| 【発明の名称】 |
鉄鋼材料のロウ付け手段 |
| 【発明者】 |
【氏名】上西 正久
【氏名】大友 昇
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| 【要約】 |
【課題】ステンレス鋼をはじめとする鉄鋼材料の、十分な機械的強度を有するロウ付け手段を提供する。
【解決手段】他にステンレス鋼等の鉄鋼材料の母材に膜厚１５μｍ以上のＣｕメッキを施した後に、ロウ材としてＣｕ−Ｐを用いてロウ付けする。これによりロウ材中のＰと母材のＦｅが化合して、接合面に機械的強度の劣るＦｅ−Ｐ系化合物による脆化層の形成を防止する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 鉄鋼材料の母材に膜厚１５μｍ以上のＣｕメッキを施し、ロウ材としてＣｕ−Ｐロウを用いた鉄鋼材料のロウ付け手段。
【請求項２】 母材がステンレス鋼である請求項１に記載の鉄鋼材料のロウ付け手段。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、鉄鋼材料に適切な膜厚のメッキを施すことにより、所定の機械的強度を有する接合を可能とした鉄鋼材料のロウ付け手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】接合母材間に母材の融点よりも低い融点のロウ材を溶融状態で流入させ、これを冷却・凝固して接合するロウ付けは、様々な機械製品の製造に用いられ、その代表的な例として熱交換器の製造がある。一般に、給湯装置等に組み込まれる熱交換器は、部材（フィン、パイプ等）として銅材が用いられ、これを組み立てて各接合箇所にりん銅ロウ（Ｃｕ−Ｐ）のロウ材を設置し、炉内に搬入してロウ付して製作されている。Ｃｕ−Ｐロウによるロウ付けは、添加されているりんが母材表面の酸化物を還元する作用を有し、フラックスを用いない接合が可能であり、溶融温度も比較的低温であるから作業性に優れ、極めて経済的な接合手段である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、耐圧性、耐食性、耐熱性が要求される装置に組み込む熱交換器には、素材としてステンレス鋼が用いられるが、ステンレス鋼をはじめとする鉄鋼材料のロウ付けには、Ｃｕ−Ｐロウを用いることはできないとされている。これは、ロウ材中のＰと母材のＦｅが化合し、接合面に機械的強度に劣るＦｅ−Ｐ系化合物の脆化層が形成されるためである。したがって、より高融点のＣｕロウやＮｉロウが用いられ、製造コストが高価であった。
【０００４】この発明は、ステンレス鋼をはじめとする鉄鋼材料の母材に、適切な膜厚のＣｕメッキを施すことにより、Ｃｕ−Ｐロウを用いたロウ付けで十分な機械的強度を有するロウ付け手段を提供し、この発明のロウ付け手段を、熱交換器等の製造に適用することで、製造コストの大幅な低廉化を達成することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、この発明の鉄鋼材料のロウ付け手段は、鉄鋼材料の母材に膜厚１５μｍ以上のＣｕメッキを施し、ロウ材としてＣｕ−Ｐロウを用いてロウ付けするものである。特に、ステンレス鋼の母材に適用することで、Ｃｕ−Ｐロウを用いた経済的な接合手段を可能とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、具体的な実験のデータについて説明する。実験データとして、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）の母材である試験片１によるデータを示す。図１に示す形状及び寸法（長さ３０ｍｍ×幅５ｍｍ×厚さ２ｍｍ）の試験片１に、Ｃｕメッキの下地処理として電解メッキ法により厚さ１μｍ以下のＮｉメッキを施した。次に、電解メッキ法により所定厚さのＣｕメッキを施した。Ｃｕメッキ厚が０から５０μｍの間でそれぞれの値となるようにサンプリングした。
【０００７】同じＣｕメッキ厚の試験片１を２枚用い、先端部でＣｕ−Ｐロウ箔を挟持して治具に取り付け、赤外線加熱炉にてロウ付けしてせん断試験片を作成した。このようにして作成した各メッキ厚のせん断試験片に対して、引張試験機を用いてせん断試験を行い、それぞれの破断強度を測定した。測定結果を図３に示す。
【０００８】図３は、上記内容のせん断試験の結果得られたＣｕメッキ厚μｍと破断荷重Ｎとの関係を示す。それぞれ試料数として各条件ごとに複数体のせん断試験片について試験し、その平均値を示している。この測定結果から、次のように評価を得ることができる。
【０００９】Ｃｕメッキ厚が１０μｍ以下では、破断荷重はＣｕメッキなしの場合とほとんど変わらず、Ｃｕメッキの効果は表れない。これは、ロウ付け時にＣｕ−Ｐロウ中にメッキ層が溶け込んでしまい、母材であるＳＵＳ３１６鋼とＣｕ−Ｐロウが直接反応する結果、メッキ層の効果が失われてものと考えられる。
【００１０】Ｃｕメッキ厚が１５μｍ以上の試料においては、これ以下のメッキ厚の試料に対して２から３倍の破断荷重を示している。この破断荷重は、Ｃｕロウを用いてＳＵＳ３１６鋼をロウ付けした試料の破断荷重とほぼ等しい値であり、１５μｍ以上のＣｕメッキ層を形成することで、ＳＵＳ３１６鋼のロウ材としてＣｕ−Ｐロウの適用が可能であることを確認することができた。なお、Ｃｕメッキ厚をそれ以上の値（例えば４０μｍ以上）としても破断荷重の増加は見られず、メッキコストを考慮すれば、特にメッキ厚を大きくする必要はないと考えられる。以上、母材としてＳＵＳ３１６鋼の試験片１によるデータに基づいて評価したが、他の鉄鋼材料においても、Ｃｕメッキ厚を１５μｍ以上形成することで、母材である鉄鋼材料とＣｕ−Ｐロウが直接反応することを防止し、Ｃｕ−Ｐロウをロウ材として用いることが可能であることを確認することができた。
【００１１】
【発明の効果】以上のようにこの発明は、鉄鋼材料の母材に膜厚１５μｍ以上のＣｕメッキを施すことで、Ｃｕ−Ｐロウを用いたロウ付けで十分な機械的強度を有する接合を可能とするものである。また、この発明のロウ付け手段を、ステンレス鋼を用いた熱交換器に適用することで、Ｃｕ−Ｐロウによる経済的な接合手段が可能となり、耐圧性、耐食性、耐熱性に優れた熱交換器の製造コストの大幅な低廉化を達成することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１２６６３２
【氏名又は名称】株式会社アタゴ製作所
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| 【出願日】 |
平成１３年６月７日（２００１．６．７） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３６１４０９（Ｐ２００２−３６１４０９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１２月１８日（２００２．１２．１８） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２１１４０９（Ｐ２００１−２１１４０９） |
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