JP2003181685A - 成形性に優れたブレージングシートおよびその製造方法 - Google Patents

成形性に優れたブレージングシートおよびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】成形性に優れたブレージングシートを得る。 【解決手段】Niメッキされたステンレス鋼心材に粉末
ニッケルろうを結合剤を介して固定した後、ベーキング
処理をして心材と粉末ニッケルとの接合を強化し、しか
る後に雰囲気炉あるいは真空炉で溶融・凝固させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、産業機器
やコジェネレイタ等に内蔵される熱交換器の熱交換セル
等に使用される成形性に優れたブレージングシートおよ
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、高温使用に耐え、耐食性が要求さ
れる用途の熱交換セルは、平板とコルゲート加工した浪
板を交互に重ね、その接触界面に粉末状あるいはペース
ト状ニッケルろうを置き、雰囲気ろう付けや真空ろう付
けすることにより製造されていた(以下、この方法を
「置きろう付け」と称する)。
【0003】近年、装置の小型化が進行した関係で、組
立ての難易度が増し、置きろう付け法を適用するのも限
界になりつつある。この背景から、ニッケルろうのプレ
コート化、すなわちブレージングシートの必要性が高ま
っている。
【0004】ブレージングシートとして、特開昭53−
77856号公報、特開昭53−77858号公報、特
開昭53−123353号公報および特開平9−308
986号公報が知られている。前三者はステンレス鋼を
含む鋼や銅それにその合金表面に無電解或いは電解メッ
キ法でニッケルベース或いはコバルトベースのロウを付
着させるブレージングシートおよびその製造方法に関す
るものである。しかし、これらの方法は還元剤として添
加する次亜燐酸ナトリウムのPを取り込んで、リン合
金、例えばNi−8〜12%P合金として付着合金の低
融点化を図るもので、結果的にHv400〜500の硬
質膜となり、塑性能をほとんど持たない欠点を有する。
【0005】一方、後者は金属繊維を少量の低温熱分解
性のバインダーで繊維間を接着して抄造されたシート
に、少量の粉末状ろう材を低温熱分解性のバインダーと
共に含浸またはコーティングするブレージングシートの
製造方法に関するものである。
【0006】後者の発明は金属繊維が対象であるが、そ
の方法を板状の金属に応用し、低温熱分解性のバインダ
ーで粉末状ろう粉を心材であるステンレス鋼表面に固定
して、雰囲気あるいは真空中で溶融させて、ブレージン
グシートを作っても、ろうがステンレス鋼基材中に溶融
浸食し、脆い金属間化合物を形成するため、その成形能
は全く期待できない状態になる。
【0007】以上のように、従来、成形可能なブレージ
ングシートおよびその製造方法について開示されていな
かった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みて行ったもので、心材がステンレス鋼で、皮材がニ
ッケルろうから成る成形性に優れたブレージングシート
およびその製造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は以下
の構成からなる。
【0010】(1)ニッケルろうからなる皮材と、10
質量%以上30質量%以下のCrを含有するステンレス
鋼からなる心材と、心材と皮材の界面に介在するNiメ
ッキ層とを備えた成形性に優れたブレージングシート。
【0011】(2)Niメッキされたステンレス鋼の心
材に粉末ニッケルろうを結合剤を介して固定する工程
と、この工程の後ベーキング処理をして心材と粉末ニッ
ケルとの接合を強化する工程と、この工程の後に雰囲気
炉あるいは真空炉で溶融・凝固させる工程とを備えたブ
レージングシートの製造方法。
【0012】(3)結合材がポリビニールアルコールで
あることを特徴とする(2)のブレージングシートの製
造方法。
【0013】
【発明の実施の形態】(皮材について)心材であるステ
ンレス鋼の組織欠陥(鋭敏化)を促す温度域にブレージ
ング温度がなく、しかも高温使用に耐えて耐食性に優れ
たろう材として、ニッケルろうを選定する。ここでいう
ニッケルろうとは、JIS Z 3265で規定される
ものである。
【0014】(心材について)ニッケルろうを用いたブ
レージングであるから、ブレージング温度は825℃以
上であり、この温度域において、相変態を伴わないこと
が唯一の制約となる。
【0015】すなわち、オーステナイト系ステンレス鋼
とNb、TiそれにZrで安定化したフェライト系ステ
ンレス鋼が対象となり、心材の最低限度の制約を10質
量%以上30質量%以下のCrを含有するステンレス鋼
とする。他の添加成分については、得ようとするブレー
ジングシートの特性、ブレージングシートの使用目的な
どに応じて、上記の制約を満たす限り任意の成分の任意
の量含有することができる。
【0016】(Niめっき層について)一方、ブレージ
ングシートの延性を確保するためには、溶融ろう材と心
材との合金反応を抑制しなければならないが、そのため
にはその界面に拡散障壁を設ける必要がある。この拡散
障壁に要求される特性は、融点がブレージング温度より
十分高いこと、十分な延性があること、耐食的であるこ
と、それにステンレス鋼を構成する元素の不純物拡散係
数が十分小さいことである。ニッケルろうにはBNi−
1からBNi−7までJIS Z3265に規定されて
いるが、ブレージング温度は825℃から1205℃
で、ブレージング温度の最高温度は1200℃を考えれ
ばよい。これらの条件に合致し、電気メッキ等の工業的
方法で容易に適用可能な拡散障壁材はNiである。表1
にその対比を示す。
【0017】
【表1】
【0018】なお、本発明は、表1に示された拡散障壁
材としての特性と同等の特性を有する限りにおいて、N
iに任意の他の成分が含まれているものも本発明のNi
めっき層である。
【0019】(製造方法について)本発明は、ステンレ
ス鋼の心材にNiめっきし、Niメッキされた心材に粉
末ニッケルろうを結合剤を介して固定する工程と、この
工程の後ベーキング処理をして心材と粉末ニッケルとの
接合を強化する工程と、この工程の後に雰囲気炉あるい
は真空炉で溶融・凝固させる工程とを備えている。
【0020】(心材表面へ、拡散障壁材としてのNiめ
っき層の配置)心材表面への拡散障壁材としてのNiめ
っき層の配置は例えば以下の工程から成る一般的な電気
メッキにて行うことができる。 心材表面の脱脂:溶剤脱脂、アルカリ脱脂、アルカリ
電解脱脂いずれの方法でも良い。 活性化処理:40℃、100g/Lの塩酸水溶液への
浸漬処理室温、100g/Lの塩酸水溶液中での陰極電
解(5〜10A/dm2 ) 下地Niメッキ:塩化ニッケル250g/Lと塩酸
100g/Lからなる室温の水溶液中でのニッケルメッ
キ。電流密度は5〜10A/dm2 Niメッキ:一般的なワット浴組成。例えば硫酸ニッ
ケル240g/L、塩酸ニッケル60g/L、ホウ酸4
0g/LからなるpHが4から4.5の50〜60℃水
溶液中での0.6〜8A/dm2陰極電解処理 〜の工程によりニッケルメッキを行う。メッキ厚さ
は厚い程良いが、薄いとメッキ膜欠陥を伴い易く、また
ニッケルろう材との合金化が進んで拡散障壁の役目を損
なうので、2μm以上好ましくは5μm以上のニッケル
メッキ厚さは必要である。
【0021】(ろう付け準備:心材に粉末ニッケルろう
を結合剤を介して固定)上記心材に粉末状ろう粉を固定
するが、それは次の手順による。まず、結合剤、好まし
くは所定濃度のPVA(ポリビニルアルコール)水溶液
をメッキ心材に塗布し、その上にロウ粉を噴霧等により
固定する。ろう粉の固定量はPVA水溶液の濃度やろう
粉の粒径で変化させる。この場合、ろう粉の固定量は片
面当り50g/m〜200g/m程度で、PVA水
溶液の濃度は1g/L〜4g/L程度、ろう粉の粒径は
φ30μm〜φ100μm程度であるのが好ましい。 (ベーキング処理)次いで、ベーキング処理を行なう。
この処理は、例えば100℃で乾燥して、ろう粉をメッ
キ心材に強固に固定する。抜き加工のみか、極めて軽度
の成形であれば、この状態でブレージングシートとして
扱えるが、一般加工用途としては次のろう溶融工程が必
須となる。
【0022】(ろう溶融工程)この後、真空あるいは不
活性雰囲気のもとで、ニッケルメッキ心材に固定された
粉末状ろう粉を溶融させブレージングシートとする。溶
融温度はJIS Z3265に参考として示されている
温度範囲(825〜1205℃)で問題ない。
【0023】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに示
す。0.18mm厚さのステンレス鋼:SUS430J
1L(質量%で、0.015%C−0.46%Si−
0.13%Mn−0.27%Ni−19.25%Cr−
0.43%Cu−0.59%Nb−0.018%N)焼
鈍材を心材とした。
【0024】市販のアルカリ脱脂剤で脱脂後、ニッケル
メッキを施した。先ず、40℃で100g/Lの塩酸水
溶液に5分浸漬してから、室温の100g/L塩酸水溶
液中で7A/dm2の電流密度で1分間陰極電解して活
性化した。
【0025】その後、乾燥させずに下地Niメッキと、
その上にワット浴にてニッケルメッキを施した。下地N
iメッキは、塩化ニッケル250g/Lと塩酸100g
/Lからなる室温の水溶液中で5A/dmの電流密度
の1分間の陰極電解処理で実施した。Niメッキ条件は
液組成が、硫酸ニッケル240g/L、塩酸ニッケル6
0g/L、ホウ酸40g/LのpHが4の水溶液で、5
5℃で5A/dm2の電流密度の基で陰極電解し、5μ
m厚さのニッケルメッキを施した。
【0026】40gのポリビニルアルコールを1000
mLのお湯に溶かし、ニッケルメッキ心材に塗布した
後、その上に50〜100μmに分級したBNi−5粉
末を噴霧した。これを大気中100℃にて30分間乾燥
し、ろう粉を心材に固定した。なお、比較例として、ニ
ッケルメッキを施さないものもアルカリ脱脂後、同様に
BNi−5粉末を塗布・固定した。
【0027】次いで、両者を真空炉を用いてろう材溶融
を行い、本発明及び比較例に係るブレージングシートを
製作した。真空度は8×10-5Torr.で、昇温速度
15℃/分で1200℃まで昇温後3分間の保持を加え
てBNi−5粉末を溶融させた。
【0028】ブレージングシートとしての成形性を18
0度U曲げ試験で評価した。、結果を表2に示す。
【0029】
【表2】
【0030】拡散障壁としてニッケルメッキ5μm施し
た本発明例では密着曲げが可能であるが、拡散障壁(N
iめっき層)がない比較例では180度U曲げ自体が困
難で、U曲げ内寸法を基材厚さ(0.18mm)の20
0倍以上離さないと割れを回避できなかった。
【0031】この差は、溶融ろうの心材浸食による脆化
相の形成をニッケルメッキ層が抑制したことによるもの
である。本発明によるブレージングシートの断面組織を
図1(A),(B)に示す。
【0032】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、心材と
皮材ととの間に核酸障壁(Niめっき層)を施し、Ni
メッキされたステンレス鋼心材に粉末ニッケルろうを結
合剤を介して固定した後、ベーキング処理をして心材と
粉末ニッケルとの接合を強化し、しかる後に雰囲気炉あ
るいは真空炉で溶融・凝固させることにより、成形性に
優れたブレージングシートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るブレージングシートの一例を示す
顕微鏡写真で、(A)は全体構成を示す断面組織、
(B)はその部分拡大図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニッケルろうからなる皮材と、10質量
    %以上30質量%以下のCrを含有するステンレス鋼か
    らなる心材と、心材と皮材の界面に介在するNiメッキ
    層とを備えた成形性に優れたブレージングシート。
  2. 【請求項2】 粉末ニッケルろうをNiメッキされたス
    テンレス鋼の心材に結合剤を介して固定する工程と、こ
    の工程の後ベーキング処理をして心材と粉末ニッケルと
    の接合を強化する工程と、この工程の後に雰囲気炉ある
    いは真空炉で溶融・凝固させる工程とを備えたブレージ
    ングシートの製造方法。
  3. 【請求項3】 結合材がポリビニールアルコールである
    ことを特徴とする請求項2のブレージングシートの製造
    方法。
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