JP2005103610A - Brazing composite material and brazing product using the same - Google Patents
Brazing composite material and brazing product using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005103610A JP2005103610A JP2003341047A JP2003341047A JP2005103610A JP 2005103610 A JP2005103610 A JP 2005103610A JP 2003341047 A JP2003341047 A JP 2003341047A JP 2003341047 A JP2003341047 A JP 2003341047A JP 2005103610 A JP2005103610 A JP 2005103610A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brazing
- layer
- composite material
- component
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005219 brazing Methods 0.000 title claims abstract description 319
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 154
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 124
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 38
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 38
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 29
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 27
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 27
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N iminotitanium Chemical compound [Ti]=N KHYBPSFKEHXSLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- -1 chlorine ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910001105 martensitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
【課題】 ろう付け特性が良好で、かつ、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好なろう付け用複合材、及びろう付け接合部の信頼性が良好で、製造コストが安価なろう付け製品を提供するものである。
【解決手段】 本発明に係るろう付け用複合材10は、被ろう付け部材同士をろう付けするものであって、Niを含む合金で構成される基材11の表面に、Ni又はNi合金層13とTi又はTi合金層12とを重ねた複層構造のろう付け層15を一体的に設けてなり、そのろう付け層15に含まれるNi成分の重量W1と、Ni成分とTi成分の重量の総和W2との比W1/W2が、0.58〜0.64のものである。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a brazing composite material having good brazing characteristics and having good heat resistance and corrosion resistance of a brazed joint, and brazing products having good reliability of the brazed joint and low manufacturing cost. Is to provide.
A brazing composite material 10 according to the present invention brazes members to be brazed together, and a Ni or Ni alloy layer is formed on the surface of a base material 11 made of an alloy containing Ni. A brazing layer 15 having a multilayer structure in which 13 and Ti or a Ti alloy layer 12 are laminated is integrally provided. The weight W1 of the Ni component contained in the brazing layer 15 and the weights of the Ni component and the Ti component The ratio W1 / W2 to the total sum W2 is 0.58 to 0.64.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ろう付け用複合材及びそれを用いたろう付け製品に係り、特に、熱交換器及び燃料電池用部材のろう付けに用いられる複合材及びそれを用いたろう付け製品に関するものである。 The present invention relates to a brazing composite material and a brazing product using the same, and more particularly to a composite material used for brazing a heat exchanger and a fuel cell member and a brazing product using the same.
自動車用オイルクーラの接合材としてステンレス基クラッド材が使用されている。これは、基材であるステンレス鋼板の片面又は両面に、ろう材としての機能を有するCu材がクラッドされている。 Stainless steel-based clad materials are used as joining materials for automobile oil coolers. In this case, a Cu material having a function as a brazing material is clad on one side or both sides of a stainless steel plate as a base material.
また、ステンレス鋼や、Ni基又はCo基合金などからなる部材のろう付け材として、ろう付け接合部の耐食性に優れる各種Niろう材が、JIS規格により規定されている。 Further, as a brazing material for members made of stainless steel, Ni-base or Co-base alloy, various Ni brazing materials having excellent corrosion resistance at the brazed joint are defined by JIS standards.
さらに、熱交換器の接合に用いられるNiろう材として、粉末状のNiろう材に、Ni、Cr、Ni−Cr合金、又はステンレス鋼の中から選択される金属粉末を4〜22wt%添加してなる粉末Niろう材が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Further, 4 to 22 wt% of metal powder selected from Ni, Cr, Ni—Cr alloy, or stainless steel is added to the powdered Ni brazing material as the Ni brazing material used for joining the heat exchanger. A powder Ni brazing material is proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、基材であるステンレス鋼の表面にNi及びTiからなるろう付け層を有する、即ちNi/Ti/ステンレス鋼というろう付け層構造を有する自己ろう付け性複合材がある(例えば、特許文献2参照)。 Further, there is a self-brazing composite material having a brazing layer made of Ni and Ti on the surface of stainless steel as a base material, that is, having a brazing layer structure of Ni / Ti / stainless steel (for example, Patent Document 2). reference).
ところで、従来のろう材又はろう付け用複合材を、高温で、腐食性の高いガス又は液体に晒される熱交換器(燃料電池改質器用クーラや、排ガス再循環装置(以下、EGR(Exhaust Gas Recirculation)と示す)用クーラ)の接合用ろう材として使用する場合、以下に示すような問題があった。 By the way, a conventional brazing material or a brazing composite material is subjected to a heat exchanger (cooler for a fuel cell reformer, exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as EGR (Exhaust Gas)) exposed to a highly corrosive gas or liquid at high temperature. When used as a brazing filler metal for a recirculation)), there are the following problems.
(1) 前述したステンレス基クラッド材を自動車用オイルクーラの接合材として使用する場合、耐熱性及び耐食性については全く問題がない。しかし、このステンレス基クラッド材をEGR用クーラの接合材として使用する場合、EGR用クーラ内は高温で、かつ、腐食性の高い排気ガスが循環されることから、ステンレス基クラッド材のろう材(Cu材)では、耐熱性及び耐食性が十分でないという問題があった。 (1) When the aforementioned stainless steel-based clad material is used as a joining material for an oil cooler for automobiles, there is no problem with respect to heat resistance and corrosion resistance. However, when this stainless steel-based clad material is used as a bonding material for an EGR cooler, the exhaust gas is circulated at a high temperature and highly corrosive in the EGR cooler. (Cu material) has a problem that heat resistance and corrosion resistance are not sufficient.
(2) 特許文献1記載の粉末Niろう材、及びJIS規格で規定された各種Niろう材は、粉末状であることから、各ろう付け接合部に粉末Niろう材をそれぞれ塗布するという作業が必要になる。つまり、ろう付け作業に多大な労力を要するため、ろう付け製品の生産性が著しく低くなり、その結果、製造コストの上昇を招くという問題があった。
(2) Since the powder Ni brazing material described in
(3) 同じくJIS規格で規定されたアモルファスNiろう材は非常に脆いため、ろう材製造時及びろう付け製品の組立時の取り扱い(ハンドリング)が難しく、作業コストが高くなるという問題があった。 (3) Since the amorphous Ni brazing material similarly stipulated by the JIS standard is very fragile, handling (handling) at the time of brazing material manufacture and brazing product assembly is difficult, and there has been a problem that the work cost becomes high.
(4) 特許文献2記載の自己ろう付け性複合材は、耐熱性及び耐食性については十分であるものの、ろう付け時のろう材の濡れ性、湯流れ性が良好でないと共に、ろう付け層自体が脆いため、ろう付け後の製品の性能(強度、疲労特性)が大きく低下するという問題があった。 (4) Although the self-brazing composite material described in Patent Document 2 is sufficient in heat resistance and corrosion resistance, the brazing material itself is not good in brazing and wettability during brazing. Since it is brittle, there has been a problem that the performance (strength and fatigue properties) of the product after brazing is greatly reduced.
以上の事情を考慮して創案された本発明の一の目的は、ろう付け特性が良好で、かつ、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好なろう付け用複合材を提供することにある。 One object of the present invention created in view of the above circumstances is to provide a brazing composite material having good brazing characteristics and good heat resistance and corrosion resistance of a brazed joint. .
また、本発明の他の目的は、ろう付け接合部の信頼性が良好で、製造コストが安価なろう付け製品を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a brazed product in which the reliability of the brazed joint is good and the manufacturing cost is low.
上記目的を達成すべく本発明に係るろう付け用複合材は、被ろう付け部材同士をろう付けするろう付け用複合材において、Niを含む合金で構成される基材の表面に、Ni又はNi合金層とTi又はTi合金層とを重ねた複層構造のろう付け層を一体的に設けてなり、そのろう付け層に含まれるNi成分の重量W1と、Ni成分とTi成分の重量の総和W2との比W1/W2が、0.58〜0.64のものである。 In order to achieve the above object, a brazing composite material according to the present invention is a brazing composite material for brazing members to be brazed to each other on the surface of a base material composed of an alloy containing Ni. A brazing layer having a multilayer structure in which an alloy layer and Ti or a Ti alloy layer are laminated is integrally provided, and the weight W1 of the Ni component contained in the brazing layer and the total weight of the Ni component and the Ti component The ratio W1 / W2 with W2 is 0.58 to 0.64.
また、本発明に係るろう付け用複合材は、被ろう付け部材同士をろう付けするろう付け用複合材において、Niを含まない合金で構成される基材の表面に、Ni又はNi合金層とTi又はTi合金層とを重ねた複層構造のろう付け層を一体的に設けてなり、そのろう付け層に含まれるNi成分の重量W1と、Ni成分とTi成分の重量の総和W2との比W1/W2が、0.64〜0.68のものである。 Further, the brazing composite material according to the present invention is a brazing composite material for brazing members to be brazed, and a Ni or Ni alloy layer is formed on the surface of a base material composed of an alloy containing no Ni. A brazing layer having a multilayer structure in which a Ti or Ti alloy layer is laminated is integrally provided. The weight W1 of the Ni component contained in the brazing layer and the total weight W2 of the weights of the Ni component and the Ti component The ratio W1 / W2 is 0.64 to 0.68.
ここで、Ni又はNi合金層或いはTi又はTi合金層の少なくとも一方がPを含むことが好ましい。これによって、ろう付け材又はろう付け層をろう付けする際の湯流れ性、及びろう付け接合部の耐酸化性を、更に向上させることができる。 Here, it is preferable that at least one of the Ni or Ni alloy layer or the Ti or Ti alloy layer contains P. Thereby, the hot-water flow property when brazing the brazing material or the brazing layer and the oxidation resistance of the brazed joint can be further improved.
また、Ni又はNi合金層或いはTi又はTi合金層の少なくとも一方が、Cu、Mn、Al、又はCrの内の少なくとも1種を含むことが好ましい。これによって、ろう付け材又はろう付け層をろう付けする際の湯流れ性や、ろう付け接合部の耐食性を、更に向上させることができる。 Moreover, it is preferable that at least one of Ni or Ni alloy layer or Ti or Ti alloy layer contains at least one of Cu, Mn, Al, or Cr. Thereby, the hot water flow property when brazing the brazing material or the brazing layer and the corrosion resistance of the brazed joint can be further improved.
以上によれば、基材に、Ti又はTi合金層とNi又はNi合金層とを所定の重量割合でクラッドしたものを一体化することで、ろう付け特性が良好で、かつ、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好なろう付け用複合材を得ることができる。 According to the above, a brazing characteristic is good and a brazing joint portion is obtained by integrating a substrate obtained by clad a Ti or Ti alloy layer and a Ni or Ni alloy layer at a predetermined weight ratio. A brazing composite material having good heat resistance and corrosion resistance can be obtained.
本発明によれば、Ni−Ti系のろう付け材を比較的低い温度でろう付けすることができ、かつ、ろう付け接合部の信頼性も高いという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, it is possible to braze a Ni—Ti brazing material at a relatively low temperature, and exhibit an excellent effect that the reliability of the brazed joint is high.
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明者らは、ろう付け特性(ろう材の湯流れ性及びろう付け生産性など)が良好で、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好で、かつ、ろう付けコストを大幅に低減させるろう付け用複合材の構成について種々検討した。その結果、従来、Ni金属単体は融点が約1455℃と高いため、そのまま(単体)ではステンレス鋼材を接合するためのろう材として使用することが困難であったが、Ti又はTi合金と所定の重量割合でクラッドし、ろう付け時にこれらを合金化させることで融点を下げることができ、1200℃近傍でのろう付けが可能となることを見出した。 The present inventors have good brazing characteristics (such as hot metal flowability and brazing productivity of the brazing material), good heat resistance and corrosion resistance of the brazed joint, and greatly reduce the brazing cost. Various studies were made on the composition of the brazing composite. As a result, conventionally, Ni metal alone has a high melting point of about 1455 ° C., and as such (single), it was difficult to use it as a brazing material for joining stainless steel materials. It was found that the melting point can be lowered by cladding at a weight ratio and alloying these at the time of brazing, and brazing at around 1200 ° C. is possible.
(第1の実施の形態)
本発明の好適一実施の形態に係るろう付用複合材の断面図を図1に示す。
(First embodiment)
A cross-sectional view of a brazing composite material according to a preferred embodiment of the present invention is shown in FIG.
図1に示すように、本実施の形態に係るろう付用複合材10は、薄板状で、かつ、Niを含む合金で構成される基材11の表面(図1中では上面のみ)に、Ti又はTi合金層12と、Ni又はNi合金層13とを2層に重ねてクラッドしたろう付け層15を設けたものである。ここで言う基材11の表面とは、外部に露出する全ての面を示している。
As shown in FIG. 1, the brazing
基材11を構成するNiを含む合金としては、オーステナイト系ステンレス鋼が挙げられ、例えば、SUS304(JIS規格)等が挙げられる。
Examples of the alloy containing Ni constituting the
また、複合材10は、ろう付け層15に含まれるNi成分の重量W1と、Ni成分とTi成分の重量の総和W2との比(W1/W2)を0.58〜0.64に調整したものである。言い換えると、複合材10は、ろう付け層15全体の組成がNi−36〜42wt%Tiとなるように調整したものである。これらの調整は、層12,13の層厚の調整、層12,13の合金組成の調整などによってなされる。
In the
ここで、W1/W2が0.58未満だと、ろう付け層15に含まれるNi成分が過少のため(Ti成分が過剰のため)、ろう付け層15の融点が必要以上に高くなってしまう。よって、ろう付け層15に含まれるNi成分及び基材11から供給されるNi成分と層12のTi成分との合金化の作用でも十分に融点を下げることができず、ろう材の湯流れ性が悪化してしまう。この時、基材11からNi成分を十分に供給した場合、ろう付け層15の融点を十分に低下させることができるが、この場合、基材11の厚さの減少量が極端に大きくなってしまい、好ましくない。一方、W1/W2が0.64を超えると、基材11から供給されるNi成分と合わさってNi成分が過剰になってしまい、ろう付け層15の融点が高くなると共に、液相と固相とが共存する温度範囲が広くなり、湯流れ性が悪化してしまう。
Here, if W1 / W2 is less than 0.58, since the Ni component contained in the
また、層12又は層13の少なくとも一方がPを含有していてもよい。ろう付け層15に、Pを0.02〜10wt%、好ましくは0.02〜5.0wt%含有させることで、ろう材の湯流れ性、耐酸化性を著しく改善することができる。ここで、Pの含有量を0.02〜10wt%と限定したのは、0.02wt%未満だと、湯流れ性の向上が期待できないためであり、逆に10wt%を超えると、ろう付けを行う被ろう付け部材の種類によっては強度低下が生じるためである。
Moreover, at least one of the
また、層12又は層13の少なくとも一方が、Cu、Mn、Al、又はCrの内の少なくとも1種を含有していてもよい。ろう付け材15にCu及び/又はMnを含有させることで、ろう付け材15の湯流れ性を更に向上させることができる。ここで、ろう付け材15中に含まれるCu濃度は0.2〜30wt%とされる。Cu濃度が0.2wt%未満だと、Cu添加の効果が十分に得られず、逆に30wt%を超えると、耐食性が低下するためである。一方、ろう付け材15にAl及び/又はCrを含有させることで、ろう付け接合部の耐食性、耐高温酸化性を更に向上させることができる。
Moreover, at least one of the
本実施の形態に係る複合材10に、適宜、圧延加工を施すことで、所望の厚さのろう付け用複合材(最終製品)が得られる。この最終製品同士を、又は最終製品と接合を行う被ろう付け部材(図示せず)とを接触させ、加熱によるろう付け処理を施すことで、ろう付け製品が得られる。
A composite material for brazing (final product) having a desired thickness is obtained by appropriately rolling the
本実施の形態においては、ろう付け層15を基材11の片面(図1中では上面)のみに形成した場合について説明を行ったが、基材11の片面だけではなく、基材11の両面(図1中では上下面)に形成してもよい。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施の形態においては、薄板状を呈した複合材10を用いて説明を行ったが、複合材の形状は薄板状に特に限定するものではない。図1の変形例を図2に示すように、棒状又はワイヤ状の基材31の表面に、内層側から順に層12、層13と積層してなるろう付け層25を形成し、ろう付け用複合材20としてもよい。この場合の層12、層13の形成は、メッキ法、押出法、造管法などによって行う。
Moreover, in this Embodiment, although demonstrated using the
次に、本実施の形態に係る複合材10(又は20)の作用について説明する。 Next, the operation of the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment will be described.
本実施の形態に係る複合材10(又は20)においては、ろう付け層15を、Ti又はTi合金層12とNi又はNi合金層13とで構成している。このため、ろう付けの際、ろう付け層15におけるTiろう材のTi成分とNiろう材のNi成分とが互いに拡散し合い、合金を形成する。
In the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment, the
この時、Niろう材に含まれるNi成分だけでは、ろう付け層15の融点、即ちNi−Ti合金の融点を1200℃近傍に下げるのに十分ではないが、ろう付けの際に、Niろう材に含まれるNi成分と共に、基材11に含まれるNi成分もろう付け層15に拡散する。本実施の形態に係る複合材10(又は20)においては、基材11に含まれるNi成分がろう付け層15に拡散することを見込んで、ろう付け層15におけるTi成分とNi成分との割合を調整している。
At this time, the Ni component alone contained in the Ni brazing material is not sufficient to lower the melting point of the
これによって、融点の高さからろう材として機能させることが困難であったNi又はNi合金を含むろう材の融点を1200℃近傍に下げることができ、複合材10を用いたろう付けを1200℃近傍で行うことが可能となる。
As a result, the melting point of the brazing material containing Ni or Ni alloy, which has been difficult to function as a brazing material due to its high melting point, can be lowered to around 1200 ° C., and brazing using the
その結果、高温で、腐食性の高いガス又は液体に晒されるEGR用クーラの接合用ろう材として、本実施の形態に係る複合材10(又は20)を使用することができる。延いては、ろう付け特性に優れ、かつ、優れた耐熱性及び耐食性を有するNi−Ti系ろう付け接合部を得ることができる。 As a result, the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment can be used as a brazing material for joining an EGR cooler that is exposed to a highly corrosive gas or liquid at a high temperature. As a result, it is possible to obtain a Ni—Ti brazed joint having excellent brazing characteristics and excellent heat resistance and corrosion resistance.
また、ろう付け層15のTi又はTi合金層12、Ni又はNi合金層13の内の少なくとも一方に、Al又はCrを含有させることで、ろう付け接合部の表面に、酸化アルミ又は酸化クロムからなる緻密な酸化膜が形成され、耐高温酸化性を著しく向上させることができる。その結果、高温(約600〜800℃)酸化に伴うろう付け接合部の接合強度の低下が生じにくくなり、ろう付け製品の接合部の信頼性が良好となる。
Further, by containing Al or Cr in at least one of the Ti or
また、ろう付け材15のTi又はTi合金層12、Ni又はNi合金層13の内の少なくとも一方に、Cu又はMnを含有させることで、ろう付け層15の粘性が低下する。その結果、ろう付け層15の湯流れ性が更に向上し、ろう付け特性が良好となる。
Moreover, the viscosity of the
また、複合材10(又は20)は、基材11の表面にろう付け層15を一体的に設けている。このため、複合材10(又は20)のろう付け層15を、接合を行う被ろう付け部材に接触させてろう付けを行うだけで、ろう付け製品を得ることができる。つまり、本実施の形態に係る複合材10(又は20)を用いたろう付け製品は、接合を行う一組の被ろう付け部材の内、少なくとも一方の被ろう付け部材を基材11として複合材10(又は20)を形成し、この複合材10(又は20)と他方の被ろう付け部材とを重ね合わせて加熱することで得ることができる。
Moreover, the composite material 10 (or 20) is integrally provided with a
よって、本実施の形態に係る複合材10(又は20)は、ろう付けの際、従来の各種Niろう材のように、各ろう付け接合部に粉末Niろう材をそれぞれ塗布する必要はない。その結果、ろう付け作業に多大な労力を要することはなく(ろう付け作業性が良好となり)、ろう付け製品の歩留まり、生産性が良好となり、延いては製造コストの低減を図ることができる。 Therefore, the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment does not need to be coated with a powdered Ni brazing material at each brazed joint, unlike various conventional Ni brazing materials. As a result, a great amount of labor is not required for the brazing work (the brazing workability is improved), the yield and productivity of the brazed product are improved, and the manufacturing cost can be reduced.
以上より、本実施の形態に係る複合材10(又は20)を用いてろう付けすることで、耐熱性及び耐食性に優れたろう付け接合部を、容易、安価に得ることができ、高温で、腐食性の高いガス又は液体に晒されるEGR用クーラ等のろう付け接合部のろう付け材として最適となる。 From the above, by brazing using the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment, a brazed joint excellent in heat resistance and corrosion resistance can be obtained easily and inexpensively, and corrosion is caused at a high temperature. It is optimal as a brazing material for brazed joints such as EGR coolers that are exposed to highly gas or liquid.
次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基いて説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第2の実施の形態)
本発明の他の好適一実施の形態に係るろう付用複合材の断面図を図3に示す。尚、図1と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a cross-sectional view of a brazing composite material according to another preferred embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to FIG. 1, and detailed description is abbreviate | omitted about these members.
第1の実施の形態に係る複合材10は、基材11の表面に、Ti又はTi合金層12と、Ni又はNi合金層13とを2層に重ねてなるろう付け層15を一体に設けたものであった。
The
これに対して、図3に示すように、第2の実施の形態に係る複合材30は、薄板状で、かつ、Niを含む合金で構成される基材11の表面(図3中では上面のみ)に、Ti又はTi合金層12とNi又はNi合金層13とを、層13、層12、層13と交互に3層に重ねたろう付け層35で構成されるものである。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
本実施の形態に係る複合材30においても、前実施の形態に係る複合材10と同様の作用効果が得られる。
Also in the
本実施の形態においては、ろう付け層35を基材11の片面(図3中では上面)のみに形成した場合について説明を行ったが、基材11の片面だけではなく、基材11の両面(図3中では上下面)に形成してもよい。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施の形態においては、ろう付け層が3層構造の場合について説明を行ったが、これに限定するものではない。例えば、図3の第1変形例を図4に示すように、薄板状で、かつ、Niを含む合金で構成される基材11の表面(図4中では上面のみ)に、Ti又はTi合金層12とNi又はNi合金層13とを、層13、層12、層13、層12、層13と交互に5層に重ねたろう付け層45を形成し、複合材40としてもよい。また、基材11の表面に、4層構造又は6層以上の構造のろう付け層を形成し、複合材としてもよい。
In the present embodiment, the case where the brazing layer has a three-layer structure has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 4, the first modification of FIG. 3 is a thin plate and Ti or Ti alloy on the surface of the
また、本実施の形態においては、薄板状を呈した複合材30を用いて説明を行ったが、複合材の形状は薄板状に特に限定するものではない。図3の第2変形例を図5に示すように、棒状又はワイヤ状の基材31の表面に、内層側から順に層13、層12、層13と積層してなるろう付け層55を形成し、ろう付け用複合材50としてもよい。また、図3の第3変形例を図6に示すように、棒状又はワイヤ状の基材31の表面に、内層側から順に層13、層12、層13、層12、層13と積層してなるろう付け層65を形成し、ろう付け用複合材60としてもよい。複合材50,60においても、前実施の形態に係る複合材20と同様の作用効果が得られる。
Moreover, in this Embodiment, although demonstrated using the
また、本実施の形態においては、層12又は層13の材質(組成)が同じ場合について説明を行ったが、これに限定するものではなく、層12又は層13の材質(組成)を、各層ごとに異ならせてもよい。
In the present embodiment, the case where the material (composition) of the
(第3の実施の形態)
本発明の別の好適一実施の形態に係るろう付用複合材の断面図を図7に示す。
尚、図1と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 7 shows a cross-sectional view of a brazing composite material according to another preferred embodiment of the present invention.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to FIG. 1, and detailed description is abbreviate | omitted about these members.
図7に示すように、本実施の形態に係るろう付用複合材70は、薄板状で、かつ、Niを含まない合金で構成される基材71の表面(図7中では上面のみ)に、Ti又はTi合金層12と、Ni又はNi合金層13とを2層に重ねてクラッドしたろう付け層75を設けたものである。ここで言う基材21の表面とは、外部に露出する全ての面を示している。
As shown in FIG. 7, the brazing
基材71を構成するNiを含まない合金としては、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼が挙げられ、例えば、SUS430(JIS規格)等が挙げられる。好ましくはフェライト系ステンレス鋼である。
Examples of the alloy that does not contain Ni constituting the
また、複合材70は、ろう付け層75に含まれるNi成分の重量W1と、Ni成分とTi成分の重量の総和W2との比(W1/W2)を0.64〜0.68に調整したものである。言い換えると、複合材70は、ろう付け層75全体の組成がNi−32〜36wt%Tiとなるように調整したものである。これらの調整は、層12,13の層厚の調整、層12,13の合金組成の調整などによってなされる。
Further, in the
ここで、W1/W2が0.64未満だと、ろう付け層75に含まれるNi成分が過少のため(Ti成分が過剰のため)、ろう付け層75の融点が著しく高くなってしまう。よって、ろう付け層75に含まれるNi成分とTi成分との合金化の作用でも十分に融点を下げることができず、ろう材の湯流れ性が悪化してしまう。一方、W1/W2が0.68を超えると、Ni成分が過剰になってしまい、ろう付け層75の融点を十分に下げることができなくなると共に、液相と固相とが共存する温度範囲が広くなり、湯流れ性が悪化してしまう。極端な場合、ろう付け層75が未溶融となってしまう。
Here, when W1 / W2 is less than 0.64, since the Ni component contained in the
次に、本実施の形態に係る複合材の作用について説明する。 Next, the operation of the composite material according to the present embodiment will be described.
本実施の形態に係る複合材70においても、第1の実施の形態に係る複合材10と同様の作用効果を得ることができる。
Also in the
また、本実施の形態に係る複合材70を用いてろう付けを行う際、Tiろう材のTi成分とNiろう材のNi成分とが互いに拡散し合い、Ni−Ti合金を形成する。
Further, when brazing is performed using the
この時、Niろう材に含まれるNi成分及びTiろう材に含まれるTi成分は、ろう材の融点、即ちNi−Ti合金の融点を1200℃近傍に下げるのに最適な割合に調整されている。ここで、基材71にNi成分が含まれていると、そのNi成分がろう付け層75に拡散してしまい、Ni及びTiの最適に調整された割合が乱れてしまい、ろう材の融点を1200℃近傍に下げることができなくなってしまう。しかし、本実施の形態に係る複合材70においては、Ni成分を含まない基材71を用いていることから、ろう付けの際に、基材71からろう付け層75にNi成分が拡散することはない。
At this time, the Ni component contained in the Ni brazing material and the Ti component contained in the Ti brazing material are adjusted to an optimum ratio for lowering the melting point of the brazing material, that is, the melting point of the Ni-Ti alloy to around 1200 ° C. . Here, if the Ni component is contained in the
これによって、融点の高さからろう材として機能させることが困難であったNi又はNi合金を含むろう材の融点を1200℃近傍に下げることができ、本実施の形態に係る複合材70を用いたろう付けを1200℃近傍で行うことが可能となる。
Thereby, the melting point of the brazing material containing Ni or Ni alloy, which has been difficult to function as a brazing material due to the high melting point, can be lowered to around 1200 ° C., and the
本実施の形態に係る複合材70においては、ろう付け層15が二層構造の場合について説明を行ったが、三層以上の構造のろう付け層であってもよい(図3,図4参照)。また、本実施の形態に係る複合材においては、薄板状の基材71を用いた場合について説明を行ったが、基材21の形状は薄板状に特に限定するものではなく、棒状又はワイヤ状の基材であってもよい(図2,図5,図6参照)。
In the
(第4の実施の形態)
本発明の更に別の好適一実施の形態に係るろう付用複合材は、基材の表面に、Ti又はTi合金層と、Ni又はNi合金層とを2層に重ねてクラッドしたろう付け層を設けてなり、かつ、ろう付け層に含まれるNi成分の重量W1と、Ni成分とTi成分の重量の総和W2との比(W1/W2)を0.62〜0.66、好ましくは0.63〜0.65に調整したものである。言い換えると、複合材は、ろう付け層全体の組成がNi−34〜38wt%Tiとなるように調整したものである。これらの調整は、各層の層厚の調整、各層の合金組成の調整などによってなされる。
(Fourth embodiment)
A brazing composite material according to still another preferred embodiment of the present invention is a brazing layer obtained by laminating a Ti or Ti alloy layer and a Ni or Ni alloy layer in two layers on the surface of a base material. And the ratio (W1 / W2) between the weight W1 of the Ni component contained in the brazing layer and the total weight W2 of the Ni component and the Ti component is 0.62 to 0.66, preferably 0. .63 to 0.65. In other words, the composite material is adjusted so that the composition of the entire brazing layer is Ni-34 to 38 wt% Ti. These adjustments are made by adjusting the layer thickness of each layer, adjusting the alloy composition of each layer, or the like.
基材の構成材としては、被ろう付け部材として慣用的に用いられているものであれば特に限定するものではなく、Niを含む合金、Niを含まない合金のいずれであってもよい。 The constituent material of the substrate is not particularly limited as long as it is conventionally used as a member to be brazed, and any of an alloy containing Ni and an alloy not containing Ni may be used.
ここで、W1/W2が0.62未満だと、ろう付け層に含まれるNi成分が過少のため(Ti成分が過剰のため)、ろう付け層の融点が必要以上に高くなってしまい、ろう材の湯流れ性が悪化してしまう。一方、W1/W2が0.66を超えると、Ni成分が過剰になってしまい、ろう付け層の融点を十分に下げることができず、湯流れ性が悪化してしまう。 Here, if W1 / W2 is less than 0.62, the Ni component contained in the brazing layer is too small (because the Ti component is excessive), so the melting point of the brazing layer becomes higher than necessary. The hot water flow of the material will deteriorate. On the other hand, if W1 / W2 exceeds 0.66, the Ni component becomes excessive, the melting point of the brazing layer cannot be lowered sufficiently, and the hot water flowability is deteriorated.
本実施の形態に係る複合材においても、第1の実施の形態に係る複合材10と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施の形態に係る複合材のろう付け層は、三層以上の構造であってもよい(図3,図4参照)。さらに、本実施の形態に係る複合材の基材は、棒状又はワイヤ状であってもよい(図2,図5,図6参照)。
Also in the composite material according to the present embodiment, the same effects as those of the
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。 As mentioned above, it cannot be overemphasized that embodiment of this invention is not limited to embodiment mentioned above, and various things are assumed in addition.
次に、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明するが、本発明の実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。 Next, embodiments of the present invention will be described based on examples, but the embodiments of the present invention are not limited to these examples.
(実施例1)
SUS304(JIS規格)からなり、厚さ2.5mmのステンレス鋼条材の表面に、そのステンレス鋼条材側から順に、厚さ1.0mmのTi条材、厚さ0.76mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/SUS304、ろう付け層全体の組成がNi-40wt%Ti(W1/W2=0.60)である複合材を作製した。その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、ろう付け層全体の厚さが70μmのろう付け用複合材を作製した。この複合材を、1200℃の管状炉内で加熱を行って、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Example 1)
Made of SUS304 (JIS standard), on the surface of a 2.5 mm thick stainless steel strip, in order from the stainless steel strip side, a 1.0 mm thick Ti strip, a 0.76 mm thick Ni strip Was laminated by a rolling method to produce a composite material having a laminated structure of Ni / Ti / SUS304 and a composition of the entire brazing layer of Ni-40 wt% Ti (W1 / W2 = 0.60). Thereafter, the composite material was repeatedly rolled to produce a brazing composite material having a total brazing layer thickness of 70 μm. The composite material was heated in a 1200 ° C. tubular furnace to evaluate the characteristics of the brazing composite material.
(実施例2)
実施例1と同じステンレス鋼条材の表面に、そのステンレス鋼条材側から順に、厚さ0.35mmのNi条材、厚さ1.0mmのTi条材、厚さ0.35mmのNi条材とを圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/Ni/SUS304、ろう付け層全体の組成がNi-42wt%Ti(W1/W2=0.58)である複合材を作製した。その後は、実施例1と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Example 2)
On the surface of the same stainless steel strip as in Example 1, in order from the stainless steel strip side, a Ni strip having a thickness of 0.35 mm, a Ti strip having a thickness of 1.0 mm, and a Ni strip having a thickness of 0.35 mm. The material was clad by a rolling method to produce a composite material having a laminated structure of Ni / Ti / Ni / SUS304 and a brazing layer composition of Ni-42 wt% Ti (W1 / W2 = 0.58). Thereafter, in the same manner as in Example 1, the characteristics of the brazing composite material were evaluated.
(実施例3)
各Ni条材の厚さが0.45mm、ろう付け層全体の組成がNi-36wt%Ti(W1/W2=0.64)である以外は、実施例2と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Example 3)
The composite material for brazing was the same as in Example 2 except that the thickness of each Ni strip was 0.45 mm and the composition of the entire brazing layer was Ni-36 wt% Ti (W1 / W2 = 0.64). Characteristics were evaluated.
(比較例1)
実施例1と同じステンレス鋼条材の表面に、厚さ0.5mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/SUS304、ろう付け層全体がNiからなる複合材を作製した。その後は、実施例1と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Comparative Example 1)
A Ni strip having a thickness of 0.5 mm was clad by the rolling method on the surface of the same stainless steel strip as in Example 1 to produce a composite material having a laminated structure of Ni / SUS304 and the entire brazing layer made of Ni. Thereafter, in the same manner as in Example 1, the characteristics of the brazing composite material were evaluated.
(比較例2)
各Ni条材の厚さが0.32mm、ろう付け層全体の組成がNi-44wt%Ti(W1/W2=0.56)である以外は、実施例2と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Comparative Example 2)
The composite material for brazing was the same as in Example 2 except that the thickness of each Ni strip was 0.32 mm and the composition of the entire brazing layer was Ni-44 wt% Ti (W1 / W2 = 0.56). Characteristics were evaluated.
(比較例3)
各Ni条材の厚さが0.49mm、ろう付け層全体の組成がNi-34wt%Ti(W1/W2=0.66)である以外は、実施例2と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Comparative Example 3)
The composite material for brazing was the same as in Example 2 except that the thickness of each Ni strip was 0.49 mm and the composition of the entire brazing layer was Ni-34 wt% Ti (W1 / W2 = 0.66). Characteristics were evaluated.
(比較例4)
ステンレス鋼条材がSUS430(JIS規格)で構成され、各Ni条材の厚さが0.41mm、ろう付け層全体の組成がNi-38wt%Ti(W1/W2=0.62)である以外は、実施例2と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Comparative Example 4)
The stainless steel strip is composed of SUS430 (JIS standard), the thickness of each Ni strip is 0.41 mm, and the composition of the entire brazing layer is Ni-38 wt% Ti (W1 / W2 = 0.62). In the same manner as in Example 2, the characteristics of the brazing composite material were evaluated.
(従来例1)
実施例1と同じステンレス鋼条材の表面に、Cu条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がCu/SUS304、ろう付け層全体がCuからなる複合材を作製した。その後は、実施例1と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。ろう付け温度は1120℃とした。
(Conventional example 1)
On the surface of the same stainless steel strip as in Example 1, a Cu strip was clad by a rolling method to produce a composite material in which the laminated structure was Cu / SUS304 and the entire brazing layer was Cu. Thereafter, in the same manner as in Example 1, the characteristics of the brazing composite material were evaluated. The brazing temperature was 1120 ° C.
(従来例2)
実施例1と同じステンレス鋼条材の表面に、市販の粉末Niろう材(組成:Ni-19Cr-10Si(wt%))を合成樹脂バインダで溶いた混練物を塗布し、ろう付け用複合材を作製した。その後は、実施例1と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。ろう付け温度は1180℃とした。
(Conventional example 2)
A composite material for brazing was applied to the surface of the same stainless steel strip as in Example 1 by applying a kneaded material prepared by dissolving a commercially available powdered Ni brazing material (composition: Ni-19Cr-10Si (wt%)) with a synthetic resin binder. Was made. Thereafter, in the same manner as in Example 1, the characteristics of the brazing composite material were evaluated. The brazing temperature was 1180 ° C.
実施例1〜3、比較例1〜4、及び従来例1,2の各複合材について、特性の評価、具体的には、フィレット形成状態(湯流れ性)、腐食発生の有無(耐食性)、ろう付け生産性の評価(作業性)、及びこれらの特性の総合評価を行った。ろう付け特性の評価結果を表1に示す。評価は、極めて良好なものを◎、良好なものを○、不足しているもの(不十分なもの)を△、不良なものを×とした。 About each composite material of Examples 1-3, Comparative Examples 1-4, and Conventional Examples 1 and 2, evaluation of characteristics, specifically, fillet formation state (hot water flowability), presence or absence of corrosion occurrence (corrosion resistance), Evaluation of brazing productivity (workability) and comprehensive evaluation of these characteristics were performed. The evaluation results of the brazing characteristics are shown in Table 1. The evaluation was evaluated as 極 め て for very good, ◯ for good, △ for insufficient (insufficient), and × for poor.
ここで、湯流れ性の評価は、各複合材のろう付け層の表面にSUS304からなるステンレス鋼パイプを載せ、1200℃に加熱してろう付けした際の、ろう付け部のフィレット形状及びフィレットの断面積によって評価を行った。 Here, the evaluation of the hot water flow is carried out by placing a stainless steel pipe made of SUS304 on the surface of the brazing layer of each composite material, and brazing it by heating to 1200 ° C. Evaluation was performed by the cross-sectional area.
耐食性の評価は、ろう付け後の各複合材を、塩素イオン、硝酸イオン、硫酸イオンを含む腐食性溶液中に1000h浸漬して腐食試験を行い、その後、ろう付け後の各複合材を溶液中から取出してろう付け部の組織観察を行い、腐食発生の有無を調べることによって行った。また、腐食試験後の溶液を分析し、ろう材からの溶出物の定量比較を行い、腐食の程度を判断した。 Corrosion resistance is evaluated by immersing each composite material after brazing in a corrosive solution containing chlorine ions, nitrate ions and sulfate ions for 1000 hours, and then performing a corrosion test. This was done by examining the structure of the brazed part and examining the occurrence of corrosion. In addition, the solution after the corrosion test was analyzed, and the amount of the eluate from the brazing material was quantitatively compared to determine the degree of corrosion.
表1に示すように、本発明に係るろう付け用複合材である実施例1〜3の複合材は、基材をNiを含む合金(SUS304)とし、ろう付け層をTi層とNi層とのクラッド層とし、かつ、ろう付け層の組成をNi-36〜42wt%Ti(W1/W2=0.58〜0.64)に調整している。このろう付け層の組成だけでは、ろう付け層の融点を1200℃近傍にまで低下させることはできない。しかし、ろう付け時に、基材からNi成分がろう付け層中に拡散することで、ろう付け層の融点を1200℃近傍にまで低下させることができる。 As shown in Table 1, in the composite materials of Examples 1 to 3 which are the composite materials for brazing according to the present invention, the base material is an alloy containing Ni (SUS304), and the brazed layer is a Ti layer and a Ni layer. The composition of the brazing layer is adjusted to Ni-36 to 42 wt% Ti (W1 / W2 = 0.58 to 0.64). The composition of the brazing layer alone cannot lower the melting point of the brazing layer to around 1200 ° C. However, at the time of brazing, the Ni component diffuses from the base material into the brazing layer, whereby the melting point of the brazing layer can be lowered to around 1200 ° C.
これによって、実施例1〜3の複合材は、約1200℃でのろう付けが可能であり、その結果、実施例1〜3の複合材は、いずれも湯流れ性及びろう付け生産性が極めて良好であった。また、実施例1〜3の複合材は、いずれも腐食の発生が無かった。よって、総合評価はいずれも極めて良好であった。 As a result, the composite materials of Examples 1 to 3 can be brazed at about 1200 ° C. As a result, the composite materials of Examples 1 to 3 have extremely high hot water flowability and brazing productivity. It was good. In addition, none of the composite materials of Examples 1 to 3 was corroded. Therefore, the overall evaluation was extremely good.
これに対して、比較例1の複合材は、ろう付け生産性は良好であったものの、ろう付け層がNi単体で構成されるため、1200℃のろう付け温度ではろう付け層が溶融せず、ろう材として機能しなかった。以上より、総合評価は不良であった。 In contrast, although the brazing productivity of the composite material of Comparative Example 1 was good, the brazing layer was composed of Ni alone, so that the brazing layer did not melt at a brazing temperature of 1200 ° C. It did not function as a brazing material. From the above, the overall evaluation was poor.
比較例2の複合材は、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、ろう付け層中のNiの割合が少なすぎる(Ni-44wt%Ti(W1/W2=0.56))ため、ろう付け層の融点自体が高く、基材からNi成分がろう付け層に拡散しても、十分に融点を下げることができなかった。このため、ろう付けは可能であるものの、ろうの湯流れ性が良好でなく(不良)、その結果、総合評価は不良であった。また、仮に、基材から十分な量のNi成分がろう付け層に拡散し、十分に融点を下げることができたとしても、基材の侵食が大きくなる(厚さ減少量が多くなる)ため、実用的でない。 The composite material of Comparative Example 2 did not cause corrosion and had a very good brazing productivity, but the Ni content in the brazing layer was too small (Ni-44 wt% Ti (W1 / W2 = 0.56). Therefore, the melting point of the brazing layer itself is high, and even when the Ni component diffuses from the base material into the brazing layer, the melting point cannot be lowered sufficiently. For this reason, although brazing is possible, the hot metal flowability of the brazing was not good (bad), and as a result, the overall evaluation was bad. In addition, even if a sufficient amount of Ni component diffuses from the base material into the brazing layer and the melting point can be sufficiently lowered, the base material is eroded (thickness reduction increases). Not practical.
比較例3の複合材は、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、ろう付け層中のNiの割合が多すぎる(Ni-34wt%Ti(W1/W2=0.66))ため、基材からNi成分がろう付け層に拡散することでろう付け層自体の融点が上昇してしまった。このため、ろう付けは可能であるものの、湯流れ性が良好でなく(不良)、その結果、総合評価は不良であった。 The composite material of Comparative Example 3 was free from corrosion and the brazing productivity was very good, but the Ni content in the brazing layer was too high (Ni-34 wt% Ti (W1 / W2 = 0.66)). Therefore, the melting point of the brazing layer itself has increased due to the diffusion of the Ni component from the base material into the brazing layer. For this reason, although brazing is possible, the hot water flowability is not good (bad), and as a result, the overall evaluation is bad.
比較例4の複合材は、ろう付け層中のNiの割合も適正であり(Ni-38wt%Ti(W1/W2=0.62))、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、基材がNiを含まないSUS430であるため、基材からNi成分をろう付け層に拡散させることができない。このため、ろうの湯流れ性が不十分であり、その結果、総合評価も不十分であった。 In the composite material of Comparative Example 4, the proportion of Ni in the brazing layer is also appropriate (Ni-38wt% Ti (W1 / W2 = 0.62)), there is no corrosion, and the brazing productivity is extremely good. However, since the base material is SUS430 that does not contain Ni, the Ni component cannot be diffused from the base material into the brazing layer. For this reason, the flowability of brazing water is insufficient, and as a result, the overall evaluation is also insufficient.
従来例1の複合材は、湯流れ性及びろう付け生産性は極めて良好であったものの、ろう付け層がCu単体で構成されるため耐食性が良好でなく、腐食が発生した。その結果、総合評価は不良であった。 Although the composite material of Conventional Example 1 had very good hot metal flow and brazing productivity, the brazing layer was composed of Cu alone, so that the corrosion resistance was not good and corrosion occurred. As a result, the overall evaluation was poor.
従来例2の複合材は、湯流れ性は極めて良好であり、腐食の発生はなかったものの、ろう付け層のろう材が粉末Niろう材であるため、ろう付け層の形成に有機物系のバインダを必要とし、ろう付け生産性が悪かった。その結果、総合評価は不良であった。 The composite material of Conventional Example 2 has very good hot-water flow properties and no corrosion, but the brazing material of the brazing layer is a powder Ni brazing material. Therefore, an organic binder is used for forming the brazing layer. The brazing productivity was poor. As a result, the overall evaluation was poor.
以上、本発明に係るろう付け用複合材である実施例1〜3の複合材は、ろうの湯流れ性、ろう付け接合部の耐食性、及びろう付け生産性がいずれも良好であることから、ろう付け特性及びろう付け接合部の信頼性に優れたろう付け用複合材であることがわかる。 As mentioned above, since the composite material of Examples 1 to 3 which is a composite material for brazing according to the present invention has good hot metal flowability, corrosion resistance of a brazed joint, and brazing productivity, It can be seen that the composite material for brazing is excellent in brazing characteristics and reliability of the brazed joint.
(実施例4)
SUS430(JIS規格)からなり、厚さ2.5mmのステンレス鋼条材の表面に、そのステンレス鋼条材側から順に、厚さ1.0mmのTi条材、厚さ0.90mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/SUS430、ろう付け層全体の組成がNi-36wt%Ti(W1/W2=0.64)である複合材を作製した。その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、ろう付け層全体の厚さが70μmのろう付け用複合材を作製した。この複合材を、1200℃の管状炉内で加熱を行って、ろう付け用複合材の特性を評価した。
Example 4
Made of SUS430 (JIS standard), on the surface of a 2.5 mm thick stainless steel strip, in order from the stainless steel strip side, a 1.0 mm thick Ti strip, a 0.90 mm thick Ni strip Was laminated by a rolling method to prepare a composite material having a laminated structure of Ni / Ti / SUS430 and a composition of the entire brazing layer of Ni-36 wt% Ti (W1 / W2 = 0.64). Thereafter, the composite material was repeatedly rolled to produce a brazing composite material having a total brazing layer thickness of 70 μm. The composite material was heated in a 1200 ° C. tubular furnace to evaluate the characteristics of the brazing composite material.
(実施例5)
実施例4と同じステンレス鋼条材の表面に、そのステンレス鋼条材側から順に、厚さ0.45mmのNi条材、厚さ1.0mmのTi条材、厚さ0.45mmのNi条材とを圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/Ni/SUS430、ろう付け層全体の組成がNi-36wt%Ti(W1/W2=0.64)である複合材を作製した。その後は、実施例4と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Example 5)
On the surface of the same stainless steel strip as in Example 4, in order from the stainless steel strip side, a 0.45 mm thick Ni strip, a 1.0 mm thick Ti strip, and a 0.45 mm thick Ni strip. The material was clad by a rolling method to produce a composite material having a laminated structure of Ni / Ti / Ni / SUS430 and a composition of the entire brazing layer of Ni-36 wt% Ti (W1 / W2 = 0.64). Thereafter, the characteristics of the brazing composite material were evaluated in the same manner as in Example 4.
(実施例6)
各Ni条材の厚さが0.54mm、ろう付け層全体の組成がNi-32wt%Ti(W1/W2=0.68)である以外は、実施例5と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Example 6)
The composite material for brazing was the same as in Example 5 except that the thickness of each Ni strip was 0.54 mm and the composition of the entire brazing layer was Ni-32 wt% Ti (W1 / W2 = 0.68). Characteristics were evaluated.
(比較例5)
実施例4と同じステンレス鋼条材の表面に、厚さ0.5mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/SUS304、ろう付け層全体がNiからなる複合材を作製した。その後は、実施例4と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Comparative Example 5)
On the surface of the same stainless steel strip as in Example 4, a Ni strip having a thickness of 0.5 mm was clad by a rolling method to produce a composite material having a laminated structure of Ni / SUS304 and the entire brazing layer made of Ni. Thereafter, the characteristics of the brazing composite material were evaluated in the same manner as in Example 4.
(比較例6)
各Ni条材の厚さが0.41mm、ろう付け層全体の組成がNi-38wt%Ti(W1/W2=0.62)である以外は、実施例5と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Comparative Example 6)
The composite material for brazing was the same as in Example 5 except that the thickness of each Ni strip was 0.41 mm and the composition of the entire brazing layer was Ni-38 wt% Ti (W1 / W2 = 0.62). Characteristics were evaluated.
(比較例7)
各Ni条材の厚さが0.59mm、ろう付け層全体の組成がNi-30wt%Ti(W1/W2=0.70)である以外は、実施例5と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Comparative Example 7)
The composite material for brazing was the same as in Example 5 except that the thickness of each Ni strip was 0.59 mm and the composition of the entire brazing layer was Ni-30 wt% Ti (W1 / W2 = 0.70). Characteristics were evaluated.
(比較例8)
ステンレス鋼条材がSUS304(JIS規格)で構成され、各Ni条材の厚さが0.49mm、ろう付け層全体の組成がNi-34wt%Ti(W1/W2=0.66)である以外は、実施例5と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Comparative Example 8)
The stainless steel strip is composed of SUS304 (JIS standard), the thickness of each Ni strip is 0.49 mm, and the composition of the entire brazing layer is Ni-34 wt% Ti (W1 / W2 = 0.66). In the same manner as in Example 5, the characteristics of the brazing composite material were evaluated.
(従来例3)
実施例4と同じステンレス鋼条材の表面に、Cu条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がCu/SUS430、ろう付け層全体がCuからなる複合材を作製した。その後は、実施例4と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。ろう付け温度は1120℃とした。
(Conventional example 3)
On the surface of the same stainless steel strip as in Example 4, a Cu strip was clad by a rolling method to produce a composite material in which the laminated structure was Cu / SUS430 and the entire brazing layer was Cu. Thereafter, the characteristics of the brazing composite material were evaluated in the same manner as in Example 4. The brazing temperature was 1120 ° C.
(従来例4)
実施例4と同じステンレス鋼条材の表面に、市販の粉末Niろう材(組成:Ni-19Cr-10Si(wt%))を合成樹脂バインダで溶いた混練物を塗布し、ろう付け用複合材を作製した。その後は、実施例4と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。ろう付け温度は1180℃とした。
(Conventional example 4)
A kneaded material prepared by dissolving a commercially available powdered Ni brazing material (composition: Ni-19Cr-10Si (wt%)) with a synthetic resin binder is applied to the surface of the same stainless steel strip as in Example 4, and a composite material for brazing. Was made. Thereafter, the characteristics of the brazing composite material were evaluated in the same manner as in Example 4. The brazing temperature was 1180 ° C.
実施例4〜6、比較例5〜8、及び従来例3,4の各複合材について、特性の評価、具体的には、フィレット形成状態(湯流れ性)、腐食発生の有無(耐食性)、ろう付け生産性の評価(作業性)、及びこれらの特性の総合評価を行った。ろう付け特性の評価結果を表2に示す。 About each composite material of Examples 4-6, Comparative Examples 5-8, and Conventional Examples 3 and 4, evaluation of characteristics, specifically, fillet formation state (hot water flowability), presence or absence of corrosion occurrence (corrosion resistance), Evaluation of brazing productivity (workability) and comprehensive evaluation of these characteristics were performed. Table 2 shows the evaluation results of the brazing characteristics.
ここで、各評価は、湯流れ性の評価にSUS430からなるステンレス鋼パイプを用いる以外は、[実施例1]と同様の方法により行い、極めて良好なものを◎、良好なものを○、不足しているもの(不十分なもの)を△、不良なものを×とした。 Here, each evaluation is performed in the same manner as in [Example 1] except that a stainless steel pipe made of SUS430 is used for evaluating the hot water flow. What is being done (insufficient) is indicated by Δ, and those that are defective are indicated by ×.
表2に示すように、本発明に係るろう付け用複合材である実施例4〜6の複合材は、基材をNiを含まない合金(SUS430)とし、ろう付け層をTi層とNi層とのクラッド層とし、かつ、ろう付け層の組成をNi-32〜36wt%Ti(W1/W2=0.64〜0.68)に調整している。 As shown in Table 2, in the composite materials of Examples 4 to 6 which are the composite materials for brazing according to the present invention, the base material is an alloy not containing Ni (SUS430), and the brazed layer is a Ti layer and an Ni layer. And the composition of the brazing layer is adjusted to Ni-32 to 36 wt% Ti (W1 / W2 = 0.64 to 0.68).
実施例4〜6の複合材においては、ろう付け層の融点が1200℃近傍にまで低下するようにろう付け層の組成が調整されている。また、実施例4〜6の複合材においては、Niを含まない合金で基材を構成しているため、ろう付け時に、基材からNi成分がろう付け層中に拡散することはない。 In the composite materials of Examples 4 to 6, the composition of the brazing layer is adjusted so that the melting point of the brazing layer is lowered to around 1200 ° C. In the composite materials of Examples 4 to 6, since the base material is composed of an alloy that does not contain Ni, the Ni component does not diffuse from the base material into the brazing layer during brazing.
これによって、実施例4〜6の複合材は、約1200℃でのろう付けが可能であり、その結果、実施例4〜6の複合材は、いずれも湯流れ性及びろう付け生産性が極めて良好であった。また、実施例4〜6の複合材は、いずれも腐食の発生が無かった。よって、総合評価はいずれも極めて良好であった。 As a result, the composite materials of Examples 4 to 6 can be brazed at about 1200 ° C. As a result, the composite materials of Examples 4 to 6 have extremely high hot water flowability and brazing productivity. It was good. Moreover, all the composite materials of Examples 4 to 6 did not generate corrosion. Therefore, the overall evaluation was extremely good.
これに対して、比較例5の複合材は、ろう付け生産性は良好であったものの、ろう付け層がNi単体で構成されるため、1200℃のろう付け温度ではろう付け層が溶融せず、ろう材として機能しなかった。以上より、総合評価は不良であった。 In contrast, the composite material of Comparative Example 5 had good brazing productivity, but the brazing layer was composed of Ni alone, so the brazing layer did not melt at a brazing temperature of 1200 ° C. It did not function as a brazing material. From the above, the overall evaluation was poor.
比較例6の複合材は、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、ろう付け層中のNiの割合が少なすぎる(Ni-38wt%Ti(W1/W2=0.62))ため、ろう付けは可能であるものの、ろうの湯流れ性が不十分であった。その結果、総合評価も不十分であった。 The composite material of Comparative Example 6 had no corrosion and extremely good brazing productivity, but the Ni content in the brazing layer was too small (Ni-38 wt% Ti (W1 / W2 = 0.62)). Therefore, although brazing is possible, the flow of brazing metal was insufficient. As a result, the overall evaluation was insufficient.
比較例7の複合材は、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、ろう付け層中のNiの割合が多すぎる(Ni-30wt%Ti(W1/W2=0.70))ため、ろう付け層の融点を十分に下げることができず、ろう付けは可能であるものの、湯流れ性が良好でなかった(不良)。その結果、総合評価は不良であった。 The composite material of Comparative Example 7 did not cause corrosion, and the brazing productivity was very good, but the proportion of Ni in the brazing layer was too large (Ni-30 wt% Ti (W1 / W2 = 0.70) Therefore, the melting point of the brazing layer could not be lowered sufficiently and brazing was possible, but the hot-water flowability was not good (bad). As a result, the overall evaluation was poor.
比較例8の複合材は、ろう付け層中のNiの割合も適正であり(Ni-34wt%Ti(W1/W2=0.66))、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、基材がNiを含むSUS304であるため、基材からNi成分がろう付け層に拡散してしまい、ろう付け層の融点が上昇してしまった。このため、ろう付けは可能であるものの、湯流れ性が良好でなかった(不良)。その結果、総合評価も不良であった。 In the composite material of Comparative Example 8, the proportion of Ni in the brazing layer is also appropriate (Ni-34 wt% Ti (W1 / W2 = 0.66)), there is no corrosion, and the brazing productivity is extremely good. However, since the base material was SUS304 containing Ni, the Ni component diffused from the base material into the brazing layer, and the melting point of the brazing layer increased. For this reason, although brazing was possible, the hot-water flow property was not good (defect). As a result, the overall evaluation was poor.
従来例3の複合材は、湯流れ性及びろう付け生産性は極めて良好であったものの、ろう付け層がCu単体で構成されるため耐食性が良好でなく、腐食が発生した。その結果、総合評価は不良であった。 Although the composite material of Conventional Example 3 had extremely good hot-water flow and brazing productivity, the brazing layer was composed of Cu alone, so that the corrosion resistance was not good and corrosion occurred. As a result, the overall evaluation was poor.
従来例4の複合材は、湯流れ性は極めて良好であり、腐食の発生はなかったものの、ろう付け層のろう材が粉末Niろう材であるため、ろう付け層の形成に有機物系のバインダを必要とし、ろう付け生産性が悪かった。その結果、総合評価は不良であった。 The composite material of Conventional Example 4 has very good hot-water flow properties and no corrosion, but the brazing material of the brazing layer is a powder Ni brazing material. Therefore, an organic binder is used for forming the brazing layer. The brazing productivity was poor. As a result, the overall evaluation was poor.
以上、本発明に係るろう付け用複合材である実施例4〜6の複合材は、ろうの湯流れ性、ろう付け接合部の耐食性、及びろう付け生産性がいずれも良好であることから、ろう付け特性及びろう付け接合部の信頼性に優れたろう付け用複合材であることがわかる。 As mentioned above, since the composite material of Examples 4 to 6 which is a composite material for brazing according to the present invention has good hot metal flowability, corrosion resistance of a brazed joint, and brazing productivity, It can be seen that the composite material for brazing is excellent in brazing characteristics and reliability of the brazed joint.
本発明の好適一実施の形態に係る複合材は、EGR用クーラなどの高温で、腐食性の高いガス又は液体に晒される熱交換器のみに、その用途を限定するものではなく、その他にも、例えば、燃料電池の改質器用クーラや、燃料電池部材などの各種用途にも適用可能である。特に、棒状又はワイヤ状の複合材(図2,図5,図6参照)は、径サイズが小さく、取り扱い性が良好であることから、EGR用クーラや、燃料電池の改質器用クーラ等の熱交換器、燃料電池部材などの他にも、オイルクーラ、ラジエータ、二次電池部材などにも適用可能である。 The composite material according to a preferred embodiment of the present invention is not limited to a heat exchanger that is exposed to a highly corrosive gas or liquid at a high temperature such as an EGR cooler. For example, the present invention can be applied to various uses such as a fuel cell reformer cooler and a fuel cell member. In particular, a rod-like or wire-like composite material (see FIGS. 2, 5, and 6) has a small diameter size and good handleability, so that it can be used for EGR coolers, fuel cell reformer coolers, and the like. In addition to heat exchangers and fuel cell members, the present invention can also be applied to oil coolers, radiators, secondary battery members, and the like.
10 ろう付け用複合材
11 基材
12 Ti又はTi合金層
13 Ni又はNi合金層
15 ろう付け層
DESCRIPTION OF
Claims (9)
A brazed product using the brazing composite material, wherein the brazing composite material is joined using the brazing composite material according to any one of claims 1 to 8.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003341047A JP2005103610A (en) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | Brazing composite material and brazing product using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003341047A JP2005103610A (en) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | Brazing composite material and brazing product using the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005103610A true JP2005103610A (en) | 2005-04-21 |
Family
ID=34535768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003341047A Pending JP2005103610A (en) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | Brazing composite material and brazing product using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005103610A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006334605A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Hitachi Cable Ltd | Brazing material and brazing product using the same |
JP2006334603A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Hitachi Cable Ltd | Brazing composite material and brazing product using the same |
JP2008212948A (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Hitachi Cable Ltd | Brazing composite material and brazing product using the same |
JP2008238188A (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Hitachi Cable Ltd | Brazing composite material and brazing product using the same |
-
2003
- 2003-09-30 JP JP2003341047A patent/JP2005103610A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006334605A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Hitachi Cable Ltd | Brazing material and brazing product using the same |
JP2006334603A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Hitachi Cable Ltd | Brazing composite material and brazing product using the same |
JP2008212948A (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Hitachi Cable Ltd | Brazing composite material and brazing product using the same |
JP2008238188A (en) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Hitachi Cable Ltd | Brazing composite material and brazing product using the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5157864B2 (en) | Brazing clad material and brazing product | |
JP3383288B2 (en) | Brazing alloy for stainless steel, brazing structure brazed by the brazing alloy, and brazing material for stainless steel | |
JP3915726B2 (en) | Brazing composite material and brazing product using the same | |
JP3765533B2 (en) | Brazing composite material and brazing product using the same | |
JP5061969B2 (en) | Brazing composites and brazing products | |
JP2005103610A (en) | Brazing composite material and brazing product using the same | |
JP2006334602A (en) | Brazing composite material and brazing product using the same | |
JP2005088071A (en) | Brazing composite material and brazing product using the same | |
JP2006334603A (en) | Brazing composite material and brazing product using the same | |
JP4507942B2 (en) | Brazing clad material and brazing product using the same | |
JP4234918B2 (en) | Brazing composite material for heat exchanger and heat exchanger using the same | |
JP2003117686A (en) | Brazing composite material and brazing product using the same | |
JP4239853B2 (en) | Brazing composite material, method for producing the same, and brazed product | |
JP4880219B2 (en) | Brazing composite material and brazed structure brazed and bonded using the same | |
JP3909015B2 (en) | Brazing composite material, brazing method and brazing product using the same | |
JP2006334605A (en) | Brazing material and brazing product using the same | |
JP4939158B2 (en) | Brazing material, brazing composite material and brazing structure brazed and bonded using the same | |
JP3891137B2 (en) | Brazing composite material and brazing product using the same | |
JP2003117685A (en) | Composite brazing filler metal, composite material for brazing, and brazed product | |
JP4239764B2 (en) | Brazing composite material and brazing method using the same | |
JP4507943B2 (en) | Brazing clad material and brazing product using the same | |
JP2006043750A (en) | Brazing material and brazing product using the same | |
JP4821503B2 (en) | Brazing composite material and brazing product using the same | |
JP4107206B2 (en) | Brazing method using a brazing composite material | |
JP2008055471A (en) | Brazing composite material and brazing product using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20051021 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20070417 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070508 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20070706 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080909 |