2017 Fiscal Year Annual Research Report
Al合金のフラックスフリーロウ付に対する雰囲気酸素分圧と添加元素の影響
| Project/Area Number |
15H04136
|
|---|
| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
小澤 俊平 千葉工業大学, 工学部, 准教授 (80404937)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | フラックスフリーろう付 / 雰囲気酸素分圧 / 表面張力 / アルミニウム合金 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
自動車用熱交換器は，密度が小さく熱伝導度の良いアルミニウム合金のろう付によって製造されている．その際，アルミニウムは非常に酸化しやすく，それが溶融ろうの進展を物理的に阻害したり，濡れ性を低下させたりするため，フッ化物系フラックスの使用が欠かせない．しかし，このフラックスの残渣が，近年の電子部品を搭載した熱交換器の故障や，フィンの目詰まりを引き起こす事が問題となっていることから，フラックスフリーろう付の開発が求められている．
アルミニウム合金のフラックスフリーろう付のためには，酸化被膜の生成抑制が重要であることから，平成28年度までの研究では，ジルコニア式酸素ポンプによる雰囲気酸素分圧（Po2）の低減と，還元性の高いMgを心材へ微量添加する事を試みた．その結果，これらの複合効果によって，ろう付性が著しく向上することが明らかとなった．しかし，酸化被膜生成・抑制には，加熱時間の長短などの温度プロファイルも関連することは明らかである．そこで，間隙充填法を用いて，アルミニウム合金のフラックスフリーろう付に及ぼす，Al-Siろう溶融までの昇温時間の影響について明らかにする事を試みた．
その結果，雰囲気酸素分圧を1E-7atmとした場合，試料の昇温速度を約30℃/minまで速くするにつれて，ろうの充填長さが伸びた．また，雰囲気酸素分圧を1E-30atmまで低減すると，フラックスろう付に匹敵するほどの充填長さが得られることが分かった．ただし，昇温速度をそれ以上速くすると，ろうの溶融および進展のための時間が不足するために，逆に充填されなくなった．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では，アルミニウム合金のフラックスフリーろう付に対する，添加元素や雰囲気，加熱プロファイルの影響を明らかにすることで，プロセスの基礎現象を明らかにするとともに，この技術の確立を目指している．現在までに，アルミニウム合金のフラックスフリーろう付に効果的な元素を見つけ，雰囲気酸素分圧の影響や加熱プロファイルの影響も明らかにしている．これらは当初計画通りである事から，本研究は順調に進行していると考える．
|
| Strategy for Future Research Activity |
アルミニウム合金のフラックスフリーろう付性に対する添加元素，雰囲気酸素分圧，加熱プロファイルの現象的な影響は明らかにした．しかし，ろう付実験後の試料外観や組織観察からだけでは，その本質的な効果に関して，まだ議論の余地がある．そこで今後は，アルミニウム合金のフラックスフリーろう付を直接観察し，これらのパラメータの本質的な効果や，ろう付性向上のメカニズムについて明らかにする事を試みる．
|
