JP2004042091A - ニッケル基ろう材 - Google Patents
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Abstract
【課題】ろう層部に硬くて脆い化合物を形成しやすいボロン（Ｂ）と燐（Ｐ）を全く含有せず、また、少量のシリコン（Ｓｉ）を添加して液相線が１１００℃より低く、延性と耐熱性及び耐食性に富むニッケル基ろう材を提供すること。
【解決手段】融点降下元素として５重量％乃至７重量％のＳｉと１３重量％乃至２０重量％のＭｎを添加し、１６重量％乃至２１重量％のＣｒと残部がＮｉおよび不可避不純物から成るろう材で解決される。
【選択図】 図１
【解決手段】融点降下元素として５重量％乃至７重量％のＳｉと１３重量％乃至２０重量％のＭｎを添加し、１６重量％乃至２１重量％のＣｒと残部がＮｉおよび不可避不純物から成るろう材で解決される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の耐熱合金や耐食合金をろう付するためのニッケル基ろう材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、耐熱合金や耐食合金のろう付にはニッケルろう、銀ろうや銅ろう等が用いられている。これらのろう材のうち、銀ろうや銅ろうによるろう付部は接合強さや耐熱性や耐食性が劣っており、母材と同等の性能が要求される用途には不適切である。一方、ニッケルろうによるろう付部は耐熱性、耐食性や接合強さに優れている。汎用されているニッケルろうには、Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ系，Ｎｉ−Ｓｉ系やＮｉ−Ｐ系等がある。表１に、ＪＩＳの規定されている代表的なニッケルろうの組成，融点およびろう付温度を示す。
【０００３】
【表１】
【０００４】
上表からわかるように、ニッケルろうには融点降下元素として、ボロン（Ｂ）や燐（Ｐ）や多量のシリコン（Ｓｉ）（ＢＮｉ−５で約１０重量％）が添加されている。しかし、ＢやＰの融点降下元素は硼化物や燐化物などの硬くて脆い化合物をろう層部に形成すること。また、多量のＳｉを含有しているろう材は、やはり硬くて脆い硅化物をろう層部に形成することが知られている。このような化合物がろう層部に形成されると、接合部は脆くなりろう付継手の強さやじん性が著しく低下し、特に、ろう付間隙が大きくなるとこのような化合物が非常に形成されやすくなり、ろう付継手の機械的性質は大きく低下する問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ろう層部に硬くて脆い化合物を形成しやすいＢとＰを全く含有せず、少量のＳｉを添加して液相線が１１００℃より低いニッケル基ろう材を開発することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、融点降下元素として少量のシリコンとマンガンを添加したろう材、すなわち、５重量％乃至７重量％のシリコン（Ｓｉ）と１３重量％乃至２０重量％のマンガン（Ｍｎ）を添加し、１６重量％乃至２１重量％のクロム（Ｃｒ）と残部がニッケル（Ｎｉ）および不可避不純物から成るろう材を提供することによって解決される。
【０００７】
ここで、Ｍｎの添加は融点を降下させるとともに、ぬれ性を増してろう付性を向上させる効果もある。また、Ｃｒの添加は耐熱性と耐食性を向上させるためである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
表１に示したような従来のろう材は非常に脆いために粉末状でしか用いられなかった。しかし、本発明に係るニッケル基ろう材は延性があることから板あるいは線に加工が可能である。したがって、高耐熱性と高耐食性を有する本ろう材は板状あるいは線状で耐熱材料や耐食材料のろう付に使用される。
【０００９】
【実施例】
ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）丸棒を本発明のろう材を用いて突き合わせろう付した。板状のろう材を接合面に挿入して、１×１０−２Ｐａの真空中でろう付した。ろう付温度は１１３０℃で保持時間は１０分である。ろう付間隙は５０μｍである。継手を引張試験して接合部の引張強さを求めた。
【００１０】
表２に、発明したろう材１の固相線と液相線およびろう付継手の引張強さを示す。また、参考のために従来のニッケルろう材ＢＮｉ−５を用いたろう付継手の引張強さも一緒に示す。
【００１１】
【表２】
【００１２】
表２からわかるように、発明ろう材１の液相線は１０８０℃であり、このろう材によるろう付継手の引張強さは母材強さとほぼ同等であり、ＢＮｉ−５ろう材による継手の約２倍の引張強さである。
【００１３】
また、表１に示したような従来のニッケルろう材のろう層部にはそのほぼ中央にぜい化相が連続的に偏在するが、発明ろう材１によるろう層部にはぜい化相の存在は非常に少なくて散在していた。
【００１４】
さらに、発明ろう材１において、ろう付間隔を１００μｍと大きくしても、ぜい化相の偏在は認められなかった。図１に、この場合のろう層部の走査電子顕微鏡写真（イ）とシリコン（Ｓｉ）の分布像（ロ）を示す。ろう層部にはＳｉの偏析はなく硅化物の様なぜい化相の偏在は全く認められないことがわかる。
【００１５】
【発明の効果】
上記した説明のように、本発明による５重量％乃至７重量％のＳｉと１３重量％乃至２０重量％のＭｎと１６重量％乃至２１重量％のＣｒを含有し残部がＮｉおよび不可避不純物から成るニッケル基ろう材は、延性を有したろう材で板状や棒状に加工が可能であり、それを用いたろう付継手の引張強さも母材並みの強さになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明した６０％Ｎｉ−２０％Ｃｒ−１４％Ｍｎ−６％Ｓｉろう材でＳＵＳ３０４ステンレス鋼をろう付間隔１００μｍでろう付したろう層部の走査電子顕微鏡写真（イ）とＥＤＳによるＳｉの分布像（ロ）である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の耐熱合金や耐食合金をろう付するためのニッケル基ろう材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、耐熱合金や耐食合金のろう付にはニッケルろう、銀ろうや銅ろう等が用いられている。これらのろう材のうち、銀ろうや銅ろうによるろう付部は接合強さや耐熱性や耐食性が劣っており、母材と同等の性能が要求される用途には不適切である。一方、ニッケルろうによるろう付部は耐熱性、耐食性や接合強さに優れている。汎用されているニッケルろうには、Ｎｉ−Ｂ−Ｓｉ系，Ｎｉ−Ｓｉ系やＮｉ−Ｐ系等がある。表１に、ＪＩＳの規定されている代表的なニッケルろうの組成，融点およびろう付温度を示す。
【０００３】
【表１】
上表からわかるように、ニッケルろうには融点降下元素として、ボロン（Ｂ）や燐（Ｐ）や多量のシリコン（Ｓｉ）（ＢＮｉ−５で約１０重量％）が添加されている。しかし、ＢやＰの融点降下元素は硼化物や燐化物などの硬くて脆い化合物をろう層部に形成すること。また、多量のＳｉを含有しているろう材は、やはり硬くて脆い硅化物をろう層部に形成することが知られている。このような化合物がろう層部に形成されると、接合部は脆くなりろう付継手の強さやじん性が著しく低下し、特に、ろう付間隙が大きくなるとこのような化合物が非常に形成されやすくなり、ろう付継手の機械的性質は大きく低下する問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ろう層部に硬くて脆い化合物を形成しやすいＢとＰを全く含有せず、少量のＳｉを添加して液相線が１１００℃より低いニッケル基ろう材を開発することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、融点降下元素として少量のシリコンとマンガンを添加したろう材、すなわち、５重量％乃至７重量％のシリコン（Ｓｉ）と１３重量％乃至２０重量％のマンガン（Ｍｎ）を添加し、１６重量％乃至２１重量％のクロム（Ｃｒ）と残部がニッケル（Ｎｉ）および不可避不純物から成るろう材を提供することによって解決される。
【０００７】
ここで、Ｍｎの添加は融点を降下させるとともに、ぬれ性を増してろう付性を向上させる効果もある。また、Ｃｒの添加は耐熱性と耐食性を向上させるためである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
表１に示したような従来のろう材は非常に脆いために粉末状でしか用いられなかった。しかし、本発明に係るニッケル基ろう材は延性があることから板あるいは線に加工が可能である。したがって、高耐熱性と高耐食性を有する本ろう材は板状あるいは線状で耐熱材料や耐食材料のろう付に使用される。
【０００９】
【実施例】
ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）丸棒を本発明のろう材を用いて突き合わせろう付した。板状のろう材を接合面に挿入して、１×１０−２Ｐａの真空中でろう付した。ろう付温度は１１３０℃で保持時間は１０分である。ろう付間隙は５０μｍである。継手を引張試験して接合部の引張強さを求めた。
【００１０】
表２に、発明したろう材１の固相線と液相線およびろう付継手の引張強さを示す。また、参考のために従来のニッケルろう材ＢＮｉ−５を用いたろう付継手の引張強さも一緒に示す。
【００１１】
【表２】
表２からわかるように、発明ろう材１の液相線は１０８０℃であり、このろう材によるろう付継手の引張強さは母材強さとほぼ同等であり、ＢＮｉ−５ろう材による継手の約２倍の引張強さである。
【００１３】
また、表１に示したような従来のニッケルろう材のろう層部にはそのほぼ中央にぜい化相が連続的に偏在するが、発明ろう材１によるろう層部にはぜい化相の存在は非常に少なくて散在していた。
【００１４】
さらに、発明ろう材１において、ろう付間隔を１００μｍと大きくしても、ぜい化相の偏在は認められなかった。図１に、この場合のろう層部の走査電子顕微鏡写真（イ）とシリコン（Ｓｉ）の分布像（ロ）を示す。ろう層部にはＳｉの偏析はなく硅化物の様なぜい化相の偏在は全く認められないことがわかる。
【００１５】
【発明の効果】
上記した説明のように、本発明による５重量％乃至７重量％のＳｉと１３重量％乃至２０重量％のＭｎと１６重量％乃至２１重量％のＣｒを含有し残部がＮｉおよび不可避不純物から成るニッケル基ろう材は、延性を有したろう材で板状や棒状に加工が可能であり、それを用いたろう付継手の引張強さも母材並みの強さになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明した６０％Ｎｉ−２０％Ｃｒ−１４％Ｍｎ−６％Ｓｉろう材でＳＵＳ３０４ステンレス鋼をろう付間隔１００μｍでろう付したろう層部の走査電子顕微鏡写真（イ）とＥＤＳによるＳｉの分布像（ロ）である。
Claims (1)
- １６重量％乃至２１重量％のクロム（Ｃｒ）と、１３重量％乃至２０重量％のマンガン（Ｍｎ）および５重量％乃至７重量％のシリコン（Ｓｉ）を含み、残部をニッケル（Ｎｉ）及び不可避不純物から成ることを特徴とするニッケル基ろう材。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002203135A JP2004042091A (ja) | 2002-07-11 | 2002-07-11 | ニッケル基ろう材 |
| DE60300469T DE60300469T2 (de) | 2002-07-11 | 2003-07-10 | Hartlötzusatzmetalle auf Nickelbasis |
| EP03015539A EP1380381B1 (en) | 2002-07-11 | 2003-07-10 | Nickel based filler metal for brazing |
| US10/615,767 US20040009090A1 (en) | 2002-07-11 | 2003-07-10 | Nickel based filler metal for brazing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002203135A JP2004042091A (ja) | 2002-07-11 | 2002-07-11 | ニッケル基ろう材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004042091A true JP2004042091A (ja) | 2004-02-12 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002203135A Pending JP2004042091A (ja) | 2002-07-11 | 2002-07-11 | ニッケル基ろう材 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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Family Cites Families (5)
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| JPS58153752A (ja) * | 1982-03-08 | 1983-09-12 | Takeshi Masumoto | Ｎｉ−Ｃｒ系合金材料 |
| US4806305A (en) * | 1987-05-01 | 1989-02-21 | Haynes International, Inc. | Ductile nickel-silicon alloy |
| DE69904752T2 (de) * | 1998-10-19 | 2003-10-16 | 3M Innovative Properties Co | Korrosionsbeständige, nickelbasislegierungen enthaltende orthodontische geräte |
-
2002
- 2002-07-11 JP JP2002203135A patent/JP2004042091A/ja active Pending
-
2003
- 2003-07-10 DE DE60300469T patent/DE60300469T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2003-07-10 EP EP03015539A patent/EP1380381B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2003-07-10 US US10/615,767 patent/US20040009090A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60300469D1 (de) | 2005-05-12 |
| DE60300469T2 (de) | 2006-01-26 |
| EP1380381A1 (en) | 2004-01-14 |
| US20040009090A1 (en) | 2004-01-15 |
| EP1380381B1 (en) | 2005-04-06 |
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Legal Events
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