JP2015531687A - チタンのろう付け及びコーティング適用のための耐腐食性の組成物、及びその適用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
2012年9月20日に出願された米国仮特許出願第61/703,308号に対して利益が主張され、その内容は、参照によりその全体を本願明細書に援用したものとする。
1−互いに接触する点で隣接する波型プレートにより及ぼされる高い機械的応力が、金属の腐食安定性を低減させる。
2−プレートの内部で、流れの方向の変動がその波型の変動に従って生じる、隣接する波型プレート間の通路を流れる過度の流体に起因する波型プレートの振動。これらの振動に起因して、隣接する波型プレートの接触する点における圧力が、ゼロから、接触するこれらの点においてフレッティング腐食の発生を導く著しい値まで変化し得る。
3−隙間腐食が、隣接する波型プレート間の接触する点において発生し得る。
・ろう付け温度がベータトランザス、すなわち約900℃であるα→β相転移の温度より低くなければならない;
・接合部の高い機械的強度が必要とされる;
・ベースの金属に関して、ろう付けが陽極である(より負電位を有する)ガルバニー対を形成する傾向のない、高い耐腐食性。ろう付けされた接合部は、少なくとも、ベースの金属と同じ耐腐食性でなければならない。
その成分の選択された領域に、有機バインダーの少なくとも1つの層を噴霧する工程、
有機バインダーに、チタンと、少なくとも1種の白金族金属と、組成物及び混合物を含有する白金族金属の融点を、Tiのベータトランザスより低い温度に低下させるための他の金属の組成物とを含む粉末状の溶加材を噴霧する工程、並びに
前記噴霧した層を、それが融解する温度で加熱する工程を含む方法を対象とする。
その成分の選択された領域に、有機バインダーを噴霧する工程、
有機バインダーに、チタン、ジルコニウム、及び遷移金属の第一の組成物と、白金族金属、及び第二の組成物の融点を850℃〜880℃の温度に低下させるための成分を含む第二の組成物とを含む混合物を含む粉末状の溶加材を噴霧する工程、並びに
粉末状の溶加材を850℃〜880℃の温度に加熱する工程を含む方法を対象とする。
(a)チタン構成材の表面に、有機バインダーを噴霧する工程、
(b)予め噴霧された有機バインダーに、基礎の組成物(チタン、ジルコニウム、ニッケル、及び銅)を含み、0.2%〜0.3%の白金族金属、好ましくはPd(白金族金属の融点を低下させるための追加の金属と一緒に)をさらに含む粉末状の溶加材組成物を噴霧する工程、及び
(c)850℃〜880℃の温度で加熱する工程からなる。
その構成材の選択された領域に、有機バインダーの少なくとも1つの層を噴霧する工程、
その有機バインダーに、チタン、並びにジルコニウム、及び銅及びニッケル等の遷移金属のような他の材料からなる第一の組成物と、及びPdのような白金族金属、及び第二の組成物の融点を低下させるための他の要素からなる第二の組成物との混合物を含む、粉末状の溶加材を噴霧する工程、
次いで、その構成材をその混合物の融点よりも高いがTiのベータトランザスよりも低い温度で加熱する工程を含む方法を対象とする。
2種の溶加材からなる組成物:Pallabraze 880Gaとして市販されている、溶加材#1(37.5%Ti−37.5%Zr−15%Cu−10%Ni)及び溶加材#2(78%Ag−9%Pd−9%Ga)によって、互いに2枚の波型プレートをろう付けすることにより、後の腐食試験のために、Tiグレード2の3つの試験体を用意した。その溶加材組成物は、結果として得られた溶加材が0.2%のPdを含むように、#1/#2比が97.8/2.2である2種の溶加材からなるものであった。
溶加材#1(37.5%Ti−37.5%Zr−15%Cu−10%Ni)をベースに0.2%のPd粉末を添加した溶加材により2枚の波型プレートを合わせてろう付けすることにより、腐食試験のために、Tiグレード2の3つの試験体を用意した。
2種の溶加材#1及び#2の混合物からなる溶加材を用いて2枚の波型プレートを合わせてろう付けすることにより、腐食試験のために、Tiグレード2の3つの試験体を用意した。溶加材におけるPd含有量は0.3%であった。溶加材組成物及びろう付けの手順は、本願明細書で上述した実施例1参照の通りである。
実施例2を参照して、本願明細書で上述した通り、溶加材#1(37.5Ti−37.5Zr−15Cu−10Ni)と粉末の0.2%の添加物からなる溶加材を用いて、合わせて2枚の波型プレートをろう付けすることにより、腐食試験のために、Tiグレード2の3つの試験体を用意した。
実施例1に記載の通り、得られた溶加材が0.2%のPdを含むように、Tiグレード2の2枚の波型プレートを、溶加材#1(37.5Ti−37.5Zr−15Cu−10Ni)及び#2(81%Ag−9%Pd−9%Ga)の#1/#2重量比97.8/2.2からなる溶加材を用いて、合わせてろう付けした。次いで、腐食−電気化学的試験のために、ろう付けされた試験体を用意した。
波型プレートのそれぞれの組合せの一つの表面全体を、ろう付けする前の上述の混合物により被覆した。
本願明細書中上記の実施例2に説明する通り、0.2%のPd粉末を添加した組成物#1(37.5Τi−37.5Zr−15Cu−10Ni)の溶加材を用いて、Tiグレード2の試験体を合わせてろう付けし、電気化学的腐食試験のために用意した。
波型プレートのそれぞれの組合せの一つの表面全体を、上述した溶加材混合物によりろう付けする前に被覆した。ろう付け後、ベースの金属の表面上にある残存層は、数十ミクロンの厚さであった。
Claims (37)
- チタン、少量の少なくとも1種の白金族金属、及び組成物の融点をチタンのベータトランザス温度より下に低下させるための合金元素を含む組成物。
- チタン、少量の少なくとも1種の白金族金属、及び組成物の融点を900℃より下に低下させるための合金元素を含む組成物。
- 前記白金族金属がPt、Pd、Ru、Rh、Ir、及びOsからなる群から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 前記白金族金属がパラジウムである、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物における白金族金属の量が少なくとも0.1重量%である、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物における白金族金属の量が約0.2重量%である、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物の融点を低下させるための前記合金元素が、Cu及びNiのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の組成物。
- ジルコニウムをさらに含む、請求項7に記載の組成物。
- Ti、Zr、Cu、及びNiを含む第一の粉末と、白金族金属を含む第二の粉末との混合物を含む、請求項1に記載の組成物。
- 前記第二の粉末がパラジウムを含む、請求項9に記載の組成物。
- 前記第一の粉末がTi、Zr、Cu、及びNiを、Ti:Zr:Cu:Niの重量比37.5:37.5:15:10で含む、請求項9に記載の組成物。
- 前記第二の粉末が、融点を900℃より下に低下させる追加の金属を含む、請求項9に記載の組成物。
- 前記第二の粉末が、Pallabraze 810、Pallabraze 840、Pallabraze 850、Pallabraze 851、Pallabraze 880、Pallabraze 880Ga、Pallabraze 900、及び47重量%Pd−47重量%Ni−6重量%Siからなる群から選択される調合品を含む、請求項9に記載の組成物。
- 前記第二の粉末が、第二の調合品の融点を約900℃より低い温度に低下させるための追加の成分からなる群から選択される調合品を含む、請求項9に記載の組成物。
- 前記第二の粉末が72重量%Ag−9重量%Pd−9重量%Gaを含む、請求項9に記載の組成物。
- 約0.1重量%〜約0.8重量%のパラジウムを含む、請求項9に記載の組成物。
- 0.2重量%〜0.3重量%のパラジウムを含む、請求項9に記載の組成物。
- 45〜120μmの範囲の粒径(+325メッシュ)を有する粉末の混合物を含む、請求項1に記載の組成物。
- 850℃〜880℃の範囲の融点を有するチタン合金を含む第一の粉末と、白金族金属を含む、880℃より下の融解温度を有する第二の粉末との混合物を含む、請求項9に記載の組成物。
- 請求項1に記載の組成物を含む、チタンをろう付けするための溶加材。
- 請求項1に記載の組成物を含む、チタンの表面を被覆するためのコーティング。
- チタン、遷移金属、及び0.5%までの白金族金属を含む組成物。
- 前記白金族金属がパラジウムである、請求項22に記載の組成物。
- 前記遷移金属が銅及び亜鉛からなる群のうちの少なくとも1つを含む、請求項22に記載の組成物。
- 請求項22に記載の組成物を含む、チタンをろう付けするための溶加材。
- 請求項22に記載の組成物を含む、チタンの表面を被覆するためのコーティング。
- チタン及びチタン合金からなる群から選択される材料から製造される成分をろう付けする方法であって、
前記成分の選択された領域に、有機バインダーの少なくとも1つの層を噴霧する工程、
前記有機バインダーに、チタン、少なくとも1種の白金族金属、及び混合物の融点を前記材料のTiのベータトランザスより低い温度に低下させるための他の金属の組成物を含む粉末状の溶加材を噴霧する工程、並びに
前記噴霧した層を、それが融解する温度で加熱する工程を含む方法。 - 前記他の金属がジルコニウム及び遷移金属からなる群から選択される、請求項27に記載の方法。
- 前記白金族金属がパラジウムを含む、請求項27に記載の方法。
- チタン及びチタン合金からなる群から製造される成分をろう付けする方法であって、
前記成分の選択された領域に、有機バインダーを噴霧する工程、
前記有機バインダーに、チタン、ジルコニウム、及び遷移金属の第一の組成物と、白金族金属、及び第二の組成物の融点を850℃〜880℃の温度に低下させるための成分を含む第二の組成物とを含む混合物を含む粉末状の溶加材を噴霧する工程、並びに
前記粉末状の溶加材を850℃〜880℃の温度に加熱する工程を含む方法。 - 前記組成物が、前記ろう付けされた成分の表面全体にわたって前記有機バインダーに噴霧される、請求項30に記載の方法。
- 前記組成物が、ろう付けするための選択された点で、前記有機バインダーに噴霧される、請求項30に記載の方法。
- 前記成分がプレート式熱交換器の波型プレートである、請求項30に記載の方法。
- 前記加熱する工程が真空下で実施される、請求項30に記載の方法。
- 前記真空が2×10−6torr未満の圧力を有する、請求項34に記載の方法。
- チタン又はチタン合金から製造される成分を表面処理する方法であって、
前記成分の選択された領域に、有機バインダーを噴霧する工程、
前記有機バインダーに、チタン、ジルコニウム、及び遷移金属の第一の組成物と、白金族金属、及び第二の組成物の融点を850℃〜880℃の温度に低下させるための成分を含む第二の組成物とを含む混合物を含む粉末状の溶加材を噴霧する工程、並びに
前記粉末状の溶加材を850℃〜880℃の温度に加熱する工程を含む方法。 - 前記表面処理が前記領域の耐腐食性を高める、請求項36に記載の方法。
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