(57)【要約】【課題】  ろう層の断裂や基材の破断を防止して、ろう付け加工用複合材のプレス成形加工性の向上を達成する。【解決手段】  基材２と、２種以上且つ２層以上の金属層４、５で形成されたろう層６とを有するろう付け加工用複合材１の製造方法において、上記ろう層６を圧延法により上記基材２にクラッドして複合体１２を形成した後に、該複合体１２を直径２ｍｍ〜４ｍｍのロール８にて、曲げ角度７０°〜１００°の範囲を保ち連続通板することにより上記ろう層６に微細な間隔で亀裂７を形成させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、２種以上且つ２層以上の金属層で形成されたろう層とを有するろう付け加工用複合材の製造方法において、上記ろう層を圧延法により上記基材にクラッドして複合体を形成した後に、該複合体を直径２ｍｍ〜４ｍｍのロールにて、曲げ角度７０°〜１００°の範囲を保ち連続通板することにより上記ろう層に微細な間隔で亀裂を形成させることを特徴とするろう付け加工用複合材の製造方法。
【請求項２】
上記ろう層の各金属層が、銅または銅合金、チタンまたはチタン合金及びニッケルまたはニッケル合金から選択されて構成される請求項１記載のろう付け加工用複合材の製造方法。
【請求項３】
上記亀裂が、１５０μｍ以下の間隔で形成される請求項１または２記載のろう付け加工用複合材の製造方法。
【請求項４】
上記基材が、ステンレス鋼にて構成される請求項１から３いずれかに記載のろう付け加工用複合材の製造方法。
【請求項５】
上記基材とろう層とで形成される複合体のろう層の厚さが３０〜１００μｍで、全体の板厚が０．３〜１．０ｍｍである請求項１から４いずれかに記載のろう付け加工用複合材の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５いずれかに記載の製造方法で製造されたろう付け加工用複合材を熱溶着して形成したことを特徴とするろう付け製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材表面にろう層を設けてなるろう付け加工用複合材の製造方法に係り、特にろう付け機能を向上させると共に耐熱性と耐食性を向上しうるろう付け加工用複合材の製造方法及びろう付け製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車用オイルクーラの接合材としては、ステンレス基クラッドろう材が使用されている。ステンレス基クラッドろう材は、ステンレス板の片面或いは両面にろう材としての機能を有する銅がクラッドされて構成されている。
【０００３】
また、ステンレス鋼やニッケル基及びコバルト基合金等の部品のろう付け材としては、接合部の耐酸化性や耐食性に優れる各種ニッケルろうがＪＩＳ規格により規定されている。
【０００４】
さらに、熱交換機接続用ニッケルろう材は、粉末状ニッケルろうに、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ合金のうち選択された金属粉末を４重量％〜２２重量％添加して構成されるニッケルろう材がある（特許文献１参照）。
【０００５】
一方、ろう付け加工用複合材を製造する方法としては、ステンレス鋼とニッケル超合金からなる群から選択した第一の基層を形成すると共に、ニッケル或いは高ニッケル合金及びチタン或いは高チタン合金からなる群から選択された多成分材料で構成される第二の層を形成した後、第一の基層と第二の層とを一対の成形ロールで圧延して一体化する方法があった（特許文献２参照）。図４に上記方法で製造したろう付け加工用複合材５１の構造例を示す。図示するように、ろう付け加工用複合材５１は、第一の基層となるステンレス鋼５２の片面に、ニッケル（或いはニッケル合金）５３及びチタン（或いは高チタン合金）５４とで構成された第二の層となるろう層５５が設けられて構成されている。
【０００６】
その他の構造例として、図５に示すように、ステンレス鋼５２の片面に、ニッケル５３、チタン５４、ニッケル５３の３層で構成されるろう層５７を設けたろう付け加工用複合材５６もあった。
【０００７】
【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】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献２の製造方法で製造されたろう付け加工用複合材５１（５６）には、以下に示すような問題があった。
【０００９】
上記ろう付け加工用複合材５１（５６）にプレス加工等の塑性加工を施す場合、材料の機械的特性として、軟らかく伸び量が大きい方が好ましい。この特性を得るためには、ろう付け加工用複合材５１（５６）について、焼鈍加工を行わなければならない。また、さらにより高い加工性を確保するためには、より高温・長時間の加熱が必要となる。
【００１０】
しかし、かかるろう付け加工用複合材５１（５６）は、ろう層５５（５７）が複数の金属層５３、５４で構成されているため、高温・長時間の加熱を行うと、金属層間の拡散反応が進行する。ニッケル／チタン間で拡散反応が進行して生じる反応層は、ニッケル、チタン単層状態と比べて脆い。そのため、材料が硬化し、伸び量が小さくなるので、その加工性が低下してしまう。
【００１１】
以上のような制約があるために、その制約内で加熱条件を最適化しても、ステンレス鋼５２は完全には軟化しない。このような状態でプレス成形加工すると、材料全体が引っ張られ、完全焼鈍を行ったステンレス単体と比較して、ろう付け加工用複合材５１（５６）が破断しやすくなるといった問題があった。図６にろう付け加工用複合材５１（５６）のろう層５５が断裂した状態を示す。図示するように、ステンレス鋼５２にクラッドされたろう層５５が断裂している。
【００１２】
この原因として、クラッドされたろう層５５の伸びが、基材たるステンレス鋼５２の伸びと比較して大きく劣るため、ステンレス鋼５２の伸びが不均一となっていることが考えられる。すなわち、プレス成形加工時にろう層５５に亀裂（数十〜数百μｍおきに発生）が発生した区間ではその部分のステンレス鋼５２がそのまま伸びるが、ろう層５５に亀裂が発生していない部分（ろう層５５がクラッドされている部分）のステンレス鋼５２（特にろう層５５の近傍）は、その伸び量が、クラッドされたろう層５５の伸び量に制限・抑制される。
【００１３】
要するに、ろう層５５の亀裂発生部分の間隔が広いので、ステンレス鋼５２の伸び量が制限・抑制される部分が多く、ステンレス鋼５２がそのまま伸びる部分が少ないため、ろう付け加工用複合材５１全体の伸び量が著しく不足し、プレス成形加工に必要な伸び量が得られず、亀裂したろう層５５間が大きく引き離され、その部分のろう層５５の断裂或いは、基材（ステンレス鋼５２）の破断に至ると考えられる。
【００１４】
そこで本発明は、上記課題を解決すべく創案されたものであり、その目的は、基材表面に２種以上且つ２層以上の金属層で形成されたろう層を設けても、ろう層の断裂や基材の破断を防止でき、プレス成形加工性の向上を達成できるろう付け加工用複合材の製造方法及び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】
【００１５】
上記目的を達成するために、本請求項１に係る発明は、基材と、２種以上且つ２層以上の金属層で形成されたろう層とを有するろう付け加工用複合材の製造方法において、上記ろう層を圧延法により上記基材にクラッドして複合体を形成した後に、該複合体を直径２ｍｍ〜４ｍｍのロールにて、曲げ角度７０°〜１００°の範囲を保ち連続通板することにより上記ろう層に微細な間隔で亀裂を形成させるろう付け加工用複合材の製造方法である。
【００１６】
請求項２に係る発明は、上記ろう層の各金属層が、銅または銅合金、チタンまたはチタン合金及びニッケルまたはニッケル合金から選択されて構成されるろう付け加工用複合材の製造方法である。
【００１７】
請求項３に係る発明は、上記亀裂が、１５０μｍ以下の間隔で形成されるろう付け加工用複合材の製造方法である。
【００１８】
請求項４に係る発明は、上記基材が、ステンレス鋼にて構成されるろう付け加工用複合材の製造方法である。
【００１９】
請求項５に係る発明は、上記基材とろう層とで形成される複合体のろう層の厚さが３０〜１００μｍで、全体の板厚が０．３〜１．０ｍｍであるろう付け加工用複合材の製造方法である。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項１から５いずれかに記載の製造方法で製造されたろう付け加工用複合材を熱溶着して形成したろう付け製品である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ろう層の断裂や基材の破断を防止でき、ろう付け加工用複合材のプレス成形加工性の向上を達成できるといった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】
【００２２】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２３】
図１は本発明に係る製造方法で製造したろう付け加工用複合材を示した断面模式図、図２は本発明に係るろう付け加工用複合材の製造方法に用いるロールを示した側面図である。
【００２４】
まず、本発明に係るろう付け加工用複合材の製造方法で製造したろう付け加工用複合材の構成を説明する。
【００２５】
図１に示すように、かかるろう付け加工用複合材１は、基材２を構成するステンレス鋼に、ニッケル（或いはニッケル合金）層４、チタン（或いはチタン合金）層５、ニッケル（或いはニッケル合金）層４が、その順でクラッドされて形成されている。上述のニッケル層４、チタン層５及びニッケル層４でろう層６が構成されている。
【００２６】
ろう層６を構成する金属層は、ニッケル（或いはニッケル合金）層４やチタン（或いはチタン合金）層５だけに限られるものではなく、銅或いは銅合金層を含む金属群から任意に選択可能である。
【００２７】
ろう層６には、微細な間隔で亀裂７が複数形成されている。亀裂７は、ろう層６の厚さ方向全体に渡って形成され、ろう層６の表面から基材２の表面まで届く深さとなっている。亀裂７は、平面視直線状に形成され、隣接する亀裂７同士が、１５０μｍ以下の間隔で互いに平行になるように形成されている。亀裂７は、ろう付け加工用複合材１の幅方向に沿って形成されている。
【００２８】
次に、上記発明に係るろう付け加工用複合材の製造方法を説明する。
【００２９】
まず、ニッケル板、チタン板、ニッケル板を重ね合わせて３層の構造にし、熱間圧延を行った後、冷間圧延を行いクラッド板を形成する。このクラッド板をステンレス鋼に圧延法によりクラッドした後、冷間圧延を行い複合体１２を形成する。この複合体１２は、ろう層６の厚さが３０〜１００μｍで、全体の板厚が０．３〜１．０ｍｍになるように形成される。
【００３０】
そして、複合体１２を焼鈍等の熱処理した後に、図２に示すように、矯正ロール（ロール）８に掛けて連続通板する。矯正ロール８は、直径Ｒが２ｍｍ〜４ｍｍに形成されている。複合体１２は、矯正ロール８に対する曲げ角度θが７０°〜１００°の範囲を保って矯正ロール８に掛けられる。複合体１２は、ろう層６が外側で基材２が内側になるように曲げられている。
【００３１】
熱処理後の複合体１２は、ろう層６のニッケル層４とチタン層５の間に脆い金属間化合物が形成される。この状態で矯正ロール８を用いてろう層６が曲げの外側になるように曲げ加工を行うことで、ろう層６に引張応力がかかり、亀裂７が発生する。そして、矯正ロール８の直径Ｒを２ｍｍ以上４ｍｍ以下として、複合体１２の曲げ角度θを７０°以上１００°以下としているので、隣接する亀裂７同士が、１５０μｍ以下の間隔で形成される。
【００３２】
ここで、矯正ロール８の直径Ｒを２ｍｍ未満とすると、亀裂７の進展が基材２まで及び、材料全体の強度を著しく低下させてしまい、プレス成形加工時に、ろう付け加工用複合材１が破断しやすくなってしまう。一方、矯正ロール８の直径Ｒを４ｍｍ以上、或いは矯正ロール８による複合体１２の曲げ角度θが１００°以上であると、亀裂７間の間隔が１５０μｍ以上となり、プレス成形加工性の向上効果が著しく損なわれる。さらに、上記曲げ角度θが７０°未満であると、矯正ロール８の強度維持が困難となる。従って、矯正ロール８の直径Ｒが２ｍｍ〜４ｍｍで、曲げ角度θが７０°〜１００°であるといった加工条件が必要となる。
【００３３】
なお、上記実施の形態では、矯正ロール８は単独のロールであるが、上記加工条件が守られれば、バックアップロール等で支持して、矯正ロール８全体の剛性を向上させてもよい。
【００３４】
そして、最後に亀裂７が形成されたろう付け加工用複合材１について、仕上焼鈍処理を行う。
【００３５】
上記方法で製造されたろう付け加工用複合材１によれば、ろう層６に予め微細な亀裂７を形成したので、プレス成形加工等でろう付け加工用複合材１に引張荷重がかかった際に、亀裂７の発生部分で基材２（ステンレス鋼）がそのまま伸びる。亀裂７は短距離ピッチで多数形成されているので、伸び量が大きいステンレス鋼自体で伸びる部分を多く得られ、ろう付け加工用複合材１全体の伸び量を多く確保できる。よって、ろう付け加工用複合材１がプレス成形加工に必要な伸び量を得ることができる。
【００３６】
また、亀裂７の発生部分で基材２（ステンレス鋼）が伸びると、亀裂７の幅が大きくなるが、亀裂７は予め多数形成されているので、プレス成形加工に必要な伸び量を分散することができ、亀裂７発生部分ごとの基材２（ステンレス鋼）の伸び量は小さくなる。よって、亀裂７が大きく拡がり過ぎることはなく、ろう層６の断裂に至ることはない。
【００３７】
さらに、亀裂７の配置間隔が１５０μｍ以下であるので、ろう層６による基材２の伸び抑制量を抑えることができ、ろう付け加工用複合材１全体の伸び量を増やすことができる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態のろう付け加工用複合材１によれば、ろう層６の断裂や基材２の破断を防止でき、ろう付け加工用複合材１のプレス成形加工性の向上を達成できる。
【００３９】
よって、上記構成のろう付け加工用複合材１を熱溶着して形成した自動車用オイルクーラ、油圧ユニット用オイルクーラ、排ガス再循環装置（ＥＧＲ）用クーラや燃料電池用改質器用クーラ等のろう付け製品は、ろう付け加工用複合材１のプレス成形加工性が高いので、ろう層６の断裂や基材２の破断が発生することはない。また、その他、複雑な形状に加工することも容易に可能である。
【実施例】
【００４０】
上述したろう付け加工用複合材の製造方法において、以下の条件で４種類（実施例１、２及び比較例１、２）のろう付け加工用複合材を形成して、これらの実施例１、２及び比較例１、２と従来のろう付け加工用複合材（従来例１）とを用いて、プレス成形加工を行い、その加工性の良否を比較評価した。
【００４１】
（実施例１）
板厚１．０ｍｍのコイル状ニッケル板、板厚２．０ｍｍのコイル状純チタン板、板厚１．０ｍｍのコイル状ニッケル板を重ね合わせ、合計３層の構造にし、熱間圧延を行い板厚１．４ｍｍのクラッド板を形成し、引き続き冷間圧延により板厚０．２５ｍｍのクラッド板に仕上げた。
【００４２】
このクラッド板をＳＵＳ３０４条（厚さ２．５ｍｍ）に圧延法によりクラッドし、冷間圧延を行い、厚さ０．５ｍｍの複合体を作製した。このときのろう層の厚さは５０μｍである。
【００４３】
この複合体について、還元雰囲気下で、９００℃、４ｍｉｎの熱処理を行った後に、直径３ｍｍの矯正ロールを使用し、矯正ロールに対する曲げ角度を９０°に保持した状態で連続通板を行った。
【００４４】
そして最後に、この複合体について、還元雰囲気下で、９３０℃、４ｍｉｎの仕上焼鈍処理を行った。
【００４５】
（実施例２）
板厚１．０ｍｍのコイル状ニッケル板、板厚２．０ｍｍのコイル状純チタン板、板厚１．０ｍｍのコイル状ニッケル板を重ね合わせ、合計３層の構造にし、熱間圧延を行い板厚１．４ｍｍのクラッド板を形成し、引き続き冷間圧延により板厚０．２５ｍｍのクラッド板に仕上げた。
【００４６】
このクラッド板をＳＵＳ３０４条（厚さ２．５ｍｍ）に圧延法によりクラッドし、冷間圧延を行い、厚さ０．５ｍｍの複合体を作製した。このときのろう層の厚さは５０μｍである。
【００４７】
この複合体について、還元雰囲気下で、９００℃、４ｍｉｎの熱処理を行った後に、直径３．５ｍｍの矯正ロールを使用し、矯正ロールに対する曲げ角度を８０°に保持した状態で連続通板を行った。
【００４８】
そして最後に、この複合体について、還元雰囲気下で、９３０℃、４ｍｉｎの仕上焼鈍処理を行った。
【００４９】
（比較例１）
板厚１．０ｍｍのコイル状ニッケル板、板厚２．０ｍｍのコイル状純チタン板、板厚１．０ｍｍのコイル状ニッケル板を重ね合わせ、合計３層の構造にし、熱間圧延を行い板厚１．４ｍｍのクラッド板を形成し、引き続き冷間圧延により板厚０．２５ｍｍのクラッド板に仕上げた。
【００５０】
このクラッド板をＳＵＳ３０４条（厚さ２．５ｍｍ）に圧延法によりクラッドし、冷間圧延を行い、厚さ０．５ｍｍの複合体を作製した。このときのろう層の厚さは５０μｍである。
【００５１】
この複合体について、還元雰囲気下で、９００℃、４ｍｉｎの熱処理を行った後に、直径５ｍｍの矯正ロールを使用し、矯正ロールに対する曲げ角度を９０°に保持した状態で連続通板を行った。
【００５２】
そして最後に、この複合体について、還元雰囲気下で、９３０℃、４ｍｉｎの仕上焼鈍処理を行った。
【００５３】
（比較例２）
板厚１．０ｍｍのコイル状ニッケル板、板厚２．０ｍｍのコイル状純チタン板、板厚１．０ｍｍのコイル状ニッケル板を重ね合わせ、合計３層の構造にし、熱間圧延を行い板厚１．４ｍｍのクラッド板を形成し、引き続き冷間圧延により板厚０．２５ｍｍのクラッド板に仕上げた。
【００５４】
このクラッド板をＳＵＳ３０４条（厚さ２．５ｍｍ）に圧延法によりクラッドし、冷間圧延を行い、厚さ０．５ｍｍの複合体を作製した。このときのろう層の厚さは５０μｍである。
【００５５】
この複合体について、還元雰囲気下で、９００℃、４ｍｉｎの熱処理を行った後に、直径１．５ｍｍの矯正ロールを使用し、矯正ロールに対する曲げ角度を１００°に保持した状態で連続通板を行った。
【００５６】
そして最後に、この複合体について、還元雰囲気下で、９３０℃、４ｍｉｎの仕上焼鈍処理を行った。
【００５７】
（従来例１）
板厚１．０ｍｍのコイル状ニッケル板、板厚２．０ｍｍのコイル状純チタン板、板厚１．０ｍｍのコイル状ニッケル板を重ね合わせ、合計３層の構造にし、熱間圧延を行い板厚１．４ｍｍのクラッド板を形成し、引き続き冷間圧延により板厚０．２５ｍｍのクラッド板に仕上げた。
【００５８】
このクラッド板をＳＵＳ３０４条（厚さ２．５ｍｍ）に圧延法によりクラッドし、冷間圧延を行い、厚さ０．５ｍｍの複合体を作製した。
【００５９】
この複合体について、還元雰囲気下で、９３０℃、４ｍｉｎの仕上焼鈍処理を行った。
【００６０】
上述の各実施例、比較例、従来例により形成された合金材について、１００ｍｍ×１００ｍｍのサイズに切断したものを用いて、図３に示すような断面形状になるようにプレス成形加工を行った。各曲げ部の曲げ半径は１ｍｍである。
【００６１】
下記の表１に、各実施例、比較例、従来例の加工性の良否を示す。表１に示すように、本発明の実施例１及び２で形成したサンプルは破断なく加工することができたが、比較例１及び２と従来例１で形成したサンプルは破断に至った。
【００６２】
比較例１では、亀裂の間隔が１５０μｍより広いことによって、基材にクラッドされたろう層による基材の伸び抑制が大きく、これが破断の原因であると考えられる。比較例２では、亀裂がろう層だけでなく基材まで付与されたことで、基材が破断しやすくなったことが原因であると考えられる。従来例１では、プレス成形加工前にろう層に亀裂が形成されていないため、基材にクラッドされたろう層による基材の伸び抑制が大きく、これが破断の原因であると考えられる。
【００６３】
以上の結果より、亀裂の間隔は１５０μｍ以下が好ましく、矯正ロール８の直径Ｒを２ｍｍ〜４ｍｍとして、複合体１２の曲げ角度θを７０°〜１００°とすることが必要となる。
【００６４】
【表１】
2005211932.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に係る製造方法で製造したろう付け加工用複合材を示した断面模式図である。
【図２】本発明に係るろう付け加工用複合材の製造方法に用いるロールを示した側面図である。
【図３】実施例におけるプレス成形加工形状を示した側面図である。
【図４】従来のろう付け加工用複合材を示した断面模式図である。
【図５】従来のろう付け加工用複合材を示した断面模式図である。
【図６】従来のろう付け加工用複合材の断裂状態を示した断面写真である。
【符号の説明】
【００６６】
１  ろう付け加工用複合材
２  基材
４  ニッケル層
５  チタン層
６  ろう層
７  亀裂
８  矯正ロール（ロール）
１２  複合体
【図１】
2005211932.tif 000004
【図２】
2005211932.tif 000005
【図３】
2005211932.tif 000006
【図４】
2005211932.tif 000007
【図５】
2005211932.tif 000008
【図６】
2005211932.tif 000009