。
39、一种钎料,是以金、银、铜、钯及硅为主成分构成的钎料,其特征为,前述硅的比例大于0.9重量%,不足17重量%,前述金的比例大于30重量%、不足72重量%,前述钯的比例不足38重量%,前述银的比例大于2重量%、不足34重量%。
40、如权利要求39所述的钎料,其特征为,前述硅的比例约在1重量%以上、16重量%以下。
41、如权利要求39所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在40重量%以上、71重量以下,前述银的比例约在3重量%以上、32重量%以下,前述钯的比例约在5重量%以上、37重量%以下。
42、如权利要求40所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在40重量%以上、71重量%以下,前述银的比例约在3重量%以上、32重量%以下,前述钯的比例约在5重量%以上、37重量%以下。
43、一种钎料,是以金、银、铜及钯和锗、硅及锡中至少一种以上的元素为主成分构成的钎料,其特征为,前述锗、硅及锡的比例总计大于1重量%、不足38重量%,前述金的比例不足83重量%,前述钯的比例不足35重量%,前述银的比例不足49重量%。
44、如权利要求43所述的钎料,其特征为,前述锗、硅及锡的比例总计约在2重量%以上、37重量%以下。
45、如权利要求43所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在53重量%以上、56重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、18重量%以下。
46、如权利要求44所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在53重量%以上、56重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、18重量%以下。
47、一种钎料,是以金、银、铜、钯和镍、以及锗、硅及锡中至少一种以上的元素为主成分构成的钎料,其特征为,
前述锗、硅及锡的比例总计大于1重量%、不足37重量%,前述金的比例不足74重量%,前述钯的比例不足27重量%,前述镍的比例不足18重量%,前述银的比例不足47重量%。
48、如权利要求47所述的钎料,其特征为,前述锗、硅及锡的比例总计约在2重量%以上、36重量%以下。
49、如权利要求47所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在52重量%以上、54重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、19重量%以下。
50、如权利要求48所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在52重量%以上、54重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、19重量%以下。
权利要求
1.一种钎料,是以金、银、铜以及铝、铋、镓、锗、铟、锑、硅、锡、铅、铊或碲中至少一种以上的元素组成的添加元素为主成分构成的,其特征为,前述添加元素的比例总计大于1重量%、不足36重量%,前述金的比例不足80重量%,前述银的比例不足42重量%。
2.如权利要求1所述的钎料,其特征为,前述添加元素的比例总计在约2重量%以上、约35重量%以下。
3.如权利要求1所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于34重量%,前述银的比例大于5重量%。
4.如权利要求2所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于34重量%,前述银的比例大于5重量%。
5.如权利要求1所述的钎料,其特征为,前述银的比例在约6重量%以上、约41重量%以下。
6.如权利要求2所述的钎料,其特征为,前述银的比例约在6重量%以上、41重量%以下。
7.如权利要求1所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在47重量%以上、64重量%以下,前述银的比例约在6重量%以上、20重量%以下。
8.如权利要求2所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在47重量%以上、64重量%以下,前述银的比例约在6重量%以上、20重量%以下。
9.一种钎料,是以金、银、铜及锗为主成分构成的钎料,其特征为,前述锗的比例大于4重量%、不足24重量%,前述金的比例大于34重量%,前述银的比例不足41重量%。
10.如权利要求9所述的钎料,其特征为,前述锗的比例约在5重量%以上、23重量%以下。
11.如权利要求9所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在35重量%以上、80重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、40重量%以下,前述锗的比例约在10重量%以上、19重量%以下。
12.如权利要求10所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在35重量%以上、80重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、40重量%以下,前述锗的比例约在10重量%以上、19重量%以下。
13.如权利要求9所述的钎料,其特征为,前述银的比例在约6重量%以上、40重量%以下。
14.如权利要求10所述的钎料,其特征为,前述银的比例在约6重量%以上、40重量%以下。
15.一种钎料,是以金、银、铜及硅为主成分构成的钎料,其特征为,前述硅的比例大于0.9重量%、不足19重量%,前述金的比例大于40重量%,前述银的比例大于4重量%、不足37重量%。
16.如权利要求15所述的钎料,其特征为,前述硅的比例约在1重量%以上、18重量%以下。
17.如权利要求15所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在41重量%以上、79重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、36重量%以下。
18.如权利要求16所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在41重量%以上、79重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、36重量%以下。
19.一种钎料,是以金、银、铜及锗、硅及锡中至少一种以上的元素为主成分构成的钎料,其特征为,前述锗、硅及锡的比例总计大于1重量%、不足35重量%,前述金的比例不足80重量%,前述银的比例不足42重量%。
20.如权利要求19所述的钎料,其特征为,前述锗、硅及锡的比例总计约在2重量%以上、34重量%以下。
21.如权利要求19所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在47重量%以上、64重量%以下,前述银的比例约在6重量%以上、20重量%以下。
22.如权利要求20所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在47重量%以上、64重量%以下,前述银的比例约在6重量%以上、20重量%以下。
23.一种钎料,是以金、银、铜、钯以及铝、铋、镓、锗、铟、锑、硅、锡、铅、铊或碲中至少一种以上的元素组成的添加元素为主成分构成的钎料,其特征为,前述添加元素的比例总计大于1重量%、不足38重量%,前述金的比例不足82重量%,前述钯的比例不足34重量%,前述银的比例不足47重量%。
24.如权利要求23所述的钎料,其特征为,前述钯的比例约在33重量%以下。
25.如权利要求23所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于33重量%,前述银的比例大于4重量%。
26.如权利要求24所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于33重量%,前述银的比例大于4重量%。
27.如权利要求23所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在51重量%以上、56重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、20重量%以下。
28.如权利要求24所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在51重量%以上、56重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、20重量%以下。
29.一种钎料,是以金、银、铜及钯、以及铝、铋、镓、锗、铟、锑、硅、锡、铅、碲或铊中至少一种以上元素构成的第一添加元素及锂或锰的至少一种元素构成的第二添加元素作为主成分构成的钎料,其特征为,前述第一添加元素的比例合计大于1重量%、不足38重量%,前述金的比例不足78重量%,前述第二添加元素的比例总计不足3重量%,前述钯的比例不足32重量%,前述银的比例不足48重量%。
30.如权利要求29所述的钎料,其特征为,前述第一添加元素的比例总计在约2重量%以上、37重量%以下。
31.如权利要求29所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于33重量%,前述银的比例大于5重量%。
32.如权利要求30所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于33重量%,前述银的比例大于5重量%。
33.如权利要求29所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在34重量%以上、77重量%以下,前述银的比例在6重量%以上、47重量%以下。
34.如权利要求30所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在34重量%以上、77重量%以下,前述银的比例在6重量%以上、47重量%以下。
35.一种钎料,是以金、银、铜、钯及镍以及铝、铋、镓、锗、铟、锑、硅、锡、铅、碲或铊中至少一种以上元素构成的第一添加元素及锂或锰的至少一种元素构成的第二添加元素作为主成分构成的钎料,其特征为,前述第一添加元素的比例总计大于1重量%、不足35重量%,前述金的比例不足74重量%,前述第二添加元素的比例总计不足3重量%,前述钯的比例不足31重量%,前述镍的比例不足16重量%,前述银的比例不足47重量%。
36.如权利要求35所述的钎料,其特征为,前述第一添加元素的比例总计约在2重量%以上、34重量%以下。
37.如权利要求35所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于35重量%,前述银的比例大于6重量%。
38.如权利要求36所述的钎料,其特征为,前述金的比例大于35重量%,前述银的比例大于6重量%。
39.如权利要求35所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在36重量%以上、73重量%以下,前述银的比例约在7重量%以上、46重量%以下。
40.如权利要求36所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在36重量%以上、73重量%以下,前述银的比例在7重量%以上、46重量%以下。
41.一种钎料,是以金、银、铜、钯及锗为主成分构成的钎料,其特征为,前述锗的比例大于4重量%、不足26重量%,前述金的比例大于28重量%、不足76重量%,前述钯的比例不足36重量%,前述银的比例不足51重量%。
42.如权利要求41所述的钎料,其特征为,前述锗的比例约在5重量%以上、25重量%以下。
43.如权利要求41所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在29重量%以上、75重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、50重量%以下。
44.如权利要求42所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在29重量%以上、75重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、50重量%以下。
45.一种钎料,是以金、银、铜、钯及硅为主成分构成的钎料,其特征为,前述硅的比例大于0.9重量%,不足17重量%,前述金的比例大于30重量%、不足72重量%,前述钯的比例不足38重量%,前述银的比例大于2重量%、不足34重量%。
46.如权利要求45所述的钎料,其特征为,前述硅的比例约在1重量%以上、16重量%以下。
47.如权利要求45所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在40重量%以上、71重量以下,前述银的比例约在3重量%以上、32重量%以下,前述钯的比例约在5重量%以上、37重量%以下。
48.如权利要求46所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在40重量%以上、71重量%以下,前述银的比例约在3重量%以上、32重量%以下,前述钯的比例约在5重量%以上、37重量%以下。
49.一种钎料,是以金、银、铜及钯和锗、硅及锡中至少一种以上的元素为主成分构成的钎料,其特征为,前述锗、硅及锡的比例总计大于1重量%、不足38重量%,前述金的比例不足83重量%,前述钯的比例不足35重量%,前述银的比例不足49重量%。
50.如权利要求49所述的钎料,其特征为,前述锗、硅及锡的比例总计约在2重量%以上、37重量%以下。
51.如权利要求49所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在53重量%以上、56重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、18重量%以下。
52.如权利要求50所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在53重量%以上、56重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、18重量%以下。
53.一种钎料,是以金、银、铜、钯和镍、以及锗、硅及锡中至少一种以上的元素为主成分构成的钎料,其特征为,前述锗、硅及锡的比例总计大于1重量%、不足37重量%,前述金的比例不足74重量%,前述钯的比例不足27重量%,前述镍的比例不足18重量%,前述银的比例不足47重量%。
54.如权利要求53所述的钎料,其特征为,前述锗、硅及锡的比例总计约在2重量%以上、36重量%以下。
55.如权利要求53所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在52重量%以上、54重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、19重量%以下。
56.如权利要求54所述的钎料,其特征为,前述金的比例约在52重量%以上、54重量%以下,前述银的比例约在5重量%以上、19重量%以下。
全文摘要
一种钎料,以金、银、铜以及由铝、铋、镓、锗、铟、锑、硅、锡、铅、碲及铊中至少一种以上的元素构成的添加元素为主成分,添加元素的比例总计大于1重量%、不足36重量%,金的比例不足80重量%,银的比例不足42重量%,所述钎料在确保良好的耐腐蚀性及足够的接合强度的同时,在不会引起不锈钢等用于要求外观装饰性的部件的金属的结晶组织粗化的低的温度下进行接合。
文档编号B23K35/30GK1457281SQ02800486
公开日2003年11月19日 申请日期2002年3月20日 优先权日2001年3月23日
发明者内田仁史, 佐藤惇司 申请人:西铁城时计株式会社
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1