JP2006334605A - Brazing filler metal, and brazed product using the same - Google Patents
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Description
本発明は、熱交換器や燃料電池用部材などの被ろう付け部材同士をろう付けするためのろう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 material for brazing members to be brazed such as a heat exchanger and a member for a fuel cell, and a brazed product using the brazing material.
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 method, 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基合金又はCo基合金などからなる部品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)。 In addition, as a brazing material for parts made of stainless steel, Ni-base alloy or Co-base alloy, various Ni brazing materials with excellent corrosion resistance in brazed joints can be selected from Ni, Cr, or Ni-Cr alloys There has been proposed a powdered Ni brazing material obtained by adding 4 to 22 wt% of a metal powder (see, for example, Patent Document 1).
さらに、高耐食性を有するろう材として、JIS規格に準ずる組成を有し、Ni、Crを主成分とするアモルファス箔形状のNiろう材がある。 Further, as a brazing material having high corrosion resistance, there is an amorphous foil-shaped Ni brazing material having a composition conforming to JIS standards and mainly composed of Ni and Cr.
ところで、従来のろう材又はろう付け用クラッド材を、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)という)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, the conventional brazing material or brazing clad material is heated at a high temperature and exposed to highly corrosive gas or liquid (cooler for fuel cell reformer, exhaust gas recirculation device (hereinafter referred to as EGR (Exhaust Gas)). When used as a brazing filler metal for a recirculation)), there have been 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、燃料電池用熱交換器やEGR用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問題があった。なぜなら、燃料電池用熱交換器やEGR用クーラ内には、高温で、かつ、腐食性の高い溶液や排気ガスなど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く、使用でき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 joining material for a fuel cell heat exchanger or an EGR cooler, there are problems in heat resistance and corrosion resistance. This is because high temperature and highly corrosive solutions and exhaust gases are circulated in the heat exchanger for fuel cells and the EGR cooler. There was a problem that the property and corrosion resistance were not sufficient and could not be used.
(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、各ろう付け接合部ごとに粉末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、粉末ろう材は、ろう付け接合部に塗布する際に、有機系のバインダなどを使用するため、バインダの蒸発工程が必要となる他、バインダの蒸発に伴う異臭の発生や、ろう付け炉内が汚染されるといった問題が生じる。
(2) The powder Ni brazing material described in
(3) 前述した市販のアモルファス箔Niろう材は脆いため、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、製造コストが高くなるという問題があった。 (3) Since the above-mentioned commercially available amorphous foil Ni brazing material is brittle, it is difficult to handle (handling) at the time of brazing material manufacture and assembly of a brazed product, resulting in a high manufacturing cost.
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、取り扱いが容易で、かつ、十分な耐熱性及び耐食性を有するろう材及びそれを用いたろう付け製品を提供することにある。 An object of the present invention created in view of the above circumstances is to provide a brazing material that is easy to handle and has sufficient heat resistance and corrosion resistance, and a brazed product using the same.
上記目的を達成すべく本発明に係るろう材は、被ろう付け部材同士をろう付けするろう材において、少なくとも2種類の金属で構成され、かつ、第1の金属とその他の金属の組み合わせが、各金属の融点よりも融点の低い合金が得られる金属同士の組み合わせである。 In order to achieve the above object, the brazing material according to the present invention is composed of at least two kinds of metals in the brazing material for brazing members to be brazed, and a combination of the first metal and the other metal, This is a combination of metals from which an alloy having a melting point lower than the melting point of each metal is obtained.
ここで、第1の金属はNi或いはNi合金、第2の金属はTi或いはTi合金であってもよい。また、第1の金属はNi或いはNi合金、第2の金属はTi或いはTi合金、第3の金属はNi或いはNi合金であってもよい。さらに、第1の金属はFe-Ni合金、第2の金属はTi或いはTi合金、第3の金属はNi或いはNi合金であってもよい。 Here, the first metal may be Ni or a Ni alloy, and the second metal may be Ti or a Ti alloy. The first metal may be Ni or Ni alloy, the second metal may be Ti or Ti alloy, and the third metal may be Ni or Ni alloy. Further, the first metal may be an Fe—Ni alloy, the second metal may be Ti or Ti alloy, and the third metal may be Ni or Ni alloy.
また、本発明に係るろう材は、被ろう付け部材同士をろう付けするろう材において、少なくとも2層構造の複合体で構成され、かつ、第1の層とその他の層の組み合わせが、各層を構成する金属又は合金の融点よりも融点の低い合金が得られる金属層同士の組み合わせである。 Further, the brazing material according to the present invention is a brazing material for brazing members to be brazed, and is composed of a composite having at least a two-layer structure, and a combination of the first layer and the other layers is used for each layer. It is a combination of metal layers that provides an alloy having a melting point lower than the melting point of the constituent metal or alloy.
ここで、第1の層はNi或いはNi合金層、第2の層はTi或いはTi合金層であってもよい。また、第1の層はNi或いはNi合金層、第2の層はTi或いはTi合金層、第3の層はNi或いはNi合金層であってもよい。さらに、第1の層はFe-Ni合金層、第2の層はTi或いはTi合金層、第3の層はNi或いはNi合金層であってもよい。 Here, the first layer may be a Ni or Ni alloy layer, and the second layer may be a Ti or Ti alloy layer. The first layer may be a Ni or Ni alloy layer, the second layer may be a Ti or Ti alloy layer, and the third layer may be a Ni or Ni alloy layer. Further, the first layer may be a Fe—Ni alloy layer, the second layer may be a Ti or Ti alloy layer, and the third layer may be a Ni or Ni alloy layer.
ろう材は、P、Cu、Mn、Al、又はCrから選ばれる少なくとも1種の元素を含有していてもよい。また、ろう材は、50重量%以下の濃度範囲でFeを含有していることが好ましい。さらに、ろう材は、箔材、棒材、又はワイヤ材のいずれであってもよい。 The brazing material may contain at least one element selected from P, Cu, Mn, Al, or Cr. The brazing material preferably contains Fe in a concentration range of 50% by weight or less. Further, the brazing material may be any of a foil material, a bar material, and a wire material.
一方、本発明に係るろう付け製品は、前述したろう材を用い、被ろう付け部材同士をろう付け接合したものである。 On the other hand, the brazed product according to the present invention is obtained by brazing and joining brazed members using the brazing material described above.
本発明によれば、Ni,Tiが主成分で、1200℃前後の温度でろう付け処理が可能なろう材が得られるという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that a brazing material that can be brazed at a temperature of about 1200 ° C. with Ni and Ti as main components can be obtained.
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。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本発明の好適一実施の形態に係るろう材の横断面図を図1に示す。 A cross-sectional view of a brazing filler metal 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材10は、被ろう付け部材同士をろう付けするものであり、少なくとも2層構造の複合体で構成される。具体的には、ろう材10は、第1の層であるNi又はNi合金層(以下、Ni層という)11と、第2の層であるTi又はTi合金層(以下、Ti層という)12の2層構造の積層体(複合体)で構成される。
As shown in FIG. 1, a
ろう材10全体におけるNiの重量をW1、NiとTiの重量の総和をW2とすると、W1/W2は0.58〜0.68、好ましくは0.62〜0.67とされる。W1/W2が0.58未満だと(又は0.68を超えると)、ろう材10の融点が著しく高くなり、1200℃前後でのろう付け処理が不可能となる。
If the weight of Ni in the entire
Ni層11を構成するNi合金は、大別すると、Fe成分を含有するものと、Fe成分を含有しないものとがある。Fe成分を含有するNi合金としては、例えば、Fe-Ni合金、好ましくはインバー(登録商標)や42アロイが挙げられる。
The Ni alloys constituting the
ろう材10は、P、Cu、Mn、Al、又はCrから選ばれる少なくとも1種の元素を含有していてもよい。例えば、ろう材10に、0.02〜10.0重量%、好ましくは0.02〜5.0重量%の割合でPを含有させると、ろう材の湯流れ性、耐酸化性を改善することができる。ここで、Pの含有量を0.02〜10重量%と限定したのは、0.02重量%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10.0重量%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。また、ろう材10にCu、Mnを含有させると、ろう材の湯流れ性を改善することができる。さらに、ろう材10にAl、Crを含有させると、ろう材の耐食性を改善することができる。
The
また、ステンレス鋼を始めとする鉄系合金の被ろう付け部材同士をろう付けする場合、ろう材中にFeを添加することが望ましい。これは、Feを添加することで、被ろう付け部材の食われを低減することができるためである。Feの含有量としては、50重量%以下、好ましくは15〜50重量%以下が望ましい。ここで、Fe濃度が50重量%を超えると、ろう付け接合部の耐食性及びろう材の湯流れ性が低下するため、好ましくない。 Further, when brazing members to be brazed of iron-based alloys such as stainless steel, it is desirable to add Fe to the brazing material. This is because the biting of the member to be brazed can be reduced by adding Fe. The Fe content is 50% by weight or less, preferably 15 to 50% by weight or less. Here, if the Fe concentration exceeds 50% by weight, the corrosion resistance of the brazed joint and the hot water flow of the brazing material are lowered, which is not preferable.
本実施の形態においては、Ni層11とTi層12の2層構造のろう材10について説明を行った。しかし、ろう材の層構造は、これに特に限定するものではなく、3層以上の構造であってもよい。例えば、図2に示すように、3層構造のろう材20、図3に示すように、5層構造のろう材30が挙げられる。ろう材20は、Ni層11a(第1の層)、Ti層12(第2の層)、Ni層11b(第3の層)の順に積層してなる複合体であり、ろう材30は、Ni層11a(第1の層)、Ti層12a(第2の層)、Ni層11b(第3の層)、Ti層12b(第4の層)、Ni層11c(第5の層)の順に積層してなる複合体である。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、箔状(薄板状)を呈したろう材(箔材)10を用いて説明を行ったが、ろう材の形状は箔状に特に限定するものではなく、例えば、棒状又はワイヤ状であってもよい。例えば、図4に示すように、Ti層12(第2の層)からなる心材の周りに、Ni層11からなる第1の層を設けたろう材(棒材、ワイヤ材)40や、図5に示すように、Ni層11b(第3の層)からなる心材の周りに、Ti層12からなる第2の層、Ni層11aからなる第1の層を順に設けたろう材(棒材、ワイヤ材)50が挙げられる。この場合、心材の周りに設けられた層は、メッキ法、押出法、造管法などによって形成される。
Moreover, in this Embodiment, although demonstrated using the brazing material (foil material) 10 which exhibited foil shape (thin plate shape), the shape of a brazing material is not specifically limited to foil shape, for example, It may be rod-shaped or wire-shaped. For example, as shown in FIG. 4, a brazing material (bar material, wire material) 40 provided with a first layer made of
次に、本実施の形態に係るろう材10を用いたろう付け方法を説明する。
Next, a brazing method using the
本実施の形態に係るろう材10に、適宜、圧延加工を施すことで、各層11,12がクラッドされ、所望の厚さのろう材(最終製品)が得られる。この最終製品が、接合を行う被ろう付け部材(図示せず)同士のろう付け予定部分(以下、ろう付け箇所と記す)に配置される。
By appropriately rolling the
次に、ろう付け箇所をメインに被ろう付け部材を加熱することで、ろう付け処理がなされる。このろう付け処理によって、ろう付け箇所においてろう材10の溶融反応が生じる。このろう付け処理の温度は、例えば、1150〜1250℃未満、好ましくは1200℃前後とされる。
Next, the brazing process is performed by heating the brazed member with the brazed portion as the main. By this brazing process, a melting reaction of the
このろう付け処理により、先ず、ろう材10におけるNi層11とTi層12の間で相互に拡散反応が進行し、Ni層11とTi層12の界面で溶融が生じ始める。つまり、ろう材10中では、Ni成分及びTi成分が混合、接触して、合金化が生じる。これによって、ろう材10の融点は、Ni、Tiのそれぞれの融点(1455℃、1670℃)と比べて低くなり、より低い温度でのろう付け処理が可能となる。その結果、1200℃前後(約1150〜1250℃未満)の温度でろう材10が溶融し始め、ろう材10の流動が生じ、ろう材10が溶融してろう溶融部が形成される。
By this brazing treatment, first, a diffusion reaction proceeds between the
特に、本実施の形態に係るろう材10のNi層11がFe成分を含有する場合、Ni層11とTi層12の界面で溶融が生じ始める際に、ろう材10に含まれるFe成分がろう材10全体に拡散するため、ろう材10の溶融が更に進行し易くなる。つまり、ろう材10中では、Ni成分、Ti成分、及びFe成分が混合、接触して、合金化が生じる。これによって、ろう材10の融点は、NiとTiだけで構成されるろう材を溶融させる場合と比較して更に低下することから、更に低い温度でのろう付け処理が可能となる。その結果、約1200℃未満の温度でろう材10が溶融し始める。
In particular, when the
また、Ni層11がFe成分を含有する場合、ろう付け処理時にろう材10の溶融、流動が生じるが、この溶融、流動の前に、ろう材10全体にFe成分が十分に拡散する。このため、溶融したろう材10全体のFe濃度は、溶融前のろう材10全体のFe濃度と同じ50重量%以下となる。
Further, when the
ろう付け処理の際に、被ろう付け部材のFe成分がろう溶融部中に溶け込むことがあるが、溶け込みが生じるのは、ろう溶融部におけるFe濃度が飽和に達するまでであり、溶け込み可能なFe量には限界がある。ろう材10のろう溶融部には、全体に十分な濃度のFe成分が存在するため、被ろう付け部材のFe成分が、ろう溶融部中に溶け込むことが抑制され、被ろう付け部材に侵食が発生するのを大幅に低減することができる。また、ろう溶融部中のFe濃度は、湯流れ性を阻害しないように50重量%以下に調整している。このため、ろう溶融部の湯流れ性は良好である。これらの結果、ろう付け処理後において、ろう付け製品のろう付け接合部で強度低下が生じることはなく、ろう付け接合部の信頼性は良好である。
During the brazing process, the Fe component of the member to be brazed may dissolve into the brazing melt part, but the melting occurs until the Fe concentration in the brazing melt part reaches saturation, and the Fe that can be melted. There is a limit to the amount. Since a sufficient concentration of the Fe component is present in the brazing molten portion of the
その後、ろう材10が完全に溶融した段階で急冷を行うことで、ろう溶融部が凝固してろう付け接合部となり、被ろう付け部材同士がろう付け接合部を介して接合され、ろう付け製品が得られる。
Thereafter, when the
本実施の形態に係るろう材10は、耐食性に優れ、高融点のNi、Tiを主成分とするものであるため、ろう材10を用いたろう付け製品のろう付け接合部は、十分な耐熱性及び耐食性を有する。
Since the
また、本実施の形態に係るろう材10は、高融点のNi、Tiが主成分であるものの、1200℃前後という低い温度でのろう付け処理が可能であり、ろう付け生産性は良好である。
Further, the
さらに、本実施の形態に係るろう材10は、各層11,12が十分にクラッドされているため、曲げ加工、プレス加工などの加工性が良好であり、被ろう付け部材のろう付け箇所形状に応じて、その形状を自在に変形させることができる。よって、本実施の形態に係るろう材10は、従来のアモルファス箔Niろう材などと比較して、安価に製造可能であり、その結果、ろう付け製品の製造コストも安価となる。
Furthermore, since the
また、本実施の形態に係るろう材10は、箔材、棒材、又はワイヤ材であるため、従来の粉末状のろう材のように有機系バインダなどを必要とせず、ろう付け処理の際の取り扱い性が容易である。
Further, since the
本実施の形態に係るろう材10を用い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。また、本実施の形態に係るろう材10は、ろう付け接合部に高い耐食性が要求される全てのろう付け製品にも適用可能である。
Brazing products using the
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。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various other things are assumed.
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 Next, although this invention is demonstrated based on an Example, this invention is not limited to this Example.
(実施例1)
厚さ0.90mmのNi板(Ni条材)、厚さ1.0mmのTi板(Ti条材)を順に重ね合わせて2層構造の積層体を形成した。この積層体に圧延処理を繰り返し施し、厚さ50μmのクラッド材(ろう材)を作製した。
Example 1
A Ni plate (Ni strip) having a thickness of 0.90 mm and a Ti plate (Ti strip) having a thickness of 1.0 mm were laminated in order to form a laminate having a two-layer structure. The laminate was repeatedly subjected to rolling treatment to produce a clad material (brazing material) having a thickness of 50 μm.
このクラッド材をステンレス鋼(SUS304)板上に配置した後、クラッド材上にステンレス鋼(SUS304)パイプを載置した。その後、このような状態に配置された部材を1200℃の管状炉で加熱してろう付け処理を行い、ろう付け製品を作製した。ろう材のFe濃度は0wt%であった。 After this clad material was placed on a stainless steel (SUS304) plate, a stainless steel (SUS304) pipe was placed on the clad material. Thereafter, the member arranged in such a state was heated in a tubular furnace at 1200 ° C. to perform brazing treatment, and a brazed product was produced. The Fe concentration of the brazing material was 0 wt%.
(実施例2)
厚さ0.45mmのNi板(Ni条材)、厚さ1.0mmのTi板(Ti条材)、厚さ0.45mmのNi板(Ni条材)を順に重ね合わせて3層構造の積層体を形成した。この積層体を用いる以外は実施例1と同様にして、ろう付け製品を作製した。ろう材のFe濃度は0wt%であった。
(Example 2)
A laminate with a three-layer structure is formed by sequentially stacking a 0.45 mm thick Ni plate (Ni strip), a 1.0 mm thick Ti plate (Ti strip), and a 0.45 mm thick Ni plate (Ni strip). Formed. A brazed product was produced in the same manner as in Example 1 except that this laminate was used. The Fe concentration of the brazing material was 0 wt%.
(実施例3)
厚さ0.72mmのインバー(登録商標)板(インバー条材)、厚さ1.0mmのTi板(Ti条材)、厚さ0.52mmのNi板(Ni条材)を順に重ね合わせて3層構造の積層体を形成した。この積層体を用いる以外は実施例1と同様にして、ろう付け製品を作製した。ろう材のFe濃度は25wt%であった。
(Example 3)
A three-layer structure in which an Invar (registered trademark) plate (Invar strip) with a thickness of 0.72 mm, a Ti plate (Ti strip) with a thickness of 1.0 mm, and a Ni plate (Ni strip) with a thickness of 0.52 mm are stacked in order. A laminate was formed. A brazed product was produced in the same manner as in Example 1 except that this laminate was used. The Fe concentration of the brazing material was 25 wt%.
(実施例4)
厚さ2.26mmのインバー(登録商標)板(インバー条材)、厚さ1.0mmのTi板(Ti条材)、厚さ0.06mmのNi板(Ni条材)を順に重ね合わせて3層構造の積層体を形成した。この積層体を用いる以外は実施例1と同様にして、ろう付け製品を作製した。ろう材のFe濃度は50wt%であった。
Example 4
A three-layer structure in which an Invar (registered trademark) plate (invar strip) with a thickness of 2.26 mm, a Ti plate (Ti strip) with a thickness of 1.0 mm, and a Ni plate (Ni strip) with a thickness of 0.06 mm are stacked in order. A laminate was formed. A brazed product was produced in the same manner as in Example 1 except that this laminate was used. The Fe concentration of the brazing material was 50 wt%.
(比較例1)
実施例1と同じステンレス鋼板上に厚さ50μmに圧延したNi箔を配置した後、そのNi箔上に、実施例1と同じステンレス鋼パイプを載置した。その後、このような状態に配置された部材を1200℃の管状炉で加熱してろう付け処理を行い、ろう付け製品を作製した。ろう材のFe濃度は0wt%であった。
(Comparative Example 1)
After placing a Ni foil rolled to a thickness of 50 μm on the same stainless steel plate as in Example 1, the same stainless steel pipe as in Example 1 was placed on the Ni foil. Thereafter, the member arranged in such a state was heated in a tubular furnace at 1200 ° C. to perform brazing treatment, and a brazed product was produced. The Fe concentration of the brazing material was 0 wt%.
(比較例2)
実施例1と同じステンレス鋼板上に厚さ50μmに圧延したTi箔を配置した後、そのTi箔上に、実施例1と同じステンレス鋼パイプを載置した。その後、このような状態に配置された部材を1200℃の管状炉で加熱してろう付け処理を行い、ろう付け製品を作製した。ろう材のFe濃度は0wt%であった。
(Comparative Example 2)
After placing a Ti foil rolled to a thickness of 50 μm on the same stainless steel plate as in Example 1, the same stainless steel pipe as in Example 1 was placed on the Ti foil. Thereafter, the member arranged in such a state was heated in a tubular furnace at 1200 ° C. to perform brazing treatment, and a brazed product was produced. The Fe concentration of the brazing material was 0 wt%.
(比較例3)
厚さ2.36mmのインバー(登録商標)板(インバー条材)、厚さ1.0mmのTi板(Ti条材)、厚さ0.03mmのNi板(Ni条材)を順に重ね合わせて3層構造の積層体を形成した。この積層体を用いる以外は実施例1と同様にして、ろう付け製品を作製した。ろう材のFe濃度は51wt%であった。
(Comparative Example 3)
A three-layer structure in which an Invar (registered trademark) plate (Invar strip) with a thickness of 2.36 mm, a Ti plate (Ti strip) with a thickness of 1.0 mm, and a Ni plate (Ni strip) with a thickness of 0.03 mm are stacked in order. A laminate was formed. A brazed product was produced in the same manner as in Example 1 except that this laminate was used. The Fe concentration of the brazing material was 51 wt%.
(従来例1)
実施例1と同じステンレス鋼板上に厚さ50μmに圧延したCu箔(ろう材)を配置した後、そのCu箔上に、実施例1と同じステンレス鋼パイプを載置した。その後、このような状態に配置された部材を1120℃の管状炉で加熱してろう付け処理を行い、ろう付け製品を作製した。ろう材のFe濃度は0wt%であった。
(Conventional example 1)
After placing a Cu foil (brazing material) rolled to a thickness of 50 μm on the same stainless steel plate as in Example 1, the same stainless steel pipe as in Example 1 was placed on the Cu foil. Thereafter, the member arranged in such a state was heated in a tubular furnace at 1120 ° C. to perform brazing treatment, and a brazed product was produced. The Fe concentration of the brazing material was 0 wt%.
(従来例2)
実施例1と同じステンレス鋼板の片面に、JIS規格のBNi-5に相当する市販の粉末Niろう材を合成樹脂バインダで溶いたものを塗布した後、その塗膜上に、実施例1と同じステンレス鋼パイプを載置した。その後、このような状態に配置された部材を1180℃の管状炉で加熱してろう付け処理を行い、ろう付け製品を作製した。ろう材のFe濃度は0wt%であった。
(Conventional example 2)
After applying a commercially available powdered Ni brazing filler metal equivalent to JIS standard BNi-5 with a synthetic resin binder to one side of the same stainless steel plate as in Example 1, the same as in Example 1 was applied to the coating film. A stainless steel pipe was placed. Thereafter, the member arranged in such a state was heated in a tubular furnace at 1180 ° C. to perform brazing treatment, and a brazed product was produced. The Fe concentration of the brazing material was 0 wt%.
(従来例3)
実施例1と同じステンレス鋼板の片面に、JIS規格のBNi-5に相当する市販のアモルファス箔Niろう材を配置した後、その箔上に、実施例1と同じステンレス鋼パイプを載置した。その後、このような状態に配置された部材を1180℃の管状炉で加熱してろう付け処理を行い、ろう付け製品を作製した。ろう材のFe濃度は0wt%であった。
(Conventional example 3)
After placing a commercially available amorphous foil Ni brazing material corresponding to JIS standard BNi-5 on one side of the same stainless steel plate as in Example 1, the same stainless steel pipe as in Example 1 was placed on the foil. After that, the member arranged in such a state was heated in a tubular furnace at 1180 ° C. and subjected to brazing treatment to produce a brazed product. The Fe concentration of the brazing material was 0 wt%.
実施例1〜4、比較例1〜3、及び従来例1〜3の各ろう材の構成(層構造、ろう材全体に占めるFe濃度の割合)を表1に示す。また、実施例1〜4、比較例1〜3、及び従来例1〜3の各ろう付け製品について、加工性、腐食発生の有無、ろう付生産性(取扱い性)の評価を行い、それらの評価に基づいて総合評価を行った。これらの結果も併せて表1に示す。 Table 1 shows the structures of the brazing materials of Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 3, and Conventional Examples 1 to 3 (layer structure, ratio of Fe concentration in the entire brazing material). Moreover, about each brazing product of Examples 1-4, Comparative Examples 1-3, and Conventional Examples 1-3, workability, the presence or absence of corrosion generation | occurrence | production, brazing productivity (handleability) are evaluated, and those A comprehensive evaluation was performed based on the evaluation. These results are also shown in Table 1.
加工性の評価は、板(箔)状の各ろう材の180°曲げ試験を行い、材料破断の有無、及びクラック発生の有無を、外観目視観察及び光学顕微鏡観察により行った。 For the evaluation of workability, a 180 ° bending test was performed on each brazing material in the form of a plate (foil), and the presence or absence of material breakage and the presence or absence of cracks were observed by visual observation and optical microscope observation.
腐食発生の有無は、ろう付け処理後の各ろう付け製品を、塩素イオン、硝酸イオン、及び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、これらの各ろう付け製品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、腐食発生が有るか無いか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。 The presence or absence of corrosion was determined by immersing each brazed product after brazing treatment in a corrosive solution containing chlorine ions, nitrate ions, and sulfate ions for 1000 hours, and then performing each of these brazed products. Was taken out of the solution, and the structure of the brazed joint was observed to examine whether or not corrosion occurred. 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、実施例1〜4の各ろう材は、Ni層とTi層、又はNi合金層(インバー(登録商標)層)、Ti層、Ni層を組み合わせることで、Ni、Tiの各融点(1455℃、1670℃)と比べて融点が大幅に低下し、1200℃でのろう付けが可能であった。また、実施例3,4の各ろう材の評価から、ろう材中のFe濃度が50重量%以下であれば、十分高い耐食性が得られることがわかった。さらに、実施例1〜4の各ろう材は板状であるため加工性が良好であり、かつ、ろう付け生産性も良好であることがわかった。 As shown in Table 1, each brazing material of Examples 1 to 4 is formed by combining Ni and Ti by combining a Ni layer and a Ti layer, or a Ni alloy layer (Invar (registered trademark) layer), a Ti layer, and a Ni layer. Compared with each melting point (1455 ° C, 1670 ° C), the melting point was significantly reduced, and brazing at 1200 ° C was possible. Moreover, from the evaluation of each brazing material in Examples 3 and 4, it was found that sufficiently high corrosion resistance can be obtained if the Fe concentration in the brazing material is 50% by weight or less. Furthermore, since each brazing material of Examples 1-4 was plate-shaped, it turned out that workability is favorable and brazing productivity is also favorable.
これに対して、比較例1,2の各ろう材は加工性及び取扱い性は良好であるものの、ろう材がNi箔,Ti箔というように高融点金属の単体で構成されているため、各ろう材の融点が高い。このため、比較例1,2の各ろう材は、1200℃のろう付け処理では溶融せず、ろう材として機能しなかった。 In contrast, each brazing material of Comparative Examples 1 and 2 has good workability and handleability, but the brazing material is composed of a single high-melting point metal such as Ni foil and Ti foil. The melting point of the brazing material is high. For this reason, each brazing material of Comparative Examples 1 and 2 was not melted by the brazing treatment at 1200 ° C. and did not function as a brazing material.
また、比較例3のろう材は、実施例3,4の各ろう材と同じ構造を有しているが、ろう材中のFe濃度が51重量%であり、規定範囲(50重量%以下)を超えているため、耐食性にやや問題があった。このことから、ろう材中のFe濃度は50重量%以下が望ましいということがわかる。 The brazing material of Comparative Example 3 has the same structure as the brazing materials of Examples 3 and 4, but the Fe concentration in the brazing material is 51% by weight, and the specified range (50% by weight or less). Therefore, there was a slight problem with corrosion resistance. From this, it is understood that the Fe concentration in the brazing material is desirably 50% by weight or less.
一方、従来例1のろう材は加工性及び取扱い性が良好であり、かつ、ろう材の融点が比較的低いことから、単体でろう材として機能させることができる。しかしながら、ろう材がCu単体で構成されているため、耐食性が不十分で、著しい腐食が発生することから、高耐食環境下での使用に耐えられないことがわかった。 On the other hand, the brazing material of Conventional Example 1 has good workability and handleability, and since the melting point of the brazing material is relatively low, it can function as a brazing material alone. However, since the brazing material is composed of Cu alone, the corrosion resistance is insufficient and significant corrosion occurs, which indicates that it cannot be used in a high corrosion resistance environment.
従来例2のろう材は耐食性は良好であるものの、粉末ろう材であることから、曲げ加工を行うことは不可能であり、更に有機物系のバインダーを必要とすることなどから、取扱性は良好でない。また、ろう材を塗布した後の状態で、振動が加わることで、ろう材がステンレス鋼板(被ろう付け部材)から剥離・脱落してしまうため、著しく取扱いが難しいことがわかった。 Although the brazing material of Conventional Example 2 has good corrosion resistance, it is a powder brazing material, so it cannot be bent and further requires an organic binder, so that it is easy to handle. Not. In addition, it was found that the brazing material peels off from the stainless steel plate (member to be brazed) and falls off when vibration is applied in the state after the brazing material is applied.
従来例3のろう材は耐食性は良好であるものの、脆いアモルファス箔ろう材であることから、曲げ加工を行うことは不可能であり、また、取扱いも難しかった。 Although the brazing material of Conventional Example 3 has good corrosion resistance, it is a brittle amorphous foil brazing material, so it cannot be bent and is difficult to handle.
10 ろう材
11 Ni層(第1の層)
12 Ti層(第2の層)
10
12 Ti layer (second layer)
Claims (13)
A brazing product comprising the brazing material according to any one of claims 1 to 12 and brazing and joining members to be brazed.
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