JP2005088071A - Composite material for brazing and brazed product using the same - Google Patents
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Abstract
Description
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。 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 fuel cell member and a brazing product using the same.
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。 Stainless steel-based clad materials are used as joining materials for automobile oil coolers. In this case, a Cu material having a function as a brazing material is clad on one side or both sides of a stainless steel plate as a base material.
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。 Further, as a brazing material for members made of stainless steel, Ni-base or Co-base alloy, various Ni brazing materials having excellent corrosion resistance at the brazed joint are defined by JIS standards.
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)。 Further, a powder obtained by adding 4 to 22 wt% of a metal powder selected from Ni, Cr, or Ni—Cr alloy to a powdered Ni brazing material as a Ni brazing material used for joining a heat exchanger. Ni brazing filler metal has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
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)。 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).
ところで、従来のろう材又はろう付け用複合材を、高温で、腐食性の高いガス又は液体に晒される熱交換器(燃料電池改質器用クーラや、排ガス再循環装置(以下、EGR(Exhaust Gas Recirculation)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。 By the way, a conventional brazing material or a brazing composite material is subjected to a heat exchanger (cooler for a fuel cell reformer, exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as EGR (Exhaust Gas)) exposed to a highly corrosive gas or liquid at high temperature. When used as a brazing filler metal for a recirculation)), there are the following problems.
(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。しかし、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。 (1) When the aforementioned stainless steel-based clad material is used as a joining material for an oil cooler for automobiles, there is no problem with respect to heat resistance and corrosion resistance. However, when this stainless steel-based clad material is used as a bonding material for an EGR cooler, the exhaust gas is circulated at a high temperature and highly corrosive in the EGR cooler. (Cu material) has a problem that heat resistance and corrosion resistance are not sufficient.
(2) 特許文献1記載の粉末Niろう材、及びJIS規格で規定された各種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なり、その結果、製造コストの上昇を招くという問題があった。 (2) Since the powder Ni brazing material described in Patent Document 1 and various Ni brazing materials specified in JIS standards are in the form of powder, the work of applying the powder Ni brazing material to each brazed joint is performed. I need it. That is, since much work is required for the brazing work, the productivity of the brazed product is remarkably lowered, resulting in an increase in manufacturing cost.
(3) 同じくJIS規格で規定されたアモルファスNiろう材は非常に脆いため、ろう材製造時及びろう付け製品の組立時の取り扱い(ハンドリング)が難しく、作業コストが高くなるという問題があった。 (3) Since the amorphous Ni brazing material similarly stipulated by the JIS standard is very fragile, handling (handling) at the time of brazing material manufacture and brazing product assembly is difficult, and there has been a problem that the work cost becomes high.
(4) 特許文献2記載の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であるものの、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。 (4) Although the self-brazing composite material described in Patent Document 2 is sufficient in heat resistance and corrosion resistance, the brazing material itself is not good in brazing and wettability during brazing. Since it is brittle, there has been a problem that the performance (strength and fatigue properties) of the product after brazing is greatly reduced.
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。 One object of the present invention created 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. .
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。 Another object of the present invention is to provide a brazed product in which the reliability of the brazed joint is good and the manufacturing cost is low.
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、被ろう付け部材同士をろう付けするものであって、Ni又はNi合金層とTi又はTi合金層とを重ねた複層構造のろう付け材で構成され、そのろう付け材に含まれるNi成分の重量W1と、Ni成分とTi成分の重量の総和W2との比W1/W2が0.60〜0.68のものである。 In order to achieve the above object, a brazing composite material according to the present invention brazes members to be brazed and has a multilayer structure in which a Ni or Ni alloy layer and a Ti or Ti alloy layer are stacked. A ratio W1 / W2 between the weight W1 of the Ni component contained in the brazing material and the total weight W2 of the Ni component and the Ti component is 0.60 to 0.68.
ここで、Ni又はNi合金層或いはTi又はTi合金層の少なくとも一方がPを含むことが好ましい。これによって、ろう付け材をろう付けする際の湯流れ性、及びろう付け接合部の耐酸化性を、更に向上させることができる。 Here, it is preferable that at least one of the Ni or Ni alloy layer or the Ti or Ti alloy layer contains P. Thereby, the hot water flow property when brazing the brazing material and the oxidation resistance of the brazed joint can be further improved.
また、Ni又はNi合金層或いはTi又はTi合金層の少なくとも一方が、Cu、Mn、Al、又はCrの内の少なくとも1種を含むことが好ましい。これによって、ろう付け材をろう付けする際の湯流れ性や、ろう付け接合部の耐食性を、更に向上させることができる。 Moreover, it is preferable that at least one of Ni or Ni alloy layer or Ti or Ti alloy layer contains at least one of Cu, Mn, Al, or Cr. Thereby, the hot-water flow property when brazing the brazing material and the corrosion resistance of the brazed joint can be further improved.
以上によれば、Ti又はTi合金層とNi又はNi合金層とを所定の重量割合でクラッドしたものでろう付け材を構成することで、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。 According to the above, the brazing material is formed by cladding the Ti or Ti alloy layer and the Ni or Ni alloy layer at a predetermined weight ratio, so that the brazing characteristics are good and the brazing joint A composite material for brazing having good heat resistance and corrosion resistance can be obtained.
本発明によれば、Ni−Ti系のろう付け材を比較的低い温度でろう付けすることができ、かつ、ろう付け接合部の信頼性も高いという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, it is possible to braze a Ni—Ti brazing material at a relatively low temperature, and exhibit an excellent effect that the reliability of the brazed joint is high.
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。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明者らは、ろう付け特性(ろう材の湯流れ性及びろう付け生産性など)が良好で、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好で、かつ、ろう付け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、Ni金属単体は融点が約1455℃と高いため、そのまま(単体)ではステンレス鋼材を接合するためのろう材として使用することが困難であったが、Ti又はTi合金と所定の重量割合でクラッドし、ろう付け時にこれらを合金化させ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。 The present inventors have good brazing characteristics (such as hot metal flowability and brazing productivity of the brazing material), good heat resistance and corrosion resistance of the brazed joint, and greatly reduce the brazing cost. Various studies were made on the composition of the brazing composite. As a result, conventionally, Ni metal alone has a high melting point of about 1455 ° C., and as such (single), it was difficult to use it as a brazing material for joining stainless steel materials. It was found that the melting point can be lowered by cladding at a weight ratio and alloying these at the time of brazing, and brazing at around 1200 ° C. is possible.
本発明の好適一実施の形態に係るろう付用複合材の断面図を図1に示す。 A cross-sectional view of a brazing composite material according to a preferred embodiment of the present invention is shown in FIG.
図1に示すように、本実施の形態に係るろう付用複合材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、薄板状の、Ti又はTi合金層12と、Ni又はNi合金層13とを2層に重ねてクラッドしたろう付け材15で構成したものである。
As shown in FIG. 1, a brazing
また、複合材10は、ろう付け材15に含まれるNi成分の重量W1と、Ni成分とTi成分の重量の総和W2との比(W1/W2)を0.60〜0.68に調整したものである。言い換えると、複合材10は、ろう付け材15全体の組成がNi−32〜40wt%Tiとなるように調整したものである。これらの調整は、層12,13の層厚の調整、層12,13の合金組成の調整などによってなされる。ここで、W1/W2が0.60未満だと、ろう付け材15の融点が上昇し、湯流れ性が悪化するためである。また、W1/W2が0.68を超えると、同じくろう付け材15の融点が高くなると共に、液相と固相とが共存する温度範囲が広くなり、湯流れ性が悪化するためである。
Moreover, the
層12又は層13の少なくとも一方がPを含有していてもよい。ろう付け材15に、Pを0.02〜10wt%、好ましくは0.02〜5.0wt%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。ここで、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、ろう付けを行う被ろう付け部材の種類によっては強度低下が生じるためである。
At least one of the
また、層12又は層13の少なくとも一方が、Cu、Mn、Al、又はCrの内の少なくとも1種を含有していてもよい。ろう付け材15にCu及び/又はMnを含有させることで、ろう付け材15の湯流れ性を更に向上させることができる。ここで、ろう付け材15中に含まれるCu濃度は0.2〜30wt%とされる。Cu濃度が0.2wt%未満だと、Cu添加の効果が十分に得られず、逆に30wt%を超えると、耐食性が低下するためである。一方、ろう付け材15にAl及び/又はCrを含有させることで、ろう付け接合部の耐食性、耐高温酸化性を更に向上させることができる。
Moreover, at least one of the
本実施の形態に係る複合材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。この最終製品を、接合を行う一組の被ろう付け部材(図示せず)間に配置し、加熱によるろう付け処理を施すことで、ろう付け製品が得られる。ろう付け製品としては、EGR用クーラ等の高温・高腐食性のガス又は液体に晒される熱交換器、燃料電池の改質器用クーラ、燃料電池部材、オイルクーラ、ラジエータ、二次電池部材などが挙げられる。
A composite material for brazing (final product) having a desired thickness is obtained by appropriately rolling the
本実施の形態においては、薄板状を呈した複合材10を用いて説明を行ったが、複合材の形状は薄板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、Ni又はNi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Ni又はNi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。
In the present embodiment, the description has been made using the
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。 Next, the operation of the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment will be described.
本実施の形態に係る複合材10(又は20)においては、ろう付け材15を、Ti又はTi合金層12(或いはTi又はTi合金22)と、Ni又はNi合金層13とで構成している。このため、ろう付けの際、Tiろう材中にNiろう材のNi成分が混入する(溶け込む)。これによって、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Ni又はNi合金を含むろう材の融点を下げることができ、複合材10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、高温で、腐食性の高い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、本実施の形態に係る複合材10(又は20)を使用することができる。延いては、ろう付け特性に優れ、かつ、優れた耐熱性及び耐食性を有するNi−Ti系ろう付け接合部を得ることができる。
In the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment, the
また、ろう付け材15のTi又はTi合金層12(或いはTi又はTi合金22)、Ni又はNi合金層13の内の少なくとも一方に、Al又はCrを含有させることで、ろう付け接合部の表面に、酸化アルミ又は酸化クロムからなる緻密な酸化膜が形成され、耐高温酸化性を著しく向上させることができる。その結果、高温(約600〜800℃)酸化に伴うろう付け接合部の接合強度の低下が生じにくくなり、ろう付け製品の接合部の信頼性が良好となる。
In addition, the surface of the brazed joint can be obtained by containing Al or Cr in at least one of the Ti or Ti alloy layer 12 (or Ti or Ti alloy 22) and the Ni or
また、ろう付け材15のTi又はTi合金層12(或いはTi又はTi合金22)、Ni又はNi合金層13の内の少なくとも一方に、Cu又はMnを含有させることで、ろう付け材15の粘性が低下する。その結果、ろう付け材15の湯流れ性が更に向上し、ろう付け特性が良好となる。
Further, by adding Cu or Mn to at least one of the Ti or Ti alloy layer 12 (or Ti or Ti alloy 22) and the Ni or
以上より、本実施の形態に係る複合材10(又は20)を用いてろう付けを行うことで、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、高温で、腐食性の高い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。 As described above, brazing joints having excellent heat resistance and corrosion resistance can be obtained by brazing using the composite material 10 (or 20) according to the present embodiment, and the gas is highly corrosive at high temperatures. Alternatively, it is optimal as a brazing material for brazed joints such as EGR coolers exposed to liquid.
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。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明の他の好適一実施の形態に係るろう付用複合材の断面図を図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。 FIG. 3 shows a cross-sectional view of a brazing composite material according to another preferred embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member similar to FIG. 1, and detailed description is abbreviate | omitted about these members.
前実施の形態に係る複合材10は、薄板状の、Ti又はTi合金層12と、Ni又はNi合金層13とを2層に重ねてなるろう付け材15で構成されるものであった。
The
これに対して、図3に示すように、本実施の形態に係る複合材30は、薄板状の、Ti又はTi合金層12とNi又はNi合金層33a,33bとを、層33a、層12、層33bと交互に3層に重ねたろう付け材35で構成されるものである。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
本実施の形態に係る複合材30においても、前実施の形態に係る複合材10と同様の作用効果が得られる。
Also in the
本実施の形態においては、3層構造のろう付け材35について説明を行ったが、これに限定するものではなく、図3の第1変形例を図4に示すように、薄板状の、Ti又はTi合金層12,12とNi又はNi合金層43a〜43cとを、層43a、層12、層43b、層12、層43cと交互に5層に重ねたろう付け材45であってもよい。また、4層構造又は6層以上の構造のろう付け材であってもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、薄板状を呈した複合材30を用いて説明を行ったが、複合材の形状は薄板状に特に限定するものではなく、図3の第2変形例を図5に示すように、棒状又はワイヤ状のNi又はNi合金53aの表面に、内層側がTi又はTi合金層12、外層側がNi又はNi合金層53bからなるろう付け層55を形成し、ろう付け用複合材50としてもよい。また、図3の第3変形例を図6に示すように、棒状又はワイヤ状のNi又はNi合金63aの表面に、内層側から順に層12、層63b、層12、層63c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60としてもよい。
Further, in the present embodiment, the description has been made using the
また、本実施の形態においては、層33a,33bの材質(組成)が同じ場合について説明を行ったが、これに限定するものではなく、各層ごとに材質(組成)を異ならせてもよい。
In this embodiment, the case where the materials (composition) of the
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。 As mentioned above, it cannot be overemphasized that embodiment of this invention is not limited to embodiment mentioned above, and various things are assumed in addition.
次に、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明するが、本発明の実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。 Next, embodiments of the present invention will be described based on examples, but the embodiments of the present invention are not limited to these examples.
(実施例1)
厚さ0.45mmのNi条材、厚さ1.0mmのTi条材、および厚さ0.45mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/Ni、ろう付け材全体の組成がNi−36Ti(wt%;W1/W2=0.64)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、ろう付け材全体の厚さが70μm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)条材の上に配置してNi/Ti/Ni/SUSという構造とし、1200℃の管状炉内で加熱を行って、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Example 1)
A Ni strip with a thickness of 0.45 mm, a Ti strip with a thickness of 1.0 mm, and a Ni strip with a thickness of 0.45 mm are clad by a rolling method, and the laminated structure is Ni / Ti / Ni, the entire brazing material A composite material having a composition of Ni-36Ti (wt%; W1 / W2 = 0.64) was produced. Thereafter, the composite material was repeatedly rolled to produce a brazing composite material having a total brazing material thickness of 70 μm. This composite material is placed on a SUS304 (JIS standard) strip having a thickness of 0.6 mm to form a structure of Ni / Ti / Ni / SUS and heated in a tubular furnace at 1200 ° C. for brazing. The properties of the composite materials were evaluated.
(実施例2)
各Ni条材の厚さが0.38mm、ろう付け材全体の組成がNi−40Ti(wt%;W1/W2=0.60)である以外は、実施例1と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Example 2)
For brazing, in the same manner as in Example 1, except that the thickness of each Ni strip is 0.38 mm and the composition of the entire brazing material is Ni-40Ti (wt%; W1 / W2 = 0.60). The properties of the composite were evaluated.
(比較例1)
厚さ0.5mmのNi条材に対して圧延を繰り返し行い、ろう付け材全体がNiからなり、厚さが70μmのろう付け材を作製した。このろう付け材を、厚さが0.6mmのSUS304(JIS規格)条材の上に配置してNi/SUSという構造とし、1200℃の管状炉内で加熱を行って、ろう付け材の特性を評価した。
(Comparative Example 1)
Rolling was repeatedly performed on a Ni strip having a thickness of 0.5 mm, and the brazing material was entirely made of Ni and a brazing material having a thickness of 70 μm was produced. This brazing material is placed on a SUS304 (JIS standard) strip with a thickness of 0.6 mm to form a structure of Ni / SUS, and heated in a tubular furnace at 1200 ° C., and the characteristics of the brazing material Evaluated.
(比較例2)
各Ni条材の厚さが0.59mm、ろう付け材全体の組成がNi−30Ti(wt%;W1/W2=0.70)である以外は、実施例1と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Comparative Example 2)
For brazing, in the same manner as in Example 1, except that the thickness of each Ni strip was 0.59 mm and the composition of the entire brazing material was Ni-30Ti (wt%; W1 / W2 = 0.70). The properties of the composite were evaluated.
(比較例3)
各Ni条材の厚さが0.35mm、ろう付け材全体の組成がNi−42Ti(wt%;W1/W2=0.58)である以外は、実施例1と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Comparative Example 3)
For brazing, in the same manner as in Example 1, except that the thickness of each Ni strip was 0.35 mm and the composition of the entire brazing material was Ni-42Ti (wt%; W1 / W2 = 0.58). The properties of the composite were evaluated.
(比較例4)
各Ni条材の厚さが0.32mm、ろう付け材全体の組成がNi−44Ti(wt%;W1/W2=0.56)である以外は、実施例1と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Comparative Example 4)
For brazing, as in Example 1, except that the thickness of each Ni strip is 0.32 mm and the composition of the entire brazing material is Ni-44Ti (wt%; W1 / W2 = 0.56). The properties of the composite were evaluated.
(従来例1)
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、Cu条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がCu/SUS、ろう付け層全体がCuからな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、1120℃の管状炉内で加熱を行って、ろう付け用複合材の特性を評価した。
(Conventional example 1)
A composite material made of SUS304 (JIS standard), clad with a copper strip on the surface of a stainless steel strip with a thickness of 2.5 mm by a rolling method, a laminated structure of Cu / SUS, and the entire brazing layer made of Cu. Produced. Thereafter, the composite material was repeatedly rolled 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 tubular furnace at 1120 ° C. to evaluate the characteristics of the brazing composite material.
(従来例2)
比較例1と同じステンレス鋼条材の表面に、市販の粉末Niろう材(組成:Ni−19Cr−10Si(wt%))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。その後は比較例1と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。ろう付け温度は1180℃とした。
(Conventional example 2)
A composite material for brazing was applied to the surface of the same stainless steel strip as in Comparative Example 1 by applying a kneaded material prepared by dissolving a commercially available powdered Ni brazing material (composition: Ni-19Cr-10Si (wt%)) with a synthetic resin binder. Was made. Thereafter, the characteristics of the brazing composite material were evaluated in the same manner as in Comparative Example 1. The brazing temperature was 1180 ° C.
実施例1,2、比較例1〜4、及び従来例1,2の各複合材及びろう付け材について、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)、及びこれらの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。評価は、極めて良好なものを◎、良好なものを○、不足しているもの(不十分なもの)を△、不良なものを×とした。 About each composite material and brazing material of Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 4, and Conventional Examples 1 and 2, evaluation of characteristics, specifically, fillet formation state (hot water flowability), presence or absence of corrosion occurrence (Corrosion resistance), brazing productivity evaluation (workability), and comprehensive evaluation of these characteristics. The evaluation results of the brazing characteristics are shown in Table 1. The evaluation was evaluated as 極 め て for very good, ◯ for good, △ for insufficient (insufficient), and × for poor.
ここで、湯流れ性の評価は、各複合材のろう付け材又は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。 Here, the evaluation of the molten metal flowability is performed by placing a stainless steel pipe made of SUS304 on the surface of the brazing material or brazing layer of each composite material, and brazing the brazed portion when heated to 1200 ° C. Evaluation was performed by the shape and the cross-sectional area of the fillet.
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、硫酸イオンを含む腐食性溶液中に1000h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。また、腐食試験後の溶液を分析し、ろう材からの溶出物の定量比較を行い、腐食の程度を判断した。 Corrosion resistance is evaluated by immersing each composite material after brazing in a corrosive solution containing chlorine ions, nitrate ions and sulfate ions for 1000 hours, and then performing a corrosion test. This was done by examining the structure of the brazed part and examining the occurrence of corrosion. In addition, the solution after the corrosion test was analyzed, and the amount of the eluate from the brazing material was quantitatively compared to determine the degree of corrosion.
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1,2の複合材は、ろう付け材をTi層とNi層とのクラッド層とし、かつ、ろう付け材の組成をNi-32〜40wt%Ti(W1/W2=0.60〜0.68)に調整しているため、ろう付け時においてNiの融点を低下させることができ、約1200℃でのろう付けが可能であった。その結果、実施例1,2の複合材は、いずれも湯流れ性が極めて良好であった。また、実施例1,2の複合材は、いずれも腐食の発生が無く、ろう付け生産性が良好であり、総合評価はいずれも極めて良好であった。 As shown in Table 1, in the composite materials of Examples 1 and 2 which are the composite materials for brazing according to the present invention, the brazing material is a clad layer of a Ti layer and a Ni layer, and the composition of the brazing material Was adjusted to Ni-32 to 40 wt% Ti (W1 / W2 = 0.60 to 0.68), so the melting point of Ni could be lowered during brazing, and brazing at about 1200 ° C. was possible. . As a result, the composite materials of Examples 1 and 2 had extremely good hot water flowability. In addition, the composite materials of Examples 1 and 2 had no corrosion, good brazing productivity, and overall evaluation was extremely good.
これに対して、比較例1のろう付け材は、ろう付け生産性は良好であったものの、ろう付け材がNi単体で構成されていることから、1200℃のろう付け温度ではろう付け材が溶融せず、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。 In contrast, the brazing material of Comparative Example 1 had good brazing productivity, but the brazing material was composed of Ni alone, so that the brazing material was at a brazing temperature of 1200 ° C. It did not melt and did not function as a brazing material. From the above, the overall evaluation was poor.
比較例2の複合材は、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も良好であったが、ろう付け材中のNiの割合が多すぎる(Ni-30wt%Ti(W1/W2=0.70))ため、ろう付け材の融点が高かった。このため、湯流れ性が良好でなく(不良)、その結果、総合評価は不良であった。 The composite material of Comparative Example 2 had no corrosion and good brazing productivity, but the Ni content in the brazing material was too high (Ni-30wt% Ti (W1 / W2 = 0.70)). Therefore, the melting point of the brazing material was high. For this reason, the hot water flowability was not good (bad), and as a result, the overall evaluation was bad.
比較例3の複合材は、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も良好であったが、ろう付け材中のNiの割合が少なすぎる(Ni-42wt%Ti(W1/W2=0.58))ため、ろう付け材の融点自体は比較的低いものの、固相と液相とが共存する温度範囲が広かった。よって、ろうの湯流れ性が十分ではなく(不十分)、その結果、総合評価は不十分であった。 The composite material of Comparative Example 3 had no corrosion and good brazing productivity, but the Ni content in the brazing material was too small (Ni-42 wt% Ti (W1 / W2 = 0.58)). Therefore, although the melting point itself of the brazing material is relatively low, the temperature range in which the solid phase and the liquid phase coexist is wide. Therefore, the flowability of the brazing water is not sufficient (insufficient), and as a result, the overall evaluation is insufficient.
比較例4の複合材は、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も良好であったが、ろう付け材中のNiの割合が、比較例3よりも更に少ない(Ni-44wt%Ti(W1/W2=0.56))ため、ろう付け材の融点が高いと共に、固相と液相とが共存する温度範囲が広かった。よって、ろうの湯流れ性が良好でなく(不良)、その結果、総合評価は不良であった。 The composite material of Comparative Example 4 had no corrosion and good brazing productivity, but the Ni content in the brazing material was even smaller than that of Comparative Example 3 (Ni-44 wt% Ti (W1 Therefore, the melting point of the brazing material was high and the temperature range where the solid phase and the liquid phase coexisted was wide. Therefore, the flowability of the brazing water was not good (bad), and as a result, the overall evaluation was bad.
従来例1の複合材は、湯流れ性及びろう付け生産性は極めて良好であったものの、ろう付け層がCu単体で構成されるため耐食性が良好でなく、腐食が発生した。その結果、総合評価は不良であった。 Although the composite material of Conventional Example 1 had very good hot metal flow and brazing productivity, the brazing layer was composed of Cu alone, so that the corrosion resistance was not good and corrosion occurred. As a result, the overall evaluation was poor.
従来例2の複合材は、湯流れ性は極めて良好であり、腐食の発生はなかったものの、ろう付け層のろう材が粉末Niろう材であるため、ろう付け層の形成にバインダを必要とし、ろう付け生産性が悪かった。その結果、総合評価は不良であった。 The composite material of Conventional Example 2 has extremely good hot-water flow properties, and no corrosion occurred. However, since the brazing material of the brazing layer is a powder Ni brazing material, a binder is required to form the brazing layer. The brazing productivity was bad. As a result, the overall evaluation was poor.
以上、本発明に係るろう付け用複合材である実施例1,2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。 As mentioned above, since the composite material of Examples 1 and 2 which is a composite material for brazing according to the present invention is good in brazing metal flowability, corrosion resistance of the brazed joint, and brazing productivity, It can be seen that the composite material for brazing is excellent in brazing characteristics and reliability of the brazed joint.
本発明の好適一実施の形態に係る複合材は、EGR用クーラなどの高温で、腐食性の高い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、棒状又はワイヤ状の複合材(図2,図5,図6参照)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。 The composite material according to a preferred embodiment of the present invention is not limited to a heat exchanger that is exposed to a highly corrosive gas or liquid at a high temperature such as an EGR cooler. For example, the present invention can be applied to various uses such as a fuel cell reformer cooler and a fuel cell member. In particular, a rod-like or wire-like composite material (see FIGS. 2, 5, and 6) has a small diameter size and good handleability, so that it can be used for EGR coolers, fuel cell reformer coolers, and the like. In addition to heat exchangers and fuel cell members, the present invention can also be applied to oil coolers, radiators, secondary battery members, and the like.
10 ろう付け用複合材
12 Ti又はTi合金層
13 Ni又はNi合金層
15 ろう付け材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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.
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