JPH1147980A - 溶射皮膜を用いた接合方法及び接合体と、その方法に用いる溶射材料 - Google Patents
溶射皮膜を用いた接合方法及び接合体と、その方法に用いる溶射材料Info
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- JPH1147980A JPH1147980A JP20347497A JP20347497A JPH1147980A JP H1147980 A JPH1147980 A JP H1147980A JP 20347497 A JP20347497 A JP 20347497A JP 20347497 A JP20347497 A JP 20347497A JP H1147980 A JPH1147980 A JP H1147980A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 BNi-5 やMBF-50のようにCr、Siを多量に含有
するNi基合金を用いて部材のろう付を行うに際し、この
部材がろう箔の使用が困難な大型あるいは複雑な形状を
したものであっても、高強度且つ簡単に効率良く接合強
度のばらつきの少ないろう付部を製造することのできる
溶射皮膜を用いた接合方法を提供する。 【解決手段】 部材表面にCr：18.0〜19.5質量％、Si：
7.0〜10.5質量％を含有するNi基合金の溶射皮膜を形成
し、この溶射皮膜を介して部材同士を接触させて前記溶
射皮膜を加熱溶融させて接合させる溶射皮膜を用いた接
合方法において、前記溶射皮膜中に 2〜 7質量％の Bを
添加する。
するNi基合金を用いて部材のろう付を行うに際し、この
部材がろう箔の使用が困難な大型あるいは複雑な形状を
したものであっても、高強度且つ簡単に効率良く接合強
度のばらつきの少ないろう付部を製造することのできる
溶射皮膜を用いた接合方法を提供する。 【解決手段】 部材表面にCr：18.0〜19.5質量％、Si：
7.0〜10.5質量％を含有するNi基合金の溶射皮膜を形成
し、この溶射皮膜を介して部材同士を接触させて前記溶
射皮膜を加熱溶融させて接合させる溶射皮膜を用いた接
合方法において、前記溶射皮膜中に 2〜 7質量％の Bを
添加する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶射材料を接合す
べき部材のいずれか一方、あるいは両方に溶射し、その
溶射皮膜を加熱溶融させることにより、部材同士を接合
させる溶射皮膜を用いた接合方法及び接合体と、その方
法に用いる溶射材料に関するもので、詳細には、ろう箔
の使用が困難な大型あるいは複雑な形状をした部材のろ
う付による接合方法、及びそのような接合により製造さ
れた接合体に関し、具体的には、ステンレス製熱交換
器、クローズドインペラ、タービンロータ、ハニカムパ
ネル、蒸発器、メタル担体などの製造に際して利用され
る。
べき部材のいずれか一方、あるいは両方に溶射し、その
溶射皮膜を加熱溶融させることにより、部材同士を接合
させる溶射皮膜を用いた接合方法及び接合体と、その方
法に用いる溶射材料に関するもので、詳細には、ろう箔
の使用が困難な大型あるいは複雑な形状をした部材のろ
う付による接合方法、及びそのような接合により製造さ
れた接合体に関し、具体的には、ステンレス製熱交換
器、クローズドインペラ、タービンロータ、ハニカムパ
ネル、蒸発器、メタル担体などの製造に際して利用され
る。
【０００２】
【従来の技術】金属部材を接合する方法の一つとして、
ろう付が挙げられる。部材をろう付法で製造するに際し
ては、ろう付部の基材間にろう材の層を形成し、その後
ろう付温度に加熱してろう付部を接合一体化する。ろう
材の層を形成する方法としては、ろう付部にろう箔を装
着する方法（特開平 4−143066号公報）、プラズマ溶射
や大気中でのガス溶射などの溶射により基材表面にろう
材皮膜を形成する方法（特開昭62−214865号公報、特開
平 7−108372号公報）、あるいは粉末ろう材を基材表面
に塗布する方法などが採用されている。
ろう付が挙げられる。部材をろう付法で製造するに際し
ては、ろう付部の基材間にろう材の層を形成し、その後
ろう付温度に加熱してろう付部を接合一体化する。ろう
材の層を形成する方法としては、ろう付部にろう箔を装
着する方法（特開平 4−143066号公報）、プラズマ溶射
や大気中でのガス溶射などの溶射により基材表面にろう
材皮膜を形成する方法（特開昭62−214865号公報、特開
平 7−108372号公報）、あるいは粉末ろう材を基材表面
に塗布する方法などが採用されている。
【０００３】一方、上記ステンレス製熱交換器などの製
造に際して用いられるろう材としては、通常Niを主成分
としCr：18.0〜19.5質量％、Si： 7.0〜10.5質量％を含
有するNi基合金からなるNiろう材が用いられており、例
えばJIS Z 3265に規定されるNiろう材（BNi-5)や、Crを
18.0〜19.0質量％、Siを 7.0〜 8.0質量％、 Bを 1.3〜
1.5質量％含有するNi基合金ろう材箔（METGLAS 社製：
商標MBF-50）がほぼ前記成分範囲のNiろう材に該当し、
これらNiろう材は特に高強度、耐熱性、耐食性が要求さ
れるようなろう付継手に用いられている。
造に際して用いられるろう材としては、通常Niを主成分
としCr：18.0〜19.5質量％、Si： 7.0〜10.5質量％を含
有するNi基合金からなるNiろう材が用いられており、例
えばJIS Z 3265に規定されるNiろう材（BNi-5)や、Crを
18.0〜19.0質量％、Siを 7.0〜 8.0質量％、 Bを 1.3〜
1.5質量％含有するNi基合金ろう材箔（METGLAS 社製：
商標MBF-50）がほぼ前記成分範囲のNiろう材に該当し、
これらNiろう材は特に高強度、耐熱性、耐食性が要求さ
れるようなろう付継手に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、異種あるい
は同種の材料をろう付法により接合する場合は、上記し
たように予めろう材の層を形成するのが一般的な方法で
あり、Niろう材の場合においても同様の方法が採られ
る。しかし、ろう箔を装着する方法では、ろう箔の幅が
狭いため、特に大型部品のろう付の場合には、装着作業
が大変である。更にろう箔がずれた部分は、ろう材が供
給されず接合不良となるため、ろう箔がずれないように
固定する目的で、補助的にスポット溶接を行う場合があ
り、これも作業性を低下させる原因の一つとなっている
（特開平 4−143066号公報参照）。
は同種の材料をろう付法により接合する場合は、上記し
たように予めろう材の層を形成するのが一般的な方法で
あり、Niろう材の場合においても同様の方法が採られ
る。しかし、ろう箔を装着する方法では、ろう箔の幅が
狭いため、特に大型部品のろう付の場合には、装着作業
が大変である。更にろう箔がずれた部分は、ろう材が供
給されず接合不良となるため、ろう箔がずれないように
固定する目的で、補助的にスポット溶接を行う場合があ
り、これも作業性を低下させる原因の一つとなっている
（特開平 4−143066号公報参照）。
【０００５】また、粉末ろう材を基材表面に塗布する方
法では、粉末ろう材中に有機バインダーを混合しペース
ト状にして塗布されるが、ろう付温度に加熱しても有機
バインダーが蒸発しきれず、ろう付部に気泡として残存
する。このため接合強度がばらつき、ろう付部品の信頼
性が著しく低下する問題がある。
法では、粉末ろう材中に有機バインダーを混合しペース
ト状にして塗布されるが、ろう付温度に加熱しても有機
バインダーが蒸発しきれず、ろう付部に気泡として残存
する。このため接合強度がばらつき、ろう付部品の信頼
性が著しく低下する問題がある。
【０００６】また、溶射により基材表面にろう材皮膜を
形成する方法では、ろう材箔の使用が困難な大型あるい
は複雑な形状をしたものであっても、高精度且つ簡単に
効率良く皮膜を形成することができ、上記２種類の方法
と比較して、有効な手段となり得る。しかしながら、上
記Cr及びSiを含有するNi基合金よりなるNiろう材を溶射
した皮膜を用いたろう付法では、Cr、Siが非常に酸化し
易い元素であるため、例えばプラズマ溶射のように、不
活性雰囲気あるいは減圧雰囲気下で溶射しても、Cr、Si
の酸化を抑制することができず、溶射皮膜内部にCr、Si
の酸化物が混入されてしまい、ろう付後の接合部の接合
強度が低下する問題がある。特に高強度、耐熱性、耐食
性が要求されるようなろう付継手を製造する場合、BNi-
5 に示されるように、JIS Z 3265に規定される他のNiろ
う材と比較して酸化し易いCr量、Si量を多くする必要が
ある。そのため溶射皮膜内部への酸化物の残留がより顕
著となり、接合部の接合強度が著しく低下する問題があ
った。
形成する方法では、ろう材箔の使用が困難な大型あるい
は複雑な形状をしたものであっても、高精度且つ簡単に
効率良く皮膜を形成することができ、上記２種類の方法
と比較して、有効な手段となり得る。しかしながら、上
記Cr及びSiを含有するNi基合金よりなるNiろう材を溶射
した皮膜を用いたろう付法では、Cr、Siが非常に酸化し
易い元素であるため、例えばプラズマ溶射のように、不
活性雰囲気あるいは減圧雰囲気下で溶射しても、Cr、Si
の酸化を抑制することができず、溶射皮膜内部にCr、Si
の酸化物が混入されてしまい、ろう付後の接合部の接合
強度が低下する問題がある。特に高強度、耐熱性、耐食
性が要求されるようなろう付継手を製造する場合、BNi-
5 に示されるように、JIS Z 3265に規定される他のNiろ
う材と比較して酸化し易いCr量、Si量を多くする必要が
ある。そのため溶射皮膜内部への酸化物の残留がより顕
著となり、接合部の接合強度が著しく低下する問題があ
った。
【０００７】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたもので、その目的は、BNi-5 やMBF-50ろう材の
ようにCr、Siを多量に含有するNi基合金を用いて部材の
ろう付を行うに際し、この部材がろう箔の使用が困難な
大型あるいは複雑な形状をしたものであっても、高強度
且つ簡単に効率良く接合強度のばらつきの少ないろう付
部を製造することのできる溶射皮膜を用いた接合方法及
び接合体と、その方法に用いる溶射材料を提供しようと
するものである。
なされたもので、その目的は、BNi-5 やMBF-50ろう材の
ようにCr、Siを多量に含有するNi基合金を用いて部材の
ろう付を行うに際し、この部材がろう箔の使用が困難な
大型あるいは複雑な形状をしたものであっても、高強度
且つ簡単に効率良く接合強度のばらつきの少ないろう付
部を製造することのできる溶射皮膜を用いた接合方法及
び接合体と、その方法に用いる溶射材料を提供しようと
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る溶射皮膜を用いた接合方法
は、部材表面にCr：18.0〜19.5質量％、Si： 7.0〜10.5
質量％を含有するNi基合金の溶射皮膜を形成し、この溶
射皮膜を介して部材同士を接触させて前記溶射皮膜を加
熱溶融させて接合させる溶射皮膜を用いた接合方法にお
いて、前記溶射皮膜中に 2〜 7質量％の Bを添加するも
のである。このように Bを添加することにより、後記す
る作用により、ろう箔の使用が困難な大型あるいは複雑
な形状をし、且つ耐熱性や耐食性が要求される部材であ
っても、溶射により高強度且つ簡単に効率良く接合強度
のばらつきの少ない接合が行える。またこの接合によ
り、本発明の請求項２に係る高強度な接合体が製造され
る。
に、本発明の請求項１に係る溶射皮膜を用いた接合方法
は、部材表面にCr：18.0〜19.5質量％、Si： 7.0〜10.5
質量％を含有するNi基合金の溶射皮膜を形成し、この溶
射皮膜を介して部材同士を接触させて前記溶射皮膜を加
熱溶融させて接合させる溶射皮膜を用いた接合方法にお
いて、前記溶射皮膜中に 2〜 7質量％の Bを添加するも
のである。このように Bを添加することにより、後記す
る作用により、ろう箔の使用が困難な大型あるいは複雑
な形状をし、且つ耐熱性や耐食性が要求される部材であ
っても、溶射により高強度且つ簡単に効率良く接合強度
のばらつきの少ない接合が行える。またこの接合によ
り、本発明の請求項２に係る高強度な接合体が製造され
る。
【０００９】また、本発明の実施に際しては、一方の部
材表面に前記溶射皮膜を形成し、これに他方の（溶射皮
膜を形成していない）部材を接合する方法と、両部材の
表面に夫々溶射皮膜を形成してこれら皮膜形成部材同士
を接合する方法が包含される。また、本発明に用いられ
る溶射用のNi基合金は、成形性の点から粉末で用いられ
る場合が多いが、成形が可能であれば、線材、棒材でも
適用できる。溶射方法も特に制限を受けるものではな
く、大気中でのガスフレーム溶射や、不活性雰囲気中あ
るいは減圧雰囲気中でのプラズマ溶射などが適用でき
る。更に、 Bの添加は、NiやCrなどとの合金粉末にして
溶射の際に別々に添加してもよいし、予め本発明の請求
項３に係る溶射材料のように、Cr：18.0〜19.5質量％、
Si： 7.0〜10.5質量％、 B： 2〜 7質量％を含有するNi
基合金としてもよい。
材表面に前記溶射皮膜を形成し、これに他方の（溶射皮
膜を形成していない）部材を接合する方法と、両部材の
表面に夫々溶射皮膜を形成してこれら皮膜形成部材同士
を接合する方法が包含される。また、本発明に用いられ
る溶射用のNi基合金は、成形性の点から粉末で用いられ
る場合が多いが、成形が可能であれば、線材、棒材でも
適用できる。溶射方法も特に制限を受けるものではな
く、大気中でのガスフレーム溶射や、不活性雰囲気中あ
るいは減圧雰囲気中でのプラズマ溶射などが適用でき
る。更に、 Bの添加は、NiやCrなどとの合金粉末にして
溶射の際に別々に添加してもよいし、予め本発明の請求
項３に係る溶射材料のように、Cr：18.0〜19.5質量％、
Si： 7.0〜10.5質量％、 B： 2〜 7質量％を含有するNi
基合金としてもよい。
【００１０】以下、本発明の構成を作用とともにより詳
細に説明する。BNi-5 やMBF-50のようにCr、SiをCr：1
8.0〜19.5質量％、Si： 7.0〜10.5質量％の範囲で多量
に含有するNi基合金からなるNiろう材で部材のろう付部
に溶射皮膜を形成すると、溶射皮膜の内部には、Cr又は
／及びSiの酸化物が生成されている。この溶射皮膜を加
熱溶融させてろう付処理を行っても、溶射の際に生成し
た酸化物は、溶融後凝固したろう層内部にそのまま残存
し、破壊の起点となってしまう。更に酸化物の周囲には
多くのボイドが見られ、接合している面積が小さくなっ
ている。これらの現象が原因となり、接合強度が著しく
低下することを本発明者等は突き止めた。
細に説明する。BNi-5 やMBF-50のようにCr、SiをCr：1
8.0〜19.5質量％、Si： 7.0〜10.5質量％の範囲で多量
に含有するNi基合金からなるNiろう材で部材のろう付部
に溶射皮膜を形成すると、溶射皮膜の内部には、Cr又は
／及びSiの酸化物が生成されている。この溶射皮膜を加
熱溶融させてろう付処理を行っても、溶射の際に生成し
た酸化物は、溶融後凝固したろう層内部にそのまま残存
し、破壊の起点となってしまう。更に酸化物の周囲には
多くのボイドが見られ、接合している面積が小さくなっ
ている。これらの現象が原因となり、接合強度が著しく
低下することを本発明者等は突き止めた。
【００１１】上記のような溶射皮膜に Bを添加する効果
は、次のごとくである。Cr又は／及びSiの酸化物を含有
し、且つ Bを添加した溶射皮膜を加熱溶融させると、 B
がCr又は／及びSiの酸化物と反応し、低融点の酸化物を
形成する。元々Cr：18.0〜19.5質量％、Si： 7.0〜10.5
質量％を含有するNi基合金の液相線温度は1130℃付近で
あり、上記組成からなるNi-Cr-Si合金にてろう付を行う
には、1130℃以上の温度に加熱することが望まれる。幸
いなことに、 BがCr又は／及びSiの酸化物と反応し生成
した酸化物の融点が低いため、1130℃以上に加熱してろ
う付すると、 BがCr又は／及びSiの酸化物と反応し生成
した酸化物が液体となり、ろう層内部から外部へ流れ出
ることを見いだした。そのため溶射皮膜溶融後、ろう層
内部に残存する酸化物量は極めて少なく、そのため接合
強度が安定し、且つ Bを添加しない場合と比較して高い
強度が得られることになる。
は、次のごとくである。Cr又は／及びSiの酸化物を含有
し、且つ Bを添加した溶射皮膜を加熱溶融させると、 B
がCr又は／及びSiの酸化物と反応し、低融点の酸化物を
形成する。元々Cr：18.0〜19.5質量％、Si： 7.0〜10.5
質量％を含有するNi基合金の液相線温度は1130℃付近で
あり、上記組成からなるNi-Cr-Si合金にてろう付を行う
には、1130℃以上の温度に加熱することが望まれる。幸
いなことに、 BがCr又は／及びSiの酸化物と反応し生成
した酸化物の融点が低いため、1130℃以上に加熱してろ
う付すると、 BがCr又は／及びSiの酸化物と反応し生成
した酸化物が液体となり、ろう層内部から外部へ流れ出
ることを見いだした。そのため溶射皮膜溶融後、ろう層
内部に残存する酸化物量は極めて少なく、そのため接合
強度が安定し、且つ Bを添加しない場合と比較して高い
強度が得られることになる。
【００１２】また、 Bの添加効果は、酸化物の排出効果
にとどまらない。溶融したNi-Cr-Si合金の濡れ性をよく
するため、接合界面での未接合部が少なくなる。このこ
ともB添加無しの場合より、接合強度が高く、且つ安定
となる要因の一因である。
にとどまらない。溶融したNi-Cr-Si合金の濡れ性をよく
するため、接合界面での未接合部が少なくなる。このこ
ともB添加無しの場合より、接合強度が高く、且つ安定
となる要因の一因である。
【００１３】次に、溶射皮膜に添加する B量を 2〜 7質
量％に限定した理由を説明する。添加量が 2質量％未満
では、溶射皮膜内部に生成したCr又は／及びSiの酸化物
と反応して低融点の酸化物を形成しろう層外部に排出す
るには量的に不足しているため接合強度が低下してしま
う。一方、添加する B量が多くなり添加量が 7質量％を
越えると、ろう層内部でNiと低融点の共晶化合物を形成
するようになる。この低融点共晶化合物量が多くなる
と、ろう層内部で液化割れが発生するようになる。その
ため溶射皮膜内部に存在していた酸化物の排出ができて
も、逆にろう層内部にミクロ割れが多くなり、接合強度
が低下してしまう。従って、溶射皮膜に添加する B量を
2〜 7質量％とする。
量％に限定した理由を説明する。添加量が 2質量％未満
では、溶射皮膜内部に生成したCr又は／及びSiの酸化物
と反応して低融点の酸化物を形成しろう層外部に排出す
るには量的に不足しているため接合強度が低下してしま
う。一方、添加する B量が多くなり添加量が 7質量％を
越えると、ろう層内部でNiと低融点の共晶化合物を形成
するようになる。この低融点共晶化合物量が多くなる
と、ろう層内部で液化割れが発生するようになる。その
ため溶射皮膜内部に存在していた酸化物の排出ができて
も、逆にろう層内部にミクロ割れが多くなり、接合強度
が低下してしまう。従って、溶射皮膜に添加する B量を
2〜 7質量％とする。
【００１４】前述したMBF-50のようにろう箔においては
1.3〜 1.5質量％の Bを含むものも存在するが、このろ
う箔中に Bを添加する理由は、Cr：18.0〜19.5質量％、
Si：7.0〜10.5質量％のように多量にCr、Siを含有するN
i基合金はその成分のままでは箔に加工することが難し
いため、急冷凝固により金属（Ni）をアモルファス化し
易くして箔加工を容易ならしめるためである。従って、
その量が 2質量％未満であるので、仮にこのろう箔に用
いられた材料をそのまま溶射に用いても上述した酸化の
問題により接合強度は十分でない。
1.3〜 1.5質量％の Bを含むものも存在するが、このろ
う箔中に Bを添加する理由は、Cr：18.0〜19.5質量％、
Si：7.0〜10.5質量％のように多量にCr、Siを含有するN
i基合金はその成分のままでは箔に加工することが難し
いため、急冷凝固により金属（Ni）をアモルファス化し
易くして箔加工を容易ならしめるためである。従って、
その量が 2質量％未満であるので、仮にこのろう箔に用
いられた材料をそのまま溶射に用いても上述した酸化の
問題により接合強度は十分でない。
【００１５】本発明に用いられる溶射方法は特に制限を
受けるものではない。汎用の大気中でのガスフレーム溶
射や、不活性雰囲気中あるいは減圧中でのプラズマ溶射
などが適用できる。ガスフレーム溶射は、プラズマ溶射
に比べて熱源の温度が低く、且つ溶射粒子の飛行速度も
遅い。そのため衝突エネルギーが小さいだけでなく、皮
膜が基材表面に形成された後の冷却中に、皮膜と基材の
熱膨張係数の差により発生する残留応力を小さくするこ
とが可能であり、溶射基材の変形を抑制したい場合、特
にステンレス熱交換器のプレート用クラッド材のよう
に、基材が薄い場合には、その使用が効果的である。こ
こで述べたガスフレーム溶射は、酸素と可燃ガスとの燃
焼炎を熱源とする溶射方法である。用いる可燃ガスを非
限定的に例示すると、アセチレン、ブタン、プロパン、
水素、石炭ガス等が挙げられる。
受けるものではない。汎用の大気中でのガスフレーム溶
射や、不活性雰囲気中あるいは減圧中でのプラズマ溶射
などが適用できる。ガスフレーム溶射は、プラズマ溶射
に比べて熱源の温度が低く、且つ溶射粒子の飛行速度も
遅い。そのため衝突エネルギーが小さいだけでなく、皮
膜が基材表面に形成された後の冷却中に、皮膜と基材の
熱膨張係数の差により発生する残留応力を小さくするこ
とが可能であり、溶射基材の変形を抑制したい場合、特
にステンレス熱交換器のプレート用クラッド材のよう
に、基材が薄い場合には、その使用が効果的である。こ
こで述べたガスフレーム溶射は、酸素と可燃ガスとの燃
焼炎を熱源とする溶射方法である。用いる可燃ガスを非
限定的に例示すると、アセチレン、ブタン、プロパン、
水素、石炭ガス等が挙げられる。
【００１６】本発明は、特にろう箔の使用が困難な大型
あるいは複雑な形状をした部材、具体的にはステンレス
製熱交換器、クローズドインペラ、タービンロータ、ハ
ニカムパネル、蒸発器、メタル担体などの製造に際して
好適に利用されるろう付方法である。この場合、ろう付
の対象となる部材の材質は特に限定されるものではな
く、Ni基溶射皮膜を用いて接合可能なものであればすべ
て使用可能である。例えば、SUS304、SUS316等のJIS 規
格品を始めとするオーステナイト系、フェライト系、オ
ーステナイト・フェライト系、マルテンサイト系、析出
硬化系の各ステンレス鋼、13Cr-4Ni等のCr-Ni 鋼、イン
コロイ(Incoloy)901等のFe基耐熱合金、インコネル(Inc
onel)718等のNi基耐熱合金、HS21等のCo基耐熱合金等
が、適用可能な材料として非限定的に例示される。
あるいは複雑な形状をした部材、具体的にはステンレス
製熱交換器、クローズドインペラ、タービンロータ、ハ
ニカムパネル、蒸発器、メタル担体などの製造に際して
好適に利用されるろう付方法である。この場合、ろう付
の対象となる部材の材質は特に限定されるものではな
く、Ni基溶射皮膜を用いて接合可能なものであればすべ
て使用可能である。例えば、SUS304、SUS316等のJIS 規
格品を始めとするオーステナイト系、フェライト系、オ
ーステナイト・フェライト系、マルテンサイト系、析出
硬化系の各ステンレス鋼、13Cr-4Ni等のCr-Ni 鋼、イン
コロイ(Incoloy)901等のFe基耐熱合金、インコネル(Inc
onel)718等のNi基耐熱合金、HS21等のCo基耐熱合金等
が、適用可能な材料として非限定的に例示される。
【００１７】なお、本発明に用いられるNiろう材におい
ては、Niろう材に含有する成分としてCr、Si、B 以外
に、C 、Fe、Co、Mo、Cu、W 、P 等の成分を、上述した
作用効果を損なわない程度に含まれてあってもよい。
ては、Niろう材に含有する成分としてCr、Si、B 以外
に、C 、Fe、Co、Mo、Cu、W 、P 等の成分を、上述した
作用効果を損なわない程度に含まれてあってもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の溶射皮膜を用いた
接合方法を適用したプレートフィン型熱交換器の組立概
念を示す説明図である。波形に加工されたフィン１とセ
パレートプレート２を組み立て、ろう付して熱交換器
（接合体）を製造する。
参照して説明する。図１は、本発明の溶射皮膜を用いた
接合方法を適用したプレートフィン型熱交換器の組立概
念を示す説明図である。波形に加工されたフィン１とセ
パレートプレート２を組み立て、ろう付して熱交換器
（接合体）を製造する。
【００１９】上記製造の際の本発明に係る溶射皮膜を用
いた接合手順は、まず図２に示すように、セパレートプ
レート２の両面にNi基合金粉末ろう材を溶射し溶射皮膜
３を形成する。又は図３に示すようにフィン素材４の両
面に溶射皮膜３を形成した後、これを加工（波形加工）
してフィン１を仕上げる。このようにして溶射皮膜３を
形成したフィン１と溶射皮膜３を形成していないセパレ
ートプレート２とを、あるいは溶射皮膜３を形成したセ
パレートプレート２と溶射皮膜３を形成していないフィ
ン１とを、あるいは溶射皮膜３を形成したフィン１とセ
パレートプレート２とを組合せ、次いで加熱接合する。
いた接合手順は、まず図２に示すように、セパレートプ
レート２の両面にNi基合金粉末ろう材を溶射し溶射皮膜
３を形成する。又は図３に示すようにフィン素材４の両
面に溶射皮膜３を形成した後、これを加工（波形加工）
してフィン１を仕上げる。このようにして溶射皮膜３を
形成したフィン１と溶射皮膜３を形成していないセパレ
ートプレート２とを、あるいは溶射皮膜３を形成したセ
パレートプレート２と溶射皮膜３を形成していないフィ
ン１とを、あるいは溶射皮膜３を形成したフィン１とセ
パレートプレート２とを組合せ、次いで加熱接合する。
【００２０】
【実施例】次に本発明の実施例について比較例と比較し
て説明する。上記要領で熱交換器を製造するに際し、表
１に示す成分組成のNiろう材と溶射手段とを組み合わせ
て溶射した。この溶射は、表１の「溶射皮膜の有無」の
欄に示すようにフィン１とセパレートプレート（表１で
はプレートとのみ記載溶射皮膜）２の少なくともいずれ
か一方には行うようにしたもので、両方に行ったものも
ある。なお、フィン１とセパレートプレート２の材質に
ついては「溶射皮膜の有無」の欄に併せて示す。また、
表１に示す成分組成のNiろう材は、Cr、Si、B を含有す
るNiを主成分とする粉末とした。
て説明する。上記要領で熱交換器を製造するに際し、表
１に示す成分組成のNiろう材と溶射手段とを組み合わせ
て溶射した。この溶射は、表１の「溶射皮膜の有無」の
欄に示すようにフィン１とセパレートプレート（表１で
はプレートとのみ記載溶射皮膜）２の少なくともいずれ
か一方には行うようにしたもので、両方に行ったものも
ある。なお、フィン１とセパレートプレート２の材質に
ついては「溶射皮膜の有無」の欄に併せて示す。また、
表１に示す成分組成のNiろう材は、Cr、Si、B を含有す
るNiを主成分とする粉末とした。
【００２１】上記のように溶射したフィン１とセパレー
トプレート２を組み立て、10-2Torrの真空下で、1175
℃、60分間の条件でろう付した。接合後、超音波探傷試
験によりセパレートプレート２とフィン１の接合率を評
価したところ、接合率は全て95％以上であり、接合自体
に問題はなかった。
トプレート２を組み立て、10-2Torrの真空下で、1175
℃、60分間の条件でろう付した。接合後、超音波探傷試
験によりセパレートプレート２とフィン１の接合率を評
価したところ、接合率は全て95％以上であり、接合自体
に問題はなかった。
【００２２】次に接合した試験体から図４に示すような
試験片を切り出し、引張試験を行った。引張試験時の破
断位置を表１に併せて示す。なお、図４において、符号
５は引張試験用治具、６はフィン１とセパレートプレー
ト２の接合層、Ｐは引張方向を示す。
試験片を切り出し、引張試験を行った。引張試験時の破
断位置を表１に併せて示す。なお、図４において、符号
５は引張試験用治具、６はフィン１とセパレートプレー
ト２の接合層、Ｐは引張方向を示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１から明らかなように、比較例であるN
o.1〜No.7は Bの添加量が 2質量％未満と少ないため、
接合層の組織検査でCrとSiの酸化物が多く認められ、引
張試験での破断は全てフィン１とセパレートプレート２
の接合界面で生じた。また、比較例であるNo.12 〜No.1
5 は Bの添加量が 7質量％を越え多いため、接合層の組
織検査でNiとB の低融点共晶化合物が認められ、引張試
験での破断は、上記No.1〜No.7同様に全てフィン１とセ
パレートプレート２の接合界面で生じた。これに対し
て、本発明例であるNo.8〜No.11 は、接合層の組織検査
でCrとSiの酸化物や、NiとB の低融点共晶化合物は認め
られず、引張試験での破断は接合層では無く全てフィン
の中間で生じた。このように本発明例では、接合層の強
度が十分に高いことが分かる。
o.1〜No.7は Bの添加量が 2質量％未満と少ないため、
接合層の組織検査でCrとSiの酸化物が多く認められ、引
張試験での破断は全てフィン１とセパレートプレート２
の接合界面で生じた。また、比較例であるNo.12 〜No.1
5 は Bの添加量が 7質量％を越え多いため、接合層の組
織検査でNiとB の低融点共晶化合物が認められ、引張試
験での破断は、上記No.1〜No.7同様に全てフィン１とセ
パレートプレート２の接合界面で生じた。これに対し
て、本発明例であるNo.8〜No.11 は、接合層の組織検査
でCrとSiの酸化物や、NiとB の低融点共晶化合物は認め
られず、引張試験での破断は接合層では無く全てフィン
の中間で生じた。このように本発明例では、接合層の強
度が十分に高いことが分かる。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明に係る溶射皮膜を用いた接合方法によれば、Cr、
Siを多量に含有するNi基合金を用いて、接合部に高強
度、耐熱性、耐食性が要求され、且つろう箔の使用が困
難な大型あるいは複雑な形状をした部材に対して、高強
度且つ簡単に効率良く接合強度のばらつきの少ないろう
付が行える。
本発明に係る溶射皮膜を用いた接合方法によれば、Cr、
Siを多量に含有するNi基合金を用いて、接合部に高強
度、耐熱性、耐食性が要求され、且つろう箔の使用が困
難な大型あるいは複雑な形状をした部材に対して、高強
度且つ簡単に効率良く接合強度のばらつきの少ないろう
付が行える。
【００２６】また、本発明に係る接合体は、接合部が高
強度、耐熱性、耐食性に優れたものになっており、ステ
ンレス製熱交換器、クローズドインペラ、タービンロー
タ、ハニカムパネル、蒸発器、メタル担体などの各用途
における寿命向上が期待できる。
強度、耐熱性、耐食性に優れたものになっており、ステ
ンレス製熱交換器、クローズドインペラ、タービンロー
タ、ハニカムパネル、蒸発器、メタル担体などの各用途
における寿命向上が期待できる。
【００２７】また、本発明に係る溶射材料であれば、C
r、Siを多量に含有するNi基合金からなるNiろう材を用
いて高強度、耐熱性、耐食性に優れる接合部が確実に得
られるとともに、ろう箔の使用が困難な大型あるいは複
雑な形状をした部材に対して、高強度且つ簡単に効率良
く接合強度のばらつきの少ないろう付が行える。
r、Siを多量に含有するNi基合金からなるNiろう材を用
いて高強度、耐熱性、耐食性に優れる接合部が確実に得
られるとともに、ろう箔の使用が困難な大型あるいは複
雑な形状をした部材に対して、高強度且つ簡単に効率良
く接合強度のばらつきの少ないろう付が行える。
【図１】本発明に係る溶射皮膜を用いた接合方法を適用
したプレートフィン型熱交換器の説明図である。
したプレートフィン型熱交換器の説明図である。
【図２】両面にNi基合金粉末を溶射し溶射皮膜を形成し
たセパレートプレートの状態を示す図である。
たセパレートプレートの状態を示す図である。
【図３】両面にNi基合金粉末を溶射し溶射皮膜を形成し
たフィンの状態を示す図である。
たフィンの状態を示す図である。
【図４】ろう付した接合体の引張試験の状態の説明図で
あって、ａは正面図、ｂはａのＸ−Ｘ断面図である。
あって、ａは正面図、ｂはａのＸ−Ｘ断面図である。
１：フィン ２：セパレートプレート
３：溶射皮膜 ４：フィン素材 ５：引張試験用治具
６：ろう層
３：溶射皮膜 ４：フィン素材 ５：引張試験用治具
６：ろう層
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 4/06 Ｃ２３Ｃ 4/06 4/18 4/18
Claims (4)
- 【請求項１】 部材表面にCr：18.0〜19.5質量％、Si：
7.0〜10.5質量％を含有するNi基合金の溶射皮膜を形成
し、この溶射皮膜を介して部材同士を接触させて前記溶
射皮膜を加熱溶融させて接合させる溶射皮膜を用いた接
合方法において、前記溶射皮膜中に 2〜 7質量％の Bを
添加することを特徴とする溶射皮膜を用いた接合方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の溶射皮膜を用いた接合
方法により接合されたことを特徴とする接合体。 - 【請求項３】 接合体がステンレス製熱交換器である請
求項２に記載の接合体。 - 【請求項４】 請求項１に記載の溶射皮膜を用いた接合
方法の溶射皮膜を形成するのに用いられる溶射材料であ
って、Cr：18.0〜19.5質量％、Si： 7.0〜10.5質量％、
B： 2〜 7質量％を含有するNi基合金である溶射材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20347497A JPH1147980A (ja) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | 溶射皮膜を用いた接合方法及び接合体と、その方法に用いる溶射材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20347497A JPH1147980A (ja) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | 溶射皮膜を用いた接合方法及び接合体と、その方法に用いる溶射材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1147980A true JPH1147980A (ja) | 1999-02-23 |
Family
ID=16474749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20347497A Pending JPH1147980A (ja) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | 溶射皮膜を用いた接合方法及び接合体と、その方法に用いる溶射材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1147980A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1108796A1 (en) * | 1999-12-17 | 2001-06-20 | Edison Termoelettrica S.p.A. | Article based on a metal alloy of nickel, chromium and metalloid elements including microcrystalline precipitates, metal alloy and preparation method |
| US6257483B1 (en) * | 1997-10-09 | 2001-07-10 | Calsonic Corporation | Nickel-based brazing material, method of brazing with the brazing material, process for producing EGR cooler with the brazing material, and EGR cooler |
| JP2003531731A (ja) * | 2000-04-28 | 2003-10-28 | エリオット ターボマシナリー カンパニー インコーポレイテッド | ろう付け方法およびそれから製造された製品 |
| JP2005098617A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Japan Atom Energy Res Inst | 二層ろう接による積層構造強化法 |
| JP2005272998A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Hokkaido | 剥離しない自溶合金溶射部品 |
| JP2008153505A (ja) * | 2006-12-19 | 2008-07-03 | Nhk Spring Co Ltd | 熱処理装置用冷却装置及びその製造方法 |
| US7648058B2 (en) | 2005-11-22 | 2010-01-19 | Celltech Metals, Inc. | Formed metal core sandwich structure and method and system for making same |
| US7753254B2 (en) | 2005-11-22 | 2010-07-13 | Celltech Metals, Inc. | Formed core sandwich structure and method and system for making same |
| CN104087789A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-10-08 | 苏州大学 | 用于钛合金表面的自润滑耐磨复合涂层及其制备方法 |
| WO2014202408A1 (de) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Löten von stählen und bauteil |
| US10815560B2 (en) | 2017-04-13 | 2020-10-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Spraying powder and method for depositing sprayed coating using the same |
-
1997
- 1997-07-29 JP JP20347497A patent/JPH1147980A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6257483B1 (en) * | 1997-10-09 | 2001-07-10 | Calsonic Corporation | Nickel-based brazing material, method of brazing with the brazing material, process for producing EGR cooler with the brazing material, and EGR cooler |
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| JP4565434B2 (ja) * | 2004-03-23 | 2010-10-20 | 地方独立行政法人北海道立総合研究機構 | 剥離しない自溶合金溶射部品 |
| US7648058B2 (en) | 2005-11-22 | 2010-01-19 | Celltech Metals, Inc. | Formed metal core sandwich structure and method and system for making same |
| US7753254B2 (en) | 2005-11-22 | 2010-07-13 | Celltech Metals, Inc. | Formed core sandwich structure and method and system for making same |
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| WO2014202408A1 (de) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Löten von stählen und bauteil |
| EP2815840A1 (de) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Löten von Stählen und Bauteil |
| CN104087789A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-10-08 | 苏州大学 | 用于钛合金表面的自润滑耐磨复合涂层及其制备方法 |
| US10815560B2 (en) | 2017-04-13 | 2020-10-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Spraying powder and method for depositing sprayed coating using the same |
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