2019 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of low temperature sinterable metal nanoparticles and application to precision assembly and joining
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17K06372
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
小山 真司 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (70414109)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荘司 郁夫 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (00323329)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 固相接合 / 液相拡散接合 / 金属塩生成接合法 / インサート金属 / アルミニウム / 銅 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子機器の小型・軽量化に伴い，Al合金が多用されるようになり，鉄鋼製の筐体との直接接合が求められるようになった．またAl合金において，熱処理を施すことで母材強度を高める熱処理型Al合金の使用も拡大傾向にある．一方で，高強度でありながら高い熱・電気伝導性を有するCu合金についても，製品設計の自由度を高めるため，直接接合が望まれている．本研究では，接合阻害因子である酸化皮膜を金属塩被膜に還元除去し，熱分解させることで金属面が露出する金属塩生成接合法を適用し，その効果を検討した．
A6061/高張力鋼の固相接合において，Alの酸化皮膜を有機酸で金属塩被膜に置換除去し，接合中に熱分解させることで，3倍の接続強度を有する接手が得られた．また，FT-IRによる表面の化学分析の結果，処理時間に最適値があるのは，接合に適した金属塩被膜厚さと不均質性の解消が影響していることが明らかとなった．
Al合金の液相拡散接合において，インサート金属に種々の金属塩被膜処理を施すことで，2倍以上の接続強度を有する接手が得られた．さらにインサート金属の純度向上に伴い，接合界面における介在物の凝集が抑制され，さらなる接続強度の向上が達成できることがわかった．
ベリリウム銅合金どうしの固相接合において，酸化皮膜をギ酸塩被膜に置換除去することで，接合されなかった接手が母材破断することがわかった．これは，Cuと異なりBeは両性金属であり，ギ酸で処理を施す前にアルカリ処理を施したためであることがFT-IRによる化学分析により明らかになった．
無酸素銅どうしの固相接合において，Cuナノ粒子の酸化皮膜をギ酸塩被膜に置換除去し，接合界面に挿入することで，接合されなかった接手がCuの0.2%耐力まで向上することがわかった．これは，接合中にCuナノ粒子どうしが焼結すると同時に接合界面を充填するためであることがわかった．
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