JP2015514016A - ろう付け合金積層体 - Google Patents

Abstract

本発明は、基板の表面の少なくとも一部上に、少なくとも一つのケイ素源、及び少なくとも一つのホウ素源を塗布する段階であって、少なくとも一つのホウ素源、及び少なくとも一つのケイ素源は、不可避量の汚染酸素を除いて酸素を含まず、基板は、１１００℃超の固相線温度を有する母材を含む段階と；塗布されたホウ素源、及び塗布されたケイ素源を有する基板を、基板の母材の固相線温度よりも低い温度へと加熱する段階と；塗布されたホウ素源、及び塗布されたケイ素源を有する基板を冷却し、ろう付け合金積層体を得る段階と、を含む、ろう付け合金積層体を提供するための方法に関する。本発明はさらに、ろう付け合金積層体、ろう付け製品を提供するための方法、被覆製品を提供するための方法、及びろう付け合金積層体の使用に関する。

Description

本発明は、新規のろう付けの概念、ろう付け合金積層体を提供するための方法、本方法によって得られるろう付け合金積層体、ろう付け合金積層体に関する。本発明はさらに、ろう付け製品を提供するための方法、本方法によって得られたろう付け製品、被覆製品を提供するための方法、及びろう付け合金積層体の使用に関する。

今日、高い融点を有する合金と共に接合するための、異なる接合方法がある。高い温度によって、９００℃より高い融点が意図される。用いられる一つの一般的な方法は、溶接である。溶接は、追加の材料を備える、又は備えないベース材料が融解される方法、つまり、融解、及び再凝固を介した鋳造製品の生成に言及する。他の一つの接合方法は、ろう付けである。ろう付けプロセスの間、ろう付けフィラーがベース材料に加えられ、ろう付けフィラーは４５０℃超の温度でのプロセスの間に融解される。つまり、接合されるベース材料の液相線温度未満の温度で液体界面を形成する。ろう付けの際、液体界面は優れた湿潤性、及び流れを有するべきである。はんだ付けは、二つ以上の金属品が接合内への金属フィラー、つまり、はんだの融解、及び流れによって共に接合されるプロセスであり、はんだは加工対象物よりも低い融点を有する。ろう付けでは、金属フィラーがはんだよりも高い温度で融解するが、加工対象物の金属は融解しない。はんだ付けとろう付けとの間の区別は、フィラー合金の融点に基づく。４５０℃の温度は通常、はんだ付けとろう付けとの間の実際の線引き点として用いられる。

ろう付けの際、ろう付けフィラーが、接合されるベース材料の間のギャップ、又は隙間と接触して塗布される。加熱プロセスの間、ろう付けフィラーが融解して、接合されるギャップを埋める。ろう付けプロセスでは、３つの大きな段階があり、第一の段階は物理的段階と呼ばれる。物理的段階は、ろう付けフィラーが塗れること、及び流れることを含む。第二の段階は普通は、所与の接合温度で生じる。この段階の間、固体−液体相互作用があり、実質的な物質移動を伴う。液体の金属フィラーにすぐ隣接するベース材料の体積は、この段階において、溶けるか、金属フィラーと反応するかの何れかである。同時に、液相から少量の成分が固体のベース材料内へと侵入する。接合部領域における構成要素のこの再分配は、金属フィラー組成の変化、及び時々、金属フィラーの凝固の開始に変化をもたらす。第２の段階と重複する最後の段階は、最終的な接合部の微細構造の形成によって特徴づけられ、接合部の凝固、及び冷却の間に進行する。

溶接、及びろう付けに密接に関連する方法は、過渡的液相接合（ＴＬＰ）とも呼ばれる拡散ろう付け（ＤＦＢ）、又は活性拡散接合（ＡＤＢ）である。時々、拡散接合が言及されるが、拡散接合は、拡散ろう付け、又は拡散溶接に言及し、ここで拡散接合は非標準的な用語として考えられる。

拡散ろう付け（ＤＦＢ）、過渡的液相接合（ＴＬＰ）、又は活性拡散接合（ＡＤＢ）は、予め配された金属フィラーが融解、若しくは毛管引力によって流れることになる、又は、液相が互いに接触した二つの表面の間でインサイチューで形成することになる、いずれかの適切なろう付け温度へ金属を加熱することによって金属を融合、又は接合するプロセスである。いずれの場合においても、接合部の物理的、及び機械的特性がベース金属のものとほぼ同一になるまで、金属フィラーがベース材料内に拡散する。ＤＦＢ，ＴＬＰ、又はＡＤＢの二つの極めて重要な態様は：
−液体は、接合部領域において、形成されなくてはならない、且つ活性にならなければならない、且つ
−ベース材料内への金属フィラー元素の広範囲の拡散が生じなくてはならない。

ＤＦＢ、ＴＬＰ、又はＡＤＢが用いられる際に得られるものに近い、又は同一の、しかしろう付けの優位点を有する、例えばより大きなギャップ等をろう付けする可能性を有する接合部を得る方法は、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３によって開示されるろう付け技術、及びろう付けフィラーを用いることによる。ベース材料に近い組成を有する、しかし、加えられた融点降下剤、例えば、ケイ素、及び／又はホウ素、及び／又はリンを備えるろう付けフィラー、つまりろう付け合金を用いることによって。これを行うことによって、ろう付けフィラーがベース材料と同様の組成を有したので、ろう付けの後でろう付け接合部はベース材料と近い組成を有することになるであろう。ろう付けフィラーはベース材料の分解によってベース材料とブレンドし、融点降下剤はベース材料内に拡散する。

特定の接合方法を選択することに関して、コスト、生産性、安全性、速度、及び接合された製品の特性等、多数の理由がある。密接に関連したＥ−モジュールは、材料がロードされるときに、より高いＥ−モジュールを備える材料における高い応力のリスクを低減するであろう。熱膨張係数が同様のとき、結果は、熱的に誘起された応力を低減するであろう。電気化学ポテンシャルが同様のとき、結果は腐食のリスクを低減するであろう。

フィラー、つまり合金の使用は、ベース金属を接合するとき、複雑なプロセスである。フィラーは、加熱前に、ベース金属へ塗布され得る形態でなくてはならない。通常、フィラーは、微粒子化によって適切に製造された粒子であるが、フィラーは、“溶融紡糸”、つまり急速凝固（ＲＳ）によって製造されたホイルの形状であってもよい。ＲＳに関して、制限された数の組成物のみがＲＳによって製造可能である。粒子、つまり粉末として作製され得る組成物の数は、より多く、粉末の通常の製造は微粒子化によるものである。フィラーが粉末の形状であるとき、それらはしばしばバインダーと組み合わされてペーストを形成し、任意の適切な方法でベース金属に塗布され得る。ホイルを製造すること、又は合金粉末を製造することは、複雑なプロセスであり、従ってコストがかかる。粉末が用いられるとき、粉末は上述されたようにペーストの形状で適切に塗布され、これは、プロセスに追加の段階を加えることになる。なぜなら、ペーストは、ペーストの特性に有益であるバインダー、及び他の構成要素とブレンドされる必要があるからである。両方のプロセスに関して、融解及び接合の前に、フィラーの、適切な形態、特性、形状、及び組成を得るために、多量の作業が実施される。

国際公開第２００２／３８３２７号 国際公開第２００８／０６０２２５号 国際公開第２００８／０６０２２６号

本発明の目的は、母材の基板を接合する際に、プロセス段階を減少させることである。他の一つの目的は、母材の接合を簡略化し、コストを低減することである。

可能ならば、ろう付けフィラーを選択するとき、母材が製品の目的に関して選択されるので、母材に近い組成物が有益である。それが可能であっただろう場合、コストは制限されず、各母材に関して一つのろう付けフィラーを発展することが最も良いであろう。従って、本発明による他の一つの目的は、必要とされるろう付けフィラーの数を減少させることである。

従って、本発明は、新規の、且つ独創性のあるろう付けの概念によって、技術的な問題、及び目的へ解決法を提供する。第一の態様は、以下の段階を含むろう付け合金積層体を提供するための方法に関する：
段階（ｉ） 基板の表面の少なくとも一部の上に、一以上のケイ素源、及び一以上のホウ素源を塗布する段階であって、少なくとも一つのホウ素源、及び少なくとも一つのケイ素源は、不可避量の汚染酸素を除いて酸素を含まず、基板は、１１００℃超の固相線温度を有する母材を含む、段階と、
段階（ｉｉ） 塗布されたホウ素源、及び塗布されたケイ素源を有する基板を、基板の母材の固相線温度よりも低い温度まで加熱する段階と；
段階（ｉｉｉ） 塗布されたホウ素源、及び塗布されたケイ素源を有する基板を冷却し、ろう付け合金積層体を得る段階と。

基板は得ることが可能な製品の部品であり、部品は例えば、セパレーター若しくはデカンター等の厚い部品、又は、プレート若しくはコイル等の薄い部品であり得るが、それらに限定されないこともある。つまり、基板は、接合されるべき、又は被覆されるべき任意の部品であり得る。基板は加工対象物でもあり得る。基板は、母材、つまりろう付けされる材料であり得る。

母材は、金属、又は合金である。合金は、二つ以上の元素の親しい関連、又は化合物として定義され、合金は、一般的に金属のように説明される、それらの全ての、又はほとんどの特徴の顕著な程度を有する。合金は化合物であり、単なる混合物ではない。金属は、金属特性を有する元素に言及する。

第一の態様による母材の例は、表１におけるリストにおいて見出される母材であり得、母材はリストに限定されるものではない。可能性のある母材のただの例である。

用いられる母材に応じて、異なる固相線温度、つまり、材料が凝固する温度点を有する異なる好ましい母材がある。一実施例によると、母材の固相線温度は、１１００℃超であり得る。他の一つの実施例によると、母材の固相線温度は、１２２０℃超であり得る。他の一つの実施例によると、母材の固相線温度は、１２５０℃超であり得る。さらなる実施例によると、母材の固相線温度は、１３００℃超であり得る。

化合物は、二つ以上の元素の組み合わせである。ガラス、鋼、鉄酸化物は、全ての原子が均一な、又は非常に均一に近い固体を作製するために隣接する全ての原子によって引きつけられる物質であり、このような集団は、単なる機械的混合物、変化する化合物、又はケイ酸等の不定の組成物ではない。ポリマーは化学的に結合されるが、組成が変化する化合物である。

いかなる特定の理論に縛られることはないが、発明人は、ホウ素の存在が湿潤性、及び融点の低下を提供し、ケイ素が融点の低下を提供すると考える。

ホウ素源は、元素のホウ素（Ｂ）、合金、又はホウ素を含む化合物に言及する。

ケイ素源は、元素のケイ素（Ｓｉ）、合金、又はケイ素を含む化合物に言及する。

さらなる実施例によると、本方法は、少なくとも一つのホウ素源、及び少なくとも一つのケイ素源のブレンドを含み、ブレンドは機械的ブレンドである。

粉末の機械的ブレンドは、二つ以上の構成要素の機械的混合に言及する。粉末の機械的ブレンドは、異なる源からの粒子であり、各粒子はホウ素源、又はケイ素源の何れかである。

汚染酸素は、例えばケイ素源、又はホウ素源のテクニカルグレード等に含まれる、不可避量の酸素に言及し、量は、ホウ素源において５ｗｔ％の酸素に、ケイ素源において５ｗｔ％に達し得る。汚染酸素は１０ｗｔ％に達し得る。

ブレンドにおけるケイ素、及びホウ素の量は、ケイ素、及びホウ素の純度に依存するだけでなく、ブレンドに含まれるケイ素源、又はホウ素源のタイプにも依存する。例えば、ケイ素源がＦｅ−Ｓｉである場合、Ｆｅは重く、ケイ素、及びホウ素の量はより低くなるであろう。表２にいくつかの例がある。

一実施例によると、本方法は、一以上のケイ素源、及び一以上のホウ素源のブレンドを金属基板上に塗布する段階を含み得、ホウ素、及びケイ素のブレンドにおける重量比は、約３：１００のｗｔ：ｗｔから約１００：３のｗｔ：ｗｔの範囲内であり、ケイ素、及びホウ素は、少なくとも２５ｗｔ％でブレンドに存在する。

本発明のブレンドは、基板間で接合部を得る可能性を提供する点で有利である。得られた接合部は、接合部が追加の量のブレンドの元素を含む以外、基板の材料と同様の材料である。新規のろう付けの概念によって基板における材料の接合部の形成を可能にすることによって、腐食のリスクが避けられ得る、又は少なくともより低くなり得る。なぜなら、工業用のろう付け材料が用いられるときと比較して、接合部における材料と基板との間での違いがより小さいくなるからである。

約３：１００から約１００：３の範囲内のホウ素対ケイ素の重量比の一つの優位点は、得られるろう付け合金が、湿潤性、及びそのため、優れた流れを有することになることである。優れた流れは、接合部をろう付けするときに有利である。なぜなら、得られたろう付け合金は、ろう付け合金が得られる領域から流れ、接合部の領域へ流れることになるからである。そのため、基板上の得られたろう付け合金層は、基板の母材と比較して、流れ、及びより低い融点の両方を有することになる。

さらなる実施例によると、本方法は、ブレンドを塗布する段階を含み、ブレンドは機械的ブレンドである。ブレンドは混合された粉末のブレンドであり得る。粉末における粒子は、ホウ素源、又はケイ素源の何れかであり得る。ブレンドは、二つ以上の構成要素の機械的混合として定義される。第一の態様によると、ブレンドは、二つ以上の粉末の機械的ブレンド／混合物、つまり、“ケイ素源”粉末、及び”ホウ素源“粉末のブレンドである。

他の一つの実施例によると、本方法は、段階（ｉ）におけるブレンドにおけるケイ素、及びホウ素が、少なくとも３５ｗｔ％でブレンドに存在し得、より好ましくはケイ素、及びホウ素が、少なくとも４０ｗｔ％で、最も好ましくは少なくとも４５ｗｔ％で、段階（ｉ）におけるブレンドにおいて存在することを含む。

さらに他の一つの実施例によると、本本法は、段階（ｉ）におけるブレンドにおけるケイ素、及びホウ素が少なくとも５０ｗｔ％でブレンドに存在し得、より好ましくはケイ素、及びホウ素が、少なくとも６０ｗｔ％で、最も好ましくは少なくとも７０ｗｔ％で、よりさらに好ましくは少なくとも８０ｗｔ％で段階（ｉ）におけるブレンドに存在することを含む。

他の一つの実施例によると、本方法は、段階（ｉ）におけるブレンドが、約５：１００から約１：１の範囲内、好ましくは約５：１００から約２：１の範囲内のホウ素対ケイ素の重量比率でホウ素、及びケイ素を含み得、より好ましくは、段階（ｉ）におけるブレンドが、約１：１０から約７：１０の範囲内のホウ素対ケイ素の重量比率でホウ素、及びケイ素を含み得、最も好ましくは、段階（ｉ）におけるブレンドが、約１５：１００から約４：１０の範囲内のホウ素対ケイ素の重量比率でホウ素、及びケイ素を含み得る。

他の一つの実施例によると、本方法は、少なくとも一つのホウ素源の第一の層を基板上に塗布する段階と、第一の層の上部に少なくとも一つのケイ素源の第二の層を塗布する段階と、を含む。

他の一つの実施例によると、本方法は、ケイ素源を塗布する段階を含み、ケイ素源は、一以上の元素のケイ素、ケイ素を含む合金、又はケイ素を含む化合物から選択される。

さらなる実施例によると、本方法は、ホウ素源を塗布する段階を含み、ホウ素源は、一以上の元素のホウ素、ホウ素を含む合金、又はホウ素を含む化合物から選択される。

さらなる実施例によると、本方法は、ホウ素源を塗布する段階を含み、ホウ素源は、元素のホウ素、炭化ホウ素、ホウ化ニッケル、及びホウ化ケイ素から選択される。

さらなる実施例によると、本方法は、ケイ素源を塗布する段階を含み、ケイ素源は、元素のケイ素、ケイ素鉄、鉄シリサイド、炭化ケイ素、及びホウ化ケイ素から選択される。

さらなる実施例によると、ホウ素源、及びケイ素源は、同一であり、好ましくはホウ化ケイ素である。

他の一つの実施例によると、ブレンドは、ホウ素源が、元素のホウ素、Ｂ_４Ｃ、Ｂ_４Ｓｉ、Ｂ_３Ｓｉ、ＮｉＢ、及びＦｅＢから選択され得ること、並びに、ケイ素源が、元素のケイ素、ＦｅＳｉ、ＳｉＣ、及びＢ_４Ｓｉ、Ｂ_３Ｓｉから選択され得ることを含み得る。

他の一つの実施例によると、本方法は、粉末としてのブレンドを塗布する段階を含み、粉末の平均粒径は＜２５０μｍ、好ましくは平均粒径が＜１６０μｍであり、最も好ましくは平均粒径＜１００μｍを有する粒子、最も好ましくは５０μｍ未満の平均粒径を有する粒子である。

２５０μｍ未満の粒径の一つの優位点は、基板上に可能な限り均等にブレンドを分散させる能力である。

他の一つの実施例によると、本方法は、段階（ｉ）においてブレンドが組成物に含まれること、及び組成物が少なくとも一つのバインダーをさらに含み、少なくとも一つのバインダーが、溶媒、水、オイル、ゲル、ラッカー、ニス、モノマーに基づいたバインダー、及び／又はポリマーからなる群から選択され得ること、を含む。

他の一つの実施例によると、本方法は、段階（ｉ）において少なくとも一つのバインダーが、ゲル、又はラッカー、又はニスであり得ることを含み得る。

他の一つの実施例によると、本方法は、段階（ｉ）において少なくとも一つのバインダーが、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルポリマー、メット（ｍｅｔ）アクリルポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレンから選択され得ることを含み得る。

さらなる実施例によると、バインダーは、ポリエステル、ワックス、又はそれらの組み合わせであり得る。

さらなる実施例によると、組成物は塗料である、又は組成物はペーストである、又は組成物は分散物である。

さらなる実施例によると、バインダーはゲルであり、組成物はペーストである。

組成物がペーストである際の一つの優位点は、ペーストが基板上の選択された領域へ容易に塗布され得ることである。

他の一つの実施例によると、本方法は、段階（ｉ）において組成物が塗料であり得ることを含み得る。

組成物が塗料であることの一つの優位点は、塗料が基板の表面上に容易に分布され得、表面へと付着し、それゆえ、例えば、輸送、プレス、切断等の間に取り扱うことが可能になることである。

他の一つの実施例によると、本方法は、ブレンド、少なくとも一つのバインダー、及び母材の粒子を含む組成物を塗布する段階を含み、母材金属は、ケイ素、ホウ素、及び母材金属の総重量上で計算された７５ｗｔ％未満の量で存在する。

他の一つの実施例によると、組成物は、母材の粉末も含み得、母材は、ケイ素、ホウ素、及び母材の総重量上で計算された７５ｗｔ％未満の量で存在する。このような組成物は、合金化プロセスの間にろう付け合金を得る際に、追加の母材を提供する。例えば、薄い部品、又は薄いプレートをろう付けする際、追加の母材は、以下の実験例でみられるように、プレート、又は部品を溶かす落とすリスクを低下、又は減少させ得る。

さらなる実施例によると、本方法は、ブレンド、少なくとも一つのバインダー、及びろう付け合金の粒子を含む組成物を塗布する段階を含む。

さらなる実施例によると、本方法は、鉄系合金、ニッケル系合金、クロム系合金、銅系合金、コバルト系合金から選択された母材の基板を適用する段階を含む。

さらなる実施例によると、本方法は、段階（ｉ）において母材が、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）等の元素を含む合金であり得ることを含み得る。

他の一つの実施例によると、本方法は、母材の基板を適用する段階を含み、母材は、約１５ｗｔ％から約２２ｗｔ％のクロム、約８ｗｔ％から約２２ｗｔ％のニッケル、約０ｗｔ％から約３ｗｔ％のマンガン、約０ｗｔ％から約１．５ｗｔ％のケイ素、任意で約１ｗｔ％から約８ｗｔ％のモリブデンを含み、鉄でバランスがとられる。

他の一つの実施例によると、母材は、５０ｗｔ％超のＦｅ、１３ｗｔ％未満のＣｒ、１ｗｔ％未満のＭｏ、１ｗｔ％未満のＮｉ、及び３ｗｔ％未満のＭｎを含む。

実施例によると、母材は、１０ｗｔ％超のＣｒ、及び６０ｗｔ％超のＮｉを含む。

他の一つの実施例によると、母材は、１５ｗｔ％超のＣｒ、１０ｗｔ％超のＭｏ、及び５０ｗｔ％超のＮｉを含む。

他の一つの実施例によると、母材は、１０ｗｔ％超のＦｅ、０．１ｗｔ％から３０ｗｔ％のＭｏ，０．１ｗｔ％から３０ｗｔ％のＮｉ、及び５０ｗｔ％超のＣｏを含む。

他の一つの実施例によると、母材は、８０ｗｔ％超のＮｉを含む。

他の一つの実施例によると、本方法は、塗布されたブレンド、又は塗布された組成物の表面層を有する基板を、得られた溶融相の融点よりも高い温度へと加熱する段階を含む。溶融相は、ろう付け合金であり得、母材よりも低い液相線温度を有し得る。

他の一つの実施例によると、本方法は、塗布されたブレンド、又は塗布された組成物を有する基板を、加熱する段階における９００℃よりも高い温度へと加熱する段階を含む。

他の一つの実施例によると、本方法は、溶融相を得る段階を含み、溶融相は、加熱する段階において、ブレンドを基板の表面の元素と合金化することによって得られる。

他の一つの実施例によると、本方法は、段階（ｉ）の前に追加の段階も含み、前記追加の段階は、金属基板の、切断、又は成形、又はそれらの組み合わせを含む。

他の一つの実施例によると、本方法は、塗布する段階の前に、又は塗布する段階の後に、又は加熱する段階の後に、追加の段階も含み、前記追加の段階は、製品の、切断、又は成形、又はそれらの組み合わせを含む。

他の一つの実施例によると、本方法は、本方法が追加の段階（ｉｖ）も含み得ることを含み得、段階（ｉｖ）は、段階（ｉｉｉ）からの製品の、切断、又は成形、又はそれらの組み合わせを含む。

他の一つの実施例によると、実施例の内の何れか一つによる方法は、塗布されたブレンド、又は塗布された組成物を有する基板が、９００℃から１２００℃の範囲内の温度へと、段階（ｉｉ）において加熱される。

表面層は、ブレンドの粉末として、又は、物理気相堆積（ＰＶＤ）、又は化学気相堆積（ＣＶＤ）等の方法で塗布され得る。物理気相堆積（ＰＶＤ）は、様々な真空堆積であり、様々な加工対象物表面上に、例えば半導体ウエハー上に所望のフィルム材料の気化した形態を凝縮させることによって、薄膜を堆積するための様々な方法の何れかを説明するために用いられる一般用語である。コーティング法は、凝縮がそれに続く高温真空蒸着、又は、化学気相堆積におけるように被覆されることになる表面での化学反応を含むのではないプラズマスパッタ衝撃等の純粋に物理的なプロセス、を含む。化学気相堆積（ＣＶＤ）は、高純度、高性能の固体材料を製造するために用いられる化学的なプロセスである。本プロセスは、例えば、薄膜を製造するための半導体産業において用いられる。典型的なＣＶＤプロセスでは、ウエハー、つまり基板は、基板表面上で反応、及び／又は分解して所望の堆積物を製造する、一以上の揮発性前駆体に晒される。しばしば、揮発性の副生成物も製造され、反応チャンバーを通るガス流れによって除去される。

他の一つの実施例によると、実施例の内の何れか一つによる方法は、方法が、プレート、好ましくは、ろう付け合金層を有する、熱交換機プレート、反応器プレート、又はセパレーター、デカンター、ポンプ、バルブ等の部品を得る段階を含む。

第二の態様は、少なくとも一つの層のろう付け合金を有する基板を含むろう付け合金積層体に関し、基板は１１００℃超の固相線温度を有する少なくとも一つの母材を含み、ろう付け合金層は、母材よりも高いケイ素含有量を有し、ろう付け合金層は、母材よりも低い融点を有する。

一実施例によると、ろう付け合金層は、少なくとも２ｗｔ％のケイ素の含有量を有する。

さらなる実施例によると、ろう付け合金層は、２ｗｔ％から１５ｗｔ％の範囲内のＳｉ含有量を有する。

さらなる実施例によると、ろう付け合金層は、２ｗｔ％から１０ｗｔ％の範囲内のＳｉ含有量を有する。

さらなる実施例によると、ろう付け合金層は、５ｗｔ％から７ｗｔ％の範囲内のＳｉ含有量を有する。

他の一つの実施例によると、ろう付け合金積層体は、ろう付け合金層が基板の母材よりも低い融点を有し得ることを含み得る。

さらなる実施例によると、ろう付け合金積層体は、オーステナイトのステンレス鋼の基板に関して強磁性特性を有する。

他の一つの実施例によると、ろう付け合金層は、少なくとも５μｍの厚さを有する。

他の一つの実施例によると、ろう付け合金層は、少なくとも１０μｍの厚さを有する。

他の一つの実施例によると、ろう付け合金層は、５μｍから１２０μｍの範囲内、好ましくは１０μｍから１１０μｍの範囲内の厚さを有する。

さらなる実施例によると、母材の固相線温度は、１２００℃超であり得る。他の一つの実施例によると、母材の固相線温度は、１２５０℃超であり得る。さらなる実施例によると、母材の固相線温度は、１３００℃超であり得る。

他の一つの実施例によると、ろう付け合金積層体は、基板上のろう付け合金層において圧縮応力を有する。

他の一つの実施例によると、基板は、接合される製品の一以上の部品、接合される一以上のプレート、コイル、部分的にろう付けされた物体である。

さらなる実施例によると、ろう付け合金積層体は、母材においてよりもろう付け合金においてより高い硬度を有する。ろう付け合金層が母材よりも高い硬度を有する実施例は、以下の実験例において見られ得る。

第三の態様は、第一の態様の実施例の内の何れか一つによる方法によって得ることが可能なろう付け合金積層体に関する。

第一の態様の実施例の内の何れか一つによる方法によって得ることが可能なろう付け合金積層体の一実施例によると、ろう付け合金積層体は、第二の態様の実施例による特性を有する。

第四の態様は、以下の段階を含むろう付け製品を提供するための方法に関する：
段階（ｉ） 少なくとも一つの金属基板によって、第二の態様の実施例の内の何れか一つによる少なくとも一つのろう付け合金積層体を組み立てて、組み立て製品、又は積層製品を得る段階と；
段階（ｉｉ） 真空において、不活性ガスにおいて、還元性雰囲気において、又はそれらの組み合わせにおいて、炉で１２５０℃未満の温度まで組み立て製品、又は積層製品を加熱する段階と；
段階（ｉｉｉ） 接触領域で一以上の接合部を備えるろう付け製品を得る段階と。

接触領域は、第一の基板が第二の基板に接触し、ろう付けの間に接合部が形成されるであろう領域に言及する。

組み立てることは、熱交換器プレート等に限定されるものではないが例えばプレートを積層することに言及する。組み立てることは、部品の組み立てにさらに言及する。

一実施例によると、本方法は、得られた接合部が基板における母材のような材料と同様の材料であることを含む。

さらなる実施例によると、本方法は、ろう付け合金積層体と他の一つのろう付け合金積層体との間の、又は、ろう付け合金積層体と融解する段階における基板の他の一つの非処理製品との間の、接点で得られた接合部を備えるろう付け製品を得る段階と、主に近隣領域から接触領域の領域へ毛管力によって溶融相を移動する段階と、を含み得る。

さらなる実施例によると、本方法は、ろう付け合金積層体の、切断、成形、プレス、又はそれらの組み合わせも含む。

さらなる実施例によると、得られたろう付け製品は、熱交換器、プレート反応器、反応器の部品、セパレーターの部品、デカンターの部品、ポンプの部品、バルブの部品から選択される。

さらなる実施例によると、本方法は、組み立てられた、又は積層されたろう付け合金積層体を加熱する前に、ろう付け合金積層体の、切断、成形、プレス、又はそれらの組み合わせを含み得る。

第五の態様は、第四の態様による方法によって得られたろう付け製品に関する。

第六の態様は、以下の段階を含む被覆製品を提供するための方法に関する：
段階（ｉ） 第二の態様による何れか一つの実施例によって、ろう付け合金積層体上に、一以上のホウ化物、窒化物、酸化物、炭化物、炭化タングステン、（立方晶の）窒化ホウ素、窒化チタン、ダイヤモンド、金属複合材料、ホウ化クロム、及びそれらの組み合わせから選択された耐摩耗性粒子を塗布する段階と；
段階（ｉｉ） 真空において、不活性ガスにおいて、還元性雰囲気において、又はそれらの組み合わせにおいて、炉において１２５０℃未満の温度まで、塗布された耐摩耗性粒子を有するろう付け合金積層体を加熱する段階と；
段階（ｉｉｉ） 被覆製品を得る段階と。

一実施例によると、第二の態様による実施例によるろう付け合金積層体を、得られたろう付け合金の固相線温度より高く、基板の固相線温度よりも低い温度へと加熱することによって被覆製品が得られ、被覆層を得て、好ましくは、被覆層は表面強化粒子、耐摩耗性粒子、又は触媒を含み、より好ましくは被覆層は炭化タングステン、（立方晶系の）窒化ホウ素、窒化チタン、ダイヤモンド、金属複合材料、ホウ化クロムを含む。

一実施例によると、被覆製品は、硬質粒子、又は表面強化粒子から選択された粒子を含み得る。粒子は、熱処理の前にろう付け合金積層体上に塗布され得、耐摩耗性表面、又は強化された表面領域を有する表面を得る。

第七の態様は、第六の態様による方法によって得られた被覆製品に関する。

第八の態様は、熱交換器、プレート反応器、反応器の部品、セパレーターの部品、デカンターの部品、ポンプの部品、バルブの部品のための、製品、又は部品のろう付けに関して、第二の態様による実施例によるろう付け合金積層体の使用に関する。

第九の態様は、硬い表面を有する製品に関する第二の態様による何れか一つの実施例によるろう付け合金積層体の使用に関する。

本方法によって得られたろう付け製品において、形成されたろう付け合金の体積は、以下の式から計算される。図２も参照：
体積＝総領域Ａ×接合部の長さ
総領域Ａ＝（（Ｘ−Ｂ）／２）×（（Ｘ−Ｂ）／２）×ｔａｎα

ここで、Ａは、二つの三角形の総領域であり、Ｘは、形成された接合部の全幅であり、Ｂは、形成された接合部の一部であり、接合部の中央において形成されたろう付け合金の体積は無視でき、高さは、底辺に対するプレスされた梁の正接の間の角度である、角度αを測定することによって計算される。

他の実施形態、及び代替案は、特許請求の範囲によって定義される。

以下では、本発明が図１から６を用いて説明されることになる。図は、本発明を示すための目的のためであり、その範疇を制限することを意図するものではない。

実施例における円形のプレスされたプレートを示す。 “近似”のグラフを示す。 傾向線を備える、塗布量（ｇ／３５００ｍｍ^２）の関数としての、測定された幅である図を示す。 傾向線を備える、塗布量（ｇ／３５００ｍｍ^２）の関数としての、測定された幅に基づくろう付け接合部の計算された満たされた領域である他の一つの図を示す。 ブレンドの塗布量の関数（３５００ｍｍ^２当たりのグラム）としての、接合部がプレート材料よりも強かった、又は同一であった引張試験されたサンプルの％である他の一つの図を示す。 接合後のサンプルの内の一つの写真を示す。

図面の詳細な説明
図１は、ステンレス鋼タイプ３１６Ｌから作製された、直径４２ｍｍ、厚さ０．４ｍｍである、円形のプレスされたプレートを示している。プレスされたプレートは、二つのプレスされた梁Ｖ及びＨを有し、各々は長さおよそ２０ｍｍであった。梁Ｖ又はｖは、左の梁を表し、梁Ｈ又はｈは、右の梁を表し、ｖ及びｈは実施例５及び９において用いられる。

図２は、ろう付けされた試験サンプルの断面に基づく近似１を示す。図２における断面は、図２の頂部においてプレスされた梁を示す。図２の底部は平坦であり、以前に塗布されたプレートである。梁と平坦面との間のキャピラリーにおいて接合部が生成される。接合部において生成されたろう付け合金の量を推定するために、以下の近似、及び計算が為された。接合部の中央における体積は無視できると推定された。従って、幅、つまり１．２１ｍｍ以下の幅Ｂを備える接合部に関する、生成されたろう付け合金の体積は、ゼロと設定される。梁の外側、つまり（（Ｘ−Ｂ）／２）で、形成されたろう付け合金が蓄積された。そのため、融解した形態のろう付け合金は、主に近隣領域から接合部の領域へと毛管力によって移動して、三角形の体積のろう付け合金を形成する。

図２によると、二つの三角形が接合部の中央の両側に形成されると推定することによって領域を計算することが可能である。三角形における角度は、およそ２８°と測定される。測定された全幅はＸと呼ばれ、中央幅はＢと呼ばれる。従って、二つの三角形の総領域（Ａ）は、Ａ＝２×（（（Ｘ−Ｂ）／２）×（（Ｘ−Ｂ）／２）×ｔａｎ（α）））／２、つまり図２に関しては、Ａ＝２×（（（Ｘ−１．２１）／２）×（（Ｘ−１．２１）／２）×ｔａｎ（２８）））／２である。隙間に流れた、ろう付け合金の全ての生成された体積は、領域かける二つの梁の長さとなるであろう。形成されたろう付け合金のいくつかは隙間に流れず、表面上に残る。

図３は、傾向線を備える、塗布量（ｇ／３５００ｍｍ^２）の関数としての測定された幅である図を示す。フィレット試験の結果は、実施例５の表８及び９、並びに図３に示される。図３の傾向線は、Ｙ＝Ｋ×Ｘ＋Ｌに基づく。測定された幅、及び推定された領域の結果は図３の図に示される。塗布量（表８及び９を参照）は、実施例２において用いられたｍｍ^２当たりおよそ１．３ｍｇ〜５．１ｍｇのブレンドと比較して、０．０６グラム／３５００ｍｍ^２から０．９６ｇ／３５００ｍｍ^２であり、およそ０．０１７ｍｇ／ｍｍ^２から０．２７４ｍｇ／ｍｍ^２に相当する。

ブレンドに関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ＋Ｌが測定された。Ｙは接合部の幅であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘはブレンドの塗布量であり、Ｌは一定である（図３を参照）。そのため、ろう付け接合部の幅は：
Ｙ（Ａ３．３に関する幅）＝１．５５４＋９．９２２×（ブレンドＡ３．３の塗布量）
Ｙ（Ｂ２に関する幅）＝０．６２６＋１０．８０７×（ブレンドＢ２の塗布量）
Ｙ（Ｃ１に関する幅）＝０．５３７＋８．３４２×（ブレンドＣ１の塗布量）
Ｙ（Ｆ０に関する幅）＝０．６３２＋７．４５６×−（ブレンドＦ０の塗布量）

図３から観測されるように、ブレンドＡ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３及びＦ０の内ブレンドＡ３．３は、ブレンドの塗布量の関数として、接合部において最も高い量のろう付け合金を与える。サンプルＦ０は、３５００ｍｍ^２当たり０．２０グラム未満でいかなる実質的な接合部を与えなかった。

図４は、傾向線を備える、塗布量（グラム／３５００ｍｍ^２）の関数としての測定された幅に基づいたろう付け接合部の計算された満たされた領域である他の一つの図を示している。ブレンドに関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ−Ｌが測定された。Ｙは領域であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘはブレンドの塗布量であり、Ｌは一定である（図４を参照）。

Ｙ（Ａ３．３に関する領域）＝４．３６１×（ブレンドＡ３．３の塗布量）−０．１６１
Ｙ（Ｂ２に関する領域）＝３．３７２×（ブレンドＢ２の塗布量）−０．３１８
Ｙ（Ｃ１に関する領域）＝２．５４９×（ブレンドＣ１の塗布量）−０．３２１
Ｙ（Ｆ０に関する領域）＝０．５６９×（ブレンドＦ０の塗布量）−０．０９３

ろう付け接合部が“ない”ためにサンプルＦ０を、ほとんどデータがないためにサンプルＤ０．５を除いて、例えば３５００ｍｍ^２当たり０．１８グラムの量に関する図４における図に基づく生成された体積の概算は、二つの梁の間の接合部におけるろう付け合金の生成された体積に関するサンプルに関する値を与える。以下を参照。

体積（Ａ３．３）＝０．６３×長さ４０（２０×２）＝２５．２ｍｍ^３
体積（Ｂ２）＝０．３０×長さ４０（２０×２）＝１２．０ｍｍ^３
体積（Ｃ１）＝０．１２×長さ４０（２０×２）＝４．８ｍｍ^３
体積（Ｅ０．３）＝０．１０×長さ４０（２０×２）＝４．０ｍｍ^３

％（パーセント）は、ブレンドの塗布量、つまり３５００ｍｍ^２当たりのグラムの関数として、接合部がプレート材料よりも強かった、又は同一であった引張試験されたサンプルの成功率である、他の一つの図を図５は示している。プレートが接合部より強かった場合、接合部の割れをもたらし、結果はゼロに設定された。接合部がプレート材料よりも強かったサンプルに関して、結果の違いは統計的に有意ではなかった。

図６の写真では、接合後のサンプルの内の一つが示される。写真は、二つの片の間に形成された接合部があることを示す。接合されたサンプルは実施例１０からである。

本発明は、以下の実施例によって、より詳細に説明され、実施例は、本発明を示すためのものであり、本発明の範疇を限定する意図はない。

実施例
これらの実施例における試験は、ケイ素、Ｓｉが、ベース金属の試験サンプルの表面上に塗布された場合に、ろう付け合金を生成可能かどうかを調査するために為された。また、ホウ素はろう付け合金の融点を低下させ得るので、異なる量のホウ素、Ｂが、追加された。ホウ素は、ろう付け合金の濡れ挙動も変化させ得る。試験されたブレンドの特性も調査された。実施例において、ｗｔ％は、重量％であり、ａｔｍ％は原子パーセントである。

他に言及されない場合、全ての試験に関する母材金属の試験サンプルは、ケイ素、及びホウ素のブレンドのサンプルが試験サンプルに追加される前に、アセトンによって皿洗い機によって洗浄された。

実施例１：試験されるケイ素、及びホウ素のブレンドの調整：
試験サンプルＮｏ．Ｃ１は、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ − Ｊｏｈｎｓｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ製の７４４０−２１−３、９９．５％（金属基準）の粒径３２５メッシュの結晶ケイ素粉末１１８グラムを、Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ − Ｊｏｈｎｓｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ製の７４４０−４２−８、９８％の粒径３２５メッシュの結晶ホウ素粉末１３．０６グラム、及びＶａｒｉｍｉｘｅｒ ＢＥＡＲ製のＢｕｓｃｈ ＆ ＨｏｌｍにおけるＷａｌｌ Ｃｏｌｍｏｎｏｙ製のＮｉｃｒｏｂｒａｚ Ｓ−３０バインダー７７．０グラムとブレンドすることによって調整され、２０８グラムのペーストを製造した（サンプルＣ１を参照）。全ての試験サンプルは、試験サンプルＣ１と同一の手順に従って製造された。ブレンドは表３にまとめられる。

サンプルＧ１５、Ｈ１００、Ｉ６６及びＪは、他の一つのバインダーが用いられること以外は、サンプルＦ０、Ｅ０．３、Ｄ０．５、Ｃ１、Ｂ２及びＡ３．３と同様の方法で調整された。バインダーはＷａｌｌ Ｃｏｌｍｏｎｏｙ製のＮｉｃｒｏｂｒａｚ Ｓ−２０であった。試験サンプルは表４にまとめられる。

また、サンプルは、比率、重量パーセント、原子パーセントを示すために計算され、これらは表５に示される。

Ｓ−２０及びＳ−３０バインダーにおけるバインダー（ポリマーの、及び溶媒）の測定
また、ゲル内の“乾燥”材料の含有量が試験された。Ｓ−２０及びＳ−３０のサンプルは計量され、その後、９８℃で１８時間の間オーブンに配された。サンプルがオーブンから取り出された後、それらは再び計量された。結果は表６に見出され得る。

実施例２：ろう付け試験
先行技術のろう付けフィラーに関する流れ、及び濡れ特性を試験する場合、塗布されるろう付けフィラーの重量は２．０グラムであり、０．２グラムのケイ素に相当する。ケイ素、及びホウ素のブレンドが試験されることになったので、試験された組成物における同様の量のケイ素、及びホウ素が用いられた。ろう付けフィラーは、１０ｗｔ％のケイ素を含むので、０．２グラムの、ケイ素及びホウ素のブレンドが試験サンプル上に塗布された。試験サンプルは、８３ｍｍの直径、及び０．８ｍｍの厚さを有する円形の試験片であり、試験片は、ステンレス鋼タイプ３１６Ｌから作製された。“形成されたろう付け合金”は母材金属、及びＳｉ、及びＢから最初に生成されなくてはならないので、０．２グラムのブレンド（Ｓｉ及びＢ）が２グラムのろう付け合金に相当することになるとは予想されなかった。従って、より高い量、つまり０．４グラムもまた試験された。“形成されたろう付け合金”の挙動が流れるための能力に関して試験され、“形成されたろう付け合金”が流れないことになる場合、そのとき、ケイ素、及びホウ素のみがベース金属内に拡散することになる、又はベース金属を融解しないことにさえなるであろう。全てのサンプルは、１時間の間１２１０℃で真空炉においてろう付けされた。二重の試験が用いられた。二つの重量０．２グラム及び０．４グラム、二重の試験サンプル、並びに、６つの異なるブレンド、つまりＦ０、Ｅ０．３、Ｄ０．５、Ｃ１、Ｂ２及びＡ３．３を意味し、合計で２×２×６＝２４サンプルとなる。ブレンドは、およそ１０ｍｍから１４ｍｍの直径、つまり７８ｍｍ^２から１５４ｍｍ^２の表面、又はｍｍ^２当たりおよそ１．３ｍｇ〜５．１ｍｇのブレンドを有する円形の領域上に塗布された。

結果
ベース金属の試験片が融解し、いくつかのタイプの溶融物が生成されたことが明確に観測された。また、いくつかの態様における溶融物は流れを有するろう付け合金として現れたことが観測された。濡れのサイズを測定することなく、ブレンドにおける増加したホウ素の割合が、より優れた濡れをもたらしたことが明らかであった。しかしながら、大部分のサンプルに関して、覆われた領域の全体の厚さが融解し、試験片の中央に穴が生成されたことも見られた。“０．２グラムのサンプル”に関して、１２個の試験片の内５個は穴を有し、“０．４グラムの片”に関して、１２個の内１０個が穴を有した。

従って、一つの結論は、試験サンプルが薄い場合、この場合０．８ｍｍ、ケイ素、及びホウ素のブレンドはベース金属における穴を溶解することになるので、ろう付けフィラーペースト、又は同様のものから変化すること、及び“比較等量”のケイ素、及びホウ素のブレンドによってスポット、又は線を塗布することは不可能である。より厚い試験サンプルが用いられる場合、穴は現れないことがあるが、“溝”がベース金属において生成され得る。これは、母材金属を例えば粉末としてケイ素、及びホウ素のブレンドへ追加することによって防止され得る、又は改善され得る。ケイ素のみが塗布される場合、つまりサンプルＦ０、結果は、ケイ素、及びホウ素の両方が塗布される他のサンプルよりも少ない流れ、及び濡れ特性を有するように見える。

実施例３：新しい塗布手順
この実施例では、試験プレートは、フィレット試験、腐食試験、及び引張試験全てに関して同時に調整された。実施例２から、薄壁のプレート上に点、又は線でケイ素、及びホウ素のブレンドを塗布することはリスクになり得ることが結論付けられた。従って、新しい試験サンプルが調査された。つまり新しい試験プレートが、フィレット試験、腐食試験、及び引張試験に関してＳｉ及びＢの異なるブレンドで塗布された。

従って、新しい試験サンプルは、ステンレス鋼タイプ３１６Ｌから作製されたプレートであった。プレートのサイズは幅１００ｍｍ、長さ１８０ｍｍから２００ｍｍ、及び厚さ０．４ｍｍであった。全てのプレートは、Ｓｉ及びＢのブレンドの塗布の前に、アセトンによって皿洗い機によって洗浄された。重量が測定された。各プレート上で、一つの短辺で３５ｍｍ区画がマスクされた。

用いられた異なるブレンドは、Ａ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３、Ｆ０、Ｇ１５、Ｈ１００、及びＩ６６であり、全てが、追加されたバインダーＳ−３０を備える。プレートはマスクされなかった表面領域上でブレンドによって“塗装”され、表面領域は１００ｍｍ×３５ｍｍのサイズを有した。室温で１２時間超の間乾燥した後、マスキングテープが取り除かれ、プレート重量が各プレートに関して測定された。以下の表７に表される重量は、１００ｍｍ×３５ｍｍ＝３５００ｍｍ^２＝３５ｃｍ^２の領域上のブレンドの全ての量の内の８つである。

実施例４：サンプルの腐食曲げ試験
実施例３からの試験プレートは、３５ｍｍ幅のストリップに切られ、各スリップ上で３５ｍｍ×３５ｍｍの塗布される表面領域をもたらした。円形のプレスされたプレートは、ストリップの表面領域上へと配された。円形のプレスされたプレートは図１に示される。プレスされたプレートは、直径４２ｍｍ、及び厚さ０．４ｍｍのサイズを有し、ステンレス鋼３１６Ｌ製であった。試験サンプルは１２１０℃で１時間ろう付けされた。腐食試験のために調整された試料は、ブレンドサンプルＡ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３、Ｈ１００、Ｉ６６、及びＪで塗布された（表５を参照）。

試料は、腐食試験法ＡＳＴＭ Ａ２６２“オーステナイトのステンレス鋼における粒間攻撃への感受性を検出するためのスタンダードプラクティス”によって試験された。“プラクティスＥ−銅−硫酸銅−硫酸。オーステナイトのステンレス鋼における粒間攻撃への感受性を検出するための試験”が試験法から選択された。この腐食試験を選択した理由は、ホウ素が鋼におけるクロムと反応し得て、主に粒界においてホウ化クロムを生成して、粒間腐食攻撃に関するリスクを増大させる疑いであったからである。試料は、沸騰した１６％の硫酸に、硫酸銅と共に２０時間配され、スタンダードにおいて“プラクティス”と呼ばれるもの、その後スタンダードにおけるチャプター３０に従って曲げ試験がされた。

腐食試験からの結果、及び試験サンプルの切片化
試験片は、チャプター３０．１における腐食試験法によって曲げ試験が行われた。いずれのサンプルも曲げ表面の目の調査で粒間攻撃の示差を与えなかった。ＡＳＴＭ調査の後、曲げ試料は切られ、粉砕され、研磨され、断面が光光学顕微鏡において、及びＥＤＳ、つまりエネルギー分散分光法において研究された。結果は表８にまとめられる。

コメント：
多量のホウ素を加えるとき明らかに、サンプルＨ１００、Ｊ、Ｉ６６に関して、脆弱な層が表面上に形成される。層は、高濃度のホウ化クロム析出物におそらく起因するものであり、ホウ素の量とともに増加する。ほぼ確実に表面上の腐食に起因する、脆弱な層はＨ１００サンプルにおいて見出されなかった。増加したホウ素の量と共にホウ化クロムの量が増加するにつれて、腐食特性が低下し得ることも考慮されなくてはならない。これは、なぜサンプルＨ１００が腐食試験において攻撃されたかを説明することになるであろう。ホウ素の“負の”効果は、より厚い基板、及び／又はより長い拡散時間を用いることによって低減され得る。そして、母材金属内にホウ素を拡散させることによって、ホウ素を“希釈する”ことが可能である。より少量のホウ素サンプルＡ３．３、及びＢ２に関して、より薄い脆弱な表面層が見出された。少量のホウ素サンプルＥ０．３に関して、高いケイ素含有量、一般的に＞５ｗｔ％のケイ素を備える、とても厚い脆弱な表面層が形成されたことが見られた。この層は、Ａ３．３、Ｂ２、Ｈ１００、Ｉ６６及びＪに関して、脆弱な表面とは異なる特徴を有した。ケイ素による“負の”効果は、より厚いベース金属、及び／又はより長い拡散時間を用いることによって低減され得る。そして、ベース金属においてケイ素を“希釈する”ことが可能である。

実施例５：サンプルのフィレット試験
実施例３からの試験プレートは、３５ｍｍ幅のストリップに切られ、各ストリップ上に３５ｍｍ×３５ｍｍの塗布される表面領域をもたらした。円形のプレスされたプレートが、ストリップの表面領域上に配された。円形のプレスされたプレートが図１に示される。プレスされたプレートは、直径４２ｍｍ、厚さ０．４ｍｍを有し、ステンレス鋼タイプ３１６Ｌ製であった。プレスされたプレートは、二つのプレスされた梁を有し、各々の長さはおよそ２０ｍｍであった。サンプルはおよそ１２００℃でおよそ１時間ろう付けされた。

フェレット試験からの結果は、図１に見られる試験サンプルにおけるプレスされた梁との接触と、平坦な領域との間に生成される接合部領域において見出されるろう付け合金の幅を示す。ブレンドは、加熱前に平面の表面領域上に塗布された。ろう付け合金の量は、接合部の中央の各側面上に形成された二つの三角形に対するフィレット断面の領域の近似によって推定された（図２を参照）。中間部分では、追加の形成された“ろう付け合金”は無い、又は非常に少ない。二つの三角形の領域は、高さ（ｈ）、及び底辺（ｂ）を測定することによって計算され得る。二つの三角形の総領域は、二つの三角形があるので、合計で（ｈ）×（ｂ）となる。この計算の問題は、高さの測定が困難なことである。従って、我々は、二つの三角形の領域の計算のために以下の式を用いる：
Ａ＝（（Ｘ−Ｂ）／２）×（（Ｘ−Ｂ）／２）×ｔａｎα

Ａは二つの三角形の総領域、Ｘは形成された接合部の総幅、Ｂは形成された接合部の一部であり、接合部の中央において形成されたろう付け合金の体積は無視できる。そのため、各三角形の底辺は、（Ｘ−Ｂ）／２である。高さは、プレスされた梁の正接と、ベースプレートとの間の角度である、角度αを測定することによって計算される。

隙間に流れた形成されたろう付け合金の生成された全ての体積の体積を計算するために、二つの梁の長さ、つまり各梁は２０ｍｍ、がＡとかけられた。

二つの三角形の領域は、表９及び１０におけるろう付け後の推定された領域である。体積は、梁の内の一つの上の形成されたろう付け合金の体積である。フィレット試験の結果は表９及び１０、並びに図３に示される。表９において、及び表１０において、ｖ及びｈは、ｖ＝左の梁、及びｈ＝右の梁を表す。

測定された幅、及び推定された領域の結果は、表９及び１０に示され、図３の図に表される。塗布量（表９及び１０を参照）は、０．０６グラム／３５００ｍｍ^２から０．９６グラム／３５００ｍｍ^２まで変動する。これは、実施例２において用いられるｍｍ^２当たりのブレンドのおよそ１．３ｍｇ〜５．１ｍｇと比較して、０．０１７ｍｇ／ｍ^２から０．２７４ｍｇ／ｍｍ^２までに相当する。

ブレンドに関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘが計算された。Ｙは接合部の幅［ｍｍ］であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘは塗布されたブレンドの量［ｇ］であり、Ｌは一定である（図３を参照）。そのため、ろう付け接合部の幅は：
Ｙ（Ａ３．３に関する幅）＝１．５５４＋９．９２２×（ブレンドＡ３．３の塗布量）
Ｙ（Ｂ２に関する幅）＝０．６２６＋１０．８０７×（ブレンドＢ２の塗布量）
Ｙ（Ｃ１に関する幅）＝０．５３７＋８．３４２×（ブレンドＣ１の塗布量）
Ｙ（Ｆ０に関する幅）＝０．６３２＋７．４５６×−（ブレンドＦ０の塗布量）

図から観測されるように、ブレンドＡ３．３、Ｂ２、Ｃ１、Ｄ０．５、Ｅ０．３、及びＦ０の内のブレンドＡ３．３は、ブレンドの塗布量の関数として、接合部における最も高い量のろう付け合金を与える。サンプルＦ０は、３５００ｍｍ^２当たり０．２０グラム未満ではいかなる実質的な接合部も与えなかった。

ブレンドに関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ−Ｌが測定され、Ｙは領域［ｍｍ^２］であり、Ｋは線の傾きであり、Ｘはブレンドの塗布量［ｇ］であり、Ｌは一定である（図４を参照）。

Ｙ（Ａ３．３に関する領域）＝４．３６１×（ブレンドＡ３．３の塗布量）−０．１６１
Ｙ（Ｂ２に関する領域）＝３．３７２×（ブレンドＢ２の塗布量）−０．３１８
Ｙ（Ｃ１に関する領域）＝２．５４９×（ブレンドＣ１の塗布量）−０．３２１
Ｙ（Ｆ０に関する領域）＝０．５６９×（ブレンドＦ０の塗布量）−０．０９３

例えば３５００ｍｍ^２当たり０．１８グラムの量に関する図４における図に基づく生成された体積の概算は、ろう付け接合部が“ない”ためにサンプルＦ０を、及びデータが少なすぎるためにサンプルＤ０．５を除き、以下に見られるように、二つの梁の間の接合部におけるろう付け合金の生成された体積に関するサンプルに関する体積を与える。

体積（Ａ３．３）＝０．６３×長さ４０（２０×２）＝２５．２ｍｍ^３
体積（Ｂ２）＝０．３０×長さ４０（２０×２）＝１２．０ｍｍ^３
体積（Ｃ１）＝０．１２×長さ４０（２０×２）＝４．８ｍｍ^３
体積（Ｅ０．３）＝０．１０×長さ４０（２０×２）＝４．０ｍｍ^３

また、より高い割合のホウ素を備えるブレンド、例えばＧ１５、Ｈ１００、Ｉ６６、及びＪが試験された。全てのこれらのブレンドは、生成されたろう付け合金の体積に関して、ブレンドＡ３．３及びＢ２と同様には機能しなかった。しかしながら、ろう付けされたサンプルの冶金の断面は、ホウ化物の量がより大きいことを示した。また、サンプルＨ１００、つまり純粋なホウ素に関して、脆弱な高いクロムの相は、ブレンドが以前に塗布された表面上に見出された。固い相はほぼ確実にホウ化クロムであり、周辺の材料におけるクロム含有量を下げ、それによって腐食耐性を減少させる。これは、優れた腐食耐性が必要とされる際に問題となり得るが、非腐食環境に関しては問題とならない。ホウ素の効果は、熱処理を変えることによって、及び又はより多くの量のホウ素を“吸収”し得るより厚いベース金属を用いることによって低減され得る。より厚い材料に関して、つまり≧１ｍｍ、表面におけるホウ素を“吸収”するためのこの効果は、母材金属と比較した表面体積の割合が、薄い材料＜１ｍｍ又は０．５ｍｍよりも非常に少ないので、重要でなくなることもあるだろう。ホウ化クロムは、より良い摩耗耐性が必要とされる場合に優位点となり得る。冶金の調査は、サンプルＦ０、つまり純粋なケイ素に関して、ケイ素の相を含む厚い脆弱な相が見出されたことも示した。この相は、調査されるサンプルにおけるいくつかの領域に関してプレート厚さの＞５０％の厚さを有した。同様の相が接合部においても見出された。亀裂がこの相において見出され、プレート厚さの＞３０％の長さを備えた。このような亀裂は、接合された製品の機械的性能を低下させることになり、腐食、及び／又は疲労亀裂のための初期ポイントとなり得る。平均的な測定された相の硬度は４００Ｈｖ（ビッカース）超であった。この脆弱な相は、ホウ化物相と比較して、より厚いベース金属、又は熱処理における変化を用いることによって減少させることがおそらく非常により困難である。さらに、より厚いベース金属に関して、この効果はより重要でなくなり得る。

実施例６ ろう付けされた接合部の引張試験
オリジナルの塗布された試験プレートはストリップへと切られた。プレートのサイズは、幅およそ１００ｍｍ、長さ１８０ｍｍから２００ｍｍ、及び厚さ０．４ｍｍであった。各ストリップに関して塗布される領域は、１０ｍｍと３５ｍｍ＝３５０ｍ^２であった。ステンレス鋼タイプ３１６Ｌの、より厚い部品、４ｍｍ、が、全部で３５ｍｍの塗布される表面の内３０ｍｍを覆う塗布される領域上に配された。より厚い部品はストリップの端に配され、５ｍｍの塗布される表面を残して、厚いプレートによって覆われない。これをすることによって、接合部がプレートよりも強い場合に、塗布されるブレンドに起因するプレート材料強度の低下が、引張試験によって検知されることになる。また、より厚いプレートは１０ｍｍより幅広いスライスであった。全ての試験サンプルは、およそ１時間の間、およそ１２００℃でろう付けされた。

ろう付けの後、９０°剥離試験が実施され、試験サンプルの厚い部品が、引張試験機における底部に対して水平に取り付けられた。ろう付けストリップは、垂直方法へ９０°固く曲げられ、ストリップは引張試験機の頂部に取り付けられた。試験サンプルの厚い部品は、それが水平方向に動き得るように取り付けられた。その後、サンプルがロードされ、ろう付け接合部が割れ、又はストリップが破断した／割れた。

結果
結果は、各条件に関して、破断しなかった接合部の（％）割合として示される。プレートが接合部よりも強かった場合に試験は破断し、接合部が割れるようになる。接合部がプレートよりも強かった場合（破断しなかった条件）、プレートは、接合部の前に割れた／破断した。結果は表１１に、及び図５の図にまとめられる。

実施例７
塗布量と、プレートを介して穴を溶かし開けるリスクとの間の関係を規定するために、実施例２に記載のように、新しい試験が実施された。全ての試験に関して、ブレンドＢ２（表６を参照）が用いられた。ブレンドＢ２へバインダーＳ−３０が追加された。試験片は、０．８ｍｍの厚さ、及び８３ｍｍの直径を備える円形のステンレス鋼タイプ３１６であった。全てのサンプルに関して、ブレンドは、試験片の中央に塗布された。塗布された領域は２８ｍｍ^２、つまり６ｍｍの直径を有する円形のスポットであった。全ての試験サンプルは、塗布前後で計量され、結果は表１２にまとめられる。その後、試験サンプルは、１２時間の間、室温に配された。サンプルは再び計量された。

試験サンプルは全て、炉に配され、およそ１時間の間、１２１０°でろう付けされた。ろう付けの間、各サンプルの外縁のみが、固定具材料と接触し、ろう付けの間に任意の材料と接触することなく、プレートを底部表面中央に維持した。接触させることなくプレートを底部表面中央に維持するための理由は、中央の材料が固定具材料によって下から支持される場合に、崩壊又は溶け落ちが防止され得るからである。

０．８ｍｍサンプルに関する塗布量、及び溶け落ち結果は、表１２にまとめられる。

試験は、サンプル１１が溶け落ちを有することを示す。サンプル１０は、２．２６４ｍｇ／ｍｍ^２のブレンドの塗布量を有し、サンプル１１は、２．４９１ｍｇ／ｍｍ^２を有する。１ｍｍ未満の厚さを有するプレートを接合することに関して、プレートの溶け落ちに関して約２．８３０ｍｇ／ｍｍ^２から約３．１１４ｍｇ／ｍｍ^２の範囲内の量によってリスクがあり、この範囲の中央における量は、２．９７２ｍｇ／ｍｍ^２である。従って、１ｍｍ未満の厚さを有するプレートに関して、２．９ｍｇ／ｍｍ^２未満の量は、プレートの溶け落ちを避けるために適するであろう。また、結果は、２．４９１ｍｇ／ｍｍ^２が、０．８ｍより薄いプレートを溶かすことになり、ブレンドで塗布された６ｍｍの直径を有する円形のスポットを有することになることを示す。より小さな塗布される領域を備えるサンプルに関しては、より大きな塗布される領域を備えるサンプルよりも、領域当たりに塗布されるブレンドを多く有し得る。

実施例８
実施例８では、二つのプレスされた熱交換器プレートの間のろう付け接合部は、３つの異なる方法によって作製される。熱交換器プレートの厚さは０．４ｍｍである。

第一の、及び第二の試験サンプルでは、ステンレス鋼タイプ３１６に近い組成を有する鉄系ろう付けフィラーが用いられた（国際公開第２００２／３８３２７号を参照）。ろう付けフィラーは、約１０ｗｔ％のケイ素濃度、約０．５ｗｔ％のホウ素濃度、及び約１０．５ｗｔ％の減少した量のＦｅを有した。第一の試験サンプルでは、ろう付けフィラーは線で塗布され、第二の試験サンプルでは、ろう付けフィラーは表面上に均一に塗布された。両方の場合において、フィラーはプレス後に塗布された。

ろう付け後、試験サンプル１は、線で塗布されたろう付けフィラーがろう付け接合部へ引かれることを示した。ろう付けフィラーのいくらかはろう付け接合部へ流れなかったため、塗布された線で局所的に厚みを増加させた。試験サンプル２に関して、ろう付けフィラーはろう付け接合部へ流れたが、ろう付けフィラーのいくらかは表面上に残り、厚みを増加させた。両方の試験サンプル１及び２において、加えられたろう付けフィラーの量は、プレート材料のおよそ１５ｗｔ％に相当した。

試験サンプル３において、Ａ３．３ブレンドが用いられた（表７を参照）。ブレンドは、プレス前にプレート上に均一に塗布された。ブレンドは、試験サンプル１及び２に関するものと同様のサイズを備えるろう付け接合部を生成することになる量で塗布された。

試験サンプル３は、Ａ３．３の均一な層で塗布された。この量は、約１．５：１００のブレンド：プレート材料の重量比率に相当する。ろう付けの際、ろう付け合金は主に母材金属から形成された。このろう付け合金はろう付け接合部へ流れた。従って、母材が分解し、ろう付け接合部へ引かれたので、プレートの厚みは減少した。

実施例９ 異なるＳｉ源、及びＢ源による試験
実施例９における試験は、代替のホウ素源、及びケイ素源を調査するために行われた。ブレンドＢ２（表７を参照）は、試験に関する参照として選択された。代替源は、接合部を生成するためのそれらの能力によって試験された。各実験に関して、代替のホウ素源、又は代替のケイ素源の何れかが試験された。代替源を用いる際、あまり重要でない元素の影響はゼロと仮定され、“測定”されたのは代替構成要素におけるホウ素、又はケイ素の重量のみであったことを意味する（表１３を参照）。参照のブレンドＢ２に関して、ケイ素とホウ素との重量比率は、１０対２である。各ブレンドは、Ｓ−３０バインダーと共に混合され、ブレンドは実施例１に従って鋼プレート上に塗布された。全てのサンプルは１時間の間、１２１０℃で真空炉においてろう付けされた。

ブレンドＢ２に関する傾向線Ｙ＝Ｋ×Ｘ＋Ｌが測定され、Ｙは接合部幅［ｍｍ］であり、ＫはＢ２に関する線の傾きであり、Ｘはブレンドの塗布量［ｇ］であり、ＬはブレンドＢ２が塗布されなかった量に関して一定である（図３を参照）。そのため、ろう付け接合部の幅は、Ｙ＝０．６２６＋１０，８０７×（ブレンドの塗布量）である。

表１４において、ｖ及びｈは、実施例５におけるように、ｌ＝左の梁、及びｒ＝右の梁を表す。

表１３における結果は、ホウ素への代替源としてＢ_４Ｃ、ＮｉＢ及びＦｅＢを使用することが可能であることを示す。ＮｉＢが用いられたとき、ろう付け合金の生成される量は、純粋なホウ素より少なかったが、Ｎｉの合金効果が必要とされる場合にＮｉＢは用いられ得る。

実施例１０ ベース金属の試験
実施例１０では、多量の異なるベース金属が試験された。軟鋼、及びＮｉ−Ｃｕ合金を除く全ての試験は、試験Ｙに従って試験された。

試験Ｙに関して、およそ０．８ｍｍの厚さを備える二つの円形のプレスされた試験片は、互いの上に配された。各サンプルはプレスされた円形の梁を有した。梁の上面は互いに向かって配され、片の間に円形の隙間を生成した。各サンプルに関して、バインダーＳ−２０を備えるＢ２ブレンドが、ペイントブラシで塗布された。試験の目的はろう付けフィラーを生成可能であるかを調査することであり、異なる量がどのように結果に影響するかの試験ではなかったので、加えられた量の重量は測定されなかった。接合後のサンプルの内の一つの写真は図６に示される。

ブレンドは軟鋼サンプル、及びＮｉ−Ｃｕサンプルへと同様の方法で塗布された。軟鋼に関して、行われた試験は実施例５の“フィレット試験”におけるように実施された。Ｎｉ−Ｃｕ試験は二つの平坦な試験片によって実施された。Ｎｉ−Ｃｕを除く全てのサンプルは、真空炉において、１時間の間、およそ１２００℃、つまり１２１０℃で炉で“ろう付け”された。Ｎｉ−Ｃｕサンプルは、同様の真空炉においておよそ１時間の間、およそ１１３０℃でろう付けされた。“ろう付け”後、全ての行われた試験に関して、接合部が片の間で形成した。また、主に母材金属から構成される生成された“ろう付け合金”の、接合部への流れが、全ての試験されたサンプルに関して観測された。結果は表１５に示される。

表１５における結果は、各サンプル１から２０に関して、ろう付け合金が、ブレンドとベース金属との間に形成されることを示す。また、結果は、各試験されたサンプルに関して、接合部が生成されたことを示す。

実施例１から１０からの結果は、ホウ素が、接合部を埋めることができ、接合部における強度も生成できる、実質的な量のろう付け合金を生成するために必要とされたことを示す。また、実施例は、ホウ素が微細構造のために必要とされたことを示す。なぜなら、ホウ素が無しでは、厚い脆弱な層がサンプル上に形成されたからである。

実施例１１ 事前ろう付けの試験（ｐｒｅ−ｂｒａｚｉｎｇ ｔｅｓｔｓ）
４つの異なる母材が実施例１１において試験された。試験片のために用いられたブレンドはブレンドＡ３．３であった（以前の実施例を参照）。全てのブレンドは、（他に記載がない場合）Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ製のラッカーに分散された、融点降下剤源としてのＳｉ及びＢを用いて作成された。試験片の母材は：
１．ステンレス鋼タイプ３１６ 厚さ０．４ｍｍ
２．Ｎｉタイプ２００ 厚さ０．４５ｍｍ
３．モネル（Ｍｏｎｅｌ）４００ 厚さ１．０ｍｍ
４．ハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ）Ｃ２０００ 厚さ０．５ｍｍ

材料タイプ３１６に関して、大きな試験片、つまりサイズ３２３ｍｍ×１２３ｍｍが、ブレンドで塗布された。２グラムの総重量が、各大きな試験片上で、任意のバインダー、つまりラッカーなしで、ブレンドにおけるケイ素、及びホウ素上に見込まれた。ケイ素、及びホウ素の計算された量は、およそ０．０５ｍｇ／ｍｍ^２に相当する。試験片は、ブレンドにおける元素のＳｉ、及び元素のＢを用いて、ブレンドＡ３．３によって被覆された。ブレンドＡ３．３におけるケイ素、及びホウ素の比率は、表４において見出され得る。各被覆された試験片は、空気中において４００℃未満で乾燥され、硬化された。ベルト炉試験を除く、３１６による試験において、大きな試験片が用いられた。ベルト炉試験に関して、試験片は、炉の最大幅に調節された。他の材料に関して、２〜６個の異なるサイズの試験片が用いられたが、全て０．０５ｍｇ／ｍｍ^２のケイ素及びホウ素で塗布された。

試験片は、以下の事前ろう付けのサイクルに従って、事前にろう付けされた：
ＶＣ１（Ｔ）−真空サイクル、ここでＴは最大温度であり、最大温度での保持時間１時間。

ＶＣ２（Ｔ）−真空サイクル、ここでＴは最大温度であり、最大温度での保持時間２時間。

ＢＦ（Ｔ，ｔ）−水素雰囲気におけるベルト炉サイクル、ここでＴは最大温度であり、ｔは最大温度でのおよその時間。

実施された事前ろう付けサイクルは：
ニッケルタイプ２００、Ｍｏｎｅｌ ４００、及びＨａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃ２０００試験。
１） ＶＣ１（１１００℃ ） サイクル

ステンレス鋼タイプ ３１６試験
２） ＶＣ２（１０４０℃） サイクル
３） ＶＣ２（１０６０℃） サイクル
４） ＶＣ２（１０７０℃） サイクル
５） ＶＣ２（１０８０℃） サイクル
６） ＶＣ２（１０９０℃） サイクル
７） ＶＣ２（１１００℃） サイクル
８） ＶＣ２（１１１０℃） サイクル
９） ＶＣ２（１１２０℃） サイクル
１０） ＶＣ２（１１３０℃） サイクル
１１） ＶＣ２（１１４０℃） サイクル
１２） ＶＣ２（１１６０℃） サイクル
１３） ＶＣ２（１１８０℃） サイクル
１４） ＶＣ２（１２００℃） サイクル

１５） ＢＦ（１１００℃， １０分） サイクル
１６） ＢＦ（１１３０℃， １０分） サイクル

試験片の断面の分析
全ての前処理材料の断面は、ＳＥＭ−ＥＤＸ（走査型電子顕微鏡−エネルギー分散分光法）を用いて分析された。断面において、得られたろう付け合金層に関する組成が分析された。ブレンドが塗布されたプレート表面からの深さの関数としてのケイ素含有量が測定された。分析の結果は表１６にまとめられる。

試験からの結果は、母材の上部上に形成された層があることを示す。ケイ素含有量はおおよその範囲であるが、母材におけるケイ素の含有量、つまり０．６ｗｔ％未満とは実質的に異なる。試験結果は、温度が、形成されるろう付け合金層に影響を有することを示すが、結果は母材のタイプにより依存する。

前処理の３１６材料に関する形状の分析、及び磁気分析
２つの前処理の材料、ｎｒ ７、ＶＣ（１１００℃）、及びｎｒ １５ ＢＦ（１１００℃、１０分）、が分析された。両方の前処理サンプルは、母材、非磁性のステンレス鋼タイプ３１６とは明らかに異なる、表面層に関する磁気特性を示した。磁気特性が確認された。なぜなら、それが永久磁石によって前処理サンプルを持ち上げることができ、“非処理サンプル”を持ち上げることができなかったからである。また、形状は前処理のサンプルに関して変えられた。前処理のプレートを目で検査した際、前処理表面によってプレートが曲げられ、生成された凸面に関して外側を面したことが確認された。これは、材料が変形する（この場合に関しては、薄いプレート）可能性を有さない場合、又は材料が両方の側面上で前処理される場合、圧力応力が表面において存在することになることも意味する。圧力応力は、例えば圧力疲労特性を増加させ得る。

表面硬度試験：
得られたろう付け表面層は、硬度に関して試験された。試験されたサンプルは、ニッケルタイプ ２００、Ｍｏｎｅｌ ４００、Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃ２０００、試験サンプル１５ ＢＦ（１１００℃、１０分）からのステンレス鋼タイプ ３１６、並びに、Ｓｉ及びＢで作製されたＡ３．３と、Ｓｉ及びＢ_４Ｃによって作製されたＡ３．３の両方で塗布された試験サンプル１６ ＢＦ（１１３０℃、１０分）からのステンレス鋼タイプ ３１６であった。結果は表１７にまとめられる。

結果：
硬度試験はろう付け合金層の硬度が、母材よりも固いことを示す。全ての試験された母材は、熱前処理サイクル、又はろう付けサイクル後に、およそ３００ＨＶ０．０５未満の硬度を有した。表面層、及び母材の硬度は、母材の元々の表面からおよそ２００μｍの深さで測定された。増加した硬度値は、以前に測定された、表面層、ろう付け合金におけるＳｉの増加に関連した。また、試験は、硬度が母材に近いよりも表面で高いことを示す。

実施例１２ ろう付け性試験
この実施例では、サンプル番号２から１４等の、実施例１１から得られたろう付け合金層が、試験された。一つの追加のサンプルが試験され、それはサンプル番号１７であった。材料は、ブレンドで塗布された未処理のＳＳタイプ３１６であった。試験は、ろう付け合金層を有する基板と、任意のろう付け合金層が無い他の一つの基板との間でろう付け接合部が生成され得るかどうかを調べることを目的として実施された。

試験片は、プレートＳＳタイプ３１６であり、ろう付け試験は通常のろう付けサイクルで実施された。試験は、ろう付け合金層を備える前処理試験プレートを仰向けに配することによって実施された。任意のろう付け合金を備えない円形のプレスされたプレート（図１を参照）が、ろう付け合金層上の前処理試験プレートの上部上に配された。円形のプレスされたプレート上に重量が適用され、それを前処理試験プレートに接触させて保持した。その後、試験プレートサンプルは、１２１０℃の温度で真空においてＶＣ１（Ｔ）−サイクルに晒された。結果は、前処理温度の関数としてのろう付け領域のサイズとして示される。サンプルは円形のプレスされたプレートを横切って切られ、得られた接合部の中央の幅は、図２に従って測定された。表１８では、各試験サンプルの平均の中央幅がまとめられる。

これらの試験の結果は、事前ろう付けの温度を高くするとろう付けされた接合部が少なくなる、つまり、事前ろう付けサンプルのろう付け合金層がろう付け接合部への特性を失うことを示す。小さな中央幅は、低いろう付け特性の結果である。ろう付け特性を失うことによって、事前ろう付けサンプルは、事前ろう付け段階後に、ホウ素及びケイ素のブレンドの追加のブレンドを加えること、又はろう付け合金を加えること無しでは、ろう付けのために用いられることができない。臨界温度は母材に依存する。母材が高い融点を有する場合、そのとき、得られたろう付け合金層は、より高い事前ろう付け温度でろう付け特性をいまだ有し得る。

実施例１３ 引張試験
６つの異なる母材が、実施例１３において試験された。試験サンプルは、異なるブレンド（ｂｅｎｄ）で塗布され、ブレンドは、Ａ３．３、Ｂ２及びＣ１であり、全てが、（他に何も記載されない場合）Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ製のラッカーにおける、融点降下剤源としてのＳｉ及びＢを用いて作成された。母材の大きな試験片、つまりサイズ３２３ｍｍ×１２３ｍｍが、ブレンドで塗布された。ブレンドにおけるケイ素及びホウ素上で計算された２ｇの総重量が、各大きな試験片上で任意のバインダー、つまりラッカー無しで、大きな試験片上に塗布された。ケイ素及びホウ素の計算された量はおよそ０．０５ｍｇ／ｍｍ^２に相当する。

サンプルは以下の母材であった：
１．ＳＳタイプ３１６、厚さ０．４ｍｍ
２．Ｎｉタイプ ２００、厚さ０．４５ｍｍ
３．Ｍｏｎｅｌ ４００、厚さ１．０ｍｍ
４．ＳＳタイプ ２５４ＳＭＯ、厚さ０．４ｍｍ
５．軟鋼、厚さ０．４ｍｍ、＞９７ｗｔ％の鉄含有量を有する
６．Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃ２０００、厚さ０．５ｍｍ

この実施例では、ろう付け合金層材料のサンプルは、実施例１１、サンプル１（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ Ｃ２０００）に従って試験された。

これらの試験では、二つの片が、各引張試験サンプルのために切られた。試験片の内の一つは、前処理片、つまりろう付け合金層片（実施例１１を参照）に関してと同一の母材の非処理プレートから、又は、Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ製のラッカーに分散されたブレンドＡ３．３で塗布された表面を備えるプレートから切られた。試験片のサイズは、長さ４１ｍｍ〜４５ｍｍであり、幅１１．３ｍｍ〜１１．７ｍｍであった。各試験片は、プレス器具を用いて中央において曲げられた。プレス器具の上部の形状は、３ｍｍの厚さのプレートでおよそ１５０ｍｍの長さであった。器具の下部は、１．９ｍｍの半径を有する“加工溝”を備える厚いプレートから作製される。プレスの際、試験片は、下向きの前処理表面を備える下側のプレス器具上に適用された。ここで、プレスの際、プレートは長さの中央においてプレスされた／曲げられた後である。例えば材料が大きな跳ね返りを有した、又は“厚すぎた”場合、プレスの後、ときどき手によって追加の曲げが行われる。

サンプルの固定
前処理表面、又は塗布表面を備える第一の曲げ試験片は、“非濡れ”特性を備える１ｍｍプレート（２２×２２ｍｍ）上に配されるとき、上向きの処理表面で配された。第一の曲げ試験片と共にこのプレートはその後、正方形断面を有する管の斜め方向に取り付けられた。管の寸法は内側が１７×１７ｍｍ、外側が２０×２０ｍであった。管の厚さは、およそ１．４ｍｍ、高さは５５ｍｍであった。

第二の曲げ非処理試験片は、第二の試験片の曲線部が、第一の曲げ試験片の曲線部の上部上に配されるように配された。第二の試験片は、第一の試験片に対して垂直方向に管において配され、二つの片の間で小さな接触領域を生成した。固定されたサンプルはその後、ＶＣ１（１２１０℃）サイクルにおいて加熱された。

引張試験
ろう付けされた試験サンプルは、ろう付けの後で、引張試験器“Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｓｅｒｉｅｓ ＩＸ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ”に取り付けられた。クロスヘッドスピードは、およそ１ｍｍ／分であった。負荷はｋＮで測定された。前処理された（ＰＲＥ）、及び前処理されなかったサンプル、両方に関する引張試験結果は、表１９にまとめられる。

表１９は、ろう付け合金層を備えるサンプルからのろう付けされた接合部が、表面上に塗布されたバインダーに分散されたケイ素及びホウ素のブレンドを有するサンプルからのろう付け接合部と同等の引張強度を有することを示す。従って、これらの試験結果は、ろう付け法の選択が、製造された接合部の予想される引張強度以外の態様に依存し得ることを示す。

Claims (43)

1. 少なくとも一つのケイ素源、及び少なくとも一つのホウ素源を、基板の表面の少なくとも一部上に塗布する段階であって、少なくとも一つのホウ素源、及び少なくとも一つのケイ素源は、不可避量の汚染酸素を除いて酸素を含まず、基板は、１１００℃超の固相線温度を有する母材を含む段階と；
   基板の母材の固相線温度よりも低い温度へ、塗布されたホウ素源、及び塗布されたケイ素源を有する基板を加熱する段階と；
   塗布されたホウ素源、及び塗布されたケイ素源を有する基板を冷却する段階であって、ろう付け合金積層体を得る段階と、を含む、ろう付け合金積層体を提供するための方法。
2. 本方法は、少なくとも一つのケイ素源、及び少なくとも一つのホウ素源のブレンドを基板上に塗布する段階を含み、ホウ素及びケイ素のブレンドにおける重量比率は、約３：１００から約１００：３の範囲内であり、ケイ素及びホウ素は少なくとも２５ｗｔ％でブレンドに存在する、請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも一つのホウ素源、及び少なくとも一つのケイ素源のブレンドは、機械的ブレンドである、請求項２に記載の方法。
4. 本方法は、少なくとも一つのホウ素源の第一の層を基板上に塗布する段階と、第一の層の上部上に少なくとも一つのケイ素源の第二の層を塗布する段階と、を含む、請求項１に記載の方法。
5. 本方法は、少なくとも一つのホウ素源の層を基板上に塗布する段階を含み、少なくとも一つのケイ素源は、好ましくはホウ化ケイ素と同一である、請求項１に記載の方法。
6. 本方法は、ケイ素を塗布する段階を含み、ケイ素源は、元素のケイ素、ケイ素を含む合金、又はケイ素を含む化合物の内の一以上から選択される、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
7. 本方法は、ホウ素源を塗布する段階を含み、ホウ素源は、元素のホウ素、ホウ素を含む合金、又はホウ素を含む化合物の内の一以上から選択される、請求項１から６の何れか一項に記載の方法。
8. 本方法は、ホウ素源を塗布する段階を含み、ホウ素源は、元素のホウ素、炭化ホウ素、ホウ化ニッケル、及びホウ化ケイ素から選択される、請求項１から７の何れか一項に記載の方法。
9. 本方法は、ケイ素源を塗布する段階を含み、ケイ素源は、元素のケイ素、ケイ素鉄、鉄シリサイド、炭化ケイ素、及びホウ化ケイ素から選択される、請求項１から８の何れか一項に記載の方法。
10. 本方法は、ブレンドを粉末として塗布する段階を含み、粉末の平均粒径は＜２５０μｍである、請求項１から９の何れか一項に記載の方法。
11. 本方法は、ブレンド、及び少なくとも一つのバインダーを含む組成物を塗布する段階を含み、少なくとも一つのバインダーは、溶媒、水、油、ゲル、ラッカー、ニス、モノマーに基づくバインダー、ポリマー、ワックス、又はそれらの組み合わせから選択される、請求項１から１０の何れか一項に記載の方法。
12. 本方法は、ブレンド、及び少なくとも一つのバインダーを含む組成物を塗布する段階を含み、少なくとも一つのバインダーは、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルポリマー、メット（ｍｅｔ）アクリルポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、若しくはワックス、又はそれらの組み合わせから選択される、請求項１から１１の何れか一項に記載の方法。
13. 本方法は、ブレンド、少なくとも一つのバインダー、及び母材の粒子を含む組成物を塗布する段階を含み、母材は、ケイ素、ホウ素、及び母材の総重量で計算された７５ｗｔ％未満の量で存在する、請求項１から１２の何れか一項に記載の方法。
14. 本方法は、ブレンド、少なくとも一つのバインダー、及びろう付け合金の粒子を含む組成物を塗布する段階を含む、請求項１から１３の何れか一項に記載の方法。
15. 本方法は、鉄系合金、ニッケル系合金、クロム系合金、銅系合金、コバルト系合金から選択される母材の基板を適用する段階を含む、請求項１から１４の何れか一項に記載の方法。
16. 本方法は、母材の基板を適用する段階を含み、前記母材は、約１５ｗｔ％から２２ｗｔ％のクロム、約８ｗｔ％から約２２ｗｔ％のニッケル、約０％から約３ｗｔ％のマンガン、約０ｗｔ％から約１．５ｗｔ％のケイ素、任意で約１ｗｔ％から約８ｗｔ％のモリブデンを含み、鉄でバランスがとられる、請求項１から１５の何れか一項に記載の方法。
17. 母材は、５０ｗｔ％超のＦｅ、１３ｗｔ％未満のＣｒ、１ｗｔ％未満のＭｏ、１ｗｔ％未満のＮｉ、及び３ｗｔ％未満のＭｎを含む、請求項１から１６の何れか一項に記載の方法。
18. 母材は、１０ｗｔ％超のＣｒ、及び６０ｗｔ％超のＮｉを含む、請求項１から１７の何れか一項に記載の方法。
19. 母材は、１５ｗｔ％超のＣｒ、１０ｗｔ％超のＭｏ、及び５０ｗｔ％超のＮｉを含む、請求項１から１８の何れか一項に記載の方法。
20. 母材は、１０ｗｔ％超のＦｅ、０．１ｗｔ％から３０ｗｔ％のＭｏ、０．１ｗｔ％から３０ｗｔ％のＮｉ、及び５０ｗｔ％超のＣｏを含む、請求項１から１９の何れか一項に記載の方法。
21. 母材は、８０ｗｔ％超のＮｉを含む、請求項１から２０の何れか一項に記載の方法。
22. 本方法は、塗布された組成物、又は塗布されたブレンドの表面層を有する基板を、得られる溶融層の融点よりも高い温度へ加熱する段階を含む、請求項１から２１の何れか一項に記載の方法。
23. 本方法は、塗布されたブレンド、又は塗布された組成物を有する基板を、加熱する段階における９００℃よりも高い温度へ加熱する段階を含む、請求項１から２２の何れか一項に記載の方法。
24. 溶融層は、加熱する段階において、基板の表面の元素をブレンドと合金化することによって得られる、請求項１から２３の何れか一項に記載の方法。
25. 本方法は、段階（ｉ）の前に追加の段階も含み、前記追加の段階は、基板の、切断、若しくは成形、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１から２４の何れか一項に記載の方法。
26. 本方法は、塗布する段階の前に、又は塗布する段階の後に、又は加熱する段階の後に、追加の段階も含み、前記追加の段階は、製品の、切断、若しくは成形、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１から２５の何れか一項に記載の方法。
27. 少なくとも一つの層のろう付け合金を有する基板を含むろう付け合金積層体であって、基板は、１１００℃超の固相線温度を有する少なくとも一つの母材を含み、ろう付け合金層は、母材よりも高いケイ素含有量を有し、ろう付け合金層は、母材よりも低い融点を有する、ろう付け合金積層体。
28. ろう付け合金層は、少なくとも２ｗｔ％のケイ素の含有量を有する、請求項２７に記載のろう付け合金積層体。
29. ろう付け合金積層体は、オーステナイトのステンレス鋼の基板に関して強磁性特性を有する、請求項２７又は２８に記載のろう付け合金積層体。
30. ろう付け合金層は、少なくとも５μｍの厚さを有する、請求項２７から２９の何れか一項に記載のろう付け合金積層体。
31. ろう付け合金積層体は、基板のろう付け合金層において圧縮応力を有する、請求項２７から３０の何れか一項に記載のろう付け合金積層体。
32. 基板は、接合される製品の内の一以上の部品、接合される一以上のプレート、コイル、部分的にろう付けされた物体である、請求項２７から３１の何れか一項に記載のろう付け合金積層体。
33. 請求項１から２６の何れか一項に記載の方法によって得ることが可能なろう付け合金積層体。
34. （ｉ）請求項２７から３３の何れか一項に記載の少なくとも一つのろう付け合金積層体を、少なくとも一つの基板と組み立てて、組立製品、又は積層製品を得る段階と；
    （ｉｉ）組立製品、又は積層製品を、真空において、不活性ガスにおいて、還元性雰囲気において、又はそれらの組み合わせにおいて、炉において１２５０℃未満の温度まで加熱する段階と；
    （ｉｉｉ）接触領域で一以上の接合部を備えるろう付け製品を得る段階と、を含む、ろう付け製品を提供するための方法。
35. 本方法は、得られた接合部が、基板の母材と同様の材料であることを含む、請求項３４に記載の方法。
36. 得られたろう付け製品は、融解段階において、ろう付け合金積層体と、他の一つのろう付け合金積層体との間、又は、ろう付け合金積層体と、基板の他の一つの非処理製品との間の接点で得られる接合部が備えられる、請求項３４又は３５に記載の方法。
37. 本方法は、ろう付け合金積層体の、切断、成形、プレス、又はそれらの組み合わせも含む、請求項３４から３６の何れか一項に記載の方法。
38. 得られたろう付け製品は、熱交換器、プレート反応器、反応器の部品、セパレーターの部品、デカンターの部品、ポンプの部品、バルブの部品から成る群から選択される、請求項３４から３７の何れか一項に記載の方法。
39. 請求項３４から３８の何れか一項に記載の方法によって得られるろう付け製品。
40. （ｉ）請求項２７から３２の何れか一項に記載のろう付け合金積層体上に、ホウ化物、窒化物、酸化物、炭化物、炭化タングステン、（立方晶系の）窒化ホウ素、窒化チタン、ダイヤモンド、金属複合材料、ホウ化クロム、及びそれらの組み合わせの内の一以上から選択される耐摩耗性粒子を塗布する段階と；
    （ｉｉ）塗布された耐摩耗性粒子を有するろう付け合金積層体を、真空において、不活性ガスにおいて、還元性雰囲気において、又はそれらの組み合わせにおいて、炉において１２５０℃未満の温度まで加熱する段階と；
    （ｉｉｉ）被覆製品を得る段階と、を含む被覆製品を提供するための方法。
41. 請求項４０に記載の方法によって得られる被覆製品。
42. 熱交換器、プレート反応器、反応器の部品、セパレーターの部品、デカンターの部品、ポンプの部品、バルブの部品のための、製品、又は部品のろう付けに関する、請求項２７から３２の何れか一項に記載のろう付け合金積層体の使用。
43. 硬い表面を有する製品のための、請求項２７から３２の何れか一項に記載のろう付け合金積層体の使用。

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