覆蓋材料的製造方法及覆蓋材料的製作方法

2023-07-30 10:38:51

專利名稱：：覆蓋材料的製造方法及覆蓋材料的製作方法
技術領域：
：本發明涉及覆蓋材料的製造方法以及覆蓋材料。
背景技術：
：通常，作為金屬的接合方法，存在使用釺料的釺焊法。作為該釺料，有例如磷銅釺料或鎳釺料等，根據接合的金屬的種類，釺料的種類各種各樣。上述磷銅釺料通常是向銅中添加按照重量比率為4~9%的磷降低熔點的銅和銅合金專用的釺料，其中JIS標準Z3264中被稱為BCuP-2的磷銅釺料是向銅中添加有6.8~7.5%的磷的合金，被廣泛用於玻璃器具、冷凍機、其它銅製品的釺焊中。在上述JIS標準中被稱為BCuP-2的磷銅釺料的情況下，由於是在室溫下無延展性的金屬，加工性差，難以壓延成型為片狀，通常以線材、棒材或粉末形式市售。但是，例如，如板式熱交換器的散熱片那樣，將金屬板加壓成型為波形板，將山與谷的部分相互釺焊的情況下，有必要進行設置線材或粉末狀的磷銅釺料以使釺料遍布金屬板的接合部的步驟，存在耗費工夫難以提高生產性的問題。因此，若可以製造在母材金屬板的表面上形成釺料層的覆蓋材料，使用該覆蓋材料作為上述板式熱交換器的釺焊的散熱片原材料，則可以省略釺料的設置步驟，還可以實現全部生產步驟的連續化、自動化，從而可以期待提高生產性、降低成本。圖l是表示用於實施通過通常的壓延法製造覆蓋材料的方法的製造裝置的示意圖。該製造裝置具有如下結構具有將巻取由金屬板形成的母材1而成的母材線圈2退巻的母材用退巻機3，將巻取由不同種類的金屬板形成的異種材料4而成的異種材料線圏5退巻的異種材料用退巻機6，將上述母材1和異種材料4重疊並進行壓延的覆蓋成型用壓延機7，和將用該壓延機7壓延過的覆蓋材料8'巻取為覆蓋材料線圏9的覆蓋材料用巻取機10。4在圖1所示的覆蓋材料的製造方法中，通過母材用退巻機3從母材線圏2退巻母材1的同時，通過異種材料用退巻機6從異種材料線圈5退巻異種材料4,將上迷母材1和異種材料4重疊並通過覆蓋成型用壓延機7壓延，將用該覆蓋成型用壓延機7壓延過的覆蓋材料8'通過覆蓋材料用巻取機10巻取為覆蓋材料線圈9。用上述覆蓋成型用壓延機7壓延過的覆蓋材料8'的截面如圖2所示，在母材1的表面上壓焊異種材料4，形成釺料層ir。作為上述母材1,使用各種金屬，其中，例如提出了製造使用銅板作為母材l，採用由磷銅合金形成的金屬作為異種材料4的覆蓋材料8'，其中使磷銅合金中磷含量的重量比率為比磷銅釺料BCuP-l的JIS標準4.5%更低(3%左右)的JIS標準外的磷含量，並將該合金成型為片狀，以使其即使壓延也不破裂。而且，作為對與如上所述的覆蓋材料相關的常規技術水準進行說明的文獻，例如存在專利文獻l。專利文獻1:日本特開2004-114158號公報
發明內容但是，如上所述，作為異種材料4，使用磷的含量按照重量比率降低至約3%左右、並且成型為片狀的磷銅合金時，僅降低磷的含量，製成的覆蓋材料8'中的釺料層ir的熔點升高，隨之導致存在若釺焊溫度比JIS標準品的溫度高則母材1強度降低或產生熱變形的缺點。此外，由於片狀的異種材料4本身是通過壓延製造的，為了使上述釺料層ll'的厚度t'為100pm以下，有必要反覆進行壓延。但是，反覆壓延導致製造成本的增加，在商用上不優選。另一方面，若為了抑制製造成本而減少壓延的反覆次數、使釺料層ll'的厚度止於100pm左右，則由於釺料層ir厚，實際進行釺焊時釺料有可能下垂，另一方面，將覆蓋材料8'加壓成型時，該釺料層ir有可能產生裂紋。本發明鑑於上述問題，其目的在於，提供可以抑制釺料層的熔點升高、避免金屬材料的強度降低或熱變形的產生，且製造成本廉價，可以使釺料層的厚度變薄，防止釺焊時的釺料下垂，並且還可以改善加壓成型性的覆蓋材料的製造方法和覆蓋材料。本發明涉及將至少2種金屬粉末混合形成所需的釺料的組成，將由該混合粉末構成的釺料壓粘(圧著)在金屬材料上形成釺料層，構成該釺料層的釺料的組成是向銅中至少添加磷、使熔點比銅的熔點低的釺料的組成的覆蓋材料的製造方法。上述釺料的製造方法中，構成上述釺料的組成的混合粉末可以為至少將銅粉末與磷銅合金粉末混合而成的粉末。在上述釺料的製造方法中，可以使上述磷銅合金粉末中含有的磷的重量比率為7%~9%。由圖6的狀態圖可知，磷銅合金的組成中基本上是P為8.38%時熔點最低，但是本次試驗中使用P為7%~9%的範圍製造的磷銅合金。在上述覆蓋材料的製造方法中，可以使上述銅粉末在銅粉末與磷銅合金粉末的混合粉末中所佔的重量比率為12%~40%。在上述覆蓋材料的製造方法中，可以使將由上述混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上而成的釺料層的釺料中含有的磷的重量比率為4.2%~7.9%。由於[表l]、[表2]中磷的平均濃度是P為8%時的值，對應於7~9%P的磷的重量比率為4.2%~7.9%。(順便說明的是4.2%=7%x(100%-40%),7.9%—9%x(100%-12%)。)在上述覆蓋材料的製造方法中，可以使將由上述混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上而成的釺料層的平均厚度為90^m以下。此外，本發明涉及將至少2種金屬粉末混合形成所需的釺料的組成，將由該混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上形成釺料層，將由上述混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上而成的釺料層的平均厚度為90pm以下的覆蓋材料的製造方法。此外，進一步地，本發明涉及將至少2種金屬粉末混合形成所需的釺料的組成，將由該混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上形成釺料層，對形成有該釺料層的覆蓋材料進行加熱，將由上述壓粘的混合粉末構成的釺料進行液相燒結的覆蓋材料的製造方法。進行液相燒結時，由於釺料層與金屬材料的接合強度增大，可以進行深拉等強加工加壓。另一方面，本發明涉及將由混合至少2種金屬粉末而成的混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上形成釺料層，該釺料層為金屬的燒結體，構成該釺料層的金屬的燒結體是至少將銅粉末與磷銅合金粉末混合而成的燒結體的覆蓋材料。對於無需深拉等強加工加壓的情況，由於沒有必要進行液相燒結，使用降低爐的溫度來製造的燒結體。在上述覆蓋材料中，在至少將銅粉末和磷銅合金粉末混合而成的粉末中，可以使上述銅粉末所佔的重量比率為12%~40%。在上述覆蓋材料中，可以使構成上述釺料層的釺料的成分中至少含有銅和碌，該釺料中含有的磷的重量比率為4.2%~7.9%。在上述覆蓋材料中，可以使上述釺料層的平均厚度為90^im以下。此外，本發明涉及將由混合至少2種金屬粉末而成的混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上形成釺料層，該釺料層的平均厚度為90ium以下的覆蓋材料。利用本發明的覆蓋材料的製造方法和覆蓋材料，可以發揮下述優異效果可以抑制釺料層的熔點升高、避免金屬材料的強度降低或熱變形的產生，且製造成本廉價，可以使釺料層的厚度變薄，防止釺焊時的釺料下垂，並且還可以改善加壓成型性。是表示用於實施通過常規壓延法製造覆蓋材料的方法的製造裝置的一例的示意圖。是表示以往的覆蓋材料的一例的放大截面圖。是表示用於實施本發明的覆蓋材料的製造方法的製造裝置的一例的示意圖。是表示通過圖3所示的製造裝置製造的覆蓋材料的一例的放大截面圖。(a)是表示在覆蓋材料的表面上接合作為線接合試驗片的管的狀態的放大截面圖，(b)是表示在覆蓋材料的表面上接合作為面接合試驗片的板的狀態的放大截面圖。是Cu-P二元合金標準狀態圖。(a)是表示覆蓋材料的加壓試驗中使用的陰模和陽模的圖，(b)是表示實施加壓試驗的狀態的圖，(c)是表示作為加壓加工過的試驗片的覆蓋材料的圖。符號說明1:母材(金屬材料、金屬板)2:母材線圏3:母材用退巻機8:覆蓋材料9:覆蓋材料線圏10:覆蓋材料用退巻機11:釺料層12:粉末壓粘才幾13:加熱爐14:輥15:粉末供給裝置18:壓延機t厚度具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的實施例進行說明。圖3為本發明的一個實施例，具有將巻取金屬板等作為金屬材料的母材1而成的母材線圏2退巻的母材用退巻機3，在通過該母材用退巻機3由母材線圏2退巻的母材1的表面上壓粘金屬粉末的粉末壓粘機12,對通過該粉末壓粘機12在母材1上壓粘有金屬粉末的覆蓋材料8進行加熱、將金屬粉末燒結或熔融的加熱爐13,對用該加熱爐13將金屬粉末燒結或熔融得到的覆蓋材料8進行壓延的壓延機18，和將用該壓延機18壓延過的覆蓋材料8巻取為覆蓋材料線圏9的覆蓋材料巻取機10,構成覆蓋材料的製造裝置。上述粉末壓粘機12具有水平配置成自由旋轉的兩根輥14和將金屬粉末供給到該各輥14上的粉末供給裝置15，在上述兩根輥14之間從上方向下方導入母材1的同時，從上述粉末供給裝置15向各輥14上供給金屬粉末，使該各輥14旋轉，由此使金屬粉末壓粘在上述母材1的兩面上。在上述加熱爐13中，通過不熔解金屬粉末而進行燒結的固相燒結和熔解金屬粉末(形成液相)進行燒結的液相燒結中的任意一種，進行金屬粉末的燒結。而且，由於通過使用上述製造裝置，如圖4所示，可以在母材l的表面上形成厚度t為lOOpm以下的釺料層11,因此改變壓粘在母材18的表面上的金屬粉末的組成製造覆蓋材料8，對於該製造的覆蓋材料8進行釺焊試驗和加壓試驗。其中，使用混合至少2種金屬粉末以形成所需的釺料組成的混合粉末，上述釺料的組成例如為磷銅釺料的組成，構成該磷銅釺料的組成的混合粉末使用混合銅粉末與磷銅合金粉末而成的混合粉末。另外，由圖6的狀態圖可知，磷銅合金的組成中基本上是P為8.38%時熔點最低，但是本次試驗中使用在7%~9%的範圍內製造的磷銅合金。即，作為上述磷銅合金粉末，使用該磷銅合金粉末中所含磷的重量比率為7%~9%的Cu-8%P粉末，添加在該Cu-8%P粉末中的銅粉末在全部混合粉末中所佔的重量比率如下述[表l]所示，改變為12%、20%、30%、40%、50%。而且，上述製造的覆蓋材料8中的釺料層11由銅成分和磷銅合金成分構成，平均化的^l的重量比率為4%~7%。作為上述釺焊試驗，如圖5(a)所示，進行在覆蓋材料8的表面上接合直徑為2mm、厚度為0.5mm的管16作為線接合試驗片的試驗，如圖5(b)所示，進行在覆蓋材料8的表面上接合尺寸為50mmx25mm、厚度lmm的板17作為面接合試驗片的試驗，觀察各情況下的圓角(fillet,隅角)的狀態和釺焊後的覆蓋材料8的表面狀態。而且，釺焊條件如下，利用連續式氛圍氣體爐，加熱區域設定溫度850°C、900°C加熱區i或長度600mm加熱時間約30分鐘加熱氛圍氣體氮氣。上述釺焊試驗的結果如下述[表l]、[表2]所示。[表l]釺焊溫度850°Ctableseeoriginaldocumentpage10即，在釺焊溫度為850。C的情況下，上述銅粉末在銅粉末與磷銅合金粉末的混合粉末中所佔的重量比率為40%時，發現圓角(隅角)的狀態有稍變差的趨勢，另一方面，上述銅粉末在銅粉末與磷銅合金粉末的混合粉末中所佔的重量比率為50%時，發現圓角(隅角)的狀態稍變差的同時釺焊後的覆蓋材料8的表面狀態存在粗糙表面顯著的趨勢。這是由於若銅粉末的添加量增加，則相應地磷在全部中所佔的濃度降低、釺料層11的熔點升高(參照圖6所示的Cu-P二元合金標準狀態圖)，若釺焊溫度低則意味著釺焊性變差，但是稍微提高釺焊溫度至900。C時，確認若銅粉末在上述銅粉末與磷銅合金粉末的混合粉末中所佔的重量比率為12%~40%則得到無缺陷的釺焊性。此外，上述加壓試驗中，如圖7(a)所示，使用具有直徑為32mm的孔23的陰模19和具有直徑為28mm的凸部20的陽模21,如圖7(b)所示，在上述陰模19與陽模21之間配置改變銅粉末的添加量、母材l的板厚和燒結溫度製造的覆蓋材料8的狀態下，通過虎頭鉗22夾緊以夾入上述陰模19和陽模21,由此對覆蓋材料8進行加壓加工形成如圖7(c)所示的形狀，對該彎曲部位的狀態進行觀察。上述加壓試驗的結果如下述[表3]所示。tableseeoriginaldocumentpage11即，考慮到加壓成型性時，若增加作為延展性高的金屬的銅粉末的添加量，則彎曲部位無裂紋，但是如上所述，若增加銅粉末的添加量則相應地磷在全部粉末中所佔的濃度降低、釺料層11的熔點升高，釺焊性變差，所以為了滿足釺焊性和加壓成型性兩者，銅粉末在上述銅粉末與磷銅合金粉末的混合粉末中所佔的重量比率為12%~40%、更優選為20%~30%是有效的。此外，進一步地，由於將上述混合粉末壓粘在母材1上並進行加熱燒結得到的釺料層11的厚度若太厚則不能正常壓粘，製造實驗的結果確認，若為90|iim以下則可以正常壓粘，實際的釺焊時可以防止釺料下垂。而且，為了研究釺料層11的厚度與加壓成型性的關係，實施與上述相同的加壓試-瞼以及對覆蓋材料8進行卯度彎曲加工的試馬全，觀察各彎曲部位的狀態。上述加壓試驗以及覆蓋材料8的90度彎曲加工試驗的結果如下述[表4]所示。銅(Cu)磷銅合金燒結後的母材釺料層的加壓彎曲卯度粉末的(Cu-8%P)釺料中含有板厚厚度部位狀態彎曲部位混合比率粉末的的磷(P)的[,][,]狀態混合比率平均濃度[質量％]20806.440030良良60可可30705.640030良良60可可即，認為釺料層11的厚度為60lam時，與母材l的伸長率的差大，產生裂紋，確認加工困難，從加壓成型性方面考慮，優選釺料層11的厚度為30pm以下。但是，由於若不能確保10pm以上的釺料層11的厚度則產生釺焊不良問題的可能性增大，釺料層11的厚度更優選為10,~30,是有效的。12如此，使用上述製造裝置，通過調整釺料的組成和釺料層11的厚度製造覆蓋材料8，可以抑制釺料層11的熔點升高、避免金屬材料的強度降低或熱變形的產生，且製造成本廉價，可以使釺料層11的厚度變薄，防止釺焊時的釺料下垂，並且還可以改善加壓成型性。另外，本發明的覆蓋材料的製造方法和覆蓋材料不僅限於上述圖示例，在不脫離本發明宗旨的範圍內可以進行各種變更是不言而喻的。權利要求1.覆蓋材料的製造方法，該方法中，將至少2種金屬粉末混合形成所需的釺料的組成，將由該混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上形成釺料層，構成該釺料層的釺料的組成是向銅中至少添加磷、使熔點比銅的熔點低的釺料的組成。2.如權利要求1所述的覆蓋材料的製造方法，其中，構成所述釺料的組成的混合粉末是至少將銅粉末與磷銅合金粉末混合而成的。3.如權利要求2所述的覆蓋材料的製造方法，其中，所述磷銅合金粉末中含有的磷的重量比率為7°/。~9%。4.如權利要求2所述的覆蓋材料的製造方法，其中，所述銅粉末在銅粉末與磷銅合金粉末的混合粉末中所佔的重量比率為12%~40%。5.如權利要求3所述的覆蓋材料的製造方法，其中，所述銅粉末在銅粉末與磷銅合金粉末的混合粉末中所佔的重量比率為12%~40%。6.如權利要求1所述的覆蓋材料的製造方法，其中，將由所述混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上而成的釺料層的釺料中所含的磷的重量比率為4.2%~7.9%。7.如權利要求2所述的覆蓋材料的製造方法，其中，將由所述混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上而成的釺料層的釺料中所含的磷的重量比率為4.2%~7.9%。8.如權利要求3所述的覆蓋材料的製造方法，其中，將由所述混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上而成的釺料層的釺料中所含的磷的重量比率為4.2%~7.9%。9.如權利要求4所述的覆蓋材料的製造方法，其中，將由所述混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上而成的釺料層的釺料中所含的磷的重量比率為4.2%~7.9%。10.如權利要求5所述的覆蓋材料的製造方法，其中，將由所述混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上而成的釺料層的釺料中所含的磷的重量比率為4.2%~7.9%。11.如權利要求1~10中任意一項所述的覆蓋材料的製造方法，其中，將由所述混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上而成的釺料層的平均厚度為90pm以下。12.覆蓋材料的製造方法，該方法中，將至少2種金屬粉末混合以形成所需的釺料組成，將由該混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上形成釺料層，將由所述混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材上而成的釺料層的平均厚度為90|um以下。13.覆蓋材料的製造方法，該方法中，將至少2種金屬粉末混合以形成所需的釺料組成，將由該混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上形成釺料層，對形成有該釺料層的覆蓋材料進行加熱，將由所述壓粘的混合粉末構成的釺料進行液相燒結。14.覆蓋材料，其中，將由混合至少2種金屬粉末而成的混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上形成釺料層，該釺料層為金屬的燒結體，構成該釺料層的金屬的燒結體是至少將銅粉末與磷銅合金粉末混合而成的。15.如權利要求14所述的覆蓋材料，其中，所述銅粉末在至少將銅粉末和磷銅合金粉末混合而成的粉末中所佔的重量比率為12%~40%。16.如權利要求14所述的覆蓋材料，其中，構成所述釺料層的釺料的成分中至少含有銅和磷，該釺料中所含的磷的重量比率為4.2%~7.9%。17.如權利要求15所述的覆蓋材料，其中，構成所述釺料層的釺料的成分中至少含有銅和磷，該釺料中所含的磷的重量比率為4.2%~7.9%。18.如權利要求14~17中任意一項所述的覆蓋材料，其中，所述釺料層的平均厚度為90)am以下。19.覆蓋材料，其中，將由混合至少2種金屬粉末而成的混合粉末構成的釺料壓粘在金屬材料上形成釺料層，該釺料層的平均厚度為90|um以下。全文摘要本發明提供可以抑制釺料層的熔點升高、避免金屬材料的強度降低或熱變形的產生，且製造成本廉價，可以使釺料層的厚度變薄，防止釺焊時的釺料下垂，還可以改善加壓成型性的覆蓋材料的製造方法和覆蓋材料。使用在通過母材退卷機(3)由母材線圈(2)退卷的母材(1)的表面上壓粘金屬粉末的粉末壓粘機12，將至少2種金屬粉末混合以形成所需的釺料組成，將該混合粉末壓粘在母材(1)上形成釺料層(11)，使構成該釺料層(11)的釺料的組成為向銅中至少添加磷、使比銅的熔點低的釺料的組成，製造覆蓋材料(8)。文檔編號B23K35/40GK101528408SQ20078003962公開日2009年9月9日申請日期2007年8月22日優先權日2006年8月24日發明者望月智俊,海田博,香山武司申請人:株式會社Ihi