(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板金属合金を提供し、銅とアルミニウムとからなるクラッドを提供し、前記クラッドを前記基板金属合金に圧着し、前記クラッドを接合させて前記基板金属合金上にロウ付け層を形成する工程を含み、前記基板金属合金が前記クラッドより高い融点を有することを特徴とする自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項２】
基板金属合金を提供し、銅とニッケルとからなるクラッドを提供し、前記クラッドを前記基板金属合金に圧着し、前記クラッドを接合させて前記基板金属合金上にロウ付け層を形成する工程を含み、前記基板金属合金が前記クラッドより高い融点を有することを特徴とする自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項３】
前記圧着がロールボンディングしてロールボンドされた複合体を形成する工程を含む、請求項１又は２に記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項４】
前記クラッドが、市販の純粋な銅及び市販の純粋なアルミニウムの層を含む、請求項３記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項５】
銅及びアルミニウム層の厚みが、２重量％のアルミニウムから１００重量％のアルミニウムを含むクラッドを形成するように選択される、請求項４記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項６】
銅及びアルミニウム層の厚みが、２重量％のアルミニウムから３０重量％のアルミニウムを含むクラッドを形成するように選択される、請求項４記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項７】
銅及びアルミニウム層の厚みが、５重量％のアルミニウムと残余の銅とからなるクラッドを形成するように選択される、請求項４記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項８】
銅及びアルミニウム層の厚みが、前記ロールボンディング工程の前に、各々０．０３０インチ及び０．００７５インチである、請求項４記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項９】
銅及びアルミニウム層の厚みが、前記ロールボンディング工程の前に、各々０．０３０インチ及び０．０１２インチである、請求項４記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項１０】
前記基板金属合金がステンレススチールである、請求項４記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項１１】
前記ロールボンドされた複合体を最終寸法まで冷間圧延する工程をさらに含む、請求項４記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項１２】
前記最終寸法が０．０１７インチである、請求項１１記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項１３】
前記層が、前記基板金属合金の各面上にある、請求項４記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項１４】
銅が前記複合体の各面の外層をなす、請求項１３記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項１５】
銅が前記複合体の一方の外層をなす、請求項４記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項１６】
前記基板金属が前記複合体の他方の外層をなす、請求項１５記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項１７】
前記基板金属合金がステンレススチールである、請求項１６記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項１８】
前記クラッドが、市販の純粋な銅及び市販の純粋なニッケルの層を含む、請求項３記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項１９】
銅及びニッケル層の厚みが、１０重量％から１００重量％のニッケルを含むクラッドを形成するように選択される、請求項１８記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項２０】
銅及びニッケル層の厚みが、２０重量％から４０重量％のニッケルを含むクラッドを形成するように選択される、請求項１８記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項２１】
銅及びニッケル層の厚みが、２５重量％のニッケルと残余の銅とからなるクラッドを形成するように選択される、請求項１８記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項２２】
銅及びニッケル層の厚みが、前記ロールボンディング工程の前に、各々０．０３０インチ及び０．０１０インチである、請求項１８記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【請求項２３】
基板金属合金シートとクラッドとを有し、当該クラッドが銅及びアルミニウムからなり、それらが互いに及び前記基板金属に冶金学的に接合されて複合体を形成してなることを特徴とする自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項２４】
前記アルミニウムが、前記クラッドの２％重量から１００重量％をなす、請求項２３記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項２５】
前記アルミニウムが、前記クラッドの２重量％から３０重量％をなす、請求項２３記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項２６】
前記アルミニウムが、前記クラッドの５重量％をなす、請求項２３記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項２７】
銅及びアルミニウム層の厚みが、各々０．０３０インチ及び０．００７５インチである、請求項２３記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項２８】
銅及びアルミニウム層の厚みが、各々０．０３０インチ及び０．０１２インチである、請求項２３記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項２９】
前記基板金属合金がステンレススチールである、請求項２３記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項３０】
前記銅及びアルミニウムの層が、前記基板金属シートの各面に冶金学的に接合された、請求項２３記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項３１】
銅が前記複合体の各面の外層をなす、請求項３０記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項３２】
銅が前記複合体の一方の外層をなす、請求項２３記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項３３】
前記基板金属合金が前記複合体の他方の外層をなす、請求項３２記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項３４】
前記基板金属合金がステンレススチールである、請求項３３記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項３５】
基板金属合金シートとクラッドとを有し、当該クラッドが銅及びニッケルからなり、それらが互いに及び前記基板金属に冶金学的に接合されて複合体を形成してなることを特徴とする自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項３６】
前記ニッケルが、前記クラッドの１０重量％から１００重量％をなす、請求項３５記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項３７】
前記ニッケルが、前記クラッドの２０重量％から４０重量％をなす、請求項３５記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項３８】
前記ニッケルが、前記クラッドの２５重量％をなす、請求項３５記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項３９】
銅及びアルミニウム層の厚みが、各々０．０３０インチ及び０．０１０インチである、請求項３５記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項４０】
前記基板金属合金がステンレススチールである、請求項３５記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項４１】
銅が前記複合体の外層をなす、請求項３５記載の自己ロウ付けクラッド材料。
【請求項４２】
銅及びニッケル層の厚みが、３０重量％から４０重量％のニッケルを含むクラッドを形成するように選択される、請求項１８記載の自己ロウ付けクラッド材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野及び従来の技術】
Ｃｕクラッドのステンレス又はカーボンスチールは、熱交換器などの多数の接合部を必要とする自己ロウ付け(self-brazing)用途において用いられている。Ｃｕクラッドを有する自己ロウ付け合金は、ロウ付けの間に良好な濡れを与え、フラックスの使用を不要とする。ロウ付け合金を適切な基板材料にロールボンディング(roll bonding)して複合層を形成することにより、材料は多くの要件を同時に満たすことになる。これらの要件の例は、機械的強度、化学的耐性、及び熱伝達である。一方では、自己ロウ付け法は部材の複雑さを低減して堅固な結着を確実にする。熱交換器用途のために市販されている自己ロウ付け合金は、機械的強度及び腐食耐性のために選択されるステンレス及びカーボンスチールの基板合金を具備する市販の純粋なＣｕをロウ付け層として使用するように設計されていた。よって、従来の自己ロウ付け材料から製造されるロウ付けされた組立物の有用な上限温度は、Ｃｕ合金の酸化耐性によって制限されている。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
現在、高温の熱交換器は、殆どがＮｉ-ベースのロウ付け合金でロウ付けされており、それらは必要な薄い寸法(gauge)を得るために迅速な固化プロセスによって製造される。迅速に固化されるＮｉロウ付け合金のコストは高く、得られる寸法及び合金化学特性は限られている。しかしながら、熱交換器の酸化耐性要件及びハニカム構造が、ロウ付け組立物におけるＣｕ合金の使用を不可能にしている。よって、高温において使用でき、なおかつコスト効率も良好な自己ロウ付け合金が求められている。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
Ａｌ及び／又はＮｉ含有Ｃｕ合金は、市販の純粋なＣｕ合金に比較して優れた酸化耐性を示した。Ａｌ及びＮｉ含有Ｃｕ合金の酸化重量増加が減少したという観察は、これらの合金を、通常用いられている市販の純粋なＣｕに置き換える自己ロウ付け層として、及びＮｉ-ベースのロウ付け合金の代替物として使用するという発想を促す。
【０００４】
本発明は、経済的なロールボンディング法によって製造される高温用途のための自己ロウ付け合金を記述する。ロールボンディング法においては、Ａｌ及びＮｉ含有Ｃｕ合金片(strip)が適切な基板合金の一方又は両方の面に被覆される。（ロウ付け組立物を製造するためにフラックスを適用することもそれを除去することも必要ない。フラックスの初期の購入コスト並びに洗浄副生成物の廃棄に関連するコストが大きく削減できる。）Ａｌ及びＮｉ含有の自己ロウ付け層は、必要なＡｌ及びＮｉ添加物を含むＣｕ合金あるいはＣｕ／Ａｌ又はＣｕ／Ｎｉの複合物のいずれかでありうる。さらに、この複合物はＣｕ／Ａｌ又はＣｕ／Ｎｉに限られず、例えば、Ｃｕ／Ａｌ／Ｃｕ又はＣｕ／Ｎｉ／Ｃｕであってもよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
新規な自己ロウ付け合金は、市販の純粋なＣｕ合金を、実質的に添加物を有するＣｕ、Ａｌ又はＮｉ合金からなるクラッドで置き換えることにより開発された。Ａｌ、Ｎｉ含有Ｃｕ合金は、Ｃｕ／Ａｌ又はＣｕ／Ｎｉ層の複合物で置き換えることもできる。さらに、Ｃｕ／Ａｌ又はＣｕ／Ｎｉ層は、Ｃｕ／Ａｌ／Ｃｕ、Ａｌ／Ｃｕ／Ａｌ、Ｎｉ／Ｃｕ／Ｎｉ及びＣｕ／Ｎｉ／Ｃｕの３層融合物(infusion)とすることもできる。元素層法(elemental layers approach)は、入手可能な市販の合金による制限をなくす。自己ロウ付け層の化学特性は、層の比率を調節することにより変化させ、特に腐食及び酸化耐性の要件を満たすようにすることができる。例えば、向上した酸化耐性は、Ａｌ含有量を従来のインゴット材料から実現可能なものを越えるレベルまで増大させることにより得られる。Ｚｎ及びＰｂ等の従来の合金における通常の望ましくない元素は、市販の純粋なＣｕ、Ａｌ及びＮｉ合金を使用した場合と同様に排除される。市販の純粋なＣｕ、Ａｌ及びＮｉの入手可能性は、特定の市販のＡｌ及びＮｉ含有Ｃｕ合金より極めて広範である。この方法には、自ずから明らかな更なる利点がある。一例は、寸法及び仕上げ条件が、従来の金属片加工装置を適用することにより得られることである。
【０００６】
【実施例】
（１）（参考例）市販のＡｌ及びＮｉ含有Ｃｕ合金のロールボンディング：
市販のＡｌ含有Ｃｕ合金（ＣＤＡ６１５５）をステンレススチール基体にロールボンディングし、次いで厚み０．１７”まで冷間圧延した。ＣＤＡ６１５５は、５．５％Ａｌ、１．５％Ｆｅ、１％Ｎｉ、０．８％Ｚｎ及び０．０５％Ｐｂという名目上の組成を持つＣｕ合金である。ＣＤＡ７０５（１０重量％Ｎｉ）及びＣＤＡ７２５（２５重量％Ｎｉ）といった市販のＮｉ含有Ｃｕ合金もステンレススチール基体にロールボンディングして、同様に０．０１７”寸法まで圧延することができた。
【０００７】
（２）片面Ｃｕ-Ｎｉ及びＣｕ-Ａｌ自己ロウ付け合金のロールボンディング：
３１６ステンレススチールの一方の面に、Ｃｕ-Ｎｉ及びＣｕ-Ａｌ複合層をロールボンディングした。表１は、層の組み合わせと層比率を列挙している。Ｎｉ-Ｃｕ及びＡｌ-Ｃｕの層配列は、ロウ付け及び合金化に対する影響を実験するために変化させた。Ａｌに対するＣｕの比率も、合金組成に対する影響を実験するために変化させた。ロールボンディングした片を０．０１７”寸法まで冷間圧延し、仕上げた寸法試料を断面化することより層比率を測定した。
【０００８】
【表１】
表１  片面自己ロウ付けＣｕ合金の接合パッケージ
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【０００９】
（３）両面Ｃｕ／Ａｌ積層自己ロウ付け合金のロールボンディング：
５層のＣｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕの自己ロウ付け合金を、ＡＩＳＩ３４７ステンレススチール基体に市販の純粋な１３５０Ａｌ及びＣＤＡ１１０Ｃｕをロールボンディングし、次いで０．０１７”寸法まで冷間圧延することにより製造した。ＣＤＡ１１０Ｃｕの厚みを変化させて異なる層比率の値を得た。表２に示した寸法のＣｕ及びＡｌ片を洗浄し、ブラシをかけ、ロールボンドして所謂Ｂ-プレートをまず形成した。このＢ-プレートを０．００４５”の厚みまで冷間圧延した。２枚のＢ-プレート及び３４７ステンレススチール片を洗浄してブラシをかけ、次いで０．０２５”寸法にロールボンドした。接合された５層材料を０．０１７”の最終寸法まで冷間圧延した。５層複合物の一方の面の最終的な層比率を表２に示す。図１は、２つのＣｕ／ＡｌＢ-プレートを用いて仕上げられた５層のＣｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕ自己ロウ付け合金を得るためのロールボンディングプロセスを模式的に示している。仕上げられた５層複合物の代表的な断面を図２に示す。
【００１０】
【表２】
表２  両面自己ロウ付けＣｕ合金の接合パッケージ
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【００１１】
（４）（参考例）ロールボンディングした市販のＣｕ合金のロウ付け：
（１）の参考例から得られたロールボンディングしたＣＤＡ６１５５及びＣＤＡ７２５自己ロウ付け合金の真空ロウ付けを、拡散ポンプを備えた真空装置中で実施した。ロウ付け温度は、合金データシートから、又はデータが入手できない場合は示差熱分析（ＤＴＡ）技術から得たＣｕ合金の融点に基づいて選択した。仕上げ寸法を持つ自己ロウ付け合金の平板を波形のステンレススチールにロウ付けした。ロウ付けした接合部の断面を試験して流動挙動を評価した。表３は、３つの合金のロウ付け条件及びロウ付け接合部の品質を示す。
【００１２】
Ａｌ含有Ｃｕ合金（ＣＤＡ６１５５）を有する自己ロウ付け合金は、均一な濡れを促進するために酸化物スケールを除去するためのロウ付け前の酸エッチング処理を必要とした。ＣＤＡ６１５５自己ロウ付け合金のエッチング無しでのロウ付けは、不均一な濡れをもたらし、局在化したロウ付け合金の蓄積として現われた。市販のＮｉ含有Ｃｕ合金（ＣＤＡ７２５）を持つ自己ロウ付け合金は、真空ロウ付け操作に先立つ溶媒脱脂以外に特別な表面処理を必要としなかった。
【００１３】
【表３】
表３  市販のＡｌ及びＮｉ含有自己ロウ付けＣｕ合金のロウ付け条件
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【００１４】
（５）片面のＣｕ-Ｎｉ及びＣｕ-Ａｌ自己ロウ付け合金のロウ付け：
実施例（２）からの片面Ｃｕ／Ｎｉ及びＣｕ／Ａｌ自己ロウ付け合金の真空ロウ付けを、拡散ポンプを備えた真空装置中で実施した。ロウ付け温度は、標的とする合金の化学特性に従って選択し、ＤＴＡ技術により確認した。仕上げ寸法を持つ自己ロウ付け合金の平板を波形のステンレススチールにロウ付けした。ロウ付けした接合部の断面を試験して流動挙動を評価した。表４は、３つの合金のロウ付け条件及びロウ付け接合部の品質を示す。
【００１５】
【表４】
表４  片面Ｃｕ-Ｎｉ及びＣｕ-Ａｌ自己ロウ付け合金のロウ付け条件
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【００１６】
ステンレススチールにロウ付けしたＡｌ／Ｃｕ／ＳＳ合金のロウ付け接合部は、自己ロウ付け合金がロウ付け操作の前に分解した場合には不均一な濡れを示した。これは、Ａｌ表面の安定なスケール(scale)が均一な濡れを妨害したと考えられる。このことは、ロウ付け接合部が良好な品質であり均一に濡れるＣｕ／Ａｌ／ＳＳ自己ロウ付け合金の場合とは対照的である。Ｃｕ-Ｎｉ系では、外層としてＮｉを持つ自己ロウ付け合金（Ｎｉ／Ｃｕ／ＳＳ）は、良好な接合部を得るためにより高いロウ付け温度を必要とした。図３は、１２００℃の温度でのロウ付けについてのロウ付け接合部を示し、図４は、１１３０℃でロウ付けされた同じクラッド合金を示す。Ｃｕ／Ｎｉ／ＳＳ自己ロウ付け合金については、より低いロウ付け温度が使用可能である（図５参照）。
【００１７】
（６）両面Ｃｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕ自己ロウ付け合金のロウ付け：
表５は、Ａｌに対するＣｕ比率が異なる実施例（３）からの両面Ｃｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕ自己ロウ付け合金のロウ付け条件、表面処理、及びロウ付け品質を列挙する。全てのロウ付け接合部が、ロウ付け操作前の最小の表面処理でも均一な濡れを示す。典型的なロウ付け接合部の断面を図６に示す。
【００１８】
【表５】
表５  両面Ｃｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕのロウ付け条件及びロウ付け品質
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【００１９】
（７）両面Ｃｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕ自己ロウ付け合金の酸化：
両面Ｃｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕ自己ロウ付け合金のクーポン(coupon)を真空中で加熱処理してロウ付け条件を擬した。これらの熱処理クーポンを、６００℃で１００時間後の重量増加を測定することにより酸化試験した。比較を目的として、市販のＣｕ-クラッド自己ロウ付け合金である、市販のＣＤＡ６１５５クラッド自己ロウ付け合金も真空中で加熱処理して酸化試験した。結果を表６にまとめた。従来のＣｕクラッド自己ロウ付け合金は、酸化物スケールの破砕により大きな重量損失を示した。市販のＡｌ含有Ｃｕ（ＣＤＡ６１５５）自己ロウ付け合金は、Ｃｕに対するＡｌの比率が最も低いＣｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕ合金に匹敵する重量増加を示した。Ｃｕに対するＡｌの比率が増加した合金では重量増加が低下した。
【００２０】
【表６】
表６  ６００℃で１００時間におけるＣｕ、ＣＤＡ６１５５及びＣｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕ自己ロウ付け合金の酸化重量増加
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【００２１】
（８）Ｎｉ含有Ｃｕ合金の酸化。
２つのＮｉ含有Ｃｕ合金を６００℃で１００時間酸化試験して、スケーリング耐性のために望ましいＮｉ含有量を同定した。Ｃｕ合金（ＣＤＡ１１０）及びＡｌ含有Ｃｕ合金（ＣＤＡ６１５５）についての酸化の結果も比較のために表７に含めた。Ｃｕ合金では有意な重量損失が観察された。程度は少ないが、１０％Ｎｉ含有Ｃｕ合金もかなりの重量損失を示した。これらの比較して、３０％Ｎｉ-Ｃｕ及びＡｌ含有Ｃｕ合金は、全てが酸化試験中に重量増加を示した。
【００２２】
【表７】
表７  ６００℃で１００時間におけるＣｕ、ＣＤＡ６１５５及びＮｉ含有自己ロウ付け合金の酸化重量増加
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【００２３】
（９）自己ロウ付け層としてのＣｕ／Ａｌ／Ｃｕ：
交互のＣｕ／Ａｌ／Ｃｕ３層の自己ロウ付けＢ-プレートを評価した。Ｃｕ／Ａｌ／Ｃｕ型Ｂ-プレートのロールボンディングは、前記の実施例に記載したのと類似の手法で実施した。出発時のＣｕは、各々厚み０．００８５”及び０．００５５”のＣＤＡ１２２であった。Ａｌは、厚み０．００７５”のＡ１１４５型であった。表８に、Ｃｕ／Ａｌ／Ｃｕ自己ロウ付け層を評価するためにロールボンディングされるＣｕ／Ａｌ／Ｃｕ片をまとめた。
【００２４】
【表８】
表８  Ｃｕ／Ａｌ／ＣｕのＢ-プレートの出発条件及び名目上の合金組成
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【００２５】
これらのＣｕ／Ａｌ／ＣｕＢ-プレートは、ＡＩＳＩ３１６Ｌステンレススチール又はＩＮＣＯ６２５片に更にロールボンディングして自己ロウ付け材料を製造するか、又は厚み０．００２”まで冷間圧延して、直線(straight)ロウ付け合金として使用した。自己ロウ付け材料、並びに直線ロウ付け合金は、各々１０８０℃においてＡＩＳＩ３１６ＬＳＳ又はＩＮＣＯ６２５に真空ロウ付けした。ロウ付け接合部は、光学又は電子顕微鏡により冶金学的に試験した。ロウ付け接合部は均一な合金混合及びボイドの充填を示した。
【００２６】
ロウ付け合金化学組成：
（１）Ａｌ及びＮｉ：
これらは、Ｃｕ合金表面に保護的スケールを提供するのに必要な合金元素である。有意な酸化耐性を付与するのに最小のＡｌ含有量は２重量％である。合金により多くのＡｌを添加することにより安定なスケールを形成する傾向が増大し、合金融点の急速な下降が合金の高温での有用性を低下させると仮定することは合理的である。Ａｌ含有量の実際的な上限は２０重量％であり、この組成において合金の融点は約９００℃である。安定なスケールは、２０重量％のＮｉでＣｕＮｉにおいて維持される。Ｎｉの添加は合金の融点を急速に向上させ、ロウ付け操作に影響を与える。
【００２７】
（２）Ｓｉ：
Ｓｉは有効な融点抑制剤であるが、スケール保護という付加的な利点はＡｌより劣る。融点下降は非常に急速に起こり、添加可能なＳｉの量は３重量％未満に限られるべきである。
【００２８】
（３）Ｓｎ及びＺｎ：
これらは、Ｃｕ合金中に副生成物として存在する通常の合金元素である。これら２つの元素は、Ｃｕ合金の強化元素として添加される。これらは、高蒸気圧元素であり、真空ロウ付けプロセスに悪影響を与える可能性があるため排除される。
【００２９】
（４）Ｐｂ：
ＰｂはＣｕ合金の機械加工性を向上させるために添加される。Ｐｂは高蒸気圧元素であり、真空ロウ付けプロセスに悪影響を与える可能性があるため排除されるべきである。
【００３０】
（５）Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ：
これらの元素は強化のために添加され、市販のＣｕ合金では不可避である。これらの元素のさらなる供給源は、真空ロウ付けプロセスにおける基板合金の分解である。これらの元素はＣｕ合金の融点を上昇させ、濡れ完了以前のロウ付け合金の凝固を避けるために最小にすべきである。
【００３１】
（６）基体合金：
自己ロウ付けＣｕ合金より高い融点を持つ任意の金属性合金が使用できる。ステンレススチール、オーステナイト又はフェライトは、これらの合金がＡｌ及びＮｉ含有Ｃｕ自己ロウ付け合金に匹敵する酸化及び腐食耐性を有するので好ましい。それにも関わらず、Ｎｉ又はＣｏに基づく他の高温合金は、同様に基体材料として好ましい。
【００３２】
まとめ：
Ａｌ及びＮｉ含有Ｃｕ合金は、ステンレススチール及びＮｉベースの合金基体に良好にロールボンディングされ、高温用途のための自己ロウ付け材料を形成する。
【００３３】
高温用途のために、自己ロウ付け層中のＡｌ含有量は２から１００重量％まで、好ましくは２から３０重量％まで変化させることができ、Ｎｉは１０から１００重量％、好ましくは２０から４０重量％まで変化させることができる。合金は、酸化耐性に影響を与えずに、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｒ及びＡｇ等の他の成分を含有してもよい。Ｚｎ、Ｐｂ及びＡｓ等の市販のＣｕ合金中の他の不可避な成分は酸化特性に影響しないことがわかったが、毒性又は真空中の高蒸気圧のために除くべきである。
【００３４】
高温の自己ロウ付け用途のための望ましいＡｌ及びＮｉ含有合金の化学特性は、適切な比率の個々の合金層をステンレススチール基体にロールボンディングすることにより得られる。そのようにして製造された自己ロウ付け合金は、ロウ付け処理を施したとき、望ましい化学特性を持つロウ付けをもたらす。
Ａｌ含有Ｃｕ自己ロウ付け合金は、市販のＣｕ自己ロウ付け合金に比較して優れた酸化耐性を示す。Ａｌ含有量の増加は酸化耐性を向上させる。
【００３５】
多重層の自己ロウ付け材料については、Ｃｕを表面層として有するのが好ましい。Ａｌ合金は、外層として用いて環境に曝された場合、材料のロウ付け挙動に悪影響を与える安定なスケールを形成する傾向がある。Ｃｕ合金は、従来の洗浄方法によって容易に洗浄できる。
また、Ｃｕ／Ｎｉ／ＳＳ合金においてもＣｕを表面層として有するのが好ましい。Ｃｕに比較して高いＮｉの融点は、層の完全な混合を得るためにより高いロウ付け温度を必要とする。
【００３６】
多重層の自己ロウ付け材料中のＡｌ層は、基体上に高いＡｌ層を形成することにより更なる酸化耐性を与える。このＡｌ富化層はロウ付けサイクル中に形成され、基体に良好に結合する。
Ｃｕ／Ａｌ／ＳＳのロウ付け温度は、Ｃｕ／ＳＳ自己ロウ付け合金に匹敵するものである。Ｃｕが外層であるという事実は、片が従来のＣｕ／ＳＳ自己ロウ付け合金と同様に洗浄され取り扱われることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ５層のＣｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕ自己ロウ付け合金を得るためのロールボンディングプロセスを示す模式図である。
【図２】  自己ロウ付け操作のためのＣｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕ自己ロウ付け合金の５層複合物の断面を示す図である。
【図３】  １２００℃でロウ付けしたＮｉ／Ｃｕ／ＳＳ接合部の断面を示す図である。
【図４】  １１３０℃でロウ付けしたＮｉ／Ｃｕ／ＳＳ接合部の断面を示す図である。Ｎｉ層の不完全な溶融によるボイドが見られる。
【図５】  １１３０℃でロウ付けしたＣｕ／Ｎｉ／ＳＳ接合部の断面を示す図である。
【図６】  １１３０℃でロウ付けしたＣｕ／Ａｌ／ＳＳ／Ａｌ／Ｃｕ接合部の断面を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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