DE69837056T2 - Verwendung eines Nickelbasis-Hartlötmaterials zum Hartlöten von Bauteilen aus rostfreiem Stahl zum Herstellen eines Abgasrezirkulationskühlers - Google Patents

Verwendung eines Nickelbasis-Hartlötmaterials zum Hartlöten von Bauteilen aus rostfreiem Stahl zum Herstellen eines Abgasrezirkulationskühlers Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft den Gebrauch eines Nickel- basierten Hartlötmateriales. Noch genauer betrifft diese Erfindung den Gebrauch eines Nickel- basierten Hartlötmateriales, das eine gute Fließfähigkeit hat und hoch- feste Haftverbindungen ergibt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen eines EGR-Kühlers, das das Hartlötmaterial verwendet, und einen EGR-Kühler. Noch genauer betrifft diese Erfindung den Gebrauch eines Nickel- basierten Hartlötmateriales für eine EGR-Kühlerherstellung, das einen verbesserten Aufbau nach dem Hartlöten hat, ein Verfahren zum Herstellen eines EGR-Kühlers, das dieses Hartlötmaterial verwendet, und einen EGR-Kühler.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Bei der Herstellung von Wärmetauschern, z. B. von Kühlern, hat es Fälle gegeben, bei denen eine Verbindung zwischen zwei Teilen, die aus rostfreiem Stahl bestehen, mit einem Hartlot-Nickel hartverlötet wird.
  • Wie in der JIS 23265-1986 beschrieben, ist dieses Hartlot-Nickel eine Legierung, die Nickel als die Hauptkomponente und Zusätze, z. B. Bor, Silizium, Chrom, Eisen und Phosphor aufweist.
  • Diese Zusätze dienen dazu, den Schmelzpunkt des Hartlötmateriales zu regeln, die Fließfähigkeit des geschmolzenen Hartlötmateriales und die Fähigkeit derselben gegenüber nassen Basismaterialien zu verbessern.
  • Wenn solch ein Nickel- basiertes Hartlötmaterial fest wird, kristallisiert eine α-Phase von Nickel als hoch- feste Primärkristalle aus und diese Kristallisation beginnt an der Grenzfläche bei dem Basismaterial. Daher sind spröde Phasen, die intermetallische Zusammensetzungen von weiteren Metallen, z. B. Silizium, Bor und Phosphor aufweisen, geneigt an der Mitte des Haftverbindungsteiles und an den Oberflächen der Lötnähte auszukristallisieren.
  • Falls solche spröde Phasen fortlaufend in den Lötteilen entstehen, sind diese geneigt, eine Rissbildung in den Hartlötteilen, insbesondere in den Lötnähten hervorzurufen (siehe 1). Da sich die fortlaufenden spröden Phasen häufig in den zuletzt fest ge wordenen Bereichen konzentrieren, konzentrieren sich auch die Risse darin. Insbesondere tendieren die zuletzt fest gewordenen Bereiche in den Oberflächen der Lötnähte lange Risse zu entwickeln.
  • Die hartgelöteten Lötnahtteile, die lange Risse entwickelt haben, die sich in den Lötnahtoberflächen in den Produkten erstrecken, in denen eine Flüssigkeit mit den hartgelöteten Lötnahtteilen, z. B. in Kühlern, in Kontakt ist, leiden am Eindringen der Flüssigkeit in die langen Risse, die sich in den Nahtoberflächen erstrecken, was zu einer Risskorrosion führt. Es wird daher gewünscht, die Entstehung von solchen Rissen, die sich in den Nahtoberflächen erstrecken, zu verhindern.
  • Eine Technologie nach dem Stand der Technik, die beim Beseitigen der spröden Phasen als effektiv betrachtet wurde, um mit den langen Rissen in hartgelöteten Lötnahtteilen umzugehen, ist, die Nahtabmessung zu reduzieren und eine höhere Hartlöttemperatur und eine längere Hartlötzeit zu verwenden.
  • Es ist jedoch schwierig, die Rissentstehung mit der oben vorgeschlagenen Technologie zu verhindern.
  • Überdies dringen insbesondere in dem Fall der EGR-Kühler, bei dem das korrosive Fluids, z. B. Hochtemperaturgas, Kühlwasser und Auslassgas-Kondensatwasser, mit den hartgelöteten Lötnahtteilen in Kontakt kommt, diese korrosiven Fluids in die hartgelöteten Teile ein, um eine Risskorrosion zu veranlassen. Zusätzlich sind die spröden Phasen selbst, die auf den Nahtoberflächen freigelegt sind, gegenüber Korrosion durch die korrosiven Fluids anfällig, und die Korrosion der spröden Phasen beschleunigt die Risskorrosion.
  • Das Stand der Technik Dokument Chekunov, I. P., „A Composite Brazing Alloy for Brazing Stainless und Creep Resisting Steel", Welding International, Welding Institute, Abington/GB, vol. 10, Nr. 9, 1996, pp. 735–738, XP000621928 ISSN: 0950-7116, zeigt ein Hartlötmaterial, erhalten durch Zusetzen eines Pulvers eines rostfreien Nickel-Chrom-Stahles als ein Filter zu einem Pulver eines Hartlötnickels.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es zu schaffen: den Gebrauch eines Nickel- basierten Hartlötmateriales für eine EGR-Kühlerherstellung, das einen verbesserten Hartlötteilaufbau schafft, der so geregelt wird, dass sich keine fortlaufenden spröde-Phasen-Kristalle in den Lötnahtteilen ergeben und sich viele Kristalle einer α-Phase von Nickel in den Nahtteiloberflächen ergeben, und es daher verhindert wird, dass spröde- Phasen-Kristalle in den Nahtoberflächen erzeugt werden, und es demzufolge verhindert werden kann, sich einer Rissbildung oder Risskorrosion zu unterziehen, die der Teilkorrosion der Oberflächen mit spröden Phasen begleitend ist, und die in dem Hochtemperatur-Oxidationswiderstand und im Widerstand gegenüber wiederholter thermischer Beanspruchung ausgezeichnet ist; ein Verfahren zum Herstellen eines EGR-Kühlers, das das Hartlötmaterial verwendet; und einen EGR-Kühler.
  • Um das Ziel zu erreichen hat der Erfinder verschiedene Experimente vorgenommen, und, als ein Ergebnis ist gefunden worden, dass die Ausbildung von fortlaufenden Kristallen von spröden Phasen innerhalb der Hartlötnahtteile verhindert werden kann und viele Kristalle einer α-Phase von Nickel in den Nahtoberflächen gebildet werden können, während die Kristallisation der spröden Phasen in den Nahtoberflächen durch Beimischen von pulverförmigen hartverlötetem Nickel für die EGR-Kühlerherstellung mit einem vorgegebenen Betrag eines Pulvers von zumindest einem spezifischen Metall vermindert werden kann.
  • Somit können die Nahtteile am Ausbilden von Rissen in den darin vorhandenen spröden Phasen gehindert werden, und die spröden Phasen, die in den Nahtoberflächen vorhanden sind, können am Korrodieren gehindert werden, um dadurch die Risskorrosion, die durch das eindringen von korrosivem Fluid verursacht wird, wirksam zu verhindern. Da überdies dicht- verteilte Kristalle einer α-Phase von Nickel, die in der Zähigkeit und im Korrosionswiderstand ausgezeichnet sind, in den Nahtteilen in den Verbindungen in einem EGR-Kühler gebildet werden, können die Nahtteile im Hochtemperatur-Oxidationswiderstand und im Widerstand gegenüber wiederholter thermischer Beanspruchung und in der Zähigkeit der Verbindungen verbessert werden.
  • Die Mittel, um das oben vorgestellten Ziel zu erreichen, sind nämlich wie folgt:
    • (1) Verwenden eines Nickel- basierten Hartlötmaterials beim Haftverbinden von rostfreien Stahlteilen zum Ausbilden eines EGR-Kühlers, wobei das Nickel- basierte Hartlötmaterial erhalten wird durch Hinzufügen eines pulverförmigen Hartlötnickels, einem Pulver aus zumindest einem Metall, das aus der Gruppe, die aus Nickel, Chrom, Nickel-Chrom-Legierungen und rostfreiem Stahl in einem Betrag von 2 bis 22 Gew.-%, auf der Grundlage von Nickel- basierten Hartlötmaterial besteht, gefolgt durch Mischen, ausgewählt wurde.
    • (2) Verwenden eines Nickel- basierten Hartlötmaterials, wie oben in (1) beschrieben, wobei der Gehalt des Metallpulvers von 5 bis 20 Gew.-% auf der Grundlage des Nickel- basierten Hartlötmaterials beträgt.
    • (3) Verwenden eines Nickel- basierten Hartlötmaterials, wie oben in (1) beschrieben, wobei das Metallpulver einen Partikeldurchmesser von 20 μm oder kleiner hat.
    • (4) Ein Verfahren zur Herstellung eines EGR-Kühlers, das das Haftverbinden von rostfreien Stahlteilen für den EGR-Kühler mit dem Nickel- basierten Hartlötmaterial, wie in (1) beschrieben, aufweist.
    • (5) Ein EGR-Kühler, der durch das oben genannte Verfahren, beschrieben in (4) erhalten werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Halbton-Bild, das eine Mikrofotografie eines Abschnittes eines Hartlötteiles darstellt, erhalten aus einem herkömmlichen Nickel- basierten Hartlötmaterial durch ein Hartlötverfahren, das das Hartlötmaterial verwendet.
  • 2 ist ein Halbton-Bild, das eine Mikrofotografie eines Lötnahtteiles darstellt, erhalten aus einem Nickel- basierten Hartlötmaterial entsprechend der vorliegenden Erfindung durch ein Hartlötverfahren, das das Hartlötmaterial verwendet.
  • 3 sind Ansichten, die die Schale eines EGR-Kühlers darstellt, auf die die vorliegende Erfindung angewandt wird; (1) ist eine Längsschnittdarstellung der schale, (2) ist eine Endansicht aus der Richtung ii und (3) ist eine vergrößerte Darstellung des Teiles iii, das in (1) gezeigt ist.
  • 4 ist eine grafische Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem Zusatzbetrag eines Pulvers und den Hartlöteigenschaften in einem Nickel- basiertem Hartlötmaterial für die EGR-Kühlerherstellung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 5 ist eine Schrägdarstellung, die den haftverbundenen Zustand eines Teststückes, das in einem Beispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt wird, darstellt.
  • 6 ist eine Ansicht aus drei Richtungen, die zeigt, wie das Probestück, das in dem Beispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt wird, haftverbunden ist.
  • Ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung, wenn das Metallpulver in einem Betrag kleiner als 2 Gew.-% hinzugefügt wird, werden fortwährend spröde Phasen erzeugt, was zu einer Rissbildung führt.
  • Das Metallpulver, das vorzugsweise verwendet wird, hat einen Partikeldurchmesser von 20 μm oder kleiner. Der Partikeldurchmesser dieses Metallpulvers beeinflusst die Wirkungen der vorliegenden Erfindung. Wenn das geschmolzene Nickel- basierte Hartlötmaterial in den Riss zwischen den überlappenden Bereichen des Plattenmateriales durch das Kapillarphänomen eindringt, kommen gleichzeitig mit dem Eindringen die Pul verpartikel in den Riss hinein. Demzufolge wird es bevorzugt, dass der Partikeldurchmesser des Metallpulvers vorzugsweise nicht größer als die Rissabmessung ist.
  • In der vorliegenden Erfindung hat die Verwendung von Metallpulver einen Vorteil dadurch, dass während des Hartlötens mit dem Nickel- basiertem Hartlötmaterial eine α-Phase von Nickel geneigt ist zu entstehen.
  • Entsprechend des Nickel- basierten Hartlötmateriales, zugeführt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und des Hartlötverfahrens mit dem Hartlötmaterial kristallisiert eine α-Phase von Nickel infolge des Zusatzes eines bestimmten Betrages des spezifischen, oben beschriebenen Metallpulvers, als Primärkristalle nicht nur in der Basismaterialoberfläche, sondern auch verteilt in dem gesamten Hartlötmaterial, wie in der 2 gezeigt ist, aus. Demzufolge kristallisieren die spröden Phasen nicht fortwährend aus, d. h., die spröden Phasen werden durch die α-Phase von Nickel getrennt und werden somit in dem Hartlötmaterial verteilt. Selbst wenn dieses Nickel- basierte Hartlötmaterial in einem Überschussbetrag auf die Teile, die hartverlötet werden sollen, angewandt wird, entwickeln die großen Nähte, wie in der 2 gezeigt, keine Risse.
  • Im Wesentlichen, wenn ein geschmolzenes Nickel- basiertes Hartlötmaterial fest wird, beginnt das Wachstum von einer α-Phase von Nickel von der Basismaterialoberfläche und die spröden Phasen konzentrieren sich in der Mitte und in der Oberfläche eines Lötnahtteiles, das zuletzt fest wird. Entsprechend des Nickel- basierten Hartlötmateriales, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, da eine α-Phase von Nickel an den hinzugefügten Partikeln eines Metalls wächst, z. B. Nickel als ein Kern, werden dicht- verteilte Kristalle der α-Phase von Nickel durch den gesamten Hartlötteil hindurch gebildet. Als ein Ergebnis wird die Bildung von fortlaufenden Kristallen von spröden Phasen innerhalb des Nahtteiles verhindert und viele Kristalle einer α-Phase von Nickel können auch in der Lötnahtoberfläche gebildet werden, um die Kristallisation von spröden Phasen in der Lötnahtoberfläche zu hemmen.
  • Wegen des oben Ausgeführten ist das Nickel- basierte Hartlötmaterial, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wirksam beim Hindern des Lötnahtteiles am Entwickeln von Rissen und beim Hindern der spröden Phasen, die in der Lötnahtoberfläche vorhanden sind, am Korrodieren, wodurch die Risskorrosion verhindert werden kann.
  • Da überdies viele Kristalle einer α-Phase von Nickel, die einen ausreichenden Korrosionswiderstand und eine befriedigende Zähigkeit haben, gebildet werden. ist der Haftverbindungsteil im Widerstand gegenüber Abgas und Kühlwasser, im Hochtemperatur-Oxidationswiderstand und im Widerstand gegenüber wiederholter thermischer Beanspruchung ausgezeichnet.
  • Demzufolge kann das Nickel- basierte Hartlötmaterial, wenn es in der Herstellung von EGR-Kühlern verwendet wird, einen EGR-Kühler ergeben, der eine verbesserte Haltbarkeit hat.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann das Ziel, das hierin bereits oben erläutert wurden ist, durch den Zusatz eines Pulvers aus zumindest einem Metall, das aus der Gruppe, die aus Nickel, Chrom, Nickel-Chrom-Legierungen und rostfreiem Stahl in einem Betrag von 4 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 7 Gew.-%, besteht, ausgewählt wurde, zu einem pulverförmigen Hartlötnickel für die Verwendung eines Nickel- basierten Hartlötmateriales für rostfreie Stahlteile für die Bildung eines EGR-Kühlers erreicht werden.
  • Je größer der Zusatzbetrag des Metallpulvers, desto größer der Anteil einer α-Phase von Nickel in den Hartlötnähten. Jedoch selbst wenn der Zusatzbetrag desselben über 22 Gew.-% erhöht wird, wird sich der Anteil der α-Phase von Nickel kaum weiter erhöhen. Untersuchungen zeigten, dass der Zusatz von Metallpulver in einem Betrag von 5 Gew.-% oder größer zu einem Prozentsatz der Rissbildung von 0 führt.
  • Andererseits ist es gefunden worden, dass das erhöhen des Zusatzbetrages von Metallpulver in einem Nickel- basierten Hartlötmaterial die Lunkerbildung erhöht. Wie jedoch in der nachstehenden Tabelle A gezeigt wird, ist es ermittelt worden, dass der Hartlötteil, der von dem Nickel- basierten Hartlötmaterial für die Verwendung beim Haftverbinden von rostfreien Stahlteilen für das Bilden eines EGR-Kühlers gebildet wird, einen ausreichenden Widerstand gegen Korrosion hat, wenn sein Lungergehalt (Flächenanteil) 2% oder niedriger ist, d. h., wenn der Zusatzbetrag des Metallpulvers 22% oder kleiner ist.
  • Tabelle A Beziehung zwischen dem Anteil der Fläche mit Lunkern und der Risskorrosion
    Figure 00060001
  • Die α-Phase von Nickel, die in dem Hartlötmaterial Aufbau auskristallisiert ist, wird aus Nickel, Chrom, einem geringen Betrag von Silizium und einem geringen Betrag von Eisen gebildet, das aus dem rostfreien Stahl-Basismaterial ausgeschieden worden ist, und Nickel und Chrom dienen die Zähigkeit und den Korrosionswiderstand zu verbessern. Demzufolge kann durch das Zusetzen von Nickel, Chrom und deren Legierungen (Ni–Cr), rostfreien Stählen als das Metallpulver, die Kristallisation der α-Phase von Nickel gesteuert werden, ohne dabei die Zähigkeit und den Korrosionswiderstand der α-Phase von Nickel zu verschlechtern.
  • Rostfreier Stahl bildet einen äußerst dünnen Chromoxidfilm (ein passiver Film) auf seiner Oberfläche, um dadurch einen verbesserten Korrosionswiderstand zu haben. Die α-Phase von Nickel, die in der Nahtoberfläche auskristallisiert worden ist, ist gedacht, um ebenso einen Chromoxidfilm (ein passiver Film) zu bilden, um dadurch einen verbesserten Korrosionswiderstand zu haben. Demzufolge wird ein Metallpulver, das eine Zusammensetzung ähnlich zu der der α-Phase von Nickel hat, hinzugefügt, um nicht den Korrosionswiderstand und die Zähigkeit der α-Phase von Nickel zu verschlechtern, wodurch die α-Phase von Nickel ausreichend auskristallisiert werden kann.
  • In dem Nickel- basierten Hartlötmaterial kristallisiert die α-Phase von Nickel nicht nur in der Oberfläche des Basismateriales aus, das ein rostfreier Stahlteil eines EGR-Kühlers ist, sondern kristallisiert auch, während die Metallpartikel als Kerne verwendet werden, durch das gesamte Hartlötmaterial verteilt aus. Demzufolge werden keine spröden Phasen fortwährend innerhalb der Lötnähte erzeugt und daher kann die Lötnaht am Entstehen von Rissen gehindert werden.
  • Da überdies das Nickel- basierte Hartlötmaterial der vorliegenden Erfindung für die Verwendung in einem EGR-Kühler ein Lötnahtteil ergibt, in dem die Lötnahtoberfläche viele Kristalle einer α-Phase von Nickel hat und die Kristallisation der spröden Phasen in der Lötnahtoberfläche vermindert worden ist, kann die Risskorrosion am Auftreten von der Oberfläche der spröden Phasen wirksam verhindert werden. Da überdies die Kristalle einer α-Phase von Nickel, die in der Zähigkeit und dem Korrosionswiderstand ausgezeichnet sind, in den Lötnahtteilen eines EGR-Kühlers dicht verteilt werden, ist es möglich, effektiv die Verbesserungen in dem Hochtemperatur-Oxidationswiderstand und im Widerstand gegenüber wiederholter thermischer Beanspruchung der Lötnahtteile, eine Verbesserung in der Zähigkeit in der Verbindung und ein Verhindern der Risskorrosion, die durch Chlorionen veranlasst wird, die in dem Kühlwasser oder durch Abgaskondensatwasser enthalten sind, zu erreichen. Demzufolge kann ein EGR-Kühler, der eine ausgezeichnete Haltbarkeit hat, erhalten werden.
  • Die Verwendung eines Nickel- basierten Hartlötmaterials für die EGR-Kühlerherstellung, das Verfahren für die EGR-Kühlerherstellung, das denselben Namen verwendet, und der EGR-Kühler, alle entsprechend der vorliegenden Erfindung, werden in Bezug auf ein Ausführungsbeispiel erläutert.
  • Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Anwendung der vorliegenden Erfindung in der Produktion eines EGR-Kühlers, der aus rostfreiem Stahl hergestellt wird.
  • Dieses Ausführungsbeispiel, das in der 3 gezeigt ist, ist ein EGR-Kühler 9 zum Kühlen des Auslassgases in dem EGR-System, um in den Auslassgaseinlass zurückgeführt zu werden. Wie in der 3 gezeigt ist, wird das Nickel- basierte Hartlötmaterial zum Befestigen der Verbindungsrohre 11 verwendet, damit ein Kühlmedium (z. B. Wasser) zu einer Endplatte 13, angeordnet in einer Schale 10 des Kühlers 9, hindurchgeht. Außerdem wird in diesem Haftverbinden der Rohre 11 mit der Endplatte 13 das Nickel- basierte Hartlötmaterial auch für das Haftverbinden der Endplatte 13 mit der Schale 10, dem Haftverbinden der Schale 10 mit dem Schlussstück 14 und dem Haftverbinden der Schale 10 mit den Rohren 15 verwendet.
  • Beim Herstellen des EGR-Kühlers 9 wird das Hartlötmaterial auf den Haftverbindungsteil zwischen einem Rohr 11 und der Endplatte 13 und zu anderen Haftverbindungsteilen angewandt, und alle Bauteile werden in einem Vakuumofen erwärmt, um das Hartlötmaterial zu veranlassen, in den Riss zwischen dem Rohr 11 und der Endplatte 13 etc. einzudringen.
  • Dieser EGR-Kühler, der als ein Ausführungsbeispiel gezeigt wird, hat einen verbesserten Hochtemperatur-Oxidationswiderstand, weil das Nickel- basierte Hartlötmaterial verwendet wird entsprechend der vorliegenden Erfindung in den Teilen, die mit dem EGR-Gas, Kühlwasser, etc. in Kontakt sind, und weil die Haftverbindungsteile viele Kristalle einer α-Phase von Nickel haben, die einen hohen Korrosionswiderstand haben.
  • Dieser EGR-Kühler, der als ein Ausführungsbeispiel gezeigt wird, kann auch hergestellt werden, um wiederholter thermischer Beanspruchung wegen der Kristalle einer α-Phase von Nickel, die ziemlich widerstandsfähig sind, widerstehen, die in den Haftverbindungsteilen, gebildet aus dem Nickel- basierten Hartlötmaterial, dicht verteilt sind.
  • Überdies kann dieser EGR-Kühler, der als ein Ausführungsbeispiel gezeigt wird, einen hohen Widerstand gegenüber Risskorrosion haben, die durch Kühlwasser, das Chlorionen enthält, und gegenüber Korrosion, die durch das Auslassgas-Kondensatwasser, das hoch- korrosive ist, verursacht wird, weil die Lötnahtteile an den Verbindungen hoch- widerstandsfähig sind und weniger geneigt sind, um Risse zu entwickeln, und weil die Lötnahtteiloberflächen viele Kristalle einer α-Phase von Nickel haben, die hochwiderstandsfähig gegenüber Korrosion sind.
  • Beispiele
  • Die Basismaterialien wurden, wie nachstehend gezeigt, unter Verwendung der Hartlötmaterialien hartverlötet. Die hartgelöteten Materialien wurden durch Überprüfen der Abschnitte derselben getestet.
  • Das Hartlötnickel, das in den folgenden Test verwendet wurde, war in einem Pulverzustand, wie in der JIS 23265-1986 beschrieben ist. Die Pulver von Nickel, Chrom, Nickel-Chrom und rostfreiem Stahl (SUS) wurden jeweils zu dem Hartlötnickel hinzugefügt, um die Hartlötmaterialien vorzubereiten.
  • Diese Hartlötmaterialien wurden jeweils vorbereitet, während das Verhältnis der Metallpulver, wie in den Tabellen 1 bis 4 gezeigt wird, verändert wurde. Teststücke wurden mit diesen Hartlötmaterialien präpariert und ein Abschnitt eines Haftverbindungsteiles jedes Teststückes wurde mikroskopisch auf Lunker und Risse überprüft.
  • Beispiel 1
  • Ein Nickel- basiertes Hartlötmaterial wurde durch aufzunehmendes, pulverförmiges Nickel, das einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 20 μm oder kleiner hat, in einem Betrag von 5 Gew.-% in das pulverförmige Nickel B Ni-5, beschrieben in der JIS Z 3265-1986, präpariert.
  • Wie in den 5 und 6 gezeigt, wurde ein rostfreies Stahlplattenmaterial 21 (10(W) × 15 (L) × 5(T) mm) auf ein Stahlplattenmaterial 22 (20(W) × 30 (L) × 5(T) mm) durch 100-μm Wolframdrähte 25 übereinander gelegt, und eine Zusammensetzung, erhalten durch Kneten des Nickel- basierten Hartlötmateriales 24 zusammen mit 5g eines Kunststoffbinders, wurde auf die längeren Kanten des Plattenmateriales 21 aufgebracht. Die übereinander gelegten Teststücke wurden in einem Vakuumofen erwärmt.
  • Die Wolframdrähte 25 wurden zwischen die Teststücke eingebracht, um den maximalen Fehler der Oberflächenbearbeitung in den Materialien zu berücksichtigen, um dem eigentlichen Hartlöten unterworfen zu werden.
  • Das Nickel- basierte Hartlötmaterial 24 wird geschmolzen und in den Riss zwischen den Plattenmaterialien 21 und 22 durch das Kapillarphänomen eingebracht, um den Riss zwischen den Plattenmaterialien zu füllen.
  • Das übrig bleibende Hartlötmaterial, das aus dem Füllen des Risses zwischen den Plattenmaterialien 21 und 22 herrührt, bildet Nahtteile an den Ecken der Plattenmaterialien.
  • Das gleiche Experiment wurde in Bezug auf Nickel- basierte Hartlötmaterialien ausgeführt, die verschiedene Verhältnisse (Gew.-%) des pulverförmigen Nickels haben. Die Teststücke wurden geschnitten, mit dem Mikroskop hinsichtlich der vorhandenen Eigenschaften überprüft und für die Eigenschaften bewertet. Die Ergebnisse dieser Bewertungen sind in der Tabelle 1 gezeigt.
  • Tabelle 1
    Figure 00100001
  • Die oben vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass wenn das Verhältnis von pulverförmigen Nickel bei 1 Gew.-% oder größer war, die Nickelpartikel als Kern fungierten, um Primärkristalle von α-Phasen-Nickel zu ermöglichen, um diese nicht nur an den Grenzflächen, die dem Basismaterial zugewandt sind, zu erzeugen, sondern auch durch das gesamte Hartlötmaterial verteilt zu erzeugen. Infolge der Kristallisation von α-Phasen-Nickel, kristallisieren fortwährend keine spröden Phasen in dem Hartlötmaterial aus, und verteilte spröde-Phasen-Kristalle, die durch das α-Phasen-Nickel getrennt werden, wurden in den Lötnähten gebildet. Als ein Ergebnis entwickeln weder das Haftverbindungsteil, noch die Lötnahtteile Risse.
  • Sogar große Lötnahtteile, die sich als ein Ergebnis der überschüssigen Hartlötmaterialanwendung ergeben, haben, wie in der 2 gezeigt, keinen langen Riss entwickelt, der sich von dem Innenteil der Naht zu der Oberfläche derselben erstreckt.
  • Beispiel 2
  • Derselbe Test, wie in dem Beispiel 1, wurde mit der Ausnahme ausgeführt, dass Chrom als das Metallpulver, um einbezogen zu werden, verwendet wurde. Die resultierenden Teststücke wurden in derselben Weise bewertet. Die Ergebnisse dieser Bewertungen sind in der Tabelle 2 gezeigt.
  • Tabelle 2
    Figure 00110001
  • Beispiel 3
  • Derselbe Test, wie in dem Beispiel 1, wurde mit der Ausnahme ausgeführt, dass eine Nickel-Chrom-Legierung als Metallpulver, um einbezogen zu werden, verwendet wurde. Die sich ergebenden Teststücke wurden in derselben Weise bewertet. Die Ergebnisse dieser Bewertungen sind in der Tabelle 3 gezeigt.
  • Tabelle 3
    Figure 00120001
  • Beispiel 4
  • Derselbe Test, wie in dem Beispiel 1, wurde mit der Ausnahme ausgeführt, dass SUS (rostfreier Stahl) als Metallpulver, um einbezogen zu werden, verwendet wurde. Die sich ergebenden Teststücke wurden in derselben Weise bewertet. Die Ergebnisse dieser Bewertungen sind in der Tabelle 4 gezeigt.
  • Tabelle 4
    Figure 00130001
  • Beispiel 5
  • Unter Verwendung von Nickel- basierte Hartlötmaterialien, die durch Einbeziehen des Nickelpulvers in das pulverförmige Hartlötnickel in verschiedenen Verhältnissen präpariert wurden, wurden die Basismaterialien in derselben Weise, wie in Beispiel 1, haftverbunden, um die Teststücke zu präparieren. Ein Abschnitt des Haftverbindungsteiles in jedem Teststück wurde mikroskopische überprüft, um die Lunkerfläche zu bestimmen, sofern es welche gibt, und um zu bestimmen, ob, oder nicht, Risse erzeugt worden sind, und die Fläche durch eine α-Phase von Nickel eingenommen wurde. In Bezug zu den Lunkern und der α-Phase von Nickel wurden deren Verhältnisse in dem Haftverbindungsteil berechnet.
  • Jedes Teststück wurde geschnitten, mit dem Mikroskop für die gegebenen Eigenschaften überprüft und für die Eigenschaften bewertet. Die Ergebnisse dieser Bewertungen sind in den Tabellen 5 bis 7 und in der 2 gezeigt. Ein photo- mikroskopisches Bild eines Lötnahtteils in einem der Teststücke ist in der 7 gezeigt. Das Lötnahtteil in dieser Photographie ist eines, dass aus dem Hartlötmaterial gebildet wird, das 15 Gew.% von Nickel enthält. Die Photographie zeigt, dass die Kristalle einer α-Phase von Nickel innerhalb des Lötnahtteiles und in der Oberfläche desselben in einem großen Betrag erzeugt wurden.
  • Tabelle 5 Beziehung zwischen dem Pulverbetrag und dem Lunkerverhältnis
    Figure 00140001
  • Tabelle 6 Beziehung zwischen dem Pulverbetrag und dem Prozentsatz der Rissbildung
    Figure 00140002
  • Tabelle 7 Beziehung zwischen dem Pulverbetrag und der α-Phase von Nickel
    Figure 00140003
  • Die oben vorgestellten Ergebnisse zeigen das Folgende.
  • Wie der Zusatzbetrag von pulverförmigen Nickel erhöht wurde, wurde der Betrag der erzeugten Lunker erhöht. Wenn der Zusatzbetrag von pulverförmigen Nickel über 22% erhöht wurde, erhöhte sich der Betrag der erzeugten Lunker abrupt. Wenn andererseits pulverförmiges Nickel in Beträgen nicht kleiner als 4% hinzugefügt wurde, trat keine Rissbildung in den Lötnahtteilen auf.
  • Wie der Zusatzbetrag von pulverförmigen Nickel erhöht wurde, wurde das Verhältnis von α-Phasen von Nickel erhöht. Selbst wenn jedoch pulverförmiges Nickel in Beträgen, die 20% übersteigen, hinzugefügt wurde, erhöhte sich die Fläche, die durch α-Phasen von Nickel eingenommen wurde, nicht weiter.
  • Andererseits wurde festgestellt, dass der Einfluss von Lunkern auf die Korrosion gering war, wenn das Verhältnis Fläche zu Lunker nicht größer als 2% war, wie in der Tabelle A, die hierin bereits oben vorgestellt wurde, gezeigt. Es kann daher gesehen werden, dass der Einfluss der Korrosion durch Lunker unbedeutend ist, wenn der Zusatzbetrag von pulverförmigen Nickel nicht größer als 22% ist. Es kann weiter gesehen werden, dass der Einfluss von Korrosion durch Lunker vollständig unbedeutend ist, wenn der Zusatzbetrag von Nickel nicht größer als 20% ist.
  • Außerdem wurden in der bereits hierin weiter oben vorgestellten Tabelle A Nickelbasierte Hartlötmaterialien, die ein Metallpulver in verschiedenen Beträgen enthielt, verwendet, um die EGR-Kühler herzustellen, und die EGR-Kühler wurden einem Test unterzogen, in dem Kühlwasser, das einem geringwertigem Kühlwasser entspricht, das Chlorione enthält, dort für 1 Monat hindurchgeleitet wurde, und die Verbindungsteile wurden dann aus jedem EGR-Kühler ausgeschnitten, um einen Inspektion des Aufbaus auszuführen, um jedes Teil hinsichtlich einer Risskorrosion zu überprüfen.
  • Es wurde aus der oben genannten Vorgehensweise gefunden, dass pulverförmiges Nickel effektiv war, wenn es in einem Betrag von 4 bis 7 Gew.-% auf der Basis des Nickel- basierten Hartlötmateriales hinzugefügt wurde. Der Zusatz von pulverförmigen Nickel in einem Verhältnis innerhalb des oben genannten Bereiches war nämlich beim Kristallisieren eines befriedigenden Betrages einer α-Phase von Nickel effektiv, während der Einfluss von Korrosion, die durch Lunker hervorgerufen wurde, gehemmt und die Rissbildung vermindert werden.
  • Es wurde weiterhin gefunden, dass von den Standpunkten des vollständigen Verhinderns der Rissbildung, der Minimierung des Einflusses von Lunkern und der ausreichenden Kristallisation einer α-Phase von Nickel, der Zusatzbetrag von pulverförmigen Nickel vorzugsweise von 5 bis 7 Gew.-% beträgt.
  • Wie bereits oben beschrieben, wird daher entsprechend der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines Nickel- basierten Hartlötmaterials, das keine fortlaufenden spröden Phasen erzeugt, am Entwickeln von Rissen gehindert und kann einen hochwiderstandsfähigen Haftverbindungsteilaufbau ergeben, kann erhalten werden.
  • Überdies kann die vorliegende Erfindung vorsehen: ein Nickel- basierte Hartlötmaterial für die Herstellung von EGR-Kühlern, die einen verbesserten Hartlötteilaufbau erreichen, ist so geregelt worden, um keine fortlaufenden spröde-Phasen-Kristalle in Lötnahtteilen hervorzubringen und um viele Kristalle einer α-Phase von Nickel in den Lötnahtteiloberflächen hervorzubringen, und wird daher am Hervorbringen von sprödePhasen-Kristalle in den Lötnahtteiloberflächen gehindert, und diese können deshalb gehindert werden, einer Rissbildung oder einer Risskorrosion unterzogen zu werden, die eine Begleiterscheinung der Teilkorrosion des spröden Oberflächenphasen ist, hat einen befriedigenden Korrosionswiderstand und ist im Hochtemperatur-Oxidationswiderstand und im Widerstand gegenüber wiederholten thermischer Beanspruchung ausgezeichnet; ein Verfahren zur Herstellung eines EGR-Kühlers, das das Hartlötmaterial verwendet; und einen EGR-Kühler.

Claims (5)

  1. Verwendung eines nickelbasierten Hartlotmaterials für das Haftverbinden von rostfreien Stahlteilen für das Ausbilden eines EGR-Kühlers, wobei das nickelbasierte Hartlotmaterial erhalten wird durch Addieren zu pulverförmigen Nickel ein Pulver von zumindest einem Metall, ausgewählt aus einer Gruppe, die aus Nickel, Chrom, Nickel-Chrom-Verbindungen und SUS (rostfreiem Stahl) in einer Menge von 2 bis 22 Gew.-%, gefolgt von Mischen, besteht.
  2. Verwendung von nickelbasierten Hartlotmaterial nach Anspruch 1, wobei der Anteil des Metallpulvers von 5 bis 20 Gew.-% auf der Grundlage des nickelbasierten Hartlotmateriales beträgt.
  3. Verwendung von nickelbasierten Hartlotmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Metallpulver einen Teilchendurchmesser von 20 μm oder kleiner hat.
  4. Verfahren für das Herstellen eines EGR-Kühlers, das Haftverbinden von rostfreien Stahlteilen für den EGR-Kühler mit dem nickelbasierten Hartlotmaterial, verwendet nach Anspruch 1, aufweist.
  5. EGR-Kühler, der das Verfahren nach Anspruch 4 erhalten wird.
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