JP2010104999A - Composite material for brazing and brazed product - Google Patents
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Abstract
【課題】大気中での長期間保管中における材料表面酸化および腐食を抑制し、良好なろう付け性を有するろう付け用複合材を提供する。
【解決手段】基材2とろう層3が複合一体化され、ろう層3を介して他の部材にろう付け接合するためのろう付け用複合材1において、基材2がFeあるいはFe系合金であり、ろう層3が、基材2の表面に形成されるCu層4と、そのCu層4の表面に形成されるCu−Ni合金層5とからなるものである。
【選択図】図1Disclosed is a brazing composite material which suppresses material surface oxidation and corrosion during long-term storage in the atmosphere and has good brazing properties.
A base material 2 and a brazing layer 3 are combined and integrated, and in the brazing composite material 1 for brazing and joining to other members via the brazing layer 3, the base material 2 is Fe or an Fe-based alloy. The brazing layer 3 is composed of a Cu layer 4 formed on the surface of the substrate 2 and a Cu—Ni alloy layer 5 formed on the surface of the Cu layer 4.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ろう付け用複合材(ろう付け加工用複合材)において、特にろう付け性能を向上させるとともに、耐熱性および耐酸化性能を向上し得るろう付け用複合材及びろう付け製品に関する。 The present invention relates to a brazing composite material and a brazing product that can improve brazing performance, and can improve heat resistance and oxidation resistance performance, particularly in a brazing composite material (composite for brazing processing).
自動車用オイルクーラーなどの熱交換器は、主にステンレス鋼を基材として構成され、熱効率の観点から、多層構造をとっている。ステンレス鋼の板材から熱交換器を組み立てる場合、プレス加工されたステンレス鋼板を積層し、ろう付け熱処理を行って接合する。ろう材としては、主にCuろうペーストおよびCu箔が用いられている。これらのろう付け作業は、積層されるステンレス鋼のろう付け部ごとに、ろう材を塗布あるいは挟み込む作業が必要となり、積層数が多いと作業の手間が増え、生産効率が低下する。 A heat exchanger such as an oil cooler for automobiles is mainly composed of stainless steel as a base material, and has a multilayer structure from the viewpoint of thermal efficiency. When assembling a heat exchanger from a stainless steel plate, the pressed stainless steel plates are stacked and joined by brazing heat treatment. As the brazing material, Cu brazing paste and Cu foil are mainly used. These brazing operations require an operation of applying or sandwiching a brazing material for each of the stainless steel brazing portions to be laminated. If the number of laminations is large, the labor of the operation increases and the production efficiency decreases.
これらの作業を簡略化するために、ろう材として機能するCuをステンレス鋼板表面にあらかじめクラッド接合したクラッド材が開発され、適用されている。このクラッド材を使用すると、ろう付けのためのCuろうの塗布、あるいはCu箔の挿入の手間が省略でき、工程の簡略化が可能となる。例えば、特許文献1にCu/ステンレス鋼/Cuクラッド材の製造方法が記載されている
しかし、従来技術であるCu/ステンレス鋼を用いたクラッド材には、以下のような問題がある。 However, the conventional clad material using Cu / stainless steel has the following problems.
熱交換器を構成する材料は複雑な構造をしているため、その形状加工には多段プレスなどの加工法が用いられている。加工の際、素材の供給は連続して行われるため、前記クラッド材は、コイル状の連続材で準備される。 Since the material constituting the heat exchanger has a complicated structure, a processing method such as a multistage press is used for the shape processing. Since the material is continuously supplied during processing, the clad material is prepared as a coil-shaped continuous material.
工程に流れていない材料を、大気中で長期間保管する場合、材料表面のCuが徐々に酸化して変色する。特に海に近い場所では、海風による材料表面の腐食が同時に進行し、いずれも材料の外観を大きく損なうとともに、製品適用時のろう付け性が悪化するという問題がある。 When a material that is not flowing into the process is stored in the atmosphere for a long time, Cu on the surface of the material is gradually oxidized and discolored. Especially in places close to the sea, corrosion of the material surface by sea breeze proceeds at the same time, both of which have a problem that the appearance of the material is greatly impaired and the brazing property at the time of product application is deteriorated.
そこで、本発明の目的は、大気中での長期間保管中における材料表面酸化および腐食を抑制し、良好なろう付け性を有するろう付け用複合材及びろう付け製品を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a brazing composite material and a brazing product that suppresses material surface oxidation and corrosion during long-term storage in the atmosphere and has good brazing properties.
前記目的を達成するために創案された本発明は、基材とろう層が複合一体化され、ろう層を介して他の部材にろう付け接合するためのろう付け用複合材において、前記基材がFeあるいはFe系合金であり、前記ろう層が、前記基材の表面に形成されるCu層と、そのCu層の表面に形成されるCu−Ni合金層とからなるろう付け用複合材である。 The present invention, which was created to achieve the above object, is a brazing composite material in which a base material and a brazing layer are composite-integrated and brazed to another member via the brazing layer. Is a Fe or Fe-based alloy, and the brazing layer is a brazing composite material comprising a Cu layer formed on the surface of the substrate and a Cu-Ni alloy layer formed on the surface of the Cu layer. is there.
前記Cu−Ni合金層の厚さが1μm以上であるとよい。 The thickness of the Cu—Ni alloy layer is preferably 1 μm or more.
前記Cu−Ni合金層がNiを10〜30質量%含むとよい。 The Cu-Ni alloy layer may contain 10 to 30% by mass of Ni.
前記ろう層全体がNiを3質量%以下含むとよい。 The entire brazing layer preferably contains 3% by mass or less of Ni.
前記基材がステンレス鋼であるとよい。 The base material may be stainless steel.
また本発明は、前記ろう付け用複合材を用いて、組み立てられたろう付け製品である。 Moreover, this invention is the brazing product assembled using the said composite material for brazing.
本発明によれば、大気中で長期間保管しても外観を損なわず、かつ従来に比べてろう付け温度を大幅に上げることなく、良好なろう付け接合を可能とする効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain an effect of enabling good brazing joining without damaging the appearance even when stored in the atmosphere for a long period of time and without significantly increasing the brazing temperature as compared with the prior art.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。図1は、本発明の好適な実施形態を示すろう付け用複合材の一例を示す横断面図である。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a brazing composite material showing a preferred embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係るろう付け用複合材1は、主に熱交換器(例えば、自動車用オイルクーラー、排ガス再循環装置(EGR)用クーラ、燃料電池用改質器用クーラなど)や、燃料電池用部材として用いられる。 As shown in FIG. 1, the brazing composite material 1 according to the present embodiment mainly includes a heat exchanger (for example, an automobile oil cooler, an exhaust gas recirculation (EGR) cooler, and a fuel cell reformer cooler). Etc.) or as a fuel cell member.
ろう付け用複合材1を熱交換器に使用する場合、圧延後のステンレス鋼などの基材が熱交換器の流路を区画するプレートとなり、そのプレート同士を接合するものがろう層となる。 When the brazing composite material 1 is used in a heat exchanger, a base material such as rolled stainless steel becomes a plate that defines a flow path of the heat exchanger, and what joins the plates becomes a brazing layer.
例えば、ろう付け用複合材1を適切な形状に加工した後、これらろう付け用複合材1を重ね合わせて熱交換器の組立体とし、これを加熱炉にて1150℃以下の高温に加熱保持し、冷却する。その結果、ろう付け用複合材1が互いに接する部分(ろう層)が加熱溶融し、ろう付けされる。図1では、ろう付け用複合材1として、熱交換器に用いるプレートなどの板状の基材と、ろう層とを複合した例で説明する。 For example, after processing the brazing composite material 1 into an appropriate shape, the brazing composite material 1 is overlapped to form a heat exchanger assembly, which is heated and held at a high temperature of 1150 ° C. or lower in a heating furnace. And cool. As a result, the portions (brazing layer) where the brazing composite material 1 is in contact with each other are heated and melted and brazed. In FIG. 1, an example in which a brazing layer is combined with a plate-like base material such as a plate used in a heat exchanger as the brazing composite material 1 will be described.
さて、ろう付け用複合材1は、基材(母材)2の表面に、2層からなる金属層を積層して構成されるろう層(ろう材)3を形成し、基材2とろう層3を複合一体化したものである。ろう層3の各金属層は、基材2の表面に形成されるCu層4と、そのCu層4の表面に形成される最表層としてのCu−Ni合金層5とからなる。
The brazing composite material 1 forms a brazing layer (brazing material) 3 formed by laminating two metal layers on the surface of a base material (base material) 2. The
基材2は、FeあるいはFe系合金で板状に形成される。Fe系合金としては、例えば、SUS304などのオーステナイト系ステンレス鋼や、SUS430などのフェライト系ステンレス鋼を用いるとよい。SUS304やSUS430以外には、SUS310、SUS316など、他のステンレス鋼も使用可能である。
The
Cu−Ni合金はCuよりも融点が高いため、ステンレス鋼板とCu層のみで構成された従来の複合材と比べて、ろう付け用複合材1では、ろう付け温度が上昇する。よって、ろう付け温度が従来に比べて大幅に上昇しないように、Ni濃度やCu−Ni合金層5の厚さを限定するとよい。 Since the Cu-Ni alloy has a higher melting point than Cu, the brazing composite material 1 has a higher brazing temperature than the conventional composite material composed of only a stainless steel plate and a Cu layer. Therefore, it is advisable to limit the Ni concentration and the thickness of the Cu—Ni alloy layer 5 so that the brazing temperature does not increase significantly compared to the conventional case.
ろう材として主に機能するCu層4と、Cu−Ni合金層5とからなるろう層3全体に含まれるNi濃度(Ni比率)は、3質量%以下、好ましくは0.5〜2.5質量%、さらに好ましくは0.8〜2.3質量%であるとよい。ろう層全体に含まれるNi濃度が3質量%超だと、ろう層全体の融点は15℃以上上昇し、ろう付け温度は1150℃を超え、ろう付け熱処理炉体への熱負荷が大きくなり、炉の寿命低下につながる。また、ろう層全体に含まれるNi濃度が0.5質量%未満であると、表面酸化および表面腐食を防止するためのCu−Ni合金層5の機能が十分発揮されない。
The Ni concentration (Ni ratio) contained in the entire
最表層のCu−Ni合金層5のNi濃度(Ni比率)は、10〜30質量%、好ましくは10〜20質量%、さらに好ましくは10〜15質量%であるとよい。Cu−Ni合金層のNi濃度が10質量%未満だと耐食性向上効果が少なく、30質量%超ではCu層4との機械的特性の差が大きくなり、クラッド接合加工性が悪化する。また、Cu−Ni合金層のNi濃度が30質量%を超えると、耐食性が余剰となり、ろう付け用複合材自体のコストが上昇してしまう。 The Ni concentration (Ni ratio) of the outermost Cu—Ni alloy layer 5 is 10 to 30% by mass, preferably 10 to 20% by mass, and more preferably 10 to 15% by mass. If the Ni concentration of the Cu—Ni alloy layer is less than 10% by mass, the effect of improving corrosion resistance is small, and if it exceeds 30% by mass, the difference in mechanical properties with the Cu layer 4 becomes large, and the clad bonding processability deteriorates. On the other hand, when the Ni concentration in the Cu—Ni alloy layer exceeds 30 mass%, the corrosion resistance becomes excessive, and the cost of the brazing composite material itself increases.
最表層のCu−Ni合金層5の厚さは任意であるが、1μm以上、好ましくは1〜10μm、さらに好ましくは1.1〜6.0μmであるとよい。Cu−Ni合金層の厚さが1μm未満だと、プレス加工の際にさらに肉薄になった箇所では、保管中に受ける酸化および腐食が内層のCu層4まで達してしまう可能性が高くなる。Cu−Ni合金層5の厚さは、ろう層3全体との関係でいえば、ろう層3全体の厚さの1/10以下にするとよい。
The thickness of the outermost Cu—Ni alloy layer 5 is arbitrary, but is 1 μm or more, preferably 1 to 10 μm, and more preferably 1.1 to 6.0 μm. When the thickness of the Cu—Ni alloy layer is less than 1 μm, there is a high possibility that the oxidation and corrosion received during storage reach the inner Cu layer 4 at a portion where the thickness is further reduced during press working. The thickness of the Cu—Ni alloy layer 5 is preferably 1/10 or less of the entire thickness of the
ろう層3全体の厚さについては、前記の条件に合うような範囲で設計されれば任意であるが、ろう溶融時の寸法変化を考慮して、100μm以下であることが望ましい。
The thickness of the entire brazing
本実施形態の作用を説明する。 The operation of this embodiment will be described.
ろう付け用複合材1は、基材2にCu層4とCu−Ni合金層5とをクラッド接合し、これを圧延してろう層3を形成して得られる。ろう付け用複合材1を熱交換器の用途に使用する場合、ろう付け用複合材1と他の部材(被接合物)を加熱溶融し、ろう付け用複合材1と他の部材が互いに接する部分(ろう層3)を加熱溶融してろう付けする。他の部材は、他のろう付け用複合材でもよいし、他の基材でもよい。
The brazing composite material 1 is obtained by clad-bonding a Cu layer 4 and a Cu—Ni alloy layer 5 to a
ろう付け時、ろう層3は、基材2およびろう層3を構成する金属層同士の相互拡散により合金化し、ろう層3全体が溶融、凝固することで、ろう付け用複合材1と他の部材がろう付けされ、ろう付け材が得られる。さらに、このろう付け材を所定の形状に加工するなどして組み立てれば、例えば、熱交換器や燃料電池用部材などのろう付け製品が得られる。
At the time of brazing, the brazing
ろう付け用複合材1は、最表面層がCu−Ni合金層5であるため、Cuのみをろう材にする場合と比べて、ろう層3の表面酸化および表面腐食の進行が遅い。よって、ろう付け用複合材1は、Cuのみをろう材にする場合と比べて表面変色が少なく、外観を損ねないという特徴がある。また、Cuのみをろう材とする場合では、酸化が進み、Cu表面における酸化銅の割合が増加することにより、ろう付け時のろう流れ性悪化が生じるが、ろう付け用複合材1は、ろう流れ性悪化を抑制し、良好なろう付け状態を維持できる。
Since the outermost surface layer of the brazing composite material 1 is the Cu—Ni alloy layer 5, the progress of surface oxidation and surface corrosion of the brazing
さらに、ろう付け用複合材1は、ろう付け後のろう材部分に、CuのみでなくNi成分も含まれるため、ろう材表面の耐食性が向上する利点がある。 Furthermore, since the brazing composite material 1 contains not only Cu but also a Ni component in the brazing material portion after brazing, there is an advantage that the corrosion resistance of the brazing material surface is improved.
このように、ろう付け用複合材1では、Cu−Ni合金層5が純Cu系の材料と比べて、耐食性および耐酸化性に優れるため、大気中、さらには海風中など腐食性の強い雰囲気下での長期保管時における、材料表面腐食および酸化が少なく、外観が損なわれにくい。 Thus, in the brazing composite material 1, the Cu—Ni alloy layer 5 is superior in corrosion resistance and oxidation resistance as compared to pure Cu-based materials, so that the atmosphere is highly corrosive, such as in the air and further in the sea breeze. There is little material surface corrosion and oxidation during long-term storage under, and the appearance is not easily damaged.
また、最表面に形成されるCu−Ni合金層5は、Cuと比べて融点が高いが、ろう材として主に機能する内層(第2層)のCu層4の厚さと比べて、十分薄く形成されているので、ろう付け用複合材1では、ろう付け温度の上昇が15℃未満であり、純Cu系と比べて、ごくわずかである。 The Cu—Ni alloy layer 5 formed on the outermost surface has a higher melting point than Cu, but is sufficiently thinner than the thickness of the Cu layer 4 of the inner layer (second layer) that mainly functions as a brazing material. Since it is formed, the brazing composite material 1 has an increase in brazing temperature of less than 15 ° C., which is negligible compared to pure Cu.
また、ろう付け用複合材1は、ろう付け後のろう材には最終的に微量のNi成分が溶融し含有されているため、ろう付け後におけるろう材の耐食性および耐酸化性も、Cuのみをろう材とした場合と比べて向上する。 In addition, since the brazing composite material 1 finally contains a trace amount of Ni component melted and contained in the brazing material after brazing, the corrosion resistance and oxidation resistance of the brazing material after brazing are only Cu. Compared to brazing filler metal.
したがって、ろう付け用複合材1によれば、ろう付け前の状態での表面耐食性および表面耐酸化性を大幅に向上でき、大気中で長期間保管しても外観を損なわず、かつ従来に比べてろう付け温度を大幅に上げることなく、良好なろう付け接合を可能とする効果が得られる。 Therefore, according to the composite material 1 for brazing, the surface corrosion resistance and the surface oxidation resistance in the state before brazing can be greatly improved, the appearance is not impaired even when stored for a long time in the atmosphere, and compared with the conventional case. Thus, the effect of enabling good brazing and joining without greatly increasing the brazing temperature can be obtained.
ろう付け用複合材1は、特に、ろう付け後の使用環境が比較的厳しくなく、Cuのみをろう材とした場合でも対応できる使用環境で使用するとよい。ろう付け用複合材1は、このような使用環境において、ろう付け後の合金成分中に含まれるNiが3質量%以下と微量であっても、表面耐食性および表面耐酸化性を十分に確保できる。このため、ろう付け用複合材1は、材料コストが高いCrなどの耐食性金属が不要であり、材料コストがより安価なものとなる。 In particular, the brazing composite material 1 is preferably used in a usage environment in which the usage environment after brazing is relatively harsh, and even when only Cu is used as the brazing material. In such a use environment, the brazing composite material 1 can sufficiently ensure surface corrosion resistance and surface oxidation resistance even if the amount of Ni contained in the alloy component after brazing is as small as 3% by mass or less. . For this reason, the brazing composite material 1 does not require a corrosion-resistant metal such as Cr, which has a high material cost, and the material cost is lower.
前記記実施形態では、基材2の表面にろう層3を複合一体化した例で説明したが、基材2の両面にろう層3をクラッド接合して複合一体化してもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the
また、棒状(基材が芯材である形態)、あるいはワイヤ状の基材の外周に、順にCu層、Cu−Ni合金層の2層構造からなるろう層を、めっき、あるいは造管法によって複合一体化してもよい。これら棒状、あるいはワイヤ状のろう付け用複合材は、ろう付けの際の接合部に配置することで、接合部分のろう付けをさらに強固にするためのものである。 In addition, a brazing layer having a two-layer structure of a Cu layer and a Cu—Ni alloy layer in order on the outer periphery of a rod-like (a form in which the base material is a core material) or a wire-like base material is plated or by a pipe making method. It may be combined and integrated. These bar-like or wire-like brazing composites are for further strengthening the brazing of the joint portion by being arranged at the joint portion during brazing.
(実施例1)
板厚0.17mmのコイル状Cu−Ni合金板(Cu−15質量%Ni)、板厚2.0mmのコイル状Cu板を重ね合わせ、合計2層の構造にし、冷間圧延を行い板厚1.0mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚0.1mmのクラッド板に仕上げた。前記クラッド材とステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)を、クラッド材のCu面と基材が接するように配置し、冷間圧延法によりクラッド化する。さらに、冷間圧延を行い、厚さ0.5mmのろう付け用複合材1を作製した。
Example 1
Coiled Cu—Ni alloy plate (Cu-15 mass% Ni) with a thickness of 0.17 mm and a coiled Cu plate with a thickness of 2.0 mm are superposed to form a total of two layers, and cold rolled to obtain a plate thickness A 1.0 mm clad plate was obtained. Subsequently, a clad plate having a thickness of 0.1 mm was finished by cold rolling. The clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Cu surface of the clad material and the base material are in contact with each other, and are clad by a cold rolling method. Furthermore, it cold-rolled and produced the brazing composite material 1 of thickness 0.5mm.
(実施例2)
板厚0.6mmのコイル状Cu−Ni合金板(Cu−10質量%Ni)、板厚2.0mmのコイル状Cu板を重ね合わせ、合計2層の構造にし、冷間圧延を行い板厚1.0mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚0.1mmのクラッド板に仕上げた。前記クラッド材とステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)を、クラッド材のCu面と基材が接するように配置し、冷間圧延法によりクラッド化する。さらに、冷間圧延を行い、厚さ0.5mmのろう付け用複合材1を作製した。
(Example 2)
A coiled Cu—Ni alloy plate (Cu-10 mass% Ni) with a thickness of 0.6 mm and a coiled Cu plate with a thickness of 2.0 mm are stacked to form a total of two layers, and cold rolled to obtain a plate thickness A 1.0 mm clad plate was obtained. Subsequently, a clad plate having a thickness of 0.1 mm was finished by cold rolling. The clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Cu surface of the clad material and the base material are in contact with each other, and are clad by a cold rolling method. Furthermore, it cold-rolled and produced the brazing composite material 1 of thickness 0.5mm.
(実施例3)
板厚0.11mmのコイル状Cu−Ni合金板(Cu−15質量%Ni)、板厚2.0mmのコイル状Cu板を重ね合わせ、合計2層の構造にし、冷間圧延を行い板厚1.0mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚0.1mmのクラッド板に仕上げた。前記クラッド材とステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)を、クラッド材のCu面と基材が接するように配置し、冷間圧延法によりクラッド化する。さらに、冷間圧延を行い、厚さ0.5mmのろう付け用複合材1を作製した。
(Example 3)
A coiled Cu—Ni alloy plate (Cu-15 mass% Ni) with a plate thickness of 0.11 mm and a coiled Cu plate with a plate thickness of 2.0 mm are superposed to form a total of two layers, and cold rolled to obtain a plate thickness A 1.0 mm clad plate was obtained. Subsequently, a clad plate having a thickness of 0.1 mm was finished by cold rolling. The clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Cu surface of the clad material and the base material are in contact with each other, and are clad by a cold rolling method. Furthermore, it cold-rolled and produced the brazing composite material 1 of thickness 0.5mm.
(実施例4)
板厚0.35mmのコイル状Cu−Ni合金板(Cu−10質量%Ni)、板厚2.0mmのコイル状Cu板を重ね合わせ、合計2層の構造にし、冷間圧延を行い板厚1.0mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚0.1mmのクラッド板に仕上げた。前記クラッド材とステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)を、クラッド材のCu面と基材が接するように配置し、冷間圧延法によりクラッド化する。さらに、冷間圧延を行い、厚さ0.5mmのろう付け用複合材1を作製した。
Example 4
A coiled Cu—Ni alloy plate (Cu-10 mass% Ni) with a plate thickness of 0.35 mm and a coiled Cu plate with a plate thickness of 2.0 mm are stacked to form a total of two layers, and cold rolled to obtain a plate thickness A 1.0 mm clad plate was obtained. Subsequently, a clad plate having a thickness of 0.1 mm was finished by cold rolling. The clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Cu surface of the clad material and the base material are in contact with each other, and are clad by a cold rolling method. Furthermore, it cold-rolled and produced the brazing composite material 1 of thickness 0.5mm.
(比較例1)
板厚1.33mmのコイル状Cu−Ni合金板(Cu−3質量%Ni)、板厚2.0mmのコイル状Cu板を重ね合わせ、合計2層の構造にし、冷間圧延を行い板厚1.0mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚0.1mmのクラッド板に仕上げた。前記クラッド材とステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)を、クラッド材のCu面と基材が接するように配置し、冷間圧延法によりクラッド化する。さらに、冷間圧延を行い、厚さ0.5mmの複合基材を作製した。
(Comparative Example 1)
A coiled Cu—Ni alloy plate (Cu-3 mass% Ni) having a plate thickness of 1.33 mm and a coiled Cu plate having a plate thickness of 2.0 mm are overlapped to form a total of two layers, and cold rolled to obtain a plate thickness A 1.0 mm clad plate was obtained. Subsequently, a clad plate having a thickness of 0.1 mm was finished by cold rolling. The clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Cu surface of the clad material and the base material are in contact with each other, and are clad by a cold rolling method. Furthermore, it cold-rolled and produced the composite base material of thickness 0.5mm.
(比較例2)
板厚0.86mmのコイル状Cu−Ni合金板(Cu−2質量%Ni)、板厚2.0mmのコイル状Cu板を重ね合わせ、合計2層の構造にし、冷間圧延を行い板厚1.0mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚0.1mmのクラッド板に仕上げた。前記クラッド材とステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)を、クラッド材のCu面と基材が接するように配置し、冷間圧延法によりクラッド化する。さらに、冷間圧延を行い、厚さ0.5mmの複合基材を作製した。
(Comparative Example 2)
A coiled Cu—Ni alloy plate (Cu-2 mass% Ni) with a plate thickness of 0.86 mm and a coiled Cu plate with a plate thickness of 2.0 mm are superposed to form a total of two layers, and cold rolled to obtain a plate thickness A 1.0 mm clad plate was obtained. Subsequently, a clad plate having a thickness of 0.1 mm was finished by cold rolling. The clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Cu surface of the clad material and the base material are in contact with each other, and are clad by a cold rolling method. Furthermore, it cold-rolled and produced the composite base material of thickness 0.5mm.
(比較例3)
板厚1.0mmのコイル状Cu−Ni合金板(Cu−15質量%Ni)、板厚2.0mmのコイル状Cu板を重ね合わせ、合計2層の構造にし、冷間圧延を行い板厚1.0mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚0.1mmのクラッド板に仕上げた。
(Comparative Example 3)
A coiled Cu—Ni alloy plate (Cu-15 mass% Ni) with a plate thickness of 1.0 mm and a coiled Cu plate with a plate thickness of 2.0 mm are stacked to form a total of two layers, and cold rolled to obtain a plate thickness A 1.0 mm clad plate was obtained. Subsequently, a clad plate having a thickness of 0.1 mm was finished by cold rolling.
前記クラッド材とステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)を、クラッド材のCu面と基材が接するように配置し、冷間圧延法によりクラッド化する。さらに、冷間圧延を行い、厚さ0.5mmの複合基材を作製した。 The clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Cu surface of the clad material and the base material are in contact with each other, and are clad by a cold rolling method. Furthermore, it cold-rolled and produced the composite base material of thickness 0.5mm.
(比較例4)
板厚1.33mmのコイル状Cu−Ni合金板(Cu−10質量%Ni)、板厚2.0mmのコイル状Cu板を重ね合わせ、合計2層の構造にし、冷間圧延を行い板厚1.0mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚0.1mmのクラッド板に仕上げた。
(Comparative Example 4)
A coiled Cu—Ni alloy plate (Cu-10 mass% Ni) having a plate thickness of 1.33 mm and a coiled Cu plate having a plate thickness of 2.0 mm are overlapped to form a total of two layers, and cold rolled to obtain a plate thickness A 1.0 mm clad plate was obtained. Subsequently, a clad plate having a thickness of 0.1 mm was finished by cold rolling.
前記クラッド材とステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)を、クラッド材のCu面と基材が接するように配置し、冷間圧延法によりクラッド化する。さらに、冷間圧延を行い、厚さ0.5mmの複合基材を作製した。 The clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Cu surface of the clad material and the base material are in contact with each other, and are clad by a cold rolling method. Furthermore, it cold-rolled and produced the composite base material of thickness 0.5mm.
(従来例)
板厚2.0mmのコイル状Cu板とステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)を重ねて配置し、冷間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延法により、厚さ0.5mのクラッド板に仕上げた。
(Conventional example)
A coiled Cu plate having a plate thickness of 2.0 mm and a stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) were arranged and cold-rolled to obtain a clad plate having a plate thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a thickness of 0.5 m was finished by a cold rolling method.
以上の実施例1〜4で作製したろう付け用複合材1、比較例1〜4、従来例で作製した複合材をサンプリングし、海からの風が直接吹き当たる場所にて、半年間暴露実験を行った。暴露試験後のサンプル表面について、外観観察を行った。 The brazing composite material 1 produced in Examples 1 to 4 above, Comparative Examples 1 to 4 and the composite material produced in the conventional example were sampled, and a half year exposure experiment was conducted in a place where the wind from the sea was directly blown. Went. The appearance of the sample surface after the exposure test was observed.
次に、暴露試験を行ったサンプルを25mm×20mmのサイズにカットし、表面中央部に金属製パイプ(SUS304製、外径φ6mm(肉厚1mm)×15mm)21(図2参照)を配置、固定し、ろう付け試験を行った。図2に評価に使用したサンプルの横断面概略図を示す。ろう付け熱処理条件1150℃×15min、真空度は0.5Paで実施した。ろう付け試験後のサンプルについて外観観察を行い、さらに断面調査を行った。ろう付け前のろう断面積を分母とし、ろう付け後にろうが流れて形成されたフィレットの断面積を分子とした割合を、ろう付け性能の指数(フィレット形成能)として評価した。数値が大きいほど(1に近づくほど)ろう付け性が高いと判断できる。 Next, the sample subjected to the exposure test was cut into a size of 25 mm × 20 mm, and a metal pipe (made of SUS304, outer diameter φ6 mm (thickness 1 mm) × 15 mm) 21 (see FIG. 2) was placed in the center of the surface. Fixed and brazed. FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a sample used for evaluation. Brazing heat treatment conditions were 1150 ° C. × 15 min and the degree of vacuum was 0.5 Pa. The appearance of the sample after the brazing test was observed, and a cross-sectional investigation was further conducted. The ratio of the cross-sectional area of the fillet formed by the flow of the braze after brazing as a numerator was evaluated as an index of brazing performance (fillet-forming ability). It can be determined that the greater the numerical value (the closer it is to 1), the higher the brazing property.
ここで、フレット形成能を簡単に説明する。図3(a)および図3(b)に示すように、フィレット(ろう付けフィレット)31は、接合物と被接合物(図3(a)および図3(b)では、金属製パイプ21)の接触部に溜まったろうが、表面張力によりなだらかな曲率で凹部を形成するもので、厳密には形状によるが、ろう量がより多いほど接合強度が向上するとされている。 Here, the fret forming ability will be briefly described. As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the fillet (brazing fillet) 31 includes a joined object and an object to be joined (in FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b), a metal pipe 21). The solder accumulated in the contact portion forms a concave portion with a gentle curvature due to surface tension, and strictly speaking, depending on the shape, the greater the amount of brazing, the better the joint strength.
また、フィレット形成能と湯流れ性との関係を簡単に説明する。厳密に言えば、「湯流れ性」はろうの流れやすさを示す広義的な意味で、「フィレット形成能」はろう流れとろうの粘性や濡れ性(表面張力の大きさに関係)の適度なバランスがその性能を決めるというニュアンスがある。「フィレット形成能」は、「湯流れ性」のひとつの指標であるという解釈もできる。しかし、「湯流れ性がよい」というのは、ろうが流れて接合部の隙間に充填され、さらにフィレットが形成されて十分な接合がなされることであり、これは「フィレット形成能が高い」とほぼ同値である。 The relationship between fillet forming ability and hot water flowability will be briefly described. Strictly speaking, “hot water flowability” is a broad meaning that indicates the ease of flow of wax, and “fillet forming ability” is appropriate for the viscosity and wettability (related to the magnitude of surface tension) of wax flow and wax. There is a nuance that the right balance determines its performance. It can be interpreted that “fillet forming ability” is an index of “hot water flowability”. However, “the flowability of the hot water is good” means that the wax flows and fills the gaps in the joint, and further, fillets are formed and sufficient joining is performed, which means “high fillet forming ability”. Is almost equivalent.
表1に各実施例、比較例および従来例における暴露試験後の外観観察結果およびろう付け試験結果について示す。 Table 1 shows the appearance observation results and the brazing test results after the exposure test in each of the examples, comparative examples, and conventional examples.
表1によれば、比較例1、2および従来例の暴露試験後の表面は、Cu−Ni合金中のNi濃度が10質量%未満と少ないため、酸化および腐食が激しく進行し、著しい表面変色が見られた。一方、実施例1〜4および比較例3、4は、表面変色が少なく、表面の光沢も維持されていた。 According to Table 1, since the Ni concentration in the Cu-Ni alloy is as low as less than 10% by mass in the comparative examples 1 and 2 and the conventional example, the surface after the exposure test undergoes intense oxidation and corrosion, resulting in significant surface discoloration. It was observed. On the other hand, Examples 1-4 and Comparative Examples 3 and 4 had little surface discoloration and the surface gloss was also maintained.
比較例3、4は、ろう層全体におけるNi濃度が3質量%超と多いため、フィレット形成能が0.5以下と小さく、十分なろう付け接合がなされてない。一方、実施例1〜4、比較例1、2および従来例は、フィレット形成能が0.7以上と、十分なろう付け接合がされていると判断できる。 In Comparative Examples 3 and 4, since the Ni concentration in the entire brazing layer is as large as more than 3 mass%, the fillet forming ability is as small as 0.5 or less, and sufficient brazing joining is not performed. On the other hand, in Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 and 2, and the conventional example, it can be judged that the fillet forming ability is 0.7 or more and the brazing joint is sufficiently performed.
したがって、総合評価は表1の通りとなり、実施例1〜4は、腐食試験後の外観観察結果が良好であり、かつろう付けフィレット形成能が高いため、比較例1〜4および従来例と比べて、外観変色が少なく、また従来のろう付け温度を大幅に上げることなく、十分なろう付け接合が可能である。 Accordingly, the overall evaluation is as shown in Table 1, and Examples 1 to 4 have good appearance observation results after the corrosion test and high brazing fillet-forming ability, so compared with Comparative Examples 1 to 4 and the conventional example. Thus, the appearance discoloration is small, and sufficient brazing joining is possible without significantly increasing the conventional brazing temperature.
1 ろう付け用複合材
2 基材
3 ろう層
4 Cu層
5 Cu−Ni合金層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite material for brazing 2
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