包覆板及其制造方法

专利名称：包覆板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及包覆板及其制造方法，特别是涉及在包含不锈钢的片状 基材上接合有包覆层的包覆板及其制造方法。
本申请要求2007年4月25日申请的日本特愿第2007-115490号的 优先权，并在这里引用其内容。
背景技术：
目前，具有耐腐蚀性的焊料已知的有如专利文献1~4所述的合 金粉末。这些焊料作为例如在EGR ( Exhaust Gas Recirculation，废气再 循环)系统使用的EGR冷却器上将金属材料彼此焊接的材料等，用于 各种场所下的焊接。
但是，通常，上述焊料通过涂布等和含有树脂的粘合剂一起仅是在 金属材料的焊接之处配置。粘合剂中含有的树脂由于含有碳成份，所以 加热发生碳化，残留于焊接部位，从而导致焊接强度下降。因此，在进 行焊接的接合工序(真空热处理)之前，必须进行除去树脂的脱脂处理。
此外，也有不使用粘合剂配置焊料的方法将非晶态的焊料片配置 到焊接位置上的方法，但此时，切割加工处理和形状加工处理等用于使 焊料片和配置位置匹配而对形状进行调整的加工工序变得必要。此外，
由于焊料片不容易配置到弯曲部位等三维曲面部位上，所以能适用的焊 接位置受到限制，金属材料的焊接加工有时会受到制约。
此外，将金属粉末压接于片状基材的压延处理为人所知(参考专利 文献5~7)。这种压延处理可在不使用粘合剂的情形下使金属粉末接合 于基材。
专利文献1:日本特许第3168158号公报 专利文献2:日本特许第3017978号公4艮 专利文献3:日本特开2000-218389号公报 专利文献4:日本特开2000-218390号公报 专利文献5:日本特开2004-25251号公报 专利文献6:日本特开2004-82218号7>才艮专利文献7:日本特开2005-186127号公报

发明内容
发明要解决的问题
但是，如果能通过应用如上所述的压延处理，在不使用粘合剂的情 形下即可将合金粉末压接到金属材料上，那么就可省去焊接的接合工序 中的脱脂工序，或者可省去加工焊料片将其配置于接合位置的工序，具 有缩短接合工序或提高金属材料加工自由度等优点。
但是，作为具有耐腐蚀性的焊料的上述合金粉末非常硬，即使想通 过压延辊将其压接到金属材料上，也很难使其牢固地接合到金属上。此 外， 一般包含合金的粉末非常硬，很难通过现有的压延处理使其固接到 金属上。
本发明正是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于在将具有耐腐蚀 性或者焊接性的合金粉末压接到片状基材(金属材料)上时，使合金粉 末确实地固接于基材。
此外，提供可以省去焊接的接合工序中的脱脂处理或焊料片的加工 处理及配置的且兼有耐腐蚀性及焊接性的包覆板。
解决问题的手段
为达到上述目的，本发明的包覆板的制造方法是在包含不锈钢或镍 基合金的片状基材上接合有至少含有镍、铬、硅、磷的包覆层的包覆板 的制造方法，其中，形成上述包覆层的工序包括将混合粉末压接于上述 基材的基于粉末压延的压接工序，所述混合粉末是含有铬、硅、磷中至
的起粘合剂作用的镍粉混合而成的粉末。、' ' 、、 工
根据具有上述特征的本发明的包覆板的制造方法，可将含有铬、硅、
磷中的至少 一种物质作为成分的合金粉末和包含镍的镍粉的混合粉末 压接于基材。
铬对提高包覆板的耐腐蚀性有效，硅和磷对提高焊接性有效。这种 含有铬、硅、磷至少一种物质作为成分的合金粉末即是具有耐腐蚀性或 焊接性的合金粉末。该合金粉末由于延展性低，所以和延展性高的镍粉 混合，以镍粉作为粘合剂而被压接于基材。此外，在本发明中，所谓至少含有铬、硅、磷的包覆层包括具有 以铬、硅、磷的任一种或几种作为成分的合金相的包覆层，和具有铬、 硅、磷单体的金属相的包覆层。
此外，在本发明的包覆板的制造方法中，可以采用上述混合粉末中 含有10重量％以上的上述镍粉的构成。
此外，在本发明的包覆板的制造方法中，上述镍粉的形状可以釆用 具有多个凸起的构成。
此外，在本发明的包覆板的制造方法中，上述混合粉末的总组成比 率可采用下述构成铬13~18重量％、珪3~4重量％、磷4~7重量％, 余量为镍及微量的不可避免的杂质。
此外，在本发明的包覆板的制造方法中，在形成上述包覆层的工序 中，在上述压接工序后具有加热包覆板的加热工序，在构成包覆层的压 接相中，可采用使熔融温度低的金属粉熔融，将该包覆层形成于基材的 构成。
此外，在采用上述构成时，在本发明的包覆板的制造方法中，作为 上述合金粉末，可采用至少使用BNi-7那样熔点在90(TC以下的组成粉 末的构成。
例如，在900。C使BNi-7粉末熔融，在形成有包覆层的包覆板上， 由于存在镍相，所以具有延展性，可容易地进行加压成型等塑性加工。 在使用通过加压成型等3维成形的包覆板于IOO(TC左右的温度进行焊 接处理时，上述合金粉末的总组成比率与构成包覆层的合金相的平均组 成比率接近，具有提高耐腐蚀性的效果。
此外，本发明的包覆板具备包含不锈钢的片状基材和包覆层，所述 包覆层熔接在该基材的任意一面或两面的整体上，且具有含镍、铬、硅、 磷的合金相和镍相。
根据具有这种特征的本发明的包覆板，由于熔接接合有具有金属相 和镍相的由2种以上的金属相构成的包覆层，所述金属相含有镍、铬、 硅、磷中的至少一种物质作为成分，所以没有必要使用树脂这样的含碳 成分的粘合剂。
铬是对提高包覆板的耐腐蚀性有效的物质。此外，硅和磷是对降低 熔点、提高焊接性有效的物质。因此具有含镍、铬、硅、磷的合金相的 包覆层具有耐腐蚀性或焊接性。此外，镍相是包含作为延展性高的纯金属的镍的金属相。因此具有镍相的包覆层加工性优异。
此外，在本发明的包覆板中，上述金属相可釆用包含组成不同的2 种以上的金属相的构成。
此外，采用上述构成时，上述金属中的一种可采用比上述镍相的熔 融温度低，例如熔融温度在1150。C以下的构成。
此外，在本发明的包覆板中，上述包覆层的总组成比率可采用下述 构成铬13~18重量％、珪3~4重量％、磷4~7重量％,余量为镍及 不可避免的杂质。
发明效果
根据本发明的包覆板的制造方法，可将含有铬、硅、磷中的至少一 种物质作为成分的合金粉末和包含作为延展性高的纯金属的镍的金属 粉末即镍粉的混合粉末压接于基材。为此，镍粉作为粘合剂起作用，可 使合金粉末确实地固接于基材。
因此，根据本发明的包覆板的制造方法，将具有耐腐蚀性和焊接性 的合金粉末压接于片状基材时，可使合金粉末确实地固接于基材。
此外，根据本发明的包覆板，使用具有这样的特征的本发明的包覆 板，可将具有含镍、铬、硅、磷的合金相和镍相的包覆层熔接于基材， 即，在不使用粘合剂的情形下接合。
总之，本发明的包覆板兼具耐腐蚀性和焊接性，可省去焊接的接合 工序中的脱脂处理和对焊接片进行加工配置的处理。
此外，由于包覆层含有延展性高的镍相，因此和不含镍相的情况相 比包覆板的加工自由度提高。


本发明的一种实施方式的包覆板的立体图。 [图2]本发明的一种实施方式的包覆板的剖面放大图。 [图3]用于说明镍粉形状的示意图。表示用于制造本发明一种实施方式的包覆板的制造装置的大 致构成的示意图。
符号说明l-包覆板、2-金属板(基材)、3-包覆层、F-混合粉末、Fl-合金粉 末、F2-镍粉、F3-硅粉、F4-BNi-7粉末、Yl-合金相、Y2-镍相、Y3-合金
相(熔融温度最4氐的相)
具体实施例方式
下面参照附图对本发明所述的包覆板及其制造方法的 一种实施方 式进行说明。另外，在下述附图中，为使各构件成为可识别的大小，对 各构件的比例尺进行适当变更。
图1是本实施方式的包覆板1的立体图。此外，图2是本实施方式 的包覆板l的剖面放大图。如图所示，本实施方式的包覆板1由作为基 材的片状金属板2和被压接到该基材两面整体上的包覆层3构成。
金属板2由SUS(不锈钢)形成，优选由SUS304、 SUS316、 SUS410 或SUS444形成。此外，包覆层3由含镍、铬、硅、磷的合金相Y1、镍 相Y2和BNi-7 ( JIS规格Z3265 )熔融后固化的合金相Y3 (熔融温度 最低的相)构成。
此外，包覆层3除了含有镍、铬、硅、磷外，还含有不可避免的杂 质(未图示)。
合金相Yl是通过将含有铬、硅和磷作为成分且余量为镍形成的合 金并分末部分地熔融而形成的相。
铬是对提高包覆板1的耐腐蚀性有效的物质。此外，硅和磷是对提 高包覆板1的焊接性有效的物质。通过在包覆层3中存在这种含有铬、 硅、磷作为成分的合金相Yl,从而使本实施方式的包覆板1兼具耐腐 蚀性和焊接性。
镍相Y2是通过使包含作为延展性高的纯金属的镍的金属粉末的一 部分熔融而形成的相。通过在包覆层3中存在这种包含作为延展性高的 纯金属的镍的相，从而使本实施方式的包覆板1的加压和弯曲等加工的 自由度高。
合金相Y3如上所述是通过BNi-7熔融而形成的相，填充于合金相 Yl 、镍相Y2之间。而且合金相Y3的熔点与合金相Yl及镍相Y2相比 最低，优选在115(TC以下。通过熔融这样的合金相Y3，使作为基材的 金属板2和包覆层3熔接。即，在本实施方式的包覆板1中，金属板2 和包覆层3不需要粘合剂而接合。
7此外，众所周知，BNi-7是JIS规格(Z3265;镍焊料)规定的含有 13 ~ 15重量％左右的铬和9.7 ~ 10.5重量％左右的磷的镍基合金。
如上所述，包覆层3具备合金相Yl和合金相Y3,所述合金相Yl 是通过将含有铬、硅和磷作为成分且余量为镍形成的合金粉末部分地熔 融而形成的相，所述合金相Y3是通过BNi-7 (合金)熔融形成的相。 即，包覆层3具备组成不同的2个合金相。
此外，将包覆层3整体平均化，则得到的包覆层3的组成比率为 铬13重量％、硅4重量％、磷6重量％,余量为镍及不可避免的杂质。
如上构成的本实施方式的包覆板1的包覆层3中含有13重量％的 铬。而且，包覆层3形成于金属板2两面的整体上。因此，包覆层3发 挥耐腐蚀性，防止包覆板l自身腐蚀。
此外，本实施方式的包覆板1的包覆层3中含有4重量％的硅和6 重量％的磷。因此，包覆层3具有足够的焊料强度，同时，可在低温下 焊接。即包覆层3具有优良的焊接性。
即，本实施方式的包覆板1兼有耐腐蚀性和焊接性。因此，不需要 另外配置焊料片等，可省去对焊接片进行加工配置的处理。
另外，在本实施方式的包覆板1中，包覆层3中存在延展性高的镍 相Y2。因此，例如与上述镍、铬、硅、磷及不可避免的杂质按相同的 组成比例均匀混合得到的包覆层相比，本实施方式的包覆层3变柔软。 因此，本实施方式的包覆板1的加工自由度高。
此外，在本实施方式的包覆板1中，包覆层3熔接于作为基材的金 属板2上。即，金属板2和包覆层3在不使用粘合剂的情形下而接合。
因此，在焊接本实施方式的包覆板1时的接合工序中，可省去脱脂 处理。
此外，在本实施方式的包覆板1中，如上所述，包覆层3形成在金 属板2两面的整体上。因此，包覆板1整体具有耐腐蚀性。以往，由于 仅在金属板的焊接处附着形成焊料或配置焊料片，为保证没有焊料附着 形成的部分或没有配置焊料片的部分的耐腐蚀性，加厚了金属板自身的 厚度。与此相对，本实施方式的包覆板1的整体均具有耐腐蚀性，故可 抑制金属板自身的厚度。因此，例如，使用包覆板l制造的装置等可实 现小型轻量化。
下面对包覆板1的制造方法进行说明。图4是显示包覆板1的制造装置的大致构成的示意图。如图所示， 制造装置具备压延辊10A, IOB、带式加料器20A， 20B及加热炉30。
压延辊IOA， 10B相互的柱面隔开^见定的间隔平4于相对配置，在辊 之间，自上而下插入上述金属板2。
带式加料器20A, 20B设置在压延辊IOA， 10B的上方。带式加料 器20A设置在压延辊10A的上方，将混合粉末F供给到压延辊10A的 柱面上。另外，带式加料器20B设置在压延辊10B的上方，将混合粉末 F供给到压延辊10B的柱面上。
加热炉30设置在压延辊10A, IOB的下方，将由压延辊10A, 10B 送出的金属板2在后述的BNi-7粉末的熔点附近的温度加热。
从带式加料器20A, 20B供给到压延辊IOA， IOB的混合粉末F混 合有合金粉末F1、镍粉F2、硅粉F3和BNi-7粉末F4。
合金粉末Fl含有铬29重量％、硅4重量％和磷6重量％作为成分， 且余量成分由镍形成。该合金粉末Fl是延展性低的金属粉末，通过例 如气雾化方法形成。该合金粉末Fl中如上所述含有铬、硅、磷作为成 分。
镍粉F2是包含作为延展性高的纯金属的镍的金属粉末，作为用于 使合金粉末Fl压接到金属板2上的粘合剂发挥作用。镍粉F2如图3所 示，优选例如具有多个凸起的羰基Ni粉。通过使用这种形状的镍粉F2， 由凸起部分使得镍粉F2和合金粉末Fl的接合性提高，可以更牢固地使 合金粉末Fl压接到金属板2上。这样的镍粉F2在混合粉末F中含有10 重量％以上。
硅粉F3是包含硅的金属粉末，是用于调整包覆层3的成分比率， 即用于增加包覆层3所含有的硅而添加的。
此外，混合粉末的总组成比率，和上述包覆层3整体的组成比率相 同，是铬13重量％、硅4重量％、磷6重量％,余量为镍及不可避免的 杂质。
而且，在如上所述构成的制造装置中，混合粉末F由带式加料器 20A, 20B向压延辊10A, 10B的柱面上供给。供给到各压延辊10A, 10B 柱面上的混合粉末F通过压延辊10A, 10B的进一步转动而压延(压接) 至金属板2的各表面。即根据压延辊10A, 10B进行将混合粉末F压接 到金属板2上的压接工序。，混合粉末F中包含镍粉F2。因此，通过采 用压延辊10A, IOB压延，镍粉F2变形，从而作为用于将合金粉末Fl 固接到金属板2上的粘合剂发挥作用。因此，可在不像以往那样使用含 有树脂的粘合剂的情形下，将含有铬、硅和磷作为成分的合金粉末Fl 压接到金属板2上。
然后，两面整体均压接有混合粉末F的金属板2在加热炉30中， 在BNi-7粉末F4的熔点附近的温度下加热。通过该加热，熔点最低的 BNi-7粉末F4熔融。
此外，通过BNi-7粉末熔融，合金粉末F1、镍粉F2部分熔融。另 夕卜，硅粉F3随着BNi-7粉末的熔融而熔融。这样各粉末F1 -F4熔融后， 通过冷却，如图2所示，具有合金相Y1、镍相Y2及合金相Y3的包覆 层3形成。
此外，包覆板1在焊接时被再加热(真空热处理)，由多个金属相 构成的包覆层向被均匀化方向发展。
通过以上的工序，制成了图l及图2所示的本实施方式的包覆板1。
根据这种本实施方式的包覆板1的制造方法，发挥耐腐蚀性及焊接 性的合金粉末F1和延展性地发挥接合性的镍粉F2混合而成的混合粉末 F^L压接到金属板2上。因此，在将具有耐腐蚀性和焊接性的合金粉末 Fl压接至金属板2时，可使合金粉末F1确实地固接到金属板2上。
此外，在本实施方式的包覆板1的制造方法中，混合粉末F中含有 10重量Q/。以上的镍粉F2。此时，合金粉末F1能良好地固接在金属板2 上。因此，根据本实施方式的包覆板1的制造方法，可使合金粉末Fl 良好地固接到金属板2上。
此外，在本实施方式的包覆板1的制造方法中，镍粉F2是例如具 有多个凸起的羰基Ni粉，所以根据凸起部分使镍粉F2和合金粉末Fl 的粘合性提高，可使合金粉末F1更牢固地固接到金属板2上。这样， 通过使合金粉末Fl更牢固地固接到金属板2上，更能防止混合粉末F 从金属板2上剥离。
此外，在本实施方式的包覆板1的制造方法中，通过将BNi-7粉末 F4熔融形成包覆层3。该BNi-7粉末熔点(900。C左右)低。因此，可 将加热温度控制在90(TC左右，可抑制铬或硅的氧化。
而且，这种包覆板的制造方法中，由于仅将熔融温度低的粉末
10(BNi-7粉末F4)融化以形成包覆层，所以包覆层中镍相处于分散存在 的状态。结果使按照本实施方式的包覆板的制造方法制造的包覆板1， 其包覆层具有延展性，可进行加压成型或弯曲成型等塑性加工，能在包 覆层不剥离或不脱落的状态下成形为3维形状等的复杂形状。
此外，按上述制造方法制造的本实施方式的包覆板1能克服由于焊 接时再加热引起的包覆层的组成不均匀的状态(镍相分散，组成不均 匀)，通过组成均匀化，镍相的存在比率减少，进行合金化，耐腐蚀性 提高。此外还具有镍相的存在比率减少使延展性下降，但使强度提高的 特征。
以上参照附图对本发明所述的包覆板及制造方法的优选实施方式 进行了说明，但本发明当然并不限于上述实施方式。上述实施方式给出 的各构成构件的各种形状及组合等只是一个例子，可在不脱离本发明主 旨的范围内，基于设计要求等进行各种改变。
例如，在上述实施方式中，是对包覆层3及混合粉末F的组成比率 为铬13重量％、硅4重量％、磷6重量％，余量为镍进行了说明。但是， 本发明不仅限于此。
例如，对于铬，当包覆层3及混合粉末F中含有13~18重量°/。时， 包覆层3能发挥特别良好的耐腐蚀性。此外，对于硅，当包覆层3及混 合粉末F中含有3 ~ 4重量％、而对于磷，当包覆层3及混合粉末F中含 有4~7重量％时，则包覆层3发挥特别良好的焊接性。因此，将各成分 含量设置于上述范围，可任意改变组成。例如，也可将混合粉末F由20 重量。/。的合金粉末Fl、 30重量Q/。的镍粉F2、硅粉F3、 40重量％的BNi-7 粉末F4、 7重量％的铬粉末构成。此时，包覆层3及混合粉末F的组成 比率为铬19重量％、珪5重量％、磷5重量％,余量为镍。而且，即使 在这样的情况下，也能发挥和上述实施方式的包覆板1及其制造方法同 样的效果。
此外，在上述实施方式中，通过将3种粉末混合制成混合粉末F。 但是，本发明不仅限于此，例如也可以将2种粉末混合制成混合粉末使 用。此时，通过将镍粉和熔融温度115(TC以下的金属并分末(如熔融温度 900。C以下的BNi-7粉末)混合，制成规定组成比率的混合粉末。
此外，上述实施方式中，由于混合粉末F中包含的粉末中熔点最低 的是BNi-7粉末F4，所以加热炉30的加热温度与BNi-7粉末F4的熔点
ii吻合。但是，在混合粉末中含有熔点更低的粉末时，加热炉30的加热 温度与熔点最低的粉末相吻合。
此外，上述实施方式中，对金属板2的两面都形成包.廈层3进行了 说明。但是，本发明不仅限于此，也可只在金属板2的任意一面形成包 覆层3。
此外，在上述实施方式中，制造装置使用带式加料器20A， 20B将 混合粉末F供给到压延辊IOA， IOB上。但是，本发明不仅限于此，只 要是能将混合粉末F定量供给到压延辊IOA， IOB即可。例如，也可使 用螺旋加料器或辊式加料器代替带式加料器20A, 20B。
权利要求
1.包覆板的制造方法，其是在包含不锈钢或镍基合金的片状基材上接合有至少含有镍、铬、硅、磷的包覆层的包覆板的制造方法，其中，形成上述包覆层的工序包括将混合粉末压接于上述基材的压接工序，所述混合粉末是含有铬、硅、磷中至少一种物质作为成分的合金粉末和用于将该合金粉末压接于上述基材的起粘合剂作用的镍粉混合而成的粉末。
2. 权利要求1所述的包覆板的制造方法，其中，上述混合粉末中 含有10重量％以上的上述镍粉。
3. 权利要求1所述的包覆板的制造方法，其中，上述镍粉的形状为具有多个凸起。
4. 权利要求1所述的包覆板的制造方法，其中，上述混合粉末的 总组成比率为铬13~18重量％、硅3~4重量％、磷4~7重量％，余 量为镍及不可避免的 杂质。
5. 权利要求1所述的包覆板的制造方法，其中，形成上述包覆层 的工序在上述压接工序后包括加热包覆板的加热工序。
6. 权利要求5所述的包覆板的制造方法，其中，作为上述合金粉 末，至少使用和BNi-7相当的组成粉末。
7. 包覆板，其具备包含不锈钢或镍基合金的片状基材和包覆层， 所述包覆层熔接在该基材的任意一面或两面整体上，且具有含镍、铬、 硅、磷中至少一种物质作为成分的合金相和镍相。
8. 权利要求7所述的包覆板，其中，上述金属相包含组成不同的2 种以上的金属相。
9. 权利要求8所述的包覆板，其中，上述金属中的一种比上述镍 相的熔融温度低。
10. 权利要求7所述的包覆板，其中，上述包覆层的总组成比率为 铬13~18重量％、硅3~4重量％、磷4~7重量％,余量为镍及不可避 免的杂质。
全文摘要
在包含不锈钢或镍基合金的片状基材上接合有至少含有镍、铬、硅、磷的包覆层的包覆板的制造方法。其中，形成上述包覆层的工序包括将混合粉末压接于上述基材的压接工序，所述混合粉末是含有铬、硅、磷中至少一种物质作为成分的合金粉末和用于将该合金粉末压接于上述基材的起粘合剂作用的镍粉混合而成的粉末。
文档编号B23K35/00GK101687285SQ20088002139
公开日2010年3月31日 申请日期2008年2月21日 优先权日2007年4月25日
发明者吉田隆, 望月智俊 申请人:株式会社Ihi