JPH03281096A - ろう付加工用複合材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はろう付加工用複合材およびその製造方法に係り
、特にろう付性能を向上させるとともにろう付加エコス
トを低減し得るろう付加工用複合材およびその製造方法
に関する。

（従来の技術） 大型の建設用機械、ターボ機構付き自動車にはエンジン
等に循環させるオイルを冷却するだめのオイルクーラが
装備されている。このオイルクーラは、通常の自動車に
装備されるラジェーターとほぼ同様な構造を有し、例え
ば第１図において示すように、ステンレス鋼板を偏平筒
状に形成したオイルチューブ１を３〜５局離隔して設け
、隣接するオイルチューブ１，１間に鉄板を波状に成形
したコルゲートフィン２をろう付して形成される。

エンジン等によって高温度に加熱されたオイル３はオイ
ルチューブ１内を流下する間に、コルゲートフィン２と
熱交換し冷却される。熱交換によって昇温されたコルゲ
ートフィン２は、その空隙部を通過する冷却空気４また
は冷却水によって冷却される。なお、オイルクーラの種
類によっては、コルゲートフィン側に高温度のオイルを
流通させる一方、オイルチューブ側に冷却水を流通させ
る方式も採用される。

上記のようなオイルクーラは、従来オイルチューブ１に
対するコルゲートフィン２の当接部にろう材としての銅
箔を介装したものを多段に重ね、しかる後にろう材とし
ての銅の融点（１０８３℃）より高い１１５０℃程度に
加熱せしめ、溶融したろう材によってオイルチューブ１
とコルゲートフィン２とを一体に接合して形成される。

しかしながら上記の製造方法においては、薄い銅箔を所
定位置に配置する組立作業に多大な労力および］二数を
要し、オイルクーラの製造コストが高まる欠点がある。

また基材となるオイルチューブの表面精度が低い場合に
はオイルチューブ１と銅箔との間に局部的に空隙が形成
され、ろう材としての銅箔の機能が充分に発揮されず接
合強度が小さいオイルクーラしか得られない問題点があ
った。

この問題を解決するため、基材としてのオイルチューブ
１の表面に予めろう材としての銅箔を一体に接合したろ
う付加工用複合材が使用される場合がある。このろう付
加工用複合材は、例えば基材としてのステンレス鋼板の
表面に銅箔を重ね、圧着ロールに挿通後、拡散熱処理に
よって形成される。

このろう付加」二用複合材によれば、予め基材表面にろ
う材としての銅箔が強固に拡散接合により一体化させて
いるため、銅箔と基材との間に空隙等が発生せず、基材
とコルゲートフィン２との接合性も良好になる。さらに
銅箔を基材とは別個に介装する手間を省略できるため、
オイルクーラの組立工数を大幅に削減することが可能に
なった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記従来のろう付加工用複合材は、基材と
ろう材との剥離があってはならないという観点から、冷
間圧着後に通常、高温度で熱処理（拡散接合）する工程
を経て製造されている。

そのため基材とろう材との接合界面に拡散層が発生し易
くなり、基材とろう材との接合強度および密着性は高ま
る一方で、ろう付性能が低下する問題点がある。

すなわち拡散層においては基材およびろう材原子が相互
に拡散してろう材である銅より融点が高い合金層が形成
されている。この合金層はろう付温度まで加熱しても溶
融しないため、ろう材としての機能を果し得ない。その
ため、ろう付工程において、拡散層付近で、溶融した銅
ろうの流れが不均一になり、基材としてのオイルチュー
ブと、被接合材としてのコルゲートフィンとの接合強度
についてばらつきを生じ易い問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、ろう付性能を向上させることが可能であり、またろう
付加エコストを大幅に低減することが可能なろう付加工
用複合材およびその製造方法を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用） 本願発明台らは上記目的を達成するため、ろう付性能を
低下させる拡散層を形成せず、かつ打抜き操作等に供し
た場合においても剥離等を生じない複合材の構成につい
て種々検討した結果、基材とろう材としての合せ材とを
所定の温度以下で、かつ所定の断面減少率以上でロール
圧着した時に上記特性を満足するろう付加工用複合材を
得た知見に基づいて本願発明を完成した。

すなわち本発明はろう材を介して他の部材にろう付加上
するために使用されるろう付加工用複合材において、基
材表面にろう材としての合せ材を一体に接合し、接合面
に形成される拡散層を実質的に朗除したことを特徴とす
る。

また本発明に係るろう付加工用複合材の製造方法は、基
材とろう材としての合せ材とを重ね、温度１５０℃以下
の条件下で断面減少率が５０％以上でロール圧着加工す
ることにより、基材と合せ材とを拡散接合強度より低い
接合強度で一体化することを特徴とする。

本発明の対象となるろう付加工用複合材を構成する基材
としては鉄またはステンレス鋼などの鉄合金があり、一
方ろう材となる合せ材としては、銀、銅、銅合金、アル
ミニウム合金などがある。

また本発明に係る製造方法において、ロール圧着時の温
度を１５０℃以下に設定したことにより、熱による拡散
層が形成されにくくなり、ろう付性能が大幅に向上する
。

一方ロール圧着加工時における基材および合せ材のトー
タルの断面減少率は、基材と合せ材との密着性および製
造された複合材の二次加工性に大きく影響するものであ
る。すなわち断面減少率が５０％未満の場合には基材と
合せ材との密着性が悪く、ろう骨接合時において接合強
度が充分に上昇しない。また複合材を打抜き加工等の二
次加工処理に供した場合に剥離等が発生し易い。一方減
面減少率を５０％以上に設定することにより、基材と合
せ材との接合面において適度の密着性と接合強度どが得
られる。

このように本発明に係るろう付加工用複合材によれば、
従来のような高温度の熱処理工程を経ていないため、そ
の基材と合せ材との接合強度は拡散接合強度より低くな
る。しかし本願に係るろう付加工用複合材は、構造用複
合材として使用するものではないため、拡散接合によっ
て得られる強固な接合強度は必要とせず、二次加工時に
おいて剥離等を発生しない程度の弱い接合強度を保持し
ていれば十分である。

上記構成に係るろう付加工用複合材およびその製造方法
によれば、基材と、基材表面に一体に接合されたろう材
としての合せ材との接合面に拡散層が実質的に形成され
ていないため、ろう何工程において溶融したろう材の流
れが不均一にならず、基材と被接合材とを高い接合強度
で一体に接合することができる。

また基材表面に密着して空隙を生じることなく、ある程
度の接合強度を有するろう材が基材表面に予め一体に形
成されているため、この複合材と他の被接合材とを組立
てて一体にろう付して機器を製造する場合に、両者間に
別途、ろう材を介装させる必要がない。また両者間に空
隙を生じるおそれも少ないため、接合強度のばらつきを
生じることも少ない。したがって機器の組立工数および
ろう付加上工数を大幅に低減することができる。

本発明のろう付加工用複合材は、オイルクーラ用に限ら
ず、例えば半導体用複合材など各種用途に適用すること
が可能である。

（実施例） 以下に本発明の実施例に基づいてより具体的に説明する
。

第１表左欄に示すように厚さ３．６〜１０．３闘の基材
としての軟鋼の表面に、厚さ０．１８〜０．３７ｍｍの
合せ材としてのリン脱酸銅を重ね、さらに常温度におい
てトータル断面減少率がそれぞれ５０，６０．７０％と
なるようにロール圧着して実施例１〜３のろう付加工用
複合材を得た。

また厚さ０．５〜１．１７ｍの基材としてのステンレス
鋼（ＳＵＳ３０４）の表面および／または裏に厚さ０．
１１〜０．１９＋ｎｍの合せ材としての無酸素銅を重ね
、さらに常温度においてトータル断面減少率がそれぞれ
５０．　６５．　７０．　８０％となるようにロール圧
着して実施例４〜７のろう付加工用複合材を得た。

一方、比較例１として厚さ３．２＋ｎｍの軟鋼表面に厚
さ０．１５ｍｍのリン脱酸銅を重ね、さらに常温度にお
いてトータル断面減少率が３０％となるようにロール圧
着して比較例１の複合材を製造した。

また比較例２として厚さ３．３＋ｎ１１１の軟鋼と厚さ
０．１＋ｎｍのリン脱酸銅とを別個に調製し、複合材要
素とした。

さらに比較例３として厚さ８．８ｍｍの軟鋼と、厚さ０
．４４ａ＋ｍのリン脱酸銅とを重ね、多段にロール圧着
し、さらに温度９５０〜１０００℃において熱拡散処理
を施して最終的にトータル断面減少率７５％となるよう
に仕上げ圧延を施して厚さ２、　３ＲＩＩｍ％幅１．４
０　ｍｍのろう付加工用複合材を製造した。

また比較例４として厚さ０．３ｍｍの基材としての５Ｕ
Ｓ３０４板と基材両面に単に配置しただけの厚さ０．０
６ｍｍの合せ材としての無酸素銅とを調製し、複合材要
素とした。

また比較例５として厚さ２．　０ＩＩ１１の基材として
の５ＵＳ３０４板と基材両面に単に配置しただけの厚さ
０．４５ｍの合せ材としての無酸素銅を重ね、多段にロ
ール圧着し、さらに温度９５０〜１０００℃において熱
拡散処理を施して最終的にトータル断面減少率８５％と
なるように仕上げ圧延を施して厚さ０．４２ｍ、幅３６
０關のろう付加工用複合材を製造した。

こうして製造した実施例１〜７および比較例１〜５に示
するう付加工用複合材または複合材要素から第１図に示
すような機器としてのオイルクーラを製造するために、
まず各複合材を打抜加工機によって所定寸法に打抜いた
。そして打抜時における基材からの合せ材の剥離の多少
によって各複合材の二次加工性を評価した。

ここで二次加工性の評価基準は、１００回打ち抜き操作
を実施しても合せ材の剥離を発生しないものを◎印、剥
離を生じた試料数の割合が１％未満のものを○印、同割
合が５％未満のものを△印、５％を超えるものをＸ印で
表示した。

さらに打抜いた複合材とコルゲートフィンとを交互に多
段に積層して所定形状のオイルクーラを組立てるまでに
要する基間を計測して、機器としてのオイルクーラの組
立コストを複合材自体の製造コストを加味して評価した
。ここで比較例２および４においては、別個に調製した
基材とコルゲートフィンとの間にろう材としての合せ材
を介装したものを多段に積層してオイルクーラを組立て
て評価した。

ここで複合材の製造コストおよび機器の組立コストの評
価基準は複合材の材料費と複合材の製造工数と組立工数
とを加算して算出し、比較例３に示す従来製法による場
合の評価（△印）を基準に、比較例３より２０％以上コ
スト増になる場合をＸ印で示す一方、２０％以上のコス
ト減になる場合を○印で示している。

さらに各複合材または複合材要素およびコルゲートフィ
ンを使用して組立てたオイルクーラを温度１１５０℃で
３０分間加熱してろう付処理を行ない、ろう付接合部を
観察し、各複合材のろう付性能を評価した。そして基材
とコルゲートフィンとの間に局部的に空隙が発生してい
たり、接合部におけるろう材の流れが不均一になってい
る場合にはΔ印で評価する一方、上記の不均一が殆ど観
察されない場合には○印で評価した。

上記評価結果を下記第１表に示す。

〔以下余白〕

第１表に示す結果から明らかなように実施例１〜７に係
るろう付加工用複合材はいずれも常温度において断面減
少率が５０％以上でロール圧着されて形成されているた
め、基材と合せ材とは適度の接合強度をもって接合され
ている。

したがって複合材を打抜き加工などの二次加工に供した
場合においても、合せ材の剥離などが生じに＜（、良好
な二次加工性を呈する。

また高温度による熱処理工程を経ていないため、接合面
に拡散層が形成されることが少ない。そのためろう何工
程において溶融したろう材の流れが不均一にならず高い
ろう付性能を呈する。

さらに基材表面に密着して予めろう材を一体に形成して
複合材としているため、複合材と他の被接合材とを組立
てて一体にろう付接合する場合に、ろう材を別途介装す
る必要がない。したがって機器の組立工数およびろう付
加工工数を大幅に低減することができる。

一方比較例１の複合材は断面減少率が３０％と小さいた
め基材と合せ材との接合強度が不十分であり、合せ材の
剥離が顕著であり二次加エセ１が低くなるとともに、ろ
う何工程においても基材と被接合材との接合強度が低下
する。

また比較例２および４においては基＄４と合せ材とを別
個に調製し、機器の組立時に基材と被接合材との間にろ
う材としての合せ材を正確に介装させる面倒な作業が必
要となるため組立コストが大幅に増加してしまう。さら
に基材と合せ材との密着性も悪く、両者間に気泡が残留
し易くなる結果、基材と被接合材さの接合強度も低下す
る。

さらに比較例３および５に示す複合材においては断面減
少率を７５〜８５％に設定し、高温度の熱処理を紅で形
成されているため、合せ材の接合強度は大きい。しかし
、接合面に拡散層が多く形成されているため、ろう何工
程でのろう流れが不均一であり、接合強度のばらつきが
大きくなる。

また複合材の製造過程において熱処理を行なっているた
め、複合材自体の製造コストが高くなる欠点がある。

このように本実施例１〜７に係る複合材ではいずれも熱
処理を行なわずに常温度下において断面減少率を５０％
以上に設定したロール圧着法によって基材と合せ材とを
簡単に接合しているため、その接合強度は、各合せ材の
ビール強度で比較しても明らかなように、比較例３およ
び５で示す従来の熱処理を経て製造された複合材の接合
強度と比較して大幅に低下する。しかしながらろう材と
しての合せ材と基材との接合強度を弱めた場合において
も二次加工性を損うことなく、ろう付性能を大幅に向上
できることがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明の通り本発明に係るろう付加工用複合材および
その製造方法によれば、基材と、基材表面に一体に接合
されたろう材としての合せ材との接合面に拡散層が実質
的に形成されていないため、ろう付工程において溶融し
たろう材の流れが不均一にならず、基材と被接合材とを
高い接合強度で一体化することができる。

また基材表面に密着して空隙を生じることなくある程度
の接合強度を有するろう材が基材表面に予め一体に形成
されているため、この複合材と他の被接合材とを組立て
て一体にろう付して機器を製造する場合に、両者間に別
途、ろう材を介装させる必要がない。また両者間に空隙
を生じるおそれも少ないため、接合強度のばらつきを生
じることも少ない。したがって機器の組立工数およびろ
う材加工工数を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るろう付加工用複合材を使用して組
立てたオイルクーラの構造を部分的に示す斜視図である
。 Ｊ・・・オイルチューブ、２・・・コルゲートフィン、
３・・・オイル、４・・・冷却空気。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ろう材を介して他の部材にろう付加工するために使
   用されるろう付加工用複合材において、基材表面にろう
   材としての合せ材を一体に接合し、接合面に形成される
   拡散層を実質的に排除したことを特徴とするろう付加工
   用複合材。 ２、基材が鉄または鉄合金である一方、ろう材が銀、銅
   およびアルミニウムから選択された少なくとも１種の金
   属またはその合金から成ることを特徴とする請求項１記
   載のろう付加工用複合材。 ３、基材とろう材としての合せ材とを重ね、温度１５０
   ℃以下の条件下で断面減少率が５０％以上でロール圧着
   加工することにより、基材と合せ材とを拡散接合強度よ
   り低い接合強度で一体化することを特徴とするろう付加
   工用複合材の製造方法。