(57)【要約】【課題】  ろう付け特性が良好で、かつ、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好なろう付け用複合材、及びろう付け接合部の信頼性が良好で、製造コストが安価な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１０は、被ろう付け部材同士をろう付けするものであって、Ｎｉを含む合金で構成される基材１１の表面に、Ｎｉ又はＮｉ合金層１３とＴｉ又はＴｉ合金層１２とを重ねた複層構造のろう付け層１５を一体的に設けてなり、そのろう付け層１５に含まれるＮｉ成分の重量Ｗ１と、Ｎｉ成分とＴｉ成分の重量の総和Ｗ２との比Ｗ１／Ｗ２が、０．５８〜０．６４のものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被ろう付け部材同士をろう付けするろう付け用複合材において、Ｎｉを含む合金で構成される基材の表面に、Ｎｉ又はＮｉ合金層とＴｉ又はＴｉ合金層とを重ねた複層構造のろう付け層を一体的に設けてなり、そのろう付け層に含まれるＮｉ成分の重量Ｗ１と、Ｎｉ成分とＴｉ成分の重量の総和Ｗ２との比Ｗ１／Ｗ２が、０．５８〜０．６４であることを特徴とするろう付け用複合材。
【請求項２】
上記基材を、オーステナイト系ステンレス鋼で構成した請求項１記載のろう付け用複合材。
【請求項３】
被ろう付け部材同士をろう付けするろう付け用複合材において、Ｎｉを含まない合金で構成される基材の表面に、Ｎｉ又はＮｉ合金層とＴｉ又はＴｉ合金層とを重ねた複層構造のろう付け層を一体的に設けてなり、そのろう付け層に含まれるＮｉ成分の重量Ｗ１と、Ｎｉ成分とＴｉ成分の重量の総和Ｗ２との比Ｗ１／Ｗ２が、０．６４〜０．６８であることを特徴とするろう付け用複合材。
【請求項４】
上記基材を、フェライト系ステンレス鋼で構成した請求項３記載のろう付け用複合材。
【請求項５】
上記Ｎｉ又はＮｉ合金層或いは上記Ｔｉ又はＴｉ合金層の少なくとも一方がＰを含む請求項１から４いずれかに記載のろう付け用複合材。
【請求項６】
上記ろう付け層中に含まれるＰ濃度が、０．０２〜１０ｗｔ％である請求項５記載のろう付け用複合材。
【請求項７】
上記Ｎｉ又はＮｉ合金層或いは上記Ｔｉ又はＴｉ合金層の少なくとも一方が、Ｃｕ、Ｍｎ、Ａｌ、又はＣｒの内の少なくとも１種を含む請求項１から６いずれかに記載のろう付け用複合材。
【請求項８】
上記ろう付け層中に含まれるＣｕ濃度が、０．２〜３０ｗｔ％である請求項７記載のろう付け用複合材。
【請求項９】
請求項１から８いずれかに記載のろう付け用複合材を用いて接合したことを特徴とするろう付け用複合材を用いたろう付け製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう付け用複合材及びそれを用いた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複合材及びそれを用いたろう付け製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【０００５】
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）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０７８８３号公報
【特許文献２】特開平７−２９９５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来のろう材又はろう付け用複合材を、高温で、腐食性の高いガス又は液体に晒される熱交換器（燃料電池改質器用クーラや、排ガス再循環装置（以下、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）と示す）用クーラ）の接合用ろう材として使用する場合、以下に示すような問題があった。
【０００８】
(1) 前述したステンレス基クラッド材を自動車用オイルクーラの接合材として使用する場合、耐熱性及び耐食性については全く問題がない。しかし、このステンレス基クラッド材をＥＧＲ用クーラの接合材として使用する場合、ＥＧＲ用クーラ内は高温で、かつ、腐食性の高い排気ガスが循環されることから、ステンレス基クラッド材のろう材（Ｃｕ材）では、耐熱性及び耐食性が十分でないという問題があった。
【０００９】
(2) 特許文献１記載の粉末Ｎｉろう材、及びＪＩＳ規格で規定された各種Ｎｉろう材は、粉末状であることから、各ろう付け接合部に粉末Ｎｉろう材をそれぞれ塗布するという作業が必要になる。つまり、ろう付け作業に多大な労力を要するため、ろう付け製品の生産性が著しく低くなり、その結果、製造コストの上昇を招くという問題があった。
【００１０】
(3) 同じくＪＩＳ規格で規定されたアモルファスＮｉろう材は非常に脆いため、ろう材製造時及びろう付け製品の組立時の取り扱い（ハンドリング）が難しく、作業コストが高くなるという問題があった。
【００１１】
(4) 特許文献２記載の自己ろう付け性複合材は、耐熱性及び耐食性については十分であるものの、ろう付け時のろう材の濡れ性、湯流れ性が良好でないと共に、ろう付け層自体が脆いため、ろう付け後の製品の性能（強度、疲労特性）が大きく低下するという問題があった。
【００１２】
以上の事情を考慮して創案された本発明の一の目的は、ろう付け特性が良好で、かつ、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好なろう付け用複合材を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、ろう付け接合部の信頼性が良好で、製造コストが安価なろう付け製品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成すべく本発明に係るろう付け用複合材は、被ろう付け部材同士をろう付けするろう付け用複合材において、Ｎｉを含む合金で構成される基材の表面に、Ｎｉ又はＮｉ合金層とＴｉ又はＴｉ合金層とを重ねた複層構造のろう付け層を一体的に設けてなり、そのろう付け層に含まれるＮｉ成分の重量Ｗ１と、Ｎｉ成分とＴｉ成分の重量の総和Ｗ２との比Ｗ１／Ｗ２が、０．５８〜０．６４のものである。
【００１５】
また、本発明に係るろう付け用複合材は、被ろう付け部材同士をろう付けするろう付け用複合材において、Ｎｉを含まない合金で構成される基材の表面に、Ｎｉ又はＮｉ合金層とＴｉ又はＴｉ合金層とを重ねた複層構造のろう付け層を一体的に設けてなり、そのろう付け層に含まれるＮｉ成分の重量Ｗ１と、Ｎｉ成分とＴｉ成分の重量の総和Ｗ２との比Ｗ１／Ｗ２が、０．６４〜０．６８のものである。
【００１６】
ここで、Ｎｉ又はＮｉ合金層或いはＴｉ又はＴｉ合金層の少なくとも一方がＰを含むことが好ましい。これによって、ろう付け材又はろう付け層をろう付けする際の湯流れ性、及びろう付け接合部の耐酸化性を、更に向上させることができる。
【００１７】
また、Ｎｉ又はＮｉ合金層或いはＴｉ又はＴｉ合金層の少なくとも一方が、Ｃｕ、Ｍｎ、Ａｌ、又はＣｒの内の少なくとも１種を含むことが好ましい。これによって、ろう付け材又はろう付け層をろう付けする際の湯流れ性や、ろう付け接合部の耐食性を、更に向上させることができる。
【００１８】
以上によれば、基材に、Ｔｉ又はＴｉ合金層とＮｉ又はＮｉ合金層とを所定の重量割合でクラッドしたものを一体化することで、ろう付け特性が良好で、かつ、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好なろう付け用複合材を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、Ｎｉ−Ｔｉ系のろう付け材を比較的低い温度でろう付けすることができ、かつ、ろう付け接合部の信頼性も高いという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。
【００２１】
本発明者らは、ろう付け特性（ろう材の湯流れ性及びろう付け生産性など）が良好で、ろう付け接合部の耐熱性及び耐食性が良好で、かつ、ろう付けコストを大幅に低減させるろう付け用複合材の構成について種々検討した。その結果、従来、Ｎｉ金属単体は融点が約１４５５℃と高いため、そのまま（単体）ではステンレス鋼材を接合するためのろう材として使用することが困難であったが、Ｔｉ又はＴｉ合金と所定の重量割合でクラッドし、ろう付け時にこれらを合金化させることで融点を下げることができ、１２００℃近傍でのろう付けが可能となることを見出した。
【００２２】
（第１の実施の形態）
本発明の好適一実施の形態に係るろう付用複合材の断面図を図１に示す。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態に係るろう付用複合材１０は、薄板状で、かつ、Ｎｉを含む合金で構成される基材１１の表面（図１中では上面のみ）に、Ｔｉ又はＴｉ合金層１２と、Ｎｉ又はＮｉ合金層１３とを２層に重ねてクラッドしたろう付け層１５を設けたものである。ここで言う基材１１の表面とは、外部に露出する全ての面を示している。
【００２４】
基材１１を構成するＮｉを含む合金としては、オーステナイト系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。
【００２５】
また、複合材１０は、ろう付け層１５に含まれるＮｉ成分の重量Ｗ１と、Ｎｉ成分とＴｉ成分の重量の総和Ｗ２との比（Ｗ１／Ｗ２）を０．５８〜０．６４に調整したものである。言い換えると、複合材１０は、ろう付け層１５全体の組成がＮｉ−３６〜４２ｗｔ％Ｔｉとなるように調整したものである。これらの調整は、層１２，１３の層厚の調整、層１２，１３の合金組成の調整などによってなされる。
【００２６】
ここで、Ｗ１／Ｗ２が０．５８未満だと、ろう付け層１５に含まれるＮｉ成分が過少のため（Ｔｉ成分が過剰のため）、ろう付け層１５の融点が必要以上に高くなってしまう。よって、ろう付け層１５に含まれるＮｉ成分及び基材１１から供給されるＮｉ成分と層１２のＴｉ成分との合金化の作用でも十分に融点を下げることができず、ろう材の湯流れ性が悪化してしまう。この時、基材１１からＮｉ成分を十分に供給した場合、ろう付け層１５の融点を十分に低下させることができるが、この場合、基材１１の厚さの減少量が極端に大きくなってしまい、好ましくない。一方、Ｗ１／Ｗ２が０．６４を超えると、基材１１から供給されるＮｉ成分と合わさってＮｉ成分が過剰になってしまい、ろう付け層１５の融点が高くなると共に、液相と固相とが共存する温度範囲が広くなり、湯流れ性が悪化してしまう。
【００２７】
また、層１２又は層１３の少なくとも一方がＰを含有していてもよい。ろう付け層１５に、Ｐを０．０２〜１０ｗｔ％、好ましくは０．０２〜５．０ｗｔ％含有させることで、ろう材の湯流れ性、耐酸化性を著しく改善することができる。ここで、Ｐの含有量を０．０２〜１０ｗｔ％と限定したのは、０．０２ｗｔ％未満だと、湯流れ性の向上が期待できないためであり、逆に１０ｗｔ％を超えると、ろう付けを行う被ろう付け部材の種類によっては強度低下が生じるためである。
【００２８】
また、層１２又は層１３の少なくとも一方が、Ｃｕ、Ｍｎ、Ａｌ、又はＣｒの内の少なくとも１種を含有していてもよい。ろう付け材１５にＣｕ及び／又はＭｎを含有させることで、ろう付け材１５の湯流れ性を更に向上させることができる。ここで、ろう付け材１５中に含まれるＣｕ濃度は０．２〜３０ｗｔ％とされる。Ｃｕ濃度が０．２ｗｔ％未満だと、Ｃｕ添加の効果が十分に得られず、逆に３０ｗｔ％を超えると、耐食性が低下するためである。一方、ろう付け材１５にＡｌ及び／又はＣｒを含有させることで、ろう付け接合部の耐食性、耐高温酸化性を更に向上させることができる。
【００２９】
本実施の形態に係る複合材１０に、適宜、圧延加工を施すことで、所望の厚さのろう付け用複合材（最終製品）が得られる。この最終製品同士を、又は最終製品と接合を行う被ろう付け部材（図示せず）とを接触させ、加熱によるろう付け処理を施すことで、ろう付け製品が得られる。
【００３０】
本実施の形態においては、ろう付け層１５を基材１１の片面（図１中では上面）のみに形成した場合について説明を行ったが、基材１１の片面だけではなく、基材１１の両面（図１中では上下面）に形成してもよい。
【００３１】
また、本実施の形態においては、薄板状を呈した複合材１０を用いて説明を行ったが、複合材の形状は薄板状に特に限定するものではない。図１の変形例を図２に示すように、棒状又はワイヤ状の基材３１の表面に、内層側から順に層１２、層１３と積層してなるろう付け層２５を形成し、ろう付け用複合材２０としてもよい。この場合の層１２、層１３の形成は、メッキ法、押出法、造管法などによって行う。
【００３２】
次に、本実施の形態に係る複合材１０（又は２０）の作用について説明する。
【００３３】
本実施の形態に係る複合材１０（又は２０）においては、ろう付け層１５を、Ｔｉ又はＴｉ合金層１２とＮｉ又はＮｉ合金層１３とで構成している。このため、ろう付けの際、ろう付け層１５におけるＴｉろう材のＴｉ成分とＮｉろう材のＮｉ成分とが互いに拡散し合い、合金を形成する。
【００３４】
この時、Ｎｉろう材に含まれるＮｉ成分だけでは、ろう付け層１５の融点、即ちＮｉ−Ｔｉ合金の融点を１２００℃近傍に下げるのに十分ではないが、ろう付けの際に、Ｎｉろう材に含まれるＮｉ成分と共に、基材１１に含まれるＮｉ成分もろう付け層１５に拡散する。本実施の形態に係る複合材１０（又は２０）においては、基材１１に含まれるＮｉ成分がろう付け層１５に拡散することを見込んで、ろう付け層１５におけるＴｉ成分とＮｉ成分との割合を調整している。
【００３５】
これによって、融点の高さからろう材として機能させることが困難であったＮｉ又はＮｉ合金を含むろう材の融点を１２００℃近傍に下げることができ、複合材１０を用いたろう付けを１２００℃近傍で行うことが可能となる。
【００３６】
その結果、高温で、腐食性の高いガス又は液体に晒されるＥＧＲ用クーラの接合用ろう材として、本実施の形態に係る複合材１０（又は２０）を使用することができる。延いては、ろう付け特性に優れ、かつ、優れた耐熱性及び耐食性を有するＮｉ−Ｔｉ系ろう付け接合部を得ることができる。
【００３７】
また、ろう付け層１５のＴｉ又はＴｉ合金層１２、Ｎｉ又はＮｉ合金層１３の内の少なくとも一方に、Ａｌ又はＣｒを含有させることで、ろう付け接合部の表面に、酸化アルミ又は酸化クロムからなる緻密な酸化膜が形成され、耐高温酸化性を著しく向上させることができる。その結果、高温（約６００〜８００℃）酸化に伴うろう付け接合部の接合強度の低下が生じにくくなり、ろう付け製品の接合部の信頼性が良好となる。
【００３８】
また、ろう付け材１５のＴｉ又はＴｉ合金層１２、Ｎｉ又はＮｉ合金層１３の内の少なくとも一方に、Ｃｕ又はＭｎを含有させることで、ろう付け層１５の粘性が低下する。その結果、ろう付け層１５の湯流れ性が更に向上し、ろう付け特性が良好となる。
【００３９】
また、複合材１０（又は２０）は、基材１１の表面にろう付け層１５を一体的に設けている。このため、複合材１０（又は２０）のろう付け層１５を、接合を行う被ろう付け部材に接触させてろう付けを行うだけで、ろう付け製品を得ることができる。つまり、本実施の形態に係る複合材１０（又は２０）を用いたろう付け製品は、接合を行う一組の被ろう付け部材の内、少なくとも一方の被ろう付け部材を基材１１として複合材１０（又は２０）を形成し、この複合材１０（又は２０）と他方の被ろう付け部材とを重ね合わせて加熱することで得ることができる。
【００４０】
よって、本実施の形態に係る複合材１０（又は２０）は、ろう付けの際、従来の各種Ｎｉろう材のように、各ろう付け接合部に粉末Ｎｉろう材をそれぞれ塗布する必要はない。その結果、ろう付け作業に多大な労力を要することはなく（ろう付け作業性が良好となり）、ろう付け製品の歩留まり、生産性が良好となり、延いては製造コストの低減を図ることができる。
【００４１】
以上より、本実施の形態に係る複合材１０（又は２０）を用いてろう付けすることで、耐熱性及び耐食性に優れたろう付け接合部を、容易、安価に得ることができ、高温で、腐食性の高いガス又は液体に晒されるＥＧＲ用クーラ等のろう付け接合部のろう付け材として最適となる。
【００４２】
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。
【００４３】
（第２の実施の形態）
本発明の他の好適一実施の形態に係るろう付用複合材の断面図を図３に示す。尚、図１と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については詳細な説明を省略する。
【００４４】
第１の実施の形態に係る複合材１０は、基材１１の表面に、Ｔｉ又はＴｉ合金層１２と、Ｎｉ又はＮｉ合金層１３とを２層に重ねてなるろう付け層１５を一体に設けたものであった。
【００４５】
これに対して、図３に示すように、第２の実施の形態に係る複合材３０は、薄板状で、かつ、Ｎｉを含む合金で構成される基材１１の表面（図３中では上面のみ）に、Ｔｉ又はＴｉ合金層１２とＮｉ又はＮｉ合金層１３とを、層１３、層１２、層１３と交互に３層に重ねたろう付け層３５で構成されるものである。
【００４６】
本実施の形態に係る複合材３０においても、前実施の形態に係る複合材１０と同様の作用効果が得られる。
【００４７】
本実施の形態においては、ろう付け層３５を基材１１の片面（図３中では上面）のみに形成した場合について説明を行ったが、基材１１の片面だけではなく、基材１１の両面（図３中では上下面）に形成してもよい。
【００４８】
また、本実施の形態においては、ろう付け層が３層構造の場合について説明を行ったが、これに限定するものではない。例えば、図３の第１変形例を図４に示すように、薄板状で、かつ、Ｎｉを含む合金で構成される基材１１の表面（図４中では上面のみ）に、Ｔｉ又はＴｉ合金層１２とＮｉ又はＮｉ合金層１３とを、層１３、層１２、層１３、層１２、層１３と交互に５層に重ねたろう付け層４５を形成し、複合材４０としてもよい。また、基材１１の表面に、４層構造又は６層以上の構造のろう付け層を形成し、複合材としてもよい。
【００４９】
また、本実施の形態においては、薄板状を呈した複合材３０を用いて説明を行ったが、複合材の形状は薄板状に特に限定するものではない。図３の第２変形例を図５に示すように、棒状又はワイヤ状の基材３１の表面に、内層側から順に層１３、層１２、層１３と積層してなるろう付け層５５を形成し、ろう付け用複合材５０としてもよい。また、図３の第３変形例を図６に示すように、棒状又はワイヤ状の基材３１の表面に、内層側から順に層１３、層１２、層１３、層１２、層１３と積層してなるろう付け層６５を形成し、ろう付け用複合材６０としてもよい。複合材５０，６０においても、前実施の形態に係る複合材２０と同様の作用効果が得られる。
【００５０】
また、本実施の形態においては、層１２又は層１３の材質（組成）が同じ場合について説明を行ったが、これに限定するものではなく、層１２又は層１３の材質（組成）を、各層ごとに異ならせてもよい。
【００５１】
（第３の実施の形態）
本発明の別の好適一実施の形態に係るろう付用複合材の断面図を図７に示す。
尚、図１と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については詳細な説明を省略する。
【００５２】
図７に示すように、本実施の形態に係るろう付用複合材７０は、薄板状で、かつ、Ｎｉを含まない合金で構成される基材７１の表面（図７中では上面のみ）に、Ｔｉ又はＴｉ合金層１２と、Ｎｉ又はＮｉ合金層１３とを２層に重ねてクラッドしたろう付け層７５を設けたものである。ここで言う基材２１の表面とは、外部に露出する全ての面を示している。
【００５３】
基材７１を構成するＮｉを含まない合金としては、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼が挙げられ、例えば、ＳＵＳ４３０（ＪＩＳ規格）等が挙げられる。好ましくはフェライト系ステンレス鋼である。
【００５４】
また、複合材７０は、ろう付け層７５に含まれるＮｉ成分の重量Ｗ１と、Ｎｉ成分とＴｉ成分の重量の総和Ｗ２との比（Ｗ１／Ｗ２）を０．６４〜０．６８に調整したものである。言い換えると、複合材７０は、ろう付け層７５全体の組成がＮｉ−３２〜３６ｗｔ％Ｔｉとなるように調整したものである。これらの調整は、層１２，１３の層厚の調整、層１２，１３の合金組成の調整などによってなされる。
【００５５】
ここで、Ｗ１／Ｗ２が０．６４未満だと、ろう付け層７５に含まれるＮｉ成分が過少のため（Ｔｉ成分が過剰のため）、ろう付け層７５の融点が著しく高くなってしまう。よって、ろう付け層７５に含まれるＮｉ成分とＴｉ成分との合金化の作用でも十分に融点を下げることができず、ろう材の湯流れ性が悪化してしまう。一方、Ｗ１／Ｗ２が０．６８を超えると、Ｎｉ成分が過剰になってしまい、ろう付け層７５の融点を十分に下げることができなくなると共に、液相と固相とが共存する温度範囲が広くなり、湯流れ性が悪化してしまう。極端な場合、ろう付け層７５が未溶融となってしまう。
【００５６】
次に、本実施の形態に係る複合材の作用について説明する。
【００５７】
本実施の形態に係る複合材７０においても、第１の実施の形態に係る複合材１０と同様の作用効果を得ることができる。
【００５８】
また、本実施の形態に係る複合材７０を用いてろう付けを行う際、Ｔｉろう材のＴｉ成分とＮｉろう材のＮｉ成分とが互いに拡散し合い、Ｎｉ−Ｔｉ合金を形成する。
【００５９】
この時、Ｎｉろう材に含まれるＮｉ成分及びＴｉろう材に含まれるＴｉ成分は、ろう材の融点、即ちＮｉ−Ｔｉ合金の融点を１２００℃近傍に下げるのに最適な割合に調整されている。ここで、基材７１にＮｉ成分が含まれていると、そのＮｉ成分がろう付け層７５に拡散してしまい、Ｎｉ及びＴｉの最適に調整された割合が乱れてしまい、ろう材の融点を１２００℃近傍に下げることができなくなってしまう。しかし、本実施の形態に係る複合材７０においては、Ｎｉ成分を含まない基材７１を用いていることから、ろう付けの際に、基材７１からろう付け層７５にＮｉ成分が拡散することはない。
【００６０】
これによって、融点の高さからろう材として機能させることが困難であったＮｉ又はＮｉ合金を含むろう材の融点を１２００℃近傍に下げることができ、本実施の形態に係る複合材７０を用いたろう付けを１２００℃近傍で行うことが可能となる。
【００６１】
本実施の形態に係る複合材７０においては、ろう付け層１５が二層構造の場合について説明を行ったが、三層以上の構造のろう付け層であってもよい（図３，図４参照）。また、本実施の形態に係る複合材においては、薄板状の基材７１を用いた場合について説明を行ったが、基材２１の形状は薄板状に特に限定するものではなく、棒状又はワイヤ状の基材であってもよい（図２，図５，図６参照）。
【００６２】
（第４の実施の形態）
本発明の更に別の好適一実施の形態に係るろう付用複合材は、基材の表面に、Ｔｉ又はＴｉ合金層と、Ｎｉ又はＮｉ合金層とを２層に重ねてクラッドしたろう付け層を設けてなり、かつ、ろう付け層に含まれるＮｉ成分の重量Ｗ１と、Ｎｉ成分とＴｉ成分の重量の総和Ｗ２との比（Ｗ１／Ｗ２）を０．６２〜０．６６、好ましくは０．６３〜０．６５に調整したものである。言い換えると、複合材は、ろう付け層全体の組成がＮｉ−３４〜３８ｗｔ％Ｔｉとなるように調整したものである。これらの調整は、各層の層厚の調整、各層の合金組成の調整などによってなされる。
【００６３】
基材の構成材としては、被ろう付け部材として慣用的に用いられているものであれば特に限定するものではなく、Ｎｉを含む合金、Ｎｉを含まない合金のいずれであってもよい。
【００６４】
ここで、Ｗ１／Ｗ２が０．６２未満だと、ろう付け層に含まれるＮｉ成分が過少のため（Ｔｉ成分が過剰のため）、ろう付け層の融点が必要以上に高くなってしまい、ろう材の湯流れ性が悪化してしまう。一方、Ｗ１／Ｗ２が０．６６を超えると、Ｎｉ成分が過剰になってしまい、ろう付け層の融点を十分に下げることができず、湯流れ性が悪化してしまう。
【００６５】
本実施の形態に係る複合材においても、第１の実施の形態に係る複合材１０と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施の形態に係る複合材のろう付け層は、三層以上の構造であってもよい（図３，図４参照）。さらに、本実施の形態に係る複合材の基材は、棒状又はワイヤ状であってもよい（図２，図５，図６参照）。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００６７】
次に、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明するが、本発明の実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６８】
（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１．０ｍｍのＴｉ条材、厚さ０．７６ｍｍのＮｉ条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/SUS304、ろう付け層全体の組成がNi-40wt％Ti（W1/W2＝0.60）である複合材を作製した。その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、ろう付け層全体の厚さが７０μｍのろう付け用複合材を作製した。この複合材を、１２００℃の管状炉内で加熱を行って、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００６９】
（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０．３５ｍｍのＮｉ条材、厚さ１．０ｍｍのＴｉ条材、厚さ０．３５ｍｍのＮｉ条材とを圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/Ni/SUS304、ろう付け層全体の組成がNi-42wt％Ti（W1/W2＝0.58）である複合材を作製した。その後は、実施例１と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００７０】
（実施例３）
各Ｎｉ条材の厚さが０．４５ｍｍ、ろう付け層全体の組成がNi-36wt％Ti（W1/W2＝0.64）である以外は、実施例２と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００７１】
（比較例１）
実施例１と同じステンレス鋼条材の表面に、厚さ０．５ｍｍのＮｉ条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/SUS304、ろう付け層全体がＮｉからなる複合材を作製した。その後は、実施例１と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００７２】
（比較例２）
各Ｎｉ条材の厚さが０．３２ｍｍ、ろう付け層全体の組成がNi-44wt％Ti（W1/W2＝0.56）である以外は、実施例２と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００７３】
（比較例３）
各Ｎｉ条材の厚さが０．４９ｍｍ、ろう付け層全体の組成がNi-34wt％Ti（W1/W2＝0.66）である以外は、実施例２と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００７４】
（比較例４）
ステンレス鋼条材がＳＵＳ４３０（ＪＩＳ規格）で構成され、各Ｎｉ条材の厚さが０．４１ｍｍ、ろう付け層全体の組成がNi-38wt％Ti（W1/W2＝0.62）である以外は、実施例２と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００７５】
（従来例１）
実施例１と同じステンレス鋼条材の表面に、Ｃｕ条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がCu/SUS304、ろう付け層全体がＣｕからなる複合材を作製した。その後は、実施例１と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。ろう付け温度は１１２０℃とした。
【００７６】
（従来例２）
実施例１と同じステンレス鋼条材の表面に、市販の粉末Ｎｉろう材（組成：Ni-19Cr-10Si（ｗｔ％））を合成樹脂バインダで溶いた混練物を塗布し、ろう付け用複合材を作製した。その後は、実施例１と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。ろう付け温度は１１８０℃とした。
【００７７】
実施例１〜３、比較例１〜４、及び従来例１，２の各複合材について、特性の評価、具体的には、フィレット形成状態（湯流れ性）、腐食発生の有無（耐食性）、ろう付け生産性の評価（作業性）、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、極めて良好なものを◎、良好なものを○、不足しているもの（不十分なもの）を△、不良なものを×とした。
【００７８】
ここで、湯流れ性の評価は、各複合材のろう付け層の表面にＳＵＳ３０４からなるステンレス鋼パイプを載せ、１２００℃に加熱してろう付けした際の、ろう付け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。
【００７９】
耐食性の評価は、ろう付け後の各複合材を、塩素イオン、硝酸イオン、硫酸イオンを含む腐食性溶液中に１０００ｈ浸漬して腐食試験を行い、その後、ろう付け後の各複合材を溶液中から取出してろう付け部の組織観察を行い、腐食発生の有無を調べることによって行った。また、腐食試験後の溶液を分析し、ろう材からの溶出物の定量比較を行い、腐食の程度を判断した。
【００８０】
【表１】
2005103610.tif 000003
【００８１】
表１に示すように、本発明に係るろう付け用複合材である実施例１〜３の複合材は、基材をＮｉを含む合金（SUS304）とし、ろう付け層をＴｉ層とＮｉ層とのクラッド層とし、かつ、ろう付け層の組成をＮｉ-36〜42wt％Ti（W1/W2＝0.58〜0.64）に調整している。このろう付け層の組成だけでは、ろう付け層の融点を１２００℃近傍にまで低下させることはできない。しかし、ろう付け時に、基材からＮｉ成分がろう付け層中に拡散することで、ろう付け層の融点を１２００℃近傍にまで低下させることができる。
【００８２】
これによって、実施例１〜３の複合材は、約１２００℃でのろう付けが可能であり、その結果、実施例１〜３の複合材は、いずれも湯流れ性及びろう付け生産性が極めて良好であった。また、実施例１〜３の複合材は、いずれも腐食の発生が無かった。よって、総合評価はいずれも極めて良好であった。
【００８３】
これに対して、比較例１の複合材は、ろう付け生産性は良好であったものの、ろう付け層がＮｉ単体で構成されるため、１２００℃のろう付け温度ではろう付け層が溶融せず、ろう材として機能しなかった。以上より、総合評価は不良であった。
【００８４】
比較例２の複合材は、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、ろう付け層中のＮｉの割合が少なすぎる（Ni-44wt％Ti（W1/W2＝0.56））ため、ろう付け層の融点自体が高く、基材からＮｉ成分がろう付け層に拡散しても、十分に融点を下げることができなかった。このため、ろう付けは可能であるものの、ろうの湯流れ性が良好でなく（不良）、その結果、総合評価は不良であった。また、仮に、基材から十分な量のＮｉ成分がろう付け層に拡散し、十分に融点を下げることができたとしても、基材の侵食が大きくなる（厚さ減少量が多くなる）ため、実用的でない。
【００８５】
比較例３の複合材は、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、ろう付け層中のＮｉの割合が多すぎる（Ni-34wt％Ti（W1/W2＝0.66））ため、基材からＮｉ成分がろう付け層に拡散することでろう付け層自体の融点が上昇してしまった。このため、ろう付けは可能であるものの、湯流れ性が良好でなく（不良）、その結果、総合評価は不良であった。
【００８６】
比較例４の複合材は、ろう付け層中のＮｉの割合も適正であり（Ni-38wt％Ti（W1/W2＝0.62））、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、基材がＮｉを含まないＳＵＳ４３０であるため、基材からＮｉ成分をろう付け層に拡散させることができない。このため、ろうの湯流れ性が不十分であり、その結果、総合評価も不十分であった。
【００８７】
従来例１の複合材は、湯流れ性及びろう付け生産性は極めて良好であったものの、ろう付け層がＣｕ単体で構成されるため耐食性が良好でなく、腐食が発生した。その結果、総合評価は不良であった。
【００８８】
従来例２の複合材は、湯流れ性は極めて良好であり、腐食の発生はなかったものの、ろう付け層のろう材が粉末Ｎｉろう材であるため、ろう付け層の形成に有機物系のバインダを必要とし、ろう付け生産性が悪かった。その結果、総合評価は不良であった。
【００８９】
以上、本発明に係るろう付け用複合材である実施例１〜３の複合材は、ろうの湯流れ性、ろう付け接合部の耐食性、及びろう付け生産性がいずれも良好であることから、ろう付け特性及びろう付け接合部の信頼性に優れたろう付け用複合材であることがわかる。
【実施例２】
【００９０】
（実施例４）
ＳＵＳ４３０（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１．０ｍｍのＴｉ条材、厚さ０．９０ｍｍのＮｉ条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/SUS430、ろう付け層全体の組成がNi-36wt％Ti（W1/W2＝0.64）である複合材を作製した。その後、この複合材に対して圧延を繰り返し行い、ろう付け層全体の厚さが７０μｍのろう付け用複合材を作製した。この複合材を、１２００℃の管状炉内で加熱を行って、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００９１】
（実施例５）
実施例４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０．４５ｍｍのＮｉ条材、厚さ１．０ｍｍのＴｉ条材、厚さ０．４５ｍｍのＮｉ条材とを圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/Ti/Ni/SUS430、ろう付け層全体の組成がNi-36wt％Ti（W1/W2＝0.64）である複合材を作製した。その後は、実施例４と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００９２】
（実施例６）
各Ｎｉ条材の厚さが０．５４ｍｍ、ろう付け層全体の組成がNi-32wt％Ti（W1/W2＝0.68）である以外は、実施例５と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００９３】
（比較例５）
実施例４と同じステンレス鋼条材の表面に、厚さ０．５ｍｍのＮｉ条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がNi/SUS304、ろう付け層全体がＮｉからなる複合材を作製した。その後は、実施例４と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００９４】
（比較例６）
各Ｎｉ条材の厚さが０．４１ｍｍ、ろう付け層全体の組成がNi-38wt％Ti（W1/W2＝0.62）である以外は、実施例５と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００９５】
（比較例７）
各Ｎｉ条材の厚さが０．５９ｍｍ、ろう付け層全体の組成がNi-30wt％Ti（W1/W2＝0.70）である以外は、実施例５と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００９６】
（比較例８）
ステンレス鋼条材がＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格）で構成され、各Ｎｉ条材の厚さが０．４９ｍｍ、ろう付け層全体の組成がNi-34wt％Ti（W1/W2＝0.66）である以外は、実施例５と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。
【００９７】
（従来例３）
実施例４と同じステンレス鋼条材の表面に、Ｃｕ条材を圧延法によりクラッドし、積層構造がCu/SUS430、ろう付け層全体がＣｕからなる複合材を作製した。その後は、実施例４と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。ろう付け温度は１１２０℃とした。
【００９８】
（従来例４）
実施例４と同じステンレス鋼条材の表面に、市販の粉末Ｎｉろう材（組成：Ni-19Cr-10Si（ｗｔ％））を合成樹脂バインダで溶いた混練物を塗布し、ろう付け用複合材を作製した。その後は、実施例４と同様にして、ろう付け用複合材の特性を評価した。ろう付け温度は１１８０℃とした。
【００９９】
実施例４〜６、比較例５〜８、及び従来例３，４の各複合材について、特性の評価、具体的には、フィレット形成状態（湯流れ性）、腐食発生の有無（耐食性）、ろう付け生産性の評価（作業性）、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２に示す。
【０１００】
ここで、各評価は、湯流れ性の評価にＳＵＳ４３０からなるステンレス鋼パイプを用いる以外は、［実施例１］と同様の方法により行い、極めて良好なものを◎、良好なものを○、不足しているもの（不十分なもの）を△、不良なものを×とした。
【０１０１】
【表２】
2005103610.tif 000004
【０１０２】
表２に示すように、本発明に係るろう付け用複合材である実施例４〜６の複合材は、基材をＮｉを含まない合金（SUS430）とし、ろう付け層をＴｉ層とＮｉ層とのクラッド層とし、かつ、ろう付け層の組成をＮｉ-32〜36wt％Ti（W1/W2＝0.64〜0.68）に調整している。
【０１０３】
実施例４〜６の複合材においては、ろう付け層の融点が１２００℃近傍にまで低下するようにろう付け層の組成が調整されている。また、実施例４〜６の複合材においては、Ｎｉを含まない合金で基材を構成しているため、ろう付け時に、基材からＮｉ成分がろう付け層中に拡散することはない。
【０１０４】
これによって、実施例４〜６の複合材は、約１２００℃でのろう付けが可能であり、その結果、実施例４〜６の複合材は、いずれも湯流れ性及びろう付け生産性が極めて良好であった。また、実施例４〜６の複合材は、いずれも腐食の発生が無かった。よって、総合評価はいずれも極めて良好であった。
【０１０５】
これに対して、比較例５の複合材は、ろう付け生産性は良好であったものの、ろう付け層がＮｉ単体で構成されるため、１２００℃のろう付け温度ではろう付け層が溶融せず、ろう材として機能しなかった。以上より、総合評価は不良であった。
【０１０６】
比較例６の複合材は、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、ろう付け層中のＮｉの割合が少なすぎる（Ni-38wt％Ti（W1/W2＝0.62））ため、ろう付けは可能であるものの、ろうの湯流れ性が不十分であった。その結果、総合評価も不十分であった。
【０１０７】
比較例７の複合材は、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、ろう付け層中のＮｉの割合が多すぎる（Ni-30wt％Ti（W1/W2＝0.70））ため、ろう付け層の融点を十分に下げることができず、ろう付けは可能であるものの、湯流れ性が良好でなかった（不良）。その結果、総合評価は不良であった。
【０１０８】
比較例８の複合材は、ろう付け層中のＮｉの割合も適正であり（Ni-34wt％Ti（W1/W2＝0.66））、腐食の発生はなく、ろう付け生産性も極めて良好であったが、基材がＮｉを含むＳＵＳ３０４であるため、基材からＮｉ成分がろう付け層に拡散してしまい、ろう付け層の融点が上昇してしまった。このため、ろう付けは可能であるものの、湯流れ性が良好でなかった（不良）。その結果、総合評価も不良であった。
【０１０９】
従来例３の複合材は、湯流れ性及びろう付け生産性は極めて良好であったものの、ろう付け層がＣｕ単体で構成されるため耐食性が良好でなく、腐食が発生した。その結果、総合評価は不良であった。
【０１１０】
従来例４の複合材は、湯流れ性は極めて良好であり、腐食の発生はなかったものの、ろう付け層のろう材が粉末Ｎｉろう材であるため、ろう付け層の形成に有機物系のバインダを必要とし、ろう付け生産性が悪かった。その結果、総合評価は不良であった。
【０１１１】
以上、本発明に係るろう付け用複合材である実施例４〜６の複合材は、ろうの湯流れ性、ろう付け接合部の耐食性、及びろう付け生産性がいずれも良好であることから、ろう付け特性及びろう付け接合部の信頼性に優れたろう付け用複合材であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明の好適一実施の形態に係る複合材は、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。特に、棒状又はワイヤ状の複合材（図２，図５，図６参照）は、径サイズが小さく、取り扱い性が良好であることから、ＥＧＲ用クーラや、燃料電池の改質器用クーラ等の熱交換器、燃料電池部材などの他にも、オイルクーラ、ラジエータ、二次電池部材などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の好適一実施の形態に係るろう付用複合材の断面図である。
【図２】図１の変形例を示す断面図である。
【図３】本発明の他の好適一実施の形態に係るろう付用複合材の断面図である。
【図４】図３の第１変形例を示す断面図である。
【図５】図３の第２変形例を示す断面図である。
【図６】図３の第３変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の別の好適一実施の形態に係るろう付用複合材の断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  ろう付け用複合材
１１  基材
１２  Ｔｉ又はＴｉ合金層
１３  Ｎｉ又はＮｉ合金層
１５  ろう付け層
【図１】
2005103610.tif 000005
【図２】
2005103610.tif 000006
【図３】
2005103610.tif 000007
【図４】
2005103610.tif 000008
【図５】
2005103610.tif 000009
【図６】
2005103610.tif 000010
【図７】
2005103610.tif 000011