JP2008030102A - Brazing method of composite material for brazing, and brazed product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ろう付け用複合材のろう付け接合方法及び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ろう付け用複合材のろう付け接合方法及びろう付け製品に関するものである。 The present invention relates to a brazing and brazing method for brazing composite materials and brazing products, and more particularly to a brazing and joining method and brazing for brazing composite materials used for brazing heat exchangers and fuel cell members. It relates to products.
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、Ni−Cr合金、又はステンレス鋼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, 4 to 22 wt% of metal powder selected from Ni, Cr, Ni—Cr alloy, or stainless steel is added to the powdered Ni brazing material as the Ni brazing material used for joining the heat exchanger. A powder Ni brazing material is 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).
特許文献2記載の自己ろう付け性複合材は、ろう付け層にTi層を含んでいる。 The self-brazing composite material described in Patent Document 2 includes a Ti layer in the brazing layer.
Tiは他の金属元素と比べて、酸素、窒素などのガス成分との反応性が高い。そのため、ろう付け熱処理を行う際には、熱処理雰囲気に含まれる上記ガス成分を可能な限り少なくするために、5.0×10-2Pa以上の(5.0×10-2Paより高い)真空度が必要となる。それ以下の真空度でろう付け熱処理を行った場合、ろう付け層が溶融する時にそれらのガス成分と反応して化合物を形成する。その結果、ろう材の表面が変色すると共に、化合物によってろう材の湯流れ性が阻害され、ろう付け生産性が低下する問題がある。 Ti has higher reactivity with gas components such as oxygen and nitrogen than other metal elements. Therefore, when performing the brazing heat treatment, in order to reduce the gas component contained in the heat treatment atmosphere as much as possible, it is 5.0 × 10 −2 Pa or higher (higher than 5.0 × 10 −2 Pa). A degree of vacuum is required. When brazing heat treatment is performed at a vacuum level lower than that, when the brazing layer melts, it reacts with those gas components to form a compound. As a result, there is a problem that the surface of the brazing material is discolored and the hot metal flowability of the brazing material is hindered by the compound and brazing productivity is lowered.
これらの問題を解決するために、前記雰囲気成分との反応性が高いTi又はTi合金などの金属単体を同一熱処理炉内に配置し、これを雰囲気ガス成分と反応させる方法がある。 In order to solve these problems, there is a method in which a simple metal such as Ti or Ti alloy having high reactivity with the atmosphere component is placed in the same heat treatment furnace and reacted with the atmosphere gas component.
しかしながら、この方法をとる場合、前記ろう付け用複合材のろう付け層の方が、より雰囲気ガス成分と反応しやすい為に、前記問題の解決とはならない。これは、溶融して液相状態にあるTi成分(ろう付け層)の方が、固相状態のTi成分(Ti又はTi合金などの金属単体)よりも雰囲気ガス成分と反応しやすいからである。 However, when this method is adopted, the brazing layer of the brazing composite material is more likely to react with the atmospheric gas component, and thus the above problem cannot be solved. This is because the Ti component (brazing layer) that is melted and in the liquid phase state reacts more easily with the atmospheric gas component than the Ti component (metal alone such as Ti or Ti alloy) in the solid phase state. .
本発明の目的は、前記従来技術における問題を解決すべく、ろう付け用複合材のろう付け熱処理時において、熱処理雰囲気ガス成分によるろう材部の表面変色及びろうの湯流れ性低下を抑制したろう付け接合方法及びろう付け製品を提供することにある。 An object of the present invention is to suppress the surface discoloration of the brazing filler metal part due to the heat treatment atmosphere gas component and the decrease in the flow property of the brazing metal during the brazing heat treatment of the brazing composite material in order to solve the problems in the prior art. It is to provide a brazing and joining method and a brazing product.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、複数の金属層からなるろう材部を有するろう付け用複合材をろう付け接合する方法において、閉空間のろう付け熱処理炉内に、前記ろう付け用複合材のろう材部より融点が低く、かつ熱処理炉内の雰囲気ガス中の酸素、窒素などのガス成分と反応性が高いガス吸着層を有するガス吸着用複合材を配置し、その後、前記ガス吸着層を溶融させてガス吸着層に前記ガス成分を吸着させて除去し、その後、ろう付け熱処理を行い、前記ろう材部を溶融させてろう付けを行うものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a method for brazing a brazing composite material having a brazing material portion composed of a plurality of metal layers, in a brazing heat treatment furnace in a closed space. A gas adsorbing composite material having a gas adsorbing layer having a lower melting point than the brazing material portion of the brazing composite material and having high reactivity with gas components such as oxygen and nitrogen in the atmosphere gas in the heat treatment furnace is disposed, Thereafter, the gas adsorption layer is melted and the gas component is adsorbed and removed by the gas adsorption layer, and then brazing heat treatment is performed to melt the brazing material portion and perform brazing.
請求項2の発明は、前記ガス吸着層のみが溶融し、前記ろう材部は溶融しない温度で所定時間保持し、ガス吸着層を溶融させてガス吸着層に前記ガス成分を吸着させて除去し、その後、ろう付け温度まで昇温してろう付け熱処理を行い、ろう材部を溶融させてろう付けを行うことが好ましい。 According to a second aspect of the present invention, only the gas adsorbing layer is melted and the brazing filler metal part is held at a temperature at which it is not melted for a predetermined time, and the gas adsorbing layer is melted to adsorb and remove the gas components. After that, it is preferable to perform brazing heat treatment by raising the temperature to the brazing temperature and melting the brazing material part to perform brazing.
請求項3の発明は、前記ガス吸着用複合材が、基材表面にTi又はTi合金層とNi又はNi合金層とからなるガス吸着層を重ねた複層構造とされる。 According to a third aspect of the present invention, the gas adsorbing composite material has a multilayer structure in which a gas adsorbing layer composed of a Ti or Ti alloy layer and a Ni or Ni alloy layer is stacked on the surface of the base material.
請求項4の発明は、前記ガス吸着用複合材のTi層とNi層の層厚和に対するTi層の層厚比は、70%以上82%以下が好ましい。 In the invention of claim 4, the layer thickness ratio of the Ti layer to the sum of the layer thicknesses of the Ti layer and Ni layer of the gas adsorption composite material is preferably 70% or more and 82% or less.
請求項5の発明は、前記ろう付け用複合材が、基材表面にTi又はTi合金層とNi又はNi合金層とからなる前記ろう材部を重ねた複層構造とされる。 According to a fifth aspect of the present invention, the brazing composite material has a multi-layer structure in which the brazing material portion composed of a Ti or Ti alloy layer and a Ni or Ni alloy layer is stacked on the surface of a base material.
請求項6の発明は、前記ろう付け用複合材のTi層とNi層の層厚和に対するTi層の層厚比は、56%以下が好ましい。 In the invention of claim 6, the thickness ratio of the Ti layer to the sum of the thicknesses of the Ti layer and the Ni layer of the brazing composite material is preferably 56% or less.
請求項7の発明は、前記ガス吸着用複合材のガス吸着層を構成するTi層及びNi層の内、少なくとも一方の層がPを含んでいてもよい。 According to the seventh aspect of the present invention, at least one of the Ti layer and the Ni layer constituting the gas adsorption layer of the gas adsorption composite material may contain P.
請求項8の発明は、前記ガス吸着用複合材のガス吸着層中に含まれるP濃度は、0.02〜10wt%が好ましい。 In the invention according to claim 8, the P concentration contained in the gas adsorption layer of the gas adsorption composite material is preferably 0.02 to 10 wt%.
請求項9の発明は、前記ガス吸着用複合材のガス吸着層を構成するTi層及びNi層の内、少なくとも一方の層がCu、Mn、Al、又はCrの内の少なくとも1種を含んでいてもよい。 According to the ninth aspect of the present invention, at least one of the Ti layer and the Ni layer constituting the gas adsorption layer of the gas adsorption composite material includes at least one of Cu, Mn, Al, or Cr. May be.
請求項10の発明は、前記ガス吸着用複合材のガス吸着層中に含まれるCu濃度は、0.2〜30wt%が好ましい。 In a tenth aspect of the present invention, the Cu concentration contained in the gas adsorption layer of the gas adsorption composite material is preferably 0.2 to 30 wt%.
請求項11の発明は、請求項1〜10いずれかに記載のろう付け用複合材のろう付け接合方法を用い、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てなるものである。
The invention of
本発明によれば、複数の金属層からなるろう材部を有するろう付け用複合材をろう付け接合する際に、基材にTi又はTi合金層とNi又はNi合金層とを貼合せ接合したガス吸着用複合材を、同一熱処理炉内に配置することによって、炉内に残留する酸素、窒素などのガス成分によるろう材部、ろう付け製品の変色を抑制し、ろう流れ性を向上させる効果が得られる。 According to the present invention, when brazing a brazing composite material having a brazing material portion composed of a plurality of metal layers, a Ti or Ti alloy layer and a Ni or Ni alloy layer are bonded and bonded to a base material. By disposing the gas adsorption composite material in the same heat treatment furnace, the discoloration of the brazing material part and brazing product due to gas components such as oxygen and nitrogen remaining in the furnace is suppressed, and the brazing flow property is improved. Is obtained.
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.
本実施の形態に係るろう付け用複合材の接合方法は、ろう付け用複合材のろう材部の融点より低い温度で溶融するクラッド層(ガス吸着層)を持つガス吸着用複合材を、ろう付け用複合材と同一熱処理炉内に配置して、ろう付け熱処理を行う方法である。 In the brazing composite material joining method according to the present embodiment, a gas adsorption composite material having a cladding layer (gas adsorption layer) that melts at a temperature lower than the melting point of the brazing material portion of the brazing composite material is brazed. This is a method in which brazing heat treatment is performed in the same heat treatment furnace as the brazing composite material.
本発明の好適一実施の形態に係るろう付け接合方法に用いるガス吸着用複合材の断面図を図1に示す。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of a gas adsorption composite material used in a brazing joining method according to a preferred embodiment of the present invention.
図1に示すように、ガス吸着用複合材10は、合金などの板材からなる基材11の片面(図1中では上面)に、ガス吸着層(基材11側から順に、Ti又はTi合金層(以下、Ti層という)12、Ni又はNi合金層(以下、Ni層という)13)15を貼り合わせ接合してなるクラッド材である。ここで、ガス吸着層(溶融層)15は、基材11の片面のみではなく、両面(図1中では上・下面)に設けてもよい。
As shown in FIG. 1, a gas adsorbing
ガス吸着用複合材10にクラッドされるガス吸着層(Ni/Ti層)15におけるTi成分の重量比率は55〜70mass%、望ましくは58〜67mass%、さらに望ましくは60〜65mass%とされる。これは、ろう付け用複合材のろう材部の拡散による反応敏感な成分の表層への露出を防ぐため、ろう付け温度よりできるだけ低い温度下で熱処理を行う必要があるからであり、最も望ましいTi成分の重量比率は、Ni/Ti合金の中で最も低い温度(共晶点:942℃)をとる63mass%である。
The weight ratio of the Ti component in the gas adsorption layer (Ni / Ti layer) 15 clad on the gas adsorption
また、ガス吸着用複合材10のガス吸着層15を構成するTi層12及びNi層13の内、少なくとも一方の層がPを含んでいてもよい。望ましいガス吸着層15中に含まれるP濃度は、0.02〜10wt%である。
Further, at least one of the
さらに、ガス吸着用複合材10のガス吸着層15を構成するTi層12及びNi層13の内、少なくとも一方の層がCu、Mn、Al、又はCrの内の少なくとも1種を含んでいてもよい。例えば、ガス吸着層15中にCuが含まれる場合、望ましいCu濃度は0.2〜30wt%である。
Further, at least one of the
基材11を構成する合金としては、ステンレス鋼が挙げられ、例えば、SUS304(JIS規格)等が挙げられる。また、複合材10の構成として、ガス吸着層15をステンレス鋼以外の金属からなる基材11に接合してもよい。ただし、ガス吸着層15を接合する金属(基材11)は、TiとNi合金との反応の際に、融点を上昇させないものが望ましい。
Stainless steel is mentioned as an alloy which comprises the
基材11の厚さは、ガス吸着層15の厚さと比べて十分に厚く、例えば、2倍以上に形成される。
The thickness of the
基材11の表面にガス吸着層15をクラッドしてなる複合材10の形成方法は特に限定するものではなく、クラッド材形成のための慣用の方法が全て適用可能であり、例えば、板材を積層した後、圧延により一体化する方法が挙げられる。
The formation method of the
図1に示した複合材10は、ガス吸着層15が2層構造のものであったが、これに限定するものではなく、図2に変形例を示すように、基材11の表面に3層構造以上(例えば、基材11側から順に、Ni層13、Ti層12、及びNi層13の3層構造)のガス吸着層15を設けた複合材20であっても良い。
In the
また、ガス吸着層15については、板材同士の貼合せ材に限らなくても良い。例えば、Ni粉末およびTi粉末の混合粉又はそれらをバインダなどの溶剤で溶かし、固めたものでもよい。しかし、粉末あるいは粉末をバインダで固めた状態での使用は、取扱いが困難であるため、より簡便に取り扱うことの出来る板材貼り合せ接合材をガス吸着層15として使用することが望ましい。
Further, the gas adsorbing
また、複合材10の構成として、基材11を用いず、Ti層12とNi層13のみを貼り合せ接合したもの(ガス吸着層15のみ)を複合材として使用しても、同様の効果は期待できるが、この場合、溶融した成分(ガス吸着層15)が炉内に凝固し、炉床および炉壁に付着する場合があり、取扱い性に劣る問題がある。
Moreover, the same effect can be obtained by using the
次に、本実施の形態に係るろう付け接合方法を説明する。 Next, the brazing joining method according to the present embodiment will be described.
図3に示すように、ろう付け用複合材30と被ろう付け材(パイプ材)14を組み合わせる。ろう付け用複合材30は、基材の片面に、ろう材部(基材側から順に、Ti層、Ni層)を設けてなるクラッド材である。ろう付け用複合材30にクラッドされるろう材部(Ti層及びNi層)におけるTi層の板厚比は56%以下とされる。
As shown in FIG. 3, a
その後、図4に示すように、ろう付け品(ろう付け用複合材30とパイプ材14)の周りにガス吸着用複合材10が配置される。この時、ガス吸着用複合材10は、出来るだけろう付け品30,14の近くに、かつ、取り囲むように配置することが望ましい。これは、ガス吸着用複合材10をろう付け用複合材30近傍に残留するガス成分と優先的に反応させるためである。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the gas adsorbing
ガス吸着用複合材10の反応面積(図4中では4枚のガス吸着用複合材10におけるガス吸着層15の総面積)は、ろう付け製品の最大幅と最大長さと最大高さを基準とした直方体の表面積以上であることが望ましい。これは、ろう付け品30,14を囲むようにガス吸着用複合材10を配置することが出来る最低限の面積であるからである。ろう付け用複合材30をガス吸着用複合材10で囲むように配置することにより、ろう付け用複合材30近傍のガス成分とガス吸着用複合材10を効率よく反応させることができる。ただし、この条件は、炉内の体積およびガス成分の残留濃度に応じて適宜変更されるため、十分条件とはならない。
The reaction area of the gas adsorption composite 10 (in FIG. 4, the total area of the gas adsorption layers 15 in the four gas adsorption composites 10) is based on the maximum width, maximum length, and maximum height of the brazed product. It is desirable that the surface area of the rectangular parallelepiped be greater than or equal to. This is because this is the minimum area in which the gas adsorbing
図4に示すように配設されたガス吸着用複合材10及びろう付け品30,14を熱処理炉内に配置する。熱処理炉内は、ガスの出入りがない閉空間であり、5.0×10-2Paより低い真空度で真空引きされている。この時、実際のろう付け熱処理を行うためのろう付け温度に昇温する前に、それより低温、ガス吸着用複合材10の融点の20℃〜50℃、望ましくは25℃〜40℃高い温度(予熱処理温度)で、一定時間保持することを推奨する。保持時間は10min〜20min、望ましくは15min〜20minを推奨する。この保持時間の間に、ガス吸着用複合材10におけるガス吸着層15のみが溶融する。この予熱処理終了後、更に加熱してろう付け温度まで昇温してろう材部を溶融させ、そのろう付け温度で一定時間保持、冷却することで、ろう付け熱処理が終了し、ろう付け製品が得られる。
As shown in FIG. 4, the gas adsorbing
次に、本実施の形態の作用を説明する。 Next, the operation of the present embodiment will be described.
ガス吸着用複合材10のガス吸着層15に、Ti層12とNi層13の組合せを用いた理由は、第一にTi又はTi合金が他の元素と比べて、酸素および窒素と反応しやすいことが挙げられる。このTi又はTi合金にNi又はNi合金を組み合わせた理由は、TiとNiとを接合することで、加熱時にTi原子とNi原子が相互拡散し、それによって形成される合金部分が、Ni、Ti各々の融点より低下することにより、ろう付け用複合材30のろう材部よりも低い融点にて溶融するからである。ガス吸着用複合材10のガス吸着層15を、ろう付け用複合材30におけるろう材部の融点より低い温度で溶融させる理由は、Ti成分は、溶融状態の方が固相状態よりもガス成分(酸素、窒素、炭素など)との反応性が高まるからである。
The reason why the combination of the
このガス吸着用複合材10のガス吸着層15は、ろう付け用複合材30のろう材部分と比べてより低温で溶融するため、前述した予熱処理温度で保持することで、ガス吸着層15と炉内に残留しているガス成分の反応の方が先に進む。これによって、ほとんどのガス成分が、溶融したガス吸着層15に吸着されて除去される。
Since the
その後、ろう付け用複合材30のろう付け温度まで加熱、昇温してろう材部を溶融させ、ろう付け熱処理を行うが、この時には、炉内に不純なガス成分(Tiとの反応性が高いガス成分)はほとんど残留していない。よって、溶融したろう材部にガス成分が吸着されることはなく、良好なろう付けが可能となる。また、ガス吸着用複合材10において、基材11はガス吸着層15と比べて十分に厚く形成されているため、溶融したガス吸着層15は基材11に付着したままで保持され、冷却、凝固したガス吸着層15が炉床および炉壁に付着することはない。
Thereafter, the
このように、ガス吸着用複合材10を、ろう付け用複合材30と同一熱処理炉内に配置することで、5.0×10-2Paより低い真空度でろう付け接合熱処理を行っても、ろう付け用複合材30のろう材部に先んじて、複合材10の表層部(ガス吸着層15)が炉内に残留する酸素、窒素などのガス成分と反応することにより、ろう材部の表面変色が抑制され、また、ろうの湯流れが損なわれることもない。その結果、ろう付け熱処理時に、5.0×10-2Paより高い真空度に保たなくても、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好なろう付け製品を得ることができる。
As described above, the gas adsorbing
本発明の好適一実施の形態に係る複合材のろう付け接合熱処理方法は、例えば、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。 The heat treatment method for brazing and bonding a composite material according to a preferred embodiment of the present invention is limited to a heat exchanger that is exposed to a highly corrosive gas or liquid at a high temperature, such as an EGR cooler. In addition, for example, it can be applied to various uses such as a fuel cell reformer cooler and a fuel cell member.
(実施例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、そのステンレス鋼条材側から順に、厚さ0.77mmのTi条材、厚さ0.23mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/SUS304、Ni/Ti層に対するTi層の重量比率が63mass%(板厚比率が77%)である複合材を作製した。
(Example 1)
Made of SUS304 (JIS standard), on the surface of a 2.5 mm thick stainless steel strip, in order from the stainless steel strip side, a 0.77 mm thick Ti strip, a 0.23 mm thick Ni strip Was laminated by a rolling method to produce a composite material having a laminated structure of Ni / Ti / SUS304 and a weight ratio of the Ti layer to the Ni / Ti layer of 63 mass% (plate thickness ratio of 77%).
その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、1.0mmの複合材を作製した。作製した複合材を熱処理炉内に配置し、後述のろう付け評価を実施した。
(実施例2)
実施例1と同じ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0.8mmのTi条材、厚さ0.2mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/SUS304、Ni/Ti層に対するTi層の重量比率が67mass%(板厚比率が80%)である複合材を作製した。
Thereafter, the composite material was repeatedly rolled to produce a 1.0 mm composite material. The produced composite material was placed in a heat treatment furnace, and brazing evaluation described later was performed.
(Example 2)
A surface of the same stainless steel strip as in Example 1 is clad by rolling with a Ti strip having a thickness of 0.8 mm and a Ni strip having a thickness of 0.2 mm in order from the stainless steel strip side. Ni / Ti / SUS304, a composite material in which the weight ratio of the Ti layer to the Ni / Ti layer was 67 mass% (plate thickness ratio was 80%) was produced.
その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、1.0mmの複合材を作製した。作製した複合材を熱処理炉内に配置し、後述のろう付け評価を実施した。
(比較例1)
実施例1と同じ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0.83mmのTi条材、厚さ0.17mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/SUS304、Ni/Ti層に対するTi層の重量比率が72mass%(板厚比率が83%)である複合材を作製した。
Thereafter, the composite material was repeatedly rolled to produce a 1.0 mm composite material. The produced composite material was placed in a heat treatment furnace, and brazing evaluation described later was performed.
(Comparative Example 1)
A surface of the same stainless steel strip as in Example 1 was clad by rolling with a Ti strip having a thickness of 0.83 mm and a Ni strip having a thickness of 0.17 mm in this order from the stainless steel strip side. Ni / Ti / SUS304, a composite material in which the weight ratio of the Ti layer to the Ni / Ti layer was 72 mass% (plate thickness ratio was 83%) was produced.
その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、1.0mmの複合材を作製した。作製した複合材を熱処理炉内に配置し、後述のろう付け評価を実施した。
(比較例2)
実施例1と同じ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0.89mmのTi条材、厚さ0.11mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/SUS304、Ni/Ti層に対するTi層の重量比率が80mass%(板厚比率が89%)である複合材を作製した。
Thereafter, the composite material was repeatedly rolled to produce a 1.0 mm composite material. The produced composite material was placed in a heat treatment furnace, and brazing evaluation described later was performed.
(Comparative Example 2)
A surface of the same stainless steel strip as in Example 1 was clad by rolling with a Ti strip having a thickness of 0.89 mm and a Ni strip having a thickness of 0.11 mm in this order from the stainless steel strip side. Ni / Ti / SUS304, a composite material in which the weight ratio of the Ti layer to the Ni / Ti layer is 80 mass% (plate thickness ratio is 89%) was produced.
その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、1.0mmの複合材を作製した。作製した複合材を熱処理炉内に配置し、後述のろう付け評価を実施した。
(比較例3)
実施例1と同じ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0.66mmのTi条材、厚さ0.34mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/SUS304、Ni/Ti層に対するTi層の重量比率が50%(板厚比率が66%)である複合材を作製した。
Thereafter, the composite material was repeatedly rolled to produce a 1.0 mm composite material. The produced composite material was placed in a heat treatment furnace, and brazing evaluation described later was performed.
(Comparative Example 3)
On the surface of the same stainless steel strip as in Example 1, in order from the stainless steel strip side, a Ti strip with a thickness of 0.66 mm and a Ni strip with a thickness of 0.34 mm are clad by a rolling method to form a laminated structure Ni / Ti / SUS304, a composite material in which the weight ratio of the Ti layer to the Ni / Ti layer is 50% (plate thickness ratio is 66%) was produced.
その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、1.0mmの複合材を作製した。作製した複合材を熱処理炉内に配置し、後述のろう付け評価を実施した。
(比較例4)
実施例1と同じ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0.59mmのTi条材、厚さ0.41mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/SUS304、Ni/Ti層に対するTi層の重量比率が42mass%(板厚比率が59%)である複合材を作製した。
Thereafter, the composite material was repeatedly rolled to produce a 1.0 mm composite material. The produced composite material was placed in a heat treatment furnace, and brazing evaluation described later was performed.
(Comparative Example 4)
On the surface of the same stainless steel strip as in Example 1, in order from the stainless steel strip side, a Ti strip having a thickness of 0.59 mm and a Ni strip having a thickness of 0.41 mm are clad by a rolling method to form a laminated structure. Ni / Ti / SUS304, a composite material in which the weight ratio of the Ti layer to the Ni / Ti layer was 42 mass% (plate thickness ratio was 59%) was produced.
その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、1.0mmの複合材を作製した。作製した複合材を熱処理炉内に配置し、後述のろう付け評価を実施した。
(従来例)
熱処理炉内に配置する複合材は作製せず(用いることなく)、後述のろう付け評価を実施した。
Thereafter, the composite material was repeatedly rolled to produce a 1.0 mm composite material. The produced composite material was placed in a heat treatment furnace, and brazing evaluation described later was performed.
(Conventional example)
A composite material to be placed in the heat treatment furnace was not produced (not used), and brazing evaluation described later was performed.
実施例1,2、比較例1〜4、及び従来例記載の各複合材を用い、ろう付け用複合材のろう付け試験を行った(従来例は複合材なし)。ろう付け用複合材として、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0.72mmのTi条材、厚さ0.6mmのNi条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/SUS304、Ni/Ti層に対するTi層の重量比率が38mass%(板厚比率が39%)であるろう付け用複合材を作製し、それに対して圧延を繰り返し行い、1.0mmのろう付け用複合材を作製した。 Using the composite materials described in Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 4, and the conventional example, a brazing test of the composite material for brazing was performed (the conventional example has no composite material). As a brazing composite material, it is made of SUS304 (JIS standard), and on the surface of a stainless steel strip having a thickness of 2.5 mm, a Ti strip having a thickness of 0.72 mm in order from the stainless steel strip side. A 0.6 mm Ni strip is clad by a rolling method, the laminated structure is Ni / Ti / SUS304, and the weight ratio of the Ti layer to the Ni / Ti layer is 38 mass% (plate thickness ratio is 39%). A material was prepared, and rolling was repeated on the material to produce a 1.0 mm brazing composite material.
図3に示すように、得られたろう付け用複合材30を40mm×50mmに切り分け、そのろう付け層側の上面に、SUS304からなるステンレス鋼パイプ(直径10mm×長さ30mm)14を載せた。その後、図4に示すように、複合材10(25mm×40mmを2枚、25mm×50mmを2枚)を、ろう付け用複合材30の前後左右に、治具などを用いて立てて配置した。その際、複合材10におけるガス吸着層15のNi面を、それぞれろう付け用複合材30側に向けて配置した。
As shown in FIG. 3, the obtained brazing
ろう付け熱処理は、先ず、980℃(予熱処理温度)で15min保持した後、1200℃(ろう付け温度)に加熱、昇温して15min保持した後、冷却した。熱処理雰囲気条件は、8.0×10-2Paであった。 The brazing heat treatment was first held at 980 ° C. (pre-heat treatment temperature) for 15 min, then heated to 1200 ° C. (brazing temperature), heated to 15 min, and then cooled. The heat treatment atmosphere condition was 8.0 × 10 −2 Pa.
得られたろう付け製品(ろう付け用複合材30とステンレス鋼パイプ14のろう付け接合品)について、特性の評価、具体的には、表面の変色状態、フィレット形成状態(湯流れ性)、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、良好なものを◎、不良なものを×とした。
Regarding the obtained brazed product (brazed joint of the
ここで、湯流れ性の評価は、得られたろう付け製品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。 Here, the evaluation of the hot water flowability was performed by the fillet shape of the brazed joint of the obtained brazed product and the cross-sectional area of the fillet.
ろう付け製品の評価の結果、実施例1,2の複合材は、いずれもろうの湯流れ性が良好で、フィレット形状、量ともに良好であった。また、表面の変色も少なかった。よって、総合評価はいずれも良好であった。 As a result of the evaluation of the brazed product, the composite materials of Examples 1 and 2 both had good hot metal flowability and good fillet shape and amount. Moreover, there was little discoloration of the surface. Therefore, the overall evaluation was good.
これに対して、比較例1〜4の複合材については、いずれも複合材のNi/Ti層の融点が1100℃を超えるため、予熱処理温度の980℃ではNi/Ti層が溶融せず、炉内に残留する雰囲気ガスのガス成分と十分に反応しなかった。そのため、ろう付け温度の1200℃において、ろう付け用複合材のろう材部と炉内のガス成分が優先的に反応し、ろう材の表面は変色し、湯流れが阻害された為、フィレットの形状、量ともに不十分であった。以上より、総合評価は不良であった。 On the other hand, for the composite materials of Comparative Examples 1 to 4, since the melting point of the Ni / Ti layer of the composite material exceeds 1100 ° C., the Ni / Ti layer does not melt at the pre-heat treatment temperature of 980 ° C. It did not react sufficiently with the gas components of the atmospheric gas remaining in the furnace. Therefore, at a brazing temperature of 1200 ° C., the brazing filler metal part of the brazing composite material and the gas components in the furnace react preferentially, the surface of the brazing material is discolored, and the hot water flow is obstructed. Both shape and quantity were insufficient. From the above, the overall evaluation was poor.
複合材を用いずにろう付け熱処理を行った従来例では、ろう材の表面の変色が著しく、かつろうの湯流れ性が十分でなかった。その結果、総合評価は不良であった。 In the conventional example in which the brazing heat treatment was performed without using the composite material, the discoloration of the surface of the brazing material was remarkable, and the flowing property of the brazing metal was not sufficient. As a result, the overall evaluation was poor.
以上、実施例1および2の複合材を用いてろう付け接合を行った本発明に係るろう付け用複合材のろう付け接合方法によれば、表面変色が少なく、ろうの湯流れ性が良好であることから、ろう付け接合部の信頼性に優れたろう付け接合方法であることがわかる。 As described above, according to the brazing joint method of the composite material for brazing according to the present invention in which the brazing joint is performed using the composite materials of Examples 1 and 2, the surface discoloration is small and the brazing metal flowability is good. From this, it can be seen that this is a brazing joint method with excellent brazing joint reliability.
10 ガス吸着用複合材
15 ガス吸着層
30 ろう付け用複合材
10 Gas
Claims (11)
A brazed product obtained by brazing a brazing composite material and a member to be brazed by using the brazing composite brazing method according to claim 1.
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- 2006-07-31 JP JP2006208361A patent/JP2008030102A/en active Pending
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