JP2004291075A

JP2004291075A - Composite material for brazing, and brazed product using the same

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Publication number: JP2004291075A
Application number: JP2003090412A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Sagawa; 英之佐川; Hiromitsu Kuroda; 洋光黒田; Kazuma Kuroki; 一真黒木; Sukaku Shirai; 枢覚白井
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite material for brazing which has satisfactory brazing properties and which shows superior heat resistance and corrosion resistance in brazed joined parts, and also to provide a brazed product which has improved reliability in joined parts and low manufacturing cost. <P>SOLUTION: This composite material 10 is used for brazing materials to be brazed with each other and is composed of a brazing layer 15 structured by laminating a Ti or Ti alloy layer 12 and a Cu and Cu alloy layer 13 alternately in two layers or more. In addition, the ratio of the Cu or the Cu alloy formed in the entire brazing layer 15 is 35-87 wt.%. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ろう付け用複合材及びそれを用いたろう付け製品に係り、特に、熱交換器及び燃料電池用部材のろう付けに用いられる複合材及びそれを用いたろう付け製品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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材が使用されている。これは、基材であるステンレス鋼板の片面又は両面に、ろう材としての機能を有するＣｕ材がクラッドされている。
【０００３】
また、ステンレス鋼や、Ｎｉ基又はＣｏ基合金などからなる部材のろう付け材として、ろう付け接合部の耐酸化性や耐食性に優れる各種Ｎｉろう材が、ＪＩＳ規格により規定されている。
【０００４】
さらに、熱交換器の接合に用いられるＮｉろう材として、粉末状のＮｉろう材に、Ｎｉ、Ｃｒ、又はＮｉ−Ｃｒ合金の中から選択される金属粉末を４〜２２ｗｔ％添加してなる粉末Ｎｉろう材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、基材であるステンレス鋼の表面にＮｉ及びＴｉからなるろう付け層を有する、即ちＮｉ／Ｔｉ／ステンレス鋼というろう付け層構造を有する自己ろう付け性複合材がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１０７８８３号公報
【特許文献２】
特開平７−２９９５９２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のろう材又はろう付け用複合材を、高温・高腐食性のガス又は液体に晒される熱交換器（排ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）と示す）用クーラ）の接合用ろう材として使用する場合、以下に示すような問題があった。
【０００８】
▲１▼ 前述したステンレス基クラッド材を自動車用オイルクーラの接合材として使用する場合、耐熱性及び耐食性については全く問題がないが、このステンレス基クラッド材をＥＧＲ用クーラの接合材として使用する場合、ＥＧＲ用クーラ内は高温で、かつ、腐食性の高い排気ガスが循環されることから、ステンレス基クラッド材のろう材（Ｃｕ材）では、耐熱性及び耐食性が十分でないという問題があった。
【０００９】
▲２▼ 前述した各種Ｎｉろう材は粉末状であることから、各ろう付け接合部に粉末Ｎｉろう材をそれぞれ塗布するという作業が必要になる。つまり、ろう付け作業に多大な労力を要するため、ろう付け製品の生産性が著しく低く、その結果、製造コストの上昇を招くという問題があった。
【００１０】
▲３▼ 前述した自己ろう付け性複合材は、耐熱性及び耐食性については十分な効果を発揮するものの、ろう付け時のろう材の濡れ性、湯流れ性が良好でないと共に、ろう付け層自体が脆いため、ろう付け後の製品の性能（強度、疲労特性）が大きく低下するという問題があった。
【００１１】
以上の事情を考慮して創案された本発明の一の目的は、ろう付け特性が良好で、かつ、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好なろう付け用複合材を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、ろう付け接合部の信頼性が良好で、製造コストが安価なろう付け製品を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るろう付け用複合材は、被ろう付け材同士をろう付けするろう付け用複合材において、Ｔｉ又はＴｉ合金層とＣｕ又はＣｕ合金層とをそれぞれ交互に２層以上に重ねてなるろう付け層で構成され、かつ、そのろう付け層全体に占めるＣｕ又はＣｕ合金の割合を３５〜８７ｗｔ％に形成したものである。また、基材表面にろう付け層を形成してなるろう付け用複合材において、上記基材表面に、Ｔｉ又はＴｉ合金層とＣｕ又はＣｕ合金層とをそれぞれ交互に２層以上に重ねてなるろう付け層を形成し、かつ、そのろう付け層全体に占めるＣｕ又はＣｕ合金の割合を３５〜８７ｗｔ％に形成したものである。
【００１４】
具体的には、請求項３に示すように、上記ろう付け層は、Ｐを０．０２〜１０ｗｔ％含んでいることが好ましい。
【００１５】
また、請求項４に示すように、上記基材はＦｅを主成分とする合金で形成される。
【００１６】
また、請求項５に示すように、上記Ｆｅを主成分とする合金はステンレス鋼であることが好ましい。
【００１７】
これによって、ろう付け特性が良好で、かつ、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好なろう付け用複合材が得られる。
【００１８】
一方、本発明に係るろう付け用複合材を用いたろう付け製品は、上述したろう付け用複合材を用いて接合したものである。
【００１９】
これによって、ろう付け接合部の信頼性が良好で、製造コストが安価なろう付け製品が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００２１】
本発明者らは、従来の自己ろう付け性複合材（Ｎｉ−Ｔｉ系ろう材）と同等の耐熱性及び耐食性を有し、かつ、ろう付け加工のコストを大幅に低減させるろう付け用複合材の構成について種々検討した。その結果、従来、Ｔｉは融点が約１６７０℃と高いため、そのまま（単体）ではステンレス鋼部材を接合するためのろう材としての使用が困難であったが、Ｔｉ又はＴｉ合金とＣｕ又はＣｕ合金とをクラッドし、ろう付け時に合金化することで融点を下げることができ、１２００℃近傍でのろう付けが可能となることを見出した。特に、ろう付け層を構成するＴｉ及びＣｕの内、Ｃｕの割合（重量比）を限定することで、上記の特性を満足するろう付け用複合材を得ることができた。
【００２２】
（第１の実施の形態）
本発明に係るろう付用複合材の第１実施形態の断面図を図１に示す。
【００２３】
図１に示すように、第１の実施形態のろう付用複合材１０は、被ろう付け材同士をろう付けするためのものであり、箔状のＴｉ又はＴｉ合金層１２とＣｕ又はＣｕ合金層１３とを２層に重ねてなる（クラッドしてなる）ろう付け層１５で構成したものである。また、ろう付け層（ろう材）１５全体に占めるＣｕ又はＣｕ合金の割合（Ｃｕ濃度）は、３５〜８７ｗｔ％、具体的には４０〜８０ｗｔ％、好ましくは５０〜７５ｗｔ％である。
【００２４】
この複合材１０に、適宜、圧延加工を施すことで、所望の厚さのろう付け用複合材（最終製品）が得られる。
【００２５】
ろう付け層１５全体に占めるＣｕ濃度を３５〜８７ｗｔ％と限定したのは、Ｃｕ濃度が３５ｗｔ％未満だと、ろうの湯流れが良好でなく、また、Ｃｕ濃度が８７ｗｔ％を超えると、複合材１０の耐食性が低下するためである。
【００２６】
また、ろう付け層１５に、Ｐを０．０２〜１０ｗｔ％、好ましくは５〜１０ｗｔ％含有させることで、ろう材の湯流れ性、耐酸化性を著しく改善することができる。Ｐの含有量を０．０２〜１０ｗｔ％と限定したのは、０．０２ｗｔ％未満だと、湯流れ性の向上が期待できないためであり、逆に１０ｗｔ％を超えると、ろう付け層１５が脆化し、振動疲労特性及び接合強度が著しく低下するためである。
【００２７】
本実施の形態においては、箔状を呈した複合材１０を用いて説明を行ったが、複合材の形状は箔状に特に限定するものではなく、図１の変形例を図２に示すように、棒状又はワイヤ状のＴｉ又はＴｉ合金２２の表面に、Ｃｕ又はＣｕ合金層１３を形成し、ろう付け用複合材２０としてもよい。この場合のＣｕ又はＣｕ合金層１３の形成は、メッキ法、押出法、造管法などによって行う。
【００２８】
次に、本実施の形態に係る複合材１０（又は２０）の作用について説明する。本実施の形態に係る複合材１０（又は２０）においては、ろう付け層をＴｉ又はＴｉ合金層１２（又はＴｉ又はＴｉ合金２２）とＣｕ又はＣｕ合金層１３とで構成しているため、ろう付けの際、Ｔｉろう材中にＣｕろう材のＣｕ元素が混入する（溶け込む）。これによって、耐熱性及び耐食性に優れるものの、その融点の高さからろう材として機能させることが困難であったＴｉ又はＴｉ合金を含むろう材の融点を下げることができ、このろう材を用いたろう付けを１２００℃近傍で行うことが可能となる。その結果、本実施の形態に係る複合材１０（又は２０）を、高温・高腐食性のガス又は液体に晒されるＥＧＲ用クーラの接合用ろう材として使用しても、優れた耐熱性及び耐食性を有し、かつ、優れたろう付け性を有するＣｕ−Ｔｉ系ろう付け接合部を得ることができる。
【００２９】
また、ろう付け層１５全体に占めるＣｕ濃度を３５〜８７ｗｔ％に限定しているため、ろう付け層１５の湯流れ性及び耐食性は良好である。その結果、ろう付け性が良好なろう付け用複合材となると共に、ろう付け接合部の接合強度の低下が生じるおそれはないことから、ろう付け製品の接合部の信頼性が良好となる。
【００３０】
本実施の形態に係る複合材１０（又は２０）を用いたろう付け製品は、接合を行う一組の被ろう付け材（図示せず）間に、複合材１０（又は２０）を配置して加熱することで得られる。
【００３１】
よって、第１の実施の形態に係る複合材１０（又は２０）を用いてろう付けすることで、耐熱性及び耐食性に優れたろう付け接合部を得ることができ、高温・高腐食性のガス又は液体に晒されるＥＧＲ用クーラ等のろう付け接合部のろう付け材として最適となる。
【００３２】
次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００３３】
（第２の実施の形態）
本発明に係るろう付用複合材の第２実施形態の断面図を図３に示す。尚、図１と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については詳細な説明を省略する。
【００３４】
図３に示すように、第２の実施形態のろう付用複合材３０は、ステンレス鋼板からなる基材３１の表面（図３中では上面のみ）に、Ｔｉ又はＴｉ合金層１２とＣｕ又はＣｕ合金層１３とを２層に重ねてなるろう付け層１５を形成したものである。また、ろう付け層１５全体に占めるＣｕ又はＣｕ合金の割合（Ｃｕ濃度）は、３５〜８７ｗｔ％、具体的には４０〜８０ｗｔ％、好ましくは５０〜７５ｗｔ％である。ここで言う基材３１の表面は、外部に露出する全ての面を示している。
【００３５】
この複合材３０に、適宜、圧延加工を施すことで、所望の厚さのろう付け用複合材（最終製品）が得られる。
【００３６】
基材３１の構成材は、Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金が好ましく、特にステンレス鋼が好ましい。
【００３７】
図３に示した本実施形態のろう付用複合材３０は、基材３１の片面（図３中では上面）のみにろう付け層１５を形成しているが、基材３１の両面（図３中では上・下面）にろう付け層１５を形成してもよい。
【００３８】
また、本実施の形態においては、箔状を呈した複合材３０を用いて説明を行ったが、複合材の形状は箔状に特に限定するものではなく、図３の変形例を図４に示すように、棒状又はワイヤ状の基材４１の表面に、内層側がＴｉ又はＴｉ合金層１２、外層側がＣｕ又はＣｕ合金層１３からなるろう付け層１５を形成し、ろう付け用複合材４０としてもよい。この場合、基材４１としては基材３１と同じものが適用可能であり、Ｔｉ又はＴｉ合金層１２、Ｃｕ又はＣｕ合金層１３の形成は、メッキ法、押出法、造管法などによって行う。
【００３９】
次に、本実施の形態に係る複合材３０（又は４０）の作用について説明する。本実施の形態に係る複合材３０（又は４０）においても、前実施の形態に係る複合材１０（又は２０）と同様の作用効果が得られる。
【００４０】
また、複合材３０（又は４０）は、基材３１（又は４１）の表面にろう付け層１５を一体に設けているため、ろう付けの際、従来の各種Ｎｉろう材のように、各ろう付け接合部に粉末Ｎｉろう材をそれぞれ塗布する必要、又は前実施の形態に係る複合材１０（又は２０）のように、接合を行う一組の被ろう付け材間に複合材１０（又は２０）を配置する必要はなく、ろう付け作業に多大な労力を要することはない（ろう付け作業性が良好となる）。つまり、本実施の形態に係る複合材３０（又は４０）を用いたろう付け製品は、接合を行う一組の被ろう付け材の内、一方の被ろう付け材を基材３１として複合材３０（又は４０）を形成し、この複合材３０（又は４０）と他方の被ろう付け材を重ね合わせて加熱することで得られる。その結果、ろう付け製品の歩留まり・生産性が良好となり、延いては製造コストの低減を図ることができる。
【００４１】
よって、第２の実施の形態に係る複合材３０（又は４０）を用いてろう付けすることで、耐熱性及び耐食性に優れたろう付け接合部を、更に容易、安価に得ることができ、高温・高腐食性のガス又は液体に晒されるＥＧＲ用クーラ等のろう付け接合部のろう付け材として最適となる。
【００４２】
（第３の実施の形態）
本発明に係るろう付用複合材の第３実施形態の断面図を図５、図６に示す。尚、図１と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については詳細な説明を省略する。
【００４３】
第１の実施の形態に係る複合材１０は、箔状のＴｉ又はＴｉ合金層１２とＣｕ又はＣｕ合金層１３とを２層に重ねてなるろう付け層１５で構成されるものであった。
【００４４】
これに対して、図５に示すように、第３の実施の形態に係る複合材５０は、箔状のＣｕ又はＣｕ合金層１３とＴｉ又はＴｉ合金層１２とを交互に３層に重ねたろう付け層５５で構成されるものである。また、図６に示すように、第３の実施の形態に係る複合材６０は、箔状のＣｕ又はＣｕ合金層１３とＴｉ又はＴｉ合金層１２とを交互に５層に重ねたろう付け層６５で構成されるものである。
【００４５】
本実施の形態においては、箔状を呈した複合材５０，６０を用いて説明を行ったが、複合材の形状は箔状に特に限定するものではなく、図５の変形例を図７に示すように、棒状又はワイヤ状のＣｕ又はＣｕ合金７３の表面に、内層側がＴｉ又はＴｉ合金層１２、外層側がＣｕ又はＣｕ合金層１３からなるろう付け層７５を形成し、ろう付け用複合材７０としてもよい。また、図６の変形例を図８に示すように、棒状又はワイヤ状のＣｕ又はＣｕ合金７３の表面に、内層側から順に層１２、層１３、層１２、層１３と積層してなるろう付け層８５を形成し、ろう付け用複合材８０としてもよい。
【００４６】
第３の実施の形態に係る複合材５０，６０（又は７０，８０）においても、前実施の形態に係る複合材１０（又は２０）と同様の作用効果が得られる。
【００４７】
（第４の実施の形態）
本発明に係るろう付用複合材の第４実施形態の断面図を図９、図１０に示す。尚、図３と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については詳細な説明を省略する。
【００４８】
第２の実施の形態に係る複合材３０は、ステンレス鋼板からなる基材３１の表面（図３中では上面のみ）に、Ｔｉ又はＴｉ合金層１２とＣｕ又はＣｕ合金層１３とを２層に重ねてなるろう付け層１５を形成してなるものであった。
【００４９】
これに対して、図９に示すように、第４の実施の形態に係る複合材９０は、基材３１の表面（図９中では上面のみ）に、Ｃｕ又はＣｕ合金層１３とＴｉ又はＴｉ合金層１２とを交互に３層に重ねたろう付け層５５を形成してなるものである。また、図１０に示すように、第４の実施の形態に係る複合材１００は、基材３１の表面（図１０中では上面のみ）に、Ｃｕ又はＣｕ合金層１３とＴｉ又はＴｉ合金層１２とを交互に５層に重ねたろう付け層６５を形成してなるものである。
【００５０】
図９、図１０に示した本実施形態のろう付用複合材９０，１００は、基材３１の片面（図９、図１０中では上面）のみにろう付け層５５，６５を形成しているが、基材３１の両面（図９、図１０中では上・下面）にろう付け層５５，６５を形成してもよい。
【００５１】
本実施の形態においては、箔状を呈した複合材９０，１００を用いて説明を行ったが、複合材の形状は箔状に特に限定するものではなく、図９の変形例を図１１に示すように、棒状又はワイヤ状の基材４１の表面に、内層側から順に層１３、層１２、層１３と積層してなるろう付け層５５を形成し、ろう付け用複合材１１０としてもよい。また、図１０の変形例を図１２に示すように、棒状又はワイヤ状の基材４１の表面に、内層側から順に層１３、層１２、層１３、層１２、層１３と積層してなるろう付け層６５を形成し、ろう付け用複合材１２０としてもよい。
【００５２】
第４の実施の形態に係る複合材９０，１００（又は１１０，１２０）においても、前実施の形態に係る複合材３０（又は４０）と同様の作用効果が得られる。また、本実施の形態に係る複合材９０，１００（又は１１０，１２０）は、基材３１（又は４１）と直接接する層およびろう付け層５５，６５の最外層が、Ｔｉ又はＴｉ合金層１２ではなく、Ｃｕ又はＣｕ合金層１３であることから、ろう付けの際に、ステンレス鋼からなる基材３１（又は４１）とＴｉとの反応を抑制することができ、その結果、ろう付け接合部の信頼性がより高まる。
【００５３】
本実施の形態に係る複合材１０〜１２０は、ＥＧＲ用クーラなどの高温・高腐食性のガス又は液体に晒される熱交換器のみに、その用途を限定するものではなく、その他にも、例えば、燃料電池の改質器用クーラや、燃料電池部材などの各種用途にも適用可能である。特に、複合材２０，４０，７０，８０，１１０，１２０は、径サイズが小さく、取り扱い性が良好であることから、ＥＧＲ用クーラや、燃料電池の改質器用クーラ等の熱交換器、燃料電池部材などの他にも、オイルクーラ、ラジエータ、二次電池部材などにも適用可能である。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００５５】
【実施例】
（実施例１）
厚さ０．１２ｍｍＣｕ条材と厚さ０．１８ｍｍのＴｉ条材とを圧延法によりクラッドし、ろう付け層全体の組成がＴｉ−５７（ｗｔ％）Ｃｕである複合材を作製した。その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、ろう付け層全体の厚さが７０μｍ（０．０７ｍｍ）のろう付け用複合材を作製した。この複合材を、厚さが０．６ｍｍのＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格）条材の上に配置し、１２００℃の管状炉内で真空雰囲気下の加熱を行ってろう付け層を溶融させ、ろう付け特性を評価した。
【００５６】
（実施例２）
ＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格）からなり、厚さ２．５ｍｍのステンレス鋼条材の表面に、そのステンレス鋼条材側から順に、厚さ０．１２ｍｍのＣｕ条材と厚さ０．１８ｍｍのＴｉ条材とを圧延法によりクラッドし、ろう付け層全体の組成がＴｉ−５７（ｗｔ％）Ｃｕである複合材を作製した。その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、ろう付け層全体の厚さが７０μｍ（０．０７ｍｍ）のろう付け用複合材を作製した。この複合材を、１２００℃の管状炉内で真空雰囲気下の加熱を行ってろう付け層を溶融させ、ろう付け特性を評価した。
【００５７】
（実施例３）
Ｃｕ条材の厚さが０．２ｍｍ、Ｔｉ条材の厚さが０．１７ｍｍ、ろう付け層全体の組成がＴｉ−７０（ｗｔ％）Ｃｕである以外は、実施例２と同様にしてろう付け用複合材を作製し、ろう付け特性を評価した。
【００５８】
（比較例１）
厚さが０．６ｍｍのＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格）条材の上に、直接、厚さ０．１５ｍｍのＣｕ箔を配置し、１２００℃の管状炉内で真空雰囲気下の加熱を行ってＣｕ箔を溶融させ、ろう付け特性を評価した。
【００５９】
（比較例２）
ＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格）からなり、厚さ２．５ｍｍのステンレス鋼条材の表面に、厚さ０．１５ｍｍのＴｉ条材を圧延法によりクラッドし、複合材を作製した。その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、Ｔｉ層の厚さが７０μｍ（０．０７ｍｍ）のろう付け用複合材を作製した。この複合材を、１２００℃の管状炉内で真空雰囲気下の加熱を行ってろう付け層を溶融させ、ろう付け特性を評価した。
【００６０】
（比較例３）
Ｃｕ条材の厚さが０．１０ｍｍ、Ｔｉ条材の厚さが０．４２ｍｍ、ろう付け層全体の組成がＴｉ−３２（ｗｔ％）Ｃｕである以外は、実施例２と同様にしてろう付け用複合材を作製し、ろう付け特性を評価した。
【００６１】
（比較例４）
Ｃｕ条材の厚さが０．５０ｍｍ、Ｔｉ条材の厚さが０．１１ｍｍ、ろう付け層全体の組成がＴｉ−９０（ｗｔ％）Ｃｕである以外は、実施例２と同様にしてろう付け用複合材を作製し、ろう付け特性を評価した。
【００６２】
（従来例１）
厚さ２．５ｍｍのＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格）条材と厚さ０．１２ｍｍのＣｕ条材とを圧延法によりクラッドし、複合材を作製した。その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、Ｃｕ層の厚さが７０μｍ（０．０７ｍｍ）のろう付け用複合材を作製した。この複合材を、１２００℃の管状炉内で真空雰囲気下の加熱を行ってろう付け層を溶融させ、ろう付け特性を評価した。
【００６３】
（従来例２）
実施例２と同じステンレス鋼条材の表面に、市販の粉末Ｎｉろう材を合成樹脂バインダで溶いた混練物を塗布し、ろう付け用複合材を作製した。この複合材を、１２００℃の管状炉内で真空雰囲気下の加熱を行ってろう付け層を溶融させ、ろう付け特性を評価した。
【００６４】
実施例１〜３、比較例１〜４、及び従来例１，２の各複合材について、ろう付け特性の評価、具体的には、フィレット形成状態（湯流れ性）、腐食発生の有無（耐食性）、ろう付け生産性の評価（作業性）、及び各特性の総合評価を行った。ろう付け特性の評価結果を表１に示す。
【００６５】
ここで、湯流れ性の評価は、各複合材のろう付け層の表面にＳＵＳ３０４からなるステンレス鋼パイプを載せ、１２００℃に加熱してろう付けした際の、ろう付け部のフィレット形状及びフィレットの断面積によって評価を行った。
【００６６】
また、耐食性の評価は、ろう付け後の各複合材を、塩素イオン、硝酸イオン、及び硫酸イオンを含んだ腐食性溶液中に１０００時間浸漬して腐食試験を行い、その後、ろう付け後の各複合材を溶液中から取出してろう付け部の組織観察を行い、腐食発生の有無を調べることによって行った。
【００６７】
【表１】

【００６８】
表１に示すように、本発明に係るろう付け用複合材である実施例１〜３の複合材は、ろう付け層をＣｕとＴｉとのクラッド層とし、ろう付け層全体に占めるＣｕ濃度を３５〜８７ｗｔ％としているため、実施例１〜３の複合材の、湯流れ性、耐食性、ろう付け生産性、及び総合評価はいずれも良好であった。特に、基材とろう付け層とを一体化した実施例２，３の複合材が、ろう付け生産性が極めて良好であることから総合評価も極めて良好となり、好ましい。
【００６９】
これに対して、比較例１及び従来例１の複合材は、湯流れ性及びろう付け生産性はいずれも良好であったものの、ろう付け層がＣｕのみで構成されるため、耐食性が十分でなく、腐食が観察された。以上より、総合評価は不良であった。
【００７０】
比較例２の複合材は、ろう付け生産性は良好であったものの、ろう付け層がＴｉのみで構成されるため、１２００℃のろう付け温度ではろう付け層が溶融せず、ろう材として機能しなかった。以上より、総合評価は不良であった。
【００７１】
比較例３の複合材は、耐食性及びろう付け生産性はいずれも良好であったものの、ろう付け層全体に占めるＣｕ濃度が限定範囲（３５〜８７ｗｔ％）よりも少ない３２ｗｔ％であるため、１２００℃のろう付け温度ではろう付け層の湯流れ性が悪く、十分な接合状態を得ることができなかった。以上より、総合評価は不良であった。
【００７２】
比較例４の複合材は、湯流れ性及びろう付け生産性はいずれも良好であるものの、ろう付け層全体に占めるＣｕ濃度が限定範囲（３５〜８７ｗｔ％）よりも多い９０ｗｔ％であるため、耐食性が十分でなく、腐食が観察された。以上より、総合評価は不良であった。
【００７３】
従来例２の複合材は、湯流れ性及び耐食性はいずれも良好であったものの、ろう付け層のろう材が粉末Ｎｉろう材であり、ろう付け層の形成にバインダを必要とするため、ろう付け生産性が悪い。以上より、総合評価は不良であった。
【００７４】
以上、本発明に係るろう付け用複合材である実施例１〜３の複合材は、ろうの湯流れ性、ろう付け接合部の耐食性、及びろう付け生産性がいずれも良好であることから、ろう付け特性及びろう付け接合部の信頼性に優れたろう付け用複合材であることがわかる。
【００７５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
（１）Ｔｉ又はＴｉ合金層とＣｕ又はＣｕ合金層とのクラッド層で構成されるろう付け層を形成し、かつ、そのろう付け層全体に占めるＣｕ成分の割合を３５〜８７ｗｔ％とすることで、ろう付け特性が良好で、かつ、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好なろう付け用複合材を得ることができる。
（２）（１）のろう付け用複合材を用いてろう付けすることで、ろう付け接合部の信頼性が良好で、製造コストが安価なろう付け製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るろう付用複合材の第１実施形態の断面図である。
【図２】図１の変形例を示す断面図である。
【図３】本発明に係るろう付用複合材の第２実施形態の断面図である。
【図４】図３の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明に係るろう付用複合材の第３実施形態の断面図である。
【図６】図５の第１変形例を示す断面図である。
【図７】図５の第２変形例を示す断面図である。
【図８】図５の第３変形例を示す断面図である。
【図９】本発明に係るろう付用複合材の第３実施形態の断面図である。
【図１０】図９の第１変形例を示す断面図である。
【図１１】図９の第２変形例を示す断面図である。
【図１２】図９の第３変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００，１１０，１２０ろう付け用複合材
３１，４１基材
１２Ｔｉ又はＴｉ合金層
１３Ｃｕ又はＣｕ合金層
１５，５５，６５，７５，８５ろう付け層
２２Ｔｉ又はＴｉ合金
７３Ｃｕ又はＣｕ合金[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a brazing composite material and a brazing product using the same, and more particularly, to a composite material used for brazing a heat exchanger and a member for a fuel cell, and a brazing product using the same.
[0002]
[Prior art]
Stainless steel-based clad materials are used as joining materials for automotive oil coolers. In this method, a Cu material having a function as a brazing material is clad on one or both surfaces of a stainless steel plate as a base material.
[0003]
In addition, as brazing materials for members made of stainless steel, Ni-based or Co-based alloys, various Ni brazing materials having excellent oxidation resistance and corrosion resistance of brazed joints are specified by JIS standards.
[0004]
Further, as a Ni brazing material used for joining the heat exchanger, a powder obtained by adding 4 to 22 wt% of a metal powder selected from Ni, Cr, or a Ni-Cr alloy to a powdery Ni brazing material. A Ni brazing material has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0005]
Further, there is a self-brazing composite material having a brazing layer made of Ni and Ti on the surface of stainless steel as a base material, that is, having a brazing layer structure of Ni / Ti / stainless steel (for example, Patent Document 2). reference).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-107883 [Patent Document 2]
JP-A-7-299592
[Problems to be solved by the invention]
However, a conventional brazing material or a brazing composite material is exposed to a high-temperature, highly corrosive gas or liquid and is used in a heat exchanger (cooler for an exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as EGR (Exhaust Gas Recirculation))). When used as a brazing filler metal, there are the following problems.
[0008]
{Circle around (1)} When the above-mentioned stainless base clad material is used as a joining material for an automotive oil cooler, there is no problem in terms of heat resistance and corrosion resistance, but when this stainless base clad material is used as a joining material for an EGR cooler. In addition, since the exhaust gas having a high temperature and high corrosiveness is circulated in the EGR cooler, there is a problem that the brazing material (Cu material) of the stainless base clad material has insufficient heat resistance and corrosion resistance.
[0009]
{Circle over (2)} Since the above-mentioned various Ni brazing materials are in a powder form, it is necessary to apply a powder Ni brazing material to each brazing joint. That is, since a large amount of labor is required for the brazing operation, the productivity of the brazed product is extremely low, and as a result, there is a problem that the manufacturing cost is increased.
[0010]
(3) Although the self-brazing composite material described above exhibits sufficient effects on heat resistance and corrosion resistance, the brazing material does not have good wettability and flowability during brazing, and the brazing layer itself has Due to brittleness, there is a problem that the performance (strength, fatigue properties) of the product after brazing is greatly reduced.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION One object of the present invention, which has been made in view of the above circumstances, is to provide a brazing composite material having good brazing characteristics and good heat resistance and corrosion resistance of a brazed joint. .
[0012]
It is another object of the present invention to provide a brazed product in which the reliability of the brazed joint is good and the manufacturing cost is low.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a brazing composite material according to the present invention is a brazing composite material for brazing materials to be brazed, in which a Ti or Ti alloy layer and a Cu or Cu alloy layer are alternately formed by two. It is composed of a brazing layer superimposed on more than one layer, and the ratio of Cu or Cu alloy to the whole brazing layer is formed to 35 to 87 wt%. Further, in a brazing composite material having a brazing layer formed on the surface of a base material, a Ti or Ti alloy layer and a Cu or Cu alloy layer are alternately stacked on two or more layers on the base material surface. A brazing layer is formed, and the proportion of Cu or Cu alloy in the entire brazing layer is formed to 35 to 87 wt%.
[0014]
Specifically, as described in claim 3, it is preferable that the brazing layer contains 0.02 to 10 wt% of P.
[0015]
Further, as described in claim 4, the base material is formed of an alloy containing Fe as a main component.
[0016]
Further, as described in claim 5, the alloy containing Fe as a main component is preferably stainless steel.
[0017]
As a result, a brazing composite material having good brazing characteristics and good heat resistance and corrosion resistance of the brazed joint is obtained.
[0018]
On the other hand, a brazing product using the brazing composite material according to the present invention is a product joined using the above-described brazing composite material.
[0019]
As a result, a brazed product having good reliability of the brazed joint and low manufacturing cost can be obtained.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0021]
The present inventors have developed a brazing composite material having heat resistance and corrosion resistance equivalent to those of a conventional self-brazing composite material (Ni-Ti-based brazing material) and significantly reducing the cost of brazing processing. Various studies were made on the configuration of As a result, conventionally, since the melting point of Ti is as high as about 1670 ° C., it has been difficult to use it as a brazing material for joining stainless steel members as it is (single). It has been found that the melting point can be lowered by cladding and alloying during brazing, and brazing at around 1200 ° C. is possible. In particular, by limiting the proportion (weight ratio) of Cu in Ti and Cu constituting the brazing layer, a brazing composite material satisfying the above characteristics was able to be obtained.
[0022]
(First Embodiment)
FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a brazing composite material according to the present invention.
[0023]
As shown in FIG. 1, a brazing composite material 10 according to the first embodiment is for brazing materials to be brazed, and includes a foil-like Ti or Ti alloy layer 12 and a Cu or Cu alloy. The layer 13 is composed of a brazing layer 15 which is formed by laminating (cladding) two layers. The proportion of Cu or Cu alloy (Cu concentration) in the entire brazing layer (brazing material) 15 is 35 to 87 wt%, specifically 40 to 80 wt%, and preferably 50 to 75 wt%.
[0024]
By appropriately rolling the composite material 10, a composite material for brazing (final product) having a desired thickness is obtained.
[0025]
The reason why the Cu concentration in the entire brazing layer 15 is limited to 35 to 87 wt% is that if the Cu concentration is less than 35 wt%, the flow of the brazing filler metal is not good, and if the Cu concentration exceeds 87 wt%, the composite This is because the corrosion resistance of the material 10 decreases.
[0026]
Also, when the brazing layer 15 contains P in an amount of 0.02 to 10% by weight, preferably 5 to 10% by weight, the flowability of the brazing material and the oxidation resistance can be remarkably improved. The reason why the content of P is limited to 0.02 to 10 wt% is that if the content is less than 0.02 wt%, improvement in the flowability of the molten metal cannot be expected. Conversely, if the content exceeds 10 wt%, the brazing layer 15 This is because the material becomes brittle and the vibration fatigue characteristics and the joining strength are significantly reduced.
[0027]
Although the present embodiment has been described using the composite material 10 having a foil shape, the shape of the composite material is not particularly limited to the foil shape, and a modified example of FIG. 1 is shown in FIG. Then, a Cu or Cu alloy layer 13 may be formed on the surface of a rod-shaped or wire-shaped Ti or Ti alloy 22 to form a brazing composite material 20. In this case, the Cu or Cu alloy layer 13 is formed by a plating method, an extrusion method, a tube forming method, or the like.
[0028]
Next, the operation of the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment will be described. In the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment, since the brazing layer is composed of the Ti or Ti alloy layer 12 (or Ti or Ti alloy 22) and the Cu or Cu alloy layer 13, At the time of attachment, the Cu element of the Cu brazing material is mixed (dissolved) into the Ti brazing material. This makes it possible to lower the melting point of a brazing material containing Ti or a Ti alloy, which is excellent in heat resistance and corrosion resistance, but has been difficult to function as a brazing material due to its high melting point. The attachment can be performed at around 1200 ° C. As a result, even when the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment is used as a brazing filler metal for an EGR cooler exposed to a high-temperature, highly corrosive gas or liquid, excellent heat resistance and corrosion resistance are obtained. And a Cu—Ti-based brazing joint having excellent brazing properties can be obtained.
[0029]
Further, since the Cu concentration in the entire brazing layer 15 is limited to 35 to 87 wt%, the flowability of the brazing layer 15 and the corrosion resistance are good. As a result, a brazing composite material having good brazing properties is obtained, and since there is no possibility that the joining strength of the brazing joint portion is reduced, the reliability of the joining portion of the brazed product is improved.
[0030]
In the brazing product using the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment, the composite material 10 (or 20) is arranged and heated between a set of brazing materials (not shown) for joining. It is obtained by doing.
[0031]
Therefore, by brazing using the composite material 10 (or 20) according to the first embodiment, a brazed joint excellent in heat resistance and corrosion resistance can be obtained, and a high-temperature, highly corrosive gas or It is optimal as a brazing material for a brazing joint such as an EGR cooler exposed to a liquid.
[0032]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0033]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a sectional view of a second embodiment of the brazing composite material according to the present invention. The same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of these members will be omitted.
[0034]
As shown in FIG. 3, the brazing composite material 30 according to the second embodiment includes a Ti or Ti alloy layer 12 and Cu or Cu on a surface (only an upper surface in FIG. 3) of a base material 31 made of a stainless steel plate. The brazing layer 15 is formed by laminating the alloy layer 13 with two layers. The proportion of Cu or Cu alloy (Cu concentration) in the entire brazing layer 15 is 35 to 87 wt%, specifically 40 to 80 wt%, and preferably 50 to 75 wt%. Here, the surface of the base material 31 indicates all surfaces exposed to the outside.
[0035]
By appropriately rolling this composite material 30, a brazing composite material (final product) having a desired thickness can be obtained.
[0036]
The constituent material of the base material 31 is preferably an Fe-based alloy containing Fe as a main component, and particularly preferably stainless steel.
[0037]
In the brazing composite material 30 of the present embodiment shown in FIG. 3, the brazing layer 15 is formed only on one surface (the upper surface in FIG. 3) of the base material 31; The brazing layer 15 may be formed on the upper and lower surfaces.
[0038]
Further, in the present embodiment, description was made using the composite material 30 having a foil shape. However, the shape of the composite material is not particularly limited to the foil shape, and the modified example of FIG. 3 is shown in FIG. As shown, a brazing layer 15 composed of a Ti or Ti alloy layer 12 on the inner layer side and a Cu or Cu alloy layer 13 on the outer layer side is formed on the surface of the rod-shaped or wire-shaped base material 41. Is also good. In this case, the same substrate 41 as the substrate 31 can be applied, and the formation of the Ti or Ti alloy layer 12 and the Cu or Cu alloy layer 13 is performed by a plating method, an extrusion method, a tube forming method, or the like.
[0039]
Next, the operation of the composite material 30 (or 40) according to the present embodiment will be described. In the composite material 30 (or 40) according to the present embodiment, the same operation and effect as those of the composite material 10 (or 20) according to the previous embodiment can be obtained.
[0040]
Further, since the composite material 30 (or 40) has the brazing layer 15 integrally provided on the surface of the base material 31 (or 41), each brazing material is used at the time of brazing like conventional various Ni brazing materials. It is necessary to apply the powdered Ni brazing material to the brazing joints, respectively, or like the composite material 10 (or 20) according to the previous embodiment, between the pair of brazing materials to be joined, the composite material 10 (or 20). ) Does not need to be arranged, and the brazing work does not require much labor (the brazing workability is improved). That is, in the brazing product using the composite material 30 (or 40) according to the present embodiment, one of the brazing materials to be joined is used as the base material 31 for the composite material 30 (or 40). Or 40) is formed, and the composite material 30 (or 40) and the other brazing material are overlapped and heated. As a result, the yield and productivity of the brazed product are improved, and the production cost can be reduced.
[0041]
Therefore, by brazing using the composite material 30 (or 40) according to the second embodiment, a brazed joint excellent in heat resistance and corrosion resistance can be obtained more easily and inexpensively. It is most suitable as a brazing material for brazing joints such as EGR coolers exposed to highly corrosive gases or liquids.
[0042]
(Third embodiment)
5 and 6 are cross-sectional views of a third embodiment of the brazing composite material according to the present invention. The same members as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of these members will be omitted.
[0043]
The composite material 10 according to the first embodiment has a brazing layer 15 in which a foil-like Ti or Ti alloy layer 12 and a Cu or Cu alloy layer 13 are stacked in two layers.
[0044]
On the other hand, as shown in FIG. 5, in the composite material 50 according to the third embodiment, a foil-like Cu or Cu alloy layer 13 and a Ti or Ti alloy layer 12 will be alternately stacked in three layers. It is composed of the attachment layer 55. As shown in FIG. 6, the composite material 60 according to the third embodiment has a brazing layer 65 in which a foil-like Cu or Cu alloy layer 13 and a Ti or Ti alloy layer 12 are alternately stacked in five layers. It is composed of
[0045]
Although the present embodiment has been described using the composite materials 50 and 60 having a foil shape, the shape of the composite material is not particularly limited to the foil shape, and a modification of FIG. 5 is shown in FIG. As shown, a brazing layer 75 composed of a Ti or Ti alloy layer 12 on the inner layer side and a Cu or Cu alloy layer 13 on the outer layer side is formed on the surface of the rod-shaped or wire-shaped Cu or Cu alloy 73, and a brazing composite material is formed. It may be 70. As shown in FIG. 8, a modification of FIG. 6 will be formed by laminating

layers

12, 13, 13, and 13 on the surface of a rod-shaped or wire-shaped Cu or Cu alloy 73 in order from the inner layer side. The attachment layer 85 may be formed to form the brazing composite material 80.
[0046]
In the composite materials 50 and 60 (or 70 and 80) according to the third embodiment, the same operation and effect as those of the composite material 10 (or 20) according to the previous embodiment can be obtained.
[0047]
(Fourth embodiment)
FIGS. 9 and 10 show sectional views of a fourth embodiment of the brazing composite material according to the present invention. Note that the same members as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description of these members will be omitted.
[0048]
The composite material 30 according to the second embodiment has a structure in which a Ti or Ti alloy layer 12 and a Cu or Cu alloy layer 13 are formed into two layers on the surface (only the upper surface in FIG. 3) of a substrate 31 made of a stainless steel plate. The brazing layer 15 was formed by stacking.
[0049]
On the other hand, as shown in FIG. 9, the composite material 90 according to the fourth embodiment has a structure in which the Cu or Cu alloy layer 13 and the Ti or Ti The brazing layer 55 is formed by alternately stacking three layers with the alloy layer 12. As shown in FIG. 10, the composite material 100 according to the fourth embodiment includes a Cu or Cu alloy layer 13 and a Ti or Ti alloy layer 12 on the surface of a base material 31 (only the upper surface in FIG. 10). And a brazing layer 65 in which five layers are alternately stacked.
[0050]
In the

brazing composite materials

90 and 100 of the present embodiment shown in FIGS. 9 and 10, the brazing layers 55 and 65 are formed only on one surface (the upper surface in FIGS. 9 and 10) of the base material 31. However, brazing layers 55 and 65 may be formed on both surfaces (upper and lower surfaces in FIGS. 9 and 10) of the base material 31.
[0051]
Although the present embodiment has been described using the

composite materials

90 and 100 having a foil shape, the shape of the composite material is not particularly limited to the foil shape, and the modified example of FIG. 9 is shown in FIG. As shown, on the surface of the rod-shaped or wire-shaped base material 41, a brazing layer 55 formed by laminating the layer 13, the layer 12, and the layer 13 in this order from the inner layer side may be formed to form the brazing composite material 110. . As shown in FIG. 12, a modified example of FIG. 10 is formed by laminating

layers

13, 12, 13, 13, and 13 on the surface of a rod-shaped or wire-shaped base material 41 in order from the inner layer side. The brazing layer 65 may be formed to form the brazing composite material 120.
[0052]
In the composite material 90, 100 (or 110, 120) according to the fourth embodiment, the same operation and effect as those of the composite material 30 (or 40) according to the previous embodiment can be obtained. Further, in the composite material 90, 100 (or 110, 120) according to the present embodiment, the outermost layer of the layer directly in contact with the base material 31 (or 41) and the brazing layers 55, 65 is composed of the Ti or Ti alloy layer 12. Instead, the Cu or Cu alloy layer 13 can suppress the reaction between the base material 31 (or 41) made of stainless steel and Ti during brazing, and as a result, the brazed joint More reliable.
[0053]
The composite materials 10 to 120 according to the present embodiment are not limited to only heat exchangers exposed to a high-temperature and highly corrosive gas or liquid such as a cooler for EGR, and the like. It is also applicable to various uses such as a cooler for a reformer of a fuel cell and a fuel cell member. In particular, since the

composite materials

20, 40, 70, 80, 110, and 120 have a small diameter and good handleability, heat exchangers such as a cooler for EGR, a cooler for a reformer of a fuel cell, and a fuel. In addition to a battery member and the like, the present invention can be applied to an oil cooler, a radiator, a secondary battery member, and the like.
[0054]
As described above, the embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various other embodiments are also possible.
[0055]
【Example】
(Example 1)
A 0.12 mm-thick Cu strip and a 0.18 mm-thick Ti strip were clad by a rolling method to produce a composite material in which the composition of the entire brazing layer was Ti-57 (wt%) Cu. Thereafter, rolling was repeatedly performed on this composite material to produce a brazing composite material having a total brazing layer thickness of 70 μm (0.07 mm). This composite material is placed on a SUS304 (JIS standard) strip having a thickness of 0.6 mm, and heated in a vacuum furnace at 1200 ° C. in a vacuum atmosphere to melt the brazing layer, and the brazing properties Was evaluated.
[0056]
(Example 2)
It consists of SUS304 (JIS standard), and, on the surface of a stainless steel strip having a thickness of 2.5 mm, in order from the stainless steel strip side, a Cu strip having a thickness of 0.12 mm and a Ti strip having a thickness of 0.18 mm. Were clad by a rolling method to produce a composite material in which the composition of the entire brazing layer was Ti-57 (wt%) Cu. Thereafter, rolling was repeatedly performed on this composite material to produce a brazing composite material having a total brazing layer thickness of 70 μm (0.07 mm). This composite material was heated in a vacuum furnace at 1200 ° C. in a vacuum atmosphere to melt the brazing layer, and the brazing characteristics were evaluated.
[0057]
(Example 3)
Except that the thickness of the Cu strip is 0.2 mm, the thickness of the Ti strip is 0.17 mm, and the composition of the entire brazing layer is Ti-70 (wt%) Cu, the same as in Example 2 will be used. A composite material for brazing was prepared, and the brazing characteristics were evaluated.
[0058]
(Comparative Example 1)
A Cu foil having a thickness of 0.15 mm is directly placed on a SUS304 (JIS standard) strip having a thickness of 0.6 mm, and the Cu foil is heated in a tubular furnace at 1200 ° C. under a vacuum atmosphere. After melting, the brazing properties were evaluated.
[0059]
(Comparative Example 2)
A Ti material having a thickness of 0.15 mm was clad on a surface of a stainless steel material having a thickness of 2.5 mm and made of SUS304 (JIS standard) by a rolling method to produce a composite material. Thereafter, rolling was repeatedly performed on this composite material to produce a brazing composite material having a Ti layer thickness of 70 μm (0.07 mm). This composite material was heated in a vacuum furnace at 1200 ° C. in a vacuum atmosphere to melt the brazing layer, and the brazing characteristics were evaluated.
[0060]
(Comparative Example 3)
Except that the thickness of the Cu strip is 0.10 mm, the thickness of the Ti strip is 0.42 mm, and the composition of the entire brazing layer is Ti-32 (wt%) Cu, the same as in Example 2 will be used. A composite material for brazing was prepared, and the brazing characteristics were evaluated.
[0061]
(Comparative Example 4)
Except that the thickness of the Cu strip is 0.50 mm, the thickness of the Ti strip is 0.11 mm, and the composition of the entire brazing layer is Ti-90 (wt%) Cu, the same procedure as in Example 2 will be used. A composite material for brazing was prepared, and the brazing characteristics were evaluated.
[0062]
(Conventional example 1)
A SUS304 (JIS standard) strip having a thickness of 2.5 mm and a Cu strip having a thickness of 0.12 mm were clad by a rolling method to produce a composite material. Thereafter, rolling was repeatedly performed on this composite material to produce a brazing composite material having a Cu layer thickness of 70 μm (0.07 mm). This composite material was heated in a vacuum furnace at 1200 ° C. in a vacuum atmosphere to melt the brazing layer, and the brazing characteristics were evaluated.
[0063]
(Conventional example 2)
A kneaded material obtained by dissolving a commercially available powdered Ni brazing material with a synthetic resin binder was applied to the surface of the same stainless steel strip as in Example 2, to produce a brazing composite material. This composite material was heated in a vacuum furnace at 1200 ° C. in a vacuum atmosphere to melt the brazing layer, and the brazing characteristics were evaluated.
[0064]
For each of the composite materials of Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 4, and Conventional Examples 1 and 2, evaluation of brazing characteristics, specifically, the state of fillet formation (fluidity), presence or absence of corrosion (corrosion resistance) ), Brazing productivity evaluation (workability), and comprehensive evaluation of each characteristic. Table 1 shows the evaluation results of the brazing characteristics.
[0065]
Here, the evaluation of the flowability of the molten metal was performed by placing a stainless steel pipe made of SUS304 on the surface of the brazing layer of each composite material and heating it to 1200 ° C. for brazing. The evaluation was made based on the cross-sectional area.
[0066]
The corrosion resistance was evaluated by immersing each composite material after brazing in a corrosive solution containing chlorine ions, nitrate ions, and sulfate ions for 1000 hours to perform a corrosion test. The composite material was taken out of the solution, and the structure of the brazed portion was observed to check for the occurrence of corrosion.
[0067]
[Table 1]

[0068]
As shown in Table 1, the composite materials of Examples 1 to 3, which are the composite materials for brazing according to the present invention, have a brazing layer as a cladding layer of Cu and Ti, and have a Cu concentration occupying the entire brazing layer. Since the content was 35 to 87 wt%, the flowability of the composite materials of Examples 1 to 3, corrosion resistance, brazing productivity, and overall evaluation were all good. In particular, the composite materials of Examples 2 and 3, in which the base material and the brazing layer are integrated, are extremely favorable in terms of overall productivity since the brazing productivity is extremely good.
[0069]
On the other hand, the composite materials of Comparative Example 1 and Conventional Example 1 had good melt flowability and brazing productivity, but had sufficient corrosion resistance because the brazing layer was composed of Cu only. No corrosion was observed. As described above, the overall evaluation was poor.
[0070]
Although the composite material of Comparative Example 2 had good brazing productivity, the brazing layer was composed only of Ti, so that the brazing layer did not melt at a brazing temperature of 1200 ° C. and functioned as a brazing material. Did not. As described above, the overall evaluation was poor.
[0071]
Although the corrosion resistance and the brazing productivity of the composite material of Comparative Example 3 were both good, the Cu concentration in the entire brazing layer was 32 wt%, which was smaller than the limited range (35 to 87 wt%), and thus was 1200. At a brazing temperature of ° C., the flowability of the brazing layer was poor, and a sufficient joining state could not be obtained. As described above, the overall evaluation was poor.
[0072]
Although the composite material of Comparative Example 4 has good melt flowability and brazing productivity, the Cu concentration in the entire brazing layer is 90 wt%, which is larger than the limited range (35 to 87 wt%). Corrosion resistance was not enough and corrosion was observed. As described above, the overall evaluation was poor.
[0073]
Although the composite material of Conventional Example 2 had good melt flowability and corrosion resistance, the brazing material of the brazing layer was a powdered Ni brazing material and a binder was required to form the brazing layer. Poor productivity. As described above, the overall evaluation was poor.
[0074]
As described above, the composite materials of Examples 1 to 3, which are the brazing composite materials according to the present invention, are all excellent in the flowability of the molten metal, the corrosion resistance of the brazed joint, and the brazing productivity. It can be seen that the brazing composite material has excellent brazing characteristics and brazing joint reliability.
[0075]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) A brazing layer composed of a clad layer of a Ti or Ti alloy layer and a Cu or Cu alloy layer is formed, and the proportion of the Cu component in the entire brazing layer is 35 to 87 wt%. Thus, a brazing composite material having good brazing characteristics and good heat resistance and corrosion resistance of the brazed joint can be obtained.
(2) By brazing using the brazing composite material of (1), it is possible to obtain a brazed product in which the reliability of the brazed joint is good and the production cost is low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a brazing composite material according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a modification of FIG.
FIG. 3 is a sectional view of a second embodiment of the brazing composite material according to the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a modification of FIG. 3;
FIG. 5 is a sectional view of a third embodiment of the brazing composite material according to the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing a first modification of FIG. 5;
FIG. 7 is a sectional view showing a second modification of FIG. 5;
FIG. 8 is a sectional view showing a third modification of FIG. 5;
FIG. 9 is a sectional view of a third embodiment of the brazing composite material according to the present invention.
FIG. 10 is a sectional view showing a first modification of FIG. 9;
FIG. 11 is a sectional view showing a second modification of FIG. 9;
FIG. 12 is a sectional view showing a third modification of FIG. 9;
[Explanation of symbols]
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 Brazing

composite material

31, 41 Base material 12 Ti or Ti alloy layer 13 Cu or

Cu alloy layer

15, 55, 65 , 75, 85 Brazing layer 22 Ti or Ti alloy 73 Cu or Cu alloy

Claims

In a brazing composite material for brazing materials to be brazed, a brazing layer is formed by alternately laminating two or more layers of Ti or a Ti alloy layer and Cu or a Cu alloy layer alternately, and the brazing material is used. A brazing composite material characterized in that the proportion of Cu or Cu alloy in the entire brazing layer is formed at 35 to 87 wt%.

In a brazing composite material having a brazing layer formed on the surface of a substrate, brazing is performed by alternately stacking two or more layers of Ti or a Ti alloy layer and a Cu or Cu alloy layer on the surface of the substrate. A brazing composite material, wherein a layer is formed, and a ratio of Cu or a Cu alloy in the whole brazing layer is formed to 35 to 87 wt%.

The brazing composite material according to claim 1, wherein the brazing layer contains P in an amount of 0.02 to 10 wt%.

4. The brazing composite material according to claim 1, wherein said base material is formed of an alloy containing Fe as a main component.

5. The brazing composite according to claim 4, wherein the alloy containing Fe as a main component is stainless steel.

A brazed product using the brazing composite material, wherein the brazing composite material is joined using the brazing composite material according to any one of claims 1 to 5.