JP2008212985A - ろう付け用複合材およびこれを用いたろう付け製品 - Google Patents

Abstract

【課題】ろう材に要求されるろう付け性、高耐食性を維持しながらも、更に加工性に優れたろう付け用複合材およびこれを用いた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は、ろう付けを行う部材間に配置され、ろう付けを行うためのものであり、ろう材部として、ニッケル−クロムを主成分とするＮｉ−Ｃｒ層１と、シリコン或いはシリコン合金からなるＳｉ層２とを有し、２つのＮｉ−Ｃｒ層１，１の層間にＳｉ層２を設けたものである。このろう付け用複合材を、ろう材部として基材３の表面に一体に設けてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ろう付け機能を有したろう付け用複合材に係り、特にろう付性能及び加工性を向上させ、かつ、耐食性を有したろう付け用複合材およびこれを用いたろう付け製品に関するものである。また、本発明のろう付け機能を有したろう付け用複合材は、特に熱交換器（排ガス再循環装置（ＥＧＲ）用クーラや燃料電池改質器用クーラなど）および燃料電池用部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、ステンレス基ろう付け用複合材が使用されている。これは、ステンレス板の片面、あるいは両面にろう材としての機能をもつ銅が複合されている。また、ステンレス鋼や、ニッケル基またはコバルト基合金などの部品のろう付材として、接合部の耐食性に優れる各種ニッケルろうに、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ合金のうち選ばれた金属粉末を４ｗｔ％〜２２ｗｔ％添加して構成されるニッケルろう材が提案されている（特許文献１）。

また、自己ろう付性複合材を作る方法として、Ｎｉ−Ｔｉ複合材の製造法がある（特許文献２）。

その他、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金で構成されたろう材のろう付け方法が提案されている（特許文献３）。

特開２０００−１０７８８３号公報 特開平７−２９９５９２号公報 特開２００６−２１２６３８号公報

自動車用オイルクーラ接合材としてのステンレス基ろう付け用複合材は、ろう材の機能を持つ銅が、ステンレス板の片面あるいは両面に複合されている。オイルクーラにこのろう付け用複合材を使用した場合、ろう材としての銅は使用上の耐食性に全く問題はない。

しかしながら、このろう付け用複合材を燃料電池用熱交換器、或いはＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation：排ガス再循環装置）クーラ接合用など、耐食・耐熱環境下でろう材として使用した場合、耐食性に著しい問題が生じる。すなわち、燃料電池用熱交換器やＥＧＲクーラ内には、高温かつ腐食性の高い溶液あるいは排気ガスなどが循環されるため、従来の銅ろう材では、耐食性が十分でなく使用が出来ない。

特許文献２に記載されているようなＮｉ−Ｔｉ複合材は、ろう付け後の耐食性に優れるものの、反応性の高いＴｉを用いているため、複合材作製のための熱処理時に外気と反応して加工性を低下させる硬い化合物層を形成したり、また、ろう付けの際にもろう付け炉内の外気と反応して著しい変色やろう流れの低下を生じたりする場合がある。

特許文献１に記載されているニッケルろう材、及びＪＩＳに記載のニッケルろう材は、粉末状であるため、接合部毎に粉末ろう材を添付する作業が必要になるため、多大な労力を費やし、製品の生産性が著しく低く、高コストな製品とならざるを得ない。また、同じくＪＩＳに記載のアモルファスニッケルろう材は非常に脆いため、加工及びろう付け組立て時の取り扱いが難しく、製造コストが高い。

特許文献３に記載されているＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金ろうは、耐食性、耐酸化性及び融点降下に寄与するＳｉの量に関して、Ｓｉ濃度が高くなると延性が低下し、クラッド化が困難となるため、Ｓｉ濃度が１ｍａｓｓ％以下に限られている。

本発明は上記課題を解決し、ろう材に要求されるろう付け性、高耐食性を維持しながらも、更に加工性に優れたろう付け用複合材およびこれを用いたろう付け製品を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ろう付けを行う部材間に配置され、ろう付けを行うためのろう付け用複合材において、ろう材部として、ニッケル−クロムを主成分とするＮｉ−Ｃｒ層と、シリコン或いはシリコン合金からなるＳｉ層とを有し、２つのＮｉ−Ｃｒ層の層間にＳｉ層を設けたことを特徴とするろう付け用複合材である。

請求項２の発明は、基材表面にろう材部を一体に設けたろう付け用複合材において、上記ろう材部が、ニッケル−クロムを主成分とするＮｉ−Ｃｒ層と、シリコン或いはシリコン合金からなるＳｉ層とを有し、２つのＮｉ−Ｃｒ層の層間にＳｉ層を設けたことを特徴とするろう付け用複合材である。

請求項３の発明は、基材表面にろう材部を一体に設けたろう付け用複合材において、上記ろう材部が、ニッケル−クロムを主成分とするＮｉ−Ｃｒ層と、シリコン或いはシリコン合金からなるＳｉ層とを有し、そのＮｉ−Ｃｒ層と上記基材の間にＳｉ層を設けたことを特徴とするろう付け用複合材である。

請求項４の発明は、上記ろう材部に占めるＣｒ濃度の割合が５ｍａｓｓ％以上、Ｓｉ濃度の割合が２ｍａｓｓ％以上である請求項１から３いずれかに記載のろう付け用複合材である。

請求項５の発明は、上記Ｓｉ層を構成するシリコン合金がニッケル−シリコン合金である請求項１から３いずれかに記載のろう付け用複合材である。

請求項６の発明は、上記基材がＦｅを主成分とする合金で構成される請求項２又は３記載のろう付け用複合材である。

請求項７の発明は、上記基材がステンレス鋼で構成される請求項２又は３記載のろう付け用複合材である。

請求項８の発明は、請求項１から７いずれかに記載のろう付け用複合材を用いて組み立てられたことを特徴とするろう付け製品である。

本発明によれば、ろうの流れ性、耐食性、及び加工性に優れたろう付け用複合材が得られる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。

本発明者らが、ろう付け用複合材の構成について種々検討した結果、ろう材としての材料を所定の構成に選定することで、ろう材に要求されるろう付け性、高耐食性を維持しながらも、更に加工性に優れた本発明のろう付け用複合材を完成するに至った。

また、本発明者らは、ろう材を高耐食性と良好なろう流れ性を有するＮｉ，Ｃｒ，Ｓｉ成分系で構成すると共に、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｓｉ成分系のろう材を、Ｎｉ−Ｃｒ系合金層とＳｉ或いはＳｉ合金層との複合材で形成することにより、加工性も併せ持つろう材として機能させることができることを見出した。

すなわち、図１に示すように、本発明の好適一実施の形態に係るろう付け用複合材は、ニッケル−クロムを主成分とするＮｉ−Ｃｒ層１と、シリコン或いはシリコン合金からなるＳｉ層２とを積層しクラッドしてなるものであり、複合材全体でろう材を構成するものである。ろう付け用複合材の積層構造は、２つのＮｉ−Ｃｒ層１，１の層間に、Ｓｉ層２を設けたものである。ろう材中（ろう付け用複合材全体）に占めるＣｒ濃度の割合は５ｍａｓｓ％以上、Ｓｉ濃度の割合は２ｍａｓｓ％以上とされる。

Ｓｉ層２は、純シリコン又はシリコン合金で構成され、シリコン合金として、例えばニッケル−シリコン合金が挙げられる。また、Ｓｉ層２の形態は、薄板状又は粉末状のいずれであってもよく、例えば、Ｓｉ添加量が多くて脆いＳｉ合金板や、Ｓｉ粉末などが挙げられる。さらに、Ｎｉ−Ｃｒ層１の構成材として、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｐ合金が挙げられる。

ろう材中に占めるＣｒ濃度の割合を５ｍａｓｓ％以上としたのは、Ｃｒ濃度が５ｍａｓｓ％未満であると、十分な耐食性、特に耐酸化性が得にくいためである。逆に、Ｃｒ濃度があまり高すぎると、ろう材の融点上昇を招くため、例えば、上限値は３０ｍａｓｓ％以下、好ましくは２０ｍａｓｓ％以下とする。

ろう材中に占めるＳｉ濃度の割合を２ｍａｓｓ％以上としたのは、Ｓｉ濃度が２ｍａｓｓ％未満であると、それ以外のＮｉ，Ｃｒからなる合金（Ｎｉ−Ｃｒ層１）の融点をろう付け温度以下に降下させることができないためである。逆に、Ｓｉ濃度があまり高すぎると、相対的にＣｒ濃度が減少し、ろう材の耐食性などが不十分となるため、例えば、上限値は２０ｍａｓｓ％以下、好ましくは１５ｍａｓｓ％以下とする。

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は、Ｓｉ層２の上下両面にＮｉ−Ｃｒ層１を設けた層構造とし、ろう材全体をＮｉ，Ｃｒ，Ｓｉ成分系で構成している。

ここで、ろう材を構成する主材料として、ニッケル、クロム、シリコンを選定することで、これらの材料からなるろう材をろう付け熱処理し、溶融・混合させた時、ろう材の耐食性が優れたものとなる。Ｎｉ，Ｃｒ成分については、ニッケルとクロムの合金のＮｉ−Ｃｒ層１としているが、Ｎｉ−Ｃｒ合金は、合金材料としても加工性を有する板形状で作製可能であるためである。更に、Ｎｉ，Ｃｒは、共に単体では高融点であるものの、Ｓｉと混合、合金化することでその融点が低下し、例えば、基材（後述）としてのステンレス鋼よりも融点が十分低いろう材として機能する。

そして、Ｓｉ層２をろう材の内層（中央）に配置したのは、ろう材を構成する各金属の中でシリコンは硬くて脆いため、Ｓｉ層２を外層に配置した場合、例え板形状のＳｉ板材であっても、複合化、クラッド化の過程で、Ｓｉ板材が破断、粉末化し、所定のろう組成が得られなくなるばかりでなく、取り扱い性に劣る結果となるためである。一方、Ｓｉ層２を内層に配置した場合、例えＳｉ板材が粉末化したとしても、Ｓｉ層２の両外層（Ｎｉ−Ｃｒ層１）の板材によってＳｉ粉末の飛散を防止することができるため、前述した問題が生じるおそれはない。このように、Ｓｉ層２をＮｉ−Ｃｒ層１，１で挟み、Ｓｉ層２を内層とすることで、Ｓｉ層２の材料形態が制限されることが無くなり、粉末形状、板形状のいずれであってもよい。このように、Ｓｉ層２をろう材の内層に配置することで、Ｓｉの添加量は材料の加工性に制限されることなく、必要なろう流れ性、耐食性のレベルに応じて自由な濃度設計値でＳｉを添加することが可能となる。

また、Ｓｉ層２をＮｉ−Ｃｒ層１，１で挟むことで、Ｎｉ−Ｃｒ合金とＳｉの反応が容易となり（ろう溶融時にろう材が混合しやすくなり）、ろう付け後のろう接合部組成の均一性に優れる。さらに、Ｎｉ−Ｃｒ層１の構成材としてＮｉ−Ｃｒ−Ｐ合金を用いることで、ろう材の流れ性がより良好となる。

以上に述べたように、本実施の形態に係るろう付け用複合材は、ろう材に要求されるろう付け性（１２００℃前後の温度でろう付け熱処理が可能であること、ろう流れ性が良好であること）および高耐食性を維持しつつ、更にろう付け用複合材製造時における加工性が優れたものとなる。

なお、本実施の形態に係るろう付け用複合材は、高耐食性が要求される接合分野であればいずれにも適用可能であり、その用途が熱交換器（排ガス再循環装置（ＥＧＲ）用クーラや燃料電池改質器用クーラなど）および燃料電池用部材に限定されないことはいうまでもない。

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。

本発明の他の好適一実施の形態に係るろう付け用複合材は、図２に示すように、ろう材部と基材３とを一体化したものである。このろう材部は、図１に示したろう付け用複合材と同じ構成である。基材３は、Ｆｅを主成分とする合金、好ましくはステンレス鋼で構成される。

このように、ろう材と基材３とを一体化した本実施の形態に係るろう付け用複合材においても、図１に示したろう付け用複合材と同様の作用効果が得られ、また、ろう付け組立て性がさらに優れたものとなる。

本実施の形態においては、図２に示したように基材３の片面のみにろう材部を設けたろう付け用複合材を例に挙げて説明を行ったが、図４に示すように、基材３の両面にろう材部を積層し、これらを一体化し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、図２に示したように、ろう付け用複合材が板状の場合について説明を行ったが、ろう付け用複合材は、図５に示すように棒状、ワイヤ状の基材３の周りに、順に、Ｎｉ−Ｃｒ層１、Ｓｉ層２、Ｎｉ−Ｃｒ層１を設けたものであってもよい。

一方、本発明の別の好適一実施の形態に係るろう付け用複合材は、図３に示すように、ろう材部と基材３とを一体化したものであるが、図２に示したろう付け用複合材とはろう材部の構造が異なっている。具体的には、ろう材部は、Ｎｉ−Ｃｒ層１とＳｉ層２とを有しており、Ｎｉ−Ｃｒ層１と基材３との間にＳｉ層２を設けたものである。つまり、本実施の形態に係るろう付け用複合材は、Ｓｉ層２の一方の面（上面）にＮｉ−Ｃｒ層１を、Ｓｉ層２の他方の面（下面）に基材３を設け、Ｓｉ層２を、Ｎｉ−Ｃｒ層１と基材３とで挟んだものである。

本実施の形態に係るろう付け用複合材においても、Ｓｉ層２の両面をＮｉ−Ｃｒ層１と基材３の両板材で挟んでいるため、図２に示したろう付け用複合材と同様にＳｉ粉末の飛散を防止することができ、また、必要とするＮｉ−Ｃｒ層１が１層のみであることから材料コストの低減を図ることができる。

以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
２枚の等しいＮｉ−Ｃｒ合金条（厚さ０．５６ｍｍ）を複合一体化させる圧延処理工程の直前にＮｉ−Ｃｒ合金条間にＳｉ粉末（２００μｍメッシュ）を約１ｇ／ｃｍ²の割合でほぼ均等に散布し、Ｎｉ−Ｃｒ／Ｓｉ／Ｎｉ−Ｃｒの複合材を作製した。更に圧延を繰り返し、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｓｉ、Ｎｉ−Ｃｒの合計の厚さを７０μｍとした。本複合材をＳＵＳ３０４板の上に乗せ、更にその上にＳＵＳ３０４パイプを置き、１２００℃の管状炉で加熱し、ろう特性を評価した。
（実施例２）
２枚の等しいＮｉ−Ｃｒ合金条（厚さ０．５６ｍｍ）を複合一体化させる圧延処理工程の直前にＮｉ−Ｃｒ合金条間にＳｉ粉末（２００μｍメッシュ）を約１ｇ／ｃｍ²の割合でほぼ均等に散布し、Ｎｉ−Ｃｒ／Ｓｉ／Ｎｉ−Ｃｒの複合材を作製した。更に圧延を繰り返し、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｓｉ、Ｎｉ−Ｃｒの合計の厚さを２００μｍとした。これらの複合材をＳＵＳ３０４（厚さ１．０ｍｍ）と圧延法にて一体化させ、更にＮｉ−Ｃｒ、Ｓｉ、Ｎｉ−Ｃｒの合計の厚さが７０μｍになるまで圧延した。本複合材の上にＳＵＳ３０４パイプを置いた後、管状炉中、１２００℃でろう付け加熱し、ろう付特性を評価した。
（実施例３）
Ｎｉ−Ｃｒ合金条（厚さ０．５６ｍｍ）とＳＵＳ３０４条（厚さ１．５ｍｍ）を複合一体化させる圧延処理工程の直前にＮｉ−Ｃｒ合金条とＳＵＳ３０４条の間にＳｉ粉末（２００μｍメッシュ）を約０．１ｇ／ｃｍ²の割合でほぼ均等に散布し、Ｎｉ−Ｃｒ／Ｓｉ／ＳＵＳ３０４の複合材を作製した。更に圧延を繰り返し、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｓｉの合計の厚さを７０μｍとした。本複合材の上にＳＵＳ３０４パイプを置いた後、管状炉中、１２００℃でろう付け加熱し、ろう付特性を評価した。
（実施例４）
Ｎｉ−Ｃｒ合金条（厚さ０．２８ｍｍ）とＳＵＳ３０４条（厚さ１．５ｍｍ）を複合一体化させる圧延処理工程の直前にＮｉ−Ｃｒ合金条とＳＵＳ３０４条の間にＳｉ粉末（２００μｍメッシュ）を約１ｇ／ｃｍ²の割合でほぼ均等に散布し、Ｎｉ−Ｃｒ／Ｓｉ／ＳＵＳ３０４の複合材を作製した。更に圧延を繰り返し、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｓｉの合計の厚さを７０μｍとした。本複合材の上にＳＵＳ３０４パイプを置いた後、管状炉中、１２００℃でろう付け加熱し、ろう付特性を評価した。
（実施例５）
Ｎｉ−Ｃｒ−Ｐ合金条（厚さ０．５６ｍｍ）とＳＵＳ３０４条（厚さ１．５ｍｍ）を複合一体化させる圧延処理工程の直前にＮｉ−Ｃｒ−Ｐ合金条とＳＵＳ３０４条の間にＳｉ粉末（２００μｍメッシュ）を約０．６ｇ／ｃｍ²の割合でほぼ均等に散布し、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｐ／Ｓｉ／ＳＵＳ３０４の複合材を作製した。更に圧延を繰り返し、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｐ、Ｓｉの合計の厚さを７０μｍとした。本複合材の上にＳＵＳ３０４パイプを置いた後、管状炉中、１２００℃でろう付け加熱し、ろう付特性を評価した。
（比較例１）
Ｎｉ−Ｃｒ合金条（厚さ０．２５ｍｍ）とＳＵＳ３０４条（厚さ１．５ｍｍ）を複合一体化させる圧延処理工程の直前にＮｉ−Ｃｒ合金条とＳＵＳ３０４条の間にＳｉ粉末（２００μｍメッシュ）を約１ｇ／ｃｍ²の割合でほぼ均等に散布し、Ｎｉ−Ｃｒ／Ｓｉ／ＳＵＳ３０４の複合材を作製した。更に圧延を繰り返し、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｓｉの合計の厚さを７０μｍとした。本複合材の上にＳＵＳ３０４パイプを置いた後、管状炉中、１２００℃でろう付け加熱し、ろう付特性を評価した。
（比較例２）
Ｎｉ−Ｃｒ合金条（厚さ０．５６ｍｍ）とＳＵＳ３０４条（厚さ１．５ｍｍ）を複合一体化させる圧延処理工程の直前にＮｉ−Ｃｒ合金条とＳＵＳ３０４条の間にＳｉ粉末（２００μｍメッシュ）を約０．０５ｇ／ｃｍ²の割合でほぼ均等に散布し、Ｎｉ−Ｃｒ／Ｓｉ／ＳＵＳ３０４の複合材を作製した。更に圧延を繰り返し、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｓｉの合計の厚さを７０μｍとした。本複合材の上にＳＵＳ３０４パイプを置いた後、管状炉中、１２００℃でろう付け加熱し、ろう付特性を評価した。
（比較例３）
Ｎｉ条（厚さ０．６ｍｍ）とＴｉ条（厚さ１．０ｍｍ）を圧延法によって一体化させ、更に圧延することによってＮｉとＴｉの厚さを２００μｍとした。これらの複合材をＳＵＳ３０４条（厚さ１．０ｍｍ）と圧延法により一体化させ、更に圧延することにより、Ｎｉ層、Ｔｉ層の合計の厚さを７０μｍとした。本複合材の上にＳＵＳ３０４パイプを置いた後、管状炉中、１２００℃でろう付け加熱し、ろう付特性を評価した。
（比較例４）
Ｎｉ条（厚さ０．３ｍｍ）、Ｔｉ条（厚さ１．０ｍｍ）、Ｎｉ条（厚さ０．３ｍｍ）を圧延法によって一体化させ、更に圧延することによってＮｉ，Ｔｉ，Ｎｉの厚さを２００μｍとした。これらの複合材をＳＵＳ３０４条（厚さ１．０ｍｍ）と圧延法により一体化させ、更に圧延することにより、Ｎｉ層、Ｔｉ層、Ｎｉ層の合計の厚さを７０μｍとした。本複合材の上にＳＵＳ３０４パイプを置いた後、管状炉中、１２００℃でろう付け加熱し、ろう付特性を評価した。
（従来例１）
複合材の材料としてＳＵＳ３０４条、銅条を用い、圧延法により２層構造のろう付け用複合材を作製した。また、銅の厚さは７０μｍになるように圧延加工を行った。本複合材を管状炉で１１２０℃に加熱し、ろう層を溶融した後、ろう特性を評価した。
（従来例２）
ＳＵＳ３０４の片面に市販の粉末Ｎｉろう材（Ｎｉ−１９ｍａｓｓ％Ｃｒ−１０ｍａｓｓ％Ｓｉ）を合成樹脂バインダで溶いたものを塗布し複合材を作製した。本複合材を管状炉で１２００℃に加熱し、ろう層を溶融した後、ろう特性を評価した。
（従来例３）
Ｎｉ−３０ｍａｓｓ％Ｃｒ条（厚さ１．０ｍｍ）、Ｃｕ−１７ｍａｓｓ％Ｎｉ−０．５ｍａｓｓ％Ｓｉ条（厚さ０．３ｍｍ）を圧延法により一体化させ、圧延を繰り返すことにより全体厚さが０．３ｍｍになるまで加工した。更に、これらの複合材をＮｉ−Ｃｒ合金側がＳＵＳ３０４条（厚さ１．０ｍｍ）に接するように同じく圧延法により一体化させ、その後、Ｃｕ−１７ｍａｓｓ％Ｎｉ−０．５ｍａｓｓ％Ｓｉ合金の厚さが７０μｍになるまで圧延加工を行った。本複合材の上にＳＵＳ３０４パイプを置いた後、管状炉中、１２００℃でろう付け加熱し、ろう付特性を評価した。

表１に、実施例１〜５、比較例１〜４、および従来例１〜３の各複合材について、腐食試験の結果、高温保持試験の結果、フィレット形成状態（ろう流れ性）、ろう付生産性、及びそれらの総合評価を示す。

腐食試験は、塩素イオン、硝酸イオン、硫酸イオンを含んだ腐食性溶液中に各試料を１０００ｈ浸漬し、試験前後の重量変化（腐食による重量減少量）により耐食性を評価した。試験片の重量減少量が、１ｍｇ以下を最良（◎）、１〜５ｍｇを良（○）、５〜１０ｍｇを不足（△）、１０ｍｇ以上を不良（×）とした。

高温保持試験は、各試料を５００℃の大気中で最大８００ｈ保持し、腐食による重量変化量（酸化による重量増加量）により耐酸化性を評価した。試験片の重量増加量が、１０ｍｇ以下を最良（◎）、１０〜２５ｍｇを良（○）、２５〜５０ｍｇを不足（△）、５０ｍｇ以上を不良（×）とした。

ろう流れ性については、ろう付け熱処理した後のＳＵＳ基材／ＳＵＳパイプ接合部に形成されるフィレットの形状及び断面積により評価した。

表１に示すように、ろう材中に占めるＣｒ濃度が５ｍａｓｓ％以上、Ｓｉ濃度が２ｍａｓｓ％以上である実施例１〜５は、耐食性、耐酸化性、ろう流れ性、ろう付け生産性、及び総合評価がいずれも良好であった。特に、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｓｉのほか、Ｐをろう材中に添加した実施例５では、実施例１〜４の各複合材よりもろうの流れ性が更に良好であった。

これに対して、Ｃｒ濃度が５ｍａｓｓ％未満である比較例１（４ｍａｓｓ％）は、高温保持試験で十分な特性（耐酸化性）が得られず、特に腐食試験で耐食性が不十分であるという結果となった。

また、Ｓｉ濃度が２ｍａｓｓ％未満である比較例２（１ｍａｓｓ％）は、十分なろう流れ性を得ることができなかった。これは、Ｓｉの添加量がろう材全体の融点を低下させるのに十分でなかったためであると考えられる。

これらの結果から、十分な耐食性を確保するためにはＣｒ濃度として５ｍａｓｓ％以上、十分なろう流れ性を確保するためにはＳｉ濃度として２ｍａｓｓ％以上が必要であると判断できる。

Ｎｉ，Ｔｉから構成される比較例３に示す複合材は、表面にＴｉがあるため、複合材製造中の熱処理工程で、炉内の窒素あるいは酸素とＴｉが反応することで表面が硬化し、加工性が低下することがわかった。また、ろう付け時のろう付け炉内の残留ガスの影響で、ろう流れ性が悪い結果となった。

同じくＮｉ，Ｔｉ，Ｎｉからなる比較例４に示す複合材は、表層にバリア層としてのＮｉを配置することによって、複合材製造中における上述した不具合は改善されるものの、Ｔｉをろう成分として含むため、ろう付け時に、炉内残留ガスの影響で変色が発生した。また、高温保持試験の結果、表面変色が著しいことがわかった。

従来例１に示すＣｕ複合材は、腐食試験及び高温保持試験に対して結果が著しく悪く、耐食環境下での使用に耐えられないことがわかった。

従来例２に示す粉末Ｎｉろうは、各特性に優れているものの、粉末形状であるため、取り扱い性が悪いのに加え、ろう材塗布後の加工が不可能であるため、ろう付け生産性に劣る材料と判断できる。これに対し、本発明の実施例１〜５に示す複合材は、ろう材と基材が一体化された状態での加工も可能であり、いずれもろう付け生産性に優れることは明白である。

従来例３に示すＣｕ−Ｎｉ−Ｓｉろうは、ろう材中のＣｒ濃度は高いものの、加工性の制約があり、十分な量のＳｉをろう材中へ添加することができなかったため、耐食性が劣る結果となった。

本発明の好適一実施の形態に係るろう付け用複合材の横断面図である。 本発明の他の好適一実施の形態に係るろう付け用複合材の横断面図である。 本発明の別の好適一実施の形態に係るろう付け用複合材の横断面図である。 図２の第１変形例を示す図である。 図２の第２変形例を示す図である。

符号の説明

１ Ｎｉ−Ｃｒ層
２ Ｓｉ層
３ 基材

Claims (8)

1. ろう付けを行う部材間に配置され、ろう付けを行うためのろう付け用複合材において、ろう材部として、ニッケル−クロムを主成分とするＮｉ−Ｃｒ層と、シリコン或いはシリコン合金からなるＳｉ層とを有し、２つのＮｉ−Ｃｒ層の層間にＳｉ層を設けたことを特徴とするろう付け用複合材。
2. 基材表面にろう材部を一体に設けたろう付け用複合材において、上記ろう材部が、ニッケル−クロムを主成分とするＮｉ−Ｃｒ層と、シリコン或いはシリコン合金からなるＳｉ層とを有し、２つのＮｉ−Ｃｒ層の層間にＳｉ層を設けたことを特徴とするろう付け用複合材。
3. 基材表面にろう材部を一体に設けたろう付け用複合材において、上記ろう材部が、ニッケル−クロムを主成分とするＮｉ−Ｃｒ層と、シリコン或いはシリコン合金からなるＳｉ層とを有し、そのＮｉ−Ｃｒ層と上記基材の間にＳｉ層を設けたことを特徴とするろう付け用複合材。
4. 上記ろう材部に占めるＣｒ濃度の割合が５ｍａｓｓ％以上、Ｓｉ濃度の割合が２ｍａｓｓ％以上である請求項１から３いずれかに記載のろう付け用複合材。
5. 上記Ｓｉ層を構成するシリコン合金がニッケル−シリコン合金である請求項１から３いずれかに記載のろう付け用複合材。
6. 上記基材がＦｅを主成分とする合金で構成される請求項２又は３記載のろう付け用複合材。
7. 上記基材がステンレス鋼で構成される請求項２又は３記載のろう付け用複合材。
8. 請求項１から７いずれかに記載のろう付け用複合材を用いて組み立てられたことを特徴とするろう付け製品。

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