(57)【要約】【課題】  フィレットに脆化部が存在しても接合部の接合強度を充分に確保することのできるステンレス部品のろう付け方法を提供する。【解決手段】  Ｎｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材３にＮｉ粉末４を混合してなるろう材によりステンレス部品１、２同士をろう付けするに際して、ステンレス部品１、２を加圧し加熱することにより溶融した粉末ろう材３のろう付け部の厚みよりも小さな粒径のＮｉ粉末４を使用する。これにより、ろう付け部にボイドの発生を無くし、ろう付け後の気密性を高めることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材（３）にＮｉ粉末（４）を混合してなるろう材によりステンレス部品（１、２）同士をろう付けするに際し、
前記ステンレス部品（１、２）を加圧し加熱することにより溶融した粉末ろう材（３）のろう付け部の厚みよりも小さな粒径のＮｉ粉末（４）を使用する
ことを特徴とするステンレス部品のろう付け方法。
【請求項２】
請求項１に記載のステンレス部品のろう付け方法であって、
前記Ｎｉ粉末（４）の粒径を２０μｍ近傍部とした
ことを特徴とするステンレス部品のろう付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばステンレス部品同士を粉末ろう材によりろう付けするステンレス部品のろう付け方法に関し、詳細には、ろう付け接合部の接合強度を高める接合技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ステンレス鋼からなる構成部品より形成される熱交換器（以下、ステンレス熱交換器という）は、チューブやフィンなどの構成部品をろう材によってろう付けすることにより形成されている。ステンレス熱交換器のろう付けには、Ｃｕ系（銅系）ろう材に比べて低融点でろう材の広がり性が良好であるなどの利点を有することから、Ｎｉ−Ｐ系（ニッケル−リン系）ろう材やＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系（ニッケル−クロム−リン−シリカ系）ろう材が広く使用されている。
【０００３】
ところで、Ｎｉ（ニッケル）中のＰ（リン）はろう材の融点を下げ、ろうの流れ性を向上させるため、Ｐを約６〜１１％含むろう材を使用してろう付けするのが一般的である（例えば、特許文献１など参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５０１２６号公報（第２頁および第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、Ｐを６〜１１％含むろう材は、ろう付け後のフィレットにＰ濃度の高い脆化部を作りやすく、接合強度が低いという問題がある。図４（Ａ）は、ろう材としてＪＩＳ規格に規定されているＢＮｉ６（Ｎｉ−１１％Ｐ）でチューブ１０１とフィン１０２をろう付けした部分を拡大して示す図である。この図からわかるように、ろう付け部であるフィレット１０３に、Ｐ濃度が高い脆化部１０４が形成されていることが判る。
【０００５】
ろう材中のＰ濃度を下げれば、図４（Ｂ）に示すように、ろう付け後のフィレット１０３中の脆化部１０４の量（面積）は減少させることはできる。しかしながら、脆化部１０４は、最終凝固層であるため、フィレット１０３中に僅かに残る。このフィレット１０３中に残った脆化部１０４は、フィレット１０３を横断する形で存在するため、チューブ１０１とフィン１０２との接合部の接合強度を低下させる。
【０００６】
つまり、前記したろう材を使用した場合、脆化部１０４がフィレット１０３を横断して形成されていることから、脆化部１０４にひびが入ると、フィレット１０３全体に亘ってひびが進行する。このため、チューブ１０１とフィン１０２の接合部では、充分な接合強度を確保することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、フィレットに脆化部が存在しても接合部の接合強度を充分に確保することのできるステンレス部品のろう付け方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、Ｎｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材にＮｉ粉末を混合してなるろう材によりステンレス部品同士をろう付けするに際し、ステンレス部品を加圧し加熱することにより溶融した粉末ろう材のろう付け部の厚みよりも小さな粒径のＮｉ粉末を使用することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のステンレス部品のろう付け方法であって、Ｎｉ粉末の粒径を２０μｍ近傍部としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、Ｎｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材に添加するＮｉ粉末を、ステンレス部品を加圧し加熱することにより溶融した粉末ろう材のろう付け部の厚みよりも小さな粒径としたので、脆化部の周囲を囲むようにしてＮｉ濃度の高いフィレットが形成され、接合部の接合強度を大幅に高めることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、Ｎｉ粉末の粒径を２０μｍ近傍部としたので、接合部のボイドの発生を抑制できると共に接合強度も充分確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
［ステンレス部品のろう付け方法］
図１は、Ｎｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材にＮｉ粉末を混合してなるろう材で、ステンレス部品同士をろう付けしたときの工程図である。
【００１４】
先ず、図１（Ａ）に示すように、ステンレス鋼からなるステンレス部品１、２の接合面１ａ、２ａに、Ｎｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材３にＮｉ粉末４を混合したろう材を塗布する。
【００１５】
Ｎｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材３とＮｉ粉末４の混合比としては、例えば、Ｎｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材３に対して、Ｎｉ粉末４を重量比で５〜６０重量％混合する。
【００１６】
また、Ｎｉ粉末４としては、後述する工程においてステンレス部品１、２を加圧し加熱することにより溶融した粉末ろう材３のろう付け部の厚みよりも小さな粒径のものを使用する。
【００１７】
次に、このステンレス部品１、２を炉内に入れ、図１（Ｂ）に示すように、これらステンレス部品１、２にろう付け荷重Ｆを加えて加熱する。Ｎｉ粉末４の融点は、およそ１４００℃であり、Ｎｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材３の融点よりも高い。このため、炉内の温度が粉末ろう材３の融点に達すると、粉末ろう材３のみ溶融する。
【００１８】
また、ステンレス部品１、２を加圧しているろう付け荷重Ｆにより、溶融後の粉末ろう材３の厚みＨまで当該ステンレス部品１、２間のクリアランス（対向距離）が減少し、Ｎｉ粉末４の周辺が溶融した粉末ろう材３で覆われる。
【００１９】
さらに、加熱を続けると、図１（Ｃ）に示すように、Ｎｉ粉末４も溶融した粉末ろう材３に溶け込んで行く。そして、ろう付け後に、これらステンレス部品１、２を冷却すると、図１（Ｄ）に示すようなフィレット５が形成される。フィレット５は、Ｎｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の第１フィレット５ａと、この第１フィレット５ａを挟んでその両側に形成される第２フィレット５ｂとからなる。
【００２０】
第１フィレット５ａは、その中央部に接合面方向に延びるＰ濃度の高い脆化部６と、その上下に元のろう材が多く含まれた接合強度が高くＮｉ濃度の高いフィレットからなる。第２フィレット５ｂは、Ｎｉ濃度が高く接合強度の高いフィレットである。
【００２１】
このように、本実施の形態では、第１フィレット５ａの脆化部６を挟むようにその両側にＮｉ濃度の高い第２フィレット５ｂが形成されるので、ステンレス部品１、２同士の接合強度を高めることができる。すなわち、Ｎｉ粉末４は、凝固時には接合強度が高い初晶となり、接合強度の弱い脆化部６をその両側から保護することで、仮に脆化部６にひびが入ったとしても接合強度の高い第２フィレット５ｂでこのひびの進行を防止することができる。
【００２２】
通常は、粉末ろう材３にＮｉ粉末４を混合すると、ろう材の流動性が低下し、フィレット５はポーラスになり易くなる（孔が形成され易くなる）。このＮｉ粉末４をＮｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材３に混合させたろう材で熱交換器のろう付けを行うと、気密性の確保が難しい。
【００２３】
しかしながら、本実施の形態のように、溶融した粉末ろう材３のろう付け部の厚みよりも小さな粒径のＮｉ粉末４を使用しているので、このＮｉ粉末４がポーラ部を塞いでろう付け部のボイドの発生を抑制する。したがって、ろう付け後の気密性を充分に高めることができる。
【００２４】
仮に、溶融した粉末ろう材３のろう付け部の厚みよりも大きな粒径のＮｉ粉末４を使用した場合には、粉末ろう材３がＮｉ粉末４と反応しろうの流動性が著しく低下するため、ろうが流れ難くボイドが出来やすい。これに対して、ろう付け部の厚みよりも小さな粒径のＮｉ粉末４を使用した場合は、ろう付け加熱により粉末ろう材３が溶けろう付け部を充填し、その後、Ｎｉ粉末４と反応するため、ボイドは発生しない。また、Ｎｉ粉末４のあった部分は、Ｎｉリッチな強度の高い組織となる。
【００２５】
［熱交換器のろう付け方法］
次に、気密性が求められる熱交換器をろう付けする方法について説明する。図２および図３は、本発明の方法により製造する熱交換器の一例である。
【００２６】
この熱交換器１０は、プレート１１と、冷却フィン１２と、チューブ１３と、タンク１４と、パイプ１５とを備えており、所定間隔に配置した各プレート１１の間に冷却フィン１２とチューブ１３を設けて積層したコアの両端にタンク１４を取り付けた構造である。
【００２７】
この構成の熱交換器１０を製造するには、プレート１１の上に冷却フィン１２およびチューブ１３を配列させた後、これら冷却フィン１２およびチューブ１３の上にプレート１１をさらに載せる。次に、このプレート１１の上に、下層の冷却フィン１２およびチューブ１３の配列向きに対して直交する向きに冷却フィン１２およびチューブ１３を配列する。これを繰り返してプレート１１、冷却フィン１２およびチューブ１３からなるコアを形成し、そのコアの両端にパイプ１５を取り付けたタンク１４を仮組する。
【００２８】
そして、少なくともこれらプレート１１、冷却フィン１２、チューブ１３、タンク１４およびパイプ１５の接合部分にＮｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材にＮｉ粉末を混合してなるろう材を塗布した後、この仮組した熱交換器１０を炉内に投入し加熱する。この結果、ろう材が溶融し冷却フィン１２、チューブ１３、タンク１４およびパイプ１５の各構成部品の接合部分がろう付けされる。これにより、ろう付け部にボイドが無く且つ接合強度の高く、しかも気密性の高い熱交換器１０が得られる。
【００２９】
なお、熱交換器１０を組み立てる前に、プレート１１、冷却フィン１２、チューブ１３、タンク１４及びパイプ１５の各構成部品に、予めＮｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材にＮｉ粉末を混合してなるろう材を塗布して置いてもよい。この方が各構成部品の接合部にろう材が確実に行き渡り、接合強度をより一層高めることが可能となる。
【００３０】
［その他の実施の形態］
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００３１】
例えば、上述の実施の形態では、ステンレス部品のろう付けの一例として熱交換器を例に挙げて説明したが、気密性を必要とするステンレス部品から構成されるものであれば如何なるものにも本発明の方法を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】Ｎｉ−Ｐ系またはＮｉ−Ｃｒ−Ｐ−Ｓｉ系の粉末ろう材にＮｉ粉末を混合してなるろう材で、ステンレス部品同士をろう付けしたときの工程図である。
【図２】本発明の方法により製造する熱交換器の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の方法により製造する熱交換器の一例を示す断面図である。
【図４】ＢＮｉ６ろう材でろう付けした熱交換器のチューブと冷却フィンとの接合部の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３３】
１、２…ステンレス部品
１ａ、２ａ…接合面
３…粉末ろう材
４…Ｎｉ粉末
５…フィレット
６…脆化部
【図１】
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【図２】
2005186079.tif 000004
【図３】
2005186079.tif 000005
【図４】
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