JP4893542B2 - Brazing composite material and brazing product using the same - Google Patents
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Description
本発明は、ろう付け用複合材(ろう付け加工用複合材)及びこれを用いたろう付け製品において、特にろう付け性能を向上させると共に、耐熱性と耐食性能を向上し得るろう付け用複合材及びこれを用いたろう付け製品に関する。 The present invention relates to a brazing composite material (a composite material for brazing processing) and a brazing product using the same, and in particular a brazing composite material capable of improving brazing performance and heat resistance and corrosion resistance. The present invention relates to a brazing product using this.
複数の金属層を積層したろう層からなるろう付け用複合材として、例えば、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ろう材が使用されている。これは、ステンレス板の片面あるいは両面にろう材としての機能を有するCuがクラッドされている。 As a brazing composite material composed of a brazing layer in which a plurality of metal layers are laminated, for example, a stainless-based clad brazing material is used as a joining material for an oil cooler for automobiles. In this case, Cu having a function as a brazing material is clad on one side or both sides of a stainless steel plate.
また、ステンレス鋼やNi基およびCo基合金などの部品のろう付け材として、接合部の耐酸化性や耐食性に優れる各種NiろうがJIS規格により規定されている。 In addition, as a brazing material for parts such as stainless steel and Ni-based and Co-based alloys, various Ni brazing materials excellent in oxidation resistance and corrosion resistance of joints are defined by JIS standards.
さらに、熱交換器接合用Niろう材として特許文献1に記載されているように、粉末状Niろうに、Ni、Cr、Ni−Cr合金のうち選ばれた金属粉末を4〜22重量%添加して構成されるNiろう材が提案されている。 Furthermore, as described in Patent Document 1 as a Ni brazing material for joining heat exchangers, 4 to 22% by weight of a metal powder selected from Ni, Cr and Ni—Cr alloy is added to a powdered Ni brazing filler metal. A Ni brazing material constituted as described above has been proposed.
また、自己ろう付け性複合材を作る方法として、特許文献2に記載されているような複合材の製造法がある。 Moreover, as a method for producing a self-brazing composite material, there is a method for producing a composite material as described in Patent Document 2.
しかしながら、特許文献2に記載された製造法で得られる複合材は、ろう付け時において、以下のような問題がある。 However, the composite material obtained by the manufacturing method described in Patent Document 2 has the following problems at the time of brazing.
従来技術のろう付け用複合材におけるろう材は、ろう付け後のろう付け部を600℃以上の酸素を含む高温雰囲気に長時間さらした場合、ろう付け部表面にTi成分を中心とする合金酸化物が形成される。ろう付け部を構成する合金層はTiを主成分とするため酸素と反応しやすく、酸素が表面から内部方向に著しく拡散し、ろう付け部は表面から酸化が著しく進む。酸化は時間の経過と共に進行し、ろう付け部表面に形成される酸化層は厚くなっていく。 The brazing material in the brazing composite material of the prior art is an alloy oxidation centered on the Ti component on the brazing portion surface when the brazed portion after brazing is exposed to a high temperature atmosphere containing oxygen of 600 ° C. or more for a long time. Things are formed. Since the alloy layer constituting the brazing portion is mainly composed of Ti, it easily reacts with oxygen, oxygen diffuses remarkably from the surface toward the inside, and the brazing portion undergoes significant oxidation from the surface. Oxidation proceeds with time, and the oxide layer formed on the surface of the brazed portion becomes thicker.
このように形成された酸化層は脆い性質を持つため、ろう付け部の酸化が著しく進むと、ろう付け部の接合強度が著しく低下することとなり、ろう付け用複合材全体の強度が著しく低下するという問題がある。 Since the oxide layer formed in this way has a brittle nature, if the brazing part is oxidized significantly, the joining strength of the brazing part will be significantly reduced, and the overall strength of the brazing composite material will be significantly reduced. There is a problem.
そこで、本発明の目的は、ろう付け後に高温酸化雰囲気中に長時間さらした際、ろう付け部の酸化進行を抑制するろう付け用複合材及びこれを用いたろう付け製品を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a brazing composite material that suppresses the progress of oxidation in a brazing portion when exposed to a high-temperature oxidizing atmosphere for a long time after brazing, and a brazed product using the same.
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1の発明は、ステンレス鋼からなる基材の表面に、複数の金属層を積層したろう層が形成されており、前記ろう層は、前記基材側から順に、Nbを0.5〜1.0重量%含むNi−Nb合金からなる層、純TiまたはAlを6重量%、Vを4重量%含むTi−Al−V合金からなる層、純FeまたはNiを36重量%含むインバー合金またはSUS304のステンレス合金からなる層の各金属層を積層して構成され、ろう層全体に対してNbが0.2〜1.5重量%含まれるろう付け用複合材である。
The present invention was devised to achieve the above object, and the invention of claim 1 is characterized in that a brazing layer in which a plurality of metal layers are laminated is formed on the surface of a base material made of stainless steel , wax layer, in order from the substrate side, a layer consisting of Ni -Nb alloy containing Nb 0.5 to 1.0 wt%, a pure Ti or Al 6% by weight, Ti-Al- containing
請求項2の発明は、請求項1に記載の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。
The invention of claim 2 is a brazed product assembled by using the brazing composite material of claim 1 .
本発明によれば、ろう付け後のろう付け部における耐高温酸化性が向上する。 According to the present invention, the high temperature oxidation resistance in the brazed portion after brazing is improved.
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。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
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断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view 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(排ガス再循環装置(EGR)用クーラや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, a brazing composite material 1 according to this embodiment is mainly used for a heat exchanger (such as an exhaust gas recirculation (EGR) cooler or a fuel cell reformer cooler) or a fuel cell. Used as a member.
例えば、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等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。 For example, when the brazing composite material 1 is used in a heat exchanger, a base material such as stainless steel after rolling becomes a plate that defines a flow path of the heat exchanger, and a member that joins the plates to each other is a brazing layer. Become.
すなわち、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、これを加熱炉にて高温(例えば、1200℃前後)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。 That is, after processing the brazing composite material 1 into an appropriate shape, the brazing composite material 1 is superposed to form a heat exchanger assembly, which is heated in a heating furnace (for example, around 1200 ° C.). Heat and hold to 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.
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が、本実施形態に係るろう付け用複合材1としては、基材に接合する前のろう層だけからなるものも含む。 In FIG. 1, the brazing composite material 1 is described as an example in which a plate-like base material such as a plate used in a heat exchanger and a brazing layer are combined, but the brazing composite material 1 according to the present embodiment. As the above, it includes those composed only of the brazing layer before being bonded to the base material.
ろう付け用複合材1は、基材(母材)2の表面に、複数の金属層を積層して構成されるろう層(ろう材)3を形成したものである。ろう層3の各金属層は、基材2側から順に積層したTiまたはTi合金層4と、NiまたはNi合金層5と、FeまたはFe合金層6との3層で構成される。
The brazing composite material 1 is obtained by forming a brazing layer (brazing material) 3 formed by laminating a plurality of metal layers on the surface of a base material (base material) 2. Each metal layer of 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を用いるとよい。SUS304以外には、SUS310、SUS316、SUS430など、ほとんどのステンレス鋼が使用可能である。 The base material 2 is formed in a plate shape with Fe or an Fe-based alloy. For example, an austenitic stainless steel such as SUS304 may be used as the Fe-based alloy. In addition to SUS304, most stainless steels such as SUS310, SUS316, and SUS430 can be used.
Ni合金としては、Ni−Nb合金以外に、Ni−P系合金や、Ni−Cr−Fe合金などを用いるとよい。ただし、その場合にも、Ni合金中に含まれるNb成分は、後述するように0.3〜3.0重量%であることが前提である。 As the Ni alloy, in addition to the Ni—Nb alloy, a Ni—P alloy, a Ni—Cr—Fe alloy, or the like may be used. However, also in that case, it is a premise that the Nb component contained in the Ni alloy is 0.3 to 3.0% by weight as described later.
Ti合金としては、Ti−6Al−4Vや、Ti−4Al−4Vなどを使用できる。Fe合金としては、Fe−Ni系合金(Fe−36Ni合金(インバー)など)、オーステナイト系(Fe−Cr系合金など)、フェライト系(Fe−Cr−Ni系合金など)などのステンレス鋼を用いるとよい。 Ti-6Al-4V, Ti-4Al-4V, etc. can be used as the Ti alloy. As the Fe alloy, stainless steel such as Fe-Ni alloy (Fe-36Ni alloy (Invar), etc.), austenite (Fe-Cr alloy, etc.), ferrite (Fe-Cr-Ni alloy, etc.) is used. Good.
さて、本実施形態に係るろう付け用複合材1は、ろう層3全体に対して(ろう層3全体の成分の中で)Nbが0.2〜1.5重量%(mass%)、好ましくは0.2〜1.0重量%、さらに好ましくは0.25〜0.7重量%含まれる。 Now, in the brazing composite material 1 according to this embodiment, Nb is 0.2 to 1.5% by weight (mass%) with respect to the entire brazing layer 3 (in the components of the entire brazing layer 3), preferably Is contained in an amount of 0.2 to 1.0% by weight, more preferably 0.25 to 0.7% by weight.
これは、Nbが0.2重量%未満であると含有量が少なすぎ、十分な耐高温酸化性が得られず、1.5重量%を超えると、ろう層融点が上昇してしまい、ろう付け温度を高くとらなければいけなくなり、ろう付け性および熱処理コストに問題が生じるからである。 This is because if Nb is less than 0.2% by weight, the content is too small and sufficient high-temperature oxidation resistance cannot be obtained, and if it exceeds 1.5% by weight, the melting point of the brazing layer will increase. This is because the brazing temperature must be high, and problems arise in brazing and heat treatment costs.
より詳細には、ろう層3全体に対してNbが0.2〜1.5重量%含まれるようにする(ろう層3にあらかじめNbを含有させる)ため、ろう層3を構成するNiまたはNi合金層5に対して、Nbが0.3〜1.5重量%含まれるとよい。
More specifically, Ni or Ni constituting the brazing
また、ろう層にあらかじめNbを含有させる方法としては、例えば、ろう層3を構成するNi合金層5として、Nb入りNi合金からなるものを使用する方法がある。Nbは、Niと比較的簡単に合金化するからである。Nb入りNi合金を使用する際、Ni合金中に含まれるNb成分は0.3〜3.0重量%であることが望ましい。
In addition, as a method of previously containing Nb in the brazing layer, for example, there is a method of using a
これは、0.3重量%未満だと、発明の効果を発現させるためには少なすぎ、また、3.0重量%を超えるとNi合金の機械的強度が増加しすぎ、ろう層のクラッド加工が困難となるためである。 If the amount is less than 0.3% by weight, the amount is too small to exhibit the effect of the invention. If the amount exceeds 3.0% by weight, the mechanical strength of the Ni alloy increases too much, and the brazing of the brazing layer is performed. This is because it becomes difficult.
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を熱交換器の用途に使用する場合、ろう付け用複合材1同士(あるいは、ろう付け用複合材1と他の部材)を加熱溶融し、ろう付け用複合材1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。つまり、ろう付け用複合材1は、基材2にTiまたはTi合金層4、NiまたはNi合金層5、Feまたは合金層6をクラッドし、これを圧延してろう層3を形成する。
When the brazing composite material 1 is used for a heat exchanger, the brazing composite materials 1 (or the brazing composite material 1 and other members) are heated and melted to form a brazing composite material 1. The parts in contact with each other (the brazing layer 3) are heated and melted and brazed. That is, in the brazing composite material 1, the Ti or
例えば、ろう付け用複合材1を用いて、ステンレス鋼とのろう付けを行う。熱処理雰囲気は7×10−2Pa以下の真空中(高真空ではない)で行う。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同士がろう付けされ、ろう付け材が得られる。
For example, the brazing composite material 1 is used to braze with stainless steel. The heat treatment atmosphere is performed in a vacuum of 7 × 10 −2 Pa or less (not a high vacuum). The brazing
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(排ガス再循環装置(EGR)用クーラや燃料電池改質器用クーラなど)および燃料電池用部材などのろう付け製品が得られる。 Furthermore, if this brazing material is processed into a predetermined shape and assembled, for example, heat exchangers (exhaust gas recirculation (EGR) coolers, fuel cell reformer coolers, etc.), fuel cell members, etc. A brazed product is obtained.
上述したろう付けの際、ろう層3を構成する金属層および基材2の一部が溶融し、ろう付け部の合金を形成する。このとき、ろう付け用複合材1では、ろう層3全体に対してNbが0.2〜1.5重量%含まれるため、それぞれの金属層および基材2に不可避的に含まれる炭素成分、およびろう付け雰囲気から供給される炭素成分は、微量ではあっても、ろう付け部中のTi成分およびNb成分と反応し、それぞれTi炭化物およびNb炭化物として、ろう付け部合金内部に分散して存在する。TiおよびNbは、金属元素の中でも炭素と反応しやすいためである。
During the brazing described above, the metal layer constituting the
このように、ろう付けされたろう付け材を、600℃以上の高温において、酸素を含む雰囲気中(例えば大気中)にさらした際、ろう付け部表面から雰囲気中の酸素成分が拡散し、ろう付け部合金が酸化し、酸化層を形成する。 In this way, when the brazed brazing material is exposed to an atmosphere containing oxygen (for example, in the air) at a high temperature of 600 ° C. or higher, the oxygen component in the atmosphere diffuses from the brazing portion surface, and brazing is performed. The partial alloy is oxidized to form an oxide layer.
しかし、ろう付け用複合材1は、特に、上記にて形成された化学的に安定なNb炭化物が、酸素の内部への侵入経路となるろう付け部合金の結晶粒界上など、合金内の各所に分散して存在することにより、酸素のろう付け部合金内部への侵入を妨害し、酸素のろう付け部合金内部への拡散を抑制する働きをする。 However, the composite material 1 for brazing is not particularly limited in the alloy, such as on the crystal grain boundaries of the brazing alloy where the chemically stable Nb carbide formed above becomes an intrusion path of oxygen. By being dispersed in various places, it functions to prevent oxygen from penetrating into the brazing part alloy and to suppress diffusion of oxygen into the brazing part alloy.
これにより、ろう付け用複合材1では、酸素のろう付け部合金内部への拡散速度が減少し、従来のろう付け用複合材のようなNbを含まない場合よりも、ろう付け部合金表面の酸化は著しく少なくなる。 Thereby, in the brazing composite material 1, the diffusion rate of oxygen into the brazing part alloy is reduced, and the brazing part alloy surface of the brazing part alloy surface is less than the case where Nb is not included as in the conventional brazing composite material. Oxidation is significantly reduced.
したがって、ろう付け用複合材1によれば、ろう層3にNbを添加することで、ろう付け後に高温酸化雰囲気中に長時間さらした際、ろう付け部の酸化進行を抑制でき、ろう付け後のろう付け部における耐高温酸化性を向上し、ろう付け材全体の強度低下も低減できる。
Therefore, according to the brazing composite material 1, the addition of Nb to the
また、ろう層3の各金属層および基材2に不可避的に含まれる酸素成分、およびろう付け雰囲気から供給される酸素成分は、微量ではあっても、ろう付け部中の特にNb成分と反応し、Nb酸化物として、ろう付け部合金内部に分散して存在する。Nb酸化物も、Nb炭化物と同様、ろう付け部表面からの酸素の内部への拡散を抑制するように働き、ろう付け部の表面酸化を抑制することができる。
In addition, oxygen components inevitably contained in the metal layers of the
さらに言えば、ろう付け用複合材1は、耐高温酸化性を上げるために、Nbの添加に着目したものである。Nbはステンレス鋼などにおいて、耐食性・耐酸化性向上のために添加する元素の1つで、本発明者らは、それをろう付け用複合材に応用できないかと考え、鋭意研究した結果、本発明を完成したものである。 Furthermore, the brazing composite material 1 focuses on the addition of Nb in order to increase the high temperature oxidation resistance. Nb is one of the elements added to improve corrosion resistance and oxidation resistance in stainless steel and the like, and the present inventors thought that it could be applied to a brazing composite material. Is completed.
しかしNbを一定量以上含有する合金は少なく、ステンレス鋼では一般に含まれているものもあるが、極少量である。また、TiとNbの合金も、一部超電導材料に適用されているが、加工が難しい組成である。ろう層全体に対してNbが0.2〜1.5重量%含まれる本実施形態のろう付け用複合材1は、現在、汎用合金としては市場に見当たらない。 However, few alloys contain a certain amount or more of Nb, and some stainless steels are generally contained, but the amount is extremely small. An alloy of Ti and Nb is also partially applied to superconducting materials, but has a difficult composition. The brazing composite material 1 according to this embodiment containing 0.2 to 1.5% by weight of Nb with respect to the entire brazing layer is currently not found in the market as a general-purpose alloy.
また、ステンレスの分野では一般にNbやTiを微量添加することにより、結晶粒界にNb炭化物やTi炭化物を形成させて、外部からの酸素原子の侵入を抑制するという働きがあり、これがステンレスの耐高温酸化性の向上に寄与することが知られている。 In addition, in the field of stainless steel, generally, by adding a small amount of Nb or Ti, Nb carbide or Ti carbide is formed at the grain boundary, and has the function of suppressing the entry of oxygen atoms from the outside. It is known to contribute to the improvement of high temperature oxidation.
本発明は、上記メカニズムをろう材に応用したものである。確かにスペック上は基材およびろう材を構成する金属層自体が含有する炭素量は微量だが、上述したように、ろう材を構成するTiは炭素と容易に化合物を形成する。実際に本発明者らが実験したところ、ろう付け部表面付近にTiの炭化物が集積する部分があることがわかった。 In the present invention, the above mechanism is applied to a brazing material. Certainly, the amount of carbon contained in the metal layer itself constituting the base material and the brazing material is very small in terms of specifications, but as described above, Ti constituting the brazing material easily forms a compound with carbon. As a result of experiments conducted by the present inventors, it has been found that there is a portion where Ti carbide is accumulated near the surface of the brazing portion.
本発明では、さらにNbを添加することにより、より多くの炭素や酸素をNb炭化物やNb酸化物としてろう付け部合金の結晶粒界上に形成させ、ステンレスと同様にして、耐高温酸化性機能を向上させた。 In the present invention, by further adding Nb, more carbon and oxygen are formed as Nb carbide and Nb oxide on the grain boundary of the brazing part alloy, and in the same manner as stainless steel, high temperature oxidation resistance function Improved.
上記実施形態では、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をクラッドして複合一体化してもよい。
In the above embodiment, the example in which the
また、棒状(芯材が基材である形態)、あるいはワイヤ状の基材の外周に、順にTiまたはTi合金層、NiまたはNi合金層、FeまたはFe合金層の3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。 Also, a brazing layer having a three-layer structure of a Ti or Ti alloy layer, a Ni or Ni alloy layer, and a Fe or Fe alloy layer in order on the outer periphery of a rod-like (a core material is a base material) or wire-like base material May be combined and integrated by plating or pipe making. 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3.4mmのコイル状Nb入りNi合金(Ni−0.6重量%Nb)板、板厚5.0mmのコイル状純Ti板、板厚2.5mmのコイル状インバー合金(Fe−36重量%Ni)板を重ね合わせ、合計3層の構造にし、熱間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚1.0mmのクラッド板に仕上げた。その後、上記クラッド材と、基材2となるステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)とを、クラッド材のNi合金面と基材2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 Nb-containing Ni alloy (Ni-0.6 wt% Nb) plate with a plate thickness of 3.4 mm, coiled pure Ti plate with a plate thickness of 5.0 mm, coiled invar alloy with a plate thickness of 2.5 mm (Fe-36) (Weight% Ni) plates were superposed to form a total of three layers, and hot rolled to obtain a clad plate having a thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a plate thickness of 1.0 mm was finished by cold rolling. Thereafter, the clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) to be the base material 2 are arranged so that the Ni alloy surface of the clad material and the base material 2 are in contact with each other, and the clad material is formed by cold rolling. To do. Furthermore, it cold-rolled and produced the brazing composite material 1 of thickness 0.5mm.
(実施例2)
板厚3.4mmのコイル状Nb入りNi合金(Ni−1.0重量%Nb)板、板厚5.0mmのコイル状純Ti板、板厚2.5mmのコイル状インバー合金(Fe−36重量%Ni)板を重ね合わせ、合計3層の構造にし、熱間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚1.0mmのクラッド板に仕上げた。その後、上記クラッド材と、基材2となるステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)とを、クラッド材のNi合金面と基材2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)
Coiled Nb-containing Ni alloy (Ni-1.0 wt% Nb) plate with a plate thickness of 3.4 mm, coiled pure Ti plate with a plate thickness of 5.0 mm, coiled invar alloy (Fe-36 with a plate thickness of 2.5 mm) (Weight% Ni) plates were superposed to form a total of three layers, and hot rolled to obtain a clad plate having a thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a plate thickness of 1.0 mm was finished by cold rolling. Thereafter, the clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) to be the base material 2 are arranged so that the Ni alloy surface of the clad material and the base material 2 are in contact with each other, and the clad material is formed by cold rolling. To do. Furthermore, it cold-rolled and produced the brazing composite material 1 of thickness 0.5mm.
(実施例3)
板厚3.4mmのコイル状Nb入りNi合金(Ni−0.8重量%Nb)板、板厚4.3mmのコイル状純Ti板、板厚2.0mmのコイル状ステンレス合金(SUS304)板を重ね合わせ、合計3層の構造にし、熱間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚1.0mmのクラッド板に仕上げた。その後、上記クラッド材と、基材2となるステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)とを、クラッド材のNi合金面と基材2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)
Coiled Nb-containing Ni alloy (Ni-0.8 wt% Nb) plate with a plate thickness of 3.4 mm, Coiled pure Ti plate with a plate thickness of 4.3 mm, Coiled stainless alloy (SUS304) plate with a plate thickness of 2.0 mm And a total of three layers were formed, and hot rolling was performed to obtain a clad plate having a thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a plate thickness of 1.0 mm was finished by cold rolling. Thereafter, the clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) to be the base material 2 are arranged so that the Ni alloy surface of the clad material and the base material 2 are in contact with each other, and the clad material is formed by cold rolling. To do. Furthermore, it cold-rolled and produced the brazing composite material 1 of thickness 0.5mm.
(実施例4)
板厚3.4mmのコイル状Nb入りNi合金(Ni−0.5重量%Nb)板、板厚4.3mmのコイル状純Ti板、板厚2.0mmのコイル状ステンレス合金(SUS304)板を重ね合わせ、合計3層の構造にし、熱間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚1.0mmのクラッド板に仕上げた。その後、上記クラッド材と、基材2となるステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)とを、クラッド材のNi合金面と基材2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
Coiled Nb-containing Ni alloy (Ni-0.5 wt% Nb) plate with a plate thickness of 3.4 mm, a coiled pure Ti plate with a plate thickness of 4.3 mm, and a coiled stainless alloy (SUS304) plate with a plate thickness of 2.0 mm And a total of three layers were formed, and hot rolling was performed to obtain a clad plate having a thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a plate thickness of 1.0 mm was finished by cold rolling. Thereafter, the clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) to be the base material 2 are arranged so that the Ni alloy surface of the clad material and the base material 2 are in contact with each other, and the clad material is formed by cold rolling. To do. Furthermore, it cold-rolled and produced the brazing composite material 1 of thickness 0.5mm.
(実施例5)
板厚3.8mmのコイル状Nb入りNi合金(Ni−0.6重量%Nb)板、板厚5.0mmのコイル状純Ti板、板厚1.5mmのコイル状Fe板を重ね合わせ、合計3層の構造にし、熱間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚1.0mmのクラッド板に仕上げた。その後、上記クラッド材と、基材2となるステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)とを、クラッド材のNi合金面と基材2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 5)
Coiled Nb-containing Ni alloy (Ni-0.6 wt% Nb) plate with a plate thickness of 3.8 mm, a coil-like pure Ti plate with a plate thickness of 5.0 mm, and a coil-like Fe plate with a plate thickness of 1.5 mm are stacked. A total of three layers were formed, and hot rolling was performed to obtain a clad plate having a thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a plate thickness of 1.0 mm was finished by cold rolling. Thereafter, the clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) to be the base material 2 are arranged so that the Ni alloy surface of the clad material and the base material 2 are in contact with each other, and the clad material is made by cold rolling To do. Furthermore, it cold-rolled and produced the brazing composite material 1 of thickness 0.5mm.
(実施例6)
板厚3.4mmのコイル状Nb入りNi合金(Ni−0.6重量%Nb)板、板厚5.5mmのコイル状純Ti合金(Ti−6重量%Al−4重量%V)板、板厚2.5mmのコイル状インバー合金(Fe−36重量%)を重ね合わせ、合計3層の構造にし、熱間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚1.0mmのクラッド板に仕上げた。その後、上記クラッド材と、基材2となるステンレス条(SUS304、厚さ2.5mm)とを、クラッド材のNi合金面と基材2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 6)
Coiled Nb-containing Ni alloy (Ni-0.6 wt% Nb) plate with a plate thickness of 3.4 mm, Coiled pure Ti alloy (Ti-6 wt% Al-4 wt% V) plate with a plate thickness of 5.5 mm, A coiled invar alloy (Fe-36% by weight) with a thickness of 2.5 mm was superposed to form a total of three layers, and hot rolled to obtain a clad plate with a thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a plate thickness of 1.0 mm was finished by cold rolling. Thereafter, the clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) to be the base material 2 are arranged so that the Ni alloy surface of the clad material and the base material 2 are in contact with each other, and the clad material is formed by cold rolling. To do. Furthermore, it cold-rolled and produced the brazing composite material 1 of thickness 0.5mm.
(比較例1)
板厚3.4mmのコイル状Nb入りNi合金(Ni−0.1重量%Nb)板、板厚5.0mmのコイル状純Ti板、板厚2.5mmのコイル状インバー合金(Fe−36重量%Ni)を重ね合わせ、合計3層の構造にし、熱間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚1.0mmのクラッド板に仕上げた。その後、上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Ni合金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)
Coiled Nb-containing Ni alloy (Ni-0.1 wt% Nb) plate with a plate thickness of 3.4 mm, coiled pure Ti plate with a plate thickness of 5.0 mm, coiled invar alloy with a plate thickness of 2.5 mm (Fe-36) Weight% Ni) was superposed to form a total of three layers, and hot rolled to obtain a clad plate having a thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a plate thickness of 1.0 mm was finished by cold rolling. Thereafter, the clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Ni alloy surface of the clad material and the substrate are in contact with each other, and 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3.4mmのコイル状Nb入りNi合金(Ni−3.5重量%Nb)板、板厚5.0mmのコイル状純Ti板、板厚2.5mmのコイル状インバー合金(Fe−36重量%Ni)を重ね合わせ、合計3層の構造にし、熱間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚1.0mmのクラッド板に仕上げた。その後、上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Ni合金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)
Coiled Nb-containing Ni alloy (Ni-3.5 wt% Nb) plate with a plate thickness of 3.4 mm, coiled pure Ti plate with a plate thickness of 5.0 mm, coiled invar alloy with a plate thickness of 2.5 mm (Fe-36) Weight% Ni) was superposed to form a total of three layers, and hot rolled to obtain a clad plate having a thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a plate thickness of 1.0 mm was finished by cold rolling. Thereafter, the clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Ni alloy surface of the clad material and the substrate are in contact with each other, and 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3.4mmのコイル状Nb入りNi合金(Ni−0.1重量%Nb)板、板厚4.3mmのコイル状純Ti板、板厚2.0mmのコイル状ステンレス合金(SUS304)板を重ね合わせ、合計3層の構造にし、熱間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚1.0mmのクラッド板に仕上げた。その後、上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Ni合金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 3)
Coiled Nb-containing Ni alloy (Ni-0.1 wt% Nb) plate with a plate thickness of 3.4 mm, coiled pure Ti plate with a plate thickness of 4.3 mm, coiled stainless alloy (SUS304) plate with a plate thickness of 2.0 mm And a total of three layers were formed, and hot rolling was performed to obtain a clad plate having a thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a plate thickness of 1.0 mm was finished by cold rolling. Thereafter, the clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Ni alloy surface of the clad material and the substrate are in contact with each other, and 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3.4mmのコイル状Nb入りNi合金(Ni−3.2重量%Nb)板、板厚4.3mmのコイル状純Ti板、板厚2.0mmのコイル状ステンレス合金(SUS304)板を重ね合わせ、合計3層の構造にし、熱間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚1.0mmのクラッド板に仕上げた。その後、上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Ni合金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 4)
Coiled Nb-containing Ni alloy (Ni-3.2 wt% Nb) plate with a plate thickness of 3.4 mm, coiled pure Ti plate with a plate thickness of 4.3 mm, coiled stainless alloy (SUS304) plate with a plate thickness of 2.0 mm And a total of three layers were formed, and hot rolling was performed to obtain a clad plate having a thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a plate thickness of 1.0 mm was finished by cold rolling. Thereafter, the clad material and the stainless steel strip (SUS304, thickness 2.5 mm) are arranged so that the Ni alloy surface of the clad material and the substrate are in contact with each other, and 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3.4mmのコイル状Ni板、板厚8.2mmのコイル状純Ti板、板厚3.4mmのコイル状ステンレス合金(SUS304)板を重ね合わせ、合計3層の構造にし、熱間圧延を行い板厚1.4mmのクラッド板を得た。引き続き冷間圧延により板厚1.0mmのクラッド板に仕上げた。その後、上記クラッド材とSUS304条(Cu成分0%、厚さ2.5mm)に圧延法によりクラッド、冷間圧延を行い、厚さ0.5mmの複合基材を作製した。
(Conventional example)
A coiled Ni plate with a thickness of 3.4mm, a coiled pure Ti plate with a thickness of 8.2mm, and a coiled stainless steel alloy (SUS304) plate with a thickness of 3.4mm are stacked to form a total of three layers. Rolling was performed to obtain a clad plate having a thickness of 1.4 mm. Subsequently, a clad plate having a plate thickness of 1.0 mm was finished by cold rolling. Thereafter, the clad material and SUS304 (Cu component 0%, thickness 2.5 mm) were clad and cold-rolled by a rolling method to produce a composite substrate having a thickness of 0.5 mm.
以上の実施例1〜6、比較例1〜4、従来例で作製した各クラッド材を20mm×25mmに切り出し、その中央にステンレス製パイプ(SUS304、φ6mm×15mm)をワイヤなどで固定し、ろう付け熱処理を行った。ろう付け条件は、ろう付け温度1150℃×15minで、真空度は8.0×10−2Paであった。 Each of the clad materials produced in Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 4 and the conventional example are cut out to 20 mm × 25 mm, and a stainless steel pipe (SUS304, φ6 mm × 15 mm) is fixed to the center with a wire or the like. A heat treatment was performed. The brazing conditions were a brazing temperature of 1150 ° C. × 15 min and a degree of vacuum of 8.0 × 10 −2 Pa.
上記条件にて作製した実施例1〜6、比較例1〜4、従来例のろう付け材を、800℃に保持した電気炉内(雰囲気は大気)に配置し、24時間保持した後、各ろう付け材を取り出した。取り出した各ろう付け材について、中央断面におけるパイプ接合部のフィレット表面の酸化層形成状況について調べた。 The brazing materials of Examples 1 to 6, Comparative Examples 1 to 4, and the conventional example produced under the above conditions were placed in an electric furnace maintained at 800 ° C. (atmosphere was air), and maintained for 24 hours. The brazing material was taken out. About each taken out brazing material, the oxide layer formation condition of the fillet surface of the pipe joint part in a center cross section was investigated.
表1は、実施例の各ろう付け用複合材1、比較例、従来例の各ろう付け材の構成、ろう材中のNb含有比率、フィレット表面の酸化層厚さを示したものである。 Table 1 shows the composition of each brazing composite material 1, the comparative example and the conventional brazing material, the Nb content ratio in the brazing material, and the thickness of the oxide layer on the fillet surface.
表1によれば、実施例1〜6は、比較例1〜4および従来例と比較し、フィレット表面の酸化層厚さが最大で約45%、最小でも約75%も薄い。よって実施例1〜6は、従来例および比較例1〜4に比べて、耐高温酸化性に優れていることがわかる。 According to Table 1, in Examples 1 to 6, compared with Comparative Examples 1 to 4 and the conventional example, the thickness of the oxide layer on the fillet surface is about 45% at the maximum and about 75% at the minimum. Therefore, it turns out that Examples 1-6 are excellent in high temperature oxidation resistance compared with a prior art example and Comparative Examples 1-4.
1 ろう付け用複合材
2 基材
3 ろう層
4 TiまたはTi合金層
5 NiまたはNi合金層
6 FeまたはFe合金層
1 Brazing composite material 2
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