クラッドシート及びその製造方法
【課題】耐食性あるいはロウ付け性を有する合金粉末をシート状の基材に対して圧着する場合に、合金粉末を基材に対して確実に固着させる。
【解決手段】ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシート状の基材２に対して、少なくともクロム、シリコン、リンを含むクラッド層３が接合されたクラッドシートの製造方法であって、クラッド層３を形成する工程は、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、ニッケルからなるニッケル粉末とが混合された混合粉末を、上記基材２に対して圧着する圧着工程を有する。
【解決手段】ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシート状の基材２に対して、少なくともクロム、シリコン、リンを含むクラッド層３が接合されたクラッドシートの製造方法であって、クラッド層３を形成する工程は、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、ニッケルからなるニッケル粉末とが混合された混合粉末を、上記基材２に対して圧着する圧着工程を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッドシート及びその製造方法に関するものであり、特に、ステンレス鋼からなるシート状の基材にクラッド層が接合されたクラッドシート及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、耐食性を有するロウ材としては、特許文献１〜４に記載されているような合金粉末が知られている。このようなロウ材は、例えば、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムに用いられるＥＧＲクーラにて金属材同士をロウ付けする材料等として、様々な場所におけるロウ付けに用いられている。
ところで、通常、上記ロウ材は、樹脂を含む接着剤とともに金属材のロウ付けする箇所にのみに塗布等により配置される。接着剤に含まれる樹脂は、炭素成分を含むため、加熱されることによって炭化しロウ付け部に残留することにより接合強度を低下させる。このため、ロウ付けの接合工程（真空熱処理）より前に、樹脂を除去する脱脂処理を行う必要があった。
また、接着剤を用いずにロウ材を配置する方法としては、アモルファスのロウ材シートをロウ付けする箇所に配置する方法もあるが、この場合には、切断加工処理や形状加工処理等のロウ材シートを配置箇所に応じて形状を合わせるための加工工程が必要となる。また、ロウ材シートは、湾曲部等の三次元曲面部に配置することが容易でないため、適用できるロウ付け箇所が限られ、金属材のロウ付け加工に制約が生じる場合がある。
【０００３】
一方で、金属粉末をシート状の基材に対して圧着する圧延処理が知られている（特許文献５〜７参照）。このような圧延処理では、接着剤を用いることなく基材に対して金属粉末を付着させることができる。
【特許文献１】特許第３１６８１５８号公報
【特許文献２】特許第３０１７９７８号公報
【特許文献３】特開２０００−２１８３８９号公報
【特許文献４】特開２０００−２１８３９０号公報
【特許文献５】特開２００４−２５２５１号公報
【特許文献６】特開２００４−８２２１８号公報
【特許文献７】特開２００５−１８６１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような圧延処理を応用することによって、接着剤を用いることなく合金粉末を金属材に圧着させることができれば、ロウ付けの接合工程における脱脂処理を省略したり、ロウ材シートを加工し接合箇所に配置する工程を省略することが可能となり、接合工程を短縮できたり、金属材の加工の自由度が高まる等のメリットが生じる。
しかしながら、耐食性を有するロウ材である上記合金粉末は非常に堅く、圧延ローラによって金属材に対して圧着させようとしても、金属材に対して固着させることが困難であった。この他にも、一般的に合金からなる粉末は非常に堅く、従来の圧延処理によって金属材に対して固着させることが困難であった。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、耐食性あるいはロウ付け性を有する合金粉末をシート状の基材（金属材）に対して圧着する場合に、合金粉末を基材に対して確実に圧着させることを目的とする。
また、ロウ付けの接合工程における脱脂処理やロウ材シートの加工処理及び配置が省略可能で、かつ、耐食性及びロウ付け性を兼ね備えたクラッドシートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のクラッドシートの製造方法は、ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシート状の基材に対して、少なくともニッケル、クロム、シリコン、リンを含むクラッド層が接合されたクラッドシートの製造方法であって、前記クラッド層を形成する工程は、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、前記合金粉末を前記基材に対して圧着するためのバインダーとして機能するニッケル粉末とが混合された混合粉末を、前記基材に対して圧着する粉末圧延による圧着工程を有することを特徴とする。
【０００７】
このような特徴を有する本発明のクラッドシートの製造方法によれば、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、ニッケルからなるニッケル粉末との混合粉末が、基材に対して圧着される。
クロムは、クラッドシートの耐食性を向上させるのに有効であり、シリコン及びリンはロウ付け性を向上させるのに有効である。このようなクロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末は、すなわち耐食性あるいはロウ付け性を有する合金粉末である。この合金粉末は延性が低いため、延性の高いニッケル粉末と混合し、ニッケル粉末をバインダーとして基材に対して圧着される。
なお、本発明において、少なくともクロム、シリコン、リンを含むクラッド層とは、クロム、シリコン、リンのいずれかあるいは複数を成分として含む合金相を有するものや、クロム、シリコン、リン単体の金属相を有するものを含むものである。
【０００８】
また、本発明のクラッドシートの製造方法においては、上記混合粉末に上記ニッケル粉末が１０重量％以上含まれているという構成を採用することができる。
【０００９】
また、本発明のクラッドシートの製造方法においては、上記ニッケル粉末形状が、複数の突起を有するという構成を採用することができる。
【００１０】
また、本発明のクラッドシートの製造方法においては、前記混合粉末の総和の組成比率は、クロムが１３〜１８重量％、シリコンが３〜４重量％、リンが４〜７重量％であり、残りがニッケル及び微量の不可避不純物であるという構成を採用することができる。
【００１１】
また、本発明のクラッドシートの製造方法において、前記クラッド層を形成する工程では、上記圧着工程後にクラッドシートを加熱する加熱工程を有し、クラッド層を構成する圧着相のうち、溶融温度の低い金属粉を溶融させ、基材に対し該クラッド層を形成させるという構成を採用することができる。
また、上記構成を採用する場合には、本発明のクラッドシートの製造方法においては、上記合金粉末として、少なくともＢＮｉ−７のような融点が９００℃以下の組成粉末を用いるという構成を採用することができる。
例えば、９００℃でＢＮｉ−７粉末を溶融させ、クラッド層が形成されたクラッドシートでは、ニッケル相が存在しているため、延性を有しており、プレス成形等の塑性加工を容易に行うことができる。プレス成形等により３次元的に成形されたクラッドシートを用い、１０００℃程度の温度でロウ付け処理を行うと、前記合粉末の総和の組成比率がクラッド層を構成する合金相の平均組成比率に近づき、耐食性が向上する効果を有する。
【００１２】
次に、本発明のクラッドシートは、ステンレス鋼からなるシート状の基材と、該基材のいずれかの面あるいは両面全体に融着されるとともにニッケル、クロム、シリコン、リンを含む合金相及びニッケル相を有するクラッド層とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このような特徴を有する本発明のクラッドシートによれば、基材に対し、ニッケル、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む金属相及びニッケル相を有する２種以上の金属相から構成されるクラッド層が融着し接合されているため、樹脂のような炭素成分を含んだ接着剤を用いる必要がない。
クロムは、クラッドシートの耐食性を向上させるのに有効な物質である。また、シリコン及びリンは融点を下げロウ付け性を向上させるのに有効な物質である。このためニッケル、クロム、シリコン、リンを含む合金相を有するクラッド層は、耐食性あるいはロウ付け性を有する。一方、ニッケル相は、延性の高い純金属であるニッケルからなる金属相である。このため、ニッケル相を有するクラッド層は、加工性に優れている。
【００１４】
また、本発明のクラッドシートにおいては、前記金属相は、組成の異なる２種以上の金属相から成るという構成を採用することができる。
また、上記構成を採用する場合には、前記金属のうち１種は、前記ニッケル相よりも溶融温度が低く、例えば溶融温度が１１５０℃以下であるという構成を採用することができる。
【００１５】
また、本発明のクラッドシートにおいては、前記クラッド層の全体の組成比率は、クロムが１３〜１８重量％、シリコンが３〜４重量％、リンが４〜７重量％であり、残りがニッケル及び不可避不純物であるという構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のクラッドシートの製造方法によれば、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、延性の高い純金属であるニッケルからなる金属粉末であるニッケル粉末との混合粉末が、基材に対して圧着される。このため、ニッケル粉末がバインダーとして機能し、合金粉末が基材に対して確実に固着される。
よって、本発明のクラッドシートの製造方法によれば、耐食性あるいはロウ付け性を有する合金粉末をシート状の基材に対して圧着する場合に、合金粉末を基材に対して確実に固着させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明のクラッドシートによれば、このような特徴を有する本発明のクラッドシートによれば、基材にニッケル、クロム、シリコン、リンを含む合金相及びニッケル相を有するクラッド層が融着、すなわち接着剤を用いずに接合されている。
つまり、本発明のクラッドシートは、耐食性及びロウ付け性を兼ね備えており、ロウ付けの接合工程における脱脂処理及びロウ付けシートを加工して配置する処理を省略することができる。
また、クラッド層が、延性の高いニッケル相を含んでいるため、ニッケル相を含まない場合と比較してクラッドシートの加工の自由度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係るクラッドシート及びその製造方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
図１は、本実施形態のクラッドシート１の斜視図である。また、図２は、本実施形態のクラッドシート１の拡大断面図である。この図に示すように、本実施形態のクラッドシート１は、基材となるシート状の金属板２と、該基材の両面全体に圧着されるクラッド層３とによって構成されている。
【００２０】
金属板２は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）によって形成されており、好適にはＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４１０あるいはＳＵＳ４４４によって形成される。また、クラッド層３は、ニッケル、クロム、シリコン、リンを含む合金相Ｙ１と、ニッケル相Ｙ２と、ＢＮｉ−７（ＪＩＳ規格：Ｚ３２６５）が溶融した後に固化した合金相Ｙ３（溶融温度が最も低い相）とから構成されている。
なお、クラッド層３には、ニッケル、クロム、シリコン、リンの他、不可避不純物（不図示）が含まれている。
【００２１】
合金相Ｙ１は、クロム、シリコン及びリンを成分として含み、かつ、残部がニッケルによって形成された合金粉末が部分的に溶融することによって形成される相である。
クロムは、クラッドシート１の耐食性を向上させるのに有効な物質である。また、シリコン及びリンは、クラッドシート１のロウ付け性を向上させるのに有効な物質である。このようなクロム、シリコン、リンを成分として含む合金相Ｙ１がクラッド層３に存在することによって、本実施形態のクラッドシート１は、耐食性及びロウ付け性を兼ね備えたものとなる。
【００２２】
ニッケル相Ｙ２は、延性の高い純金属であるニッケルからなる金属粉末の一部が溶融されることによって形成される相である。このような延性の高い純金属であるニッケルからなる相がクラッド層３に存在することによって、本実施形態のクラッドシート１は、プレスや曲げ等の加工の自由度が高いものとなる。
【００２３】
合金相Ｙ３は、上述のように、ＢＮｉ−７が溶融することによって形成されるものであり、合金相Ｙ１、ニッケル相Ｙ２の間に充填されている。そして、合金相Ｙ３の融点は、合金相Ｙ１及びニッケル相Ｙ２と比較して最も低く、１１５０°以下であることが好ましい。このような合金相Ｙ３が溶融されることによって、基材である金属板２とクラッド層３とが融着されている。すなわち、本実施形態のクラッドシート１においては、金属板２とクラッド層３とが接着剤を必要とすることなく接合されている。
なお、ＢＮｉ−７は、周知のように、ＪＩＳ規格（Ｚ３２６５；ニッケルロウ）で規定されている１３〜１５重量％程度のクロムと９．７〜１０．５重量％程度のリンを含むニッケル基合金である。
【００２４】
このように、クラッド層３は、クロム、シリコン及びリンを成分として含み、かつ、残部がニッケルによって形成された合金粉末が部分的に溶融することによって形成される合金相Ｙ１と、ＢＮｉ−７（合金）が溶融することによって形成される合金相Ｙ３とを備えている。すなわち、クラッド層３は、組成の異なる２つの合金相を備えている。
【００２５】
また、クラッド層３全体を平均化して得られるクラッド層３の組成比率は、クロムが１３重量％、シリコンが４重量％、リンが６重量％で、残部がニッケル及び不可避不純物となっている。
【００２６】
このように構成された本実施形態のクラッドシート１は、クラッド層３に１３重量％のクロムが含まれている。そして、クラッド層３が金属板２の両面全体に形成されている。このため、クラッド層３が耐食性を発揮し、クラッドシート１そのものが腐食することを防止する。
また、本実施形態のクラッドシート１は、クラッド層３に４重量％のシリコンと、６量％のリンが含まれている。このため、クラッド層３は、十分なロウ材強度を有するとともに低温でのロウ付けが可能なものとなっている。すなわち、クラッド層３は、優れたロウ付け性を有している。
つまり、本実施形態のクラッドシート１は、耐食性及びロウ付け性を兼ね備えたものである。よって、別途ロウ材シート等を配置する必要はなく、ロウ付けシートを加工して配置する処理を省略することができる。
【００２７】
さらに、本実施形態のクラッドシート１においては、延性の高いニッケル相Ｙ２がクラッド層３に存在している。このため、本実施形態のクラッド層３は、例えば、上述のニッケル、クロム、シリコン、リン及び不可避不純物が同一の組成比率にて均一に混ぜ合わされたクラッド層と比較して軟化される。このため、本実施形態のクラッドシート１は、加工の自由度が高いものとなる。
【００２８】
また、本実施形態のクラッドシート１においては、クラッド層３が基材となる金属板２に対して融着されている。すなわち、接着剤を用いることなく金属板２とクラッド層３とが接合されている。
このため、本実施形態のクラッドシート１をロウ付けする際の接合工程において脱脂処理を省略することができる。
【００２９】
また、本実施形態のクラッドシート１においては、上述のように、クラッド層３が金属板２の両面全体に形成されている。このため、クラッドシート１全体が耐食性を備えたものとなっている。従来は、金属板のロウ付け箇所のみにロウ材が付着形成あるいはロウ材シートが配置されるため、ロウ材が付着形成されていない部分あるいはロウ材シートが配置されていない部分の耐食性を確保するために、金属板自体の厚みを厚くしていた。これに対して本実施形態のクラッドシート１は全体が耐食性を有しているため、金属板自体の厚みを抑えることができる。よって、例えば、クラッドシート１を用いて製造される装置等を小型かつ軽量化することができる。
【００３０】
次に、クラッドシート１の製造方法について説明する。
【００３１】
図４は、クラッドシート１の製造装置の概略構成を示した模式図である。この図に示すように、製造装置は、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂ、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂ及び加熱炉３０備えている。
【００３２】
圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂは、互いの周面が所定間隔を隔てて平行対峙するように配置されており、その間に上記金属板２が上方から下方に向けて介挿されるようになっている。
ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂは、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの上方に設置されている。ベルトフィーダ２０Ａは、圧延ローラ１０Ａの上方に設置されており、圧延ローラ１０Ａの周面上に混合粉末Ｆを供給するものである。また、ベルトフィーダ２０Ｂは、圧延ローラ１０Ｂの上方に設置されており、圧延ローラ１０Ｂの周面上に混合粉末Ｆを供給するものである。
加熱炉３０は、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの下方に設置されており、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂから送出された金属板２を、後述するＢＮｉ−７粉末の融点近傍の温度で加熱するものである。
【００３３】
ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂから圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂに供給される混合粉末Ｆは、合金粉末Ｆ１とニッケル粉末Ｆ２とシリコン粉末Ｆ３と、ＢＮｉ−７粉末Ｆ４とが混合されたものである。
【００３４】
合金粉末Ｆ１は、クロムを２９重量％、シリコンを４重量％及びリンを６重量％成分として含み、かつ、残部がニッケルによって形成されている。この合金粉末Ｆ１は、延性の低い金属粉末であり、例えばガスアトマイズ法によって形成されたものである。この合金粉末Ｆ１には、上述のようにクロム、シリコン、リンが成分として含まれている。
【００３５】
ニッケル粉末Ｆ２は、延性の高い純金属であるニッケルからなる金属粉末であり、合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着させるためのバインダーとて機能するものである。ニッケル粉末Ｆ２は、図３に示すように、例えば、複数の突起を有したカーボニルＮｉ粉が好ましい。このような形状のニッケル粉末Ｆ２を用いることによって、突起部分によりニッケル粉末Ｆ２と合金粉末Ｆ１との接着性が向上し、より強固に合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着させることができる。このようなニッケル粉末Ｆ２は、混合粉末Ｆに１０重量％以上含まれている。
【００３６】
シリコン粉末Ｆ３は、シリコンからなる金属粉末で、クラッド層３の成分比率を調整するため、すなわちクラッド層３に含まれるシリコンを増加させるために加えられるものである。
【００３７】
なお、混合粉末の総和の組成比率は、上述したクラッド層３全体の組成比率と同一であり、クロムが１３重量％、シリコンが４重量％、リンが６重量％で、残部がニッケル及び不可避不純物となっている。
【００３８】
そして、上述のように構成された製造装置において、混合粉末Ｆは、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂから各圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの周面上に供給される。各圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの周面上に供給された混合粉末Ｆは、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂのさらなる回転によって金属板２の各面に圧延（圧着）される。すなわち、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂによって、混合粉末Ｆを金属板２に対して圧着する圧着工程が行われる。
ここで、本実施形態においては、混合粉末Ｆにニッケル粉末Ｆ２が含まれている。このため、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂによって圧延されることによってニッケル粉末Ｆ２が変形して、合金粉末Ｆ１を金属板２に対して固着するためのバインダーとして機能する。よって、従来のように樹脂が含まれた接着剤を用いることなく、クロム、シリコン及びリンを成分として含む合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着することができる。
【００３９】
続いて、両面全体に混合粉末Ｆが圧着された金属板２は、加熱炉３０においてＢＮｉ−７粉末Ｆ４の融点近傍の温度にて加熱される。この加熱によって、融点の最も低いＢＮｉ−７粉末Ｆ４が溶融する。
なお、ＢＮｉ−７粉末が溶融されることによって合金粉末Ｆ１、ニッケル粉末Ｆ２は部分的に溶融する。またシリコン粉末Ｆ３はＢＮｉ−７粉末の溶融に伴って溶融する。このように各粉末Ｆ１〜Ｆ４が溶融された後、冷却することによって、図２に示すように、合金相Ｙ１、ニッケル相Ｙ２及び合金相Ｙ３を有するクラッド層３が形成される。
なお、クラッドシート１はロウ付けの際に再加熱（真空熱処理）され、複数の金属相から構成されているクラッド層は均一化される方向に進む。
【００４０】
以上の工程によって、図１及び図２において示した、本実施形態のクラッドシート１が製造される。
このような本実施形態のクラッドシート１の製造方法によれば、耐食性及びロウ付け性を発揮する合金粉末Ｆ１と、延性して接着性を発揮するニッケル粉末Ｆ２とが混合された混合粉末Ｆが金属板２に対して圧着される。したがって、耐食性及びロウ付け性を有する合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着する場合に、合金粉末Ｆ１を金属板２に対して確実に固着させることが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態のクラッドシート１の製造方法においては、混合粉末Ｆにニッケル粉末Ｆ２が１０重量％以上含まれている。このような場合には、合金粉末Ｆ１が金属板２に対して良好に固着する。このため、本実施形態のクラッドシート１の製造方法によれば、合金粉末Ｆ１を良好に金属板２に対して固着させることができる。
【００４２】
また、本実施形態のクラッドシート１の製造方法においては、ニッケル粉末Ｆ２が例えば、複数の突起を有したカーボニルＮｉ粉であるため、突起部分によりニッケル粉末Ｆ２と合金粉末Ｆ１との接着性が向上し、より強固に合金粉末Ｆ１を金属板２に対して固着させることができる。このように、より強固に合金粉末Ｆ１を金属板２に対して固着させることによって、混合粉末Ｆが金属板２から剥離することをより抑制することが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態のクラッドシート１の製造方法においては、ＢＮｉ−７粉末Ｆ４を溶融することによってクラッド層３を形成している。このＢＮｉ−７粉末は、融点（９００℃程度）が低い。このため、加熱温度を９００℃程度に抑えることができ、クロムやシリコンや酸化してしまうことを抑制することができる。
【００４４】
そして、このようなクラッドシートの製造方法では、溶融温度の低い粉末（ＢＮｉ−７粉末Ｆ４）のみを溶かしてクラッド層を形成したため、クラッド層には、ニッケル相が分散して存在した状態となっている。その結果、本実施形態のクラッドシートの製造方法にて製造されたクラッドシート１は、クラッド層が延性を有し、プレス成形や曲げ成形等の塑性加工を行うことができ、クラッド層の剥離または脱落が無い状態で、３次元形状等の複雑な形状に成形することができる。
また、製造方法によって製造された本実施形態のクラッドシート１は、ロウ付け時に再加熱されることにより、クラッド層の組成の不均一状態（ニッケル相が分散しており、組成は均一ではない）が解消され、組成が均一化されることにより、ニッケル相の存在比率は減少し、合金化が進行して耐食性が向上する。また、ニッケル相の存在比率が減少することにより、延性は低下するが強度が向上するという特徴をもつ。
【００４５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係るクラッドシート及びその製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４６】
例えば、上記実施形態においては、クラッド層３及び混合粉末Ｆにおける組成比率が、クロムが１３重量％、シリコンが４重量％、リンが６重量％で、残部がニッケルであるとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、クロムについては、クラッド層３及び混合粉末Ｆに１３〜１８重量％含まれていれば、クラッド層３が特に良好な耐食性を発揮する。また、シリコンについては、クラッド層３及び混合粉末Ｆに３〜４重量％、リンについては、クラッド層３及び混合粉末Ｆに４〜７重量％含まれていれば、クラッド層３が特に良好なロウ付け性を発揮する。このため、上記範囲内に各成分が収まるように組成を変化させるのは任意である。一例としては、混合粉末Ｆを、２０重量％の合金粉末Ｆ１と、３０重量％のニッケル粉末Ｆ２と、シリコン粉末Ｆ３と、４０重量％のＢＮｉ−７粉末Ｆ４と、７重量％のクロム粉末とによって構成することもできる。この場合には、クラッド層３及び混合粉末Ｆの組成比率は、クロムが１９重量％、シリコンが５重量％、リンが５重量％で、残部がニッケルとなる。そして、このような場合であっても、上記実施形態のクラッドシート１及びその製造方法と同様の効果を奏することができる。
また、上記実施形態においては、３種の粉末を混合することによって混合粉末Ｆとした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば２種の粉末を混合して混合粉末として用いても良い。このような場合には、ニッケル粉末と、溶融温度が１１５０℃以下の金属粉末（例えば、溶融温度９００℃以下のＢＮｉ−７粉末）とを混合することによって、所定の組成比率の混合粉末とする。
なお、上記実施形態では、混合粉末Ｆに含まれる粉末のうち最も融点が低いものはＢＮｉ−７粉末Ｆ４であったため、加熱炉３０における加熱温度をＢＮｉ−７粉末Ｆ４の融点に合わせた。しかしながら、混合粉末がさらに融点の低い粉末を含んでいる場合には、加熱炉３０における加熱温度は、最も融点が低い粉末に合わせる。
【００４７】
また、上記実施形態においては、金属板２の両面にクラッド層３が形成されているものとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、金属板２のいずれか片面にのみクラッド層３が形成されていても良い。
【００４８】
また、上記実施形態において、製造装置は、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂを用いて混合粉末Ｆを圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂに供給した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、混合粉末Ｆを圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂに定量供給できるものであれば良い。例えば、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂの替わりに、スクリューフィーダやロールフィーダを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態のクラッドシートの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態のクラッドシートの拡大断面図である。
【図３】ニッケル粉末の形状を説明するための模式図である。
【図４】本発明の一実施形態のクラッドシートを製造するための製造装置の概略構成を示した模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１……クラッドシート、２……金属板（基材）、３……クラッド層、Ｆ……混合粉末、Ｆ１……合金粉末、Ｆ２……ニッケル粉末、Ｆ３……シリコン粉末、Ｆ４……ＢＮｉ−７粉末、Ｙ１……合金相、Ｙ２……ニッケル相、Ｙ３……合金相（溶融温度が最も低い相）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッドシート及びその製造方法に関するものであり、特に、ステンレス鋼からなるシート状の基材にクラッド層が接合されたクラッドシート及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、耐食性を有するロウ材としては、特許文献１〜４に記載されているような合金粉末が知られている。このようなロウ材は、例えば、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムに用いられるＥＧＲクーラにて金属材同士をロウ付けする材料等として、様々な場所におけるロウ付けに用いられている。
ところで、通常、上記ロウ材は、樹脂を含む接着剤とともに金属材のロウ付けする箇所にのみに塗布等により配置される。接着剤に含まれる樹脂は、炭素成分を含むため、加熱されることによって炭化しロウ付け部に残留することにより接合強度を低下させる。このため、ロウ付けの接合工程（真空熱処理）より前に、樹脂を除去する脱脂処理を行う必要があった。
また、接着剤を用いずにロウ材を配置する方法としては、アモルファスのロウ材シートをロウ付けする箇所に配置する方法もあるが、この場合には、切断加工処理や形状加工処理等のロウ材シートを配置箇所に応じて形状を合わせるための加工工程が必要となる。また、ロウ材シートは、湾曲部等の三次元曲面部に配置することが容易でないため、適用できるロウ付け箇所が限られ、金属材のロウ付け加工に制約が生じる場合がある。
【０００３】
一方で、金属粉末をシート状の基材に対して圧着する圧延処理が知られている（特許文献５〜７参照）。このような圧延処理では、接着剤を用いることなく基材に対して金属粉末を付着させることができる。
【特許文献１】特許第３１６８１５８号公報
【特許文献２】特許第３０１７９７８号公報
【特許文献３】特開２０００−２１８３８９号公報
【特許文献４】特開２０００−２１８３９０号公報
【特許文献５】特開２００４−２５２５１号公報
【特許文献６】特開２００４−８２２１８号公報
【特許文献７】特開２００５−１８６１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような圧延処理を応用することによって、接着剤を用いることなく合金粉末を金属材に圧着させることができれば、ロウ付けの接合工程における脱脂処理を省略したり、ロウ材シートを加工し接合箇所に配置する工程を省略することが可能となり、接合工程を短縮できたり、金属材の加工の自由度が高まる等のメリットが生じる。
しかしながら、耐食性を有するロウ材である上記合金粉末は非常に堅く、圧延ローラによって金属材に対して圧着させようとしても、金属材に対して固着させることが困難であった。この他にも、一般的に合金からなる粉末は非常に堅く、従来の圧延処理によって金属材に対して固着させることが困難であった。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、耐食性あるいはロウ付け性を有する合金粉末をシート状の基材（金属材）に対して圧着する場合に、合金粉末を基材に対して確実に圧着させることを目的とする。
また、ロウ付けの接合工程における脱脂処理やロウ材シートの加工処理及び配置が省略可能で、かつ、耐食性及びロウ付け性を兼ね備えたクラッドシートを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のクラッドシートの製造方法は、ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシート状の基材に対して、少なくともニッケル、クロム、シリコン、リンを含むクラッド層が接合されたクラッドシートの製造方法であって、前記クラッド層を形成する工程は、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、前記合金粉末を前記基材に対して圧着するためのバインダーとして機能するニッケル粉末とが混合された混合粉末を、前記基材に対して圧着する粉末圧延による圧着工程を有することを特徴とする。
【０００７】
このような特徴を有する本発明のクラッドシートの製造方法によれば、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、ニッケルからなるニッケル粉末との混合粉末が、基材に対して圧着される。
クロムは、クラッドシートの耐食性を向上させるのに有効であり、シリコン及びリンはロウ付け性を向上させるのに有効である。このようなクロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末は、すなわち耐食性あるいはロウ付け性を有する合金粉末である。この合金粉末は延性が低いため、延性の高いニッケル粉末と混合し、ニッケル粉末をバインダーとして基材に対して圧着される。
なお、本発明において、少なくともクロム、シリコン、リンを含むクラッド層とは、クロム、シリコン、リンのいずれかあるいは複数を成分として含む合金相を有するものや、クロム、シリコン、リン単体の金属相を有するものを含むものである。
【０００８】
また、本発明のクラッドシートの製造方法においては、上記混合粉末に上記ニッケル粉末が１０重量％以上含まれているという構成を採用することができる。
【０００９】
また、本発明のクラッドシートの製造方法においては、上記ニッケル粉末形状が、複数の突起を有するという構成を採用することができる。
【００１０】
また、本発明のクラッドシートの製造方法においては、前記混合粉末の総和の組成比率は、クロムが１３〜１８重量％、シリコンが３〜４重量％、リンが４〜７重量％であり、残りがニッケル及び微量の不可避不純物であるという構成を採用することができる。
【００１１】
また、本発明のクラッドシートの製造方法において、前記クラッド層を形成する工程では、上記圧着工程後にクラッドシートを加熱する加熱工程を有し、クラッド層を構成する圧着相のうち、溶融温度の低い金属粉を溶融させ、基材に対し該クラッド層を形成させるという構成を採用することができる。
また、上記構成を採用する場合には、本発明のクラッドシートの製造方法においては、上記合金粉末として、少なくともＢＮｉ−７のような融点が９００℃以下の組成粉末を用いるという構成を採用することができる。
例えば、９００℃でＢＮｉ−７粉末を溶融させ、クラッド層が形成されたクラッドシートでは、ニッケル相が存在しているため、延性を有しており、プレス成形等の塑性加工を容易に行うことができる。プレス成形等により３次元的に成形されたクラッドシートを用い、１０００℃程度の温度でロウ付け処理を行うと、前記合粉末の総和の組成比率がクラッド層を構成する合金相の平均組成比率に近づき、耐食性が向上する効果を有する。
【００１２】
次に、本発明のクラッドシートは、ステンレス鋼からなるシート状の基材と、該基材のいずれかの面あるいは両面全体に融着されるとともにニッケル、クロム、シリコン、リンを含む合金相及びニッケル相を有するクラッド層とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このような特徴を有する本発明のクラッドシートによれば、基材に対し、ニッケル、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む金属相及びニッケル相を有する２種以上の金属相から構成されるクラッド層が融着し接合されているため、樹脂のような炭素成分を含んだ接着剤を用いる必要がない。
クロムは、クラッドシートの耐食性を向上させるのに有効な物質である。また、シリコン及びリンは融点を下げロウ付け性を向上させるのに有効な物質である。このためニッケル、クロム、シリコン、リンを含む合金相を有するクラッド層は、耐食性あるいはロウ付け性を有する。一方、ニッケル相は、延性の高い純金属であるニッケルからなる金属相である。このため、ニッケル相を有するクラッド層は、加工性に優れている。
【００１４】
また、本発明のクラッドシートにおいては、前記金属相は、組成の異なる２種以上の金属相から成るという構成を採用することができる。
また、上記構成を採用する場合には、前記金属のうち１種は、前記ニッケル相よりも溶融温度が低く、例えば溶融温度が１１５０℃以下であるという構成を採用することができる。
【００１５】
また、本発明のクラッドシートにおいては、前記クラッド層の全体の組成比率は、クロムが１３〜１８重量％、シリコンが３〜４重量％、リンが４〜７重量％であり、残りがニッケル及び不可避不純物であるという構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のクラッドシートの製造方法によれば、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、延性の高い純金属であるニッケルからなる金属粉末であるニッケル粉末との混合粉末が、基材に対して圧着される。このため、ニッケル粉末がバインダーとして機能し、合金粉末が基材に対して確実に固着される。
よって、本発明のクラッドシートの製造方法によれば、耐食性あるいはロウ付け性を有する合金粉末をシート状の基材に対して圧着する場合に、合金粉末を基材に対して確実に固着させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明のクラッドシートによれば、このような特徴を有する本発明のクラッドシートによれば、基材にニッケル、クロム、シリコン、リンを含む合金相及びニッケル相を有するクラッド層が融着、すなわち接着剤を用いずに接合されている。
つまり、本発明のクラッドシートは、耐食性及びロウ付け性を兼ね備えており、ロウ付けの接合工程における脱脂処理及びロウ付けシートを加工して配置する処理を省略することができる。
また、クラッド層が、延性の高いニッケル相を含んでいるため、ニッケル相を含まない場合と比較してクラッドシートの加工の自由度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明に係るクラッドシート及びその製造方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１９】
図１は、本実施形態のクラッドシート１の斜視図である。また、図２は、本実施形態のクラッドシート１の拡大断面図である。この図に示すように、本実施形態のクラッドシート１は、基材となるシート状の金属板２と、該基材の両面全体に圧着されるクラッド層３とによって構成されている。
【００２０】
金属板２は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）によって形成されており、好適にはＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４１０あるいはＳＵＳ４４４によって形成される。また、クラッド層３は、ニッケル、クロム、シリコン、リンを含む合金相Ｙ１と、ニッケル相Ｙ２と、ＢＮｉ−７（ＪＩＳ規格：Ｚ３２６５）が溶融した後に固化した合金相Ｙ３（溶融温度が最も低い相）とから構成されている。
なお、クラッド層３には、ニッケル、クロム、シリコン、リンの他、不可避不純物（不図示）が含まれている。
【００２１】
合金相Ｙ１は、クロム、シリコン及びリンを成分として含み、かつ、残部がニッケルによって形成された合金粉末が部分的に溶融することによって形成される相である。
クロムは、クラッドシート１の耐食性を向上させるのに有効な物質である。また、シリコン及びリンは、クラッドシート１のロウ付け性を向上させるのに有効な物質である。このようなクロム、シリコン、リンを成分として含む合金相Ｙ１がクラッド層３に存在することによって、本実施形態のクラッドシート１は、耐食性及びロウ付け性を兼ね備えたものとなる。
【００２２】
ニッケル相Ｙ２は、延性の高い純金属であるニッケルからなる金属粉末の一部が溶融されることによって形成される相である。このような延性の高い純金属であるニッケルからなる相がクラッド層３に存在することによって、本実施形態のクラッドシート１は、プレスや曲げ等の加工の自由度が高いものとなる。
【００２３】
合金相Ｙ３は、上述のように、ＢＮｉ−７が溶融することによって形成されるものであり、合金相Ｙ１、ニッケル相Ｙ２の間に充填されている。そして、合金相Ｙ３の融点は、合金相Ｙ１及びニッケル相Ｙ２と比較して最も低く、１１５０°以下であることが好ましい。このような合金相Ｙ３が溶融されることによって、基材である金属板２とクラッド層３とが融着されている。すなわち、本実施形態のクラッドシート１においては、金属板２とクラッド層３とが接着剤を必要とすることなく接合されている。
なお、ＢＮｉ−７は、周知のように、ＪＩＳ規格（Ｚ３２６５；ニッケルロウ）で規定されている１３〜１５重量％程度のクロムと９．７〜１０．５重量％程度のリンを含むニッケル基合金である。
【００２４】
このように、クラッド層３は、クロム、シリコン及びリンを成分として含み、かつ、残部がニッケルによって形成された合金粉末が部分的に溶融することによって形成される合金相Ｙ１と、ＢＮｉ−７（合金）が溶融することによって形成される合金相Ｙ３とを備えている。すなわち、クラッド層３は、組成の異なる２つの合金相を備えている。
【００２５】
また、クラッド層３全体を平均化して得られるクラッド層３の組成比率は、クロムが１３重量％、シリコンが４重量％、リンが６重量％で、残部がニッケル及び不可避不純物となっている。
【００２６】
このように構成された本実施形態のクラッドシート１は、クラッド層３に１３重量％のクロムが含まれている。そして、クラッド層３が金属板２の両面全体に形成されている。このため、クラッド層３が耐食性を発揮し、クラッドシート１そのものが腐食することを防止する。
また、本実施形態のクラッドシート１は、クラッド層３に４重量％のシリコンと、６量％のリンが含まれている。このため、クラッド層３は、十分なロウ材強度を有するとともに低温でのロウ付けが可能なものとなっている。すなわち、クラッド層３は、優れたロウ付け性を有している。
つまり、本実施形態のクラッドシート１は、耐食性及びロウ付け性を兼ね備えたものである。よって、別途ロウ材シート等を配置する必要はなく、ロウ付けシートを加工して配置する処理を省略することができる。
【００２７】
さらに、本実施形態のクラッドシート１においては、延性の高いニッケル相Ｙ２がクラッド層３に存在している。このため、本実施形態のクラッド層３は、例えば、上述のニッケル、クロム、シリコン、リン及び不可避不純物が同一の組成比率にて均一に混ぜ合わされたクラッド層と比較して軟化される。このため、本実施形態のクラッドシート１は、加工の自由度が高いものとなる。
【００２８】
また、本実施形態のクラッドシート１においては、クラッド層３が基材となる金属板２に対して融着されている。すなわち、接着剤を用いることなく金属板２とクラッド層３とが接合されている。
このため、本実施形態のクラッドシート１をロウ付けする際の接合工程において脱脂処理を省略することができる。
【００２９】
また、本実施形態のクラッドシート１においては、上述のように、クラッド層３が金属板２の両面全体に形成されている。このため、クラッドシート１全体が耐食性を備えたものとなっている。従来は、金属板のロウ付け箇所のみにロウ材が付着形成あるいはロウ材シートが配置されるため、ロウ材が付着形成されていない部分あるいはロウ材シートが配置されていない部分の耐食性を確保するために、金属板自体の厚みを厚くしていた。これに対して本実施形態のクラッドシート１は全体が耐食性を有しているため、金属板自体の厚みを抑えることができる。よって、例えば、クラッドシート１を用いて製造される装置等を小型かつ軽量化することができる。
【００３０】
次に、クラッドシート１の製造方法について説明する。
【００３１】
図４は、クラッドシート１の製造装置の概略構成を示した模式図である。この図に示すように、製造装置は、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂ、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂ及び加熱炉３０備えている。
【００３２】
圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂは、互いの周面が所定間隔を隔てて平行対峙するように配置されており、その間に上記金属板２が上方から下方に向けて介挿されるようになっている。
ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂは、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの上方に設置されている。ベルトフィーダ２０Ａは、圧延ローラ１０Ａの上方に設置されており、圧延ローラ１０Ａの周面上に混合粉末Ｆを供給するものである。また、ベルトフィーダ２０Ｂは、圧延ローラ１０Ｂの上方に設置されており、圧延ローラ１０Ｂの周面上に混合粉末Ｆを供給するものである。
加熱炉３０は、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの下方に設置されており、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂから送出された金属板２を、後述するＢＮｉ−７粉末の融点近傍の温度で加熱するものである。
【００３３】
ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂから圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂに供給される混合粉末Ｆは、合金粉末Ｆ１とニッケル粉末Ｆ２とシリコン粉末Ｆ３と、ＢＮｉ−７粉末Ｆ４とが混合されたものである。
【００３４】
合金粉末Ｆ１は、クロムを２９重量％、シリコンを４重量％及びリンを６重量％成分として含み、かつ、残部がニッケルによって形成されている。この合金粉末Ｆ１は、延性の低い金属粉末であり、例えばガスアトマイズ法によって形成されたものである。この合金粉末Ｆ１には、上述のようにクロム、シリコン、リンが成分として含まれている。
【００３５】
ニッケル粉末Ｆ２は、延性の高い純金属であるニッケルからなる金属粉末であり、合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着させるためのバインダーとて機能するものである。ニッケル粉末Ｆ２は、図３に示すように、例えば、複数の突起を有したカーボニルＮｉ粉が好ましい。このような形状のニッケル粉末Ｆ２を用いることによって、突起部分によりニッケル粉末Ｆ２と合金粉末Ｆ１との接着性が向上し、より強固に合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着させることができる。このようなニッケル粉末Ｆ２は、混合粉末Ｆに１０重量％以上含まれている。
【００３６】
シリコン粉末Ｆ３は、シリコンからなる金属粉末で、クラッド層３の成分比率を調整するため、すなわちクラッド層３に含まれるシリコンを増加させるために加えられるものである。
【００３７】
なお、混合粉末の総和の組成比率は、上述したクラッド層３全体の組成比率と同一であり、クロムが１３重量％、シリコンが４重量％、リンが６重量％で、残部がニッケル及び不可避不純物となっている。
【００３８】
そして、上述のように構成された製造装置において、混合粉末Ｆは、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂから各圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの周面上に供給される。各圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの周面上に供給された混合粉末Ｆは、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂのさらなる回転によって金属板２の各面に圧延（圧着）される。すなわち、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂによって、混合粉末Ｆを金属板２に対して圧着する圧着工程が行われる。
ここで、本実施形態においては、混合粉末Ｆにニッケル粉末Ｆ２が含まれている。このため、圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂによって圧延されることによってニッケル粉末Ｆ２が変形して、合金粉末Ｆ１を金属板２に対して固着するためのバインダーとして機能する。よって、従来のように樹脂が含まれた接着剤を用いることなく、クロム、シリコン及びリンを成分として含む合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着することができる。
【００３９】
続いて、両面全体に混合粉末Ｆが圧着された金属板２は、加熱炉３０においてＢＮｉ−７粉末Ｆ４の融点近傍の温度にて加熱される。この加熱によって、融点の最も低いＢＮｉ−７粉末Ｆ４が溶融する。
なお、ＢＮｉ−７粉末が溶融されることによって合金粉末Ｆ１、ニッケル粉末Ｆ２は部分的に溶融する。またシリコン粉末Ｆ３はＢＮｉ−７粉末の溶融に伴って溶融する。このように各粉末Ｆ１〜Ｆ４が溶融された後、冷却することによって、図２に示すように、合金相Ｙ１、ニッケル相Ｙ２及び合金相Ｙ３を有するクラッド層３が形成される。
なお、クラッドシート１はロウ付けの際に再加熱（真空熱処理）され、複数の金属相から構成されているクラッド層は均一化される方向に進む。
【００４０】
以上の工程によって、図１及び図２において示した、本実施形態のクラッドシート１が製造される。
このような本実施形態のクラッドシート１の製造方法によれば、耐食性及びロウ付け性を発揮する合金粉末Ｆ１と、延性して接着性を発揮するニッケル粉末Ｆ２とが混合された混合粉末Ｆが金属板２に対して圧着される。したがって、耐食性及びロウ付け性を有する合金粉末Ｆ１を金属板２に対して圧着する場合に、合金粉末Ｆ１を金属板２に対して確実に固着させることが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態のクラッドシート１の製造方法においては、混合粉末Ｆにニッケル粉末Ｆ２が１０重量％以上含まれている。このような場合には、合金粉末Ｆ１が金属板２に対して良好に固着する。このため、本実施形態のクラッドシート１の製造方法によれば、合金粉末Ｆ１を良好に金属板２に対して固着させることができる。
【００４２】
また、本実施形態のクラッドシート１の製造方法においては、ニッケル粉末Ｆ２が例えば、複数の突起を有したカーボニルＮｉ粉であるため、突起部分によりニッケル粉末Ｆ２と合金粉末Ｆ１との接着性が向上し、より強固に合金粉末Ｆ１を金属板２に対して固着させることができる。このように、より強固に合金粉末Ｆ１を金属板２に対して固着させることによって、混合粉末Ｆが金属板２から剥離することをより抑制することが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態のクラッドシート１の製造方法においては、ＢＮｉ−７粉末Ｆ４を溶融することによってクラッド層３を形成している。このＢＮｉ−７粉末は、融点（９００℃程度）が低い。このため、加熱温度を９００℃程度に抑えることができ、クロムやシリコンや酸化してしまうことを抑制することができる。
【００４４】
そして、このようなクラッドシートの製造方法では、溶融温度の低い粉末（ＢＮｉ−７粉末Ｆ４）のみを溶かしてクラッド層を形成したため、クラッド層には、ニッケル相が分散して存在した状態となっている。その結果、本実施形態のクラッドシートの製造方法にて製造されたクラッドシート１は、クラッド層が延性を有し、プレス成形や曲げ成形等の塑性加工を行うことができ、クラッド層の剥離または脱落が無い状態で、３次元形状等の複雑な形状に成形することができる。
また、製造方法によって製造された本実施形態のクラッドシート１は、ロウ付け時に再加熱されることにより、クラッド層の組成の不均一状態（ニッケル相が分散しており、組成は均一ではない）が解消され、組成が均一化されることにより、ニッケル相の存在比率は減少し、合金化が進行して耐食性が向上する。また、ニッケル相の存在比率が減少することにより、延性は低下するが強度が向上するという特徴をもつ。
【００４５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係るクラッドシート及びその製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４６】
例えば、上記実施形態においては、クラッド層３及び混合粉末Ｆにおける組成比率が、クロムが１３重量％、シリコンが４重量％、リンが６重量％で、残部がニッケルであるとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、クロムについては、クラッド層３及び混合粉末Ｆに１３〜１８重量％含まれていれば、クラッド層３が特に良好な耐食性を発揮する。また、シリコンについては、クラッド層３及び混合粉末Ｆに３〜４重量％、リンについては、クラッド層３及び混合粉末Ｆに４〜７重量％含まれていれば、クラッド層３が特に良好なロウ付け性を発揮する。このため、上記範囲内に各成分が収まるように組成を変化させるのは任意である。一例としては、混合粉末Ｆを、２０重量％の合金粉末Ｆ１と、３０重量％のニッケル粉末Ｆ２と、シリコン粉末Ｆ３と、４０重量％のＢＮｉ−７粉末Ｆ４と、７重量％のクロム粉末とによって構成することもできる。この場合には、クラッド層３及び混合粉末Ｆの組成比率は、クロムが１９重量％、シリコンが５重量％、リンが５重量％で、残部がニッケルとなる。そして、このような場合であっても、上記実施形態のクラッドシート１及びその製造方法と同様の効果を奏することができる。
また、上記実施形態においては、３種の粉末を混合することによって混合粉末Ｆとした。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば２種の粉末を混合して混合粉末として用いても良い。このような場合には、ニッケル粉末と、溶融温度が１１５０℃以下の金属粉末（例えば、溶融温度９００℃以下のＢＮｉ−７粉末）とを混合することによって、所定の組成比率の混合粉末とする。
なお、上記実施形態では、混合粉末Ｆに含まれる粉末のうち最も融点が低いものはＢＮｉ−７粉末Ｆ４であったため、加熱炉３０における加熱温度をＢＮｉ−７粉末Ｆ４の融点に合わせた。しかしながら、混合粉末がさらに融点の低い粉末を含んでいる場合には、加熱炉３０における加熱温度は、最も融点が低い粉末に合わせる。
【００４７】
また、上記実施形態においては、金属板２の両面にクラッド層３が形成されているものとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、金属板２のいずれか片面にのみクラッド層３が形成されていても良い。
【００４８】
また、上記実施形態において、製造装置は、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂを用いて混合粉末Ｆを圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂに供給した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、混合粉末Ｆを圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂに定量供給できるものであれば良い。例えば、ベルトフィーダ２０Ａ，２０Ｂの替わりに、スクリューフィーダやロールフィーダを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態のクラッドシートの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態のクラッドシートの拡大断面図である。
【図３】ニッケル粉末の形状を説明するための模式図である。
【図４】本発明の一実施形態のクラッドシートを製造するための製造装置の概略構成を示した模式図である。
【符号の説明】
【００５０】
１……クラッドシート、２……金属板（基材）、３……クラッド層、Ｆ……混合粉末、Ｆ１……合金粉末、Ｆ２……ニッケル粉末、Ｆ３……シリコン粉末、Ｆ４……ＢＮｉ−７粉末、Ｙ１……合金相、Ｙ２……ニッケル相、Ｙ３……合金相（溶融温度が最も低い相）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシート状の基材に対して、少なくともニッケル、クロム、シリコン、リンを含むクラッド層が接合されたクラッドシートの製造方法であって、
前記クラッド層を形成する工程は、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、前記合金粉末を前記基材に対して圧着するためのバインダーとして機能するニッケル粉末とが混合された混合粉末を、前記基材に対して圧着する圧着工程を有することを特徴とするクラッドシートの製造方法。
【請求項２】
前記混合粉末に前記ニッケル粉末が１０重量％以上含まれていることを特徴とする請求項１記載のクラッドシートの製造方法。
【請求項３】
前記ニッケル粉末形状は、複数の突起を有することを特徴とする請求項１または２記載のクラッドシートの製造方法。
【請求項４】
前記混合粉末の総和の組成比率は、クロムが１３〜１８重量％、シリコンが３〜４重量％、リンが４〜７重量％であり、残りがニッケル及び不可避不純物であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のクラッドシートの製造方法。
【請求項５】
前記クラッド層を形成する工程は、前記圧着工程後にクラッドシートを加熱する加熱工程を有することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のクラッドシートの製造方法。
【請求項６】
前記合金粉末として、少なくともＢＮｉ−７相当組成粉末を用いることを特徴とする請求項５記載のクラッドシートの製造方法。
【請求項７】
ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシート状の基材と、
該基材のいずれかの面あるいは両面全体に融着されるとともにニッケル、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金相及びニッケル相を有するクラッド層と
を備えることを特徴とするクラッドシート。
【請求項８】
前記合金相は、組成の異なる２種以上の金属相から成ることを特徴とする請求項７記載のクラッドシート。
【請求項９】
前記金属相のうちの１種は、前記ニッケル相よりも溶融温度が低いことを特徴とする請求項８記載のクラッドシート。
【請求項１０】
前記クラッド層の全体の組成比率は、クロムが１３〜１８重量％、シリコンが３〜４重量％、リンが４〜７重量％であり、残りがニッケル及び不可避不純物であることを特徴とする請求項７〜９いずれかに記載のクラッドシート。
【請求項１】
ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシート状の基材に対して、少なくともニッケル、クロム、シリコン、リンを含むクラッド層が接合されたクラッドシートの製造方法であって、
前記クラッド層を形成する工程は、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金粉末と、前記合金粉末を前記基材に対して圧着するためのバインダーとして機能するニッケル粉末とが混合された混合粉末を、前記基材に対して圧着する圧着工程を有することを特徴とするクラッドシートの製造方法。
【請求項２】
前記混合粉末に前記ニッケル粉末が１０重量％以上含まれていることを特徴とする請求項１記載のクラッドシートの製造方法。
【請求項３】
前記ニッケル粉末形状は、複数の突起を有することを特徴とする請求項１または２記載のクラッドシートの製造方法。
【請求項４】
前記混合粉末の総和の組成比率は、クロムが１３〜１８重量％、シリコンが３〜４重量％、リンが４〜７重量％であり、残りがニッケル及び不可避不純物であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のクラッドシートの製造方法。
【請求項５】
前記クラッド層を形成する工程は、前記圧着工程後にクラッドシートを加熱する加熱工程を有することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のクラッドシートの製造方法。
【請求項６】
前記合金粉末として、少なくともＢＮｉ−７相当組成粉末を用いることを特徴とする請求項５記載のクラッドシートの製造方法。
【請求項７】
ステンレス鋼またはニッケル基合金からなるシート状の基材と、
該基材のいずれかの面あるいは両面全体に融着されるとともにニッケル、クロム、シリコン、リンのうち少なくともいずれかの物質を成分として含む合金相及びニッケル相を有するクラッド層と
を備えることを特徴とするクラッドシート。
【請求項８】
前記合金相は、組成の異なる２種以上の金属相から成ることを特徴とする請求項７記載のクラッドシート。
【請求項９】
前記金属相のうちの１種は、前記ニッケル相よりも溶融温度が低いことを特徴とする請求項８記載のクラッドシート。
【請求項１０】
前記クラッド層の全体の組成比率は、クロムが１３〜１８重量％、シリコンが３〜４重量％、リンが４〜７重量％であり、残りがニッケル及び不可避不純物であることを特徴とする請求項７〜９いずれかに記載のクラッドシート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２７２７６３（Ｐ２００８−２７２７６３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１５４９０（Ｐ２００７−１１５４９０）
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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