JP2003145290A - ろう接用複合材及びろう接構造 - Google Patents
ろう接用複合材及びろう接構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接合部材がろう接されるろう材部の耐食性、
耐酸化性を向上させることができるろう接用材料、およ
び熱交換器の流路構造として好適なろう接構造を提供す
る。 【解決手段】 ステンレス鋼材により形成された基板１
１と、Ｎｉを主成分とし、Ｃｒを１０〜３０mass％含有
するＮｉ−Ｃｒ合金により形成されたＦｅ原子拡散抑制
層１２と、さらに必要によりＦｅ原子拡散抑制層１２の
上に積層形成されたＣｕ系ろう材によって形成されたろ
う材層１３を備える。前記Ｆｅ原子拡散抑制層により、
ろう接の際に基板中のＦｅ原子が溶融したろう材部に拡
散することが抑制され、また適量のＮｉ、Ｃｒをろう材
部に拡散させることができ、ろう材部に優れた耐食性、
耐酸化性を付与することができる。
耐酸化性を向上させることができるろう接用材料、およ
び熱交換器の流路構造として好適なろう接構造を提供す
る。 【解決手段】 ステンレス鋼材により形成された基板１
１と、Ｎｉを主成分とし、Ｃｒを１０〜３０mass％含有
するＮｉ−Ｃｒ合金により形成されたＦｅ原子拡散抑制
層１２と、さらに必要によりＦｅ原子拡散抑制層１２の
上に積層形成されたＣｕ系ろう材によって形成されたろ
う材層１３を備える。前記Ｆｅ原子拡散抑制層により、
ろう接の際に基板中のＦｅ原子が溶融したろう材部に拡
散することが抑制され、また適量のＮｉ、Ｃｒをろう材
部に拡散させることができ、ろう材部に優れた耐食性、
耐酸化性を付与することができる。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、ラジエーター、ガ
スクーラーなどの熱交換器の流路構造として好適なろう
接構造およびその素材として使用されるろう接用複合材
に関する。
スクーラーなどの熱交換器の流路構造として好適なろう
接構造およびその素材として使用されるろう接用複合材
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、国際的に環境問題への関心が高ま
っており、その一環として自動車の排気ガスの浄化が強
く要求されるようになってきている。自動車の排気ガス
浄化対策として、すでに排気ガスを再燃焼させてＣＯ、
ＨＣをＣＯ2、Ｈ2Ｏにするサーマルリアクターや触媒コ
ンバーターなどの各種の浄化装置が実用化されている。
従来、排ガス浄化装置等において、高温の腐食性ガス雰
囲気で用いられる熱交換器は、耐食性を有するステンレ
ス鋼材からなる接合部材がＣｕ系ろう材によってろう接
されて製作される。前記Ｃｕ系ろう材は、１０００℃以
上の融点を持つ、耐食性の良好な銅ろうや、特開昭６０
−７２６９５号公報に記載されたＭｎ：５〜２０％、あ
るいはさらにＮｉ：１〜５％、残部実質的にＣｕからな
るろう材が用いられてきた。
っており、その一環として自動車の排気ガスの浄化が強
く要求されるようになってきている。自動車の排気ガス
浄化対策として、すでに排気ガスを再燃焼させてＣＯ、
ＨＣをＣＯ2、Ｈ2Ｏにするサーマルリアクターや触媒コ
ンバーターなどの各種の浄化装置が実用化されている。
従来、排ガス浄化装置等において、高温の腐食性ガス雰
囲気で用いられる熱交換器は、耐食性を有するステンレ
ス鋼材からなる接合部材がＣｕ系ろう材によってろう接
されて製作される。前記Ｃｕ系ろう材は、１０００℃以
上の融点を持つ、耐食性の良好な銅ろうや、特開昭６０
−７２６９５号公報に記載されたＭｎ：５〜２０％、あ
るいはさらにＮｉ：１〜５％、残部実質的にＣｕからな
るろう材が用いられてきた。
【０００３】最近、排ガス組成の変化などによって熱交
換器内の腐食環境が一段と厳しくなってきており、排ガ
スの凝縮液による腐食の問題も生じている。このため、
熱交換器の流路構造を構成する接合部材同士がろう材に
よって接合されるろう接部に対して耐食性のより一層の
向上が求められている。このような要求に対して、国際
公開ＷＯ00/45987号に記載されているように、本発明者
らはステンレス鋼材からなる基板に、純ＮｉあるいはＮ
ｉを主成分とするＮｉ基合金で形成されたＦｅ原子拡散
抑制層、および純ＣｕあるいはＣｕを主成分とするＣｕ
基合金によって形成されたろう材層を積層したろう接用
複合材およびこれを素材とする接合部材を用いて、熱交
換器の流路構造を構成することが提案されている。この
ろう接用複合材によれば、Ｆｅ原子拡散抑制層により、
ろう接の際にステンレス鋼材からＦｅ原子がろう材部に
拡散することが抑制され、またＦｅ原子拡散抑制層から
適量のＮｉがろう材部に拡散してＣｕ−Ｎｉ合金を形成
して、ろう材部の耐食性を向上させることができる。
換器内の腐食環境が一段と厳しくなってきており、排ガ
スの凝縮液による腐食の問題も生じている。このため、
熱交換器の流路構造を構成する接合部材同士がろう材に
よって接合されるろう接部に対して耐食性のより一層の
向上が求められている。このような要求に対して、国際
公開ＷＯ00/45987号に記載されているように、本発明者
らはステンレス鋼材からなる基板に、純ＮｉあるいはＮ
ｉを主成分とするＮｉ基合金で形成されたＦｅ原子拡散
抑制層、および純ＣｕあるいはＣｕを主成分とするＣｕ
基合金によって形成されたろう材層を積層したろう接用
複合材およびこれを素材とする接合部材を用いて、熱交
換器の流路構造を構成することが提案されている。この
ろう接用複合材によれば、Ｆｅ原子拡散抑制層により、
ろう接の際にステンレス鋼材からＦｅ原子がろう材部に
拡散することが抑制され、またＦｅ原子拡散抑制層から
適量のＮｉがろう材部に拡散してＣｕ−Ｎｉ合金を形成
して、ろう材部の耐食性を向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、Ｆｅ原
子拡散抑制層を備えたろう接用複合材を用いることによ
り、熱交換器のろう材部における耐食性を向上させるこ
とができた。しかしながら、その後の更なる研究によ
り、高温排気ガスの熱交換を行う熱交換器においては、
単にろう材部の耐食性を向上させるだけでは耐久性とし
て不十分であり、また熱交換器を組み込んだ処理システ
ム全体にとって悪影響があることがわかった。すなわ
ち、排ガスなどの熱交換すべき流体が高温腐食性流体で
ある場合、ろう材部の耐酸化性が不足すると、ろう材部
の酸化減耗により接合強度の劣化が生じるばかりでな
く、酸化皮膜がろう材部の表面から剥離して熱交換器の
下流側へ流れて行き、下流側に設けられた各種の処理装
置を汚損し、その性能を劣化させるという問題が判明し
た。
子拡散抑制層を備えたろう接用複合材を用いることによ
り、熱交換器のろう材部における耐食性を向上させるこ
とができた。しかしながら、その後の更なる研究によ
り、高温排気ガスの熱交換を行う熱交換器においては、
単にろう材部の耐食性を向上させるだけでは耐久性とし
て不十分であり、また熱交換器を組み込んだ処理システ
ム全体にとって悪影響があることがわかった。すなわ
ち、排ガスなどの熱交換すべき流体が高温腐食性流体で
ある場合、ろう材部の耐酸化性が不足すると、ろう材部
の酸化減耗により接合強度の劣化が生じるばかりでな
く、酸化皮膜がろう材部の表面から剥離して熱交換器の
下流側へ流れて行き、下流側に設けられた各種の処理装
置を汚損し、その性能を劣化させるという問題が判明し
た。
【０００５】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、熱交換器の流路構造等のろう接構造において、その
ろう材部に優れた耐食性および耐酸化性を付与すること
ができるろう接用材料、およびろう材部における耐食性
および耐酸化性に優れたろう接構造を提供することを目
的とするものである。
で、熱交換器の流路構造等のろう接構造において、その
ろう材部に優れた耐食性および耐酸化性を付与すること
ができるろう接用材料、およびろう材部における耐食性
および耐酸化性に優れたろう接構造を提供することを目
的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるろう接用複
合材は、耐食性鋼材により形成された基板と、前記基板
の表面に積層形成され、純ＣｕあるいはＣｕを主成分と
するＣｕ基合金で形成されたＣｕ系ろう材によって接合
部材をろう接する際に前記基板からＦｅ原子がろう材側
に拡散するのを抑制するＦｅ原子拡散抑制層とを備え、
前記Ｆｅ原子拡散抑制層はＮｉを主成分とし、Ｃｒ：１
０〜３０mass％を含有するＮｉ−Ｃｒ合金で形成された
ものである。以下、成分の単位は単に％で表示する。
合材は、耐食性鋼材により形成された基板と、前記基板
の表面に積層形成され、純ＣｕあるいはＣｕを主成分と
するＣｕ基合金で形成されたＣｕ系ろう材によって接合
部材をろう接する際に前記基板からＦｅ原子がろう材側
に拡散するのを抑制するＦｅ原子拡散抑制層とを備え、
前記Ｆｅ原子拡散抑制層はＮｉを主成分とし、Ｃｒ：１
０〜３０mass％を含有するＮｉ−Ｃｒ合金で形成された
ものである。以下、成分の単位は単に％で表示する。
【０００７】この複合材によれば、基板にはＦｅ原子拡
散抑制層が積層形成されているので、この複合材を用い
てろう接したろう接構造物におけるろう材部には、ろう
接の際に基板からＦｅ原子がろう材部に拡散することが
Ｆｅ原子拡散抑制層によって防止され、ろう材部の耐食
性の劣化を防止することができる。さらに、Ｆｅ原子拡
散抑制層はＣｒを所定量含むＮｉ−Ｃｒ合金で形成され
ているので、ろう接の際にＦｅ原子拡散抑制層からＮ
ｉ、Ｃｒをろう材部に拡散させることによって、ろう材
部に１５〜２５％のＮｉ、１０〜１５％のＣｒを含有し
たＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ合金を形成することができる。前記
Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｒ合金のＮｉはろう材部の耐食性をより
一層向上させ、前記Ｃｒはろう材部の表面にＣｒ系酸化
膜を形成して、耐酸化性を向上させる。このため、ろう
接構造のろう材部を耐食性および耐酸化性に優れたもの
とすることができる。
散抑制層が積層形成されているので、この複合材を用い
てろう接したろう接構造物におけるろう材部には、ろう
接の際に基板からＦｅ原子がろう材部に拡散することが
Ｆｅ原子拡散抑制層によって防止され、ろう材部の耐食
性の劣化を防止することができる。さらに、Ｆｅ原子拡
散抑制層はＣｒを所定量含むＮｉ−Ｃｒ合金で形成され
ているので、ろう接の際にＦｅ原子拡散抑制層からＮ
ｉ、Ｃｒをろう材部に拡散させることによって、ろう材
部に１５〜２５％のＮｉ、１０〜１５％のＣｒを含有し
たＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ合金を形成することができる。前記
Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｒ合金のＮｉはろう材部の耐食性をより
一層向上させ、前記Ｃｒはろう材部の表面にＣｒ系酸化
膜を形成して、耐酸化性を向上させる。このため、ろう
接構造のろう材部を耐食性および耐酸化性に優れたもの
とすることができる。
【０００８】前記ろう接用複合材の好ましい態様とし
て、前記Ｆｅ原子拡散抑制層の上に前記Ｃｕ系ろう材に
よって形成されたろう材層を積層形成することができ
る。ろう材層を一体的に設けることにより、接合部材を
ろう接する際に、別途にろう材を準備する必要がなく、
ろう接作業性を向上させることができる。
て、前記Ｆｅ原子拡散抑制層の上に前記Ｃｕ系ろう材に
よって形成されたろう材層を積層形成することができ
る。ろう材層を一体的に設けることにより、接合部材を
ろう接する際に、別途にろう材を準備する必要がなく、
ろう接作業性を向上させることができる。
【０００９】また、前記ろう接用複合材の好ましい態様
として、Ｃｕ系ろう材をＣｕを主成分とし、Ａｌ：１〜
７％を含有するＣｕ基合金で形成することができる。か
かるＡｌ含有Ｃｕ基合金を用いることにより、Ａｌ系酸
化膜がＣｒ系酸化膜の下側に形成され、２重の酸化膜に
より耐酸化性を著しく向上させることができる。
として、Ｃｕ系ろう材をＣｕを主成分とし、Ａｌ：１〜
７％を含有するＣｕ基合金で形成することができる。か
かるＡｌ含有Ｃｕ基合金を用いることにより、Ａｌ系酸
化膜がＣｒ系酸化膜の下側に形成され、２重の酸化膜に
より耐酸化性を著しく向上させることができる。
【００１０】前記ろう接用複合材におけるＦｅ原子拡散
抑制層は、５μm 以上の厚さとすることが好ましい。５
μm 以上の厚さとすることで、ろう接の際に基板のＦｅ
原子がＦｅ原子拡散抑制層を固相拡散してろう材部に侵
入するのを十分に抑制することができ、ろう材部のＦｅ
原子の拡散侵入による耐食性の劣化を十分に防止するこ
とができる。
抑制層は、５μm 以上の厚さとすることが好ましい。５
μm 以上の厚さとすることで、ろう接の際に基板のＦｅ
原子がＦｅ原子拡散抑制層を固相拡散してろう材部に侵
入するのを十分に抑制することができ、ろう材部のＦｅ
原子の拡散侵入による耐食性の劣化を十分に防止するこ
とができる。
【００１１】本発明によるろう接構造は、耐食性鋼材で
形成された基板を有する第１接合部材と、耐食性鋼材で
形成された基板を有し、前記第１接合部材にろう材部を
介してろう接された第２接合部材とを備え、前記第１接
合部材は前記第２接合部材がろう接される際に前記第１
接合部材の基板からＦｅ原子がろう材部に拡散するのを
抑制するＦｅ原子拡散抑制層を有し、このＦｅ原子拡散
抑制層はＮｉを主成分とし、Ｃｒ：１０〜３０mass％を
含有するＮｉ−Ｃｒ合金で形成され、前記ろう材部はＣ
ｕを主成分とし、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｃｒ：１０〜１
５％を含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ合金で形成される。
形成された基板を有する第１接合部材と、耐食性鋼材で
形成された基板を有し、前記第１接合部材にろう材部を
介してろう接された第２接合部材とを備え、前記第１接
合部材は前記第２接合部材がろう接される際に前記第１
接合部材の基板からＦｅ原子がろう材部に拡散するのを
抑制するＦｅ原子拡散抑制層を有し、このＦｅ原子拡散
抑制層はＮｉを主成分とし、Ｃｒ：１０〜３０mass％を
含有するＮｉ−Ｃｒ合金で形成され、前記ろう材部はＣ
ｕを主成分とし、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｃｒ：１０〜１
５％を含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ合金で形成される。
【００１２】このろう接構造によれば、第１接合部材は
基板に必須成分としてＣｒを含むＮｉ−Ｃｒ合金で形成
されたＦｅ原子拡散抑制層が形成されているので、第２
接合部材をろう接する際に、第１接合部材の基板からＦ
ｅ原子がろう材部に拡散侵入することを抑制することが
でき、さらにＦｅ原子拡散抑制層からのＮｉ、Ｃｒの拡
散によって形成された所定量のＮｉによる合金化と、所
定量のＣｒによるＣｒ系酸化膜の形成により、ろう材部
に優れた耐食性と耐酸化性とが付与される。これによっ
て、ろう接構造は優れた耐久性を備えたものとなる。
基板に必須成分としてＣｒを含むＮｉ−Ｃｒ合金で形成
されたＦｅ原子拡散抑制層が形成されているので、第２
接合部材をろう接する際に、第１接合部材の基板からＦ
ｅ原子がろう材部に拡散侵入することを抑制することが
でき、さらにＦｅ原子拡散抑制層からのＮｉ、Ｃｒの拡
散によって形成された所定量のＮｉによる合金化と、所
定量のＣｒによるＣｒ系酸化膜の形成により、ろう材部
に優れた耐食性と耐酸化性とが付与される。これによっ
て、ろう接構造は優れた耐久性を備えたものとなる。
【００１３】前記ろう接構造において、そのろう材部は
Ｃｕを主成分とし、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｃｒ：８〜１
５％、Ａｌ：１〜５％を含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ａ
ｌ合金で形成することが好ましい。ろう材部に所定量の
Ａｌを含有させておくことで、Ａｌ酸化膜をＣｒ系酸化
膜の下側に複合形成することができ、耐酸化性をより向
上させることができる。ろう材部に所定量のＡｌを含め
るには、ろう接に用いるＣｕ系ろう材として、Ａｌを１
〜５％含有し、Ｃｕを主成分とするＡｌ添加Ｃｕ基合金
を用いればよい。
Ｃｕを主成分とし、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｃｒ：８〜１
５％、Ａｌ：１〜５％を含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ａ
ｌ合金で形成することが好ましい。ろう材部に所定量の
Ａｌを含有させておくことで、Ａｌ酸化膜をＣｒ系酸化
膜の下側に複合形成することができ、耐酸化性をより向
上させることができる。ろう材部に所定量のＡｌを含め
るには、ろう接に用いるＣｕ系ろう材として、Ａｌを１
〜５％含有し、Ｃｕを主成分とするＡｌ添加Ｃｕ基合金
を用いればよい。
【００１４】前記ろう接構造において、前記第１接合部
材と前記第２接合部材との間にこれらの接合部材によっ
て区画された流路を形成することができる。かかる流路
を形成することにより、この流路に熱交換される流体あ
るいは熱交換する媒体を流すことができ、優れた耐久性
を備えた熱交換器の流路構造を提供することができる。
また、前記流路の下流側に付設される装置に対して酸化
皮膜の剥離による悪影響を防止することができる。
材と前記第２接合部材との間にこれらの接合部材によっ
て区画された流路を形成することができる。かかる流路
を形成することにより、この流路に熱交換される流体あ
るいは熱交換する媒体を流すことができ、優れた耐久性
を備えた熱交換器の流路構造を提供することができる。
また、前記流路の下流側に付設される装置に対して酸化
皮膜の剥離による悪影響を防止することができる。
【００１５】また、前記ろう接構造において、前記第２
部材も前記第１接合部材と同様、前記第１接合部材と第
２接合部材とがろう接される際に前記第２接合部材の基
板からＦｅ原子がろう材部に拡散するのを抑制するＦｅ
原子拡散抑制層を設け、このＦｅ原子拡散抑制層を前記
Ｎｉ−Ｃｒ合金によって形成することができる。これに
よって、第２接合部材からろう材部にＦｅ原子が拡散侵
入するのを防止することができ、また第２接合部材のろ
う接性を向上することができる。
部材も前記第１接合部材と同様、前記第１接合部材と第
２接合部材とがろう接される際に前記第２接合部材の基
板からＦｅ原子がろう材部に拡散するのを抑制するＦｅ
原子拡散抑制層を設け、このＦｅ原子拡散抑制層を前記
Ｎｉ−Ｃｒ合金によって形成することができる。これに
よって、第２接合部材からろう材部にＦｅ原子が拡散侵
入するのを防止することができ、また第２接合部材のろ
う接性を向上することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態にかかる
ろう接用複合材１を示しており、プレート状の基板１１
の片面にＦｅ原子拡散抑制層１２が積層形成され、その
上にろう材層１３が積層形成されている。このろう接用
複合材１は、Ｆｅ原子拡散抑制層１２の上にろう材層１
３が積層形成されているので、ろう接作業を行う際に、
別途準備したろう材をろう接の対象である接合部材の間
に付設するといった煩雑な作業が不要となり、ろう接作
業性に優れる。
ろう接用複合材１を示しており、プレート状の基板１１
の片面にＦｅ原子拡散抑制層１２が積層形成され、その
上にろう材層１３が積層形成されている。このろう接用
複合材１は、Ｆｅ原子拡散抑制層１２の上にろう材層１
３が積層形成されているので、ろう接作業を行う際に、
別途準備したろう材をろう接の対象である接合部材の間
に付設するといった煩雑な作業が不要となり、ろう接作
業性に優れる。
【００１７】前記基板１１は、耐食性の良好な鉄鋼材、
例えばＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等のオ
ーステナイト系ステンレス鋼材、ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ
４３４等のフェライト系ステンレス鋼材などのステンレ
ス鋼材で形成される。
例えばＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等のオ
ーステナイト系ステンレス鋼材、ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ
４３４等のフェライト系ステンレス鋼材などのステンレ
ス鋼材で形成される。
【００１８】前記Ｆｅ原子拡散抑制層１２は、Ｃｒ：１
０〜３０％、好ましくはＣｒ：１５〜２５％、残部Ｎｉ
を本質的成分とするＮｉ−Ｃｒ合金で形成される。この
Ｎｉ−Ｃｒ合金は、Ｆｅを含まず、その融点がろう材層
１３を形成するＣｕ系ろう材の融点よりも高く、Ｎｉお
よびＣｒが前記ろう材の主成分であるＣｕと固溶し、従
って腐食の起点になりやすい析出物を生成しないもので
ある。前記Ｎｉ−Ｃｒ合金は、典型的には本発明におい
て重要成分であるＣｒのほか、残部Ｎｉおよび不可避的
不純物元素からなるが、Ｎｉに固溶し、Ｎｉ−Ｃｒ合金
としての加工性を損なわず、ろう接後のろう材部の特性
を劣化させない元素であれば、その微量添加は許容され
る。
０〜３０％、好ましくはＣｒ：１５〜２５％、残部Ｎｉ
を本質的成分とするＮｉ−Ｃｒ合金で形成される。この
Ｎｉ−Ｃｒ合金は、Ｆｅを含まず、その融点がろう材層
１３を形成するＣｕ系ろう材の融点よりも高く、Ｎｉお
よびＣｒが前記ろう材の主成分であるＣｕと固溶し、従
って腐食の起点になりやすい析出物を生成しないもので
ある。前記Ｎｉ−Ｃｒ合金は、典型的には本発明におい
て重要成分であるＣｒのほか、残部Ｎｉおよび不可避的
不純物元素からなるが、Ｎｉに固溶し、Ｎｉ−Ｃｒ合金
としての加工性を損なわず、ろう接後のろう材部の特性
を劣化させない元素であれば、その微量添加は許容され
る。
【００１９】前記Ｎｉ−Ｃｒ合金のＮｉはろう接の際に
ろう材層１３の溶融により生じたろう材部に１５〜２５
％程度拡散させて固溶させることにより、ろう材部の耐
食性を向上させる。一方、Ｃｒは前記ろう材部に１０〜
１５％拡散させて固溶させることにより、その表面にＣ
ｒ系酸化膜を形成するようになるため、耐酸化性を向上
させる。前記Ｎｉ−Ｃｒ合金のＣｒ含有量が１０％未満
ではろう接の際にろう材部に前記適量のＣｒの拡散が困
難であり、ろう材部の耐酸化性が低下するようになる。
一方、３０％を超えると加工性が劣化し、ろう材部への
拡散が過多となる。その結果、ろう材部におけるＣｒ量
が１５％超になり、Ｃｒの偏析が生じ易くなり、耐食性
が却って低下するようになる。このため、Ｆｅ原子拡散
抑制層１２を形成するＮｉ−Ｃｒ合金のＣｒ含有量を１
０〜３０％、好ましくは１０〜２５％、より好ましくは
１５〜２５％とする。
ろう材層１３の溶融により生じたろう材部に１５〜２５
％程度拡散させて固溶させることにより、ろう材部の耐
食性を向上させる。一方、Ｃｒは前記ろう材部に１０〜
１５％拡散させて固溶させることにより、その表面にＣ
ｒ系酸化膜を形成するようになるため、耐酸化性を向上
させる。前記Ｎｉ−Ｃｒ合金のＣｒ含有量が１０％未満
ではろう接の際にろう材部に前記適量のＣｒの拡散が困
難であり、ろう材部の耐酸化性が低下するようになる。
一方、３０％を超えると加工性が劣化し、ろう材部への
拡散が過多となる。その結果、ろう材部におけるＣｒ量
が１５％超になり、Ｃｒの偏析が生じ易くなり、耐食性
が却って低下するようになる。このため、Ｆｅ原子拡散
抑制層１２を形成するＮｉ−Ｃｒ合金のＣｒ含有量を１
０〜３０％、好ましくは１０〜２５％、より好ましくは
１５〜２５％とする。
【００２０】前記Ｆｅ原子拡散抑制層１２の厚さは、５
μm 以上、好ましく８μm 以上、より好ましく１０μm
以上とするのがよい。前記ろう接用複合材を用いて、ろ
う接する場合、ろう接温度は後述するように１１００〜
１２５０℃程度とされるが、かかる高温でのろう接によ
っても、５μm 程度の厚さがあれば相当程度のＦｅ原子
の拡散抑制効果を得ることができ、１０μm もあればほ
ぼ完全にＦｅ原子のろう材部への拡散を防止することが
できる。
μm 以上、好ましく８μm 以上、より好ましく１０μm
以上とするのがよい。前記ろう接用複合材を用いて、ろ
う接する場合、ろう接温度は後述するように１１００〜
１２５０℃程度とされるが、かかる高温でのろう接によ
っても、５μm 程度の厚さがあれば相当程度のＦｅ原子
の拡散抑制効果を得ることができ、１０μm もあればほ
ぼ完全にＦｅ原子のろう材部への拡散を防止することが
できる。
【００２１】前記ろう材層１３としては、純Ｃｕあるい
はＣｕを主成分とするＣｕ基合金からなるＣｕ系ろう材
によって形成される。前記Ｃｕ基合金としては、構成成
分が完全に固溶状態をなす、例えばＣｕ−Ｎｉ合金、Ｃ
ｕ−Ｍｎ−Ｎｉ合金を用いることができる。Ｃｕ含有量
は、概ね８５％程度以上あればよい。前記Ｃｕ−Ｎｉ合
金では、Ｎｉ：１５％以下、残部Ｃｕを本質的成分とす
る組成が好ましい。Ｎｉが１５％超になるとろう材の融
点が高くなり、ろう接作業が困難になる。前記Ｃｕ基合
金には、Ｃｕに固溶し、ろう材の加工性、ろう接後のろ
う材部の特性を損なわない元素であれば、その微量添加
は許容される。
はＣｕを主成分とするＣｕ基合金からなるＣｕ系ろう材
によって形成される。前記Ｃｕ基合金としては、構成成
分が完全に固溶状態をなす、例えばＣｕ−Ｎｉ合金、Ｃ
ｕ−Ｍｎ−Ｎｉ合金を用いることができる。Ｃｕ含有量
は、概ね８５％程度以上あればよい。前記Ｃｕ−Ｎｉ合
金では、Ｎｉ：１５％以下、残部Ｃｕを本質的成分とす
る組成が好ましい。Ｎｉが１５％超になるとろう材の融
点が高くなり、ろう接作業が困難になる。前記Ｃｕ基合
金には、Ｃｕに固溶し、ろう材の加工性、ろう接後のろ
う材部の特性を損なわない元素であれば、その微量添加
は許容される。
【００２２】前記Ｃｕ系ろう材は、特にＡｌが１〜５
％、好ましくは２〜４％添加されたＡｌ添加Ｃｕ基合金
が好ましい。Ａｌを添加することによって、ろう接によ
って形成されたろう材部の表面に形成されたＣｒ系酸化
膜の下側（ろう材側）にさらにＡｌ系酸化膜が形成され
るようになり、２重の酸化膜が形成されるため耐酸化性
が著しく向上する。Ａｌ量が１％未満ではＡｌ系酸化膜
の形成が困難であり、一方５％を超えるとＡｌ添加Ｃｕ
基合金の加工が困難となり、ろう材として使用できない
ようになる。Ａｌ添加Ｃｕ基合金をろう材として用いる
場合、Ａｌの作用により耐酸化性が大幅に向上するの
で、ろう材部におけるＣｒ含有量を８〜１５％とするこ
とで十分な耐酸化性を得ることができる。なお、前記Ｃ
ｒ系酸化膜やＡｌ系酸化膜は、ＥＰＭＡによって確認す
ることができる。
％、好ましくは２〜４％添加されたＡｌ添加Ｃｕ基合金
が好ましい。Ａｌを添加することによって、ろう接によ
って形成されたろう材部の表面に形成されたＣｒ系酸化
膜の下側（ろう材側）にさらにＡｌ系酸化膜が形成され
るようになり、２重の酸化膜が形成されるため耐酸化性
が著しく向上する。Ａｌ量が１％未満ではＡｌ系酸化膜
の形成が困難であり、一方５％を超えるとＡｌ添加Ｃｕ
基合金の加工が困難となり、ろう材として使用できない
ようになる。Ａｌ添加Ｃｕ基合金をろう材として用いる
場合、Ａｌの作用により耐酸化性が大幅に向上するの
で、ろう材部におけるＣｒ含有量を８〜１５％とするこ
とで十分な耐酸化性を得ることができる。なお、前記Ｃ
ｒ系酸化膜やＡｌ系酸化膜は、ＥＰＭＡによって確認す
ることができる。
【００２３】前記基板１１へのＦｅ原子拡散抑制層１２
の積層形成には、一般的には圧接によるクラッド法が適
用されるが、めっき、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤなどの種々
の方法を適用することもできる。基板１１とＦｅ原子拡
散抑制層１２とを圧接によってクラッドすれば、めっき
の場合に問題となるピンホールが生じることもなく、両
者を容易に一体化することができ、工業的生産性に優れ
る。また、圧接の際の圧下率を調整するだけでＦｅ原子
拡散抑制層１２の厚さも容易に制御することができる。
ろう材層１３は、通常、基板１１に積層されたＦｅ原子
拡散抑制層１２の上に圧接により接合される。３層を圧
接によりクラッドする場合、基板１１、Ｆｅ原子拡散抑
制層１２およびろう材層１３の各素材をおのおの重ね合
わせて圧接し、必要に応じて拡散焼鈍すればよい。
の積層形成には、一般的には圧接によるクラッド法が適
用されるが、めっき、溶射、ＰＶＤ、ＣＶＤなどの種々
の方法を適用することもできる。基板１１とＦｅ原子拡
散抑制層１２とを圧接によってクラッドすれば、めっき
の場合に問題となるピンホールが生じることもなく、両
者を容易に一体化することができ、工業的生産性に優れ
る。また、圧接の際の圧下率を調整するだけでＦｅ原子
拡散抑制層１２の厚さも容易に制御することができる。
ろう材層１３は、通常、基板１１に積層されたＦｅ原子
拡散抑制層１２の上に圧接により接合される。３層を圧
接によりクラッドする場合、基板１１、Ｆｅ原子拡散抑
制層１２およびろう材層１３の各素材をおのおの重ね合
わせて圧接し、必要に応じて拡散焼鈍すればよい。
【００２４】前記ろう接複合材を用いる場合のろう接温
度は、Ｃｕ系ろう材の融点以上でＦｅ原子拡散抑制層を
形成する金属の融点未満の温度とすればよいが、通常、
１１００〜１２５０℃程度、好ましくは１１５０〜１２
００℃程度とされる。１１００℃未満ではＦｅ原子拡散
抑制層からＮｉ、Ｃｒがろう接の際にろう材部に拡散す
るのに時間がかかり生産性に劣る。一方、１２５０℃超
の温度では不必要に高温過ぎて、加熱炉の損傷が激し
く、あるいは非常に耐熱性に富んだ高価な炉が必要にな
り、いずれにしても工業的生産に適さない。ろう接温度
における保持時間は、１１００〜１２５０℃程度であれ
ば、１０〜５０分程度でよい。このろう接時の温度保持
の際に、ろう接用複合材が適宜の形状に加工される場
合、その基板１１の焼鈍も同時に行われる。
度は、Ｃｕ系ろう材の融点以上でＦｅ原子拡散抑制層を
形成する金属の融点未満の温度とすればよいが、通常、
１１００〜１２５０℃程度、好ましくは１１５０〜１２
００℃程度とされる。１１００℃未満ではＦｅ原子拡散
抑制層からＮｉ、Ｃｒがろう接の際にろう材部に拡散す
るのに時間がかかり生産性に劣る。一方、１２５０℃超
の温度では不必要に高温過ぎて、加熱炉の損傷が激し
く、あるいは非常に耐熱性に富んだ高価な炉が必要にな
り、いずれにしても工業的生産に適さない。ろう接温度
における保持時間は、１１００〜１２５０℃程度であれ
ば、１０〜５０分程度でよい。このろう接時の温度保持
の際に、ろう接用複合材が適宜の形状に加工される場
合、その基板１１の焼鈍も同時に行われる。
【００２５】以上、本発明のろう接用複合材を実施形態
により説明したが、本発明はこれによって限定的に解釈
されるものではない。例えば、上記実施形態では、基板
１１の片側にＦｅ原子拡散抑制層１２およびろう材層１
３を積層形成したが、基板の両面に接合部材がろう接さ
れるような用途に使用する場合には、図２に示すろう接
用複合材１Ａのように、基板１１の両面にＦｅ原子拡散
抑制層１２，１２およびろう材層１３，１３を積層する
ことができる。また、ろう材を別途準備する場合には、
ろう材層１３を積層する必要はない。
により説明したが、本発明はこれによって限定的に解釈
されるものではない。例えば、上記実施形態では、基板
１１の片側にＦｅ原子拡散抑制層１２およびろう材層１
３を積層形成したが、基板の両面に接合部材がろう接さ
れるような用途に使用する場合には、図２に示すろう接
用複合材１Ａのように、基板１１の両面にＦｅ原子拡散
抑制層１２，１２およびろう材層１３，１３を積層する
ことができる。また、ろう材を別途準備する場合には、
ろう材層１３を積層する必要はない。
【００２６】ここで、上記ろう接用複合材１を用いてろ
う接したろう接構造物のろう材部の耐食性、耐酸化性の
調査結果について説明する。調査に用いたろう接用複合
材１は、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４ステンレス鋼板（板
厚０．４mm）を基板１１とし、その上にＮｉ−Ｃｒ合金
からなるＦｅ原子拡散抑制層１２および純Ｃｕあるいは
Ｃｕ−Ａｌ合金からなるろう材層１３を圧接により積層
形成したものである。各試料について用いた複合材のＦ
ｅ原子拡散抑制層１２のＮｉ−Ｃｒ合金中のＣｒ量、ろ
う材層１３のＣｕ−Ａｌ合金中のＡｌ量、ろう接条件
（温度、保持時間）、ろう材部のＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ合金
あるいはＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金中のＮｉ量，Ｃｒ
量およびＡｌ量を表１（元素量の単位はmass％）に示
す。なお、ろう材層をＣｕ−７％Ａｌ合金で形成するこ
とを試みたが、この合金は加工性が悪く、板状に加工す
ることができなかったので、ろう接用複合材を製作する
には至らなかった。
う接したろう接構造物のろう材部の耐食性、耐酸化性の
調査結果について説明する。調査に用いたろう接用複合
材１は、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４ステンレス鋼板（板
厚０．４mm）を基板１１とし、その上にＮｉ−Ｃｒ合金
からなるＦｅ原子拡散抑制層１２および純Ｃｕあるいは
Ｃｕ−Ａｌ合金からなるろう材層１３を圧接により積層
形成したものである。各試料について用いた複合材のＦ
ｅ原子拡散抑制層１２のＮｉ−Ｃｒ合金中のＣｒ量、ろ
う材層１３のＣｕ−Ａｌ合金中のＡｌ量、ろう接条件
（温度、保持時間）、ろう材部のＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ合金
あるいはＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金中のＮｉ量，Ｃｒ
量およびＡｌ量を表１（元素量の単位はmass％）に示
す。なお、ろう材層をＣｕ−７％Ａｌ合金で形成するこ
とを試みたが、この合金は加工性が悪く、板状に加工す
ることができなかったので、ろう接用複合材を製作する
には至らなかった。
【００２７】この複合材をろう材層１３側が外側になる
ようにＬ字形に折り曲げてＬ形部材を製作した。このＬ
形部材の一対を図３に示すようにＬ形部材５の縦辺を重
ね合わせてろう接し、Ｔ字形のろう接構造物試料を得
た。このようにして製作された各試料を用いて、ろう材
部の平均組成をＥＰＭＡによって測定するとともに、耐
食性試験および耐酸化性試験を行った。
ようにＬ字形に折り曲げてＬ形部材を製作した。このＬ
形部材の一対を図３に示すようにＬ形部材５の縦辺を重
ね合わせてろう接し、Ｔ字形のろう接構造物試料を得
た。このようにして製作された各試料を用いて、ろう材
部の平均組成をＥＰＭＡによって測定するとともに、耐
食性試験および耐酸化性試験を行った。
【００２８】耐食性試験は、排ガス凝縮液を模擬した下
記組成の模擬凝縮水を調製し、１００℃の模擬凝縮水中
に各試料を５００ｈｒ浸漬後のろう材部が露呈した試料
のＴ形上面を目視観察し、腐食が皆無のものを優(Ａ)、
表面の腐食領域が２０％以下のものを良(Ｂ)、表面の腐
食領域が２０％超のものを不可(Ｃ)と評価した。 ・模擬凝縮水組成（ｐＨ４．４） Ｃｌ-：２０ppm 、ＳＯ4 2-：３５０ppm 、ＮＯ3 -：１５
０ppm 、ＮＨ4 +：７００ppm 、ギ酸：５００ppm 、酢
酸：７００ppm
記組成の模擬凝縮水を調製し、１００℃の模擬凝縮水中
に各試料を５００ｈｒ浸漬後のろう材部が露呈した試料
のＴ形上面を目視観察し、腐食が皆無のものを優(Ａ)、
表面の腐食領域が２０％以下のものを良(Ｂ)、表面の腐
食領域が２０％超のものを不可(Ｃ)と評価した。 ・模擬凝縮水組成（ｐＨ４．４） Ｃｌ-：２０ppm 、ＳＯ4 2-：３５０ppm 、ＮＯ3 -：１５
０ppm 、ＮＨ4 +：７００ppm 、ギ酸：５００ppm 、酢
酸：７００ppm
【００２９】一方、耐酸化性試験は、各試料を大気中に
て６５０℃で５０ｈｒ保持した後の質量変化を測定し、
ろう材部が露呈した試料のＴ形上面の面積で除して１cm
2 当たりの酸化増減量を求めた。試験後の試料のろう材
部において、表面酸化皮膜が粉状に脱落した場合、粉状
酸化皮膜を刷毛によって除去して測定した。この場合、
酸化増減量は負値で示される。ろう材部の表面に安定酸
化膜が形成されている場合には、酸化増減量は正値で示
される。耐酸化性の評価は、酸化増減量が正値で、基板
のＳＵＳ３０４（１mg/cm2程度）と同等あるいはそれ以
下の場合を優秀（ＡＡ）、ＳＵＳ３０４よりも増加量が
やや多い場合を優（Ａ）、酸化皮膜が脱落には至ってい
ないが質量増加が大きい場合を良（Ｂ）、酸化皮膜が一
部脱落した場合を不可（Ｃ）、酸化皮膜の脱落が著しい
場合を不可（ＣＣ）と評価した。これらの結果を表１に
併せて示す。
て６５０℃で５０ｈｒ保持した後の質量変化を測定し、
ろう材部が露呈した試料のＴ形上面の面積で除して１cm
2 当たりの酸化増減量を求めた。試験後の試料のろう材
部において、表面酸化皮膜が粉状に脱落した場合、粉状
酸化皮膜を刷毛によって除去して測定した。この場合、
酸化増減量は負値で示される。ろう材部の表面に安定酸
化膜が形成されている場合には、酸化増減量は正値で示
される。耐酸化性の評価は、酸化増減量が正値で、基板
のＳＵＳ３０４（１mg/cm2程度）と同等あるいはそれ以
下の場合を優秀（ＡＡ）、ＳＵＳ３０４よりも増加量が
やや多い場合を優（Ａ）、酸化皮膜が脱落には至ってい
ないが質量増加が大きい場合を良（Ｂ）、酸化皮膜が一
部脱落した場合を不可（Ｃ）、酸化皮膜の脱落が著しい
場合を不可（ＣＣ）と評価した。これらの結果を表１に
併せて示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１の試料No. １〜７より、ろう接温度を
加熱限界温度より十分に余裕のある１１８０℃でろう接
した場合、Ｆｅ原子拡散抑制層をＣｒ：１５〜２５％含
有したＮｉ−Ｃｒ合金で形成した発明例（試料No. ５〜
７）では、２０分間程度の比較的短時間の保持により、
ろう材部におけるＣｒ量が１０〜１４％となり、良好な
耐食性と耐酸化性を備えることがわかる。一方、試料N
o. ８〜１０より、Ｆｅ原子拡散抑制層を比較的低Ｃｒ
量の１０％とした場合、比較的短時間の加熱では、ろう
接温度を加熱限界温度付近の１２５０℃に上げることに
より、ろう材部のＣｒ量として１０％確保することがで
き、耐酸化性も実用レベルのものが得られることがわか
る。もっとも、No. １１より、ろう接温度を１１００℃
としても、Ｆｅ原子拡散抑制層をＣｒ量の高いＮｉ−Ｃ
ｒ合金で形成し、ろう接時間を比較的長くすることで、
良好な耐酸化性が得られることがわかる。また、試料N
o. ２１〜２８より、ろう材としてＡｌ量が１〜５％、
特に２〜５％のＡｌ−Ｃｕ合金ろう材を用いることによ
り、耐酸化性が飛躍的に向上することが確認された。
加熱限界温度より十分に余裕のある１１８０℃でろう接
した場合、Ｆｅ原子拡散抑制層をＣｒ：１５〜２５％含
有したＮｉ−Ｃｒ合金で形成した発明例（試料No. ５〜
７）では、２０分間程度の比較的短時間の保持により、
ろう材部におけるＣｒ量が１０〜１４％となり、良好な
耐食性と耐酸化性を備えることがわかる。一方、試料N
o. ８〜１０より、Ｆｅ原子拡散抑制層を比較的低Ｃｒ
量の１０％とした場合、比較的短時間の加熱では、ろう
接温度を加熱限界温度付近の１２５０℃に上げることに
より、ろう材部のＣｒ量として１０％確保することがで
き、耐酸化性も実用レベルのものが得られることがわか
る。もっとも、No. １１より、ろう接温度を１１００℃
としても、Ｆｅ原子拡散抑制層をＣｒ量の高いＮｉ−Ｃ
ｒ合金で形成し、ろう接時間を比較的長くすることで、
良好な耐酸化性が得られることがわかる。また、試料N
o. ２１〜２８より、ろう材としてＡｌ量が１〜５％、
特に２〜５％のＡｌ−Ｃｕ合金ろう材を用いることによ
り、耐酸化性が飛躍的に向上することが確認された。
【００３２】次に、上記実施形態にかかるろう接用複合
材１，１Ａを素材として用いたろう接構造の実施形態と
して熱交換器の流路構造を説明する。
材１，１Ａを素材として用いたろう接構造の実施形態と
して熱交換器の流路構造を説明する。
【００３３】図４は第１実施形態にかかる熱交換器の流
路構造を示す斜視図である。対向して配置された一組の
プレート部材２１−１，２１−２が所定の間隔を隔てて
複数組平行に配置され、互いに隣接する二組のプレート
部材において、図例では上側組の下側のプレート部材２
１−２と、このプレート部材２１−２に対向して配置さ
れた下側組の上側のプレート部材２１−１との間に、断
面が波形に屈曲形成された蛇腹状のフィン部材２２が介
設されている。なお、前記プレート部材は本発明のろう
接用構造の第１接合部材に、フィン部材は第２接合部材
に対応する。
路構造を示す斜視図である。対向して配置された一組の
プレート部材２１−１，２１−２が所定の間隔を隔てて
複数組平行に配置され、互いに隣接する二組のプレート
部材において、図例では上側組の下側のプレート部材２
１−２と、このプレート部材２１−２に対向して配置さ
れた下側組の上側のプレート部材２１−１との間に、断
面が波形に屈曲形成された蛇腹状のフィン部材２２が介
設されている。なお、前記プレート部材は本発明のろう
接用構造の第１接合部材に、フィン部材は第２接合部材
に対応する。
【００３４】前記一組のプレート部材２１−１，２１−
２の間の空間部が冷却水等の熱交換媒体が流れる媒体流
路とされる。一方、上側組の下側のプレート部材２２−
２と下側組の上側のプレート部材２１−１との間で、前
記フィン部材２２により仕切られた多数の部分空間部が
排ガス等の熱交換される高温腐食性ガスが流れるガス流
路とされる。
２の間の空間部が冷却水等の熱交換媒体が流れる媒体流
路とされる。一方、上側組の下側のプレート部材２２−
２と下側組の上側のプレート部材２１−１との間で、前
記フィン部材２２により仕切られた多数の部分空間部が
排ガス等の熱交換される高温腐食性ガスが流れるガス流
路とされる。
【００３５】各フィン部材２２は、波形凸部の最上部と
このフィン部材２２を挟持する上側のプレート部材２１
−２の下面とがろう材部を介してろう接され、また波形
凹部の最下部とフィン部材２２を挟持する下側のプレー
ト部材２１−１の上面とが同様にろう材部を介してろう
接されている。以下の説明において、一組のプレート部
材２１−１，２１−２について、両者を区別しない場
合、プレート部材の符号として２１を用いて説明する場
合がある。
このフィン部材２２を挟持する上側のプレート部材２１
−２の下面とがろう材部を介してろう接され、また波形
凹部の最下部とフィン部材２２を挟持する下側のプレー
ト部材２１−１の上面とが同様にろう材部を介してろう
接されている。以下の説明において、一組のプレート部
材２１−１，２１−２について、両者を区別しない場
合、プレート部材の符号として２１を用いて説明する場
合がある。
【００３６】前記プレート部材２１のろう接前の素材
は、図１に示す構造、材質を有するろう接用複合材１が
適宜の大きさに加工されたものである。前記フィン部材
２２は、ろう接用複合材１の基板１１と同様のステンレ
ス鋼からなる薄板を波形に加工されたものである。説明
の便宜上、プレート部材用素材について前記プレート部
材２１と同様の符号を用い、またその各積層部について
はろう接用複合材１と同様の符号を付すこととする。
は、図１に示す構造、材質を有するろう接用複合材１が
適宜の大きさに加工されたものである。前記フィン部材
２２は、ろう接用複合材１の基板１１と同様のステンレ
ス鋼からなる薄板を波形に加工されたものである。説明
の便宜上、プレート部材用素材について前記プレート部
材２１と同様の符号を用い、またその各積層部について
はろう接用複合材１と同様の符号を付すこととする。
【００３７】プレート部材用素材２１およびフィン部材
２２を用いて、熱交換器を製作するには、フィン部材２
２がプレート部材用素材２１のろう材層１３に当接する
ように、フィン部材２２とプレート部材用素材２１とを
交互に重ね合わせて図４のように組み立てて保形し、こ
の組立体を真空中あるいは還元ガス雰囲気中でＦｅ原子
拡散抑制層１２の融点未満でろう材層１３の融点以上の
温度、通常、１１００〜１２５０℃で、ろう材部の本質
的成分がＮｉ：１５〜２５％、Ｃｒ：１０〜１５％(後
述するＡｌ添加Ｃｕ基合金ろう材によりろう接する場合
は８〜１５％）、残部Ｃｕとなるように１０〜５０分間
程度加熱保持する。これによって、プレート部材用素材
２１のろう材層１３が溶融し、基板１１に圧接されたＦ
ｅ原子拡散抑制層１２に前記Ｎｉ、Ｃｒ量を含有した良
好な耐食性、耐酸化性を備えたろう材部を介してフィン
部材２２がろう接される。Ｃｕ系ろう材として１〜５％
ＡｌのＡｌ含有Ｃｕ基合金を使用することで、ろう材部
にほぼ同量のＡｌが含有し、耐食性を劣化させることな
く、耐酸化性を著しく向上させることができる。この場
合、Ｃｒ量は少なくとも８％有れば良好な耐酸化性を得
ることができる。
２２を用いて、熱交換器を製作するには、フィン部材２
２がプレート部材用素材２１のろう材層１３に当接する
ように、フィン部材２２とプレート部材用素材２１とを
交互に重ね合わせて図４のように組み立てて保形し、こ
の組立体を真空中あるいは還元ガス雰囲気中でＦｅ原子
拡散抑制層１２の融点未満でろう材層１３の融点以上の
温度、通常、１１００〜１２５０℃で、ろう材部の本質
的成分がＮｉ：１５〜２５％、Ｃｒ：１０〜１５％(後
述するＡｌ添加Ｃｕ基合金ろう材によりろう接する場合
は８〜１５％）、残部Ｃｕとなるように１０〜５０分間
程度加熱保持する。これによって、プレート部材用素材
２１のろう材層１３が溶融し、基板１１に圧接されたＦ
ｅ原子拡散抑制層１２に前記Ｎｉ、Ｃｒ量を含有した良
好な耐食性、耐酸化性を備えたろう材部を介してフィン
部材２２がろう接される。Ｃｕ系ろう材として１〜５％
ＡｌのＡｌ含有Ｃｕ基合金を使用することで、ろう材部
にほぼ同量のＡｌが含有し、耐食性を劣化させることな
く、耐酸化性を著しく向上させることができる。この場
合、Ｃｒ量は少なくとも８％有れば良好な耐酸化性を得
ることができる。
【００３８】図５は第２実施形態にかかる熱交換器の流
路構造を示す断面図である。この流路構造はハニカム構
造をしており、台形状の凹部３２と凸部３３とが交互に
連続して波形に成形加工された凹凸部材３１が上下方向
に複数積層されて構成されている。説明の便宜上、上下
に隣接配置されたある一対の凹凸部材に対して３１−
１，３１−２の符号を付する。なお、前記凹凸部材３１
−１，３１−２は本発明のろう接構造の第１接合部材、
第２接合部材に対応する。
路構造を示す断面図である。この流路構造はハニカム構
造をしており、台形状の凹部３２と凸部３３とが交互に
連続して波形に成形加工された凹凸部材３１が上下方向
に複数積層されて構成されている。説明の便宜上、上下
に隣接配置されたある一対の凹凸部材に対して３１−
１，３１−２の符号を付する。なお、前記凹凸部材３１
−１，３１−２は本発明のろう接構造の第１接合部材、
第２接合部材に対応する。
【００３９】上下に隣接する凹凸部材３１−１、３１−
２同士は上側の波形部材３１−１の凹部３２の外面（下
面）と、下側の凹凸部材３１−２の凸部３３の外面（上
面）とが互いにろう接されている。これによって上側の
凹凸部材３１−１の凸部３３と下側の凹凸部材３１−２
の凹部３２との間には６角形断面の空間部が多数形成さ
れる。この空間部が排ガス等の高温腐食性ガスが流れる
ガス流路Ｇと、冷却水等の熱交換媒体が流れる媒体流路
Ｗとされ、図例ではガス流路Ｇと媒体流路Ｗとは左右に
交互に配置されている。
２同士は上側の波形部材３１−１の凹部３２の外面（下
面）と、下側の凹凸部材３１−２の凸部３３の外面（上
面）とが互いにろう接されている。これによって上側の
凹凸部材３１−１の凸部３３と下側の凹凸部材３１−２
の凹部３２との間には６角形断面の空間部が多数形成さ
れる。この空間部が排ガス等の高温腐食性ガスが流れる
ガス流路Ｇと、冷却水等の熱交換媒体が流れる媒体流路
Ｗとされ、図例ではガス流路Ｇと媒体流路Ｗとは左右に
交互に配置されている。
【００４０】前記熱交換器の凹凸部材３１の素材は、図
２に示す断面構造、材質を有するろう接用複合材１Ａが
適宜の大きさに凹凸状に成形加工されたものである。説
明の便宜上、凹凸部材用素材について前記凹凸部材３１
と同様の符号を用い、またその各積層部についてはろう
接用複合材１Ａと同様の符号を付すこととする。
２に示す断面構造、材質を有するろう接用複合材１Ａが
適宜の大きさに凹凸状に成形加工されたものである。説
明の便宜上、凹凸部材用素材について前記凹凸部材３１
と同様の符号を用い、またその各積層部についてはろう
接用複合材１Ａと同様の符号を付すこととする。
【００４１】前記凹凸部材用素材３１を用いて、熱交換
器を製作するには、上側の凹凸部材用素材３１−１の下
板部３２と、下側の凹凸部材用素材３１−２の上板部３
３とを重ね合わせて図５に示すように積層し、第１実施
形態と同様に真空中あるいは還元ガス雰囲気中で加熱保
持すればよい。これによって、上下に対向配置された凹
凸部材用素材３１−１，３１−２のろう材層１３，１３
同士が溶融し一体化し、所定量Ｎｉ、ＣｒさらにはＡｌ
を含有するろう材部を介して互いにろう接される。
器を製作するには、上側の凹凸部材用素材３１−１の下
板部３２と、下側の凹凸部材用素材３１−２の上板部３
３とを重ね合わせて図５に示すように積層し、第１実施
形態と同様に真空中あるいは還元ガス雰囲気中で加熱保
持すればよい。これによって、上下に対向配置された凹
凸部材用素材３１−１，３１−２のろう材層１３，１３
同士が溶融し一体化し、所定量Ｎｉ、ＣｒさらにはＡｌ
を含有するろう材部を介して互いにろう接される。
【００４２】本発明のろう接構造はかかる第１、第２実
施形態の熱交換器の流路構造により限定的に解釈される
ものではない。例えば、第１実施形態のプレート部材２
１の積層段数、第２実施形態の凹凸部材３１の積層段数
は、要求に応じて自由に設定することができる。また、
上記第１実施形態では、フィン部材２２はステンレス鋼
薄板を用いたが、フィン部材についてもステンレス鋼薄
板を基板としてＦｅ原子拡散抑制層を積層形成したも
の、さらには図１と同様に、Ｆｅ原子拡散抑制層の上に
ろう材層を形成したものを用いてもよい。フィン部材に
ついてもＦｅ原子拡散抑制層を形成することで、ろう接
の際に、フィン部材の基板からＦｅ原子が溶融したろう
材に拡散侵入するのを防止することができ、フィン部材
がろう接されたろう接部の耐食性劣化を防止することが
できる。
施形態の熱交換器の流路構造により限定的に解釈される
ものではない。例えば、第１実施形態のプレート部材２
１の積層段数、第２実施形態の凹凸部材３１の積層段数
は、要求に応じて自由に設定することができる。また、
上記第１実施形態では、フィン部材２２はステンレス鋼
薄板を用いたが、フィン部材についてもステンレス鋼薄
板を基板としてＦｅ原子拡散抑制層を積層形成したも
の、さらには図１と同様に、Ｆｅ原子拡散抑制層の上に
ろう材層を形成したものを用いてもよい。フィン部材に
ついてもＦｅ原子拡散抑制層を形成することで、ろう接
の際に、フィン部材の基板からＦｅ原子が溶融したろう
材に拡散侵入するのを防止することができ、フィン部材
がろう接されたろう接部の耐食性劣化を防止することが
できる。
【００４３】また、上記第１、第２実施形態の熱交換器
の流路構造では、素材として用いたろう接用複合材１，
１ＡにはＦｅ原子拡散抑制層１２のほか、ろう材層１３
がクラッドされているが、ろう材層１３は必ずしも必要
ではない。この場合、別途準備したＣｕ系ろう材をプレ
ート部材用素材とフィン部材との間、あるいは凹凸部材
用素材の間に付設して、ろう接すればよい。
の流路構造では、素材として用いたろう接用複合材１，
１ＡにはＦｅ原子拡散抑制層１２のほか、ろう材層１３
がクラッドされているが、ろう材層１３は必ずしも必要
ではない。この場合、別途準備したＣｕ系ろう材をプレ
ート部材用素材とフィン部材との間、あるいは凹凸部材
用素材の間に付設して、ろう接すればよい。
【００４４】
【発明の効果】本発明のろう接用複合材は、耐食性鋼材
で形成された基板にＮｉを主成分とし、Ｃｒを１０〜３
０％含有したＮｉ−Ｃｒ合金で形成されたＦｅ原子拡散
抑制層を備えるので、Ｃｕ系ろう材によって接合部材を
ろう接する際、ろう材部に耐食性を劣化させるＦｅ原子
の拡散を抑制することができるとともに、適量のＮｉお
よびＣｒを容易に拡散させることができ、ろう材部の耐
食性、耐酸化性を向上させることができる。このため、
本発明のろう接用複合材を用いて、排ガス等の高温腐食
雰囲気下において使用される熱交換器の流路構造を構成
することにより、その耐久性を向上させることができ
る。
で形成された基板にＮｉを主成分とし、Ｃｒを１０〜３
０％含有したＮｉ−Ｃｒ合金で形成されたＦｅ原子拡散
抑制層を備えるので、Ｃｕ系ろう材によって接合部材を
ろう接する際、ろう材部に耐食性を劣化させるＦｅ原子
の拡散を抑制することができるとともに、適量のＮｉお
よびＣｒを容易に拡散させることができ、ろう材部の耐
食性、耐酸化性を向上させることができる。このため、
本発明のろう接用複合材を用いて、排ガス等の高温腐食
雰囲気下において使用される熱交換器の流路構造を構成
することにより、その耐久性を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるろう接用複合材の部
分断面図である。
分断面図である。
【図２】他の実施形態にかかるろう接用複合材の部分断
面図である。
面図である。
【図３】耐食性および耐酸化性試験に用いたＴ字形状の
ろう接構造物の断面図である。
ろう接構造物の断面図である。
【図４】本発明のろう接構造の第１実施形態にかかる熱
交換器の流路構造を示す部分断面図である。
交換器の流路構造を示す部分断面図である。
【図５】本発明のろう接構造の第２実施形態にかかる熱
交換器用の流路構造を示す部分断面図である。
交換器用の流路構造を示す部分断面図である。
１、１Ａ ろう接用複合材
１１ 基板
１２ Ｆｅ原子拡散抑制層
１３ ろう材層
２１−１、２１−２ プレート部材
２２ フィン部材
３１ 凹凸部材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２２Ｃ 19/05 Ｃ２２Ｃ 19/05 Ｂ
Ｆ２８Ｆ 21/08 Ｆ２８Ｆ 21/08 Ｆ
Ｚ
// Ｂ２３Ｋ 101:14 Ｂ２３Ｋ 101:14
(72)発明者 石尾 雅昭
大阪府吹田市南吹田２丁目19番１号 住友
特殊金属株式会社吹田製作所内
(72)発明者 梶川 俊二
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
(72)発明者 坂本 善次
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
(72)発明者 前田 明宏
愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会
社デンソー内
Claims (8)
- 【請求項１】 耐食性鋼材により形成された基板と、前
記基板の表面に積層形成され、純ＣｕあるいはＣｕを主
成分とするＣｕ基合金で形成されたＣｕ系ろう材によっ
て接合部材をろう接する際に前記基板からＦｅ原子がろ
う材側に拡散するのを抑制するＦｅ原子拡散抑制層とを
備えたろう接用複合材であって、 前記Ｆｅ原子拡散抑制層はＮｉを主成分とし、Ｃｒ：１
０〜３０mass％を含有するＮｉ−Ｃｒ合金で形成され
た、ろう接用複合材。 - 【請求項２】 前記Ｆｅ原子拡散抑制層の上に前記ろう
材によって形成されたろう材層が積層された、請求項１
に記載したろう接用複合材。 - 【請求項３】 前記Ｃｕ系ろう材はＣｕを主成分とし、
Ａｌ：１〜５mass％を含有するＡｌ添加Ｃｕ基合金で形
成された、請求項１または２に記載したろう接用複合
材。 - 【請求項４】 前記Ｆｅ原子拡散抑制層の厚さが５μm
以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載した
ろう接用複合材。 - 【請求項５】 耐食性鋼材で形成された基板を有する第
１接合部材と、耐食性鋼材で形成された基板を有し、前
記第１接合部材にろう材部を介してろう接された第２接
合部材とを備え、 前記第１接合部材は、前記第２接合部材がろう接される
際に前記第１接合部材の基板からＦｅ原子がろう材部に
拡散するのを抑制するＦｅ原子拡散抑制層を有し、この
Ｆｅ原子拡散抑制層はＮｉを主成分とし、Ｃｒ：１０〜
３０mass％を含有するＮｉ−Ｃｒ合金で形成され、前記
ろう材部はＣｕを主成分とし、Ｎｉ：１５〜２５mass
％、Ｃｒ：１０〜１５mass％を含有するＣｕ−Ｎｉ−Ｃ
ｒ合金で形成された、ろう接構造。 - 【請求項６】 耐食性鋼材で形成された基板を有する第
１接合部材と、耐食性鋼材で形成された基板を有し、前
記第１接合部材にろう材部を介してろう接された第２接
合部材とを備え、 前記第１接合部材は、前記第２接合部材がろう接される
際に前記第１接合部材の基板からＦｅ原子がろう材部に
拡散するのを抑制するＦｅ原子拡散抑制層を有し、この
Ｆｅ原子拡散抑制層はＮｉを主成分とし、Ｃｒ：１０〜
３０mass％を含有するＮｉ−Ｃｒ合金で形成され、前記
ろう材部はＣｕを主成分とし、Ｎｉ：１５〜２５mass
％、Ｃｒ：８〜１５mass％、Ａｌ：１〜５mass％を含有
するＣｕ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ａｌ合金で形成された、ろう接
構造。 - 【請求項７】 前記第１接合部材と前記第２接合部材と
の間にこれらの接合部材によって区画された流路が形成
された、請求項５または６に記載したろう接構造。 - 【請求項８】 前記第２接合部材は前記第１接合部材と
第２接合部材とがろう接される際に前記第２接合部材の
基板からＦｅ原子がろう材部に拡散するのを抑制するＦ
ｅ原子拡散抑制層を有し、このＦｅ原子拡散抑制層が前
記Ｎｉ−Ｃｒ合金によって形成された、請求項５から７
のいずれか１項に記載したろう接構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344290A JP3670235B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | ろう接用複合材及びろう接構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344290A JP3670235B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | ろう接用複合材及びろう接構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003145290A true JP2003145290A (ja) | 2003-05-20 |
| JP3670235B2 JP3670235B2 (ja) | 2005-07-13 |
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ID=19157839
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001344290A Expired - Fee Related JP3670235B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | ろう接用複合材及びろう接構造 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3670235B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005061167A1 (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Neomax Materials Co., Ltd. | ろう付け方法及びろう付け構造物 |
| JP2006272363A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Hitachi Cable Ltd | ろう付け用クラッド材及びそれを用いたろう付け製品 |
| JP2006272364A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Hitachi Cable Ltd | ろう付け用クラッド材及びそれを用いたろう付け製品 |
| JP2006297450A (ja) * | 2005-04-21 | 2006-11-02 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 複合材、プレート式熱交換器及び複合材のロウ付け方法 |
| EP1944563A1 (de) * | 2007-01-12 | 2008-07-16 | Innospin AG | Wärmetauscherrohre und Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherrohren |
| US8691395B2 (en) | 2008-01-23 | 2014-04-08 | Hitachi Cable, Ltd. | Composite material for brazing and a brazed product manufactured using the same |
| EP2512725B1 (de) | 2009-12-19 | 2018-02-21 | Umicore AG & Co. KG | Verwendung einer cu-legierung zum löten von bauteilen von abgasanlagen. 84-88 %kupfer; 8.5-13.5%mangan; 1.5-4 %cobalt oder nickel; 0-0.5% silizium. |
-
2001
- 2001-11-09 JP JP2001344290A patent/JP3670235B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005061167A1 (ja) * | 2003-12-24 | 2005-07-07 | Neomax Materials Co., Ltd. | ろう付け方法及びろう付け構造物 |
| JPWO2005061167A1 (ja) * | 2003-12-24 | 2007-12-13 | 株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル | ろう付け方法及びろう付け構造物 |
| JP4569964B2 (ja) * | 2003-12-24 | 2010-10-27 | 株式会社Ｎｅｏｍａｘマテリアル | ろう付け方法及びろう付け構造物 |
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| US8691395B2 (en) | 2008-01-23 | 2014-04-08 | Hitachi Cable, Ltd. | Composite material for brazing and a brazed product manufactured using the same |
| EP2512725B1 (de) | 2009-12-19 | 2018-02-21 | Umicore AG & Co. KG | Verwendung einer cu-legierung zum löten von bauteilen von abgasanlagen. 84-88 %kupfer; 8.5-13.5%mangan; 1.5-4 %cobalt oder nickel; 0-0.5% silizium. |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3670235B2 (ja) | 2005-07-13 |
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