JP2005238307A

JP2005238307A - ろう付け用複合材及びその製造方法並びにろう付け製品

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Publication number: JP2005238307A
Application number: JP2004054371A
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: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP4239853B2

Abstract

【課題】プレス成形性が良好で、基材食われが発生するおそれが殆どないろう付け用複合材及びその製造方法並びにろう付け製品を提供するものである。
【解決手段】本発明に係るろう付け用複合材１０は、被ろう付け部材とろう付けされるものであり、基材１１の表面に、基材１１側からＮｉ又はＮｉ合金層１２、Ｔｉ又はＴｉ合金層１３、Ｆｅ又はＦｅ合金層１４の順に積層されたろう付け層１５を一体的に設けて複合材を形成し、その複合材に熱処理を施し、伸びを35％以上に形成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ろう付け用複合材及びその製造方法並びにろう付け製品に係り、特に、熱交換器や燃料電池用部材などの被ろう付け部材をろう付けするろう付け用複合材に関するものである。

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。

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。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）。

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、すなわち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）。

特開２０００−１０７８８３号公報特開平７−２９９５９２号公報

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。

(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。

(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。また、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) 特許文献２記載の自己ろう付け性複合材、すなわちNi-Ti複合材は、ろう付け接合時に、基材成分がろう材中へ溶け込む（拡散する）という、所謂、“基材食われ”が発生する場合がある。この場合、ろう材が基材を大幅に侵食して、基材の薄肉化が生じてしまう。その結果、ろう付け接合部の強度が低下するという問題があった。

(4) ろう付け用複合材を用いて熱交換器などのろう付け製品を形成する際、ろう付け処理に先立ってろう付け用複合材にプレス成形を行い、半製品（ろう付け製品の構成部材）を作製する場合がある。この時、ろう付け用複合材の伸びが小さいと、プレス成形時に材料（ろう付け用複合材）の破断が生じたり、プレス加工部において極端な薄肉化が生じるという問題があった。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、プレス成形性が良好で、基材食われが発生するおそれが殆どないろう付け用複合材及びその製造方法並びにろう付け製品を提供することにある。

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、基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材において、ろう付け処理前の上記複合材に熱処理を施し、伸びを35％以上に形成したものである。

また、本発明に係るろう付け用複合材は、基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材において、上記基材の表面に、基材側からＮｉ又はＮｉ合金層、Ｔｉ又はＴｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層の順に積層されたろう付け層を一体的に設けて複合材を形成し、その複合材に熱処理を施し、伸びを35％以上に形成したものである。

さらに、本発明に係るろう付け用複合材は、基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材において、上記基材の表面に、基材側からＮｉ又はＮｉ合金層、Ｔｉ又はＴｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層、Ｎｉ又はＮｉ合金層の順に積層されたろう付け層を一体的に設けて複合材を形成し、その複合材に熱処理を施し、伸びを35％以上に形成したものである。

ここで、ろう付け層全体に占めるＦｅの割合は6〜50ｗｔ％であることが好ましい。

Ｆｅ又はＦｅ合金層は、少なくともＮｉ成分又はＣｒ成分のいずれか一方を含んでいてもよい。また、Ｆｅ又はＦｅ合金層はＦｅ−Ｎｉ合金で構成してもよい。さらに、Ｆｅ又はＦｅ合金層はステンレス鋼で構成してもよい。

ろう付け層全体に占めるＰの割合が0.02〜10ｗｔ％であることが好ましい。

基材は、Ｆｅを主成分とする合金で構成することが好ましい。また、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。

一方、本発明に係るろう付け用複合材の製造方法は、基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材の製造方法において、上記複合材の伸びが35％以上となるように、複合材に熱処理を施すものである。

また、本発明に係るろう付け用複合材の製造方法は、基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材の製造方法において、上記基材の表面に、基材側からＮｉ又はＮｉ合金層、Ｔｉ又はＴｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層の順に積層されたろう付け層を一体的に設けて複合材を形成し、その複合材の伸びが35％以上となるように、複合材に熱処理を施すものである。

さらに、本発明に係るろう付け用複合材の製造方法は、基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材の製造方法において、上記基材の表面に、基材側からＮｉ又はＮｉ合金層、Ｔｉ又はＴｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層、Ｎｉ又はＮｉ合金層の順に積層されたろう付け層を一体的に設けて複合材を形成し、その複合材の伸びが35％以上となるように、複合材に熱処理を施すものである。

他方、本発明に係るろう付け製品は、前述したろう付け用複合材と被ろう付け部材とをろう付け接合したものである。

本発明によれば、プレス成形性が良好なろう付け用複合材を得ることができるという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

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。

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、被ろう付け部材とろう付けされるものであって、基材１１の表面（図１中では上面のみ）にろう付け層１５を一体的に設けてなる複合材に熱処理を施し、伸びを35％以上に形成したものである。この熱処理を施し、伸びを35％以上に形成した複合材に適宜、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）１０が得られる。ここで言う基材１１の表面は、外部に露出する全ての面を示している。

ろう付け層１５は、基材１１側からＮｉ又はＮｉ合金層１２、Ｔｉ又はＴｉ合金層１３、Ｆｅ又はＦｅ合金層１４の順に積層し、クラッドしたものである。

基材１１は、後述するろう付け製品を構成する構成部材（被ろう付け部材）と同一又はほぼ同一の材料で構成される。例えば、基材１１の構成材としては、Ｆｅを主成分とするＦｅ基合金が好ましく、より好ましくはステンレス鋼、特に好ましくはオーステナイト系ステンレス鋼が挙げられる。

ろう付け用複合材１０におけるろう付け層１５全体に占めるＦｅの割合は6〜50ｗｔ％、好ましくは10〜35ｗｔ％に調整される。言い換えると、ろう付け用複合材１０は、ろう付け層１５全体の組成がNi-Ti-6〜50wt％Feとなるように調整したものである。これらの調整は、層１２，１３，１４の各層厚の調整、層１２，１３，１４の各合金組成の調整などによってなされる。ここで、Ｆｅの含有量（濃度）を6〜50ｗｔ％と限定したのは、Ｆｅの割合が6ｗｔ％未満だと、基材１１からＦｅ成分が溶出するのを十分に抑制することができないためである。また、Ｆｅの割合が50ｗｔ％を超えると、ろう材の湯流れ性が悪化するためである。

Ｆｅ又はＦｅ合金層１４が、少なくともＮｉ成分又はＣｒ成分のいずれか一方を含んでいてもよい。ここで、Ｆｅ又はＦｅ合金層１４にＮｉを含有させることで、ろう付け処理時においてろう材の溶融反応が促進され、ろう材の湯流れ性を更に向上させることができる。一方、Ｆｅ又はＦｅ合金層１４に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。

また、Ｆｅ又はＦｅ合金層１４は、Fe-Ni合金、好ましくはインバー（登録商標）や、ステンレス鋼で構成してもよい。

ろう付け層１５は、ろう付け層１５全体において、0.02〜10.0ｗｔ％、好ましくは0.02〜5.0ｗｔ％の割合でＰを含有していてもよい。これによって、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10.0ｗｔ％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。

複合材に対してなされる熱処理は、ろう付用複合材１０の伸びが35％以上となるようにすべく、ろう付け層１５の層構造、各層の組成及び層厚に応じて、加熱温度、加熱時間が適宜調整される。この熱処理によって、本実施の形態に係るろう付け用複合材１０が得られる。

このようにして得られたろう付け用複合材１０に適宜プレス加工を施して所望の形状の半製品に形成した後、その半製品と接合を行う被ろう付け部材（図示せず）とを組み合わせ、ろう付け接合を行う部分（ろう付け接合部）を接触させる。その後、ろう付け接合部をメインにして、これらの組み合わせ部材に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。あるいは、被ろう付け部材として、ろう付け用複合材１０を用いてもよい。例えば、本実施の形態に係るろう付け用複合材１０を複数個用意し、各複合材１０に適宜プレス加工を施してそれぞれ所望の形状の半製品に形成した後、それらの半製品を組み合わせ、ろう付け接合部を接触させる。その後、これらの組み合わせ部材に加熱によるろう付け処理を施すことで、ろう付け製品を得るようにしてもよい。

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。

本実施の形態においては、基材１１の片面（図１中では上面）のみにろう付け層１５を設けたろう付け用複合材１０について説明を行ったが、これに特に限定するものではない。例えば、ろう付け層１５が基材１１の両面（図１中では上・下面）に設けられたろう付け用複合材であってもよい。

また、本実施の形態においては、箔状を呈したろう付け用複合材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い。例えば、図１の変形例を図３に示すように、棒状又はワイヤ状の基材３１の表面に、基材３１側からＮｉ又はＮｉ合金層１２、Ｔｉ又はＴｉ合金層１３、Ｆｅ又はＦｅ合金層１４の順に積層してなるろう付け層１５を一体的に設け、ろう付け用複合材３０としてもよい。この場合、基材３１としては、基材１１と同じ材料が適用される。また、各層１２，１３，１４の形成は、メッキ法、押出法、造管法などによってなされる。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係るろう付け用複合材１０にプレス加工を施し、半製品を作製する。

ここで、ろう付け用複合材１０は、その伸びが３５％以上になるように熱処理を施している。この熱処理によって、ろう付け用複合材１０の基材１１が十分に焼鈍され、十分な伸び、例えば３５％以上という伸びが得られるようになる。

その結果、ろう付け用複合材１０のプレス成形性（加工性）が良好となり、プレス加工後に、半製品の基材にクラックが発生したり、大きな反りが生じたりすることはない。よって、所望の形状の半製品を、歩留りよく、かつ、精度よく製造することができる。また、この熱処理によって、ろう付け層１５の最外層に位置するＦｅ又はＦｅ合金層１４のＦｅ成分が、優先的に徐々に溶け出し、ろう材中（Ｔｉ又はＴｉ合金層１３、Ｎｉ又はＮｉ合金層１２）に拡散される。このＦｅ成分の拡散によって、Ｆｅ成分がろう付け層１５全体に均一（又はほぼ均一）に分布される。このため、基材のＦｅ成分がろう材中に溶出するのを防止することができる。

次に、この半製品と被ろう付け部材（図示せず）とを組み合わせ、ろう付け接合部を接触させる。その後、これらの組み合わせ部材に、加熱によるろう付け処理を施すことで、ろう付け接合部においてろう付け層１５（ろう材）の溶融反応が生じる。

このろう付け処理により、ろう材が溶融される。ここで、ろう付け処理に先立って行う熱処理により、Ｆｅ成分がろう材全体に均一（又はほぼ均一）に拡散される。つまり、ろう材においては、単体では高融点であるＮｉやＴｉがＦｅと合金化される。この合金化によって、ろう材の融点が低下し、1200℃近傍の温度でろう材を溶融させることができる。

また、Ｆｅ成分の拡散により、基材１１に隣接する部分のろう材においても、Ｆｅ成分が存在している。このため、ろう付け処理の際に、基材１１のＦｅ成分がろう材中に溶け込んだとしても、ろう材中におけるＦｅ濃度はすぐに飽和してしまう。よって、基材１１のＦｅ成分のろう材中への溶け込みが抑制されるため、“基材食われ”の発生を大幅に低減することができる。また、ろう材中のＦｅ濃度は、ろう材の湯流れ性を阻害しないように6〜50ｗｔ％に調整していることから、ろう材の湯流れ性が良好となる。その結果、ろう付け後に基材１１、特にろう付け接合部の強度低下が生じることはなく、また、基材１１に侵食が生じるおそれもない。

このように、本実施の形態に係るろう付け用複合材１０と被ろう付け部材（ステンレス鋼板）とをろう付け接合することで、ろう付け接合部における“基材食われ”が少ないろう付け製品を、工業的に安定して製造することができる。このろう付け製品は、ろう付け前と比較して基材１１の強度低下がほとんどなく、また、基材１１に侵食がほとんど生じておらず、高い信頼性を有する。

また、本実施の形態に係るろう付け用複合材１０（図１参照）のように、ろう材と基材１１とを一体的に設けたものを用いることで、基材１１と被ろう付け部材とのろう付け接合部にろう材を配置する作業が不要となる。このため、良好なろう付け生産性で、ろう付け製品を得ることができる。

さらに、本実施の形態に係るろう付け用複合材１０の製造方法は、ろう付け処理に先立ってプレス成形を行い、半製品の作製を行うろう付け用複合材に対して全て適用可能である。特に、本実施の形態の製造方法は、Ｎｉ又はＮｉ合金、Ｔｉ又はＴｉ合金、及びＦｅ又はＦｅ合金で構成されるろう材（ろう付け層）と、Ｆｅ基合金で構成される基材とを一体的に設けてなり、ろう材中への基材のＦｅ成分の溶け込みを抑制したろう付け用複合材に対して好適である。

次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

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２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。

前実施の形態に係るろう付用複合材１０のろう付け層１５は、箔状の、Ｔｉ又はＴｉ合金層１２、Ｎｉ又はＮｉ合金層１３、Ｆｅ又はＦｅ合金層１４の３層で構成されるものであった。

本実施の形態に係るろう付用複合材２０の基本的な構成は、図２に示すように、前実施の形態に係るろう付用複合材１０と同じであり、ろう付け層の層構造が異なる点で相違している。具体的には、ろう付け層２５は、基材１１側からＮｉ又はＮｉ合金層１２、Ｔｉ又はＴｉ合金層１３、Ｆｅ又はＦｅ合金層１４、Ｎｉ又はＮｉ合金層１２の順に積層し、クラッドしたものである。

本実施の形態に係るろう付用複合材２０においても、前実施の形態に係るろう付用複合材１０と同様の作用効果が得られる。

また、本実施の形態に係るろう付用複合材２０は、ろう付け層２５の最外層、すなわちＦｅ又はＦｅ合金層１４の上面にＮｉ又はＮｉ合金層１２を有している。このため、ろう付け処理に先立って行う熱処理により、Ｆｅ又はＦｅ合金層１４のＦｅ成分がろう材全体に均一（又はほぼ均一）に拡散すると共に、Ｎｉ又はＮｉ合金層１２のＮｉ成分が主としてＦｅ又はＦｅ合金層１４に均一（又はほぼ均一）に拡散される。これによって、ろう材におけるＦｅ又はＦｅ合金層１４とＮｉ又はＮｉ合金層１２との合金化が促進されることから、ろう材の湯流れ性を更に向上させることができる。

本実施の形態においては、箔状を呈したろう付け用複合材２０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い。例えば、図２の変形例を図４に示すように、棒状又はワイヤ状の基材３１の表面に、基材３１側からＮｉ又はＮｉ合金層１２、Ｔｉ又はＴｉ合金層１３、Ｆｅ又はＦｅ合金層１４、Ｎｉ又はＮｉ合金層１２の順に積層してなるろう付け層２５を一体的に設け、ろう付け用複合材４０としてもよい。

以上、本発明は、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。

次に、本発明について、実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１１）
基材である厚さ5.0ｍｍのステンレス鋼条材（SUS304条材）の表面に、順に、厚さ0.21ｍｍのＮｉ条材、厚さ0.25ｍｍのＴｉ条材、厚さ0.10ｍｍのＦｅ条材を積層し、圧延法によりクラッドして複合材を作製した。ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度は20ｗｔ％とした。更に圧延を繰り返し、三層構造（Fe/Ti/Ni/SUS）のろう付け層の合計厚さを30μｍとした。

この複合材に940℃×3分間の加熱処理を施してろう付け用複合材を作製し、プレス試験用の試料（試料１）とした。

（実施例１２）
実施例１１と同じ複合材に、940℃×5分間の加熱処理を施してろう付け用複合材を作製し、プレス試験用の試料（試料２）とした。

（比較例１１）
実施例１１と同じ複合材に、900℃×5分間の加熱処理を施してろう付け用複合材を作製し、プレス試験用の試料（試料３）とした。

（比較例１２）
実施例１１と同じ複合材に、900℃×2分間の加熱処理を施してろう付け用複合材を作製し、プレス試験用の試料（試料４）とした。

（従来例１１）
基材である厚さ0.25ｍｍのステンレス鋼条材（SUS304条材）の表面に、市販の粉末Ｎｉろう材（Ni-19wt％Cr-10wt％Si）を合成樹脂バインダで溶いたものを塗布してろう付け用複合材を作製し、プレス試験用の試料（試料５）とした。

実施例１１，１２、比較例１１，１２、及び従来例１１の各試料について、それらの積層構造、ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度（ｗｔ％）を表１に示す。また、各試料のプレス加工試験の結果も併せて表１に示す。

プレス加工試験は、各試料を一対の金型（雄型と雌型）でプレス加工した際の、ろう付け用複合材の伸び（％）、基材のクラック発生の有無、ろう付け用複合材の反り具合いをそれぞれ評価し、それらを基にして加工性評価を行った。加工性評価は、良好なものを○、不十分なものを△、不良なものを×とした。

表１に示すように、実施例１１，１２の各ろう付け用複合材は、伸びがそれぞれ３６％、４０％であり、規定範囲（３５％以上）を満足していた。このため、実施例１，２の各ろう付け用複合材においては、基材にクラックの発生がなく、また、反りは小さかった。よって、実施例１１，１２の各ろう付け用複合材は、加工性が良好であった。

これに対して、比較例１１，１２の各ろう付け用複合材は、伸びがそれぞれ３４％、３２％であり、規定範囲未満であった。このため、比較例１１のろう付け用複合材においては、基材にクラックが発生し、また、反りも大きかった。よって、比較例１１のろう付け用複合材は、加工性が不十分であった。また、比較例１２のろう付け用複合材においては、プレス加工中に試料が破断してしまい、所望形状に成形することができなかった。よって、比較例１２のろう付け用複合材は、加工性が不良であった。

また、従来例１１のろう付け用複合材は、プレス加工の際に、基材から粉末Ｎｉろう材が剥がれ落ちるため、プレス加工自体を行うことができなかった。

以上、本発明の好適一実施の形態に係るろう付け用複合材である実施例１１，１２の各複合材は、いずれもプレス加工後に基材にクラックが発生せず、反りも小さいことから、プレス加工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。

（実施例２１）
基材である厚さ8.0ｍｍのステンレス鋼条材（SUS304条材）の表面に、順に、厚さ0.82ｍｍのＮｉ条材、厚さ1.00ｍｍのＴｉ条材、厚さ0.13ｍｍのＦｅ条材を積層し、圧延法によりクラッドして複合材を作製した。ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度は8ｗｔ％とした。更に圧延を繰り返し、三層構造（Fe/Ti/Ni/SUS）のろう付け層の合計厚さを30μｍとした。

この複合材に1200℃に調整した管状炉で加熱処理を施してろう付け特性を評価した。

（実施例２２）
実施例２１と同じステンレス鋼条材の表面に、順に、厚さ0.42ｍｍのＮｉ条材、厚さ0.50ｍｍのＴｉ条材、厚さ0.19ｍｍのＦｅ条材を積層し、圧延法によりクラッドして複合材を作製した。ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度は20ｗｔ％とした。その後は実施例２１と同様にして、複合材のろう付け特性を評価した。

（実施例２３）
実施例２１と同じステンレス鋼条材の表面に、順に、厚さ0.41ｍｍのＮｉ条材、厚さ0.50ｍｍのＴｉ条材、厚さ0.62ｍｍのＦｅ条材を積層し、圧延法によりクラッドして複合材を作製した。ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度は45ｗｔ％とした。その後は実施例２１と同様にして、複合材のろう付け特性を評価した。

（実施例２４）
実施例２１と同じステンレス鋼条材の表面に、順に、厚さ0.33ｍｍのＮｉ条材、厚さ0.50ｍｍのＴｉ条材、厚さ0.29ｍｍのインバー（登録商標）条材を積層し、圧延法によりクラッドして複合材を作製した。ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度は20ｗｔ％とした。その後は実施例２１と同様にして、複合材のろう付け特性を評価した。

（比較例２１）
実施例２１と同じステンレス鋼条材の表面に、順に、厚さ0.82ｍｍのＮｉ条材、厚さ1.00ｍｍのＴｉ条材、厚さ0.065ｍｍのＦｅ条材を積層し、圧延法によりクラッドして複合材を作製した。ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度は4ｗｔ％とした。その後は実施例２１と同様にして、複合材のろう付け特性を評価した。

（比較例２２）
実施例２１と同じステンレス鋼条材の表面に、順に、厚さ0.41ｍｍのＮｉ条材、厚さ0.50ｍｍのＴｉ条材、厚さ0.83ｍｍのＦｅ条材を積層し、圧延法によりクラッドして複合材を作製した。ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度は53ｗｔ％とした。その後は実施例２１と同様にして、複合材のろう付け特性を評価した。

（比較例２３）
実施例２１と同じステンレス鋼条材の表面に、順に、厚さ0.19ｍｍのＦｅ条材、厚さ0.50ｍｍのＴｉ条材、厚さ0.42ｍｍのＮｉ条材を積層し、圧延法によりクラッドして複合材を作製した。ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度は20ｗｔ％とした。更に圧延を繰り返し、三層構造（Ni/Ti/Fe/SUS）のろう付け層の合計厚さを30μｍとした。

（比較例２４）
実施例２１と同じステンレス鋼条材の表面に、順に、厚さ0.20ｍｍのＮｉ条材、厚さ0.50ｍｍのＴｉ条材、厚さ0.20ｍｍのＮｉ条材を積層し、圧延法によりクラッドして複合材を作製した。更に圧延を繰り返し、三層構造（Ni/Ti/Ni/SUS）のろう付け層の合計厚さを30μｍとした。

（比較例２５）
実施例２１と同じステンレス鋼条材の表面に、順に、厚さ0.50ｍｍのＴｉ条材、厚さ0.41ｍｍのＮｉ条材を積層し、圧延法によりクラッドして複合材を作製した。更に圧延を繰り返し、二層構造（Ni/Ti/SUS）のろう付け層の合計厚さを30μｍとした。

（従来例２１）
実施例２１と同じステンレス鋼条材の表面に、厚さ1.2ｍｍのＣｕ条材を積層し、圧延法によりクラッドして複合材を作製した。更に圧延を繰り返し、複合材のろう付け層の厚さを30μｍとした。

この複合材に1120℃に調整した管状炉で加熱処理を施してろう付け特性を評価した。

（従来例２２）
基材である厚さ0.2ｍｍのステンレス鋼条材（SUS304条材）の表面に、市販の粉末Ｎｉろう材（Ni-19wt％Cr-10wt％Si）を合成樹脂バインダで溶いたものを塗布して複合材を作製した。

この複合材に1180℃に調整した管状炉で加熱処理を施してろう付け特性を評価した。

実施例２１〜２４、比較例２１〜２５、及び従来例２１，２２の各複合材について、それらの積層構造、ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度（ｗｔ％）を表２に示す。また、各複合材のろう付け特性も併せて表２に示す。

ろう付け特性の評価は、具体的に、ろう付け処理後の基材の残存率、腐食発生の有無（耐食性）、フィレット形成状態（ろう材の湯流れ性）、ろう付け生産性（作業性）、及びこれらの特性を基にした総合評価により行った。評価は、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。

ここで、基材の残存率は、ろう付け処理前後における基材の板厚の変化を断面観察によって測定し、板厚の平均減少率及び最大減少率が少ないものを良好として評価を行った。

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℃（又は1120℃，1180℃）に加熱してろう付け処理した際の、ろう付け接合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。

耐食性の評価は、ろう付け処理後の各複合材を、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、これらの各複合材を溶液中から取出してろう付け接合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。

表２に示すように、実施例２１〜２４の各複合材は、ろう付け層の積層構造及びＦｅ濃度を調整しているため、ろう付け処理時に“基材食われ”は殆ど発生せず、ろう付け後の基材の残存率は良好であった。また、実施例２１〜２４の各複合材は、いずれも腐食の発生がなく、湯流れ性及びろう付け生産性が良好であった。よって、実施例２１〜２４の各複合材のろう付け特性の総合評価は、いずれも良好であった。

これに対して、比較例２１の複合材は、耐食性、湯流れ性、及びろう付け生産性は良好であった。しかし、比較例２１の複合材は、ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度が4ｗｔ％であり、規定範囲（6〜50ｗｔ％）よりも低かった。このため、比較例２１の複合材は、ろう付け処理時に“基材食われ”を十分に抑制することができず、ろう付け後の基材の残存率が不十分となった。よって、比較例２１の複合材のろう付け特性の総合評価は、不十分であった。

比較例２２の複合材は、ろう付け後の基材の残存率は良好で、耐食性及びろう付け生産性は良好であった。しかし、比較例２２の複合材は、ろう付け層全体に占めるＦｅ濃度が53ｗｔ％であり、規定範囲（6〜50ｗｔ％）よりも高かった。このため、比較例２２の複合材は、ろう材の湯流れ性が悪く、十分な接合強度が得られるフィレットを形成することができなかった。よって、比較例２２の複合材のろう付け特性の総合評価は、不良であった。

比較例２３の複合材は、耐食性、湯流れ性、及びろう付け生産性は良好であった。しかし、比較例２３の複合材は、ろう付け層の最内層にＦｅ層を設けているため、ろう付け処理時に“基材食われ”を抑制することができず、ろう付け後の基材の残存率が不良となった。よって、比較例２３の複合材のろう付け特性の総合評価は、不良であった。

比較例２４，２５の各複合材は、いずれもろう付け接合が可能であり、耐食性、湯流れ性、及びろう付け生産性は良好であった。しかし、比較例２４，２５の各複合材は、ろう付け層がＮｉとＴｉのみで構成されているため、ろう付け処理時に“基材食われ”を抑制することができず、ろう付け後の基材の残存率がいずれも不良となった。よって、比較例２４，２５の各複合材のろう付け特性の総合評価は、不良であった。

従来例２１の複合材は、ろう付け後の基材の残存率は良好で、湯流れ性及びろう付け生産性は良好であった。しかし、従来例２１の複合材は、ろう付け層がＣｕ単体で構成されているため、耐食性が良好でなく、高腐食環境では腐食が発生してしまい、使用に耐えられなかった。よって、従来例２１の複合材のろう付け特性の総合評価は、不良であった。

従来例２２の複合材は、ろう付け後の基材の残存率は良好で、耐食性及び湯流れ性は良好であった。しかし、従来例２２の複合材は、ろう付け層を構成するのが粉末Ｎｉろう材であるため、ろう付け層の形成に有機物系バインダを必要とし、ろう付け生産性が著しく悪かった。よって、従来例２２の複合材のろう付け特性の総合評価は、不良であった。

以上、本発明の好適一実施の形態に係るろう付け用複合材である実施例２１〜２４の各複合材は、いずれも基材の残存率、ろう付け接合部の耐食性、ろうの湯流れ性、及びろう付け生産性が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。

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３，図４参照）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。

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である。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である。図１におけるろう付用複合材の一変形例を示す横断面図である。図２におけるろう付用複合材の一変形例を示す横断面図である。

符号の説明

１０ろう付け用複合材
１１基材
１２Ｎｉ又はＮｉ合金層
１３Ｔｉ又はＴｉ合金層
１４Ｆｅ又はＦｅ合金層
１５ろう付け層

Claims

基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材において、ろう付け処理前の上記複合材に熱処理を施し、伸びを35％以上に形成したことを特徴とするろう付け用複合材。
基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材において、上記基材の表面に、基材側からＮｉ又はＮｉ合金層、Ｔｉ又はＴｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層の順に積層されたろう付け層を一体的に設けて複合材を形成し、その複合材に熱処理を施し、伸びを35％以上に形成したことを特徴とするろう付け用複合材。
基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材において、上記基材の表面に、基材側からＮｉ又はＮｉ合金層、Ｔｉ又はＴｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層、Ｎｉ又はＮｉ合金層の順に積層されたろう付け層を一体的に設けて複合材を形成し、その複合材に熱処理を施し、伸びを35％以上に形成したことを特徴とするろう付け用複合材。
上記ろう付け層全体に占めるＦｅの割合が6〜50ｗｔ％である請求項２又は３記載のろう付け用複合材。
上記Ｆｅ又はＦｅ合金層が、少なくともＮｉ成分又はＣｒ成分のいずれか一方を含む請求項２から４いずれかに記載のろう付け用複合材。
上記Ｆｅ又はＦｅ合金層がＦｅ−Ｎｉ合金で構成された請求項２から４いずれかに記載のろう付け用複合材。
上記Ｆｅ又はＦｅ合金層がステンレス鋼で構成された請求項２から４いずれかに記載のろう付け用複合材。
上記ろう付け層全体に占めるＰの割合が0.02〜10ｗｔ％である請求項１から７いずれかに記載のろう付け用複合材。
上記基材がＦｅを主成分とする合金で構成された請求項１から８いずれかに記載のろう付け用複合材。
上記Ｆｅを主成分とする合金がステンレス鋼である請求項９記載のろう付け用複合材。
基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材の製造方法において、上記複合材の伸びが35％以上となるように、複合材に熱処理を施すことを特徴とするろう付け用複合材の製造方法。
基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材の製造方法において、上記基材の表面に、基材側からＮｉ又はＮｉ合金層、Ｔｉ又はＴｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層の順に積層されたろう付け層を一体的に設けて複合材を形成し、その複合材の伸びが35％以上となるように、複合材に熱処理を施すことを特徴とするろう付け用複合材の製造方法。
基材の表面にろう付け層を一体的に設けてなる複合材で構成され、被ろう付け部材とろう付けされるろう付け用複合材の製造方法において、上記基材の表面に、基材側からＮｉ又はＮｉ合金層、Ｔｉ又はＴｉ合金層、Ｆｅ又はＦｅ合金層、Ｎｉ又はＮｉ合金層の順に積層されたろう付け層を一体的に設けて複合材を形成し、その複合材の伸びが35％以上となるように、複合材に熱処理を施すことを特徴とするろう付け用複合材の製造方法。
請求項１から１０いずれかに記載のろう付け用複合材と被ろう付け部材とをろう付け接合したことを特徴とするろう付け製品。